ES2311448T3 - Procedimiento de control de diametro de columnas realizado por inyeccion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de control del diámetro de columnas realizadas en el suelo por inyección a presión caracterizado por el hecho de que comprende las siguientes etapas: - se efectúa un conjunto de medición constituido por un elemento tubular cuya longitud es sensiblemente igual a la de la columna, y dicho elemento tubular está equipado por una pluralidad de electrodos de emisión para crear un campo eléctrico y una pluralidad de electrodos de medición, para medir diferencias de potencial creadas por dicho campo eléctrico conectados respectivamente a una fuente de energía eléctrica y a medios de medición de potencial; - se realiza una perforación de referencia en el suelo cerca del lugar donde se realizan las columnas, y se coloca allí dicho conjunto de medición para hacer un relevo de las mediciones de tensión que representan las características físicas del suelo para diferentes profundidades de la perforación de referencia por medio de lo cual se obtiene una serie de mediciones de referencia para dichas profundidades, - se perfora en la columna a probar una perforación axial cuyo diámetro es muy inferior al de dicha columna; - se introduce dicho conjunto de medición en la perforación realizada en dicha columna y se efectúan mediciones de tensión que corresponden a diferentes profundidades, por medio de lo cual se obtienen mediciones efectivas de tensiones que representan una característica física relacionada con dicha columna y con el suelo circundante para diferentes profundidades; y - se procesan dichas mediciones efectivas con la ayuda de dichas mediciones de referencia, por lo cual se obtienen informaciones que representan el diámetro de dicha columna para dichas diferentes profundidades.
Description
Procedimiento de control de diámetro de columnas
realizado por inyección.
La presente invención tiene por objeto un
procedimiento de control del diámetro de columnas realizadas por la
técnica de inyección a presión, designada habitualmente con el
término anglosajón ("jet grouting") o lechada de cemento por
chorro.
Esta técnica consiste en perforar en el suelo un
agujero vertical sensiblemente cilíndrico, con la ayuda de una
herramienta que libera uno o varios chorros de líquido a presión,
que permite realizar la instalación del suelo, rellenándose la
perforación así obtenida con lechada de cemento o con un material
análogo para obtener de esa forma una columna que se moldea en la
perforación. Esta técnica se describe especialmente en la patente
francesa Nº 2 700 128.
Se comprende que durante esta operación de
perforación para profundidades sucesivas, el diámetro efectivo de
esa perforación podrá variar en forma significativa según las
irregularidades encontradas en el subsuelo y en particular, según
la naturaleza de ese subsuelo. Resulta de ello que la columna así
obtenida puede presentar diferencias de diámetro relativas, que
serán significativas en función de la profundidad considerada. Ese
problema es tanto más agudo cuanto que la columna presenta una
profundidad importante que puede alcanzar 15 metros.
En algunos casos, se realiza una sucesión de
columnas adyacentes para constituir así una barrera continua en el
suelo. Es obvio que para ese tipo de aplicación, es particularmente
importante poder controlar el diámetro de cada columna para
diferentes profundidades con el objeto de poder asegurar la
continuidad de la barrera así realizada en toda su altura.
Actualmente, no existe ningún procedimiento para
controlar el diámetro de las columnas realizadas por chorro de
lechada de cemento después de su realización. La técnica utilizada,
consiste en hacer una columna de prueba cuya parte superior se
desentierra con el objeto de controlar visualmente el diámetro de
la misma. Sin embargo, podrá comprenderse que esta técnica de
empleo es relativamente pesado y de cualquier forma, no permite
controlar el diámetro de la columna en su parte más profunda.
Por otra parte, se conocen técnicas para
realizar mediciones eléctricas con el objeto de determinar la
naturaleza del suelo a una determinada profundidad. De acuerdo con
esta técnica, se instala en una perforación una sonda que presenta
una sucesión de electrodos regularmente espaciados que sirven por
una parte, de electrodos de medición de diferencia de potencial y
por otra parte, de electrodos de inyección de corriente en el
suelo.
