Construcciones Especiales - Clase 06 - Túneles

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CONSTRUCCIONES 
ESPECIALES
TUNELES
TUNEL DEL FERROCARRIL CENTRAL
https://www.youtube.com/watch?v=JuC3px2S0_o
https://www.youtube.com/watch?v=JuC3px2S0_o
OLMOS
https://www.youtube.com/watch?v=e_hTXb6
N9f4
https://www.youtube.com/watch?v=e_hTXb6N9f4
Unidad N° 02: MOVIMIENTO 
MASIVO DE TIERRAS
CLASE 06: TUNELES
Logro del curso
• “El alumno se familiarizará en base a un
importante nivel de autoestudio, en las
técnicas y procedimientos constructivos más
actuales asociados a los proyectos de
construcción, poniendo especial énfasis a
temas como movimientos de tierra,
cimentaciones especiales y otros.”
Agenda
• Generalidades
• Usos
• Excavaciones de túneles en roca
• Elección de equipos
• Ejercicios
• Ejemplos de grandes túneles
Logro de la Clase
• “El alumno al finalizar la clase deberá tener los
conocimientos básicos del concepto de
túneles, de sus usos en las distintas
actividades, de los métodos de excavación y
equipos a utilizar”
• En las obras hidráulicas, especialmente
tratándose de presas y otros
aprovechamientos de corrientes
naturales, los túneles suelen ser
proyectados y construidos para tener
usos múltiples, entre los que destacan
por su importancia son los siguientes:
TUNELES
A.- GENERALIDADES
1.Servir de elementos auxiliares de la
construcción del conjunto de la obra, como en
el frecuente y clásico desvío de las corrientes
de los ríos, para dejar seco el sitio de la
cimentación de la futura cortina.
2.Servir como ductos permanentes destinados
a formar parte de la obra de toma de una
presa.
3.Servir como desagües de fondo de las
presas.
TUNELES
A.- GENERALIDADES
4. Servir como galerías para inyectado.
5. Servir como ductos permanente
destinados a la conducción de agua
desde una estructura cualquiera de
captación (presa, manantial, galería
filtrante, etc.)
6. Servir como elemento para transporte en
carreteras y ferrocarriles.
TUNELES
A.- GENERALIDADES
• La excavación de un túnel se realiza por
ciclos de trabajo.
• Cada ciclo está formado por una
secuencia concatenada de operaciones
elementales, las principales de las cuales
se enumeran a continuación.
B.- CICLO DE TRABAJO
TUNELES
1.Barrenación del frente de acuerdo con un
plan predeterminado.
2.Retiro del equipo de barrenación para
cargar, conectar y disparar los barrenos
(poblado y tronado).
B.- CICLO DE TRABAJO
TUNELES
3. Ventilación.- Después de disparada la
tanda, es necesario ventilar el frente de
trabajo.
4. Eliminación de rocas.- Una vez terminada
la ventilación entra el equipo de
excavación que se encarga de cargar la
rezaga de roca.
B.- CICLO DE TRABAJO
TUNELES
Jumbo Atlas Copco Rocket Boomer WL3C utilizado para la
perforación automatizada del nuevo túnel de Vielha para
acceso al valle de Aran
Equipo de Perforación
Perforadoras convencionales o diseñadas 
para trabajos específicos
Equipo de Perforación
Perforaciones
Perforadoras para túneles, 
Paraguas y Jet Grouting
Perforaciones
Perforaciones
Perforaciones
Perforaciones
Perforación en avance Gibralmora sur 
con jumbo automatizado
Poblado
Poblado listo para disparar
Túnel de Tevilla
Tronada
Rezaga después del disparo
Túnel de Tevilla
Ventilación
Ventilación
Ventiladores para 
construcción de túneles
Amacice
Descamación – Expoliación
Amacice - Afine
Eliminación de la Rezaga
“Cangrejo” Osgood 1-yd. 
Alcance de 17’
Eliminación de la Rezaga
Pala con cables – Mayor flexibilidad
Lincoln Tunnel, New York
Eliminación de la Rezaga
Carguillo de la pala a los vagones
Chicago
Eliminación de la Rezaga
Vagón Koppel 1-yd. 
Tipover car, 24” de boca
1,400 lb. vacío
Eliminación de la Rezaga
Vagón Western 6-yd.
Dumper mecánico de 36”
Pensilvania Turnpike
Shotcrete o Concreto Proyectado
(Mezcla disparada o lanzada)
Aplicación de concreto rociado 
(Shotcrete) y fijación de 
espaciadores para amarre de malla 
de refuerzo. Proyecto Cuajone
Shotcrete o Concreto Proyectado
(Mezcla disparada o lanzada)
Gunitado (concreto proyectado)
y Reforzamiento de taludes
Gunitado del revestimiento una vez realizado el pase de 
excavación y colocados los elementos del sostenimiento.
Gunitado
y Reforzamiento de taludes
Boca Sur del tunel de Cártama con 
taludes reforzados y hormigonados.
