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METODOLOGÍA PARA REALIZAR PERFORACIÓN DIRIGIDA EN LA MODALIDAD
DE PIPE RAMMING Y TÚNEL LINNER
YORLY BRIGETTE LEGUIZAMÓN GALICIA 20052030021
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGÍA EN TOPOGRAFIA NOCTURNA
2015
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METODOLOGÍA PARA REALIZAR PERFORACIÓN DIRIGIDA EN LA MODALIDAD
DE PIPE RAMMING Y TÚNEL LINNER
YORLY BRIGETTE LEGUIZAMÓN GALICIA 20052030021
Trabajo presentado como requisito para optar al título de TECNÓLOGO EN TOPOGRAFIA en
modalidad tesis, dirigido por:
ING. RUBBY STELLA PARDO PINZON
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGÍA EN TOPOGRAFIA NOCTURNA
2015
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Nota de Aceptación:
___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________
___________________________________
Firma Del Presidente Del Jurado
___________________________________ Firma Del Jurado
___________________________________ Firma Del Jurado
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Bogotá D.C. Noviembre (3) de 2015
A mis padres que son una verdadera
E inagotable fuente de inspiración.
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AGRADECIMIENTOS
En primer lugar expreso mi agradecimiento a la Ingeniera Rubby Stella Pardo Pinzon, quien ha
sido una gran fuente de apoyo incondicional percutor de los ideales para generar este proyecto siendo
el principal motor para el desarrollo y ejecución de la tesis, también quiero agradecer a la Ingeniera
Janeth Pardo quien ha sido un apoyo para que sea posible mi desarrollo académico, al Ingeniero Julio
Bonilla por sus concejos que aportaron a mi crecimiento profesional y a los demás docentes de la
universidad porque paso a paso han aportado a mi formación como profesional.
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TABLA DE CONTENIDO
LISTA DE TABLAS .................................................................................................. 8
LISTA DE ILUSTRACIONES ................................................................................... 9
LISTA DE FIGURAS. ............................................................................................. 11
GLOSARIO. ........................................................................................................... 12
RESUMEN. ............................................................................................................ 13
SUMMARY. ........................................................................................................... 14
INTRODUCCIÓN. .................................................................................................. 15
OBJETIVOS. ......................................................................................................... 16
1. MARCO DE ANTECEDENTES. ................................................................................... 18
1.1. ANTECEDENTES INTERNACIONALES EN PROCESOS CONSTRUCTIVOS PARA
PERFORACION SIN ZANJA. ........................................................................................... 18
1.2. ANTECEDENTES NACIONALES EN EL USO DE PROCESOS CONSTRUCTIVOS
PARA PARA PERFORACION SIN ZANJA. .................................................................... 19
2. MARCO DE TEORICO. ................................................................................................. 20
2.1. Elementos Para El Proceso De Pipe Ramming ............................................................. 20
2.2. ETAPAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO DE PERFORACIÓN SIN ZANJA,
MEDIANTE LA MODALIDAD DEL PIPE RAMMING. ................................................. 25
2.2.1. Inspección de Tuberías Existentes y Levantamiento Topográfico. ........................... 26
2.2.2. Señalización Y Replanteo Para Realizar Placa De Lance. ........................................ 31
2.2.3. Instalación De Tubos Requeridos Para El Proyecto. ................................................. 39
2.2.4. Construcción de Pozos o Cámaras de Acceso. .......................................................... 39
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3. PROCESO CONSTRUCTIVO DE PERFORACIÓN SIN ZANJA, MEDIANTE LA
MODALIDAD DEL TUNEL LINNER. ............................................................................. 41
3.1. Elementos Para La Elaboración de Tunel Linner .......................................................... 41
3.2. ETAPAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO DE PERFORACIÓN SIN ZANJA,
MEDIANTE LA MODALIDAD DEL TUNEL LINNER ................................................... 46
3.2.1. Inspección de Tuberías Existentes y Levantamiento Topográfico. ........................... 46
3.2. 2.Diseño y Replanteo inicial para el proceso Constructivo del Túnel Linner. ............ 47
3.2.3. Inicio de Proceso Constructivo (Arranque) con Supervisión Topografía y Chequeo
Durante el Proceso. .............................................................................................................. 50
3.2.4. Instalación de tubos requeridos para el proyecto. ...................................................... 56
CONCLUSIONES .................................................................................................. 58
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 59
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Aplicaciones Del Método Pipe Ramming (Chacón Vega 2011)………...…………23
Tabla 2: Tomado de Hidráulica General de Gilberto Sotelo Ávila………………….………28
Tabla 3: Tipo de Diámetros con su Altura Recomendable…………………………………..31
Tabla 4: Usos Del Túnel Linner……………………………………………………………..44
Tabla 5: Diámetros Túnel Linner Tomado de Corpacero……………………………….…..50
Tabla 6: Preliminar de Cálculos.…………………………………...………………….…….56
Tabla 7: Diámetros Túnel Linner .Tomado de Corpacero.…………………………….…….56
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LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Camisa de Acero al Carbón ................................................................... 21
Ilustración 2. Martillo Hidráulico ............................................................................... 21
Ilustración 3. Placa de Impacto .................................................................................. 22
Ilustración 4.Patineta de Deslizamiento ...................................................................... 22
Ilustración 5. Compresor ........................................................................................... 23
Ilustración 6. Inspección de Servicios ........................................................................ 26
Ilustración 7. Apiques para inspección de servicios ...................................................... 27
Ilustración 8. Cartera topográfica, Plano de inteferencias .............................................. 27
Ilustración 9. Longitud de Ejes .................................................................................. 28
Ilustración 10. Diseño de Profundidad ........................................................................ 28
Ilustración 11. Espesor De Tubería ............................................................................. 31
Ilustración 12. Pendiente entre Pozos ......................................................................... 31
Ilustración 13. Placa de Acero ................................................................................... 34
Ilustración 14. Entibados ........................................................................................... 34
Ilustración 15. Chequeo topográfico de la placa de lance .............................................. 35
Ilustración 16.Acople de Equipo con Camisa De Acero ................................................ 35
Ilustración 17. Ejemplo de placa de lance ................................................................... 36
Ilustración 18. Caja de Soldador ............................................................................... 36
Ilustración 19. Proceso de Ubicación Camisa de Acero ................................................ 37
Ilustración 20. Instalación de Equipo Ramming ........................................................... 37
Ilustración 21. Limpieza Manual Del Pipe Ramming ................................................... 38
Ilustración 22. Proceso Soldadura de Camisa de Acero ................................................. 38
Ilustración 23. Seguimiento Topográfico .................................................................... 39
Ilustración 24. Instalación De Tubería Dentro De Camisa De Acero .............................. 39
Ilustración 25. Fabricación De Pozos De Acceso Para Tubería Instalada ........................ 40
Ilustración 26. Medidas De Laminas .......................................................................... 41
Ilustración 27. Laminas De Acero Corrugadas ............................................................ 42
Ilustración 28. Tunel Linner Circular .......................................................................... 42
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Ilustración 29. Tunel Linner Abovedado ..................................................................... 43
Ilustración 30. Tunel Linner Eliptica .......................................................................... 43
Ilustración 31. Carro de Extraccion ............................................................................ 43
Ilustración 32. Rieles ................................................................................................ 44
Ilustración 33. Diseño Preliminar ............................................................................... 51
Ilustración 34. Extraccion De Material ....................................................................... 52
Ilustración 35. Pozo Eliptico ...................................................................................... 52
Ilustración 36. Pozo ................................................................................................. 53
Ilustración 37. Inicio Perforación Horizontal ............................................................... 53
Ilustración 38. Anillo de Inicio de la Perforación Horizontal ......................................... 54
Ilustración 39. Proceso De Armado ............................................................................ 54
Ilustración 40. Chequeo De Línea .............................................................................. 55
Ilustración 41. Chequeo De Nivel .............................................................................. 55
Ilustración 42. Instalacion De Tuberia ........................................................................ 56
Ilustración 43. Inyeccion De Mortero En Tunel Linner ................................................. 56
Ilustración 44. Ampliacion de longitud de Pipe Ramming con ayuda del Tunel Linner en
inicio de perforación ................................................................................................ 57
Ilustración 45. Ampliacion de longitud de Pipe Ramming con ayuda del Tunel Linner en
la culminacion de la perforación ................................................................................ 58
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LISTADO DE FIGURAS
Figura 1: Terrenos Recomendados Para Perforación Pipe Ramming y Sus Características...31
Figura 2: Modelo de Boussinesq, de cargas puntual (P) sobre un medio elástico semi-infinito,
y sistema de ejes utilizado………………………………………………………………...…46
Figura 3.Distribución de Cargas…………………………………………………………….47
Figura 4.Formula De Marston…………………………………………………………….…48
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GLOSARIO
Acero Al Carbón: Acero que contiene un mínimo no especificado de elementos de aleación; el
aumento de la proporción de carbono reduce su ductilidad y soldabilidad a pesar de incrementar
su resistencia.
