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GeoAsbuilt
LASER - ESCANER (ASBUILT)
GEOScan – SOFTWARE Y METODOLOGÍA AS-BUILT DE TÚNELES Y OBRA SUBTERRÁNEA
INTRODUCCION
Todo proyecto de obra necesita disponer de las herramientas adecuadas para conocer el
estado de la obra realmente ejecutada, y en este sentido el empleo de equipos láser-escáner
de alta densidad, aplicando una metodología adecuada y unas herramientas de proceso de
datos capaces de proporcionar resultados inmediatos, se está consolidando como un sistema
estándar cuya aplicación es aceptada a día de hoy por todas las partes implicadas.
El sorprendente volumen de información georeferenciada que son capaces de adquirir estos
equipos, unido a la velocidad de captura, permiten obtener miles de millones de puntos en un
periodo de tiempo muy reducido y como consecuencia de ello la capacidad de “trasladar el
túnel a la oficina”.
Las obras subterráneas en general y los túneles en particular, son obras singulares, y uno de
los principales inconvenientes es la dificultad de medir con precisión y agilidad las diferentes
unidades de obra que las integran, unidades de obra que por otra parte tienen un elevado
coste y sobre las que cualquier desviación en la medición, por pequeña que esta sea, puede
afectar de forma directa al presupuesto y a la economía de la obra.
QUÉ OBTENEMOS (BENEFICIOS DIRECTOS)
Con los datos que se desprenden de los trabajos de campo con equipos láser-escáner,
dispondremos de la totalidad del túnel al alcance de la mano, ya que gracias a la densidad de
información cualquier medida o comprobación necesaria se puede realizar rápidamente en la
propia oficina, evitando tener que desplazarse repetidamente a pie de obra con el evidente
ahorro de tiempo y recursos que ello conlleva.
Todas las partes implicadas en la calidad de la obra pueden obtener información detallada
sobre la situación actual (as-built) y valorar con precisión las desviaciones y las medidas
correctoras de aplicación en cada caso. Entre otros datos podemos obtener:
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




Estado de invasiones anillo (comprobación de gálibo de revestimiento)
Encofrados
Mediciones y desviación
Justificación de desprendimientos localizados
Medición detallada de unidades de obra independientes
Otros beneficios y consideraciones
GEOASBUILT es marca registrada y ostenta la propiedad intelectual sobre las aplicaciones software y el contenido
del presente documento así como de todos aquellos otros que a título informativo se muestran en la web.
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LASER - ESCANER (ASBUILT)
TRATAMIENTO DE LA NUBE DE PUNTOS
GEOScan es una poderosa herramienta para el tratamiento de nubes de puntos de alta
densidad y la gran ventaja que ofrece es la posibilidad de analizar cualquiera de los resultados
sin necesidad de realizar nuevas mediciones en obra. Una vez tenemos el modelo 3D
procesado toda comprobación se realiza en tiempo real y desde la propia oficina técnica.
Gracias a la potencia de su base de datos espacial, GEOScan es capaz de almacenar en un
único fichero la totalidad de información del túnel en modo continuo, sin limitación alguna en
cuanto a la información contenida y manteniendo una eficaz respuesta de consulta,
independientemente del volumen de datos tratado.
ESTADO DE INVASIONES (ANALISIS DE GÁLIBO)
Una de las principales incógnitas que se plantea en toda obra subterránea es garantizar el
espesor de hormigón con el que debe construirse el anillo de revestimiento, y a sabiendas que
cada vez con mayor incidencia la práctica totalidad de los proyectos en ejecución tienen
prevista la ejecución de esta unidad de obra, se hace imprescindible conocer de antemano las
posibles invasiones con las que el hueco realmente ejecutada pone en riesgo el espesor
definido en proyecto.
GRAFICA Y NUMERICA DEL DETALLE DE
INVASIONES DETECTADAS
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GEOScan analiza la nube de puntos, la compara con la geometría teórica definida en proyecto
y genera un informe con el análisis detallado de todas aquellas regiones que rebasan los
límites impuestos, con lo que tenemos perfectamente identificadas todas las incidencias que
afectan al espesor del revestimiento, pero hay más; A diferencia de otras aplicaciones,
GeoAsbuilt proporciona potentísimas herramientas de análisis.
Además de los informes obtenidos en primera instancia el usuario puede plantear en tiempo
real diferentes hipótesis, bien por la variación de la geometría de la sección de sostenimiento o
por el requerimiento de un espesor mínimo garantizado y ciertos grados de libertad
(tolerancia); Por poner un ejemplo práctico y suponiendo un espesor de proyecto (Em),
podríamos plantear una geometría de sección de sostenimiento (Em-10) y comprobar el
resultado con el visor 3D, todo ello como ya hemos comentado anteriormente en tiempo real.
