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UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA 
MAQUINARIA PARA CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES 
Néstor Augusto Bohórquez Solano 1 
Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga 
Bucaramanga, Colombia 
Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 
Vol 5 – Enero 2013 
Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/ 
Resumen 
La construcción de túneles es una de las actividades de la ingeniería que más 
requiere el uso de maquinaria especial, bien sea por las actividades propias de todo 
lo que implica una construcción subterránea o por las características mismas de 
cada proyecto. 
Debido al poco desarrollo que Colombia ha tenido en el tema de los túneles, en 
comparación con países de América del Norte y Europa, es de sumo interés para 
el ingeniero conocer los diferentes tipos de maquinaria para construcción de 
túneles, con el fin de reconocer lo que actualmente se utiliza y conocer las diferentes 
opciones que hoy en día presenta la tecnología de punta que se utiliza en los países 
más desarrollados en cuanto a la construcción de túneles se refiere. Por lo tanto, el 
objetivo de este artículo es presentar una descripción de los diferentes tipos de 
maquinaria utilizada en la construcción de túneles. 
Del estudio se concluye que existe gran variedad de máquinas que se pueden 
utilizar para construir túneles, y que dependiendo del presupuesto, condiciones 
geomecánicas del macizo rocoso y de las especificaciones geométricas del túnel 
se puede elegir uno u otro tipo de maquinaria. 
Palabras Claves: Construcción, maquinaria pesada, jumbo, tuneladora, TBM, 
túneles, vías. 
1 Néstor Augusto Bohórquez Solano. Ingeniero Civil. Especialista en Vías Terrestres.
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Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 
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Abstract 
Tunnel construction is one of the most engineering activities that require the use of special 
equipment, either by the activities of all that involves an underground construction or by the 
characteristics of each project. 
Due to the underdevelopment that Colombia has had on the subject of tunnels, compared with 
countries in North America and Europe, is of great interest for the engineer to know the different 
types of tunnel construction machinery, in order to recognize what is currently used and to know 
the different options that today technology presents in the most developed countries in terms of 
tunneling is concerned. Therefore, the aim of this paper is to present a description of the different 
types of machinery used in the construction of tunnels. 
The study concludes that there are a variety of machines that can be used to build tunnels, and 
depending on the budget, geomechanical rock mass conditions and geometric specifications of 
the tunnel you can choose one or other machinery. 
Key words: Construction, heavy machinery, jumbo, tunneling machine, TBM, tunneling, roads. 
1. Introducción 
El desarrollo económico de un país necesariamente implica la construcción a gran escala de vías 
terrestres que permitan y faciliten la circulación de los productos y materias primas que se buscan 
comercializar entre regiones o entre países. 
Estos proyectos de infraestructura, a su vez contienen otros proyectos de gran relevancia, no solo 
por su nivel de inversión económica sino también por su importancia técnica, como lo son la 
construcción de túneles. 
La construcción de un túnel necesariamente parte de estudios previos en todos los niveles, desde 
prefactibilidad hasta diseños definitivos, y en varios campos de la ingeniería, tales como la 
geotecnia, hidráulica, vías y estructuras entre otros. 
Igualmente, cabe mencionar, como un campo fundamental dentro de la materialización de estos 
proyectos, la geología que va de la mano con la concepción, diseño y construcción de los túneles. 
Actualmente no se cuenta con alguna guía que permita tener de manera condensada la 
maquinaria que se requiere para la construcción de túneles, lo cual es importante conocer desde 
el punto de vista técnico y profesional. 
El objeto de éste artículo es el de brindar al lector de manera estructurada, una guía sobre la 
maquinaria existente para la construcción de túneles.
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2. Marco de Referencia 
La construcción de túneles a lo largo de la historia ha sido la solución que el ser humano ha dado 
a la necesidad de cruzar grandes elevaciones de tierra donde el relieve no deja otra opción. Su 
objetivo principal es el de establecer una mayor fluidez en el desplazamiento terrestre entre dos 
puntos con una necesidad directa de comunicación, lo cual de otra manera implicaría la 
construcción de rutas más largas y con pendientes bastante elevadas. 
Un túnel es una estructura que normalmente hace parte de un diseño vial u otro tipo de proyecto 
de ingeniería, por lo tanto y para el caso de las vías terrestres, su construcción parte de un tramo 
previo de vía. 
Con el paso de los años, se han venido implementando métodos de construcción en todo el 
mundo, al igual que diferente maquinaria desarrollada de acuerdo a las necesidades propias del 
proyecto y a los avances tecnológicos. 
Hoy en día la construcción de túneles implica el uso de maquinaria con altas especificaciones 
tecnológicas y con inversiones también de gran magnitud. 
3. Etapas de construcción de un túnel 
La primera actividad, como en la mayoría de los proyectos, es la adecuación y preparación del 
sitio donde el diseño del túnel establece los portales de entrada y de salida. 
Durante ésta etapa se estabilizan los taludes contiguos a los portales, mediante la construcción 
de cunetas perimetrales, bermas, tendones de anclaje, muros de contención, muros en gavión y 
enrocados, así mismo se descabezan los taludes según la necesidad, y se construyen drenes 
para conducir el agua que internamente pueda desestabilizar los taludes que conforman el portal. 
Seguidamente se continúa con las primeras excavaciones y emboquille que le dan forma a la 
entrada del túnel propiamente dicho, en éste punto cabe mencionar que dependiendo del tipo de 
roca o suelo encontrado se colocan micropilotes en el perímetro del túnel para proveer de mayor 
estabilidad el frente de la excavación y evitar el colapso de los primeros metros, los cuáles son 
los más críticos. 
Cabe también mencionar que durante éste mismo avance y conforme al tipo de roca en el frente 
de excavación, se deben ir colocando pernos de acero en la sección del túnel de acuerdo al 
diseño o al comportamiento de convergencia observado en el túnel, igualmente y si se requiere 
se colocan pernos en fibra de vidrio en el frente de la excavación cuando el material encontrado 
presenta baja calidad geomecánica y no permite ser excavado de manera segura y continua. 
Una vez se avanza en el frente de excavación se ubica el soporte primario, compuesto por arcos 
metálicos prefabricados o armaduras de acero fabricadas en el sitio de la obra; el tipo de soporte 
primario al igual que cualquier medio para estabilizar la excavación corresponde al tipo de roca 
identificada en el frente de excavación y debe corresponder a las especificaciones dadas en el 
diseño, seguidamente se aplica el concreto lanzado para complementar el soporte, éste debe 
cubrir totalmente los arcos con el fin de protegerlos y conformar una sola entidad de trabajo 
concreto-acero a lo largo del túnel. Si durante la construcción del túnel las deformaciones 
aumentan aceleradamente con el paso del tiempo y el soporte primario no es suficiente para 
evitar la convergencia de la sección transversal del túnel, se construye la solera (en la base del 
mismo) y se acompaña de una serie de pilotes perimetrales según el diseño. 
Las excavaciones se realizan con excavadora mecánica, explosivos y/o máquinas tuneladoras 
(TBM), conforme también a la sección del túnel y a las etapas del trabajo de excavación. 
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Los túneles por ser una estructura subterránea presentan inconvenientes con las aguas 
subterráneas, tanto en su fase de construcción como en su fase de operación, lo cual implica que 
durante su construcción se deban impermeabilizar con geotextil y geomembrana e instalar 
tuberías de drenaje y conducción para captar el agua proveniente del macizo rocoso. 
Una vez el túnel se ha estabilizado se coloca el soporte definitivo o revestimiento, compuesto por 
concreto y malla electrosoldada. Se ejecutan las demás actividades complementarias como los 
sistemas de ventilación, iluminación, vigilancia, comunicaciones, colocación de la estructura del 
pavimento y construcción del edificio de control entre otros. 
