A veces resulta ventajoso el uso de tablestacas arriostradas con tirantes respecto a las arriostradas mediante perfilería metálica cuando no existen obstáculos en la excavación y en la puesta en obra en el interior del recinto o de la zanja.
En este caso, es posible alcanzar profundidades de excavación elevadas sin necesidad de perfiles ni codales. Es ideal para zanjas que necesiten arriostramiento y sirvan para colocar tubos en tramos de gran longitud, imposibles de instalar debido a la presencia de codales. Asimismo, su empleo estaría recomendado cuando fuese necesario realizar la excavación en más de una fase, para montar los tirantes y la viga de atado.
Este arriostramiento se ejecuta normalmente mediante tirantes formados por barras de acero macizas. Estos tirantes limitan las deformaciones en las pantallas. Además, todo este material (tablestacas principales y traseras, tirantes y piezas auxiliares) es recuperable.
Uno de los condicionantes del procedimiento constructivo, tal y como se ve en la figura anexa, es la necesidad de espacio en obra para colocar una pantalla de tablestacas trasera a la principal, de forma que sea capaz de transmitir al terreno la reacción en el arriostramiento, al estar ambas pantallas conectadas por dichos tirantes.
Figura 1. http://www.tectonica-online.com/productos/2683/artificial_congelacion/#
Al excavar y estabilizar el suelo, aunque sea de forma provisional, una posibilidad consiste en congelar artificialmente el suelo, en especial cuando este es blando y está saturado. Ello permite disponer de una pared provisional que impide el desmoronamiento del terreno.
El estudio de la congelación artificial del suelo requiere conocimientos sobre las técnicas de congelación existentes, así como sobre las propiedades térmicas y geotécnicas del terreno. Este procedimiento constructivo requiere la participación de empresas especializadas. Aquí podéis descargar un documento que explica una aplicación práctica de la técnica.
Fundamento teórico
La estabilización temporal del terreno mediante congelación es una técnica empleada en minería desde mediados del siglo pasado. Se basa en la transformación del agua intersticial en hielo, que, en ese estado, actúa como elemento aglutinante de las partículas del suelo.
Se consiguen así dos efectos, por una parte, un aumento de la resistencia del terreno y, por otra, una completa impermeabilidad que facilita durante un tiempo las condiciones de excavación. Pero al mismo tiempo, se alteran otras condiciones geotécnicas que pueden afectar a estructuras contiguas a la obra y que, en el proyecto previo, han de ser estudiadas cuidadosamente.
Figura 2. Sistema de congelación de terrenos
Aplicabilidad
La congelación es adecuada en una amplia variedad de suelos, incluso cuando las inyecciones y otros métodos no pueden utilizarse. El requisito que plantea es que los suelos estén saturados de agua, ya que, de lo contrario, la técnica no mejora las características del terreno. Así, se podría congelar un terreno con un grado de saturación del 20%, pero en terrenos cohesivos la congelación no alcanza el 100%, por lo que el tratamiento deja de ser eficaz.
Figura 3. http://teoriadeconstruccion.files.wordpress.com
Sistemas de congelación
El procedimiento consiste en instalar un conjunto de tubos o sondas de congelación por los que habrá de circular la sustancia refrigerante, con la disposición y separación entre las sondas que aconsejen las condiciones de obra (profundidad de excavación, planta, etc.) y el terreno.
Figura 4. Esquema de congelación del terreno
Como sustancias refrigerantes pueden emplearse salmueras (con frecuencia, cloruro cálcico, aunque también se han utilizado cloruros de sodio, magnesio o litio), anhídrido carbónico (nieve carbónica) o nitrógeno líquido. Todas ellas presentan el mismo fundamento físico: la capacidad de absorción de calor de estas sustancias al pasar del estado líquido al gaseoso.
