ES2246268T3 - Procedimiento y equipo para la preparacion de un pilote de hormigon preparado in situ. - Google Patents
Procedimiento y equipo para la preparacion de un pilote de hormigon preparado in situ.Info
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Abstract
Procedimiento para la construcción de un pilote (30) de hormigón preparado in situ con los pasos siguientes: - introducción de un tubo (21) que en el extremo anterior está cerrado con una tapa (22) en el terreno mediante el accionamiento de un dispositivo vibrador (18) que está montado sobre el extremo posterior del tubo; - introducción de hormigón (27) en el tubo (21); - compactación del hormigón mediante la vibración del tubo (21); - extracción del tubo (21) dejando el hormigón.
Description
Procedimiento y equipo para la preparación de un
pilote de hormigón preparado in situ.
La invención se refiere a un procedimiento y un
equipo para la construcción de un pilote de hormigón preparado in
situ mediante la hincadura de un tubo en el terreno y el
subsiguiente llenado del tubo con hormigón.
Es conocida la técnica de construir pilotes de
hormigón preparado in situ a base de hincar en el terreno un
tubo cuyo extremo anterior está cerrado con un tapón para hormigón.
Según dicha técnica, se golpea con un martinete contra el tapón para
hormigón, con lo cual es hincado el tubo. A continuación se expulsa
del tubo el tapón para hormigón, y se procede a llenar el tubo con
hormigón. A continuación se retira el tubo, quedando en el terreno
el hormigón en forma de pilote. La realización de tales pilotes
hincados consume a menudo gran cantidad de tiempo y está aquejada de
una serie de problemas. Forma parte de los mismos el hecho de que al
ser golpeado el tubo se producen fuertes vibraciones que representan
una importante contaminación acústica y se transmiten en el terreno,
pudiendo con ello dañar las construcciones contiguas. Debido a los
golpes se produce además una compactación del terreno. Dicha
compactación del terreno es favorable para la capacidad de carga.
Dicha compactación del terreno se produce también cuando se hincan
tubos por vibración. El terreno es desplazado, y es con ello
compactado.
En el documento CH 648 074 A5 están descritos un
procedimiento y un equipo de los cuales parten los preámbulos de las
reivindicaciones 1 y 5. Aquí se hinca por vibración en el terreno
con un vibrador un tubo de acero que en el extremo anterior presenta
una tapa que puede ser girada en torno a una articulación. Al ser el
tubo hincado por vibración en el terreno, la tapa está cerrada. A
continuación se tira del tubo hacia arriba, con lo cual se abre la
tapa, y se procede a llenar la perforación con hormigón a través del
tubo. Para la compactación del hormigón se baja de nuevo a
continuación el tubo, tras haber sido cerrada de nuevo la tapa.
El documento DE 195 32 931 A1 describe la
introducción de elementos prefabricados de hormigón que constituyen
pilotes en el terreno mediante vibración. El dispositivo vibrador
está montado en un carro que es desplazable a lo largo de una
columna de martinete alargada. Para la aplicación de una fuerza de
avance al elemento de hormigón está previsto un sistema de cable de
tracción.
Por el documento DE 26 19 431 A1 es conocido un
procedimiento para la construcción de un pilote de hormigón
preparado in situ en el cual se hinca en el terreno con un
martinete diesel un tubo que en el extremo anterior está cerrado con
un pie de pilote. Tras el llenado con hormigón dejando el pie del
pilote en el terreno, se retira el tubo utilizando un vibrador.
Los procedimientos y equipos conocidos no son
adecuados para el hormigonado en agua subterránea. En este caso se
produce una dilución del hormigón que se introduce, con lo que, tras
haber fraguado, el hormigón no presenta la necesaria densidad y
calidad.
En el libro técnico BUJA "Handbuch des
Spezialtiefbaus", Werner Verlag GmbH & Co. KG Düsseldorf,
1998, páginas 207-210, están descritos diversos
procedimientos de hincadura para la construcción de pilotes de
hormigón preparado in situ. En cada uno de estos
procedimientos se hinca en el terreno con un martinete un tubo a
hincar cuyo extremo inferior está cerrado con una placa de fondo.
