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El escudo EPB en aplicación
En suelos blandos y cohesivos, se prefieren las tuneladoras con soporte de presión de tierras. Con los llamados escudos de equilibrio de presión de tierras (EPB), un lodo de material excavado sirve como medio de soporte plástico. De este modo se igualan las condiciones de presión en el frente de trabajo, se evita la penetración incontrolada del suelo en la máquina y se crea el requisito previo para una excavación rápida y sin asentamientos.
El transportador de tornillo sinfín para descargar el material excavado es la característica de proceso de todos los escudos de presión de tierra.
Estabilidad mediante presión de lodo
La característica especial de los escudos de presión de tierras es el uso directo del suelo excavado como medio de soporte. Este método se utiliza sobre todo en suelos cohesivos con alto contenido de arcilla o limo y baja permeabilidad al agua. Una rueda de corte giratoria equipada con una herramienta se presiona contra la cara de trabajo y afloja la tierra del lugar. A través de unas aberturas, esta tierra entra en la cámara de excavación, donde se mezcla con el lodo de tierra existente. Las cuchillas mezcladoras de la rueda de corte y la pared de presión amasan la masa hasta obtener la consistencia deseada. La presión de los cilindros de avance se transfiere al lodo de tierra a través de la pared de presión. Cuando la presión externa de la tierra y el agua es igual a la presión del lodo de tierra, se alcanza el estado de equilibrio necesario.
Principo de funcionamiento
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El caudal y la velocidad de avance regulan las relaciones de presión
Un tornillo sinfín transporta el material excavado desde el fondo de la cámara de excavación hasta una cinta transportadora. La presión de lodo de tierra puede controlarse con precisión mediante la interacción de la velocidad de transporte del tornillo sinfín y la velocidad de avance. El estado de equilibrio se controla continuamente mediante sensores de presión de la tierra en la cámara de excavación. De este modo, el operador de la máquina puede coordinar de forma óptima todos los parámetros de excavación, incluso en condiciones geológicas cambiantes. Esto permite alcanzar altas velocidades de avance y minimiza el riesgo de hundimiento en la superficie.
Funcionalidad de un vistazo:
Las cuchillas y los cortadores retiran la tierra.
El lodo de tierra plástica crea una presión de apoyo activa en la cámara de excavación.
El transportador de tornillo sinfín transporta el material excavado a las instalaciones logísticas posteriores.
Unas prensas hidráulicas en el escudo o un bastidor de prensado en el eje de lanzamiento empujan la máquina hacia delante.
Revestimiento segmentado o pipe jacking
Mayor campo de aplicación gracias al buen acondicionamiento del suelo
No todos los suelos en su estado natural tienen propiedades ideales para la excavación de túneles EPB. Sin embargo, el campo de aplicación del método puede ampliarse enormemente mediante el acondicionamiento del suelo. En este proceso, la deformabilidad plástica, la consistencia y la permeabilidad al agua de la geología se modifican inyectando diversos agentes acondicionadores como agua, bentonita o espuma. De este modo, los escudos EPB pueden lograr un buen rendimiento en la excavación de túneles incluso en suelos heterogéneos con contenido de grava, arena o agua o en rocas que no son estables.
Máquina EPB con disco de corte interior y exterior para perforar diámetros a partir de 10 metros en suelos de alta fricción.
Nuevo desarrollo para grandes dimensiones
Para poder dominar diámetros de perforación a partir de 10 metros en suelos con mucha fricción, Herrenknecht ha desarrollado un nuevo concepto de rueda de corte: escudos EPB con dos ruedas de corte que están montadas en un plano de trabajo y pueden girar independientemente la una de la otra en ambas direcciones. De este modo, el elevado par de giro puede aplicarse al suelo paso a paso, empezando por la rueda de corte interior "delantera". En combinación con el acondicionamiento del suelo, esto reduce el desgaste de las herramientas de excavación. Dos grandes sinfines en la zona inferior del escudo transportan la enorme cantidad de material excavado desde la rueda de corte exterior hacia la parte trasera. Un sinfín más pequeño situado en el centro retira el material de la rueda de corte interior.
Los escudos EPB de Herrenknecht han logrado el éxito en más de 500 proyectos en todo el mundo.
Innovaciones técnicas para requisitos especiales
La ventaja particular de los escudos de presión de tierra es su gran flexibilidad. Diversos desarrollos de Herrenknecht han ampliado considerablemente las posibilidades de aplicación del proceso. En geologías cohesivas con contenido de agua, no es posible formar un tapón de material suficiente para mantener la presión de apoyo bajo presión aumentada con barrenas de sobrecarga convencionales. Sin embargo, con las bombas de sólidos de alta densidad es posible controlar con seguridad este tipo de suelos. Las bombas de pistón sellan completamente el sistema detrás de la barrena. Esto permite mantener el nivel de presión en el frente de trabajo. El material excavadocompactado se bombea a otros transportadores.
En suelos ondulados con un alto contenido de agua subterránea, se puede instalar posteriormente la “SlurryfierBox” desarrollada por Herrenknecht. Este desarrollo especial conecta la salida del sinfín transportador con un circuito de lavado. De este modo, el material excavado se transporta hidráulicamente y el escudo EPB puede seguir funcionando en modo de lodos.
El principio Allrounder EPB
El principio de apoyo por presión de tierras convierte a la tecnología EPB en un todoterreno para suelos blandos y cohesivos de todo tipo. Además, la gama geológica de aplicaciones puede ampliarse aún más mediante el acondicionamiento del suelo y las innovaciones técnicas de Herrenknecht. Esto se aplica tanto a diámetros de perforación pequeños en el hincado de tuberías como a diámetros grandes y mayores en el revestimiento segmentado.
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¡Estamos listos!
Olivier Kraft
Miembro del Comité Ejecutiv | Túneles de tráfico
Michael Groß
Jefe de Producto de Pipe Jacking | Túneles para servicios públicos
