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Tuneladoras con identidad propia

Curiosidades del ferrocarril

Delicada y compleja tecnología capaz de horadar túneles de gran envergadura y especial dificultad técnica

Cabeza de la tuneladora entrando en el túnel
  • La inmensa mayoría se han fabricado a la medida de cada infraestructura
  • Constituyen piezas únicas con nombre y características propias
  • Algunas de ellas han batido récords de construcción durante las obras
  • La enorme dificultad que entrañaba la excavación de Los Túneles de Pajares ha requerido del trabajo de 5 tuneladoras de roca dura
  • Se han construido tres túneles urbanos, de mayor complejidad si cabe por atravesar superficies habitadas: Sants-Sagrera, Girona, y Atocha-Chamartín
  • La tuneladora Peña Ubiña destaca por ser la de mayor longitud con 220 metros en total
 

Tuneladoras

Enormes cabezas de corte en acero que permiten horadar cualquier tipo de terreno, y facilitan la construcción de obras de gran envergadura y especial complejidad técnica en poco tiempo como los túneles de Guadarrama (28,4 kms), o los de Pajares (24,6 kms). Estas máquinas modernas denominadas tuneladoras son las protagonistas estelares de las obras de perforación de los túneles de las obras de las Líneas de Alta Velocidad. Los túneles constituyen una de las infraestructuras más numerosas y peculiares que forman parte del trazado de  dichas líneas. Todas ellas parecen en apariencia iguales, y sin embargo tienen nombres y singulares características que las diferencian unas de otras. Delicada y compleja tecnología al servicio de la construcción de infraestructuras civiles.

A la hora de elegir el método de ejecución de un túnel, influyen numerosos y variados factores: el tipo de terreno, la longitud del túnel, la sección tipo, el coste económico, el plazo de ejecución y por supuesto, la seguridad durante la construcción, etc.

Si el terreno y la sección tipo no son factores determinantes, el binomio “coste económico – plazo de ejecución” es el que marca la elección entre el uso de máquinas tuneladoras o la ejecución por métodos convencionales. Desde este punto de vista, cabe señalar que el uso de tuneladoras implica una gran inversión inicial tanto económica (coste de la máquina) como de tiempo (preparación de playa de vías y montaje de la máquina), muy superior a la que conllevaría la ejecución por métodos convencionales. Sin embargo, el rendimiento que se obtiene con estas máquinas está muy por encima del que se podría obtener empleando el método convencional. Este hecho implica que a partir de determinadas longitudes, el uso de las máquinas comienza a ser rentable e incluso deseable, si se pondera la ganancia de seguridad ante posibles desprendimientos. La longitud necesaria para que esto ocurra se va reduciendo cada vez más, gracias a los avances de la técnica y a la posibilidad de reutilización de las máquinas.

Colocando cabeza de corte del escudo de la tuneladora
 

Túneles emblemáticos en servicio. LAV Madrid-Segovia-Valladolid

Túnel de Guadarrama

Esta Infraestructura representa una de las mayores obras de la ingeniería española de todos los tiempos y una de las más importantes del panorama internacional. Prueba de ello, es que se trata del cuarto túnel más largo de Europa y el quinto del mundo, además de ser el túnel español de mayor longitud. Su proceso de construcción también ha supuesto un verdadero hito, ya que se trata del primer túnel construido para la alta velocidad en España que se ejecuta sin ataques intermedios, es decir, sin la necesidad de excavar galerías a mitad de trayecto. Para su perforación fue necesaria la concurrencia de 4 tuneladoras de doble escudo (TBM) de roca extradura. Estas tuneladoras extrajeron en conjunto más de cuatro millones de metros cúbicos de roca.

Cabeza de corte de la tuneladora
 

Túneles emblemáticos: LAV Córdoba-Málaga

Tuneladoras Alcazaba y Mezquita. Túnel de Abdalajís

Los túneles de Abdalajís con 7,3 Km represemtan los segundos túneles más largos de toda Andalucía, por detrás del túnel de Sorbas, de 7,5 km. Han sido ejecutados con tuneladora de doble escudo T.B.M., cuyas cabezas perforadoras tienen un diámetro de 10 m. y una longitud de 11,89 m. Las tuneladoras, que han sido bautizadas con el nombre de Alcazaba (la del túnel Este) y Mezquita (la del Oeste), en alusión clara al legado monumental de Málaga y Córdoba, tienen una longitud total de 110 m. Estas máquinas fueron fabricadas en las instalaciones de la empresa Duro Felguera en Asturias, y podían excavar en modo doble escudo o en modo escudo simple en función de la naturaleza del terreno.

