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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
(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.
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Aplicaciones de muros diafragma Hydromill y de pilotes secantes ademados en el anillo del metro subterráneo en
Copenhague.
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".
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
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
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acompañada por la presencia de lentes de roca
silícea con resistencias superiores a 500 MPa, que
requirieron un esfuerzo técnico y tecnológico
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
3
"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.
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
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Aplicaciones de muros diafragma Hydromill y de pilotes secantes ademados en el anillo del metro subterráneo en
Copenhague.
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 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.
Figura 10. Grado de endurecimiento del Upper
Copenhagen Limestone UCL (HP) subdividido por
estaciones
Muestra
Resistencia a la
compresión no
confinada (Mpa)
Modulo de
Young tangente (GPa)
Relación de
Poisson
A1
386
59
0.23
A2
333
55
0.25
A2
320
58
0.32
B1
486
286 (falla estructural)
73
0.21
73
-
B2
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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).
5
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.
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 17. Muestras de roca silícea, “Silex”.
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Copenhague.
6
Tabla 2. Valores de las pruebas de compresión no
confinada. (UCS)
Muestra
1
2
3
4
5
6
7
3
Velocidad de
carga
MPa / s
Carga
máx.
KN
UCS
0.5
1
1
1
1
1
1
368.25
316.84
364.29
197.13
351.99
362.26
294.52
767.28
663.38
760.26
412.41
732.22
754.80
613.16
MPa
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 m 2 de muros diafragma
de concreto armado con un espesor máximo de
1200 mm y profundidades variables entre 31.560.0 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.
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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 concretoconcreto 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/m 3 por un volumen
de excavación igual a alrededor de 155 m3. para
mitigar dicho efecto, la bentonita ha sido pretratada 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.
7
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.
 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
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8
Aplicaciones de muros diafragma Hydromill y de pilotes secantes ademados en el anillo del metro subterráneo en
Copenhague.
Figura 21 y 22. Pruebas de laboratorio para lodo
bentonítico
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.
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.
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9
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
TECNOLOGÍA CSP
CON
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
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10
Aplicaciones de muros diafragma Hydromill y de pilotes secantes ademados en el anillo del metro subterráneo en
Copenhague.
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.
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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.
11
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 29 y 30. Broca de perforación excéntrica.
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Aplicaciones de muros diafragma Hydromill y de pilotes secantes ademados en el anillo del metro subterráneo en
Copenhague.
construcción de los ademes utilizando un acero
Fe510 en lugar del clásico Fe360.
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 34 y 35. Deformación y ruptura de los ademes en
acero Fe360
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
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.
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CHIARABELLI M. et al.
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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.
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
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