Los electrodos de inyección de corriente, crean
líneas de campo eléctrico en un volumen cilíndrico que rodea la
perforación y las mediciones de diferencias de potencial efectuadas
para diferentes profundidades en la perforación, permiten
determinar las características del suelo para diferentes
profundidades, por medición de una magnitud física que representa
la naturaleza de ese suelo. Esta magnitud física está constituida
por la resistividad del suelo cuya determinación permite evaluar la
naturaleza de ese suelo. Dicha técnica se describe detalladamente
en la patente europea 581 686 a nombre de la solicitante.
Un objetivo de la presente invención, es ofrecer
un procedimiento de control del diámetro de columnas realizadas en
el suelo por jet grouting que no sea de tipo destructivo,
permitiendo a la vez efectuar ese control en la totalidad de la
profundidad de la columna realizada.
Para alcanzar este objetivo, de acuerdo con la
invención, el procedimiento de control del diámetro de columna
realizado en el suelo por inyección a presión se caracteriza porque
comprende las siguientes etapas:
- -
- se proporciona un conjunto de mediciones constituido por un elemento tubular cuya longitud es sensiblemente igual a la de la columna, y dicho elemento tubular está equipado por una pluralidad de electrodos de emisión para crear un campo eléctrico y una pluralidad de electrodos de medición para medir diferencias de potencial creadas por dicho campo eléctrico conectados respectivamente a una fuente de energía eléctrica y a medios de medición de potencial;
- -
- se realiza una perforación de referencia en el suelo, cerca del lugar donde se realizan las columnas, y se coloca allí, dicho conjunto de medición para hacer un relevo de las mediciones de tensión que representan las características físicas del suelo para diferentes profundidades de la perforación de referencia por lo que se obtiene una serie de mediciones de referencia para dichas profundidades,
- -
- se procede a efectuar, en la columna a probar, una perforación axial cuyo diámetro es muy inferior al de dicha columna;
- -
- se introduce dicho conjunto de medición en la perforación realizada en dicha columna y se efectúan mediciones de tensión, correspondientes a diferentes profundidades, y por ese medio, se obtienen mediciones efectivas de tensiones representativas de una característica física relacionada con dicha columna y con el suelo circundante para diferentes profundidades; y
- -
- se procesan dichas mediciones efectivas con la ayuda de dichas mediciones de referencia, y por ese medio se obtienen informaciones que representan el diámetro de dicha columna para dichas diferentes profundidades.
\vskip1.000000\baselineskip
Podrá comprenderse que de acuerdo con este
procedimiento, se realiza primero una perforación de referencia que
se efectúa cerca del lugar en el que deben fabricarse las columnas.
Se realizan las mediciones eléctricas en esa perforación de
referencia, para obtener las magnitudes físicas de referencia que
corresponden a las diferentes profundidades de la perforación
realizada. Esta profundidad corresponde por cierto a la de las
columnas que se desea obtener.
En una segunda etapa, después de la realización
efectiva de la columna por "jet grouting", se realiza una
perforación axial en la columna realizada y con la ayuda del mismo
aparato de medición, se efectúan las mediciones a diferentes
profundidades de perforación, y por lo tanto de la columna. Las
mediciones realizadas de esa forma, permiten obtener para cada
profundidad, un parámetro físico que está relacionado, por una
parte, con el diámetro de la columna a esa profundidad y por otra
parte, con la parte del suelo circundante, interesado por el campo
eléctrico creado. Procesando esas mediciones para cada profundidad
con la ayuda de los resultados obtenidos durante las mediciones de
referencia en la perforación de referencia, se pueden deducir los
valores inherentes a la única columna y por lo tanto el diámetro de
esta o de al menos una magnitud relativa que representa las
variaciones del diámetro de esta.
De acuerdo con un primer modo de realización
durante la excavación de la perforación axial en dicha columna, se
mide la inclinación eventual de dicha perforación para diferentes
profundidades con respecto a la vertical, por medio de lo cual se
obtiene una serie de mediciones de inclinación y se corrigen las
informaciones que representan el diámetro de la columna para las
diferentes profundidades con la ayuda de dichas mediciones de
inclinación.
