Grado_Ingenieria_Civil_HINCA_DE_TUBERIAS

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Grado Ingeniería Civil
Asignatura Edificación y Prefabricación
HINCA DE TUBERÍAS
M. Esperanza Colmenero Monleón
Contenido
Contenido	2
1. INTRODUCCIÓN	4
2.- ALCANCE DEL TRABAJO	4
3.- DESCRIPCIÓN GENERAL	4
3.1.- Longitudes de hincado	6
3.2.- Pozos de Ataque	6
3.3.- Condiciones del suelo	7
3.4.- Tipos de Tubería	7
3.5.-Usos y limitaciones	7
4 . DISEÑO DE LA HINCA . MÉTODOS CONSTRUCTIVOS	9
4.1.- Métodos de Excavación del Frente	10
5.- TIPOS DE TUBERÍAS DE HINCA	12
5.1- Tuberías de Hormigón	13
5.2- Tuberías de acero	14
5.3- Tuberías de gres	16
6.- TRABAJO PREVIO DE CAMPO. CONDICIONES DEL SUELO	16
6.1- Estudios previos	16
6.2- Estudio de campo	17
6.3.- Sondeos: Posición y Características	17
6.4- Suelos inestables	19
7.- FUERZAS DE AVANCE.	19
8.- HINCA DE TUBERÍAS CON ESCUDO ABIERTO	20
8.1.- Metodología de Trabajo	21
8.2- Descripción General del Equipo de Hinca	23
8.2.1.- ESTACIÓN PRINCIPAL DE EMPUJE.	23
8.2.2- ESCUDO DE PERFORACION.	24
8.2.3.- SISTEMA DE EXTRACCION.	25
8.2.4.- EQUIPO DE GUIADO.	26
8.2.5.- ESTACIONES INTERMEDIAS.	27
8.2.6.- SISTEMA DE INYECCION DE BENTONITA.	28
9.- HINCA DE TUBERÍAS CON ESCUDO CERRADO	28
10.- CONCLUSIONES	35
ANEXO I TABLAS	37
BIBLIOGRAFÍA	40
1. INTRODUCCIÓN
Las primeras perforaciones horizontales datan de principios de siglo XX en Estados Unidos motivadas por la necesidad de realizar instalaciones de tuberías bajo infraestructuras ya acondicionadas (ferroviarias, carreteras…) o de salvar barreras geomorfológicas. A partir de 1.950 se difundió su práctica en Europa siendo hoy su uso generalizado .
La exigencia en la instalación de nuevos sistemas de servicios públicos subterráneos en áreas congestionadas, con líneas de servicios públicos existentes ha aumentado la necesidad de sistemas innovadores y económicos para ir por debajo y al lado de las instalaciones ya existentes en el lugar. Las preocupaciones medio ambientales, los costos sociales indirectos y nuevos desarrollos en los equipos han aumentado la demanda de este tipo de tecnologías.
Estas técnicas de perforación sin excavación se han convertido en las más utilizadas en EEUU para la instalación o renovación de sistemas de servicios públicos subterráneos, cruces de carreteras etc. En los últimos años ha habido un notable progreso en el desarrollo de nuevos equipos y métodos de la tecnología sin zanjas y se han producido mejoras en la capacidad y fuerzas de empuje de los gatos usados, en la consecución de mayores longitudes, se han mejorado los sistemas de dirección y seguimiento así como la disponibilidad de nuevos tipos de tuberías.
2.- ALCANCE DEL TRABAJO
Los objetivos del presente trabajo son los siguientes:
· Entender en qué consiste la hinca de tuberías y cómo se realiza. 
· Conocer los diferentes tipos de hinca en función del tipo de excavación. 
· Descubrir los parámetros necesarios para su diseño.
· Analizar las distintas tuberías que pueden ser objeto de hinca.
· Averiguar qué estudios previos sobre el suelo son necesarios.
· Conocer con más profundidad los componentes de un equipo de hincado.
3.- DESCRIPCIÓN GENERAL
El procedimiento de hinca de tuberías tiene como finalidad construir, reemplazar o reparar tuberías de diámetros intermedios, (usualmente menor de 3- 4 metros de diámetro), con una mínima ruptura de la superficie. Como su nombre indica, este tipo de procedimientos tiene como finalidad la construcción o instalación de dichos conductos sin recurrir a la excavación de zanjas. No obstante lo anterior, sí será necesaria la excavación de un foso de entrada y un foso de salida para la colocación de los equipos a utilizar.
 Con este proceso, se utilizan cilindros hidráulicos para empujar tuberías especialmente diseñadas para ser hincadas a través del terreno. En este tipo de perforación se utiliza el tubo como elemento definitivo del túnel, y al mismo tiempo como elemento de empuje sobre la tuneladora. 
La hinca de tubería es un procedimiento cíclico que usa la potencia de empuje de los gatos hidráulicos para hacer avanzar la tubería a través del terreno, al mismo tiempo que se excava el frente. El empuje se transmite por toda la sarta de tubos hasta la tuneladora, en la magnitud necesaria para vencer el rozamiento del conjunto y para que la cabeza perforadora ataque al frente de avance. Después de que se ha instalado cada segmento de tubería los cilindros de los gatos se retraen de modo que se otro segmento pueda ser colocado en la estación de empuje para iniciar de nuevo el ciclo de empuje y así sucesivamente.
La extracción del escombro excavado puede realizarse con diversos sistemas, dependiendo del tipo de tuneladora. El método preponderante de extracción es por vía acuosa, es decir, el detritus molido se evacúa al exterior por tubería, gracias a una corriente de agua o lodos forzada por bombas centrífugas.
Fig. 1 –Esquema de una Hinca de tubería
Cuando la longitud de la sarta sobrepasa un cierto valor y, las fuerzas de rozamiento aumentan, es necesario intercalar dispositivos hidráulicos de empuje, denominados estaciones intermedias, cuyos elementos esenciales se recuperan una vez que la tuneladora alcanza el pozo de salida.
El procedimiento es muy versátil, adaptándose bien a la gran mayoría de los terrenos , y sin que importe la carga freática, con posibilidades de alineaciones curvas, tanto en planta como en alzado.
3.1.- Longitudes de hincado
  La longitud de la hinca vendrá determinada fundamentalmente por dos factores: la fuerza de empuje de los gatos hidráulicos y la resistencia a la compresión de la tubería. Los requerimientos de empuje pueden minimizarse a través de varios factores: utilizando un cabezal de corte adecuado, aplicando lubricación en la superficie exterior de la tubería para minimizar el rozamiento con el terreno y manteniendo un control preciso de la traza. El proyecto de hinca de tuberías más largo en los Estados Unidos tenía una longitud entre el pozo de ataque y el pozo de recepción de aproximadamente 1.050 m (Roe 1995) siendo las longitudes de hinca más comunes de entre 150 m hasta 305 m
3.2.- Pozos de Ataque
Las dimensiones del pozo de ataque deben de ser suficientes para proporcionar espacio para el almacenamiento y manejo de la tubería, para la extracción del detritus excavado y para instalar el sistema de empuje. Estará determinado por el diámetro de la tubería, la longitud de cada uno de los tubos, el tamaño del escudo excavador, el diseño de la pared de empuje, los anillos de presión y el sistema de rieles guía sobre el que se instala el equipo de gatos hidráulicos. 
Fig. 2 Pozo de Ataque
Por ejemplo, para una hinca de tuberías de 1,525 mm de diámetro con segmentos de 3,3 m longitud, el tamaño del pozo de ataque requeriría aproximadamente unas dimensiones de 3,6 m x 7,5 m dependiendo de la selección de los equipos de empuje y excavación
3.3.- Condiciones del suelo
Los suelos cohesivos son los más favorables para la hinca de tuberías aunque por supuesto es posible ejecutar este tipo de excavación en suelo inestables o poco cohesivos. Para ello es necesario realizar diseños específicos, utilizar métodos de cohesión adicionales (como por ejemplo bentonita) o utilizar métodos específicos de excavación (escudo cerrado o EPB como veremos posteriormente)
3.4.- Tipos de Tubería
