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Soluciones de soporte para portales y excavaciones

Problemas de ingeniería relacionados con portales y excavaciones

Las zonas de portal son áreas de transición entre las condiciones superficiales y subterráneas. Los problemas comunes en los portales incluyen la meteorización, el alivio de tensiones, las presiones de las aguas subterráneas, las alturas variables de la sobrecarga y las alteraciones causadas por la construcción.

Algunos problemas típicos de ingeniería son:

  • Masa rocosa erosionada, suelta o fracturada sobre el portal
  • Potencial de desprendimiento de rocas desde la cara del portal y las laderas de corte.
  • Bloques sueltos delimitados por juntas cruzadas
  • Cubierta poco profunda en la entrada del túnel
  • Suelo blando o roca que recubre la corona del portal
  • Condiciones del suelo y del terreno rocoso
  • Fallas, zonas de cizalla y roca alterada
  • Desaprendizaje y apertura de discontinuidades
  • Daños por explosión y sobreexpansión
  • Erosión en la cara del portal
  • Escorrentía de aguas superficiales hacia la excavación
  • Presión del agua subterránea sobre el terreno apoyado detrás de la cara
  • Desgaste por congelación-descongelación o exposición estacional
  • Corrosión en condiciones expuestas o húmedas.
  • Cargas de tráfico, equipos o estructuras cercanas
  • Acceso limitado para perforaciones o instalación de equipos.
  • Mantener vías de acceso seguras durante las actividades de construcción.
  • Transición de condiciones de soporte superficial a condiciones de soporte subterráneo
  • Necesidades de inspección y mantenimiento a largo plazo

Las condiciones del entorno del portal pueden variar estacionalmente debido a precipitaciones, voladuras, avances en la excavación o fenómenos climáticos. Se recomienda realizar inspecciones y monitoreos periódicos durante toda la construcción y a lo largo de la vida útil prevista.

 

Guía de soluciones de soporte del portal

Nuestra gama de productos incluye elementos de refuerzo y herrajes de retención de superficie que pueden utilizarse como parte de un sistema integrado de soporte de terreno para pórticos. Se pueden instalar pernos de roca o barras roscadas para reforzar macizos rocosos fracturados o estabilizar bloques potencialmente inestables contra la roca sana adyacente. Las placas de apoyo y las correas de acero distribuyen las cargas aplicadas en la cara expuesta, y la malla de alambre soldada puede utilizarse para retener fragmentos más pequeños entre los puntos de refuerzo.

Cuando se incorporan a un sistema, estos productos pueden interactuar con:

  • Hormigón proyectado
  • Cabeceras de portal
  • Conjuntos de acero o vigas de celosía
  • Toldos u otras estructuras elevadas
  • Sistemas de pre-apoyo/apuntalado
  • Orificios de drenaje/tubos de desagüe
  • barreras contra desprendimientos de rocas o vallas de contención de la erosión
  • Muros de contención
  • Sistemas de revestimiento permanente de túneles

Los sistemas mencionados anteriormente no deben incluirse como parte de una solución a menos que se sepa que están incluidos en el alcance del suministro de Wanfeng.

Funciones de un sistema de soporte de portal

La correcta aplicación de ingeniería de estos productos puede utilizarse para:

  • Reforzar las masas rocosas fracturadas en la abertura del portal.
  • Estabilizar los bloques definidos por juntas en los muros de cabecera de los pórticos o en los taludes de corte.
  • Conservar los fragmentos de roca más pequeños entre los puntos de apoyo.
  • Distribuir placas y/o correas de presión localizadas.
  • Mitigar los riesgos localizados de desprendimiento de rocas.
  • Refuerzo del puente a través del umbral del portal
  • Extienda el soporte cerca del frente del túnel que avanza.
  • Aumentar la esperanza de vida en ambientes húmedos o expuestos.
  • Permite una inspección más sencilla mediante la identificación de lotes y el registro de datos.

