tesis605

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ANÁLISIS DEL CONCRETO LANZADO COMO REVESTIMIENTO 
DEFINITIVO PARA TÚNELES 
 
 
 
 
 
JORGE ANDRÉS MARTINEZ VARGAS 
 
 
 
 
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
DICIEMBRE DE 2011 
 
 
 
 
2 
 
ANÁLISIS DEL CONCRETO LANZADO COMO REVESTIMIENTO 
DEFINITIVO PARA TÚNELES 
 
 
 
 
 
 
 
 
JORGE ANDRÉS MARTINEZ VARGAS 
 
 
 
 
Director: 
Ingeniero HÉCTOR SALAZAR BONILLA 
 
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
DICIEMBRE DE 2011 
 
 
 
 
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AGRADECIMIENTOS 
 
A Dios, a mi papá Jorge Martinez, a mi mamá Liliana Vargas, a mis hermanas Ángela y 
Laura Martinez y a Maria Paula Fernández por apoyarme y darme la oportunidad de 
formarme como persona e ingeniero. 
 
Al ingeniero Héctor Salazar, director de la tesis y colaborador incansable en la realización 
de la misma. 
 
Al personal del túnel de Daza por la ayuda con material para ensayos y la asesoría 
brindada. 
 
Al personal de laboratorio de resistencia de materiales de la Pontificia Universidad 
Javeriana por la colaboración prestada durante la realización de los ensayos. 
 
A todas aquellas personas que de una u otra manera colaboraron y se vieron involucradas 
en el desarrollo de esta tesis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONTENIDO 
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 6 
2. OBJETIVOS ............................................................................................................................................ 7 
2.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................... 7 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................... 7 
3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN .............................................................................................. 7 
3.1 ANTECEDENTES .................................................................................................. 7 
3.2 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................... 8 
4. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................................ 9 
4.1 FUNCIONES Y CLASIFICACIÓN DE LOS TÚNELES ....................................... 9 
4.2 INFRAESTRUCTURA ACTUAL Y FUTURA DE TÚNELES EN COLOMBIA . 9 
4.3 REVESTIMIENTO EN TÚNELES VIALES ........................................................ 15 
4.3.1 GENERALIDADES .................................................................................................... 15 
4.3.2 SOPORTE ................................................................................................................. 15 
4.3.3 REVESTIMIENTO ...................................................................................................... 19 
4.3.4 DISEÑO ................................................................................................................... 22 
4.3.5 SISTEMA CONSTRUCTIVO ........................................................................................ 33 
4.4 REVESTIMIENTO EN CONCRETO LANZADO ............................................... 41 
4.4.1 GENERALIDADES .................................................................................................... 41 
4.4.2 CONCRETO LANZADO ............................................................................................. 42 
4.4.3 MATERIALES CONSTITUYENTES DEL CONCRETO LANZADO ..................................... 43 
5. ENSAYOS DE LABORATORIO ......................................................................................................... 90 
5.1 OBJETIVOS .......................................................................................................... 90 
5.2 DESCRIPCIÓN Y PROCEDIMIENTO ................................................................ 90 
5.2.1 ABSORCIÓN DE ENERGÍA ......................................................................................... 90 
5.2.2 RESISTENCIA FLEXURAL ......................................................................................... 95 
5.3 RESUMEN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ..................................................... 99 
5.3.1 RESULTADOS DE PANELES RECTANGULARES ........................................................... 99 
5.3.2 RESULTADOS DE VIGAS RECTANGULARES ............................................................. 111 
5 
 
6. BENEFICIOS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS DEL REVESTIMIENTO DEFINITIVO EN 
CONCRETO LANZADO ............................................................................................................................ 120 
6.1 COMPARACIÓN DE LOS COSTOS DEL CONCRETO LANZADO Y EL 
CONCRETO CONVENCIONAL .................................................................................. 120 
6.2 PLAZOS .............................................................................................................. 122 
7. CONCLUSIONES ............................................................................................................................... 124 
8. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................. 125 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
En la actualidad, el concreto lanzado es un elemento indispensable en la construcción de 
túneles alrededor del mundo. Si bien su uso es generalizado como elemento de soporte, su 
uso como revestimiento definitivo es nuevo en Colombia. El uso de fibras sintéticas le 
brinda características de ductilidad y tenacidad permitiéndole obtener condiciones más 
seguras junto con aumentos en los índices de seguridad y reducción de costos. 
A nivel mundial, existen ejemplos de varios países donde la tecnología del concreto 
lanzado ha alcanzado niveles muy altos y en donde los estudios han demostrado grandes 
ventajas técnicas y económicas de esta tecnología. En Colombia, con la construcción de 
nuevos túneles como los de la ruta del sol o los de la segunda calzada a Villavicencio, se 
busca construir proyectos con mejores características a menores costos. Esto aumentaría la 
cantidad de túneles que tienen revestimiento en concreto lanzado y mejoraría la 
competitividad de nuestro país a nivel regional. 
Un aspecto importante del concreto lanzado es su reforzamiento con fibras el cual ha 
demostrado ofrecer beneficios substanciales en comparación con el refuerzo arcos o mallas 
de acero. La aceptación del uso del concreto lanzado como revestimiento enfrenta 
obstáculos por parte de algunos diseñadores que no saben de sus ventajas y usos. En la 
actualidad lo que se cree, es el que concreto lanzado trabaja más en el reforzamiento de la 
roca que en el soporte de la misma. Una forma de aproximarse a un buen diseño es 
basándose en las experiencias de distintos países los cuales hacen uso de ecuaciones o 
modelos tales como el de Barton Q o el uso de la experiencia del diseñador. En estos casos, 
los resultados han brindado reducciones de espesores de la capa de recubrimiento de 1 m 
hasta los 10 o 15 cm, sin comprometer la integridad. 
El siguiente trabajo busca demostrar las ventajas que brinda el uso del concreto lanzado 
como revestimiento en los túneles viales. También pretende ofrecer oportunidades a 
nuevos trabajos de investigación donde se estudie más afondo esta tecnología. 
7 
 
2. OBJETIVOS 
2.1 OBJETIVO GENERAL 
 
Analizar los beneficios del concreto lanzado como revestimiento definitivo en túneles en 
comparación con el uso de concreto convencional. 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
2.1 Identificar los criterios para la selección delos distintos tipos de revestimiento en 
concreto para túneles. 
2.2 Establecer los beneficios técnicos y económicos del concreto lanzado como 
revestimiento definitivo en un túnel según sus características en condiciones 
Colombianas. 
3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN 
3.1 ANTECEDENTES 
 
La necesidad actual de mejorar la competitividad de nuestro país dentro de un modo 
globalizado, ha llevado al gobierno colombiano a planificar los próximos años más de 100 
kilómetros de túneles de altas especificaciones, de los cuales el 70% está planeado como 
parte del mejoramiento de los corredores viales actuales. 
 
Con el objetivo de lograr implementar dicha cantidad de túneles, se busca valerse de 
nuevas tecnologías usadas en el mundo que permiten optimizar los procesos constructivos 
con altas calidades, en términos de seguridad y comportamiento estructural (ITA, 2010). 
 
La tendencia internacional es reforzar los túneles con el uso del método definido por 
Knut Garshol (1997) como “single shell sprayed concrete lining” o revestimiento de 
concreto lanzado mediante monocapa (Garshol, K. 1997). Este método propone el empleo 
del concreto lanzado, tanto como soporte primario como revestimiento definitivo. 
Reemplazando los sistemas tradicionales de estructuras de hormigón “cast-in-place” 
(Proenca, A. M. 1999) o a los segmentos prefabricados colocados dentro del sostenimiento 
temporal, con esta metodología se aprovecha el soporte primario –antes considerado como 
de sacrificio–, y adicionando otra capa permanente se establece como revestimiento 
definitivo (Dimmock, R.H. et ál. 2001). La aplicación de esta técnica ha aumentado su 
popularidad en la última década. Sus notorias ventajas: alto rendimiento, facilidad, 
versatilidad al trabajarse y flexibilidad en su aplicación, aunado a la alta tecnología 
desarrollada en el concreto y su adaptabilidad a complejas geometrías de los túneles, junto 
con el desarrollo moderno de obras de alta ingeniería, contribuye al aumento de su 
aplicación (Claussen, H. 2010). La facilidad que presenta al trabajarse brinda un mayor 
rendimiento y un avance más eficiente. 
 
Las mejoras en los controles de la calidad del cemento, los diseños de mezclas, el uso 
de productos acelerantes no alcalinos (Storås et ál. 1999) y aditivos reductores de agua 
8 
 
(Garshol, K.et ál. 1999), han llevado a la utilización de mezclas húmedas que contribuyen 
de manera notoria a la calidad final del concreto lanzado. Adicional a lo anterior, el uso de 
fibras y equipos de colocación, tales como bombas y pistolas, aportan, evidentemente, la 
calidad final. Estas mejoras permiten ampliar las posibilidades de diseño y de modificación 
de las características para requerimientos específicos en los proyectos. 
 
En el empleo de esta técnica hay múltiples variantes que deben ser sometidas a control, 
con el fin de implementar este revestimiento definitivo y lograr una aplicación óptima 
(Gelson J. et al., 2009), lo cual mejora los resultados hasta ahora obtenidos con el método 
tradicional. Estas variables entran a desempeñar un papel definitivo, desde el diseño hasta 
la puesta en operación del túnel. 
 