Ciclo de Avance en la Perforación de Túneles
Perforación
o Barrenado
Poblado
o Cargado
Voladura
(Tronado)
Ventilación
Descamación
Expoliación
Amacice
Afine
Eliminación
de la Rezaga
Shotcrete
Mezcla 
Disparada
o Lanzada
• Se logra el balance óptimo del equipo de
excavación de un túnel, cuando se
reducen al mínimo los tiempos ociosos
del mismo.
• Puesto que en realidad cada túnel
constituye un problema en particular
solamente es posible señalar las
siguientes recomendaciones:
TUNELES
C.- BALANCEO DEL EQUIPO
1.Tratándose de túneles muy grandes en los que
se trabajará de dos a tres turnos por día, las
operaciones deben ser planeadas y
conducidas en forma tal que en un turno
completo se realicen todos los trabajos de
barrenación, carga, conexión y disparo de
explosivos, a fin de que durante el cambio de
turno se lleve a cabo la ventilación destinada a
desalojar los gases tóxicos acumulados en el
frente.
TUNELES
C.- BALANCEO DEL EQUIPO
2- Habrá casos en los que un ciclo
completo no podrá ser realizado en
un solo turno, por lo que se podrán
presentar las dos alternativas
siguientes y se elegirá según lo que
resulte más económica y adecuada
para los fines de la obra:
TUNELES
a) Que en el turno del día siguiente
se realicen las operaciones,
continuando justamente en la fase
en que se interrumpieron. Este
sistema tiene el inconveniente, para
ciertas obras, de alargar el tiempo
total empleado en la construcción del
túnel.
TUNELES
b) Que el personal labore tiempo
extra, con la finalidad de completar el
ciclo en una sola jornada de trabajo.
Esta alternativa tiene la ventaja de
acortar el tiempo total empleado en la
construcción del túnel, pero aumenta
los costos del mismo, debido a los
pagos de tiempo extraordinario al
personal.
TUNELES
b) Solamente será económica cuando el
tiempo extra necesario para completar el
ciclo sea apreciablemente menor de dos
horas, puesto que de otra forma seria
preferible y más económico laborar con dos
turnos de trabajadores, teniendo en cuenta
la baja del rendimiento en tiempos
extraordinarios.
TUNELES
3. En túneles de pequeña sección en los
que cada ciclo de trabajo pueda ser
completado en un turno, las labores
deberán organizarse en forma de
aprovechar el tiempo muerto
correspondiente a la ventilación después
de la tronada, por ejemplo el personal
puede salir a sus comidas o refrigerios,
regresando terminada la ventilación.
TUNELES
C.- BALANCEO DEL EQUIPO
a)Trabajos de amacice complementarios.
b)Trabajos de afine, en los que se suele
requerir del auxilio de perforadoras de mano
o “stopers”.
c)Colocación de estructuras de ademes,
pernos de anclaje, “encapillamientos” para
ademes, etc.
En todos los túneles siempre hay
trabajos secundarios que pueden ser
realizados simultáneamente con el
rezagado como por ejemplo:
TUNELES
TUNELES
PERNOS DE ROCA
TUNELES
Equipos y colocación de anclajes
Con torquímetro
Llave de 
impacto 
neumática
Gato 
hidráulico
Sistema 
Soiltest
TUNELES
Tipo de pernos de Anclaje Metálico
TUNELES
Anclajes: Bulón tipo Boltex
Corte esquemático 
del tubo del bulón
TUNELES
Anclajes: Bulón tipo Boltex
Lanzas de presión
TUNELES
Anclajes: Bulón tipo Boltex
Base de enchufe
TUNELES
Anclajes: Bulón tipo Boltex
Bomba de alta presión HDP 300 E.
TUNELES
Ademes – Cerchas - Novelas
TUNELES
Ademes – Cerchas - Novelas
TUNELES
Ademes – Cerchas - Novelas
TUNELES
Ademes – Cerchas - Novelas
TUNELES
Ademes – Cerchas - Novelas
TUNELES
Ademes – Cerchas - Novelas
TUNELES
Ademes – Cerchas - Novelas
Amacice
Descamación – Expoliación
Amacice- Afine
Características geológicas de la roca: Es muy importante hacer un 
estudio lo más completo posible y en toda su extensión.
TUNELES
Nota: Método usado en Australia, Alemania y Francia para su clasificación de 
rocas, en túneles de secciones mayores a 50 mts. Cuadrados.
Clasificación de la Roca según Rabcewicz
METODOS DE ATAQUE
D.- METODOS DE ATAQUE
• Los túneles generalmente construidos para formar
parte de obras de Ingeniería Civil, salvo que sean
excepcionalmente largos en su desarrollo no llegan a
presentar los complicados y complejos problemas que
suele plantear la racional conducción de excavaciones
subterráneas en las explotaciones mineras.
• Prácticamente todos los túneles que forman parte de
obras hidráulicas, hidroeléctricas y de comunicaciones,
se excavan a profundidades relativamente pequeñas con
respecto a la superficie natural del terreno, lo que
permite que en túneles muy largos, a intervalos
económicamente estudiados y determinados,
Básicamente existen dos métodos de ataque
principalmente utilizados en las excavaciones de
túneles:
1.- Ataque a sección completa.
