ES2251815T3 - Procedimiento de avance de tubos para la instalacion subterranea de tuberias y tubo de avance para la realizacion del procedimiento. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de avance de tubos para la instalación subterránea de tuberías, en el que se hacen avanzar sucesivamente en el terreno unos tubos de avance individuales desde una estación de prensado dispuesta en un pozo de prensado y, eventualmente empleando estaciones de prensado intermedias que dividen la línea de tubos en secciones, se yuxtaponen dichos tubos para proporcionar una tubería que forma una cadena articulada, caracterizado porque el tubo de avance (5) es hincado en el terreno a través de una envolvente tubular (11) unida con un tubo interior (12) para absorber las fuerzas de prensado y la línea de tubos es guiada articuladamente durante el avance en dirección longitudinal, y porque, después de concluido el avance de los tubos de toda la línea de tubos, los tubos de avance (5) son unidos rígidamente uno con otro por cooperación de fuerzas longitudinales a través de los tubos interiores (12).

Description

Procedimiento de avance de tubos para la instalación subterránea de tuberías y tubo de avance para la realización del procedimiento.

La presente invención se refiere a un procedimiento de avance de tubos para la instalación subterránea de tuberías en el que se hacen avanzar sucesivamente en el terreno tubos de avance individuales desde una estación de prensado dispuesta en un pozo de prensado y, empleando estaciones de prensado intermedias que dividen la línea de tubos en secciones, se yuxtaponen dichos tubos para proporcionar una tubería que forma una cadena articulada, y se refiere, además, a un tubo de avance para realizar el procedimiento.

Un procedimiento para la fabricación del tubo compuesto es conocido por el documento DE-A-4127992.

Se conocen suficientemente procedimientos de este tipo para obtener avances de tubos a presión. Un dispositivo de prensado accionado preferentemente de forma hidráulica, dispuesto en un pozo de prensado o pozo de partida, hinca primero en el suelo un escudo de acero o una corona cortante o una máquina tuneladora, que se encuentra en una trayectoria de deslizamiento y que actúa como punta de avance, haciéndolo pasar a través de una abertura que se encuentra en la pared delantera del pozo. De esta manera, se presionan sucesivamente unos tubos de avance individuales hacia dentro del suelo y se forma a la vez una línea de tubos, apoyándose uno en otro los tubos de avance por sus lados frontales con intercalación de una respectiva capa intermedia deformable para transmitir la fuerza de prensado al respectivo tubo de avance situado delante en la dirección de avance y, por tanto, a la tubería que se encuentra ya en terreno. En los extremos de los tubos de avance empalmados uno a otro están previstas juntas para crear una línea de tubos en sí ciertamente móvil, pero hermética. De este modo, es teóricamente posible hincar en el suelo una columna de tubos de cualquier longitud formada de tubos individuales mientras se realiza simultáneamente el arranque del material necesario en la punta de avance con el escudo.

Con el incremento de la longitud de avance aumentan también las fuerzas de prensado debido a que el rozamiento de los tubos se va haciendo mayor, pero estas fuerzas están limitadas por la capacidad de carga de los elementos de avance y de la pared trasera del pozo. Sin embargo, para poder hacer avanzar aún más la columna de tubos en el suelo, se disponen unas estaciones de prensado intermedias a determinadas distancias entre dos tubos de avance adyacentes, las cuales subdividen la columna de tubos en secciones, de modo que con las estaciones de prensado intermedias pueden hacerse avanzar cada vez secciones individuales de la columna de tubos en las que el rozamiento en la periferia exterior es menor que en toda la línea de tubos.

Los tubos de avance son en su mayor parte de hormigón armado y, por tanto, presentan en los lados frontales una superficie de transmisión de fuerza suficientemente grande entre tubos de avance mutuamente adyacentes o entre un tubo de avance y una estación de prensado principal o una estación de prensado intermedia. La unión móvil de los tubos de avance individuales en los lados frontales por medio de elementos de junta proporciona también la flexibilidad deseada de toda la línea de tubos y su configuración como cadena articulada, de modo que pueda controlarse la dirección de avance a través de la corona cortante de la punta de avance.