Como ejemplos, encontramos varios proyectos alrededor del mundo, en donde el 
manejo del concreto lanzado como revestimiento definitivo, junto con otras tecnologías, 
han permitido alcanzar los requerimientos técnicos establecidos para cada uno y 
disminuciones evidentes en plazos y costos de construcción, además, un obvio aumento en 
los niveles de seguridad. Por mencionar algunos, encontramos el túnel carretero submarino 
de Hvalfjördur en Islandia, con una capa de concreto lanzado como recubrimiento primario 
de entre 60 y 80 milímetros y una capa final de 20 milímetros como revestimiento 
definitivo (ITA/AITES, 2005). El proyecto de la central eléctrica de Nathpa Jakry, en India, 
en un comienzo se diseñó con hormigón vaciado en sitio de 300 milímetros de espesor e 
inyecciones de consolidación. Sin embargo, al iniciarse la construcción, se propuso sustituir 
este revestimiento por concreto lanzado, con un espesor de 100 milímetros, reforzado con 
pernos de anclaje y fibra. Finalmente, luego de varios estudios, se estableció una capa de 50 
milímetros y una segunda que variaba entre 100 y 150 milímetros. Al hacerse estos 
cambios, se logró un ahorro cercano al 15% en los costos de fortificación y la reducción a 
diez meses en el tiempo de construcción (Sharma, H.K. et ál. 2008). 
 
3.2 JUSTIFICACIÓN 
 
En Colombia, la utilización de esta tecnología apenas está desarrollo. Entre estos 
encontramos el túnel de Daza en Pasto, que se halla en construcción y tiene una longitud de 
1.6 kilómetros en concreto lanzado como revestimiento definitivo. Otro, es el túnel de 
Dosquebradas, el cual posee una primera capa de concreto lanzado reforzado con un 
espesor de 20 milímetros, fibras metálicas de 30 kg/m³, arcos metálicos en celosía como 
soporte definitivo y una capa final de 7 mm (Jaramillo, Fabio. 2008). 
 
Los ejemplos citados anteriormente demuestran que el empleo del concreto lanzado 
como revestimiento definitivo es todo un éxito y efectivo al lograr mejoras en plazos y 
costos de construcción, así como un aumento en los niveles de seguridad. Sin embargo, 
algo que ha sido observado en varios países, es que haciendo uso de los mismos principios 
del concreto lanzado, cada uno ha hecho modificaciones a los sistemas constructivos y ha 
implementado distintas tecnologías (ITA, 2010). En Colombia, el poco conocimiento de 
esta tecnología y sus ventajas hacen que la aplicación del mismo sea una fuente de 
investigación y una puerta de entrada a un sistema que brindaría numerosas ventajas. Esto 
hace necesario investigar la aplicación de esta tecnología en proyectos nacionales, lo cual 
9 
 
conlleva a que el aporte brindado por esta tesis complemente y ayude a la aplicación de este 
revestimiento en nuestro país. A su vez, brindar información a un proyecto en específico y 
proporcionar nuevas pautas para planes a futuro. 
 
4. MARCO TEÓRICO 
 
A continuación se hace una recopilación de los proyectos de infraestructura subterráneos 
diseñados y construidos, así como los planeados a corto, mediano y largo plazo. Lo 
anterior, como introducción a las condiciones del país, en términos de túneles viales. Esta 
exposición se hace con el fin de generar conciencia de la importancia de la infraestructura 
subterránea para nuestro país, y así crear una base sólida para la posible aplicación de dar 
una introducción a las condiciones de las obras subterráneas. Aquí, un breve recorrido por 
los ya diseñados y construidos que forman parte de proyectos de infraestructura vial. 
4.1 FUNCIONES Y CLASIFICACIÓN DE LOS TÚNELES 
 
Túneles hidráulicos de alcantarillado y saneamiento: son sistemas de conducción de aguas 
servidas, necesarios en los sistemas de saneamiento y alcantarillado de los centros urbanos. 
Túneles viales o de carreteras, ferrocarriles y canales: túneles dedicados al paso de 
vehículos, trenes y metro. Los túneles viales se definen como conductos subterráneos 
construidos para que el tránsito de vehículos pueda superar con mayor facilidad zonas 
montañosas o de relieve especialmente abrupto. 
Túneles de conducción de agua a presión: para el transporte de agua a presión desde 
una presa o embalse de aprovechamiento hidroeléctrico hasta las turbinas de una central de 
producción de energía eléctrica aguas abajo, por ejemplo. 
 
4.2 INFRAESTRUCTURA ACTUAL Y FUTURA DE TÚNELES EN COLOMBIA 
 
Primero se plantea un resumen de la infraestructura actual y a futuro de túneles en 
Colombia. Las tablas muestran la cantidad de kilómetros de túneles construidos y a 
construir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
4.2.1 Túneles viales 
 
Túneles viales construidos en Colombia antes del 2002 
Túnel Ubicación Longitud 
(m) 
Tipo de 
Revestimiento 
Buenaventura I Dagua-Valle del cauca220 CC y RN 
Buenaventura II Dagua-Valle del cauca 130 CC y RN 
Buenaventura III Dagua-Valle del cauca 100 CC y RN 
Buenaventura IV Dagua-Valle del cauca 85 CC y RN 
Buenaventura V Dagua-Valle del cauca 480 CC y RN 
El polvorín Santa Maria-Boyaca 1640 RN 
Las juntas Sutatenza-Boyaca 205 RN 
Pozo azul Garagoa-Boyaca 290 RN 
El volador Macanal-Boyacá 234 RN 
El ventarrón Macanal-Boyacá 612 RN 
El salitre Macanal-Boyacá 634 RN 
El trapiche Macanal-Boyacá 90 RN 
La esmeralda Santa Maria-Boyaca 400 RN 
La presa Santa Maria-Boyaca 475 RN 
Pluma de agua Santa Maria-Boyaca 770 RN 
La cascada Santa Maria-Boyaca 420 RN 
Moyas Santa Maria-Boyaca 350 RN 
Muros I Santa Maria-Boyaca 134 RN 
Muros II Santa Maria-Boyaca 350 RN 
El Infierno Garagoa-Boyaca 488 RN 
La Llana Taminango-Nariño 204 CL 
Peñaliza Chachagui-Nariño 205 CL 
El espejo Riosucio-Caldas 180 RN 
Quebradablanca Guayabetal-Cundinamara 726 RN 
La Llorona Dabeiba-Antioquia 435 RN 
Caquetá I Florencia-Caquetá 240 CC 
Caquetá II Florencia-Caquetá 412 CC 
Caquetá III Florencia-Caquetá 208 CC 
Caquetá IV Florencia-Caquetá 171 CC 
Bijagual Villavicencio-Meta 185 CC 
Buenavista-Misael 
Pastrana Borrero 
Villavicencio-Meta 4520 CC 
Boquerón-Argelino 
Duran Quintero 
Bogotá-Cundinamarca 2405 CC 
Túnel Guarne-
Ascenso 
Copacabana-Antioquia 235 CC y RN 
11 
 
Túnel Guarne-
Descenso 
Copacabana-Antioquia 295 CC y RN 
 TOTAL METROS 18528 
 
Tabla 1. Algunos túneles viales construidos en Colombia antes de 2002 (Gil, Juan. et al. 
2010.) 
 
 
Túneles viales construidos en Colombia después del 2002 
Túnel Ubicación Longitud 
(m) 
Tipo de Revestimiento 
Fernando Gómez 
Martínez-Occidente 
Medellín-Antioquia 4603 CC 
Piloto de la línea Calarca-Quindio 8554 SE 
La Estrella Calarca-Quindio 326 (sin terminar) 
Los Robles Calarca-Quindio 883 (sin terminar) 
Los Chorros Calarca-Quindio 611 (sin terminar) 
Peña San Pablo-
Túnel falso 
Girón-Santander 127 PA 
Falso a los Llanos Guayabetal-
Cundinamarca 
118 Soporte Estructural 
Helicoidal Dosquebradas-Risaralda 125 CL 
Guillermo León 
Valencia-Sumapaz 
Icononzo-Tolima 4206 CC 
 TOTAL 19553 
 
Tabla 2. Algunos túneles viales construidos en Colombia después del 2002 (Ibíd.) 
 
Túneles viales en construcción 
Túnel Ubicación Longitud (m) Tipo de Revestimiento 
Centenario II-La 
Línea 
Calarca-Quindio 8763 CL y CC 
Daza Pasto-Nariño 1735 CL 
Buenaventura No. 8 Dagua-Valle del Cauca 300 CL y CC 
 TOTAL 10798 
 
Tabla 3. Algunos túneles viales en Colombia en construcción (Ibíd.) 
 
 
Convenciones 
CC: concreto convencional CL: concreto lanzado 
CHC: concreto hidráulico convencional PA: pórticos acero 
12 
 
SE: soporte estructural RN: roca natural 
Túneles viales en diseño 
Túnel Ubicación Longitud (m) 
La quiebra Carretera Medellín-Barbosa 3.400 
Segunda Calzada Villavicencio Carretera Bogotá 
Villavicencio 
14.500 
Santa Elena Carretera Medellín-Rionegro 8.200 
Toyo Carretera Medellín -Urabá 4.900 
Ruta del Sol I Sector 1 Villeta – El Korán 2 x 2.180 
Ruta del Sol II Sector 1 Villeta – El Korán 2 x 960 
Ruta del Sol III Sector 1 Villeta – El Korán 2 x 750 
La Aurora Bogotá-La Calera 1.600 
Gualanday Girardot-Ibagué 1.810 
Lateral al rio Medellín 5.300 
Cerros Orientales Bogotá 5.000 
Cocoló Bogotá-Honda 6.100 
Autopistas de la Montaña (131 
túneles) 
Antioquia 87.000 
 TOTAL 137.810 
 
 
Tabla 4. Algunos túneles viales construidos en Colombia en etapa de diseño (Ibíd.) 
 
 
4.2.2 Túneles hidráulicos 
 
Túneles hidráulicos construidos en Colombia 
Túnel Longitud 
Amoya 14,000 
Anaime 6,000 
Calima 10,000 
Chingaza 30,000 
Chivor I, carga inferior 1,120 
Chivor I, carga superior 5,850 
Chivor II 5,547 
Colegio 8,588 
Guarino-Miel 3,800 
Guavio 40,000 
Manso-Miel 4,500 
Mesitas, Granada I y II 12,425 
Mesitas, Paraíso 1,282 
13 
 
Miel 1 6,432 
Porce II 10,000 
Rionegro-Chivor 10,600 
Rosales 9,200 
Salvajina 1,583 
San Carlos 8,000 
San Rafael 2,000 
Sonsón 3,500 
Tunjuelito-Chivor 14,000 
TOTAL (m) 208,427 
 
Tabla 5. Algunos túneles hidráulicos construidos en Colombia (Ibíd.) 
 