Fig. 1. Sección t ípica de una galería de circulación vehicular 
bidireccional (Tomado del Manual de Diseño Geomét rico de 
Carreteras – INVIAS 2.008) [1]. 
4. Maquinaria utilizada en la construcción de un túnel 
En algunas etapas de la construcción de un túnel se requiere el mismo tipo de maquinaria pesada 
que se utiliza para la construcción de una vía, como lo es para las fases de limpieza, descapote, 
explanaciones, excavaciones y demás actividades que se requieren para la adecuación del sitio 
de la obra y el inicio de la construcción del túnel desde cada uno de sus portales. 
De acuerdo a las diferentes etapas de la construcción de un túnel, tenemos la siguiente 
maquinaria: 
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A. Preliminares 
La limpieza, descapote y explanaciones se realizan con tractores de hoja sobre orugas. Estas 
máquinas están diseñadas para trabajar en terrenos con pendientes altas gracias a su potencia, 
balance y estabilidad [2].
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Fig. 2. Tractor sobre orugas con hoja para explanaciones Caterpillar® 
(Tomado y adaptado de D3K Track-Type Tractor Caterpillar® – 2.007) 
[3]. 
Así mismo, los residuos de las actividades preliminares como de las subsiguientes etapas se 
transportan al botadero, mediante volquetas articuladas o rígidas [2]. 
Fig. 3. Volqueta Articulada Volvo® (Tomado y adaptado de Volvo® 
Articulated Haulers A25F, A30F – 2.011) [4]. 
B. Adecuación de los portales 
Las primeras excavaciones se realizan en los portales, más específicamente en el emboquille del 
túnel, el cual se excava con excavadora mecánica si el tipo de roca o suelo lo permite. 
Durante ésta etapa se utilizan excavadoras mecánicas con brazos y plumas acoplables provistas 
de cucharones con dientes especiales para cavar en materiales abrasivos o suelos comunes [2]. 
Fig. 4. Excavadora Hidráulica Caterpillar® (Tomado y adaptado de 
CAT® 345D L Hydraulic Excavator Caterpillar® – 2.008) [5]. 
A continuación se muestra el Cucharón Center-Lock™ para trabajo pesado con alta durabilidad 
en excavaciones en roca [2]. 
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Fig. 5. Cucharón Center-Lock™ Caterpillar® (Tomado de CAT® 
Buckets Caterpillar® – 2.011) [6]. 
Si durante la etapa de construcción del emboquille el material a excavar requiere ser soportado 
con una corona de pernos Spilling se utiliza maquinaria especial para las perforaciones, ésta se 
conocen como Jumbo. 
El Boomer L2 D (Jumbo) es un equipo hidráulico de perforación frontal, equipado con dos brazos 
BUT 35 y martillos COP [7]. 
Fig. 6. Equipo de Perforación Frontal Boomer L2 D (Tomado y 
adaptado de At las Copco® Face Drilling Rigs Boomer L2 D – 2.013) 
[8]. 
Para mover el material excavado se utilizan cargadores de gran potencia y capacidad como el 
que se muestra a continuación [2]. 
Fig. 7. Cargador 950H Caterpillar® (Tomado y adaptado de Cargador 
de Ruedas 950H Caterpillar® – 2.007) [9]. 
Cuando los pernos de anclaje no son suficientes para estabilizar los taludes que conforman los 
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portales (o la roca circundante a la sección interna del túnel) se construyen tendones de anclaje, 
los cuales se instalan mediante una perforadora capaz de taladrar profundidades superiores a los 
6 metros y colocar varios grupos de cables de 1”1/4 de diámetro, ésta máquina también se 
encuentra provista de una mezcladora (mixer) para la inyección de la lechada [10]. 
La siguiente figura muestra una máquina de 25 toneladas capaz de instalar tendones de 25 m. 
Fig. 8. Equipo para Instalación de Tendones de Anclaje Sandvik® 
DS421 (Tomado y adaptado de Sandvik® DS421 Underground Drill 
Rig – 2.011) [10]. 
A diferencia del anterior equipo, el que se muestra a continuación posee una cabina cerrada, 
pesa 28,5 toneladas y puede instalar tendones de hasta 38 m. 
Fig. 9. Equipo para Instalación de Tendones de anclaje Sandvik® 
DS520-TC (Tomado y adaptado de Sandvik® DS520-TC Underground 
Drill Rig – 2.011) [11]. 
C. Excavaciones subterráneas 
Una vez adecuados los portales se inician las excavaciones subterráneas propiamente dichas, 
las cuales dan origen al cuerpo del túnel. 
Igualmente, en ésta fase se utilizan las excavadoras mecánicas provistas de sus respectivos 
accesorios o se utilizan las máquinas para realizar las perforaciones para las voladuras. 
En túneles y galerías de pequeña sección transversal se pueden utilizar martillos manuales para 
perforación subterránea, montados en empujadores y con barrido por agua como el que se 
muestra a continuación [12]. 
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Fig. 10. Martillo Neumático BBD 94WE (Tomado de 
http://www.at lascopco.com.co – At las Copco® 2.013) [12]. 
Igualmente se utilizan perforadoras hidráulicas para perforación de barrenos para voladura, 
anclaje y rotura de rocas, la siguiente figura muestra una herramienta que perfora hasta 50mm 
de diámetro y profundiza hasta 6m mediante potencia hidráulica para el impacto y la rotación [13]. 
Fig. 11. Perforadora hidráulica LHD 23 M (Tomado de 
http://www.at lascopco.com.co – At las Copco® 2.013) [13]. 
También existen martillos hidráulicos de alta velocidad para perforaciones frontales y de barrenos 
hasta 76mm, como el que se muestra en la siguiente figura [14]. 
Fig. 12. Martillo Hidráulico COP 1838ME (Tomado de 
http://www.at lascopco.com.co – At las Copco® 2.013) [14]. 
Así mismo, en galerías de exploración con secciones transversales de hasta 24 m2 se puede 
utilizar equipos Jumbo pequeños, provistos de un solo brazo con martillo como el que se muestra 
a continuación. 
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Fig. 13. Equipo de Perforación Frontal Sandvik® DD210 (Tomado y 
adaptado de Sandvik® DD210 Underground Drill Rig – 2.012) [15]. 
En las excavaciones subterráneas de gran tamaño también se utiliza maquinaria de perforación 
frontal pero mucho más grande, igualmente provista con múltiples brazos extensibles con 
deslizaderas telescópicas, rotación lateral y martillos para hacer los barrenos para voladura y los 
anclajes, a continuación se muestra otro tipo de Jumbo computarizado, automatizado y equipado 
con brazos BUT 45 y martillos COP 3038. 
Fig. 14. Equipo de Perforación Frontal Boomer E3 C (Tomado y 
adaptado de At las Copco® Face drilling rigs Boomer E3 C – 2.013) 
[16]. 
Para perforación de barrenos largos (ascendentes y descendentes) en galerías medianas a 
grandes se utilizan equipos con martillos neumáticos de alto rendimiento y precisión con el que 
se muestra en la siguiente figura [17]. 
Fig. 15. Equipo de Perforación Ascendente y Descendente Simba E7 
C-ITH (Tomado de ht tp://www.at lascopco.com.co – At las Copco® 
2.013) [17]. 
En banqueos de túneles, perforaciones, excavaciones superficiales secundarias y trabajos 
pequeños se utiliza un carro para martillo en cabeza, provisto de un brazo de largo alcance con 
gato hidráulico [18]. 