Tras haber sido efectuado el llenado con hormigón se retira con un
dispositivo de tracción el tubo hincado. Al ser elevado el tubo se
desprende y queda en el terreno la placa de fondo que había cerrado
el extremo inferior del tubo. En una variante la placa de fondo está
provista de un reborde que rodea el extremo inferior del tubo que se
hinca. Entre el reborde y el extremo inferior del tubo que se hinca
está aprisionado un cable embreado para la estanqueización. Este
procedimiento es un procedimiento de hincadura en el que se utilizan
vibraciones tan sólo para retirar el tubo. El cable embreado
requiere practicar una ranura circundante en el extremo inferior del
tubo que se hinca. Dicho cable embreado debe ser utilizado en forma
de lazo cerrado prefabricado, porque no se dispone de espacio para
acomodar un nudo.
La invención persigue la finalidad de indicar un
procedimiento y un equipo con los que incluso en ambiente acuoso
pueda construirse con la calidad necesaria un pilote de hormigón
preparado in situ.
Esta finalidad es alcanzada con el procedimiento
con las características de la reivindicación 1 y con el equipo con
las características de la reivindicación 5. Según la invención, el
pilote de hormigón preparado in situ se construye por el
procedimiento de desplazamiento del terreno, o sea sin una
excavación del terreno, a base de hincar mediante vibración en el
terreno un tubo que en el extremo anterior está cerrado con una
tapa. Esta hincadura por vibración tiene lugar con una simultánea
aplicación de una fuerza de avance estacionaria. Sorprendentemente
se ha comprobado que es posible hincar con una gran velocidad de
avance en terrenos no cohesivos o guijarrosos un tubo que tiene el
extremo anterior cerrado y al que se sujeta en el extremo posterior
del tubo un dispositivo vibrador. Tales dispositivos vibradores son
conocidos por la hincadura de tablestacados. Se trata de vibradores
que producen una fuerza de vibración exclusivamente en dirección
longitudinal, o sea que se trata de vibradores de actuación lineal.
Cuando se emplea un vibrador de este tipo es necesaria una cierta
adaptación de la frecuencia de vibración y la fuerza de avance, para
impedir que las vibraciones ocasionen interferencias no deseadas en
el tubo y se anulen en parte mútuamente. La frecuencia a utilizar, o
sea la frecuencia con la que se hace que funcione el dispositivo
vibrador, depende de las circunstancias que concurran en cada caso,
y en particular de la longitud del tubo. En la práctica se ha
comprobado que resultan muy favorables frecuencias de vibración
relativamente altas de más de 30 Hz.
Gracias al hecho de que la tapa está puesta
suelta como elemento independiente delante del extremo anterior del
tubo y aprisionando una lámina elástica e impermeable de
estanqueización, se impide la penetración de agua en el tubo. Por
consiguiente, el hormigón que se vierte no se ve afectado por una
entrada de agua ajena. Al ser retirado el tubo, la tapa queda en el
terreno.
Este dispositivo vibrador que se utiliza para
hincar el tubo puede ser también usado para compactar el hormigón
tras haber sido el mismo introducido en el tubo. A pesar de que este
dispositivo vibrador efectúa la vibración en la dirección
longitudinal del tubo, las vibraciones se transmiten a pesar de ello
al hormigón. En las inmediaciones de la pared del tubo se produce
una capa acuosa que hace que disminuya el rozamiento del hormigón
contra la pared y favorece también la extracción del tubo. Durante
la extracción del tubo puede estar asimismo en funcionamiento el
dispositivo vibrador. El tubo se desliza entonces casi sin
resistencia a lo largo del hormigón.
En una particularmente conveniente forma de
realización de la invención la tapa que cierra el extremo anterior
del tubo tiene un collar circundante. Entre el tubo y la tapa está
aprisionada una lámina elástica e impermeable de estanqueización.
