Métodos de diseño de túneles de carreteras.
El edificio principal de un túnel de carretera generalmente consta de un cuerpo de túnel, un revestimiento y una puerta. En las zonas donde la entrada del túnel es propensa a colapsar, también se añaden agujeros abiertos. Las estructuras auxiliares del túnel incluyen instalaciones de impermeabilización y drenaje, instalaciones de ventilación e iluminación, instalaciones de señales de tráfico e instalaciones de emergencia. El diseño de túneles de autopistas suele comenzar con el diseño esquemático, para luego realizar el diseño específico de las secciones planas y longitudinales del túnel, espacio libre, revestimiento, etc. El plano del túnel debe ser lo más recto posible. Cuando se deben utilizar curvas, se deben utilizar curvas de radio grande siempre que sea posible. Al mismo tiempo, se debe considerar la ubicación de la puerta de la cueva, así como la ubicación de instalaciones auxiliares como cables conductores, fosos guía auxiliares y conductos de ventilación. Cuando los túneles estén yuxtapuestos o intersecados, o estén cerca de otros edificios, debe haber una distancia suficiente entre ellos. La puerta es la entrada y salida en ambos extremos del túnel. La determinación de la ubicación de la puerta afectará la longitud, alineación y dificultad de construcción del túnel.
La pendiente longitudinal de la sección longitudinal de un túnel de autopista es generalmente lo más suave posible, teniendo en cuenta condiciones tales como requisitos de uso, construcción y drenaje. La determinación de la pendiente longitudinal afectará la cantidad de gases nocivos que se emiten durante la conducción de los vehículos, la eficiencia de la construcción y el transporte de materiales y el caudal de agua que brota. El espacio libre es el espacio encerrado por los contornos dentro del revestimiento del túnel. Los principales indicadores son el ancho y la altura del túnel. Al diseñar el ancho de un túnel de carretera, generalmente se determina en función de la velocidad de diseño y el volumen de tráfico de la ruta, así como de la longitud del túnel, las condiciones geológicas, la presión de las rocas circundantes, la dificultad de la construcción, el método de ventilación, el drenaje y otras condiciones. Los túneles de carretera suelen estar planificados de manera que los coches, las bicicletas y los peatones puedan pasar por ellos al mismo tiempo. Los túneles con muchos peatones en ciudades o cerca de suburbios pueden separar el tráfico de peatones y vehículos. Los túneles largos construidos en zonas montañosas no necesitan tener aceras. La altura libre de un túnel de carretera generalmente está determinada por la altura limitada de la carga del vehículo más un cierto margen. Para adaptarse a los requisitos de la presión de la roca circundante, la sección del túnel puede adoptar forma de herradura, arco de pared recto, secciones de arco circular, rectangular y invertido, etc.
Con el fin de proporcionar el espacio más necesario para que los vehículos viajen con seguridad a las velocidades de diseño, se especifican "límites de construcción" para túneles de carreteras en las normas técnicas de ingeniería de carreteras. La forma y las dimensiones de los límites del edificio vienen dictadas principalmente por los contornos de los vehículos. Los conductos de ventilación y otras tuberías auxiliares se pueden colocar utilizando el espacio sobre el techo o debajo de la superficie de la carretera. La construcción de túneles de carreteras se puede dividir en dos categorías: método de excavación abierta y método de excavación subterránea. En el método a cielo abierto, primero se excava el terreno, se construye un revestimiento al aire libre y luego se cubre y rellena. El método de excavación subterránea no excava el estrato sobre el túnel, sino que excava y construye el revestimiento bajo tierra. El método de excavación subterránea se puede dividir en método de minería, método de escudo y método de máquina perforadora de túneles.
Método de minería: También conocido como método de minería de construcción de túneles, es un método de construcción de túneles en formaciones rocosas. Durante la construcción, primero se perforan agujeros en la superficie de la roca del túnel, se lanzan explosivos para formar agujeros aproximados y luego se excava toda la sección hasta el tamaño diseñado en una secuencia determinada, y luego se construye el revestimiento de forma secuencial. En los estratos duros, la roca circundante tiene buena integridad. Una vez excavado el túnel, la roca circundante tiene cierta capacidad de autoestabilización. Se puede dividir en menos bloques e incluso se puede excavar toda la sección del túnel de una sola vez. Al excavar un túnel en un estrato donde la roca no es lo suficientemente dura y completa, generalmente es necesario excavar un pozo piloto (también llamado túnel piloto) y colocar soportes temporales para evitar que la tierra y la roca colapsen.
El pozo piloto es el primer pequeño túnel excavado en la sección transversal para la construcción del túnel. Las funciones del pozo guía son: desplegar la superficie de trabajo de la construcción; determinar la dirección de excavación del túnel; examinar los datos geológicos e hidrogeológicos; tender las líneas de transporte de materiales de construcción y descargar las aguas subterráneas; conductos de aire comprimido) y circuitos de iluminación, etc. Cuando se construye un túnel largo, generalmente se cava primero un pozo guía auxiliar de construcción paralelo al túnel, es decir, un pozo guía paralelo. Los túneles diagonales se excavan a intervalos regulares en fosos guía paralelos para conectar con el túnel y aumentar la superficie de trabajo durante la construcción del túnel. Cuando sea necesario, el túnel paralelo se puede ampliar para formar una segunda línea de túnel.
