Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge – The tunnel elements with lengths of 180 m were poured in eight individual segments of 22.50 m each.

Tecnología de encofrado para la construcción de túneles 

 

En todo el mundo está en auge la construcción de túneles. Los impulsores de este desarrollo son el fuerte incremento  del tránsito individual y un crecimiento exponencial de la economía de bienes y mercaderías que pretenden llegar a cualquier punto del planeta lo más rápido posible.

 

La importancia de la construcción de obras viales aumenta permanentemente. Si se observan las estadísticas de obras de túneles en los 1960, la curva creciente se condice claramente con el aumento del tránsito en estas décadas. La constante demanda de „más, más rápido, más lejos“ se corresponde con la expansión de las redes viales, apuntando a recorridos que permitan ahorrar tiempo y costos y a su vez permitan un tránsito seguro y en lo posible libre de obstáculos. 


Acelerar, descentralizar y relocalizar

La máxima de la planificación moderna del tránsito es llegar de A a B en el menor tiempo posible, de modo confiable, seguro y sin interrupciones. Eso se aplica tanto para las regiones rurales, como para las ciudades y regiones metropolitanas saturadas de tránsito. En el foco de los flujos de tránsito se encuentran principalmente las conexiones transnacionales de larga distancia que permiten conformar enormes espacios económicos internacionales.

 

En este contexto, los túneles y puentes se vuelven el corazón de las redes viales. Cruzan montañas y agua, acortan recorridos, evitan desvíos, nivelan diferencias de alturas y eliminan cruces e intersecciones. Al mismo tiempo, los túneles viales protegen al hombre y a la naturaleza de la contaminación acústica y de la polución.

 


PERI: el especialista con perspectiva integral

Paralelamente al avance en la construcción de túneles, en todos los niveles de proyecto y ejecución se han ido consolidando especialistas que con métodos de construcción probados y estructuras informáticas y organizativas en red permiten la concreción exitosa de tales megaproyectos.

 

Los equipos de planificación de obras tuneleras se comforman, en general, de geólogos, geodetas, expertos en construcción vial subterránea, tecnólogos en organización y hormigón, así como de especialistas en seguridad vial y operativa. Tan solo esta enumeración habla a las claras de la enorme complejidad de tales obras. En este conjunto de especialistas, la empresa PERI, con sus sistemas de encofrados y andamios, se ha hecho un renombre internacional de socio confiable en todas las etapas de planificación, desde el proyecto hasta su finalización.

 


Bases y objetivos de la construcción de túneles

El rol destacado de la tecnología de hormigón

Fue el material hormigón el que permitió, que en la construcción de túneles se definieran básicamente una serie de formas de ejecución sistemáticas. Y a partir de ellas, se genera el vehemente avance de los métodos para realizar este tipo de proyectos con sistemas estandarizados que permiten una planificación, concepción y ejecución basada consecuentemente en principios económicos.

 

A lo largo de este desarrollo se produjo una importante inversión de prioridades. Mientras antes los encofrados y andamios constituían elementos auxiliares necesarios para la ejecución, pero que se obtenían de cualquier lado, al convertirse en sistemas, se han vuelto cada vez más herramientas de producción y organización. Es la estrecha interrelación de estos sistemas en sus múltiples aplicaciones, lo que actualmente garantiza el éxito de cualquier obra tunelera.


Tipos de construcción y formas de estructura portante

Los principales criterios para determinar el tipo de construcción y la forma de estructura portante son las secciones del túnel y sus longitudes. A ello se suman curvas e inclinaciones en el recorrido del túnel particulares de casa caso, así como las geometrías cambiantes en en el ancho y altura libres. Estos cambios en la sección estándar son necesarios para incorporar dársenas de detención y de emergencia, galerías de escape y acceso o de construcciones que unen dos tubos contiguos de túnel o conducen hacia la superficie.