Tuneladora Alcazaba en el Túnel de Abdalajís
  • Tuneladora Alcazaba en el Túnel de Abdalajís
 

LAV Madrid-Barcelona-frontera francesa

Tuneladora “Gerunda”

Ha sido diseñada y fabricada específicamente para la perforación mecanizada del túnel urbano de Girona, encuadrado dentro del tramo Túneles urbanos y estación de Girona. Este tramo, con una longitud de 3.640 m, consta de dos túneles, el primero de ellos, denominado Girona I, con una longitud de 1.297 m, y el segundo túnel, denominado Girona II, con una longitud total de 1.564 m.

La tuneladora tiene una longitud de 125 m y un peso de 2.700 Tn.  La pieza de mayor tamaño es el accionamiento de la rueda de corte, que se sitúa en el interior de la tuneladora y que tiene un peso de 290 Tn, con un diámetro de 6,6 m. Bautizada con el nombre latino de Girona, pertenece al tipo EPB (Escudo de Presión de Tierras). De mayor longitud y peso que su hermana “Barcino” y que la denominada Montcada (toma el nombre de la zona de obras), encargada de la perforación del túnel de Montcada i Reixac de 105 m de longitud

Vista del montaje del escudo o parte principal de la tuneladora (donde se alojan el accionamiento de la rueda de corte, los cilindros de empuje, el tornillo sn fin, etc.)
 

LAV Madrid-Barcelona-frontera francesa

Tuneladora “Barcino”

Se ha encargado de la excavación del túnel de conexión de alta velocidad Sants-Sagrera. La máquina tiene una longitud de 105 metros (escudo+back-up) y un peso de 2.300 toneladas. Bautizada con el nombre latino de Barcelona ha sido diseñada específicamente para la perforación mecanizada del túnel. Se corresponde con el tipo conocido como EPB (siglas en inglés de Earth Pressure Balance, o Escudo de Presión de Tierras) y dispone, entre otros elementos, de una cabeza giratoria equipada con elementos de corte, una serie de aberturas por donde se extraen las tierras excavadas y unos cilindros hidráulicos que, apoyados en la estructura ya construida, empujan la cabeza giratoria contra el terreno, avanzando la perforación. Según va avanzando, la misma máquina va colocando las dovelas, piezas que encajadas entre sí forman la estructura circular de hormigón del túnel. La potencia total instalada es de 8.000 kw

Cabeza de la tuneladora Barcino
 

Túnel de Los Pontones. . Variante de Pajares

Tuneladora “Vía Carisa”

El tubo Este del túnel de los Pontones tiene una longitud de 5.939 metros. La tuneladora, denominada ‘Vía Carisa’, ha establecido el récord nacional de producción mensual para máquinas de escudo simple y gran diámetro, al conseguir avanzar 1.105,5 metros en un mes. La denominación de ‘Vía Carisa’ guarda relación con la calzada de origen romano que atraviesa la Cordillera Cantábrica de Sur a Norte entre los concejos de Aller y Lena. Se trata de una tuneladora de escudo simple articulado y dotada de la más moderna tecnología existente en obra civil. Tiene una longitud total de 190 m, un diámetro de 9,9 m, una potencia total instalada de 7.900 Kw y 2.000 tn de peso.  A diferencia de las tuneladoras de doble escudo, el sistema de trabajo de esta tuneladora de escudo simple se realiza en dos fases, una primera de excavación y otra de montaje de las dovelas del anillo de revestimiento

Cabeza de corte de la tuneladora perforando una de las bocas o extremos del túnel
  • Cabeza de corte de la tuneladora perforando una de las bocas o extremos del túnel
 

Túnel de Los Pontones. Variante de Pajares

Tuneladora Peña Ubiña

El tubo Oeste del túnel  tiene una longitud de 6.003,74 metros. La tuneladora que ha ejecutado la perforación, denominada “Peña Ubiña” no superó el récord establecido por su compañera “Vía Carisa” pero su rendimiento a origen fue más elevado, obteniendo una media de 31,5 metros al día de túnel revestido con anillos de hormigón. La denominación de ‘Peña Ubiña’ se refiere a la cumbre que con más de 2.400 m de altura domina el Parque Natural de Las Ubiñas-La Mesa situado entre los Concejos de Lena, Quirós y Teverga. También se trata de una tuneladora de escudo simple. Tiene una longitud total de 220 m, un diámetro de 9,9 m, una potencia total instalada de 7.900 Kw y 2.500 toneladas de peso.