Descargo de responsabilidad de ingeniería

La posición final del portal, el ángulo de la pendiente, la secuencia de excavación y recubrimiento, los requisitos de escala, el espaciado, la longitud y el patrón de los pernos, los detalles del drenaje y los requisitos de soporte temporal y/o permanente deben ser diseñados por un ingeniero geotécnico/geólogo competente, un especialista en túneles o un ingeniero estructural cualificado.

Las decisiones de ingeniería deben tener en cuenta los informes de investigación geológica, la orientación y persistencia de las discontinuidades/espaciamientos entre bloques, la entrada de agua subterránea/riesgo de inundación, el grado de meteorización, las cargas de sobrecarga del terreno, el método de excavación y la geometría del túnel, los ángulos/distancias previstos de desprendimiento de rocas, la vida útil de diseño requerida y cualquier código de práctica, norma o legislación aplicable.

Wanfeng no se responsabiliza del diseño de ingeniería del portal del proyecto, las pendientes circundantes ni los sistemas de protección contra excavaciones. Los productos se suministran únicamente según las especificaciones confirmadas.

 

Productos recomendados

1. Pernos de roca / Pernos de refuerzo de portal

Elementos de refuerzo de roca de acero que pueden utilizarse alrededor de las coronas de los pórticos, los hombros, las laderas y las caras de los cortes en roca.

Parámetros clave de especificación:

  • Diámetro
  • Longitud
  • Grado de acero
  • Límite elástico y carga máxima

Otros parámetros:

  • Perfil de la rosca
  • Método de anclaje
  • Longitud roscada
  • Tratamiento de superficies

2. Barras de anclaje roscadas totalmente rellenas de lechada

Barras de acero roscadas que pueden utilizarse con la lechada o resina especificada para el proyecto para reforzar la roca fracturada alrededor de las excavaciones de los portales.

Parámetros clave de especificación:

  • Diámetro de la barra
  • Longitud de la barra
  • Límite elástico
  • Carga de tracción máxima

Otros parámetros:

  • Dirección y paso de la rosca
  • Configuración del acoplador
  • Longitud de enlace especificada
  • Opción de protección contra la corrosión

3. Pernos de fricción / Juegos divididos

Elementos de refuerzo de roca de rápida instalación que pueden utilizarse en roca resistente y en perforaciones de diámetro controlado y de buena calidad.

Parámetros clave de especificación:

  • Diámetro del tubo
  • Longitud del perno
  • Grado de acero
  • Capacidad de carga nominal

Otros parámetros:

  • Configuración de anillo
  • Rango de pozos recomendado
  • Tratamiento de superficies
  • Requisitos de herramientas de instalación

Detalles de la solicitud:

Cabe señalar que la capacidad de carga de los pernos de fricción depende principalmente del diámetro del pozo, la calidad del terreno durante la instalación y el cumplimiento de los procedimientos de instalación. Antes de la instalación, se debe obtener una confirmación fehaciente de su idoneidad para su uso en pozos deteriorados, terrenos muy fracturados, pozos sobredimensionados o erosionados.

4. Pernos para cables

Elementos de refuerzo de roca de gran longitud que pueden utilizarse cuando secciones más grandes de material potencialmente inestable sobresalen más allá de la longitud máxima de anclaje práctica de los pernos convencionales.

Parámetros clave de especificación:

  • Diámetro del cable
  • Longitud del cable
  • Configuración de la hebra
  • Carga de rotura mínima

Otros parámetros:

  • Configuración de la bombilla
  • Configuración de la lechada
  • Longitud de enlace / Longitud libre
  • Opción de protección contra la corrosión

Detalles de la solicitud:

Se debe tener cuidado de utilizar pernos de cable únicamente cuando su longitud total, orientación, longitud de unión y capacidad de carga hayan sido claramente identificadas como adecuadas por el ingeniero del proyecto.

