Diseño de via seca shotcrete uc by Luisín Armando León Cóndor

1. CARACTERISTICAS DEL MACIZO ROCOSO. 1.1. Mapeo geotécnico Subterráneo. Con la finalidad de efectuar buen seguimiento de las condiciones mapeo geológica – geotécnicas de la excavación se deben de efectuar mapeos para caracterizar al macizo rocoso y recomendar medidas de sostenimiento, los mapeos deben de considerar los siguientes aspectos: 1.1.1.2.3.

Mapeo Geológico – Geotécnico.

Esta actividad consiste en cartografiar las estructuras principales tales como: Contactos, fallas, discontinuidades mayores, diques, etc. Así como identificar el tipo de roca, grado de alteración, filtraciones de agua, etc. Las características de las discontinuidades se pueden realizar con profusión debido a que la estabilidad del túnel depende en gran medida del patrón estructural, la cual se debe realizar en los estallidos de roca, donde el factor desestabilizante principal es el estado de redistribución tensional del macizo. El mapeo geológico – geotécnico permite la zonificación del macizo cuya característica litológicas, estructurales y otras particularidades geotécnicas sean homogéneas. Cada una de las zonas resultantes se constituye una unidad fundamental a ser evaluados en su condición de estabilidad. 1.1.2.2.3.

Registros lineales.

El registro lineal es un muestreo del “Dominio Estructural” entendiéndose por dominio estructural a un tramo del túnel que posee la misma litología y que además tienen características estructurales homogéneas o similares.

-1-

En los registros lineales se anotan una serie de características

de las

discontinuidades que intervienen en la evaluación de la estabilidad de los bloques y para el análisis estadístico del fracturamiento a ser aplicado a las clasificaciones geométricas. Así tenemos que: la abertura, tipo de relleno, grado de rugosidad de superficie de la discontinuidad y espaciamiento, son factores que intervienen la estabilidad del túnel. Una abertura muy angosta (1mm.), limpia, rugosa, determinara una buena resistencia

inter

bloques,

mientras

que

abertura

aumenta

significativamente (> 2.5mm.) y el tipo de relleno es blando, con la rugosidad de la discontinuidad plana, favorecerá el desplazamiento, de bloques. La orientación de las discontinuidades también tiene importancia sobre todo al relacionar los sistemas dominantes con la orientación y sentido de la excavación. Los datos que se obtengan en los registros lineales serán tratados estadísticamente;

determinándose los sistemas estructurales

principales y las características predominantes de cada uno de ellos. 1.1.3.2.3.

Descripción del macizo.

Esta labor se realiza paralelamente al mapeo geológico – geotécnico y a la elaboración de los registros lineales, en el se anotan las características litológico estructurales

del macizo rocoso. Con el propósito de que la

información consignada sea la más objetiva posible. El procesamiento e interpretación de la información obtenidas de las características

litológicas

estructurales

del

macizo

rocoso,

debe

complementarse con el resultado de los ensayos in-situ, y de laboratorio y la

-2-

información de los controles de instrumentación, para el diseño del sostenimiento definitivo del túnel. 2. CARACTERISTICAS DE LA ROCA INTACTA. Los macizos rocosos son cuerpos esencialmente anisotrópicos, ya que están compuestos habitualmente por diversas especies de minerales que han sufrido procesos tectónicos creando superficies de discontinuidad; sin embargo para poderlo caracterizar mecánicamente; generalmente se recurre a ensayar muestras normalmente sin discontinuidad. Estas pruebas tienen la finalidad de determinar las propiedades físicas y mecánicas de la roca intacta, es decir sin que la roca se encuentre afectada por elementos geoestructurales (fallas, fracturas) o factores geológicos que alteren sus propiedades; por tanto sus valores son mayores que la del macizo rocoso. 2.1 Ensayos In-situ. Estos ensayos se realizan al interior del túnel y consiste en: -

Índice de resistencia manual (IRM): es una prueba de campo que se efectúa con la ayuda de una picota de geólogo y un cuchillo de bolsillo.

-3-

Con estos implementos se pueden determinar el rango aproximado de la resistencia a la comprensión uni axial (σC) de la roca la identificación de campo, descripción, así como el grado de resistencia están consignados en (tabla N° 5). -

Pruebas Esclerométrica: Para las pruebas de campo debe de utilizarse un esclerómetro o martillo tipo “N” con energía de impacto de 0.225 kg. Mediante la siguiente ecuación; se consigue la correspondencia del rebote (R) obtenida con el martillo “L” para el cual se debe utilizar el ábaco de la fig. N° 1.

•

Conocido RN

RL = - 3.4 + (0.83 RN) + 0.0029 (RN)2 •

Conocido RL

RN = 4.5 + (1 + 113 RL) - 0.0025 (R)2

-4-

2.2 Ensayo de Laboratorio. El programa de medicina, de rocas, consiste en determinar las propiedades físicas y mecánicas de la roca intacta, así como el estudio petrográfica de la roca, para poder evaluar y calificar su condiciones geomecánicas.

2.2.1

Estudio petrográficas.

Estas se realizan en laboratorios especializados (INGEMMET) para encontrar características macroscópicas y microscópicas.

2.2.2

Propiedades físicas.

Su determinación se basa en el establecimiento del peso seco, peso saturado y el volumen de las probetas rocosas cilíndricas. Las propiedades que así se determinan son:

A. Peso específico (δ): Es el peso de una unidad de volumen de roca, expresado en gr. /cm3; Kg. /m3; etc. Y se determina por las siguiente fórmula: δ = Peso seco x 9.81 gr. /cm3 Volumen

B. Porosidad (n): Es la relación entre el volumen de vació (poros) y el volumen total de la muestra y se calcula mediante la siguiente relación en término porcentuales.

-5-

n = Peso saturado – Peso seco x 100 δ W x volumen

C. Absorción (w): Es el agua que llena a los poros de una muestra de roca sumergida en agua, y es la relación porcentual del peso del agua absorbida, respecto al peso de la muestra seca.

W = Peso saturado – Peso seco x 100 Peso seco

Ejemplo: En el siguiente cuadro se muestra un ejemplo del resultado de las propiedades físicas obtenidas de una muestra representativa:

Ø mm.

34.80

Volume Longitud n mm. cm.3 30.50

2.2.3

39.10

P. natural

P. seco

P. saturado

Gr.

78.57

78.45

78.66

P.E. (δ) Kg./m

Poro s

2.653

0.72

Absorción %

0.27

Propiedades Mecánicas.

2.2.3. Propiedades mecànicas Las pruebas para determinar las características mecánicas de la roca, nos ayudan a comprender el comportamiento de estas, al medir y evaluar los efectos que se originan a ser sometidas al esfuerzo provocado.

-6-

A Continuación detallamos los ensayos y pruebas que deben utilizarse.

Índice de resistencia a la carga puntual (Is): Este ensayo se ejecuta mediante de la modalidad de carga diametral o “ensayo de compresión de Franklin” este índice es una indicación razonable de la resistencia a la comprensión (σC) y se calcula mediante las siguientes relaciones: Is = P c D2

Donde: Is

= Índice de carga de punto.

= Carga necesaria para romper el espécimen.

= Diámetro del núcleo (mm).

Luego la resistencia a la comprensión uní axial se calcula por:

σ C = (14 + 0.175 D) Is

La carga que se requiere para romper un núcleo de roca con este método, es aproximadamente la muestra sometida al esfuerzo de compresión uní axial. B.

Ensayo de comprensión simple o uní axial (σC). Se define como: la fuerza por unidad de área requerida para romper una muestra que esta sometida a esfuerzo uní axiales

-7-

(no confinado) y viene expresado en unidades de fuerza sobre el área. El ensayo se realiza con probetas cilíndricas, sometidas las mismas a cargas comprensivas axiales cada ve mayor hasta producir la rotura. Las velocidades de carga aplicada deben de estar dentro del rango recomendable de 5 a 10Kg. /cm 2/seg. Para este caso debe usarse la relación longitud/diámetro de probeta (L / D) de aproximadamente 2. La resistencia a la comprensión se determina mediante la siguiente expresión:

σC =4P c πD2

Donde: σC

= Resistencia a la comprensión.

= Carga última de ruptura (Kg.).

= Diámetro de la probeta (cm.)

Para la determinación de la resistencia se toma como referencia la clasificación hecha por Deere y Miler que se muestra a continuación: Resistencia a la Descripción Calificación

comprensión Kg./cm2

Ejemplo de roca MPa.

Características

-8-

Muy Baja

10-250

1 – 25

Yeso, sal de roca

Baja

250-500

25 – 50

Carbón, limonita, esquisto

Media

500- 1,00

50 – 100

Arenisca, pizarra, lutita

Alta

1.000-2.000

100-200

Mármol, granito, gneiss

Muy Alta

> 2,000

> 200

Cuarcita, gabro.

Ejemplo: Resultados de dos pruebas de comprensión uní axial. Probetas Progresiva

σC

Carga Rotura

Condició n Ensayo Ø cm.

L cm.

Kg.

Kg./cm2

MPa

0+512

Saturado

4.10

9.55

25,120

1,848.20

181.20

0+512

Seco

4.16

9.55

27,000

1,986.50

194.70

De aquí se puede determinar el coeficiente de (Ka), en esta propiedad la roca tiende a disminuir su capacidad de resistencia al saturarse con agua. Se calcula por la siguiente expresión:

Ka = σ C Saturado σ C Seco

= 181.20

= 0.93

94.70

-9-

Si Ka > 0.9, ablandamiento débil.

Ensayo e tracción (σt): Es definida como la fuerza por unidad de área requerida para romper una muestra sometida a esfuerzos tensiónales. Se debe utilizar el método de tracción indirecta o método Brasilero. Este ensayo consiste en someter a una probeta cilíndrica (disco de roca) a una carga lineal comprensiva actuando a lo largo de su diámetro. El resultado de este esfuerzo comprensivo, es una tención horizontal y un esfuerzo comprensivo vertical variable. Las muestras suelen romperse en dos mitades según el eje de carga diametral. Para este caso se debe de utilizar la relación longitud/diámetro (L/D) = 0.5. La resistencia a la tracción (σt) obtenida por este método esta dada por la relación: σ t = 2p π DL

Donde: P

= Carga de rotura.

= diámetro de la probeta.

= Longitud de la probeta.

- 10 -

Ejemplo: El siguiente cuadro muestra el resultado de una probeta.

Probeta

Progresiv a

Ø cm.

L cm.

0+512

2.4

Carga de rotura kg. 1,62 1.10

σ t Kg./cm2

MP a

86.00

8.43

Ensayo de comprensión tríaxial: este ensayo se debe de efectuar con testigos cilíndricos de perforación diamantina de 2.4 cm. De diámetro y 5cm. De longitud. Mediante este ensayo se determina los índices volumétricos de resistencia como son: la cohesión (C) que expresa la tensión tangencial máxima cuando la tensión normal es igual a cero, y el ángulo de fricción (Ø), que relaciona el incremento de las tenciones normales y tangenciales por la superficie de desplazamiento de la discontinuidad que obtenga la roca (fig.

N° 2). En el siguiente

cuadro se muestra un ejemplo:

Progresiva

0+512

Presión de confinamiento Kg./cm.2

Resistencia Kg./cm.2

100

2,655.30

(°)

Kg./cm.2

300

- 11 -

Ensayos de constantes elásticas (E,



): Se debe además efectuar

ensayos para conocer las propiedades elásticas a fin de determinar

el modulo de elasticidad (E) y la relación de poisson

(



) que son

las características fundamentales de formación en los límites de su estabilidad elástica. El ensayo debe de realizarse en una probeta cilíndrica, sometida a una carga comprensiva axial cada vez mayor hasta producir su rotura, durante la aplicación de la citada carga, se debe de hacer medicines de la deformación longitudinal (EL) y deformación diamental (ED) (ver figura N° 3). La velocidad de la carga aplicada debe de estar en el rango recomendable

5-10kg./cm.2/seg.,utilizando

relación

longitud/diámetro (L/D) de probeta = 2. -

Módulos de elasticidad (E): Es la relación entre la posición uní axial

(σl) y la relación de la deformación longitudinal de la

muestra (EL).

E = σl EL

= 75.294 MPa

- 12 -

decremento longitudinal

EL = AL

Longitud

Relación de posición (



): Es el conciente de la relación de las

deformaciones diametral ( ED ) y longitudinal ( EL ), bajo una carga uní axial (σl)



= ED = 0.15 EL

Las fórmulas presentadas son para cuerpos Elásticos Ideales que nos son precisamente las rocas, por consiguiente, se debe utilizar el Modulo Tangencial al 50% de la carga de rotura, siguiendo de esta manera los criterios de Deere, para poder normalizar la elección de los módulos de deformación (figura N° 4). 2500

Según este concepto el autor da a conocer la clasificación de acuerdo al modulo relativo, como se muestra a continuación: 2000

1500

ESFUERZOS PRINCIPALES EN EL DEVILITAMIENTO

1000

500

- 13 -

C = Cohesión Ø = Angulo de fracción interna. I = 1 = 96 kg./cm2 II = c= 1848 kg/cm2 (2 = 3) III = 3 = 100 kg/cm2 1 = 2655 kg./cm2

III II

c I

500

1000

1500

2000

2500

3000

ESFUERZO NORMAL (KG./cm 2)

TENSAYOS DE CONSTANTES ELÁSTICAS

A L = deformación longitudinal AD

A D = Deformación diametral - 14 -

Clase

Descripción

Modulo Relativo Elevado

Modulo Relativo

Medio Modulo Relativo

Modulo relativo >500 200 – 500 > 200

Donde: E = Modulo de Elasticidad = 75.294 MPa. σ C a 50 % = Resistencia a la comprensión Simple al 50% = 90.6 MPa.

Según este criterio se tiene que:

Modulo Relativo =

E σ C a 50%

75.294 90.6

= 831 MPa

Farmer clasifica los módulos de deformación de acuerdo al módulo Tangencial Inicial (Ei), el que se calcula por la expresión siguiente y cuyos valores están consignados a continuación: Ei = 350 x σ C Kg. /cm2 Luego Ei = 350 x 1848.20 = 646,870Kg. /cm2 = 6.47 x 105 Kg. /cm2

- 15 -

Clase

2.3.

Ei ( Kg. /cm2)

Descripción

Quasi

–

Elástica

6-11x105

Semi

–

Elástica

4- 6 x 105

–

Elástica

<4x105

Evaluación de Resultados. Los parámetros de las propiedades físicas y mecánicas se resumen en el cuadro Nº 1 de los que se pueden concluir: Los valores de propiedades físicas de la roca intacta, valores de porosidad, de absorción índice de permeabilidad y la densidad, de las discontinuidades existente en el macizo. Los índices de las propiedades mecánicas, como la resistencia, comportamientos elásticos, ablandamiento, etc. Sin embargo hay que tener en cuenta la composición mineralógica de los macizos y su condición a largo plazo. En el cuadro Nº 1 es ejemplo de un grano diorita: Cuadro Nº 1

Pruebas Propiedade s físicas

Peso específico (δ) (n) Absorción (w) Resistencia a tracción

Resultado Porosidad (σt)

Unidad

2.65

Gr./cm

0.72 8.43

MPa

Observació n Baja

- 16 -

Resistencia a comprensión (σc)

181.20

MPa

Resistencia alta

R O P

Índice de carga puntual

(Is)

8.92

MPa

Cohesión

(c)

MPa

Ángulo de fricción interna

(Ø)

47”

Grados

75,294

MPa

I E D

Constantes

Elásticas

Modulo de elasticidad (E) Coeficiente de

D E S

M E

Poisson (



0.15

)

σc / Is

(50)

20.3

Ablandamiento

(ka)

0.93

Débil

Modulo Relativo

(Et)

831

Elevada

Módulo Tangencial

(Ei)

6.47 x 10

Kg./cm.

Quasi – elástico

3. CLASIFICACION GEOMECANICA DE LOS MACIZOS. Existen varios sistemas de clasificación aplicadas a obras subterráneas, como por ejemplo: Terzaghi, Protodyakonov, Lauffer, Wicman, Bartón, Bieniawski, y otros; siendo de todo los mas conocidos y utilizados en el campo de la tonelería los sistemas de Bartón (Índice “Q”) y Bieniawski (Índice RMR). Estos sistemas semi cuantitativos, son las técnicas empíricas mejor conocidas para evaluar la estabilidad de las obras subterráneas y los elementos de sostenimiento necesarios. La clasificación geomecánica se utiliza para la identificación y comparación de los macizos rocosos atravesados durante la excavación, procediendo a la obtención de su correspondiente índice de calidad. Este índice se obtiene a

- 17 -

través de la observación de una serie de parámetros y dándole sus correspondientes observación. En definitiva se trata de cuantificar la calidad de los macizos rocosos atravesados, de forma que pueden ser comparados, zonas ubicadas en distintos puntos del túnel. Los datos deben de obtenerse en el mismo frente de excavación, siendo por tanto representativos del estado del macizo rocoso en el punto donde se sitúa la excavación.

GRAFICO ESFUERZO – DEFORMACION

16000

1200

800

400

c E µ 1

= = = =

1848 kg/cm2 75.294 kg/cm2 0.15 50% de c

- 18 -

500

1000

1500

2000

2500

DEFORMACIÓN UNITARIA (mm/mm)

Moduló de Elasticidad.

Relación de Poison.

Deformación Diametral.

deformación Longitudinal.



3.1 Clasificación de Barton – Índice “Q” Barton establece su calificación a partir de un índice “Q”, que se obtienen de 6 parámetros procedentes de la observación del macizo rocoso, para lo que establece sus correspondientes valuaciones (tabla Nº 6). Este índice “Q” viene expresado por la siguiente expresión:

Q =RQD X Jr X Jw Jn Ja

SRF

Donde:

- 19 -

RQD = Porcentaje de núcleos que se recuperan en tamaños de 10cm. o mas, del largo total del barreno. Jn

= Numero de sistemas de fisuras.

= Es el numero de rugosidad de las fracturas.

= Numero de alteración de las fisuras.

= Factores de reducción por agua en las fisuras.