  El tubo debe ser capaz de transmitir las fuerzas proporcionadas por los gatos hidráulicos hasta el frente de excavación. Se usan de forma más habitual las tuberías de acero y las tuberías de hormigón armado si bien tienen también cierta aplicación las tuberías de gres para pequeños diámetros.
Fig. 3.Tubería de Hormigón
Debe de colocarse un material de amortiguación entre los segmentos de tubo para ayudar a distribuir las cargas de empuje uniformemente sobre la sección transversal del tubo y evitar desconchones y roturas. El material utilizado para ello es madera contrachapada y tablero de partículas y se denomina “sufridera”
3.5.-Usos y limitaciones
En concreto, la hinca de tubos es una solución constructiva que presenta grandes ventajas frente almétodo tradicional de apertura de zanjas en la construcción de colectores, interceptores, oleoductos, emisarios submarinos, instalación subterránea de cables, etc... 
	Entre sus ventajas destacan:
· Mínima alteración de los ecosistemas y hábitat del lugar.
· Volumen mínimo de tierras removidas.
· Reducción al máximo del área de trabajo.
· Alta resistencia del revestimiento y riesgo de hundimientos mínimo.
	Se trata de un método ampliamente utilizado en zonas urbanas, donde existen dificultades para la apertura de zanjas o cuando los asentamientos producidos por la ejecución en túnel con entibación puede originar graves dificultades. Además, la hinca de tubería garantiza un ritmo de ejecución que no proporcionan los métodos tradicionales, haciéndolo compatible con la seguridad del personal, las edificaciones y los servicios próximos a la traza.
Por otro lado, la sociedad urbana cada vez es más sensible a las molestias que supone la apertura de zanjas en ciudades que generan colapsos circulatorios, ruido y suciedad. 
	 Para cruzar vías de comunicación, carreteras o ferrocarriles, eliminando los costosos desvíos de tráfico, limitaciones de velocidad y reduciendo considerablemente el plazo de ejecución.
	 En obras subterráneas, con problemas derivados del terreno por el que discurre la traza: zonas con nivel freático muy superior a la rasante, suelos inestables, con elevadas presiones, etc... Éste sistema aporta soluciones de estabilidad y consolidación del frente que hacen posible la ejecución de obras que hasta ahora no se habían podido realizar con sistemas convencionales.
	Se utiliza fundamentalmente en el paso de servicios.
• Colectores de saneamiento.
• Túnel para abastecimiento de agua
• Galerías para servicios
• Emisarios submarinos (plantas desaladoras, aguas residuales, centrales térmicas)
• Obras de drenaje transversal en obras lineales
• Pasos bajo autopistas, ferrocarriles, etc.
Como principales limitaciones del Equipo de Empuje de Tubería a Presión, hay que destacar los siguientes: 
1.- En terrenos rocosos, que precisan la voladura del mismo. En estos casos hay que introducir importantes modificaciones. 
2.- En obras cuya traza exige adaptarse a radios muy reducidos. Aunque teóricamente pueden tomarse radios muy amplios, lo adecuado es sustituir la curva por una poligonal, situando los pozos de empuje en los vértices de la misma. 
3.- Las limitaciones geométricas del tubo prefabricado. En este sentido entran en juego no sólo los factores de diseño de la propia tubería, también los de fabricación y transporte, sobre todo para grandes diámetros. Usualmente, para diámetros superiores a 3500 mm. se utilizan otros procesos constructivos. Con respecto al diámetro mínimo, está condicionado por la necesidad de desenvolverse dentro del tubo para la excavación y evacuación de los productos. Para diámetros inferiores a 1.200 mm es poco corriente su aplicación
4 . DISEÑO DE LA HINCA . MÉTODOS CONSTRUCTIVOS
	Previo a la elección del método de ejecución de la tubería, es necesario conocer una serie de parámetros básicos que son los que van a determinar la elección particular del método de hinca. Alguno de estos parámetros básicos son:
	- Traza de la tubería.
- Existencia de nivel freático
- Nº de pozos de necesarios.
- Profundidad
- Requisitos hidráulicos
Una vez estudiados los parámetros medio ambientales, económicos y constructivos, una vez que se ha optado por la hinca como método constructivo para instalar la tubería, es cuando entran en juego una serie de factores adicionales como son:
- Condiciones del suelo
- Existencia de servicios o estructuras.
- Localización de pozos y áreas de trabajo.
- Longitudes requeridas.
- Diámetros necesarios.
Por supuesto las condiciones del suelo son determinantes en la elección del tipo de tubería, el método de hinca a utilizar y en su caso de la necesidad de utilizar métodos de estabilización adicionales.
La interacción entre estos factores, así como el diámetro y longitud de la tubería a hincar, junto con consideraciones físicas como la localización de los pozos y el tamaño de las áreas de trabajo darán como resultado, bien una única solución o bien un conjunto de posibles soluciones a tener en consideración.
	Al optar por el uso del método de hinca frente al método de excavación en zanja es conveniente replantearse el trazado de la tubería lo que de forma habitual conducirá a un modificación y acortamiento de la traza inicial.
Existen diferentes métodos de excavación con hinca de tubería, los cuales se muestran en las figuras siguientes. La elección del método dependerá en su caso de la técnica de sostenimiento seleccionada en función del terreno a atravesar.
4.1.- Métodos de Excavación del Frente
1.- Tuneladora (TBM): consta de un cabezal rotativo que “corta” el terreno. Es posible utilizar diferentes tipos de cabezales apropiados para diferentes condiciones del suelo y pueden ser de tipo abierto y cerrado
Fig. 4. Modelo a escala de tuneladora 
2.- Cortador de frente abierto: consta de un escudo abierto sobre el que pivota un “cortador” que va abriendo el frente de la hinca
3.- Miniretroexcavadora de frente abierto: se trata de un método de escudo abierto, sobre el que se instala una retro mecánicaFig. 5 . Cortador de frente abierto o rozadora
Fig. 6 ; Miniretroexcavadora de frente abierto
4.- Máquinas con escudo de bentonita: se trata de de una tuneladora de escudo cerrado. El material procedente del frente de excavación es transportado a través de la tubería ya hincada. Con la inyección de bentonita se consigue por una parte estabilizar el terreno por sus propiedades tixotrópicas y por otra facilitar el transporte de material mediante bombeo. Al igual que en otros métodos es posible la utilización de diferentes cabezales de corte en función del tipo de suelo, permitiendo su utilización en terrenos con guijarros o bolos de tamaño medio. La presión ejercida por el líquido inyectado en el frente se utiliza para equilibrar la presión entre el frente y el nivel freático.
Fig. 7 . Esquema escudo de bentonita
5,- EPBM : “equilibrio de presión de tierras” . Se trata de una tuneladora de escudo cerrado. El material excavado se transporta hasta el pozo de ataque mediante un tornillo sin fin.  Variando la fuerza de empuje de avance y la velocidad de extracción del tornillo, se consigue controlar la presión de balance de las tierras a un lado y otro del escudo, de tal forma que se garantiza la estabilidad del frente y se minimizan los asentamientos en superficie 
	Tipo Excavación
	Ø Interno (mm)
	SUELO SECO
	SUELO MOJADO
	
