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Proyecto de irrigación de Yindaruqin

Descripción del proyecto

El proyecto de irrigación de Yindaruqin representa el más ambicioso sistema de control de regadío en China. El proyecto consta de 33 túneles totalizando una longitud de 75 km y desvía las aguas del río Datong hacia las regiones secas de la provincia de Gansu, en el Norte de China.

La Oficina de recursos de la provincia de Gansu adjudicó el contrato de construcción del proyecto a Cooperative Muratori and Cementisti (CMC) de Ravenna, Italia. CMC escogió una tuneladora Robbins de doble escudo y 5,5 m de diámetro para la perforación de los dos primeros túneles del proyecto.

Geología

A lo largo del primer tunnel, denominado 30A, se encuentran formaciones sedimentarias del Terciario junto a conglomerados arenosos con bloques rocosos inestables. En la entrada del tunnel aparecen calizas y pizarras cristalinas precámbricas, mientras que las formaciones de la salida consisten en sedimentos del Cuaternario. Además, se cuentan hasta 23 fallas importantes en las zonas calcáreas así como grandes cavernas kársticas.

El Segundo túnel, denominado 38, atraviesa secciones de rocas sedimentarias cretácicas con buzamientos moderados, en su mayoría areniscas.

TBM

Robbins diseñó la tuneladora de doble escudo con 37 cortadores de disco de 17” de diámetro y montaje interior. Sus seis motores eléctricos producían 960 kW de potencia y un par de 3.065 kNm.

En el diseño de la tuneladora se incluyó una sección telescópica con 12 cilindros de empuje tras la cabeza de corte que mantenían el control de la rodadura de la máquina sin necesidad de instalar cilindros especiales para ese propósito, ya que se dispusieron angularmente entre los escudos delantero y de anclaje. Esta disposición permitió un guiado eficaz, horizontal y vertical,  de la cabeza y escudo delantero.

La parte trasera de la tuneladora llevaba alojados los dispositivos de anclaje o grippers así como ocho cilindros de empuje auxiliar. La tuneladora disponía de un accionamiento eléctrico de dos velocidades, sistema de guiado por láser, bombas hidráulicas de reserva, embragues hidráulicos y filtros de aceite.

Los compresores de aire instalados en el back-up de la máquina, de 150 m de longitud, eliminaron la necesidad de contar con suministro de aire comprimido desde el exterior. Se introdujo aire limpio en el túnel a través de una tubería de 1400 mm de diámetro, siendo el aire impuro filtrado por un captador de polvo.

El back-up estaba compuesto de remolques con una única vía instalada que se combinaba con un cambio californiano móvil. Cada 3500 m aproximadamente se instalaron cambios de vía fijos para facilitar el cruce de los trenes de escombro.

La TBM de doble escudo Robbins instalaba el revestimiento del túnel contemporáneamente a su perforación. Dicho revestimiento consistió en dovelas prefabricadas de hormigón armado que se instalaban desde el escudo de cola de la máquina. Los anillos estaban compuestos de cuatro dovelas hexagonales diseñadas en sus perfiles para encajar automáticamente entre ellas. Las dovelas tenían unas dimensiones de 300 mm de longitud por 160 mm de anchura, lo que minimizó el número de anillos necesarios para revestir el túnel, contribuyendo de manera fundamental a la obtención de los excelentes índices de avance de la máquina.

Excavación del túnel

La tuneladora consiguió unos índices de avance impresionantes, batiendo las marcas mundiales de avance medio mensual para tuneladoras de entre 5 y 6 m de diámetro. La TBM comenzó la perforación de los 11,7 km del túnel 30A el 9 de enero de 1991. La máquina perforó 780 m en sus primeros 22 días de trabajo y terminó el túnel con cinco meses de adelanto. Su avance medio diario fue de 36,1 m y su penetración media de 4,99 m/h. El mejor mes de avance de la máquina fue julio de 1991 con 1.301 m de túnel construidos.

Los excelentes rendimientos alcanzados por la máquina se revelan aún más notables considerando las difíciles condiciones geológicas encontradas en la perforación. Cuando ésta alcanzó los 2300m, los conglomerados de arcillas pegajosas tupieron los cangilones de escombro, los conductos y la tolva de recepción y los alojamientos de los cortadores. Asimismo, la máquina se enfrentó a avenidas de agua de 60 a 150 litros por segundo en la roca calcárea fracturada que se encontró a los 9000 m de perforación. La máquina recuperó, no obstante, el tiempo perdido en abordar las dificultades descritas con un rendimiento espectacular en secciones menos comprometidas.