Sin embargo, en este procedimiento y en los tubos de avance conformados correspondientemente es desventajoso el hecho de que, debido a grandes variaciones de dirección durante el avance o a la presencia de una presión interior elevada, por ejemplo ya en la prueba de hermeticidad de la línea de tubos bajo presión interior elevada o durante el transporte de medios líquidos o gaseosos a presión, se producen en la línea de tubos articulada unas fuerzas de tracción que están ligadas a problemas de sellado en los empalmes de los tubos.

Para evitar las desventajas citadas, el empleo de tubos de avance soldables entre sí, que consisten en acero, podría representar una alternativa a los procedimientos de avance de tubos anteriormente descritos con tubos de hormigón armado. Para ello, los extremos de los respectivos tubos de avance que se encuentran en el pozo de prensado tendrían que soldarse entre sí antes de la carrera de prensado, de modo que se haga avanzar en el terreno una línea de tubos ciertamente hermética, pero rígida. Sin embargo, este procedimiento no es adecuado para trayectos de prensado previo porque, a partir de una longitud de línea determinada, ya no se puede controlar la dirección de avance debido a la línea de tubos rígida, las fuerzas de prensado a aplicar sobre la línea de tubos están limitadas por la capacidad de carga de las costuras de soldadura entre los tubos de avance empalmados uno con otro y el montaje de estaciones de prensado intermedias no puede aminorar las altas fuerzas de prensado necesarias en líneas de tubos largas debido al rozamiento en la superficie de los tubos, puesto que los lados frontales pequeños de los tubos de avance de acero no son adecuados para absorber y transmitir las fuerzas ejercidas por las estaciones de prensado intermedias. El proceso de soldadura necesario en el pozo de prensado tendría, además, como consecuencia de una larga interrupción del proceso de avance.

Por tanto, la invención se basa en el problema de indicar un procedimiento de avance de tubos con el que puedan producirse líneas de tubo largas y estancas que puedan someterse a fuerzas de tracción y compresión y sean controlables en su dirección.

Otro objetivo de la invención consiste en la habilitación de un tubo de avance diseñado para la realización del procedimiento.

Según la invención, el problema se resuelve en un procedimiento de avance de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de tal manera que el tubo de avance es hincado en el terreno a través de una espesa envolvente tubular unida con un tubo interior para absorber las fuerzas de prensado y la línea de tubos es guiada de forma articulada durante el avance en la dirección longitudinal, y, después de terminar el avance de los tubos de toda la línea de tubos, los tubos de avance se unen rígidamente entre sí por arrastre de fuerza longitudinal a través de los tubos interiores.

El tubo de avance según la invención para la realización del procedimiento se caracteriza por un conjunto compuesto de un tubo interior de pared delgada y una envolvente tubular cuyo espesor, para absorber y transmitir las fuerzas de prensado, asciende a un múltiplo del espesor de la pared del tubo interior, estando dimensionados los tubos interiores con respecto al espesor de la pared de tal modo que, en estado de funcionamiento, éstos aguanten la presión interior y exterior que actúa sobre ellos, incluso sin envolvente tubular, y los tubos interiores adyacentes en la línea de tubos puedan unirse entre sí en arrastre de fuerza y las envolventes tubulares adyacentes estén selladas entre sí con ayuda de elementos de junta.

Con el procedimiento según la invención y el tubo de avance conformado de manera correspondiente pueden tenderse tuberías bajo tierra por el avance de los tubos en la longitud deseada y con la posibilidad de controlar la dirección del movimiento de la línea de tubos. Simultáneamente, se crea una línea de tubos homogénea unida en arrastre de fuerza longitudinal, que permanece en sí estable bajo fuerzas actuantes en dirección axial y radial y que no plantea ningún problema de sellado.

Preferentemente, el sistema de tubos según la invención, debido a su sellado interior y exterior, es adecuado también para su utilización en zonas de protección contra el agua y, en concreto, como sustitutivo de los sistemas de tubo doble allí necesarios.

Según otra característica de la invención, el tubo interior es de acero, mientras que la envolvente tubular es de hormigón armado, preferentemente de hormigón de fibras de acero, realizándose la unión rígida por soldadura entre los tubos interiores de los respectivos tubos de avance adyacentes.