2.- Ataque con galería de avance (en
cualquiera de sus múltiples variantes) y
banqueo.
se hagan galerías laterales o lumbreras que
comuniquen con el exterior, sirviendo
adicionalmente como accesos para nuevos
frentes de ataque, ya que por lo general, todo
túnel de gran longitud debe atacarse por varios
frentes simultáneamente.
METODOS DE ATAQUE
1.- ATAQUE A SECCION COMPLETA
• Como regla general, el ataque de los túneles a sección
completa se practica en aquellos de dimensiones tales
que resulta económico el empleo de plataformas de
perforación (jumbos) cuyo costo de adquisición pueda
recuperarse, bien sea en la obra para la cual sean
construidas, o cuando mucho que, si en la misma queda
un saldo sin depreciar.
• Con el método de ataque a sección completa se excava
un túnel a toda sección transversal en cada cuele; este
método se emplea en túneles hasta de 60 m2 de sección
transversal y ofrece las siguientes ventajas y
desventajas:
METODOS DE ATAQUE
1.- ATAQUE A SECCION COMPLETA
VENTAJAS
1. Los tiempos empleados en instalar y retirar los equipos
de barrenación y poblado se reducen,
proporcionalmente al volumen de roca obtenido en cada
tronada, aumentando por tanto el tiempo efectivo
empleado en la barrenación es decir, las maniobras
auxiliares se reducen.
2. Se obtienen avances mucho mayores que por cualquier
otro sistema, permitiendo la construcción de los túneles
en el mínimo de tiempo posible.
3. El equipo, que suele significar una fuerte inversión de
capital, es utilizado en forma más eficiente. Se logra un
mejor balanceo del mismo.
METODOS DE ATAQUE
4. Se reduce el volumen de barrenación por metro cúbico
de roca tronada, así como el consumo específico de
explosivos, lo que implica importantes economías.
5. Es posible el empleo de excavadoras más grandes,
reduciéndose la limitación de fragmentación de la
rezaga.
METODOS DE ATAQUE
DESVENTAJAS
1. En túneles muy grandes en los que se sigue una secuencia
rítmica en las operaciones que forman parte de cada ciclo,
una tronada cebada (que falle) puede originar la pérdida de
muchos días.
2. Aunque la seguridad sea adecuada en otros aspectos, en las
grandes ocasiones, los trabajos de rezagado y de
perforación son conducidos bajo un techo sin amacizar, o
defectuosamente Amacizado.
3. En las excavaciones de túneles a sección completa,
solamente se obtienen beneficios apreciables si se
mecanizan en alto grado los trabajos, especialmente en las
fases de rezagado y transporte de material. Este tipo de
trabajos solamente puede realizarse cuando las condiciones
de la roca trabajada lo permiten.
METODOS DE ATAQUE
4. En aquellas formaciones afectadas de serios
movimientos tectónicos y en las que se
presenten tendencias a derrumbes y caídos.
Este método de ataque solamente podrá
realizarse por procedimientos adecuados a los
problemas específicos del caso.
5. Los trabajos deberán ser organizados en una
secuencia rítmica, especialmente cuando la
excavación se realiza por un solo frente,
planeándose de tal forma, que en un turno se
realice la barrenación completa y en el siguiente
o en los dos siguientes, se rezague la roca. En
túneles relativamente chicos resulta más difícil
organizar esta secuencia alternando los turnos
de barrenación y rezagado.
METODOS DE ATAQUE
Detalle del frente de excavación en avance
ATAQUE A SECCION COMPLETA
1.- ATAQUE A SECCION COMPLETA
Interior del túnel desde su boca donde se aprecia la disposición 
de las cerchas del sostenimiento y el revestimiento
ATAQUE A SECCION COMPLETA
METODO DE PERFORACION
SECCION COMPLETA
BARRENAR Y VOLADURA (DRILL AND BLAST) 
ATAQUE A SECCION COMPLETA
METODO DE PERFORACION
SECCION COMPLETA
HORADAR (BORING-TBM)
ATAQUE A SECCION COMPLETA
El ataque con galería de avance y banqueo, básicamente
consiste en excavar primero una galería de una sección
transversal mucho menor que la del túnel completo y
posteriormente se excava, ya sea en una sola operación
o con operaciones combinadas, la sección restante,
atacándola como si fuera un banco, bien sea con
barrenación horizontal, vertical o combinada.
ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
El sistema de ataque por galería de avance y posterior
banqueo, tiene múltiples variantes que se diferencian
entre sí básicamente por la posición de la galería con
respecto al túnel, pudiendo ser:
a) Galería superior,
b) Galería central,
c) Galería inferior,
d) Galería lateral, etc.
ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
VENTAJAS
1. Se elimina la necesidad de plataformas de perforación
complicadas (jumbos), aún en túneles muy grandes de gran
altura, puesto que la galería superior se perfora con
perforadoras de pierna auxiliadas por diversos elementos, como
tarangos, banquellos, arañas, etc., en tanto que el banco se
puede barrenar vertical y horizontalmente empleando
perforadoras de carro equipadas con ruedas u orugas.