El método de instalación varía según se recupere o no el elemento refrigerante (circuito cerrado o abierto). En el primer caso, ha de establecerse un circuito cerrado como el que se muestra en la figura. El fluido, en estado líquido, pasa por los tubos refrigerantes y, al evaporarse a través de ellos, absorbe calor del terreno. Conseguido este efecto, la sustancia en forma de gas se hace pasar por un compresor que en combinación con un sistema refrigerador lo licua a baja temperatura, y después es conducida a un depósito, en el que es almacenada en forma líquida a alta presión. Desde este tanque el caudal se bombea a las sondas refrigerantes para ser reutilizado en un nuevo recorrido a través del circuito cerrado de congelación. La salmuera suele estar al menos a 5 °C por debajo de la mínima temperatura que debe alcanzarse, con puntos de congelación habituales entre -20 °C y -40 °C.
Cuando la congelación se aplica sin recuperar la sustancia refrigerante, esta (a menudo nitrógeno líquido), es transportada a pie de obra en camiones cisterna y desde ellos es bombeada a baja temperatura (» -196 °C), hacia las sondas o tubos congeladores de la instalación: el fluido, después de pasar a través de las sondas, ya evaporado se dirige hasta el final del circuito, en este caso abierto, del cual sale a la atmósfera en forma de gas a unos -60 °C de temperatura.
Figura 5. Congelación artificial del suelo mediante nitrógeno líquido. Adaptado de Cashman y Preene (2012)
Este sistema resulta más caro que el anterior por no recuperar la sustancia refrigerante, pero los efectos de congelación que se obtienen en la práctica son más rápidos.
Existe la opción de utilizar un procedimiento mixto. Consiste en combinar la capacidad frigorífica del nitrógeno líquido para congelar el terreno rápidamente y la economía de la salmuera para el mantenimiento durante los trabajos de excavación y la construcción de la estructura. Para ello, los circuitos de sondas deben estar separados de forma que se puedan emplear ambos procedimientos.
Condiciones de ejecución
La elección del procedimiento y medios de congelación más efectivos requiere el estudio del terreno y de la obra en tres etapas:
Estudio de viabilidad
Elección del sistema
Ejecución y control
El estudio de viabilidad determina la factibilidad de la congelación y define qué tipo de acciones se deben adoptar si se requieren medidas correctoras del terreno. Obviamente, se debe comenzar por el conocimiento hidrogeológico del terreno y del entorno afectado por la congelación. En este estudio, los parámetros térmicos y geotécnicos del suelo durante todo el proceso son los que presentan un mayor interés.
Es conveniente conocer el volumen y las condiciones del agua que entre en contacto con el material congelado debido al calor proporcionado y a los efectos de la velocidad de circulación. A partir de velocidades de 1,5–2 m/día, la congelación no es posible con nitrógeno líquido. Con esas altas velocidades se puede inyectar el terreno para mejorar la eficiencia del tratamiento. La congelación suele ser factible en suelos saturados, aunque también podría emplearse en suelos con grados muy bajos de saturación (10%).
El estudio de viabilidad determina el sistema de congelación y la mejor disposición de los tubos para adaptarlos a las condiciones del terreno. Se recurre a superficies cilíndricas, de sección circular o elíptica, para que los esfuerzos generados en el material congelado sean de compresión. El análisis térmico permite seleccionar la disposición más favorable de las sondas, la potencia del equipo de congelación y el tiempo de trabajo necesario para lograr la congelación.
Las sondas termométricas permiten controlar la temperatura en el interior del suelo congelado. De esta forma se controla la evolución de la congelación durante la excavación y se determina la potencia frigorífica necesaria. Por tanto, la congelación se realiza en dos etapas: la etapa activa, que congela el terreno para formar la pantalla, y la etapa pasiva, en la que se mantiene estable el espesor congelado.
La resistencia de un suelo congelado la determinan la cohesión y el ángulo de rozamiento. Pero estos parámetros varían según la temperatura y el tiempo, con leyes diferentes en función de la composición del suelo y de la duración de la carga aplicada.
Ventajas y limitaciones
La congelación del terreno permite acortar plazos cuando la cantidad de agua en una excavación es importante, y es un método aplicable a una gran variedad de suelos. Sin embargo, su ejecución precisa de empresas especializadas, lo que, junto con su coste, ha limitado su uso en España. Asimismo, en el caso de gravas con un flujo de agua considerable, se requiere una inyección previa. Por último, el asiento producido tras la descongelación del terreno puede ser significativo.