En cuanto al modo de ejecución, PERI ofrece cuatro tipos de túneles:

  • a cielo abierto

  • minero (subterráneo)

  • con ejecución de losa antes de excavación

  • especiales o complementarios

Independientemente del método constructivo, según las condiciones geológicas y el uso previsto, puede optarse entre distintos tipos de sección de estructura portante. Una simple forma rectangular ofrece las opciones de ejecución más rentables. Según las condiciones del entorno, también las secciones circulares, elípticas o especiales permiten obtener determinadas ventajas.


Load-bearing structures in tunnel construction

Common types of load-bearing structures are trough structures, arch tunnels and rectangular cross-sections.

Soluciones para la construcción de túneles y ejemplos de proyectos PERI

Todas las soluciones para la construcción de túneles PERI se basan en un único sistema – el sistema modular para obras de ingeniería VARIOKIT – independientemente del grado de automatización que requieran los procesos de encofrado y desencofrado o los desplazamientos. Las soluciones estándar de PERI incluyen todas las etapas del ciclo de vida de un túnel, desde su ejecución, pasando por su mantenimiento hasta su reparación.


Panorama de soluciones para la construcción de túneles PERI

Graphical display of open cut tunneling in tunnel construction: interrupted cross-section

Construcción a cielo abierto: Sección realizada por fases

Al igual que en la construcción en altura normal, se ejecutan solera, hastiales y losa de la sección del túnel independiente uno de otro

Condiciones marco

  • Longitudes de ciclo hasta aprox. 30 m

  • Altura libre approx. 3 m hasta 10 m

  • Ancho libre conforme limitación estática

  • Cantidad de ciclos máx. 10


Graphical display of open cut tunneling in tunnel construction: semi-monolithic

Construcción a cielo abierto:

Sección realizada por el sistema semimonolítico

Hastiales y losa se hormigonan en una tongada. Se ejecutan con dos carros de encofrado estáticamente autónomos que se desplazan por separado.

Condiciones marco

  • Longitudes de ciclo hasta aprox. 25 m

  • Altura libre aprox. 4 m hasta 10 m

  • Ancho libre aprox. 4 m hasta máx. aprox. 20 m por carro

  • Cantidad de ciclos mín. aprox. 10 hasta máx. aprox. 60 ciclos

Ejemplo de proyecto PERI

Tunnel Limerick, Ireland - Tunnel formwork carriage on the basis of the VARIOKIT civil engineering construction kit for the six additional concreting sections at the southern portal carried out parallel to the construction of the main tunnel elements.

Tunnel Limerick

Limerick, Irlanda


Graphical display of open cut tunneling in tunnel construction: semi-monolithic

Construcción a cielo abierto: Sección realizada por el sistema semimonolítico

Solera y hastiales se hormigonan en una tongada. Este método se usa principalmente en obras a nivel de las capas freáticas por su absoluta estanqueidad

Condiciones marco

  • Longitudes de ciclo hasta máx. 15 m
  • Altura libre aprox. 4 m hasta 8 m
  • Ancho libre aprox. 25 m
  • Cantidad de ciclos mín. aprox. 10 hasta máx. aprox. 60 ciclos

Ejemplo de proyecto PERI

Citytunnel Malmö, Sweden - The southern entrance area was constructed using the cut-and-cover method for a length of around 1.5 km.

Citytunnel Malmö

Malmö, Suecia


Graphical display of open cut tunneling in tunnel construction monolithic

Construcción a cielo abierto:

Sección realizada por el sistema monolítico

Solera, hastiales y losa se hormigonan en una tongada. Por su menor cantidad de juntaas se logra de modo confiable una excelente estanqueidad de la sección completa del túnel.

Condiciones marco

Variante con viga de avance

  • Longitudes de ciclo mín. aprox. 10 m hasta máx. 24 m
  • Altura libre aprox. 3 m hasta aprox. 10 m
  • Ancho libre máx. aprox. 20 m
  • Cantidad de ciclos mín. 50 ciclos

Variante con pórtico y viga de arrastre

  • Longitudes de ciclo mín. aprox. 10 m hasta máx. 20 m
  • Altura libre aprox. 4 m hasta aprox. 9 m
  • Ancho libre máx. 18 m
  • Cantidad de ciclos mín. 25 ciclos

 


Graphical display of the mining method in tunnel construction

Construcción en mina

El túnel se construye bajo la tierra. La perforación de la sección circular hasta ovalada se realiza mediante explosivos o máquinas tuneladoras.

