HS2: Gran elevación de D

Apr 25, 2024

Se necesitaba una instalación de fabricación in situ para completar trabajos complejos de muro pantalla en las instalaciones de High Speed ​​2 en North Acton, en Londres.

El contratista principal de obras de High Speed ​​2 (HS2), Skanska Costain Strabag (SCS), Joint Venture está construyendo la caja de cruce de Victoria Road (VRCB) en North Acton, al oeste de Londres. Está al oeste del futuro "supercentro" HS2 en la estación Old Oak Common. Design House, formada por Arup, Typsa y Strabag, es el ingeniero de diseño de esta parte del proyecto.

La caja de cruce se utilizará como foso de lanzamiento para las dos tuneladoras (TBM) de Northolt. Las máquinas partirán desde Victoria Road hacia Green Park Way en Ealing y excavarán 5,5 km para crear la sección este del túnel Northolt de 13,5 km de HS2.

Las tuneladoras llegarán a principios de 2023 y comenzarán el programa de construcción de túneles de 12 meses a finales de ese año.

El sitio también está conectado con el centro logístico de Willesden Euroterminal mediante un sistema de transporte que retirará los escombros excavados en los túneles.

Cuando se complete la construcción, la estructura VRCB tendrá una función permanente y albergará un cruce que permitirá a los trenes cambiar entre vías al entrar y salir de la estación Old Oak Common.

También tendrá un conducto de ventilación y permitirá que el calor escape al frenar los trenes a medida que reducen la velocidad en la aproximación a Old Oak Common.

La caja de cruce tendrá 130 m de largo y 24 m de profundidad, y estará alojada dentro de una pared de diafragma de 1,5 m de espesor (pared D). La losa base estará sustentada por 77 pilotes, instalados a 20m de profundidad.

SCS contrató a la sucursal de Züblin en el Reino Unido para construir el muro D perimetral.

El elemento final de las obras habilitantes para el sitio de la caja cruzada se completó a principios de 2021. SCS supervisó la instalación de 200 m de tablestacas para preparar la construcción de la caja.

Las obras permanentes comenzaron en febrero de 2021 y las obras del muro D comenzaron en la primavera del año pasado.

La pared D arqueada retendrá un eje celular en forma de oruga que conformará el VRCB. Los paneles de pared se construyen con una cuchara hidráulica Bauer MC-96 y una cuchara para cable Liebherr HS 8130. Como el suelo está hecho de London Clay, es relativamente fácil de excavar.

Debido a la forma del eje de la oruga, la pared D incorpora paneles de refuerzo en la interfaz entre las celdas. Estos absorberán la tensión de los paneles de pared arqueados y tendrán un diseño más complejo, lo que dificultará la construcción de las jaulas de refuerzo de acero.

Hay ocho paneles de contrafuerte, cada uno de 36 m de profundidad, 1,5 m de ancho y 4,5 m de largo, y el material se excava en un “mordisco” y medio de las cucharas. El diseño del panel de contrafuerte presenta paredes de alas incorporadas a las jaulas, formando una forma cruciforme, debido a su posición en la interfaz. Si bien los paneles son grandes, excavarlos no es la principal cuestión de ingeniería: es la forma del refuerzo.

Darren Kavanagh, director senior de construcción de Züblin, dice: “[La caja] es sólo la segunda o tercera que se hace con esta forma y, hasta donde yo sé, con cinco celdas, es la más larga que se ha hecho en el Reino Unido, con algunas de los paneles [contrafuertes] más anchos a 1,5 m”.

Este ancho es necesario para permitir la excavación de la forma circular de las celdas del pozo sin apuntalamiento. Esto se debe a que la tensión en una pared circular se transfiere a su alrededor (una mecánica llamada tensión circular) que comprime todos los paneles.

Debido a la complejidad de los paneles de contrafuerte, sus jaulas de refuerzo se fabricaron en obra, frente a la carretera donde se construye la caja.

Se podría transportar una jaula de longitud completa desde el patio de fabricación en un transportador modular autopropulsado (SPMT) y cruzar Victoria Road hasta el sitio principal.

Las jaulas de paneles de contrafuerte se fabricaron in situ, se transportaron a través de la carretera, se levantaron con grúas y se bajaron al agujero.