Aparte del acero, pueden utilizarse también para los tubos interiores otros materiales metálicos o materiales sintéticos termoplásticos o duroplásticos, realizándose la unión de los tubos interiores según procedimientos convencionales. Los tubos interiores están dimensionados de tal manera con respecto al espesor de la pared que, en estado de funcionamiento, aguanten la presión interior y exterior que actúa sobre ellos, incluso sin la envolvente tubular.

En otra configuración de la invención, el tubo de avance presenta en su lado frontal un anillo de montaje que sobresale de éste y que está unido firmemente con el lado exterior del tubo interior. El extremo libre del anillo de montaje, durante el avance del tubo, encaja telescópicamente y con holgura en un rebaje periférico entre el tubo interior y la envolvente tubular del tubo de avance adyacente. Este anillo de montaje sirve para el guiado articulado de los tubos de avance yuxtapuestos durante el avance de los tubos. Simultáneamente, en estado de funcionamiento de la línea de tubos, dicho anillo sirve, después del prensado previo, como medio de fijación o pieza de unión entre tubos interiores adyacentes.

En una ejecución de la invención se embute por un extremo del tubo de avance en la superficie periférica de la envolvente tubular otro anillo de guiado que sobresale de la superficie frontal, que contribuye a la orientación alineada y a la retención mutua de los tubos de avance adyacentes y que, por medio de anillos de junta, está unido con la superficie exterior del tubo de avance opuesto (colindante). Por tanto, queda garantizado el sellado en la superficie exterior de la línea de tubos y, simultáneamente, la movilidad articulada de los tubos de avance uno con respecto a otro durante el avance de los mismos.

Otras características y perfeccionamientos convenientes de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción de una forma de realización de la misma indicada a título de ejemplo, así como de las reivindicaciones adjuntas.

Se explica con más detalle un ejemplo de forma de realización de la invención haciendo referencia al dibujo, en el que:

La figura 1 muestra una representación esquemática del procedimiento de avance de tubos con los tubos de avance conformados según la invención;

La figura 2 muestra una vista en sección detallada en la zona de los lados frontales opuestos entre sí de dos tubos de avance antes de yuxtaponerlos en el pozo de prensado; y

La figura 3 muestra una vista en sección en la zona de las paredes de tubo unidas entre sí por el lado frontal en arrastre de fuerza longitudinal, en el estado de funcionamiento de la tubería tendida bajo tierra.

Según la figura 1, al principio y al final de una línea de tubos que se va a tender se encuentran un pozo de partida o pozo de prensado 1 y un pozo de destino 2. En el pozo de prensado 1 está dispuesto sobre una solera de hormigón 3 un bastidor de guiado 4 para alojar y guiar el correspondiente tubo de avance 5 que se ha de hacer avanzar, así como una estación de prensado principal 7 apoyada en una construcción de contrafuerte 6. En el primer tubo de avance, en la dirección de avance, está prevista una corona cortante 8 a través de la cual la tierra obtenida llega al interior del tubo para ser retirada del mismo y llevada al exterior con medios de transporte adecuados (no representado). En la línea de tubos está dispuesta entre los lados frontales opuestos de dos tubos de avance 5 una estación de prensado intermedia hidráulica 9. La introducción de los tubos de avance 5 en el pozo de prensado 1 se realiza con un dispositivo de elevación 10.

Como se desprende de la figura 2, los tubos de avance 5 están realizados como tubos compuestos a base de una envolvente tubular 11 de hormigón de fibras de acero, conformada en espesor de pared grande para transmitir la fuerza de prensado, y un tubo interior 12 de acero que sirve para la unión en arrastre de fuerza longitudinal de los tubos de avance individuales 5. En el ejemplo de forma de realización se observa que, en el caso de una línea de tubos con un diámetro de d_{i} = 1200 mm, a un espesor de pared s_{i} del tubo interior 12 de 11 mm le corresponde un espesor de pared s_{RM} de la envolvente tubular 11 de 130 mm. Es decir, el espesor de pared de la envolvente tubular asciende a varias veces el espesor de pared del tubo interior 12. En los extremos frontales del tubo de avance 5 está previsto un rebaje periférico 13, 13a entre el tubo interior 12 y la envolvente tubular 11, estando soldado en el rebaje 13 formado en un lado frontal del tubo de avance 5 un anillo de montaje 14 que sobresale del lado frontal del tubo de avance 5 y que, en estado yuxtapuesto de los tubos de avance 5, encaja telescópicamente y con holgura lateral en el rebaje periférico 13a opuesto del tubo de avance colindante 5. El rebaje 13a es ligeramente más ancho que el espesor de pared del anillo de montaje 14, el cual, por tanto, está situado con holgura en el rebaje 13a y, durante el avance, crea una unión articulada entre los tubos de avance 5.

