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Túneles y obras subterráneas
Solución de drenaje innovadora para reducir la presión de agua en estructuras de hormigón
Un revestimiento de túnel está sometido a menudo a presión hidrostática. La solución que proponemos se puede instalar antes de colocar el revestimiento definitivo del túnel, a la hora de proyectar una capa de hormigón reforzada con fibras o de colocar una impermeabilización proyectada. El módulo alveolar patentado de drenaje de Dolenco está embebido en el hormigón, por lo que el revestimiento será monolítico. Esto permite diseñar una estructura delgada, con una red de canales de drenaje en su interior. Una vez instalado, no tiene una vida útil limitada. El bajo LCC lo hace muy rentable. La reparación rápida y segura después de daños materiales requiere un tiempo de inactividad mínimo del túnel. La solución se instala sin el uso del anclaje y no constituye ningún peligro de incendio. El diseño está hecho de material de reciclaje o material biodegradable sostenible y por lo tanto es una solución para el futuro.
Palabras clave: Túnel, revestimiento, presión hidrostática, hormigón, drenaje.
A tunnel lining is often submitted to hydrostatic pressure. The proposed solution can be installed before the final tunnel lining is laid, when projecting a fibre-reinforced shotcrete or applying a designed waterproofing layer. The patented honeycombed drain module of Dolenco is encapsulated in the concrete, so the lining will be monolithic. This allows the design of a thin structure, with a network of drain channels inside. Once installed, it does not have a limited lifespan. The low LCC makes it very cost-effective. The quick and safe repair of concrete after physical damage requires minimal downtime of tunnel. The installation of this solution does not require the use of anchorage and constitutes no fire hazard. The design is made of recycled material or sustainable, biodegradable material and is therefore a solution for the future.
Keywords: Tunnel, tunnel lining, hydrostatic pressure, concrete, drainage.
J.R. Poulsen
Dolenco Tunnel Systems ApS, Copenhague, Dinamarca
La construcción de un túnel es vista como uno de los desafíos más complejos en el campo de la ingeniería civil. Muchos túneles son reconocidos como obras tecnológicas maestras. Más de 20 años en el campo de la impermeabilización de estructuras de hormigón nos hicieron conscientes de la demanda de una solución, que aborde las muchas dificultades relativas a la presión del agua en las estructuras de los túneles.
Sabemos todos que el agua puede causar daños importantes, debido a su capacidad para encontrar su camino a través del hormigón. El agua en presión dentro del hormigón puede tener las consecuencias siguientes: causar goteo en trenes, vehículos e instalaciones. Además, llegando hasta el suelo, representa un riesgo para el tráfico, especialmente si hay formación de hielo y carámbanos que caen de la bóveda del túnel. El agua en presión en el hormigón, y su acumulación en su interior, provoca deterioro por corrosión y hielo/deshielo. Los daños causados por el fuego son significativos. Al subir la temperatura, el agua contenida dentro del hormigón se transforma en gas, provocando una explosión de parte de la estructura, una disminución de su capacidad resistente y, en el peor de los casos, el colapso del túnel.
Gracias a la solución que proponemos, se podrían minimizar o evitar las reparaciones como las inyecciones, la adición de más capas de hormigón proyectado o la colocación de un nuevo anclaje, en unas condiciones de trabajo a menudo difíciles.
Las reparaciones de las estructuras dañadas del túnel y su mantenimiento son complicados y costosos, sin contar los impactos socioeconómicos. Cerrar el túnel, localizar todas las averías y repararlas completamente, con los medios actuales, puede tomar hasta un año. Esto es costoso, lento y completamente innecesario con el innovador sistema de drenaje del túnel Dolenco, que puede proporcionar una reparación segura en pocos días.
El presente documento se articula de la siguiente manera. La sección 2 describe ejemplos de soluciones disponibles para hacer frente a la presión del agua en los túneles hoy en día y los desafíos individuales que representan. La sección 3 proporciona información sobre cómo implementar el DTDS en las soluciones existentes y los efectos para el túnel. Las ventajas se describen desde un punto de vista técnico, económico y ambiental. Por último, la sección 4 resume el documento con sus conclusiones.
Las soluciones estándar disponibles
Ejemplos de soluciones estándar
Al igual que con todas las estructuras subterráneas, es importante drenar túneles. Las soluciones actuales son complicadas, costosas, consumen mucho tiempo y causan perturbaciones significativas al tráfico. Esto, entre otros desafíos, ha sido motivo para mejorar las soluciones de drenaje existentes y desarrollar un sistema alternativo. A continuación, se presentan algunas de las soluciones estándar actuales con desafíos individuales en comparación con el sistema de drenaje del túnel Dolenco.
Ejemplos de soluciones estándar
Aplicaciones y ventajas
Especificaciones
El sistema de drenaje del túnel Dolenco se utiliza para drenar estructuras. Saca agua de la estructura con un mínimo de espacio necesario. Evita la acumulación de agua y la presión sobre la estructura y puede drenar hasta 8 cbm de agua por metro lineal por hora. El módulo está hecho de HDPE, que es reciclable y conocido por su durabilidad. Mide 800 × 1200 × 14 mm. Los módulos se montan en extensión y se solapan los unos sobre los otros con un fácil sistema de anclaje, clavados en la superficie a través de una pistola, se recubren de una capa de hormigón y luego por otra capa de hormigón proyectado (por ejemplo, reforzado con fibras).