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Fig. 16. Carro Para Martillo en Cabeza FlexiROC T35 R (Tomado de 
http://www.at lascopco.com.co – At las Copco® 2.013) [18]. 
A continuación se muestra otra máquina para trabajos menores de perforación y fragmentación 
de rocas, la cual es operada a control remoto [19]. 
Fig. 17. Martillo Sandvik® DB120 (Tomado y adaptado de Sandvik® 
DB120 Uderground Drill Rig – 2.012) [19]. 
Otro tipo de maquinaria utilizada para excavar por medio mecánico es la rozadora o Roadheader, 
la cual es una excavadora de cabeza giratoria de corte utilizada en materiales como roca, carbón, 
yeso, potasa y sal, su brazo alcanza una altura máxima de corte de 6.80 m (dependiendo del 
modelo) [20]. 
A continuación se muestran dos tipos. 
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Fig. 18. Excavadora Sandvik® Roadheader MR300 de 55 Toneladas 
(Tomado de Sandvik® Roadheader MR300 Series – 2.009) [20]. 
Fig. 19. Excavadora Sandvik® Roadheader MR620 de 128 Toneladas 
(Tomado de Sandvik® Roadheader MR620 – 2.009) [21]. 
Cuando la sección transversal del túnel se excava por etapas y el espacio de trabajo es muy 
limitado, también se requiere maquinaria para el retiro y cargue de la roca excavada. Para ésta 
actividad existen cargadores y volquetas de poca altura y de gran capacidad. 
Un ejemplo es el cargador Sandvik® LS191, un vehículo utilitario pesado de alta potencia con 
sistema hidráulico de presión compensada y con un cucharón con 3.1 m3 de capacidad [22]. 
Fig. 20. Cargador Sandvik® LS191 (Tomado de Sandvik® Loader 
LS191 – 2.009) [22]. 
Otro tipo de cargador mecánico de gran potencia es el Sandvik® LH517 con una capacidad de 
cucharón de 7.0 m3 a 8.6 m3 [23]. 
Fig. 21. Cargador Sandvik® LH517 (Tomado y adaptado de Sandvik® 
LH517 – 2.010) [23]. 
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Por otra parte, también existen volquetas para trabajo subterráneo en altura restringida, provistas 
con tolvas de alta capacidad (entre 24–30 m3), a continuación se muestra la volqueta articulada 
Sandvik® TH551 [24]. 
Fig. 22. Volqueta Articulada Sandvik® TH551 (Tomado y adaptado 
de Sandvik® TH551 – 2.013) [24]. 
Cuando las condiciones financieras del proyecto lo permiten y los requerimientos técnicos del 
túnel junto con las características geomecánicas del macizo lo justifican, se pueden utilizar 
máquinas tuneladoras o TBM (Tunnel Boring Machine). 
Las tuneladoras TBM son máquinas de gran tamaño, que trabajan con un empuje dirigido, 
realizan la excavación a sección completa (Circular) mediante cabezas cortadoras, recuperan y 
trasladan el material excavado y conjuntamente colocan el soporte y revestimiento (anillo en 
concreto) del túnel. 
Éstas máquinas se clasifican en dos categorías, de Pinza y de Segmento (Gripper and Segment), 
las de Pinza son utilizadas para excavaciones en roca y se dividen en Tipo Escudo Cerrado y 
Tipo Viga Abierto (Shield Type Closed and Beam Type Open), y las de Segmento se utilizan para 
excavaciones en suelos blandos y se dividen en Tipo Hidroescudo Cerrado, Tipo Balance de 
Presión de Tierras Cerrado y Tipo Excavación Mecánica Abierto (Slurry Type, Earth Pressure 
Balance Type and Mechanical Excavation Type) [25]. 
Las TBM Tipo Escudo Cerrado se utilizan en excavaciones donde la roca se encuentra 
desintegrada, inestable y con poco soporte. A pesar de estar clasificadas como de tipo cerrado, 
la cara de estas máquinas no se encuentra presurizada y no puede manejar presiones de aguas 
subterráneas. Éstas tuneladoras pueden ser de Escudo Sencillo, de Escudo Doble o de Escudo 
de Pinza (Single Shield, Double Shield or Gripper Shield) [25]. 
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Fig. 23. Tuneladora Tipo Escudo Sencillo Herrenknecht® (Tomado de 
Technical Manual for Design and Construct ion of Road Tunnels – 
FHWA 2.009) [25]. 
Fig. 24. Tuneladora Tipo Escudo Doble Herrenknecht® (Tomado y 
adaptado de Technical Manual for Design and Construct ion of Road 
Tunnels – FHWA 2.009) [25]. 
La TBM Tipo Viga Abierto es la más adecuada para excavar en roca desintegrada pero estable, 
con zonas de fractura ocasionales y un nivel controlable de agua subterránea. Éstas pueden ser 
de Viga Principal, de Unidad Kelly y de Pinza Abierta (Main Beam, Kelly Drive and Open Gripper) 
[25]. 
Fig. 25. Tuneladora Tipo Viga Principal Robbins® (Tomado de 
http://www.therobbinscompany.com/ – Robbins® 2.013) [26]. 
Fig. 26. Tuneladora Tipo Pinza Abierta Herrenknecht® (Tomado y 
adaptado de Technical Manual for Design and Construct ion of Road 
Tunnels – FHWA 2.009) [25]. 
Para excavaciones en suelos blandos se tienen las tuneladoras Tipo Hidroescudo, las cuales se 
utilizan en sitios donde se tiene mucha inestabilidad en el frente de excavación debido a las 
condiciones geológicas y donde predominan los suelos granulares con mucha agua. La cabeza 
de corte de éstas tuneladoras trabaja inmersa en lodo bentonítico, al cortar transporta el lodo 
mezclado con el suelo hacia una cámara de escombro donde la máquina controla la presión y 
compensa cualquier variación de presión de forma inmediata. Ésta máquina posee otra cámara 
de presión sumergida la cual aísla la parte que se encuentra a presión atmosférica de la cabeza 
cortadora de la TBM. La mezcla excavada es transportada al exterior para ser separada en una 
planta [27]. 
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Fig. 27. Tuneladora Tipo Hidroescudo Herrenknecht® (Tomado de 
Technical Manual for Design and Construct ion of Road Tunnels – 
FHWA 2.009) [25]. 
Las tuneladoras Tipo Balance de Presión de Tierras (EPB) se utilizan para excavar en suelos 
blandos, arcillosos, suelos arenosos y arenas limosas, éstas máquinas transmiten la presión a la 
cara por medios mecánicos a través de un suelo granular y la reducen a lo largo de un tornillo 
transportador [25]. 
A continuación se muestran dos TBM Tipo Balance de Presión de Tierras, la primera marca 
Lovat®, la cual hoy en día es fabricada por Caterpillar® y la segunda producida por Robbins®. 
Fig. 28. Tuneladora Tipo Balance de Presión de Tierras (EPB) Lovat® 
(Tomado de Technical Manual for Design and Const ruction of Road 
Tunnels – FHWA 2.009) [25]. 
Fig. 29. Tuneladora Tipo Balance de Presión de Tierras (EPB) 
Robbins® (Tomado de http://www.therobbinscompany.com – 
Robbins® 2.013) [28]. 
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Por otra parte, las TBM de Tipo Excavación Mecánica son máquinas totalmente mecánicas como 
su nombre lo indica, excavan con discos cortadores en toda la cara, poseen compuertas y 
guillotinas ajustables para el material cortado [25]. 