La máquina terminó su primer túnel el 20 de enero de 1992. Los trabajos del segundo túnel, de 4,9 km de longitud,  comenzaron en abril de 1992 y terminaron en agosto de ese mismo año. Durante el mes de junio, la tuneladora estableció una nueva marca mundial para máquinas de entre 5 y 6 m de diámetro, avanzando 1.401 m de túnel en ese mes, siendo su media de avance diario de 40,67 m (mejor día de 75,2 m el 11 de mayo). El índice de penetración durante todo el proyecto fue de 4,01 m/h.

La máquina terminó este segundo túnel en 120 días hábiles. Dado que el límite de duración de la perforación establecido por el propietario del túnel era de 54 meses y que ambos túneles se completaron en 20 meses, la tuneladora consiguió terminar con éxito este proyecto en menos de la mitad del tiempo estimado.

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Little Calumet

Descripción del proyecto

El túnel de trasvase de Little Calumet representa la culminación de la fase 1 del muy extensor proyecto TARP en Chicago, que engloba una serie de embalses, almacenamientos de agua de lluvia y túneles de trasvase cuya misión es conseguir una mejoría notable de la calidad del agua en  Chicago y sus alrededores. El túnel de Little Calumet en concreto se construye para evitar que los desbordes de túneles colectores alcancen el río Little Calumet.

El propietario del proyecto, Metropolitan Water Reclamation District of Greater Chicago (MWRDGC), adjudicó en 2002 el contrato de construcción a la agrupación de Jay Dee y Affholder, que se repartieron los trabajos de manera que Jay Dee quedó encargada de los trabajos en superficie, túneles a baja profundidad y pozos, mientras que Affholder se ocupó de la construcción de los túneles profundos perforados con tuneladora. La agrupación escogió una tuneladora abierta Robbins de 5,56 m de diámetro para la perforación de un tramo de túnel de 12,8 km de longitud..

Geología

La roca a perforar era fundamentalmente caliza dolomítica del Silúrico, con una Resistencia a la compresión de entre 97 y 240 MPa; el trazado atravesaba un número reducido de fallas y el terreno se consideró como bueno para la excavación con tuneladora.

TBM

Robbins reacondicionó la tuneladora abierta especialmente para este proyecto. La máquina se equipaba con 39 cortadores de disco de 19” y cierre en cuña y su cabeza de corte empujaba con una fuerza de 9.101 kN, estando accionada por siete motores eléctricos de corriente alterna de 335 kW cada uno, con lo que la potencia total de corte sumaba 2.350 kW; el par de la máquina se situó en 1.882.877 Nm.

El escombro se transportó mediante un sistema de cinta Robbins que constaba de la cinta prolongable de túnel, una cinta vertical de diseño en “S”, una cinta de superficie y una cinta repartidora en acopio. La tuneladora vertía su escombro directamente sobre la cinta horizontal de túnel. En dicha cinta se utilizaron rodillos de cinta autoajustables, dado que la mayoría del trazado del túnel discurría en curvas de radio reducido.

Excavación del túnel

La excavación del túnel comenzó el 13 de febrero de 2003. El túnel se perforó en dos tramos, empezando ambos desde un pozo de ataque situado aproximadamente en el centro de su traza. Tras la perforación del primer tramo de 6,1 km, se desmontaron cabeza y soporte en el pozo de llegada transportándose por superficie al pozo de ataque, donde se reunió con el resto de la máquina que había caminado  marcha atrás a través del túnel perforado para excavar el segundo tramo del proyecto, de 6,7 km de longitud.

La máquina perforó ambos tramos sin problema ni fallo alguno. La tuneladora obtuvo la mejor marca mundial de excavación en un turno de 8 h al alcanzarse los 45,75 m de perforación, así como la de mejor avance en un día (116,7 m) y en una semana (474,7 m), batiendo también el récord de volumen de roca excavado en 24 h con 2.836 m3. La TBM terminó el túnel en febrero de 2004.

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Proyecto de trasvase de agua de las Tierras Altas de Lesotho

Descripción del proyecto

El proyecto de trasvases de agua en las Tierras Altas de Lesotho representa una colaboración entre dicho país y Suráfrica para mejorar las condiciones de la provincia surafricana de Gaucheng, muy poblada y de clima muy árido. Su primera fase comenzó en 1992 con la construcción, entre otras infraestructuras, de la presa de Katse, de 180 m de altura, en la cuenca del río Orange (Sequ) dentro de Lesotho. El embalse resultante suministra agua a la cuenca surafricana del río Vaal mediante un túnel de trasvase y dos túneles de entrega de agua.

Los dos países adjudicaron el contrato de construcción a la agrupación de contratistas Lesotho Highlands Project Contractors (LHPC), un consorcio de  Spie Batignolles (Francia), LTA Ltd. (Suráfrica), Ed Zublin AG (Alemania), Balfour Beatty Ltd. (Reino Unido) y Campenon Bernard (Francia).

