Un Proyecto Estrella de tunelación en Nueva York

El pasado verano el Departamento de Protección Ambiental de la Ciudad de Nueva York completó la excavación del túnel de derivación del acueducto de Delaware, un hito significativo con un costo de US$1.000 millones para reparar las fugas en el túnel más largo del mundo. Se culminó cuando una máquina perforadora de túneles atravesó una pared de roca madre de esquisto bituminoso a casi 210 metros debajo de la ciudad de Wappinger en el condado de Dutchess. La excavación del túnel se completó según el presupuesto y antes de lo previsto.

El túnel de derivación del acueducto de Delaware es el proyecto de reparación más grande en los 177 años de historia del sistema de suministro de agua de la ciudad de Nueva York. Su pieza central es un túnel de derivación de 4 km de largo que se está construyendo 180 metros debajo del río Hudson desde Newburgh a Wappinger. Cuando el proyecto esté terminado en 2023, el túnel de derivación se conectará a partes estructuralmente sólidas del Acueducto Delaware existente a cada lado del río Hudson para transportar agua alrededor de una sección con fugas del túnel. El Acueducto de Delaware de 138 km de largo, el túnel más largo del mundo, normalmente transporta aproximadamente la mitad del agua potable de la ciudad de Nueva York cada día desde los depósitos en Catskills.

Una máquina perforadora de túneles de un escudo, fabricada por The Robbins Company comenzó a excavar el túnel el 8 de enero de 2018. La máquina tuneladora extrajo 3.794 m durante los 582 días que empujó hacia el este desde su punto de partida a casi 270 m debajo de la superficie en la ciudad de Newburgh en el condado de Orange. Según los datos rastreados por DEP, la máquina excavó 27,4 m en su día más productivo, 108,1 m durante su mejor semana y 288 m durante su mes más productivo. La tuneladora excavada a través de tres formaciones de roca madre, comenzando con la formación de lutitas Normanskill en el lado oeste del río Hudson, la formación de piedra caliza del Grupo Wappinger, y terminando en el monte. Formación de lutitas merinas en el lado este del río. La ubicación y el estado de estas formaciones de roca madre fueron bien documentadas por la ciudad de Nueva York cuando construyó originalmente el Acueducto de Delaware en las décadas de 1930 y 1940. Los ingenieros utilizaron esa información histórica para diseñar la máquina perforadora de túneles para el túnel de derivación y planificar su excavación.

A medida que la máquina perforadora de túneles avanzaba, también cubría la roca madre de esquisto y piedra caliza con anillos prefabricados de hormigón. La máquina instaló un total de 2.488 anillos de hormigón. Ahora que la tunelación ha terminado, se comenzará a instalar revestimientos de acero de 5 m de diámetro dentro de la primera capa de concreto. Después de instalar y soldar los 230 revestimientos de acero, se recubrirán con una segunda capa de concreto. Este diseño de “triple paso” proporcionará al túnel de derivación estabilidad estructural y evitará que ocurran fugas nuevamente en el futuro. Durante la excavación, la máquina perforadora de túneles fue conducida, mantenida y apoyada por docenas de trabajadores locales que trabajaban las 24 horas, seis días a la semana. Operaron grúas, camiones y trenes subterráneos para recoger la roca pulverizada y transportarla a la superficie. Quitaron y reemplazaron los discos de corte en la parte delantera de la máquina, y mantuvieron los muchos sistemas complejos que mantenían la máquina perforadora de túneles funcionando correctamente. El túnel de derivación del acueducto de Delaware es el primer túnel construido bajo el río Hudson desde 1957, cuando se terminó el tubo sur del túnel Lincoln.