SRF = Factor de reducción por esfuerzos. Sin embargo, este índice puede considerarse como función de tres parámetros que son medidas aproximadas de:

RQN

tamaño de los bloques.

la resistencia al esfuerzo constante inter bloques.

los esfuerzos activos (estado tensional)

SRF

El rango de variación de este índice, oscila entre 0.001 y 1.000 dando origen a 9 categorías de macizos rocos como son: “Q” entre 0.001 – 0.01

: roca excepcionalmente mala.

“Q” entre 0.01 – 0.1

: roca extremadamente mala.

- 20 -

“Q” entre 0.1 – 1

: roca muy mala.

“Q” entre 1 – 4

: roca mala.

“Q” entre 4 – 10

: roca media.

“Q” entre 10 – 40

: roca buena.

“Q” entre 40 – 100

: roca muy buena.

“Q” entre 100 – 400

: roca extremadamente buena.

“Q” entre 400 – 1000

: roca excepcionalmente buena.

1000

400

100

10 4 MUY BUENA

BUENA

REGULAR

MALA

MUY MALA 1

0.1

0.01

- 21 -

0.001

1000

ÍNDICE GEOMECÁNICO DE MACIZO ROCOSO RMR - BIENIAWSKI

3.2. Clasificación de Bieniawski – Índice “RMR” El valor de “RMR” se obtiene por la suma de cinco parámetros los que tienen su correspondiente valuación (tabla Nº 7) y son: 1.

resistencia de la roca inalterada.

RQD

Separación entre las discontinuidades.

Estado de las discontinuidades.

Presencia de agua. - 22 -

Existe un 6to parámetro que es el ajuste en la valuación que considera la disposición de juntas respecto ala excavación. Las categorías de roca en función del valor del RMR, están designado como siguen: Roca muy buena

RMR entre

81 – 100

Roca buena

RMR entre

61 – 80

Roca media

RMR entre

41 – 60

Roca mala

RMR entre

21 – 40

Roca muy mala

RMR menor que 20

Para evaluar el macizo con esta clasificación Bieniawski, planteo correlacionar su índice “RMR” con el de Barton (Q), y después de analizar más de 100 casos los correlaciono mediante la siguiente expresión: RMR = 9 Ln Q + 44 Con r

= 0.94

Esta correlación, sin embargo tiene un margen de ±18 para un limite de confianza del 90% (ver fig. Nº 5). A continuación se muestra un ejemplo para el empleo de esta correlación. Entre la progresiva 0 + 725 – 0 + 743 se obtuvo en el mapeo los siguientes valores: Q = 0.8, RMR = 57 aplicando la formula de correlación se tiene: RMR =

9 Ln Q + 44

RMR (teórico)

= 9 Ln (0.8) + 44 =42 - 23 -

Este valor de RMR (teórico) esta dentro del límite de confianza del 90%. Clasificación adoptada por el ejemplo Según el ejemplo estas clasificaciones (Q, RMR) finalmente es adecuada para la obra, agrupando las rocas en tres categorías o tipos de rocas, siguiendo los criterios por Deere. Las características adoptadas para la valuación de la calidad de las rocas son: Roca tipo I: rocas generalmente duras y moderadamente fracturadas. Las fracturas son discontinuas e irregulares y con superficie cerradas e inalteradas. El RQD mayor de 90% valores de RMR en cima de 60 y Q mayores de 6. La roca con calidad Q igual o mayor a 6, para un diámetro de 6.40m. se auto soporta y no requiere soporte sistemático, requiriendo ocasionalmente pernos puntuales para estabilizar eventuales cuñas. Roca tipo II: El macizo rocoso esta sano ha ligeramente meteorizado, es de resistencia dura a media, afectando por discontinuidades con desplazamiento amplios o moderados (0.2 – 2m) y con trazas continúas. Pequeñas zonas de cortes y fallas pequeñas a medianas. Las diaclasas tienen superficies inalteradas a ligeramente meteorizadas y/o con signos de deslizamiento. Las fracturas (juntas) son frecuentes planas y continúas. Los valores del RQD están en el rango de 25 – 90 %, el RMR entre 41 – 60 y Q entre 0.4 – 6. Roca tipo III: El macizo rocoso esta fracturado o cizallado y moderado a completamente meteorizado, de resistencia media a baja. Las fracturas

- 24 -

están abiertas y rellenas con material arcilloso. Las zonas de fallas tienen rellenos de: material arcilloso, milonita, o roca muy fracturada o triturada. Los valores de “Q” están entre 0.001 – 0.4 y el RMR con valores inferiores a 40. En el cuadro Nº 2 se muestra un resumen de las evaluaciones de los 3 sistemas de clasificación empleados: Cuadro Nº 2 Clasificación de Roca adoptada para la obra

III

Sistema “Q” Valuación de la calidad de macizos rocosos – sistema Sistema ”RMR” de clasificación

0.4 - 6

0.001 – 0.4

>60

41 – 60

00 - 40

4. ZONIFICACION GEOTECNICA Una vez efectuada la caracterización del macizo rocoso, se procede a la zonificacion geotécnica.  Se describe los perfiles y orientaciones transversales, laderas y pendientes.  Se describe el macizo rocoso comprometido con la obra subterránea (texturas, resistencia, etc.), iscintinuidades, fracturas, fallas locales, (rumbos, buzamiento) superficie ondulada rugosa, rellenos, y zonas de cizallas.

- 25 -

 La estabilidad de la excavación subterránea esta gobernada por los esfuerzos residuales altos y anisotropicos; que dan origen al estallido violento y lameos de roca.  Es importante detectar a lo largo de la excavación arcillas expansivas o sales solubles que pueden afectar el sostenimiento y revestimiento de concreto del túnel.  De acuerdo con el ejemplo propuesto, la evaluación y según los parámetros geomecánicos obtenidos, se ha establecido

la siguiente

zonificacion: Zonas estables: corresponde a la clasificación tipo I con valore geomecánicos “Q” mayores de 6. Zonas medianamente estables: corresponde a la clasificación tipo II con valores geomecánicos Q comprendidos entre 0.4 – 6, están caracterizados por intenso fracturamiento de macizo con sistemas estructurales desfavorables y alteración en los planos de fracturas afectando la estabilidad del túnel; originando desprendimientos en forma de bloques, cuñas y lajas. Estas condiciones determina la aplicación

de pernos

puntuales y sistemáticos, instalación de malla y aplicación de shotcrete en sección parcial y/o completa, como complemento estructural para la estabilidad de la excavación. En esta clasificación se consideran las zonas que fueron afectadas por el fenómeno de “doping rock” o estallido de roca. Zona inestable: pertenece a la clasificación de tipo III, sus valores geomecánicos según “Q” varían entre 0.001 – 0.4.

- 26 -

Para este caso los elementos de sostenimiento deben ser perfiles estructurales y shotcrete. 5. FENÓMENOS DE ESTALLIDO DE ROCAS Y LAJEOS 5.1 Generalidades Cook N.G.W. definió los estallidos de roca como “la rotura o falla incontrolada de la roca asociada con una liberación violenta de energía “, originando daños a las labores subterráneas y por ende al personal y equipos. Esta definición puede sin embargo alcanzar a los sismos. Este fenómeno normalmente ocurre en excavaciones que se encuentran en macizos rocosos con esfuerzos “in-situ” elevados o normalmente anisotropicos. Las clases de estos fenómenos y las características según actividad se indican en la tabla Nº 8. Los lugares donde se presentan estos tipos de tensiones es en túneles profundos, vale decir, mas allá de los 1.000m. de profundidad, y en las excavaciones próximas a los valles o quebradas profundas, donde la roca es masiva o poco fracturada y la resistencia a la comprensión de la roca intacta es elevada. Los signos característicos de este fenómeno son el ruido (rock bursting) que produce el macizo rocoso al reacomodo de los esfuerzos inducidos por la excavación, fallando por no poder absorber tensiones elevadas, originando un tipo de fragmento que se desprende de la periferia de la excavación; normalmente en forma de lajas. El lugar donde se desprende estos fragmentos de roca es indicativo de la orientación de las tensiones parciales. (fig. Nº 6) 5.2. Análisis de los estallidos

- 27 -

Las rocas sometidas previamente a la combinación de esfuerzos gravitacionales y tectónicos de magnitud y orientación desconocida, sufren modificaciones de estas soluciones, en la proximidad de las excavaciones. Debido a su origen, las rocas son intrínsicamente heterogéneas, anisotrópicas y son un medio eminentemente discontinuo debido a procesos geológicos de diversos orígenes, magnitudes y propiedades. En consideración a lo anterior, en la literatura no puede encontrarse soluciones exactas al problema de esfuerzos y deformaciones en el macizo, las soluciones disponibles se refieren solo a geometrías simples, en medios continuos, homogéneos e isotropitos y bajo solicitaciones ideales. Programas modernos de investigaciones para estallidos de roca comprenden: investigaciones iniciales, desarrollo de contramedidas, implementación de medidas preventivas. Para la fase de investigación se considera los siguientes aspectos:  Caracterización del macizo rocoso mediante mapeos subterráneo detallado.  Determinación de parámetros geomecánicos del macizo rocoso, por ensayos y/o mediciones de laboratorios “insitu”, para entender las características de deformación y mecanismo de rotura de la roca.

ORIENTACION DE ESFUERZOS PRINCIPALES FIg. Nº 6

1 3

3 1

1 2

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LAS ÀREAS POSCURAS MUESTRAN LAS ZONAS DONDE OCUIRRE EL FENÓMENO DE ESTALLIDOU LAMEOS EN UNA EXCAVACIÓN, ESTAS ZONAS VARIAN SEGÙN LA ORIENTACIÓN DE LOS ESFUERZOS PRINCIPALES

MALLA DE ELEMENTOS FINITOS

Túnel

FIg. Nº 7

3  Zonificaciòn geotécnica, delimitando los dominios estructurales.  Desarrollo y aplicación de herramientas o métodos numéricos de cálculos para simular el comportamiento del macizo, determinando los esfuerzos y deformaciones. Las únicas herramientas actualmente disponibles para resolver estos problemas considerando los antecedentes señalados, son las técnicas de simulación

computacional utilizando métodos numéricos con

elementos finitos o elementos de borde. Estos últimos sin embargo, aun no alcanzan el desarrollo suficiente para modelar adecuadamente todas las heterogeneidades del macizo rocoso, quedando su aplicación - 29 -

restringida a medios de característica más simples. El método de elementos finitos, ha siso perfeccionado sucesivamente constituyendo actualmente un poderoso medio para optimizar las características señaladas. Es necesario recalcar que para el cálculo de tensiones es mejor hacer medidas directas efectivas “in-situ”. Para evaluar la estabilidad en excavaciones subterráneas afectadas por esfuerzos altos y anisotropicos, el problema principal es determinar la magnitud y orientación de los esfuerzos principales al σ1 y σ3. 5.3. Resultados del Análisis Con la finalidad de estudiar las tensiones in-situ se realizaron cálculos de tensión y deformación del macizo rocoso, mediante la técnica de elementos finitos, fig. Nº 7 muestra el ejemplo de una malla y la ubicación del túnel respecto a la superficie del terreno, llegándose a determinar que las tensiones principales actuantes en la zona del túnel son: σ1 = 10.5 MPa. , σ3. = 3.72 MPa. Y el ángulo entre la horizontal y σ1 es aproximadamente 65 grados, que confirma la hipótesis de que el esfuerzo principal tiene tendencia paralela al talud del valle. La Fig.Nº 8 muestra, la magnitud de las tensiones in-situ estimados. Habiéndose estimado las tensiones in-situ actuantes, se realizaron cálculos mediante el programa de elementos de borde, a fin de determinar los esfuerzos, deformaciones y zonas sobre tensionadas que ocurren en la roca circundante a la excavación, obteniendo los siguientes parámetros:

- 30 -

 Modulo de elasticidad del macizo……..40.00MPa.  Coeficiente de Poison …………………………0.15  Resistencia a la compresión aniaxial…..150 MPa.  Parámetros de resistencia m …………………..3.0  Parámetros de resistencia S………………..0.0099  Esfuerzo principal mayor (σ 1)…………10.50 MPa.  Esfuerzo principal menor (σ 3)…………..3.72 MPa.  Angulo entre la horizontal y σ1……………..….65º

Figura Nº 9: corresponde a las zonas sobre tensionadas, donde puede apreciarse que zonas de la periferia de excavación son las que fallan. Figura Nº 10: representa los esfuerzos principales, vemos que estas corresponden a zonas con esfuerzos principales mayores σ1 grandes (del orden de 4MPa.) y esfuerzos principales menores σ3 pequeños, lo que hace que la fractura se produzca en un plano oblicuo a la dirección de esfuerzo principal mayor originándose fragmentos en forma de lajas. Figura Nº 11: muestra que la zona que falla tiene menores valores de deformación como resultado de los esfuerzos actuantes. 5.4. Alternativas de solución.

- 31 -

Para evitar o minimizar los riesgos para el personal y equipos durante las operaciones de excavación y no disminuir el tiempo de servicio del túnel, una de las alternativas de solución es la colocación de elementos de sostenimiento consistentes como pernos sistemáticos, malla y shotcrete, si el caso fuere más severo. Otra alternativa para el control de este fenómeno es variar la sección de excavación, siguiendo los criterios expuestos en la tabla Nº 9. Esta última no es del todo beneficiosa para túneles donde se tiene que conservar la sección de excavación, pudiendo emplearse en labores mineras donde hay mayor flexibilidad de diseño para cambiar la forma y área de sección.

TENCIONES ESTIMADAS

- 32 -

FIg. Nยบ 8 0

30 MPa

ZONAS SOBRE TENSIONADAS

FIg. Nยบ 9

8 MPa

TRAYECTORIA DE ESFUERZOS PRINCIPALES

8 12 16 X 10.0 MPa

FIg. Nยบ 10

- 33 -

4 6

8 X 1.0 MPa

FIg. Nº 11

CAPITULO III TERMINOLOGIA Gunita Es un mortero proyectado compuesto de arena-cemento y puede contener áridos en la arena gruesa que llegan hasta 4mm. El contenido de cemento fluctúa entre 400 a 450Kg. /m3 de mezcla. La gunita se emplea principalmente como una impregnación preliminar cuando se esta consolidando áreas con filtraciones de agua, en cuyo caso la arena deberá ser de un tamaño, máximo de 2mm y, obviamente, tendrá una mayor cantidad de

- 34 -

cemento del orden de 450Kg/m 3. Otro uso importante de la gunita se refiere al tratamiento de zonas especiales (rocas anhidriticas, yeso, esquistos, etc.), donde sirve como filtro en el intercambio de moléculas, durante el proceso de fragua del contacto rociado. La íntima unión entre la gunita y la masa rocosa asegura una mejor calidad en el acabado superficial y se encarga de que la masa rocosa participe de manera activa en el mecanismo de sostenimiento.

Shotcrete (concreto proyectado) Es el concreto obtenido con la ayuda de una mezcla “preconfeccionada”, el cual es lanzado con una bomba proyectora empleando un flujo de aire comprimido, hasta la “lancha” o tobera, desde la cual el operador dirige el chorro contra la superficie de aplicación sobre la cual se adhiere el material de proyección, compactándose al mismo tiempo por la fuerza de impacto. En el momento de su impacto sobre la superficie de aplicación una parte de material rebota; esta perdida de material es otra de las características del concreto proyectado. La proyección del material se puede efectuar por vía húmeda y seca. Los dos procedimientos se distinguen por la mezcla previamente confeccionada y por el empleo del equipo mecánico. Existe un tercer procedimiento, el sistema de la mezcla semi-húmeda, que consiste en añadir a la dosificación el agua, unos cinco metros antes que salga la mezcla, resultando está con menos dispersión. Vamos a analizar los tres procedimientos para ver las diferencias que existen entre ellos:

- 35 -

DISEÑO DE SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE, RENDIMIENTO POR VIA SECA En la excavación subterránea se debe considerar, estructura con soporte de roca. Para ello se requiere transformar el macizo rocoso que circunda la excavación, de un elemento que ejerce cargas a un elemento capaz de resistir estas. Se trata entonces de dejar transcurrir los procesos de distensión al rededor de la excavación

controladas

con

mediciones

instrumentales

(convergencia,

extensometria, etc.) de tal manera que se pueda controlar el aflojamiento, posterior de desestabilización y colapso de la roca circundante. Este objetivo se consigue mediante la aplicación de elementos de sostenimiento semi rígidos como pernos y/o anclas, shotcrete y malla, los mismos que se deberán aplicar en forma oportuna, pues inicialmente se requieren fuerzas mínimas para evitar el deslizamiento y colapso de la roca, no siendo así, una vez iniciado el movimiento, se requieren considerables fuerzas para estabilizar y aun estas pueden resulta insuficientes. Esta condición hace de la excavación subterránea la estructura compuesta que consta de rocas y elementos de sostenimiento, situación que hace que se creen o conserven las condiciones de esfuerzos triaxial, compatibles con el esfuerzo del macizo rocoso, y así evitar el aflojamiento de la roca circundante a la excavación; para ello es necesario que exista contactos directos entre la roca y los elementos de sostenimiento, para asegurar la transferencia de cargas. La liberación controlada de energía mediante elementos semi rígida da como resultado el establecimiento del estado de equilibrio, que se determina verificando - 36 -

proceso

deformación

mediante

mediciones

convergencia

y/o

extensometria. 1.