En un extremo de los tubos de avance 5 se encuentran unas cavidades 15 ó 16, 17 que se extienden en sentido periférico por el lado exterior de la envolvente tubular 11 y en las que encaja un anillo de guiado 18 dispuesto en el extremo del respectivo tubo de avance adyacente para, por un lado, guiar los tubos de avance 5 empalmados uno con otro al prensarlos previamente en cualquier dirección, es decir, para impedir una desviación perpendicular a la dirección de avance, y, por otro lado, crear un sellado hacia fuera con ayuda de unos anillos de junta 19, 20 y 21 durante el prensado previo y en el estado de funcionamiento.

El montaje de los tubos de avance 5 en el pozo de prensado 1 se realiza ahora de tal manera que un tubo de avance 5 depositado sobre el bastidor de guiado 4 con el dispositivo de elevación 10 sea enchufado con los extremos sobresalientes del anillo de montaje 14 y del anillo de guiado 18 en o sobre el rebaje opuesto 13a o las cavidades 16, 17, concretamente hasta que las dos superficies frontales de la envolvente tubular 11 de los tubos de avance colindantes vengan a hacer tope uno con otro por medio de un anillo de transmisión de presión 22 dispuesto entre dichos tubos. A continuación, se ejerce una fuerza de prensado con la estación de prensado principal 7 sobre el tubo de avance 5 que se encuentra en el bastidor de guiado 4, es decir, sobre la superficie frontal libre de la envolvente tubular 11, y, por tanto, la línea de tubos que se extiende hasta una estación de prensado intermedia 9 se desplaza en la dirección del pozo de destino 2. Previamente, el segmento de la línea de tubos situado delante de la estación de prensado intermedia 9, considerado en la dirección de avance, ha sido ya prensado a través del terreno con ayuda de dicha estación de prensado intermedia.

De esta manera, puede prensarse previamente bajo tierra una línea de tubos larga - eventualmente utilizando estaciones de prensado intermedias adicio-
nales -, con lo que los tubos de avance 5 adyacentes no pueden desplazarse uno contra otro perpendicularmente a la dirección de avance y, sin embargo, es posible una unión articulada de los tubos de avance 5 entre sí. Por medio de esta unión articulada entre los tubos de avance 5 puede controlarse la dirección de la línea de tubos durante el avance.

Después de que la columna de tubos haya alcanzado su longitud definitiva en la dirección deseada, los tubos de avance 5 se unen entre sí a través de los tubos interiores 12, para lo cual se suelda el anillo de montaje 14 con el tubo interior 12 del tubo de avance colindante - en el que está alojado de forma móvil durante el avance de prensado - con ayuda de un dispositivo de soldadura accionado de forma manual, semiautomática o automática soldadura (no representado). Por tanto, se facilita una línea de tubos unida en arrastre de fuerza longitudinal, que, incluso bajo fuerzas que actúan en dirección axial y radial, satisface los requisitos de estabilidad y estanqueidad.

En el ejemplo de forma de realización el anillo de montaje 14 está dimensionado en longitud de tal manera que entre los lados frontales opuestos de los tubos interiores 12 permanece un espacio para disponer una costura de soldadura 23, el cual se cierra o rellena a continuación con una masa de mortero de cemento 24 que se une a una capa de mortero de cemento 25 prevista en el lado interior del tubo interior 12.