Método de túnel de escudo: método de construcción que utiliza túnel de escudo como herramienta de construcción. A menudo se utiliza para la construcción de túneles con secciones transversales circulares en suelos blandos. La carcasa del escudo es una estructura metálica cilíndrica, la parte frontal es un anillo de muesca para instalar equipos de excavación, la parte media es un anillo de soporte para instalar equipos de propulsión (gatos) y la parte trasera es una cola de escudo que cubre el conjunto. y trabajos de revestimiento. El método de túnel del escudo consiste en excavar el suelo en la parte delantera, ensamblar el revestimiento en la parte trasera y luego usar un gato para empujar el revestimiento ensamblado hacia adelante para hacer avanzar el escudo. Este ciclo se alterna y avanza gradualmente. Hay muchos tipos de escudos, y el "escudo de barro de bentonita" ocupa una posición de liderazgo. Utiliza barro para proteger la pared y como medio para transportar residuos. No necesita utilizar aire comprimido que perjudica la salud de los trabajadores. Funciona solo necesita agua o "leche de barro" como agente de soporte para el subsuelo.
Método tuneladora: Método de construcción que utiliza máquinas mandrinadoras continuas en todo el tramo del túnel. La tuneladora consta de un cabezal de corte giratorio (el disco está equipado con una encimera y un cucharón de carga de lastre), un equipo de carga de lastre, un dispositivo de propulsión y un dispositivo de soporte para el avance del fuselaje, un colimador láser para controlar la dirección, equipo para instalación de soportes temporales y otra maquinaria Composición del dispositivo. Durante la construcción, el cabezal de corte giratorio se somete a un gran empuje y se aprieta y gira sobre la superficie de excavación del túnel para cortar rocas. Los cangilones alrededor del cabezal de corte elevan el lastre roto hacia el canal de lastre, lo deslizan hasta el transportador y luego lo transportan. por otra maquinaria de transporte fuera de la cueva de transferencia. Hay varios pares de dispositivos de soporte retráctiles en el medio del fuselaje que se extienden hacia afuera y se aprietan en la pared de roca para fijar el fuselaje y transmitir un par y un empuje potentes. Después de completar una carrera, el soporte se retrae para hacer avanzar el fuselaje a una nueva posición y se repite la acción. La máquina perforadora de túneles tiene las ventajas de una velocidad de excavación rápida, operación segura y poca alteración de la roca circundante. Puede usarse en proyectos de túneles de roca con dureza media e inferior. La iluminación del túnel se refiere a la iluminación básica del túnel y a la iluminación suave cerca de la entrada. La iluminación básica es el estándar de iluminación mínimo requerido en el medio del túnel para garantizar que los vehículos y peatones que viajan a la velocidad de diseño puedan pasar con seguridad a través del túnel. Cuando un conductor entra repentinamente en un campo oscuro desde un campo de visión brillante, su función visual sufre un proceso de adaptación. Para garantizar la continuidad de la función visual, se deben tomar medidas de sombra durante el día en la carretera de acceso que conecta el agujero fuera de la cueva y dentro del campo de visión del conductor, y se requiere una iluminación moderada en la longitud que conecta el agujero dentro de la cueva. cueva. Al mismo tiempo, debería haber un límite en la tasa de cambio de brillo entre el canal de aproximación y la sección suave dentro de la cueva para garantizar la continuidad visual y una adaptación excesiva a la oscuridad. La longitud del tramo de iluminación suave se determina mediante el producto de la distancia de visión al aparcar o el tiempo de adaptación a la oscuridad del conductor y la velocidad prevista.
Las instalaciones de emergencia del túnel se refieren a diversas instalaciones establecidas para prevenir desastres secundarios mayores cuando ocurre un accidente desastroso en el túnel. Como dispositivos de notificación, dispositivos de alarma de emergencia, equipos contra incendios y otras instalaciones. El dispositivo de notificación permite a la persona que descubrió el accidente informar inmediatamente a la estación de gestión del túnel en el lugar o cerca del mismo; el dispositivo de alarma de emergencia puede enviar señales de emergencia a los conductores de los vehículos que vienen detrás y a los equipos de extinción de incendios (se refiere a los extintores de incendios); , bocas de incendio y equipos de pulverización instalados en el túnel, etc.; otras instalaciones incluyen equipos de guía de evacuación, suministro de energía de respaldo y televisión de vigilancia. El coste de las instalaciones de emergencia es bastante elevado y sólo se consideran para su uso aquellos túneles largos que son importantes y tienen un gran volumen de tráfico. La decoración interior del túnel se refiere al pavimento dentro del túnel, la decoración de paredes y techos y la instalación de instalaciones de absorción acústica en el túnel. El pavimento debe estar fabricado con materiales brillantes, con buena resistencia al deslizamiento lateral y de fácil mantenimiento. Decorar las paredes con materiales con buena reflectividad puede mantener buenos efectos de iluminación. Los túneles importantes con mucho tráfico suelen utilizar materiales de pared que son fáciles de limpiar. El ruido generado por los vehículos en el túnel se refleja en el revestimiento y la superficie de la carretera, provocando un rugido. El tiempo del sonido residual es miles de veces mayor que el del exterior del túnel, por lo que es necesario instalar equipos de absorción acústica.