	
	Soporte Frente Excavación
	Condicionantes
	Soporte Frente Excavación
	Condicionantes
	Escudo Abierto
	1200-1300
	No es necesario
	Sólo aplicable en frentes de excavación estables incluido roca
	Estabilización química 
Pozos de drenaje
	Sólo aplicable en frentes de excavación estables
	Cortador de Frente Abierto
	
	
	Sólo aplicable en suelos cohesivos y rocas blandas
	
	
	Mini Retro
	
	
	Sólo aplicable en frentes de excavación estables
	
	
	Máquina de Slurry
	
	Incluidos en el método
	
	Incluidos en el método
	
	EPB
	1400-3000
	
	
	Añadir aditivos en determinadas circunstancias
	Limitación por la presión del escudo
	Excavación a mano
	1200-3000
	
	Limitados por consideraciones de seguridad y salud
	Estabilización química. Pozos de drenaje
	Limitados por consideraciones de seguridad y salud
Tabla 1 ; MÉTODOS DE HINCA DE TUBERÍAS PARA SUELO HÚMEDO Y SECO
 6,- Microtuneladoras: se trata de una tuneladora que como su nombre indica es utilizada para diámetros inferiores a 1000 mm. Este tamaño impide la entrada hombres en su interior y por eso debe de estar totalmente controlada y guiada desde el exterior.
7,- Excavación a mano: realizada como su nombre indica a mano, sólo es posible su uso para diámetros superiores a 1200 mm y por supuesto para longitudes muy limitadas por estrictas restricciones de seguridad y salud.
5.- TIPOS DE TUBERÍAS DE HINCA
	En cualquier proceso de hinca la elección de la tubería es una decisióncrítica ya que, el éxito definitivo y la calidad del trabajo estarán en gran parte afectados por la elección de la misma. Las tuberías hincadas requieren alta resistencia y rigidez para ser capaces de resistir los esfuerzos del terreno y la fuerza de empuje de los gatos.
	En general, el hormigón es el material más utilizado en la hinca de tuberías por su buen comportamiento para diámetros desde 450 mm a 3000 mmm, incluso para mayores cuando es necesario. Para diámetros inferiores, de aproximadamente 150 a 700 mm es muy común la utilización de los tubos de gres. También se utilizan con cierta frecuencia el acero y el poliéster reforzado con fibras de vidrio, pero más bien en aplicaciones específicas.
	La elección del material, como no puede ser de otra manera vendrá influenciado por el diámetro, la longitud de la tubería, las condiciones del suelo y también por el uso al que estará destinada la tubería.
5.1- Tuberías de Hormigón
	 El hormigón armado es el material que se aplica más frecuentemente para la hinca ya que con este material pueden cubrirse generalmente, sin dificultad, todas las condiciones de la obra. La unión articulada de los tubos está resuelta en medida suficiente y los tubos de hormigón armado son resistentes al agua, interior y exteriormente, con lo que los tubos pueden hacerse resistentes también contra aguas agresivas eligiendo cementos apropiados.
	Las tuberías de hormigón prefabricado deberán ser ejecutadas conforme a la norma UNE 1916. Por supuesto deben de ser fabricadas por un fabricante homologado
	Durante la instalación de tubos de hormigón armado hincados con empujador existen dos tipos de carga aplicadas sobre el tubo: la carga de tierra debida al relleno, con la posibilidad de alguna sobrecarga debida al asentamiento del terreno de alrededor, y la compresión longitudinal provocada por las presiones aplicadas con el empujador al instalar el tubo.
Fig. 8 ; Tubos de Hormigón
Los tubos de hormigón armado para hinca, por los esfuerzos que deben soportar(fuerza de empuje de los gatos, la carga del suelo, además de otras posibles sobrecargas) y por la complejidad del hincado (ya que requiere un perfecto paralelismo entre sus caras), deben ser diseñados y fabricados siguiendo los más estrictos controles de calidad. Cuatro aspectos fundamentales caracterizan y condicionan el diseño de la tubería de hinca:
1) Limitación de la longitud útil a tres metros como máximo para evitar el pandeo . Así mismo, las superficies de los frontales de los tubos, que transmitirán la carga de empuje durante el montaje de la tubería, deben ser planas y estar libres de irregularidades que puedan dar lugar a concentraciones puntuales de carga
2) Los tubos llevan instalado un zuncho metálico galvanizado (virola) en uno de sus extremos , debiendo colocarse una junta elástica en el extremo macho del tubo para que en la unión entre tubos, haga tope contra la virola y sea factible conseguir la estanqueidad de la conducción. Esta pletina debe ser de acero y se incorpora a los tubos durante el proceso de fabricación de modo que su unión resulte solidaria. Para ello debe conectarse adecuadamente a la armadura de la tubería. Además entre las testas de los tubos se deben intercalar aros de madera conglomerada (sufrideras) que evitan el desconche del hormigón al recibir los esfuerzos de empuje provocados por los gatos hidráulicos
3) Los tubos de hinca deben llevar instalados unos taladros metálicos en sus paredes . Esto permite la inyección de lodos bentoníticos que lubrican reduciendo el rozamiento y evitan el posible desmoronamiento del terreno perforado. 
4) En el caso de juntas a medio espesor las armaduras de los tubos de hinca deben prolongarse desde el cuerpo del tubo hasta los extremos macho y hembra. La armadura transversal debe reforzarse en un 20 % en ambos extremos del tubo, en una longitud de 0,25 D con un mínimo de 25 cm. Además se deben disponer estribos que conecten la armadura exterior e interior en los dos extremos del tubo. La cuantía de la armadura longitudinal debe ser al menos de un 10% de la armadura transversal, con una separación máxima entre barras de 40 cm.
	Las hincas con tubería de hormigón armado se suelen utilizar para redes de saneamiento (pluviales, fecales, drenajes, etc.) También se pueden realizar hincas con tubería de hormigón en grandes diámetros y utilizarse como galerías de servicio visitables, de forma que en los laterales y parte superior pueden ir servicios de electricidad, telecomunicaciones o abastecimiento permitiendo el acceso a pie a todos ellos.
5.2- Tuberías de acero
	El acero, como material para tubos, solamente tiene una importancia secundaria ya que el conducto sólo puede lograrse mediante soldadura la unión de un tubo con otro. Así la tubería adquiere gran rigidez, y no se puede conseguir la cadena articulada que se desea. También el material es más caro que el hormigón armado. 
Fig. 9 ; Tubos de acero
	Por otra parte, casi siempre es necesario instalar un aislamiento exterior para proteger el tubo contra la corrosión en tuberías de acero que se tienden bajo tierra. Sin embargo al avanzar el tubo este aislamiento se deterioraría o se destruiría completamente, y la colocación ulterior del aislamiento exterior ya no es posible en el avance del tubo. Así, queda limitada la posibilidad de aplicación de tubos de acero 
	Usualmente, las tuberías de acero se utilizan como vaina o camisa para una tubería de producto que es alojada en su interior. El acero se utiliza fundamentalmente en la instalaciones de conducciones para gas, aceite o agua en las que no se requieren tolerancias excesivamente finas. 
	En su interior se pueden alojar tuberías de fundición, de poliéster reforzado con fibra de vidrio, de policloruro de vinilo, de polietileno, de gres etc.
	Los diámetros más utilizados en el caso de tuberías de acero van desde los 1200mm hasta 3000 mm. No es usual hincar tuberías de mayor tamaño: no se encuentran industriales que los fabriquen y el transporte puede complicarse en demasía.
	En este material es necesario tener muy presente factores tales como los tiempos de soldadura y el tamaño del pozo de ataque.
	Una desventaja significativa de este método, es que la carcasa de acero requiere soldadura, lo que aumenta el tiempo total de trabajo. Esta desventaja se ha abordado en los últimos 15 años por un sistema de unión de tubos de aceros entrelazados desarrollados por algunas empresas estadounidenses. Esta junta de conexión preinstalada de alta precisión proporciona una rápida unión del tubo de acero, eliminando en muchas ocasiones la necesidad de soldadura dentro del pozo y el tiempo asociado, lo que conlleva una mayor productividad y un mayor ahorro económico
5.3- Tuberías de gres
	Las tuberías de gres para microtúneles e hincas pueden soportar altos empujes axiales, por tanto absorben muy bien las fuerzas de empuje durante la instalación y también las cargas propias del suelo durante su vida útil.
	Se emplean como tubos avanzados cuando por ellos hay que conducir aguas residuales especialmente agresivas.
	Este tipo de tuberías finaliza su sección en un collarín, habitualmente de acero que incorpora una junta de goma. Este collarín, por una parte permite absorber y distribuir las cargas de empuje sin afectar a la tubería, mientras que la junta de goma provee la estanqueidad de la tubería. 
	La longitud máxima de estas tuberías varía entre 1 y 2 metros.
	Al igual que en las tuberías de hormigón, entre las testas de los tubos se deben intercalar aros de madera conglomerado o DM denominados sufrideras, que evitan el desconche de los tubos al recibir los esfuerzos de empuje
6.- TRABAJO PREVIO DE CAMPO. CONDICIONES DEL SUELO
6.1- Estudios previos
Previo al estudio de campo, es necesario realizar una recopilación de toda la información disponible sobre el suelo en el que se va a realizar la hinca: textos, mapas, fotografías aéreas, estudios previos... Este estudio es esencial para ayudar a comprender cuestiones geológicas y geotécnicas relativas al terreno y debeser utilizado para determinar el alcance y diseño de cualquier estudio o sondeo posterior
Como consideraciones previas para el diseño y ejecución de las hincas, hay que tener en cuenta la posible existencia de servicios afectados, zapatas, pilotes, muros pantallas y similares que podrían conllevar retrasos y reclamaciones significativas, incluso la inviabilidad de la propia hinca según el trazado proyectado. Si bien la hinca se diseña para trabajar por debajo de los servicios de alumbrado, agua, gas y alcantarillado la ubicación de los mismos es importante para la ejecución de los pozos de ataque y recepción de la hinca. También el paso de zonas con materiales contaminados o aguas residuales debe ser identificado para evitar problemas medioambientales de vertido al exterior.
Por consiguiente, es necesario realizar un estudio geológico y geotécnico del terreno, siendo normalmente los sondeos la mejor fuente de información. 
Fig. 10; Campos de utilización de Tuneladoras
Es frecuente incurrir en el error de no ejecutar sondeos o reducir al máximo la campaña de los mismos por su elevado coste económico, en esos casos, la información geológica obtenida en estas zonas, es a veces singular, pudiendo existir rellenos de escombros, gravas, materiales férricos o cualquier otro tipo de obstáculo que podría afectar a la hinca. 
Una vez definido el diseño del trazado de la hinca, hay que considerar las posibles limitaciones técnicas. 
6.2- Estudio de campo
El estudio de campo diseñado, debe de ser apropiado al tipo de suelo y a la profundidad y extensión prevista para la hinca de la tubería. Para ello pueden utilizarse pruebas geofísicas, ensayos de penetración de cono y sondeos, bien de percusión o de perforación rotativa, así como instalar piezómetros para controlar en su caso el nivel freático. El programa de pruebas de laboratorio debe de incluir baterías de test que permitan conocer el comportamiento del suelo frente al método hinca seleccionado.
En la figura 11 se indican algunos de los parámetros que deben de ser tenidos en cuenta en función del tipo de suelo
6.3.- Sondeos: Posición y Características
	Los sondeos exploratorios deben de ser diseñados de tal forma que proporcionen la máxima información posible acerca de la naturaleza del suelo que se va a encontrar en la hinca de la tubería.
	Para ello, deben de realizarse en número suficiente para abarcar la traza de la tubería a hincar y a una profundidad superior a la cota mínima de la tubería, de tal forma que sea posible identificar cambios en los estratos bajo la tubería que pudieran afectar a su construcción
	PARÁMETROS A CONSIDERAR EN FUNCIÓN DEL TIPO DE SUELO
	