Para el transporte de las dovelas de concreto reforzado (que conforman el anillo del túnel) y otros 
materiales en la construcción con TBM se utilizan vehículos multiservicio, los cuales no requieren 
rieles para su movilización, circulan hacia adelante y en sentido opuesto, y pueden transportar 
piezas hasta en pendientes del 20% subiendo o bajando (según el modelo). La capacidad máxima 
de carga útil se encuentra entre 18 y 100 toneladas dependiendo también del modelo [29]. 
Fig. 30. Vehículo Multiservicio Techni-Métal Systèmes® (Tomado de 
Techni-Métal Systèmes® Mult i-Service Vehicles – 2.010) [29]. 
También existen vehículos multiservicio para diferentes tareas adaptados exclusivamente a cada 
proyecto y con capacidades de carga útil de hasta 200 toneladas [30]. 
D. Construcción de la estructura de pavimento del túnel 
La estructura de pavimento se construye con la misma maquinaria utilizada en construcción de 
vías. A continuación se presentan algunos tipos. 
Rodillos vibratorios para la compactación del material granular. [2] 
Fig. 31. Compactador CA182D Dynapac® (Tomado de CA182D 
Dynapac® Rodillos monocilíndrico de tierras - 2.009) [31]. 
Extendedoras, finisher o pavimentadoras, éstas máquinas colocan las mezclas bituminosas en 
capas uniformes, distribuyen el material en su ancho de trabajo y conforman la calzada de la vía 
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[2]. 
Fig. 32. Pavimentadora F182CS Dynapac® (Tomado de F182CS 
Dynapac® Extendedora de orugas - 2.010) [32]. 
Rodillos neumáticos de goma para trabajos de sellado en la compactación de mezclas asfálticas, 
para compactar bases, sub-bases y suelos estabilizados [2]. 
Fig. 33. Compactador CP274 Dynapac® (Tomado de CP274 
Dynapac® Rodillos de neumáticos - 2.011) [33]. 
5. Conclusiones 
La construcción de túneles es una de las actividades más exigentes de la ingeniería, no solo por 
la dificultad que representa enfrentarse a las incertidumbres de la naturaleza, sino también por el 
tipo de maquinaria requerida, por su alto costo y por su complejidad tecnológica. 
Un buen conocimiento de las condiciones geomecánicas del macizo rocoso acompañado de una 
buena selección del tipo de maquinaria a utilizar, incide en gran medida en la fluidez del desarrollo 
de éste tipo de proyectos. 
Hoy en día el uso de las máquinas tuneladoras se ha multiplicado respecto a sus inicios y su 
desarrollo tecnológico se ha hecho cada vez más grande sin importar si el túnel a construir es o 
no de gran tamaño, siendo las condiciones geomecánicas del material a excavar el gran 
interrogante a resolver. 
Debido a que la construcción de túneles es una actividad de alto riesgo, la operación de la 
maquinaria debe llevarse a cabo por personal bien capacitado y entrenado, con el fin de obtener
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mejores proyectos y evitar contratiempos que pongan en riesgo la estabilidad del proyecto o de 
los mismos trabajadores. 
La construcción de las obras complementarias que acompañan un túnel, como lo son los sistemas 
de iluminación, vigilancia, ventilación y edificio de control se dejan con tema abierto para futuros 
escritos. 
La fascinación que despierta en el ser humano las máquinas tuneladoras (TBM) por su 
majestuosidad y grandeza nos deja también la inquietud para investigar más sobre el tema y 
producir contenidos que de manera complementaria contribuyan a la formación académica del 
ingeniero. 
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Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/ 
6. Bibliografía 
[1] INVIAS “Manual de Diseño Geométrico de Carreteras”, 2.008. 
[2] N. Bohórquez, Paper “Maquinaria para Construcción de Vías”, Trabajo de grado para optar 
por el titulo de Especialista en Vías Terrestres, Universidad Pontificia Bolivariana Seccional 
Bucaramanga 2.011. 
[3] D3K Track-Type Tractor Caterpillar®, 2.007. 
[4] Volvo® Articulated Haulers A25F, A30F, 2.011. 
[5] CAT® 345D L Hydraulic Excavator Caterpillar®, 2.008. 
[6] CAT® Buckets Caterpillar®, 2.011. 
[7] Atlas Copco® - Equipo de Perforación Frontal Boomer L2 D. Disponible: 
http://www.atlascopco.com.co/coes/products/product.aspx?id=1520760 
[8] Atlas Copco® Face Drilling Rigs Boomer L2 D, 2.013. 
[9] Cargador de Ruedas 950H Caterpillar®, 2.007. 
[10] Sandvik® DS421 – Underground Drill Rig, 2.011. 
[11] Sandvik® DS520-TC – Underground Drill Rig, 2.011. 
[12] Atlas Copco® - Martillo Neumático BBD 94WE. Disponible: 
http://www.atlascopco.com.co/coes/products/navigationbyproduct/Product.aspx?id=1699873&pr 
oductgroupid=1594742, 15 de Septiembre de 2.013. 
[13] Atlas Copco® – Perforadora Hidráulica LHD 23 M. Disponible: 
http://www.atlascopco.com.co/coes/products/navigationbyproduct/Product.aspx?id=3147151&pr 
oductgroupid=1594743, 15 de Septiembre de 2.013. 
[14] Atlas Copco® – Martillo Hidráulico COP 1838ME. Disponible: 
http://www.atlascopco.com.co/coes/products/navigationbyproduct/Product.aspx?id=1495062&pr 
oductgroupid=1460183, 15 de Septiembre de 2.013. 
[15] Sandvik® DD210 Underground Drill Rig, 2.012. 
[16] Atlas Copco® Face drilling rigs Boomer E3 C, 2.013. 
[17] Atlas Copco® – Equipo de Perforación de barrenos largos Simba E7 C-ITH. Disponible: 
http://www.atlascopco.com.co/coes/products/navigationbyproduct/Product.aspx?id=3162785&pr 
oductgroupid=1401331, 19 de Septiembre de 2.013. 
[18] Atlas Copco® – Carro Para Martillo en Cabeza con Control Remoto FlexiROC T35 R. 
Disponible: 
http://www.atlascopco.com.co/coes/products/navigationbyproduct/Product.aspx?id=1601497&pr 
oductgroupid=1401355, 19 de Septiembre de 2.013. 
[19] Sandvik® DB120 – Underground Drill Rig, 2.012. 
[20] Sandvik® Roadheader MR300 Series, 2.009. 
[21] Sandvik® Roadheader MR620, 2.009. 
[22] Sandvik® Loader LS191, 2.009.
UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA 
[23] Sandvik® LH517, 2.010. 
[24] Sandvik® TH551, 2.013. 
[25] C. Hung, J. Monsees, N. Munfah, J. Wisniewsky – National Highway Institute – U.S. 
Department of Transportation – Federal Highway Administration, “Technical Manual for Design 
and Construction of Road Tunnels – Civil Elements”, 2.009. 
[26] Robbins® – Main Beam TBM. Disponible: http://willisd.staging.wpengine.com/our-products/ 
tunnel-boring-machines/main-beam/, 07 de Octubre de 2.013. 
[27] S. Córdova, Servicio de Maquinaria de OHL – Revista del Grupo OHL No. 85, Diciembre 
de 2.012. 
[28] Robbins® – Earth Pressure Balance Machine. Disponible: 
http://www.therobbinscompany.com/our-products/tunnel-boring-machines/earth-pressure-balance/, 
08 de Octubre de 2.013. 
[29] Techni-Métal Systèmes® – Multi-Service Vehicles, 2.010. 
[30] Techni-Métal Systèmes® – Powerful Trackless Mobility. Disponible: http://www.techni-metal- 
systemes.com/home/products/, 04 de Octubre de 2.013. 
