el Máquina perforadora de túneles ( tuneladora ), a menudo denominado simplemente “topo”, representa uno de los avances más significativos en ingeniería civil y geotécnica. Estas enormes y sofisticadas máquinas han revolucionado la construcción de infraestructura subterránea, permitiendo la creación de túneles para el transporte, los servicios públicos y la minería con una velocidad, precisión y seguridad sin precedentes.
Mecanismo y componentes básicos
Una máquina perforadora de túneles es esencialmente una fábrica móvil completa diseñada para excavar la cara de un túnel e instalar simultáneamente un sistema de soporte temporal o permanente. Una tuneladora generalmente consta de tres secciones principales:
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Cabezal de corte (la cara):
- Este es el elemento giratorio más frontal, equipado con varias herramientas de corte, como cortadores de disco para roca dura o una combinación de brocas de corte y picos de arrastre para terrenos más blandos.
- el cutter head rotates and is thrust forward by hydraulic jacks, crushing or scraping the rock and soil at the tunnel face.
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Escudo y Cuerpo (El Medio):
- el escudo Es una gran carcasa de acero cilíndrica directamente detrás del cabezal de corte. Proporciona soporte estructural inmediato a las paredes del túnel recién excavadas, protegiendo la máquina y a los trabajadores en el interior del suelo suelto hasta que se instale el revestimiento permanente del túnel.
- el sistema de empuje , compuesto por potentes gatos hidráulicos, presiona contra el último segmento de revestimiento del túnel instalado para hacer avanzar la máquina.
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Tren de arrastre (el trasero):
- Este tramo, que puede tener más de cien metros de longitud, alberga el material de apoyo imprescindible.
- Incluye el sistema de eliminación de lodo (cintas transportadoras o tuberías de lodo) para transportar eficientemente el material excavado (“estiércol”) fuera del túnel, sistemas de control y energía, equipos de ventilación y los elementos cruciales. montador de segmentos que coloca con precisión las dovelas prefabricadas de hormigón que forman el revestimiento permanente del túnel.
Clasificación y tipos de tuneladoras.
La selección de la tuneladora es una decisión crítica en cualquier proyecto, que depende en gran medida de las condiciones geológicas específicas y la presión del agua subterránea. Las tuneladoras se clasifican en términos generales según el terreno para el que están diseñadas para perforar:
1. Tuneladoras de roca dura
- Tuneladoras de tipo abierto/con pinza: Se utiliza en condiciones estables de roca dura que pueden sostenerse por sí mismas durante un período corto sin revestimiento inmediato. Usan hidraulico pinzas anclarse contra las paredes del túnel, lo que permite que la máquina reaccione al empuje hacia adelante del cabezal cortador.
- Tuneladoras de escudo único: Empleado en roca dura fracturada o menos estable. Instalan los segmentos de revestimiento de hormigón directamente detrás del escudo y empujan hacia adelante empujando el revestimiento terminado.
- Tuneladoras de doble escudo: el most versatile hard rock machines. They feature two telescoping shields and a gripping system, allowing them to install the lining simultaneously while excavating (continuous tunneling) when in stable rock, or operate in alternating modes when conditions are unstable.
2. Tuneladoras para terrenos blandos (máquinas de escudo)
else machines incorporate methods to actively balance the pressure at the tunnel face, crucial for preventing ground collapse or water ingress in soft soils (like sand, clay, and silt).
- Tuneladoras de equilibrio de presión de tierra (EPB): Ideal para suelos cohesivos y blandos. Mantienen la estabilidad utilizando el material excavado (estiércol) dentro de una cámara presurizada en la cara del cortador. Un transportador de tornillo controla la velocidad de eliminación de lodo para equilibrar con precisión la presión de la tierra y el agua delante de la máquina.
- Tuneladoras con protección para lodos (Hydroshield): Utilizado en suelos granulares o bajo alta presión de agua. Estabilizan la cara inyectando una suspensión de bentonita presurizada, que forma una torta de filtración para sellar el suelo. El material excavado se mezcla con el lodo y se bombea hacia una planta de separación en la superficie.
Ventajas sobre los métodos convencionales
el global adoption of the Máquina perforadora de túneles se debe a varios beneficios importantes en comparación con el método tradicional de “perforación y voladura”:
- Seguridad mejorada: Elimina el uso de explosivos, reduciendo drásticamente los riesgos para el personal.
- Mínima alteración de la superficie: Las operaciones son principalmente subterráneas, lo que minimiza el ruido, las vibraciones y las perturbaciones, una ventaja importante en las zonas urbanas.
- Mayor velocidad y eficiencia: tuneladoras provide a continuous tunneling process, often achieving significantly higher advance rates than drill-and-blast.
- Precisión: Las tuneladoras modernas se guían mediante sofisticados sistemas láser o de navegación, lo que garantiza una alta precisión de alineación.
- Reducción de la sobreexcavación: el TBM bores a precise circular tunnel, reducing the amount of spoil (muck) generated and the volume of lining material required.
En conclusión, el Máquina perforadora de túneles es una herramienta indispensable para el desarrollo de infraestructuras del siglo XXI. A medida que las poblaciones urbanas crecen y aumenta la necesidad de infraestructura compleja de larga distancia, como túneles ferroviarios de alta velocidad y vastas redes de servicios públicos, el papel de la tuneladora como maravilla de la ingeniería será cada vez más vital.
