El nuevo método austriaco de construcción de túneles ( NATM ), también conocido como método de excavación secuencial ( SEM ) o método de revestimiento de hormigón proyectado [1] ( SCL ), es un método de diseño y construcción de túneles moderno que emplea un monitoreo sofisticado para optimizar diversas técnicas de refuerzo de muros basadas en del tipo de roca encontrada a medida que avanza la excavación. Esta técnica llamó la atención por primera vez en la década de 1960 basándose en el trabajo de Ladislaus von Rabcewicz , Leopold Müller y Franz Pacher entre 1957 y 1965 en Austria. El nombre NATM pretendía distinguirlo de los métodos anteriores, con su ventaja económica de emplear la fuerza geológica inherente disponible en la masa rocosa circundante para estabilizar el túnel siempre que sea posible en lugar de reforzar todo el túnel. [2]
En general, se cree que NATM/SEM ha ayudado a revolucionar la industria moderna de túneles. Muchos túneles modernos han utilizado esta técnica de excavación.
El método de excavación secuencial es muy rentable, incluso en condiciones kársticas . [3]
El NATM integra los principios del comportamiento de los macizos rocosos bajo carga y el seguimiento del comportamiento de la construcción subterránea durante la construcción. A menudo se ha hecho referencia al NATM como un enfoque de "diseño sobre la marcha", que proporciona un soporte optimizado basado en las condiciones observadas del terreno. Más correctamente, se puede describir como un enfoque de "diseño mientras se monitorea", basado en la convergencia y divergencia observadas en el revestimiento y el mapeo de las condiciones predominantes de la roca. No se trata de un conjunto de técnicas específicas de excavación y sostenimiento.
NATM tiene siete elementos:
Según el cálculo de la sección transversal óptima , sólo es necesaria una fina protección de hormigón proyectado. Se aplica inmediatamente detrás de la cara del túnel excavado para crear un anillo de carga natural y minimizar la deformación de la roca. Se instalan instrumentos geotécnicos para medir la deformación posterior de la excavación . Es posible monitorear la distribución de tensiones dentro de la roca.
Este seguimiento hace que el método sea muy flexible, incluso si los equipos encuentran cambios inesperados en la consistencia geomecánica de la roca, por ejemplo, por grietas o agua de pozo . El refuerzo se realiza mediante hormigón armado que se puede combinar con nervaduras de acero o pernos, no con hormigón proyectado más grueso.
Las propiedades de la roca medidas sugieren las herramientas apropiadas para el fortalecimiento de túneles, donde los requisitos de soporte tradicionalmente se pueden estimar utilizando el sistema RMR o Q. [4] Desde principios del siglo XXI, NATM se ha utilizado para excavaciones en terrenos blandos y para la construcción de túneles en sedimentos porosos . NATM permite ajustes inmediatos en los detalles de construcción, pero requiere un sistema contractual flexible para respaldar dichos cambios.
NATM se desarrolló originalmente para su uso en los Alpes, donde comúnmente se excavan túneles en profundidad y en condiciones de alta tensión in situ . Los principios de NATM son fundamentales para la construcción de túneles de hoy en día, y NATM fundamentalmente implica abordar específicamente las condiciones específicas del suelo que se encuentran. La mayoría de los túneles urbanos se construyen a poca profundidad y no necesitan controlar la liberación de tensión in situ, como era el caso del NATM original en los Alpes. Los proyectos en las ciudades dan mayor prioridad a minimizar los asentamientos y, por lo tanto, tienden a utilizar métodos de apoyo diferentes a los del NATM original. Esto ha llevado a una confusión en la terminología en el sentido de que los ingenieros de túneles usan "NATM" para significar cosas diferentes.
Han surgido nuevos términos y se han adoptado nombres alternativos para ciertos aspectos de NATM a medida que se ha extendido su uso. Esto se debe en parte a un mayor uso del método de construcción de túneles en los Estados Unidos, particularmente en túneles poco profundos en terrenos blandos.
Se ven otras designaciones para este estilo de túnel moderno; El método de excavación secuencial (SEM) o el revestimiento de hormigón proyectado (SCL) se utilizan a menudo en túneles menos profundos. En Japón, se utilizan los términos NATM de pared divisoria central o método de diafragma cruzado (ambos abreviados como CDM) y método de subdivisión vertical de la mitad superior (UHVS).
La Sociedad Austriaca de Ingenieros y Arquitectos define NATM como "un método en el que las formaciones rocosas o de suelo circundantes de un túnel se integran en una estructura de soporte general en forma de anillo. De este modo, las formaciones de soporte serán parte de esta estructura de soporte". [5]
Algunos ingenieros utilizan NATM siempre que proponen hormigón proyectado para el soporte inicial del terreno de un túnel a cielo abierto. El término NATM puede resultar engañoso en relación con los túneles de suelo blando. Como señala Emit Brown, NATM puede referirse tanto a una filosofía de diseño como a un método de construcción . [6]
Las características clave de la filosofía de diseño NATM son:
Cuando se considera NATM como un método de construcción, las características clave son:
El colapso del túnel del aeropuerto de Heathrow en 1994 generó dudas sobre la seguridad del NATM. Sin embargo, el juicio posterior atribuyó el colapso a la mala mano de obra y a fallas en la gestión de la construcción, y no a la NATM. [7]