ES2244388T3 - Boveda estanca portante para estanqueidad de tuneles subterraneos. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para construir túneles subterráneos estancos, que comprende las etapas consistentes en: a) realizar una cavidad subterránea (1); b) construir en dicha cavidad subterránea (1) una bóveda estanca portante (5), esencialmente separada de los límites (3) de la cavidad (1), con un material impermeable al agua y, al menos, parcialmente flexible y esencialmente estable dimensionalmente, de tal modo que entre los límites (3) de la cavidad (1) y la bóveda estanca (5) se forma un espacio; y que además está caracterizado por la etapa consistente en: c) rellenar dicho espacio con un material de relleno (14) resistente a la presión y con buena permeabilidad al agua.

Description

Bóveda estanca portante para estanqueidad de túneles subterráneos.

La presente invención se refiere a un procedimiento para construir túneles subterráneos estancos, a la utilización de dicho procedimiento y también a túneles subterráneos estancos de acuerdo con los preámbulos de las reivindicaciones independientes.

En la mayoría de los casos, los túneles subterráneos sirven para fines de transporte y se utilizan en lugares en los que determinadas capacidades de transporte no pueden ser facilitadas con medios de superficie o sólo pueden serlo de forma poco económica. Esto ocurre en particular cuando se trata de atravesar obstáculos geográficos, como por ejemplo montañas, con vehículos por carretera o vía férrea. Dado que los costes de construcción de túneles de ferrocarril y carretera son considerables y que los trabajos de mantenimiento frecuentemente implican una interrupción del servicio, la solidez de estas construcciones ha de satisfacer requisitos muy estrictos. Sobre este fondo destaca como punto central la estanqueidad del área interior del túnel frente al agua procedente de la montaña y en caso dado la desviación segura de este
agua.

En tiempos pasados de la construcción de túneles, después de excavar la roca, en la cavidad excavada se construía la bóveda de túnel con ladrillos individuales y a continuación la superficie exterior de la bóveda se sellaba a prueba de agua con una capa de mortero. La cavidad situada entre la roca y la capa de mortero se rellenaba con una capa de cantos rodados y servía como espacio de drenaje seguro para desviar y descargar la presión del agua procedente de la montaña. La capa de cantos rodados servía además como protección de la cavidad contra la caída de rocas y para transmitir la presión del terreno a la bóveda de fábrica.

Este método constructivo ha sido desplazado por la aparición del hormigón y plásticos como materiales para la construcción de túneles. Actualmente se aplican otros métodos constructivos diversos.

En la construcción de túneles con pared de armazón interior de hormigón se ha impuesto un método en el que, después de excavar la roca por taladrado o voladura, en un segundo paso se construye una protección de contorno contra la caída de rocas mediante la aplicación de hormigón proyectado sobre la roca o mediante la colocación de anillos de entibación en la roca excavada, en un tercer paso se coloca la banda de estanqueidad desde dentro sobre dicha protección de contorno y a continuación, en un cuarto paso, se procede a hormigonar la pared de armazón interior adyacente a la parte interior de la banda de estanqueidad en la que posteriormente se extenderán los carriles o las calzadas. Para producir sellados sin carga de agua a presión, entre la protección de contorno y la banda de estanqueidad se dispone adicionalmente una tela de material no tejido o una estera de drenaje como capa de drenaje, que se compacta hasta alcanzar un espesor de pocos milímetros con el vertido de hormigón subsiguiente de la pared de armazón interior. Si bien esta capa de drenaje cuando está nueva es suficiente para desviar con seguridad el agua procedente de la roca y, por consiguiente, también para asegurar la descarga de presión, con el paso del tiempo se puede producir una erosión de cal y otros componentes de la roca y del hormigón de la protección de contorno y, a consecuencia de ello, también una obstrucción de la capa de drenaje. Esta obstrucción, también denominada proceso de sinterización, limita o incluso elimina por completo la capacidad de la capa de drenaje para desviar el agua, con lo que se puede producir una acumulación de presión del agua procedente de la roca. Esto puede producir a su vez fallos en la estanqueidad del túnel y/o daños en la estructura portante y en otros elementos importantes de dicho túnel. De este modo, la construcción de una estanqueidad duradera que retenga agua a presión es prácticamente imposible o sólo es posible con un gran gasto y en caso de pequeñas presiones de agua procedente de la montaña, ya que los más mínimos deterioros de la banda de estanqueidad, por ejemplo durante los trabajos de construcción del túnel o por el asentamiento del material de roca con el paso del tiempo, ya provocan irrupciones de agua y grandes superficies húmedas en la parte seca de la banda de estanqueidad. Además, el coste de la protección de contorno de hormigón proyectado o de los elementos de entibación también es considerable.

