By Seattle se encuentra en la mitad de un proyecto de construcción de túneles de aguas residuales de 570 millones de USD que implica la creación de un túnel de almacenamiento subterráneo de 2,7 millas de largo utilizando una TBM de 6,6 m de diámetro. Lucy Barnard informa.
En las profundidades de las calles de Seattle, en el noroeste de EE. UU., una máquina perforadora de túneles gigante (TBM, por sus siglas en inglés) avanza lentamente a lo largo de una ruta de 2,7 millas en el último intento de la ciudad por reducir la cantidad de contaminación que se derrama en las aguas que la rodean.
Bautizada como ‘MudHoney’ después de una votación popular en honor a la banda de grunge con sede en Seattle, la TBM de cara presurizada con equilibrio de presión terrestre (EPB) diseñada a medida del fabricante alemán Herrenknecht, salió de las líneas de fábrica en 2020 y comenzó el trabajo de excavación de túneles en septiembre de 2021.
A mediados de febrero de 2022, MudHoney había recorrido 936 pies de su viaje de 13,946 pies al distrito de Wallingford en la costa norte del lago Union desde un punto de partida en Ballard al borde del océano, avanzando poco a poco a una velocidad promedio de alrededor 50 pies por día. Se espera que la máquina llegue a Wallingford a fines de 2022.
Y a medida que MudHoney se arrastra bajo tierra hacia su destino, las autoridades de la ciudad que lo poseen esperan que este último proyecto TBM finalmente pueda pasar la página en el último gran túnel de un solo orificio de Seattle debajo del centro de la ciudad que terminó con un dos años retraso en la construcción y una demanda en curso.
En 2013, una TBM de 57,5 pies (17,5 m) de diámetro, llamada Bertha, construida específicamente para el túnel de reemplazo del viaducto Alaskan Way del Departamento de Transporte del Estado de Washington, y fabricada por Hitachi Zosen en Osaka, Japón, en ese momento anunciada como la TBM más grande jamás construido – se detuvo a solo 1,083 pies (330 m) en una ruta planificada de 9,270 pies (2,830 m) de largo debido a un impedimento inesperado. Las cuadrillas se vieron obligadas a cavar un pozo de recuperación desde la superficie para reparar y reemplazar partes de su cabezal de corte en 2015, con sobrecostos costosos.
Conjunto de actualizaciones de infraestructura
Seattle Public Utilities y King County, las dos autoridades locales que emprenden el último gran proyecto de infraestructura de Seattle, se distancian rápidamente del proyecto de Bertha y señalan que tanto el trabajo de construcción como el de túneles para su proyecto no relacionado actualmente se encuentran dentro del presupuesto y a tiempo.
El Proyecto de Calidad del Agua del Canal de Navegación de Seattle comprende un conjunto de mejoras de infraestructura, la mayor de las cuales implica la perforación del túnel de 18,1 pies de diámetro debajo del lado norte del Canal de Navegación del Lago Washington. (Vea el mapa a continuación).
Cuando esté terminado, el túnel podrá almacenar temporalmente más de 29,6 millones de galones de aguas pluviales y aguas residuales sin tratar que normalmente se habrían desbordado en el Canal de Navegación de la ciudad, hasta que las plantas de tratamiento de Seattle estén listas para ello.
Keith Ward, ejecutivo del programa de calidad del agua del Ship Canal en Seattle Public Utilities, dice que la ciudad está utilizando una variedad de métodos para lidiar con el desbordamiento de sus aguas residuales, pero su equipo sintió desde el principio que construir un túnel para almacenar aguas residuales era una parte importante de la solución.
El túnel de almacenamiento reduce los desbordamientos de las alcantarillas
“En última instancia, la construcción de un túnel tiene un impacto mucho menor para la comunidad, tanto durante la construcción como después durante las operaciones”, dice Ward.
El plan, que está a cargo del contratista principal Lane Construction, la rama estadounidense del contratista italiano Webuild Group, consiste en excavar cinco pozos verticales en los vecindarios de Ballard, East Ballard, Freemont, Queen Anne y Wallingford que, durante las fuertes lluvias, recogerán el agua pluvial y las aguas residuales fluyen de cada cuenca de inundación y las envían 40-80 pies (12-24 m) bajo tierra al túnel hasta que la planta de aguas residuales de la ciudad en Magnolia pueda manejarlo.
Las aguas residuales del distrito Queen Anne en el lado sur de la ciudad se canalizarán a través de un túnel adicional de 8 pies de diámetro que corre por debajo del Ship Canal.