 
La siguiente grafica muestra la longitud de túneles construidos en Colombia entre los años 
cincuenta y el 2003. Se evidencian dos periodos donde la construcción de túneles es nula 
debido a dos décadas marcadas por problemas de orden político y militar. 
 
 
 
Grafico 1. Longitud total de túneles construidos en Colombia antes del 2003 (Ibíd.) 
 
Según información obtenida de la presentación del Ing. Daniel Pérez en la página de 
internet de la Universidad Nacional, el tipo de sostenimiento usado en túneles durante la 
última mitad de década se divide de la siguiente forma: 
 
6.23% 
46.30% 
20.01% 
27.46% 
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
40.00%
45.00%
50.00%
1950-1960 1960-1970 1970-1980 1980-1990 1990-2000 2000-2003
Longitud Construida (%) 
14 
 
 
 
Grafico 2. Tipo de soporte de los túneles construidos en Colombia (Ibíd.) 
 
El autosoporté comprende el uso de la capacidad de la roca a resistir esfuerzos por lo que se 
hace uso ocasional de o nulo de pernos. En el caso del concreto lanzado se repite el uso 
ocasional o nulo de los pernos. La malla se usa en conjunto con concreto lanzado y pernos. 
 
 
 
Grafico 3. Tipo de revestimiento de los túneles construidos en Colombia (Ibíd.) 
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
Autosoporte Concreto
lanzado
Concreto
lanzado +
Pernos
Concreto
lanzado +
Pernos + Malla
Arco metalico Arco metalico
+ Entibado de
acero
Lo
n
gi
tu
d
 C
o
n
st
ru
id
a 
(%
) 
Tipos de Soporte 
40.63% 
0.19% 
2.70% 
12.87% 
24.83% 
17.42% 
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
40.00%
45.00%
Concreto Pórticos de
acero
Concreto
hidráulico
convencional
Soporte
estructural
Sin
revestimiento
Concreto
lanzado
Tipo de Revestimiento 
15 
 
 
El grafico anterior muestra el predominio del concreto convencional como sistema de 
revestimiento en túneles viales en Colombia. Por otra parte, el concreto lanzado muestra un 
pequeño porcentaje dentro del marco general de túneles en Colombia, esto se debe a que 
solo esta tecnología se encuentra primordialmente en los túneles en proceso de construcción 
como el túnel de la Línea-Centenario II, Daza, Buenaventura y Bogotá-Villavicencio. 
 
 
4.3 REVESTIMIENTO EN TÚNELES VIALES 
 
4.3.1 Generalidades 
 
El revestimiento es una estructura necesaria en la mayor parte de los túneles, que se usa 
siempre en suelos blandos y en las rocas. Por lo general, esta estructura es fabricada en 
concreto y se utiliza con dos fines: en cuanto a estructura, para contener y soportar el 
terreno, y operacionalmente, para brindar una superficie interna que sea adecuada y cumpla 
las funciones del túnel. 
 
El revestimiento debe cumplir con unos requisitos principales que ofrezcan una 
construcción segura, económica y una amplia adaptabilidad frente a las variaciones 
presentes en el proceso de construcción. Estos tienen en cuenta los siguientes aspectos: vida 
útil, seguridad, tolerancias dimensionales, costos de operación y mantenimiento y calidad 
de la superficie final (Suarez et al., 2009). 
 
Los requerimientos principales que deben cumplir los revestimientos estructurales son: 
(Linares, A. 1972): 
1. Proporcionar el apoyo estructural necesario. 
2. Controlar o eliminar la entrada o escape de agua. 
3. Ajustarse a la sección de operación. 
 
Al cumplir los requisitos, el sistema de revestimiento a escoger deberá permitir una 
construcción segura y económica. Las características a tener en cuenta en la construcción 
de túneles viales, son: su geometría, iluminación, ventilación, control del tráfico, sistemas 
de seguridad, medidas contra incendios, instalaciones de mantenimiento y de limpieza, y 
de servicios públicos. 
 
Considerando que un túnel vial es parte deun proyecto que se diseña con base en su 
capacidad de tráfico, se ha encontrado que éstos manejan valores superiores a los nominales 
del sistema al que pertenecen, razón por la cual el tráfico entra a ser un factor principal para 
determinar la geometría del túnel, su alumbrado y su ventilación. 
 
4.3.2 Soporte 
 
Al momento de excavar un túnel, se altera el equilibrio existente en el terreno, motivo por 
el cual es imprescindible establecer un sistema de soporte que controle los esfuerzos y 
16 
 
deformaciones que antes eran asumidos por la roca y ahora deben ser controlados mediante 
estructuras de apoyo. Por una parte, en roca homogénea y sólida se genera una acción de 
arco que en muchos casos hace que sea innecesario el soporte adicional. Por otra, en un 
terreno blando y plástico se desarrolla una condición semejante a la presión hidrostática y 
hace necesario poner un soporte adicional. En la mayoría de túneles se presentan estos dos 
casos, lo que hace necesario realizar cambios según el tipo de terreno, y hace que la labor 
de diseño del soporte sea más compleja. 
 
El soporte en túneles es utilizado para proteger al personal y los equipos que operan en 
él, minimizar los movimientos del suelo o roca que puedan llegar a causar daños a las 
estructuras, y también para garantizar que el túnel cumpla con la función para la cual fue 
diseñado. Las dos primeras funciones son cumplidas con un soporte temporal, mientras que 
la tercera función se cumple con un revestimiento final de concreto. El concreto lanzado 
sirve como soporte temporal y final, y es por esto que su empleo en proyectos de túneles se 
ha incrementado. 
 
Existen dos tipos de métodos se soporte en roca (Mussak, J. 2008): 
 
1. Soporte pasivo: son los métodos que proveen una restricción superficial a la masa 
de roca mediante la instalación de elementos estructurales en la superficie. Por 
ejemplo, apoyos de madera, arcos de acero, packs de madera, mallas y concreto 
lanzado. A estos métodos se les dice de soporte “pasivos” porque requieren del 
movimiento de la masa rocosa para desarrollar su carga de resistencia. 
2. Soporte activo: se refiere a los métodos de refuerzo que modifican el 
comportamiento interno de la masa de roca mediante la instalación de elementos 
estructurales dentro de ella. Estos métodos activos han sido diseñados con la 
intención de reaccionar a los movimientos de la masa rocosa, desarrollar fuerzas de 
contención y así transferir estas fuerzas de regreso a la misma. 
4.3.2.1 Sistemas de soporte primario 
 
 
El sistema de soporte está relacionado al método de excavación y a su vez este depende de 
las condiciones geológicas y geotécnicas del macizo. A continuación se indica el sistema de 
soporte asociado al método de excavación: 
 
Método de excavación Sistema de soporte inicial 
Excavación con máquina 
tuneladora abierta tipo 
“TBM” 
Soporte tradicional consistente de 
concreto lanzado, arcos de acero, 
pernos de roca pasivos, etc. 
Excavación con máquina 
tuneladora tipo “escudo” 
Dovelas prefabricadas habitualmente 
de concreto armado de alta 
resistencia 
17 
 
Excavación convencional 
(NATM) 
Soporte tradicional, consistente de 
concreto lanzado, arcos de acero, 
pernos de roca pasivos, etc. 
 
Tabla 6. Métodos de excavación y soporte inicial 
4.3.2.2 Dovelas prefabricadas 
 
En el caso de realizar una excavación con máquina tuneladora tipo “escudo”, se emplean 
dovelas prefabricadas que funcionan como un método de soporte pasivo. Las dovelas se 
instalan formando un “anillo” al final del escudo de la máquina tuneladora. Al instalarse los 
anillos, queda un espacio entre el perímetro de excavación y la cara exterior de las dovelas, 
que se rellena habitualmente con mortero o con grava según el tipo de dovelas. 
 
Los tipos de dovelas son (Geoconsult, 2010): 
– Dovelas sin sellos con instalación posterior de un revestimiento secundario, con la 
finalidad de dar la impermeabilización al túnel. Este tipo de dovelas es común para 
túneles en roca sobre el nivel freático o para túneles con sistema de drenaje para 
evacuar las aguas subterráneas. El relleno del vacío del anillo típicamente es de 
grava. 
– Dovelas con sellos para estanqueidad instantánea del túnel; este tipo de dovelas se 
requiere en conjunto con máquinas tuneladoras con escudo y frente cerrado; vale 
decir, en suelos blandos bajo el nivel freático, donde no es posible deprimir el nivel 
freático y/o la minimización de los asentamientos en superficie son un requisito 
clave para la construcción del túnel. El relleno del vacío del anillo típicamente en 
este caso se materializa mediante mortero de cemento inyectado a presión. Los 
requerimientos antes mencionados son típicos para túneles urbanos y por lo tanto en 
éste proyecto no será empleado este tipo de dovelas. 
 
El uso de dovelas prefabricadas como soporte primario tiene limitaciones en rocas. Las 
deformaciones del macizo rocoso por lo general son altas, razón por la cual la estructura 
debe acomodarse a las mismas y la estructura tener características de flexibilidad que las 
dovelas no poseen. Adicionalmente, debido a las cambiantes condiciones del macizo 
rocoso, es necesario dimensionar las condiciones más desfavorables, que aumentan su costo 
y se torna en un soporte inviable. 
4.3.2.3 Sostenimiento Convencional 
 
Este sistema se emplea para excavación tradicional y con máquina tuneladora tipo TBM 
abierta. Para ambos se propone la aplicación del “Nuevo método austriaco de construcción 
de túneles”, que hace uso de una metodología de clasificación del macizo rocoso y métodos 
de excavación. Estos serán desarrollados más adelante, junto con la instalación de 
sostenimiento primario. 
 