En la construcción de túneles sin pared de armazón interior de hormigón, en muchos casos, después de excavar la roca, en la cavidad excavada se construye una bóveda autoportante de elementos de aislamiento que sirve para proteger el espacio interior del túnel frente al agua y la caída de fragmentos de roca y además evita el efecto de las heladas en las superficies de excavación. Estos métodos constructivos se describen por ejemplo en los documentos GB 2325946 y WO 91/13239 y tienen como desventaja que los elementos de aislamiento utilizados para la realizar la estanqueidad están expuestos prácticamente sin protección a la acción de la caída de piedras, por lo que pueden perder la estanqueidad en un tiempo relativamente corto, en cuyo caso han de ser sustituidos. Además, con este método constructivo es prácticamente imposible construir túneles resistentes al agua a presión.

En el documento US 4940360 se describe una construcción de túnel del tipo anteriormente mencionado en la que, para evitar la caída de fragmentos de roca, el espacio existente entre la superficie de excavación y los elementos de aislamiento se rellena con un material de relleno ligero de fraguado químico. Antes de introducir el material de relleno, la superficie de excavación se trata con un agente antiadherente para que se forme una rendija de drenaje después del endurecimiento y el consiguiente encogimiento del material de relleno. Sin embargo, esta rendija es estrecha, ya que se forma únicamente por la disminución de volumen del material de relleno durante el endurecimiento de éste, de modo que con el paso del tiempo se puede producir una obstrucción de la rendija de drenaje y, con ello, un aumento de la presión y una pérdida de estanqueidad del sellado del túnel. Además, los materiales de relleno adecuados son relativamente caros.

El documento DE 1940050 describe un procedimiento en el que, después de excavar la roca y eventualmente asegurar los lugares críticos con hormigón proyectado, en la cavidad excavada se construye una bóveda autoportante de placas compuestas de metal-plástico. A continuación, la bóveda se apuntala temporalmente y el espacio que queda entre la superficie de excavación y la bóveda se rellena de hormigón, con lo que se produce un túnel con una bóveda de hormigón portante. La bóveda de placas compuestas de metal-plástico constituye entonces el revestimiento interior del túnel. Con este procedimiento no se pueden construir túneles que drenen.

Por ello se ha planteado el objetivo de poner a disposición túneles y procedimientos para construir túneles que no presenten las desventajas del estado actual de la técnica anteriormente mencionadas, o que las eviten en la mayor medida posible.

Este objetivo se resuelve mediante el procedimiento y los túneles de acuerdo con las reivindicaciones independientes.

En una realización preferente de la invención, el procedimiento para construir túneles subterráneos estancos incluye las etapas consistentes en realizar una cavidad en un entorno subterráneo, por ejemplo roca, mediante voladura, perforación u otro medio de excavación, y a continuación construir en esta cavidad excavada una bóveda estanca portante con un material impermeable al agua y, al menos, parcialmente flexible y esencialmente estable dimensionalmente. La bóveda estanca se dispone a cierta distancia de los límites de la cavidad subterránea producida por excavación, para que quede un espacio entre la bóveda estanca y los límites de la excavación. De este modo, la protección de contorno y la estanqueidad del túnel se realizan en una sola operación. En otra etapa de procedimiento, este espacio se rellena con un material de relleno resistente a la presión y con buena permeabilidad al agua, por ejemplo una capa de material suelto tal como gravilla, grava o cantos rodados, con lo que la presión del terreno se puede distribuir de modo uniforme sobre la bóveda estanca y también se puede reducir considerablemente el riesgo de un deterioro posterior de la estanqueidad por la caída de piedras o el asentamiento de material de roca, lo que es particularmente deseable en el caso de sellado resistente a agua a presión. En los túneles que drenan, el espacio relleno puede servir como espacio de drenaje seguro para desviar y descargar la presión del agua procedente de la roca. Por el término "túnel" se entiende cualquier construcción subterránea que presente una extensión longitudinal considerable. Además de túneles de paso como por ejemplo túneles de carretera o ferrocarril, dichas construcciones también pueden consistir en túneles que terminen bajo tierra, que también pueden servir para fines distintos al transporte. Por la expresión "bóveda portante" se ha de entender una bóveda adecuada para detener el material que se suelta de los límites de excavación, como por ejemplo fragmentos de roca, y en caso dado soportar una capa de relleno de grava, cantos rodados o gravilla limpia. Por la expresión "material, al menos, parcialmente flexible y esencialmente estable dimensionalmente" se han de entender materiales y materiales compuestos que, en una configuración en forma de placas, se pueden deformar, en particular curvar, mediante la aplicación de una fuerza, y que con esta configuración constituyen una estructura portante que además de su propio peso también puede soportar otras cargas aplicadas desde fuera. Con el procedimiento según la invención se pueden construir túneles con una estanqueidad segura y en caso dado también con una descarga de agua a presión fiable a largo plazo.

Si la bóveda estanca se realiza, de modo que esté cerrada y sea estanca tanto en la dirección periférica como en la dirección longitudinal del túnel a construir, el agua no podrá entrar en el interior de la bóveda estanca, y en consecuencia tampoco en el interior del túnel, aunque no se disponga de una descarga de presión ni en caso de una obstrucción de los posibles espacios o conductos de drenaje existentes.

