Abstract
Desde las últimas décadas del siglo XX se han propuesto diversas fórmulas para estimar el rendimiento de la excavación de túneles mediante el uso de discos cortadores, empleados principalmente en tuneladoras, Tunnelling Boring Machines (TBM). Sin embargo, no se ha verificado su validez en microtuneladoras, Micro Tunnelling Boring Machines (MTBM), de menor diámetro de excavación, entre 1.000 y 2.500 mm y de útiles de corte más pequeños, donde parámetros como el espaciamiento entre juntas pueden tener una influencia distinta. Este artículo analiza esos modelos propuestos para TBM y, tras observar su escasa correlación con los datos obtenidos en 15 tramos de microtúneles, desarrolla un modelo ajustado a los parámetros geomecánicos disponibles en este tipo de obras. Además, se presenta un método para el cálculo del número de horas totales necesarias para la realización de microtúneles, incluyendo todas las tareas del ciclo de excavación, la instalación y la retirada.
Highlights
From the last decades of the XX century, various formulae have been proposed to estimate the performance in tunnelling of disc cutters, mainly employed in Tunnelling Boring Machines (TBM)
De esta manera los parámetros empleados en estos modelos se pueden clasificar en dos grandes grupos: a) Los modelos empíricos se basan principalmente en las observaciones de los rendimientos obtenidos por las máquinas in situ y precisan únicamente parámetros geomecánicos de la roca intacta; como la resistencia a compresión, σC, resistencia a tracción mediante el ensayo brasileño, σT, además otros parámetros relativos a la fisuración, como el Rock Quality Designation (RQD) (3) (4)
Valores de field penetration index (FPI) obtenidos en el tramo CAL-2 cada 90 segundos de perforación
Summary
El proceso de excavación en roca mediante el uso de discos cortadores se ha analizado desde los años 70 del siglo XX y se han desarrollado distintos modelos a partir de estudios teóricos o empíricos para estimar su funcionamiento (1) (2). Dado que los modelos desarrollados sobre rendimientos de discos de corte fueron obtenidos en proyectos realizados con TBM, este artículo pretende analizar si dichos modelos para predecir los esfuerzos sobre los útiles de corte o estimar el rendimiento del sistema son aplicables a las MTBM y con qué grado de coincidencia. Asumiendo como despreciable el rozamiento del perímetro del MC-I con el terreno, que sólo tiene una longitud de 1,5 m, la medida de la presión en los cilindros direccionales proporciona la fuerza total, Fhead, que soporta el cabezal en cada instante mediante la ecuación [2]: Las máquinas empleadas en la ejecución de los microtúneles analizados en este artículo fueron dos máquinas Herrenknecht AVN, cuyas características se presentan en la Tabla 1. Si en la ecuación [4] sustituimos Δl por L y Δt por HP, donde en vez de tomarse un incremento de avance se toma toda la longitud del tramo y el tiempo empleado para su excavación (ecuación [8]), se puede obtener ROP en función de la fuerza aplicada a los útiles de corte, Fn, y la velocidad de rotación, w (ecuación [10])
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