Diseño de los sostenimientos El problema para diseñar el sostenimiento para un macizo rocoso, es encarado usando diferentes técnicas o métodos, pero en todo ellos, los principales aspectos a los que se reduce el cálculo son dos: - primero la capacidad de predecir con éxito y dentro de márgenes de error aceptables, las cargas del macizo rocoso que deben ser soportadas por el sistema. Determinar

capacidad

cortante

los

diversos

sistemas

sostenimiento susceptibles a ser usados en cada caso. - El segundo aspecto, gracias la ciencia de resistencia de materiales, ha sido resuelto; sin embargo el primer aspecto no es tan simple, por considerar que el macizo rocoso es el material constructivo mas complejo que existe, por contar con muchas variables y propiedades que no se pueden cuantificar fácilmente como son: mineralogía, litología, discontinuidades estructurales, procesos de transformación físico - químico, presencia de agua subterránea y otros. Sin embargo, existen métodos empíricos y analíticos que intentan cuantificar todas estas variables; asado primero en las clasificaciones geomecánicas del macizo rocoso. Actualmente

existe

tecnología

bastante

avanzada

para

conocer

numéricamente empujes, si no solo para evitar movimientos de bloques o cuñas potencialmente inestables y a punto de caer y deslizarse por su

- 37 -

propio peso; esto indica que el macizo rocoso se auto soporta. Por el contrario si los esfuerzos residuales son mayores que la resistencia al corte de la roca circundante, aparecerán fracturas y/o el fenómeno de estallido de roca, en tal situación el sostenimiento será diseñado para resistir empujes. El método basado en resultados de instrumentación se emplea como comprobación para el análisis de interacción roca – sostenimiento. 1.1 Método basado en Clasificaciones Geomecánicas Para la evaluación de la calidad del macizo rocoso se siguen los criterios que sustentan los índices de “RMR” y “Q”. Para diseño de sostenimiento definitivo se prefiere utilizar las recomendaciones propuesto por Bailon, por ser menos conservador que el propuesto por el sistema de Bieniawski. Este sistema aporta 38 categorías de sostenimiento (tabla Nº 10) los mismos que están en función del índice “Q” y sus diámetros equivalentes (figura Nº 12) siendo este ultimo definido por la formula siguiente:

De =

B ESR

= 6.46 = 4.04 1.6

Siendo: De

= Diámetro equivalente

- 38 -

= Diámetro o altura de la excavación.

ESR = Relación de soporte de la excavación (tabla Nº 1) El diámetro (De) determinado, en el ábaco de la figura Nº 12 nos indica que para valores de “Q” > 5.0 los requerimientos de sostenimiento no ser necesarios o excepcionalmente consistirán en pernos de anclajes puntuales para fijar cuñas inestables. Es necesario mencionar que las recomendaciones se toman solo en forma referencial o como punto de partida, pues en algunas zonas se complementa con el criterio personal y las propuestas por SelmerOlsen, especialmente para las zonas donde se presente problemas de estallido de roca. Ejemplo: Prog. : 2+347 – 2+387 Clasificación geomecánica: RQD = 80 Jn = 2 G = 12

Q = RQD x Jr x Jw Ja

SRF

Jr = 3 B = 3 Jn = 4 B = 1 Ja = 5 A = 1

Q = 6.66 x 3 x 1

Jw = 6 J = 1

Q = 19.8 = 20

- 39 -

De = B = 6.46 = 4.04

ESR

1.6

- 40 -

Observaciones: no hay esfuerzos residuales. Como el valor de Q > 5.0, siendo De = 4.04, no requerirá del sistema de sostenimiento. Ejemplo: Prog. : 0 + 743 – 0 + 800 Clasificación geomecánica: RQD = 100 Jn

= 2C = 3

= 3B = 3

= 1B = 1

=5A=1

Q = 100 x 3 x 1 = 5 3

De = 6.46 = 4.04 1.6

SRF = 6M = 20 Observación: hay esfuerzos residuales (estallido de roca). Según tabla Nº 10 B le corresponde la categoría Nº 17; que señala pernos ocasionales; sin embargo por el estallido y lajeo intenso, en esta

- 41 -

zona, se debe colocar elemento de sostenimiento para estabilizar y como medida de seguridad, consistentes en pernos sistemáticos de 2.40m. ; Shotcrete de 5cm. de espesor y malla. 1.2 Método basado en resultados de instrumentación Este método considera a la instrumentación la interpretación de los registros de deformación efectuados durante la fase constructiva, siendo en esencia un método observaciónal de diseño de acuerdo al avance de la excavación. Como ejemplo se pueden citar el NATM (nuevo método Austriaco de tonelería) y el método de convergencia – confinamiento que brevemente se describen a continuación: 1.1.1. Nuevo Método Austriaco de Tonelería – NATM) Este método fue desarrollado en Austria y tomo ese nombre para diferenciarlo del método tradicional descrito por Szechy, siendo sus principales investigadores: Rabcewics, Muller y Pacher. Es una filosofía de diseño, que integra los principios del comportamiento

del macizo rocoso

y el

registro

deformaciones de la excavación durante su construcción, buscando la interacción Roca-Soporte, haciendo actuar al macizo como elemento portante. El NATM es aplicable a cualquier método de tonelería; la diferencia radica en el

- 42 -

registro e interpretación continúa del movimiento del macizo rocoso y la revisión del diseño, de forma tal que se obtenga el sostenimiento más estable y económico. Algunos principios del “NATM”. 

Conservación de la Resistencia del Macizo: Aplicando elementos de sostenimiento a tiempo, para que mantenga su capacidad de soporte.



Aplicación de Elemento de Sostenimiento primario: Con la finalidad de evitar el relajamiento y excesiva deformación; es importante que los elementos de sostenimiento queden en completo contacto con el macizo rocoso para que se deforme con el.



Medición: Para la aplicación de método se requiere la utilización de instrumentos una vez instaladas el sostenimiento primario, para registrar las deformaciones de la excavación y la carga aplicada sobre el sostenimiento, proporcionando información del macizo rocoso.

- 43 -



Sostenimiento Flexible: En lugar de rígido se utiliza elemento de sostenimiento (Shotcrete, pernos, malla) que permiten cierta deformación del macizo rocoso. El sostenimiento aplicado puede ser todo o parte del sostenimiento definitivo esto se verifica

con la

interpretación de las mediciones. 1.2.2. Método de Convergencia – Confinamiento Es una tentativa de evaluar la estabilidad del túnel mediante un modelo matemático, el objetivo es calcular los esfuerzos sobre el sostenimiento, analizando la curva de reacción del macizo rocoso. La curva mostrada en la figura N 13 representa la interacción entre el sostenimiento y el macizo rocoso. Cuando se excava un túnel la roca se deforma. La curva de reacción del macizó rocoso muestra la carga que debe aplicarse en la bóveda y/o hastíales del túnel para prevenir deformaciones excesivas. La deformación producida antes de instalar el sostenimiento, esta denotada por la línea OA. Si, el sostenimiento fuera completamente rígido, la carga aplicada, se representaría por la línea AA´, pero como la roca se deforma, alcanza equilibrio en el punto C.

- 44 -

La deformación radial de las paredes (hastíales) de la excavación

será igual a OB, y la deformación del

sostenimiento igual a OB, y la deformación del sostenimiento igual a AB, en este punto la carga ejercida por el sostenimiento será BC. Como se observa, el punto de equilibrio C es alcanzado solo si el sostenimiento es apropiadamente diseñado e instalado a tiempo. La línea AeE representa el sostenimiento en fluencia antes de estabilizar la excavación, la línea AF representa sostenimiento demasiado flexible, mientras que la línea GH es un sostenimiento instalado tardíamente y por lo tanto inefectivo.

La roca luego de la excavación tiende a deformarse originándose la convergencia, mientras el sostenimiento que se opone a esta deformación ejerce presión, generándose así el confinamiento. Este ejemplo cualitativo pone en evidencia que el diseño de sistemas de sostenimiento, tiene que tomar en cuenta la naturaleza

interactiva

los

fenómenos

Esfuerzo

- 45 -

–

Deformación, tanto del macizo rocoso como de los sistemas de sostenimiento; así como el tiempo de colocación de estos. 1.3 Método Analítico Los métodos analíticos se basan en la formulación y aplicación de modelos conceptuales para los propósitos de diseño. En mecánica de rocas los modelos matemáticos pueden subordinarse a: -

Modelo físico a escala.

Modelos matemáticos, como las ecuaciones de soluciones cerradas.

Modelos numéricos, como el método de los elementos finitos, diferencias finitas, elementos de bordes etc. Donde se obtiene como resultado la limitación de zonas donde los esfuerzos han superado la resistencia de la roca.

Estos métodos son aplicados mayormente para análisis parametritos y con fines comparativos, siendo una herramienta valiosa en el proceso de diseño. Los métodos físicos a escala suelen proporcionar información útil cuando se examina el comportamiento de falla, pero debido a su alto costo y poca flexibilidad han perdido su vigencia.

- 46 -

Las ecuaciones de soluciones cerradas tienen el inconveniente de simplificarse y examinar el comportamiento de falla, pero debido a su alto costo y poca flexibilidad han perdido su vigencia. Las ecuaciones de soluciones cerradas tiene el inconveniente de simplificar las caracterĂsticas de la excavaciĂłn y tratar la roca como un cuerpo homogĂŠneo.

- 47 -

Clase de Sostenimiento Para las ecuaciones subterráneas existen diferentes tipos de sostenimiento, entre los que se puede citar; cimbas o perfiles estructurales, pernos de anclajes, concreto lanzado, malla de acero, arcos de concreto, shotfer (concreto lanzado reforzado con varillas de acero de Ø1/2”). La aplicación de algunos de estos elementos, no incluye la utilización de otro, pues, pues, a menudo es práctica usual la combinación de dos o mas d ellos. 2. SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE 2.2.1Definición El termino “concretos lanzado” se refiere a la mezcla humedecida de arena, cemento, fibra y aditivo, proyectado sobre un área por medio de presión de aire. Por ello se emplea un recipiente de presión de alimentación continua llamado lanzador. - 48 -

Una capa delgada de shotcrete después de corto tiempo, puede establecer un estado de equilibrio que e determina verificando el proceso de deformación. Sus deformaciones son pequeñas,

son suficientes 2” de

shotcrete a 10 ó 20 m. del frente de avance, si en cambio, las deformaciones son intensas, es recomendable primero 1” en el mismo frente, y luego del avance afianzar cuando las deformaciones hayan disminuido solo una vez detenido los movimientos es posible y recomendable revestir. En la práctica esa idea de sostener eficazmente un macizo rocoso en a excavación permitiendo a su vez deformación, es posible mediante el concreto lanzado por su flexibilidad, además de las ventajas en cuanto a la capacidad de carga, rápida aplicación y tempana resistencia, en beneficio de neutralizar el aflojamiento del macizo circundante. La estructura así compuesta roca-shotcrete, impide e aflojamiento, la descompresión y flexión que acompañan los procesos normales de desestabilización, pero cuando esta fresco sigue las deformaciones primarias del macizo rocoso, permitiendo la reducción de los esfuerzos de borde a medida que simultáneamente va aumentando su resistencia con el tiempo. Debido a que la adhesión del shotcrete a la mayota de las rocas es muy grande, este actúa como material de encastre, formando una unidad estática o estructural compuesta entre la roca y su superficie, dándole al sistema una alta resistencia cuando trabaja a compresión y ofreciendo resistencia

distorsiones de hasta 1% de variación del diámetro de

excavación cuando trabaja a flexión. El resultado mecánico mas - 49 -

importante es que la superficie de la roca no se afloja, permaneciendo sin modificaciones en su estado, en tanto y en cuando no sea dañado por el método de voladura empleado. 2.2 Diseño y Capacidad de carga. 2.2.1. Calculo del Espesor del Shotcrete Para la determinación del espesor del shotcrete, se tiene que tener en cuenta el índice “Q” y aplicar la siguiente fórmula: tc = D (65 – RSR) 150

= Espesor de Shotcrete en pulgadas.

= Diámetro de la excavación en pies.

RSR =13.3 Log. Q + 46.5 (relación de soporte de excavación).

Ejemplo: Si Q

= 0.1 – 0.001

RSR = 13.3 Log.0.1 + 46.5 RS

= 33.2

= 3.2808 pies

= 2.40m =7.87 pies

= 7.87 (65-33.2) 150

- 50 -

= 0.0525 (31.8)

= 1.66”

2.2.2. Capacidad de Cargas Para determinar la presión máxima de soporte del shotcrete cuando este es aplicado a sección completa y distribución uniforme; se aplica la siguiente formula:

Psmax. = . shot {1-(ri – tc) 2} 2 ri2

Psmax.

= Presión máxima del Soporte (Kg. /cm2).

ac.shot

=resistencia a la compresión del shocrete (Kg. /cm 2

= Radio de excavación del túnel (cm.)

= Espesor de shotcrete en cm.

Resistencia a la Compresión Se define como la fuerza por unidad de área requerid para romper un muestra que esta sometida a esfuerzos uni axiales (no confinadas), y viene expresado en unidades de fuerzas sobre área; y se define de la siguiente manera: ac. = 4P π D2

- 51 -

ac. = Resistencia a la compresión (Kg. /cm 2) P

=Carga unitaria de Rotura (Kg.).

=Diámetro de la probeta (cm.). L=2 D L = 2D

longitud = L

D =L 2 DIAGRAMA SIMPLIFICADO QUE REPRESENTA EL MOVIMIENTO DE ROCA SUELTA HACIA EL TUNEL Y LA TRANSFERENCIA DE LA CARGA A LA ROCA CIRCUNDANTE. (segùn Terzaghi)

- 52 -

CLASIFICACION DE RESISTENCIA - Deere y miler.

Descripción clasificación

Resistencia a la comprensión uni axial

Ejemplo de rocas característica

Kg./cm2

MPa.

Muy Baja

10 – 250

1 – 25

Yeso, sal de roca

Baja

250 – 500

25 – 50

Carbón, limonita, esquisto

Media

500 – 1000

50 – 100

Arenisca, pizarra, lutita

Alta

1000 - 2000

100 – 200

Mármol, granito, Gneiss.

> 2000

> 200

Muy alta

Cuarcita, Gabro

Resistencia a la Comprensión Uní axial. Se aplica con la siguiente fórmula: Ac = (14 – 0.175D) Is

Is = P D2

Is = Índice de carga de punta. P = Carga necesaria para romper el espécimen. D = Diámetro del núcleo (mm.). - 53 -

Granulación Ideal Combinada Tamíz Nº Malla Nº 4

(mm)

% Pasa

4.75

48 – 64

Nº 8

2.37

34 – 5 4

Nº 16

1.18

20 – 36

Nº 50

0.30

7 – 18

Nº 100

0.15

3 – 12

Nº 200

0.07

0–5

1.3. Tablas TABLA Nº 1 GRADOS DE METEORIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO (ISO – 1980) TERMINO Fresca (sana)

DESCRIPCION Singo no visible de meteorización del material rocoso, tal vez ligera decoloración sobre las superficies de las discontinuidades principales.

GRADO W1

La decoloración indica meteorización del material rocoso puede estar decolorado por meteorización y puede ser algo mas débil externamente que en su condición fresca.

Menos de la mitad del material rocoso es Moderadamente descompuesto y/o desintegrado a un suelo. Roca Meteorizada fresca o decolorada esta presente aún como un esqueleto continuo o como un núcleo de roca.

Ligeramente Meteorizada

Altamente Meteorizada

Mas de la mitad del material rocoso es descompuesto y/o a un suelo. Roca fresca o decolorada, está presente aún como una red o esqueleto discontinuos o como núcleos de roca.

Completamente Meteorizada

Todo el material rocoso es descompuesto y/o desintegrado a suelo. La estructura original del macizo es aún en gran parte intacta.

- 54 -

TABLA N° 02 CORRELACION ENTRE EL INDICE DE VELOCIDAD LONGITUDINAL Y EL RQD (STOGREN ET. AL – 1979) Velocidad longitudinal Vp (m/s)

RQD

Calidad del macizo Rocoso

5200

9 – 100

Muy buena

4400 – 5200

75 – 90

Buena

3600 – 4400

50 – 90

Regular

3000 – 3600

25 – 50

Mala

< 3000

< 25

Muy mala

TABLA N° 03 VELOCIDADES DE LAS ONDAS “P” TIPICAS DE ROCA ÍGNEA Y METEORIZADA (HUNT – 1984) Velocidad de Ondas “P” Vp (m/s) > 5000 5000 – 4000 4000 – 3000 3000 – 2000 2000 – 1000

FRACTURADA

Descripción del macizo (roca ígnea) Roca sana fresca Ligeramente meteorizada y/o con fracturas ampliamente espaciadas. Moderadamente meteorizada y/o con fracturas ampliamente espaciada. Intensamente meteorizada y/o con fracturas cercanas. Muy intensamente meteorizada y/o triturada.

TABLA N° 04 INFLUENCIA DE DISCONTINUEIDADES RELLENAS SOBRE EL COMPORTAMIENTO DE TÚNELES (Según Brettet y Howard) Material Dominante del relleno

Arcilla expansiva

Comportamiento Potencial de Relleno En el frente

Mas tarde

Expansiva libre, se hace lado presiones expansivas y empuje sobre el escudo.

Presiones expansivas y empuje contra el adene o revestimiento, expansivo libre con caída o deslave si el revestimiento es insuficiente

- 55 -

Se afloja y se hace lado por la compresión. Compresión muy fuerte bajo condiciones extremas.

Arcilla inerte

Clorita, talco, grafito o serpentina Roca triturada, fragmento de comportamiento arenoso. Calcita porosa o en hojuelas yeso

Empuje contra el apoyo del revestimiento donde esta desprotegido: se afloja y se hace lado debido a cambios ambientales.

Pueden originarse cargas muy grandes debido a la baja Se deshace. resistencia, sobre todo cuando esta húmedo. Se deshace o escurre. El Las cargas se disipan sobre el tiempo de sostén puede ser revestimiento, escurren y disgregan muy breve. si el material no esta confinado. Condiciones favorables

Pueden disolverse, causando inestabilidad en el macizo rocoso.

TABLA N° 05 ENSAYO DE INDICE MANUAL SOBRE LA RESISTENCIA DEL MATERIAL ROCOSO (ISRM – 1978)

GRAD O

DESCRIPCION

IDENTIFICACION

RANGO APROX. DE RESISTENCIA A LA COMPRENSIÓN UNIAXIAL. (MPa)

Roca extremadamente débil

Roca endentado por la uña del dedo pulgar

0.25 – 1.0

Roca muy débil

Se desmorona bajo golpes firmes con las punta del martillo de geólogo, puede ser pelado o descarrillado por un cuchillo de bolsillo

1.0 – 5.0

Roca débil

Puede ser descarrillado por un cuchillo de bolsillo con dificultad, endentado poco profundas, se forman por golpes firmes con la punta del martillo

5.0 – 25.0

Roca de resistencia media o moderadamente resistente.

No puede ser raspado o descortezado con un cuchillo de bolsillo, el espécimen puede ser fracturado con simple golpe firme del martillo geológico

25 – 50

Roca resistente

El espécimen requiere mas de un

50 – 100

- 56 -

golpe del martillo geológico para fracturarlo R5

Roca muy resistente

El espécimen requiere muchos golpes del martillo geológico para fracturarlo.