Os dejo aquí un caso real en Varsovia sobre la aplicación de la congelación del terreno.
A continuación, os dejo un vídeo que he preparado para explicar este procedimiento constructivo. Espero que os guste.
En el siguiente vídeo se muestra un proyecto de congelación para la construcción posterior de un túnel.
Referencias:
CASHMAN, P.M.; PREENE, M. (2012). Groundwater Lowering in Construction: A Practical Guide to Dewatering, 2nd edition. CRC Press, Boca Raton, 645 pp.
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Mejora de terrenos.Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.844. Valencia.
MUZÁS, F. (1980). El frío, la helada, congelación de terrenos. Capítulo 16 de Geotecnia y Cimientos III, de J.A. Jiménez Salas, Ed. Rueda.
MUZÁS, F. (1980). Congelación artificial del terreno.IV Curso sobre Técnicas de Mejora del Terreno. Valencia, 16 de octubre. (link)
Figura 1. Detalle de la estructura de un muro reforzado con geotextil. Fuente: geotexan.com
También se pueden construir muros compuestos por geosintéticos resistentes a las tracciones producidas por la presión del suelo (Figura 1). En los muros pueden utilizarse distintos tipos de geosintéticos: geotextiles, geomallas y geocompuestos de refuerzo.
El geotextil es un material textil plano, permeable, deformable, formado por fibras poliméricas. Su función es la de refuerzo, trabajando a tracción, además de evacuar el agua. Se introduce una longitud mínima de anclaje para evitar deslizamientos (Figura 2). El refuerzo se introduce junto con el relleno en capas de unos 50 cm, coincidiendo con el espesor del terraplenado. Son muros económicos y fáciles de construir. Presentan una gran flexibilidad y deformación. Además, la capa de geotextil puede convertirse en una superficie débil que favorezca los desplazamientos. Otro inconveniente es la susceptibilidad del geotextil a la formación de compuestos por la luz solar. A menudo, se hidrosiembra el paramento visible para formar un muro vegetalizado (Figura 2).
Figura 2. Longitud de anclaje del geotextil. Fuente: https://geosynthetics.files.wordpress.com
Las geomallas también pueden reforzarse con una malla metálica, que aporta cierta rigidez al terraplén. Su función es la misma que la del geotextil y se usa cuando la tracción requerida supera la del geotextil. De este modo, las capas no constituyen superficies de debilidad, aunque el efecto de anclaje es menor que el de los geotextiles. El inconveniente es que hay que prever la corrosión del material que forma la malla, así como que el paso del agua no se corta por capilaridad, lo que puede llegar al cimiento.
Los geocompuestos de refuerzo son una combinación de los geotextiles y las geomallas. Proporcionan la resistencia a la tracción necesaria y evitan el paso del agua al cimiento.
Figura 3. Detalle de un muro de suelo reforzado con malla. Fuente: www.orbemedioambiente.es
Os dejo un breve vídeo en el que podemos ver cómo se ejecuta esta unidad de obra.
Os dejo un vídeo de geotecnia.online sobre el uso de los geosintéticos.
Sitio de la construcción cerca de Bodio. Wikipedia
El túnel de base de San Gotardo es un túnel ferroviario bajo los Alpes suizos. Se considera el túnel ferroviario más largo del mundo, con una longitud de 57 km y un total de 151,84 km de túneles y galerías. La perforación concluyó el 15 de octubre de 2010.
La empresa AlpTransit Gotthard es la responsable de su construcción. Con vistas a reducir a la mitad el tiempo previsto, comenzaron las obras desde cuatro puntos diferentes (finalmente fueron cinco) al mismo tiempo, ubicados en Erstfeld, Amsteg, Sedrun, Faido y Bodio. Se construyó un sistema de túneles con dos tubos principales de vía única, conectados aproximadamente cada 325 m mediante túneles de servicio. Los trenes podrán cambiar de túnel en alguna de las dos «estaciones multifuncionales» bajo Sedrun y Faido, que albergarán equipos de ventilación e infraestructura técnica y servirán como paradas de emergencia y rutas de evacuación. El acceso a la «estación multifuncional de Sedrun» consistirá en un túnel casi plano de un kilómetro de longitud desde el valle donde se encuentra la ciudad de Sedrun. Por ello existe un proyecto local para transformar la estación en una parada oficial de trenes llamada Porta Alpina.