LHPC adjudicó a su vez a Robbins el contrato de suministro de tres tuneladoras nuevas para el túnel de trasvase, el de mayor longitud y de otra reacondicionada, para el túnel de entrega. En el proyecto participaron además otras dos tuneladoras, fabricadas por Atlas Copco y Wirth.

Geología

La traza del tunnel de trasvase attraviesa froca basáltica casi en su totalidad, con episodios de roca fracturada y bloques junto con fallas y diques doleríticos.

El túnel de entrega Sur discurre a través de rocas sedimentarias, entre las que se encuentra la formación de Clarens, consistente en una estratificación de limolitas, areniscas, argilitas y diques de dolerita.

Tuneladoras y Cintas transportadoras

Robbins suministró dos tuneladoras abiertas nuevas, de 5,03 m de diámetro, para la perforación del túnel de trasvase, de 45,6 km de longitud. Las máquinas iban equipadas con 35 cortadores de disco de 17” de diámetro y montaje desde el interior de la cabeza. Ésta disponía además de la posibilidad de instalar cortadores de 19” de diámetro. Las tuneladoras contaban con cinco motores refrigerados por agua,  rindiendo cada uno de ellos 2315 kW, para una potencia total instalada de 1.575 kW.

Se empleó una tuneladora adicional de 5,18 m de diámetro en el túnel de entrega Sur, reacondicionada por Harrison Western Corp. Esta máquina, de tipo abierto, disponía de 37 cortadores de 17” y de una potencia en cabeza de 1.110 kW generada por seis motores de 185 kW cada uno.

Robbins construyó la tuneladora abierta de tipo Mark-15 con 4 cortadores centrales, 22 frontales y 8 de gálibo, todos ellos de 17” de diámetro. Esta tuneladora iba accionada por tres motores de 560 kW cada uno para un total de 1.680 kW en cabeza y un par de 1.588 kNm.

Las cuatro tuneladoras disponían de perforadoras y arrastraban sus respectivos equipos de rezaga.

Excavación del túnel

La primera tuneladora abierta comenzó a perforar su tramo de 17,4 km en junio de 1992, obteniendo mejores marcas mundiales para su diámetro, con un mejor día de 86,3 m, mejor semana de 399,8 m y mejor mes de 1.344,3 m. Estas marcas se consiguieron a pesar de las dificultades geológicas que se encontraron y que precisaron de medidas de sostenimiento en las que se utilizó hasta el 24% del tiempo total del proyecto El índice de penetración medio de la máquina fue de 4,59 m/h y la media de perforación diaria alcanzó los 33,4 m/día. La tuneladora caló el túnel en septiembre de 1994.

La segunda tuneladora abierta comenzó su tramo de 17,3 km en julio de 1992, alcanzando un índice medio de penetración de 4,1 m/h consiguiendo medias diarias de 27,6 m y mensuales de 620 m, siendo su mejor día de 66,8 m, su mejor semana de 325 m y su mejor mes de 1.221 m de avance.

La tuneladora tipo Mark 15 también comenzó sus trabajos en mayo de 1992, terminando el túnel en septiembre de 1994. Las condiciones del terreno dificultaron la perforación con la consiguiente reducción de sus índices de avance. Su mejor día fue de 62,9 m, su penetración media de 3,9 m/h, su mejor semana de 289 m y su mejor mes de 987 m, empleándose el 15% del tiempo total del proyecto en la instalación de medios de sostenimiento del túnel.

El 13 de octubre de 1994, la última tuneladora Robbins caló su túnel en el pozo de ventilación nº 3, completando la perforación del túnel de trasvase.

La tuneladora reacondicionada para el túnel de entrega Sur comenzó a perforar en febrero de 1992, terminando con 20 meses de Adelanto sobre la fecha prevista en agosto de 1993. En sus tres tramos perforados, de 2,1, 5,2 y 5,7 km de longitud, obtuvo un índice medio de penetración de 3,86 m/h y una media de avance diario de 39,9 m, con un mejor día de 82 m, mejor semana de 384 m y mejor mes de 1.324 m de avance.

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Proyecto Cobb County

Descripción del proyecto

El túnel colector de Chattahoochee forma parte de un proyecto destinado a incrementar la capacidad de evacuación de aguas residuales en el condado de East Cobb. El túnel armoniza los caudales entrantes a la depuradora de SL Sutton y limita la posibilidad de inundaciones de aguas residuales dado el rápido crecimiento poblacional en el condado de Cobb.

El propietario del proyecto, Cobb County Water Systems adjudicó en el año 2000 el contrato de construcción del colector a la agrupación Gilbert-Healy Joint Venture. Los contratistas decidieron utilizar dos tuneladoras abiertas Robbins de 5,58 m de diámetro para perforar 14,6 km del túnel, cuya longitud total es de 15,3 km.