La invención permite prescindir de bóvedas de seguridad portantes adicionales entre la bóveda estanca y los límites de la cavidad, en particular elementos de entibación y/o bóvedas de hormigón u hormigón proyectado dispuestas en las áreas de las paredes laterales, lo que resulta especialmente ventajoso porque de este modo se pueden ahorrar gastos de material y trabajo y también tiempo. Si se construye una bóveda estanca sin carga de agua a presión, ésta es especialmente ventajosa, ya que de este modo se puede evitar esencialmente la entrada de sustancias externas en el flujo de drenaje que podrían provocar obstrucciones. Los reglamentos pueden exigir un aseguramiento superior de hormigón proyectado únicamente en la zona del techo de la cavidad, que no implica ninguna bóveda de hormigón proyectado sobre las paredes laterales.

En otra realización preferente, después de construir la bóveda estanca, en el espacio delimitado por ésta se construye una pared de armazón interior, en particular una pared de armazón interior de hormigón. Por seguridad, esta pared de hormigón interior presenta una reserva de carga considerablemente mayor que la de la bóveda estanca, con lo que puede soportar mayores cargas del terreno, que se pueden producir con el paso del tiempo por ejemplo por asentamientos de la roca, y la presión del agua del terreno en caso de bóvedas estancas resistentes al agua a presión.

Ventajosamente, la parte interior de la bóveda estanca se utiliza como encofrado exterior para verter la colada de hormigón de la pared de armazón interior, con lo que el proceso de encofrado se simplifica y además se ahorra material. En este caso, una vez endurecido el hormigón que constituye la pared de armazón interior, éste desempeña o completa las funciones de soporte de la bóveda estanca.

Preferentemente, antes de construir la pared de armazón interior se introduce el material de relleno en el espacio existente entre la superficie de la excavación y la bóveda estanca.

En otra realización preferente, la bóveda estanca está provista de refuerzos adicionales que actúan esencialmente de forma puntual y/o lineal, utilizándose preferentemente estructuras portantes dispuestas en el espacio interior de la bóveda estanca, en particular celosías de refuerzo, anillos de refuerzo, arcos de refuerzo y/o enrejados, como por ejemplo armaduras de enrejado de acero, que sólo produzcan una reducción insignificante del gálibo de obra. Para refuerzo también es preferible fijar tirantes de anclaje en la roca que rodea la excavación y unirlos a la bóveda estanca. De forma especialmente ventajosa, los tirantes de anclaje se unen con medios de refuerzo dispuestos en el espacio interior de la bóveda estanca, de tal modo que formen conjuntamente un refuerzo. Los tirantes de anclaje utilizados están configurados ventajosamente de modo que el elemento que soporta las fuerzas de tracción está dispuesto dentro de un casquillo unido de forma impermeable al agua con la bóveda estanca, por lo que esto no implica ningún menoscabo de la función de estanqueidad. Los sellados resistentes al agua a presión requieren forzosamente que los posibles tirantes de anclaje que atraviesen la bóveda estanca estén impermeabilizados con respecto a la bóveda. En el mercado se pueden obtener elementos de fijación de este tipo. No obstante, también es posible utilizar otros elementos de fijación e impermeabilizar únicamente el paso del tirante de anclaje a través de la bóveda estanca. Dependiendo de la aplicación y el tamaño de la bóveda, utilizando medios de refuerzo se puede reducir el espesor de la bóveda estanca, o bien adaptar la capacidad de carga de la misma a determinados requisitos, como por ejemplo capas gruesas de material de relleno entre la bóveda estanca y los límites de la cavidad en la roca.

Cuando se utilizan medios para reforzar la bóveda estanca, después de introducir el material de relleno es preferible llevar a cabo una compactación del mismo moviendo la bóveda estanca hacia los límites de la cavidad subterránea con ayuda de los medios de refuerzo, lo que se realiza ventajosamente expandiendo o levantando los medios de refuerzo dispuestos en la bóveda estanca, como por ejemplo arcos de refuerzo o enrejados de alambre, y/o tensando tirantes de anclaje dispuestos entre la bóveda estanca y los límites de la cavidad.

Ventajosamente, la bóveda estanca está provista de medios de suministro adicionales para introducir posteriormente material líquido o pastoso en espacio existente entre la bóveda estanca y los límites de la cavidad, estando configurados dichos medios de modo que permiten el suministro desde el espacio interior del túnel construido. Ventajosamente, estos medios de suministro están configurados como boquillas de compactación a presión que se extienden en sentido radial a través de una posible pared de armazón interior del túnel. Si después de cierto tiempo se producen fallos de estanqueidad o parece conveniente una compactación adicional del área exterior del túnel, a través de estos medios de suministro se puede introducir una suspensión de cemento, mortero u otra u otras sustancias de sellado para compactar y hacer estanca el área ente la bóveda estanca y los límites de la cavidad.

