CDT En parte mejora de las infraestructuras, en parte proyecto de cohesión social y en parte estrategia de reducción de las emisiones de carbono, el Grand Paris Express, cuya finalización está prevista para 2030, duplicará el tamaño del metro de París. Bernard Cathelain, jefe de la Société du Grand Paris, explica a Lucy Barnard, de KHL, los retos de ingeniería que plantea el mayor proyecto de infraestructuras de transporte de Europa.
Fuente: Construction Technology
Docenas de enormes tuneladoras se abren paso en forma de ocho bajo las ciudades y campos franceses de la región del Gran París, perforando lentamente 200 kilómetros de pasadizos subterráneos.
El Grand Paris Express es actualmente el mayor proyecto de infraestructuras de transporte de Europa y el cuarto del planeta, con un coste revisado estimado de 38.000 millones de euros (45.000 millones de dólares).
Se trata de un ambicioso plan para conectar la elegante ciudad de París con sus aeropuertos, centros científicos y banlieux mediante la construcción de cuatro nuevas líneas, 68 nuevas estaciones y un viaducto de 14 kilómetros. El proyecto no sólo duplicará el tamaño del actual metro de la capital francesa, sino que también pretende conectar las zonas periféricas de la ciudad entre sí sin necesidad de pasar por el centro.
“Grand Paris Express no es sólo un proyecto de transporte, sino de transformación de la organización de la metrópoli parisina”, afirma Bernard Cathelain, miembro del consejo de administración de la Société du Grand Paris, organismo público creado para encabezar la construcción de la nueva red.
“Es un metro que rodea París, lo cual es muy importante porque en la actualidad nuestro sistema de transporte es principalmente radial, lo que significa que si quieres ir de una parte de la ciudad a otra normalmente tienes que viajar por el centro y cambiar de tren. Y el segundo punto es que hay grandes diferencias entre el este de París, que suele ser bastante pobre, y el oeste, que cuenta con la mayoría de las zonas de negocios. Así que esperamos que el proyecto reduzca las desigualdades entre este y oeste y recalibre la metrópoli”.
Reformar París
Lanzado en 2007 por el ex presidente Nicolas Sarkozy, pero basado en planes para crear una ciudad más grande y mejor que se remontan a Napoleón III, el concepto ha sido controvertido desde el principio, criticado por su grandeza y la espiral de costes y alabado por su énfasis en el ahorro de carbono y la innovación.
En parte mejora de infraestructuras, en parte proyecto de cohesión social, en parte estrategia de reducción de carbono, el proyecto en sí es una impresionante hazaña de ingeniería se mire como se mire. Las obras de tunelización comenzaron en 2018 y está previsto que la primera parte del proyecto -una ampliación de la actual línea 14 del metro- se inaugure en 2024, a tiempo para los Juegos Olímpicos de París, mientras que cuatro líneas completamente nuevas entrarán en servicio entre 2025 y 2030.
“El tamaño del proyecto es el primer reto al que nos enfrentamos. La escala es completamente diferente a todo lo que habíamos hecho antes en Francia”, dice Cathelain. “Antes en Francia sólo teníamos cuatro tuneladoras trabajando juntas en todo el país. En el momento álgido de las obras del Grand Paris Express teníamos veinte y al final del proyecto habremos utilizado treinta. Así que tuvimos que encontrar empresas que pudieran utilizarlas para tener gente trabajando dentro de estas máquinas”.
Aunque el récord mundial de tuneladoras trabajando simultáneamente en un solo proyecto corresponde al Metro de Moscú, que utilizó 23 tuneladoras, el Grand Paris Express sigue ostentando una de las mayores flotas jamás utilizadas, con 18 adquiridas al fabricante alemán Herrenknecht y dos al fabricante chino China Railway Engineering Equipment Group. En los momentos de mayor actividad, el metro de Doha, construido entre 2014 y 2016, contó con 20 tuneladoras trabajando simultáneamente, mientras que 19 máquinas trabajaron juntas en la primera fase del metro de Delhi entre 1998 y 2006. La construcción del túnel bajo el Canal de la Mancha en la década de 1990 se llevó a cabo con una flota de solo once máquinas.
Paquetes de construcción
A pesar de la longitud de los túneles terminados, la Société du Grand Paris optó por dividir los trabajos de construcción de muchas de las líneas en paquetes de construcción separados, mientras la tuneladora trabajaba en un tramo de túnel, con una media de sólo 3,5 kilómetros cada uno, con el fin de acelerar la entrega y reducir el tiempo que debían permanecer abiertas las entradas de los túneles y los pozos de acceso.