2. Con la galería de avance excavada con bastante anterioridad al
resto de la sección se obtiene un muy oportuno conocimiento
del carácter, naturaleza y propiedades de la roca, localizándose
las zonas falladas y de derrumbes, lo que permite planear y
colocar con oportunidad los ademes y además elementos de
protección , cuya necesidad es mas marcada en las zonas
inmediatas a la clave del túnel.
ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
VENTAJAS
1. La galería de avance puede ser excavada de
dimensiones adecuadas para dejar con anticipación
amacizado y ademado el techo del túnel, con lo que las
posteriores operaciones de banqueo pueden ser
conducidas rápidamente y sin interrupciones.
2. Las operaciones de barrenación, tronado y rezagado
correspondientes al banqueo se realizan bajo un techo
adecuadamente amacizado y sostenido con ademes y
pernos de anclaje, cuando estos últimos dispositivos
resultan necesarios.
ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
VENTAJAS
3. Los trabajos de banqueo se realizan en condiciones
muy favorables, pudiéndose variar el grado de
fragmentación, disminuyendo el metraje de
barrenación y el consumo específico de explosivos,
ya que al disponerse de espacio se puede utilizar
equipo excavador de mayor capacidad nominal, por
lo que las limitaciones de la fragmentación del
material, impuestas por el equipo de rezagado se
eliminan o reducen en forma notable.
4. En los casos en que el banqueo se practique por
medio de barrenos verticales la barrenación se
puede conducir independizándola de las tronadas y
rezagados, puesto que se podrá organizar una
barrenación continua a lo largo del túnel.
ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
5. El costo de las operaciones de banqueo se puede
abatir en forma considerable por medio de
barrenación horizontal muy profunda, dentro de las
limitaciones del equipo de barrenación disponible.
Sabido es que al aumentar la altura de un banco,los costos de explotación por metro cúbico de roca
se reducen en forma considerable.
VENTAJAS
ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
DESVENTAJAS
1. Si por cualquier circunstancia el banqueo no puede ser
ejecutado en forma continua a partir de un solo frente
que por lo general será uno de los portales del túnel, se
presentará la necesidad de instalar, desmantelar y
reinstalar varias veces las líneas o ductos de
conducción del aire comprimido, agua, etc.
2. El rezagado continuo no será posible en el caso de
organizar una barrenación horizontal.
3. Deberá disponerse de dos carriles diferentes para el
tránsito de los vehículos de transporte de la rezaga, a
fin de poder sacar el máximo partido a las posibilidades
y ventajas inherentes a las operaciones de banqueo.
ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
DESVENTAJAS
4. Para poder practicar la barrenación vertical de
banqueo, el piso que fuera de la galería, deberá
ser limpiado de escombros y rezaga, e incluso, los
barrenos deberán ser provistos de ademe protector
en su parte superior para facilitar tanto la operación
de barrenación en sí, como para evitar posteriores
caídos que obstruccionen los barrenos impidiendo
o dificultando su carga.
5. La barrenación vertical solamente resultará
eficiente en su grado óptimo, si se dispone de
perforadoras de carro equipadas con ruedas u
orugas ( en general perforadoras pesadas).
ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
DESVENTAJAS
6. El grado de fragmentación deberá ser controlado por
medio del empleo de detonadores retardantes de
tiempo.
7. Se obtendrá un piso irregular.
ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
Interior del túnel desde su boca donde se aprecia la disposición 
de las cerchas del sostenimiento y el revestimiento
ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
2.- ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO
Esquema ilustrando el procedimiento de galería y banqueo, en 
sus diversas alternativas
TUNELES
ANALISIS DE COSTOS DE EXCAVACIONES EN
TUNELES EN ROCA
1. Instalación del equipo de barrenación (jumbo y perforadoras)
y barrenación del frente.
2. Poblado y tronado del frente, previo retiro del equipo de
barrenación.
3. Ventilación después de la tronada, para eliminación de los
gases y polvo tóxico.
4. Rezagado y transporte de la roca tronada, previo amacizado.
5. Bombeo del agua filtrada, cuando esto sea necesario.
6. Erección de las estructuras de ademe para sostener el techo
y paredes, cuando esto sea necesario, y trabajos de afine.
7. Colocación de las formas para los colados de concreto. (Esta
operación queda fuera de lo discutido en este capítulo).
8. Revestimiento de los túneles por medio de concreto.
TUNELES
SECCIONES DE LOS TUNELES
Vista de la entrada del túnel de Gongolas 
en el tramo 2 del Canal de Navarra
TUNELES
SECCIONES DE LOS TUNELES
Vista del interior del túnel desde la boca 
ejecutado en su fase de avance
TUNELES
ESQUEMAS
HERRADURA
Para llevar agua
BAUL
Para carretera
TUNELES
ESQUEMAS
CIRCULAR
Como tubería
RECTANGULAR
Para galería
TUNELES
OTROS PARA FERROCARRILES Y CARRETERAS
Paraguas ligero con barra de 32 mm.
