El pipe ramming es una técnica de instalación de tuberías sin zanja (trenchless) que se utiliza para hincar horizontalmente tuberías de acero de diferentes diámetros. Es un método muy útil en instalaciones bajo estructuras como vías, cuerpos de agua, edificaciones, etc.
El empuje se realiza mediante un martillo neumático o hidráulico que golpea el tubo de acero, el cual penetra en el suelo sin alterarlo. Una vez instalado el tubo, se extrae el material del interior.
Posteriormente, se extrae el material que permanece en el interior del tubo metálico utilizando aire comprimido o agua a presión, de modo que el interior queda disponible para acondicionar la tubería metálica al servicio o utilizarla como protección, pase y colocar una nueva tubería en su interior.
El método constructivo es el mismo que el utilizado para hincar pilotes con tubos de acero, lo que facilita su manejo a quienes ya tienen experiencia en pilotaje. Es importante destacar que se utilizan tubos de acero, ya que este material presenta unas características de resistencia y ductilidad que lo hacen resistir y distribuir mejor las cargas transmitidas por el martillo sin dañar la estructura de la tubería.
Longitud variable de acuerdo a las condiciones del suelo
Diámetros desde 4 hasta 80 pulgadas
Fuerza de impacto hasta 2.000 toneladas
Se requiere un método eficiente para extraer el material sobrante dentro del tubo
Aplicable en todos los suelos excepto roca
Requiere de una fuente de aire comprimido
A continuación os dejo un par de vídeos sobre este procedimiento constructivo. Espero que os gusten.
Referencias:
YEPES, V. (2015). Maquinaria para sondeos, movimiento de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 242. Valencia, 404 pp.
La tecnología sin zanja, o trenchless en inglés, constituye una nueva forma de construir que utiliza de forma masiva las nuevas técnicas disponibles para instalar o reparar conducciones sin necesidad de abrir las molestas y, en muchas ocasiones, inseguras zanjas. Todos sufrimos las obras en nuestras ciudades, y la mayoría de ellas están provocadas por ampliaciones, mantenimiento o cambios en las conducciones que llevan las instalaciones básicas de la ciudad: fibra óptica, gas, agua, teléfono, etc.
En muchos artículos anteriores he ido desgranando algunas de las técnicas más importantes en este campo. En la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia, desde el último cambio en los programas de estudio que llevaron a los nuevos grados de ingeniería civil, se ha incorporado al temario de las asignaturas de Procedimientos de Construcción estas nuevas técnicas trenchless.
Pues bien, recientemente he sido invitado como profesor al Curso de Posgrado: Especialista en tecnologías sin zanja organizado por la Asociación Ibérica de Tecnología SIN Zanja, la Fundación Gómez Pardo, la Universidad Politécnica de Madrid y la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía. Se trata de un curso que puede seguirse de forma presencial y en línea, y que ofrece numerosas becas a estudiantes y recién graduados. Cuenta con la participación de especialistas en la materia y empresas dedicadas a esta técnica, así como seminarios y demostraciones prácticas. Os dejo a continuación más información por si os interesa. Empezamos el 14 de octubre de 2015.
La perforación horizontal con tornillo helicoidal (horizontal auger boring) es una tecnología sin zanja (trenchless) que se utiliza para instalar tuberías metálicas o de hormigón de entre 100 y 1500 mm de diámetro en terrenos blandos sin bloques. La perforación se realiza mediante el corte de un eje broca equipado con bordes de corte tipo cincel. Los escombros se extraen del tornillo sin fin a través de la tubería y se conducen hasta el inicio de la perforación. Esta tecnología permite realizar instalaciones de hasta 240 m de longitud con control de dirección en los 360º, tanto vertical como horizontal. Es un procedimiento muy útil en instalaciones bajo estructuras como vías de cualquier tipo, cuerpos de agua, edificaciones, etc.
Os dejo algunos vídeos para que veáis su funcionamiento. El primero es una técnica no guiada y el segundo, guiada.