Datos relevantes:
Longitud: 56.978 m (túnel oeste) y 57.091 m (túnel este)
Longitud total de túneles y galerías: 151,84 km
Inicio de la construcción: 1993 (sondeos), 1996 (preparación) y 2003 (excavación)
Finalización de la obra (previsión a 2007): 2016-2017
Costo total: US$ 10.300 millones
Trenes diarios: 200-250
Volumen de roca excavada: 24 millones de t (13,3 millones de m³)
Número de máquinas tuneladoras (TBM): 4
Os dejo un vídeo sobre su construcción que espero os guste.
Túnel de Albertia. LAV Vitoria-Bilbao-San Sebastián
¿Túneles que se sostienen casi por arte de magia? ¿No se nos caerá el túnel cuando estemos construyéndolo? No solo es posible, sino que es un procedimiento constructivo que ya no es tan nuevo como su nombre indica, aunque ya adelantamos que, para una correcta ejecución, se necesita experiencia y saber muy bien lo que se lleva entre manos.
Las técnicas de gunitado y bulonado, junto con una nueva concepción constructiva en la que el estado de tensiones-deformaciones del sistema túnel-terreno se controla desde el inicio de la excavación, llevaron al desarrollo de un conjunto de sistemas de ejecución, entre los cuales el primero patentado (1956) fue el denominado Nuevo Método Austriaco.
En estos métodos, el sostenimiento provisional no se consigue como en los métodos clásicos con cuadros rígidos, sobredimensionados para soportar la presión del terreno una vez se ha producido su deformación, sino mediante un medio de sostenimiento provisional más flexible, que se adapte al terreno y trabaje desde el momento en que se efectúa la excavación. De este modo, se pretende que las condiciones resistentes del macizo sufran la menor alteración posible, controlando (con medidores de convergencia, extensómetros, etc.) las deformaciones del terreno que se producen por descompresión al excavar y minimizando su magnitud por medio de un gunitado del terreno excavado y de otras técnicas complementarias. Con ello se pretende que el terreno colabore como elemento resistente al recubrimiento definitivo del túnel, que, en consecuencia, resulta de bastante menor espesor que el que se obtendría con un método tradicional.
Estos principios son los que se aplican en el Nuevo Método Austriaco, con las características constructivas que se exponen en la propia memoria original: «La aplicación de un revestimiento delgado semirrígido, colocado inmediatamente antes de que la roca se vea afectada por el proceso de descompresión. El revestimiento se diseña para alcanzar un equilibrio permanente, después de adaptarse a un reajuste de esfuerzos, sin especificar de qué material ha de ser construido. El revestimiento puede ser de cualquier material adecuado al propósito indicado, tal como anclajes, hormigón proyectado, hormigón prefabricado, arcos metálicos, pudiendo emplearse estos medios aisladamente o combinados entre sí«.
La aplicación del método implica, por tanto, las siguientes fases:
(1) Excavación realizada con los medios que requiera el terreno, a plena sección o mediante bataches.
(2) Entibación provisional inmediata a la excavación, generalmente mediante un gunitado que puede ir armado con una malla metálica y, si es necesario, reforzado con bulones, inyección o incluso con cerchas metálicas, cuando el cierre de la cavidad se produce tan rápidamente que no da tiempo a que la gunita se endurezca.
(3) Medición de convergencias y deformaciones del terreno y de la tensión de los bulones, cerchas, etc. Esta auscultación se lleva a cabo mediante células de presión, extensómetros de superficie o internos y medidas topográficas que indican el momento en que el terreno ya ha quedado equilibrado con el recubrimiento provisional.