Geología

En Atlanta y alrededores se encuentran terrenos formados por roca metamórfica de grado medio mezclada con granitos, lo que incluye la aparición de gneis, esquistos  o mica de resistencias a la compresión entre 150 y 230 MPa. La roca se encuentra muy meteorizada y erosionada, aparte de haber sido objeto de levantamientos tectónicos regionales.

La característica clave de los terrenos de la región es la profunda capa superficial de suelos residuales, bajo la cual aparece una zona de transición compuesta de suelos y roca fracturada. Esta disposición presenta problemas relativos a las aguas subterráneas en el túnel, dado que la capa de suelos es permeable, permitiendo el paso de agua a la zona de roca fracturada, por lo que las fallas que aparecen en la roca base pueden contener volúmenes de agua muy elevados.

Los la ingeniería del proyecto abordó este problema realizando numerosos ensayos de roca en la zona del túnel utilizando “packers” (vejigas): Se inyectó agua a presión en los taladros en la roca para comprobar la permeabilidad de la roca base.

Tuneladora

Robbins suministró dos tuneladoras para la perforación de los túneles, una nueva y otra reacondicionada..

La tuneladora nueva, destinada al túnel sur, estaba equipada con cortadores de 19” y ejercía una fuerza de empuje de la cabeza de corte de hasta 12.144 kN, siendo además capaz de alcanzar un par en cabeza de hasta 2.082.885 Nm.

La tuneladora reacondicionada para el túnel norte fue completamente rediseñada para este proyecto. La máquina también montaba cortadores de 19” y sus capacidades de empuje y par eran similares a las de la máquina nueva.

Cada una de las máquinas utilizaba tres perforadoras de roca, de las que dos instalaban bulones detrás de la cabeza de corte mientras que la tercera se usó para sondeos o inyecciones de impermeabilización ante inundaciones.

Las cintas transportadoras, suministradas también por Robbins, eran del tipo continuo y cubrían la totalidad del túnel hasta el pozo de acceso.

Excavación del túnel

La TBM del túnel sur comenzó a perforar en el pozo de Elizabeth Lane, cercano al extremo sur del proyecto, en agosto de 2001, terminando el túnel en octubre de 2002. La tuneladora no encontró  muchos problemas para realizar su trabajo, perforando 650 m en su primer mes de avance.

La tuneladora correspondiente al tramo norte del proyecto empezó a perforar en noviembre de 2001, calando el túnel en diciembre de 2002. No habiendo encontrado tampoco problemas especiales durante la perforación, la máquina terminó la excavación a tiempo y cumpliendo el presupuesto de obra. presupuesto.

Desde las estaciones de bombeo instaladas en ambos túneles se evacuaron caudales de hasta 18.0000 l/m aunque las avenidas de agua que se esperaban eran del orden de la décima parte. Estas estaciones e bombeo contribuyeron con éxito a controlar las inundaciones y avenidas de agua que se encontraron en la perforación.

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Proyecto de desvío del Río Amarillo

Descripción del proyecto

El proyecto de desvío del río Amarillo en China consiste en una extensa red de túneles de transporte de agua a zonas de la provincia de Shanxi que sufren sequías crónicas. La suma de longitudes de los túneles que conforman la red es superior a 100 km.

La agrupación de CMC, Impregilo, Chinese Water Conservancy y Hydropower Engineering Bureau No. 4 resultó adjudicataria de los lotes 2 y 3 del proyecto en el año 1997,  mientras que la constructora italiana Cooperativa Muratori Cementisti Ravenna (CMC) obtuvo el contrato del lote 5 en el año 2000. Todos los contratistas citados seleccionaron tuneladoras Robbins de doble escudo para perforar una geología llena de desafíos.

Geología

Lote 2: La geología del lote 2 comprendía roca caliza y dolomía con la presencia occasional de fallas y abundancia de formaciones kársticas. Se midió la resistencia a la compresión de la roca entre 39 y 137 MPa.

Lote 3: En esta sección se encontraron formaciones plegadas de caliza dolomítica, así como areniscas del triásico y lutitas, que arrojaron valores similares a los del lote 2 en cuanto a resistencia a la compresión. Se atravesaron abundantes fallas muy anguladas y formaciones de Karst de manera ocasional.

Lote 5: Se atravesaron terrenos de caliza, arenisca y limolita con algunas fallas y resistencias entre los 25 y 206 MPa.