Lista de símbolos de referencia

1	Pozo de prensado (pozo de partida)
2	Pozo de destino
3	Solera de hormigón
4	Bastidor de guiado
5	Tubo de avance
6	Construcción de contrafuerte
7	Estación de prensado principal
8	Corona cortante
9	Estación de prensado intermedia
10	Dispositivo de elevación
11	Envolvente tubular
12	Tubo interior
13, 13a	Rebaje periférico
14	Anillo de montaje
15, 16,
17	Cavidad periférica
18
19, 20	Anillo de guiado
21	Anillo de junta
22	Anillo de transmisión de presión
23	Costura de soldadura
24	Masa de mortero de cemento
25	Capa de mortero de cemento.

Claims (10)

1. Procedimiento de avance de tubos para la instalación subterránea de tuberías, en el que se hacen avanzar sucesivamente en el terreno unos tubos de avance individuales desde una estación de prensado dispuesta en un pozo de prensado y, eventualmente empleando estaciones de prensado intermedias que dividen la línea de tubos en secciones, se yuxtaponen dichos tubos para proporcionar una tubería que forma una cadena articulada, caracterizado porque el tubo de avance (5) es hincado en el terreno a través de una envolvente tubular (11) unida con un tubo interior (12) para absorber las fuerzas de prensado y la línea de tubos es guiada articuladamente durante el avance en dirección longitudinal, y porque, después de concluido el avance de los tubos de toda la línea de tubos, los tubos de avance (5) son unidos rígidamente uno con otro por cooperación de fuerzas longitudinales a través de los tubos interiores (12).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las fuerzas de prensado se transmiten a los lados frontales de la envolvente tubular (11) o entre éstos.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la unión de los tubos interiores (12) se realiza por soldadura, pegado, laminado o procedimientos similares.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la transmisión de la fuerza de prensado entre los lados frontales de la envolventes tubulares (11) se realiza por medio de un anillo de transmisión de presión plásticamente deformable (22).

5. Tubo de avance para realizar el procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta un conjunto compuesto de un tubo interior (12) de pared delgada y una espesa envolvente tubular (11) cuyo espesor, para absorber y transmitir las fuerzas de prensado, asciende a un múltiplo del espesor de pared del tubo interior (12), estando dimensionados los tubos interiores (12) con respecto al espesor de pared de tal manera que éstos, en estado de funcionamiento, aguanten la presión interior y exterior actuante sobre éstos, incluso sin envolvente tubular, y los tubos interiores (12) adyacentes en la línea de tubos puedan unirse entre sí por cooperación de fuerzas y las envolventes tubulares (11) que limitan una con otra estén selladas entre sí con ayuda de unos elementos de junta.

6. Tubo de avance según la reivindicación 5, caracterizado porque el tubo interior (12) está constituido por materiales metálicos o materiales sintéticos termoplásticos o duroplásticos y la envolvente tubular (11) está formada con hormigón armado, hormigón de fibras de acero, hormigón de polímero o plástico reforzado con fibras de vidrio.

7. Tubo de avance según una de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque, en el caso de un tubo interior (12) realizado en acero, está dispuesto en uno de sus lados frontales un anillo de montaje sobresaliente de éste y unido firmemente con el lado exterior del tubo interior (12), cuyo anillo, durante el avance de prensado, encaja con su extremo libre telescópicamente y con holgura lateral en un rebaje anular (13a) entre el tubo interior (12) y la envolvente tubular (11) del tubo de avance adyacente (5).

8. Tubo de avance según la reivindicación 7, caracterizado porque la costura de soldadura (23) que establece la unión por cooperación de fuerzas longitudinales de los tubos de avance (5) está formada en el anillo de montaje (14) y en el tubo interior (12) del tubo de avance adyacente.

9. Tubo de avance según una de las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque los tubos interiores (12) presentan en su superficie interior un revestimiento de protección que, posteriormente, también se puede aplicar sobre la zona de la costura de soldadura en la que el anillo de montaje está unido con los dos tubos interiores (12).

10. Tubo de avance según una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque en uno de sus extremos está previsto un anillo de guiado (18) embutido en la superficie periférica de la envolvente tubular (11) y que sobresale de su superficie frontal, y en el extremo opuesto del tubo de avance están formadas unas cavidades (16, 17) con unos anillos de junta (19, 20) que se extienden por todo el contorno de la envolvente tubular (11) y que, en el estado de montaje y funcionamiento de la línea de tubos, están unidas herméticamente con la superficie interior del anillo de guiado (18).