TCS: Tunnel Continuous Setout

Una de las operaciones que habitualmente deben realizar los técnicos durante la perforación de un túnel, y en general en cualquier obra, es el replanteo. Replantear tiene por objeto trasladar fielmente al terreno las dimensiones y formas indicadas en la documentación técnica de la obra. Para el caso particular de la construcción de túneles, mediante el replanteo se materializan y señalizan los puntos de apoyo, puntos de referencia y de control de la obra tanto en la bóveda como en los hastiales o en la rasante de la excavación. Para ello se suelen utilizar clavos metálicos o marcas de pintura, que sirven como referencias planimétricas y/o altimétricas.

El objetivo de este proyecto es desarrollar un prototipo, que denominamos TCS (Tunnel Continuous Setout), que realice de manera automática la tarea de replanteo y marcado de los puntos de control. El sistema debe medir de manera precisa el frente de trabajo del túnel, realizar los cálculos topográficos necesarios teniendo en cuenta las especificaciones del proyecto, y plasmar sobre la pared de forma continua, mediante la proyección de luz láser, el perfil calculado. La automatización de este proceso proporciona a los operarios de la excavación información precisa y continua en el tiempo, a partir de la cual realizar el guiado de la perforación, facilitando el trabajo sin interrupciones.

Se prevé que el sistema TCS sea capaz de trabajar a distancias de hasta 30 metros, pudiendo montarse bien sobre un trípode en el suelo o bien en el techo o pared del túnel, para menor entorpecimiento de las labores de excavación/perforación.

El sistema a desarrollar en este proyecto es totalmente innovador en el campo de la ingeniería civil, no solo en España, sino a nivel mundial. Los beneficios derivados redundan en:

• Una disminución del tiempo de ejecución de la obra, ya que se eliminan las paradas para replantear, lo que a menudo exige que se retire la maquinaria para poder realizar el marcado de puntos en la pared.
• Se reducen costes, ya que el replanteo se realiza de una manera más automatizada, requiriendo la intervención de técnicos topógrafos sólo cuando se ha de mover el sistema de replanteo TCS(aproximadamente cada 25 metros).
• Mayor seguridad, puesto que no es necesario que operarios se sitúenen el frente de excavación pararealizar el marcado.

REFERENCE: OTRI-8.06/5.56.3153
TITLE: TCS: SISTEMA DE REPLANTEO Y MARCADO CONTINUO DE TÚNELES
PRINCIPAL RESEARCHER:JAVIER GONZÁLEZ-JIMÉNEZ
INSTITUTION: UNIVERSITY OF MÁLAGA
FUNDER: SACYR S.A.U.
DEPARTMENT: SYSTEM ENGINEERING AND AUTOMATION

Publications

Publications in the scope of this project:

@article{gonzalezjimenez2016,

title = {An Automated Surveying and Marking System for Continuous Setting-out of Tunnels},

author = {Gonzalez-Jimenez, Javier and Arevalo-Espejo, Vicente and Galindo, Cipriano and Ruiz-Sarmiento, J. R.},

url = {https://mapir.isa.uma.es/papersrepo/2016/2016-jgonzalez-CACIE-TCS.pdf},

doi = {10.1111/mice.12158},

year  = {2016},

date = {2016-03-01},

journal = {Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering},

volume = {31},

number = {3},

pages = {219--228},

abstract = {Setting-out is a crucial and frequently repeated process in construction and civil engineering. It is carried out by qualified operators who, making use of surveying stations, identify reference points to guide workers in their tasks. In this paper, we focus on the particular case of setting-out road/train tunnels and propose a system that automatically performs the setting-out operation of the tunnel section to be perforated. The presented system, called Tunnel Continuous Setout (TCS), integrates a scanning device that surveys the excavation front and a laser projector that continuously displays the actual tunnel section computed as the intersection between the surveyed terrain and the planned tunnel section. Thus, the topographer intervention is only required for the precise positioning of the TCS device at the beginning of each working stretch, which depends on the operational range of its components (limited to 25 meters in the current implementation). A prototype of the TCS system has been employed in a real construction site proving its benefits and advantages with respect to the traditional setting-out techniques.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {article}

}

@patent{2013_patent,

title = {Método y sistema para replanteo automático y continuo en obras de excavación/perforación de un túnel y programa de ordenador para ejecutar dicho método},

author = {Esteban, Antonio and Gonzalez-Jimenez, Javier and Ramírez-Rodríguez, Antonio and Mateos Armesto, Francisco Javier and Galindo, Cipriano and Arevalo-Espejo, Vicente and Blanco, José-Luis and Moreno, Francisco-Angel},

url = {http://www.oepm.es/pdf/ES/0000/000/02/38/98/ES-2389802_B1.pdf

https://invenes.oepm.es/InvenesWeb/detalle?referencia=P201030861},

year  = {2013},

date = {2013-09-01},

howpublished = {ES2389802 B1},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {patent}

}