Roca extremadamente resistente

El espécimen puede ser solamente descascarado con el martillo geológico.

100 – 250

> 250

TABLA N° 06 CLASIFICACION DE LOS PARÁMETROS INDIVIDUALES EMPLEADOS EN EL ÍNDICE DE CALIDAD DE TÚNELES ÍNDICE. “ Q “

DESCRIPCION 1. ICE DE CALIDAD DE ROCA.

VALOR RQD

Muy mala

0 – 25

Mala

25 – 30

Regular

50 – 75

Buena

75 – 90

Excelente

90 - 100

2. NUMEROS DE SISTEMAS DE FISURAS

Masivo, sin o con pocas fisuras.

0.5 – 1.0

Un sistema de fisuras

D. E.

Dos sistemas de fisuras

6 9

Tres sistemas de fisuras

Tres sistemas de

fisuras + una aislada

Cuatro o mas sistemas de fisuras, figuración intensa , etc. 3. NUMERO DE RUGOSIDAD DE LAS FIGURAS.

1.- Para cruces en túneles utilizar (3XJn).

Un sistema de fisuras + una aislada Dos sistemas de fisuras + una aislada

2.- Intervalos de 5 para RQD o sea 100, 95, 90, etc. Son suficiente preciosos.

2.- Para portales utilizar (2xJn).

NOTAS 1.- Donde RQD se reporta o es medio como siendo (10 inclusive 0), se le otorga un valor nominal de 10 aplicable a “ Q “.

- 57 -

a) Contactos en las paredes. b) Contacto en las paredes antes de un cizazeo de 10 cm. A. B.

Fisura sin continuidad. Rigorosas o irregulares, corrugadas.

Suaves, corrugación suave.

4 3 2

Reliz de falla, o superficie de fricción ondulaciones.

1.5

Rigorosas o irregulares pero planas.

1.8

Lisas y planas.

1.10 0.5

Reliz de falla o superficie de fricción plano

1.- Añade 1.0 si el espaciamiento medio del sistema de juntas es mayor de 3m. 2.- Jr = 0.5 se puede usar para fisuras de fricción planas y que tengan alineaciones con la condición de que estas estén orientadas para resistencia mínima.

c) Sin contacto de roca después de un cizazeo de 10 cm. 1.0 H.

Zona que contienen minerales arcillosos de espesor suficientes para impedir el contacto de paredes.

Zona arenosa, de grava o

1.0

roca. Triturada de espesor suficiente para impedir el contacto de paredes.

4. NUMERO DE ALTERACIÓN DE JUNTAS

0r aproximado.

a) Contactos en las paredes. A. Relleno soldado, duro inablandable.

0.75 1.0

B. Paredes inalteradas, solo con manchas de superficie.

(25 – 35°)

C. Paredes ligeramente alteradas, con recubrimiento de minerales inablandable, partículas arenosas, roca triturada sin arcilla.

(25° – 30°)

D. Recubrimiento limoso o areno – arcilloso, pequeñas partículas de arcilla (inablandable).

(20° – 25°)

E. Recubrimiento ablandables o con arcilla de baja fricción o sea kaolinica o mica, también clorita, talco, yeso y grafito, etc. y pequeñas cantidades de arcillas expansivas (recubrimiento

(8° – 16°)

2.0

3.0

4.0

- 58 -

sin continuidad de 1 – 2 mm. De espesor o menos). b) Contactos en las paredes antes de un cizalleo de 10 cm. F.

Partículas arenosas, roca desintegrada sin arcilla, etc.

G. Relleno de minerales arcillosos muy consolidados e inablandables (continuos, < 5mm. de espesor). H. Relleno de minerales arcillosos de consolidación media o baja (continuos, < 5mm. de espesor). I.

Relleno de arcillas expansivas, o sea montaorillonita (continuos,< 5 mm. de espesor). El valor Ja depende del porcentaje de partículas expansivas y del acceso al agua.

4.0 (25° – 30°) 6.0 (16° – 24°) 8.0

1.- Los valores de Or el ángulo de fricción residual, se indican como guía aproximada de las propiedades mineralógica de los productos de alteración, si es que están presentes.

(12° – 16°) 0.8° – 12.0 (6° – 12°)

c) Sin contacto de las paredes del cizazeo. J.

Zonas y capas de roca y arcilla desintegrada.

K. Trituradora (véase en G,H y J)

6.0 8.0

L. para condiciones de arcilla

0.8° – 12.0

M. zonas o capas de arcilla limosa o arenosa, pequeñas fracciones de arcilla (inablandable).

(6° – 24°)

N. Zonas o capas gruesas de arcilla (véase, G, H y J para las condiciones de la arcilla)

10.0 – 13

5. FACTOR DE REDUCCION POR AGUA EN LAS FISURAS.

5.0 13.0 – 20 (6° – 24°) Jw

Excavación seca o poca inflictración o sea < 5 / mínimo localmente.

Inflictración a presión mediana con lavado ocasional de los rellenos.

0.50 2.5 – 10

Gran inflictración o presión altas en roca competente con junta sin relleno.

0.33 2.5 – 10

Gran infilctración a presión alta lavado importante de los rellenos.

Inflictración o presión excepcionalmente altas con las 6. FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERZOS.

1.0 < 1.0 0 .66 1.0 – 2.5

0.2 – 0. 1 >10

1.- Los factores C a F son estimaciones aproximadas aumenta Jw si se instalan drenes.

2.- Los problemas especiales causados por la presencia de hielo no se toman en consideración.

SRF

- 59 -

Zona de debilidad que intersecan la excavación y que pueden ser la causa de que el macizo se desestabilicen cuando se construye el túnel.

A. Múltiples zonas de debilidad que contengan arcilla o roca químicamente desintegrada, roca circundante muy suelta (cualquier profundidad)

10.0

B. Zona de debilidad aislada que contengan arcilla o roca químicamente desintegrada (profundidad de excavación > 50 m.

5.0

C. Zonas de debilidad aisladas que contengan arcilla o roca químicamente desintegrada (profundidad de excavación > 50 m.).

2.5

D. Múltiples zonas de fracturas en rocas competente (Sin arcilla), roca circundante suelta (cualquier profundidad). E. Zonas de fracturas aisladas en roca competente (Sin arcilla), profundidad de la excavación < 50 m). F. Zonas de fracturas aisladas en roca competente (Sin arcilla) profundidad de la excavación > 50 m). G. Fisuras abiertas sueltas, fisuras intensas (cualquier profundidad). b) Roca competente, problemas de esfuerzos. rC/r > 200

2.5

5.0 SRF

2.5 1.0

13 – 0.6

J. Esfuerzos grandes, estructuras muy cenadas (generalmente favorable para la estabilidad puede ser desfavorable) las estabilidad de las tablas. 10.5

5.0

2.- Para un campo virgen de esfuerzos fuertemente anisotropito (si se mide) cuando 5 < = 01 / r < = 10 redúzcase rC a 0.8 rC y ot a 0.8 ot. Cuando 01/03 > 10 redúzcase rC y ot a 0.6 rC y ot donde rC = Fuerza comprensiva no confinada, y ot = fuerza de tensión (carga puntual) y 01 y 03 son las fuerzas mayores y menores principales.

>13

Esfuerzos medianos. 200 – 10

7.5

ot/01

H. Esfuerzo bajo, cerca de superficie. I.

1.- Redúzcanse estos valores SRF de 25 – 50 % si las zonas de fracturas solo interesan pero no cruzan la excavación.

0.5 – 2

0.66 – 0.33

K. Desprendido moderado de la roca

5 – 10

- 60 -

(roca masiva). 5 – 2.5

0.33 – 0.16

L. Desprendido intenso de la roca (roca masiva ) < 2.5

< 0.16

c) Roca comprensiva, flujo plástico de roca incompetente bajo la influencia de presiones altas de roca. M. Presiones comprensivas moderadas. N. Presiones moderadas altas

10 – 20

SRF

3.- Hay poco cosas reportados donde el techo debajo de la superficie sea menor que el ancho del claro. Se a sugiere que el SRF sea aumentado de 2.5 a 5 para estos casos (vea H)

5 – 10 10 – 20

d) Roca expansiva, acción química expansiva dependiendo de la presencia del agua. O. Presiones expansivas moderadas.

5 – 10

P. Presiones expansivas altas

10 – 20

- 61 -

TABLA N° 07 CLASIFICACION GEOMECÁNICA DE MACIZOS ROCOSOS – ÍNDICE “ RMR ” Clasificación de los parámetros y su evaluación.

PARÁMETROS

2 3

RESISTEN CIA DE LA ROCA INALTERAD A

ÍNDICE DE LA CARGA DE PUNTA

> 8 Mpa

4 – 10 Mpa

2 – 4 Mpa

1 – 2 Mpa

RESISTENCIA A COMPRENSIÓN UN AXIAL

> 250 MPa.

100 – 250 MPa

50 – 100 MPa.

25 – 50 MPa.

VALUACION RQD VALUACIÓN ESPACIAMIENTO DE JUNTAS VALUACIÓN

ESTADO DE LAS FISURAS

VALUACIÓN

AGUAS SUB TERRANE AS

ESCALA DE VALORES

CANTIDAD DE INFILTRACIÓN LONG. 10 m. DEL TÚNEL PRECIÓN DE AGUA EN LA FISURA RELACION ESFUERZO PRINCIPAL MAYOR SITUACIÓN GENERAL VALUACIÓN

15 90 - 100 % 20 > 2 m. 20 Superficie muy rugosa, sin continuidad, sin separación, paredes de roca dura. 30

12 75 – 90 % 17 0.6 – 2 m. 15 Superficies algo rugosas, separación < 1 mm. paredes de roca dura. 25

NINGUNA

< 10 Lts./min.

CERO

0 – 0.1

TOTALMENTE SECO 15

7 50 – 75 % 13 0 – 60 cm. 10 Superficie algo rugosa, separación < 1 mm. paredes de roca suave. 20 10 – 25 Lts./min.

0.1 – 0.2

LIGERAMENTE HÚMEDO 10

- 62 -

HÚMEDO 7

4 25 – 50 % 8 6 – 20 cm. 8 Superficie pulida o relleno < 5 mm. espesor o fisuras abiertas 1 – 5 mm. fisuras continuas 10

PARA ESTA ESCALA TAN BAJA SE PREFIERE LA PRUEBA DE LA RESISTENCIA A LA COMPRENSIÓN UNIAXIAL. 5 – 25 1–5 <1 MPa. MPa MPa 2 1 0 < 25 % 3 < 6 cm. 5 Relleno blando < 5 mm. o fisuras, abiertas < 5 mm. fisuras continuas. 0

25 – 125 Lts./min

> 125 Lts./min.

0.2 – 0.5

> 0.5

LIGERA PRESIÓN DE AGUA 4

SERIOS PROBLEMAS DE AGUA 0

AJUSTES EN LA VALUACIÓN POR ORIENTACIÓN DE FISURAS. RUNBO PERPENDICULAR AL EJE DEL TÚNEL PENETRACIÓN CONTRA EL RUMBO

PENETRACIÓN EN EL SENTIDO ECHADO 45° – 90° MUY FABORABLE

ECHADO 20° – 45°

ECHADO 45° – 90°

ECHADO 20° – 45°

FABORABLE

REGULAR

DESFAVORABLE

ORIENTACIÓN DEL RUMBO Y ECHADO DE LA FISURA TÚNELES VALUACIÓN CIMENTACIONES TALUDES

MUY FAVORABLE 0 0 0

RUNBO PARALELO AL EJE DEL TÚNEL ECHADO 45° – 90° MUY DESFAVORABLE

ECHADO 20° – 45° REGULAR

FAVORABLE

REGULAR

DESFAVORABLE

-2 -7 -25

-5 -7 -25

-10 -15 -50

ECHADO 0.20° IDEPENDIENTE DEL RUMBO DESFAVORABLE

MUY DESFAVORABLE -12 -25 -60

SIGNIFICADO DE LA CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO PARA SOSTENIMIENTO

CLASIFICACIÓN N°

III

TIEMPO MEDIO DE SOSTENIMIENTO

10 AÑOS PARA CLARO DE 15 m.

6 MESES PARA CLARO DE 8 m.

1 SEMANA PARA CLARO DE 5m.

10 HORAS PARA CLARO DE 2 – 5 m.

30 MINUTOS PARA CLARO DE 2 m.

COHESIÓN DE LA ROCA, ÁNGULO DE FRICCIÓN DE LA ROCA

> 400 Kg. Pa. > 45°

300 – 400 Kg. Pa. 35° – 45°

200 – 300Kg. Pa. 25° – 35°

100 – 200 Kg. Pa. 15° – 25°

< 100 Kg. Pa. < 15°

- 63 -

TABLA N° 08 CLASES DE ESTALLIDO SEGÚN RUSSENES (1974) CLASES DE ESTALLIDO

DESCRIPCIÓN

PROGRECIVAS EN EL TÚNEL

ROCA NO EXPLOCIVA 0

No hay problema de actividad en el macizo causados por esfuerzos. No hay ruido en la roca

Resto del

túnel

BAJA ACTIVIDAD 1

Algunas tendencias al estallido y relajamientos en la roca. Ligero ruido en la roca.

1 + 200 – 1 + 510 1 + 630 – 1 + 780 2 + 320 – 2 + 160

MODERADA ACTIVIDAD

Considerable lajeo y relajamiento de la roca. Con el tiempo, tendencia a producirse deformaciones en la periferia de excavación fuerte ruido y estallido de la roca.

0 + 307 0 + 830

– –

0 + 600 1 + 160

0 + 600

–

0 + 830

ALTA ACTIVIDAD

Severa caída de rocas, en la bóveda y hastíales inmediatamente después de la voladura. lajeo y chasquido en el piso o posibles empujes en este. Considerables deformaciones en la periferia. En el macizo se oyen sonidos fuertes como un cañonazo

TABLA N° 09

FORMAS DE SECCION EN EXCABACIONES SUBTERRANEAS QUE VARIA CON LAS DIFERENTES INTENCIDADES Y DERECCIÓN DE LOS ESFUERZOS PRINCIPALES, USANDO ESTOS SON NORMALES A LA DIRECCIÓN DEL EJE DE EXCAVACIONES. INTENCIDAD DE ESFUERZO PRINCIPAL

DIRECCION DE ESFUERZOS PRINCIPALES VERTICAL

HORIZONTAL

INCLINADO

Las paredes altas deben tener curvas para evitar esfuerzos

Las paredes altas pueden ser rectas.

Perfil asimétrico a lo largo de esfuerzos anisotrópicos.

MODERADO Distribución igual de los esfuerzos para evitar problemas de estabilidad local.

ALTA

Pernos

Concentración de esfuerzos para reducir el área de inestabilidad y el costo de sostenimiento. Se deben reducir las paredes altas.

El arco de la bóveda debe ser en punta.

TABLA N° 10

Perfil asimétrico con curva en la pared

TIPO DE SOSTENIMIENTO PARA MACIZOS ROCOSOS DE CALIDAD EXCELENTE EXTREMADAMENTE BUENA, MUY BUENA Y BUENA (para Q entre 1000 y 10) Categ oría soport e

RQD/Jn

Jr/Ja

De (m)

P k/cm2

De (m)

Tipo de soporte

observaciones

1º

1000 – 400

<0.1

20 – 40

Sb (utg)

2º

1000 – 400

<0.1

30 – 60

Sb (utg)

3º

1000 – 400

<0.1

46 – 80

Sb (utg)

4º

1000 – 400

<0.1

65 – 100

Sb (utg)

5º

1000 – 400

0.05

12 – 30

Sb (utg)

6º

1000 – 400

0.05

19 – 45

Sb (utg)

7º

1000 – 400

0.05

30 – 65

Sb (utg)

8º

1000 – 400

0.05

48 – 88

Sb (utg)

9º

100 – 40

>=20 <20

0.25

8.5 – 19

Sb (utg) B (utg) 2,5 – 3m.

10º

100 – 40

>=30 <30

0.25

14 – 30

11º

100 – 40

>=30 <30

0.25

23 – 48

12º

100 – 40

>=30 <30

0.25

40 – 72

B (utg) 2 – 3m. B (utg) 1.5 – 3m. + clm B (tg) 2 – 3m. B (tg) 1.5 – 2m. + clm B (tg) 2 – 3m. B (tg) 1.5 – 2m. + clm

40 – 10

>=10 >=10 <10 <10

>=1.5 <=1.5 <1.5 <1.5

0.5

5 – 14

Sb (utg) B (utg) 1.5 – 2m. B (utg) 1.5 – 2m. B (utg) 1.5 – 3m. +S 2 – 3 m.

I I I I

40 – 10

>=10

>=1.5

0.5

9 – 23

I,II

<10

>=1.5

<1.5

>=10

<=10

B (tg) 1.5 – 2m. + clm B (tg) 1.5 – 2m. +S (mr) 5 – 10m. B (utg) 1.5 – 2m. + clm B (tg) 1.5 – 2m. + clm B (tg) 1.5 – 2m. +S (mr) 5 – 10cm.

>=15

<=15

16 Ver nota: x11

40 – 10

0.5

TABLA N° 10B 66

15 – 40

30 - 65

B (tg) 1.5 – 2m. + clm B (tg) 1.5 – 2m. +S (mr) 5 – 10cm.

I,II I,III I,II,IV I,II,IV

I,V,VI I,V,VI

TIPOS DE SOSTENIMIENTO PARA MACIZOS ROCOSOS DE CALIDAD REGULAR Y MALA (Para Q entre 10 y 1) Categ oría soport e

RQD/Jn

Jr/Ja

10 – 4

> 30 >= 10.< =10 < 10

10 – 4

< 10 >5

P k/cm 2

De (m)

>=6 m

1.0

3.5 – 9

<6m > = 10

1.0

De (m)

7 – 15

< 10

> = 10

<=5

<10

10 – 4

1.0 > = 20

12 – 29

< 20

10 – 4

1.0 > = 35

Ver nota: x 11 21

24 – 52

< 35 4–1

4–1

> = 12.5

< = 0.75

1.5

< 12.5

< = 0.75 > 0.75

> 10, < 30 < = 10 <30

> 10 > 10 < = 1.0

>= 15m

1.5

2.1 – 6.5

4.5 – 11.5

Tipo de soporte

observaciones

Sb (utg) B (utg) 1.5 – 2m. B (utg) 1.5 – 2m. +S 2 – 3 m. S 2 – 3 cm B (tg) 1 – 1.5m. + clm B (utg) 1 – 1.5m. + clm B (utg) 1 – 1.5m. +S 2 – 3 cm. B (utg) 1 – 1.5m. +S 2 – 3 cm.

