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• Jesus Alberto Camelo Torres

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MUROS COLADOS Y OTROS MÉTODOS CONSTRUCTIVOS

Agosto 2001

FIUBA

Universidad de Buenos Aires F a c u l t a d de I n g e n i e r í a

Departamento de Construcciones y Estructuras

CIMENTACIONES (74.11) muro de contención

INDICE MUROS COLADOS

1

1.

GENERALIDADES

1

2.

EJECUCIÓN

3

2.1. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.3. 2.4.

ZANJA GUÍA EXCAVACIÓN EXCAVACIÓN CON CUCHARA P ERFORACIÓN INVERTIDA HIDROFRESA LODO DE PERFORACIÓN HORMIGONADO

3 4 4 6 7 8 8

3.

INCIDENTES Y ACCIDEN TES

9

4.

COMPARACIÓN ENTRE LOS MÉTODOS

9

5.

CONSIDERACIONES IMPORTANTES

10

OTROS MÉTODOS CONSTR UCTIVOS

11

1.

INTRODUCCIÓN

11

2.

SHAFT DRILLING

11

3.

SHAFT BORING

12

4.

RAISE BORING

14

5.

OTRAS APLICACIONES

15

5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5.

HORIZONTAL BORING DOWN BORING RAISE BORING DE PERFIL BAJO DOWN REAMER BORPARK

SELECCIÓN DEL MÉTODO DE CONSTRUCCIÓN

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muro de contención

MUROS COLADOS 1. GENERALIDADES Esencialmente, la técnica de ejecución de muros colados consiste en realizar una trinchera profunda sin apuntalamiento de las paredes, gracias a la utilización de lodos de perforación. Una vez rellenada la excavación con este lodo, se llena inmediatamente de hormigón, colocado bajo el lodo mediante un conducto de alimentación, que permite la ejecución continua del muro.

Esquema general

Se han desarrollado, básicamente tres técnicas para la ejecución de la excavación: # Excavación con cuchara: se obtienen mejores rendimientos en terrenos fáciles, abaratando el precio de ejecución. # Perforación invertida: se utiliza para grandes profundidades o en terrenos difíciles. # Hidrofresa: prescinde de la cuchara, triturando a rotación extrayendo el detritus por circulación inversa.

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En primer lugar se construye una zanja de poca profundidad cuyas paredes se sostienen mediante muros guía. Esta zanja sirve para alimentar la excavación con lodos de perforación y guiar la máquina excavadora. Se continúa la excavación, manteniendo el nivel del lodo entre los muros guía. Una vez terminada la excavación se limpia y se coloca la armadura previamente montada y se sitúan en los extremos del entrepaño los tubos de encofrado, para asegurar una buena junta de hormigonado. El hormigonado se realizará a través de una canaleta que llega hasta el fondo y que durante toda la operación debe permanecer siempre introducida en la masa de hormigón. De esta forma el hormigón va rellenando la excavación desplazando el lodo, que es evacuado hacia un depósito de almacenamiento o hacia otro entrepaño en proceso de excavación. Antes que endurezca completamente el hormigón, se extraen los tubos junta. En la figura anterior se muestra el proceso esquemáticamente.

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2. EJECUCIÓN 2.1.

ZANJA GUÍA La construcción de la zanja guía corresponde a la primera etapa de la excavación.

Su profundidad dependerá del método a emplear para la perforación. El ancho es mayor para los procedimientos de excavación en circulación inversa; en general, varía entre 0,80 y 1,50 m. La zanja está contenida por muros que sirven de guía a la máquina de excavación y además estabilizan las paredes de la parte superior de la zanja. Existen diversas técnicas para la construcción de estos muros, pueden ser de hormigón, planchas metálicas, muros de ladrillo o tableros de madera. Lo esencial es que se produzca una buena adherencia con el terreno para evitar no solo el desmoronamiento, sino también la infiltración del lodo. En la figura siguiente se observa lo antedicho.

Rotura clásica detrás de un muro guía debido a la mala ejecución del relleno

a) Murete guía hormigonado contra el terreno b) Muretes en L c) Muretes en L invertido y hormigonado contra el terreno

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2.2.

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EXCAVACIÓN

2.2.1.

Excavación con cuchara

Las primeras cucharas utilizadas fueron del tipo bicables. Estos aparatos, puramente mecánicos, se maniobran mediante un cabrestante con dos tambores: en uno se arrolla el cable de suspensión y en el otro el cable acciona el cierre.

