20022

Cimentación

L as obras, adjudicadas por la Consejería deTransportes de la Comunidad Valenciana a

la UTE Estación Metro Mercado Central, com-puesta por las empresas Dragados y Pavasal,consisten en la construcción de la infraestructu-ra de la estación mencionada y del aparcamien-to subterráneo de cinco plantas que se ubicarásobre ella.

La obra, en ejecución en el momento actual,está en fase de excavaciones, para la construc-ción de la infraestructura del aparcamiento porel método ascendente descendente.

Las obras de cimentación fueron adjudica-das a la empresa Geocisa. Éstas consistieronel la ejecución de las siguientes unidades deobra:

• 11.143 m2 de pantalla perimetral, de es-pesor 1.200 mm, de 38,50 m de profun-didad.

• 3.272 m2 de pantalla de 600 mm, paracorralitos exteriores, de 32,80 m de pro-fundidad.

• 31 unidades de módulos portantes, deespesor 800 mm y profundidad 50,80.En total se han excavado 5.354 m2.

• 28 unidades de pila-pilote, de 42 metrosde profundidad, de espesor 1.200 mm.En total se han excavado 3.800 m2.

• 20.000 m3 de tapón de fondo de jet-gou-

ting, constituido por1.470 columnas de

2,50 m de diámetro, con una perforaciónestéril de casi 45.000 m. El tapón, degran profundidad, se sitúa entre las cotas-30,50 y -36,50.

Las obras de cimentación han tenido dosfases:

• Entre noviembre de 2008 y agosto de2009: Ejecución de pantallas, módulosportantes y pilas-pilote.

• Entre septiembre de 2009 a julio de2010: Ejecución del tapón de fondo dejet-grouting.

Ejecución de pantalla perimetral,modulos portantes, pilas pilote ypantallas de corralitosLa gran dificultad de estas obras han sido lasgrandes profundidades a las que se ha traba-jado, tanto en pantallas como en módulos por-tantes, pilas pilote y tapón de jet-grouting.

Para controlar los desvíos de las pantallas,las cucharas llevaban incorporado el sistemaGeovert de control de verticalidad, desarrolla-do por Geocisa. La verticalidad era importan-te tanto para poder introducir las juntas, comopara no disminuir los gálibos interiores de lafutura estación y aparcamiento.

Dado el gran espesor de la pantalla peri-metral como su profundidad, fue necesariogarantizar la estabilidad de los paneles duran-te la excavación, sobre todo teniendo encuenta que, debido al tiempo que se tardabaen excavarlos, se tuvieron que dejar panelesabiertos de un día para otro, en la proximidadde edificaciones. Para ello hubo que recurrir alcálculo de estabilidad mediante el programa

La Estación Mercat, para la línea T2

del Metro de Valencia, se está

construyendo frente al Mercado

Central coincidiendo, en planta, con el

aparcamiento que había en la plaza

Ciudad de Brujas. Previamente al

comienzo de las obras se demolió

dicho aparcamiento, dejando

preparada la plataforma de trabajo

para el trabajo de las máquinas que

ejecutaron la cimentación

Ejecución de las cimentaciones de la estación Mercat,para la Línea T2 del Metro de Valencia. Problemática delas grandes profundidades de ejecución en zonas urbanas

Palabras clave:APARCAMIENTO, CIMENTACIÓN,ESTACIÓN, EXCAVACIÓN, PANTALLA, PILOTE, PROFUNDIDAD, SUPERJET.

� Luis E. ASENSIO RAMÍREZ*, Ing. Caminos.David RUIZ ALONSO*, Ing. Caminos

(*) Dirección de Producción de GEOCISA.

� Equipos ejecución de jet-grouting.

Geocisa ha ejecutado las cimentaciones de la Estación Mercat, para la línea T2 del Metro de Valencia

� Vista superior de la obra de cimentación en la estación Mercat.

GGU-Trench, basado en la norma DIN 4126,que establece los coeficientes de seguridadde los paneles en función de su distancia a lasedificaciones, en función de una serie de pa-rámetros.

