A la hora de desmantelar maquinaria subterránea de gran tamaño, resulta mucho más sencillo y seguro realizar este trabajo en superficie. Realizarlo en espacios reducidos, con equipos de corte que generan humos y calor, puede suponer un riesgo para los operarios.
Para excavar túneles de mayor tamaño, las tuneladoras (TBM) han alcanzado dimensiones colosales, por lo que extraerlas del suelo puede suponer un reto considerable, especialmente en zonas urbanas.
Este fue el reto al que se enfrentó Mammoet al retirar las TBM fabricadas por Herrenknecht y utilizadas para excavar túneles para la Alta Velocidad 2 (HS2), el prestigioso proyecto ferroviario británico que une Birmingham y Londres.
El objetivo era retirar cuatro TBM en las afueras de Londres. Gracias a la estrecha colaboración con Skanska Costain STRABAG JV y Herrenknecht, se diseñó y montó una solución de pórtico a medida, que proporcionó importantes beneficios.
Esta solución permitió retirar la tuneladora como una sola pieza, ahorrando tiempo, y redujo las operaciones de desmantelamiento dentro del pozo al traer las operaciones de elevación a la superficie, mitigando el riesgo. Las secciones de la tuneladora se pudieron retirar del túnel en un solo día en lugar de semanas.
El auge de las máquinas
Se utilizaron cuatro tuneladoras para excavar la sección del túnel Northolt de 8,4 millas de la ruta HS2. El túnel consta de dos túneles (gemelos). En cada túnel, se lanzaron dos tuneladoras desde los extremos opuestos de la ruta, excavando una hacia la otra hasta que se encontraron en un punto central, el sitio del pozo de ventilación de Green Park Way, que tiene dos pozos.
Los pozos de ventilación están a 35 metros por encima de los túneles y son el lugar de donde se extrajeron todas las tuneladoras una vez que completaron la excavación.
La intención de Mammoet era retirar los componentes más grandes (el cabezal de corte, el escudo frontal y el central) en una sola elevación para que no fuera necesario desmontarlos.
El reto fue extraerlas, especialmente en una obra a pocos metros de dos líneas ferroviarias en funcionamiento, en una ciudad concurrida y con otras obras civiles en marcha en las inmediaciones.
«Al principio, se consideraron diferentes enfoques», explica Darren Watson, director de ventas de Mammoet. «Una opción era dividir y desmontar las tuneladoras dentro del pozo y extraer los componentes con una grúa. Sin embargo, esto habría implicado trabajar en la planta baja en un espacio muy congestionado, con problemas de ventilación que solucionar y una grúa de gran tamaño que ocuparía una parte considerable del área del recinto superior, lo que interferiría con otros trabajos en la obra»..
En estrecha colaboración con SCS JV y Herrenknecht, Mammoet propuso una solución diferente: un sistema de pórtico a medida para extraer las secciones delantera y central en una sola elevación y colocarlas sobre las SPMT, transportándolas a una zona de desmontaje en la obra.
El diseño del sistema de pórtico a medida comenzó unos nueve meses antes de su ejecución. Una vez aprobado, pasó a una fase de ingeniería detallada de cinco meses. El pórtico se construyó in situ en un plazo de un mes.
Creación del sistema de pórtico
Si bien gran parte del equipo utilizado para construir el sistema de pórtico ya existía, nunca se había ensamblado en esta configuración. También se requirió un elemento de fabricación para realizar su diseño y dotarlo de la capacidad de levantar un peso máximo de 900 toneladas.
El pórtico se montó sobre un sistema de deslizamiento hidráulico, que le permitió moverse hacia atrás y hacia adelante para poder colocarse sobre las aberturas de los dos conductos de ventilación. También se diseñó con una viga ecualizadora que contenía un pivote incorporado para centrar todo. Esto permitió que todos los componentes que se levantaron giraran.
“Normalmente, si se tratara de cualquier otro equipo, habría que conectar otro sistema y ejercer fuerza externa sobre la carga para girarla. Esto requeriría mucha manipulación manual. Creamos un sistema que se pudiera controlar a distancia para facilitar su operación»», explica Sam Ellwood, ingeniero jefe de Mammoet.
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“Esto nos evitó el uso de cabos y cabrestantes; además, habríamos tenido que acercarnos a la carga para sujetarla. Nuestra solución nos permitió no tener que intervenir, de modo que todo se mantuviera aislado. Esto contribuyó a una operación más segura»».
Esta maniobrabilidad fue de especial importancia, ya que el diseño de uno de los pozos de ventilación difería del otro. Bajo tierra, socavaba la vía férrea cercana.
Además, si bien la línea subterránea HS2 discurre paralela a esta línea ferroviaria, la vía de arrastre no podía hacerlo. Por lo tanto, se requirió una ligera operación de giro a mitad de la elevación para orientar correctamente la sección de la tuneladora para el arrastre.
Una vez que cada sección de la tuneladora se elevó con éxito de los pozos de ventilación, el pórtico se movió y se posicionó sobre 32 líneas de ejes del Transportador Modular Autopropulsado (SPMT), estacionado entre las vías del sistema de deslizamiento.
Sujetando una cuna de acero para soportar las secciones durante el transporte, los SPMT las condujeron a una zona en la obra para su desmontaje, bajándolas al nivel del suelo para su posterior desmontaje mediante gatos de escalada. Esto redujo la necesidad de trabajar en altura al retirar los cilindros hidráulicos, los motores de accionamiento y otros equipos auxiliares del interior.
El programa de extracción fue un ejercicio enormemente complejo de colaboración y trabajo en equipo entre Mammoet, Herrenknecht, SCS JV y el equipo HS2 en general.
El director general de Herrenknecht International Ltd, Richard Dexter, declaró: «Los dos, y, en general, los cuatro, equipos de la obra tuvieron que montar y poner en marcha el sistema a principios de año y, varios meses después, coordinar la elevación en intervalos de doce horas durante las posesiones ferroviarias de fin de semana. Las obras totales necesitaron cuatro operaciones de elevación y transporte de 24 horas. Estas se basaron, a su vez, en preparativos de cuatro semanas, períodos de montaje y desmontaje de dos meses y ocho meses de intensa ingeniería, diseño, planificación, análisis estructural, materiales y pruebas de soldadura, así como posesiones y participación de la comunidad»».
Una solución para futuras extracciones de TBM
Este proyecto demuestra cómo Mammoet ayuda a sus clientes a reducir tiempo y costos en proyectos mediante la consideración de todo el alcance del proyecto, lo que permite la entrega de una solución de ingeniería altamente detallada.
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«Herrenknecht y Mammoet estaban alineados en nuestros objetivos y trabajaron en estrecha colaboración», agrega Watson. «Como equipo, queríamos retirar la carga en la pieza más grande posible, eliminando la necesidad de reducción de tamaño y extrayendo la TBM en el menor tiempo posible»..
Es una relación de trabajo muy colaborativa; «Herrenknecht ve el valor que podemos aportar cuando se trata de elevaciones complejas». Dexter coincide: «Ha sido una de las demostraciones en tiempo real más fluidas de las relaciones desarrolladas durante muchos años, puestas en juego para resolver un desafío considerable».
Juntos, todos los equipos lograron un importante ahorro de tiempo para el proyecto, gracias al acceso anticipado para tareas posteriores de varios meses en cada uno de los cuatro túneles.
Mammoet ya está considerando otros proyectos que podrían utilizar el sistema de pórtico. Podría emplearse para una amplia variedad de aplicaciones que requieren elevación de cargas pesadas en espacios reducidos.
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