“La ubicación del túnel de almacenamiento se identificó en función de varios criterios, incluida la minimización de los impactos en los vecindarios circundantes, los corredores de tránsito, los servicios públicos y las estructuras, como negocios y hogares”, agrega Ward.
Ensanchando el túnel
Para calcular el ancho del túnel, SPU y sus asesores inicialmente revisaron los registros de la ciudad para ver cuánta lluvia experimentaba Seattle cada año, lo que los llevó a calcular que necesitaban un túnel de 4,3 m (14 pies) de diámetro. Sin embargo, mientras Seattle calculaba los números, Rain City se mojó aún más. Las precipitaciones en 2014, 2015, 2016 y 2017 establecieron un nuevo récord para el período de cuatro años más húmedo en la historia de la ciudad, con al menos 44 pulgadas cayendo cada año durante el período. Al observar sus modelos hidrológicos/hidráulicos, los ingenieros se dieron cuenta de que iban a necesitar un túnel más grande.
“El diámetro del túnel se incrementó en 2017 para tener en cuenta dos factores. Primero, los patrones de lluvia recientes fueron diferentes a los datos históricos anteriores. En segundo lugar, los cambios climáticos futuros anticipados requerían un volumen de almacenamiento adicional para que la instalación siguiera cumpliendo con las normas”, dice Ward. “Ninguno de estos factores se incorporó en el tamaño original del túnel”.
Al aumentar el diámetro del túnel en poco más de un metro a 18 pies y 10 pulgadas (5,7 m), Ward dice que la cantidad de agua que podría contener casi se duplicó de aproximadamente 16 millones a 30 millones de galones (60,5 millones a 113,5 millones de litros) mientras que el los costos del proyecto solo aumentaron en un 5%, hasta ahora manteniendo el proyecto general dentro de su presupuesto de $570 millones.
“Cambiar el tamaño del túnel de almacenamiento creó algunos cambios menores de ingeniería y diseño”, dice Ward.
“Estos incluyeron modificaciones a las aberturas de los túneles para los pozos de lanzamiento y recepción de TBM y el flujo de aire del túnel; una validación de la opción de eliminación de estiércol en túneles debido al aumento de los volúmenes; y servidumbres un poco más grandes a lo largo de pequeñas porciones de la alineación del túnel que no están en el derecho de paso público”.
Ward dice que el equipo ha planeado que la ruta subterránea de MudHoney siga principalmente las calles públicas. Sin embargo, señala que conducir un taladro de casi 15,000 pies de largo debajo de la ciudad tiene sus desafíos técnicos. “Aunque tratamos de permanecer principalmente dentro de las calles públicas, MudHoney tiene un radio de giro limitado”, dice. “El radio de giro se basa en qué tan cerrada puede tomar una curva sin atascarse”.
Al igual que otras máquinas EPB (Earth Pressure Balance), MudHoney está diseñada para usar material excavado para soportar el frente del túnel mientras se perfora. La máquina de 14,256 pies (4,345) de largo es operada por una cuadrilla de 10 a 15 personas en una sala de control en la parte delantera de la máquina. En total pesa más de 865 toneladas.
Cabezal de corte de MudHoney
En la parte delantera, el cabezal de corte de la tuneladora tiene 18 cortadores de doble disco para excavar a través de suelo duro y cantos rodados, 48 traíllas para aflojar material como arena y grava, y 16 cucharones cortadores alrededor del exterior para mantener limpio el borde del túnel.
Más atrás, 18.000 segmentos de túneles de hormigón, fabricados por la empresa de construcción CSI con sede en el estado de Washington en Puyallup, WA, son succionados y colocados en su lugar por brazos hidráulicos detrás del cabezal de corte. Los segmentos de hormigón encajan entre sí para formar un anillo de túnel que eventualmente formará la pared del túnel. A medida que MudHoney avanza, utiliza los anillos que construye como tracción para seguir avanzando.
MudHoney se envió a la ciudad en piezas y llegó en marzo de 2021, donde tuvo que ser bajado a su posición inicial, un eje de 107 pies (32,6 m) de profundidad y 80 pies (24,4 m) de ancho por una grúa pórtico de 43 pies de altura ( suministrado por Mammoet), aún en cinco piezas separadas y luego reensambladas in situ.
El trabajo de excavación del túnel comenzó en septiembre de 2021 cuando MudHoney se abrió camino desde Ballard hacia el siguiente vecindario de Freemont con tierra excavada que se movió del túnel a un pozo de estiércol en el fondo del pozo a través de una cinta transportadora temporal.
