La L9 tendrá 43,71 km de túnel y 4,09 km de viaducto. La mayor parte de la línea se está construyendo con tuneladoras de última generación. Las que se utilizan en la zona de El Prat tienen un cabezal de 9,4 m de diámetro de excavación, y las otras, de 12 m.
La mayor parte del recorrido de la L9 se construye con tuneladoras de última generación que están preparadas para perforar terrenos de distintas composiciones. Las tuneladoras perforan con un cabezal que extrae el material y lo evacuan por la parte posterior con unas largas cintas transportadoras. A parte de la excavación, la máquina también instala el sostenimiento definitivo del túnel, constituido por un anillo de dovelas (piezas prefabricadas de hormigón armado) de unas ocho toneladas de peso cada una, e inyecta mortero para rellenar el espacio anular entre el extradós del anillo y el terreno. De esta manera, se garantiza la estabilidad y la estanquidad del túnel, no se afecta la superficie y se minimiza el impacto sobre el entorno.
Las tuneladoras que se utilizan en la construcción de la L9 tienen dos medidas distintas de cabezal. Desde el aeropuerto de El Prat hasta L’Hospitalet de Llobregat se utiliza una tuneladora con un cabezal de 9,4 m de diámetro, y la doble vía está situada en el mismo nivel. En este tramo los trenes circularán en paralelo.
En el resto de la línea se utiliza una tuneladora con un cabezal de 12 m de diámetro que permitirá que los trenes circulen por niveles distintos y que las estaciones estén totalmente integradas a la sección del túnel y las vías superpuestas. Los andenes y las dependencias técnicas estarán situados en el túnel.
En la parte de la Zona Franca, donde la L9 conectará con el puerto y la ZAL, los trenes circularán sobre un viaducto. En esta zona de la ciudad de Barcelona no se puede construir a gran profundidad por una serie de condicionantes, como la gran densidad de servicios (oleoductos, gasoductos, grandes colectores, etc.) a lo largo de la calle A y un nivel freático muy superficial. Las estaciones de este tramo estarán situadas a 6,5 m de altura y el acceso desde la calle se realizará mediante escaleras mecánicas y ascensores. El viaducto, que medirá 4 km de longitud, es el primero con estas características que se construye en el Estado español y ayudará a mejorar la movilidad en la Zona Franca.
En esta zona se están construyendo igualmente talleres y cocheras para la L9. Se trata de un edificio de 26.000 m2 y doce vías de estacionamiento, donde también se ubicarán oficinas. El otro extremo de la línea, en Santa Coloma de Gramenet, también contará con talleres y cocheras en Can Zam.
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