Uno de los métodos de excavación de túneles en roca más usados es el sistema de excavación mediante la perforación y voladura con explosivos. A continuación os damos algunos detalles de este método.
El método de excavación por perforación y voladura es especialmente válido en la ejecución de un túnel en roca cuando ésta es muy abrasiva y resistente o se encuentra en estado masivo. Es necesario taladrar la superficie del frente del túnel, cargándose estos taladros con explosivos, que se detonarán. Esta reacción explosiva genera una serie de gases y vibraciones que rompen la roca.
Para minimizar los daños sufridos por el macizo rocoso es necesario que la voladura se realice de forma controlada, suave y con precorte.
Ciclo de trabajo del sistema de excavación de túneles
El ciclo de trabajo en este sistema de excavación es el siguiente:
- Replanteo del esquema de tiro
- Perforación de los taladros
- Carga del explosivo, conexiones y comprobaciones
- Voladura y ventilación
- Retirada del escombro
- Saneo del frente, bóveda y hastiales
¿Qué es el esquema de tiro?
El esquema de tiro es la disposición de los taladros a perforar en el frente del túnel, junto con los explosivos y el orden en el que detonar las diferentes cargas. La longitud de la explosión debe ser entre un 5 y un 10 % mayor que el avance.
Los taladros del esquema de tiro no se detonan a la vez; existe un pequeño retardo entre ellos y por eso es necesario ordenarlos en el esquema. Este desfase de tiempo hace más efectiva la voladura.
Se distinguen cuatro zonas en el esquema de tiro (que varían en función de la densidad de perforación, carga específica de explosivo y secuencia de encendido):
- Cuele y contracuele: Es la fase más importante y provoca la primera abertura en el frente, lo que facilita posteriormente el arranque de otras zonas.
- Destroza: parte central y más amplia. El éxito de esta depende en gran medida de la zona de cuele y contracuele.
- Zapateras: Es una zona de voladura situado a ras del suelo.
- Contorno: Con el contorno se aproxima a la superficie teórica. A veces no son utilizados por su elevado coste.
Dentro de la maquinaria utilizada para la perforación podemos encontrar los martillos normales o manuales y los jumbos. Los primeros son de aire comprimido y su funcionamiento se basa en la percusión. El detritus sobrante sale junto con el agua utilizada en la refrigeración. Se requiere mucha mano de obra.
Los jumbos, sin embargo, son máquinas con motor eléctrico que llevan incorporados varios martillos de perforación. Estos funcionan a rotopercusión con accionamiento hidráulico. Existen modelos de este tipo de máquinas tienen la posibilidad de memorizar el esquema de tiro. Los rendimientos son superiores a los de los matillos normales o manuales, pudiendo superar los 3,5 metros por minuto.