Metodología constructiva de pilotaje para la estación de pasajeros del Metro de Lima

Abstract

En la actualidad existen varias iniciativas del gobierno por continuar con las obras del metro de Lima, estas obras de gran dimensión requieren de fuertes inversiones que están alrededor de los cinco mil millones de dólares. Además requiere que importantes empresas internacionales de gran capacidad de ejecución puedan participar en las licitaciones de estas obras, que son todo un reto para la ingeniería, pues se debe gestionar la construcción de más de 35 km por cada proyecto, que consiste en túneles, estaciones subterráneas, patio talleres, y para que estas edificaciones puedan ser resistentes tienen en su configuración diversos elementos estructurales, como los pilotes, los cuales ayudan a transmitir las cargas de las estructuras a un estrato profundo de mayor capacidad. En el caso de la presente tesis estos pilotes trabajan de dos maneras; como columnas y como pilotes en la zona de cimentación. Estas estaciones de pasajeros subterráneas, -totalmente diferentes a las estaciones que se pueden apreciar en la línea 1-, vienen empleando una metodología constructiva diferente, nunca antes ejecutada en el país. Usan el método constructivo “de arriba hacia abajo”, el cual consiste en construir primero los muros perimetrales, los pilotes, y la losa superior, para luego continuar con la excavación por debajo de la losa y así después fabricar la losa intermedia y continuar con la excavación por debajo hasta llegar al nivel o ambiente de los andenes donde los pasajeros puedan subir al tren. Estos pilotes que son de gran diámetro, y variable en algunos casos, son pilotes que son fabricados in situ, se les conoce como pilotes excavados, el cual consiste en excavar el pozo con la ayuda de una perforadora hidráulica, lodo bentonítico, fundas metálicas, para luego colocar la armadura y posteriormente vaciar el concreto. Una tema importante que se debe resaltar, es que estos pilotes tiene dos secciones de diferentes diámetro; la zona enterrada del pilote tiene un diámetro de 1.8 m y la zona que esta visible por dentro de la estación en el cual el pilote se ve como columna tiene un diámetro de 1.5 m, este tramo visible está cubierto por una funda metálica que ya no se recupera, se da por perdida, y en la zona enterrada el pilote es vaciado contra terreno, usando el lodo bentonítico para la estabilidad de las paredes durante los trabajos. Cada estación subterránea puede tener cerca de 3,500 m2 y tener una profundidad de 20 m. En una estación pueden necesitarse según la configuración estructural unos 50 pilotes de aproximadamente 40 m de longitud. La presente tesis, muestra el proceso constructivo de los pilotes excavados para la ejecución de una estación de pasajeros del metro de Lima, tomando como ejemplo las obras que actualmente están en ejecución. La tesis también muestra el cronograma y presupuesto aproximado para la ejecución de los pilotes que serían necesarios para la construcción de una estación, además presenta cómo se debe distribuir las distintas áreas de trabajo en una obra en la que se desarrollan diversas actividades en paralelo y se requiere que todas estas actividades tengan un flujo continuo, sin retrasos ni interrupciones que puedan paralizar los trabajos. Finalmente, la presente tesis pretende contribuir en la bibliografía académica de los futuros ingenieros civiles en formación, y a su vez servirá como herramienta de consulta para futuros proyectos.

Nowadays, there are different initiatives of the government to continue with the Lima metro works. These large-scale works require great investments of about 5 million dollars. Likewise, it is also required that important international companies of great execution capacity can participate in the bids of these works, which are a challenge for the engineering. That, because the construction of more than 35 km for each project has to be managed (tunnels, underground stations, depots). In order that these buildings are resistant, they have different structural elements such as piles, which transmit the structural loads to a deep stratum of greater capacity. In the case of this thesis, these piles work in two ways, as columns and as piles in the foundation area. These underground passenger stations – totally different from the stations that can be appreciated in the Line 1 – use a different construction methodology, never used before in the country. The “top-bottom” construction method is used, which consists in constructing first the perimeter walls, piles and upper slab to later continue with the excavation under the slab and then fabricate the intermediate slab and finally continue with the underground excavation until reaching the platforms level where the passengers can take the train. These piles of great diameter, and variable in some cases, are piles fabricated in situ. These piles are known as excavated piles. The shaft is excavated with a hydraulic driven drill, drilling fluid and metallic cover to later place the reinforcement and pour the concrete. An important issue that must be highlighted is that these piles have two different diameter sections; the buried area of the pile has 1.8 m diameter and the visible area of the pile that can be seen as column inside the station has a diameter of 1.5 m. This last visible section is covered with an unrecoverable metal casing. In the buried area, the pile is poured against the ground, using the drilling fluid for the stability of the walls during the works. Each underground station can have about 3.500 m2 and 20 m depth. According to the structural distribution, 50 piles of about 40m length can be needed in a station. This thesis shows the construction process of excavated piles for the execution of a passenger station of the Lima metro, taking as example the works that are being executed nowadays. This thesis also shows the schedule and approximate budget for the execution of piles that would be necessary to construct a station. In addition, it shows how the different work areas must be distributed in a work in which different activities are developed in parallel. It is required that all the activities are developed continuously without delays or interruptions that may stop the works. Finally, this thesis aims to contribute with a bibliography of a new process for future engineers, which are currently in training. Furthermore, this thesis will serve as a consultation tool for future projects.