El sostenimiento convencional está constituido por uno o varios de los siguientes 
elementos de soporte: 
18 
 
 
Concreto lanzado 
 
El concreto lanzado o shotcrete es utilizado como elemento de soporte pasivo primario, y 
en interacción con los pernos de roca pasivos y los arcos de acero, como controlador del 
desarrollo de esfuerzos y deformaciones. 
 
En ningún momento el concreto lanzado se debe tratar como un elemento 
estructural independiente, sino como un elemento de un sistema integral de soporte. Es 
relevante que la capa de concreto sea lo suficientemente delgada para que sea flexible y se 
acomode a los cambios de forma sin presentar grietas. Se sugiere que el concreto lanzado se 
aplique reforzado con mallas, fibras metálicas o fibras sintéticas, con el objeto de lograr una 
resistencia adicional a la flexión. 
 
Pernos de roca o anclajes 
 
Son elementos que por medio de pernos anclados profundamente en la roca y sometidos o 
no a un esfuerzo de compresión, mediante la aplicación de una carga aplicada con gato, 
desde el frente de excavación, sirven para reforzar y soportar la roca que rodea la 
excavación. El término también se utiliza para barras no tensionadas, con inyecciones de 
selladores como refuerzo. 
Su función principal es la de mantener la integridad de la roca sometida a esfuerzos, 
actúan como un arco o viga a través de la excavación para fijar cualquier roca o estrato 
delgado en la superficie, anclándolas profundamente. El anclaje en las rocas crea una zona 
de compresión radial y de esta forma refuerza la zona de rocas altamente esforzadas 
alrededor de la cavidad. En el caso de reforzar el techo de un frente, los pernos deben unir 
entre sí las capas de roca individuales a una zona superior más resistente. 
 
Por consiguiente, los pernos se deben instalar tan pronto como sea posible para 
asegurar el terreno y evitar la separación de las capas o el movimiento de las juntas. 
 
La duración del sistema dependerá directamente de su función. En el caso de ser 
únicamente como soporte temporal, hasta que se instale un revestimiento definitivo, la 
corrosión no tendrá ninguna importancia, pero debenevitarse las pérdidas de tensión por 
deslizamiento del anclaje. En caso de que los pernos tengan una función permanente o a 
largo plazo, pueden utilizarse aleaciones resistentes a la corrosión, y mediante inyecciones 
de lechada de cemento o resinas brindar un doble función, anclaje de lo pernos y protección 
contra la corrosión. 
Los tipos de pernos más comunes son: 
– Sin lechada de cemento - tipo de expansión. 
– De fricción - tipo a fricción (“swellex”). 
– Con lechada o mortero de cemento. 
– De inyección autoperforantes. 
19 
 
– Especiales. 
 
La elección del tipo de perno dependerá de las condiciones geológico-geotécnicas 
encontradas durante la construcción del túnel. 
 
 Arcos de acero 
 
En las áreas del túnel con condiciones geológicas y/o geotécnicas desfavorables, donde los 
pernos pasivos resulten insuficientes, sobre todo después de la excavación, se recomienda 
recurrir a una fortificación adicional con marcos de acero. Los arcos metálicos son 
elementos compuestos por segmentos de acero estructural tipo I, U o H, con placas 
metálicas soldadas en sus extremos y unidos entre sí con tornillos, para adaptarse a la 
sección del túnel, transmitir esfuerzos y controlar deformaciones. 
 
Se consideran los siguientes tipos de marcos metálicos: 
– Reticulados o en celosía 
– De perfil U, I o H 
– Con conexión deslizante o TH 
4.3.3 Revestimiento 
 
Los tipos de revestimiento que pueden utilizarse en un túnel vial son: concreto lanzado, 
concreto convencional, muros y techos falsos, paneles prefabricados separados del 
perímetro de la excavación, enchapes o baldosas, morteros especiales y pinturas (cita, libro 
volumen 1, pág. 247). El revestimiento definitivo tiene como objetivo final garantizar la 
estabilidad estructural y la impermeabilización del túnel, así como también el cumplimiento 
de requerimientos operacionales y de funcionalidad 
 
Sistemas de revestimiento definitivo 
 
Revestimiento de una sola capa 
 
En este caso, el revestimiento primario, instalado como parte del sostenimiento inicial, 
forma parte integral del revestimiento definitivo. Los revestimientos primario y secundario 
actúan como un sistema monocapa. El revestimiento definitivo, por lo regular en concreto 
lanzado, queda instalado (con la posible aplicación de una membrana intermedia de 
impermeabilización proyectada) entre las dos partes de la cáscara. 
 
En función de los criterios de soporte y revestimiento definidos por el diseñador 
para el túnel, este puede construirse sin revestimiento definitivo. Esta solución se considera 
apta solo para túneles en los que la estabilidad permanente y el cumplimiento de los 
requerimientos de operación en caso de daño del revestimiento este garantizado, como 
puede serlo en el caso de un incendio grande. 
 
Otro ejemplo de este tipo sería en el caso de un revestimiento en dovelas 
prefabricadas de concreto, que se instalan como parte del sistema de excavación con 
máquina tuneladora tipo escudo. De emplearse dovelas prefabricadas como única capa, 
20 
 
éstas deben ser selladas y sin posibilidad de entrada de agua. Sin embargo, el empleo de 
este tipo de revestimiento impermeable, desde el punto de vista técnico y económico, se 
limita a presiones de agua alrededor de 5 a 6 bares. 
 
Revestimiento de dos capas 
 
El soporte primario es temporal y no forma parte del revestimiento definitivo. Se instala un 
revestimiento definitivo, diseñado para soportar las cargas a largo plazo y las que actúen 
según la operación del túnel. El revestimiento definitivo por lo general es de concreto 
fundido en sitio o, en casos excepcionales, de concreto lanzado. La impermeabilización se 
materializa mediante una membrana sintética o lamina (instalada sobre el revestimiento 
primario) o a través del concreto del revestimiento secundario mismo, diseñado como 
revestimiento impermeable. 
 
Otra opción en este caso, es el uso el de dovelas de concreto prefabricado como 
revestimiento primario, siendo el revestimiento definitivo de concreto fundido en sitio. El 
anillo de dovelas prefabricadas tiene carácter permanente y contribuye a resistir las cargas 
de largo plazo. 
Para cualquiera de los dos casos citados anteriormente, se definirán tipos de 
revestimientos secundarios según los espesores y el tipo de refuerzo que se requiera. 
 
En lo posible, la bóveda del revestimiento definitivo ha de construirse en concreto 
simple, sin armadura de refuerzo. Pero en áreas donde el macizo es de mala calidad, el 
concreto reforzado es imprescindible. Un caso típico, será las rocas evaporíticas (yeso y 
anhidrita), siempre que el túnel de baja altura las atraviese, así como sectores de macizo 
muy alterados –fallas–. 
 
Este también sería necesario, en caso de que se proponga un revestimiento 
definitivo impermeable. Adicional, es probable que en las zonas de portales el 
revestimiento requiera de refuerzo, al igual que en sectores en donde se producen 
intersecciones entre túneles o en cavidades de cualquier tipo. 
 
Concreto colocado en sitio 
 
Este sistema es el más utilizado para el revestimiento permanente en los túneles, puesto que 
tiene la ventaja de diseñar la sección transversal con la forma que se desee. Generalmente 
se funde utilizando una formaleta deslizable, tanto el tiempo como la distancia con respecto 
al frente del túnel. 
 
 
Concreto lanzado 
 
El concreto lanzado se ha convertido en una técnica que cada vez se emplea más como 
revestimiento definitivo. Es una solución efectiva para mejorar la estabilidad del túnel que, 
usado en conjunto con anclajes, permite obtener un sistema de soporte altamente adaptable 
a las condiciones encontradas durante los procesos de excavación. Además, con la 
21 
 
incorporación de refuerzos con fibra, pueden variarse las características de deformabilidad 
y resistencia, para así cumplir los requerimientos especiales. 
 
Además, es una excelente técnica de estabilización y soporte que logra su cometido en 
tiempos muy cortos, sin necesidad del uso de formaleta. Esta técnica se constituye como 
una interacción entre hombre, máquina y concreto. Es un material de alto desempeño que 
funciona bien cuando estos tres elementos tienen éxito trabajando en conjunto. El hombre, 
personificado por el lanzador, requiere de gran habilidad técnica, conocimiento y confianza 
plena en la máquina, lo cual permite cumplir satisfactoriamente la aplicación del concreto 
lanzado. 
 
La creciente demanda de movilidad, limitación de espacio y la necesidad de 
infraestructura subterránea continúa en aumento. El concreto lanzado desempeña un papel 
vital para cumplir estas demandas. Es un método económicamente ventajoso y casi 
ilimitado en cuanto a técnica se refiere, lo que lo convierte en la mejor alternativa (Hofler, 
J., 2004) 
 
 
 
Revestimientos de carácter funcional no estructurales 
 
Este tipo de revestimiento no tiene un comportamiento estructural, y por lo general se 
incorporan directamente al revestimiento estructural. Su función es la de mejorar las 
condiciones internas del túnel, como son visibilidad, facilidad para la instalación de 
tuberías y redes, y algunas veces contribuir a la impermeabilización. Por ejemplo, es 
normal usar paneles o muros falsos en los muros y techo, con el fin de mejorar la 
visibilidad y la sensación de seguridad de los usuarios. En otros casos, los paneles sirven 
para reducir el impacto sonoro o aumentar la reflexión de la luz artificial. Una condición 
común en los túneles es la infiltración de agua través del revestimiento estructural primario. 
Esta penetración genera grandes manchas, bien sea por depósito directo de sales o por la 
adhesión de partículas de hollín y aceite que llega de los vehículos. 
 