En ese modo de realización perfeccionado,
obviamente se tiene en cuenta la inclinación posible de la
perforación realizada en la columna previo a la colocación del
conjunto de medición. La determinación de la inclinación para las
diferentes profundidades de medición permite corregir esas
mediciones y por lo tanto corregir las mediciones de diámetro.
De acuerdo con un primer modo de realización, la
perforación axial se realiza cuando el material que sirve para
realizar la columna aún no ha fraguado.
De acuerdo con un segundo modo de realización,
la perforación axial se realiza cuando el material que sirve para
realizar la columna al menos ha fraguado parcialmente.
Preferentemente, la magnitud física es la
resistividad del suelo o del material que constituye la columna y
para tratar dichas mediciones efectivas con la ayuda de dichas
mediciones de referencia, se utiliza un software específico de
interpretación en tres dimensiones de las mediciones de
resistividad obtenidas durante las mediciones de referencia y
mediciones de resistividad concernientes a la geometría de la
columna realizada y del suelo circundante.
Otras características y ventajas de la
invención, se evidenciarán mejor con la lectura de la siguiente
descripción, de varios modos de realización de la invención dados a
título de ejemplos no limitativos.
La descripción se refiere a las figuras anexas
en las cuales:
- las figuras 1a a 1d ilustran las diferentes
etapas del procedimiento de medición de diámetro de las
columnas;
- la figura 2 ilustra un primer modo de
realización del procedimiento, objeto de la invención.
- La figura 3 ilustra un segundo modo de
realización del procedimiento, objeto de la invención.
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Al referirse primeramente a las figuras 1a a 1d,
se expondrá el conjunto del procedimiento de medición del diámetro
de las columnas realizadas por chorro de lechada de cemento en
diferentes puntos de la altura de la columna.
En la primera etapa ilustrada por medio de la
figura 1a, se perfora en el suelo 10 un agujero cilíndrico 12 cuya
profundidad L es igual a la de las columnas que se quiere realizar.
Se introduce en la perforación 12 un conjunto de medición eléctrica
14 que está constituido por un conjunto tubular 16, en cuyo
interior se puede colocar un conjunto de sondas 18, constituidas
esencialmente por electrodos conectados, cada uno de ellos, a
conductores eléctricos 22. Los conductores eléctricos 22 están
conectados a dispositivos eléctricos simbolizados por medio de la
referencia 24, que constan esencialmente, de generadores de
corriente y dispositivos de medición de diferencia de potencial.
Tal como se ha descrito más detalladamente en la Patente Europea 0
581 686, que debe ser considerada como parte integrante de la
presente solicitud de patente, algunos electrodos son electrodos de
inyección de corriente que permiten crear líneas de campo eléctrico
que definen un cilindro eléctrico 26 en el suelo, en función de la
posición de los electrodos de inyección. Los otros electrodos son
electrodos de medición de diferencia de potencial que permiten medir
la diferencia de potencial entre dos puntos distintos de la
perforación, dependiendo esta diferencia de potencial
simultáneamente del campo eléctrico creado y de la resistividad del
medio alcanzado por el campo eléctrico creado. Podrá comprenderse
que alimentando sucesivamente pares de electrodos de inyección y
efectuando sucesivamente mediciones de diferencia de potencial en
diferentes niveles, se puede labrar un "mapa" de la
resistividad del suelo para las diferentes profundidades la
perforación 12. En el ejemplo particular considerado, se determinan
tres capas distintas de terreno, I, II, III que corresponden a las
resistividades \rho01, \rho02 y \rho03; esas mediciones de
resistividad asociadas a las profundidades correspondientes a esas
diferentes capas, se almacenan en una memoria 30.
En la etapa siguiente, se realiza en el suelo 10
por medio de la técnica de "jet grouting", una primera columna
32 cuya interface con el suelo 10, se ha representado en 34. Para
cada profundidad x, se entiende que la lechada de cemento que
constituye la columna 32 presenta un diámetro de x variable de
acuerdo con la naturaleza del terreno.
