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La aplicación de muros diafragma Hydromill y pilas secantes ademadas, en el metro de Copenhague

THE APPLICATION OF HYDROMILL DIAPHRAGM WALL AND CASED SECANT PILE TECHNOLOGY IN THE COPENHAGEN UNDERGROUND METRO CITYRINGEN PROJECT.

Marco CHIARABELLI 1, Paolo CAVALCOLI 2, Giuseppe LUI 3

(1) Soilmec Spa, Cesena, Forlì-Cesena, Italia(2) Trevi Foundations Denmark A.S., Copenhague, Dinamarca.(3) Trevi Foundations Denmark A.S., Copenhague, Dinamarca.

RESUMEN: El nuevo anillo subterráneo del Metro de Copenhague mide aproximadamente 16.3 km de longitud y consta de 21 estaciones, incluyendo 3 ejes de construcción, ventilación y una rampa. Todas las estaciones, ejes y rampas están circundadas por muros de contención realizados con pilas secantes (1000 mm de diámetro a una distancia de 800 mm-28 m de profundidad máxima) y paneles de muros diafragma (de espesor máx. 1200 mm - 2800 mm - profundidad máx. de aprox. 46 m), ejecutados por Trevi, quien ejecuta los trabajos. La excavación será realizada con el método bottom-up con ambas losas (fondo y tapa) permanentes y con puntales de acero temporales, a excepción de la estación de Marmorkirken en donde la excavación será realizada con el método top-down. Una vez que la excavación se haya terminado, la conclusión de la estación se realizará con paredes con un revestimiento impermeable y losas de concreto permanentes. Por primera vez, Trevi ha introducido el uso de las pilas secantes ademadas (CSP) y la tecnología de hidrofresa, nunca antes utilizadas en Dinamarca. Las difíciles condiciones del terreno, especialmente por la presencia de la piedra caliza de Copenhague (con UCS 2<c<80 MPa) y roca (con UCS>500 MPa), a lo largo de las áreas congestionadas del sitio, han hecho mas desafiante este trabajo. Por las mismas razones anteriormente descritas, el equipo especializado, los materiales y las herramientas de excavación, han sido proyectadas, probadas y utilizadas especialmente en el metro subterráneo de Copenhague. Gracias al enorme esfuerzo de Trevi y Soilmec en el desafiante desarrollo de nuevas tecnologías, en casi 30 meses, mas del 90% del trabajo ha sido terminado exitosamente.

ABSTRACT: The new underground Cityringen of Copenhagen Metro is approximately 16.3 km long with 21 Metro stations including 3 construction and ventilation shafts, and 1 ramp. All stations, shafts and ramp are enclosed by retaining walls made of Secant Piles (1000 mm diameter at a distance of 800 mm - 28 m max. depth) and Diaphragm Panels (1200 mm max. thickness – 2800 mm width – max. depth of approx. 46 m), executed by Trevi, which allow for the completion of the structure. The excavation will be carried out by BOTTOM-UP method with both permanent (top and bottom) slabs and temporary steel struts with the exception of Marmorkirken station where the excavation will be carried out by TOP-DOWN method. Once the excavation is finished, the completion of the station follows through the realization of the waterproofing, lining walls and permanent concrete slabs. For the first time, Trevi has introduced the use of Cased Secant Piles (CSP) and Hydro mill technologies never used before in Denmark. The hard soil conditions, especially due to the presence of the Copenhagen Limestone (with UCS in the range 2<c<80 MPa) and Flint (with UCS>500 MPa), along with the congested working site areas, have made this job even more challenging. For the above reasons, dedicated equipment, materials and drilling tools have been specially designed, tested and finally used in downtown Copenhagen. Thanks to the huge joint effort between Trevi and Soilmec on developing new technologies, more than 90% of work has been successfully completed within 30 month.

1 INTRODUCCIÓN

La extensión del metro de Copenhague (figuras 1 y 2) representa una de las mayores inversiones en el campo de las grandes obras de infraestructura en Dinamarca y está considerada como uno de los proyectos de ingeniería subterránea mas importantes en curso de realización en Europa. La extensión llamada “Cityringen Metro line” abarcará

el centro de la capital con un área de captación de 240 mil pasajeros diarios y ha sido denominado como uno de los metros mas importantes en el mundo, siendo el primer metro con control automático total de sus trenes. al recorrer los 16.3 km a una velocidad media de 40 km/h, y tardará alrededor de 24 minutos, incluyendo las paradas.