Los principales criterios a tener en cuenta para la selección del revestimiento de un 
túnel vial, son (Linares, A. 1972): 
 
 Costos de instalación, mantenimientoy renovación. 
 Alta reflexión luminosa, pero difusa y sin reflejos especulares. 
 Superficies no absorbentes, resistentes al agua, al aceite y a la suciedad. 
 Resistencia al envejecimiento y a la corrosión, propia de la atmósfera del túnel. 
 Resistencia al fuego y que no contribuya con vapores nocivos, en caso de incendio. 
 Rigidez y sin vibración. 
 Renovable, cuando se eche a perder, y de fácil remoción, cuando sea necesario, para 
tener acceso a los servicios que preste. 
 De espesor mínimo, conformados al perfil del túnel. 
 
22 
 
Entre los acabados usados, están los enchapes con baldosas, paneles metálicos, 
enchapes con vidrio cerámico o la aplicación de pintura. La selección del tipo de material 
que se va a usar debe tener los criterios de selección antes mencionados. 
4.3.4 Diseño 
 
El revestimiento definitivo tiene el objetivo de garantizar la estabilidad estructural y la 
impermeabilización del túnel, como también el cumplimiento de requerimientos 
operacionales. Al respecto, hay varios criterios que son expuestos por diferentes 
diseñadores: en unos casos se propone revestir el túnel completamente, para lograr un buen 
desempeño a largo plazo sin necesidad de hacer mantenimientos durante el proceso de 
operación del túnel. En otros, proponen numerosas ventajas de los túneles sin revestimiento 
o revestimiento parcial. 
 
Según algunos diseñadores (Hendron, 1983), el revestimiento en un túnel vial se 
comporta como una estructura en arco que, de ser sometida solo a cargas por peso propio, 
puede ser optimizada y lograr una gran disminución en costos. Adicionalmente, esta actúa 
como una membrana que redistribuye cargas, no como un arco que soporta pesos 
transmitidos por el terreno. Por lo regular, el revestimiento de un túnel vial no requiere de 
acero de refuerzo, a menos que se presenten terrenos expansivos, zonas de fallas o para dar 
continuidad estructural, en caso de que se requiera. En el análisis realizado por Hendron, et 
al., acerca del revestimiento, se parte del hecho de que existe poca uniformidad entre los 
conceptos de diseño del revestimiento, lo que en muchos casos se traduce en sobrediseños y 
sobrecostos. Este análisis comprendió el estudio de los procedimientos y consideraciones 
adoptados por 16 proyectos de túneles viales y férreos. 
 
Se ha establecido que las cargas de diseño que actúan durante la vida útil del 
revestimiento son afectadas por factores de carga que varían según el criterio del 
proyectista. Con estas cargas se realiza un análisis de la interacción entre el revestimiento y 
el medio, considerando la capacidad de empuje y momento del revestimiento. Una vez 
conocidos, se comparan con la resistencia de las secciones del revestimiento. Ésta se reduce 
por un factor que tiene en cuenta las posibles variaciones de la resistencia de los materiales. 
A continuación se muestra el nombre de la empresa constructora, los diseñadores y el 
nombre del túnel: 
 
Dentro de los factores comunes entre las propuestas de diseño del revestimiento se 
encuentran: 
 
Cargas externas e internas 
 
Algunas de las cargas internas y externas a tener en cuenta en el diseño del revestimiento 
son: 
 Cargas del macizo rocoso. 
 Presión externa de agua. 
 Fijaciones o apoyos para vías de rescate, equipos electromecánicos, comunicación y 
señalización. 
23 
 
 Acción de la temperatura, producto del gradiente término del macizo en función de 
la profundidad a la que está el túnel. 
 Acciones de retracción y fluencia. 
 Acciones de presión y de depresión aerodinámica dentro del túnel. 
 Cargas impuestas de la superficie en sectores de baja cobertura. 
 Cargas provenientes de la acción expansiva de rocas. 
 Acciones sísmicas según el tipo de macizo en donde se encuentre el túnel. 
 
La gran mayoría de túneles en roca son soportados temporalmente hasta que se 
completa la excavación, y luego se hace la instalación del revestimiento final en la abertura 
estable. Diez de las firmas consultadas seleccionaron el revestimiento basados en el espesor 
mínimo por razones de construcción y no realizaron cálculos con cargas de terreno. Los 
diseñadores argumentan que el soporte temporal estabiliza la abertura y que el 
revestimiento final es necesario solo para mantener esa estabilidad y para controlar las 
fugas dentro del túnel. 
 
Superficie interna 
 
Los túneles viales tienen altos índices de contaminación, producto de la combustión de 
combustibles y el calor generado por el tránsito de los vehículos. En función de estas 
condiciones, se hace necesario asegurar unos estándares de rugosidad, aerodinámica, 
construcción, estética y funcionalidad que permiten proveer una superficie adecuada para el 
funcionamiento del túnel. 
 
 
Durabilidad 
 
La durabilidad es una propiedad importante del concreto, por eso es indispensable que 
tenga la capacidad y calidad para resistir las condiciones de servicio. El ACI-201 la define 
como “la habilidad para resistir la acción del tiempo, ataque químico, abrasión o cualquier 
otro proceso de deterioro. Un concreto durable mantendrá su forma, calidad y condiciones 
de servicio originales, cuando se exponen a su ambiente”. Se evalúa “en función de su 
capacidad para resistir las acciones de deterioro derivadas de las condiciones de exposición 
y servicio a que está sometida” (ACI, Sección Centro y Sur de México, 1996). 
 
La experiencia ha mostrado que el costo por no considerar la durabilidad es mayor 
al que se invierte (Taylor, 2002 y Uribe, 1999, 2001). Al diseñar una estructura por 
durabilidad, se aportan ventajas técnicas y económicas. Técnicamente, permite un mejor 
desempeño ante sus condiciones de servicio y, por consiguiente, la disminución en las 
reparaciones, lo que se traduce en más economía en costos operativos y de mantenimiento. 
 
Estadísticamente, resulta difícil determinar las causas de problemas de durabilidad 
en estructuras de concreto. A principios de la década de los 80, en España se realizó un 
estudio al respecto, en el que los resultados son interesantes e indican la importancia de 
cada etapa (figura 2). Sanjuán y Castro (2001) estiman hasta en 30% la falla, debida a 
deficiencias en la selección de los materiales. Dichos datos indican que para lograr un 
24 
 
concreto durable se deben considerar todos los aspectos de calidad de materiales y 
proveedores, así como un conocimiento de las condiciones de servicio para un correcto 
diseño y un adecuado proceso constructivo. 
 
 
Figura 2. Causas que producen problemas de durabilidad. 
Los agentes que afectan la durabilidad del concreto son de diversa índole y su 
clasificación de divide en dos: internos y externos. 
 
Los externos se relacionan con el medio ambiente o a condiciones de servicio, como 
son los iones de cloruro, el dióxido de carbono, los sulfatos, las bacterias, la abrasión y los 
ciclos de congelamiento y deshielo. 
 
Los internos se hallan dentro del mismo concreto, como los iones de cloruro 
incorporados en determinados aditivos y los álcalis del cemento, que reaccionan con 
agregados potencialmente reactivos. 
 
Algunas de las ventajas técnicas y económicas del diseño por durabilidad en una estructura 
son (Castañeda, H. 2005): 
 Mejor desempeño y conservación ante las condiciones de servicio. 
 Mayor vida útil. 
 Menores costos de mantenimiento y operativos. 
 Menor valor presente de los costos de construcción y de mantenimiento. 
 Rentabilidad del proyecto, al reducir costos excesivos por reparaciones. 
 
Mantenimiento 
 
Este aspecto se ha convertido en un criterio de diseño, pues las posibles acciones de 
mantenimiento pueden limitar la capacidad de tránsito. Con el fin de lograr bajos costos de 
mantenimiento y obtener ahorros a largo plazo, deben tomarse varias medias, entre ellas 
(Castañeda, H. 2005): 
 Optima selección de materiales. 
39% 
16% 
45% 
Construcción MaterialesDiseño
25 
 
 Procedimientos de diseño y construcción bien planeados, organizados y llevados a 
término. 
 Programas de mantenimiento. 
 
El plan de mantenimiento está definido por la naturaleza de las construcciones de 
concreto, y en el caso específico de un túnel, debe asegurar el funcionamiento de todos los 
aparatos que contiene. Desde el comienzo, el diseñador debe tener en cuenta las técnicas de 
inspección, pues, en caso de evidenciarse un problema, debe existir una metodología para 
afrontarlo y brindarle una solución económica, viable y de fácil aplicación. El 
mantenimiento preventivo permite controlar la expansión de un problema que, en el caso de 
los túneles viales, se comportan como virales, contagiando rápidamente toda la estructura, y 
en ciertas ocasiones el macizo rocoso. Los costos relacionados con la durabilidad y el 
mantenimiento van muy de la mano. Al respecto, éstos tendrán una explicación detallada en 
el capítulo de costos. 
 
Sistemas de impermeabilización 
 
El sistema de impermeabilización está definido por el sector de macizo atravesado por el 
túnel, aspectos de impacto ambiental, de permeabilidad del macizo, de presión de aguas, de 
agresividad de las aguas, etc. En el diseño se analiza qué tipo de solución se adopta, es 
decir, si se propone un revestimiento sin drenaje, drenaje parcial, totalmente drenado o un 
sistema mixto. 
 
La capa de soporte estructural debe presentar una superficie adecuada con el 
objetivo de preservar la integridad de la lámina. Los criterios para la instalación de las 
láminas de impermeabilización son (ITA, 2005): 
 
– La relación entre el ancho y el alto de las cavidades debe ser BA: BT = 10: 1 (figura 3) 
– Las irregularidades de pequeña escala deben tener un radio mayor de 300 mm 
– El concreto lanzado debe estar fraguado con un espesor de capa mínimo de 5 cm. 
– La malla metálica, los pernos y las cabezas de los anclajes deben estar recubiertos al 
menos por 5 cm de concreto lanzado. 
– Las esquinas y los bordes cortantes deben estar redondeados. 
– Se debe garantizar la estabilidad y la resistencia del soporte calculadas. 
– El tamaño máximo de los agregados debe ser de 8 mm. 
 