En la etapa siguiente ilustrada por medio de la
figura 1c, se realiza una perforación axial 36 en la columna 32. O
bien esa perforación 32 se realiza mientras que la lechada de
cemento aún no ha fraguado, en cuyo caso la perforación 36 consiste
en una zona axial en la cual la lechada de cemento presenta una
resistencia mecánica disminuida, o bien la perforación 36 se
realiza después de una fragua al menos parcial de la lechada de
cemento, y la perforación 36 consiste entonces efectivamente en un
vaciado axial.
En la etapa siguiente, representada en la figura
1d, se coloca en la perforación axial 36, el instrumento de
medición 14 que ya ha sido definido previamente y que está
constituido esencialmente por su elemento tubular 16 y por sus
electrodos 18 respectivamente de inyección de corriente y de
medición de diferencia de potencial. Se obtiene una medición de
resistividad para las diferentes profundidades de la columna donde
se han realizado mediciones, alimentando sucesivamente los
electrodos de inyección y efectuando mediciones sucesivas en los
electrodos de medición. De hecho, cada medición de resistividad
\rho'0 depende del diámetro de la columna, es decir de la cantidad
de lechada de cemento referida por la medición de diferencia de
potencial y por la resistividad del suelo circundante. Puede
comprenderse que al tratarse esas diferentes mediciones de
resistividad \rhox en función de la profundidad x con la ayuda de
las resistividades de referencias \rho01, \rho02, \rho03 en
el ejemplo particular considerado, en los circuitos de cálculo 24
se pueden deducir resistividades útiles que corresponden a la única
lechada de cemento que constituye la columna 32, en función de la
profundidad x. Esta medición de resistividad representa el diámetro
de la columna a la profundidad considerada. Este procedimiento de
las mediciones de resistividad obtenidas en la perforación de
referencia y mediciones de resistividad efectuadas para las
diferentes profundidades en la columna, se realiza por medio del
empleo de un software específico de interpretación de las
resistividades aparentes medidas. Ese software utiliza las leyes de
propagación de la corriente eléctrica en el suelo (referencia) y en
el suelo y en la columna (mediciones efectuadas) en tres
dimensiones tomando en cuenta los parámetros relativos al suelo y
al material que constituye la columna (capas del suelo, espesores
de esas capas, resistividades de las capas y del material de la
columna...). En la patente mencionada precedentemente, se explica
el principio de ese procedimiento aplicado al suelo.
En un modo de realización perfeccionada, al
momento de la realización de la perforación axial 36, se efectuará
además una medición de la inclinación eventual de esa perforación.
Para esto, la herramienta de perforación está equipada por ejemplo,
con un inclinómetro. En efecto, cuando la profundidad L de la
columna es importante, es difícil asegurar que la perforación axial
36 sea efectivamente vertical. Se entenderá que corrigiendo los
valores de resistividad útiles con un coeficiente relacionado con
la inclinación eventual de la perforación, determinados
precedentemente, se puede obtener con una mayor precisión el
diámetro de la columna 32 para las diferentes profundidades x. El
conjunto de medición puede pertenecer a dos tipos diferentes
ilustrados respectivamente por medio de las figuras 2 y 3.
En el caso de la figura 2, el elemento tubular
del conjunto de medición está constituido por tubos de material
plástico perforados 40 que están conectados entre sí para obtener
un elemento tubular de longitud conveniente. En el elemento
tubular, se pueden colocar las sondas 18 con sus conductores
eléctricos 22. El tubo inferior 40a está obturado por una tapa 42.
Para facilitar la colocación del elemento tubular en la perforación
axial y para evitar que penetren partículas en el elemento tubular
por las perforaciones, se puede disponer alrededor de los tubos 40
una "media" de material geotextil. Las sondas pueden colocarse
en los tubos 40 antes de la inserción del conjunto en la
perforación axial de la columna.