INVASIONES DETECTADAS SEGÚN LA CAPA DE
REFERENCIA SELECCIONADA.
Otra posibilidad es utilizar la opción de encofrados para realizar tanteos con diferentes
espesores mínimos impuestos, a los que se puede añadir un grado de libertad o tolerancia, y
con los que el usuario puede obtener resultados de invasiones según la hipótesis aplicada en
cada tanteo. Esta opción resulta particularmente útil en aquellos casos en los que las
desviaciones negativas (invasiones) detectadas en el sostenimiento afectan a zonas de
refuerzo con cerchas metálicas o que resultan especialmente inestables.
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En la figura que se muestra a continuación se puede observar gráfica resultante de aplicar un
determinado espesor mínimo garantizado y la huella de todas aquellas zonas que no cumplen
con los límites impuestos, y que además rebasan el grado de tolerancia planteado, es decir, si
se desea cumplir el espesor indicado sería necesario reperfilar en obra las regiones marcadas
como invasión.
Como valor añadido otra de las grandes ventajas de GEOScan es que todos los informes
generados disponen, además de la representación gráfica, los valores numéricos y secciones
detalladas que permiten localizar cualquier incidencia de modo unívoco con extraordinaria
facilidad.
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ENCOFRADOS
Conocer el volumen de cada puesta de encofrado, la posición del sostenimiento respecto de
éste y garantizar un espesor mínimo de revestimiento, son datos relevantes para una correcta
ejecución de la obra y para controlar las variables económicas de la misma.
REGIONES QUE INCUMPLEN ESPESOR MINIMO EN
ENCOFRADO Y DETALLE DE SECCION TRANSVERSAL
EN LA POSICIÓN SELECCIONADA
GRAFICA POSICIONAL
SOSTENIMIENTO-ENCOFRADO
La opción de encofrados que incluyen las aplicaciones GeoAsbuilt , entre ellas GEOScan,
proporcionan toda la información necesaria para llevar un riguroso control del hormigón de
revestimiento de un túnel, permitiendo a los responsables de su ejecución anticiparse a todo
tipo de imprevistos en cada una de las puestas.
Por una parte podemos conocer los volúmenes de hormigón necesarios con unas desviaciones
que se mueven en una horquilla entre 1%-3%, desviaciones con las que es posible asegurar
una perfecta programación de peticiones a la planta suministradora tanto en volumen como
en tiempos.
En aquellos casos en los que la desviación de volumen existente entre lo calculado y el
suministro necesario para completar el hormigonado supere la desviación esperada, podemos
solicitar una revisión de la precisión de las básculas de la planta suministradora o estudiar
cuales son las posibles causas que provocan esa desviación.
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Por otra parte tendremos un control exhaustivo de los diferentes espesores de hormigón a lo
largo del desarrollo de cada encofrado. Existen ocasiones en las que el espesor mínimo de
proyecto no cumple, siendo necesario en estos casos realizar un reperfilado o repicado del
sostenimiento o de las regiones de éste que afectan a dicho espesor.
Si bien en la teoría la reparación de estas incidencias no reviste complicación alguna, más allá
del propio coste de la propia ejecución, en ciertos casos es recomendable no alterar el
sostenimiento en zonas que puedan poner en entredicho la estabilidad del terreno, y por lo
tanto la propia seguridad de la obra.
REGIONES DE INCUMPLIMIENTO DE ESPESOR MINIMO CON HIPÓTESIS DE 0.20 Y 0.30 M. RESPECTIVAMENTE SOBRE UNA
MISMA POSICIÓN DEL ENCOFRADO.
Variando el espesor mínimo es posible alcanzar un compromiso entre no actuar de forma
agresiva sobre el sostenimiento del túnel que pueda afectar al estado de equilibrio
conseguido, y garantizar al mismo tiempo unas dimensiones de revestimiento razonables,
espesores que eviten la aparición de coqueras o grietas como consecuencia de un extrema
delgadez entre sostenimiento y encofrado y que impiden un vibrado eficiente de la masa.
En las imágenes que se muestran, que son el resultado de la proyección del desarrollo del
encofrado sobre un plano, podemos observar la diferencia de zonas a tratar aplicando
espesores de 20 cm. (tolerante-izquierda) y de 30 cm. (agresivo-derecha).
Los beneficios que se obtienen gracias a la aplicación de este y otros controles son evidentes,
afectando de forma directa a la seguridad de la obra por una parte y al presupuesto de
ejecución material por otra.
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MEDICIONES Y DESVIACION
En toda obra subterránea se producen inevitablemente desviaciones en la excavación del
hueco, sobre todo cuando esta excavación se realiza por medio de perforación y voladura en
roca competente, o mediante medios mecánicos en terrenos blandos o muy alterados.