También es preferible construir la bóveda con un material, al menos, parcialmente translúcido, ya que esto permite controlar visualmente de forma sencilla sí se ha tenido éxito en la introducción del material de relleno en el espacio existente entre la bóveda estanca y los límites de la cavidad.

Ventajosamente, la bóveda estanca se construye con un material en placas, al menos, parcialmente flexible y esencialmente estable dimensionalmente, es decir, al menos, con una placa de material. Por la expresión "material en placas, al menos, parcialmente flexible y esencialmente estable dimensionalmente" se han de entender placas de material y material compuesto que sólo se deforman mediante la aplicación de fuerza, en particular se curvan, y que constituyen una estructura portante que además de su propio peso también puede soportar otras cargas aplicadas desde fuera. El espesor de las placas se elige preferentemente de modo que se asegure una buena capacidad de carga incluso en caso de bóvedas de gran tamaño y que haya pocas posibilidades de deterioro de la estanqueidad, tanto durante el montaje como por la acción posterior de presión, asentamientos y impactos de piedras. En particular en la construcción de bóvedas estancas resistentes al agua a presión, ya sólo por el peligro de deterioro por acción mecánica preferentemente se eligen placas con un espesor superior a 4 mm, preferentemente superior a 8 mm.

En una realización preferente, la bóveda estanca se construye con un material en placas de plástico, lo que permite obtener bóvedas estancas económicas y exentas de mantenimiento con poco peso propio y una larga vida útil. Son preferentes los materiales en placas de material termoplástico, dado que éstos se pueden unir de forma fiable por soldadura entre sí y/o con otros elementos con un material termoplástico similar, con lo que se obtienen uniones estancas.

En una realización preferente de la invención, para construir la bóveda estanca, varias placas de plástico se sueldan por sus bordes adyacentes orientados en la dirección longitudinal del túnel para obtener arcos de bóveda estanca, y los arcos de bóveda estanca dispuestos uno tras otro en la dirección longitudinal del túnel se unen por sus bordes adyacentes mediante uniones encajables. Estas uniones encajables pueden consistir en perfiles en los que se encajan los bordes de las placas de plástico que forman los arcos de bóveda. Los perfiles pueden presentar además elementos de sellado y fijación, como por ejemplo faldones de sellado, bordes de apriete, dentados, etc. Los perfiles también se pueden soldar con las placas de plástico después del acoplamiento o pegar con las mismas después del acoplamiento o durante el mismo. Esto es necesario en particular en la construcción de bóvedas estancas resistentes al agua a presión. La construcción de la bóveda estanca con una pluralidad de placas tiene como ventaja que permitir elegir el tamaño de las placas a elaborar independientemente del tamaño de la bóveda, pudiendo adaptarse a las posibilidades de transporte y las condiciones de espacio en el emplazamiento de la obra del túnel. La utilización de perfiles de encajado facilita la alineación de los arcos de bóveda entre sí y además permite unir los arcos de bóveda de forma impermeable al agua de infiltración, incluso en caso de bordes adyacentes irregulares y de distancias irregulares entre los bordes adyacentes de los arcos de bóveda a unir. Esto es suficiente para sellado sin carga de agua a presión. No obstante, los arcos de bóveda estanca dispuestos uno tras otro en la dirección longitudinal del túnel también se pueden unir entre sí por soldadura por sus bordes adyacentes opuestos, incluso sin ningún acoplamiento previo.

En otra forma de realización preferente, para construir la bóveda estanca se utiliza un material en placas que presenta elementos separadores en su cara orientada a los límites de la cavidad subterránea. Estos elementos están configurados ventajosamente como nervios o soportes separadores, preferentemente del mismo material que la placa y formados de una sola pieza con ésta. Cuando los límites de la cavidad excavada son relativamente uniformes, por ejemplo como los obtenidos mediante la excavación de determinadas rocas con máquinas tuneladoras, la utilización de estos materiales en placas con elementos separadores asegura el mantenimiento de una distancia mínima en todas las áreas entre la bóveda estanca y los límites de la cavidad subterránea como espacio de relleno y/o espacio de drenaje.

En otra forma de realización preferente, la bóveda estanca se construye mediante extrusión del material correspondiente dentro de la cavidad subterránea. Para ello, la salida de la boquilla de extrusión presenta esencialmente el perfil de la bóveda estanca transversalmente con respecto a su dimensión mayor. No obstante, también se podrían producir varias piezas de perfil parcial con boquillas de extrusión independientes, para unirlas después mediante un método adecuado, por ejemplo por soldadura o pegado. Una ventaja de la producción de una bóveda estanca mediante extrusión con un material en la cavidad subterránea consiste en que permite prescindir del transporte de placas de material voluminosas y posibilita una construcción automática de la bóveda estanca. Además, de este modo se pueden realizar bóvedas estancas muy largas en una pieza.

