ES2220877T3 - Procedimiento y maquina para llevar a cabo postes perforados en terreno duro. - Google Patents
Procedimiento y maquina para llevar a cabo postes perforados en terreno duro.Info
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Abstract
Procedimiento de realización de un poste perforado en un terreno con la ayuda de una máquina de perforación, caracterizado por el hecho de que consta de las siguientes etapas: - Se equipa la máquina de perforación con captadores para medir unas características dinámicas de la herramienta de perforación, que constan al menos de ciertas de las siguientes características: par de la herramienta, velocidad de penetración de la herramienta, velocidad de rotación de la herramienta, empuje ejercido sobre la herramienta; - Se memorizan a medida de la adquisición las mediciones llevadas a cabo por los mencionados captadores para unas profundidades sucesivas correspondientes a un paso predeterminado; - Para cada profundidad, se calcula al menos una primera variable representativa de la calidad del terreno encontrado a partir de las mediciones memorizadas, y se memorizan los valores sucesivos de la primera variable para las profundidades sucesivas a medida que se lleva a cabo su cálculo; - Se tratan los valores sucesivos de la variable indicada para buscar en los valores sucesivos de la variable mencionada una sucesión sensiblemente continua de valores de la variable correspondiente con una calidad de terreno aceptable, para unas profundidades sucesivas correspondientes a una diferencia predeterminada de profundidades; y - Se interrumpe la perforación cuando se detecta la mencionada sucesión sensiblemente continua de valores aceptables para la mencionada diferencia predeterminada de profundidad.
Description
Procedimiento y máquina para llevar a cabo postes
perforados en terreno duro.
La presente invención tiene por objeto un
procedimiento y una máquina para llevar a cabo unos postes
perforados en terreno duro y notablemente en terrenos
graníticos.
Cuando se debe llevar a cabo un conjunto de
postes perforados para servir notablemente de base para la
realización de construcciones ulteriores, es conocido que en un
primer momento, se lleva a cabo una perforación de un diámetro y de
una profundidad requeridos, luego se echa hormigón en la
perforación llevada a cabo de esta forma, eventualmente armado, para
constituir el poste, la perforación constituye el molde en el cual
se fabrica el poste.
Uno de los problemas que se presentan para
asegurar la realización conveniente de los postes perforados es el
de asegurar que el fondo de la perforación llevada a cabo esté
situado a una profundidad suficiente en un suelo con unas
propiedades físicas convenientes para servir de anclaje a los
postes. El suelo con propiedades físicas convenientes será por
ejemplo una roca dura y notablemente granito. En el caso de esta
última roca, es necesario asegurarse que la zona granítica esté
suficientemente sana, es decir que el granito no esté quebradizo y
que no presente fisuras o solo pocas fisuras que sean susceptibles
de alterar la resistencia mecánica de la zona granítica o, más
generalmente, de la zona con una resistencia mecánica elevada.
Para resolver este problema, la solución
utilizada en la actualidad consiste en llevar a cabo en el terreno
donde se desea fabricar los postes, unas extracciones de muestras
de un diámetro relativamente reducido del orden de 20 a 30 cm que
sirven para llevar a cabo unas tomas de muestras de roca en la
profundidad de la extracción de las muestras.
Se comprende sin embargo que en ciertos casos,
estas extracciones de muestras, por el hecho de su diámetro
relativamente reducido y por el hecho de que son necesariamente
relativamente espaciadas unas de otras, no permiten asegurar que
los postes perforados llevados a cabo efectivamente presentarán un
anclaje en una capa de terreno duro que presente las propiedades
físicas requeridas.
Es un primer objetivo de la invención suministrar
un procedimiento que permita asegurar que el poste perforado
llevado a cabo presente efectivamente un anclaje en una capa de
terreno que presenta las propiedades físicas requeridas.
Para alcanzar este objetivo de acuerdo con la
invención, el procedimiento de realización de un poste perforado en
un terreno duro con la ayuda de una máquina de perforación se
caracteriza por el hecho de que consta de las siguientes
etapas:
- -
- se equipa la máquina de perforación con captadores para medir unas características dinámicas de la herramienta de perforación, que constan al menos de ciertas de las características siguientes: par de la herramienta, velocidad de penetración de la herramienta, velocidad de rotación de la herramienta, empuje ejercido sobre la herramienta;
- -
- Se memorizan, a medida de su adquisición, las mediciones llevadas a cabo por los mencionados captadores para unas profundidades sucesivas que corresponden a un paso determinado previamente;
- -
- Para cada profundidad, se calcula al menos una primera variable representativa de la calidad del terreno encontrado a partir de las medidas memorizadas y se memorizan los valores sucesivos de la primera variable para las profundidades sucesivas a medida de su cálculo;
- -
- Se tratan los valores sucesivos de la mencionada variable para buscar en los valores sucesivos de la variable indicada una sucesión sensiblemente continua de valores de la variable correspondiente con una calidad de terreno aceptable, para unas profundidades sucesivas que corresponden a una diferencia de profundidades determinadas previamente; y
- -
- Se interrumpe la perforación cuando se detecta la sucesión sensiblemente continua de valores aceptables para la mencionada diferencia de profundidad determinada previamente.
