El nuevo método austríaco de tunelización ( 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 modernos que emplea un monitoreo sofisticado para optimizar varias técnicas de refuerzo de muros en función del tipo de roca que se encuentra a medida que avanza la tunelización. Esta técnica ganó atención por primera vez en la década de 1960 con base en el trabajo de Ladislaus von Rabcewicz , Leopold Müller y Franz Pacher entre 1957 y 1965 en Austria. El nombre NATM tenía la intención de distinguirlo de los métodos anteriores, con su ventaja económica de emplear la resistencia 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 considera que la técnica NATM/SEM ha contribuido a revolucionar la industria moderna de la construcción 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 rendimiento de la construcción subterránea durante la construcción. El NATM se ha denominado a menudo un enfoque de "diseño sobre la marcha", al proporcionar un soporte optimizado basado en las condiciones del terreno observadas. Más correctamente, se puede describir como un enfoque de "diseño sobre la marcha", basado en la convergencia y divergencia observadas en el revestimiento y el mapeo de las condiciones predominantes de la roca. No es un conjunto de técnicas específicas de excavación y soporte.
NATM tiene siete elementos:
En base al cálculo de la sección transversal óptima , solo es necesaria una fina protección de hormigón proyectado. Se aplica inmediatamente detrás del frente 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 monitoreo 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 en el pozo . El refuerzo se realiza con hormigón armado que se puede combinar con nervaduras de acero o pernos de sujeción, no con hormigón proyectado más grueso.
Las propiedades medidas de la roca sugieren las herramientas adecuadas para el fortalecimiento de túneles, donde los requisitos de soporte se pueden estimar tradicionalmente utilizando el RMR o el Sistema Q. [4] Desde principios del siglo XXI, NATM se ha utilizado para excavaciones en terrenos blandos y para hacer túneles en sedimentos porosos . NATM permite ajustes inmediatos en los detalles de construcción, pero requiere un sistema contractual flexible para soportar tales cambios.
El NATM se desarrolló originalmente para su uso en los Alpes, donde los túneles se excavan habitualmente a gran profundidad y en condiciones de gran tensión in situ . Los principios del NATM son fundamentales para la construcción de túneles moderna y, fundamentalmente, el NATM 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 la tensión in situ, como era el caso del NATM original en los Alpes. Los proyectos en las ciudades dan mayor prioridad a la minimización de los asentamientos y, por lo tanto, tienden a utilizar métodos de soporte diferentes a los del NATM original. Esto ha provocado una confusión en la terminología, ya que los ingenieros de túneles utilizan "NATM" para significar cosas diferentes.
Han surgido nuevos términos y se han adoptado nombres alternativos para ciertos aspectos del método NATM a medida que se ha extendido su uso. Esto se debe en parte a un mayor uso del método de tunelización en los Estados Unidos, en particular en túneles poco profundos en terrenos blandos.
Se han observado otras denominaciones para este estilo moderno de construcción de túneles; 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 método de diafragma cruzado o muro divisorio central (ambos abreviados como CDM) y método de subdivisión vertical de la mitad superior (UHVS).
La Sociedad Austriaca de Ingenieros y Arquitectos define el 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 ellas mismas parte de esta estructura de soporte". [5]
Algunos ingenieros utilizan NATM siempre que proponen el uso de hormigón proyectado para el soporte inicial del terreno de un túnel de frente abierto. El término NATM puede ser engañoso en relación con los túneles en terreno blando. Como señaló 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 de NATM son:
Cuando se considera NATM como un método de construcción, las características clave son:
El derrumbe del túnel del aeropuerto de Heathrow en 1994 generó dudas sobre la seguridad del NATM. Sin embargo, el juicio posterior atribuyó el derrumbe a la mala ejecución de la obra y a fallos en la gestión de la construcción, en lugar de a la NATM. [7]