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sep. 28 de 2017
Proyectos en concreto
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Resumen:

La línea en West Island del Metro de Hong Kong es un proyecto ferroviario emprendido por el Mass Transit Railway (MTR) para extender la línea que existe bajo áreas densamente pobladas en la parte occidental de la isla. Se construye con el fin de aumentar el cubrimiento de la red ferroviaria de la ciudad, ya que la demanda de pasajeros ha aumentado exponencialmente.

Extender una línea subterránea que opera en una urbe tan densa como Hong Kong ha representado grandes desafíos para la ingeniería y el medio ambiente, además de exigir ideas y técnicas innovadoras que superen obstáculos como la presencia de cimentaciones de múltiples edificios en la superficie.

El proyecto comprende perforar dos túneles idénticos de 6,40 m de diámetro interno, la demolición de un túnel existente para conectarlo con la línea nueva, así como la excavación y perforación de nuevas galerías y aditamentos. Por las condiciones de población y las complejidades urbanísticas se requirió la máxima capacidad técnica y humana de la ingeniería en Hong Kong para realizar lo que, hasta la fecha, es una de las más complejas obras subterráneas del MTR.

Línea del Metro de Hong Kong

Para esta línea, denominada SCL, (Shatin to Central Link), se han realizado excavaciones mediante voladura, un túnel de 2.475 m. Por otro lado, un túnel bitubo de 1.400 m perforado con una tuneladora de presión de lodos de 7,4 m de diámetro excavado. Las obras comenzaron en octubre de 2012 y su duración será de 68 meses. La construcción de la línea SCL se ha organizado en diez lotes principales y consiste en realizar 12 km de trazado subterráneo, construir 4 nuevas estaciones y acondicionar 2 estaciones de interconexión.

Para hacer frente a las complejas condiciones geológicas se han utilizado seis tuneladoras TBM para perforar ambos túneles, equipadas con rigurosas características de seguridad. A la vez se han adoptado para el proyecto varias tecnologías que marcan rumbo para una construcción sostenible. Para este proyecto de infraestructura se han instalado dispositivos para monitorear los túneles y las estructuras que cubren la superficie de la ciudad durante las diferentes etapas de construcción.

Durante el proceso también se ha implementado, por primera vez en el mundo, una máquina llamada Tunnel Dismantling Machine (TDM), que se aplicó en la demolición de elementos prefabricados existentes para reemplazarlos por nuevas estructuras y hacer la conexión entre los túneles, evitando colapsos. Otra de las metodologías utilizadas para lograr el cumplimiento de este proyecto ha sido la utilización de la técnica de congelación de tierra para alcanzar consolidación en algunos tramos del recorrido en el terreno. Para las obras subterráneas de esta nueva línea de metro, el material elegido ha sido el concreto, tanto reforzado como en elementos prefabricados a lo largo del trazado de la línea.

Línea en West Island del Metro de Hong Kong

Principales desafíos de la SCL y su conexión con la existente

  • Implementación de TDM: Los nuevos desafíos han llevado a buscar soluciones innovadoras, tanto en el sector de la construcción como en el de infraestructuras, entre ellas la mencionada máquina TDM. Es una solución innovadora que satisface el desafío que ha implicado conectar un túnel nuevo con uno existente, con un diámetro de 15 m. Como reto adicional, con la TDM también se logró excavar con éxito tierra suelta en un área con alta densidad de redes de servicios públicos y rascacielos con todas sus cimentaciones. Esta máquina de desmontaje fue construida por empresas asociadas. Funciona mediante una tecnología de aire comprimido y se desplaza hacia atrás dentro del túnel a desmontar, quitando uno por uno los segmentos de arco bajo presión de 2,8 bares. Mientras la TDM se mueve hacia atrás, con un brazo mecánico aplica concreto lanzado en la pared del túnel para asegurar la estabilidad temporal del suelo. Luego, cada 2 metros, la cavidad del túnel se rellena con un concreto pobre. Este modelo ayuda a evitar colapsos y fugas de agua, además de limitar inmersiones difíciles
  • Congelación de tierra: Fue necesario consolidar volúmenes de tierra mediante la congelación para construir una galería temporal en el entorno urbano denso; posteriormente se procedió a perforar los túneles y a construir el sistema actualmente en curso.
  • Dificultades técnicas: Uno de los retos técnicos fue el potencial de las obstrucciones subterráneas a lo largo de la alineación de los túneles. Se encontró que uno de los túneles se enfrentaba con arcos de acero instalados hacía más de 20 años durante una operación para reparar las pilas de algunos cimientos. La naturaleza de los suelos indicaba que las técnicas convencionales de inyección no iban a lograr el grado de consolidación requerido para evitar que el suelo se asentara durante la excavación de la galería. Se desarrolló entonces una solución robusta y ecológica utilizando tecnología de congelación para resolver el problema de la estabilización del terreno. Debido al espacio confinado, a la proximidad de la estación MTR existente y a las dificultades logísticas asociadas con el uso de nitrógeno líquido, la congelación se llevó a cabo utilizando salmuera de cloruro de calcio (CaCl2). La planta convencional de refrigerante de amoníaco fue reemplazada por otra que utiliza un gas ecológico y no tóxico (R507).
  • Perforación: El acceso para la perforación se hizo dentro de la infraestructura MTR existente. Se montó una plataforma de acero especial de trabajo para permitir la perforación a través del terreno mixto e instalar la plataforma de congelación. Se utilizó un diámetro de 1,20 m, que fue apretado por el martillo perforado con monitorización automática de los parámetros de perforación. Con una cabeza de 20 m de agua blow out se utilizaron inyectores en cada localización del agujero de taladro. La técnica de congelación de tierra requiere una estricta tolerancia de posición y la alineación de cada agujero se verificó sistemáticamente cada 4 m con un dispositivo Deviflex. En el suelo se instalaron, en general, 22 tubos de congelación de una longitud media de 33 m. Los tubos eran termosoldados para evitar problemas durante la posterior perforación del túnel con TBM. Se taladraron 6 agujeros adicionales para instalar un sistema de monitoreo en tiempo real que incluía cuerdas de transmisión, sensores de presión y células de presión de agua para controlar el espesor de la pared de hielo y otros parámetros de la planta de congelación.

Línea subterránea

  • Funcionamiento de la congelación: Las unidades de congelación fueron diseñadas especialmente para introducirlas dentro de la cross-over box MTR existente. Se movilizaron dos unidades de congelación de 100 kW a un sitio donde fuera posible congelar una pared de hielo de 2 m de espesor en el programa trazado de 7 semanas. Una vez que se formó la pared de hielo, la congelación se mantuvo por semanas más, durante las cuales se excavó la galería, los conjuntos de acero se cortaron y se retiraron para luego ser rellenados.

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Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

 

"Por las condiciones de población y las complejidades urbanísticas se requirió la máxima capacidad técnica y humana de la ingeniería en Hong Kong para realizar lo que, hasta la fecha, es una de las más complejas obras subterráneas del MTR".

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Conclusión

La construcción de la nueva línea del Metro de Hong Kong, Shatin to Central Link (SCL), ha sido un gran desafío para la ingeniería asiática puesto que, gracias a la necesidad de trabajar en obras subterráneas bajo la altísima densidad poblacional de la ciudad, se han tenido que implementar nuevas tecnologías, acompañadas de algunas comúnmente utilizadas para lograr la transformación del sistema del metro de Hong Kong y, al mismo tiempo, dar un ejemplo de alta ingeniería sostenible y rentable para el mundo.

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