TUNELES
OTROS PARA FERROCARRILES Y CARRETERAS
Perfil geométrico del túnel
TUNELES
OTROS PARA FERROCARRILES Y CARRETERAS
El túnel de Gobantes
TUNELES
OTROS PARA FERROCARRILES Y CARRETERAS
TUNELES
OTROS PARA FERROCARRILES Y CARRETERAS
TUNELES
OTROS PARA FERROCARRILES Y CARRETERAS
TUNELES
PARA MINERIA - GALERIAS
Túnel tipo minero usado para ingeniería civil como galería
TUNELES
PARA MINERIA - GALERIAS
Túnel tipo minero usado para ingeniería civil como galería
TUNELES
OTROS EQUIPOS
TUNELES
OTROS EQUIPOS
TUNELES
INTRODUCCION
https://www.youtube.com/watch?v=ZNQU0iOxec4
Las excavaciones subterráneas con uso de explosivos tienen
mucha relevancia.
Hay que obtener por efecto de la voladura dos consecuencias
importantes:
1ra) La roca debe quedar triturada para que sea fácilmente 
manipulada y eliminada.
2da) Las caras que quedan formando la geometría del túnel 
deben quedar lo más fijas posible.
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
https://www.youtube.com/watch?v=ZNQU0iOxec4
ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LA VOLADURA
1.Rocas (tipos).
2.Explosivos y Accesorios.
3.Barrenado y poblado.
4.Formación de la geometría a excavar efectuando
caras libres, llamados taladros de alivio.
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
NOMENCLATURA DE TALADROS EN UN TUNEL
1. Arranque son los taladros centrales, ubicados en el
centro de figura.
2. Ayudas llamados también dextrosas vienen a ser los
taladros que circundan a los arranques.
3. Cuadradores son los taladros ubicados en los
hastiales (lado derecho e izquierdo).
4. Alzas son los que se sitúan en la zona de la bóveda
del túnel.
5. Arrastres están ubicados en la zona del piso.
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
El diseño del poblado es lo más importante en la
economía del valor constructivo de un túnel.
A) Cálculo del volumen de Roca V = S.L
V = Volumen de roca (m3) 
S = Área de la sección (m2)
L = Longitud del taladro (m)
B) Determinar el factor de carga en Kg por metro cúbico.
Ver Tablas.
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
Área del 
Túnel (m2)
Factor Carga (Kg/m3). Fc
De 1 a 5
De 5 a 10
De 10 a 20
De 20 a 30
De 30 a 40
De 40 a 50
De 50 a 60
3.00 a 2.50
2.50 a 2.00
2.00 a 1.75
1.75 a 1.50
1.50 a 1.20
1.20 a 1.00
1.00 a 0.80
2.20 a 1.80
1.80 a 1.40
1.40 a 1.10
1.10 a 0.85
0.85 a 0.65
0.65 a 0.60
0.60 a 0.50
1.50 a 1.00
1.00 a 0.80
0.80 a 0.70
0.70 a 0.60
0.60 a 0.50
0.50 a 0.40
0.40 a 0.30
TIPO I TIPO II TIPO III
TABLA
PROCESO DE LAS VOLADURAS
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
C) Calcular el peso del explosivo
W = Fc.V
W = Peso del explosivo (Kg)
Fc = Factor de carga (Kg/m3)
V = Volumen de roca (m3)
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
D) Calcular el número de taladros a perforar (dos formas)
N = P/E + K.S
N = número de taladros
P = perímetro de la sección
(se calcula el perímetro siempre con la formula P= 4 √ S) (mts) 
E = Espaciamiento promedio entre los taladros (m) y esta dado por lo 
siguientes valores:
0.50 a 0.55m para rocas TIPO I
0.60 a 0.65m para rocas TIPO II
0.70 a 0.75m para rocas TIPO III
S = Area de la sección (m2)
K = factor de roca, adopta los 
siguientes valores:
K Tipo de Roca
2.0 I
1.5 II
1.0 III
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
E) Elección de Arranque
Métodos de Arranque – Su objetivo es fundamental
porque sirve para obtener liberación en las caras libres, en
el disparo inicial, ya que el arranque es el que inicia la
tronada.
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
ARRANQUES MAS USADOS
Arranque
“Pata de Gallo” Arranque
“Michigan” Arranque
“Coromant”
(2 Almos)
Arranque
“Coromant”
(4 Almos)
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
OTROS ARRANQUES USADOS
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
F) Distribución de los taladros con números se distribuye 
los taladros cargados en la sección.
Se puede usar la 
siguiente nomenclatura:
Nombre de Taladros:
1 Alivio
2 Arranque
3 Ayudas
4 Cuadradores
5 Alzas
6 Arrastres o Pisos
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
F) Distribución de los taladros con números se distribuye 
los taladros cargados en la sección.
Se puede usar la 
siguiente nomenclatura:
Nombre de Taladros:
1 Alivio
2 Arranque
3 Ayudas
4 Cuadradores
5 Alzas
6 Arrastres o Pisos
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
F) Distribución de los taladros con números se distribuye 
los taladros cargados en la sección.
Se puede usar la 
siguiente nomenclatura:
Nombre de Taladros:1 Alivio
2 Arranque
3 Ayudas
4 Cuadradores
5 Alzas
6 Arrastres o Pisos
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
F) Distribución de los taladros con números se distribuye 
los taladros cargados en la sección.
