11 B Túnels de carretera: Seguretat i operació

Classificació dels Túnels de Carretera

• Els túnels de carretera es poden classificar segons la seva ubicació, ús i filosofia del mètode constructiu.
• En funció de l'emplaçament, es classifiquen en túnels de carretera, urbans i subaquàtics.
• Tenint en compte el seu ús, es poden classificar com a túnels de carretera o de ferrocarril.
• En funció de la filosofia del mètode constructiu es distingeixen:
  • Mètodes tradicionals: l'avanç es fa amb múltiples fronts d'atac, minimitzant la superfície oberta per reduir moviments del terreny. Inclou el mètode belga, alemany, de Madrid o austríac.
  • Mètodes moderns: permeten una deformació del terreny per mobilitzar la capacitat resistent del terreny per minimitzar el sosteniment necessari, com el Nou Mètode Austríac.
  • Tuneladores: màquines que sistemitzen i industrialitzen l'execució del túnel, adequades per a grans seccions en zones urbanes i amb alts rendiments.

Túnels Artificials

• Aquests no s'obtenen per perforació del terreny sinó mitjançant altres tècniques:
  • Fals túnel: excavació a cel obert, construcció de l'estructura amb dovelles formigonades in situ o prefabricades, i terraplenat per formar la cobertura.
  • Caixons "hincats": caixons de formigó armat de secció rectangular, normalment empesos sota vies de ferrocarril.
  • "Cut and cover": execució de pantalles verticals, prerebaix per a la llosa de cobertura formigonada sobre el terreny i buidatge del terreny.

Criteris de Traçat i Normativa

• La geometria de l'alineació horitzontal i vertical del túnel, així com la secció transversal i les vies d'accés, són importants per al servei i la seguretat del trànsit.
• La norma 3.1-IC estableix criteris generals pels elements de traçat en planta, limitant la longitud dels trams en recta i determinant el radi en corba circular en funció del peralt i la visibilitat.
• Les corbes de transició tenen per objectiu evitar discontinuïtats, oferint condicions de seguretat, comoditat i estètica.
• La Directiva 2004/54/CE i el RD 635/2006 estableixen requisits mínims de seguretat per a túnels de la xarxa transeuropea, incloent limitacions de pendent longitudinal i mesures addicionals per a incrementar la seguretat.

Traçat en Alçat

• El pendent longitudinal s'ha de limitar per mantenir la fluïdesa del tràfic (velocitat mínima alta per vehicles pesants), per evitar importants suplements de ventilació i per facilitar el drenatge d'aigües superficials.
• Es recomana un pendent mínim del 0.25% i es desitjable la rampa ascendent des de cada boca cap a l'interior durant la construcció per facilitar l'extracció d'aigua infiltrada. Amb tuneladora, no cal preocupar-se tant per l'aigua.
• El traçat en túnel ha de permetre una velocitat dels vehicles pesants no inferior a 60 km/h a tota la llargada. En túnels nous, no s'admet pendents longitudinals superiors al 5%.

Secció Transversal

• S'ha de tenir en compte un horitzó de 30 anys després de la data d'entrada en servei.
• La secció transversal ha d'incloure voreres elevades de 0,75 m d'ample a cada costat.
• La norma estableix que l'alçada lliure mínima és de 5m a tots el punts de la plataforma i a les zones accessibles als vehicles. Sobre les voreres amb 2m n'hi ha prou.
• El volum de trànsit superior a 10.000 vehicles per dia i carril exigeix un túnel de dos tubs de trànsit unidireccional.

Mètodes Clàssics d'Excavació de Túnels

• El procés es basa en conformar la secció mitjançant galeries de secció petita que avancen independentment. S'entiba i es revesteix a mesura que s'avança. Entre aquests estan:
  • Mètode Anglès: Per a terrenys que localitzes generalment a Anglaterra.
  • Mètode Austríac: basat en obrir dues galeries d'avanç en clau i en solera.
  • Mètode Belga: es comença per la galeria en clau i després s'acaba la volta.
  • Mètode Alemany: s'obren dues galeries als hastials i, a continuació, la galeria de clau.
  • Mètode Madrid: avançaments de 2,5 m, amb elements metàl·lics i de fusta pel sosteniment.

Nou Mètode Austríac (NATM)

• S'utilitza la massa rocosa com a element principal per a resistir les càrregues, permetent una deformació controlada per mobilitzar la resistència del terreny al voltant del túnel, minimitzant el sosteniment necessari com formigó projectat, bulons.
• La seqüència inclou l'aplicació immediata de sosteniment provisional, auscultació i mesures de deformacions, reforç del sosteniment i construcció d'un revestiment definitiu.
• Per ser efectiu cal evitar la meteorització i descompressió de la massa rocosa, excavar a secció completa o amb tres excavacions com a màxim, fer seccions arrodonides per evitar tensions.

Tuneladores

• Les tuneladores sistemitzen i industrialitzen l'execució del túnel, excavant a secció completa de forma circular mitjançant un capçal giratori i col·laborant en la instal·lació del revestiment.

• Hi ha dos tipus principals de tuneladores:

  • Topos: dissenyades per excavar roques dures o mitjanes, sense gaire necessitat de sosteniment i utilitza discs metàl·lics.