Esta lámina impermeable de estanqueización estanqueiza el tubo
impidiendo la penetración de agua al ser el tubo hincado. Gracias a
ello puede garantizarse que el tubo no contendrá agua al ser
introducido el hormigón. La lámina impermeable de estanqueización es
ciertamente aplanada entre el lado frontal del tubo y la tapa, pero
a pesar de ello transmite las vibraciones del tubo a la tapa, porque
al estar aplanada ha perdido su propiedad de elasticidad. La
elasticidad queda restablecida al no estar dicha lámina impermeable
de estanqueización sometida a carga. Al ser extraído el tubo, la
tapa queda en el terreno como elemento perdido. El collar contribuye
a fijar la tapa en el terreno.
La invención se basa en la constatación del hecho
de que todo el sistema que consta del dispositivo vibrador, del tubo
de acero, de la junta de estanqueidad y de la tapa es un sistema que
actúa como un conjunto y oscila con ondas sinusoidales, oponiendo el
terreno una resistencia al mismo. Debido a ello, durante la
vibración ya no se ve libre de carga la tapa, que cierra el tubo
herméticamente bajo presión, con lo cual no se produce una
destrucción ni una reducción de la estanqueidad al agua. El sistema
es básicamente adecuado para construir pilotes en terrenos con o sin
agua subterránea.
Gracias a la técnica según la cual se instala un
tubo enterizo que es también retirado de nuevo en una sola pieza,
todo el hormigón del pilote puede ser introducido en una carga en el
tubo. Gracias a la estanqueidad al agua, el hormigón puede ser
empotrado incluso sin tubo contractor. Al ser retirado el tubo
mediante el dispositivo vibrador, la tapa queda en el terreno y el
hormigón es compactado.
La construcción de pilotes según la invención es
sencilla de realizar y está exenta de riesgos. La colocación del
entubado para un pilote es efectuada en una sola pieza, pudiendo
colocarse incluso las mayores longitudes de tubo de muchos metros.
Debido al desplazamiento del terreno y a la vibración, el terreno es
mejorado en la zona inmediatamente contigua al pilote. La
incorporación de la armadura y del hormigón tiene lugar en seco. El
rendimiento puede ser incrementado con un factor de 10 en
comparación con los procedimientos de perforación rotativa
habituales.
habituales.
La fuerza de avance es aplicada como fuerza de
avance activa adicionalmente al peso del tubo, actuando en el tubo
un torno de cable u otra fuente de fuerza.
Se aclara más detalladamente a continuación un
ejemplo de realización de la invención haciendo referencia a los
dibujos.
Las distintas figuras muestran lo siguiente:
La Fig. 1, una vista lateral del equipo para la
construcción de pilotes de hormigón preparado in situ;
la Fig. 2, una sección vertical del terreno
durante la hincadura del tubo cerrado con una tapa;
la Fig. 3, la introducción de una armadura en el
tubo;
la Fig. 4, la introducción de hormigón en el
tubo;
la Fig. 5, la vibración del tubo para la
compactación del hormigón;
la Fig. 6, la extracción del tubo; y
la Fig. 7, el pilote de hormigón preparado in
situ terminado.
En la Figura 1 está representada una excavadora
móvil 10 que lleva el equipamiento para la construcción de pilotes
de hormigón preparado in situ. Pertenece a este equipamiento
un mástil auxiliar 11 que puede ser alzado en la excavadora 10 con
ayuda de un cilindro hidráulico 12. Está sujetado al mástil auxiliar
11 el mástil principal o columna de martinete 13. En la columna de
martinete 13 está montado un carro 14 de forma tal que el mismo es
desplazable longitudinalmente. Actúa en este carro un sistema de
cable de tracción 15 que discurre por sobre una polea de reenvío
superior 16 en el extremo superior de la columna de martinete y por
sobre una polea de reenvío inferior 17 en el extremo inferior de la
columna de martinete. El sistema de cable de tracción 15 es
accionado de manera reversible por tornos de cable (no
representados), de forma tal que el carro 14 puede ser desplazado
por la columna de martinete. El carro 14 lleva un dispositivo
vibrador 18 que contiene masas excéntricas rotativas que giran por
parejas en sentidos contrarios y producen vibraciones verticales.
