Metodos De Exacavacion

Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería Departamento de Vías Geotecnia

CLASE Nº 3 DE TÚNELES

Prof. Silvio Rojas

Mayo , 2009

Escudo abierto con Rozadora

El campo de utilización de los escudos rozadores va desde suelos no cohesivos hasta rocas con resistencia a la compresión inferior a 700 kgcm2.

Por lo general la mayoría de los escudos abiertos dotados con brazo rozador permiten el intercambio con el brazo excavador. Gracias a esto, la mayoría de los elementos que componen los equipos son idénticos en ambos casos.

máquinas ataque puntual

la potencia total del motor de corte y el peso de la máquina (fuerza de reacción) se concentran en una única punta cortadora, lo que permite atacar rocas bastante duras.

4. Cinta transportadora.

5. Tubo de la máquina.

6. Grupo hidráulico.

1. Rozadora.

2. Escudo.

3. Cilindros de mando.

Picas de fricción:

Arranca pequeños fragmentos de roca.

Brazo artículado

La rotación del cabezal, los cilindros hidráulicos del brazo y las fuerzas de reacción de la máquina, se concentran en las picas, iniciándose el rozado

La extracción del escombro resultante de la excavación se suele dividir en dos partes:

1. Retirada del material del frente de excavación, que puede realizarse, bien mediante una cinta transportadora o bien mediante un tornillo sinfín.

2. Transporte del escombro mediante vagoneta o con cinta transportadora.

Ventajas

sistema que admite alta mecanización

Reduce sobre excavaciones

•No altera prácticamente las características iniciales de la roca

Se adapta mejor que otros sistemas a la ejecución por fases

Reduce la cuantía del sostenimiento

En comparación con equipos TBM (topos) tiene las siguientes ventajas:

•Precios más razonables.

•Mayor flexibilidad para adaptarse a cualquier cambio de terreno.

•Se puede utilizar en una amplia gama de secciones, tanto en relación con su forma como en sus dimensiones

•Su instalación es mucho más fácil y económica

•El porcentaje de mano de obra especializada es menor

•En rocas de mala calidad permite un mejor acceso al frente para efectuar los trabajos de sostenimiento

•Permite efectuar la excavación en fases, lo que es decisivo en terrenos de mala calidad

•El mayor rendimiento de avance del TBM es neutralizado por la incidencia en tiempo de los trabajos de sostenimiento

Existen dos sistemas de corte de las rozadoras:

1.- El ripping de cabezal frontal, la cabeza gira en torno a un eje perpendicular al eje del túnel.

2.- El milling cabezal radial, gira en torno a un eje longitudinal, paralelo al eje del túnel.

Ventajas de la rozadora longitudinal tipo “milling”:

Desde el punto de vista mecánico la

transmisión del motor a la cabeza es más simple

se adapta mejor a los contornos irregurales, produciéndose menos sobreexcavación.

En rocas duras estratificadas o heterogéneas, la cabeza de corte se introduce en las zonas más blandas del frente lo que facilita la excavación lateral.

Ventajas de la rozadora de eje transversal tipo “ripping”:

La máquina es más estable porque el esfuerzo simétrico sobre el eje.

La rozadora se adapta mejor para contornos del frente regulares.

En rocas blandas la producción es mayor a causa de la doble cabeza.

El empuje sobre el frente resulta más fácil de conseguir (a igualdad de pesos de la máquina) debido

al giro de las cabezas de corte hacia arriba.

Según su peso pueden clasificarse:

Para galerías

A mayor peso de la máquina mayor es la capacidad de la rozadora.

Comentarios:

•El peso es la variable más significativa para el rendimiento, ya que es éste quien constituye la reacción necesaria para producir el empuje sobre el frente.

• Una potencia adecuada en la cabeza es necesaria pero no suficiente.

Grad o Descripción Identificación en campo Rango aproximado de la compresión simple (MPa)

S1 Arcilla muy blanda Penetra fácilmente varias pulgadas por el puño < 0.025

S2 Arcilla blanda Penetra fácilmente varías pulgadas por el dedo pulgar 0.025 – 0.05

S3 Arcilla media Penetra varías pulgadas por el dedo pulgar, usando esfuerzo moderado. 0.05 – 0.10

S4 Arcilla semidura Deja fácilmente hendidura por la acción del dedo pulgar, pero penetra solamente con gran esfuerzo. 0.10 – 0.25

S5 Arcilla dura Mellada fácilmente por la uña del pulgar 0.25 – 0.50

S6 Arcilla muy dura Mellada con dificultad por la uña del pulgar > 0.50

Grado Descripción Identificación en campo Rango aproximado de la compresión simple (MPa)

R0 Roca

extremadamente débil Mellada por la uña del pulgar 0.25 - 1

R1 Roca muy débil Se disgrega por golpes fuertes de la punta de la piqueta

, puede desconchada por una navaja 1.0 – 5.0

R2 Roca débil Puede desconchada por una navaja con dificultad 5.0 – 25

R3 Roca extremadamente resistente No puede ser rayada o desconchada por navaja, la muestra puede ser fracturada por un golpe fuerte de la punta de la piqueta 25 – 50

R4 Roca fuerte La muestra requiere más de un golpe de la piqueta para fracturarla 50 – 100

R5 Roca muy fuerte La muestra requiere varios golpes de la piqueta para fracturarla 100-250

R6 Roca extremadamente resistente La muestra puede ser astillada por la piqueta >250

Se usan picas delgadas y estrechas para suelos y rocas blandas y picas gruesas de forma fusiforme para rocas más duras.

Estimación del rendimiento de una rozadora:

Rexc

donde:

C E RI

n C1 C D

Rexc: Rendiemiento m3/día

CE: Coeficiente de eficiencia (tabla 7)

RI: Rendimiento instantáneo m3/hora (tabla 6)

n: Número de horas trabajadas al día

C1: Coeficientes de tiempos muertos, no disponibles en cada relevo

CD: Coeficiente de tiempo disponible para el rozado (tabla 10)

Tabla 6

Potencia de la cabeza de corte (Kw) Resistencia a compresión simple del terreno ( c kg/cm2)

1200 1000 500 300 200 80

Rendimiento RI m3/hora (CE=1)

300 23 29 50 72 94 116

200 12 29 48 67 81

110 27 27 34 46

50 12 17 41

40 6 12 35

20 3 12

Tabla 7

Grado Condiciones de trabajo Coeficiente de eficiencia CE

1 Buenas condiciones en la solera. Se produce poco polvo. 1

2 Solera en malas condiciones. Poco polvo. 0.86

3 Mucho polvo, a veces hay que interrumpir el trabajo. 0.69

4 Solera en malas condiciones. Mucho polvo. 0.52

Tabla 10

CD% Condiciones de trabajo

10 Condiciones pésimas

20 Terrenos malos con varias fases de ejecución realizadas con la misma rozadora en los que se coloca un sostenimiento sistemático importante.

50 Cuando se trabaja

...