(4) Los resultados de las mediciones anteriores pueden aconsejar:
la ejecución de un refuerzo del sostenimiento provisional, y/o
la aplicación del recubrimiento definitivo con un espesor que debe absorber las deformaciones radiales previsibles en el caso en que no se haya podido esperar el tiempo suficiente hasta alcanzar la estabilización total.
El siguiente vídeo explica bien este método constructivo utilizado en los túneles de Alta Velocidad de Levante, en el tramo Contreras – Villargordo del Cabriel. Túneles Hoya de la Roda, Rabo de la Sartén y Umbría.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Métodos y equipos de excavación en túnel. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.835. Valencia, 52 pp.
Sistema Omega de ejecución de pilotes. Imagen: W. Van Impe (http://scon.persianblog.ir/post/121/)
El sistema Omega de ejecución de pilotes permite, mediante la aplicación de rotación y empuje a la cabeza en la fase de perforación y de rotación y tiro en la fase de extracción, la instalación de pilotes con total ausencia de vibraciones, y produce un desplazamiento lateral del terreno que lo compacta y evita la extracción de detritus.
Por encima del diámetro máximo de la cabeza, unas hélices horizontales y la inclinación adecuada del ángulo superior producen un segundo desplazamiento del terreno durante la secuencia de extracción y la fase de hormigonado. En esta fase, la presión controlada de inyección de hormigón a través de la varilla del tubo central induce un tercer estado de desplazamiento, asegurando una perfecta adherencia del pilote al terreno.
Se utiliza una perforadora de vuelo parcial con una sección de desplazamiento que comprime y mejora la densidad de los flancos del agujero. Esto mejora la fricción perimetral y la capacidad de carga del pilote vaciado en el molde.
Figura 1. Tramo de prueba de suelo seleccionado. https://twitter.com/cytemsl/status/888377967256244224/photo/1
La compactación de suelos suele ser uno de los procedimientos constructivos en los que las patologías se presentan por su mala ejecución. Debido a la multitud de factores que influyen en la compactación, para grandes volúmenes de obra se aconseja realizar tramos de prueba, en los que se pueden establecer los criterios que, bajo la perspectiva económica, resulten óptimos para alcanzar la compactación especificada. Los tramos de prueba no suelen estar justificados en el caso de que los materiales sean suficientemente homogéneos y siempre resulta interesante cuando nos encontramos ante yacimientos importantes. En otro caso, no resulta económica su ejecución. Estos tramos de prueba están formados por una cuña, cuyo espesor llega hasta el máximo que se considere para el equipo empleado. Veamos brevemente cómo determinar el espesor de tongada y el número óptimo de pasadas.
Figura 2. Esquema de tramo de prueba (Rojo, 1988)
La humedad y la naturaleza del suelo, el espesor de compactación, el equipo seleccionado para la compactación, la velocidad de trabajo y el número de pases, entre otros, están relacionados entre sí y, junto con ellos, se puede alcanzar la densidad exigida para cada caso. Esta propiedad es cambiante con la profundidad de la capa, con una variación que depende del equipo de compactación, por lo que consideraremos una densidad media de capa. Los pliegos de condiciones pueden exigir que la compactación media de la capa sea superior a un valor determinado, según su densidad especificada, o bien que la compactación en cualquier punto sea superior a un valor determinado. Hoy en día se tienen en cuenta no solo los valores medios, sino también su dispersión.
La densidad es, en general, débil en los primeros centímetros; alcanza su máximo a los 10 o 20 cm y disminuye con rapidez, de forma variable según los materiales y el compactador utilizado. Sin embargo, el efecto de compactación de capas sucesivas produce un aumento de la densidad, de modo que la densidad media de la capa se aproxima a la obtenida mediante el método de ensayo.
Figura 3. Distribución de la compactación en profundidad
Los máximos de las curvas de compactación, con el número de pases, se sitúan cada vez más profundos en la compactación vibratoria; en cambio, se acercan a la superficie en la compactación por amasado (pata de cabra). Se dice en este último caso que la compactación es de “abajo hacia arriba”, tal y como vimos en un punto anterior.