Tuneladoras

Lote 2: Para su perforación se utiliaron dos tuneladoras Robbins de doble escudo. La primera de ellas, de fabricación nueva, excavó los túneles denominados T4 y T5 del proyecto, de 6,6 y 25,5 km de longitud respectivamente. Su diámetro de perforación era dde 4,92 m y estaba equipada con cortadores de 17”. Su accionamiento era eléctrico de frecuencia variable, produciendo una potencia en cabeza de 1575 kW, un empuje de 9074 kN y un par de 2159424 Nm. La segunda máquina que trabajó en el lote 2, una TBM reacondicionada por Robbins de 4,9 m de diámetro, perforó un túnel de 14 km de longitud, estando equipada con cortadores de 17”, seis motores de 210 kW de potencia cada uno y una potencia total instalada de 3000 kW.

Ambas tuneladoras utilizaron equipos de rezaga idénticos de unos 300 m de longitud. El desescombro se realizó mediante trenes contrapesados que podían cruzarse en una especie de cambio californiano sobre el propio back-up. Los componentes relativos al agua, ventilación y carretes de cable y mangueras estaban situados en el extremo posterior del back-up.

Lote 3: Para perforar 22 km del túnel 7 correspondiente al lote 3 del proyecto se utilizó otra tuneladora Robbins de doble escudo. La máquina, de 4,8 m de diámetro, iba equipada con cortadores de 17” y era capaz de empujar con una fuerza de 9074 kN y producir un par de 2159424 Nm. El back-up de esta tuneladora era idéntico al de las utilizadas en el lote 2. Una tuneladora fabricada por NFM perforó la otra mitad del túnel 7, que contaba con una longitud total de 40,7 km.

Lote 5: La constructora CMC utilizó en este lote una tuneladora Robbins de 4,8 m de diámetro que llevaba almacenada en China desde 1994. Robbins reacondicionó la máquina por completo y, de acuerdo con CMC, se reforzó mucho la cabeza de corte para favorecer su fiabilidad en formaciones rocosas fracturadas. A la máquina se le instaló también un escudo de cola con sellos de cepillo de alambre para protegerla ante avenidas de agua. La máquina equipaba cortadores de 17” y sus características principales incluían un empuje de 7562 kN y un par de 1936568 Nm. El back-up se diseñó y construyó especialmente para el proyecto; Robbins incrementó su longitud para poder acomodar un tren de escombro con capacidad para transportar el escombro de dos avances de la TBM. Asimismo se modificó el sistema de manipulado de dovelas para mejorar su eficacia.

Perforación del túnel

La perforación comenzó en febrero de 1999 simultáneamente en los lotes 2 y 3. El túnel 4, de 6,6 km, se caló en solo 6 meses experimentándose pocos problemas en su perforación. La máquina estableció una nueva marca de rendimiento en su rango de diámetro con un mejor mes de 1822 m excavados, así como un mejor día de 99,4 m. Esta misma tuneladora perforó los 22,5 km correspondientes al túnel 5, comenzando en noviembre de 1999 y terminando en 2001 sin problemas notables.

La tuneladora Robbins reacondicionada comenzó a perforar los 14 km del túnel 6 en diciembre de 1999. La máquina se enfrentó a largos tramos de terreno arcilloso y hubo de atravesar una cavidad kársticas que tuvo que rellenarse de grava y hormigón para permitir el paso de la TBM. A pesar de estas dificultades, la tuneladora alcanzó puntas de rendimiento de 81 m/día, 1375 m/mes, así como una media de avance mensual de 550 m.

La perforación del tramo de 22 km del túnel 7 del lote 3 comenzó en febrero de 1999 y terminó en abril de 2001. Las tuneladoras Robbins y NFM empezaron a perforar en bocas opuestas y se encontraron a mitad del túnel. La máquina Robbins se enfrentó a un terreno compuesto por calizas y areniscas al 50% que resultó ser muy abrasivo, así como a varias fallas de elevada angulación. A pesar de ello, la TBM obtuvo un avance medio mensual superior a los 700 m así como un mejor mes de 1281 m perforados.

La excavación del lote 5 empezó mientras terminaban las de los lotes 2 y 3 en septiembre de 2000. El 8 de diciembre, la tuneladora reacondicionada Robbins ya había alcanzado un avance de 36 m en un día, consiguiendo perforar más de 1000 m en su primer mes. La máquina estableció un nuevo récord para tuneladoras en su rango de diámetro con una media de perforación mensual de 1352 m. La máquina caló el túnel de 13,5 km de longitud en septiembre de 2001.

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Túnel de la Mina de San Manuel

Descripción del proyecto

El tunnel de la mina de San Manuel se proyectó para alargar la vida de esta mina en Arizona. Aún siendo un ade las minas más grandes del mundo, los estudios de rendimiento estimaron que sus reservas se agotarían en 1998. El tunnel permitió el desarrollo de las vetas de Lower Kalamazoo en la proximidad de vetas ya muy menguadas.