Referencias:
YEPES, V. (2015). Maquinaria para sondeos, movimiento de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 242. Valencia, 404 pp.
Figura 1. Topo de percusión. http://www.groundforce.uk.com/
La perforación por compactación con topo de percusión (impact moling o earth piercing) consiste en una perforación por impacto empleada en la instalación de tuberías con tecnología sin zanja (trenchless). La perforación se realiza sin necesidad de desplazar el suelo (compaction boring). El proceso de perforación es independiente de la inserción de la tubería.
Se utiliza un dispositivo en forma de torpedo que contiene en la nariz un martillo de movimiento alternativo que, al golpear, provoca una fuerza de impacto que impulsa el torpedo hacia delante. Puede avanzar entre 7 y 120 cm por minuto. Después se inserta un cable que sirve para tirar de la tubería que se va a colocar. Si el tubo es rígido, entonces se empuja a través de un orificio abierto.
Pueden abrirse diámetros de 30 a 180 mm en una sola operación, aunque con múltiples pasadas pueden alcanzarse los 200-250 mm de diámetro. Los martillos neumáticos de perforación horizontal se utilizan normalmente para distancias de entre 5 y 25 m. Este método requiere, aparte de los correspondientes planos actualizados de servicios, el uso de técnicas indirectas de localización de líneas de servicio y tuberías, como el georradar (GPR) y el detector electromagnético de servicios, para evitar afectarlas durante la perforación.
Figura 2. Esquema de la perforación percusiva (impact moling)
A continuación, os dejo algunos vídeos para que veáis cómo funciona este método.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209. Valencia.
¿Por qué los edificios chilenos modernos se comportan tan bien frente a los seísmos? La calidad de la tecnología antisísmica empleada en las edificaciones chilenas, que permitió que solo un 1 % sufriera daños estructurales durante el terremoto del año 2010, el sexto más grande del mundo, ha impulsado el interés de varios países de la región por estos dispositivos. En estructuras de hasta 18 pisos se utiliza el aislamiento sísmico, que permite interrumpir la estructura en su conexión a nivel del suelo y generar una interfaz para que el movimiento sísmico no se propague hacia la estructura. En cambio, en las construcciones de mayor altura se emplea la disipación de energía, que aprovecha el movimiento de la estructura para conectar entre dos puntos un sistema que disipe la energía producida por la deformación relativa de estos.
Os dejo esta entrevista de televisión a Juan Carlos de la Yera, decano de ingeniería de la Universidad Católica de Chile. Es muy ilustrativa e interesante.
La construcción y la reparación de losas de hormigón usadas como pavimento es un reto que requiere el uso de técnicas constructivas. Uno de los problemas principales radica en la solución de las juntas para conseguir economía y durabilidad en la ejecución de esta unidad de obra. Os presento a continuación una solución de la empresa FAROBEL que resuelve el problema con losas más pequeñas y de menor espesor (entre 3,30 y 0,80 m) para reducir las tensiones por flexión debidas a las cargas y gradientes térmicos. La reparación de los firmes actuales de asfalto se hace con pequeñas losas de 0,8*1,1*0,08 con juntas JRI+ y la reparación de los firmes de hormigón con una aplicación de la junta JRI+ para pavimentos de hormigón ya existentes. Para ello se utiliza una junta machihembrada tipo JRI+ que apoya los bordes y permite giros entre dichos bordes de losas. A esa junta se le dota de gomas impermeables, resultando un pavimento con transferencia de cargas e impermeabilidad permanentes.
Las ventajas que presenta esta tecnología se pueden resumir en los siguientes puntos:
1.- Elimina las capas de base
2.- Elimina los pasadores
3.- Elimina el corte y el sellado
4.- Disminuye el espesor de las losas de hormigón
5.- Disminuye el mantenimiento
6.- Puede ponerse la capa asfáltica de rodadura sin erosionarse en la zona de la fisura.
7.- Aumenta la vida útil del pavimento
Os dejo un vídeo sobre la instalación:
También os dejo un artículo de José Ramón Vázquez sobre el tema.