Otras realizaciones preferentes de la invención se desprenden de las reivindicaciones dependientes y de la siguiente descripción con referencia a los dibujos. En los dibujos.

La figura 1a muestra una sección a través de un túnel con bóveda estanca sin carga de agua a presión, antes de rellenar el espacio existente entre la bóveda estanca y los límites de la excavación, transversalmente con respecto a su dimensión mayor.

La figura 1b muestra una sección a través del suelo del túnel de la figura 1 en caso de una configuración de la bóveda estanca como bóveda estanca resistente al agua a presión.

La figura 2 muestra una sección a través de una unión encajable de dos arcos de bóveda estanca de un túnel según la invención con bóveda estanca sin carga de agua a presión, en la dirección de su dimensión mayor.

La figura 3 muestra una sección a través de un túnel con una bóveda estanca sin carga de agua a presión con arcos de refuerzo, antes de rellenar el espacio existente entre la bóveda estanca y los límites de la excavación, transversalmente con respecto a su dimensión mayor.

La figura 4 muestra una sección a través de un túnel con una bóveda estanca sin carga de agua a presión con anclajes de roca, antes de rellenar el espacio existente entre la bóveda estanca y los límites de la excavación, transversalmente con respecto a su dimensión mayor.

La figura 5 muestra una sección a través de un túnel según la invención con una bóveda estanca sin carga de agua a presión y con una pared de armazón interior de hormigón, transversalmente con respecto a su dimensión mayor.

La figura 6 muestra una sección a través de la pared de un túnel resistente al agua a presión con pared de armazón interior de hormigón y un relleno de mortero inyectado entre la bóveda estanca y los límites de la excavación.

La figura 1a muestra una sección a través de un túnel que se puede construir poniendo en práctica las dos primeras etapas del procedimiento según la invención. En una primera etapa se realiza una cavidad subterránea 1. El ejemplo representado muestra una cavidad 1 producida en roca 2 mediante excavación por voladura, cuyos límites 3 son muy irregulares debido al método de excavación. No obstante también está prevista la creación de la cavidad 1 mediante perforación u otros métodos de excavación, con lo que se producen cavidades con límites 3 considerablemente más regulares. Aunque en esta descripción se habla de roca 2, la cavidad 1 también se puede realizar en cualquier otro entorno que permita la formación de una cavidad 1, al menos, temporalmente autoportante. Una vez que se ha creado dicha cavidad 1 y se ha preparado el suelo 4 de la misma para permitir la continuación de los trabajos, en la cavidad 1 se construyen arcos de bóveda 5 portantes impermeables al agua soldando entre sí placas de plástico 6a, 6b, 6c por sus bordes adyacentes orientados en la dirección longitudinal del túnel. Los cordones de soldadura 7 constituyen una unión estable e impermeable entre las placas 6a, 6b, 6c. La unión de los arcos de bóveda 5 dispuestos uno tras otro en la dirección longitudinal del túnel también se puede realizar por soldadura, o también por pegado, por uniones de apriete y/o por uniones encajables. En el presente caso de un túnel de drenaje, fuera de la bóveda estanca 5 se pueden disponer conductos de drenaje 8 y/o canales de desagüe en la dirección longitudinal del túnel, para evacuar de forma controlada el agua procedente de la roca 2 y desviada por la bóveda estanca 5. Si el espacio existente entre los límites 3 y la bóveda estanca 5 se rellenara con un material de relleno resistente a presión y con buena permeabilidad al agua, se estaría ejecutando el procedimiento según la invención y se obtendría un túnel según la invención.

La figura 1b muestra la estructura del suelo del túnel de la figura 1a cuando el túnel consiste en un túnel resistente al agua a presión con una bóveda estanca 5 resistente al agua a presión. Como se puede observar claramente en esta representación, la bóveda estanca 5 resistente al agua a presión también se extiende por el área del suelo del túnel y encierra por completo y de forma estanca el espacio interior del túnel con el suelo 4 del mismo, de modo que impide la entrada de agua en el interior del túnel incluso en caso de una obstrucción de la descarga de agua, con el aumento del nivel de agua y/o el aumento de la presión que ello implica. Con una configuración de la bóveda estanca 5 de este tipo puede ser muy conveniente prescindir por completo de conductos de desagüe dispuestos fuera de la bóveda, para ahorrar gastos de instalación y mantenimiento, para impedir una lixiviación de la roca y/o para no influir negativamente en las condiciones hidrológicas existentes.