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.

2Las aplicaciones de la pared de diafragma hydromill y la tecnologia de los pilotes secantes entubados en el proyecto del anillo del metro subterraneo en copenahague.

Figuras 1 y 2. Panorámica de la extensión del metro de Copenhague.

Figura 3. Sección geológica longitudinal del subsuelo.

Las 17 estaciones, las tres lumbreras y la rampa del Metro se excavarán, con excepción de una, con el sistema bottom-up, utilizando muros pantalla, para las estaciones mas superficiales con pilas secantes de concreto reforzado; y para

las estaciones mas profundas con muros pantalla de concreto reforzado. El diseño minimalista de las estaciones es muy funcional y se muestra en las figuras 4 y 5.

Figuras 4 y 5. Diseño conceptual y detalle de una estación "tipo".

Dicho proyecto representa para Grupo Trevi un desafío hacia la innovación en un área geográfica, en donde la población es particularmente sensible a los problemas de impacto ambiental, ruido y seguridad de las obras.

Las obras de Metroselskabet, a cargo de CMT (Salini-Tecnimont-Seli) y dirigidas por Trevi, iniciaron, (en lo que refiere a los muros pantalla) a finales del 2011 con la realización de la primera pantalla, la cual fue de 1200 mm de grosor y profundidad de 45.5 m, con tecnología de hidrofresa y posteriormente con la realización de las pantallas con grosor de 1000 mm y profundidad máxima de 28 m, a través de tecnología de pilas secantes ademadas.

Las dificultades de perforación estuvieron ligadas a las condiciones geológicas, debido a la presencia de bloques de granito, boleos y roca caliza con resistencia de hasta 80 MPa acompañada por la presencia de lentes de roca silícea con resistencias superiores a 500 MPa, que requirieron un esfuerzo técnico y tecnológico


Marco CHIARABELLI, et al. 3

importante, con respecto a la selección de maquinaria de excavación y materiales necesarios para el mantenimiento de niveles de producción de acuerdo a las exigencias del proyecto. La terminación de las obras de contención de las estaciones del metro, se prevén para el 2014.

Figura 6. Secuencia constructiva de las estaciones del metro.

2 MARCO GEOLÓGICO Y ANÁLISIS DE MUESTRAS DE ROCAS

La estratigrafía geológica a lo largo de la alineación del Metro de Copenhague está compuesta por depósitos cuaternarios, que se extienden desde la superficie del suelo, hasta profundidades mayores de 10 m, con presencia discontinua de bloques de granito y boleos; por debajo se encuentran presentes depósitos paleógenos.

El cuaternario se caracteriza por la presencia de depósitos no homogéneos recientes, relativamente profundos y compuestos por una mezcla de arcillas y arenas (relleno), por la presencia de depósitos post-glaciales, moderadamente profundos o bien materiales orgánicos (turba) y ligeramente orgánicos/inorgánicos (arena) y por la presencia de depósitos glaciales mas profundos constituidos por arenas y gravas debajo del nivel freático y arcillas y limos debajo del nivel freático.

En el fondo de la estratigrafía geológica de depósitos cuaternarios se encuentran depósitos paleógenos “Selendian” (Arena verde), presentes solo en las obras de SØnder BØulevard, Koebenhavn H y ”Danian” (Caliza Copenhague alta, media e inferior).

Los depósitos paleógenos "Selendian" similares a calizas glauconitas, localizados en espesores métricos por encima del depósito "Daniano", fueron originariamente creados por la cementación de arenas limosas y arcillas por los procesos de diagénesis que condujeron a un alto

grado de endurecimiento, similares a conglomerados. El grado de endurecimiento está comprendido en el rango de H1 a H5 o bien respectivamente por roca no litificada, fácilmente remoldeable a mano con roca muy litificada que no puede ser rayada con un cuchillo. Los valores de resistencia a compresión no confinada de dichas rocas están dentro de un intervalo de 2 a 80 MPa.