Tuneladora tubo oeste Túnel de Los Pontones
  • Tuneladora tubo oeste Túnel de Los Pontones
 

Información Multimedia

 

Variante de Pajares

Túneles de Pajares.

Los Túneles de Pajares son el elemento más singular del tramo La Robla-Pola de Lena (Variante de Pajares) perteneciente a la Línea de Alta Velocidad Valladolid -Palencia –León - Asturias. Los diferentes estudios llevados a cabo en la zona del corredor de los Túneles de Pajares sobre las características litológicas de las rocas y las estructuras tectónicas que las afectan, desvelaron la enorme dificultad que entrañaba la excavación de un túnel de 24,6 km en un macizo de estas características.  

El comportamiento del macizo rocoso que debían horadar las máquinas, generaba una serie de incertidumbres: riesgo de atrapamiento, aparición de acuíferos, presencia de gases, zonas de falla. Para responder a las singularidades de este proyecto, en los criterios de fabricación y diseño, se incluyeron los siguientes puntos:

-Escudos lo más cortos posible para disminuir la superficie potencial de atrapamiento.

-La fuerza de empuje total de las máquinas se estableció en 180.000 KN. 

-Posibilidad de desplazamiento vertical de la rueda de corte para realizar sobre excavaciones en caso de atrapamiento.

-Equipos de reconocimiento del terreno con un sistema de posicionamiento independiente del erector de dovelas.

-Equipos de bombeo y achique con posibilidad de evacuar avenidas de más de 500 l/s.

-Sistemas de ventilación con control continúo de gases explosivos.

Tuneladora de doble escudo correspondiente al Lote 2
 

Descripción de las tuneladoras:

Para la ejecución de los Túneles de Pajares se emplearon cinco máquinas tuneladoras para roca dura, cuatro del tipo Escudo Simple y una del tipo Doble Escudo.

LOTE 1. Túnel Oeste. Escudo simple de Herrenknecht. Esta tuneladora fue la primera en iniciar la excavación. Se empleó para ejecutar parte del túnel Oeste partiendo del emboquille sur. Destacar que fue la que más metros perforó: un total de 14.995 metros. 

LOTE 1. Túnel Este. Escudo simple de NFM-Wirth. Perforó un total de 9.875 metros del túnel Este en paralelo a la tuneladora anterior. Aún siendo un simple escudo obtuvo muy buenos rendimientos consiguiendo un avance medio mensual de 469 metros.

Tuneladoras del Lote 1 del túnel de Pajares
 

LOTE 2. Doble-escudo de Herrenknecht. La única tuneladora del tipo doble escudo se utilizó para la excavación del tramo central del túnel Este. Para acceder a dicho tramo previamente ejecutó la Galería de acceso de Buiza con una pendiente longitudinal de 6,2%. En total excavó 9.631 metros. 

LOTE 3. Túnel Este. Escudo simple de NFM-Wirth. Excavó un total de 10.269 metros del túnel este partiendo desde la boca norte hasta encontrarse con el doble escudo que ejecutó desde la boca sur, la galería de acceso de Buiza y el tramo central del túnel Este. Fue la primera en atravesar la zona de Cueto Negro, la más compleja y con mayores coberteras de todo el perfil de Pajares. 

LOTE 4. Túnel Oeste. Escudo simple de MHI-Duro Felguera-Robbins. Esta tuneladora destaca por contar con participación española en su fabricación (Duro Felguera). A pesar de ser la que permitía un mayor empuje excepcional (193.000 kN) fue necesario reforzarlo con 32.000 kN para conseguir salir del atrapamiento que sufrió al atravesar una zona de aguas. Excavó un total de 9.520,5 metros del túnel Oeste hasta encontrarse con la tuneladora que ejecutó los 14.995 metros del túnel Oeste desde la boca sur.