La figura 2 representa la unión de dos arcos de bóveda estanca 5, dispuestos uno tras otro, de una bóveda estanca sin carga de agua a presión de un túnel según la invención mediante un perfil de acoplamiento. Como se puede observar, los bordes adyacentes de las placas de plástico 6 que forman los arcos de bóveda 5 están encajados en ranuras opuestas de un perfil 9, con lo que los bordes adyacentes se alinean y unen entre sí de tal modo que el agua de infiltración que llega desde el exterior es desviada y no puede entrar en el espacio interior formado por los arcos de bóveda estanca. Cuando la unión encajable también deba transmitir fuerzas de tracción, está previsto completar el perfil 9 mediante elementos de fijación en unión positiva y/o no positiva, como por ejemplo bordes de apriete y/o dentados. También se podrían utilizar elementos de sellado adicionales, como por ejemplo faldas de sellado. También está previsto soldar o pegar el perfil 9 con las placas de plástico 6 que forman los arcos de bóveda. Esto es necesario en particular cuando se ha de construir de este modo una bóveda estanca 5 resistente al agua a presión. La bóveda estanca 5 así formada sirve por una parte para hacer estanco el interior del túnel frente la entrada de agua y por otra como protección de contorno contra la caída de piedras. Por consiguiente, la bóveda estanca 5 desempeña una función doble y permite prescindir de un aseguramiento previo de la roca mediante la aplicación de hormigón proyectado sobre grandes áreas de las superficies límite 3 o mediante la construcción de anillos de entibación para la estanqueidad, con lo que se evita la operación independiente, necesaria en el estado actual de la técnica, consistente en la creación previa de un aseguramiento de contorno. Como se puede observar también en la figura 2, ventajosamente se utilizan materiales en placas que presentan elementos separadores en la cara orientada hacia afuera al construir la bóveda. Las placas de plástico 6 aquí representadas presentan nervios separadores 10 en su cara orientada hacia los límites 3 de la cavidad 1, que son del mismo material que las placas 6 y están formados de una sola pieza con ellas. No obstante, además de estos nervios 10 que se extienden en dirección radial cuando las placas están montadas, también se podrían utilizar apoyos puntuales, como por ejemplo soportes fijos o encajados, del mismo material o con un material diferente. De este modo se puede asegurar la existencia de una distancia mínima, predeterminada por los elementos separadores, en todas las áreas entre la bóveda estanca 5 y los límites 3 de la cavidad 1 destinado a espacio de drenaje o en caso dado como cavidad de compactación.

Cuando sea necesario mejorar la capacidad de carga y/o la estabilidad de forma de la bóveda estanca 5, por ejemplo para soportar capas de relleno más gruesas o capas de compactación de material pesado, como por ejemplo grava, cantos rodados o mortero, están previstos medios de refuerzo que actúan de forma puntual y/o lineal en la bóveda estanca 5.

La figura 3 muestra una sección a través de otro túnel que se puede construir poniendo en práctica las dos primeras etapas del procedimiento según la invención. En este caso, la bóveda estanca 5 está reforzada con un arco de refuerzo 11 dispuesto en el interior de la misma, que se apoya en la parte interior de la bóveda 5 esencialmente a lo largo de una línea periférica. El arco de refuerzo 11 aquí representado está construido con un material perfilado metálico, pero también puede estar configurado en forma de arco de celosía. Los medios de refuerzo se pueden configurar tanto en una como en varias piezas. En general son adecuados todos los medios de refuerzo de aplicación puntual y/o lineal que se puedan elaborar fácilmente en el interior de la bóveda estanca 5 y que sólo causen una reducción insignificante del gálibo de obra de la bóveda estanca 5. Entre éstos se encuentran, entre otros, las construcciones de enrejado de alambre, que además pueden servir como armadura durante la creación de la pared de armazón interior de hormigón. Los medios de refuerzo también pueden incluir dispositivos adicionales para levantar o expandir la bóveda estanca, lo que resulta particularmente ventajoso cuando se trata de apretar contra la roca la capa de material de relleno que rodea la bóveda estanca después de llevar a cabo la tercera etapa del procedimiento según la invención. En el presente caso, que consiste en una bóveda estanca sin carga de agua a presión abierta en la zona del suelo del túnel, los elementos de presión 12 mostrados en la figura 3 permiten expandir y levantar el arco de refuerzo 11, y con ello también la bóveda estanca 5.

La figura 4 muestra una sección a través de otro túnel que se puede construir poniendo en práctica las dos primeras etapas del procedimiento según la invención. En este caso, la bóveda estanca 5 presenta tirantes de anclaje 13 como medios de refuerzo, que están fijados a la roca 2 y unidos con la bóveda 5. Los tirantes de anclaje 13 utilizados son por ejemplo elementos de fijación que se pueden obtener comercialmente y que consisten en un casquillo de plástico con una brida de sellado y un vástago roscado dispuesto en el centro con un elemento de contra-soporte, como por ejemplo una tuerca. El elemento de fijación se pasa a través de un orificio de la bóveda estanca 5, se introduce en un taladro de la roca 2 y se fija en ésta mediante pegado, hormigonado o expansión. Para efectos de estanqueidad, la brida de sellado se une con la parte interior de la bóveda 5, por ejemplo mediante pegado o soldadura. El vástago roscado que sale de la brida de sellado del casquillo y entra en el interior estanco de la bóveda 5, junto con su elemento de contra-soporte aplicado contra la superficie interior de la bóveda estanca 5, sirve como elemento de refuerzo de aplicación puntual y posibilita además un determinado posicionamiento radial de la bóveda estanca 5 en la cavidad 1. De este modo, en la bóveda estanca mostrada, la capa de material de relleno dispuesta entre la bóveda estanca 5 y los límites 3 de la cavidad después de llevar a cabo la tercera etapa del procedimiento según la invención también se puede comprimir apretando el elemento de contra-soporte hacia los límites 3 de la cavidad.