I I I I I.III I I.III I

B (tg) 1 – 2m. +S(mr)10 – 15 cm. B (tg) 1 – 1.5m. +S(mr)5 – 10 cm

I.II.IV

B (tg) 1 – 2 m. + B (mr)20–25 cm. B (tg) 1 – 2 m. +S(mr)10 – 20 cm

I.V.VI

B (utg) 1m. + B 2 – 3 cm. B 2.5 – 5 cm. B (otg) 1m.

B (utg)1 m. + clm S 2.5 – 7.5 cm. B (urg) 1 m. +S(mr)2.5 – 5 cm. B (utg) 1m.

I I I

I.II

I.II.IV

I I

> = 30 23

4–1 -

1.5

8 – 24

B (tg) 1–1.5 m. +S(mr)10 – 15 cm. B (utg) 1–1.5 m. +S(mr)5 – 10 m.

I.II.IV VII I

1.5

18 – 4

B(tg) 1–1.5 m. +S(mr)15 – 30 cm. B (tg) 1–1.5 m. +B(mr)10 – 15 cm.

I.V.VI

<= 15m 24

4–1

Ver nota: x 11

>= 30m

I.II.IV

TABLA N° 10C TIPOS DE SOSTENIMIENTO PARA MASIZOS ROCOSOS DE CALIDAD MUY MALA (Para Q entre 1 y 0.1) Categ oría soport e

RQD/Jn

Jr/Ja

De (m)

1.0 0.4

> 10 < =10 -

0.5 0.5 <= 0.5

1.0 0.4 27

P k/c m2

De (m)

2.25

Tipo de soporte

observacione s

1.5 – 1.2

B(utg) 1m + s(mr) B(utg) 1m + s (rm) 5 cm B(utg) 1m + s (rm) 5 cm

I I I

3.3 – 7.5

B(tg) 1 m + S(mr) 5 – 7.5 cm B(utg)1m + S2.5 – 5 cm

VIII.I.II

B (tg) 1m. S(mr) 7.5 – 10 cm B (utg)1m + S (mr) 5 – 7.5 cm. CCA 20 – 10 cm + B (tg)1 m. S (mr) 10 – 20 cm + B(tg) 1m.

I.II

> 12 m.

2.25

6 – 18

1.0 0.4

< 12 m. -

> 12 m. < 12 m. -

> = 30 m

2.25

Ver nota: x 11

1.0 0.4

> = 20. < 30

< 20 cm

18 – 38

B(tg) 1 m. + S (mr) 30 – 10 cm B(tg) 1m. + S (mr) 20 – 30 cm B(tg) 1m. +S(mr) 15 – 20 cm. CCA (Smr) 30 – 100 m. + B (tg) 1m

I.II

I.II VIII.I.II VIII.I.II

I.IV.V.II I.II.IV.II I.II IV.VIII.I.II

1.0 0.4

>5 <=5 -

>=5 <5 -

1.0 0.4

32 Ver nota: x 11

> 0.25 0.25 <= 0.25 -

4 < = 4> -1.5 < 1.5

3.0

1.0 – 3.1

B(utg) 1m + S 2-3 cm B(utg) 1m + S (mr) 5cm B(utg) 1m + S (mr) 5cm

3.0

2.2 – 6

B(tg) 1m + S 2.5-5 cm S(mr)5 – 7.5 cm. B (tg) 1m. +S(mr) 5 – 7.5 cm.

II II VIII.I.II

3.0

4 – 14.5

B (utg) 1 m. +S(mr)7.5 – 25 cm. S(mr)7.5 – 25 cm. CCA 20 – 10 cm +B (tg) 1 m. CCA (Sr) 30 - 50cm +B (tg) 1 m.

> = 20m

3.0

11 - 34

1.0 0.4

< 20m

B (utg) 1 m. +S(mr) 40 – 60 cm. B (utg) 1 m. +S(mr) 20 – 40 cm. CCA (Sr) 40 – 120 cm B (tg) 1 m.

II II VIII.I.II

II.IV.II III.IV.II IV.VIII.I.II

TABLA N° 10D TIPOS DE SOSTENIMIENTO PARA MASIZOS ROCOSOS DE CALIDAD EXTREMADAMENTE MALA (Para Q entre 0.1 y 0.001) Categ oría soport e

RQD/Jn

Jr/Ja

P k/c m2

De (m)

Tipo de soporte

observacione s

0.1 – 0.001

>=2

1.0 – 3.9

B(tg) 1m

+ S(mr) 2.5 – 5 m.

S(mr) 5 – 10 cm.

S(mr) 7.5 – 15 cm.

VIII.I

>=2

> = 0.25

B (tg) 1 m.

0.1 – 0.001 <2

> = 0.25

< 0.25

2.0 – 11

+ S(mr) 17.5 – 15 cm. S(mr) 17.5 – 15 cm.

S(mr) 15 – 25 cm.

CCA (Sr)20 – 60 cm

VIII.I.II

+ B (tg) 1 m.

0.1 – 0.001

Ver nota: x 11

> = 15 m.

< 15 m.

+B (tg) 1 m. 6.5 – 28

+S(mr) 130 – 100 cm. CCA (Sr) 60 – 200 cm + B(tg) 1 m.

VII.I.II

II.III

B(tg) 1 m. +S(mr) 20 – 70 cm.

0.010.001

1.0 – 2.0

S(mr)10 – 20 cm.

VIII.I.II

+ B(tg) 0.5 – 1.0 cm

0.010.001

12 1.0 – 6.5

S(mr)20 – 60 cm.

VIII.I.II

+ B (tg) 0.5 – 1.0 cm.

Ver nota: x 11

0.010.001

> = 10m

CCA (Sr) 100 – 300 cm 4.0 20

< = 10m

LEYENDA Sb

= Anclajes (pernos) puntuales.

= Anclajes sistematicos.

(Utg)

= Anclajes no tensados, con inyeccion. 70

II VIII.I.II

CCA (Sr) 100 – 300 cm +B (tg) 1 m.

+S(mr) 70 – 200 cm.

VIII.I.II

+S(mr) 70 – 200 cm.

(Tg)

= Anclajes tensados.

= Concreto lanzado (shotcrete).

(mr)

= Malla reforzada.

Clm

= Malla de tipo ”cadena”.

CCA

= Anillo de hormigon, concreto colocado.

(Sr)

= Armado con acero.

Estimaciones de soporte. Los casos disponibles son insuficientes para la estimación de soporte requerido. El tipo de soporte que ha de usarse para las categorías: 1 a 8 dependerán de la técnica de voladura. Mediante voladura controlada se Puede hacer innecesario el empleo de soporte, en cambio, voladura sin control puede obligar la aplicación de concreto lanzado, especialmente donde la altura de excavación sea mayor de 25m. OBSERVACIONES 

Separación de pernos, en metros.



Espesor del hormigón, en centímetro.



Ver notas complementarias a las tablas 10A, 10B, 10C y 10D.

NOTAS COMPLEMENTARIAS A LAS TABLAS 10A, 10B, 10C Y 10D.

I.- En los casos serios de estallidos de roca, se utilizan pernos tensados con placa de reten grandes y espaciamiento aproximado de 1m. (a veces 0.80m.) se instala el refuerzo final cuando hayan cesado los estallidos. II.- Se usan a veces diferentes longitudes de pernos en la misma excavación: 3, 5 y 7m. 71

III.- Se emplea diferentes longitudes de pernos en la misma excavación: 2, 3 y 4m. IV.- Se utilizan a veces cables tensados para complementar la presión de soporte de las anclas. Separación típica de 2, 4m. V.- Se usan a menudo diferentes longitudes de pernos en la misma excavación: 6, 8 y 10m. VI.- A veces se emplea cables tensados para complementar las presiones de soporte de las anclas. Separación típica de 4 y 6m. VII.-

En algunas cavernas hidroeléctricas se han utilizado anclajes en forma sistemática u ocasional en el techo, malla metálica y arco de hormigón de 25 a 40cm. Como sostenimiento definitivo.

VIII.- En los casos que se manifiesta expansividad del macizo (presencia de Montmorillanita y agua) es importante, dejar una cámara de expansión entre el macizo y el sostenimiento. Se drenara todo lo que sea posible. IX.- Casos que implica arcillas expansivas o roca alterada que fluye. X.- En rocas con compartimiento visco-plástico, generalmente se coloca sostenimiento rígido pesado como soporte definitivo. XI.- Según los autores, en los casos de expansión o fluidez, el refuerzo que se necesita antes del colocado de los arcos de concreto /o de shotcrete, pueden consistir en anclas si el valor de RQD/Jn >5 y posiblemente combinado con concreto lanzado. Si el macizo rocoso esta tensamente figurado, triturado y alterado (RQD/Jn <1.5) el refuerzo provisional puede

consistir en varias aplicaciones de concreto lanzado. Después de colocar el arco de concreto se podrá instalar anclas de forma sistemática para reducir las capas desiguales sobre el concreto, pero no pueden ser efectivas cuando RQD/Jn < 1.5 o cuando hay mucha arcilla; a menos que a las anclas se les inyecte lechada de cemento antes de tensarlas. En estos macizos rocosos también se podrán usar anclas fijadas con resina de fragua rápido. En los casos graves de fluidez o expansión de la roca, puede se necesario colocar los arcos de concreto hasta en el frente, con el posible uso de un obturador provisional. También en estos casos podrá ser necesario que se le de refuerzo provisional al frente de trabajo. XII.- Por razones de seguridad, la excavación se hará en varias etapas. Categorías 16, 20, 24, 32 y 35 solo para: claro / ESR >15m. XIII.- En casos de macizos con compartimiento visco plástico, B la excavación se hará en varias etapas, para sostener: bóvedas, hastíales y pisos; en forma sucesiva. Categoría 3B solo para: claro/ESR>10m.

TABLA Nº 11 VALORES DE ESR PARA DISTINTOS TIPOS DE EXCAVACION Nº TIPO DE EXCAVACION

ESR

CASOS

A.- Minas abiertas temporales, etc.

ca. 3-5?

(2)

B.- Galerías verticales: 1) sección circular.

Ca. 2,5?

(0)

Ca. 2,5?

(0)

1.6

(83)

1.3

(25)

1.0

(79)

Ca. 0.8?

(2)

2) sección rectangular o circular C.- Minas abiertas permanentemente, túneles hidroeléctricos, túneles pilotos y galerías de avance para

grandes excavaciones

D.-Cavernas de almacenamiento, plantas de tratamiento de aguas, túneles pequeños de carreteras y ferrocarril, túneles de acceso, etc. E.- Centrales eléctricas subterráneas, túneles grandes de carretera y ferrocarril, cavernas de defensa civil, boquillas, intersecciones. F.- Centrales nucleares subterráneas, estaciones de ferrocarril, pabellones deportivos y de servicios, etc.

3. RENDIMIENTO POR VIA SECA 3.2.1Definición El proceso para determinar los rendimientos es largo y complicado, por que se realiza en diferentes tipos de rocas, y alas ves en diferentes técnicas para cortar la roca, la cual se puede contemplar diferentes porcentajes de oquedades, ya que cada labor es un análisis independiente, aislado, pero que se recogen de forma indirecta

experiencias empíricas fruto de las practicas, la cual se observa que los rendimientos varían de una labor a otra en las diferentes minas del Perú y el mundo. En las excavaciones subterráneas se utiliza cada vez más el mortero y el concreto por aplicación

neumática conocido como concreto

lanzado. Los rendimientos forman parte integral del programa de operación, selección de los materiales y de equipo, así como el entrenamiento de operadores. El concreto que se lanza al final de las pruebas que se hacen antes de la construcción será probablemente mucho mejor que el mismo concreto que se lanza al comienzo.

3.2. Desarrollo del rendimiento del concreto lanzado 3.2.1. Principios Básicos A. Concreto lanzado

Material que se coloca y compacta mediante impulsión neumática, proyectándose a gran velocidad sobre una superficie plana. La función principal del concreto lanzado (shotcrete) es inmovilizar los movimientos de roca inherentes al proceso de excavaciones subterráneas. B. Características del concreto Lanzado 

Más denso que un concreto normal.



Relación A/C es menor.



Resistencia mecánica similar.



Menor permeabilidad.



Buena resistencia al ataque químico, a la abrasión y al desgaste.



Gran adherencia al sustrato.



Fácil colocación y rendimiento de aplicación.



No requiere de formaletas o encofrados.

C. Propiedades del concreto lanzado 

Estructura interna consta de agregados más finos y mayor cuantía de cemento.



Poros capilares se distribuyen uniformemente.



La proyección forma poros aislados que mejoran resistencia a congelamiento y deshielo.



Colocación por capas.



Continuidad de fisura (adherencia mecánica).



Excelente adherencia a soporte (limpio y saturado con superficie seca).



Baja permeabilidad y baja absorción.



Mayor contracción por secado en razón a la altura cuantía del cemento.

D. Shotcrete por proceso seco (ventajas) 

facilitan

ciertas

condiciones

(filtraciones). 

Permite baja relación A/C.



Maquinarias mas económicas.



Mayor energía de compactación.



Mayor densidad de mezcla colocada.

E. Shotcrete por Proceso Seco(desventajas) 

Mayor generación de polvo.



Mayor porcentaje de rebote.

aplicación



Condiciones

aplicación

ambientalmente

inconvenientes. 

Exige mayor experiencia en mano de obra.

F. Sugerencia de Operación 

Calidad depende de la destreza del operador.



El flujo del concreto debe ser continuo (podrían presentarse sobre dosificaciones o deficiencias de aditivos o agua cuando se bombea en vació).



El flujo del aire debe ser continuo (no debe existir oscilaciones).



La distancia de la boquilla al sitio debe estar entre 0.50m. a 1.50m.



Cuando la estructura es forzada, se acercara más la boquilla para evitar sombras tras la armadura.



Las varillas no deberán colocarse una tras otra (alternadas).



Cuando se lanza por capas se retira el rebote y se dejara superficie plana.



La inclinación de la boquilla para el concreto lanzado debe ser perpendicular.

3.2.2. Principios Teóricos

A. Volumen de Rebote  El rebote esta formado por los componentes que no se adhieren a la superficie en tratamiento, existen muchos fundamentos teóricos y prácticos para su evaluación, pero en cualquier caso, el porcentaje de rebote depende de: Relación agua/cemento  Habilidad del operador.  Proporción de la mezcla. Granulometría de la mezcla Eficiencia de la hidratación 

Árido grueso =mayor rebote.



Presión del agua.



Diseño de la boquilla o lancha.



Habilidad del operador. Velocidad del Proyección



Capacidad de presión de aire (de 6 Kg. /cm.2).



Diseño de boquilla o lancha



Habilidad del operador. Angulo y distancia del impacto



Habilidad del operador. 79



Limitación de accesos. Densidad de la aplicación



Especificaciones de obra.



Dosificación del acelerante.



1Habilidad del operador.

Bajo coniciones normales (pared lisa sin oquedades y una presión optima) el material de rebote representa alrededor del 25% del volumen de la mezcla proyectada. Formulas para hallar el Porcentaje de Rebote 

Porcentaje de variación o asentamiento por hidratación

% Variación de Volumen por hidratación = vst – Vht x 100 Vst

Vst= volumen seco total. Vht = volumen hidratado total. 

volumen hidratado total

Vht

= Vst (100% - 21.5%)

Asentamiento por hidratación = 21.5% 

Volumen de rebote Vr

= Vrh

Vr = Volumen de rebote Vrh = Volumen de rebote hidratado. 

%de rebote real % de rebote = Vrh x 100 Vht

B. Volumen de Mermas Es la mezcla seca que se pierde al momento del ingreso de la mezcla a la tolva de la maquina de la aliva – esto es por efecto de maniobra. Vmh = Vms (100% - 21.5 %)

Vms

= volumen de mermas en seco.

Vmh

= volumen de mermas hidratada.

C. Volumen del Concreto Colocado y Pegado El volumen del concreto compacto y pegado no corresponde a la diferencia entre el volumen de mezcla en seco y el del material de rebote, pues la mezcla se compacta en el momento del impacto contra la superficie de aplicación y recibe el nombre de “factor de compactación”. F.C. = Vht - %D Vmc 81 p

Vmcp = Vht - %D F.C.

F.C.

factor de compactación

Vht

volumen de mezcla hidratado total.

desperdicios (% de rebote y mermas).

Vmcp =

volumen de mezcla compacto y pegado

La compactación depende de varios parámetros, entre ellos el surtido de los áridos y la velocidad de impacto del chorro, con los áridos ordinariamente utilizado y con una presión de aire a la entrada de la manguera de impulsión, de 6 Kg./cm.2, se obtiene un factor de compactación del orden 1.35.

D. Volumen de Oquedades Oquedades son todas las irregularidades y huecos fuertes del arco de un túnel minero. Vht

= Vmcp + Voh + Vrh + Vmh

Voh

= Vht – (Vmcp + Vrh + Vmh)

Voh .2.3.

= volumen de oquedades hidratada.

