Ilustración de un cartel mixto, que también ofrece una vista del interior con un muro de piedra al fondo.
Ilustración de un cartel mixto, que también ofrece una vista del interior.

Hidroescudo

Tecnología de construcción de túneles segura para geologias heterogéneos

Geología Suelos heterogéneos
Suelo heterogéneo con alta permeabilidad y presión de agua (arena, grava)
Diámetro
3,7–19 m

Las Hidroescudos en uso

La tecnología Hidroescudo desarrollada por Herrenknecht representa un desarrollo adicional de la tecnología convencional de lodos con soporte líquido: la presión de soporte se controla con precisión mediante un colchón de aire regulado automáticamente. Esto permite controlar de forma segura incluso geologías heterogéneas y presiones de agua elevadas, superiores a 15 bar, incluso con diámetros de perforación muy grandes.

 

Mayor seguridad gracias a la presión del aire

Un rasgo característico de la Hidroescudo es la cámara de excavación, que está dividida en dos por una llamada pared deflectora. El área frontal de la cámara de excavación está completamente llena de suspensión para proporcionar soporte de superficie completa al frente durante la excavación. En la zona trasera entre la pared de inmersión y de presión (también llamada cámara de trabajo) la suspensión se extiende sólo justo por encima del eje de la máquina. Se somete a la contrapresión necesaria en la cara mediante un colchón de aire comprimible en la zona superior. La comunicación entre ambas cámaras se realiza a través de una abertura deflectora en la zona inferior.

Sellado contra altas presiones de agua.

Gracias a su circuito de suministro hidráulico cerrado, los Hidroescudos se pueden utilizar de forma segura incluso con presiones de agua elevadas, superiores a 15 bar. El requisito previo es una estanqueidad adecuada entre la máquina y el terreno de construcción existente. Por eso los Hidroescudos están equipados con un sistema de sellado múltiple. El accionamiento está diseñado como un sistema con cámaras de sellado individuales con masa selladora presurizada. Al final de la máquina, el espacio anular entre el interior de la cola del escudo y el exterior de los segmentos se protege de la penetración de agua y tierra con varios cepillos de acero.

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Más información

Principo de funcionamiento

1
Disco de corte

Las cuchillas peladoras y los rodillos cortadores aflojan la tierra de la cara.

2
Cojín de aire

Cojín de aire de regulación automática que permite un control preciso de la presión de apoyo en la cámara de extracción.

3
Esclusa de aire

Permite al personal especialmente formado entrar en la cámara de extracción presurizada con aire comprimido.

4
Mamparo

Separa la zona de la máquina presurizada atmosféricamente de la zona presurizada de la cámara de extracción.

5
Revestimiento de cola

Los cepillos de acero garantizan la estanqueidad entre el espacio de trabajo interior y la presión externa de tierra y agua

6
Relleno

El hueco anular entre la roca y el revestimiento se rellena continuamente con mortero.

7
Pared sumergida

Separa la cámara de extracción en una cámara de trabajo y otra presurizada; la abertura del deflector conecta ambas.

8
Chancadora de mandíbulas

Colocada delante de la criba, tritura mecánicamente piedras o cantos rodados hasta obtener granulometrías transportables.

9
Cilindros de empuje

Unos cilindros hidráulicos dispuestos alrededor de la circunferencia empujan la pala hacia delante desde el último anillo del túnel construido.

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Circuito de lodos

Transporta la suspensión de soporte a la cámara de extracción y la mezcla de sobrecarga y suspensión de vuelta a la planta de separación.

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Erector

Manipulador de vacío móvil por control remoto para mover los segmentos durante la construcción del anillo.

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Las cuchillas peladoras y los rodillos cortadores aflojan la tierra de la cara.

Cojín de aire de regulación automática que permite un control preciso de la presión de apoyo en la cámara de extracción.

Permite al personal especialmente formado entrar en la cámara de extracción presurizada con aire comprimido.

Separa la zona de la máquina presurizada atmosféricamente de la zona presurizada de la cámara de extracción.

Los cepillos de acero garantizan la estanqueidad entre el espacio de trabajo interior y la presión externa de tierra y agua

El hueco anular entre la roca y el revestimiento se rellena continuamente con mortero.

Separa la cámara de extracción en una cámara de trabajo y otra presurizada; la abertura del deflector conecta ambas.

Colocada delante de la criba, tritura mecánicamente piedras o cantos rodados hasta obtener granulometrías transportables.

Unos cilindros hidráulicos dispuestos alrededor de la circunferencia empujan la pala hacia delante desde el último anillo del túnel construido.

Transporta la suspensión de soporte a la cámara de extracción y la mezcla de sobrecarga y suspensión de vuelta a la planta de separación.

Manipulador de vacío móvil por control remoto para mover los segmentos durante la construcción del anillo.