ACOTACIONES A LA CAPA SELECCIONADA
SELECT LAYER DEVIATIONS
Las diferencias entre la sección de excavación definida en proyecto y la obtenida realmente,
puede afectar gravemente el presupuesto existente para realizar la ejecución material de la
obra y es imprescindible conocer estas cifras, incrementando el volumen de hormigones en
aquellas zonas excavadas en exceso y obligando a retocar aquellas regiones que cuestionan el
espesor del revestimiento.
GEOScan pone a su disposición herramientas capaces de realizar de forma automática la
medición teórica y real, calculado las diferencias entre ellas y detectando automáticamente las
cifras que se desprenden de las regiones con exceso y las invasiones.
El proceso es extremadamente sencillo y el usuario puede obtener mediciones desde
diferentes perspectivas, variando estas en función de la capa de la sección teórica que se
seleccione como plano de comparación.
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Si el usuario ha definido las capas de sección teórica correspondientes a revestimiento,
sostenimiento y abono, por el simple hecho de seleccionar una de esas capas obtiene de forma
directa las mediciones y desviaciones que se producen; Así de sencillo.
DELIMITACIÓN DE EXCESOS E INVASIONES
OVER & UNDER EXCAVATION DETECT.
Además de la medición global de las desviaciones existentes, la aplicación tiene la capacidad
de mostrar detalladamente el lugar de la sección donde se produce la desviación y su
correspondiente medición de forma independiente.
ANALISIS INDEPENDIENTE DE DESVIACIONES
ISOLATED DEVIATIONS ANALYSIS
Otra de las grandes ventajas que ofrecen las aplicaciones de Geoasbuilt, es la posibilidad de
confinar el terreno y obtener datos y mediciones de una región concreta del túnel, todo ello de
forma totalmente automática y sin tener que realizar complejos experimentos sobre la nube
de puntos.
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JUSTIFICACION DESPRENDIMIENTOS LOCALIZADOS
Las diferencias de excavación respecto de proyecto se producen por diversas causas, siendo
una de ellas la formación de cuñas, chimeneas y otros desprendimientos del terreno
producidos por la disposición de fallas, discontinuidades y otras características de la geología
que atraviesa la excavación del túnel.
IDENTIFICACION DESPRENDIMIENTO
DETACHMENT DETECTION
Dependiendo de cada caso particular, estas incidencias pueden originar elevados volúmenes
de material que debe retirarse a vertedero y que posteriormente es necesario tratar
adecuadamente, desde un refuerzo del sostenimiento hasta la necesidad de consolidar
localmente la zona afectada mediante inyecciones u otros tratamientos específicos.
La mayor parte de los desprendimientos coinciden en la línea de tiempos con la fase de
voladura o excavación con medios mecánicos, mientras que otros se producen con
posterioridad y en ocasiones de forma inesperada; En ambos casos es necesario identificarlos,
localizar su posición y por descontado obtener las mediciones puntuales de todos ellos.
GEOScan le ofrece la posibilidad de identificar estas incidencias mediante la inspección de los
modelos en 3D sobre los que es posible detectar y enumerar con facilidad las familias de
discontinuidad existentes así como los desprendimientos acotados por su progresiva de inicio y
final.
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Con esta información unida a la capacidad de confinar terreno en tiempo real, el usuario
puede obtener las mediciones de volúmenes y superficies de las zonas afectadas por
desprendimientos localizados, valorando con estas cifras el coste de las medidas correctoras
que en cada caso concreto se estime oportuno aplicar.
CONFINAMIENTO DE TERRENO PARA VALORAR LA MEDICIÓN DE UN DESPRENDIMIENTO LOCALIZADO
SUPPORT LINE CONFINMENT TO MEASURING A LOCATED DETACHMENT
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MEDICION DETALLADA DE UNIDADES DE OBRA INDEPENDIENTES
Como hemos visto hasta ahora, la capacidad que ofrece GEOScan para gestionar el modelo, los
perfiles transversales que de él se desprenden y la posibilidad de realizar todo tipo de
mediciones, son prácticamente ilimitadas, adaptándose a los más mínimos detalles exigidos
para un exhaustivo control de la obra y de sus costes económicos.
GEOScan no ha pasado por alto que ciertas unidades de obra se ejecutan en tiempos
diferentes y que esto afecta igualmente a la programación de obra. Nos referimos en este caso
a los hormigonados de unidades especiales como son aceras, muretes de apoyo de
encofrados, tacones y contrabóvedas, que por las características constructivas requieren
obtener una cifra de medición totalmente independiente del resto.
GeoScan incorpora en sus aplicaciones una utilidad concebida en 2006 por GeoAsbuilt que
consideramos resulta herramienta indispensable para el control total de la obra y la eficiente
valoración del coste económico que representa.