Se comprende que en el procedimiento de acuerdo
con la invención, se mide en tiempo real, para unas profundidades
sucesivas predeterminadas, al menos una variable representativa de
la calidad del sub-suelo a partir de mediciones
llevadas a cabo con la ayuda de unos captadores montados en la
máquina. Los valores sucesivos calculados de la variable se tratan
para determinar o detectar el hecho de que la variable presente el
valor requerido de modo sensiblemente continuo para una diferencia
de profundidad predeterminada, esta diferencia de profundidad
predeterminada corresponde a la altura requerida de anclaje del
poste. Cuando tal diferencia de profundidad se haya detectado, se
interrumpe la perforación y entonces se puede llevar a cabo el
poste.
Hay que subrayar que se puede simultáneamente
registrar, para las diferentes profundidades, las medidas llevadas
a cabo por los captadores, así como los valores calculados de la
variable para las diferentes profundidades, lo que constituirá un
elemento de prueba de que el poste perforado se lleva a cabo en las
condiciones fijadas.
De preferencia, a partir de los parámetros
suministrados por los captadores para las diferentes profundidades,
se calculan dos variables distintas representativas de las
calidades del suelo necesarias para la detección de una capa de
suelo que presente las propiedades físicas requeridas con vistas a
constituir un anclaje para el poste perforado. La detección se
refiere por supuesto a los valores de las dos variables y la
perforación interrumpida cuando, para las dos variables, se
encuentra una diferencia de profundidad predeterminada común.
Se comprende que en esta variante, el
procedimiento permite obtener una evaluación más precisa de las
calidades del sub-suelo y por tanto asegurarse de
modo más preciso que la capa de terreno duro conveniente ha sido
perforada efectivamente.
Un segundo objeto de la invención es suministrar
una máquina para llevar a cabo postes perforados para la puesta en
práctica de un procedimiento del tipo mencionado.
La máquina de realización de postes perforados en
un terreno duro que consta de una herramienta de perforación fijada
en la extremidad inferior de un tren de varillas y unos medios de
puesta en rotación del tren de varillas y de hundimiento de este
tren de varillas en el suelo se caracteriza por el hecho de que
consta además de:
- -
- unos captadores para medir unas características dinámicas de la herramienta de perforación, que constan al menos de ciertas de las características siguientes: par de la herramienta, velocidad de penetración de la herramienta, velocidad de rotación de la herramienta, empuje ejercido sobre la herramienta;
- -
- unos medios para memorizar poco a poco durante su adquisición las mediciones llevadas a cabo por los mencionados captadores para unas profundidades sucesivas que corresponden a un paso determinado previamente;
- -
- unos medios para calcular, para cada profundidad, al menos una primera variable representativa de la calidad del terreno encontrado a partir de las medidas memorizadas y unos medios para memorizar los valores sucesivos de la primera variable para las profundidades sucesivas a medida de su cálculo;
- -
- unos medios para tratar los valores sucesivos de la mencionada variable, para buscar entre los valores sucesivos de la variable indicada una sucesión sensiblemente continua de valores de la variable correspondiente con una calidad de terreno aceptable, para unas profundidades sucesivas correspondiente a una diferencia de profundidades determinadas previamente; y
- -
- unos medios para interrumpir la perforación cuando se haya detectado la sucesión sensiblemente continua de valores aceptables para la mencionada diferencia de profundidad determinada previamente.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán mejor con la lectura de la descripción que sigue de
varios modos de puesta en práctica de la invención dados a título
de ejemplos no limitativos. La descripción se refiere a las figuras
adjuntas, en las cuales:
- la figura 1 es una vista simplificada en
elevación de una máquina de realización de postes perforados
conforme la invención;
- la figura 2 es un diagrama de bloques que
muestra los circuitos principales de tratamiento utilizados en la
máquina;
- la figura 3 es un organigrama simplificado del
tratamiento de las medidas suministradas por los captadores; y
- la figura 4 muestra un ejemplo de registros
llevados a cabo a partir de los captadores y la explotación de
estos registros.