Figura 3. Criterios para el concreto lanzado. 
26 
 
 
 
 
 
Influencia del agua (Hermosilla, Alexis. 2005) 
 
La impermeabilización de un túnel está influenciada por la calidad y el tipo de agua del 
terreno. 
En general, se distinguen los túneles ubicados en zonas de aguas subterráneas, en 
zonas de saturación o en la franja capilar. La agresividad del agua y su intensidad contra el 
revestimiento depende del tipo de agua del terreno y se puede manifestar de dos formas: 
 
-Agua capilar 
- Agua freática 
 
Según estas dos formas, se pueden clasificar las medidas a tomar en cuenta en las técnicas 
de impermeabilización. 
 
Impermeabilización en franja capilar: debe ser realizada en toda construcción 
subterránea con el fin de cerrar todos los poros para evitar que la humedad llegue al interior 
por capilaridad. 
 
Impermeabilización en zonas de saturación: debe ser una impermeabilización resistente 
y flexible frente a la presión de agua. Se debe evitar el aumento de la presión de agua, por 
lo que es necesario desviar y recoger el agua en un drenaje longitudinal del túnel. 
 
Impermeabilización en agua subterránea: debe ser una impermeabilización flexible y 
cerrada y resistente a la presión del agua subterránea. En la etapa de construcción se hace 
necesario bajar el nivel freático o eliminarlo con aire comprimido. 
En cada uno de los casos para la elección del material de impermeabilización es 
indispensable el conocimiento de la composición química y condiciones físicas del agua y 
del terreno, ya que ciertas sustancias disueltas en ambos pueden atacar la 
impermeabilización. 
 
Teniendo en cuenta la influencia de los diversos factores, los requisitos y los tipos de 
soportes en los sistemas de impermeabilización de túneles, como el volumen de filtraciones 
27 
 
existentes y el tipo de revestimiento previsto, la impermeabilización puede comprender de 
una a cuatro fases: 
 
Fase 1. Impermeabilización primaria: son los trabajos provisionales de control o 
taponamiento y conducción de aguas para permitir la ejecución posterior de las 
impermeabilizaciones intermedia y principal. 
Tradicionalmente se han utilizado sistemas de drenaje como el método de 
Oberhasli, con el empleo de tubos o canaletas, sujetas al sustrato cementos de fraguado 
ultrarrápido, proyección de morteros o gunita. 
 
Figura 4. Impermeabilización primaria, sistema oberhasli (Rodríguez, Mariano. 2008) 
 
Fase 2. Impermeabilización intermedia: son los trabajos posteriores a la 
impermeabilización primaria mediante la aplicación de mortero o concreto lanzado. La 
impermeabilización intermedia puede ser de protección cuando se aplica un concreto o 
mortero lanzado de un espesor no superior a 7 cm en toda la superficie a tratar, de esta 
forma se consigue proteger la primera impermeabilización o de nivelación cuando la 
aplicación del mortero o concreto lanzado tiene por finalidad servir de soporte a la 
impermeabilización principal y su espesor suele ser de 10 a 250 mm. 
 
28 
 
 
Figura 5. Requisitos mínimos del soporte (Ibíd.). 
Fase 3. Impermeabilización principal: consistirá en la instalación de un geotextil, de una 
membrana impermeable de PVC o cualquier otro material que garantice la absoluta 
estanqueidad del túnel. 
 
Son los trabajos de ejecución de una membrana impermeable de cualquier tipo que 
garantice la estanqueidad del túnel. Hay diferentes tipos (Rivas, J.L. 2006): 
 
 Revestimientos con resinas (membranas acrílicas proyectables). 
 Revestimiento con morteros predosificados. 
 Sellado de juntas de dovelas prefabricadas. 
 Revestimiento con geosintéticos. 
• Colocación en lámina vista, sobre sostenimiento definitivo. 
• Colocación en sándwich, confinado entre sostenimiento provisional y 
revestimiento de hormigón. 
 
29 
 
 
Figura 6. Criterios para el concreto lanzado. 
 
Fase 4. Impermeabilización posterior: son aquellos trabajos previstos o no, 
complementarios de la impermeabilización principal o bien trabajos de reparación que 
conduzcan posteriormente a la impermeabilidad de la construcción. Su aplicación se 
adecuará según la importancia de las filtraciones o la calidad del soporte de ejecución. 
 
Ejemplo trabajos posteriores (Rodríguez, Mariano. 2008): 
 Inyecciones. 
 Morteros pre-dosificados impermeables. 
 Revoques o gunita. 
 Taponamiento y sellado de grietas y juntas. 
 Rejuntado de mampostería. 
 Drenajes. 
 Rei-mpermeabilización con membranas, en lámina vista. 
 
 
Requerimientos 
 
Los requerimientos de los componentes fundamentales en la impermeabilización de un 
túnel serán, primero la membrana como elemento impermeable y segundo el geotextil 
como elemento de protección de daños mecánicos y de evacuación de las aguas de 
filtración. 
Cuando se considere necesario, dependiendo del caudal de filtración, se efectúa una 
impermeabilización primaria a base de drenes en forma de espina de pez (sistema 
Oberhasli) para recoger y conducir el flujo de agua a los drenes longitudinales. Este sistema 
se construye dependiendo de las zonas de mayor filtración, en cuyo caso su ubicación es 
puntual. 
30 
 
El objetivo de los drenes es el de recoger el agua para evitar problemas en la estabilidad 
del soporte y asegurar la impermeabilización definitiva. 
 
 
Figura 7. Sistema oberhasli (Rivas, J.L. 2006). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conceptos de impermeabilización 
 
A continuación se describen los conceptos empleados para la impermeabilización y drenaje 
de los túneles (Lemke, S. et al. 2010): 
 
1. Túneles sin drenaje 
 
En los túneles diseñados para soportar presiones de agua, el drenaje permanente no es 
necesario, ya que presentan valores de presión de agua muy altos que incrementanlos 
requerimientos de resistencia para el revestimiento (Chabot, 2002)). En túneles no drenados 
bajo presiones de agua en los que el sostenimiento se hace con concreto lanzado, las 
láminas se colocan entre el concreto lanzado y el anillo de revestimiento. Dependiendo de 
la presión del agua, del estado de la misma y del terreno, se posicionan los siguientes 
sistemas: 
 
31 
 
– Una lámina en todo el perímetro del túnel. 
– Una lámina en todo el perímetro del túnel combinada con una anillo de 
revestimiento impermeable. 
– Doble lámina en todo el perímetro del túnel. 
 
a. Drenaje provisional 
 
Luego de la colocación de la lámina y del revestimiento para mantener el área de trabajo 
seca, el túnel debe disponer de un drenaje provisional bajo la solera. En las etapas de 
construcción, relleno y cierre del drenaje en etapas posteriores, es necesario ubicar puntos 
de bombeo, aproximadamente a cada 100 metros, para posibilitar el bombeo. 
 
b. Espesor de la lámina 
 
Si el túnel se construye con sistema de impermeabilización en todo el perímetro, se pondrá 
lámina en la pata, la bóveda y la solera. Para lograr una mejor resistencia frente a daños 
mecánicos locales y, en consecuencia, aumentar la calidad, la mayoría de Normas Europeas 
(ITA, 2005) recomiendan láminas de 3,0 milímetros de espesor para túneles con presión de 
agua, y en túneles sin presión de agua, un grosor de 2 milímetros. Con el fin de facilitar la 
detección de daños en la lámina de impermeabilización, antes o después de la colocación, 
se sugiere apicara una capa de otro color, Adicionalmente, el color claro de la lámina ha 
mostrado efectos positivos psicológicos, gracias a la reflexión de las luces en el interior del 
túnel. 
 
c. Membrana de protección 
 
La zona de solera se protege con una lámina adicional de 3 milímetros de espesor soldada a 
la de impermeabilización, la cual sirve contra los daños que se pueden producir con el 
tránsito y los que se presenten durante la construcción del túnel. 
 
d. Cintas de PVC 
 
En cada unión de las láminas de impermeabilización se debe instalar una cinta de PVC, con 
el objetivo de evitar la entrada de agua que afecte el túnel. Estas cintas se sueldan con calor 
a la lámina, razón por la cual el material de esta debe ser compatible con el de las láminas, 
incluidas la vida útil estimada y los parámetros de soldadura de ambas. Para un buen 
desempeño de las cintas, un parámetro importante es la completa unión entre la lámina y el 
concreto (especialmente en la corona). No se debe permitir la circulación del agua, pero 
esto se logra solo en algunos casos. Se aconseja poner cintas que permitan inyecciones 
posteriores que posibiliten el relleno de las cavidades entre la cinta y el concreto. Esta es la 
única forma de garantizar el buen servicio de las cintas y lograr el seccionamiento del túnel 
(Koma, 2001). 
 
A fin de aumentar la protección de la lámina, las cintas deben instalarse en la misma 
posición que las juntas del concreto de revestimiento, formando así un sistema adicional de 
sellado con la estructura de concreto de revestimiento. 
 
32 
 
2. Drenaje parcial 
 
El drenaje parcial se aplica cuando el agua acumulada no puede extraerse sin ayuda de 
bombas, en los siguientes casos (Chabot, 2002): 
– Túneles que retienen agua y tienen restricciones de presión de agua. 
– El agua en un túnel se alivia hasta una presión determinada. Limitando la presión de agua, 
es posible reducir sustancialmente su extracción, dependiendo de la geología e 
hidrogeología, en comparación con drenajes sin presión. 
– Túneles drenados sujetos a pequeñas presiones locales por obstrucciones en el flujo del 
agua. 
En un túnel diseñado con un sistema de drenaje, el agua tiende a acumularse, lo cual 
redunda en la disminución de la presión, en un aumento de las solicitudes de un sistema de 
drenaje primario o secundario y en una acumulación de material particulado. Entre las 
posibles causas de dicha acumulación están: un mal diseño en el sistema de drenaje, el 
tamaño de los orificios de entrada al drenaje o un inadecuado trabajo de la capa de 
impermeabilización de la solera. 
 