El contenido de agua tiene un valor decisivo en la elección del grosor de la tongada, ya que para cada grosor existe una humedad óptima y ambas variables crecen de forma conjunta. A mayor humedad, más efectiva es la acción del compactador en profundidad. Esta consideración es de gran importancia económica, puesto que se puede elegir un grosor de capa en función de la humedad natural previa a la corrección. También es decisivo, a la hora de calcular rendimientos, tener perfectamente establecido el número de pases, que disminuye con el espesor de la capa.
Estos tramos de prueba están formados por una cuña, cuyo espesor llega hasta el máximo que se considere para el equipo empleado. Se miden las densidades obtenidas en función del grosor de capa y del número de pases, lo que da lugar a curvas como las mostradas en la Figura 3.
Figura 4. Curvas de resultados del tramo de pruebas
Una vez obtenido el conjunto de puntos “a”, “b”, etc., se elige el par formado por el número de pases y el espesor de tongada de mayor producción horaria.
El Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes establece en su artículo 330 que «cuando lo indique el Proyecto o lo aconsejen las características del material o de la obra, y previa autorización del Director de las Obras, las determinaciones «in situ» de densidad, humedad, y módulo de deformación se complementarán por otras, como los ensayos de huella ejecutados según NLT 256 o el método de «Control de procedimiento» a partir de bandas de ensayo previas. En estas últimas deberán quedar definidas, para permitir su control posterior, las operaciones de ejecución, equipos de extendido y compactación, espesores de tongada, humedad del material y número de pasadas, debiendo comprobarse en esas bandas de ensayo que se cumplen las condiciones de densidad, saturación, módulo de deformación y relación de módulos que se acaban de establecer. En estas bandas o terraplenes de ensayo el número de tongadas a realizar será, al menos, de tres (3)”.
A continuación, os dejamos un Polimedia con una somera explicación sobre la realización de estos tramos de prueba.
Referencias:
ROJO, J. (1988): Teoría y práctica de la compactación. (I) Suelos. Ed. Dynapac. Impresión Sanmartín. Madrid.
La cuchara bivalva suele ser una máquina compuesta por cables; consta de una pluma de la cual pende una cuchara prensora, formada generalmente por dos valvas o mandíbulas articuladas en su parte superior, que se ajustan entre sí por los bordes cuando se encuentran juntas. Esta máquina puede excavar, recoger el material y verterlo en la misma vertical, o cerca de ella, por debajo o por encima del nivel de la máquina, siendo esta propiedad la que la distingue del resto de aparatos de excavación. Sin embargo, tal como vemos en la figura y en los vídeos que os dejo, también pueden accionarse mediante mecanismos hidráulicos.
La cuchara prensora está formada por dos mandíbulas, cuyos bordes pueden ser lisos o presentar dientes intercambiables. Pueden estar accionadas por cables, con cucharas de simple o doble suspensión, o bien por hidráulicas, que, mediante cilindros montados en su armazón, accionan el cierre y la apertura de las mismas. Es importante advertir que cada material puede requerir un tipo de cuchara en particular, aunque los fabricantes ofrecen modelos estandarizados. Las capacidades normales van de 0,25 a 6 m³.
Aunque cuentan con menor capacidad de corte que las excavadoras hidráulicas, su uso es adecuado en espacios reducidos, tales como pozos o zanjas de cimentación, o en profundidades no alcanzables por otro tipo de excavadoras. También se usa en operaciones de dragado o de carga en los muelles de los puertos de granel.
Las tablestacas o tablaestacas (sheet piles) son un tipo de pantalla, o estructura de contención flexible, en la que la dimensión longitudinal es muy superior a las otras. Están formadas por elementos prefabricados que suelen ser de acero, aunque también las hay de otros materiales. Los elementos prefabricados que componen las tablestacas se hincan en el terreno mediante vibración o golpeo.
Constituyen una estructura de contención flexible, definitiva o temporal (recuperable), que permiten realizar excavaciones de cualquier tipología: talud, zanja, pozo, sótano, etc., adaptándose a cualquier forma o dimensión en planta. También se puede utilizar el tablestacado como encofrado.