La propietaria de la mina, Magma Copper Company, adjudicó el contrato de construcción a la agrupación de Frontier-Kemper Constructors Inc. y Deilmann-Haniel GmbH. La agrupación seleccionó una tuneladora abierta Robbins de 4,6 m de diámetro para perforar el túnel.

Geología

La geología del Lower Kalamazoo es bastante compleja, comprendiendo vetas minerals, porfirios y granodioritas. La traza del túnel atravesaba numerosas fallas y diques, cruzando hasta 6 meses la propia falla de San Manuel y cinco la falla Virgen. La mayoría de la roca se encontraba descompuesta por metamorfosis hidrotermal.

TBM

Robbins diiseñó una tuneladora nueva abierta para roca dura especialmente para las condiciones geológicas del proyecto. La cabeza de corte de 4,6 m de diámetro tenía la posibilidad de girar en ambos sentidos para evitar atrapamientos en roca fracturada. La máquina iba equipada con treinta y tres cortadores de 17” desmontables desde el interior de la máquina para mayor seguridad.

Entre las características principales de la tuneladora destacamos su potencia instalada de 1260 kW, su empuje máximo de 8558 kN y su par de hasta 2969911 Nm.

Para el sostenimiento del terreno se instalaron los componentes de fijación para perforadoras de techo y un colocador de cerchas metálicas.

El back-up, de 120 m de longitud, constaba de 16 remolques sobre vía, conteniendo los sistemas  de control y suministro eléctrico, la central hidráulica y un surtido de equipos auxiliares.

El escombro se descargaba desde la cinta del back-up a uno de los tres trenes, cuya logística incluía su cruce sobre un cambio californiano.

Excavación del túnel

Los trabajos de perforación comenzaron el 11 de noviembre de 1993 en una cámara de arranque hormigonada especialmente. No se experimentaron problemas en el cruce de la falla de San Manuel pero loas terrenos de arcilla húmeda y la falla Virgen sí que resultaron en una disminución del rendimiento de avance. La tuneladora siguió atravesando arcillas muy blandas y terrenos desmoronados.

Robbins y los Contratistas modificaron la máquina añadiendo componentes y sistemas que optimizasen su rendimiento. Se incrementó el caudal de escombro en la cabeza de corte así como su par. También se añadieron sistemas de sostenimiento de roca de túnel. Tras estas modificaciones, el rendimiento de la tuneladora mejoró mucho, pasando los avances diarios de 23 m en los primeros 15 meses de proyecto a 30 m/día durante el resto del mismo.

La tuneladora cumplió su plazo de excavación y terminó el túnel el 4 de diciembre de 1994.

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Proyecto de irrigación en la isla de La Reunión

Descripción del proyecto

El proyecto de irrigación de la isla de la Reunión se sitúa en dicho territorio francés en el océano Índico, consistiendo en un conjunto de túneles para el regadío de las plantaciones de caña de azúcar, así como para proporcionar agua a los habitantes de la zona oeste de la isla. Dichos túneles transportan el agua desde tres manantiales situados en la zona este de la isla, rica en este elemento, hasta los mucho más áridos territorios del oeste. Entre las organizaciones que han financiado el proyecto está la Unión Europea, el Gobierno Francés, el Departamento de La Reunión y la autoridad de la región de La Reunión.

La constructora SOGEA adjudicó a Robbins en 1990 el contrato de suministro de tuneladora. Robbins construyó una TBM de escudo simple de 4,3 m de diámetro para la perforación de los túneles I y II. El túnel I tiene como objetivo transportar las aguas provenientes del túnel III, así como el agua fluvial de la Rivière de Galets. Esta agua recorre 8,6 km hasta un embalse al oeste de la isla. El túnel II es una galería de solamente 2,4 km que trasvasa , vía sifón, el agua del túnel I por debajo de la Rivière de Galets.

Geología

La geología de los tres túneles constaba fundamentalmente de basaltos con olivinos. Las fallas que la traza atravesaba habían creado zonas muy fracturadas en bloques en las que se encontraban arcillas y lutitas. En estas zonas se produjeron frecuentes avenidas de agua y otras alteraciones geológicas.

TBM

Robbins diseñó la tuneladora de escudo simple para abordar el desafío especial de perforar roca abrasiva contra avenidas de agua en ambos túneles. La cabeza de corte de la máquina incluía cinco cangilones de recogida de escombro y 29 cortadores de 17” con perfil reducido y desmontables desde el interior de la máquina para mayor seguridad del personal.

La cabeza de corte iba accionada por seis motores de 160 kW cada uno, que proporcionaban un par de más de 1297547 Nm. La cabeza de corte, de dos velocidades de giro y articulada, facilitaba el control de la dirección de perforación así como la estabilidad en terrenos fracturados. Robbins equipó también a la máquina con sistemas de bombeo y sellado de la cabeza de corte y escudo, preparando la máquina para acometer la perforación del basalto en condiciones de ingreso masivo de agua.