“Una de las especificidades de los proyectos, en efecto, es que tuvimos que coordinar este trabajo”, dice Cathelain. “Necesitamos que distintas empresas trabajen juntas y se coordinen durante las obras, lo cual es bastante específico”. Para ello se ha creado la Société du Grand Paris. Es nuestro trabajo hacerlo. Tenemos muchas reuniones. Tenemos calendarios. Movemos los horarios y tenemos gente trabajando en ello todos los días para ajustarlos cuando surgen imprevistos. Casi todos los días tenemos que hacer cambios, así que tenemos que adaptarnos cada día”.
Una de las formas en que diversos equipos han podido colaborar en el megaproyecto, afirma Cathelain, ha sido a través de su innovador uso de la tecnología BIM. El nuevo metro es uno de los primeros proyectos de infraestructuras a gran escala que utiliza BIM de principio a fin, con la participación de seis empresas de arquitectura e ingeniería civil.
Juntos, los equipos crearon un vasto modelo digital en 3D de toda la red, que abarca 12.000 kilómetros cuadrados, incluida la superficie, los estratos geológicos y más de un millón de edificios dentro y alrededor del proyecto, para que los ingenieros pudieran ofrecer una imagen clara de cómo interactuará cada componente entre sí.
“BIM es muy útil porque nos da la posibilidad de ver cuáles serán las interfaces entre las distintas obras y organizarlas”, dice Cathelain. “BIM también es útil para preparar la coordinación durante las obras, pero después la coordinación es un trabajo de nuestros equipos”.
Para Cathelain, cuya distinguida carrera incluye la gestión de grandes proyectos de construcción e ingeniería tanto en Aeropuertos de París como en la empresa francesa de autopistas SANEF, uno de los mayores retos a la hora de crear el nuevo metro es el hecho de que se encuentra a gran profundidad bajo tierra, lo que significa que cada una de las 68 nuevas estaciones del Grand Paris Express es un proyecto de construcción muy complejo en sí mismo.
Para evitar grandes cantidades de infraestructuras de servicios públicos existentes, compensar la topografía accidentada del área metropolitana del Gran París y permitir la excavación de túneles en los lechos calcáreos estables de la ciudad, los ingenieros han tenido que excavar el nuevo metro a una media de 30 metros por debajo de la ciudad, al menos el doble de profundidad que la red original, terminada a principios del siglo XX y cuya media es de sólo 10-15 metros bajo la superficie (aunque sólo una fracción de las profundidades de las redes de metro más profundas del mundo, las de Kiev, San Petersburgo y Pyongyang).
El doble de profundidad que la red original
Desde que comenzó la construcción de túneles en 2018, el trabajo ha progresado en cada una de las líneas y la mayoría de las estaciones simultáneamente con contratos de tunelización adjudicados en paquetes a consorcios que incluyen muchos de los nombres más grandes de la construcción francesa y europea, incluidos Eiffage, Bouygues, Vinci, Webuild, Ferrovial y Trevi.
“En la concepción estaba cavar hondo, pero es todo un reto”, dice Cathelain. “Es un reto para la concepción de las estaciones porque tenemos que hacer que la gente vaya muy profundo para coger el metro. Así que tenemos que construir ascensores y escaleras mecánicas para transportarlos”.
A 52 metros bajo la superficie, Saint Maur – Créteil, al sureste de la ciudad, será la estación más profunda del Grand Paris Express y también la más profunda de toda Francia. Un consorcio dirigido por Eiffage Génie Civil, filial de Eiffage, y Razel-Bec, la división de obras civiles de Fayat Group, ha estado trabajando en la estructura que se extiende nueve pisos por debajo del nivel del suelo, desde 2019.
La estación está situada en la línea 15 Sur, justo después de un punto en el que el túnel pasa por debajo del río Marne y en un punto en el que se encuentra por debajo del nivel freático en roca saturada. Los muros pantalla forman una caja de estación impermeable que llega a 72 m por debajo de la superficie, mientras que los pilotes de soporte están hincados a 80 m bajo tierra.
“Con el río tenemos agua casi por todas partes dentro del suelo, así que tenemos que lidiar con el agua subterránea y a veces puede ser una dificultad porque estamos excavando dentro del agua”, dice Cathelain. “Al principio, la estación es una especie de caja con agua alrededor, como un barco. Hay que anclarla con suficiente fuerza para que el barco no se levante. Si sale mal, tenemos agua dentro de la estación. Es bastante desagradable. Nos pasó una vez, pero lo solucionamos, claro. Tenemos que ser muy cautelosos con esto”.
En 2021, el consorcio terminó los trabajos de excavación, retirando casi 107.000 metros cúbicos de escombros del emplazamiento antes de verter 3.900 metros cúbicos de hormigón para formar la base.