5. Placas de apoyo

Se utilizan placas de acero junto con pernos y tuercas compatibles para transferir y distribuir las cargas de refuerzo en la superficie de la excavación.

Parámetros clave de especificación:

  • Tamaño del plato
  • Espesor de la placa
  • Tamaño del orificio/punta de perforación
  • Grado de acero

Otros parámetros:

  • Perfil de placa plana o abovedada
  • Capacidades de carga/deformación
  • Compatibilidad con lavadoras
  • Tratamiento de superficies

6. Malla de alambre soldada

Paneles de contención superficial que pueden utilizarse para ayudar a contener fragmentos de roca más pequeños entre los puntos de refuerzo.

Parámetros clave de especificación:

  • Diámetro del alambre
  • Abertura de malla
  • Dimensiones del panel
  • Resistencia de la soldadura

Otros parámetros:

  • Terminación de los cables de borde
  • Superposición de paneles recomendada
  • Acabado galvanizado (Z) o sin recubrimiento
  • Compatibilidad de placas/correas para fijación

Detalles de la solicitud:

Se recomienda solicitar evaluaciones o recomendaciones de ingeniería al utilizar mallas de alambre soldadas para aplicaciones de contención de superficies. No se debe asumir que estos paneles se ajustan automáticamente a las mallas de protección contra desprendimientos de rocas diseñadas o a los sistemas de barrera probados.

7. Correas de acero

Elementos de acero planos o perfilados que pueden utilizarse para mejorar la distribución de la carga entre los pernos y proporcionar confinamiento/restricción en las zonas fracturadas.

Parámetros clave de especificación:

  • Ancho
  • Espesor
  • Longitud
  • Espacio entre agujeros

Otros parámetros:

  • Forma o perfil de la correa
  • Diámetro de los agujeros
  • Grado de acero
  • Tratamiento/recubrimiento de superficies

8. Tuercas, acoplamientos y accesorios

Componentes que se ajustan al tipo de rosca del perno seleccionado, a los métodos de instalación y a los requisitos de rendimiento.

Parámetros clave de especificación:

  • Tamaño/tipo de rosca
  • Dimensiones de las tuercas/acopladores
  • Grado de acero
  • Tratamiento/recubrimiento de superficies

Las configuraciones pueden incluir:

  • Cojones
  • Acopladores
  • Arandelas
  • Centralizadores
  • espaciadores
  • Accesorios para la instalación

 

Matriz de selección de soportes para portales y excavaciones

 

Estado típico del portal o excavación Requisito típico Categorías de productos o sistemas que puedan ser relevantes
Roca competente con bloques sueltos aislados Refuerzo de bloques localizado Pernos de roca con placas de apoyo
Corona o hombros del portal articulados Refuerzo a través de discontinuidades Pernos de roca o barras de anclaje roscadas
Cara del portal fracturada Refuerzo y retención de la superficie Pernos con malla de alambre soldada y placas adecuadas
Roca superficial muy fracturada Retención entre posiciones de pernos Malla con placas y flejes de acero
Material débil alrededor de los collares de los pernos. Distribución de carga superficial más amplia Placas y correas más grandes o rígidas, según el diseño.
Roca inestable que se extiende más profundamente en la pendiente. Anclaje más profundo Barras roscadas más largas o pernos de cable donde se verificó
Pozos erosionados o variables Anclaje adecuado a las condiciones de perforación medidas. Sistema de pernos o inyección de lechada aprobado para el proyecto.
Transición del portal a una roca más competente Cambio gradual en la intensidad del refuerzo Combinación de precisión de pernos, placas y malla
Cubierta poco profunda sobre el portal Soporte previo y control de la deformación de la corona Toldo, postes delanteros, espigones u otros elementos de soporte previos diseñados para el proyecto
Cara del portal húmeda o filtración activa Drenaje y resistencia a la corrosión Drenaje diseñado con componentes galvanizados, recubiertos o protegidos de otro modo.
Portal expuesto susceptible a desprendimientos de rocas Estabilización o interceptación de material en caída Malla anclada, malla drapeada, barreras o toldo seleccionados según el riesgo evaluado.
Condiciones mixtas de suelo y roca Soporte compatible con ambos tipos de suelo. Sistemas de anclaje, pilotes, hormigón proyectado o sistemas de contención diseñados a medida para cada proyecto.
Acceso temporal para obras Instalación rápida e inspección frecuente. Pernos temporales, mallas, estructuras de protección y sistemas de encalado aprobados.
Soporte a largo plazo para el portal Durabilidad y mantenimiento Productos permanentes con protección anticorrosión y trazabilidad comprobadas.
Alta deformación o demanda sísmica Capacidad de deformación o energía verificada Solo productos respaldados por datos de prueba relevantes.