Condiciones marco

  • Tramos cortos: Encofrados para bóvedas combinados con una cimbra.
  • Tramos medios: Uso del carro de encofrado estándar desplazable horizontalmente
  • Tramos de más de 60 ciclos: Uso automatizado de carros de encofrado para bóvedas

Ejemplo de proyecto PERI

Lötschberg Tunnel, Mitholz, Switzerland - Tunnel formwork carriage for a cross-section width of 15.74 m and 12.54 m high. At first, the tunnel side walls were shuttered and concreted.

Lötschberg Tunnel

Mitholz, Suiza


Graphical display of the cut-and-cover method in tunnel construction

Construcción con ejecución de losa antes de excavación

Se usa para limitar a un mínimo las obstrucciones viales que genera la obra. En este método la perforación solo llega hasta el canto inferior de la futura losa del túnel.

Condiciones marco

  • Longitudes de ciclo hasta aprox. 30 m
  • Altura libre hasta máx. 12 m
  • Ancho libre sin limitaciones
  • Cantidad de ciclos desde 1 ciclo

Ejemplo de proyecto PERI

PERI brace frame structure to transfer the loads during single-sided concreting with ties of the DW 26 system, at the jobsite for the Audi tunnel in Ingolstadt.

Audi Tunnel

Ingolstadt, Alemania


Symbol for deviations from the standard cross-section in tunnel construction.

Sección de túnel variable

Cambios necesarios a la sección estándar por la necesidad de incorporar dársenas de detención y emergencia, galerías de escape y acceso, etc. 

Condiciones marco

  • Carros de encofrado adaptables a los cambios de sección con un mínimo trabajo.
  • Cambio de encofrados entre secciones regulares y cambiadas realizable sin obstáculos.

Symbol for transitional structures, which link above-ground traffic routes with the underground routing.

Transición Túnel/ Sector de superficie

Las construcciones de transición unen las vías de tránsito en la superficie con las trazas subterráneas.

Condiciones marco

  • Geometría de encofrado adaptable libremente en su forma y dimensión a la topografía y al paisaje.
  • El acabado superficial de los muros de la boca también puede diseñarse libremente.

Symbol for half-open tunnels with single-sided or overhead light in tunnel construction.

Construcciones de galerías / construcción semiabierta

Túneles semiabiertos con iluminación de un lado o cenital. Las galerías pueden ser construcciones independientes o también construcciones de transición más largos. 

Condiciones marco

  • Diseño y ejecución análoga a los métodos probados para la construcción de túneles.
  • Resultan aptos todos los sistemas de encofrados y andamios PERI aplicables para la construcción de túneles.

Symbol for construction-related measures for the maintenance, partial renewal or modification of existing tunnel structures.

Mantenimiento de túneles

Medidas constructivas necesarias para la reparación, la renovación parcial o para la remodelación de túneles existentes. 

Condiciones marco

  • Componentes estándar de los sistemas aplicables para todos los métodos de construcción de túneles arriba mencionados.
  • Análisis detallado de daños considerando las necesidades técnicas y organizativas.
  • Planificación de la secuencia de trabajos de mantenimiento de conformidad con las normas generales vigentes.

Ejemplo de proyecto PERI

West tunnel of the former Elbe tunnel, which pedestrians continued to use, while the other tunnel was being repaired.

Old Elbe Tunnel

Hamburg, Alemania


Técnica de sistemas PERI para la construcción de túneles

 

Principio modular y beneficio para el cliente

 

Desde un comienzo, PERI apuntó a un principio modular especial que entiende como unidad dos objetivos aparentemente contrapuestos y los hace confluir técnicamente en el desarrollo de productos y componentes. Por un lado, los sistemas de encofrados y andamios PERI se destacan por una máxima simplificación en el montaje y en el manejo. Por otro, como componentes altamente estandarizados permiten un máximo de variación en su combinación específica según el objeto.