Uno de los factores de mayor importanciapara conseguir la máxima estabilidad fue unexhaustivo control del lodo bentonítico, limi-tando la penetración de éste en el terreno,para poder conseguir el efecto membrana enlas paredes de la excavación. El efecto mem-brana se consigue cuando la fuerza estabiliza-dora del empuje del lodo es la resultante delempuje hidrostático, sin tener que minorarlopor causa de la penetración mencionada en elterreno. Para ello se estableció un valor míni-mo del denominado límite líquido o yield point

estático de 10 N/m2, representado como tF

en la norma DIN 4126.Este parámetro se controlaba con un equi-

po de medida, casi desconocido en España,que es el aparato de arpa de bolas o ball

harp, de uso bastante habitual en Alemania.Este valor se fija en función de la granulome-tría del terreno atravesado, en particular delvalor d10 o tamaño crítico, definido por la nor-ma como el tamaño de la curva granulométri-ca que pasa el 10% del total. Cuanto mayorsea d10, mayor deberá ser el valor de t

Fpara

conseguir el efecto membrana. Dentro de esteexhaustivo control del lodo destacó la tomacontinua de muestras para ensayos de filtroprensa, midiéndose el valor de filtrado y espe-sor de cake.

Dentro de lo que es la medida del yield

point en los fluidos tixotrópicos, hay varios mo-mentos en los que se mide, en función de lanorma utilizada. Cuanto más tiempo pasa des-de que se ha parado la agitación, es decir,desde que está en reposo el fluido, mayor seráel valor del esfuerzo de corte necesario paramovilizar el fluido. Este fenómeno es lo que sedenomina endurecimiento tixotrópico.

El desarrollo de los fluidos de perforaciónha venido de la mano del desarrollo de lasperforaciones petrolíferas, por lo que casi to-das las normas que regulan estos fluidos sonnormas API (American Petroleum Institute).

Las normas API establecen la forma demedir lo que podríamos denominar comoyield point dinámico, que se mide con viscosí-metro rotacional, con las características queindica la norma.

Dentro de lo que se podría llamar como va-lores de yield point estático, las normas APIestablecen lo que se denomina gel strength ofuerza de gel. Tras agitar el lodo se toman dosmediciones con el viscosímetro rotacional:

• Gel 0: medida del esfuerzo de corte trasdejar de agitar el lodo.

• Gel 10: medida del esfuerzo de cortetras dejar el lodo en reposo durante 10minutos.

Estos valores dan una clara idea del endu-recimiento tixotrópico, y son valores de yield

point estático en función de los tiempos dereposo mencionados.

La norma DIN 4126 mide este valor tras de-jar el lodo en reposo 1 minuto. Es lo que deno-mina t

F. En lugar de medirlo con un viscosíme-

tro rotacional, se mide con el aparato de arpa

de bolas. Lógicamente, este valor estará com-prendido entre los valores Gel 0 y Gel 10.

Es importante, cuando se excava en zonas

20023

Cimentación

� Excavadora Liebherr 875 equipada con cuchara Stein K-810. � Excavación frente a fachada para pantalla perimetral.

� Aparato de arpa de bolas para medida delyield point estático del lodo bentonítico. � Filtro prensa para medida del filtrado y

cake.

urbanas en la proximidad de edificios, tenermuy controlado el lodo de perforación.

La ejecución de la pantalla perimetral, deespesor 1.200 mm, se ha realizado utilizandojuntas tricilíndricas Stein. Su principio de fun-cionamiento es similar al de las juntas circula-res, ya que se extrae mediante gatos una vezha comenzado el fraguado del hormigón. Paragrandes espesores tiene la ventaja de que losavances de hormigonado no se ven reducidosen tanta cuantía como con juntas circulares,permitiendo excavar con cucharas de apertu-ra convencional. Geocisa utiliza este tipo dejuntas para espesores de 1.200 mm y 1.500mm.