3. Túneles drenados 
 
En el caso de tener columnas de agua elevadas, asociadas a presiones de agua importantes, 
la selección de un túnel drenado es la única alternativa por razones económicas y 
constructivas para cumplir los requerimientos estructurales. Esto también se aplica en el 
caso de pequeñas cargas de agua con poca o escasa incidencia donde la evacuación de 
filtraciones permanentes de agua sin presión. Se debe garantizar durante la vida útil de 
servicio, estimada tanto para la obra como para los elementos del drenaje primario y 
secundario. Lo que resulta en un diseño de la bóveda del túnel sin tener en cuenta las 
presiones de agua. De ser necesario, la solera puede ser plana. Si no es posible garantizar 
estos requisitos, es de esperar que se presenten incrementos de presión bajo la solera o en 
los muros. 
 
 
 
4. Sistemas mixtos 
 
Estos sistemas son necesarios en túneles que a lo largo de su eje atraviesan estratos con baja 
y alta carga de agua. El diseño estructural y de drenaje deben prever estos traslapos, a fin de 
evitar infiltraciones o debilitamiento del macizo y afectación estructural del túnel, poniendo 
en riesgo su vida útil y la de los usuarios 
 
Impacto ambiental 
 
Básicamente, el efecto que el túnel produce sobre las aguas subterráneas del macizo, como 
también el posible efecto que aguas contaminadas de operación del túnel puedan ejercer 
sobre el medio ambiente externo; en ambos casos, el revestimiento definitivo, los sistemas 
de drenaje y sistema de impermeabilización tendrán que contemplar los criterios que se 
establezcan, a efectos de no generar efectos indeseados sobre el medio ambiente. 
 
33 
 
Resistencia contra incendios 
 
Este criterio de diseño tiene alta relevancia en el revestimiento definitivo. En caso de un 
incendio dentro del túnel, el revestimiento definitivo podría colapsar, razón por la cual es 
imprescindible tomar precauciones en su diseño y construcción. 
Los colapsos del revestimiento pueden no generar problemas en sectores del túnel en los 
que el macizo sea autosoportante. Pero sí imponer riesgos para las brigadas de rescate y 
grandes demoras en la reconstrucción del túnel en caso de presentarse colapsos del macizo 
alrededor del túnel. En consecuencia, existen lineamientos y normas que establecen cuál 
debe ser la protección del revestimiento definitivo en aquellos sectores en los que se 
pretende mantener la acción portante estructural y con ello evitar daños de mayor alcance. 
Las medidas a adoptar son variadas, yendo desde de la instalación de un doble 
revestimiento, como medida más completa, hasta la incorporación de aditivos al concreto 
que aumenten el grado de resistencia a la acción del fuego, como solución más simple. 
Corresponderá verificar entonces, por sectores, cuál será el método que más se ajusta a los 
requerimientos que impone este criterio, tanto para los túneles, como las demás obras 
subterráneas que puedan estar sometidas a acciones de fuego. 
4.3.5 Sistema constructivo 
 
4.3.5.1 Generalidades 
 
El método de excavación que se emplea en los túneles depende básicamente de las 
condiciones geológicas, geotécnicas, de variables técnicas y financieras de cada proyecto y 
de cada caso de túnel en particular. 
4.3.5.2 Clasificación de los métodos constructivos 
 
Los métodos de construcción de túneles pueden clasificarse en función de dos parámetros: 
 Grado de mecanización. 
 Comportamiento tenso-deformacional de la excavación. 
 
Grado de mecanización 
Comportamiento de la excavación 
Elástico Deformación moderada 
Deformación 
intensa 
Total (tuneladoras) 
TBM doble 
escudo 
Doble-escudo T.B.M. –
escudada 
E.P.B hidro 
Parcial (métodos 
convencionales) 
Sección 
completa 
Avance y destrozaNATM 
Método helga, 
alemán,… 
34 
 
Galerías de 
cimentación 
ADECO 
 
Tabla 7. Clasificación de los métodos constructivos (celada, 2004). 
4.3.5.3 Métodos de excavación 
 
A continuación se definen los principales métodos convencionales de excavación de túneles 
(Estudio Barcelona, 2009): 
 
Método belga 
 
Consiste en excavar por secciones, con lo cual se evita graves inestabilidades del frente del 
túnel y colapsos del mismo, propias de una excavación completa en una fase. Al trabajar 
con secciones pequeñas es posible solucionar cualquier problema de estabilidad que 
aparezca en el frente, mientras que con un gran frente abierto no lo sería. 
Este método suele aplicarse a túneles con un ancho de unos 8 a 9 metros libres más 3 
metros de ambos hastiales, es decir, unos 11-12 metros. Habitualmente, la ejecución se 
realiza en cuatro etapas consecutivas, por el siguiente orden: 1. bóveda, 2. destroza, 3. 
hastiales y 4. solera. 
 
El método se utiliza en túneles en suelos que presentan con un comportamiento 
óptimo en terrenos cohesivos, formados sobre todo por arcillas compactas o con un cierto 
porcentaje de arena. Se trata de un método de ejecución a sección partida, avance y 
destroza. Para la excavación se emplean martillos mecánicos y requiere el empleo de mano 
de obra especializada. 
35 
 
 
Figura 8. Secuencia de excavación método belga 
Método tradicional 
 
Este consta de varias fases, que se van realizando de manera sucesiva: 
 
Inicialmente, se excava una galería de avance según el eje del túnel, de un metro de 
ancho en la clave de la sección. Una vez finalizada la galería, se ensancha la excavación a 
ambos lados, hasta que la sección media superior queda completamente excavada. El 
ensanche se hace en pases de 1 a 2.5 metros de longitud por 1 a 1.5 metros de acho. Luego 
se ejecuta la bóveda con anillos de 2,5 metros de ancho, que impiden deformaciones del 
terreno. La excavación del avance se realiza mediante martillos neumáticos. 
 
La destroza consiste en excavar un cubo central en la sección media inferior, 
dejando sin excavar los hastiales 1 a 1,5 m para que éstos hagan frente a los empujes de la 
bóveda. Esta operación se realiza con máquina excavadora, con un desfase de 5 a 6 anillos 
respecto del frente del túnel. Posteriormente se ejecutan los hastiales por baches de 2.5 
metros, cuidando no descalzar la bóveda y no excavar dos hastiales enfrentados a la vez. 
 
Para terminar, se excava el fondo de la sección y se ejecuta la solera (contrabóveda). 
La versatilidad del método permite modificar los parámetros básicos (ancho de pase, 
longitud de avance, entibación), adaptándolos al tipo de terreno y de sección. 
36 
 
 
 
Figura 9. Ejecución por el método tradicional 
 
Nuevo Método Austriaco Modificado (NATM) 
 
El empleo de este método permite una relajación del estado tensional del terreno situado 
alrededor de la excavación, con un cierto desplazamiento del mismo; esto, con el objetivo 
de usar un soporte ligero que equilibra empujes y deformaciones hasta un valor aceptable, 
sin llegar a producirse inestabilidades. 
 
El frente de avance se excava de 1 a 2 m con retroexcavadora, martillo, equipos 
mecánicos o pala cargadora según las características del terreno. Luego se pone un soporte 
primario, constituido por cerchas T o H, separadas de 0.5 a 1 metro, previamente curvadas, 
con la sección de la bóveda. Después se lanza una capa de 15 a 20 centímetros de concreto 
con fibras. El sostenimiento se instala con un desfase máximo de 2 metros respecto la 
excavación. 
 
Posteriormente se funde la bóveda (revestimiento definitivo) con un desfase entre 
sostenimiento y revestimiento de unos 18 metros. La destroza se realiza de la misma forma 
que en el método tradicional. 
37 
 
 
Figura 10. Proceso de excavación por el Nuevo Método Austriaco. 
Método del pre-corte mecánico 
 
Consiste en la ejecución de una prebóveda de sostenimiento previo en el perímetro de la 
sección del túnel, antes de proceder a la excavación del terreno correspondiente a cada 
avance. 
 
En el desarrollo de esta tesis se hace hincapié en dos sistemas constructivos de mayor 
interés y de uso general en la actualidad (Geoconsult, 2010); 
– Método convencional por voladura o método cíclico (NATM) 
– Método mecanizado con máquina tuneladora (TBM) 
En general, la excavación con máquina tuneladora se utiliza en macizos rocosos de 
mejor calidad geotécnica, en los que son controlados y predecibles los riesgos a los que 
puede ser susceptible la máquina durante la excavación. Por otra parte, en sectores de 
macizo geotécnicamente menos competentes y complejos (fallas, rocas expansivas, 
condiciones hidrogeológicas desfavorables, cavidades cársticas, etc.) se prefiere la 
excavación convencional o se prevé un tratamiento –antes de excavar– del macizo frente a 
la máquina. 
 
La selección del método de excavación, entre el empleo del método convencional y 
el mecanizado, depende de los criterios que se enumeran a continuación. En primer lugar, 
para túneles cortos, con longitudes que son menores a los 5 kilómetros, el uso de máquinas 
tuneladoras, por lo general, no es económicamente competitivo, excepto en casos de 
condiciones geológicas donde ésta no pueda ser utilizada. Por ejemplo, en terrenos 
extremadamente blandos, rocas residuales o suelos, a ser excavados bajo el nivel freático, 
donde la estructura de soporte e impermeabilización resultan más costosas que la 
adquisición de un escudo. Otro caso puede ser un túnel relativamente corto, en el que la 
excavación solo pueda efectuar desde un extremo, lo que hace que el frente de excavación 
38 
 
sea tan largo que la excavación convencional sea costosa y lenta, justificándose el uso de 
una máquina tuneladora. 
 
