Heiner Kontrus, Dibit Messtechnik GmbHCarlos Fernández Tadeo, CFT & Asoc., S.L.

Escaneo de túneles durante suconstrucción

La utilización de escáneres láser durante laconstrucción de un túnel está permitiendoobtener una representación geométrica y visualcompleta del frente de excavación y de todo elcontorno inmediatamente después de realizadoel avance. El sistema Dibit utiliza un escánerláser de alta resolución junto con una cámarafotográfica de alta precisión, todo ello unido aun software especializado para el tratamientode datos y obtención de imágenes, gráficos ytablas. Mediante este conjunto de herramientas

Los modernos sistemas de inspección de túneles estánrevolucionando la supervisión de su construcción, sumantenimiento y su rehabilitación. Los sistemas de escaneomediante láser y fotografía de alta precisión en conjunción conprogramas informáticos para el manejo de la informaciónobtenida tanto en 2D como en 3D, y la explotación de lasbases de datos obtenidos, hacen de Dibit el sistema máspotente en el mercado para el seguimiento y control de obrassubterráneas en sus diferentes fases.

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Inspección de túnelesmediante escánerláser

Escaneo del frente de excavación.

Escáner láser Dibit enel interior de un túnelen construcción

Imagen de detalle de informe geológico

Control de espesores de hormigónproyectado.

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tecnológicas se obtienen informaciones que sonconvenientemente tratadas y presentadas demanera comprensible, lo que permite realizaruna evaluación rápida de la geometría, delestado y de la calidad de los trabajos deconstrucción del túnel en cada una de sus fases.

Las aplicaciones de esta tecnología son:

• Registro e inventario de la excavación deltúnel, generando documentación de tipogeológico con imágenes de alta resoluciónen color, una comprobación del perfil de laexcavación, y permitiendo un cálculoautomático de los volúmenes desobrexcavación.

• Registro e inventario de las capas dehormigón proyectado, determinando susección y espesores, calculando mediciones,y comprobando la rugosidad del acabado.

• Registro e inventario del revestimientofinal, determinando su sección y espesoresy calculando la medición de hormigón.

Los resultados se presentan en varias formas:imágenes en 3D que permiten una inspecciónvirtual del túnel, secciones transversales, mapascon curvas de nivel reflejando diferentescaracterísticas, orto-imágenes, y listados decálculos en formato Excel.

Escaneo de túneles paragenerar documentación as-built

Mediante el mismo sistema de escaneo seobtiene una definición geométrica y unarepresentación visual completa en el momentode finalizar la obra y proceder a su entrega. Elsistema Dibit obtiene datos con mucha calidad,y el software Dibit permite realizar unaevaluación fácil, rápida y eficiente de lageometría y del estado del túnel.

Mediante la inspección con escaneo láser ycámara fotográfica de alta resolución seobtienen:

• Perfiles geométricos, incluyendo huecos,calzada, etc.

• Dimensiones de componentes y fijaciones.• Posición de juntas, nichos y otros

elementos del túnel.• Imagen visual, con identificación de zonas

con diferentes materiales de revestimiento,zonas reparadas, zonas dañadas (fisuras,desconches, humedades, etc.), cambios desección, bulones, instalaciones(conducciones, cableado, señales de tráfico,luminarias, elementos de seguridad, etc.).

• Comprobaciones de gálibo.

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Control de espesores de hormigón proyectado.

Escaneo en túnel ferroviario. Equipo Dibit

Modelo Dibit 3D.

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• Chequeo automático de juntas entredovelas (posición, separación, resalto, etc.).

• Base de datos de todos los elementos queconstituyen el túnel y que definen suestado en el momento de la inspección.

Como en el caso anterior, los resultados sepresentan en forma de imágenes 3D, seccionestransversales, mapas con curvas de nivel querepresentan diferentes valores de undeterminando parámetro, bases de datos, listasde resultados de cálculos en formato Excel,exportación de coordenadas de nube depuntos a otros formatos CAD, orto-imágenesen color verdadero con alta resolución.

Inspección del estado de untúnel en explotación

El objetivo de las inspecciones periódicas detúneles es la preservación a largo plazo de laidoneidad para su uso, así como elmantenimiento de la seguridad operativa y detráfico de la infraestructura. Para lacomprobación del estado de lasinfraestructuras y la detección de cambios escrucial la comparación entre una inspeccióninicial y otras posteriores. De ese modo, por unlado se puede detectar la aparición de nuevosdaños (fisuras, desconchados, etc.)objetivamente y con exactitud y, por otro lado,

se pueden identificar con precisión alteracionesen daños ya existentes (incremento de lalongitud o ancho de fisuras, etc.).

Para lograr esta comparación entreinspecciones consecutivas se debe capturar lasuperficie completa del túnel en toda sulongitud mediante una técnica precisa yreproducible. Además, se deben documentarlos resultados de las inspecciones medianteprocedimientos estandarizados.

La inspección de túneles mediante el escánerde túneles Dibit proporciona unadocumentación de la estructura de maneraobjetiva, de total cobertura y de alta precisión,en todo lo referente a su estado y su geometría.Los datos obtenidos permiten detectar:

• Daños tales como fisuras, desconchados,filtraciones, eflorescencias, etc.

• Componentes e instalaciones existentesdentro del túnel.

• Equipamiento técnico y de control detráfico, así como instalaciones de seguridad.

Este registro digital proporciona datos yatributos geométricos (localización, longitud,

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Inspección en túnel enservicio.

Modelo 3D. Evolución de daños: comparación entre dosinspecciones sucesivas.

Inspección en túnel ferroviario.