Otra de las grandes dificultades que se pre-sentaron en estas obras fue la ejecución de laspilas pilote (módulo portante + pila). La zona depila eran perfiles metálicos de gran longitud ypeso, lo que obligó al empleo de medios pococonvencionales. Los perfiles eran doble HEM

de diversas medidas, con longitudes alrededorde los 35 metros, lo que dificultaba su manipu-lación, centrado y aplomado. Las pilas no erande sección constante, variando el tipo de per-files en función de la zona.

Los cambios de tipo de sección de perfil seunían mediante placas de unión que se atorni-llaban in situ mediante llaves dinamométricas.Las placas de unión, reforzadas con cartelas,estaban soldadas perfectamente perpendicu-lares al eje de los perfiles para garantizar la per-fecta verticalidad de todos los tramos tras suempalme. En la zona de empotramiento en elpilote, algunos pilares comenzaban con dobleHEM-600.

Para la excavación de las pilas pilote fue ne-cesario un exhaustivo control de verticalidad.Debido a la envergadura de los perfiles y a lapresencia de conectores en el tramo inferior,

no había mucho margen respecto a la arma-dura del módulo portante. Un desvío fuera detolerancias podía impedir el aplomado del pilar,por lo que se extremaron las precauciones.Además, para evitar empujes del hormigón so-bre los perfiles, con el consiguiente peligro depérdida de verticalidad, se hormigonó con dostuberías tremie, una a cada lado del perfil.

Los equipos que se han utilizado para laejecución de estas unidades de obra hansido:

• Excavadora Liebherr 875 HD, de 1.000kN de capacidad, dotada de cabrestan-tes de 300 kN de tiro directo.

• Cucharas Stein K-810, de unos 220 kNde peso, para espesores de 1.200 mm.

• Cucharas Stein K-610, de unos 170 kNde peso, para espesores de 600 y 800mm.

• Grúa auxiliar Liebherr 883 HD, de 1.200kN de capacidad, dotada de cabrestan-tes de 200 kN de tiro directo.

• Gatos y juntas Stein, de 1.200 mm deespesor.

• Gatos y juntas circulares, de espesor 600mm, para corralitos exteriores.

• Planta de lodos, con mezcladora auto-mática continua MAT SKA-60 K para fa-bricación de lodos, depósitos de almace-naje y 2 desarenadores Gosag de 100m3/hora cada uno.

• Centradores - aplomadores para las pilaspilote.

Tapón de fondo de SuperjetEl tapón se ha realizado entre las cotas -30,50 y -36,50, de forma que dicho tapónfuncione cómo arriostramiento de la pantallay cómo elemento impermeabilizador quepermita realizar el vaciado del solar, hasta la

cota requerida, sin la presencia del agua freá-tica.

Dada la singularidad de la obra ejecutada,en la que se conjugaba la ejecución de un ta-pón impermeable de superjet, a más de 30 mde profundidad, con la presencia muy cerca-na de edificios históricos de la ciudad de Va-lencia, se planteó, previo al comienzo de laobra, realizar un campo de pruebas que per-mitiera estudiar la influencia de la inyección delas columnas de superjet sobre los edificios,confirmar los diámetros de columna consegui-dos a partir de los parámetros propuestos yoptimizar tanto el dimensionamiento de la ma-lla de taladros a ejecutar como el consumo decemento necesario para obtener el efecto de-seado.

A causa de la gran profundidad del tapónde fondo se planteó un doble campo de prue-bas, uno superficial y otro a la cota real del ta-pón, que permitiera extrapolar los datos obte-nidos entre uno y otro, teniendo en cuentaque se ejecutaban en terrenos similares.

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Cimentación

� Izado de armadura con una grúa hidráulica Liebherr 883. � Descarga del material excavado con la cuchara Stein K-810.

� Columna de jet-grouting en el campo depruebas.