	Suelo no Cohesivo
	Suelo Cohesivo
	Suelos Mixtos
	Rellenos
	Rocas
	Peso Unitario 
	√
	√
	√
	√
	√
	Angulo de fricción
	√
	
	√
	√
	
	Contenido de agua y porosidad
	√
	√
	√
	√
	√
	Granulometría
	√
	√
	√
	√
	
	Abrasión
	√
	√
	√
	√
	√
	Cohesión
	
	√
	√
	√
	
	Composición: minerales
	√
	√
	√
	√
	√
	Test de penetración estándard
	√
	√
	√
	√
	
	Permeabilidad
	√
	
	√
	√
	√
	Componentes tóxicos o peligrosos
	√
	√
	√
	√
	√
	Pruebas de bombeo
	√
	
	√
	√
	√
	Presencia de gases
	
	
	
	√
	√
	Resistencia a la compresión
	
	
	
	
	√
	Descripción geológica
	√
	√
	√
	
	√
	Indices de plasticidad
	
	√
	√
	
	
	Indice RQD
	
	
	
	
	√
	Ensayos de tracción y compresión
	
	
	
	
	√
	Durabilidad
	
	
	
	
	√
Tabla 2 ; Ensayos en función del tipo de suelo
Estas perforaciones deben de realizarse cerca del eje de la tubería a hincar, pero en ningún caso justo sobre la traza de la misma. Por añadidura, en caso de dudas se debe considerar la posibilidad de aumentar el número de sondeos a fin de identificar cambios significativos en la geología del suelo objeto del estudio.
	Todas las perforaciones realizadas deberán ser convenientemente rellenadas y selladas una vez realizado el estudio. Para estudiar la existencia y nivel de las aguas freáticas deben de instalarse piezómetros
6.4- Suelos inestables
Por supuesto, los métodos de excavación sin zanja dependen de la estabilidad del terreno. Cuando aparecen condiciones de inestabilidad, es necesario controlar el frente de excavación para evitar derrumbes que comprometan la seguridad y la ejecución de la hinca. 
Puede lograrse con el uso de métodos de tunelado adecuados tales como la utilización de aire comprimido o método de hinca con escudos cerrados con EPB (Earth Presssure Balance).
También es posible el uso de otro tipo de procesos geotécnicos:
- Drenaje del terreno mediante pozos.
- Inyecciones de lechada o bentonita 
- En casos extremos puede optarse por la congelación de suelo
La elección del proceso será resultado del análisis de las características del suelo, del contenido de agua y de forma particular de su granulometría.
7.- FUERZAS DE AVANCE.
	Las resistencias al avance a presión se componen de la resistencia en el frente y del rozamiento de la envolvente. La resistencia en el frente se compone de la resistencia en el perímetro del tubo y de la fuerza para mantener estable el frente contra desprendimientos.
	Para conseguir una resistencia a la penetración mínima, delante del primer tubo de avance se dispone una zapata de corte análoga a un escudo. Esta zapata de corte se fabrica generalmente de chapa de acero y tiene en su extremo anterior, como lo expresa su nombre, un filo acusado. El filo configurado la mayoría de las veces en forma de cuña se introduce a presión en el terreno y tiene la misión, análogamente a una herramienta de corte, de cepillar el suelo e introducirlo en el tubo. La resistencia a la penetración depende del grado de apelmazamiento del terreno existente. Con arreglo a mediciones comparativas, es de 15 a 30 Mp. por cada metro lineal del perímetro del tubo.
	Para el avance de los tubos interesa únicamente la resistencia total del frente. Esta puede suponerse de acuerdo con el grado de apelmazamiento del terreno aprox. 30 a 60 Mp/m² superficie de la zapata de corte, a cuyo efecto es habitual como valor medio 50 Mp/m².
En cuanto al rozamiento de la envolvente, siempre que se trate de un terreno con huecos este, no hace contacto con el tubo en todo su perímetro y el proceso de empuje de las tierras es más complicado. En primer lugar, puede partirse de que al penetrar la zapata de corte en el terreno se forma por encima del tubo una bóveda similar a la que se considera en el cálculo de túneles o galerías en el avance minero. O sea que en primer lugar solo empuja una parte limitada del terreno circundante sobre el tubo y no todo el terreno hasta la superficie del mismo. El empuje total de las tierras no se produce hasta después de un cierto tiempo en función de los movimientos del avance, de las vibraciones del tráfico, del agua subterránea, etc....
	8.- HINCA DE TUBERÍAS CON ESCUDO ABIERTO 
Al ser la hinca de tuberías con escudo abierto la más utilizada en España, voy a pasar a describirla con un poco más de profundidad.
En el escudo abierto, el frente de labores de excavación puede ser realizado de manera manual o mecánica ( con rozadora, picos, mini retroexcavadora...) La excavación manual se realiza en un escudo “a mano abierta”. Por el contrario la excavación mecánica se hace usando o un escudo con rozadora o un escudo con retroexcavadora.
Se trata de un procedimiento utilizado para alojamiento de tubería desde 1000 mm. hasta 3000 mm. con longitudes de hasta 200 m. pudiéndose alcanzar en algunos casos más de 500 m. No son aptos para largas longitudes debido a razones de salud y seguridad en el trabajo. La excavación manual sólo debería ser considerada sino son apropiados otros métodos mecanizados. El equipo apropiado, los métodos de trabajo y las prácticas tienen que ser muy bien estudiados al objeto de limitar la exposición de los trabajadores a sonidos, vibraciones y otros riesgos.
Fig. 11 ; Escudo Abierto con Rozadora
Mediante este sistema se puede trabajar en diferentes tipos de terreno excepto roca de gran dureza. El sistema consiste en la hinca de tubería por el esfuerzo de un conjunto de gatos hidráulicos (sistemade hincado).
 Para este sistema es necesario la ejecución de un foso de ataque con una pared de empuje para proporcionar una reacción contra la cual empujar. Dependiendo del tipo de terreno se pueden utilizar diferentes procedimientos para la excavación del frente de ataque (Cabezal de corte, brazo excavador o rozador, picado manual).
 La extracción del detritus se realiza por medio de vagonetas cargadas por una cinta transportadora o un sinfín de extracción. Este sistema es óptimo para suelos cohesivos y un nivel freático inexistente o muy controlado. Puede utilizarse en rocas ripables con resistencia a compresión de hasta 50-60 Mpa. 
La hinca de tubería con escudo abierto es el sistema más utilizado para colectores y obras de saneamiento ya que permite el hincado de tuberías de hormigón (especial para hinca fabricados según Norma UNE EN1916 en grandes diámetros, consiguiendo además la ejecución con una pendiente constante. Esto se consigue gracias al guiado mediante nivel láser y la utilización de los cilindros de orientación situados en el escudo de perforación.
8.1.- Metodología de Trabajo
Para la realización de estas obras se necesita ejecutar un pozo de ataque . Este debe tener espacio suficiente para alojar los componentes de la hinca y por tanto su dimensión dependerá del diámetro de la tubería a hincar. Otra de sus funciones es la de proteger la zona de trabajo. 
Fig. 12 ; Pozo de ataque diámetro 2500 mm
En este pozo es donde se instala el bastidor o guía de los tubos. Sobre dicho bastidor se coloca el aro de empuje y las correspondientes botellas hidráulicas que se apoyan en la placa de reacción. Una vez finalizada esta operación, se coloca la máquina de escudo abierto sobre el bastidor
Se comienza la excavación y una vez que se ha excavado un espesor de material se empuja la máquina con los cilindros de empuje. La extracción de material se realiza mediante una cinta transportadora que vierte sobre una vagoneta y esta se saca al exterior. Cuando la carrera de los cilindros llega a su final, se procede a retraer los mismos y a colocar un tubo en el bastidor. Esta operación se vuelve a repetir hasta el final de la hinca.