Se puede usar la 
siguiente nomenclatura:
Nombre de Taladros:
1 Alivio
2 Arranque
3 Ayudas
4 Cuadradores
5 Alzas
6 Arrastres o Pisos
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
F) Distribución de los taladros con números se distribuye 
los taladros cargados en la sección.
Se puede usar la 
siguiente nomenclatura:
Nombre de Taladros:
1 Alivio
2 Arranque
3 Ayudas
4 Cuadradores
5 Alzas
6 Arrastres o Pisos
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
F) Distribución de los taladros con números se distribuye 
los taladros cargados en la sección.
Se puede usar la 
siguiente nomenclatura:
Nombre de Taladros:
1 Alivio
2 Arranque
3 Ayudas
4 Cuadradores
5 Alzas
6 Arrastres o Pisos
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
F) Distribución de los taladros con números se distribuye 
los taladros cargados en la sección.
Se puede usar la 
siguiente nomenclatura:
Nombre de Taladros:
1 Alivio
2 Arranque
3 Ayudas
4 Cuadradores
5 Alzas
6 Arrastres o Pisos
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
F) Distribución de los taladros con números se distribuye 
los taladros cargados en la sección.
Se puede usar la 
siguiente nomenclatura:
Nombre de Taladros:
1 Alivio
2 Arranque
3 Ayudas
4 Cuadradores
5 Alzas
6 Arrastres o Pisos
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
G) Carga promedial por taladro X = W/N
X = Carga promedio
W = peso del explosivo en Kg.
N = Número de taladros
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
H) Se puede distribuir la carga promedio para cada tipo
de taladro de la siguiente manera:
Alivio sin carga
Arranque de 1.3 a 1.5 veces X Kg/taladro
Ayudas de 1.0 a 1.2 veces X Kg/taladro
Cuadradores de 0.8 veces X Kg/taladro
Alzas de 0.8 veces X Kg/taladro
Arrastres de 1.1 veces X Kg/taladro
NOTA: Saber el peso de los cartuchos de dinamita en el Mercado.
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
EJEMPLO:
Se desea excavar un túnel de
sección baúl de roca tipo II,
de Longitud 1000 mts, la
perforación de cada barreno
es 2.4 mts (L)
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
EJEMPLO:
a) Cálculo del volumen de roca. V = S L
3.1416 x 1.22
S = 1.80 x 2.40 + -------------------- = 6.6m2
2 
L = 2.40 mts.
V = 6.6 x 2.40 V = 15.84m3
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
EJEMPLO:
b) Factor de carga, de acuerdo 
a la tabla (interpolamos).
por razones y proporciones
5 6.6 – 5.0
0.40 X
X = 1.6 x 0.4/5 = 0.64/5 = 0.128
Fc = 1.8 – 0.128 = 1.672 Kg/m3 m
2
1.40
.40
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
=
1.80
1.67
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
EJEMPLO:
c) Peso del explosivo W= Fc V
W = 1.672 x 15.84 = 26.48 Kg
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
EJEMPLO:
d) Cálculo del número de taladros N = P/E + KS
P = 4 √ S (mts) = 4 √ 6.6 = 10.27 mts
E = Esparcimiento según tipo de roca II (mts.)
K = Factor de roca II = 1.5
Tabla 06 a 06.65 Se toman las dos para referencia del esparcimiento
Para E = 0.6 N = 10.27/0.6 + 1.5x6.6 = 17.12 + 9.9 = 27.02 Taladros
Para E = 0.65 N = 10.27/0.65 + 9.9 = (27.02 + 25.70)/2 = 26.36 Taladros
≈ entre 26 y 27 taladros
Escojo N = 27 Taladros
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
EJEMPLO:
e) Usaremos arranque coromant con dos
taladros de alivio. 
f) Distribución de los taladros cargados.
Quedando de la siguiente manera:
Tipo Número
Arranque (2) 4
Ayudas (3) 9
Cuadradores (4) 6
Alzas (5) 4
Arrastres (6) 4
Taladros cargados 27
Taladros s/carga 2
Taladros perforados 29
DISEÑO DE LA DISTRIBUCION 
DE LOS TALADROS
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
EJEMPLO:
g) Carga promedial por taladro
X = W/N = 26.4 / 27 = 0.98 Kg/taladro
h) Distribución de la carga promedial
Arranque 1.5 X = 1.5 x 0.98 = 1.470 Kg/taladro
Ayudas 1.0 X = 1.0 x 0.98 = 0.980 Kg/taladro
Cuadradores 0.8 X = 0.8 x 0.98 = 0.784 Kg/taladro
Alzas 0.8 X = 0.8 x 0.98 = 0.784 Kg/taladro
Arrastres 1.1 X = 1.1 x 0.98 = 1.078 Kg/taladro
Se tiene cartuchos de dinamita de los siguientes pesos:
1 cartucho de 1 1/8” x 8” al 80% pesa 0.152 Kg. 
1 cartucho de 1 1/8” x 8” al 65% pesa 0.139 Kg. 