Antecedentes

DEP ha monitoreado dos secciones con fugas del Acueducto de Delaware, una en Newburgh y la otra en la ciudad de Wawarsing, en el condado de Ulster, desde principios de la década de 1990. Las fugas liberan aproximadamente 76 millones de litros por día, el 95 por ciento de los que escapan del túnel a través de la fuga cerca del río Hudson en Newburgh. DEP ha probado y monitoreado continuamente las fugas desde 1992. El tamaño de las grietas en el acueducto y la tasa de fuga se han mantenido constantes durante ese tiempo.

En 2010, se anunció un plan para reparar el acueducto mediante la construcción de un túnel de derivación alrededor de la sección de fugas en Newburgh, y también cerrando las fugas más pequeñas en Wawarsing. El proyecto comenzó en 2013 con la excavación de dos ejes verticales en Newburgh y Wappinger para acceder al subsuelo. Estos ejes, de 258 y 206 m de profundidad respectivamente, se completaron en 2017. Luego, los trabajadores construyeron una gran cámara subterránea en la parte inferior del pozo de Newburgh. Esa cámara ha servido como área de preparación para el montaje y operación de la tunelera, y como la ubicación desde la cual la roca excavada es llevada a la superficie por trenes subterráneos y una gran grúa.

El acueducto de Delaware existente permanecerá en servicio mientras se construye el túnel de derivación. Una vez que el túnel de derivación esté casi completo y se hayan implementado medidas de aumento y conservación del suministro de agua, el túnel existente quedará fuera de servicio y la excavación comenzará a conectar el túnel de derivación a partes estructuralmente sólidas del acueducto existente. Mientras el acueducto de Delaware está cerrado, los equipos de trabajo también ingresarán al acueducto en Wawarsing para sellar las pequeñas fugas allí, aproximadamente a 56 km al noroeste del túnel de derivación.

El proyecto marcará la primera vez que el Acueducto de Delaware se drenará desde 1958. En 2013, DEP instaló nuevas bombas dentro de un pozo en el punto más bajo del Acueducto de Delaware para desaguar el túnel existente antes de conectarlo al nuevo túnel de derivación. Esas bombas se probarán varias veces antes de que se drene el túnel en 2022. Las nueve bombas son capaces de eliminar un máximo de 80 millones de galones (302 millones de litros) de agua por día del túnel, más del cuádruple de la capacidad de las bombas. reemplazado desde la década de 1940. La más grande de las bombas son tres bombas de turbina verticales que miden 7 m de altura y pesan 8 toneladas.

La Tuneladora Nora

El túnel de derivación del acueducto de Delaware fue excavado por una de las máquinas perforadoras de túneles (TBM) más avanzadas del mundo. Esta tuneladora de un solo escudo que mide más de 140 m de largo y pesa más de 1,2 millones de kg, fue nombrado en honor a Nora Stanton Blatch Deforest Barney, una notable sufragista y la primera mujer en el Estados Unidos para obtener un título universitario en ingeniería civil. Nora, que trabajó para la ciudad como dibujante durante la construcción del embalse Ashokan, también fue la primera mujer miembro de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles.

La máquina de US$30 millones llegó al sitio en Newburgh en 2017. Se entregó en 22 piezas y tardó cuatro meses en ensamblarse. La unidad de 6,58 m de diámetro fue construida para soportar más de 30 bares de presión. La máquina necesitaba soportar alta presión porque los trabajadores encontraron enormes entradas de agua bajo una inmensa presión cuando el acueducto se construyó por primera vez hace más de 70 años. La tunelera estaba equipada con un equipo de bombeo para eliminar hasta 9.400 litros de agua por minuto lejos del túnel mientras la máquina avanzaba. También estaba equipada con equipos para instalar y aplicar lechada al revestimiento de hormigón del túnel, y para transportar roca pulverizada a un sistema de vagones de ferrocarril que seguía al TBM mientras funcionaba. Los vagones de ferrocarril viajaban regularmente de un lado a otro entre el TBM y la parte inferior del pozo 5B en Newburgh, entregando trabajadores, equipos y rocas entre los dos lugares.

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