Apique: Excavación utilizada para verificar visualmente el tipo de suelo, y tuberías existentes.
Arcilla: Roca sedimentaria constituido por granito y su color se torna dependiendo la pureza de
sus agregados.
Balineras: Rodamiento circular utilizado para base en los carros de extracción de material.
Compresor: Motor diseñado para aumentar la presión del aire.
Entibado: Estructura de contención provisional en las excavaciones de zanja abierta.
Excavaciones En Zanja Abierta: Extracción de tierra sobre un terreno dejando como resultado
un hueco con cota inferior al terreno.
Foso: Excavación profunda.
Gato Hidráulico: Maquina empleada para levantar maquinaria por medio del movimiento de una
palanca que aumenta la presión de su base.
Grava: Piedra partida o denominada caliza.
Hincar: Empujé de tubería mediante presión de martillo hidráulico.
Limos: Es una tierra compuesta de partículas de arcilla, lodo y arena.
Malla Electro Soldada: Cuadricula en acero elaborada para fundir placas de concreto.
Martillo Hidráulico: Herramienta que convierte la potencia hidráulica en impactos mecánicos.
Mortero: Mezcla conglomerada formada de arena y cemento utilizada para realizar llenado de
espacios vacíos, o conformar pisos.
Patineta De Deslizamiento: Base que se utiliza para ayuda al desplazamiento del martillo
hidráulico en el proceso de hincamiento.
Pilotaje: Sistema de cimentación la cual consiste en clavar pilotes en el terreno buscando siempre
el estrato resistente, a fin de soportar las cargas transmitidas por una estructura.
Placa De Impacto: Superficie de concreto donde se ubica el martillo hidráulico.
Pozo Eliptico: Perforación vertical en forma circular irregular, la cual se utiliza como acceso.
Pozo: Agujero abierto en la tierra el cual sirve para acceso para extracción de material.
Rajón: Tipo de material que contiene el suelo, más conocido como piedra
Recubrimiento: Es un material que es depositado sobre la superficie de un objeto.
Soldadura: Proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos o más piezas de un
material, a través de la fusión.
Trabajo En Alturas: Trabajos que son realizados a una altura superior a dos metros.
Taladro Percutor: Es un martillo con una percusión (eléctrica, neumática o combinada) mucho
más potente el cual sirve para perforar materiales muy duros, como el hormigón, la piedra.
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RESUMEN
Los avances tecnológicos del presente siglo permean todos los sectores industriales en la búsqueda de
sistematizar y optimizar procesos que permitan avances rápidos con buenos resultados. El sector de la
construcción, específicamente en las redes de servicios públicos avanza en el desarrollo de nuevas
tecnologías que permiten la instalación de redes ya conformadas sin causar mayores impactos en el
espacio. En el presente documento se mostrará la metodología de construcción sobre las redes
subterráneas denominada a nivel mundial como perforación dirigida sin zanja la cual posee un sin
número de variaciones constructivas dependiendo de la necesidad que se tenga a la hora de ser
ejecutada en obra civil , la idea con el proceso metodológico de perforación es presentar las etapas
constructivas idóneas en cuanto al modelo constructivo Pipe Ramming y Túnel Linner principales
pioneros de perforación aplicados desde principios de los noventa y cuya evolución ha sido adquirida
para el desarrollo urbanístico de la capital debido a su versatilidad , fácil manejo y pocas
complicaciones espaciales que estos métodos ofrecen y su rapidez en entrega.
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SUMMARY
The technological advances of this century permeate all industries in seeking to systematize and streaml
ine processes to enable rapid progress with good results. The construction sector, specifically in utility
networks advances in the development of new technologies that allow the installation of networks alrea
dy formed without causing major impacts in space. In this document the methodology of construction o
f underground networks known worldwide as trenchless directional drilling which has a number of desi
gn variations depending on the needs that have to be executed when civil work is shown, idea methodol
ogical drilling process is to present the best construction stages in terms of building model Pipe Rammi
ng and Tunnel Linner leading pioneers drilling applied since the early nineties and whose evolution has
been acquired for the urban development of the capital due to their versatility , easy handling and little
space complications that these methods offer and delivery speed.
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INTRODUCCIÓN
Los sistemas de Perforación Dirigida Sin Zanja se introducen al proceso constructivo como una
alternativa para suplir las necesidades de extender nuevas redes de servicios públicos de forma rápida
,dado el crecimiento acelerado de la población, lo que hacía notorio que los sistemas de redes de
servicios se quedaran cortos al suministro necesario para la población en crecimiento. Sumado a esto
los accesos a estas redes se encuentran limitas debido a que en muchas ocasiones no hay manera de
poder identificar los tramo que están construidos, o simplemente no hay espacio de acceso suficiente
para poder ampliarlos.
A mediados del siglo XIX en Europa se empieza a innovar los sistemas de perforación, se crearon
equipos de perforación rotatoria y de empuje equipados con taladros percutores y gatos hidráulicos
para la construcción de redes de servicios públicos por debajo de los suelos.
Las bondades de este sistema son evitar fracturar las superficies, mitigar los daños que implica
realizar unas excavaciones en zanja abierta, mejorando así los procedimientos que normalmente se
utilizan para la restitución de las redes.
En el siguiente trabajo se pretende mostrar las bondades técnicas que posee el proceso constructivo
denominado Perforación Dirigida Sin Zanja, en la modalidad Pipe Ramming y Túnel Linner, aplicadas
actualmente en la ciudad de Bogotá como alternativa de ampliación y restitución de redes de gas,
restitución y ampliación de redes de alcantarillado para la Empresa De Servicios Públicos De Bogotá
(EAAB),y redes de telecomunicaciones innovando también en la acometida de las nuevas redes
subterráneas de Codensa.
En el primer capítulo se presenta una breve reseña histórica de los primeros indicios de esta modalidad
que hoy por hoy suple las necesidades de restitución y ampliación de redes en general, en el segundo
capítulo se expone el método constructivo de la modalidad de Pipe Ramming, donde se ilustra el
proceso metodológico de cómo se debe lleva a cabo una perforación dirigida y cuáles son sus
aplicaciones a nivel de obra civil; en el tercer capítulo se expone el método constructivo de la
modalidad de Túnel Linner, el cual permite a sus lectores seguir los parámetros constructivos para su
elaboración en obra civil.
En los dos casos se presentan los controles topográficos requeridos antes durante y después de la
instalación de la red.
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OBJETIVOS
1. OBJETIVOS GENERAL
Generar un modelo metodológico donde se indique como se realiza un proyecto de perforación
dirigida en la modalidad Túnel Linner y Pipe Ramming.
2. OBJETIVOS ESPECÍFICO
Mostrar las diferentes etapas del proceso constructivo sin zanja, mediante la modalidad del
Pipe Ramming.
Mostrar las diferentes etapas del proceso constructivo sin zanja mediante la modalidad del
Túnel Linner.
Especificar en qué casos se aplica cada una de las metodologías mencionadas durante el
proceso constructivo de todo tipo de redes de servicios públicos.
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1. MARCO DE ANTECEDENTES
La Tecnología Perforación Dirigida Sin Zanja se define como el proceso constructivo para instalación
de tubería debajo de tierra sin excavación a zanja abierta mediante la perforación horizontal con
maquinaria de tipo túnel la cual solo necesita la excavación de un foso de entrada y uno de salida los
cuales finalmente sirven de pozo de acceso para el mantenimiento de las redes instaladas.