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
PROCESO DE LAS VOLADURAS
EJEMPLO:
Arranque 9 3/4 cartuchos de 80%
Ayudas 3 1/3 cartuchos de 80% + 3 1/3 de 65%
Cuadradores 1 ½ cartuchos de 80% + 4 de 65%
Alzas 1 ½ cartuchos de 80% + 4 de 65%
Arrastres 3 cartuchos de 80% + 4 ½ de 65%
El arranque se pone en la dinamita de mayor potencia
EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓN
De 1 m2 a 60 m2
TUNELES
EL EUROTUNEL
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
Tunel a mano
2.00 m
4.70 m
Cada 300 mts.
≈ 30 mts
7.60 m 7.60 m
TUNELES
EL EUROTUNEL – DISEÑO Y CONSTRUCCION
HISTORIA: 
1650 (NAPOLEON) Varios túneles – Islas, etc.
1892 Realmente fue estudiado y se avanzó 400 mts. en ambos lados.
1920-21 El lado inglés avanzó 150 mts.
1930 El parlamento prohibió por 7 votos hasta 1974 y de ahí a 1980 se
acordó la construcción para empezar en 1986.
1978 En el “Simposio Internacional de túneles“se dio métodos corrientes
en diseño, construcción e investigación para túneles.
En USA se tiene tres tendencias:
a. Informe geotécnico (en licitación).
b. Mayor uso de maquinaria tunelera.
c. El uso de dovelas de concreto.
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
TUNELES
EL EUROTUNEL – DISEÑO Y CONSTRUCCION
I DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TUNELES EN GENERAL: 
Desde el año 1978 y en el “Simposio Internacional de Túneles “Dr. D.Deere”,
claramente distingue tres tendencias importantes:
a) La inclusión de un informe geotécnico preparado por el proyectista en los
documentos de licitación y contrato. Este requisito lo aceptan los contratistas
en su presupuesto, para tener una mejor construcción y no tener más
problemas de los que siempre hay.
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
TUNELES
EL EUROTUNEL – DISEÑO Y CONSTRUCCION
I DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TUNELES EN GENERAL: 
b) El mayor uso de máquinas tuneleras o topos, y el empleo para rocas
facturadas de una red de diques de acero que cubra el frente de la
máquina o en la cabeza, para reducir espacios dentro de los discos
cortadores.
Excavar túneles de sección completa es posible en todo tipo de rocas
(ìgneas, metamórficas duras).
La red de vigas son buenas para soportar el peso de rocas en el frente
(cortar, etc.)
c) El uso de dovelas de hormigón, colocadas desde la cola de la máquina
tunelera para servir como soporte inicial o en algunos casos para el
revestimiento final.
Avances de 15 hasta 30 m. diarios.
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
Tunel a mano
2.00 m
4.70 m
Cada 300 mts.
≈ 30 mts
7.60 m 7.60 m
TUNELES
EL EUROTUNEL – DISEÑO Y CONSTRUCCION
II EUROTUNEL: 
• En un radio de 100 millas cubre 23’ de personas y en un radio de 200
millas 59’ de personas, incluído París.
• Los trenes tienen 18 vagones y el recorrido dura 3 horas. Debe ser
menos tiempo. Los tres túneles tienen un largo de 50 Km.
• Estos tres túneles están separados 30 mts. El túnel del centro
destinado al servicio.
• Dos túneles principales de 7.6 m. de f
• Un túnel central de 4.7 m. de f
• Túneles cruzados a 300m. entre uno y otro.
• En el centralhay un tren de servicio y muchas
tuberías de agua y aire comprimido y comunicaciones.
• Hay otro túnel que va por encima que conecta a los 
dos túneles principales, de f 2.00 m, excavado a mano.
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
Tunel a mano
2.00 m
4.70 m
Cada 300 mts.
≈ 30 mts
7.60 m 7.60 m
TUNELES
EL EUROTUNEL – DISEÑO Y CONSTRUCCION
II EUROTUNEL: 
Seguridad: Red de sistemas para entrar al túnel y trabajar.
Tres sistemas para incendios.
Orientación de conducir. 
Permanente servicio de 15 vehículos equipados para todo 
. servicio.
Pozos de ventilación en ambos lados, con sistema para
llegar donde hace falta.
• El túnel visto desde Francia 
• El Transporte 
• El Consorcio
• Detalles para la Construcción
• Inglaterra y Europa conectadas por tierra.
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
TUNELES
EL EUROTUNEL – DISEÑO Y CONSTRUCCION
II EUROTUNEL: 
Ubicación:
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
ABADIA
CANTERBURY
TUNELES
Del Reino Unido Francia por tren,
el primer enlace de ambas tierras desde la edad de hielo
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
EL EUROTUNEL – DISEÑO Y CONSTRUCCION
TUNELES
CURSO A TRAVES DE UNA CAPA DE GREDA
Para perforar el túnel, los ingenieros siguieron el recorrido de
una capa de greda formada hace 95 millones de años.