Se utilizan fundamentalmente para el sostenimiento lateral del terreno y, sobre todo, en presencia de nivel freático. Sirve para delimitar espacios y funciones en terrenos con desniveles. En ocasiones, el uso de tablestacas ofrece ventajas frente a otros sistemas de contención tradicionales (por ejemplo, los muros pantalla), tales como el aumento de los rendimientos en la ejecución de su obra y un mejor acabado de los elementos hormigonados (por ejemplo, acabado superficial y ejecución de una correcta impermeabilización en muros de sótano).
Os he grabado un vídeo explicativo sobre las tablestacas que espero que os sea útil.
En este enlace: http://www.cype.net/pdfs/congreso_cmm_2005.pdf podéis consultar aspectos relativos a su cálculo. También os dejo algunos vídeos sobre esta unidad de obra. Espero que os gusten.
En el vídeo siguiente podéis ver cómo se han utilizado las tablestacas como parte del procedimiento constructivo del túnel submarino más largo en China.
La perforación con corona es el método de sondeo más difundido en el ámbito de la ingeniería civil, siendo imprescindible cuando se trata de extraer un testigo continuo en formaciones rocosas.
La zona de corte consta de la matriz, que es una aleación de distintas características según el terreno a perforar y en la que se insertan los diamantes, y de un cuerpo principal, que da soporte a la matriz y sirve de unión por roscado al varillaje. Si hay necesidad de extraer testigos, la matriz debe ser hueca (de corte anular) y en el caso contrario, maciza o ciega.
La función de la corona es fragmentar la roca hasta dejarla en condiciones de ser extraída a la superficie. La eficacia de esta función, su precio y la duración (que dependerá del desgaste) son los tres aspectos básicos en su elección. Según la dureza y abrasividad del terreno, la corona puede ser de widia o de diamantes.
Las coronas de widia son apropiadas para perforar rocas blandas o de dureza media. Están compuestas por prismas octogonales de unos 15 mm de longitud, insertados en las zonas más sobresalientes del perfil que forma el perímetro de la corona. La widia (aglomerado de carburo de wolframio, tungsteno, molibdeno, cobalto y otros metales) es mucho más resistente y menos sensible a la abrasión que los aceros especiales, pero su costo es bastante más elevado, aunque menor que el del diamante.
Las coronas de diamante se emplean en rocas muy duras y abrasivas, donde el rápido desgaste de las coronas de widia no compensaría la economía obtenida en su compra.
Por la forma de fabricación y distribución de los diamantes, estas coronas puedes ser de inserción o de concreción.
En las coronas de inserción los diamantes están incrustados sobre la superficie de la corona de la que sobresalen en forma de casquete. El tamaño de los diamantes es en estos casos de 10-80 p.p.q. (piedras por quilate: 1 quilate = 0,2 gramos).
En las coronas de concreción, los diamantes son de bastante menor tamaño (80-1000 p.p.q.), están mezclados y distribuidos regularmente por la matriz.
Coronas de diamantes de inserción
Al cabo de cierto tiempo de utilización, la corona no proporciona ya un avance aceptable, por lo que es necesario su recambio. Ese momento puede medirse aproximadamente, cuando con la máxima carga sobre la corona, el avance es inferior a unos 2 cm/min. El intentar en estos casos mantener el rendimiento aumentando la carga podría provocar la fractura de algún diamante o de la matriz.
Os dejo unos vídeos sobre el tema.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 89 pp.
La cuchara bivalva suele ser una máquina compuesta por cables; consta de una pluma de la cual pende una cuchara prensora, formada generalmente por dos valvas o mandíbulas articuladas en su parte superior, que se ajustan entre sí por los bordes cuando se encuentran juntas. Esta máquina puede excavar, recoger el material y verterlo en la misma vertical, o cerca de ella, por debajo o por encima del nivel de la máquina, siendo esta propiedad la que la distingue del resto de aparatos de excavación. Sin embargo, tal como vemos en la figura y en los vídeos que os dejo, también pueden accionarse mediante mecanismos hidráulicos.