1.1. ANTECEDENTES INTERNACIONALES EN PROCESOS CONSTRUCTIVOS PARA
PERFORACION SIN ZANJA.
La tecnología sin Zanja (TSZ) en Europa se viene utilizando desde mediados del siglo XIX, se cree
que la causa principal que determino el desarrollo de estos nuevos procesos constructivos fue el
crecimiento acelerado de la población, que demando una mayor necesidad de agua , energía y
saneamiento, obligando así al hombre a idea maneras constructivas más eficientes para suplir en
corto tiempo estas necesidades básicas.
De esta manera, se crearon equipos de perforación rotatoria y de empuje equipados con taladros
percutores y gatos hidráulicos para la construcción de redes de servicios públicos por debajo de
ferrocarriles y carreteras de gran tamaño. (Kramer, S.; McDonald, W. y Thomson, J. 1992).para los
años 1896 a 1900 se creó en la empresa Northen Pacific Railroad Company el método Ramming el
cual consiste en instalar tuberías con diámetros de 42 pulgadas y 72 pulgadas aproximadamente en
materiales de concreto y hierro .
En 1946, Fred Melsheimer en California, introdujo la Tecnología sin Zanja (TSZ) aplicado como
método constructivo para la elaboración de túneles de transporte de gas y petróleo a través de una serie
de topos que lograban pasar por debajo de carreteras, ríos y ferrocarriles. (Kramer, S.; McDonald, W. y
Thomson, J. 1992).
La tecnología sin Zanja (TSZ) se utilizaba para realizar tramos cortos. No obstante, a través del
Ministerio de Construcción japonés no se admitían realizar excavaciones en las apuradas calles del
Japón , para lo cual se optó por realizar la técnica de micro-túnel y del “Pipe Jacking” los cuales
requieren únicamente un pozo de salida y otro de ingreso (Vidal, F. 2004).
En 1985 en el Reino Unido se creó el primer instituto especializado en el desarrollo y aplicación de las
tecnologías sin zanja, cuyas siglas en ingles serian (ISTT), encargado de promover la educación, el
entrenamiento, el estudio, la investigación y la práctica de estos procedimientos a nivel mundial. (ISTT,
2011).
Sin duda alguna el auge ganado a nivel internacional de este tipo de tecnología genera mejoramiento en
el campo estructural creando menos caos a la hora de realizar restitución o instalación de cualquier tipo
de tubería necesaria para los servicios que se requieran.
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1.2. ANTECEDENTES NACIONALES EN EL USO DE PROCESOS CONSTRUCTIVOS
PARA PARA PERFORACION SIN ZANJA.
La Empresa de Agua, Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB) a principios de los 80 inicia
uno de los proyectos más importantes en el tema de alcantarillados, la cual tomó como base la
tecnología sin Zanja (TSZ), para la ubicaron de redes de tubería de diámetros mayores a 1 metro y
longitudes lineales entre 30 a 50 metros de distancia. (Gutiérrez, J. 1997).
En Bogotá a mediados de 1992 se realizaron las primeras sustituciones de alcantarillado en varios
puntos de la ciudad con el acompañamiento de expertos en infraestructura subterránea, a si se vieron
beneficiados sectores como Autopista Norte, iniciando en el Club Rincón Grande hasta la calle 129,
tramo que se extendió la Av. Boyacá y finalizo a la calle 80.El proyecto que abarcó más de 32
kilómetros, y tuvo como objetivo era remediar el tema de excavación con zanja minimizando los
impactos social y ambiental causados por la intervención al espacio público. En conclusión el proyecto
permitió ver que son altas las bondades de estos procesos constructivos y que se debería optar por estas
metodologías para trabajos futuros. (Jaramillo, L. 2011).
Otro sector interesadas en estos métodos fue el sector petrolero. Empresas como Ecopetrol,
impulsaron la aplicación de las TSZ en obras como los cruces de oleoductos bajo ríos obteniendo
resultados más viables, en términos económicos, ambientales y sociales que otros métodos
convencionales. (Gutiérrez, J. 1997).
Ha mediado de los años 90 el progreso de la métodos no resultó ser muy significativo debido a que
no existía gran información sumado a que los pocos que tenían el servicio de tecnología sin zanja
eran en su mayoría empresas extranjeras.
En el 2009 se creó el Instituto Colombiano de Tecnologías de Infraestructura Subterránea (ICTIS)
encargados de inspeccionar e iniciar el uso de estos procedimientos como alternativas a la instalación y
rehabilitación de redes de servicios públicos. (ICTIS, 2011).
A través del tiempo se ha venido utilizando los métodos de tecnología sin zanja a nivel nacional y poco
a poco, empresarios colombianos han traído la maquinaria han adquiriendo experiencia en el manejo de
esta tecnología. Dando incursión, en obras como la realizada en el interceptor rio Bogotá, Torca salitre
el cual contó con una longitud de 12.5 kilómetros, distanciados entre el puente del común y el humedal
Juan Amarillo. Lo cual minimizo interrupción del tráfico la finalidad de este proyecto es conducir la
red de alcantarillado de las aguas residuales de los sectores ubicados al norte de la ciudad y conducirlas
hasta la planta de tratamiento de aguas residuales del Salitre, el interceptor Engativá-Cortijo ENCOR
obra en particular que cuenta con cerca de 4 kilómetros de longitud obra que contribuyó con el
mejoramiento del sistema de alcantarillado sanitario de Engativá y cuyo desarrollo metodológico fue
con el Túnel Linner (Eaab, 2012).
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Debido a la introducción de estas metodologías como procesos constructivos para la instalación de
redes se ha venido adaptando los estándares de calidad y seguridad industrial según el método
constructivo que se vaya a utilizar, todo esto amparado por el Ministerio de Trabajo específicamente en
la ley 9 de 1979, la cual menciona las condiciones de seguridad en el trabajo, enfatizando el
cumplimento de las normas específicas dependiendo de la labores realizadas.
El procedimiento que a continuación se describe se implementa debido a la necesidad de realizar
instalación de ductos bajo tierra sin realizar excavaciones a cielo abierto, ya que esta metodología
convencional genera caos vehicular o simplemente no tiene los espacios suficientes para realizar la
obra civil requerida pero de vital importancia para el acceso de redes de servicios públicos requeridas
en el sector intervenido. Con base en esta necesidad el presente documento plasma el análisis
metodológico de como modificar esta problemática presentando dos modalidades de perforación
clasificadas como método de perforación sin zanja y de gran acogida para la instalación de redes de
servicios disponibles por empresas especialistas en estas metodologías en la ciudad de Bogotá.
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2. MARCO TEORICO
PERFORACION PIPE RAMMING
El pipe ramming traduce hincado de tubería, el cual utiliza martillos hidráulicos que empujan camisas
de acero a través del suelo, se utiliza el acero ya que por las características de resistencia y ductilidad
resisten y distribuyen mejor las cargas transmitidas por el martillo sin que se altere la estructura de la
camisa o tubería de protección .Los martillos poseen una estructura reforzada que garantiza su
durabilidad, dentro de la cual se encuentra una masa que se mueve gracias a la inyección de aire
dentro de esta; esta masa representa aproximadamente un 60% de la masa total del equipo. Estos
martillos se colocan sobre el suelo y en contacto directo con la tubería a hincar, la cantidad de golpes
dados por el martillo varía según el diámetro del topo: el más grande (600mm) aplica 177 golpes por
minuto, mientras que el más pequeño (100mm) alcanza un promedio de 370 golpes por minuto.
El sistema funciona con un Hammer o martillo de impacto que golpea las camisas de acero a través
de la línea o red a instalar, una vez hincada la tubería se procede a realizar la limpieza la tubería de
cualquier tipo de suelo, roca o material residual que se encuentre dentro de la red, hecho esto se logra
la instalación completamente estructural de una línea nueva de tubería de acero. (Hammerhead-
Ramming, 2011).