Pilote de hormigón armado hincado con lanza de agua a presión (FHWA)
La hinca de elementos en suelos granulares compactos como las arenas, especialmente en terrenos secos, presentan serias dificultades que pueden resolverse mediante la inyección de agua a presión en la punta del pilote o la tablestaca o en alojamientos previamente preparados en sus caras. La presión del agua, de entre 0,4 y 4 MPa, debe ser apropiada al tipo de terreno y al elemento que se va a hincar, con un caudal de alimentación permanente de entre 72 y 900 m³/h.
Este procedimiento puede ser suficiente para la hinca, pero lo usual es combinarlo con otros sistemas de tipo dinámico, especialmente la vibración. La hinca con chorro de agua es muy recomendable en zonas donde el rechazo se presente al 100 %, como en los terrenos arenosos. Sin embargo, en suelos arcillosos, la eficacia de la inyección de agua es prácticamente nula. En terrenos granulares con gravas gruesas y bolos, la inyección de agua puede no movilizarlas, por lo que el efecto también es bajo. En cualquier caso, hay que prever las consecuencias que puede tener en el entorno de la hinca por la pérdida de cohesión que sufrirá el terreno. Este procedimiento no se recomienda en aquellos pilotes que vayan a trabajar por fuste o que soporten cargas horizontales importantes, debido justamente al aflojamiento del terreno.
Las normas obligan a que la lanza de agua se mantenga entre 1 y 4 m por encima de la profundidad prevista, puesto que el suelo se afloja. Por tanto, la hinca se terminará mediante un procedimiento ordinario. Esta prescripción es muy relevante en el caso de los pilotes que trabajan por punta. También se suspenderán los trabajos si el pilote empieza a torcerse debido a una perturbación excesiva del terreno.
A continuación, dejamos un vídeo que ilustra el procedimiento constructivo.
El pilote «monotubo» Unión es apropiado para pequeños trabajos donde no se requiera un equipo especial de hinca, como un mandril. Se trata de un tubo de acero de sección cónica y estriada de pequeño espesor que se hincan en el terreno sin ayuda de un núcleo o mandril. El estriado le permite soportar los esfuerzos de hinca sin pandeo. Presentan un diámetro de 20 cm en la punta y de 30 a 45 cm en la cabeza. Se utilizan pilotes de hasta 37 m de longitud y cargas de 300 a 600 kN. Son especialmente apropiados para trabajos pequeños, porque no requieren equipos especiales de hinca, como el mandril.
Pilote entubado “button-bottom” (Western Foundation Corporation, Viginia, EE. UU.)
Este pilote, llamado pilote Western «de fondo de botón», emplea un tubo metálico de unos 30-35 cm de diámetro que se hinca en el terreno hasta el rechazo. En el extremo del tubo hay una punta de hormigón prefabricado (button) de unos 45 cm de diámetro, algo mayor que queda perdida. La forma y la resistencia de esta punta permiten atravesar estratos de gran resistencia. Una vez alcanzado el nivel previsto, se introduce en el tubo una chapa ondulada que se une con el fondo. Esta chapa se queda en el terreno y tiene como misión proteger el hormigón. Una vez fijada la chapa ondulada, se vierte el hormigón en su interior, pudiendo disponerse o no de armadura, y después se extrae el tubo que ha servido de hinca. Esta chapa corrugada favorecería inicialmente la resistencia del fuste del pilote; sin embargo, el hueco que se forma alrededor de la misma cuando se recupera el tubo de hinca no favorece el rozamiento, por lo que es mejor considerar que trabaja por punta. Su longitud alcanza unos 20-30 m y soporta cargas de unos 500 kN o mayores. Este tipo de pilote es patentado por Western.
Pilote Western “de fondo de botón” (Western Foundation Corporation, Virginia, EE. UU.)