Descargo de responsabilidad

Este cuadro tiene únicamente fines orientativos. Si bien los siguientes productos o sistemas pueden ser adecuados en determinadas circunstancias, no deben considerarse soluciones definitivas.

La malla de alambre soldada convencional está diseñada como un producto de contención de superficie. No debe anunciarse como un sistema de protección contra desprendimientos de rocas con clasificación energética a menos que el conjunto completo haya sido probado y certificado como tal.

Las dimensiones de la marquesina del portal, la separación entre pernos, las longitudes de anclaje, el volumen de la malla y las combinaciones d/r deben determinarse en función de las características específicas de cada proyecto.

 

Límites de soporte del portal e interfaces del sistema

Los proyectos de soporte del portal pueden incluir productos o trabajos que quedan fuera del ámbito de fabricación definido por Wanfeng. Identifique claramente en su sitio web qué productos suministra y cuáles son sistemas de ingeniería relacionados.

Posibles suministros de Wanfeng:

(Pendiente de confirmación por parte del fabricante)

  • pernos de roca
  • Barras roscadas
  • Pernos de fricción
  • pernos de cable
  • placas de apoyo
  • Malla de alambre soldada
  • Correas de acero
  • Cojones
  • Acopladores
  • Arandelas y accesorios

Sistemas relacionados con el soporte del portal:

(NO los incluya como productos WANFOENG a menos que confirme su capacidad de suministro).

  • marquesinas de portal
  • techos de tuberías
  • Sistemas de vertido/apilamiento
  • Juegos de acero
  • vigas de celosía
  • Hormigón proyectado
  • Orificios de drenaje y desagües colectores
  • Clavos de suelo
  • Muros de contención
  • Hemorroides
  • barreras contra desprendimientos de rocas
  • Atrapar zanjas
  • paredes de cabecera
  • Revestimientos de hormigón finales

 

Opciones de fabricación personalizada del portal

Haga que los ingenieros de Wanfeng revisen los planos de su portal o de los sistemas de soporte de excavación para comprobar su viabilidad de fabricación.

Las opciones de personalización incluyen:

  • Diámetro del perno o barra.
  • Longitud total
  • Perfil de rosca, paso, dirección
  • Longitud roscada
  • Grado de acero
  • Propiedades mecánicas deseadas
  • Ancho y espesor de la placa
  • Estilo de placa plana o abovedada
  • Diámetro del orificio de la placa.
  • Diámetro del alambre de la malla.
  • Dimensiones de la abertura de la malla y del panel
  • Forma de la correa de acero y espaciado de los orificios
  • Detalles de tuercas y acopladores
  • Requisito de galvanizado por inmersión en caliente u otro tipo de recubrimiento
  • Marcado en el producto
  • Marcado de lotes
  • Configuración del paquete
  • Caja de exportación
  • Certificados de inspección y ensayo

Todos los tamaños, tolerancias, materiales y criterios de rendimiento personalizados deben verificarse con respecto a un plano aprobado, una especificación de compra o un acuerdo técnico antes de la fabricación.

 

Inspecciones de producción y control de calidad

Nota: Las comprobaciones de control de calidad recomendadas deben adaptarse al tipo de producto, a los planos aprobados y al plan de inspección del proyecto.