Los depósitos paleógenos “Danian” son similares a rocas carbonatadas calizas de origen sedimentario, originados por procesos de diagénesis. Dichas rocas presentan grados significativos de endurecimiento debido esencialmente a la cementación de la calcita y a la silificación, o bien a la formación de depósitos de minerales de sílice en la matriz caliza. En los lugares donde el proceso de silificación ha sido completado, se ha dado origen a una roca denominada "Flint" bajo forma de nódulos y lentes con hasta tres metros de espesor y con niveles extremos de endurecimiento.



Figuras 7-9. Núcleos de roca caliza alta de Copenhague (UCL), con lentes de Flint.

El grado de endurecimiento es igual a H5 con valores de resistencia a la compresión no confinada superiores a 500 MPa. Desde el punto de vista de la permeabilidad, la caliza mas superficial, por debajo del cuaternario, en una profundidad que es en orden de algunos metros, se presenta muy permeable, por lo cual tiene la denominación UCL (HP).

La alta permeabilidad de esta formación rocosa está ligada al alto grado de fracturamiento de la misma roca, causado por la presencia de los depósitos glaciales. A continuación se evidencia el porcentaje del grado de endurecimiento de las rocas calizas denominadas “Upper Copenhaguen Limestone” altamente permeables y no permeables, respectivamente subdivididos por las estaciones del Metro.

Figura 10. Grado de endurecimiento del Upper Copenhagen Limestone UCL (HP) subdividido por estaciones

Figura 11. Grado de endurecimiento del "Upper Copenhagen Limestone" UCL subdividido por estaciones.La distribución de porcentajes importantes de rocas calizas con altos valores de endurecimiento, incluidas entre H3 y H5, justifica las dificultades

encontradas durante la perforación. Análisis adicionales en muestras de roca caliza (UCL) extraídos en Noviembre del 2012 en la obra de SØnder BØulevard durante la realización de diafragmas con hidrofresa, fueron realizados en el laboratorio de rocas e investigación Tnon s.r.l., en Trento, Italia. Dos bloques de roca caliza UCL con intercalados de flint, fueron extraídos a una profundidad de alrededor de 10 m con respecto al nivel de terreno. Los resultados confirmaron valores de resistencia a la compresión simple entre 286 y 486 MPa (véase tabla 1), con valores máximos de desgaste de 41 (véase figura 12) y valores de fragilidad iguales a 54 (véase figura 13).

Tabla 1. Valores de pruebas de resistencia a la compresión simple, Módulo de Young tangente y relación de Poisson.


MuestraResistencia a la compresión no confinada (Mpa)

Modulo de Young

tangente (GPa)

Relación de Poisson

A1 386 59 0.23A2 333 55 0.25A2 320 58 0.32B1 486 73 0.21

B2286 (falla

estructural) 73 -


Figuras 12 y 13. Valores de abrasión y fragilidad

Definitivamente se trata de una roca muy frágil que se rompe sin deformarse, muy abrasiva y muy difícil de perforar sin percusión. Los valores del índice de vida (cutter life index, CLI) iguales a 2.84 (véase figuras 14 y 15) muestran tiempos de vida de los utensilios de excavación utilizados para la realización de las pilas secantes, extremadamente bajos (alrededor de 20 horas).

Los valores del índice de abrasividad de roca (rock abrasivity index, RAI) fueron variables entre 320 y 490 MPa (véase figura 16), y representan valores nunca antes hallados en la literatura.

Figura 14-16. Valores de índice de vida (CLI) e índice de abrasividad de roca (RAI)

Con el fin de comparar y resaltar los valores de resistencia, se muestran a continuación los valores de resistencia a compresión no confinada (UCS) sobre muestras de roca silícea denominada “Silex” o Flint, que varían entre 413 y 767 MPa.

Figura 17. Muestras de roca silícea, “Silex”.Tabla 2. Valores de las pruebas de compresión no confinada. (UCS)

Muestra Velocidad de carga

Carga máx.

UCS

MPa / s KN MPa1 0.5 368.25 767.282 1 316.84 663.383 1 364.29 760.264 1 197.13 412.415 1 351.99 732.226 1 362.26 754.807 1 294.52 613.16

3 MUROS DIAFRAGMA CON TECNOLOGÍA DE HIDROFRESA

Una de las particularidades del proyecto ha sido la tecnología adoptada en muros diafragma realizados con Hidrofresa, y estabilizando la excavación con lodo bentonítico, introducida por primera vez en Dinamarca.