Después de excavar los primeros 800 pies, la máquina alcanzó una pausa planificada en octubre de 2021 mientras los ingenieros cambiaban la cinta transportadora por un sistema de rieles e instalaban más engranajes de arrastre. Esto significa que los despojos se pueden retirar más rápidamente, verter en vagones que recorren una vía férrea angosta a través del túnel terminado de regreso a Ballard, donde luego se retiran con una grúa pórtico, se colocan en un área de almacenamiento al oeste del pozo y se transportan en camiones fuera del sitio.
MudHoney comenzó a hacer túneles nuevamente a fines de enero de este año. El viaje de la máquina se rastrea bajo tierra mediante puntos topográficos vinculados a mapas satelitales, y las cuadrillas dentro de la máquina miden la cantidad de suelo que se excava para asegurarse de que la tuneladora se mueva a la velocidad esperada.
Y MudHoney no es la única TBM que se utiliza en el proyecto. Una TBM de frente presurizado con lodo con un diámetro de 9 pies y 10 pulgadas también se está abriendo paso debajo de la ciudad, excavando el conducto de tubería de concreto reforzado de 8 pies de diámetro debajo del Canal de Navegación de Seattle desde Freemont hasta Queen Anne y se espera que llegue a su destino a finales de 2022.
Una segunda tuneladora trabajando en el proyecto
La máquina ya era propiedad de King County, el comisionado conjunto del proyecto, y ha sido renovada después de completar su proyecto Freemont Siphon en 2017. Fabricada por Herrenknecht en Alemania en 2014, la tuneladora mide 646 pies de largo y se opera de forma remota. por equipos de 6-10 personas sobre el suelo. Sus herramientas de cabezal de corte comprenden 12 cortadores de doble disco, 16 raspadores y 14 cinceles. Todavía se está diseñando un tercer túnel de transporte, que va de Ballard a Magnolia. Se espera que todo el proyecto esté terminado en 2025.
El trabajo en los cinco pozos verticales por los que fluirá el agua pluvial comenzó en 2020, con equipos del contratista de cimientos Malcolm Drilling utilizando un hidromolino para excavar zanjas que luego se llenaron con lechada de bentonita para construir muros pantalla de hormigón y barras de refuerzo, antes de la Luego se excavaron los ejes principales.
Los equipos también comenzaron a inyectar lechada en el suelo, usando equipo de alta presión para inyectar el suelo con fluido estabilizador que se endurece para formar columnas cementadas debajo del suelo para que el equipo de excavación de túneles se pueda usar sin desestabilizar las áreas cercanas.
Sin embargo, mientras las tuneladoras del Proyecto de Calidad del Agua del Canal de Navegación de Seattle continúan con su trabajo de excavación de túneles, un impedimento completamente diferente amenaza con retrasar la construcción: la huelga de hormigón de la ciudad.
Actualmente, gran parte de la industria de la construcción de Seattle, valorada en 23.000 millones de dólares, se ha visto afectada por la huelga en la que unos 330 conductores de hormigoneras y trabajadores de la planta protestan por salarios y condiciones, lo que ha obligado a muchos proyectos de construcción a suspender o reducir las operaciones debido a la falta de hormigón.
“El trabajo [en el sitio de Wallingford] puede suspenderse a mediados de febrero si la huelga de concreto no se ha resuelto”, dice el equipo de construcción en su último boletín, y agrega que la huelga ya ha impedido que el trabajo de perforación de pilotes avance según lo planeado en su sitio de Freemont.
Proyectos combinados de mejora de desbordamiento de alcantarillado
Desde la década de 1800, se han excavado 150 túneles que abarcan más de 70 millas debajo de Seattle para alcantarillado, corredores de servicios públicos y transporte. Al igual que muchas ciudades en todo el mundo con una infraestructura obsoleta antes de la guerra, gran parte del agua de lluvia de Seattle desemboca en un sistema de alcantarillado combinado que transporta la escorrentía del drenaje y las aguas residuales a las plantas regionales de tratamiento de aguas residuales.
Durante fuertes lluvias, para evitar inundaciones en el centro de la ciudad, el abrumado sistema de alcantarillado combinado envía aguas residuales sin tratar con una mezcla de aguas residuales y pluviales al Canal de Navegación de la ciudad que fluye a través de la ciudad del istmo en tres secciones que conectan los arroyos y lagos de Seattle.
En 2015, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. y el Departamento de Ecología presentaron una demanda contra la ciudad de Seattle y la autoridad local vecina del condado de King por violar los permisos de calidad del agua, lo que provocó que Seattle Public Utilities y la División de Tratamiento de Aguas Residuales del condado de King presentaran el plan. para evitar que vuelva a pasar lo mismo.