Laboratorio

ANALISIS DE RENDIMIENTO POR METRO CUBICO DE SHOTCRETE LANZADO POR VIA SECA FECHA

22/07/06

ZONA LUGAR

: :

Norte

Cx 907

MINA

Milagros

1. DOSIFICACION DE MEZCLA DESCRIPCION

UNIDAD M3 bls M3 Kg. Lt. Unidad

Volumen Cemento Agregado (arena para shotcrete) Dramix Gunitop L-22 Calibrador 2"

CANTIDAD 2 20 2 60 17 22

2. DATOS DE CAMPO ANTES DEL LANZADO SECCION 1 2 3 LONG. MEDIDA Espeso de shotcrete = 2”

ANCHO 3.37 3.74 3.80

ALTURA 2.20 2.10 2.14

LONGITUD 1 1 1.10 3.10 Área a recubrir =22.103m2

PERIMETRO 7.24 7.25 6.90 7.13

3. DATOS DE CAMPO DESPUES DEL LANZADO SECCION 1 2 3 LONG. MEDIDA

ANCHO 3.30 3.67

ALTURA 2.15 2.05

Espeso de shotcrete = 2”

LONGITUD 1 1

PERIMETRO 7.11 7.10

7.105

Área recubrida = 14.20m2

ESPECIFICACION

V. SECO M3

V. HIDRATADO M3

PORCENTAJES %

1.57

100

REBOTE

0.48

30.57

MERMA

0.12

7.64

VOLUMEN PEGADO Y COMPACTADO

0.71

45.22

OQUEDADES

0.26

16.56

MEZCLA

4. ASENTAMIENTO 21.50%

5. RENDIMIENTO REAL DEL CONCRETOO LANZADO POR PROCESO SECO EN MINA Y TUNEL volume n Asentamiento Volumen Volumen mezcla por Volumen de de seca hidrataciรณn hidratado rebote mermas M3 2

% 21.50% 0.43M3

M3 1.57

30.57%

7.64%

0.48M3

0.12M3

Volumen de ร rea a cubrir mezcla espesor compacta y del pegada shotcrete oquedades รกrea % M2 compacta M3 m.l. 0.71

0.05

16.56% 0.26M3

14.2

CAPITULO IV TECNICA DE OPERACIÓN DEL CONCRETO LANZADO – VIA SECA 1.- Ley básica del sostenimiento Mecanizado Decreto Supremo Nº 046 – 2001 E. M. 85

Articulo Nº 194: En labores que se tendrán abierta por un tiempo considerable, llámese crucero, galería, cortada, rampa y túnel, podrá utilizar como elemento de sostenimiento el lanzamiento del hormigón manteniendo las características técnicas de resistencia ala comprensión simple, a al tracción, a la flexo-tracción y adhesión. Este tipo de sostenimiento puede ser combinado con pernos de roca, malla, barras ranuradas de fricción, entre otros. Reglamento Interno de Seguridad de C.M.H. – 2003 Articulo Nº 182: Todo este terreno inestable deberá ser inspeccionado. El supervisor encargado del área deberá determinar el grado de peligro que ofrece y el tipo de sostenimiento que requiere. Los trabajos de sostenimiento deben ser oportunos y deberán ser ejecutados lo mas próximo posible al frente de trabajo. Articulo Nº 183: En túneles, rampas, cruceros y galerías, el sostenimiento deberá ser duradero y resistente. En tajeos, el sostenimiento puede ser temporal con el uso adecuado de pernos de roca, madera, etc. Hasta el siguiente ciclo de rotura. El supervisor encargado del área es el responsable de llevar a una altura de corte apropiado en las labores de explotación a su cargo. Todo terreno que no quede seguro después del desatado, deberá ser sostenido. El surpevisor indicara el medio de sostenimiento a utilizar, tales como: cuadro de madera, cimbras, splitsets, pernos de roca, shotcret, etc.

Articulo Nº 188: Nunca pretenda sostener una roca suelta. El riesgo es muy alto. 2.- Datos Técnicos Dimensiones de la maquina Aliva 240.5 Largo

= 1.20m.

Ancho

= 0.70m.

Altura

= 1.20m.

Peso

= 280Kg.

Accionamiento Motor eléctrico = motor con corriente alterna con jaula de ardilla, con bridas según norma IEC – B5 Rendimiento

= 2.2 – 2.6 kw.

Numero de revoluciones = 1.500 min./1 ó 1.680 min. A 440v. Clase de protección = OP44. Tensión

= 440v./60Hz. CHORRO DE ARENA

GUNITA

HORMIGON PROYECTADO

con rotor de 1ts.r

1.20

3.20

5.60

Capacidad m3/h

0.75

2.00

3.40

4(chorro de arena) 8 4

8(max.15) 5

20 6-8

DATOS TECNICOS

tamaño de agregado Consumo de aire comprimido m /min. 3

Motor eléctrico Manguera de transporte Ø mm

32/52

38/58

50/70

Chorro de arena Ø 10 Proyectar en seco Ø 32/27-32/18

Proyectar en seco Ø 38/32 Proyectar sem i-húmedo Ø 38/32

Proyectar en seco Ø 50/42 Proyectar semi-húmedo Ø 50/42

Longitud mac. de transporte en m.

150

300

Altura max. de transporte en m.

100

Pistola

3.- Presión de Aire y Agua Aire: Base de cálculo: -

Manguera limpia.

Mínimo de curvas 50 x Ø interior nominal.

Peso a granel aproximado 1,800 kg./m .

Superficie especifica max. 8,000 m / m .

Humedad de mezcla seca 5%.

Altura sobre el mar 400 m.

Velocidad de impacto de los áridos 90 – 120 m/s.

Ejemplo:

Si 4 m /h de mezcla seca tiene que ser transportados 3

120 m. Elegimos manguera Ø 50/70 mm. I.- Consumo de aire comprimido = 9.8 m /min. 3

II.- Resistencia de aire comprimido en vacío = 1.00 bar. III.- Presión de transporte = 4.30 bar. Agua: - La presión mínima del agua en la tobera será = bar. Distancia de

Presión de

Velocidad de

Presión del

lanzado

aire

impacto

agua

(m)

(bar)

(m/seg.)

(bar)

0.50

5.30

3.00

0.75

5.65

3.25

1.00

6.00

102

3.50

1.25

6.50

110

3.75

150

7.10

120

4.00

4.- Funciones defectuosas, Causas y acciones correctivas de la maquina shotcretera. FUNCIONAMIENT O DEFECTUOSO

CAUS

ACCIONES CORRECTIVAS

AS El motor no

arranca

Fusibles defectuoso Contactadotes de maniobra defectuoso

Controlar, cuando sea necesario reemplazar.

El motor marcha, el rotor no gira

Engranaje dañado Cuadro en el rotor defectuoso

Revisión Reemplazar el rotor.

Rotor no gira en el sentido de la flecha

La fase no se encuentran conectadas correctamente

Cambiar dos fases en el enchufe

Motor de aire comprimido helado

Agua de condensación

Calentar el silenciador de escape

Escape de aire comprimido entre las juntas y el rotor

Sujetador muy poco apretado

Controlar el sujetador antes de volver a tensar como eliminar los materiales que se hayan introducido entre la junta y el rotor

Placas de sellado inservible

Controlar las placas de sellado. Si existieran algunas ranuras, rectificar las placas de sellado y reemplazarlas cuando sea necesario.

Disco del rotor gastados (o rotor)

Controlar los discos del rotor. Cuando se encuentra una ranuras rectificar el disco del rotor y reemplazarlos cuando sea necesario.

Tamaño demasiado grande de los áridos (agregados).

Cuando se atasca el tubo flexible, es preciso parar el rotor y cerrar la llave del aire comprimido en la máquina. Soltar el tubo flexible del hormigón en la cámara de salida, abrir la llave de aire comprimido y soplar el rotor. A continuación, controlar si el tubo flexible del hormigón tiene puntos duros, eliminar el atascamiento dando unos golpes con una madera y vaciarlo. Volver a conectar el tubo flexible a la cámara de

Obstrucción en el rotor, cámara de descarga, tubería de transporte.

salida y soplar en su totalidad. Cuando se trate de distancia de impulsión superior a 40 metros m. será preciso vaciar cada uno de los tubos de 20 m. por separado Rendimiento reducido

Grado de humedad de la mezcla seca es superior al 5 %.

En caso de obstrucciones en la cámara de descarga para el rotor del aire comprimido, soltar la manguera y liberar la cámara de descarga utilizando un cepillo, etc. Colocar de nuevo el rotor de manera flotante.

Presión demasiado reducida del aire de transporte

En caso de obstrucción e el rotor, interrumpir la fuente de potencia (electricidad, aire) vaciar la tolva de llenado y el tambor de dosificación. Limpiar la cámara de rotor utilizando para ello un cepillo, etc.

Abertura de la Ver obstrucciones. cámara del rotor o de la cámara de descarga reducida por material que se ha pegado

La manguera da golpes

La tolva de llenado no esta llena

Llenar completamente la tolva del llenado

Comienzo de una obstrucción

Regular la presión de aire en el grifo .

El agua se mezcla mal

Presión de aire demasiada reducida para el transporte

Controlar el rendimiento del comprensor

Presión de agua demasiada reducida

Controlar la presión del aguador lo menos 3 bares en

la boquilla. Se encuentra obstruido los orificios de salida del agua en la boquilla de proyección.

Controlar y limpiar la pistola de proyección, montar un filtro para el agua.

Producción de polvo en la boquilla de proyección.

La adición de agua no es suficiente.

Añadir mas agua.

El mortero proyectado se escurre.

Se está añadiendo una cantidad excesiva de agua.

Añadir menos agua

Rebote demasiado grande 10-15% en superficie de proyección vertical 1030% en la superficie del techo.

Línea granulométrica no apropiada.

Controlar la línea granulométrica, adaptarla cuando sea necesario.

Distancia demasiada elevada entre la boquilla de proyección y la superficie a proyectar.

Reducir la distancia de la tovera a 1 m.

Ángulo de proyección no vertical a la superficie a proyectar.

Corregir el ángulo de proyección

5.- Dosificación de mezcla Dosificación de Materiales para Shotcrete Clasificado por Macizo Rocoso Dosificación por Metro Cúbico F´c =210kg./ cm Tipo Macizo rocoso

41-50 Regular B 2 10 30 160-180 Aditivo Acelerante (litros) 8.5 10 11.5

Espesor de shotcrete (pulgadas) Cemento (bolsas) Fibra metálicas (kg.) Agua (litros) Húmedo Condición de agua del Mojado terreno Flujo

RMR 31-40 Mala A 3 10 40 160-180

21-30 Mala B 3 10 50 160-180

10 11.5 13

11.5 13 15

Densidad acelerante

1.5 kg./ lt.

Densidad del agua

1000kg./ m

Rango acelerante

3-6% peso del cemento

1 Galón

3.785 litros

Relación agua / cemento :

0.30-0.50

5 galones

19 litros

35.314 pies.

247 palanadas

Densidad de fibra

7850 kg. / m

1 pie

7 palanadas

1M3 de Arena 1M3

DRAMIX 20kg. 30 kg.

ACELERANTE

8.5 Kg.

250 Kg.

CEMENTO

10 BOLSAS / M3

CARACTERISTICA DEL AGREGADO FINO Procedencia :

Minera Horizonte

Cantera

Minera Horizonte

A) ANALISIS GRANULOMETRICO TAMIZ (pulg.)

1125 Ret.

½” 3/8” Nº 4 Nº 8 Nº 16 Nº 30 Nº 50 Nº 100 FONDO

0.0 0.0 179.74 192.01 184.35 181.7 175.38 90.57 121.25

% Ret

Fecha de Ensayo

20/05/2007

(Cortado por la maya 3/8”) % Ret. Acum

0.0 0.0 0.0 0.0 15.98 15.98 17.07 33.04 16.39 49.43 16.2 65.58 15.59 81.17 8.05 89.22 10.78 100 100.0 M.F. 3.3

%Pasa 100 100 84 67.0 50.6 34.4 18.8 10.8 0.0

B) CURVA DE GRANULOMETRIA

Curva Granulometría

Tamices

% Que pasa ASTM C-33 100 100 95 80 50 25 10 2 0

100 100 100 100 85 60 30 10 0

C) PROPIEDADES FISICAS Modulo de fineza

3.3

Peso unitario suelto (kg/m )

1776

Peso unitario conpactado (kg/m )

196.

Peso específico de masa

2.53

Peso específico sss

2.58

Peso específico aparente

2.66

Contenido de humedad (%)

0.3

Porcentaje de absorción (%)

1.86

Porcentaje que pasa Nº 200 (%)

7.4

% P. friable y terrones de arcilla (%)

0.2

Impurezas orgánicas: No presenta impuresas

A) ANALISIS GRANULOMETRICO (Cortado por la malla ¼” TAMIZ (pulg.)

Peso Ret.

½” 3/8” Nº 4 Nº 8 Nº 16 Nº 30 Nº 50 Nº 100 FONDO

0.0 0.0 58.15 173.45 185.06 191 187.7 98.8 126.18 1020.34

% Ret 0.0 0.0 5.17 15.42 16.45 17.0 16.68 8.78 11.22 90.7 M.F.

% Ret. Acum 0.0 0.0 5.17 20.59 37.04 54.01 70.70 79.48 90.70 2.9

% Pasa 100 100 94.8 79.4 63.0 46.0 29.3 20.5 9.3

% Que pasa ASTMC-33 100 100 95 80 50 25 10 2 0

100 100 100 100 85 60 30 10 0

B) CURVA DE GRANULOMETRIA Curva Granulometría

Tamices

PROPIEDADES FISICAS Modulo de fineza

2.9

Peso unitario suelto (kg/m )

1798

Peso unitario conpactado (kg/ m )

1985

Peso específico de masa

2.53

Peso específico sss

2.58

Peso específico aparente

2.66

Contenido de humedad (%)

0.3

Porcentaje de absorción (%)

1.86

Porcentaje que pasa Nº 200 (%)

7.4

% P. friable y terrones de arcilla (%)

0.2

Impurezas orgánicas: No presenta impurezas orgánicas

HOJAS DE DATOS DE SEGURIDAD Nombre del Producto o Químico (Sinónimo)

MSDS N°: 010

CEMENTO CLINKER DE CEMENTO PORTLAND PARA TIPO I, II, III Y IV COLOR Rojo

VAL OR 0

Azul Amarillo Blanco

LEYENDA Infamable

: No Arden / Mínimo

Salud

: Ligero Peligroso / Leve

Reactividad

: Estable mínimo

Peligro Especificado:

N° NU: No disponible Uso: Construciones NFPA

INFORMACION TÉCNICA Gravedad específica:2(H O=1) 3.15 Punto de abullición : No aplicable Punto de fución : No aplicable Punto de inflamación: No es combustible ni

explocivo EQUIPO DE PROTECCION PERSONAL

ALMACENAJE ALMACENAJE: Mantener en zonas secas. Es un producto estable. El polvo de aluminio y otros álcalis y elementos alcalinos de la tierra reaccionan con el mortero mojado o concreto liberando

PROTECCION RESPIRATORIA: Respirador para filtrar el polvo aprovado por

gas hidrógeno. El cemento es altamente alcalino y va a reaccionar con los ácidos produciendo una

MSHA/NIOSH

violenta reacción generadora de calor. Gaces o vapores tóxicos pueden emanar dependiendo de los

PROTECCION PARA LOS OJOS: Lentes goggles

ácidos involucrados.

PROTECCION PARA LAS MANOS: Guantes inpermiables PROTECCION PARA LOS PIES; Botas de jebe impermiables

PRIMEROS AUXILIOS

FUEGO Y EXPLCIÓN

INHALACIÓN: Puede causar irritaciones a las zonas interiores de la naríz. Irrita el sistema respiratorio superior. La exposición de silicecristalino respirable sin uso de respirador, puede causar sisil cosis y puede agravar otras condiciones pulmonares.

No infamable, en caso de insendio utilice todos los medios de extinción No es exclusivo

CONTACTO CON LOS OJOS: Pueden producir quemaduras graves en los ojos y afectar de manera directa a la córnea. Lave inmediatamente con abundante agua durante 15 minutos y brinde asistencia médica . CONTACTO CON LA PIEL: Los individuos hipersencibles pueden desarrollar una dermatitis alérgica. Lave las áreas De la piel opuesta con agua y jabon.

FUGAS O DERRAMES

DATOS TOXICOLÓGICOS TOXIDAD POR UNHALACIÓN: toxica

No se requieren prrocedimientos especiales de emergencia Utilizar los equipos de protección personal recomendados

IRRITACION DE LOS OJOS; irritante

Proceder a la limpieza en seco del derrame evitando dispersar el polvo. No respirar el polvo, sin protección respiratoria. De no continuarce contaminado las pequeñas cantidades derramadas pueden regresarse a un depósito.

TOXIDAD DÉRMICA: Quemaduras cáusticas leves o severas.

LEYENDA DE CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PELIGROSOS

PELIGRO DE LA SALUD/RIESGO

PELIGRO DE INCENDIO/RIESGO

0 – Materia normal/mínimo

0.- No árden/mínimo

1 – Ligero Peligroso / leve

1.- Arriba de 93.3° C/Ligérico

2- peligroso moderado

2.- Arriba de 37.8°C /Moderado

3 – Extremo peligroso/Alto

3.- Arriba de 23.°C/alto

0 – 4 Mortal severo

4..- debajo de 23° C /severo

PELIGRO ESPECÍFICO

PELIGRO REACTIVIDAD/RIESGO

Oxidante

OXY

0.- Estable mínimo

Ácido

ACID

1.- Inestable con el calor

Alcalino

ALk

2.- Cambibos químicos violentos sin stallar

Corrosivo

COR

3.- Puede explotar con calor y choque/Alto

No use agua

4.-Puede explotar A T° y Presión Ambiente/severo

Peligro radiación

Hoja de seguridad de fibra Según directiva 91/155/EEC y Norma ISO 11014-1

A. IDENTIFICACION DEL PRODUCTO Nombre comercial: Fibra Sika Fiber LHO 45/35 NB. B. COMPOSICION Alineaciones. C. PRIMEROS AUXILIOS (Instrucciones Generales) Facilitar siempre al medico la hoja de superioridad. En caso de indigestión Provocar el vomito. Requerir de inmediatamente ayuda medica. D. MEDIDAS DE LUCHA CONTRA INCENDIOS Medios de extinción adecuados  Agua.  Espuma.  Polvo extintor. Indicaciones adicionales 

El producto no arde por si mismo.



Elegir los medios de extinción según el incendio rodeante.

