Un viaje rocoso en Seattle para la tuneladora MudHoney

Mar 24, 2023

Los miembros de la banda de rock grunge de Seattle Mudhoney se paran frente a su TBM del mismo nombre. Foto cortesía de Seattle Public Utilities

Las máquinas perforadoras de túneles llenas de superlativos no son nada nuevo en Seattle. Desde el infame topo que cavó un nuevo túnel en la ruta estatal 99 hasta un puñado de tuneladoras que abrieron un nuevo camino para la agresiva expansión del tren ligero de Sound Transit, la construcción de túneles debajo de la ciudad del noroeste del Pacífico es casi un lugar común.

Pero en ninguna experiencia de excavación de túneles en Seattle, ni en ningún otro lugar de América del Norte, se ha topado una tuneladora con una roca del tamaño de la golpeada por MudHoney, una máquina de 21 pies y 8 pulgadas de diámetro que excava una roca de 2,7 -milla, 18 pies, 10 pulgadas. túnel de diámetro interno desde los vecindarios de Ballard en Seattle hasta Wallingford.

El Proyecto de Calidad del Agua del Canal de Navegación de $570 millones es un esfuerzo conjunto entre los Servicios Públicos de Seattle y la División de Tratamiento de Aguas Residuales del Condado de King que, cuando se complete, recolectará y retendrá hasta 30 millones de galones de aguas pluviales y flujos de aguas residuales que de otro modo se desbordarían en la Nave de Seattle. Vía fluvial del canal.

El corazón del proyecto es un túnel de 2.7 millas que será alimentado por cinco pozos verticales que recolectarán aguas pluviales y flujos de aguas residuales y los enviarán de 40 a 80 pies bajo tierra. El proyecto también incluye dos túneles adicionales de 8 pies de diámetro y un sistema ferroviario utilizado para transportar el material extraído y traer segmentos de túnel.

Las cuadrillas elaboran una estructura de segmento detrás de la tuneladora MudHoney. Cada 5 pies de perforación se traduce en detenerse para instalar un anillo de concreto. Foto cortesía de Seattle Public Utilities

La tuneladora que se encargó del trabajo recibió el nombre de la influyente banda de grunge de Seattle Mudhoney en una votación en línea. La tuneladora de cara presurizada con balance de presión de tierra se fabricó en Alemania en 2020 y comenzó su trabajo al año siguiente.

MudHoney cuenta con un escudo de 31 pies y 2 pulgadas de largo y 18 cortadores de doble disco, 48 raspadores y 16 cortadores de cangilones en el cabezal de corte. Tripulaciones de 10 a 15 personas operan la tuneladora tanto en una sala de control como dentro del frente de la tuneladora. Cada 5 pies de perforación se traduce en detenerse para instalar un anillo de concreto, como la forma en que las cuadrillas construyen tradicionalmente los túneles de Sound Transit.

La tuneladora debería concluir su viaje subterráneo para el verano de 2023, pero no gracias a la roca que golpeó en el camino.

Esa roca en cuestión se extendía hasta 12 pies de diámetro y corría 10 pies de largo. "Lo que hizo que esta roca fuera única, además de su tamaño, fue su resistencia", dice Fabrizio Fara, director de proyecto de Lane Construction Co. que dirige la excavación del túnel, "con una parte de la roca por encima de 47 000 psi en resistencia a la compresión ilimitada".

Cuando la tuneladora golpeó la roca, el cabezal de corte resultó "significativamente dañado". Las herramientas de corte se reemplazaron en condiciones hiperbáricas y también se repararon los daños estructurales en el cabezal de corte. "La mayor parte del daño estaba en la parte delantera del cabezal, lo que significa que todas las reparaciones debían realizarse desde el exterior del cabezal de corte", dice Fara.

Lane Construction diseñó, planificó y realizó la excavación de una caja de rescate, aproximadamente 50 pies por debajo de la superficie del suelo. El nicho se excavó a mano desde el interior de la cabeza de corte de la tuneladora, y los mineros y los mecánicos pudieron acceder y completar la reparación estructural de la tuneladora. Se realizó una "campaña de mejora sustancial del suelo antes de excavar la caverna de trabajo para garantizar la estabilidad del suelo durante la reparación".

El equipo completó con éxito la perforación de la roca en mayo de 2022.

Las cuadrillas esparcieron material de relleno en la base de uno de los pozos que llevarán las aguas residuales y pluviales al nuevo túnel de almacenamiento. Foto cortesía de Lane Construction

Desde la década de 1800, se han construido en Seattle más de 150 túneles que abarcan más de 70 millas para alcantarillado, corredores de servicios públicos y necesidades de transporte. El último túnel se produce cuando Seattle y el condado de King deben cumplir con las autoridades federales y estatales para reducir la contaminación de los desbordamientos de alcantarillado combinado.

En el diseño actual, tanto la escorrentía de aguas pluviales como el alcantarillado pasan por el mismo sistema en los vecindarios afectados por el proyecto (Ballard, East Ballard, Fremont, Queen Anne y Wallingford), lo que da como resultado que las fuertes lluvias superen la capacidad del sistema y derramen aguas residuales sin tratar en cursos de agua públicos. Al desviar los desbordamientos, generalmente alrededor del 90 % de aguas pluviales y el 10 % de aguas residuales, hacia los nuevos pozos, el túnel de almacenamiento reducirá la contaminación por desbordamiento en más de 75 millones de galones al año.

