Modelación numérica 3D que resuelve las dificultades de los túneles ferroviarios

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Información del proyecto

Cliente
Mass Transit Railway (MTR) Corporation Limited

Ubicación
Hong Kong

Con el fin de aliviar la congestión vehicular en el distrito oeste de la isla de Hong Kong, se construyó la línea West Island para su sistema de metro, conocido como Mass Transit Railway, con dos túneles de una sola vía cada uno por una longitud total de 1,62 km.

Se construyeron unos 800 m de los túneles con una tuneladora de 6,39 m de diámetro con escudo bentonítico en condiciones alternadas de suelo y roca. La tuneladora pasó por debajo de varios edificios de altura que habían sido construidos sobre antiguas tierras recuperadas. También se construyeron piques profundos cerca de estos edificios para recibir y lanzar las tuneladoras. Además de los trabajos nuevos, se desmanteló un túnel ferroviario existente de 5,6 m a 5,8 m de diámetro y 132 m de longitud mediante una máquina especialmente diseñada para desmantelamiento de túneles.

Golder prestó servicios especializados de ingeniería geotécnica al contratista para los extraordinarios desafíos geotécnicos que presentaban las complejas interfaces de excavación relacionadas con el uso de tuneladoras, el desmantelamiento de túneles y las obras de excavación de piques. Con la adopción de las tecnologías de ingeniería digital más recientes, Golder usó modelación de elementos finitos 3D para analizar estos complejos problemas técnicos durante las etapas de licitación y diseño y para realizar análisis retrospectivos del desempaño de las obras durante la construcción.

El diseño original del cliente especificaba que se necesitaba llevar lechada de protección avanzada, desde la superficie hasta el terreno debajo de los edificios o alrededor de los túneles en varios puntos a lo largo del trazado. Sin embargo, sería casi imposible instalar la cantidad de tubos de inyección de lechada verticales o inclinados desde el nivel de la calle indicada en los diseños en una zona densamente poblada con muchos edificios de altura.

Golder investigó la necesidad de utilizar lechada avanzada y descubrió que había limitaciones en los métodos de evaluación originales que se tradujeron en medidas de protección demasiado conservadoras. La modelación de elementos finitos en 3D empleada por Golder permitió analizar en detalle la interacción entre el suelo y las fundaciones de los edificios para superar estas limitaciones y reveló que solo una tercera parte de las ubicaciones necesitaría medidas de protección con lechada avanzada antes de iniciar la excavación con las tuneladoras. Además, los análisis de Golder arrojaron que, al adoptar un control estricto de la presión de confinamiento del fluido de excavación de la tuneladora durante la operación, era posible eliminar las zonas restantes que necesitaban lechada avanzada, lo que ahorraría mucho tiempo y gran cantidad de material de lechada, junto con las emisiones de dióxido de carbono resultantes de la quema de combustibles para la operación de los equipos.

El importante beneficio medioambiental y social conseguido por la eliminación de los trabajos de lechada redujo también la interrupción del tráfico, lo que habría causado, además, gran cantidad de emisiones de carbono y molestias a la población durante varios meses. El programa de construcción también se vio reducido en hasta tres meses.

La construcción de la línea West Island comenzó en 2009 y el servicio de trenes en la línea estuvo en plena operación en marzo de 2015 para ofrecer un modo de transporte seguro, fiable y ecológico para el distrito oeste.

Golder fue finalista en 2019 de los premios Year in Infrastructure en la categoría de ingeniería geotécnica por su trabajo en este proyecto.

Información del proyecto

Cliente
Mass Transit Railway (MTR) Corporation Limited

Ubicación
Hong Kong

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