[31] CA182D Dynapac® Rodillos monocilíndrico de tierras, 2.009. 
[32] F182CS Dynapac® Extendedora de orugas, 2.010. 
[33] CP274 Dynapac® Rodillos de neumáticos, 2.011. 
Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 
Vol 5 – Enero 2013 
Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/ 
7. Sobre el Autor 
Nestor Augusto Bohórquez Solano es Ingeniero Civil egresado de la 
Universidad Pontificia Bolivariana en Mayo de 2.004, Especialista en Vías 
Terrestres egresado de la misma universidad en Septiembre de 2.011, nacido 
en Bucaramanga de padres santandereanos. 
Actualmente se desempeña como calculista en el área de movimientos de 
tierras para grandes proyectos como urbanizaciones, centros comerciales y 
de negocios, cárceles y proyectos de gran extensión.

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4. maquinaria

  • 1. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA MAQUINARIA PARA CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES Néstor Augusto Bohórquez Solano 1 Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga Bucaramanga, Colombia Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/ Resumen La construcción de túneles es una de las actividades de la ingeniería que más requiere el uso de maquinaria especial, bien sea por las actividades propias de todo lo que implica una construcción subterránea o por las características mismas de cada proyecto. Debido al poco desarrollo que Colombia ha tenido en el tema de los túneles, en comparación con países de América del Norte y Europa, es de sumo interés para el ingeniero conocer los diferentes tipos de maquinaria para construcción de túneles, con el fin de reconocer lo que actualmente se utiliza y conocer las diferentes opciones que hoy en día presenta la tecnología de punta que se utiliza en los países más desarrollados en cuanto a la construcción de túneles se refiere. Por lo tanto, el objetivo de este artículo es presentar una descripción de los diferentes tipos de maquinaria utilizada en la construcción de túneles. Del estudio se concluye que existe gran variedad de máquinas que se pueden utilizar para construir túneles, y que dependiendo del presupuesto, condiciones geomecánicas del macizo rocoso y de las especificaciones geométricas del túnel se puede elegir uno u otro tipo de maquinaria. Palabras Claves: Construcción, maquinaria pesada, jumbo, tuneladora, TBM, túneles, vías. 1 Néstor Augusto Bohórquez Solano. Ingeniero Civil. Especialista en Vías Terrestres.
  • 2. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/ Abstract Tunnel construction is one of the most engineering activities that require the use of special equipment, either by the activities of all that involves an underground construction or by the characteristics of each project. Due to the underdevelopment that Colombia has had on the subject of tunnels, compared with countries in North America and Europe, is of great interest for the engineer to know the different types of tunnel construction machinery, in order to recognize what is currently used and to know the different options that today technology presents in the most developed countries in terms of tunneling is concerned. Therefore, the aim of this paper is to present a description of the different types of machinery used in the construction of tunnels. The study concludes that there are a variety of machines that can be used to build tunnels, and depending on the budget, geomechanical rock mass conditions and geometric specifications of the tunnel you can choose one or other machinery. Key words: Construction, heavy machinery, jumbo, tunneling machine, TBM, tunneling, roads. 1. Introducción El desarrollo económico de un país necesariamente implica la construcción a gran escala de vías terrestres que permitan y faciliten la circulación de los productos y materias primas que se buscan comercializar entre regiones o entre países. Estos proyectos de infraestructura, a su vez contienen otros proyectos de gran relevancia, no solo por su nivel de inversión económica sino también por su importancia técnica, como lo son la construcción de túneles. La construcción de un túnel necesariamente parte de estudios previos en todos los niveles, desde prefactibilidad hasta diseños definitivos, y en varios campos de la ingeniería, tales como la geotecnia, hidráulica, vías y estructuras entre otros. Igualmente, cabe mencionar, como un campo fundamental dentro de la materialización de estos proyectos, la geología que va de la mano con la concepción, diseño y construcción de los túneles. Actualmente no se cuenta con alguna guía que permita tener de manera condensada la maquinaria que se requiere para la construcción de túneles, lo cual es importante conocer desde el punto de vista técnico y profesional. El objeto de éste artículo es el de brindar al lector de manera estructurada, una guía sobre la maquinaria existente para la construcción de túneles.
  • 3. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA 2. Marco de Referencia La construcción de túneles a lo largo de la historia ha sido la solución que el ser humano ha dado a la necesidad de cruzar grandes elevaciones de tierra donde el relieve no deja otra opción. Su objetivo principal es el de establecer una mayor fluidez en el desplazamiento terrestre entre dos puntos con una necesidad directa de comunicación, lo cual de otra manera implicaría la construcción de rutas más largas y con pendientes bastante elevadas. Un túnel es una estructura que normalmente hace parte de un diseño vial u otro tipo de proyecto de ingeniería, por lo tanto y para el caso de las vías terrestres, su construcción parte de un tramo previo de vía. Con el paso de los años, se han venido implementando métodos de construcción en todo el mundo, al igual que diferente maquinaria desarrollada de acuerdo a las necesidades propias del proyecto y a los avances tecnológicos. Hoy en día la construcción de túneles implica el uso de maquinaria con altas especificaciones tecnológicas y con inversiones también de gran magnitud. 3. Etapas de construcción de un túnel La primera actividad, como en la mayoría de los proyectos, es la adecuación y preparación del sitio donde el diseño del túnel establece los portales de entrada y de salida. Durante ésta etapa se estabilizan los taludes contiguos a los portales, mediante la construcción de cunetas perimetrales, bermas, tendones de anclaje, muros de contención, muros en gavión y enrocados, así mismo se descabezan los taludes según la necesidad, y se construyen drenes para conducir el agua que internamente pueda desestabilizar los taludes que conforman el portal. Seguidamente se continúa con las primeras excavaciones y emboquille que le dan forma a la entrada del túnel propiamente dicho, en éste punto cabe mencionar que dependiendo del tipo de roca o suelo encontrado se colocan micropilotes en el perímetro del túnel para proveer de mayor estabilidad el frente de la excavación y evitar el colapso de los primeros metros, los cuáles son los más críticos. Cabe también mencionar que durante éste mismo avance y conforme al tipo de roca en el frente de excavación, se deben ir colocando pernos de acero en la sección del túnel de acuerdo al diseño o al comportamiento de convergencia observado en el túnel, igualmente y si se requiere se colocan pernos en fibra de vidrio en el frente de la excavación cuando el material encontrado presenta baja calidad geomecánica y no permite ser excavado de manera segura y continua. Una vez se avanza en el frente de excavación se ubica el soporte primario, compuesto por arcos metálicos prefabricados o armaduras de acero fabricadas en el sitio de la obra; el tipo de soporte primario al igual que cualquier medio para estabilizar la excavación corresponde al tipo de roca identificada en el frente de excavación y debe corresponder a las especificaciones dadas en el diseño, seguidamente se aplica el concreto lanzado para complementar el soporte, éste debe cubrir totalmente los arcos con el fin de protegerlos y conformar una sola entidad de trabajo concreto-acero a lo largo del túnel. Si durante la construcción del túnel las deformaciones aumentan aceleradamente con el paso del tiempo y el soporte primario no es suficiente para evitar la convergencia de la sección transversal del túnel, se construye la solera (en la base del mismo) y se acompaña de una serie de pilotes perimetrales según el diseño. Las excavaciones se realizan con excavadora mecánica, explosivos y/o máquinas tuneladoras (TBM), conforme también a la sección del túnel y a las etapas del trabajo de excavación. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 4. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Los túneles por ser una estructura subterránea presentan inconvenientes con las aguas subterráneas, tanto en su fase de construcción como en su fase de operación, lo cual implica que durante su construcción se deban impermeabilizar con geotextil y geomembrana e instalar tuberías de drenaje y conducción para captar el agua proveniente del macizo rocoso. Una vez el túnel se ha estabilizado se coloca el soporte definitivo o revestimiento, compuesto por concreto y malla electrosoldada. Se ejecutan las demás actividades complementarias como los sistemas de ventilación, iluminación, vigilancia, comunicaciones, colocación de la estructura del pavimento y construcción del edificio de control entre otros. Fig. 1. Sección t ípica de una galería de circulación vehicular bidireccional (Tomado del Manual de Diseño Geomét rico de Carreteras – INVIAS 2.008) [1]. 4. Maquinaria utilizada en la construcción de un túnel En algunas etapas de la construcción de un túnel se requiere el mismo tipo de maquinaria pesada que se utiliza para la construcción de una vía, como lo es para las fases de limpieza, descapote, explanaciones, excavaciones y demás actividades que se requieren para la adecuación del sitio de la obra y el inicio de la construcción del túnel desde cada uno de sus portales. De acuerdo a las diferentes etapas de la construcción de un túnel, tenemos la siguiente maquinaria: Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/ A. Preliminares La limpieza, descapote y explanaciones se realizan con tractores de hoja sobre orugas. Estas máquinas están diseñadas para trabajar en terrenos con pendientes altas gracias a su potencia, balance y estabilidad [2].