En la figura 1, se ha representado una máquina de
perforación (10) que consta de una plataforma (12) en la cual está
articulado un mástil de guiado (14). En el mástil de guiado (14) se
ha montado un carro (16) que lleva él mismo una cabeza de
perforación o cabeza de puesta en rotación (18). En la cabeza de
perforación 25 (18) está conectado un tren de varillas (20), en la
extremidad inferior del cual está montada una herramienta de
perforación (22). Como se conoce, la cabeza de perforación (18)
consta notablemente de un motor (24) de puesta en rotación del tren
de varillas. El hundimiento de la herramienta (22) en el suelo para
llevar a cabo la perforación es mandado, por ejemplo por un conjunto
de cadenas o de correas (26) que sirven para el desplazamiento en
traslación del carro (16) a lo largo del mástil, las cadenas (26)
son arrastradas en desplazamiento por un conjunto de motor (28).
De acuerdo con la invención, la máquina va
equipada con una cierta cantidad de captadores que son notablemente
un captador de empuje (30) correspondiente por ejemplo a la presión
del motor hidráulico (26) que provoca el hundimiento del tren de
varillas, por un captador (32) montado sobre el carro (16) y que
suministra la velocidad de penetración V_{p} de la herramienta en
el suelo y unos captadores (34, 36) montados igualmente en la
cabeza de perforación que suministran la velocidad de rotación del
tren de varillas V_{r}, así como el par C aplicado a la
herramienta de perforación. Finalmente, unos medios representados
esquemáticamente por (38) permiten determinar la profundidad de la
herramienta de perforación (22). Estos diferentes captadores (30 a
38) están conectados a un conjunto de tratamiento (40) que permite
controlar la realización de la perforación con la ayuda de la
herramienta (22) y de la máquina (10).
En la descripción que sigue, los parámetros
dinámicos de la herramienta de perforación elegidos son el empuje
P, el par C ejercido por la herramienta, la velocidad de rotación
V_{r} de la herramienta y la velocidad de penetración V_{p} de
la herramienta en el suelo. Está claro que no se saldría de la
invención si se utilizaba otros parámetros dinámicos de la
herramienta.
Las mediciones llevadas a cabo por los captadores
(30 a 36) se transmiten en tiempo real al conjunto de tratamiento
(40). Este conjunto de tratamiento consta esencialmente de una
unidad central (42) construida alrededor de un microprocesador, una
memoria de datos (44), una memoria de trabajo (46) y una memoria de
programa (48).
Las mediciones suministradas por los captadores y
transmitidas en forma numérica (o eventualmente analógica) en
tiempo real a la unidad central (42) se memorizan en la memoria de
datos (44) al estar asociadas a la profundidad a la que estas
mediciones se hayan llevado a cabo. La profundidad, por ejemplo, es
tenida en cuenta para unos pasos de 1 cm.
Para obtener unas mediciones significativas de
los parámetros, para unos pasos de profundidad del orden de 1 cm, se
pueden usar dos técnicas. Cuando el suelo no es demasiado duro, el
paso de profundidad de 1 cm puede ponerse en práctica al memorizar
las mediciones correspondientes a las profundidades sucesivas
detectadas por el captador de profundidad (38). Cuando el terreno
es más duro, el tiempo necesitado para perforar 1 cm puede ser
importante. La determinación de las profundidades sucesivas en
relación con las mediciones de los parámetros es por tanto
aleatorio. En este caso, se pueden llevar a cabo unas mediciones
para unos intervalos de tiempo predeterminados y afectar a cada
profundidad predeterminada un valor medio de las mediciones
llevadas a cabo para los intervalos de tiempo que corresponden a
esta profundidad. De todos modos, en la memoria (44), se almacenan
en tiempo real unas mediciones de los cuatro parámetros asociados a
una profundidad.
En la figura 4, las curvas (4a) hasta (4d)
muestran unos valores de parámetros P, C, V_{r} y V_{p} para
diferentes profundidades tales como se han registrado en tiempo
real.
De acuerdo con la invención a partir de las
mediciones de los cuatro parámetros, se calculan dos variables
representativos de la calidad del suelo. Estas variables pueden ser
de unas cantidades diferentes y calculadas de acuerdo con unas
fórmulas diferentes. En el ejemplo particular descrito, la primera
variable C_{M} es la variación del par medio que representa el
valor medio del par en un cierto período. Se comprende que, cuanto
más débil sea esta variable C_{M}, más constante es la fuerza que
se necesita para perforar el suelo, es decir más tendrá el suelo
unas propiedades de dureza homogénea.