El usuario dispone de editores para definir la geometría teórica de los recipientes que
corresponden con cada uno de los diferentes elementos anteriormente mencionados (aceras,
tacones, muretes etcétera).
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Estos recipientes actúan como objetos ‘inteligentes’ con capacidad para crear subconjuntos
del modelo 3D y calcular la medición de una determinada unidad de obra en función de su
posición en el túnel, es decir, la acera derecha independientemente de la izquierda, de los
muretes, de los hormigones de limpieza y de cualquier otro recipiente.
El equipo responsable de llevar a cabo estas unidades dispone de los datos necesarios para
programar adecuadamente los pedidos a la planta de hormigón, los tiempos en que estos
deben producirse y, como en el caso expuesto de los encofrados, evitar que las cifras de
hormigón necesario difieran de las realmente necesarias. Con esto el control sobre los factores
económicos de la obra están totalmente bajo control, todo ello de forma sencilla y sin que sea
necesario manipular el modelo 3D origen; GEOScan lo hace de forma automática ahorrándole
tiempo y dinero, evitando además de posibles errores accidentales provocados por laboriosas
intervenciones manuales sobre los datos de campo.
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OTROS BENEFICIOS Y CONSIDERACIONES SOBRE LA METODOLOGIA
Un informe o proyecto as-built es por sí mismo una entidad documental de gran valor, pues
deja constancia a perpetuidad de todos los detalles de la obra, tanto geométricos,
cuantitativos como cualitativos, pues entre otros dispondremos de la capacidad de inventariar
todos los detalles, incluso aquellos que han quedado ocultos por unidades de obra tales como
impermeabilización y revestimiento.
Esta información documental y numérica, debidamente custodiada, puede resultar de gran
utilidad para acometer obras de mantenimiento y reparación de la obra una vez puesta en
servicio pues hemos de recordar que la obra la tenemos disponible en la propia oficina,
incluso pasados los años en servicio.
Como punto final permita el lector hacer especial hincapié en la metodología que debe
observarse para alcanzar óptimos resultados en un estudio de estas características; nos
referimos a los patrones de comportamiento a emplear en los trabajos de campo.
GeoAsbuilt es pionera y dispone de una gran experiencia en la utilización de equipos 3D de
alta densidad empleados en controlar obra subterránea, estableciendo desde 2002 una
metodología que ofrece plenas garantías en los resultados, siempre y cuando se observen con
rigor las recomendaciones que de ese conocimiento sobre la materia se desprenden.
Por norma general los equipos de medición existentes en el mercado y suministrados por
diferentes fabricantes, son igualmente precisos y eficientes. La diferencia en la densidad
obtenida, la velocidad de captura de datos y la distancia a la que limitan el alcance efectivo de
la señal, no son relevantes en términos generales cuando a trabajo de campo en obra
subterránea se refiere.
La rugosidad del terreno en túneles excavados con métodos no integrales, y las instalaciones
auxiliares en los ejecutados con métodos TBM, suponen un obstáculo lo suficientemente
importante para no poder aprovechar el máximo alcance en distancia de los equipos.
Por tanto, la separación existente entre dos estaciones de escaneado consecutivas, no debería
rebasar una longitud superior a 30 metros puesto que distancias superiores suponen un grave
riesgo de crear sombras de cierta importancia, lo que provoca la pérdida irrecuperable de
terreno. Debido a las características de una excavación tipo, la solución a menudo planteada
de triangular y modelizar las zonas perdidas no es válida a efectos prácticos, salvo que estemos
hablando de situaciones insalvables por causas plenamente justificadas.
El radio de curvatura de la sección o la presencia de cerchas de refuerzo del sostenimiento son
otra de las variables que determinan el número de estaciones a realizar, o lo que es lo mismo,
la distancia que separan los estacionamientos de cada toma parcial, pues la señal portadora
incidirá con ángulo desfavorable sobre el terreno a menor distancia en un radio pequeño que
en uno de grandes dimensiones y las simas de las cerchas quedarán ocultas.
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Los equipos láser-escáner no son equipos topográficos propiamente dichos, por lo que la
posición de cada una de las estaciones y la orientación acimutal de las lecturas se realiza
principalmente por la identificación de referencias normalizadas de las que se conocen sus
coordenadas en el sistema de obra. Ciertos modelos también permiten obtener las
coordenadas de estacionamiento del propio equipo y se orientan con referencias externas de
las que igualmente se dispone de valores posicionales.
Independientemente del sistema empleado para el registro y orientación de los modelos, es
necesario comprobar y realizar un informe de los errores existentes tras la transformación de
coordenadas. Estos errores tensionales afectan a la posición del escáner en los tres ejes
posicionales además de una rotación acimutal y probablemente una homotecia que afecta a
su escala y es requisito conocer los errores residuales para valorar la validez de los datos
obtenidos.
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