Luego se levantó la jaula utilizando una grúa de 650 t en un extremo y una grúa de 600 t en el otro. Una vez que la jaula estuvo vertical, se eliminó el soporte de trabajo temporal: una armadura de acero para darle rigidez a la jaula cuando se levanta. Luego se bajó la jaula al agujero y se hormigonó con aproximadamente 550 m³ por contrafuerte. SCS también quiere reducir la huella de carbono de las obras, por lo que a la mezcla de hormigón se ha añadido un 50% de escoria granulada molida de alto horno, en sustitución del cemento.

La decisión de mover e instalar las jaulas en una sola pieza se tomó cuando se hizo evidente que el empalme en el sitio (la forma estándar de unir jaulas) sería demasiado complicado y había preocupaciones de seguridad al conectar las jaulas.

Stephen Williams, director de elevación y logística de Züblin, dice: "Normalmente uníamos las jaulas en secciones verticalmente sobre el agujero, y resultó evidente que no podíamos hacerlo, por un lado, porque la cantidad de acero necesaria era demasiado grande para permitir que el hormigón fluir libremente y cumplir con la especificación”.

El empalme se realiza mediante acopladores Ancon en la jaula, lo que deja muy poco espacio para el desplazamiento.

Williams continúa: “Una vez que nos dimos cuenta del problema de ingeniería con el espaciado del hormigón (habría estado fuera de las especificaciones) no pudimos garantizar la integridad del panel. Entonces, una vez que llegamos a ese punto, tuvimos que construir la jaula fuera del sitio, porque tenía que entrar de una sola pieza [completamente soldada]. Entonces era cuestión de encontrar dónde hacerlo.

“Entonces, por casualidad, uno de los primeros contratistas, CSJV, Costain Skanksa JV, estaba a punto de terminar y uno de sus patios estaba ubicado al otro lado de la carretera”.

Kavanagh añade: “[El montaje de la fabricación] nunca se esperó. Sabíamos que el contrafuerte iba a ser una jaula hecha a medida. Pero hasta que se confirmó el diseño, no nos dimos cuenta completamente de a qué nos enfrentábamos. Sabíamos que serían entre 70 y 80 toneladas, lo cual era manejable. Pero debido a este diseño y al ancho de los paneles, se convirtió en un monstruo”.

El panel más pesado incluye alrededor de 80 toneladas de barras de refuerzo, además de trabajos temporales y una armadura Megashor que agrega 30 toneladas a la parte superior del panel, lo que da un peso total de 110 toneladas. El Megashor está sujeto a la parte superior de la jaula para detener la deflexión durante el levantamiento desde el transporte SPMT a la vertical para su colocación en el orificio.

Kavanagh añade: “El problema con las jaulas es que prácticamente cada jaula está hecha a medida debido al peralte de la losa [base]. Como son los mismos tipos de jaulas, mismas referencias, uno imaginaría que serían idénticos, pero no lo es por los acopladores. Cada jaula está diseñada por separado”.

El peso y el tamaño de las barras de refuerzo también dictaban la forma en que debían instalarse los paneles.

“Son barras de 50 mm y no podemos doblarlas. Digamos que hubo un problema con el transporte, algo se dobló, la jaula nunca encajaría.

“Entonces estábamos realmente preocupados por el trabajo realizado en altura y los pesos sobre las cabezas de los trabajadores. Si el empalme fallara, ¿cómo los volveríamos a unir y acoplar? ¿Cuál fue la consecuencia de que no se unieran? pregunta Kavanagh.

“Se trataba de salud y seguridad. Corremos el riesgo de evaluar el empalme de las jaulas. Analizamos las camas basculantes: las construimos sobre la cama elevadora y las levantamos y colocamos”.

Sin embargo, la estructura habría sido demasiado grande para una cama basculante.

Byrne Looby fue contratado para realizar el diseño de las obras temporales para verificar la forma más fácil de inclinar las jaulas y levantarlas.

Se esperaba que las propias jaulas, en un momento dado, pesaran alrededor de 120 toneladas. Kavanagh explica que se redujo el peso porque la fabricación se podía realizar de "un solo golpe".

A finales de agosto, Züblin terminó de instalar los contrafuertes. Una vez que haya completado su trabajo en el sitio, lo entregará a SCS para monitorear las estructuras a medida que avanza la excavación.

“El estándar de las jaulas construidas en el sitio ha sido fantástico: mejor que cualquier cosa que salga de una fábrica. Tenemos mucha suerte de contar con soldadores y reparadores de acero de primer nivel. Las jaulas se ensamblaron como un sueño”, concluye Kavanagh.

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