Estas vibraciones son exclusivamente verticales, es decir que no
tienen componentes horizontales. En el extremo inferior del
dispositivo vibrador se encuentran mordazas prensoras 19 que son
susceptibles de ser accionadas hidráulicamente y sujetan alas
laterales de una cabeza 20 y gracias a ello unen la cabeza 20 al
dispositivo vibrador 18 de forma tal que las vibraciones que son
producidas por el dispositivo vibrador son transmitidas a la cabeza.
La cabeza 20 está fijada al extremo superior del tubo 21. El tubo 21
es un tubo cilíndrico de acero que sirve de elemento de encofrado
para el pilote de hormigón preparado in situ que debe
construirse. El tubo presenta en su extremo superior una brida para
su sujeción a la cabeza 20, mientras que el extremo inferior está
configurado sin brida. El tubo 21 tiene por regla general una
longitud de varios metros. El diámetro exterior del tubo es por
ejemplo de 40 o 60 cm, o incluso de 75 cm. El extremo inferior del
tubo 21 está cerrado con una tapa 22. La tapa 22 consta de un disco
plano 23 con un collar circundante 24 que rodea al extremo del tubo.
En la tapa 22 está introducida una lámina impermeable de
estanqueización 25 que cubre el disco 23 y discurre hacia arriba
dentro del collar. La lámina impermeable de estanqueización 25 está
hecha a base de un plástico elástico que cierra con estanqueidad al
agua el extremo inferior del tubo 21. La lámina impermeable de
estanqueización 25 es aprisionada entre el collar 24 de la tapa y el
extremo del tubo. Dicha lámina impermeable de estanqueización tiene
una resistencia que es tal que dicha lámina no es cortada o
cizallada cuando es considerable la presión axial del tubo. Al estar
comprimida, dicha lámina impermeable de estanqueización transmite
las fuerzas de vibración axiales del tubo 21 a la tapa 22.
En la Figura 2 está representada la hincadura por
vibración del tubo 21 en el terreno. El extremo inferior del tubo
está cerrado con la tapa 22 con la interposición de la lámina
impermeable de estanqueización 25. Gracias a ello se impide la
entrada de agua en el tubo. Mientras se hinca el tubo 21 es ejercida
en el tubo a través del sistema de cable de tracción 15 una fuerza
de avance, con lo cual el tubo es presionado contra el fondo del
terreno. Esta fuerza de avance es mayor que los pesos del tubo y del
dispositivo vibrador que actúan en el tubo 21. Dicha fuerza de
avance es al menos el doble de este peso. En un ejemplo de
realización práctica el dispositivo vibrador 18 tiene un peso de 6 a
9 toneladas, y el tubo 21 tiene un peso de 1 tonelada. La fuerza de
avance vertical que es aplicada adicionalmente mediante el sistema
de cable de tracción 15 es de 16 a 20 toneladas. Mediante la fuerza
de avance se logra que las oscilaciones vibratorias sean convertidas
con eficacia en potencia de avance.
La Figura 3 muestra el tubo 21 que ha sido
hincado mediante vibración hasta la profundidad deseada. A
continuación fue retirado de la cabeza 20 el dispositivo vibrador
18, y se bajó al interior del tubo 21 una armadura de hierro 26.
A continuación se introduce por arriba hormigón
27 en el interior del tubo 21 según la Figura 4. Gracias a la tapa
22, que está montada de manera que produce un cierre hermético, está
garantizado que no habrá agua en el tubo, con lo que el hormigón
conserva la consistencia prevista. El tubo 21, que sobresale del
terreno, es llenado con hormigón hasta más arriba de la longitud
prevista para el pilote. Al ser efectuada la subsiguiente vibración
este hormigón se asienta, con lo cual el nivel superior baja
finalmente hasta la altura deseada. La medida del sobrellenado con
hormigón se determina empíricamente al ser construido el primer
pilote y se repite a continuación al ser construidos los siguientes
pilotes iguales. Así pues, es posible trabajar con cantidades de
hormigón fijas.