En hincas largas y cuando la presión de los cilindros de empuje se acerca a su límite admisible se precisa del uso de estaciones intermedias para fraccionar los tramos de tubería respecto al empuje. Las estaciones intermedias están formadas por una envolvente metálica y un aro que soporta el esfuerzo de los gatos de empuje que van instalados en su interior. La forma de trabajar es similar a un acordeón, apoyándose sobre el tramo anterior de tubería. Para cerrar dicha estación se utilizan los gatos de la estación principal de empuje. El número de estaciones intermedias depende de varios factores, como la longitud de tubería a empujar, las características del terreno y las dimensiones del tubo. Una vez acabado el tramo de hinca se procede a desmontar los cilindros hidráulicos y cerrar la estación intermedia.
Para reducir el rozamiento entre el tubo y el terreno usualmente se realizan inyecciones de bentonita a través de orificios en el tubo diseñados para tal fin.
Fig. 13 ; Vista general de obra
8.2- Descripción General del Equipo de Hinca
La hinca de tubería con escudo abierto se caracteriza por la introducción de tubos mediante el empuje de tubería conforme se hace la excavación del frente del terreno. Para poder realizar con éxito este trabajo, el equipo básico debe estar compuesto por:
· Estación hidráulica principal de empuje, que acciona los cilindros principales de empuje, así como las posibles estaciones intermedias instaladas
· Bastidor, cilindros hidráulicos de empuje, placa o superficie de reparto de esfuerzos y aro de empuje. Todos estos componentes se instalan en el pozo de ataque.
· Escudo mecánico de perforación con su correspondiente herramienta de corte (excavadora o rozadora de ataque puntual). La herramienta de excavación viene determinada por las características geológicas y geotécnicas del terreno.
· Sistema de extracción (vagonetas o tren eléctrico)
· Equipo de guiado (emisor de láser u otro tipo de equipo utilizado en este tipo de obras)
· Grúa o sistema de elevación de vagonetas así como para posicionamiento de los tubos.
· Generador eléctrico o suministro de energía eléctrica
· Sistema de inyección de lodos bentoníticos para reducir el rozamiento de la tubería.
Fig. 14 ; Sistema de Cilindros. Aro de empuje
	8.2.1.- ESTACIÓN PRINCIPAL DE EMPUJE.
Compuesto por un equipo hidráulico de alta presión (hasta 500 bar) y accionado eléctricamente, tiene por objeto realizar el suministro de aceite hidráulico a los cilindros principales de empuje para avanzar los tubos en la dirección de la hinca. También se puede acoplar al suministro de aceite hidráulico para las estaciones intermedias.
Los Cilindros Hidráulicos se fijan por un extremo a la placa de apoyo sobre el muro de reacción y por el otro al Anillo de empuje. El esfuerzo de los Cilindros Hidráulicos se transmite al muro de reacción del pozo a través de la placa de apoyo y al tubo mediante el acoplamiento de éste al aro de empuje. Éste, efectúa el movimiento de avance y retroceso sobre el bastidor colocado sobre la solera del pozo.
Una vez los cilindros principales de empuje son extendidos totalmente, se procede a retraerlos para permitir la colocación de otro tubo delante del anillo de empuje.
El número de Cilindros Hidráulicos y su carrera estará en función de las dimensiones de la tubería y de los esfuerzos máximos que permite dicha tubería así como la longitud de las hincas a realizar.
Fig. 15 ; Pozo de ataque
	8.2.2- ESCUDO DE PERFORACION.
Colocado delante del primer tubo, tiene por objeto la entibación y sostenimiento del frente de excavación así como el recorte de la sección de excavación. El sistema de excavación en el frente puede efectuarse mediante una rozadora de ataque puntual o por medio de una retroexcavadora.
Fig. 16 ; Rozadora
Posteriormente se instala el tubo de trabajo, donde se instala todo el accionamiento eléctrico e hidráulico para manejar el sistema de excavación.
En la unión entre el escudo de perforación y el tubo siguiente (tubo de trabajo) se colocan una serie se cilindros hidráulicos de pequeñas dimensiones y pequeño recorrido que permiten la orientación del escudo respecto a la tubería para poder corregir las desviaciones de la tubería.
	8.2.3.- SISTEMA DE EXTRACCION.
Fig. 17 ; Carga de la vagoneta
Normalmente está compuesto por una cinta situada detrás de la tolva del escudo que vierte el material o detritus en una vagoneta de capacidad suficiente en función de las dimensiones de la tubería y el pozo de ataque.
Una vez llena la vagoneta, por medio de un cabestrante hidráulico se retira hasta el pozo de ataque, donde se evacúan los detritus fuera del pozo de ataque. Acabada esta acción, se deposita nuevamente la vagoneta en el pozo de ataque y por medio de otro cabestrante situado en la propia máquina se introduce dentro de la tubería para así continuar con el ciclo de excavación-extracción-avance. También existe la posibilidad de la evacuación del material excavado por medio de una locomotora y vagonetas adecuadas al uso.
En caso de realizar hincas con pendiente acentuada, el estudio de la extracción de materiales es muy importante para evitar accidentes.
	8.2.4.- EQUIPO DE GUIADO.
Para la realización de hincas con resultado satisfactorio y con este sistema es imprescindible un sistema de guiado que nos asegure el posicionamiento en todo momento de la tubería. Desde este punto de vista podemos distinguir dos tipos de trabajo:
Fig. 18 ; Vagoneta llena de material excavado
· Hincas de longitud reducida (hasta 350 - 400 metros) y rectos
· Hincas de longitud superior a 350 – 400 metros o con trazado curvo.
Para el primer caso es suficiente disponer de un emisor de rayo láser de suficiente potencia.
En el segundo caso se tiene que contar con empresas especializadas en este tipo de trabajos, bien sea con métodos giroscópicos o sistemas de topografía específicos paraobras de hinca de tubería.
Fig. 19 ; Rayo láser de guiado
	8.2.5.- ESTACIONES INTERMEDIAS.
Para que se produzca el avance de la tubería, es necesario que el esfuerzo de empuje sea superior a las fuerzas de rozamiento entre el terreno y el trasdós del tubo.
Cuando por la longitud entre pozos de empuje la presión de trabajo de los Cilindros Hidraúlicos de la Estación Principal se aproxima al límite admisible, se fraccionan los tramos de tubería introduciendo las Estaciones Intermedias.
.
Fig. 20 ; Cilindros de estación intermedia
	Éstas, formadas por una Carcasa Envolvente y un Anillo de Presión trabajan según un movimiento de acordeón mediante la retracción o extensión de sus Cilindros Hidráulicos destinados a tal fin al presionar sobre el tramo anterior o absorber el avance del tramo posterior respectivamente. El número de Estaciones Intermedias depende de la longitud de obra a realizar, las características del terreno y las dimensiones del tubo
8.2.6.- SISTEMA DE INYECCION DE BENTONITA.
Para reducir el coeficiente de rozamiento, entre el tubo de hinca y el terreno circundante se procede a realizar inyecciones de bentonita. Con esta medida reducimos el coeficiente de rozamiento de la tubería así como los esfuerzos de empuje sobre la propia tubería. Dichos parámetros (empuje máximo soportado) están definidos por el fabricante de la tubería de hinca.