Fara dice que la mayor parte del túnel atraviesa material de labranza glacial, compuesto por depósitos densos de arcilla mixta, limo, arena y grava, con adoquines y cantos rodados ocasionales. Debido a la posible presencia de cantos rodados de hasta 10 pies, la cabeza de corte se diseñó con una relación de apertura baja similar a las cabezas de las tuneladoras de roca dura. La parte central también estaba equipada con una serie de cortadores de disco en lugar de una "punta" que se usa típicamente en terrenos más blandos.

El 2.7 millas, 18 pies, 10 pulgadas. el túnel manejará el desbordamiento de aguas pluviales y flujos de aguas residuales que de otro modo se desbordarían en la vía fluvial del Canal de Navegación de Seattle. Foto cortesía de Servicios Públicos de Seattle

Con la amenaza de cantos rodados, incluso aquellos que no tienen 12 pies de diámetro, a lo largo de la ruta, Fara dice que la tuneladora viene equipada con un sistema de detección de cantos rodados, que también es un proyecto de investigación en colaboración con la Escuela de Minas de Colorado. “Este sistema tiene una serie de transductores que pueden ayudar a detectar la presencia de un canto rodado frente a la tuneladora mientras está operando”, dice.

Dan Dreyfus, gerente de diseño de Delve Underground, que forma parte del equipo del proyecto del túnel, sabiendo que la tuneladora enfrentaría condiciones de suelo similares a las de las máquinas anteriores que se usaron en proyectos de Seattle, dice que MudHoney tiene un diseño y criterios de rendimiento similares a los de otras tuneladoras creadas para la región de Seattle. Si bien Bertha creó un túnel de 57,5 ​​pies de diámetro para la SR 99, el diámetro del proyecto Ship Canal coincide con los túneles de tránsito de tren ligero de la región.

"Se requería el contrato para diseñar y configurar el cabezal de corte para permitir una excavación eficiente a través de suelos glaciares altamente variables y abrasivos, así como para poder extraer rocas, que generalmente se encuentran en depósitos glaciares", dice.

El diseño y la configuración del cabezal de corte de la máquina resultó en una combinación de cortadores de disco y herramientas desgarradoras "ubicadas estratégicamente para permitir la penetración a través de suelos abrasivos con adoquines y cantos rodados, equilibrada con suficiente espacio entre herramientas y aberturas del cabezal de corte para permitir el acondicionamiento y la mezcla adecuados en todos los terrenos previstos". tipos".

Al insertar polímero en el suelo durante la excavación, el lodo resultante se envía a través de una cinta transportadora detrás de la tuneladora y se envía por vía férrea antes de ser finalmente transportado a una cantera de grava en el condado vecino de Snohomish.

para el Proyecto de Calidad del Agua del Canal de Navegación en Seattle incluyó bajar la TBM de 21 pies y 8 pulgadas de diámetro al punto de lanzamiento en el vecindario de Ballard en Seattle. Foto cortesía de Seattle Public Utilities

En respuesta a la amenaza del movimiento del suelo, Fara dice que la vibración y los asentamientos inducidos por la tuneladora son "extremadamente bajos, casi insignificantes". A lo largo de la alineación de la tuneladora, una serie de instrumentos están monitoreando las condiciones antes, durante y después del paso de la tuneladora, incluido el monitoreo de más de 200 estructuras sobre la ruta del túnel. Los instrumentos ofrecen una indicación de cualquier impacto potencial causado por las actividades de excavación de túneles. "Hasta ahora, no se han observado impactos en la superficie", dice Fara.

Keith Ward, ejecutivo del proyecto Ship Canal Water Quality para Seattle Public Utilities, dice que continúa el progreso en la excavación del túnel. “Se prevé que la tuneladora llegue al pozo receptor entre mayo y junio de 2023”, dice. Pero cerca del final de la línea, MudHoney tiene un área más única para atravesar.

La tuneladora pasará por una sección donde hace años se instalaron 18 amarres de tendones de acero para la excavación de un edificio cercano. Los tendones ya se han destensado, pero las cuadrillas dicen que aún podrían impactar en el túnel. Los amarres se eliminarán parcialmente de la alineación de la tuneladora antes de que la tuneladora se acerque a la ubicación.

Es probable que todo el proyecto, que incluye una nueva estación de bombeo en Ballard, se inaugure en 2026. El financiamiento proviene en parte del Departamento de Ecología del Estado de Washington y la Agencia de Protección Ambiental a través de préstamos del Fondo Rotatorio Estatal y la Ley de Innovación y Financiamiento de Infraestructura del Agua. Las proyecciones originales de los costos del proyecto ya aumentaron de $ 423 millones a $ 570 millones, en gran parte gracias a problemas relacionados con la pandemia y la huelga de concreto de Seattle, con la expectativa de que aún es posible aumentar más hasta en un 14 %, en parte gracias a la roca. trabajar.

Tim Newcomb es un periodista de periódicos y revistas con sede en el oeste de Washington, que cubre el diseño y la construcción de edificios y el transporte en el noroeste.