100

Los restos del incendio así como el



agua de extinción contaminada, deben eliminarse según las normas locales en vigor. E. MEDIDAS A TOMAR EN CASO DE VERTIDO ACCIDENTAL Este producto es considerado residuo no peligroso, cuando es eliminado, según esta definido en el Resourse Conservation and Recovery Act (RCRA) Regulations (40CFR 261). F. MANIPULACION Y ALMACENAMIENTO Manipulación Indicaciones para manipulación sin peligro  Usar equipo de protección personal. Almacenamiento Exigencias técnicas para almacenes y recipientes  mantener secos y herméticamente cerrados los sacos y guardarlos en un sitio protegido de las inclemencias atmosféricas. Indicaciones para el almacenamiento conjunto  mantener alejados los alimentos, bebidas y comida para animales. Información adicional relativa al almacenamiento  proteger del agua y de la humedad del aire G. LIMITES DE EXPOSICION Y MEDIDAS DE PROTECCION PERSONAL

101

Controles de ingeniería  No fumar, ni comer o beber durante el trabajo.  Lavarse las manos antes de los descansos y después del trabajo. Protección personal Protección respiratoria  No requiere protección. Protección de las manos  No existen precauciones especiales. Protección de los ojos  Gafas protectoras, si hay alguna exposición potencial a partículas suspendidas. Generadas por algún uso específico del producto. Protección corporal  Ninguna precaución especial.

H. PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS Aspecto Estado físico

Sólido.

Olor

Color

Inodoro

Metálico

102

Datos significativos para la seguridad Método Punto de inflamación

No aplicable

Presión de vapor a 20° C

No aplicable

Densidad de Vapor

No aplicable

Punto de Ebullición

No aplicable

Solubilidad en agua

Insoluble

Densidad

7.85g/cm

I. ESTABILIDAD Y REACTIVIDAD Estabilidad Material estable Productos por polimerización peligrosos No ocurre. Materiales que deben de evitarse / reacciones peligrosas No se conoce Descomposición

térmica

productos

descomposición

peligrosos No se conoce. J. INFORMACIONES TOXICOLÓGICAS Experiencia sobre personas/ efectos potenciales en la Salud

103

Contacto con los ojos  Pueden causar cierta laceración. Contacto con la piel 

No causa irritación.

Inhalación 

No es inhalable.

Ingestión 

no aplicable.

K. INFORMACIONES ECOLÓGICAS 

No afecta al medio ambiente.



No permite el paso al alcantarillado, curso de aguas o terrenos.



de aguas o terrenos.

L. ELIMINACION DE RESIDUOS Producto. Recomendaciones Regulaciones nacionales M. INFORMACIÓN RELATIVA AL TRANSPORTE ADR / RID

104

Información Complementaria Mercancía no peligrosa. IMO / IMDG Información complementaria Mercancía no peligrosa. IATA / ICAO Información complementaria Mercancía no peligrosa. N. DISPOCICIONES DE CARÁCTER LEGAL Según directivas CE y la legislación nacional correspondiente, el producto no requiere etiquetado.

105

HOJAS DE DATOS DE SEGURIDAD Nombre del Producto o Químico (Sinónimo)

MSDS N°: 036 N° NU: No disponible

SIGUNIT L -22 COLOR Rojo

VAL OR -

Azul Amarillo Blanco

LEYENDA

NFPA

Uso: Fraguado De cemento en construcciones

INFORMACION TÉCNICA

Infamable

Salud

Punto de ebullición : > 100 °C

Reactividad

Densidad a 20 °C: 1.49 – 1.52 g/cm3

Peligro Especificado:

Estado Físico: Solución acuosa de alcalinos.

pH a 20°C : Mínimo 12

ALMACENAJE

EQUIPO DE PROTECCION PERSONAL

Manipular los recipientes con os equipos de protección recomendados, mantener los recipientes herméticamente cerrados y guardados en un lugar fresco y bien ventilado. Mantener alejado de alimentos, bebidas y comida de animales. Proteger de las heladas el producto puede durar un año si se conserva bajo techo y en su envase original.

INHALACIÓN: Respirador para gases PIEL: Guantes de goma natural o sintética. Utilizar mameluco de trabajo simple OJOS: Utilizar gafas protectoras o caretas de protección facial. PIES: Botas de jebe inpermiables de caña alta .

PRIMEROS AUXILIOS

FUEGO Y EXPLCIÓN

INHALACIÓN: Puede causar irritaciones el caso de sentir molestia acudir al médico. CONTACTO CON LOS OJOS: Provoca quemaduras pueden generar lesiones oculares irreversibles. Lavar los ojos con abundante agua durante 15 minutos y acudir al medico CONTACTO CON LA PIEL: Provoca quemadura. Lava la zona ojos con abundante agua y jabón. Si persisten los síntomas acudir el médico. En caso de quemaduras lavar con abundante agua durante por lo menos 10 minutos no abrir las ampollas y acudir al médico. INGESTION: Provoca quemaduras, una pequeña cantidad puede ocasionar considerables perturbaciones en la salud. No provoca el vomito. Requerir inmediatamente asistencia médica

El producto no arde por si solo utilice el equipo de protección personal necesario. Los recipientes expuestos al fuego deben de ser refrigerados con agua pulverizada. Utilice todo los medios de extinción necesarios en caso de fuego

Colocarse la ropa de protección personal.

TOXIDAD POR UNHALACIÓN: No toxico

FUGAS O DERRAMES

DATOS TOXICOLÓGICOS

Evitar que penetre en el alcantarillado o agua superficiales. puede afectar a la vida acuática Evitar que el producto penetre en el sub suelo o la tierra

IRRITACION DE LOS OJOS; Iritanle

En caso de entrar en contacto con el agua, con el suelo informar al DMA, para proceder a t mar las medidas de control necesario recoger el derrame con materiales absorbentes adecuado

IRRITACION DE LA PIEL : Irritante

LEYENDA DE CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PELIGROSOS

PELIGRO DE LA SALUD/RIESGO

PELIGRO DE INCENDIO/RIESGO

0.- Material normal al mínimo

0.- No árden/mínimo

1 – Ligero Peligroso / leve

1.- Arriba de 93.3° C/Ligérico

2- peligroso moderado

2.- Arriba de 37.8°C /Moderado

3 – Extremo peligroso/Alto

3.- Arriba de 23.°C/alto

4 Mortal severo

4..- debajo de 23° C /severo

PELIGRO ESPECÍFICO

PELIGRO REACTIVIDAD/RIESGO

Oxidante

OXY

0.- Estable / mínimo

Ácido

ACID

1.- Inestable con el calor

Alcalino

ALk

2.- Cambios químicos violentos sin estallar

Corrosivo

COR

3.- Puede explotar con calor y choque/Alto

No use agua

4.-Puede explotar A T° y Presión Ambiente/severo

Peligro radiation

106

6.-

Técnica de Operación del Lanzado - Calidad depende de la destreza del operador. - El flujo del concreto debe de ser continuo (podrían presentarse sobre dosificaciones o deficiencia de aditivos o agua cuando se bombea en vació). - El flujo del aire debe de ser continuo(no debe de existir oscilaciones). - El flujo de agua debe de ser continuo logrando eficiencia en la relación agua cemento. - El tanque dosificador deberá tener niveles para poder controlar el consumo por m de lanzado. 3

- El lanzado de una labor minera debe de iniciarse desde el nivel del piso y continuar subiendo. - La distancia de la boquilla el sitio debe de estar entre 0.50 m. a 1.50 m. dependiendo de la presión. - Cuando la estructura es reforzada se acercara mas la boquilla para evitar sombras tras la armadura. - Cuando se lanza por capas se retira el rebote y se lava la superficie shotcreteada.

107

- La inclinaciĂłn de la boquilla para el concreto lanzado debe de ser perpendicular. - El movimiento del lanzado debe de ser elĂptico. TECNICAS DEL LANZADO

108

Posiciรณn para lanzar

109

SHOTCRETE CON ELEMENTO DE ARMADURA

110

7. Seguridad (antes, durante y después) y uso de E.P.P. Antes

Se debe de tener presente antes de shotcrear la siguiente

indicación: Tener la ventilación adecuada, desquinchar las rocas sueltas, el lavado de la roca, el secado, colocación de colibradores y forrados de cables si existiera. La maquina debe de estar ubicada a unos 10 m. del frente a shotcretear. Durante

Durante el shotcrete se debe de tener presente: la

ventilación, iluminación, lanzado por tiempos, para poder ventilar y poder tener visivilidad en el lanzado. Después = Orden y limpieza, (el curado es uno de los trabajos básicos mas importante de shotcrete debido a la consiguiente alta contracción y alto potencial del figuración del concreto aplicado. Otra razón es el peligro del secado rápido a la alta ventilación tan común en los túneles, la rápida hidratación del shotcrete acelerado y la aplicación en capas delgadas. Por tal motivo el shotcrete deberá siempre curarse adecuadamente). E.P.P.

El uso de los implementos de seguridad es exclusivamente

importante para no perjudicar la salud, los implementos son: Mameluco, bota de jebe punta de acero, guante de jebe, respirador, lentes, protector

111

o casco, barbiquejo, protector de oido, correa, lรกmpara, ropa de jebe, conos de seguridad.

112

PROCEDIMIENTO ESCRITO DE TRABAJO SEGURO. NV RIESGO

TAREA: SOSTENIMIENTO CON SHOCRETE

PROCEDIMIENTOS

ÀREA OO.CC – MINA

PETS

: 010

Revisión

:01

Fecha Generación

2007

Equipo de protección personal: Mameluco con cintas reflexivas ropa de jebe, casco con careta protectora, guantes de jebe, botas con punta de acero, correo porta lámparas, lampara, respirador.

RIESGOS POTENCIALES



MEDIDAS CORRECTIVAS Sistema de 05 Puntos de seguridad Asfixia por falta de oxigeno o por gases  Comprobar la ventilación. residuales  Lavar el techo, frente y costados.  Pararse bajo un techo seguro, verificar Contacto con polvo microscópico. el techo, frente y costados.  Disparar tiros fallados. Golpeado por la caída de rocas suelta. Seguir el procedimiento de redesatado de roca sueltas. Contacto con tiros tallado

 Transporte de la aliva y botellón de agua



Golpe con el equipo.

 Instalación de botellón de agua



Golpe con equipo y herramientas.



Electrocutamiento.

 Inspeccionar el lugar de trabajo, aplicar la cartilla de los 5 puntos y verificar la recomendaciones de geo mecánica

aliva

 Preparaciónde mezcla,  llenado de agua y aditivo al  botellón.

  

Exposición a polvo. Quemadura con aditivo.

 

Comunicación permanente. Use plataforma o escooptran para el transporte adecuado de equipos.  Comunicación permanente.  No use herramientas defectuosas, e inapropiadas.  Verificar las instalaciones eléctricas de la aliva.  Usar careta facial y respirador para polvo.  Usar bomba manual para el aditivo.

113

 Cargar la mezcla seca ala  aliva y realizar el lanzado 

Exposición a polvo.

 Usar protector facial.

Proyección de partículas a los ojos.

 El lanzador debe ubicarse en un lugar seguro, y realizarlo desde el piso. De tener mayores alturas a 3 metros, utilizar plataforma diseñada para este



Caída de rocas.



Golpe por desempate de manguera de aire.



Golpes con herramientas.



Quemadura con aditivo.



Caso. Ver estándar.

 Use bushing y abrazaderas en las uniones del equipo y la manguera.  Usar EPP completo, casco con careta facial protectora.

 Limpiar la aliva.



Corte de dedos en el rotor.

 Botellón de agua y accesorios



Golpes con equipos.



Exposición a polvo.

 Comunicación permanente.  Use respirador.

 Recoger la aliva. 7

 Desconectar la energía eléctrica y desfogar la presión de aire en el botellón.

 Comunicación permanente.

 Botellón y accesorios.

Generado por:



Golpe con el equipo.

Revisado por:

 Use plataforma o esccoptram transporte de equipo, Fecha de aprobación:

Aprobado por:

S.L.B.

114

para

115

Control de calidad del Concreto lanzado - Tomar paneles de prueba a diario o cada 40 metros cúbicos ASTM C1140. - Para determinar la resistencia a la comprensión del shotcrete se extraerán testigos diamantinos cilíndricos ó cubos detallados. - Para determinar los índices de tenacidad del shotcrete reforzado con fibras de acero se tallaran vigas. PASOS PARA EL CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO LANZADO

PASO 1

Llenado de los

PASO 2

Paneles para

PASO 3

Ensayos PASO 4

116

Maquinas de corte para tallado

117

Maquinas para determinar flexo tracciรณn

118

Maquina para determinar la resistencia ala comprensiĂłn del concreto

Testigos diamantinos

Hoja de evaluaciĂłn en campo de Competencia TĂŠcnicas

119

120

CAPITULO V USO DE LÑA MAQUINA DE SHOTCRETE – VIA SECA 1.

Modo de Montar la máquina a)

Antes del montaje, la superficie plana de la placa de sellado inferior <atornillada deberá encontrarse absolutamente limpia.

Se montará el rotor correspondiente sobre el árbol de sección cuadrada y se colocará el manguito de goma sobre el eje del rotor.

Se coloca el rotor, la placa de sellado superior y la junta de goma. (las placas de sellado deben de ser engrasadas)

Se monta el tambor dosificador. Se colocan los discos en U y los de goma y se aprietan con la tuerca decaperuza. El rotor se asegurará de una manera uniforme entre las placas de sellado, se apretaran a mano las tuercas hexagonales hasta la posesión Q y a continuación se tensará con la llave dándole una media vuelta. Las placas de sellado no deberán de recibir una tensión mayor, ya que en caso contrario se producirá un desgaste demasiado alto. En caso de tenciones demasiada reducida alto. En casos de tensiones

121

demasiado alto. En casos de tenciones demasiada se producen fugas de aire en las placas e)

Montar el agitador y colocar la tolva de llenado con la criba.

Conectar la manguera de transporte correspondiente.

Conectar la manguera de aire comprimido para la alimentación de la máquina.

Conectar la manguera de agua.

Atención a la sociedad – la máquina debe de mantenerse

Conectar la corriente eléctrica - pulsar la tecla “ON” y controlar si el rotor gira en la dirección de la flecha, en caso afirmativo parar el motor, si el rotor gira en la dirección contraria, en este caso será preciso intercambiar dos fases en el enchufe

La máquina se encuentra lista para entrar e el servicio

Poner en Servicio la Máquina -

la máquina no deberá marchar nunca sin aire comprimido, ya que en caso contrario se deteriorarán las placas de sellado.

Introducir la mezcla seca en la tolva.

Abrir el grifo de aire y soplar la manguera de Transporte.

122

Se regulan la presión de aire, por medio del grifo o válvula.

Se regulan la presión de agua, por medio del grifo o válvula.

Desconexión de la máquina - Cerrar el grifo de agua y purgar el aire del tanque. - Soplar completamente la manguera de transporte. - Lavar con aire toda la máquina (dejar limpio de polvo y mezcla). - Parar el motor. - Cerrar el grifo de aire. - Desconectar la corriente. - Retirar la manguera de aire y agua. - Retirar la tolva de llenado. - Desmontar el agitador. - Retirar y enrollar la manguera de transporte. - Soltar los elementos de sujeción y desmontar el tambor dosificador. - Retirar el rotor, la placa de sellado y la junta de goma. - Cuando sea necesario, desmontar la cámara de descarga y los sujetadores.

Mantenimiento

123

- Para la limpieza de la máquina conviene utilizar aire comprimido, cepillo de fierro, trapos, etc. En ningún caso se deberá proyectar agua sobre la máquina. La limpieza diaria garantiza un buen estado de la máquina durante mucho tiempo e impide que se produzca fallas por cemento endurecido. Diariamente limpiar la máquina al final del trabajo (sin agua). - Diariamente controlar si es que se han desgastado las placas de sellado y los discos del rotor, remplazar y

rectificarlo cuando ello sea

necesario. - Semanalmente controlar el nivel de aceite en la carcasa de la caja velocidades y llenarla siempre que ello sea necesario. - Mensualmente llenar la tapa de protección contra polvo, en el eje del rotor, con grasa nueva. - Anualmente, cambiar el aceiten la carcasa de la caja de velocidades. - Cuando sea necesario, limpiar el ventilador del motor eléctrico. - Aceite y grasas: 

Tapa protectora contra el polvo del eje del rotor: grasa para cojinete caliente 180 Cª (por ejemplo jundal1 Dx12).



Aceite

de engranajes:

aceite

para

engranaje: aceite

para

engranajes SAE 80W-90 sin aditivo de azufre. 5.

Almacenamiento Estado Fuera de Servicio - Limpiar cuidadosamente la máquina (sin agua)

124

- Siempre que sea posible, almacenarla cubierta y protegida contra la interoerie - Tapar la tolva de llenado , para evitar entrada de agua. - Lubricar con aceite los discos de rotor, para protegerlos contra la corrosión. - No almacenar los discos en el rotor lubricarlo con aceite del lado de la goma de la placa de sellado. - Antes de la nueva utilización, eliminar el aceite de los discos del rotor. - Solicitar las tuercas de caperuza de los elementos de sujeción, con el fin de evitar que se produzcan daños en las placas de sellado. 6.

Hoja de Datos de Seguridad HOJAS DE DATOS DE SEGURIDAD Nombre del Producto o Químico (Sinónimo) MSDS N°: 025 N° NU: No disponible GRASE XHP-222 Uso: Grasas para engranajes, chaquetas ACEITES BÁSICOS Y ADITIVOS RIGUROSAMENTE REFINADOS COLOR VAL LEYENDA NFPA INFORMACION TÉCNICA Rojo Infamable : Peso Molecular: Azul Salud : Punto de ebullición : Grado c(f) > 316 ( 600 ) Amarillo Reactividad : Punto de fragua: °C (f) > 204 (400) (astn 92 Blanco Peligro Especificado: MANIPULACIÓN Y ALMACENAJE EQUIPO DE PROTECCION PERSONAL

MANIPULACION : Inyección de aceites a alta presión, bajo la piel suele ocurrir como resultado del escape de aceites presurisado de líneas hidráulicas dañadas. Recurrir siempre a la atención médica.

ALMACENAJE: Mantener los recipientes cerrados cuando no están en uso. No almacenar los recipientes abierto o sin etiquetar. Almacene lejos de agentes excitantes fuertes o de material combustible no lo almacene cerca del calor o chispa.