La segunda variable elegida es conocida bajo el
nombre de coeficiente de Sommerton. Se da por la siguiente
fórmula:
S = P
\sqrt{\frac{V_{r}}{V_{p}}}
Cuanto más elevado sea el coeficiente S, más duro
es el suelo.
De acuerdo con el procedimiento de la invención,
se detecta, para las profundidades sucesivas, en los valores de las
variables C_{M} y S, una sucesión de valores de estas variables
correspondientes a unas calidades de terreno aceptables para
constituir el anclaje de los postes. Por ejemplo para la variable
C_{M}, este criterio será que este parámetro sea inferior a un
primer valor predeterminado V_{1}. A cambio, para la segunda
variable S, el criterio será que esta variable sea superior a un
valor predeterminado V_{2}.
A medida que se adquieren y se almacenan en la
memoria (44) unos valores de parámetro, se calculan las variables
C_{M} y S para cada profundidad. Los
sub-programas necesarios para estos cálculos se
almacenan en la memoria (48). Estas variables se calculan en la
memoria (46) y son almacenadas de nuevo en la memoria de los datos
(44). La unidad central compara los valores de las variables
C_{M} y S con los valores predeterminados V_{1} y V_{2}. Si
los dos valores de variables son conformes con los criterios
retenidos para la profundidad considerada, se incrementa un
contador (50) como se ha representado en la figura 3 después de la
etapa de comparación (52). A cambio, si uno de los dos criterios
retenidos no se respeta en la etapa (52), el contador (50) se
vuelve a poner a cero por (54).
Para considerar que el fondo de la perforación
corresponde a las condiciones requeridas, se determina de antemano
una profundidad de anclaje en un terreno duro que depende con mayor
frecuencia del diámetro de la perforación misma. Esta profundidad
de anclaje (L) o indicada en la figura 4 puede por tanto convertirse
en una cierta cantidad de pasos de profundidad unitaria. Cuando el
contador (50) se incrementa a un valor correspondiente al número N
de pasos de profundidad asociada a la diferencia de profundidad
(L), lo que se detecta en la etapa (56), el fondo de la perforación
efectivamente llevada a cabo penetra a la profundidad (L) requerida
en un suelo duro. Se puede entonces proceder a la parada de la
máquina de perforación ya que las condiciones de anclaje requeridas
se han alcanzado.
Se procede entonces a la introducción del
hormigón o de la lechada en la perforación que se acaba de llevar a
cabo, para obtener el poste perforado.
Se comprende que, durante la realización de cada
poste moldeado por la técnica descrita anteriormente, es posible
guardar los registros del tipo de los representados en la figura 4
llevados a cabo para los cuatro parámetros P, C, V_{r}, V_{p} y
para los valores de variables C_{M} y S. El maestro de obra podrá
así probar que el poste moldeado se ha llevado a cabo efectivamente
en las condiciones previstas por el cuaderno de cargas.
Claims (10)
1. Procedimiento de realización de un poste
perforado en un terreno con la ayuda de una máquina de perforación,
caracterizado por el hecho de que consta de las siguientes
etapas:
- Se equipa la máquina de perforación con
captadores para medir unas características dinámicas de la
herramienta de perforación, que constan al menos de ciertas de las
siguientes características: par de la herramienta, velocidad de
penetración de la herramienta, velocidad de rotación de la
herramienta, empuje ejercido sobre la herramienta;
- Se memorizan a medida de la adquisición las
mediciones llevadas a cabo por los mencionados captadores para unas
profundidades sucesivas correspondientes a un paso
predeterminado;
- Para cada profundidad, se calcula al menos una
primera variable representativa de la calidad del terreno
encontrado a partir de las mediciones memorizadas, y se memorizan
los valores sucesivos de la primera variable para las profundidades
sucesivas a medida que se lleva a cabo su cálculo;
- Se tratan los valores sucesivos de la variable
indicada para buscar en los valores sucesivos de la variable
mencionada una sucesión sensiblemente continua de valores de la
variable correspondiente con una calidad de terreno aceptable, para
unas profundidades sucesivas correspondientes a una diferencia
predeterminada de profundidades; y
- Se interrumpe la perforación cuando se detecta
la mencionada sucesión sensiblemente continua de valores aceptables
para la mencionada diferencia predeterminada de profundidad.
2. Procedimiento de realización de un poste
perforado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado
por el hecho de que:
- Para cada profundidad se calcula una segunda
variable representativa de la calidad del terreno encontrado a
partir de las medidas memorizadas y se memorizan los valores
sucesivos de la segunda variable para las profundidades
sucesivas.