Transporte a la medida

Durante la excavación típica de túneles con Hidroescudos en suelos ondulados y heterogéneos, a menudo se esperan piedras o bolones más grandes. Estos bolones deben triturarse hasta alcanzar un tamaño manejable para una eliminación hidráulica sin problemas. Con los protectores de mezcla, a menudo se utiliza un rompedor de pinza colocado delante del rastrillo. La longitud del borde de las piedras triturables varía según el diseño de la trituradora y el diámetro del escudo. Además, para proteger contra tamaños de grano disruptivos, se instala un rastrillo delante del puerto de succión de la línea de suministro. Mantiene rocas demasiado grandes hasta que la trituradora las ha desmenuzado lo suficiente. Si a lo largo del camino también se esperan suelos cohesivos y de grano fino, se utilizan como alternativa trituradoras de rodillos delante de la boquilla de aspiración. También asumen la función del rastrillo durante el proceso de trituración. Dos agitadores dispuestos a los lados favorecen el flujo de material en la zona del fondo.

Funcionalidad de un vistazo:

Los cuchillos de corte y los cortadores eliminan el suelo.

Soporte hidráulico mediante suspensión líquida con cojín de aire comprimido ajustable

Transporte hidráulico del material excavado a través de un circuito de transporte cerrado.

Los cilindros hidráulicos en el escudo empujan la máquina hacia adelante

Revestimiento de dovelas

Medidas contra el pegado

Las adherencias en la rueda de corte y en la cámara de excavación pueden provocar un mayor desgaste y reducir la velocidad de avance. Por ello, Herrenknecht ha desarrollado varias soluciones especiales para optimizar el flujo de material. Éstas incluyen:

  • Ruedas de corte con un área central relativamente abierta para un paso óptimo de la sobrecarga
  • Mayor velocidad de flujo de la suspensión en zonas propensas a atascarse mediante la optimización del esquema de alimentación y entrega hidráulica.
  • Sistemas de lavado separados con boquillas orientables en la zona de los brazos del disco de corte, el deflector, la abertura del deflector, la trituradora y el rastrillo

El diseño de la cámara de excavación favorece además el flujo de materiales. Medidas como superficies lisas del borde de la pala y del deflector, un revestimiento parcial del cono en la zona del escudo, aberturas de deflector reducidas o purgadores traseros opcionales han dado buenos resultados en muchas ocasiones.

Flujo de material mejorado en suelos cohesivos.

Una solución especial, especialmente para suelos más cohesivos, es el segmento de fondo aislado: la zona del fondo se separa del resto de la cámara de trabajo mediante placas de cierre. Esto permite un flujo cerrado de material desde la cámara de extracción a través de la abertura del deflector hasta el puerto de succión de la línea de entrega. Capta el suelo excavado y evita depósitos o pegados en la zona de la planta. Esto reduce el número de entradas de limpieza a la cámara de excavación. Se pueden evitar en gran medida las fluctuaciones de presión en la zona de trabajo provocadas por paradas. La comunicación de presión entre la cámara de trabajo y la de extracción no se realiza a través de la abertura deflectora, sino a través de dos conductos de compensación de presión, los llamados tubos de comunicación.

Mantenimiento optimizado de herramientas de corte

Durante la excavación de túneles con Hidroescudo, se crea la llamada torta de filtración en la interfaz entre el subsuelo y la suspensión de bentonita. Esta membrana en gran medida impermeable permite generar la presión de soporte necesaria y al mismo tiempo sella la cara contra la entrada de agua subterránea. Durante el proceso de avance, se deben revisar, mantener o limpiar la rueda de corte, las herramientas de corte y otros componentes y se deben eliminar los obstáculos. Para ello, la suspensión se baja parcialmente a la cámara de trabajo y extracción mediante aire comprimido. Al cerrar la corredera deflectora también es posible bajar completamente la cámara de trabajo para trabajar en la zona de la cama. El equipo de mantenimiento está acostumbrado a las condiciones de sobrepresión mediante el uso de compuertas de personal. Para presiones de cámara superiores a 3,6 bar, se prefieren buceadores profesionales para trabajos con aire comprimido. Herrenknecht trabaja en estrecha colaboración con las empresas especializadas pertinentes para que el tiempo necesario para iniciar los proyectos sea lo más breve posible mediante una formación previa específica en la fábrica.

Cambio de herramienta sencillo gracias a una solución especial

Un desarrollo especial de Herrenknecht elimina el lento proceso de bloqueo en el mantenimiento de herramientas de corte con grandes diámetros de máquina. Los brazos principales de la rueda de corte están construidos para ser accesibles en condiciones atmosféricas. Mediante un dispositivo de descarga situado en la parte trasera, las herramientas de corte desgastadas se pueden cambiar desde el interior sin bajar el nivel de suspensión ni largas interrupciones previas.

Seguro, flexible y económico

Hidroescudos de Herrenknecht son especialistas en túneles para obras complejas, especialmente en zonas con alta presión de agua y diámetros muy grandes. Gracias al soporte de la frente de excavación mediante un cojín de aire regulado automáticamente, se pueden compensar con gran precisión incluso las fluctuaciones repentinas de presión y volumen. Esto garantiza la máxima seguridad durante la excavación de túneles, incluso en los proyectos de túneles más exigentes, y minimiza en gran medida el riesgo de levantamientos y asentamientos en la superficie.

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Michael Kimmeskamp

Miembro del Comité Ejecutiv | Túneles de tráfico

Robert Kolotilo Jefe de producto de revestimiento segmentado | Túneles para servicios públicos

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