La tecnología con Hidrofresa ha sido utilizada para la construcción de muros de concreto armado, ubicados a lo largo del perímetro de las estaciones para resistir al empuje de las tierras, del agua y a las cargas permanentes y variables durante las fases de excavación. Estos trabajos han abarcado cuatro estaciones del Metro (Marmorkirken, Gammel Strand, Radhuspladsen y Trianglen) y tres lumbreras (NØrrebroparken, SØnder BØulevard y Øster Søgade). Los 60,000 m2 de muros diafragma de concreto armado con un espesor máximo de 1200 mm y profundidades variables entre 31.5-60.0 m aproximadamente, se terminarán durante el 2014. Los muros diafragma constan de una longitud de 2.8 m y en algunas ocasiones su particular geometría ha obligado a la introducción de muros especiales con longitud de hasta 6.5 m.

El tipo de acoplamiento entre los muros diafragma primarios y secundarios, obligaron a la utilización de la junta tipo "Milán”, realizada con un tubo de PVC, que se abre durante la excavación del muros secundarios, creando una especie de llave de cortante entre los paneles. Dicha junta fue diseñada durante los trabajos de la obra, reemplazando la junta de concreto-concreto de 200 mm, y ha tenido la función de separar el concreto fresado con los lodos de excavación, limitando la contaminación.

Durante la excavación de los paneles se ha utilizado un equipo de tratamiento de lodos, compuesto por un desarenador y centrifugador de separación. Para la excavación se utilizó lodo bentonítico, producido con bentonita natural, sin aditivos, con sustancias químicas para el cuidado del nivele freático, que en Copenhague se utiliza como agua potable. Los porcentajes de bentonita en los lodos variaron alrededor del 2-3 %, y dicha decisión se tomó para limitar en la medida de lo posible la contaminación del lodo con los polvos de concreto, durante el fresado de los muros secundarios.

Los lodos con un bajo porcentaje de bentonita son menos susceptibles a fenómenos de contaminación, sobre todo en presencia de concretos confeccionados con un alto nivel de cemento de tipo I,52.5N, con finuras similares a las de los cementos micro-finos. Además, el bajo nivel de bentonita evita fenómenos de gelificación, mismo que podría comprometer la calidad final de los muros, considerando que el limitado horario de trabajo ha dado lugar a chorros de concreto en muros por al menos doce horas después del final de las excavaciones de los mismos.

Por una parte el tipo de concreto ha condicionado la elección del porcentaje de bentonita en el lodo de excavación, por la otra, la elección de un concreto Portland de tipo I, en cantidades iguales a 350 kg/m3, ha influenciado los tiempos de trabajo del mismo, reduciéndolos a causa del notable desarrollo de calor hidratante en la fase de colocación.

Figura 18. Influencia de la temperatura en el tiempo de colocación del concreto.

3.1 Manejo del lodo bentonítico

Uno de los mayores problemas en la realización de los paneles de los diafragmas, ha sido el manejo del lodo bentonítico. En particular, la dificultad en el mantenimiento de las características físico químicas de los lodos en los límites de la normativa durante la excavación está ligada a los siguientes problemas:

El fenómeno de contaminación del lodo por efecto de la interacción con el cemento contenido en el concreto fresado durante la realización de los muros secundarios. El efecto de la contaminación ha sido amplificado en modo peculiar por el hecho de que para la construcción del concreto se ha utilizado un cemento de tipo I, 52.5N muy reactivo cuando interacciona con la bentonita. El volumen de concreto fresado durante la excavación del muro secundario, hablando de muros con profundidad de 45.5 metros y junta concreto-concreto de 200m, ha sido de alrededor de 21.8 m3, lo que equivale a una cantidad de concreto de alrededor 8 t que tiene contacto con el lodo de excavación, o bien 51 kg/m3 por un volumen de excavación igual a alrededor de 155 m3. para mitigar dicho efecto, la bentonita ha sido pre-tratada a través del uso de bicarbonato sódico y dispersante, tratando de



mejorar en lo posible la separación mecánica de las centrifugas. Se redujo el volumen de cemento armado fresado a través de la introducción de la junta de tipo "Milán” con un fresado igual a 50 mm que ha restringido en lo posible el fenómeno de la contaminación.