Fig. 21 ; Sistema de inyección
Normalmente, la tubería de hinca se fabrica con inyectores dispuestos cada 120º, por los cuales se inyecta una mezcla de cemento con bentonita a presión baja para su buena distribución alrededor del tubo.
9.- HINCA DE TUBERÍAS CON ESCUDO CERRADO
	El método de ejecución es esencialmente el mismo, variando el sistema de corte y evacuación del detritus.
Consiste en la excavación de un túnel por medio de una tuneladora, al mismo tiempo que se reviste el mismo con segmentos de tubería (frecuentementede hormigón armado) encajados entre sí, y empujados por medio de cilindros hidráulicos desde el pozo de ataque. El empuje se transmite por toda la sarta de tubos hasta la tuneladora, en la magnitud necesaria para vencer el rozamiento del conjunto y para que la cabeza perforadora ataque al frente de avance.
La concepción general de una obra de este tipo consta de los siguientes elementos básicos: 
• Pozo de ataque. 
• Pozo de salida. 
• Conexión entre ambas mediante hinca de tubo.
El avance se realiza mediante la superposición de un esfuerzo de cizalla, generado por la rotación de la cabeza del escudo, y un esfuerzo de compresión provocado por la transmisión de la presión de los gatos hidráulicos. 
Existe una tipología muy variada de cabezas cortadoras, dependiendo del tipo de terreno que tengamos que atravesar. 
Fig. 22 ; Tuneladora de Escudo Cerrado
Los gatos hidráulicos apoyados en el muro de reacción están situados en el pozo de ataque a través de los propios tubos ya hincados. Todas las órdenes de guiado y empuje se gestionan desde un contenedor de mandos situado en superficie. 
Se utilizan cilindros hidráulicos muy potentes para empujar los tubos especialmente diseñados, a través del suelo, detrás de un escudo, al mismo tiempo que se lleva a cabo la excavación dentro del escudo. El método provee una tubería flexible, estructural y hermética mientras el túnel va siendo excavado. 
Para la instalación de la tubería utilizando esta técnica, se construyen pozos de recepción y de empuje (pozo de ataque), usualmente en posiciones de registro o inspección. Las dimensiones y la construcción de los pozos de ataque, varían de acuerdo a las características de la maquinaria a utilizar. 
Fig. 23; Bajando la tuneladora
En el fondo del pozo de ataque y en el extremo opuesto a la boca del túnel se construye un muro de reacción contra el cual presionar. 
Para asegurarse de que las fuerzas de empuje sean distribuidas alrededor de la circunferencia del tubo que está siendo empujado, el anillo de empuje cuenta con un cierto diseño dependiendo del número de cilindros que se están usando. Los cilindros están conectados hidráulicamente para asegurar que el empuje de cada uno sea igual. El diámetro de cilindros utilizados varía dependiendo del tamaño del tubo, de la fuerza de los gatos de empuje, de la longitud a instalar y de la resistencia de rozamiento. La tubería y la tuneladora es guiada por los cilindros a través del dado de ataque.
Al trabajar normalmente por debajo del nivel freático y utilizar bentonita para la lubricación de las tuberías para reducir la fricción de las mismas. es necesario disponer de una junta de estanqueidad en el dado de ataque para garantizar el perfecto sellado entre el sobrecorte del muro y la tubería. 
La evacuación del material excavado se realiza mediante transporte hidráulico, por lo que será necesario contar con un sistema de bombeo y conducciones, que inyecte agua o bentonita que actuará como vehículo de transporte del material excavado, y que guíe la papilla resultante hasta un decantador que nos permita reutilizar el agua o bentonita, e ir separando el material excavado, funcionando todo el sistema en circuito cerrado, reduciendo por tanto, las aportaciones de líquido. 
Para la separación del material de excavación se puede utilizar un separador de hidrociclones y un agotador situado sobre el decantador. 
Finalmente se requiere de un pozo de recepción de suficiente tamaño para extraer el escudo al final de cada tramo 
Fig. 24 ; Pozo de recepción
El sistema de guiado se realiza mediante un rayo láser colocado en el pozo de ataque. La fuente emisora del láser tiene que disponer de un goniómetro y un inclinómetro para su autonivelación. Además, debe permitir, una vez nivelado, ajustar la inclinación del láser para que trace un haz de luz paralelo al eje de la tubería. Dicho haz alcanza al receptor del láser situado en la microtuneladora, marcando continuamente la posición de la misma. 
En el contenedor de mando, la señal del láser se recibe en un monitor donde se compara constantemente con la posición teórica del eje de la tubería. El monitor de ordenador también recoge la posición virtual de la cabeza de corte, es decir, la dirección hacia donde se orientan los cilindros hidráulicos de la cabeza. 
ESTACIONES INTERMEDIAS 
En Hincas largas o terrenos duros, es necesario distribuir las fuerzas de empuje a fin de no deteriorar los tubos. Para este fin se utilizan las estaciones intermedias, que mediante la expansión de los gatos hidráulicos que las componen realizan el empuje de la cabeza y de los tubos anteriores y mediante su recogida propician el empuje del resto de los tubos desde el pozo de ataque. 
Fig. 25; Estación Intermedia
En diseños con trazado curvo, el radio máximo de curvatura debe de ser tal que permita a la tubería aguantar los esfuerzos máximos generados por cargas excéntricas. Incluso en trazados rectilíneos, debido a la propia tolerancia de las uniones de tuberías a través de sus juntas aparecen esfuerzos y excentricidades en dichas zonas. El empuje de la cabeza sobre el terreno tiene que ser mayor o igual que la presión activa del terreno para evitar hundimientos del mismo. 
En terrenos difíciles con elevada permeabilidad donde se producen fugas del agua inyectada en el frente y/o el frente es muy inestable se puede trabajar en circuito cerrado con inyección de bentonita y/o polímeros aprovechando sus propiedades tixotrópicas. En estas condiciones se necesita disponer de un separador adecuado formado por agotadores e hidrociclones para caudales mínimos de 100 m3/h y los motores de las bombas tener la potencia adecuada para mantener dicho caudal. 
La hinca de tubería con escudo cerrado es idónea para prácticamente todo tipo de terreno, pero la experiencia indica la existencia de ciertaslimitaciones para las tuneladoras, como podrían ser: 
1) Selección de Cabeza de corte: 
Es la decisión más importante de una hinca, la elección errónea puede suponer la no finalización de la obra. 
Existen varios tipos de cabeza de corte, pero que se pueden agrupar en los cuatro tipos descritos anteriormente(roca, gravas, arenas y limos). 
Como ejemplo, supongamos que una hinca que se supone transcurre durante toda la traza en roca, y se elige una cabeza con discos giratorios de corte. 
Una vez iniciada la perforación se atraviesa una zona de gravas que no estaba prevista y los discos, en vez de encontrar una pared compacta donde apoyarse y girar, encuentran unas gravas sueltas donde no se produce el giro, quedando estos en posición fija perpendicular al giro de la cabeza, por lo que se produce el choque con las gravas siempre sobre la misma sección del disco de corte, lo que produce su desgaste diferencial respecto al resto del disco. 