Ejemplos de implementación del sistema de drenaje del túnel Dolenco (DTDS)
En la sección 2, dimos algunos ejemplos de soluciones estándar. Para resolver los desafíos de las problemáticas existentes, DTDS es la opción más segura y permanente.
Ejemplos de implementación del sistema de drenaje del túnel Dolenco (DTDS) Ventajas
Evitando o minimizando las inyecciones y las reparaciones posteriores, el sistema de drenaje del túnel Dolenco es una solucion segura y duradera. Además, es fácil y rápida de instalar para prevenir infiltraciones de agua y mantener los túneles secos.
Una vez instalado, el DTDS no tiene una vida útil limitada y mejora la durabilidad del túnel. Esto se compara con las soluciones estándar que tienen una vida útil de 20-60 años. El DTDS es adecuado tanto para las estructuras nuevas como para las existentes. Se puede colocar sobre capas finas de hormigón y monolítico en un espacio de trabajo limitado. La solución requiere un tiempo de interrupción mínimo del túnel. Permite una reparación rápida y segura del hormigón después de daños ocurridos.
Los módulos se pueden hacer de HDPE, así como de un material reciclado, que es 100 por ciento biodegradable con el tiempo. No hay necesidad de separación de residuos, por lo que es fácil reciclar el hormigón y resulta ser una verdadera solución de economía circular. El producto no solo tiene un bajo LCC, haciendo la solución interesante económicamente, sino que también es neutro en CO2.
Si se producen atascos dentro de los canales de drenaje, nuestro servicio de túnel está disponible bajo demanda. En primer lugar, el túnel se escanea sistemáticamente para localizar cualquier atasco y agua estancada. En segundo lugar, se quitan los elementos de bloqueo de forma segura siguiendo la forma del canal mecánicamente sin aplicar presión. Por último, la función restablecida del drenaje se puede comprobar visualmente.
Estándar contra TunnelDrain (LCC)
Conclusiones
Es importante encontrar una solución a la presión y a las fugas de agua. Las soluciones actuales pueden ser complicadas, costosas e insuficientes o inexistentes. Los daños más comunes en los túneles son acumulación de agua, fisuración y ruptura de la superficie. Las soluciones disponibles hoy en día no abordan todos los desafíos de la penetración del agua a través del hormigón por la presión acumulada.
Para responder a estos desafíos, se ha desarrollado el sistema de drenaje del túnel Dolenco. Previene la acumulación de agua y la presión sobre la estructura de hormigón. Puede drenar hasta 8 cbm de agua por metro lineal por hora. El módulo está hecho de HDPE, conocido por su durabilidad, y mide 800 × 1200 × 14 mm. Los módulos se montan en extensión entre sí con un sistema fácil de anclaje, se fijan en la superficie con una pistola de clavos, se recubren con una capa de hormigón proyectado y luego con otra una capa final de hormigón proyectado especialmente diseñado (por ejemplo, reforzado con fibras).
El sistema de drenaje del túnel de Dolenco proporciona una solución que se adapta a cada proyecto específico. Es adecuado tanto para estructuras nuevas como existentes, y el diseño delgado y monolítico se puede colocar con muy poco espacio disponible, incluso en estructuras húmedas y filtrantes. Una vez instalado, el sistema de drenaje del túnel de Dolenco no tiene una vida útil limitada, y mejora la durabilidad del túnel. La solución requiere un tiempo de intervención mínimo para reparar un túnel y, por lo tanto, asegura una reparación rápida y segura después de daños físicos.
El sistema de drenaje del túnel Dolenco no sustituye directamente las soluciones estándar disponibles hoy en día. Es un complemento a las soluciones existentes, porque mejora el comportamiento general del túnel de varias maneras. Se espera que la reducción de costos de la construcción sea del 40 por ciento y la reducción general de costos sea del 55 por ciento, en comparación con las soluciones estándar disponibles hoy en día. Además, hay una reducción de energía del 40 por ciento al cambiar de un sistema de drenaje convencional al sistema de drenaje del túnel Dolenco.
Como alternativa a la versión HDPE, los módulos se pueden hacer a partir de material reciclado y biodegradable al 100 por ciento con el tiempo. No hay necesidad de separación de residuos, por lo que es fácil reciclar el hormigón y resulta ser una verdadera solución de economía circular. No solo tiene un bajo LCC que lo hace muy interesante, sino que también es neutro en CO2. Si se producen bloqueos nuestro servicio de mantenimiento está disponible.
La construcción de un túnel es vista como uno de los desafíos más complejos en el campo de la ingeniería civil, y el sistema de drenaje de túneles Dolenco es una solución innovadora, que aborda las muchas dificultades relacionadas con la presión del agua de una manera fácil, segura, permanente y rentable. Esta es la solución que ayudará a crear verdaderas obras relevantes técnicamente.
Referencias
1
Aram, M. 2016. Métodos armenios y europeos de impermeabilizaciónn de túneles. Revista Internacional de investigacion en Química, Metalurgia e ingeniería Civil (ISSN 2349-1442 EISSN 2349-1450 IJRCMCE) Volumen 3, Número 1.
2
Funahashi, M., PE. 2013. Corrosión de estructuras de hormigón en tuneles submarinos. MUI International Co. LCC.
3
Poulsen, J.R. 2018. Sistema de drenaje del túnel dolenco. www.TunnelDrain.com
4
Russell, H.A. 2008. Directrices para la impermeabilización de estructuras subterráneas. Parson Brinckerhoff. Verya, N., Doctor, PE. 2016. Impermeabilización y revestimiento final del túnel. AECOM/Universidad de Colorado: 46-66.