En el ejemplo representado en la figura 2, la bóveda estanca presenta tanto enrejados de alambre de acero 16 dispuestos en su espacio interior como tirantes de anclaje 13, que en este caso están unidos entre sí de tal modo que forman un refuerzo consistente de la bóveda estanca. También en este caso se puede observar la capa de relleno 14 comprimida contra los límites 3 de la cavidad. Este tipo de refuerzo es igualmente adecuado para las bóvedas estancas resistentes al a presión y para las bóvedas estancas sin carga de agua a presión.

La figura 5 muestra la bóveda estanca 5 sin carga de agua a presión de la figura 4, con la capa de relleno de grava 14 dispuesta entre la bóveda estanca 5 y los límites 3 de la cavidad en la roca 2 después de llevar a cabo la tercera etapa del procedimiento según la invención. Como material de relleno entran en consideración todos los materiales que no se puedan compactar y que presenten una buena permeabilidad al agua incluso en estado comprimido, y que además sean adecuados para soportar el peso de los fragmentos de roca que eventualmente se desprendan de los límites 3 y las fuerzas de presión del terreno y transmitirlos de forma uniforme a la bóveda estanca 5. De este modo se asegura a largo plazo una deformación fiable y una descarga de presión del agua procedente de la roca 2 y también se reduce el riesgo de deterioro de la bóveda estanca 5 por caída de piedras. El túnel según la invención representado en la figura 5 presenta además una pared de armazón interior 15 de hormigón dispuesta en la bóveda estanca 5. La superficie exterior de la pared de armazón interior 15 se apoya directamente en la bóveda estanca 5, que durante su realización ha servido como encofrado y protección de contorno. En la situación aquí representada, una vez endurecido el hormigón que forma la pared de armazón interior 15, éste desempeña, entre otras, la función de soporte de la bóveda estanca 5.

Cuando la bóveda 5 representada se concibe como bóveda estanca resistente al agua a presión, por ejemplo de acuerdo con la figura 1b, está previsto configurar el túnel de tal modo que exista la posibilidad de una compactación posterior del espacio rellenado entre la bóveda estanca 5 y los límites 3 de la cavidad con una suspensión de cemento, con mortero o con otra u otras sustancias de sellado.

La figura 6 muestra una sección a través de la pared de un túnel correspondiente con una bóveda estanca 5 de placas de plástico 6 resistente al agua a presión, una pared de armazón interior 15 de hormigón y un relleno de gravilla 14 entre la bóveda estanca 5 y los límites 3 de la cavidad. El relleno de gravilla 14 se compactó posteriormente con una suspensión de cemento 17, que se introdujo en la zona entre la bóveda estanca 5 y los límites de excavación 3 desde el interior del túnel a través de una o más boquillas de compactación a presión 18 dispuestas en la bóveda estanca 5 que se extienden a través del revestimiento interior de hormigón 15, para cerrar los eventuales fallos de estanqueidad y/o aumentar la capacidad de carga del túnel en esa sección. Como se puede observar, para poder compactar de forma selectiva únicamente determinadas áreas, al introducir el material de relleno 14 durante la construcción del túnel se crean, a intervalos regulares, separaciones 19 de hormigón proyectado o de otros materiales, que dividen el espacio rellenado entre la bóveda estanca 5 y los límites 3 de la cavidad en varios espacios parciales rellenados esencialmente separados entre sí.

Claims (24)

1. Procedimiento para construir túneles subterráneos estancos, que comprende las etapas consistentes en:

a)

realizar una cavidad subterránea (1);

b)

construir en dicha cavidad subterránea (1) una bóveda estanca portante (5), esencialmente separada de los límites (3) de la cavidad (1), con un material impermeable al agua y, al menos, parcialmente flexible y esencialmente estable dimensionalmente, de tal modo que entre los límites (3) de la cavidad (1) y la bóveda estanca (5) se forma un espacio; y que además está

caracterizado por la etapa consistente en:

c)

rellenar dicho espacio con un material de relleno (14) resistente a la presión y con buena permeabilidad al agua.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el material de relleno (14) consiste en una capa de material suelto, en particular de grava (14) o gravilla.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se construye una bóveda estanca (5) que está cerrada y sellada en la dirección periférica y en la dirección longitudinal del túnel a construir.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el espacio existente entre la bóveda estanca (5) y los límites (3) de la cavidad (1) no se dispone ninguna bóveda portante de seguridad adicional, en particular ningún elemento de entibación ni bóveda de hormigón u hormigón proyectado en las áreas de las paredes laterales.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que, después de construir la bóveda estanca (5), en el interior de esta bóveda (5) se construye una pared de armazón interior (15) y en el que, en particular, dentro de la bóveda estanca (5) es construida una pared de armazón interior (15) de hormigón.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que la parte interior de la bóveda estanca (5) se utiliza como encofrado exterior para la colada de hormigón de la pared de armazón interior (15).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 y 6, en el que relleno del espacio existente entre la bóveda estanca (5) y los límites (3) de la cavidad se lleva a cabo antes de construir la pared de armazón interior (15).