Vista de los discos de corte (herramientas que giran y están dotadas de anillos de corte endurecidos. A medida que avanza la tuneladora los discos son empujados contra la roca y van rompiéndola)
  • Vista de los discos de corte (herramientas que giran y están dotadas de anillos de corte endurecidos. A medida que avanza la tuneladora los discos son empujados contra la roca y van rompiéndola)
 

Conexión de alta velocidad entre Puerta de Atocha y Chamartín

Tuneladora Gran Vía

El tramo Atocha-Chamartín tiene una longitud de 7,3 km, de los cuales 6,9 discurren soterrados. La tuneladora encargada de las obras,  bautizada con el nombre de “Gran Vía” en homenaje a la arteria madrileña que cumple 100 años, es del tipo EPB (Earth Pressure Balance o Escudo de Presión de Tierras) del fabricante alemán Herrenknecht, con un diámetro de excavación de 11,5 m, y diámetro interior de 10,4 m. El revestimiento es mediante 7 dovelas de hormigón armado, que conforman un anillo universal, con una longitud de 1,8 m y 36 cm de espesor. El peso total de la tuneladora es de 2.200 toneladas, y tiene una longitud de 125, 6 m Potencia total instalada de 8.450 kw. Dispone de 3 escudos: delantero, intermedio y cola. El inicio de la excavación es bastante superficial para poder salvar la línea 9 de Metro, pero va siendo cada vez más profundo hasta alcanzar los 20 m en los primeros 500 m de excavación, con una montera máxima de 48 m. Un sistema computarizado permite el guiado de la tuneladora. Cada pocos segundos, se ejecuta una medición mediante un sistema láser, que permite conocer con exactitud, en todo momento, la posición de la máquina.

Montaje de los discos de corte en el escudo de la tuneladora
 

LAV Madrid-Levante y Corredor Mediterráneo Murcia-Almería

Tuneladora del túnel de La Cabrera

Adif ha superado en siete ocasiones el récord mundial de perforación con la tuneladora del túnel de La Cabrera de  7.250 m de longitud,  que se encuentra situado en el tramo Siete Aguas-Buñol (Valencia), y que representa el túnel de mayor longitud de la línea de alta Velocidad a Levante.  Esta tuneladora de doble escudo ha conseguido rebasar, en siete ocasiones, el record mundial de excavación, hasta alcanzar un día el máximo de 92,8 m perforados. La tuneladora de doble escudo, que fue ensamblada en la propia boca del túnel, tiene una longitud de 204 m y un peso de 2.700 toneladas. 

Esta tuneladora  se ha encargado también de la ejecución de dos túneles paralelos en el Corredor Mediterráneo Murcia – Almería, los túneles de Sorbas. En esta obra el revestimiento de dovelas tiene un diámetro exterior mayor que el utilizado en la Cabrera, por lo que se han realizado diversas modificaciones sobre su diseño original: se ha proyectado una nueva rueda de corte adaptada al nuevo diámetro y al terreno, los escudos de grippers y de cola y el erector de dovelas, entre otros.

Vista del tren o parte trasera de la tuneladora  (El tren dispone de vagones de escombros para la extracción del avance)
 

LAV Antequera-Granada. Túnel de Quejigares

Tuneladora Generalife

El Túnel de Quejigares, compuesto por dos tubos de 3,5 kilómetros de extensión, se encuadra dentro del trazado del tramo Arroyo de la Viñuela-Quejigares (Loja). Los dos tubos se han excavado mediante el empleo de una tuneladora de presión de tierras (EPB) de tipo mixto, es decir, dotada de picas para trabajar en suelos, y de cortadores para hacer frente a la roca que surja en el trazado. Se caracteriza por tener una longitud total de 120 metros, un peso del escudo 626 toneladas y de contar con 168 picas para avanzar en suelos y de 56 cortadores para el terreno de roca. Ha sido bautizada con el nombre de Generalife, en clara referencia a la cercana ciudad de Granada y los jardines de la Alhambra. Corresponde al modelo Herrenknecht S-516, con una potencia total instalada de 5435CV, y un diámetro del escudo de 9340 mm. El revestimiento del túnel se va a ejecutar en base a anillos de dovelas tipo “Universal” de diámetro interior 8.430mm, fabricadas en la propia obra

Vista  nocturna de la estructura de la tuneladora Generalife trabajando
 
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