La finalización de la obra y la entrega de la infraestructura están muy relacionadas. Se trata de la última etapa del trabajo realizado por la empresa constructora y por la dirección de la obra, previa a la aceptación de la infraestructura por parte del promotor. Normalmente, se lleva a cabo de forma coordinada entre la dirección de obra y el constructor.
En primer lugar, el constructor comunicará por escrito a la dirección de obra la fecha prevista para la terminación de los trabajos de construcción, de modo que se pueda proceder a la recepción de la infraestructura. Esta es una de las principales tareas que debe llevar a cabo la dirección de obra, a la que también deben acudir el representante del promotor y el propio constructor. Este hecho dará como resultado un documento denominado «Acta de Fin de Obra» (en edificación) o «Acta de Recepción» (en ingeniería civil).
Si las obras se encuentran en buen estado y de acuerdo con las prescripciones previstas, el técnico designado por el promotor las da por recibidas, levantándose la correspondiente acta. Cuando las obras no se hallen en estado de ser recibidas, así se hace constar en el acta y el director facultativo señala los defectos observados y detalla las instrucciones precisas, fijando un plazo al constructor para que solvente los defectos. Si transcurrido dicho plazo persisten los defectos detectados, se puede conceder al constructor un nuevo aplazamiento improrrogable o declarar resuelto el contrato. En cualquier caso, pueden firmarse actas de recepción parciales.
La firma del acta supone un punto de inflexión, ya que transfiere la responsabilidad de la infraestructura del constructor al cliente. La dirección de la obra debe cerciorarse de que el cliente dispone de las garantías y de las medidas de seguridad necesarias antes de dar este paso.
Una vez firmada el acta de fin de obra (o acta de recepción), sin ningún tipo de reparos, se inicia el plazo de garantía. El plazo de garantía se establece en el contrato en función de la naturaleza y la complejidad de la obra. Las fianzas (o garantías) empleadas desde el principio de la obra suelen mantenerse hasta la finalización del plazo de garantía. Estas fianzas son fundamentales en el caso de que exista alguna reclamación posterior, puesto que garantizan al promotor una mínima compensación económica.
Se debe tener precaución con la recepción tácita, sobre todo cuando hay inauguraciones con obras no acabadas.
Durante el plazo de garantía, el constructor se encarga de la conservación y policía de las infraestructuras, de acuerdo con lo establecido en los pliegos y con las instrucciones que da el director de la obra. Dentro de un plazo predeterminado, anterior al cumplimiento del plazo de garantía, el director facultativo redacta un informe sobre el estado de las obras. Si este es favorable, el constructor queda relevado de toda responsabilidad, procediéndose a la devolución o cancelación de la garantía y, en su caso, a la liquidación de las obligaciones pendientes. En ese caso, puede firmarse un acta de fin de contrato o un certificado final.
En el caso de que el informe no sea favorable y los defectos observados se deban a deficiencias en la ejecución de la obra y no al uso de lo construido, durante el plazo de garantía, el director facultativo procede a dictar las oportunas instrucciones al constructor para su debida reparación. Para ello, se le concede un plazo durante el cual continúa encargado de la conservación de las obras, sin derecho a percibir cantidad alguna por ampliación del plazo de garantía.
Transcurrido el plazo de garantía, si el informe del director de la obra sobre su estado es favorable, este formula la propuesta de liquidación de los trabajos realmente ejecutados, que se toma como base para su valoración de las condiciones económicas establecidas en el contrato. La propuesta de liquidación se notifica al constructor para que preste su conformidad o manifieste los reparos que estime oportunos. Dentro del plazo establecido para este fin, el promotor debe aprobar la liquidación y, en su caso, abonar el saldo resultante de esta. El saldo de la liquidación es, por lo tanto, la diferencia entre el importe total líquido y el importe certificado a origen. En el caso de que se haya certificado todo el presupuesto líquido vigente, ambas cifras coinciden y el saldo de liquidación es nulo.
Os paso a continuación un vídeo de la Escuela de Edificación Roberto de Molesmes donde se explica este procedimiento. En el vídeo que se ofrece se expone información útil para gestionar el proceso de recepción de obra.