Problemas con los escombros
Cathelain afirma que uno de los mayores problemas de excavar 200 kilómetros de túneles y 68 edificios de varias plantas bajo una de las mayores ciudades de Europa Occidental es qué hacer con toda la tierra y roca que el proyecto ha desplazado: 47 millones de toneladas para ser exactos.
“Tenemos 47 millones de toneladas de escombros que tratar y, por supuesto, tratarlos o reutilizarlos cada vez es todo un reto”, afirma Cathelain. “Cada vez tenemos que encontrar el lugar al que enviar los residuos. Normalmente estamos en una de las zonas más urbanas de la ciudad, así que no es fácil”.
Para superar esta situación, Cathelain explica que la Société du Grand Paris convocó un concurso para que grupos comunitarios y otras organizaciones propusieran usos innovadores del material con el fin de cumplir su objetivo de reutilizar el 70% de los escombros en proyectos locales. Hasta la fecha, el plan ha sido muy popular y ha proporcionado balasto para proyectos comunitarios como nuevos accesos para discapacitados, espacios comunitarios y jardines.
Además, para saber qué contenía el material excavado y dónde se utilizó, se envía una muestra de cada escombro a un laboratorio independiente para su análisis antes de transportarlo a una planta de recuperación y procesamiento adecuada. A continuación, los resultados se registran en un programa informático especialmente desarrollado, que registra información sobre cada lugar de toma de muestras de tierra y sus centros de procesamiento.
Y la reutilización de los desechos es sólo una de las formas en que Cathelain afirma que la Société du Grand Paris intenta incorporar la innovación en tantos elementos del proyecto como sea posible. En un mundo pospandémico en el que las pautas de trabajo cambian, el número de pasajeros disminuye en muchos sistemas de transporte urbano y en el que la rápida evolución de la tecnología, como las aplicaciones de transporte público, ya está cambiando las pautas de los desplazamientos urbanos, Cathelain afirma que la Société está intentando utilizar la innovación como una forma de preparar la red para el futuro.
El deber de innovar
“Como se trata de un proyecto enorme, pensamos que era nuestro deber innovar. Es una oportunidad fantástica para probar cosas nuevas y mejorar la forma de hacer un proyecto así en el futuro”, dice Cathelain. “La segunda razón es que este proyecto se hace en muy poco tiempo. Nos decidimos por este proyecto en 2010 y estará en funcionamiento para todas las líneas en 2030, así que sólo 20 años. Es un plazo bastante corto para un proyecto así. Pero también es mucho tiempo para decidir desde el principio cuáles serán las expectativas de las personas que lo utilicen en el futuro. Así que pensamos que era necesario innovar para estar al día cuando el proyecto esté en funcionamiento y poder adaptarnos durante los 100 años que durará este proyecto”.
En consecuencia, la Société du Grand Paris tomó la audaz decisión tanto de crear un presupuesto específico para la innovación dentro del proyecto como de incluir la innovación como una de las categorías a través de las cuales evalúa las ofertas comerciales, con una ponderación en algunos casos de hasta el 8%. En algunos casos, la Société también se compromete a compartir con el proponente cualquier ahorro de costes.
Las innovaciones que se han incluido como consecuencia directa de esta estrategia incluyen desde el uso de hormigón con bajas emisiones de carbono y hormigón reforzado con fibra de acero hasta la introducción de una aplicación para teléfonos móviles que avisa a los residentes de una determinada zona cuando van a empezar unas obras concretas y el diseño de formas naturales de regular la temperatura de la red.
El hormigón bajo en carbono es uno de los ámbitos en los que la Société du Grand Paris espera sacar partido de su inversión en innovación. La Société ha encargado una investigación al Instituto Mines-Télécom de Douai, en el norte de Francia, para estudiar métodos de calcinación rápida, en los que los escombros excavados del proyecto se cuecen rápidamente y se utilizan para sustituir el clinker, pesado en carbono, principal componente del cemento tradicional.
El equipo del IMT probó distintos materiales que componían los escombros excavados en la línea 18, como arcilla de moler, arena de Beauchamp, piedra caliza gruesa y relleno, para determinar los mejores ingredientes para su cemento bajo en carbono, seleccionando finalmente la arcilla de moler como la más adecuada. A continuación, trabajó en la calcinación instantánea de la arcilla y su mezcla con varios tipos de hormigón para encontrar la mejor formulación para la construcción. El equipo llegó a la conclusión de que era posible crear hormigón con un 40% menos de emisiones de CO2 utilizando tierra del emplazamiento del Grand Paris Express y escoria de altos hornos. Otro equipo trabaja también actualmente en un proyecto para producir elementos prefabricados de hormigón con bajas emisiones de carbono que incorporen un 10% de arena de Beauchamp excavada en las obras de la línea 16.