• Escuts:

  • Dissenyats per a roques toves o sòls i terrenys que necessiten un sosteniment col·locat sistemàticament, sostenint provisionalment el terreny des del front d'avanç.
  • Hi ha escuts de bentonita o hidroescuts i escuts de balanç de pressió de terres o EPBs (predominants en túnels sota el nivell freàtic).

Auscultació

• Comprèn la informació sobre les deformacions i l'estat tensional a la secció excavada i del terreny del seu entorn.
• La funció és per controlar correctament l'excavació analitzant el comportament per conèixer la idoneïtat del sosteniment i sistemes constructius.
• Els principals elements son:
  • Mesurador de convergències per a controlar correctament l'excavació així com flexòmetres, cinta de convergència i mitjans topogràfics.
  • Mesuradors del desplaçament entre punts en superfície amb mètodes geodèsics i geòdesics.
  • Mesuradors del desplaçament en sondeigts amb Inclinòmetres.
  • Deflectòmetres per les deformacions a la zona de tall.
  • Piezòmetres pel nivell freàtic. -Unitats de pressió total, cèl·lules de pressió i cèl·lules de càrrega pel control de la pressió sobre el terreny i estructures.

Especificacions Tècniques Generals

• Realitzar un control permanent durant tot el procés constructiu que permet assegurar els esquemes de sosteniment dissenyats.
• En mètodes tradicionals, cal fer un seguiment de la naturalesa i litologia del terreny, grau d'alteració de la roca, etc.
• Mitjançant tuneladora es controlen els paràmetres d'excavació de la màquina.
• Es tracten les dades, segons els models teòrics fixats a projecte, per determinar el valor dels assentaments.

Instal·lacions als Túnels

• Aquestes venen definides amb instal·lacions i equips que acompleixen les necessitats, les funcionalitats i les característiques especifiques que permetran el correcte funcionament de l'estructura.
• Les principals instal·lacions que ha de disposar un túnel son:
  • Subministrament d'energia
  • Sistemes de control
  • Sistemes de ventilació
  • Enllumenat
  • Sortides d'emergència
  • Control de Trànsit
  • Comunicació
  • Senyalització del túnel

Subministrament d'Energia

• L'energia se subministra amb cables al llarg del túnel o galeries de servei, amb instal·lacions elèctriques intermitjes (transformadors de 5 x 15 x 3,20m)
• Disposar en conductes per conferir protecció contra danys mecànics, col·lisions o incendis
• La instal·lació s'ha de concebre de manera que una fallida en l'alimentació no produeixi restriccions inadmissibles del trànsit, ni greus problemes d'explotació
• Es recomanlable la continuïtat de l'electricitat duplicant la instal·lació (instal·lació per part de dos companyies elèctriques independents entre si iper dos escomeses distintes, estant interconectades totes dues per poder fer una commutació en cas de necessitat)

Sistemes de Control

• Per conèixer en tot moment el que succeeix a l'interior d'un túnel es disposen sales de control que recull tota la informació procedent de les instal·lacions.

Ventilació

• Tots els túnels tenen una ventilació natural en sentit longitudinal que depèn de: la pendent i la longitud del túnel, de la pressió i temperatura existents a cada boca, l'efecte dels vehicles al circular i del vent a cada entrada
• Els sistemes de ventilació es poden classificar en:
  • Ventilació longitudinal
  • Ventilació longitudinal amb pou d'extracció central
  • Ventilació transversal
  • Ventilació semi-transversal reversible
  • Sistema mixt longitudinal/semi-transversal

Enllumenat

• Quan hi ha a una longitud superior a 100m o una corba que impedeix veure la sortida, és necessària la il·luminació artificial.
• Fa necessaria la il·luminació per distingir amb claredat, efectef de forta negra dels accidents del túnel, i cal anar en compte que la velocitat de circulació. L'enllumenat interior del túnel estarà format per lluminàries de repartició fotomètrica simètrica, amb relació al eix transversal i colocades als dos costats.

Sortides d'Emergències

• Contribuír a què els usuaris surtin sense els vehicles i a un punt segur pels incidents.
• Coma a minim instal·lar portes amb sistemes antiincendis del tipus RF 90.
• S'habilitaran sortides d'emergència si els anàlisis dels riscos demonstrate ventilació i seguretat, la distància al seguent és prou segura.
• Les mesures seràn amb ventilació i anti incendis adequant-se A la sortida.

Tipus de sortida

Sortides directes a l'exterior connexions transversals amb el tub del túnel Sortides a les galeries Refugis amb via d'evacuació separades del túnel

El Centre de Control de Carreteres de Vic (CCCV)

• Es va posar en servei a l'any 1995 amb l'object de centralitzar la gestió dels equipaments de seguretat i control de túnels i dels trams a Catalunya.
• L'estructura del CCCV treballa coordinadament amb l'estructura general de carreteres i de seguretat del trànsit

El CCV amb l'ordinador

• servidor (multitúnel) que podrà cominicar amb totes les ERUs (Estació Remota Universal
• a través de les xarxes de comunicació (fibra òptica, al nivell de seguretat corresponent .

Aquest qüestionari explora els aspectes crítics de l'operació i seguretat en túnels de carretera. Des de les auscultacions per a l'estabilitat fins a la importància de la ventilació i l'enllumenat, cada pregunta destaca els elements clau per a un trànsit segur i eficient a través d'aquestes infraestructures.