Definición
Se trata de tuneladoras con una cabeza de corte cerrada que proporciona sostenimiento al frente de excavación inyectando fluido a presión dentro de la cámara de la cabeza de corte.
Estas máquinas son las más adecuadas para excavar túneles en materiales inestables sometidos a una presión elevada de aguas subterráneas o a filtraciones de agua que deben detenerse proporcionando sostenimiento al frente de excavación utilizando un fluido de excavación sometido a presión.
Principio
La cabeza de corte funciona como medio de excavación, mientras que el sostenimiento del frente se consigue mediante la contrapresión de la lechada, normalmente una suspensión de bentonita o una mezcla de arcilla y agua (lechada).
Esta suspensión se bombea hacia el interior de la cámara de excavación, donde llega al frente y penetra en el suelo formando la torta de filtro o el mamparo impermeable (suelos finos) o la zona impregnada (suelos gruesos) que garantiza la transferencia de la contrapresión al frente de excavación.
Los escombros excavados por las herramientas de la cabeza de corte giratoria están formados por suelo natural y por la mezcla de bentonita o arcilla y agua (lechada).
Dicha mezcla se bombea (desescombro hidráulico) desde la cámara de excavación hasta una planta de separación situada en la superficie, que permite reciclar la suspensión de bentonita y arcilla.
Principales componentes
Éstos son los principales componentes de la máquina:
- Cabeza de corte, equipada con discos, cuchillas o dientes.
- Escudo protector, que contiene los principales componentes de la máquina. La parte delantera se encuentra sellada por un mamparo que permite separar el escudo y la cámara de excavación (presurizada) que contiene la cabeza de corte.
- Gatos hidráulicos de empuje longitudinal.
- Sistema de separación del barro y los escombros (normalmente situado en la superficie).
Un tipo especial de escudos de lechada son los hidroescudos, cuyo funcionamiento se basa en un principio parecido con una única diferencia: el modo de transferir la contrapresión al frente.
A la tuneladora de escudo cerrado de lechada, en la que la contrapresión se compensa en el interior de la cámara de excavación, se le añade un tope metálico que crea una cámara parcialmente llena de aire y conectada a un compresor.
El resultado es la posibilidad de ajustar la contrapresión en el frente independientemente del circuito hidráulico (suministro de lechada de bentonita y bombeo de la lechada y el suelo natural).
Principal campo de aplicación
Estas máquinas resultan especialmente adecuadas para excavar el suelo con una capacidad de autosustentación limitada. Desde el punto de vista granulométrico, las tuneladoras de escudo de lechada resultan especialmente adecuadas para la excavación en arenas y gravas con limos.
La instalación de una machacadora en la cámara de excavación permite triturar todos los trozos que, de otro modo, no pasarían por el sistema hidráulico de desescombro. Gracias al uso de cuchillas de disco, la máquina puede excavar en la roca. Se pueden utilizar polímeros para excavar los suelos que contengan una gran cantidad de limo y arcilla.
Estas máquinas también resultan especialmente adecuadas para trabajar con aguas subterráneas presurizadas.
(Fuente del texto: Recomendaciones y directrices para tuneladoras – Grupo de trabajo 14 ITA)