El nuevo túnel de Pío XII forma parte del nuevo sistema de túneles que desarrolla las conexiones este-oeste de Madrid por el norte de la ciudad. El tramo central de dicho túnel debía atravesar una playa de 30 vías, manteniendo en todo momento el servicio de trenes, pasajeros, e instalaciones. El cruce de las 18 vías electrificadas de más tráfico se ejecutó por el método de cajones empujados, aplicado a gran escala. La longitud de empuje total es de 150,80 m, con una sección exterior de los cajones de 15,20 x 7,90 m, pasando a 1,05 m bajo la cabeza de carril de todas las vías. Se ejecutaron dos fosos de empuje, uno a cada lado de la estación. En el lado Este la falta de espacio obligaba a la adopción del método « revólver » (construcción en paralelo). En el lado Oeste se diseñó una gran estructura pilotada de reacción, para evitar movimientos en túneles y estructuras existentes, contiguas al muro de empuje.
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