Materia prima

  • Confirmar certificado de material
  • Confirmar el grado del acero
  • Confirme el número de calor
  • Confirme el análisis químico, si se especifica.
  • Verifique las dimensiones de los materiales recibidos.
  • Inspección visual de las superficies de los materiales

Medidas e hilo

  • Mide el diámetro y la longitud.
  • Inspeccione la rectitud, si es necesario.
  • Inspeccione el perfil y el paso de la rosca.
  • Verificar las longitudes de las roscas
  • Mida el grosor de la placa y el tamaño del orificio.
  • Verifique el tamaño de la correa y la distancia entre los orificios.
  • Inspeccione la abertura de la malla y las dimensiones del panel.
  • Acoplamiento y ajuste de tuerca

Ensayos de fluencia y tracción

cuando sea necesario y esté especificado contractualmente:

  • Prueba de límite elástico
  • Prueba de resistencia a la tracción máxima
  • Prueba de elongación
  • Resistencia a la tracción del perno/barra de prueba
  • Tuercas y acoplamientos para pruebas de carga
  • Placas de prueba de carga o deformación
  • Soldaduras de malla para pruebas de corte
  • Muestra/lote de prueba según lo requieran las especificaciones del proyecto.

Inspeccionar la calidad de la soldadura

  • Inspeccione visualmente la ubicación de la soldadura.
  • Compruebe la uniformidad de las soldaduras.
  • Busque soldaduras incompletas.
  • Verificar las dimensiones de la malla
  • Ensayar la resistencia al corte o a la tracción de la soldadura, si se especifica.

Control de recubrimientos y pinturas

  • Inspeccione la preparación de la superficie antes de aplicar el recubrimiento.
  • Mida el espesor del recubrimiento, si se especifica.
  • Asegurar la cobertura y la apariencia
  • Verifique que los hilos no estén pegados.
  • Inspeccione el embalaje para asegurarse de que los productos recubiertos estén adecuadamente protegidos.
  • Inspecciones para detectar daños durante el transporte

Trazabilidad y aprobación

  • Número de lote/cola
  • Marcado de productos
  • Documentación de inspección
  • Cantidad
  • Revisar el dibujo y la orden de compra
  • Revisar el empaque
  • Asegúrese de que se incluyan los documentos de envío.

Certificados

Si afirma tener la certificación ISO, haber realizado pruebas por terceros o cumplir con las normas ASTM, EN, AS/NZS o cualquier otra norma, publique lo siguiente:

  • Número de certificado/informe
  • organismo emisor
  • Instalación de producción
  • Especifique qué producto
  • Propiedad probada
  • Especificar el estándar probado para
  • Fecha de emisión y validez hasta
  • Enlace al PDF

Por favor, no publique logotipos de normas sin la documentación adjunta que cubra el producto específico y el alcance del suministro.

 

Consideraciones sobre la instalación y la inspección

El rendimiento de un producto de soporte se verá afectado tanto por los parámetros de instalación como por el sistema de ingeniería en su conjunto.

Las consideraciones de instalación en un proyecto pueden incluir:

  • Limpieza/desincrustación/reducción/fijación de rocas sueltas antes de la instalación.
  • Zonas de exclusión bajo taludes sin soporte.
  • Acceso a plataformas de trabajo.
  • Secuencia de excavación.
  • Apoyo temporal antes de entrar en zonas no protegidas.
  • Espaciamiento y orientación de los pozos de perforación.
  • Profundidad de los pozos.
  • Tamaño y estado de los pozos.
  • Limpiar agujeros.
  • Longitud de los anclajes o uniones.
  • Instalación de lechada o resina.
  • Precargar o aplicar par de apriete a los pernos, si se utilizan.
  • Asentamiento de las placas de apoyo.
  • Superposición y fijación de la malla.
  • Colocación y sujeción de las correas.
  • Daños en los revestimientos de protección contra la corrosión durante la instalación.
  • Enrutamiento de aguas superficiales.
  • Desvío de aguas subterráneas.
  • Inspección tras episodios de lluvia.
  • Inspección posterior a la voladura.
  • Inspección tras ciclos de congelación y descongelación.
  • Reparación/sustitución de soportes/piezas dañadas.
  • Monitoreo de grietas, movimientos, filtraciones y desprendimientos de rocas.

