Multi-Mode-TBM en uso

Los escudos de túneles clásicos, con sus procesos específicos, pueden alcanzar límites técnicos o económicos en geologías especialmente variadas a lo largo del recorrido del túnel. Dentro del recorrido de un túnel a excavar, el suelo puede cambiar de roca estable a roca suelta blanda y portadora de agua y viceversa en pasajes más largos. Estos trazados se encuentran entre los requisitos más exigentes en la construcción de túneles. Para garantizar la mayor seguridad y flexibilidad posible durante todo el proceso de construcción de túneles, Herrenknecht ha desarrollado para estos casos las denominadas tuneladoras multimodo. Están diseñados para ser flexibles en términos de su proceso de soporte y desmantelamiento. El modo de avance se puede adaptar a las condiciones cambiantes del subsuelo, con tiempos de conversión relativamente cortos y poco esfuerzo. Con la innovadora tuneladora multimodo de Herrenknecht se pueden construir túneles de forma segura y económica en todos los aspectos, incluso en condiciones geológicas e hidrogeológicas extremadamente diferentes.

Una idea básica, dos conceptos

En la excavación mecanizada de túneles, se hace una distinción básica entre tres tipos diferentes de escudos: escudos abiertos, escudos de presión de tierra y escudos soportados por líquido. Cada uno de estos procesos probados ofrece ventajas en su área de aplicación específica. Los avances tecnológicos han ampliado aún más la gama de aplicaciones geológicas en los últimos años. El objetivo es utilizar la tecnología de máquinas óptima para la geología predominante y así optimizar la viabilidad económica de cada proyecto.

Muchas rutas de túneles atraviesan condiciones de subsuelo muy variables, donde los métodos tradicionales alcanzan sus límites técnicos o económicos. Para estos casos especiales, los ingenieros de Herrenknecht han desarrollado la llamada tuneladora multimodo. El concepto básico permite el cambio entre soporte de fluido, soporte de presión de tierra y modo abierto a través de diversas modificaciones dentro de una sección del túnel. Básicamente, son posibles dos implementaciones constructivas.

• Tuneladora multimodo con estructura básica modular: un cambio en el método de excavación en el túnel se logra mediante modificaciones más amplias en los conjuntos individuales.

• Tuneladora multimodo con estructura básica modular: un cambio en el método de excavación en el túnel se logra mediante modificaciones más amplias en los conjuntos individuales.

• Tuneladora multimodo con componentes integrados en paralelo para varios tipos de procesos: Cambiar el modo de avance es posible con relativamente poco esfuerzo y tiempo. Estas máquinas están técnicamente diseñadas para ser considerablemente más complejas.

1. Combinación entre EPB y TBM abierta

Además del modo EPB cerrado convencional, los escudos EPB con transportador de tornillo en la zona de la base también pueden funcionar en modo abierto. La cámara de excavación y el tornillo están sólo parcialmente llenos. En este modo, no se puede generar ninguna presión de soporte activa contra la superficie de trabajo existente; el tornillo solo se utiliza para transportar el material excavado. Alternativamente, se puede instalar en el centro una cinta transportadora con una tolva de cinta transportadora retráctil. Esto requiere modificaciones adicionales en la rueda de corte y el tornillo se retrae parcialmente en el modo de avance abierto. La combinación de escudo EPB y tuneladora abierta se puede diseñar con una estructura básica modular, así como con un tornillo y una cinta transportadora central instalados en paralelo.

2. Combinación entre tuneladora abierta y asistida por líquido

Las tuneladoras multimodo con modos abierto y asistido por líquido ya se han utilizado con éxito en muchos proyectos. El mayor desafío al cambiar el modo de avance es el diferente transporte del material excavado. Mientras que el Hidroescudo tiene instalado un circuito transportador, el material excavado se realiza en modo abierto con una cinta transportadora central con tolva de cinta transportadora retráctil. Para realizar esta combinación, ambos sistemas transportadores deben instalarse en la tuneladora y en el Back-Up. Hay soluciones tanto para conceptos de máquinas modulares como integradas

3. Combinación entre EPB y TBM Hidroescudo

Ambos modos de proceso de esta combinación funcionan con un sistema de presión cerrado para soporte activo de la frente. Las principales diferencias residen en la composición y propiedades del medio de soporte, el transporte del material y la estructura de la cámara de excavación. Para diámetros de máquina grandes, superiores a 9 metros, tanto el transportador sinfín como el circuito de transporte se pueden instalar en paralelo en la zona inferior de la cámara de excavación. Con diámetros más pequeños esto no es posible y cambiar el modo de avance implica mucho esfuerzo, especialmente si se requiere una trituradora de piedra adicional delante del rastrillo para transportar el líquido. Por lo tanto, la combinación de EPB y los Hidroescudos sólo se utiliza si las condiciones específicas del proyecto justifican este alto nivel de esfuerzo.

Caso especial TBM de Densidad Variable®

Las tuneladoras multimodo con EPB y modos Hidroescudo representan la forma más compleja de máquinas convertibles y sólo permiten un uso económico en casos especiales. Por este motivo, Herrenknecht ha desarrollado con la tuneladora de densidad variable una tecnología de construcción de túneles única en el mundo. Esto combina las ventajas de ambos procesos en una sola máquina. Sin grandes modificaciones mecánicas, se puede elegir entre cuatro modos de propulsión diferentes directamente en el túnel.

Tanto en el modo de presión de tierra como en el Hidroescudo, el material excavado se elimina de la cámara de excavacion presurizada a través de un transportador de tornillo. Dependiendo del modo de funcionamiento, la presión de soporte se regula mediante la velocidad del tornillo y la velocidad de avance o mediante un colchón de aire regulado automáticamente. Los tubos de comunicación reemplazan la abertura del deflector que falta. En el modo EPB, los desechos se dejan caer desde el tornillo hasta una cinta transportadora. En modo Hidroescudo, la tuneladora se acciona con un circuito de impulsión hidráulico gracias a una caja de lodo adicional situada en el extremo del tornillo. Para este último caso se puede utilizar una suspensión de bentonita normal o, alternativamente, una suspensión de alta densidad. Esto amplía aún más el campo de aplicación de la tuneladora de densidad variable y convierte a la máquina en una tecnología de excavación de túneles universal para todo tipo de roca suelta.