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anchura, profundidad, área, volumen, etc.) paracada objeto, los cuales se guardan en un sistemade base de datos moderna y orientada aobjetos, de nombre dibit TIS (Tunnel

Information System), pudiendo ser recuperadospara análisis posteriores según se necesite.

Se realiza “in situ” una grabación geométrica yvisual combinadas de la superficie delrevestimiento del túnel. La resolución geométricaes 10 x 10 mm con una precisión de 5 mm dedesviación estándar. La resolución de la imagen es1 x 1 mm en la superficie del túnel. De los datosobtenidos se crea un modelo 3D del túnel entextura de color verdadero. Este modeloconstituye la base para cualquier otra evaluaciónposterior.

La captura de componentes estructurales ydaños se realiza semi-automáticamente (p. ej. parafisuras), el cálculo de cualquier atributogeométrico de cualquier objeto se realiza demanera totalmente automática.

El modelo de cobertura total 3D y los objetosalmacenados en el sistema TIS producen lossiguientes resultados:

• Comprobación de la sección: desviación dela superficie del túnel con respecto a unasección de referencia.

• Orto-imágenes: superficie del túnel conrepresentación visual de las zonas dañadas.

• Planos “as-built” y de indicación del estadoactual.

Una vez realizado el escaneo del túnel, para unposterior examen visual y una valoración de laestructura por parte de un ingenieroespecializado sólo se necesitan inspeccionespuntuales en zonas seleccionadas a partir de losresultados del escaneo. El modelo 3D texturizadoen color verdadero en combinación con elsoftware dibit 3D-View y dibit TIS permitenhacer una preparación simple y económica deesas visitas puntuales de evaluación en el túnelmediante:

• Inspección virtual del túnel en ordenador.• Preparación de planos e informes de campo

(hojas de datos).

Durante la inspección de campo no hace faltaelaborar largos informes de inspección, sino tansolo tomar algunas notas adicionales sobre losmismos documentos preparados previamente.Tras importar la nueva información recogidadurante el examen en la base de datos TIS(Tunnel Information System), se dispondrá de unreflejo digital completo de la estructura deltúnel y de sus características más relevantes.

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Detalle de humedad en revestimiento.

Base de datos de daños.

Ampliación de imagen.

Plano de fisuras.

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Con esta documentación bien preparada sepuede reducir al mínimo el trabajo en lasinspecciones posteriores. Cada una de lassiguientes tareas podrá ser efectuadafácilmente:

• Proyección de la evolución de los daños apartir del comportamiento observadodurante los años pasados.

• Planificación a largo plazo de medidas derehabilitación necesarias.

• Cálculo de mediciones para la licitación deobras de rehabilitación (p.ej. longitud defisuras).

• Presupuestos de trabajos de rehabilitación.• Preparación de planos para otros

propósitos de ingeniería.

Escaneo de túneles para surehabilitación

Los túneles precisan trabajos derehabilitación cada cierto tiempo, para repararelementos de revestimiento dañados yenvejecidos, para mejorar las condiciones deseguridad y uso, para aumentar su sección oadecuarla a nuevas condiciones de utilización, opor otros motivos. Mediante la utilización detécnicas de escaneo láser como las de Dibit,los propietarios, los contratistas, losproyectistas y los supervisores pueden obteneruna información objetiva y de gran calidadsobre la geometría y la calidad del estado deltúnel, antes, durante y después de los trabajosde rehabilitación.

En la fase previa a la rehabilitación, lainspección con láser permite obtener:

• Registro completo de la cara interiorvisible del túnel.

• Captura geométrica de componentes einstalaciones.

• Optimización del eje del túnel, del perfilnominal y obtención de diagramas degálibo.

• Mediciones para petición de ofertas, convolúmenes de demolición y de hormigónnuevo a utilizar, longitudes de fisuras,superficie de áreas dañadas a rehabilitar.

Al final de la fase de demolición, la inspeccióncon láser permite obtener:

• Cálculo de volúmenes reales dedemolición.

• Documentación del subsuelo que aparece.• Comprobación del perfil teórico con los

perfiles reales.• Determinación del volumen de hormigón

necesario para el revestimiento final.

Al terminar la rehabilitación, la inspecciónláser permite obtener:

• Comprobación del perfil final del túnel.• Determinación de los espesores de

revestimiento colocados.• Documentación de las zonas rehabilitadas.• Medición de longitudes de fisuras

reparadas.• Medición de superficies reparadas.

Para todos estos trabajos se utiliza elsoftware Dibit, que realiza el tratamiento dedatos y presenta los resultados en forma demágenes 3D, secciones transversales, mapas concurvas de nivel que representan diferentesvalores de un determinando parámetro, basesde datos, listas de resultados de cálculos enformato Excel, exportación de coordenadas denube de puntos a otros formatos CAD, orto-imágenes en color verdadero con altaresolución.

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Control de gálibo

Imagen Dibit 3D.

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Conclusiones

Los propietarios, explotadores,constructores y diseñadores de túnelesdisponen hoy en día de herramientastecnológicas de alta calidad y rendimiento parafacilitar en gran manera los trabajos deconstrucción, explotación y rehabilitación detúneles.

Dibit Messtechnik GmbH es una empresaaustriaca líder en el mundo en la aplicación detecnologías láser y fotográficas a la auscultaciónde túneles y en el desarrollo de softwareespecializado para el tratamiento de imágenes ydatos y la obtención de informes.

CFT & Asociados S.L. es una empresaespañola, líder en la realización de ensayos ypruebas en cimentaciones profundas y en elsuministro de equipos técnicos especializadosen controles geotécnicos, que representa ypresta apoyo a Dibit para la realización detrabajos de auscultación de túneles en nuestropaís.

www.fernandeztadeo.comwww.dibit.at

Túneles

Curvas de nivel con diferencias sobre el perfilteórico.

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