La principal característica de estos equipos es que para diámetros pequeños se pueden manipular por
pocas personas ya que su peso varía de 62kg para 100mm hasta 4459kg para 600mm. Sin embargo se
presentan inconvenientes, tales como que estos martillos carecen de dirección y solo pueden avanzar
en la dirección inicial que se colocó en el pozo de arranque. (Chacón Vega, 2011).
2.1. Elementos Para El Proceso De Pipe Ramming.
A continuación se menciona cada uno de los elementos necesarios para el proceso de hincamiento en
la modalidad Pipe Ramming.
Camisa De Acero o Tubería De Acero.
Son piezas de forma cilíndrica, cuyo material de elaboración es el acero al carbón, el cual permite
distribuir mejor la fuerza aplicada desde el martillo neumático, las especificaciones de esta camisa
depende de su longitud y el diámetro requerido, el espesor utilizado para su fabricación es de 3/8 de
grosor.
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Ilustración 1. Camisa de Acero al Carbón
Martillo Hidráulico
Sirve para que la energía de impacto pueda transferirse a la camisa de acero el diseño de las
partes del pistón y de la armazón permite que el pistón viaje con una sacudida mínima a toda la
estructura del martillo y a las partes del cilindro, proporcionando el empuje necesario para la
perforación dirigida .
Ilustración 2. Martillo Hidráulico
Placa De Impacto
Base en acero la cual central la punta del martillo hidráulico y distribuye la fuerza aplicada por el
mismo, abarca el diámetro de la camisa de acero acoplándose en uno de sus extremos.
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Ilustración 3. Placa De Impacto
Patineta
Base donde se soporta el martillo hidráulico y la cual permite deslizar el equipo al mismo tiempo
del proceso de hincamiento.
Ilustración 4. Patineta de deslizamiento
Compresor de aire
Es un dispositivo usado para proporcionar aire al martillo hidráulico los cuales mediante los
motores de combustión interna y su capacidad de presurizar el aire permite a la energía ser
transmitida vía tubos o mangueras.
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Ilustración 5. Compresor
A continuación se presenta en el siguiente cuadro los usos de la Modalidad Pipe Ramming, los
cuales explican cada una de las metodologías en las cuales se ha implementado y su aplicación en la
obra civil.
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Tipos Imagen Descripción Aplicaciones
Hincado de
tuberia
tradicional
Es el proceso de realizar
la perforación directa
sobre la placa de
perforación elaborada
para que la tubería
cumpla con los
parámetros topográficos
su metodología es
realizar el empuje de la
camisa de acero por un
extremo para que esta
salga a el punto deseado.
Alcantarillado
Tuberías de gas
tubería eléctrica ,
telecomunicaciones
, y tubería para
salmueras
Hincado de
tuberia por
extraccion
Se realiza el empuje por
el extremo de la tuberia
de acero ,utilizado el la
metodologia de arrastre
para la camisa de acero
impidiendo la carga
dentro de la tuberia
Alcantarillado
Tuberías de gas
tubería eléctrica ,
telecomunicaciones
y tubería para
salmueras
Sustitucion de
tuberia de
alcantarillado
Se introduce una tuberia
de diametro superior a la
instalada por compresion
, sucesivamente con la
broca sin fin dentro de la
camisa de acero se
realiza la demolicion de
la anterior tuberia
Alcantarillado
Energía
Telemáticos redes
de gas y energía
Pilotaje
Se utiliza para hincar los
pilotes y formar
fundiciones con la misma
metodologia de la
perforacion horizontal
pilotes y formar
fundiciones
Asistencia para
HDD
Sirve para darle el
empuje extra para la
perforacion horizontal
dirigida.
Alcantarillado
Energía
Telemáticos
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Extraccion de
Tuberia
Si la tuberia introdujo de
manera incorrecta es
posible extraerla con la
fuerza de empuje del
martillo y te comenzar el
proceso,
Restitucion del
proceso de hincado
mal ubicado
Atravesar
terreno dificil
Se puede hincar una
seccion inicial de tuberia
que atraviese las capas
más dificil de suelo.esta
seccion sirve como
camino al punto inicio y
provee espacio para
extraer los residuos de la
posterior excavacion.
Sirve como pozo de
arranque para
cualquier tipo de
perforacion ya que
la camisa de acero
funcionaria como
entivado.
Recuperacion
de tuberias
piloto
Estos martillos pueden
recuperar secciones de
tuberia atrapadas en el
suelo mediante el empuje
estatico generado.
Sirve para la
perforacion
dirigida.
Tabla 1: Aplicaciones Del Método Pipe Ramming (Chacón Vega 2011)
Para la aplicación de este proceso constructivo se recomienda lleva cabo etapas de reconocimiento
previo durante y después del proceso, en el presente documento se elabora un proceso metodológico en
el cual se explica paso a paso el desarrollo de la modalidad Pipe Ramming.
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2.2. ETAPAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO DE PERFORACIÓN SIN ZANJA,
MEDIANTE LA MODALIDAD DEL PIPE RAMMING.
Para realizar la perforación mediante la modalidad de Pipe Ramming es necesario llevar proceso o
etapas en las cuales se desarrolla el proceso de hincamiento. En el siguiente documento se mostrara
paso a paso el proceso previo, durante y después de la ejecución del proceso constructivo, con el fin de
aportar los fundamentos básicos para que los futuros profesionales encargados de controlar la
perforación horizontal dirigida , logren procesos eficientes y estén a la vanguardia de las tecnologías
aplicadas actualmente en el país.
Inicialmente se hablara de la parte antes de la ejecución de proceso constructivo donde debe realizarse
unos estudios previos claves para poder definir si es viable la metodología seleccionada, para ello se
deben seguir los siguientes parámetros:
2.2.1. Inspección de Tuberías Existentes y Levantamiento Topográfico.
Para realizar la proyección de la perforación se realizan los estudios topográficos previos para poder
desarrollar un diseño que indique el diámetro a perforar, las cotas para replanteo, la dirección y la
longitud que se va a emplear a la hora de realizar el hincado de tubería.
Ilustración 6. Inspección de Servicios
Se realiza un Levantamiento Topográfico con el fin de iniciar un diagnóstico de redes de servicios que
permita visualizar las profundidades y la proyección de la tubería existente. Existen casos donde no se
encuentran pozos de acceso para verificar estos datos lo cual hace necesario realizar apiques manuales
para poder visualizar si existen redes de servicios antes de realizar cualquier intervención ya que
ayudan a evitar daños sobre servicios en funcionamiento. Se debe aclarar que los apiques no se deben
realizar con maquinaria ya que en los primeros 1.50 metros aproximadamente se encuentra servicios de
telecomunicaciones, gas, agua, y el servicio de luz, y en casos especiales se encuentran a menor
profundidad sin señalización.
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Ilustración 7.Apiques para inspección de servicios
Después de realizado la inspección junto a los planos de interferencia de mayor profundidad y a los
apiques se proyecta la posible profundidad para el hincamiento, hay que tener en cuenta que el servicio
se presta sobre una proyección previa o bajo la necesidad y la calidad del terreno.
Ilustración 8.Cartera topográfica, Plano de inteferencias
La presentación del proyecto requiere un Diseño Previo que se elabora a partir de los datos
recogidos en terreno y materializados en el plano, ya que serán utilizados como soporte para
replantear y poder iniciar el proceso constructivo, gracias a esta información se obtendrán datos
necesarios para el hincamiento los cuales se mencionan a continuación.
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Longitudes Entre Ejes
Distancia necesaria entre centros de pozos donde se realiza el inicio de la perforación y la
finalización de la misma, esto se debe realizar para definir la longitud de la camisa de acero.
Ilustración 9.Longitud de Ejes.
Profundidad:
Es la distancia vertical entre la cota del terreno y la parte inferior de la placa de soporte, esto se define
con la suma de:
Diferencia entre la Cota de Terreno y la Cota Clave + diámetro de la tubería a instalar + el hache +
espesor de la placa de soporte
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Ilustración 10. Diseño de Profundidad.
En este punto hay que tener en claro que todas las tuberias poseen espesores diferentes los cuales
pueden alterar el calculo de profundidades y proyeccion de pendiente.