Los principales datos obtenidosfueron las medidas de diámetros(visualmente en el campo superfi-cial y mediante métodos geofísicosen superficie y profundidad), lasmedidas de desviaciones de los ta-ladros (fundamental para definir laapertura de la malla de taladros) ylas medidas de propiedades físico-mecánicas de las columnas (resis-tencia, densidad, etc) que permitie-ra asegurar que se cumplían los re-quisitos estructurales del tapón.

Además, durante la ejecucióndel campo de pruebas, se realizóun registro continuo de parámetrosde perforación y de inyección, asícomo un control exhaustivo de laspropiedades del rechazo de inyec-ción que salía por boca de taladroque permitiera detectar posiblesanomalías en el tratamiento.

Con todos los datos extraídosdel campo de pruebas se definie-ron los parámetros de tratamientoy la apertura de la malla más ade-cuada, optándose por la inyecciónde columnas de 2,50 m de diáme-tro dispuestos según una mallatriangular de 1,70x1,70 m, adap-tando dicha malla a las particulari-dades del solar, lo que suponía eje-cutar un total de 1.470 columnaspara cubrir un volumen de trata-miento aproximado de 20.000 m3

(8.250 ml de tratamiento) y unaperforación estéril de casi 45.000ml (aproximadamente 30,50 m porcolumna).

Sin embargo, cómo conse-cuencia del corte geológico delterreno en el que se situaba el ta-pón en el que se contaba con unacapa de grava y otra de arcillas li-mosas en la parte inferior y de losresultados obtenidos en ambosterrenos en el campo de pruebas,se decidió inyectar las columnascon parámetros diferenciadosdentro de una misma columna,(dosificaciones de lechada y tiem-pos de persistencia distintos) enfunción del tipo de terreno a tratartal y cómo se recoge en el Cua-dro I.

La obra se dividía en 3 zonasdistintas de tratamiento, dos zonascon un tapón de fondo de 3 m deespesor en los corralitos de entra-da y salida de la tuneladora a la es-tación, y otra zona, correspondien-te al recinto de estación y aparca-

miento propiamente dicho, de 6 mde profundidad.

Previamente al inicio de los tra-bajos, Geocisa realizó un estudiode los edificios situados en el entor-no de la obra, fijándose unos um-brales límite de movimientos encada uno de ellos según su tipolo-gía y estado, así cómo un protoco-lo de actuación en caso de supe-rarse dichos umbrales.

Cómo se ha venido reflejando, laparticularidad y dificultad de la obrahizo necesario llevar a cabo uncontrol continuo de los parámetrosde perforación e inyección en losequipos y un control de la ausculta-ción, también continuo, con esta-ciones totales automatizadas apor-tadas por Geocisa, complementa-das con medidas de movimientosconvencionales (regletas e hitos denivelación, inclinómetros, etc) quegarantizaron un control permanen-te y exhaustivo de los movimientosde los edificios adyacentes a laobra, llevando a la modificación delos parámetros del tratamiento ó in-cluso de la secuencia de ejecuciónen algunas zonas en función de losmovimientos inducidos en los edifi-cios y del umbral de movimientosexistente en cada caso.

La duración total de esta fase dela obra fue de diez meses y medio,desde septiembre de 2.009 a juliode 2.010 incluidos. Se trabajó has-ta con 3 equipos, y se emplearonlas siguientes máquinas:

• 2 perforadoras P-1500 ERS.• 1 perforadora SM-405.• 1 perforadora PRP-150.• 2 plantas de superjet Pac-

chiosi MA-2000.• Planta de superjet Tecniwell.• 2 bombas de superjet Soil-

mec 7T-800.• Bomba de superjet Pacchio-

si L-2800..

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Cimentación

� Equipo de perforación-inyección para jet grouting.

� Planta fabricación y bombeo para jet grouting.

� Fase de inyección de jet grouting.

Los Llanos de Jerez,10 y 1228823 Coslada (Madrid)�: 916 603 000 • Fax: 916 716 460Web: www.geocisa.com

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� [CUADRO I].-Tipos delechada enfunción delterreno atratar.