 

El principio funcional y logísticamente optimizado alcanza desde unos pocos componentes núcleo, con elementos de unión integrados que no se pierden, que se autobloquean y ajustan, pasando por una lógica de montaje para los sistemas de encofrados y andamios que se explica sola, hasta herramientas digitales de diseño y ejecución, que gerantizan el avance constructivo y logístico del proyecto.

 

Etapas de trabajo en la construcción de túneles

Fases del proyecto para la ejecución, el mantenimiento y el saneamiento de túneles

West tunnel of the former Elbe tunnel which pedestrians continued to use, while the other tunnel was being repaired.

Motivo del proyecto

  • Ejecución inicial
  • Mantenimiento / Service
  • Reparación / Saneamiento
Two engineers planning a tunnel with a 3D-model.

Fase de planificación

  • Planificación en 2D y 3D
  • Definición del sistema de encofrado
  • Definición del tablero de encofrado
  • Definición de las secuencias de trabajos
  • Elaboración de un plan de logística
The hydraulic VARIOKIT arched formwork carriage is flexibly adjusted to the conditions in the Elbe tunnel in Hamburg.

Fase de encofrado

  • Montaje del encofrado
  • Ajuste del encofrado
  • Desplazamiento del encofrado
  • Desmontaje del encofrado
Worker stands on the formwork carriage and does installation work on the arched slab.

Fase de hormigonado

  • Preparación / distribución del hormigón
  • Incorporación del hormigón
  • Compactación del hormigón
  • Tratamiento posterior del hormigón

Uso versatil imbatible: el sistema modular para obras de ingeniería VARIOKIT

 

El sistema modular para obras de ingeniería VARIOKIT es un todoterreno: En todo el mundo es uno de los pocos sistemas que puede usarse tanto para la construcción de túneles, de puentes, como para obras de ingeniería. Esta ventaja esencial para el cliente es el resultado de un máximo de estandarización y potencial de combinación de los componentes estándar del sistema que consecuentemente se basan en solo tres componentes núcleo:

 

- la correa universal de acero SRU

- el riel de trepado RCS

- y el tornapuntas para elevadas cargas SLS.

 

Así, el sistema modular para obras de ingeniería VARIOKIT consiste en casi 80% de componentes estándar, los restantes 20% son piezas especiales adaptadas específicamente al proyecto. Además la posibilidad de alquilar los componentes estándar de PERI permite reducir el porcentaje de capital inmovilizado. Al mismo tiempo, el cliente de PERI cuenta en todo el mundo con la posibilidad de acceder de modo confiable a un pool de componentes de sistemas y productos con mantenimiento técnico y chequeo funcional constante. Otra ventaja económica adicional del sistema modular para obras de ingeniería VARIOKIT es su capacidad de ampliación, para obtener una máquina de encofrado tunelero móvil, con asistencia hidráulica que permite ejecutar muchos pasos de trabajo superpuestos de modo preciso y automatizado.


More detailed information

Tunnel Formwork Technology | Technology Manual

All topics mentioned above are described in more detail and presented with pictures in the PERI specialized book ”Formwork technology tunnel“. Numerous system sketches do not only support the more profound explanation of specific construction methods and jobsite situations but they also provide a practical reference to tunnel projects which have already been carried out.  

More than 100 pages of the 160-pages technology manual are dedicated to the detailed documentation of tunnel construction projects. Here as well, the individually arranged systematic schemes and large-format pictures supplement the presentation of specific jobsite situations and the solutions worked out and executed in cooperation with PERI. To also show the perspective of the executing specialist companies, the “practical people from the jobsite” working for these companies share their opinion about the formwork-related requirements and explain the decisions made in the respective situations.

Tunnel Formwork Technology
Technology Manual

160 pages of valuable expert knowledge - compact, easily understandable and in step with actual practice.

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