Vertical Shaft Sinking Machines (VSM-007)
Johnny Villavicencio García
Máster Oficial en Ingeniería del Terreno e Ingeniería Sísmica
Ingeniero de Caminos Canales y Puertos (UPC)
Octubre 2010- Barcelona-España
Resumen
Comentare alguna de mis experiencias como responsable de la excavación mecanizada del pozo de ventilación con la maquina VSM- 007 (Vertical Shaft Sinking Machines). En el proyecto S-444 UTE Nudo Trinidad- Montcada i Reixac ; Proyecto LAV(Barcelona-Frontera Francia)
Key words: Shaft sinking machine
1.-Introducción
Como bien sabemos la tecnología de procesos en excavaciones mecanizadas en túneles y sus equipos auxiliares han avanzado rápidamente, los métodos utilizados en la construcción de pozos de ventilación o sistemas de evacuación en túneles extensos o en ámbitos urbanos hoy en día siguen siendo relativamente convencionales.
La principal razón para el bajo grado de mecanización es la flexibilidad necesaria en relación con:
· Diámetro o sección transversal
· Profundidad
· Geología
· La presencia de las aguas subterráneas
· Revestimiento de la construcción
El método que describe esta forma de excavación es llamado ( Pipe jacking method) y en particular está siendo demostrando que por lo general puede ser utilizado en conformidad con el plan del proyecto, es decir, dentro del plazo previsto y financieramente competitivo con los métodos tradicionales .
2.- Mecanización e innovación en la construcción de pozos
Un desarrollo innovador de Herrenknecht para la excavación de todo tipo de pozos es la VSM (Vertical Shaft Sinking Machines), Consiste principalmente en una unidad de hundimiento y la unidad de excavación y se puede utilizarse en suelos estables e inestables. Debido a que la excavación subterránea es tan costosa por debajo del nivel del agua, de allí un concepto de máquina se ha desarrollado que también funciona perfectamente bajo el nivel freático y así reducir los costos.
3.- Descripción del proceso.-
El proceso de corte funciona de manera similar a la de una máquina de excavación frontal parcial. El tambor rotatorio, el cual está equipado con herramientas de corte especiales se encuentra en el brazo telescópico y afloja la geología, haciendo movimientos de balanceo en la parte inferior del pozo.
El material excavado se elimina hidráulicamente a través de tuberías hasta la planta de separación en la superficie. Durante la operación la máquina de perforación tiene cables de acero conectarlo a la unidad de hundimiento que se encuentra en la superficie. Esto significa que la máquina puede estar bajo vigilancia constante. Una variedad de diferentes opciones de revestimiento del pozo están disponibles, dependiendo de la geología.
Las unidades de control y el suministro se establecen en un nivel independiente y permanecen en la superficie. Así como el suministro de energía eléctrica e hidráulica, Esto significa que el operador de la máquina siempre es capaz de verificar los parámetros técnicos de la máquina mientras se está escavando y puede cambiarlos si es necesario para adaptar la máquina de perforación a las condiciones geológicas ambientales y realizar los ajustes óptimos de la máquina.
4.-Aspectos geotécnicos y constructivos a tomar en cuenta
· Diseño de la dovelas y criterios adaptados a la geología local y al metodología de construcción y transporte de los mismos.
· Estabilidad global y cálculo del tapón de fondo.
Desde un punto de vista global, el tapón se dimensiona para poder resistir el empuje vertical de la columna de agua descompensada
· Fricción del anillo con el terreno en el trasdós y técnica de relleno con mortero del Gap (Metodología constructiva para garantizar la fricción en el Trasdós y no se produzca levantamiento del fondo).
En el proceso de vaciado del pozo tiene que ser lento, obviamente el gap o sobre excavación en trasdós estará ya rellenado de lechada y el tapón de fondo hormigonado, Ambos elementos la lechada del gap y tapón de fondo deberán tener la resistencia estructural adecuada (control exhaustivo en el proceso de construcción).
Tomar en cuenta que uno de los puntos más delicados es la forma del tapón y la transmisión del empuje del agua hacia las dovelas del pozo, que son las que al final resisten por peso y por rozamiento dicho empuje (realizar comprobaciones de Adherencia tapón-dovela)
· Modelación geotécnica en excavación profundas en suelos deformables e iteración con el control de movimientos de la instrumentación geotécnica durante la excavación.
· Sondeos y perforaciones para evaluar las características del material y diseñar el tambor de corte en función de la geología local considerando agresividad del medio, posibles desgastes, orientación de los estratos etc.
· Calibración de los principales parámetros de maquina con la geología (Velocidad tambor, Caudal de bombeo, Torque tambor, Presiones sistema hidráulico) durante la excavación para optimizar procesos de producción.
· Aspectos logísticos y de suministros. (Trabajos previos, Montaje maquina, producción, desmontaje)
· Prever posibles técnicas de sellado para filtraciones puntuales a través de las juntas en los anillos (Inyección de Resinas)
· Planta de separación de materiales y reciclaje de agua tiene que estar perfectamente adecuada a la capacidad de la bomba extractora de lodos
· Prever aspectos medio ambientales a la hora de extracción definitiva el agua del pozo.
5.- Conclusiones
· Técnica y financieramente compatible con métodos tradicionales de excavación en función del diámetro, optimizando espacio y tiempo en entornos urbanos donde la accesibilidad a obras civiles está limitada y condicionada por el entorno.
· Se puede llegar a excelentes rendimiento dependiendo de factores como la geología, grupos de trabajo y turnos.
· Baja afectación al entorno-construcción en condiciones seguras y minimizando los riesgos laborales.
6.- Referencias