INHALACIÓN: Usar respirador aprobado por NIOSH. PIEL: Guantes de goma natural o sintética. Utilizar mameluco de trabajo simple OJOS: Utilizar lentes químicos goggles

MANOS: Guantes de nitreo

PRIMEROS AUXILIOS

FUEGO Y EXPLCIÓN

INHALACIÓN: Remuevas de mayores espocisión. Si su situación respiratoria de causar irritaciones el caso de le da vértico sentir molestia acudir al médico. CONTACTO CON LOS OJOS: Lavar bien con agua. Si persiste la irritación llamar al medico CONTACTO TÉRMICO: Lavar la zona de contacto con agua y jabón INGESTION: Provoca quemaduras, una pequeña cantidad puede ocasionar considerables perturbaciones en la salud. No provoca el vomito. Requerir inmediatamente asistencia médica

Medios de extinción: Dióxido de carbono, espuma polvo seco y agua pulvorizada . Procedimiento especial de lucha contra el fuego; el agua o la espuma puede producir una explosión execiba. Debe de emplearse agua para apagar el fuego.

FUGAS O DERRAMES

DATOS TOXICOLÓGICOS

Apague la fuente tomando las precauciones normales de seguridad. Tome medidas para minimizar los efectos en las aguas sub terraneas. Recóbrelo bombeando o recoge el líquido derramado, con arena u otro absorbente disponible

TOXIDAD POR UNHALACIÓN: Intoxicantes IRRITACION DE LOS OJOS; No Irritanle IRRITACION DE LA PIEL :No Irritante

LEYENDA DE CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PELIGROSOS

PELIGRO DE LA SALUD/RIESGO

PELIGRO DE INCENDIO/RIESGO

125

0.- Material normal al mínimo

0.- No árden/mínimo

1 – Ligero Peligroso / leve

1.- Arriba de 93.3° C/Ligérico

2- peligroso moderado

2.- Arriba de 37.8°C /Moderado

3 – Extremo peligroso/Alto

3.- Arriba de 23.°C/alto

4 Mortal severo

4..- debajo de 23° C /severo

PELIGRO ESPECÍFICO

PELIGRO REACTIVIDAD/RIESGO

Oxidante

OXY

0.- Estable / mínimo

Ácido

ACID

1.- Inestable con el calor

Alcalino

ALk

2.- Cambios químicos violentos sin estallar

Corrosivo

COR

3.- Puede explotar con calor y choque/Alto

No use agua

4.-Puede explotar A T° y Presión Ambiente/severo

Peligro radiation

Pre - uso de operación de la máquina shotcretera

EQUIPO

UBICACION

FECHA

LABOR

126

GUARDIA

DIA ok

INSPECCION DIARIA

revisión

NOCHE cambio

Revisi

Sistema mecanico Limpieza de tolva en seco, sin agua Retirar tirantes y limpiar cámare de rotor en seco, con cepillo Limpieza de válvulas y manómetros limpieza de discos jebe, superior e inferior en seco, sin agua Limpieza superficial de bocamasa de ruedas Estado de la tolva Estado de disco de jebe superior Estado de disco de jebe inferior Estado de fittings de engrase de disco de jebe superior Estado de fittings de engrase de disco de jebe inferior engrase de disco de jebe superior engrase de disco de jebe inferior Estado de válvula principal de 1 ¼ “ de alimentación aire al múltiple Estado de válvula de 1 “ del sistema de alta hacia el rotor Estado de válvula de 1 “ del sistema de baja hacia la tobera Estado de llantas Estado de tobera (140 m3 cambio) Purgar condensado en la línea de aire Sistema eléctrico Limpieza superficial de motor eléctrico en seco, sin agua. Estado de cables Estado de conector hembra. Estado de conector macho Tablero eléctrico Pulsadores Rotulación de tablero

cambio

ón

Recomendaciones de operación 1. Llenar completamente la tolva de dosificado. 2. en caso de obstrucción en el rotor, desconectar la energia, limpiar cámara del rotor con cepillo. 3. siempre que se posible almacenar y cubrir equipo contra la intemperie. 4. cuando se atasca el tubo flexible para el rotor, cerrar la llave de aire comprimido. Soltar el tubo flexible de hormigón en la cámara de salida, abrir la llave de aire comprimido y soplar el rotor. Eliminar el atascamiento dando golpes con una madera y vaciarlo

PARAMETROS CONTROL DE OPERACION

Ruido Alta vibración Temperatura elevado

UBICACIÓ N

127

UBICACIO N

Metros cúbicos shotcreteados Espesor logrado OPERADOR CONTRATISTA UBICACIÓN T = Tolva,

M= Motor,

R = Rotor

OBSERVACION

__________________

______________________

Supervisor

operador encargado

Examen de Sostenimiento - shotcrete

ZONA: ………..…..…. Categoría: ………….…..… Fecha: ……………... Nota: NOMBRE: …………………………………………………………………………….. 1)

Con que porcentaje de humedad propia debe llegar el agregado. Con 3 a 6 % de humedad.

Si se para 3 m de mezcla en seco y se debe de lanzar a una 3

pared húmeda, cuantos litros de acelerante debo de utilizar. 8.5 litros 3)

Cuantos litros de agua se debe utilizar para 1 m en para lanzar a una pared mojada. 160 litros.

128

de mezcla

La densidad del acelerante es. 1.58 kg./litros.

Defina por escrito los siguientes términos Seguridad:

Es la protección de la vida humana, la promoción de la

salud, así como la prevención de incidentes y accidentes. Incidente: Es todo suceso que podría a ver sido un. Accidente: Es todo evento no deseado que da lugar a un accidente.

Cuantas palanadas tiene 1 pies 3. 7 palanadas.

1 m es igual a: 3

35.314 pies 3 8)

Con Cuantos voltios funciona la máquina aliva. 440 v. / 60 Hz.

Si tengo 6 bares de presión, que distancia de la pared a la boquilla debe lanzarse el concreto lanzado. 1 m. de distancia.

10)

Que presión de agua debe de tener el tanque dosificador. 3 a 4 bares.

129

11)

Con que velocidad de impacto debe llegar los áridos a la pared de lanzado. Entre, 90 a 120 m/seg.

12)

Por que el agua se mezcla mal en la boquilla. La presión del agua demasiado reducido; obstrucción en los orificios de salida.

13)

Por que se produce el polvo en la boquilla. La adición del agua no es suficiente.

14)

Porque el mortero proyectado se escurre. Por que se esta añadiendo excesiva agua.

15)

Que es el concreto lanzado. Es el material que se coloca y compacta mediante impulsión neumática, Proyectado a gran velocidad.

16)

Cual es el funcionamiento principal del concreto lanzado. Inmovilizar los movimientos de roca anherentes al proceso de excavación.

17)

Menciona tres ventajas del shoterete por vía seca. Relación a/c es menor entre 0.30 y 0.50 Mayor energía de compactación Maquna mas económica.

130

18)

Mencione tres desventajas del shotcrete por vía seca. Mayor generación de polvo. Mayor porcentaje de rebote. Exige mayor experiencia de mano de obra.

19)

El equipo de protección personal evita los accidentes. Si pero en un 50% y el otro 50% es experiencia y criterio, como también los sistemas de seguridad empleado.

20)

Mencione 8 técnicas en la operación del concreto lanzado por via seca. Calidad y destreza del operador. Distancia de boquilla según presión. El flujo de aire debe ser continuo. Relación a/c menor y su flujo debe ser continuo. El lanzado debe de ser por capas. El flijo de llenado debe ser continuo. El lanzado debe ser perpendicular a la pared. El movimiento de la boquilla debe ser elíptico.

131

21)

Explique la seguridad antes, durante y después. Antes: Desatado de roca, ventilación, lavado de roca y secado, etc. Durante: El shotcrete: ventilación, iluminación, forrado de cables existente, etc. Después: curado permanente del shotcrete.

22)

Mencione un artículo del reglamento de seguridad con respecto al sostenimiento. Artículo Nª 194 – E.M. (en labores abiertas por un tiempo considerables, tales como túneles, galerías, cruceros, rampas, cortadas, se podrá utilizar como elemento de sostenimiento el concreto lanzado, con las características, técnicas de resistencia a la comprensión, flexo-tracción y adhesión.

23)

Explique paso a paso el montaje de la maquina aliva. Toda la superficie plana de la placa debe estar absolutamente limpia. Se montará el rotor sobre el árbol de sección cuadrada. Se colocarán las placas de sellado inferior y superior totalmente con grasa. Se monta el tambor dosificador. El rotor se asegura de una manera uniforme entre las placas de sellado,

luego se apretará con la mano, luego tenzar con la llave

132

dabdole solamente media vuelta. Montar el agitador y colocar la tolva de llenado con la Criba. Conectar la manguera de transporte. Conectar la manguera de aire comprimido. Conectar la manguera de agua en la parte de la boquilla. Conectar la corriente eléctrica , pulsar la tecla “ON” y controlar si el rotor gira en la dirección de la flecha. La máquina se encuentra listo para entrar en funcionamiento.

24)

Explique paso a paso en poner en servicio la máquina. Abrir el grifo de aire y soplar la manguera de transporte. Regular la presión de aire, por medio del manómetro y el grifo o válvula. Regular la presión del agua por medio del manómetro y el grifo o válvula. Introducir la mezcla seca a la tolva pulsar la tecla “ON”

25)

Mencione los pasos para la desconexión de la máquina. Cerrar el grifo de agua y purgar el aire del tanque. Soplar completamente la manguera de transporte. Lavar con aire toda la máquina (dejar limpio de polvo y mezcla).

133

Cerrar el grifo de aire. Pulsar la tecla “OF” Desconectar la corriente. Retirar la manguera del aire y agua luego enrollarlo. Retirar la tolva de llenado. Desconectar el agitador. Retirar y enrollar la manguera de transporte. Soltar los elementos de sujeción y desmontar el tambor dosificador. Retirar el rotor, las placas de sellado y la junta de goma. Cuando sea necesario desmontar la cámara de descarga y los sujetadores. 26)

Que mantenimiento debe tener la máquina diariamente. Limpieza de la máquina con cepillo de fierro, trapo y aire comprimido. Diariamente controlar si se han gastado las placas de sellado y los discos del rotor. Cuando sea necesario limpiar el ventilador del motor eléctrico. Anualmente cambiar de aceite en la carcasa de la caja de velocidad.

27)

Mencione algunas pautas para el almacenamiento estando fuera de servicio. Limpiar la máquina. 134

Almacenar la

cubierta protegerla contra la intemperie, soltar las

tuercas de sujeción con el fin de evitar daños en las placas de sellado. CAPITULO VI CONCRETO LANZADO – SHOTCRETE MEZCLA HÚMEDA

DESCRIPCION: Es un concreto transportado a través de tubería o manguera, proyectado neumáticamente a gran velocidad sobre una superficie, adhiriéndose perfectamente a ella con una excelente compactación.

USOS: Estructuras con secciones curvas o alabadas. Revestimiento de túneles. Recubrimiento de mampostería para protección o acabados. Refuerzos de estructura de concreto. Reparación de estructura de concreto. Estabilización de taludes. Protección del acero estructural. Tanques de agua y en todas aquellas estructuras que requieren ser construidas o tratadas con concreto lanzado

135

CARACTERISTICAS: Presenta un excelente adherencia, la calidad es controlada posee condiciones de impermeabilidad. El aditivo acelerante es libre de cloruros.

ESPECIFICACIONES: TIPO DE CONCRETO

LANZADO

Código

Resistencia de

80,100,140,175,210,245

especificación

UNIDAD

Hg/cm2

280,318,350,420 Edades de

Días

HUSO 89= ½

Pulgadas

1.5

Horas

Asentamiento de diseño

6=1

Pulgadas

Tiempo de fraguado

Minutos

Densidad

2,200 a 2,400

Kg/m3

Contenido de aire

Máximo 3

especificación Tamaño máximo de agregado Tiempo de manejabilidad

VENTAJAS:

136



El control de calidad de las materias primas y del producto final es riguroso y de acuerdo con las normas vigentes del reglamento Nacional de Construcción y la norma ACI – 318



Facilita la colocación de la mezcla.



Los desperdicios de rebote son mínimos y no necesita vibrado ni compactación adicional.



Permite dar el acabado deseado.



Reduce costos encofrados.



Permite altos rendimientos en mano de obra.



Disminuye tiempos de ejecución de obras.

MANEJO Y APLICACIÓN 

La superficie debe estar libre de materiales sueltos ya que la presión de lanzado los puede hacer caer



En terremoto poco firmé , la contestación debe tener esfuerzo de acero.



El lanzador debe estar en una posición firme y segura.



La distancia del lanzamiento debe ser menor de 7 metros



Las capas deben lanzarse en espesores de menos de 20 cm



La boquilla debe colocarse en posición perpendicular a la superficie.

PREOCUPACIONES: 

Cuando se necesitan resistencias iniciales altas, consulte nuestro departamento técnico

137



Si se requiere un afinado, se debe proveer del personal adecuado para realizarlo antes del fraguado del concreto.



El material de rebote no se debe volver a utilizar.



Se requiere un proceso de curado especial en las primeras edades Para información adicional, consúltenos, con gusto atenderemos su inquietud y trataremos de solucionarla.

PROYECCION POR VIA HUMEDA. El concreto proyectado por vía húmeda es de aparición reciente y esta aumentando su utilización en trabajos de proyección en túneles y obras subterráneas. El sistema de proyección por vía húmeda viene definido como el “procedimiento mediante el cual todos los componentes del concreto, incluido el agua, son transportados bien mediante aire comprimido (flujo diluido) o mediante bombeo (flujo denso) hasta la boquilla de salida. El sistema de proyección por la vía húmeda lleva consigo la necesidad de empleo de más servicios. La gunita posee unas propiedades específicas que se manifiestan especialmente a través de la naturaleza del método de colocación. En el concreto proyectado por vía húmeda se consiguen mezcla con propiedades equivalentes a la vía seca por medio de técnicas de dosificación y aditivos.

138

Las maquinas de proyección por vía húmeda pueden clasificarse de acuerdo con procedimientos distintos: 

Flujo diluido (rotor)



Flujo denso(Bomba) El flujo diluido el transporte del concreto se realiza desde la maquina de protección hasta la boquilla de salida mediante aire comprimido. En el Flujo denso el transporte del concreto se realiza mediante un bombeo a alta velocidad a través de la manguera de transporte hasta una boquilla provista de un chorro de aire comprimido, con lo que se obtienen ambos procedimientos. En la actualidad se pueden conseguir óptimos rendimientos, sobrepasando

las aplicaciones de las maquinas de

proyección por, Vía seca. Los recientes progresos tanto de nuevas maquinas como de los diferentes aditivos, implicados, han conducido a esta tecnología a un sistema perfectamente eficiente con ventajas importantes como son

la poca información del polvo, bajo rebote y

control de la relación agua/cemento Los

aditivos

implicados

este

sistema

proyección

son

fundamentalmente los acelerantes de fraguado Sigunit –R- L20 (aluminatos) o Sigunit –R-L50 FX (libres de álcalis), los aditivos superplastificantes Sikament-R- y las readiciones a base de humo de Sílice Sikacrete –R-950 DP. REBOTE El rebote, que suele ser la pesadilla del lanzador y del contratista, esta formado por los componentes que no se adhieren a la capa del concreto lanzado y son rechazados por la superficie. Por la superficie. La proporción inicial de rebote es alta cuando se dirige el chorro de mezcla directamente al 139

soporte sobre el que trabaja y también cuando esta dirigido a las armaduras, pero la información de una capa amortiguadora reduce dicha cantidad. Por ello, los espesores gruesos tienen una menor proporción de rebote en contra de los espesores delgados. El porcentaje de rebote en todos los casos depende de los siguientes factores:  Relación agua/ cemento  Granulometria.  Hidratación, presión de agua (Vía seca).  Velocidad de proyección.  Angulo y distancia.  Habilidad de lanzador o diseño de robot. 

Tipo de acelerante empleado.

El rebote típico también dependerá del tipo de acelerante empleado en la mezcla y dosificación. FORMACION DE POLVO Los procesos de contrato proyectado tanto en la Vía seca como en la Vía seca húmeda son generadores de polvo y partículas en gran cantidad, existiendo una mejora considerable en el método de la Vía húmeda. Sika dispone de una serie de productos basados en la tecnología del Humo de Sílice, además de los tradicionales acelerantes, plastificantes y estabilizadores de fraguado para la Vía seca y húmeda, que se adecuan a las necesidades del proyecto.

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Los productos SIKA basados en el Humo de Sílice confieren a las mezclas de concreto proyectado cualidades importantes que benefician la disminución de rebote y proporcionan una manejabilidad adecuada, además de las ventajas de reacción con la cal libre de cemento, consiguiendo concretos mas resistentes a los esfuerzos físicos, así como a los ataques químicos y atmosféricos, con el consiguiente mejoramiento de la durabilidad especialmente del concreto proyectado sometido a agresión proveniente de sulfato presentes en las aguas de infiltración.

CAPITULO VI CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones En el proceso de shotcrete, para determinar los rendimientos es un tema largo y complejo, por que se desarrolla en diferentes tipos de rocas y a la ves con diferentes técnicas para cortar la roca, la cual se puede contemplar diferentes porcentajes de oquedades, ya que cada labor es un análisis independiente, aislado, pero que se recogen de forma indirecta experiencias empíricas fruto de la práctica, la cual se observa que los rendimientos varían de una labor a otra en las diferentes minas del Perú y del mundo. En las excavaciones subterraneas se utilizan cada ves mas el mortero y el concreto por aplicación neumática, conocido como concreto lanzado.

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Los rendimientos forman parte integral del programa de operación, selección de los materiales y de equipos, así como el entrenamiento de operadores. Por lo que las empresas especializadas en sostenimiento mecanizada realicen cambios en su programa, para de esta manera lograr los resultados positivos en la calidad del producto terminado 2.

RECONMENDACIONES. Cuando existe problemas en la proyección del concreto el contratista debe ocuparse con mas rigor de su propia competencia y experiencia, de un personal preparado, y de tener adecuados sobre el contrato lanzado y de la autorización.

Las maquinas de concreto lanzado fueron creados por especialistas para quien lo use también sea especialista Es muy conveniente que se estudie a fondo la instrucción de servicio. Muy pronto se encontrara familiarizado con su maquina.

El concreto que se lanza al final de la prueba que se hacen antes de la construcción, será probablemente mucho mejor que el mismo concreto que se lanza al comienzo.

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