Las sondas 18 pueden también colocarse en su
lugar en los tubos 40 después de que estos hayan sido dispuestos en
la perforación axial. Ni que decir tiene que debe introducirse en
el elemento tubular perforado un líquido conductor de electricidad,
para asegurar la continuidad eléctrica entre las sondas 18 y el
material que constituye la columna 32.
En el caso de la figura 3, el elemento tubular
del conjunto de medición está constituido por tubos 50 aislantes,
conectados entre sí por mangos conductores 52 que constituyen los
electrodos. Un conjunto de conductores eléctricos 54 une los
diferentes mangos conductores 52 con las instalaciones eléctricas
dispuestas en superficie. El tubo inferior 50a está equipado con un
tapa 56.
Dicho dispositivo se describe más detalladamente
en la solicitud de Patente EP 0 863 412 a nombre de la
solicitante.
Claims (8)
1. Procedimiento de control del diámetro de
columnas realizadas en el suelo por inyección a presión
caracterizado por el hecho de que comprende las siguientes
etapas:
- se efectúa un conjunto de medición constituido
por un elemento tubular cuya longitud es sensiblemente igual a la
de la columna, y dicho elemento tubular está equipado por una
pluralidad de electrodos de emisión para crear un campo eléctrico y
una pluralidad de electrodos de medición, para medir diferencias de
potencial creadas por dicho campo eléctrico conectados
respectivamente a una fuente de energía eléctrica y a medios de
medición de potencial;
- se realiza una perforación de referencia en el
suelo cerca del lugar donde se realizan las columnas, y se coloca
allí dicho conjunto de medición para hacer un relevo de las
mediciones de tensión que representan las características físicas
del suelo para diferentes profundidades de la perforación de
referencia por medio de lo cual se obtiene una serie de mediciones
de referencia para dichas profundidades,
- se perfora en la columna a probar una
perforación axial cuyo diámetro es muy inferior al de dicha
columna;
- se introduce dicho conjunto de medición en la
perforación realizada en dicha columna y se efectúan mediciones de
tensión que corresponden a diferentes profundidades, por medio de
lo cual se obtienen mediciones efectivas de tensiones que
representan una característica física relacionada con dicha columna
y con el suelo circundante para diferentes profundidades; y
- se procesan dichas mediciones efectivas con la
ayuda de dichas mediciones de referencia, por lo cual se obtienen
informaciones que representan el diámetro de dicha columna para
dichas diferentes profundidades.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que durante
la excavación de la perforación axial en dicha columna, se mide la
inclinación eventual de dicha perforación con respecto a la vertical
para diferentes profundidades, por lo cual se obtiene una serie de
mediciones de inclinación y se corrigen las informaciones que
representan el diámetro de la columna para las diferentes
profundidades, con la ayuda de dichas mediciones de inclinación.
3. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de
que dicha perforación axial se realiza cuando el material que sirve
para realizar dicha columna aún no ha fraguado.
4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de
que dicha perforación axial se realiza cuando el material que sirve
para realizar dicha columna ha fraguado al menos parcialmente.
5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de
que el elemento tubular de dicho conjunto de medición está
constituido por una pluralidad de tubos perforados conectados entre
sí, colocándose dichos electrodos en dicho elemento tubular, y
porque se llena dicho elemento tubular con un líquido conductor de
electricidad.
6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado por el hecho de
que dicho elemento tubular del conjunto de medición está
constituido por una pluralidad de tubos conectados entre sí,
realizados con material aislante y dichos tubos están provistos en
su cara externa de zonas conductoras anulares que forman dichos
electrodos y porque se han dispuesto conductores eléctricos en
dicho elemento tubular para unir dichas zonas anulares conductoras,
con dicha fuente de alimentación eléctrica y con dichos medios de
medición de tensión.
7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 y 6, caracterizado por el hecho de
que dicha característica física es la resistividad.
8. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que para
procesar dichas mediciones efectivas con la ayuda de dichas
mediciones de referencia, se utiliza un software específico de
interpretación en tres dimensiones de mediciones de resistividad
obtenidas durante las mediciones de referencia y mediciones de
resistividad relativas a la geometría de la columna realizada y del
suelo circundante.
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