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
EL EUROTUNEL – DISEÑO Y CONSTRUCCION
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
EL EUROTUNEL – EQUIPO DE EXCAVACION
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
EL EUROTUNEL – EQUIPO DE VENTILACION
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
CUARTO TUNEL DEL ELBA
Cien mil automóviles circulan diariamente por el Túnel de Elba en Hamburgo, Alemania, 
originando una grave congestión vehicular y una incontrolable contaminación 
ambiental. Para la excavación se utilizó la tuneladora más grande del mundo: “El escudo 
tipo mixshield” de 14,20 mts. de diámetro fabricado por Herrenknecht
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
CUARTO TUNEL DEL ELBA – EL PROYECTO
Los preparativos de la obra comenzaron en 1995 con un estudio técnico en el que se
consideraron los distintos estratos geológicos existentes en el lugar, tales como arena,
fango, sedimentos glaciales, gravas, limos, micáceos, así como inclusiones de piedras y
bloques de hasta 2 metros de diámetro, un nivel freático muy alto y los cambios de marea
del río Elba. Posteriormente, tras un resultado favorable de los análisis, la empresa
Herrenknecht decidió introducir una serie de innovaciones tecnológicas a la gigantesca
tuneladora, llamada escudo tipo mixshield, considerando que la perforación del cuarto
túnel demandaba grandes exigencias, especialmente en cuanto a seguridad y debido a las
formaciones biológicas muy variables en aguas subterráneas.
Vista de la entrada a las obras del 
4º Túnel del Elba
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
CUARTO TUNEL DEL ELBA – LA OBRA
Los rayos transitables
El cortador central El moldeador de anillos
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
CUARTO TUNEL DEL ELBA – LA OBRA
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
TUNELADORA MIXSHIELD – DATOS TECNICOS
TUNELADORA
Tipo Escudo tipo mixshield
Diámetro nominal 14.2 m
Longitud de la máquina 60m
Peso Total 2600 t
Revestimiento con dovelas 8+1, interior 12,35m
exterior 13,75m
longitud 2m
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
TUNELADORA MIXSHIELD – DATOS TECNICOS
RUEDA DE CORTE Y ACCIONAMIENTO DE LA RUEDA
DE CORTE
Diámetro de corte 14.2m
Presión de empuje rueda de corte 30.000kN
Par rueda de corte 26 MNm
R.p.m rueda de corte 0 - 2,5 r.p.m. con progresión continua, dos sentidos de rotación 
Potencia motriz 3200 kW
Accionamiento hidráulico con regulación de potencia
Rodamiento principal unión giratoria de rodillos 6,6m
Cortador central activo 3.0m, quebrador cónico integrado, accionamiento hidráulico
Herramientas discos de corte dobles, 17” cuchillas rozadoras 
Cinemática rueda de corte 800mm de carrera longitudinal, inclinable en el
rodamiento articulado
Peso bruto de material 400 t 
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
TUNELADORA MIXSHIELD – DATOS TECNICOS
ESCUDO
Tipo estructura de acero segmentada, atornillada
Presión de trabajo 5,5 bar
Cilindros de propulsión 32 pares de cilindros de propulsión
Esclusas 2 esclusas de cámara doble en el escudo
1 esclusa de cámara doble en el centro
1 esclusa para material arriba y 1 en el centro
(las esclusas en el escudo y en el centro
están dotadas con brida de soporte para
manguera de transporte)
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
TUNELADORA MIXSHIELD – DATOS TECNICOS
ERECTOR
Tipo Erector de anillos
Sistema manipulador placa aspirante por vacío
Cinemática 6 grados de libertad
Accionamiento hidraúlico proporcional
Control por radio
Particularidades estabilizador de anillos para el último anillo
de dovelas construido
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
TUNELADORA MIXSHIELD – DATOS TECNICOS
TREN DE APOYO
Construcción dos remolques portadores en diseño
modular
Remolque 1 equipado con mecanismo
ambulante
Remolque 2 circulando en el túnel
Manipulación de dovelas alimentador de dovelas en la parte
inferior 
Abastecimiento sobre carriles
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
TUNELADORA MIXSHIELD
LA TUNELADORA MAS GRANDE 
DEL MUNDO. EL ESCUDO 
MIXSHIELD DE 14,20 M. DE 
DIAMETRO, AVANZO POR 
DEBAJO DEL RIO ELBA, PARA 
CONSTRUIR EL CUARTO TUNEL 
EN HAMBURGO, ALEMANIA
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
TUNEL LA ZORERA
1. Vista del emboquillo, lado Gijón
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
2. Paraguas ligero con barras de 32 mm.
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
3. Perforación de paraguas pesado de 
micropilotes
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
4. Paraguas pesado acabado
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
5. Bocas lado Gijón, en excavación de avance
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
6. Sellado del frente de avance
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
7. Perforación de la pega, en avance
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
8. Colocación de patones de cercha, en fase de 
destroza
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
9. Cale mecánico, desde el interior, bajo 
paraguas pesado.
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
10. Impermeabilización con lámina vista 
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
11. Iluminación central e impermeabilización 
vista.
TUNELES
COMO SON ALGUNOS DE LOS GRANDES TUNELES
12. Boca, lado Mieres, desde el interior.
https://www.youtube.com/watch?v=ozsdZ8Cb
EAg
https://www.youtube.com/watch?v=ozsdZ8CbEAg