Técnicas de Replanteo en Túneles y Conceptos Fundamentales de Peralte Ferroviario

Replanteo de Boquillas

Para comenzar la excavación del túnel, es preciso disponer de bases de confianza en las proximidades de cada una de las boquillas.

Se tienen que situar un mínimo de tres hitos próximos a la boquilla, pero fuera de la zona de afección de la obra.

Pero mejor que tres, es situar 5 hitos: uno de ellos estará al borde de la trinchera, sobre el frente de la boquilla; dos se situarán al borde de la excavación de la trinchera de acceso al túnel, a una distancia de entre 100 y 200 metros. Si se pueden colocar 5, los dos restantes se colocan al borde de los taludes y alejados 200 metros de los dos anteriores.

El cálculo de sus coordenadas se hace a la vez que la red principal, con lo que quedarán enlazadas las bases de las dos boquillas.

Cuando hablamos de hitos, nos referimos a hitos de centrado forzado, hormigonados.

Replanteo Expedito a partir de Referencias

Este método de replanteo, que va quedando en desuso por la aparición de estaciones robóticas y con medición sin prisma, se basa en el replanteo del eje en la clave del túnel; el intervalo entre puntos es de 20 metros.

En el mismo perfil, o PK, se colocan dos puntos en los hastiales. Estos puntos se sitúan a una altura fija sobre la rasante que define el longitudinal del túnel. A los puntos se les da cota mediante nivelación geométrica.

En algunos casos, se puede situar un punto en la solera de excavación, en la vertical del punto del eje de la clave.

Procedimiento a partir de puntos de referencia

A partir de los puntos de referencia, se procede de la siguiente manera:

Se colocan dos plomadas colgadas de los dos últimos puntos del eje replanteados, los dos que están más próximos al frente de la excavación. En los puntos de los hastiales se colocan cuerdas que unen de dos en dos, los de cada perfil.

Alineándonos con las plomadas, podemos prolongar su alineación hasta el frente de excavación. Utilizando las cuerdas que están unidas entre los puntos de referencia de cota como si fueran nivelétas, prolongamos la pendiente de la rasante hasta el frente de excavación.

En el caso de estar en recta, la intersección de la alineación de la plomada con las líneas de cota, materializan en el frente el punto de la sección tipo que deseamos replantear. Punto que sirve de partida para marcar la sección de excavación.

En el caso de encontrarnos en curva, la prolongación de las alineaciones materializadas por las plomadas se tiene que desplazar. Como se conocen los PKs de cada punto replanteado, si medimos la distancia del último punto al frente, calculamos el PK del frente.

Se calcula el desplazamiento lateral que sufre el eje en la prolongación de la alineación del eje. En el caso de estar en acuerdo vertical, se opera de la misma manera. Se desplaza hacia abajo o hacia arriba la proyección del punto de cota.

Peralte

Todo punto de masa m, que se desplaza a una velocidad V describiendo una trayectoria circular de radio R, sufre una aceleración centrífuga, que da lugar a una fuerza horizontal F, dirigida hacia el exterior de la curva, perpendicular al eje de la vía y que se puede considerar aplicada en el centro de gravedad G.

Cuando un vehículo describe una curva, actúa sobre él una fuerza centrífuga de dirección perpendicular a su trayectoria. Esta fuerza somete a viajeros y mercancías a aceleraciones no deseables, perjudica al material y a la vía, y si la velocidad es suficientemente importante, puede producir descarrilamientos.

Para evitar estos inconvenientes, se eleva el carril exterior, se le da “peralte”.

El peralte teórico es el que equilibra estos esfuerzos.

Para obtener el peralte teórico expresado en milímetros, la velocidad la damos en kilómetros por hora y el radio en metros. Las expresiones son:

Insuficiencia de peralte

Corresponde a la situación de un tren circulando en una curva con una velocidad “Vr” mayor que la del equilibrio “V”.

La velocidad de equilibrio es la que lleva un convoy para que se igualen las fuerzas que le afectan durante el recorrido de una curva, tal como indica la expresión de la fórmula 1.

Exceso de peralte

Se produce cuando un tren circula con una velocidad real “Vr” menor que la de equilibrio “V”.

En este caso, se produce una aceleración no compensada dirigida hacia el interior de la curva de valor