“Decidimos pagar los experimentos con hormigón bajo en carbono porque creemos que es muy importante”, dice Cathelain. “No son grandes cantidades de dinero, pero si es eficiente, se utilizará en otros proyectos y podría ser interesante para el coste del proyecto más adelante”.
El uso de hormigón reforzado con fibra de acero en el proyecto es otra innovación de la que Cathelain se enorgullece. Este material, que sustituye las barras metálicas del hormigón armado por fibras de acero, reduciendo así la cantidad total de acero, se utiliza mucho en todo el mundo, pero fue difícil obtener permiso para utilizarlo en Francia.
Sin embargo, Cathelain afirma que su mayor reto durante la construcción del proyecto no ha sido ninguna de las innovaciones o diseños de esta enorme obra, sino garantizar que todos los contratistas que trabajan en el proyecto sigan las estrictas normas de salud y seguridad.
Desde que comenzaron los trabajos de construcción del megaproyecto en 2018, cinco trabajadores han resultado heridos de muerte en una serie de accidentes en toda la red. El más reciente, ocurrido el 6 de abril de 2023, fue la muerte del maliense Seydou Fofana, de 21 años, aplastado por un bloque de hormigón en la futura línea 17, cerca de Val d’Oise. Estas muertes llevaron a la Société du Grand Paris a suspender el 10 de mayo los trabajos en sus 140 obras activas, con el fin de impartir una formación de seguridad adicional a todos los empleados e instaurar una cultura de la seguridad.
Cambiar la cultura para garantizar la seguridad de los trabajadores
“Nuestra principal preocupación hoy en día es la seguridad de las personas que trabajan en el proyecto”, afirma. “La seguridad no se tiene suficientemente en cuenta cada día en las obras. Tenemos que cambiar la mentalidad de la gente. Tenemos que cambiar la cultura”.
“Lo que hemos empezado a hacer es ir directamente a los trabajadores y repetirles cada día que la seguridad es importante y hacerles pensar en la seguridad en cada gesto que estamos haciendo en las obras”, dice Cathelain. “Nuestra gran preocupación no es el calendario ni el coste, nuestra mayor preocupación es la seguridad de las personas y el hecho de que las personas que están trabajando en este proyecto vuelvan a casa seguras por la noche”.
Detalles del proyecto:
Cliente: Société du Grand Paris, un organismo público creado en 2010 para supervisar el desarrollo del Grand Paris Express. La organización es 100% propiedad del Estado y actualmente emplea a más de 1.000 personas. Se financia mediante subvenciones estatales, préstamos e ingresos fiscales asignados. Su consejo de administración, nombrado por decreto del presidente francés, está formado por Bernard Cathelain, Jean-François Monteils y Frédéric Brédillot.
Obras: 200 kilómetros de vías en cuatro nuevas líneas de metro totalmente automatizadas (15,16,17 y 18), dos prolongaciones de líneas (a las líneas 11 y 14) 68 nuevas estaciones añadidas y siete centros técnicos. El 90% de las nuevas líneas son subterráneas.
Contratistas: Para acelerar la entrega, la Société du Grand Paris ha dividido las obras de la nueva red en muchos paquetes diferentes y ha adjudicado contratos a muchos consorcios distintos. Entre ellos figuran. Prolongación de la línea 11: NGE Línea 14 (Clichy Saint Ouen – Pleyel): Bouygues; (Olympiades – Orly): Vinci; (Pont de Rungis – Orly): Webuild y NGE Línea 15 (Noisy-Champs-Villejuif Louis Aragon): Systra; (Villejuif Louis Aragon – Pont de Sevres): Setec; (Fort d’Issy Vanves Clamart – Villejuif Louis Aragon): Vinci; (Campos Ruidosos – Créteil I’Échat): NGE, Implenia Línea 16 (Chelles-Sevran) Webuild y NGE; (Saint Ouen – Aulnay -Le Bourget) Eiffage; (Clicy/Montfermeil – Noisy Champs): Razel-Bec, Sefi-Intrafor y Fayat Metal Línea 17 (tramos elevados): Consorcio liderado por NGE; (Le Bourget – Triángulo de Gonesse) Demathieu Bard, Impresa Pizzarotti, Implenia, BAM, Wayss & Freytag Línea 18 (St Quentin – Versalles): Consorcio dirigido por Ferrovial; (Orly- Massy Palaiseau): Vinci y Spie Batignolles
Costes: Las estimaciones de costes del Grand Paris Express han pasado de 19.000 millones de euros en 2010 a 35.000 millones en la actualidad.
Calendario del proyecto: La primera parte de la nueva red, una ampliación de la línea 14, se inaugurará a tiempo para los Juegos Olímpicos de París de 2024. El resto de la nueva red se abrirá por etapas y se espera que esté plenamente operativa en 2030.
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