  • 5. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Fig. 2. Tractor sobre orugas con hoja para explanaciones Caterpillar® (Tomado y adaptado de D3K Track-Type Tractor Caterpillar® – 2.007) [3]. Así mismo, los residuos de las actividades preliminares como de las subsiguientes etapas se transportan al botadero, mediante volquetas articuladas o rígidas [2]. Fig. 3. Volqueta Articulada Volvo® (Tomado y adaptado de Volvo® Articulated Haulers A25F, A30F – 2.011) [4]. B. Adecuación de los portales Las primeras excavaciones se realizan en los portales, más específicamente en el emboquille del túnel, el cual se excava con excavadora mecánica si el tipo de roca o suelo lo permite. Durante ésta etapa se utilizan excavadoras mecánicas con brazos y plumas acoplables provistas de cucharones con dientes especiales para cavar en materiales abrasivos o suelos comunes [2]. Fig. 4. Excavadora Hidráulica Caterpillar® (Tomado y adaptado de CAT® 345D L Hydraulic Excavator Caterpillar® – 2.008) [5]. A continuación se muestra el Cucharón Center-Lock™ para trabajo pesado con alta durabilidad en excavaciones en roca [2]. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 6. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Fig. 5. Cucharón Center-Lock™ Caterpillar® (Tomado de CAT® Buckets Caterpillar® – 2.011) [6]. Si durante la etapa de construcción del emboquille el material a excavar requiere ser soportado con una corona de pernos Spilling se utiliza maquinaria especial para las perforaciones, ésta se conocen como Jumbo. El Boomer L2 D (Jumbo) es un equipo hidráulico de perforación frontal, equipado con dos brazos BUT 35 y martillos COP [7]. Fig. 6. Equipo de Perforación Frontal Boomer L2 D (Tomado y adaptado de At las Copco® Face Drilling Rigs Boomer L2 D – 2.013) [8]. Para mover el material excavado se utilizan cargadores de gran potencia y capacidad como el que se muestra a continuación [2]. Fig. 7. Cargador 950H Caterpillar® (Tomado y adaptado de Cargador de Ruedas 950H Caterpillar® – 2.007) [9]. Cuando los pernos de anclaje no son suficientes para estabilizar los taludes que conforman los Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 7. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA portales (o la roca circundante a la sección interna del túnel) se construyen tendones de anclaje, los cuales se instalan mediante una perforadora capaz de taladrar profundidades superiores a los 6 metros y colocar varios grupos de cables de 1”1/4 de diámetro, ésta máquina también se encuentra provista de una mezcladora (mixer) para la inyección de la lechada [10]. La siguiente figura muestra una máquina de 25 toneladas capaz de instalar tendones de 25 m. Fig. 8. Equipo para Instalación de Tendones de Anclaje Sandvik® DS421 (Tomado y adaptado de Sandvik® DS421 Underground Drill Rig – 2.011) [10]. A diferencia del anterior equipo, el que se muestra a continuación posee una cabina cerrada, pesa 28,5 toneladas y puede instalar tendones de hasta 38 m. Fig. 9. Equipo para Instalación de Tendones de anclaje Sandvik® DS520-TC (Tomado y adaptado de Sandvik® DS520-TC Underground Drill Rig – 2.011) [11]. C. Excavaciones subterráneas Una vez adecuados los portales se inician las excavaciones subterráneas propiamente dichas, las cuales dan origen al cuerpo del túnel. Igualmente, en ésta fase se utilizan las excavadoras mecánicas provistas de sus respectivos accesorios o se utilizan las máquinas para realizar las perforaciones para las voladuras. En túneles y galerías de pequeña sección transversal se pueden utilizar martillos manuales para perforación subterránea, montados en empujadores y con barrido por agua como el que se muestra a continuación [12]. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 8. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Fig. 10. Martillo Neumático BBD 94WE (Tomado de http://www.at lascopco.com.co – At las Copco® 2.013) [12]. Igualmente se utilizan perforadoras hidráulicas para perforación de barrenos para voladura, anclaje y rotura de rocas, la siguiente figura muestra una herramienta que perfora hasta 50mm de diámetro y profundiza hasta 6m mediante potencia hidráulica para el impacto y la rotación [13]. Fig. 11. Perforadora hidráulica LHD 23 M (Tomado de http://www.at lascopco.com.co – At las Copco® 2.013) [13]. También existen martillos hidráulicos de alta velocidad para perforaciones frontales y de barrenos hasta 76mm, como el que se muestra en la siguiente figura [14]. Fig. 12. Martillo Hidráulico COP 1838ME (Tomado de http://www.at lascopco.com.co – At las Copco® 2.013) [14]. Así mismo, en galerías de exploración con secciones transversales de hasta 24 m2 se puede utilizar equipos Jumbo pequeños, provistos de un solo brazo con martillo como el que se muestra a continuación. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 9. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Fig. 13. Equipo de Perforación Frontal Sandvik® DD210 (Tomado y adaptado de Sandvik® DD210 Underground Drill Rig – 2.012) [15]. En las excavaciones subterráneas de gran tamaño también se utiliza maquinaria de perforación frontal pero mucho más grande, igualmente provista con múltiples brazos extensibles con deslizaderas telescópicas, rotación lateral y martillos para hacer los barrenos para voladura y los anclajes, a continuación se muestra otro tipo de Jumbo computarizado, automatizado y equipado con brazos BUT 45 y martillos COP 3038. Fig. 14. Equipo de Perforación Frontal Boomer E3 C (Tomado y adaptado de At las Copco® Face drilling rigs Boomer E3 C – 2.013) [16]. Para perforación de barrenos largos (ascendentes y descendentes) en galerías medianas a grandes se utilizan equipos con martillos neumáticos de alto rendimiento y precisión con el que se muestra en la siguiente figura [17]. Fig. 15. Equipo de Perforación Ascendente y Descendente Simba E7 C-ITH (Tomado de ht tp://www.at lascopco.com.co – At las Copco® 2.013) [17]. En banqueos de túneles, perforaciones, excavaciones superficiales secundarias y trabajos pequeños se utiliza un carro para martillo en cabeza, provisto de un brazo de largo alcance con gato hidráulico [18]. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 10. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Fig. 16. Carro Para Martillo en Cabeza FlexiROC T35 R (Tomado de http://www.at lascopco.com.co – At las Copco® 2.013) [18]. A continuación se muestra otra máquina para trabajos menores de perforación y fragmentación de rocas, la cual es operada a control remoto [19]. Fig. 17. Martillo Sandvik® DB120 (Tomado y adaptado de Sandvik® DB120 Uderground Drill Rig – 2.012) [19]. Otro tipo de maquinaria utilizada para excavar por medio mecánico es la rozadora o Roadheader, la cual es una excavadora de cabeza giratoria de corte utilizada en materiales como roca, carbón, yeso, potasa y sal, su brazo alcanza una altura máxima de corte de 6.80 m (dependiendo del modelo) [20]. A continuación se muestran dos tipos. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 11. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Fig. 18. Excavadora Sandvik® Roadheader MR300 de 55 Toneladas (Tomado de Sandvik® Roadheader MR300 Series – 2.009) [20]. Fig. 19. Excavadora Sandvik® Roadheader MR620 de 128 Toneladas (Tomado de Sandvik® Roadheader MR620 – 2.009) [21]. Cuando la sección transversal del túnel se excava por etapas y el espacio de trabajo es muy limitado, también se requiere maquinaria para el retiro y cargue de la roca excavada. Para ésta actividad existen cargadores y volquetas de poca altura y de gran capacidad. Un ejemplo es el cargador Sandvik® LS191, un vehículo utilitario pesado de alta potencia con sistema hidráulico de presión compensada y con un cucharón con 3.1 m3 de capacidad [22]. Fig. 20. Cargador Sandvik® LS191 (Tomado de Sandvik® Loader LS191 – 2.009) [22]. Otro tipo de cargador mecánico de gran potencia es el Sandvik® LH517 con una capacidad de cucharón de 7.0 m3 a 8.6 m3 [23]. Fig. 21. Cargador Sandvik® LH517 (Tomado y adaptado de Sandvik® LH517 – 2.010) [23]. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 12. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Por otra parte, también existen volquetas para trabajo subterráneo en altura restringida, provistas con tolvas de alta capacidad (entre 24–30 m3), a continuación se muestra la volqueta articulada Sandvik® TH551 [24]. Fig. 22. Volqueta Articulada Sandvik® TH551 (Tomado y adaptado de Sandvik® TH551 – 2.013) [24]. Cuando las condiciones financieras del proyecto lo permiten y los requerimientos técnicos del túnel junto con las características geomecánicas del macizo lo justifican, se pueden utilizar máquinas tuneladoras o TBM (Tunnel Boring Machine). Las tuneladoras TBM son máquinas de gran tamaño, que trabajan con un empuje dirigido, realizan la excavación a sección completa (Circular) mediante cabezas cortadoras, recuperan y trasladan el material excavado y conjuntamente colocan el soporte y revestimiento (anillo en concreto) del túnel. Éstas máquinas se clasifican en dos categorías, de Pinza y de Segmento (Gripper and Segment), las de Pinza son utilizadas para excavaciones en roca y se dividen en Tipo Escudo Cerrado y Tipo Viga Abierto (Shield Type Closed and Beam Type Open), y las de Segmento se utilizan para excavaciones en suelos blandos y se dividen en Tipo Hidroescudo Cerrado, Tipo Balance de Presión de Tierras Cerrado y Tipo Excavación Mecánica Abierto (Slurry Type, Earth Pressure Balance Type and Mechanical Excavation Type) [25]. Las TBM Tipo Escudo Cerrado se utilizan en excavaciones donde la roca se encuentra desintegrada, inestable y con poco soporte. A pesar de estar clasificadas como de tipo cerrado, la cara de estas máquinas no se encuentra presurizada y no puede manejar presiones de aguas subterráneas. Éstas tuneladoras pueden ser de Escudo Sencillo, de Escudo Doble o de Escudo de Pinza (Single Shield, Double Shield or Gripper Shield) [25]. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 13. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Fig. 23. Tuneladora Tipo Escudo Sencillo Herrenknecht® (Tomado de Technical Manual for Design and Construct ion of Road Tunnels – FHWA 2.009) [25]. Fig. 24. Tuneladora Tipo Escudo Doble Herrenknecht® (Tomado y adaptado de Technical Manual for Design and Construct ion of Road Tunnels – FHWA 2.009) [25]. La TBM Tipo Viga Abierto es la más adecuada para excavar en roca desintegrada pero estable, con zonas de fractura ocasionales y un nivel controlable de agua subterránea. Éstas pueden ser de Viga Principal, de Unidad Kelly y de Pinza Abierta (Main Beam, Kelly Drive and Open Gripper) [25]. Fig. 25. Tuneladora Tipo Viga Principal Robbins® (Tomado de http://www.therobbinscompany.com/ – Robbins® 2.013) [26]. Fig. 26. Tuneladora Tipo Pinza Abierta Herrenknecht® (Tomado y adaptado de Technical Manual for Design and Construct ion of Road Tunnels – FHWA 2.009) [25]. Para excavaciones en suelos blandos se tienen las tuneladoras Tipo Hidroescudo, las cuales se utilizan en sitios donde se tiene mucha inestabilidad en el frente de excavación debido a las condiciones geológicas y donde predominan los suelos granulares con mucha agua. La cabeza de corte de éstas tuneladoras trabaja inmersa en lodo bentonítico, al cortar transporta el lodo mezclado con el suelo hacia una cámara de escombro donde la máquina controla la presión y compensa cualquier variación de presión de forma inmediata. Ésta máquina posee otra cámara de presión sumergida la cual aísla la parte que se encuentra a presión atmosférica de la cabeza cortadora de la TBM. La mezcla excavada es transportada al exterior para ser separada en una planta [27]. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 14. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Fig. 27. Tuneladora Tipo Hidroescudo Herrenknecht® (Tomado de Technical Manual for Design and Construct ion of Road Tunnels – FHWA 2.009) [25]. Las tuneladoras Tipo Balance de Presión de Tierras (EPB) se utilizan para excavar en suelos blandos, arcillosos, suelos arenosos y arenas limosas, éstas máquinas transmiten la presión a la cara por medios mecánicos a través de un suelo granular y la reducen a lo largo de un tornillo transportador [25]. A continuación se muestran dos TBM Tipo Balance de Presión de Tierras, la primera marca Lovat®, la cual hoy en día es fabricada por Caterpillar® y la segunda producida por Robbins®. Fig. 28. Tuneladora Tipo Balance de Presión de Tierras (EPB) Lovat® (Tomado de Technical Manual for Design and Const ruction of Road Tunnels – FHWA 2.009) [25]. Fig. 29. Tuneladora Tipo Balance de Presión de Tierras (EPB) Robbins® (Tomado de http://www.therobbinscompany.com – Robbins® 2.013) [28]. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 15. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Por otra parte, las TBM de Tipo Excavación Mecánica son máquinas totalmente mecánicas como su nombre lo indica, excavan con discos cortadores en toda la cara, poseen compuertas y guillotinas ajustables para el material cortado [25]. Para el transporte de las dovelas de concreto reforzado (que conforman el anillo del túnel) y otros materiales en la construcción con TBM se utilizan vehículos multiservicio, los cuales no requieren rieles para su movilización, circulan hacia adelante y en sentido opuesto, y pueden transportar piezas hasta en pendientes del 20% subiendo o bajando (según el modelo). La capacidad máxima de carga útil se encuentra entre 18 y 100 toneladas dependiendo también del modelo [29]. Fig. 30. Vehículo Multiservicio Techni-Métal Systèmes® (Tomado de Techni-Métal Systèmes® Mult i-Service Vehicles – 2.010) [29]. También existen vehículos multiservicio para diferentes tareas adaptados exclusivamente a cada proyecto y con capacidades de carga útil de hasta 200 toneladas [30]. D. Construcción de la estructura de pavimento del túnel La estructura de pavimento se construye con la misma maquinaria utilizada en construcción de vías. A continuación se presentan algunos tipos. Rodillos vibratorios para la compactación del material granular. [2] Fig. 31. Compactador CA182D Dynapac® (Tomado de CA182D Dynapac® Rodillos monocilíndrico de tierras - 2.009) [31]. Extendedoras, finisher o pavimentadoras, éstas máquinas colocan las mezclas bituminosas en capas uniformes, distribuyen el material en su ancho de trabajo y conforman la calzada de la vía Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/