A continuación, supongamos que vuelve a aparecer la roca. la cabeza de corte dispone ahora de discos mellados. por lo que no se son capaces de girar y por lo tanto es imposible el corte y ello conlleva la imposibilidad de avance. 
Las soluciones a este problema pasan por: 
Cambio de los discos de corte: Solo factible si la cabeza presenta ventana tipo hombre al frente de excavación. Si la máquina está bajo nivel freático debe ser presurizada. 
Evidentemente se exige un diámetro mínimo de perforación (En la actualidad el menor diámetro con acceso al frente son 1200 mm). 
Extracción de la tubería ("Pull-back”): Si por dimensiones o características técnicas el escudo no permite el acceso al frente. es necesario sacar toda la columna de tubos y la máquina e iniciar de nuevo la excavación una vez cambiados los discos en el exterior. 
Este sistema conlleva el riesgo de subsidencias en superficie al generar un hueco (aunque se rellena con bentonita a presión) con riesgo de hundimiento. 
2) Presencia de material suelto: 
La técnica de perforación mediante escudo cerrado y extracción de material de la excavación mediante una suspensión líquida obliga a inyectar agua, bentonita o bentonita más polímeros (en función de las necesidades de sostenimiento del frente) a fin de crear una presión controlada en el terreno, que mantenga los caudales de entrada y salida con el fin de controlar la extracción de material para que no se produzcan oquedades o presiones extraordinarias que pudieran dar lugar a variaciones del perfil del terreno en superficie. 
Es necesario que los terrenos a atravesar presenten una cohesión suficiente para que la inyección realizada se concentre en la zona de influencia de la cabeza de corte y permita el equilibrio de presiones. 
Es relativamente normal encontrar zonas de rellenos artificiales (sobre todo bajo carreteras) influenciados por un nivel freático variable que "lava”, las gravas limpiándolas de elementos aglomerantes (arenas, limos, etc.) 
En estas zonas puede darse el caso que la inyección que se realiza, incluso de bentonita más polímero se disuelva en el entorno de la cabeza, por lo que no se puede mantener el frente generándose un cono de deyección que va hundiendo el terreno, según se avanza, generando subsidencias en superficie.
Si la hinca transcurre bajo una carretera, ferrocarril o edificios estas subsidencias son inadmisibles e incorregibles, por lo que el sistema de hinca es inapropiado. 
3) Roca: 
La excavación en roca presenta varias dificultades: 
a) Roca caliza: Generalmente es de baja abrasividad, el desgaste de los discos de corte es pequeño. con lo que se pueden efectuar hincas de longitudes grandes. Hay que tener un especial cuidado con la alineación de la tubería buscando compensar la falta de paralelismo de las caras de los tubos mediante el giro de unos respecto a otros. 
La roca no permite que la tubería adopte formas diferentes al hueco de la excavación, pues de ser así se produce el roce de los tubos con la pared de roca y esto incrementa las necesidades de empuje desde el bastidor principal (por exceso de rozamiento) y además se genera una presión axial al tubo, haciéndolo trabajar atracción, donde su resistencia es ostensiblemente menor, lo que puede provocar su fractura. 
b) Roca granítica: A diferencia de la roca caliza, el granito ejerce un fuerte desgaste sobre los discos de corte (debido a la presencia de la sílice libre) lo que limita las distancias de hincado, o exige el cambio de discos de corte durante la perforación (cuando el diámetro y las características del escudo lo permiten).
	Además, puede existir un problema añadido cuando se trabaja con rocas graníticas, causado por la presencia de finos en la excavación (generados por el propio sistema de rotura de la roca). Estos finos se acumulan en el fondo de la excavación, bajo el escudo y los tubos de forma que los acuñan contra el perímetro de la excavación, impidiendo el avance
Fig. 26 ; Frente de avance en roca
Las soluciones de que se disponen para solucionar este tipo de problemas son: 
• Control del desgaste de los discos perimetrales, procediendo a su cambio para asegurar la sobreexcavación del perímetro del túnel. 
• Reducción del diámetro exterior de la tubería de la hinca a fin de asegurar un espacio anular libre lo mayor posible que asegure el no acuñamiento de la batería de tuberías. 
• Colocación de inyectores de bentonita a presión en el fondo del escudo, apuntando al frente para provocar una corriente desde el escudo al frente, que contrarreste la tendencia de los finos a penetrar bajo la máquina. 
• Utilización de una mezcla de bentonita y polímeros a fin de generar un elemento denso en el frente. que produzca una ralentización en la caída de los finos al fondo de la excavación. permitiendo su evacuación. 
• Mantener una presión negativa en el frente de excavación (al ser roca no afecta al material absorbido por el escudo) que fuerce la circulación de los finos al interior del sistema de slurry.
10.- CONCLUSIONES
· Como conclusiones indicar que, la hinca de tuberías es un procedimiento constructivo de gran complejidad que requiere un extenso estudio previo, además de maquinaria y mano de obra especializada.
· Se trata de un método en continua innovación y mejora debido a la mejora constante de las nuevas tecnologías.
· La utilización de diferentes técnicas y métodos de excavación hace que su utilización sea eficaz y factible en un gran número de suelos.
· Está demostrando ser una técnica de gran valor no sólo económico sino también social puesto que los trabajos que implican la apertura del terreno, corte de vías o carreteras ocasionan molestias que son imposibles de cuantificar en términos económicos y que se consideran socialmente inaceptables
· Tienen una grandísima importancia medio ambiental: evitan las principales problemáticas que la excavación en zanja produce en las ciudades como puede ser la generación de polvo, ruidos, acopios de tierra, reduciendo como hemos visto de forma considerable la emisión de CO2
ANEXO I TABLAS
	DATOS PROYECTO 4m profundidad 500m longitud
	600 mm diámetro interior
	1200 mm diámetro interior
	MÉTODO CONSTRUCTIVO
	Excavación en Zanja
	Hinca de Tubería
	Excavación en Zanja
	Hinca de Tubería
	Toneladas CO2 emitidas
	351,4
	113,3
	570,6
	301,8
	Ahorro Emisiones
	238,1 T = 68 % menos emisiones
	268,8 T = 47 % menos emisiones
	DATOS PROYECTO 6 m profundidad 500m longitud
	600 mm diámetro interior
	1200 mm diámetro interior
	MÉTODO CONSTRUCTIVO
	Excavación en Zanja
	Hinca de Tubería
	Excavación en Zanja
	Hinca de Tubería
	Toneladas CO2 emitidas
	492,4
	124,6
	765,5
	328,3
	Ahorro Emisiones
	367,8 T = 75 % menos emisiones
	437,2T = 57 % menos emisiones
Tabla 3 Tabla comparativa nivel de emisiones de CO2
	DATOS PROYECTO 4m profundidad 100m longitud
	600 mm diámetro interior
	1200 mm diámetro interior
	MÉTODO CONSTRUCTIVO
	Excavación en Zanja
	Hinca de Tubería
	Excavación en Zanja
	Hinca de Tubería
	Anchura Excavación
	1400 mm (ancho zanja)
	760 mm diámetro exterior tubería
	2350 mm ancho zanja)
	1450 mm diámetro exterior tubería
	Volumen excavado por ml de tubería
	6,1 m3
	0,5 m3
	10,28 m3
	1,65 m3
	Peso del relleno 
	11,9 T
	0
	18,27
	0
	