El sistema de ventilación de la TBM incluía un ventilador de 900 mm de diámetro, tubería de aire, unidad de aire acondicionado y sistema de acumulador de tubería en “cassette”, todo ello montado en el back-up de la máquina.

Perforación del túnel

La tuneladora se enfrentó a los primeros problemas geológicos al inicio del túnel I. Durante los primeros 500 m se atravesaron zonas de detritus volcánico duro, agua y roca fracturada en bloques. La tuneladora atravesó dos zonas de roca muy mala con entradas de agua al túnel de unos 45 l/s. El personal del contratista y los técnicos de servicio de Robbins idearon varias modificaciones a la máquina para mejorar su rendimiento en estas condiciones, como el desmontaje del cortador prolongable para permitir la instalación de un sexto cangilón de recogida de escombro, lo que en adelante facilitó la limpieza de la cabeza de corte aumentando la eficacia de la perforación.

El basalto con olivino, de carácter blando pero de muy alta abrasividad, causó muchos problemas de desgaste de las carcasas de los cortadores de la máquina. El problema lo resolvió parcialmente el personal de obra endureciendo la superficie de dichas carcasas. En las condiciones más extremas de abrasividad, la vida de los discos de corte se situaba entre las 300 h de los cortadores centrales a las 50 de los cortadores en posición de gálibo.

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Túnel para cable en Hong Kong

Descripción del proyecto

El tunnel para cable de 275 KV en la isla de Hong Kong proporciona la conexión de la isla con la central eléctrica de la cercana isla de Lamma. La corriente viaja a través de los 5,4 km de longitud del túnel a través de seis cables de 275 kV para incrementar el suministro eléctrico a los habitantes de la zona este de la isla de Hong Kong.

La Hong Kong Electric Co., propietaria del proyecto, contrató a  Nishimatsu Construction Co. para la construcción el túnel, para lo que ésta seleccionó una tuneladora abierta de 4,8  m de diámetro, que sería la primera en la historia en trabajar en Hong Kong.

Geología

El túnel para cable atraviesa tres montañas y una instalación de recogida de aguas en el embalse de Tai Tam, por debajo de la cual pasa cinco veces. La geología a perforar consiste en una mezcla de granito y cuarzo, incluyendo terrenos volcánicos de tobas duras y lavas. El granito de Hong Kong está considerado entre los más duros del mundo.

TBM

Robbins equipó su tuneladora de alto rendimiento con treinta y dos cortadores de 19”, una capacidad de empuje de la cabeza de corte de 10291 kN y un sistema de accionamiento de la cabeza de 2275 kW. El diseño de la máquina  incluye soportes laterales de cabeza ajustables y soporte de techo con actuación hidráulica para estabilizar la cabeza de corte y asistir a que los cortadores no se desvíen de su trayectoria óptima. La carrera de perforación se sobredimensionó para maximizar los tiempos de perforación y minimizar los tiempos de parada por recolocación de la máquina.

Perforación del túnel

La perforación de los 5,4 km de longitud del túnel comenzó en marzo de 1991 en pendiente y atravesando terrenos graníticos. Las avenidas iniciales de agua aconsejaron la instalación de la solera de hormigón en el túnel y a realizar inyecciones a las fisuras de sus hastiales.

Se encontraron dificultades al atravesar la falla de Wong Nei Chung, donde la presencia de granitos fracturados y meteorizados hizo necesaria la aplicación de sostenimiento y el sondeo de la roca a perforar, lo que hizo decrecer los índices de avance. A pesar de todo, la tuneladora obtuvo un buen rendimiento en la totalidad de la obra, con solo 55 h de trabajo perdidas.

La máquina caló el túnel en octubre de 1991, solo 53 semanas hábiles desde que lo empezase, alcanzando medias de avance de 100 m/semana y 2,8 m/h de penetración.

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Seymour Capilano

Descripción del proyecto

El proyecto de filtrado de agua de Seymour-Capilano intenta mejorar la depuración de agua potable en Vancouver, British Columbia (Canadá). En su totalidad, el sistema será capaz de filtrar 1800 millones de litros de agua al día, mejorando su transparencia y hacienda decrecer sus niveles de contenido de microorganismos hasta alcanzar los estándares de calidad federales con respecto al agua potable.

El proyecto precisa de la excavación de dos túneles gemelos de 7,2 km de longitud cada uno. Los túneles transportarán el agua no tratada desde el embalse de Capilano hasta una depuradora en la Lower Seymour Conservation Reserve, devolviendo el agua filtrada al embalse de Capilano ya adecuada para su consumo público.