A continuacion se muestra los Tipos de tuberías y sus espesores.
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Tubo Material Espesor en (mm)
Tubos lisos De vidrio, cobre, latón, madera (bien cepillada) y acero
nuevo soldado.
0.015
Tubos de latón 0.025
Hierro fundido nuevo 0.25
Hierro fundido oxidado 1 a 1.5
Hierro fundido nuevo, con bridas o juntas de macho y
campana
0.15 a 0.3
Hierro fundido para agua potable, con bastantes
incrustaciones y diámetro de 50 a 125mm
1 a 4
Acero laminado, nuevo 0.04 a 0.1
Tubos de acero soldado
de calidad normal
Nuevo 0.05 a 0.1
Limpiado después de mucho uso 0.15 a 0.2
Moderadamente oxidado, con pocas incrustaciones 0.4
Con costura longitudinal y una línea transversal de
remaches en cada junta, o bien
0.3 a 0.4
Acero soldado, con una hilera transversal sencilla de
pernos en cada junta, laqueado interior, sin oxidaciones,
con circulación de agua turbia.
1
Tubos remachados, con
filas longitudinales y
transversales
Espesor de lámina<5mm 0.65
Espesor de lámina>12mm 5.5
Asbesto-cemento nuevo 0.025
Concreto en galerías, colado con cimbra normal de madera 1 a 2
Concreto de acabado liso 0.025
Conductos de concreto armado, con acabado liso y varios
años de servicio
0.2 a 0.3
Concreto con acabado normal 1 a 3
Concreto con acabado rugoso 10
Cemento liso 0.3 a 0.8
Cemento no pulido 1 a 2
Concreto pre esforzado 0.4 a 0.25
Mampostería de piedra 1.2 a 15
Tabla 2: Tomado de Hidráulica General de Gilberto Sotelo Ávila
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Ilustración 11: Espesor De Tubería
Pendiente (%)
Se define como la inclinación de la tubería entre dos puntos de referencia para el caso de la perforación
es el punto inicial de perforación versus el punto de llegada.
Ilustración 12. Pendiente entre Pozos.
2.2.2. Señalización Y Replanteo Para Realizar Placa De Lance.
Después de realizar el diseño la perforación donde se tuvo en cuenta la estructura del suelo, las
interferencias y las tuberías existentes encontradas, se replantea en terreno los puntos de amarre
topográfico.
Tipo De Terreno
Para poder realizar el proceso de hincamiento sin problemas preferiblemente se buscan terrenos cuya
clasificación permitan el paso de la camisa de acero, básicamente para la profundidad de la perforación
son ideales los limos, gravas y arcillas, no se recomienda realizar la perforación en fondos cuya base
sea roca ya que no pasara el cortado de la camisa de acero e impedirá el proceso exitoso de la Proceso
constructivo , lo ideal es realizar un estudio de suelos previo para así poder anexar al diseño del Pipe
Ramming. Aplicable en todos los suelos excepto roca, tal como se ilustra en la Figura 1.
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Figura 1.: Terrenos Recomendados Para Perforación Pipe Ramming Y Sus Características.
Fuente: Tecnología De La Construcción - Terrenos, Hormigones Y Cimentaciones: Características De Un Terreno
http://www.construmatica.com/construpedia/Archivo:TeHoCiFig2.png.
Diámetro y Espesor de la Camisa de Acero
La profundidad de la Perforación Sin Zanja en la Modalidad de Pipe Ramming se proyecta básicamente
por las interferencias existentes (plano, inspección de servicios, apiques), el tipo de material, estudio de
suelos y la proyección deseada se debe en cuenta que para no generar impactos sobre la Cota de
Terreno (Razante) se debe manejar un estándar de proporción generado en terreno los cuales se
determinan proporcional al diámetro que se vaya a manejar , cabe anotar que para este tipo de
perforación se maneja diámetros desde 4 hasta 80 pulgadas.
A continuación se presenta los diámetros comerciales más utilizados con relación a la constante de
profundidad aconsejable. Por experiencia, estándares predeterminados por el equipo utilizado y la
variación de terrenos se recomienda el factor de proporción del 1,5 por el diámetro de la camisa de
acero a instalar.
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Diámetro Diámetro
Metros
Altura
recomendable
a Cota de
Terreno en
Metros
Diámetro Diámetro
Metros
Altura
recomendable
a Cota de
Terreno en
Metros
10" 0,254 1,381 36” 0,9144 2,372
12” 0,3048 1,457 38” 0,9652 2,448
14” 0,3556 1,533 40” 1,016 2,524
16” 0,4064 1,61 42” 1,0668 2,6
18" 0,4572 1,686 44” 1,1176 2,676
20” 0,508 1,762 46” 1,1684 2,753
22" 0,5588 1,838 48” 1,2192 2,829
24” 0,6096 1,914 50” 1,27 2,905
26" 0,6604 1,991 52" 1,3208 2,981
28” 0,7112 2,067 54" 1,3716 3,057
30” 0,762 2,143 56" 1,4224 3,134
32” 0,8128 2,219 58" 1,4732 3,21
34” 0,8636 2,295 60" 1,524 3,286
Tabla 3: Tipo de Diámetros con su Altura Recomendable
Longitud De La Perforación
Se define como la distancia que puede abarcar este tipo de perforación dirigida la cual depende del
equipo de empuje y la carga a soportar así que para efectos de fabricación se recomienda una longitud
Mínima 10 Metros y un alcance máximo de 80 Metros.
Proceso inicio de Perforación (Arranque).
Para el inicio de la perforación se realiza una excavación que abarque la mayor longitud posible con el
fin de disminuir el número de soldaduras sobre el tramo de una tubería (pegas) y agilizando el proceso
de instalación. Es decir se hace necesario realizar una caja lance la cual debe tener la profundidad de
diseño generada anteriormente, junto a la placa de lance que tiene las siguientes características.
Ilustración 13: Placa De Lance
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Se debe asegurar la excavación por normas de seguridad debido a que por el golpe y vibración propios
del equipo se puede presentar caída de material a los operarios en proceso de perforación sumado a esto
el ruido en espacio confinado hace necesario el uso de tapa oídos de copa al personal que trabaje en esta
actividad junto a los elementos de protección personal para espacios confinados y trabajo en alturas.
Ilustración 14: Entibados.
La placa fundida para el lance al momento de replantearse con topografía, debe llevar los niveles
de la tubería ya que es la base que guía tanto en línea como en niveles el proceso de perforación.
La placa se funde realizando la alineación del punto de salida al punto de llegada y los niveles se
replantean con base al diseño generado anteriormente.
Ilustración 15: Chequeo Topográfico de la Placa de Lance
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La placa debe tener una prolongación superior al largo máximo de la camisa de acero, que en promedio
se fabrica de 6 metros, sumando el largo del equipo Ramming que está en un promedio aproximado de
2,50 metros de largo, esto en condiciones ideales donde el terreno y los espacios permiten realizar tal
excavación. En dado caso de no realizarse la mínima longitud se puede realizar en 5 metros pero esto
aumenta el número de soldaduras (pegas) a lo largo del tramo a instalar.
Ilustración 16: Acople de Equipo con Camisa de Acero.
Se funde el grosor de la placa según las condiciones del terreno se recomienda reforzar la base con
varilla de espeso (½) pulgada o malla electro soldada a la medida de la placa, esta debe ser capaz
de soporta el golpe en seco del equipo sin fracturarse ,para eso se recomienda espesores mínimos
de 0.15 metros hasta 0.30 metros para garantizar que no se fracture la placa ya que la función
primordial es garantizar la profundidad, pendiente y niveles de la tubería.
Ilustración 17: Ejemplo de placa de lance
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Para el proceso de soldaduras es necesario dejar un espacio de banca aproximado de 1 metro por 0,70
metro por 1 metros de profundidad espacio suficiente para que el soldador pueda realizar la labor de
reforzar por debajo y a los lados la camisa de acero.
Ilustración 18: Caja de Soldador
Hincar Tubería.
El proceso de instalación de tubería se lleva a cabo ubicando la camisa sobre la placa de lance con la
ayuda de la retroexcavadora tal como se muestra en la ilustración.