El fenómeno de incremento del peso específico del lodo con los polvos producidos durante el fresado de la caliza. Análisis petrográficos sobre muestras de caliza de Copenhague han puesto en evidencia composiciones mineralógicas con fracciones granulométricas del orden de una micra. Dichas partículas quedan en suspensión durante la excavación, aumentando el peso especifico del lodo y se eliminan solo en una parte por el equipo de desarenado y de los centrifugadores.

Las siguientes medidas preventivas se han implementado en curso del trabajo en obra, para limitar dicho efecto:

Mejoría de la capacidad de separación de las centrifugas, con el auxilio de un polímero emulsionado, introducido directamente en el centrifugador durante el tratamiento;

Reducción en la cantidad de bentonita en el lodo, pasando del 3% al 2% de contenido en peso por cada m3 de lodo producido;

Mejoría en la capacidad de corte de las ruedas fresadoras, con una disminución mínima de los cortes producidos;

Empleo de centrifugas con más potencia, mayor eficiencia y capacidad de control de los lodos;

Eliminación constante del lodo con parámetros físicos, fuera de la tolerancia permitida.

El fenómeno del engrosamiento de la costra (cake) con polvos calizos, como otra causa, ha hecho problemática el manejo de las filtraciones de agua a través de las juntas de los paneles por debajo de los 25 m de excavación. La razón de dichas pérdidas no se debe directamente al tipo de junta empleada, sino a la permeabilidad de la costra que está constituida en un 90% por polvos calizos.

Figuras 19 y 20. Equipo de tratamiento de lodo bentonítico.

3.1.1 El fenómeno del acolchamiento

La presencia de la caliza fina en suspensión en el lodo de excavación, determina la formación de una costra sobre las paredes de la excavación, cuyo espesor tiende a aumentar en el tiempo de modo creciente. Considerada la singularidad del fenómeno que no registra precedentes en la literatura, se han profundizado los estudios para determinar las razones que lo han determinado y las medidas por tomar para poder detenerlo hasta eliminar los efectos. Con dicho objetivo se han realizado pruebas de laboratorio del lodo de excavación, tomado de la obra de SØnder Boulevard. Sobre las muestras de lodo se realizó la prueba de ensayos de filtro prensa, utilizando diferentes presiones y por tiempo prolongado, que ha confirmado como el espesor de la costra, tiende a crecer con el tiempo y con la presión de forma exponencial, a diferencia de lo que sucede con un lodo bentonítico no contaminado de caliza.



Figura 21 y 22. Pruebas de laboratorio para lodo bentonítico

Los valores relevantes del filtrado, evidencian que la costra que se forma, presenta una importante permeabilidad, creciente con el tiempo, y que a diferencia de lo que sucede en la costra de lodo bentonítico, no tiende progresivamente a reducir el flujo del lodo sobre la superficie de excavación, sino que parece incrementarse con el tiempo. Esto justifica que el espesor de la costra tienda igualmente a incrementarse de modo anómalo con espesores de diferentes centímetros.

Figura 23 y 24. Valores de filtro prensa y medida del espesor de la costra de lodo bentonítico.

El análisis conducido en el laboratorio sobre muestras de costra, ha evidenciado una composición de alrededor del 93% de calcita y cuarzo y el resto 7% de bentonita. Además, la composición cálcica prevaleciente de la costra, resulta estar compuesta de micro granos de dimensión del orden de 2-3 micras. Las medidas preventivas para superar los efectos producidos de dicho fenómeno se comentan a continuación:

Mejora de la trabajabilidad del concreto con aumento del revenimiento, mínimo a 200mm;

Reducción de los tiempos de vaciado de concreto mejorando los tiempos de fabricación del mismo;

Control del lodo de excavación, con parámetros mínimos de: γ=1.25 g/cm3; viscosidad Marsh = 32–40 s; espesor de la costra < 2 mm;

El cepillado de la superficie del panel (juntas y lados mayores) a través de utensilios adaptados con una velocidad de avance de 1-2 m/min;

Control constante de la verticalidad sobre cada panel con instrumentos Koden;

Sustitución del lodo bentonítico de excavación con lodo fresco al final de las operaciones de excavación y limpieza del panel;

Mantenimiento de los parámetros físicos del lodo bentonítico antes del colado, dentro de los valores: γ= 1.08 g/cm3; viscosidad Marsh = 32–40 s; filtrado < 30 ml; espesor de la costra < 2 mm;



Vaciado del concreto en forma simultánea, por medio de dos tubo tremie por panel.