	
	
	
	
Tabla 4 ; Comparativa Movimiento de Tierras
	En la siguiente tabla se indica de forma aproximada las longitudes de empujealcanzables entre estaciones intermedias, con medios mecánicos. Las cifras se han obtenido a través de las aportaciones realizadas por los socios de la Asociación de Hinca de Tuberías Americana, siendo válidas tanto para tuberías en trazado recto como curvo
	Diámetro (m)
	<0,9
	0,9
	1,0
	1,2
	1,35
	1,5
	1,8
	1,9
	2,1
	2,4
	Longitud (m)
	150
	200
	250
	450
	550
	700
	900
	1000
	1000
	2000
Tabla 5. Longitudes y diámetros
	
Tipo de Excavación
	<0,9 m
	0,9 m
	1,0 m
	1,2 m
	1,35 m
	1,5 m
	1,8 m
	>1,8 m
	Hinca Control en superficie
	Aplicable
	Hinca Control en pozo
	No aplicable
	No Aplicable
	Hinca. Excavación a mano
	No aplicable
	Posible
Tabla 6 . Relación entre el diámetro interno y método de hinca
	SPT – VALOR N
	N<5
	N= 5-15 Firme
	N>15 Rígido-duro
	N<10-30 Flojo
	N=10-30 Medio
	N>30 Denso
	Nivel Freático Alto
	Cantos Rodados
	Frente Rocoso
	Alternan-cias Material
	Hinca Tubería Mecánica
	P
	R
	R
	P
	R
	R
	P
	P
	psi
	P
	Hinca Tubería Manual
	N
	R
	R
	P
	R
	R
	N
	95%b
	P
	P
	HDD
	R
	R
	R
	R
	R
	R
	R
	P
	psi
	N
Tabla 7 ; Condiciones del terreno y aplicabilidad (Canadá)
P: Posible
R: recomendable
N: no aplicable
BIBLIOGRAFÍA
Cruz Blanco, A. (2012). Proyecto constructivo de una hinca para el transporte y distribución de servicios.
Mínguez Santiago, F. (2015). Métodos de excavación sin zanjas (Doctoral dissertation, Caminos). 
Mahafi N, Gunnink B, Davis G ( 2005) Trenchless Construction Methods, and Implementation support, Missouri, University of Missouri-Columbia
The Pipe Jacking Association, An Introducing to pipe jacking and microtunelling design, PJA, London, UK
Desarrollos Geológicos S.A. (2016) Geosa Desarrollos Geologicos. Recuperado 26 de diciembre en http://www.geosadesarrollosgeologicos.com/ http://www.geosadesarrollosgeologicos.com/desarrollos-geologicos_58720.html
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Construcciones y vías S.L. (2016) Conyvias.com. Recuperado 12 de diciembre de 2016 en http://conyvias.com/inicio.html
Perforaciones Horizontales (2016) Perfopec ; Recuperado 26 de diciembre de 2016 en http://www.perfopec.es/
http://www.perfopec.es/guia_de_perforaciones_horizontales_3.html
http://rebar.ecn.purdue.edu/Trenchless/secondpage/Content/PJ.htm
http://www.construmatica.com/construpedia/Hinca_de_Tuber%C3%ADas_de_Hormig%C3%B3n_Armado:_Emisario_Submarino_del_Mompas ===> en este artículo expone un método de corte no abierto, claro es submarino ;-)
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EDIFICACIÓN 	 1 	 HINCA DE TUBERÍAS
 
EDIFICACIÓN 
 
 
1
 
 
 
HINCA DE TUBERÍAS
 
Grado Ingeniería Civil
 
Asignatura Edificación
 
y Prefabricación
 
 
 
EDIFICACIÓN 1 HINCA DE TUBERÍAS 
Grado Ingeniería Civil 
Asignatura Edificación y Prefabricación