Ilustración 19: Proceso de Ubicación Camisa de Acero
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El proceso siguiente es realizar el acoplado del equipo frente a la camisa de acero en la cual el soldado
fija cuatro aletas para poder amarrar el equipo ramming al frente al tubo para alinear la tubería de acero.
Iniciado el proceso de perforación se baja el equipo con una maquina retro excavadora la cual se
encarga de ubicar uno a uno las partes del ramming las cuales se van ubicando en secuencia
asegurándose al tubo de acero para evitar que hagan daño a los operadores una vez culminada esta
actividad se realiza los ajustes del equipo para realizar la perforación para esto se realiza la alineación
de la tubería junto al ramming para asegurar la llegada , el nivel lo determina la placa fabricada para
soportar el proceso de hincamiento todo este proceso depende del diseño preliminar generado por
topografía .
Ilustración 20: Instalación de Equipo Ramming
Una vez culminado el proceso de hincado se realiza la remoción de materia que se encuentra dentro de
la camisa de acero, material que fue ingresando gracias a la presión ejercida por el equipo ramming
contra la pantalla de suelo o punto de partida, está remoción se realiza de manera manual con la ayuda
de personal excavador quienes van realizado la remoción tubo a tubo para aliviar las cargas de materia
que obtiene la tubería en cada proceso de hincamiento.
Ilustración 21: Limpieza Manual Del Pipe Ramming.
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Para prolongar la tubería se realiza el proceso de soldar los tramos de tubo con el personal especialista
en realizar este tipo de "pegas" tubo a tubo para esto se requiere que la última parte del tubo no tenga
material y este enfrentada al tramo de tubo que se desea prolongar, en este proceso se va alineando los
tubos con el seguimiento topográfico y tanto en alineamiento como en niveles.
Ilustración 22: Proceso Soldadura de Camisa de Acero.
Ilustración23: Seguimiento Topográfico
2.2.3. Instalación De Tubos Requeridos Para El Proyecto.
Una vez entregada la longitud solicitada , realizando el chequeo de entrega y la limpieza dentro de la
camisa de acero se procede a realizar la instalación de la tubería que finalmente entrara en servicio el
proceso es simple ya que la camisa de acero permite el deslizamiento de cualquier tipo de tubería.
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Ilustración 24: Instalación De Tubería Dentro De Camisa De Acero
2.2.4. Construcción de Pozos o Cámaras de Acceso.
Es la culminación del proceso constructivo, cuya finalidad era realizar el cruce de tubería sin zanja por
zonas donde no se pude realizar excavación, abierta minimizando impactos y conectando tramos donde
se requiere este tipo de metodologías, esta es la presentación del proyecto su elaboración depende de
los parámetros requeridos por el contratante, tipo de servicio y ubicación.
Ilustración 25: Fabricación De Pozos De Acceso Para Tubería Instalada
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Al culminar este proceso de perforación se mostró el proceso constructivo para ello en el presente
documento se presentara las ventajas y desventajas en la modalidad de perforación Pipe Ramming.
Ventajas
1. Se minimiza la reposición de la superficie lo cual baja gastos en obras civiles.
2. Se realiza el trabajo sin realizar cortes a vías o estructuras superficiales.
3. Es bastante ágil ya que su intervención es menos caótica.
4. El terreno permanece dentro del tubo durante toda la perforación, no pudiendo entrar, por
ejemplo, agua durante el cruce de un río.
5. El recubrimiento necesario para el trabajo es mínimo, por lo que las cajas no tienen que ser muy
profundas.
6. Fácil manejo y utilización.
7. Se adapta a todos los diámetros de los tubos mediante los fuertes conos adaptadores.
8. Es bastante versátil ya que se pueden instalar todo tipo de redes sin mayor inconveniente
9. Es una manera segura de trabajo ya que permanece aislado del terreno natural ya que la camisa
de acero actúa como entibado.
DESVENTAJA
1. No se puede realizar la perforación en suelos cuya capa de perforación sea rajón.
2. Causa ruidos especialmente en zonas cerradas ya que el golpe que ocasiona el martillo
hidráulico es compresión de aire.
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3. PROCESO CONSTRUCTIVO DE PERFORACIÓN SIN ZANJA, MEDIANTE LA
MODALIDAD DEL TUNEL LINNER
A continuación se presenta el sistema alternativo de perforación dirigida denominado Túnel Linner
Proceso Constructivo de ensamble progresivo de placas de acero corrugado negras, galvanizadas cuyo
diseño permite el armado desde el interior, minimizando el impacto en la superficie, metodología para
la construcción de túneles.
3.1. Elementos Para La Elaboración De Túnel Linner
Para la elaboración del Proceso Constructivo se requieren los siguientes elementos para poder
desarrollar la metodología.
Laminas De Acero Corrugadas
Es la estructura que se utiliza para conformar el anillo o formaleta de soporte en la excavación,
dependiendo del diámetro varía la cantidad de las que se deben utilizar, las dimensiones aproximadas
de fabricación son:
Ilustracion 26: Medidas De Laminas
Se clasifican en:
Lámina De Cierra: La cual posee doble hueco circular donde únicamente ingresa el tornillo.
Lámina De Sobrilla: La cual se utiliza como primera lámina la cual posee hueco en forma de
cuadro donde anteriormente se ajusta un tornillo pinado.
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Lámina de Armado: Es la lámina que posee hueco circular y cuadrado para poder realizar el
armado punta a punta.
Ilustracion 27: Laminas De Acero Corrugadas
Los Tunnel Liner se fabrican en diferentes formas, según las necesidades del proyecto a continuacion
se prensenta los modelos más conocidos para la modalidad Tunel Linner.
Circulares
Como su nombre lo indica es circular , este tipo de lamina corrugada es utilizada por su versatilidad de
armado en instalacion de tuberias de servicios de alcantarillado o redes.
Ilustracion 28:Tunel Linner Circular
Abovedadas
Formaleta de armado arqueada , cuya figura puedan soportar el empuje lateral y es ideal par brindar
más espacios en la parte inferior de la formaleta .
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Ilustracion 29: Tunel Linner Abovedado
Pasos inferiores
Llamados pozos de acceso vertical , generalmente de forma eliptica y su objetivo es permitir el acceso a
los trabajadores hacia la perforacion y al culminar el proceso por su forma , crear acceso a la tuberia
que se instala finalmente.
Ilustracion 30: Tunel Linner Eliptica
Carro de extracción de material.
Es un carro hecho de metal y balineras que se adapta para poder realizar la labor de transporte de
materia desde el punto de excavación hacia la parte exterior.
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Ilustracion 31:Carro de Extraccion.
Rieles
Ángulos metálicos en forma de escalera que permiten el deslizamiento del carro de extracción de
material dentro del túnel linner.
Ilustracion 32: Rieles.
A continuación se presenta los usos del Túnel Linner.
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Tipos Imagen Descripción Aplicaciones
Túneles
Carreteros Y
Ferroviarios.
Tunel de forma Abovedadas o en
algunos casos eliptica , su
conformacion es igual a la de los
diametros pequeños es decir
armado lamina por lamina tiene
chequeo topografico y su
excavacion es manual combinada
con maquinaria dependiendo del
tipo de terreno.
Carreteros y
Ferroviarios.
Como entibado
para la
construcción
de pozos
La estructura de cilindro es
perfecta para realizar el amarre y
formaleta para poos en proyectos
donde exiten estructuras que
pueden tener fracturas al iniciar
una excavacion .
Construccion de
pozos de acceso .
Revestimiento
de piques y
pozos.
Sirve como formaleta para poder
profundizar o acceder a pozos en
funcionamiento ya que permite
brindar seguridad al personal que
realiza las labores
En los puntos que
se requiera.
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Instalacion de
redes de
servicios
Proceso contructivo donde se
realiza la metodologia tunel linner
con la finalidad de instalar ductos
para servicios publicos
Alcantarillado,
redes de agua
potable,redes
electricas,gas
natural,telecomunic
aciones.