- Se tratan los valores sucesivos de las
mencionadas primera y segunda variables para buscar en los valores
sucesivos de cada una de las mencionadas variables una sucesión
sensiblemente continua de valores de cada una de las mencionadas
variables que corresponda a una calidad de granito aceptable, para
unas profundidades sucesivas correspondientes a una misma diferencia
predeterminada de profundidades;
- Se interrumpe la perforación cuando se detecta
la mencionada sucesión sensiblemente continua de valores aceptables
para la misma mencionada diferencia predeterminada de
profundidades.
3. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de
que el valor medido de cada parámetro se calcula midiendo el
mencionado parámetro a unos intervalos de tiempo predeterminados y
que afecta a una profundidad determinada a un valor de parámetro
igual al valor medio de las mediciones llevadas a cabo en los
intervalos indicados de tiempo correspondientes a la profundidad
indicada.
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado por el hecho de que la primera variable es
el valor medio del par de la herramienta y la mencionada segunda
variable es una función del empuje, de la velocidad de penetración
de la herramienta y de la velocidad de rotación de la
herramienta.
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
4, caracterizado por el hecho de que la segunda variable se calcula
a partir de la siguiente fórmula:
S = P
\sqrt{\frac{V_{r}}{V_{p}}}
en la cual P es el empuje, V_{r}
es la velocidad de rotación y V_{p} la velocidad de
penetración.
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizado por el hecho de que el valor de la
mencionada primera variable está considerado como aceptable si es
inferior a un valor predeterminado, y el valor de la mencionada
segunda variable está considerado como aceptable si es superior a un
valor predeterminado.
7. Máquina de realización de un poste perforado
en un terreno duro, que consta de una herramienta de perforación
fijada en la extremidad inferior de un tren de varillas y de medios
para provocar la rotación del tren de varillas y su hundimiento en
el suelo, caracterizada por el hecho de que consta además
de:
- unos captadores para medir unas características
dinámicas de la herramienta de perforación, que constan al menos de
ciertas de las características siguientes: par de la herramienta,
velocidad de penetración de la herramienta, velocidad de rotación
de la herramienta, empuje ejercido sobre la herramienta;
- unos medios para memorizar poco a poco durante
su adquisición las mediciones llevadas a cabo por los mencionados
captadores para unas profundidades sucesivas que corresponden a un
paso determinado previamente;
- unos medios para calcular, para cada
profundidad, al menos una primera variable representativa de la
calidad del terreno encontrado a partir de las medidas memorizadas
y unos medios para memorizar los valores sucesivos de la primera
variable para las profundidades sucesivas a medida que se
calculan;
- unos medios para tratar los valores sucesivos
de la mencionada variable para buscar entre los valores sucesivos
de la variable indicada una sucesión sensiblemente continua de
valores de la variable correspondiente con una calidad de terreno
aceptable, para unas profundidades sucesivas correspondientes a una
diferencia de profundidades determinadas previamente; y
- unos medios para interrumpir la perforación
cuando se haya detectado la sucesión sensiblemente continua de
valores aceptables para la mencionada diferencia de profundidad
determinada previamente.
8. Máquina para llevar a cabo un poste perforado
de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada por el
hecho de que consta además de:
- Para cada profundidad unos medios para calcular
una segunda variable representativa de la calidad del terreno
encontrado a partir de las medidas memorizadas y para memorizar los
valores sucesivos de la segunda variable para las profundidades
sucesivas,
- Unos medios para tratar los valores sucesivos
de las mencionadas primera y segunda variables para buscar en los
valores sucesivos de cada una de las mencionadas variables una
sucesión sensiblemente continua de valores de cada una de las
mencionadas variables que corresponde a una calidad de granito
aceptable, para unas profundidades sucesivas correspondientes a una
misma diferencia predeterminada de profundidades; y
- Unos medios para interrumpir la perforación
cuando se haya detectado la mencionada sucesión sensiblemente
continua de valores aceptables para la mencionada misma diferencia
predeterminada de las profundidades.
9. Máquina de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 7 y 8, caracterizada por el hecho de que el
valor medido de cada parámetro se calcula midiendo el mencionado
parámetro a unos intervalos de tiempo predeterminados al afectar a
una profundidad determinada un valor de parámetro igual al valor
medio de las mediciones hechas en los intervalos indicados de
tiempo correspondientes con la mencionada profundidad.
10. Máquina de acuerdo con la reivindicación 8,
caracterizada por el hecho de que la mencionada primera
variable es el valor medio del par de la herramienta y la
mencionada segunda variable es una función del empuje, de la
velocidad de penetración de la herramienta y de la velocidad de
rotación de la herramienta.
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