  • 16. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/ [2]. Fig. 32. Pavimentadora F182CS Dynapac® (Tomado de F182CS Dynapac® Extendedora de orugas - 2.010) [32]. Rodillos neumáticos de goma para trabajos de sellado en la compactación de mezclas asfálticas, para compactar bases, sub-bases y suelos estabilizados [2]. Fig. 33. Compactador CP274 Dynapac® (Tomado de CP274 Dynapac® Rodillos de neumáticos - 2.011) [33]. 5. Conclusiones La construcción de túneles es una de las actividades más exigentes de la ingeniería, no solo por la dificultad que representa enfrentarse a las incertidumbres de la naturaleza, sino también por el tipo de maquinaria requerida, por su alto costo y por su complejidad tecnológica. Un buen conocimiento de las condiciones geomecánicas del macizo rocoso acompañado de una buena selección del tipo de maquinaria a utilizar, incide en gran medida en la fluidez del desarrollo de éste tipo de proyectos. Hoy en día el uso de las máquinas tuneladoras se ha multiplicado respecto a sus inicios y su desarrollo tecnológico se ha hecho cada vez más grande sin importar si el túnel a construir es o no de gran tamaño, siendo las condiciones geomecánicas del material a excavar el gran interrogante a resolver. Debido a que la construcción de túneles es una actividad de alto riesgo, la operación de la maquinaria debe llevarse a cabo por personal bien capacitado y entrenado, con el fin de obtener
  • 17. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA mejores proyectos y evitar contratiempos que pongan en riesgo la estabilidad del proyecto o de los mismos trabajadores. La construcción de las obras complementarias que acompañan un túnel, como lo son los sistemas de iluminación, vigilancia, ventilación y edificio de control se dejan con tema abierto para futuros escritos. La fascinación que despierta en el ser humano las máquinas tuneladoras (TBM) por su majestuosidad y grandeza nos deja también la inquietud para investigar más sobre el tema y producir contenidos que de manera complementaria contribuyan a la formación académica del ingeniero. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/ 6. Bibliografía [1] INVIAS “Manual de Diseño Geométrico de Carreteras”, 2.008. [2] N. Bohórquez, Paper “Maquinaria para Construcción de Vías”, Trabajo de grado para optar por el titulo de Especialista en Vías Terrestres, Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga 2.011. [3] D3K Track-Type Tractor Caterpillar®, 2.007. [4] Volvo® Articulated Haulers A25F, A30F, 2.011. [5] CAT® 345D L Hydraulic Excavator Caterpillar®, 2.008. [6] CAT® Buckets Caterpillar®, 2.011. [7] Atlas Copco® - Equipo de Perforación Frontal Boomer L2 D. Disponible: http://www.atlascopco.com.co/coes/products/product.aspx?id=1520760 [8] Atlas Copco® Face Drilling Rigs Boomer L2 D, 2.013. [9] Cargador de Ruedas 950H Caterpillar®, 2.007. [10] Sandvik® DS421 – Underground Drill Rig, 2.011. [11] Sandvik® DS520-TC – Underground Drill Rig, 2.011. [12] Atlas Copco® - Martillo Neumático BBD 94WE. Disponible: http://www.atlascopco.com.co/coes/products/navigationbyproduct/Product.aspx?id=1699873&pr oductgroupid=1594742, 15 de Septiembre de 2.013. [13] Atlas Copco® – Perforadora Hidráulica LHD 23 M. Disponible: http://www.atlascopco.com.co/coes/products/navigationbyproduct/Product.aspx?id=3147151&pr oductgroupid=1594743, 15 de Septiembre de 2.013. [14] Atlas Copco® – Martillo Hidráulico COP 1838ME. Disponible: http://www.atlascopco.com.co/coes/products/navigationbyproduct/Product.aspx?id=1495062&pr oductgroupid=1460183, 15 de Septiembre de 2.013. [15] Sandvik® DD210 Underground Drill Rig, 2.012. [16] Atlas Copco® Face drilling rigs Boomer E3 C, 2.013. [17] Atlas Copco® – Equipo de Perforación de barrenos largos Simba E7 C-ITH. Disponible: http://www.atlascopco.com.co/coes/products/navigationbyproduct/Product.aspx?id=3162785&pr oductgroupid=1401331, 19 de Septiembre de 2.013. [18] Atlas Copco® – Carro Para Martillo en Cabeza con Control Remoto FlexiROC T35 R. Disponible: http://www.atlascopco.com.co/coes/products/navigationbyproduct/Product.aspx?id=1601497&pr oductgroupid=1401355, 19 de Septiembre de 2.013. [19] Sandvik® DB120 – Underground Drill Rig, 2.012. [20] Sandvik® Roadheader MR300 Series, 2.009. [21] Sandvik® Roadheader MR620, 2.009. [22] Sandvik® Loader LS191, 2.009.
  • 18. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – SECCIONAL BUCARAMANGA [23] Sandvik® LH517, 2.010. [24] Sandvik® TH551, 2.013. [25] C. Hung, J. Monsees, N. Munfah, J. Wisniewsky – National Highway Institute – U.S. Department of Transportation – Federal Highway Administration, “Technical Manual for Design and Construction of Road Tunnels – Civil Elements”, 2.009. [26] Robbins® – Main Beam TBM. Disponible: http://willisd.staging.wpengine.com/our-products/ tunnel-boring-machines/main-beam/, 07 de Octubre de 2.013. [27] S. Córdova, Servicio de Maquinaria de OHL – Revista del Grupo OHL No. 85, Diciembre de 2.012. [28] Robbins® – Earth Pressure Balance Machine. Disponible: http://www.therobbinscompany.com/our-products/tunnel-boring-machines/earth-pressure-balance/, 08 de Octubre de 2.013. [29] Techni-Métal Systèmes® – Multi-Service Vehicles, 2.010. [30] Techni-Métal Systèmes® – Powerful Trackless Mobility. Disponible: http://www.techni-metal- systemes.com/home/products/, 04 de Octubre de 2.013. [31] CA182D Dynapac® Rodillos monocilíndrico de tierras, 2.009. [32] F182CS Dynapac® Extendedora de orugas, 2.010. [33] CP274 Dynapac® Rodillos de neumáticos, 2.011. Revista Digital Apuntes de Investigación | ISSN: 2248-7875 Vol 5 – Enero 2013 Disponible en: http://apuntesdeinvestigacion.upbbga.edu.co/ 7. Sobre el Autor Nestor Augusto Bohórquez Solano es Ingeniero Civil egresado de la Universidad Pontificia Bolivariana en Mayo de 2.004, Especialista en Vías Terrestres egresado de la misma universidad en Septiembre de 2.011, nacido en Bucaramanga de padres santandereanos. Actualmente se desempeña como calculista en el área de movimientos de tierras para grandes proyectos como urbanizaciones, centros comerciales y de negocios, cárceles y proyectos de gran extensión.