Tabla 4: Usos Del Túnel Linner
3.2. ETAPAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO DE PERFORACIÓN SIN ZANJA,
MEDIANTE LA MODALIDAD DEL TUNEL LINNER
3.2.1. Inspección de Tuberías Existentes y Levantamiento Topográfico.
Al igual que la Metodología Pipe Ramming, es vital realizar una serie de estudios de suelos y
topográficos para poder definir los parámetros de diseño inicial donde se define qué tipo de Túnel
Linner se utilizara y que diámetro se implementara.
Inspección De Pozos.
En esta parte del proceso se realiza la inspección de interferencias alrededor del proyecto, se buscan
pozos cercanos, donde se pueda realizar la topografía de las redes existentes adicional se recomienda
consultar los planos del sector y con base a la información se realiza un diseño previo.
Estudio De Suelos
Se recomienda realizar un estudio preliminar para ayudar a definir el tipo de calibre de láminas y el
diámetro que se puedan utilizar , también es vital para preparar equipo adicional ya que como es una
excavación manual en alguno y por la configuración del terreno es necesario implementar maquinaria
dentro del túnel para poder realizar la perforación.
Planos Topográficos.
Después de capturada la información se realiza una proyección de lo que será el túnel información
básica para poder determinar el diámetro y el calibre que se va a utilizar.
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Inspección Visual Del Terreno
Se debe tener conocimiento para que se realiza el proyecto, si es para realizar un paso sobre alguna
estructura, vía, o zona verde este paso es de vital importancia para realizar los cálculos respectivos en
cuanto al calibre que se va a utilizar y la profundidad.
3.2.2. Diseño y Replanteo inicial para el proceso Constructivo del Túnel Linner.
En esta etapa del proceso y con la información obtenida realizan los cálculos respectivos para definir el
calibre de la lámina para ello se debe especificar qué tipo de cargas va a soporta para tal fin se realiza
un cálculo de cargas puntuales sobre el eje de lo que será el túnel instalado, el cual se puede observar
con él.
Modelo De Boussinesq.
Básicamente el modelo nos indica la distribución de los esfuerzos en el terreno debido a una carga
puntual tal como se muestra en la Figura 2.
Figura 2: Modelo de Boussinesq, de cargas puntual (P) sobre un medio elástico semi-infinito, y
sistema de ejes utilizado
Figura:
Fuente: Introducción a la ingeniería de cimentaciones (diseño geométrico y estructural)-Cruz.L.
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Calibre De Lámina:
Con relación a la consulta sobre el calibre de lámina requerida para Túnel Linner se realiza el cálculo
estructural para una carga para ello se debe especificar que tipo de interferencia hay superficialmente.
Tal como se muestra en la Figura 3.
Figura 3.Distribución de Cargas
Fuente: Fernando Peña, Arturo Galván Chávez y Roberto Meli, Comportamiento estructural de juntas entre dovelas de concreto prefabricado
para túneles, Instituto de Ingeniería de la UNAM.
Y siguiendo el procedimiento del AASHTO LRFD CAP 12 y Norma AREMA (American Railway
Engineering and Maintenance-of-way Association) CAP 4,
La capacidad de soporte del Túnel Linner están dadas en función de la resistencia del acero y del
confinamiento del suelo circundante que impide la deformación de la estructura, en esta condición solo
actúan esfuerzos de compresión en las láminas del túnel.
Dependiendo del tipo de suelo se procede a usar la formula Marston para hallar la carga muerta (CM).
Tal como se muestra en la Figura 4.
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Figura 4.Formula De Marston
Fuente:Computing Predicted Load using the Modified Marston Equation Jeff Boschert, P.E.1 and John Butler
Para efectos de unos datos eficientes a la hora de calcular se adopta la PEOR HIPOTESIS para el
coeficiente Cd, tomándolo igual a H/D. de esta forma , la carga muerta que gravita en el túnel será
igual al peso de la columna de suelo sobre el mismo.
Para efectos del cálculo el resultado final nos arroja un diámetro tentativo el cual por parámetros de
fabricación tiene especificado su profundidad mínima y máxima tal como se presenta en la siguiente
tabla.
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2,20 2,70 3,40 3,90 4,70 6,50 2,20 2,70 3,40 3,90 4,70 6,50
1,20 47 1,13 3,77 1,20 9,00 12,90 15,50 22,10 26,50 41,00 8,50 12,90 15,50 22,10 26,50 41,00
1,40 55 1,54 0 1,20 7,70 11,00 13,40 18,90 22,70 35,40 6,90 11,00 13,40 18,90 22,70 35,40
1,60 63 2,01 5,03 1,20 6,70 9,60 11,60 16,60 19,90 30,00 6,10 9,60 11,60 16,60 19,90 30,00
1,80 71 2,54 5,65 1,50 6,00 8,60 10,30 14,70 17,70 27,50 4,20 8,00 10,30 14,70 17,70 27,50
2,00 79 3,14 6,28 1,50 5,40 7,70 9,30 13,20 15,90 24,80 6,90 9,00 13,20 15,90 24,80
2,20 87 3,8 6,91 1,80 4,90 7,00 8,40 12,00 14,50 22,50 6,20 7,90 12,00 14,50 22,50
2,40 94 4,52 7,54 1,90 4,50 6,40 7,70 11,00 13,20 20,60 4,90 7,00 11,00 13,20 20,60
2,60 102 5,31 8,17 2,10 4,10 5,90 7,10 10,20 12,20 19,00 4,10 6,40 10,20 12,20 19,00
2,80 110 6,16 8,8 2,20 3,80 5,50 6,60 9,40 11,30 17,70 5,50 9,20 11,30 17,70
3,00 118 7,07 9,42 2,30 3,60 5,10 6,20 8,80 10,60 16,50 4,70 8,30 10,60 16,50
3,20 126 8,04 10,05 2,40 4,80 5,80 8,30 9,90 15,40 7,80 9,90 15,40
3,40 134 9,08 10,68 2,50 4,50 5,40 7,80 9,30 14,60 7,00 9,10 14,60
3,60 142 10,18 11,31 2,60 4,30 5,10 7,30 8,80 13,70 6,60 8,30 13,70
3,80 150 11,34 11,94 2,70 4,00 4,90 6,90 8,30 13,00 6,20 7,80 13,00
4,00 157 12,57 12,94 2,80 4,60 6,60 7,90 12,40 5,10 7,20 12,40
4,20 165 13,85 13,19 2,90 6,30 7,50 11,80 4,80 6,80 11,80
4,40 173 15,21 13,82 3,00 6,00 7,20 11,20 6,40 11,20
4,60 181 16,62 14,45 3,10 6,90 10,70 6,10 10,70
4,80 189 18,1 15,08 3,20 6,60 10,30 5,50 10,30
5,00 197 19,63 15,71 3,30 6,30 9,90 4,80 9,90
Altura de Tapada (m)
Perimetro
(m)Area (m₂)
Diametro
(Pulgadas)
Diametro
(Metros) Minima Espesor (mm) Espesor (mm)
Carretera Ferrocarriles
Máxima
Tabla 5: Diámetros Túnel Linner Tomado de Corpacero
3.2.3. Inicio de Proceso Constructivo (Arranque) con Supervisión Topografía y Chequeo
Durante el Proceso.
Diseño Preliminar.
Ya definido el calibre y el diámetro se proceder a realizar los cálculos sobre la formaleta y dependiendo
de la necesidad los espacios necesarios que se deben manejar dentro del túnel, para esto se replantea
sobre los puntos donde se desea desarrollar el proyecto, se define la longitud total del tramo, y la
pendiente.
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Ilustracion 33: Diseño Preliminar
Replanteo De Foso Vertical
Al iniciar la excavación el primer paso es realizar la construcción del pozo vertical el cual se centra y se
direcciona sobre la línea de la perforación cuidando que la longitud más larga del elíptico quede frente
a la perforación horizontal, ya que este es el acceso final cuando se realice la instalación de la tubería,
este foso de lanzamiento es de forma elíptica la cual permite darle el espacio suficiente para poder
culminar el proyecto en la fase de instalación.
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Extracción De Material
Para la extracción después de la conformación de tres anillos y por los espacios que posee las
láminas en su interior se instala una pluma con una base en concreto para que pueda soportar el
peso del material que se va extrayendo tanto para la conformación del pozo , como para la
perforación horizontal.