Figura 25 y 26. Detalles de los cepillos empleados para eliminar la costra.

4 MUROS DE CONTENCIÓN CON TECNOLOGÍA CSP

La segunda tecnología utilizada para la realización de contención ha sido la tecnología llamada pilas secantes ademadas (Cased Secant Piles, CSP). Dicha tecnología, nunca antes utilizada en Dinamarca, ha sido escogida por ser más económica y productiva con respecto a la tecnología clásica de los pilotes excavados con fluido de perforación. La tecnología CSP ofrece la ventaja de efectuar excavaciones en seco, ahorrando así la utilización de equipos de manejo de lodos de excavación, caros e incómodos en las zonas urbanas. No menos importante, es que esta tecnología ha sido utilizada, con respecto al empleo común en suelos cohesivos y/o granulares, en presencia de bloques de granito, boleos y terrenos rocosos muy resistentes y abrasivos. La tecnología CSP es una variante a la bien conocida tecnología de hélice contínua

(continous flight auger, CFA), pero en este caso, la perforadora dispone de una cabeza rotaria adicional, que provee un ademado temporal.

La tecnología CSP ha sido utilizada para la realización de pilas secantes en concreto armado, construidos a lo largo del perímetro de las estaciones y con la función de resistir al empuje del suelo, del agua y de las sobrecargas permanentes y variables durante las fases de excavación. Dichos trabajos han abarcado 11 estaciones del metro y una rampa: Nørrebros Runddel, Nuuks Plads, Aksel Møllers Have, Otto Bussesvej/Cmc, Frederiksberg, Frederiksberg Allé, Kongens Nytorv, Enghave Plads, København H, Nørrebro, Poul Henningsens Plads y Østerport. Los 122,000 m3 de muros de pilas secantes, con diámetro de 1000 mm y profundidad máxima de 28 m, se terminarán en 2014.

4.1 Problemas de excavación y de instalación del acero de refuerzo, inducidos por el concreto

Uno de los aspectos mas críticos de la tecnología CSP, es la construcción de las pilas secundarias, que implican un corte en el concreto de 200 mm, para el traslape con las pilas primarias.

Normalmente, el corte se lleva a cabo después de que el concreto de las pilas primarias ha alcanzado valores de resistencia a la compresión del orden de aproximadamente 10-15 Mpa o después de 2 a 3 días después de la terminación de los pilas primarias.

El segundo problema, de igual importancia, es la colocación del acero de refuerzo de las pilas; dicha operación se vuelve más critica mientras más profundas son las pilas. La elección del concreto, por parte del contratista, con altas cantidades de cemento igual a 350 kg/m3 y con un cemento del tipo I, 52.5 N, ha amplificado las dos problemáticas mencionadas. En lo particular, la ley de desarrollo de la resistencia de concretos preparados con dichos cementos tiene un progreso rápido en el intervalo que va desde el primer a algunos días después del vaciado, creciendo lentamente hasta el alcance de los valores de resistencia a compresión máxima iguales a aproximadamente 60 MPa, después de 28 días.



Figura 27 y 28. Variación de la resistencia y temperaturas del concreto con el tiempo

Dicho desarrollo tan rápido de la resistencia, significaría el corte del concreto de las pilas primarias con resistencias mucho más altas, con respecto a los convencionales, o bien, iguales a aproximadamente 30-35 Mpa después de 2-3 días después de la terminación de las pilas primarias. La ley de desarrollo de la temperatura del concreto sigue una ley análoga a la del desarrollo de la resistencia a compresión del mismo, con alcances de temperatura superiores a 50°C en las pilas primarias y 60°C en las pilas secundarias, después de 24 horas del colado. Por estas razones, las pilas secundarias, se realizaron solamente después de 2-3 días después de las pilas primarias, evitando problemas de instalación del acero de refuerzo a la altura del proyecto a causa de la rapidez de fraguado del concreto en la parte mas profunda, por efecto del calor irradiado, producido el fraguado del concreto de las pilas primarias. Definitivamente, el problema de la temperatura nos ha obligado al corte del concreto de las pilas primarias, después de al menos 6 a 7 días después de la terminación de los mismos con valores de resistencia a compresión, iguales a aproximadamente 45-50 MPa y causantes de los problemas de productividad y desgaste de los utensilios de excavación.