Geología

El propietario del proyecto, Greater Vancouver Regional District, adjudicó en 2004 el contrato de construcción al contratista alemán Bilfinger Berger, que seleccionó dos tuneladoras abiertas Robbins de 3,8 m de diámetro para perforar los terrenos graníticos de resistencias a la compresión entre 200 y 265 MPa.

TBM

Cada una de las tuneladoras va equipada con perforadoras de sondeo que se utilizarán en toda la longitud del túnel. Las perforadoras tienen un alcance de 40 m con respecto al frente de excavación y se utilizan para verificar la geología a perforar y a comprobar la existencia de bolsas de agua en el terreno. El túnel no se reviste durante su excavación, pero las máquinas disponen de colocadores de cerchas metálicas para su instalación, total o parcial, dependiendo de la calidad de la roca excavada.

Excavación de los túneles

TLa primera de las dos tuneladoras se entregó en obra el 18 de mayo de 2006, comenzando su perforación el 1 de Julio de ese mismo año. La segunda TBM arrancó desde el mismo pozo que la primera. Ambas máquinas se montaron en túneles de arranque muy cortos (de 60,5 y 70,5 m de longitud respectivamente) situados en el fondo del pozo de 180 m de profundidad. Debido a estas restricciones, las tuneladoras iniciaron su avance con sus rezagas limitadas a 11 remolques de los 35 que componían su totalidad y que no pudieron instalarse hasta que las TBMs superaron los 200 m de túnel perforado.

Tras encontrar grandes dificultades geológicas que detuvieron el proyecto durante más de un año, la perforación comenzó de nuevo en abril de 2009. Un nuevo contratista, Frontier-Kemper, se hizo cargo del proyecto y obtuvo rendimientos notables de hasta 29 m de perforación al día. El 4 de noviembre de 2010 se produjo el cale de la segunda tuneladora Robbins, poniendo fin a dos años de perforación en roca dura realizados durante un período global de cuatro años. Frontier-Kemper afrontó con éxito las dificultades del terreno fracturado y fallado mediante un programa específico de sostenimiento consistente en la instalación de bulones, malla y cerchas metálicas, espaciadas únicamente 760 mm en los terrenos de menor calidad (Clase V).

La segunda TBM terminó su túnel interceptando al de la primera con un cierto ángulo. En ese punto se construirá una caverna desde la que se perforará el pozo de Capilano, de 270 m de profundidad, mediante técnicas de “raise boring”. Frontier-Kemper estima que estos trabajos, junto con el revestimiento definitivo de los túneles mediante gunita y tubería de acero, se completará en aproximadamente dos años.

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San Vicente

Descripción del proyecto

La tubería de agua de San Vicente, de 17,7 km de longitud, conecta el embalse de San Vicente en Lakeside, California, con el Segundo Acueducto de la San Diego County Water Authority. La tubería es parte del proyecto de almacenamiento de emergencia de la Autoridad citada para proveer a la ciudad de agua en caso de sequías o de un terremoto de importancia.

La propietaria del proyecto (San Diego County Water Authority) adjudicó el contrato de construcción a la UTE Traylor-Shea, que escogió una tuneladora abierta Robbins de 3,5 m de diámetro para dos perforaciones en extremos contrarios para un total de 2750 m de excavación.

Geología

Dado el carácter muy variable de la geología a perforar, se utilizaron varios métodos de excavación del túnel: Se utilizaron dos escudos excavadores de frente abierto para atravesar conglomerados mientras que la tuneladora perforó los tramos de roca de ambos extremos del túnel. Dicha roca consistió fundamentalmente en granitos de 145 a 345  MPa de Resistencia a la compresión. En las zonas intermedias entre roca y conglomerados se han llegado incluso a usar técnicas de excavación de perforación y voladura.

TBM

La tuneladora reacondicionada va equipada con cortadores de 17” y puede proporcionar un empuje de 6005 kN, alcanzando un par máximo en cabeza de 1056546 Nm. El back-up construido por Robbins consta de once remolques siendo los escombros evacuados mediante trenes.

Perforación del túnel

La perforación comenzó el 21 de junio de 2006 tras un montaje de la máquina en obra que solamente ocupó treinta días. La máquina perforó una longitud de 1,2 km al oeste de la boca de San Vicente, siendo después encargada a la perforación e 400 m adicionales en granito meteorizado con vetas arcillosas. El contratista Traylor-Shea ralentizó la rotación de la cabeza de corte para perforar este frente mixto y evitar así atascos en los cangilones de recogida de escombro. El uso de tuneladora en esta sección, en vez de voladuras, ahorró al proyecto unos 120 días de trabajo. La máquina se transportó a su Nuevo emplazamiento en el pozo oeste desde donde perforó otros 1300 m de túnel en granito, aplicando sostenimientos de bulones y cerchas, y terminando con el cale del túnel en abril de 2008.

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