Durante la instalación, se deben realizar inspecciones de control de calidad para confirmar la correcta instalación de los productos y que se respeta el diseño de soporte.

 

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué productos de soporte se utilizan habitualmente alrededor de las entradas de los túneles?

Pernos de roca, barras de anclaje roscadas, placas de apoyo, malla de alambre soldada, flejes de acero, hormigón proyectado, drenaje y protección estructural de pórticos son algunas de las muchas opciones. La selección del producto depende de la geología, la forma del pórtico y las preferencias del ingeniero de diseño. El sistema final debe ser seleccionado por el ingeniero del proyecto.

2. ¿Por qué un portal suele requerir más soporte que el interior del túnel?

La meteorización, la escasa cobertura, la liberación de tensiones, las juntas abiertas, las precipitaciones y las alteraciones superficiales suelen afectar a la roca del portal. Estos factores pueden provocar que la zona del portal esté menos confinada que la roca que se encuentra más adentro del túnel.

3. ¿Cómo se colocan los pernos de roca y la malla en un portal?

Los pernos de roca se utilizan a menudo para reforzar bloques definidos por juntas o fracturas. Se instala una malla para ayudar a retener los fragmentos de roca más pequeños entre los puntos de refuerzo. Las placas y correas de apoyo pueden ayudar a conectar los componentes y distribuir las cargas sobre la superficie.

4. ¿Se considera la malla de alambre soldada como red de contención de desprendimientos de rocas?

No necesariamente. Las mallas de alambre soldadas pueden utilizarse para la contención de la superficie en áreas limitadas, pero las redes y barreras de protección contra desprendimientos de rocas diseñadas específicamente pueden tener capacidades energéticas particulares y requieren conexiones certificadas y pruebas completas del sistema. Los ingenieros no deben usar estos términos indistintamente a menos que estén respaldados por datos de pruebas.

5. ¿Se pueden instalar pernos de fricción en las entradas de los túneles?

Los pernos de fricción pueden ser adecuados en roca resistente con condiciones de perforación controladas correctamente. La instalación en perforaciones erosionadas, muy fracturadas o con paredes y fondo inestables debe confirmarse mediante análisis de ingeniería y pruebas de instalación.

6. ¿Cómo se deben determinar la longitud y la separación de los pernos?

La longitud y el espaciamiento de los pernos dependen de muchas variables, como la geometría del portal, la orientación de la discontinuidad, las posibles superficies o cuñas de falla, la clasificación de la calidad de la roca (RQD), las condiciones del agua subterránea, el estado del fondo del pozo y la carga de diseño. Para determinar la longitud y el espaciamiento de los pernos, consulte con un ingeniero geotécnico o de túneles cualificado.

7. ¿Qué tipo de protección contra la corrosión existe para los pórticos expuestos?

Las opciones pueden incluir acero sin recubrimiento, galvanizado en caliente u otro recubrimiento específico, según las capacidades de fabricación del proveedor. El sistema de protección contra la corrosión debe seleccionarse en función de la exposición al agua, sales y atmósfera, los posibles daños durante la instalación y la vida útil prevista.

8. ¿Puede Wanfeng producir planos por portal de soporte?

Sí. Si se proporcionan los planos aprobados, Wanfeng puede confirmar la disponibilidad del material, las dimensiones, las roscas, las tolerancias, los recubrimientos especificados, los requisitos de ensayo y la viabilidad de la producción. La producción solo debe iniciarse tras la confirmación técnica.

 

 

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