4.2 Innovaciones tecnológicas en la elección de las herramientas y los materiales utilizados para la excavación

Con el fin de cumplir con las especificaciones del proyecto, esto es, mantener el diámetro nominal de 1000 mm, hasta la profundidad de alrededor de 18 m, se utilizó una punta de broca excéntrica con espirales asimétricas, figuras 29 y 30.

Figura 29 y 30. Broca de perforación excéntrica.

La traza del revestimiento ha sido diseñada con una longitud superior al paso de la hélice, con la



finalidad de mantener la hélice asimétrica centrada en la perforación, garantizando así el control de la verticalidad durante la excavación. La punta de la broca ha sido además proyectada para enfrentar las difíciles condiciones geológicas, y la presencia de bloques de granito y boleos, en la parte más superficial de la perforación y roca caliza con presencia de capas de Silex o Flint en la parte más profunda. Para resistir el esfuerzo y el desgaste, se empleó broca con ataque doble con un diámetro de 930 mm.

Sobre las brocas se han hecho además las siguientes modificaciones y mejorías, en la búsqueda de reducir los consumos y los desgastes aumentando así la productividad:

Incremento del espesor de las hélices de la punta a 30 mm;

Modificación y optimización en la colocación de los dientes;

Inserción de elementos de mayor resistencia sobre el la hélice excéntrica;

Utilización de dientes de perforación de punta de bala del tipo RM7 y RM8;

Construcción de brocas de perforación con acero especial de baja deformación (Creusabro).

Figura 31 y 32. Comparación de una broca de perforación con una de acero Creusabro.

Las brocas de perforación empleadas tienen un paso de la espiral de 800 mm y espesor de 25 mm, superior a los espesores comunes, para favorecer el paso y ascención de posibles boleos y al mismo tiempo de mantener una adecuada rigidez de la espiral durante las fases de perforación.

Figura 33. Detalles de la broca de perforación

Los dimensiones de los ademes utilizados para la construcción de las pilas CSP, son las estándar previstas para pilas de diámetro nominal de 1000 mm con diámetro externo igual a 1016 mm y espesor nominal de 12.5 m. Las longitudes que se emplean en las perforadoras Soilmec SR-100 en el proyecto, son iguales a 18 m. La primera modificación que se ha vuelto necesaria, a causa de los fuertes desgastes registrados y de los fenómenos de deformación de los ademes, ha sido la sustitución del material empleado para la



construcción de los ademes utilizando un acero Fe510 en lugar del clásico Fe360.

Figura 34 y 35. Deformación y ruptura de los ademes en acero Fe360

También las coronas de perforación han sido construidas utilizando acero Fe510 o Ardox 500, aumentando la vida útil y reduciendo los fenómenos de ruptura, exclusiva de anomalías constructivas, a la utilización de la punta excéntrica que ha generado el desgaste interno de la misma y por ultimo a los efectos de ensanchamiento causados por el debilitamiento de la sección cortante y por la pérdida de capacidad de corte de la misma corona.

Figuras 36 y 37. Ejemplos de desgastes internos y de ensanchamiento de las coronas de perforación.

5 CONCLUSIONES

Hasta hoy, el avance de los trabajos ha superado el 50% y la introducción de innovaciones ha hecho posible la utilización de tecnologías a los limites de su aplicabilidad. Los notables esfuerzos e inversiones financieras realizadas para la adquisición de maquinaria de marca Soilmec, afiliada de Trevi, han sido extensamente recuperados por los resultados obtenidos. Razón de orgullo es además el hecho de que, como subcontratista italiano, Trevi haya sido capaz de integrarse en una realidad arduamente complicada, adecuándose a las especificidades particularmente difíciles, sobre todo en un marco de requisitos ambientales y de ruido muy estrictas, impuestas por las autoridades locales. El cliente extremadamente exigente, MetroSeloskabet, apoyado por consultores de fama mundial, muy calificados en el sector de



geotécnica, como Cowi, Arup y Sistra, han apreciado el compromiso adquirido en el llevar a cabo los trabajos en el respeto total del tiempo limitado de trabajo. Particularmente, en lo que concierne a trabajos como los muros pantalla, en donde regularmente se trabaja en doble turno, tuvimos que trabajar con limitaciones de horario de las 7:00 a 18:00 horas para molestar lo menos posible a la población, de un contexto urbano muy aglomerado.


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