Tras el llenado del tubo 21 con hormigón 27 el
dispositivo vibrador 18 es sujetado de nuevo con las mordazas 19 a
la cabeza 20, y es puesto en funcionamiento. Entonces el tubo 21 es
sometido a vibraciones verticales según la Figura 5. Con ello se
compacta el hormigón, formándose a lo largo de la pared del tubo una
capa acuosa 28. Según la Figura 6 se retira el tubo 21 hacia arriba
con el sistema de cable de tracción 15 antes de que se haya fraguado
el hormigón 27. La tapa 22 queda con la lámina impermeable de
estanqueización 25 en el terreno. El extremo inferior del tubo se
separa de la tapa, que estaba tan sólo colocada sin fijación. La
extracción del tubo 21 hacia arriba se efectúa mientras sigue siendo
accionado el dispositivo vibrador 18. Debido al movimiento de
vibración la extracción del tubo discurre con toda normalidad y sin
impedimentos, con lo que no se producen choques bruscos. Gracias a
ello queda garantizada una uniformemente alta calidad del hormigón
preparado in situ.
La Figura 7 muestra el pilote 30 de hormigón
preparado in situ terminado en el terreno. El pilote de
hormigón sigue estando sobre la tapa 22, que contiene la lámina
impermeable de estanqueización 25. Estos elementos constituyen
elementos de encofrado perdidos.
Claims (6)
1. Procedimiento para la construcción de un
pilote (30) de hormigón preparado in situ con los pasos
siguientes:
- introducción de un tubo (21) que en el extremo
anterior está cerrado con una tapa (22) en el terreno mediante el
accionamiento de un dispositivo vibrador (18) que está montado sobre
el extremo posterior del tubo;
- introducción de hormigón (27) en el tubo
(21);
- compactación del hormigón mediante la vibración
del tubo (21);
- extracción del tubo (21) dejando el
hormigón;
caracterizado por el hecho de que
la tapa (22) es colocada suelta como elemento
independiente delante del extremo anterior del tubo aprisionando una
lámina elástica e impermeable de estanqueización (25), y al ser
retirado el tubo (21) queda en el terreno.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que durante el accionamiento
del dispositivo vibrador (18) es ejercida en el tubo (21) a través
de un sistema de cable de tracción (15) una fuerza de avance
estacionaria, siendo la fuerza de avance mayor que los pesos que
actúan en el tubo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por el hecho de que la tapa (22) con un collar
circundante (24) es puesta sobre el extremo anterior del tubo
encerrando la lámina impermeable de estanqueización (25).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1-3, caracterizado por el
hecho de que la compactación del hormigón (27) se efectúa utilizando
el mismo dispositivo vibrador (18) que se utiliza para la
introducción del tubo (21).
5. Equipo para la construcción de un pilote (30)
de hormigón preparado in situ, con un dispositivo vibrador
(18), un tubo (21) que es sujetado al dispositivo vibrador (18) y es
expuesto a las vibraciones del dispositivo vibrador y una tapa (22)
que cierra el extremo anterior del tubo (21); caracterizado
por el hecho de que el dispositivo vibrador (18) está montado en un
carro (14) que es desplazable a lo largo de una columna de martinete
(13) alargada y está previsto un sistema de cable de tracción (15)
para aplicar una fuerza de avance al tubo (21) y para retirar el
tubo, y de que la tapa (22) está sobrepuesta suelta como elemento
independiente delante del extremo anterior del tubo aprisionando una
lámina elástica e impermeable de estanqueización (25).
6. Equipo según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que la tapa (22) tiene un
collar circundante (24), y de que entre el tubo (21) y la tapa (22)
queda aprisionada la lámina elástica e impermeable de
estanqueización (25).
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