Ilustracion 34:Extraccion De Material
Ilustracion 35: Pozo Eliptico
La profundidad del este pozo es definida por el diseño preliminar se recomienda dejar después de la
cota clave del túnel un espacio aproximado de 50 cm para la zona de descarga de material y manejo de
nivel freático con ayuda de un pozo de achiquen (espacio destinado para acomodar motobombas
sumergible para la extracción de agua)
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Ilustracion 36:Pozo
Inicio de la Perforación Horizontal.
En terreno se demarca sobre el pozo vertical el diámetro donde se replantea la dirección que debe
tomar el túnel , y se replantea el nivel donde debe iniciarse la perforación para ello se descubre el
espacio de las láminas para permitir marca a los trabajadores los espacios necesarios para esta labor .
Ilustración 37: Inicio Perforación Horizontal.
Es necesario fijar el primer anillo con la ayuda de cemento para garantizar que este no se mueva
después de realizada la fijada.
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Ilustración 38: Anillo de Inicio de la Perforación Horizontal.
Chequeo y Control de la Perforación Horizontal.
En este proceso de debe llevar un control estricto de cada una de los anillos en los cuales se les chequea
línea y cota con equipos topográficos con el fin de poder garantizar que al culminar no haya ningún
problema con la instalación o recubrimiento del mismo
Ilustración 39: Proceso De Armado
Chequeo De Línea
Con el replanteo inicia se alinea los equipos a las referencias dejadas en el arranque y se vigila el
proceso de armado con instrumentación topográfica tomando el centro de túnel
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Ilustración 40: Chequeo De Línea.
Chequeo De Niveles.
Igual que el proceso de línea se deja puntos de control que se debe chequear a diario, se retoma los
puntos y se traslada la cota desde el punto de mejor visual.
Ilustración 41: Chequeo De Nivel
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Ejemplo de chequeo Topográfico durante el proceso de perforación.
Es importante ser muy organizado con la recolección de los datos para este ejemplo se remota el
diseño empleado en la ilustración 33.
A continuación se presenta la cartera topográfica sugerida para el seguimiento del proceso de
perforación.
Nivelación Tunel
# Anillo Distancia
%
Pendiente
(2%)
Cota
Batea
Cota
Clave
ARRANQUE 0 0,000 75,588 76,808
1 0,455 0,009 75,597 76,817
2 0,91 0,018 75,606 76,826
3 1,365 0,027 75,615 76,835
4 1,82 0,036 75,624 76,844
5 2,275 0,046 75,634 76,854
Tabla 6. Preliminar de Cálculos.
Se realiza con los datos obtenidos con el diseño preliminar esto con el fin de hacer más sencillo el
cálculo en campo.
A continuación se presenta el ejemplo de una cartera de campo donde se obtiene la información.
Cartera Topográfico
CHEQUEO TOPOGRAFICO
● v+ T inst v- cota Diferencia
Bm 1 -
0,428 76,380 76,808
anillo 1 0,743 75,637 0,040
anillo 5 0,786 75,594 -0,039
Tabla 7. Cartera Topográfica.
3.2.4. Instalación de tubos requeridos para el proyecto.
En la fase final se realiza la remoción de los rieles instalado en el tramo la limpieza general de las
láminas, y para poder realizar el desplazamiento de la tubería que se desea instalar se hace necesario
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recubrir la parte inferior de los anillo ya que por su superficie corrugada hace incomodo el
deslizamiento, para tal fin se calcula el espesor de la placa cuidando que la tubería quede en la cota
solicitada.
Ilustracion 42: Instalacion De Tuberia
Es necesario tener en cuenta que en cualquier fase bien sea la constructiva o la culminación es
necesario realizar el relleno de los espacios que quedan libres, con el fin de que posteriormente no haya
daños en la superficie por causa del vacío que pueda quedar.
Ilustracion 43: Inyeccion De Mortero En Tunel Linner
Para la culminación de esta modalidad se mostrara sus ventajas y desventajas en la modalidad.
Ventajas
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1. El método constructivo de túnel linner implica menos gasto de excavación y relleno
2. Evita rupturas en la superficie y puede seguir transitando los peatones o el tráfico con total
normalidad.
3. No produce asentamientos en las calzadas en las vías
4. Las láminas de pozo se pueden utilizar como entibado para excavaciones de gran profundidad
5. Se puede maniobra manualmente
6. Su armado permite un transporte rápido dentro de la perforación horizontal
7. Se puede realizar túneles desde el espeso de una sola lámina (0,455 metros) hasta la longitud
que se requiera sin restricción alguna.
Desventajas.
1. Su diámetro mínimo es de 47 pulgadas.
2. Se hace necesario rellenar los espacios entre los anillos con fluido mortero para asegurar que no
quede espacios vacíos entre los anillos y el terreno
3. su metodología es netamente manual lo que hace que el rendimiento dependa del personal, y del tipo
de terreno.
Existen casos puntuales donde se emplean las dos metodologías en un solo proyecto, por ejemplo
cuando en un proyecto Pipe Ramming no se cuenta con el espacio suficiente para construir la placa de
lance con la longitud mínima requerida, en este caso se emplea el método Túnel Linner para ampliar la
longitud y poder llevar a cabo el proceso hincamiento de tubería.
Ilustracion 44: Ampliacion de longitud de Pipe Ramming con ayuda del Tunel Linner en inicio de
perforación .
Otro ejemplo puntual es prolongar la perforación utilizando los dos métodos de perforación dirigida sin
zanja.
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Ilustracion 45: Ampliacion de longitud de Pipe Ramming con ayuda del Tunel Linner en la
culminacion de perforación .
Como aporte académico se recomienda que los estudiantes y profesionales del área de la topográfica se
apropien de los conocimientos básicos de estas metodologías, ya que viene tomando auge en el campo
constructivo debido a los controles ambientales que actualmente se implementan con más fuerza y a la
carencia de una normatividad clara frente a las restricciones de los impactos que las obras ocasionan.
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CONCLUSIONES
Topográficamente ,garantiza una presión sobre las redes instaladas ,ya que los dos métodos
tiene seguimiento topográfico antes , durante y después del desarrollado del proceso gracias a la
instalación de la camisa de acero (Modelo Pipe Ramming) , y a los anillos (Modelo Túnel
Linner) que aseguran la estabilidad de la tubería después de ser instalada minimizando. Estos
procesos disminuyen los posibles daños que puedan ocasionar las cargas en la superficie, y
garantizan la estabilidad del terreno sin generar alteraciones al suelo.
Dentro de las bondades del proceso constructivo sin zanja se encuentra que en la aplicación de
su metodología no es necesarios realizar daños en la superficie, donde se está reemplazando o
instalado ductos para los servicios públicos, lo cual minimiza el impacto visual y disminuye los
gastos en la reposición de materiales averiados.
El modelo constructivo empleado es amigable con el medio ambiente ya que minimiza no solo
las emisiones de partículas que ocasionan contaminación en el aire, sino que además reduce la
contaminación visual que ocasionan a los escombros provoca la obra civil.
Mejora el tema de movilidad sobre todo en vías de acceso, ya que está en la capacidad de
acomodarse en espacios pequeños y realizar el trabajo empleado, reduciendo costos en
reposición o corte de vías principales o alternas. Pueden ser utilizados como medida alterna
para la perforación y habilitación de vías de acceso (Modelo Túnel Linner).
La metodología Pipe Ramming, Túnel Linner indicado para garantizar la protección de redes de
gas ya que la camisa de acero actúa como recubrimiento adicional para este tipo de proyectos.
En cuanto a seguridad se refiere la perforación dirigida sin zanja garantiza no realizar daños a
estructuras, ya que sus camisas de recubrimiento actúan como entibado para su proceso
constructivo y puede ser una alternativa de formaleta para la conformación final de pozos de
acceso.
A pesar de los avances tecnológicos de los métodos constructivos, es indispensable la presencia
de un profesional que garantice que la perforación dirigida sin zanja se lleve a cabo cumpliendo
las especificaciones y precisión requeridas para este trabajo.
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