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la bóveda estanca (5) está provista de medios de refuerzo adicionales (11, 13, 16) que actúan esencialmente de forma puntual y/o lineal.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que los medios de refuerzo están formados por estructuras portantes dispuestas en el espacio interior de la bóveda estanca (5), en particular celosías de refuerzo, anillos de refuerzo, arcos de refuerzo (11) y/o enrejados (16) y en el que, en particular, los medios de refuerzo incluyen medios de expansión y/o elevación (12).

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 y 9, en el que, como medios de refuerzo, del material (2) que rodea la cavidad (1) están fijados tirantes de anclaje que se unen con la bóveda estanca (5), en particular con la bóveda estanca y/o con medios de refuerzo (11, 16) pertenecientes a ésta y dispuestos en el interior de la misma.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, en el que después de introducir el material de relleno se lleva a cabo una compactación del mismo, moviendo la bóveda estanca (5) hacia los límites de la cavidad (1) con ayuda de los medios de refuerzo (11, 13, 16), y llevándose a cabo esta compactación, en particular, expandiendo o levantando medios de refuerzo (11, 16) dispuestos en la bóveda estanca (5) y/o tensando tirantes de anclaje (13) dispuestos entre la bóveda estanca (5) y los límites (3) de la cavidad (1).

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la bóveda estanca (5) está provista de medios de suministro (18) adicionales, en particular boquillas de compactación a presión (18), para introducir posteriormente material líquido o pastoso desde el interior del túnel formado con dicha bóveda estanca (5) en el espacio existente entre la bóveda estanca (5) y los límites (3) de la cavidad (1).

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que el material de relleno (14) dentro del espacio existente entre la bóveda estanca (5) y los límites (3) de la cavidad (1), es compactado introduciendo un material líquido o pastoso, en particular una suspensión de cemento, mortero u otra sustancia de sellado, a través de, al menos, unos medios de suministro (18).

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la bóveda estanca (5) se construye con un material, al menos, parcialmente translúcido.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la bóveda estanca (5) se construye con un material en placas (6, 6a, 6b, 6c), en particular con un material en placas con un espesor superior a 4 mm, en particular superior a 8 mm.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que la bóveda estanca (5) se construye con un material en placas de plástico (6a, 6b, 6c), en particular con un material en placas de material termoplástico.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, en el que varias placas de plástico (6a, 6b, 6c) se sueldan entre sí para formar la bóveda estanca (5), en particular en el que varias placas de plástico (6, 6a, 6b, 6c) se sueldan por sus bordes adyacentes orientados en la dirección longitudinal del túnel para formar arcos de bóveda estanca (5), y estando dispuestos estos arcos de bóveda estanca (5) uno tras otro en la dirección longitudinal del túnel que se unen por sus bordes adyacentes mediante uniones encajables (9), y en particular en el que dichas uniones encajables son soldadas o pegadas.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 15 a 17, en el que para construir la bóveda estanca (5) se utiliza un material en placas (6, 6a, 6b, 6c) que presenta elementos separadores en su cara orientada al límite (3) de la cavidad (1), en particular que presenta en dicha cara nervios separadores (10) y/o soportes separadores, y en particular que presenta elementos separadores del mismo material que la placa que forman con la misma una sola pieza.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que la bóveda estanca (5) se construye mediante extrusión del material en la cavidad subterránea (1).

20. Utilización del procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores para construir un túnel de drenaje o que contiene agua a presión.

21. Túnel de drenaje o resistente al agua a presión, que se puede construir de acuerdo con el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 19.

22. Túnel subterráneo estanco interior a una cavidad realizado en un material que rodea el túnel, con una bóveda estanca portante (5) con un material impermeable al agua y, al menos, parcialmente flexible y esencialmente estable dimensionalmente, cuya bóveda está esencialmente separada de los límites de la cavidad, estando dispuesta una capa de material de relleno (14) resistente a la presión y con buena permeabilidad al agua sobre la parte exterior de la bóveda estanca (5).

23. Túnel según la reivindicación 22, en el que el material de relleno (14) consiste en una capa de material suelto, en particular grava (14) o gravilla.

24. Túnel según una de las reivindicaciones 22 y 23, en el que la bóveda estanca está fijada con tirantes de anclaje (13) en el material (2) que rodea el túnel.