 
De acuerdo con lo anterior, son muchos los factores que intervienen en la decisión 
sobre qué método o combinación de métodos de excavación resultan ser los más 
convenientes para un determinado proyecto. Algunos de estos factores importantes se 
mencionan a continuación: 
 
• Longitud: este factor, mencionado anteriormente, es relevante a la hora de escoger 
entre excavación con maquina o no. A medida que aumenta la longitud del túnel, la 
competitividad de la máquina tuneladora crece directamente, siempre que las 
condiciones geotécnicas sean buenas y no existan incertidumbres con relación a esta 
realidad. Debido a esto, en la actualidad se emplean máquinas tuneladoras, 
exceptuando otras razones y variables que podrían hacerlo imposible o poco 
oportuno. Unas de ellas se derivan del resto de los criterios citados a continuación. 
 
• Sección transversal del túnel: teniendo en cuenta la necesidad del empleo eficiente 
de la sección transversal mediante máquina tuneladora en túneles de gran cobertura, 
en donde las tensiones son similares a las verticales y en algunos casos mayores, la 
utilización de secciones transversales circulares es lo más conveniente desde el 
punto de vista estructural. Por tanto, sea cual sea el trazado final del túnel, es 
bastante probable que para sectores del túnel excavados convencionalmente, en 
donde las coberturas sean altas, se adopte una sección transversal circular, similar a 
la que resulta del uso de máquinas tuneladoras. 
 
• Trazado y ubicación: aspectos como la construcción en alta cordillera con 
dificultades de acceso, la complejidad del trazado, cuando la excavación deba 
efectuarse a través de un pozo de gran profundidad, e impliquen una problemática 
en los aspectos logísticos de transporte y de armado de la máquina, hacen 
inapropiado el uso de una máquina tuneladora o, en caso de utilizarla, terminan 
encareciendo demasiado una obra. Adicional a lo anterior, debe considerarse que 
para túneles con alta cobertura y rocas de calidad pobre o con grandes 
incertidumbres en la geología, el empleo de máquinas tuneladoras conlleva un 
riesgo de llegara presentar problemas imposibles de anticipar o difíciles de mitigar 
durante la construcción, los que determinen que la máquina no pueda operar 
eficientemente o se quede parada. 
 
• Entorno y condiciones ambientales en el área del túnel: dado que la construcción de 
un túnel afecta las condiciones ambientales del entorno, se deben evaluar en la etapa 
de factibilidad los impactos temporales y permanentes que producirá la construcción 
y los métodos de mitigación alternativos. Los efectos ambientales pueden ser; 
afectación del régimen de aguas subterráneas en el macizo, asentamientos del 
terreno, contaminación producto del depósito y disposición final del material de 
excavación, contaminación producto de los insumos químicos como aditivos usados 
en el concreto. 
 
39 
 
• Plazos de construcción: esta variable es fundamental en la selección de los métodos 
de construcción, especialmente en túneles largos, no solo por razones geotécnicas, 
sino que también por esta variable suele ser más conveniente combinar la 
excavación convencional con tronadura y la excavación mecanizada mediante 
máquinas tuneladoras. 
 
• Costos de construcción: esta variable es determinante y está ligada a la anterior 
(plazos totales de construcción). Los costos de construcción surgen de un análisis 
financiero relacionado con la oportunidad de asumir costos de construcción más 
elevados, a costa de conseguir con ellos grandes beneficios posteriores. 
 
Los plazos y los costos en general son variables que se tendrán en cuenta, directa o 
indirectamente, en la selección de métodos constructivos y sistemas de soporte, teniendo en 
consideración que la búsqueda de reducción de éstos no afecte la estabilidad, calidad o 
durabilidad de la obra por debajo de los estándares impuestos. 
 
Método convencional o método cíclico (NATM) 
 
Para la excavación convencional se propone la aplicación del “Nuevo Método Austríaco de 
Construcción de Túneles” (NATM o método convencional), que en su metodología 
clasifica el macizo y los métodos de excavación e instalación del soporte primario. Sus 
características se resumen brevemente en los siguientes conceptos: 
 
 
Clasificación del macizo rocoso 
 
Se clasifica en dos categorías principales asociadas al comportamiento de este, sobre las 
cuales se determinará el método de excavación y fortificación del túnel en sus diferentes 
secciones, siendo las siguientes: 
 
– Tipo de Macizo Rocoso o Rock Mass Type o (RMT), clasificación del macizo en 
sectores homogéneos, en términos de propiedades geotécnicas y parámetros que 
puedan indicar que el comportamiento de éste. 
 
– Behaviour Types o Tipos de Comportamiento del Macizo (BT), clasificación 
geológico-geotécnica, en la que intervienen los llamados “factores de influencia”, es 
decir, variables que determinan, para cada obra y sector de obra particular, cómo se 
comportará un cierto tipo de macizo a consecuencia de la excavación del túnel 
 
Instalación de un sostenimiento inicial o primario 
 
Detrás del frente de excavación, se emplean sistemas de fortificación con un cierto grado de 
flexibilidad, como el concreto lanzado, reforzado fibras, anclajes y arcos metálicos. En 
función de cada Tipo de Comportamiento del macizo, se definen las clases de soporte, que 
constituirán las bases según la clasificación geotécnica estimada. 
 
40 
 
– Se implementa un sistema de monitoreo, en forma simultánea a la excavación, en 
términos de deformación. El objetivo del monitoreo es el de contar con parámetros 
inmediatos del comportamiento del macizo y los sistemas de soporte y con ello 
comparar el comportamiento previsto en el diseño con el que se ejecuta. 
 
El comportamiento del macizo y los sistemas de soporte solo se puede conocer con 
suficiente anticipación y precisión a través de un sistema de instrumentación instalado en 
forma oportuna en el frente de excavación de un túnel. Típicamente, se miden 
deformaciones en puntos de referencia instalados en el soporte recientemente construido. 
Adicionalmente, se instalan instrumentos geotécnicos, mediante los cuales se miden las 
deformaciones específicas en el concreto. Sin la implementación de un sistema de control 
no es posible calibrar el diseño teórico con el comportamiento real y más difícil hacer 
ajustes en métodos de trabajo y medidas de soporte, con el fin de lograr reducción en 
costos, sin poner en riesgo la estabilidad del túnel. 
 
Instalación de un revestimiento definitivo interno o secundario en el túnel 
 
Este logra la estabilización y asegura la resistencia definitiva de la obra, como también la 
provisión de una serie de otras características y funcionalidades específicas para cada 
proyecto particular, como parte de las cuáles puede destacarse especialmente la 
impermeabilización de la obra, la mejora de condiciones para la ventilación, la garantía de 
durabilidad, resistencia frente al fuego, etc. La decisión sobre qué tipo de revestimiento 
definitivo a usar es tomada con base en criterios técnicos de resistencia, deformabilidad, 
impermeabilidad, etc., y económicos. 
 
 
Excavación mecanizada (con máquina tuneladora, TBM o Escudo). 
 
La excavación con maquina tunelera se aplica en tramos de geología buena y favorable para 
este tipo de excavación. Se consideran los siguientes tipos de máquinas: 
 
– Máquina tunelera abierta (TBM). 
– Máquina tunelera con escudo (sin sostenimiento activo del frente). 
 
Para excavación con máquina tunelera pueden aplicarse, en principio, dos tipos de 
sostenimiento primario o sistema de fortificación inicial, siendo estos los siguientes: 
 
– Dovelas prefabricadas: se instalan con máquinas del tipo “escudo”, para 
condiciones geológicas poco favorables, es decir, macizos rocosos altamente 
fracturados con gran potencial de desprendimiento de cuñas o en suelos blandos. 
– Sostenimiento “clásico”, consiste en concreto lanzado, arcos de acero, pernos de 
roca pasivos, etc., empleándose en este caso las así llamadas Tunnel Boring 
Machines (TBM) para roca dura, o máquinas tuneladora abiertas, sin escudo y con 
mordazas. 
 
41 
 
En caso de sostenimiento clásico detrás de la máquina tunelera tipo TBM abierta se 
propone la aplicación de los principios del “Nuevo Método Austriaco de Construcción de 
Túneles” (NATM o método convencional). 
 
El tipo de sostenimiento seleccionado para la excavación con máquina tunelera 
depende de las condiciones geológico-geotécnicos y de factores logísticos (disponibilidad 
de materiales y tecnología, distancia a fábrica de dovelas, transporte y almacenamiento de 
dovelas, etc.). 
 
En primer lugar, el sistema de sostenimiento asociado a la construcción mecanizada 
tendrá relación con las condiciones geológicas e hidrogeológicas, siendo el resultado de la 
consideración de criterios técnicos, económicos y otros aspectos relacionados con la calidad 
o durabilidad de la obra misma. La selección de los sistemas de sostenimiento más 
apropiados se basa en consideraciones teóricas, en requerimientos de normas, en la 
experiencia hecha en otras obras similares actualmente en construcción y en los 
requerimientos que específicamente se convengan con el cliente para el proyecto. 
 
Para el revestimiento definitivo interno o secundario deben definirse objetivos y 
criterios para el túnel en operación, en función de las condiciones del proyecto. Por esto, los 
criterios mencionados anteriormente para el método convencional valen igual para el 
revestimiento secundario en caso de excavación con máquina tuneladora, aunque la manera 
de ejecución del mismo sí depende del tipo de la máquina. El revestimiento definitivo de un 
túnel excavado con maquina tunelera puede ser construido de una de las formas siguientes: 
 
 De concreto colado in situ 
 De dovelas (elementos premoldeados) 
 
Un revestimiento de concreto colado in situ se construye en caso de excavación con 
TBM abierta