Se puede clasificar a las cucharas según la forma de sus valvas. Estas pueden tener los bordes de ataque rectangular y otras con los bordes semicircular. Las cucharas pueden estar equipadas con dientes para facilitar la penetración en el terreno y su disgregación. El cierre debe ser relativamente estanco, sino el lodo de perforación arrastraría el material de la excavación. No obstante, en general, se dispone de agujeros en las cucharas para permitir el escurrimiento del lodo, sin pérdida apreciable del material de la excavación. Es muy importante que la excavación se realice en forma vertical, para ello las cucharas están provistas por un sistema de guías de ancho sensiblemente mayor al de las valvas. Una solución radical consiste en fijar la cuchara al extremo de una larga barra de guiado llamada "Kelly". Las Kellys pueden ser tubulares, telescópicas o simplemente formadas por perfiles de alas anchas de manera de no permitir la rotación de la cuchara ni la desviación vertical. Las cucharas con mando hidráulico evitan los inconvenientes de los sistemas mecánicos de cierre. En efecto, un pistón resiste mejor el trabajo bajo lodos que uno mecánico. En este tipo de máquina, las valvas se maniobran mediante dos pistones (uno para cada valva) o uno que actúa a través de sendas bielas. COLADO.doc

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Cuchara hidráulica

Las cucharas hidroeléctricas son máquinas un poco más complejas que requieren de una central hidráulica que alimente los pistones de cierre de las valvas dentro de un cárter estanco. El sistema "Else" utiliza un sistema de excavación especial. La máquina dispone de un mástil guía que se hunde en la excavación a medida que ésta avanza. Sobre este mástil se desplaza una corredera que tiene un cangilón articulado mediante una charnela. La corredera tiene un sistema de bloqueo que la inmoviliza cuando el cangilón ha realizado su rotación. Existe una versión hidráulica de esta máquina.

Sistema "Else"

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El sistema "G.N.Cofor" utiliza una cuchara hidroeléctrica guiada por dos pilotes puestos en perforaciones anteriores, esto hace, suponiendo la verticalidad de las guías, que no exista desviación. Este sistema no necesita tubos junta.

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2.2.2.

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Perforación invertida

Consiste en aspirar los productos de la excavación mezclados con el lodo a través de fustes de perforación. Luego, la mezcla se vierte en un tamiz vibratorio o en un depósito de decantación del que se lo extrae por dragado. Para conseguir la circulación del lodo se utiliza una bomba. Ésta deberá tener un paso libre por lo menos igual al del hueco de los fustes para evitar que queden obturados. Es necesario llenar la bomba y los fustes de lodo para cebar la bomba. Estas máquinas pueden trabajar por percusión, por rotación o mixtas, según las características del terreno.

A: cabrestante B: bomba C: válvula de descarga D: bomba de vacío

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F: válvula de flotador G: conjunto de barras H: útil de perforación PERFORACIÓN INVERTIDA

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Esta técnica de perforación presenta dos graves problemas. En primer lugar, el de la estanqueidad al vacío, que no es fácil mantener en una máquina sometida a vibraciones continuas. En segundo lugar existe el problema del lodo. Para conseguir la aspiración del material de la excavación es preciso obtener una velocidad mínima de circulación en el interior de los fustes. Para realizar un muro pantalla con este método se puede recurrir a dos procedimientos. El de cepillado, que consiste en dar a la máquina un movimiento de vaivén cuya amplitud corresponde a la longitud del panel a excavar, donde el terreno es cepillado por capas horizontales de pequeño espesor. Otro método es mediante perforaciones sucesivas, excavando toda la altura con la máquina inmóvil, después se desplaza una distancia inferior a un diámetro y se vuelve a perforar y así sucesivamente hasta que se alcanza la longitud total del panel. En general, en los dos métodos se ejecutan primero las dos perforaciones extremas que limitan el panel.

a) Cepillado

b) Perforaciones sucesivas

PERFORACIÓN INVERTIDA

2.2.3.

Hidrofresa El procedimiento consiste básicamente en introducir en la zanja una fresadora que consta de dos ruedas dentadas que, girando en sentidos opuestos, trituran el material y éste en suspensión dentro del lodo, es aspirado por un conducto central hasta llevarlo a la estación de recuperación y tratamiento de lodo. Como la bomba de aspiración del equipo va situada tres o cuatro metros por encima del frente de ataque de las ruedas dentadas, es preciso, antes de iniciar el trabajo de la hidrofresa, abrir con una retroexcavadora una prezanja de 3 a 5 metros de profundidad, según el equipo.

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El sistema de extracción de detritus está fundamentado en la aspiración de éstos con el lodo y el transporte del conjunto hasta una planta de cribado, desarenado y reciclado del lodo con separación de los detritus que irán posteriormente a vertedero. Para todo ello es preciso disponer de una bomba de alta capacidad que permita caudales de hasta 600 m3/hora. Tanto la fabricación del lodo como la estación de tratamiento pueden situarse a cierta distancia del lugar de perforación, esto permite mantenerlo en buenas condiciones de limpieza. Los equipos de hidrofresa permiten anchos del orden de 1 metro y profundidades de 40 o 50 metros. No obstante hay que señalar que existen equipos singulares que triplican o cuadriplican los valores citados. 2.3.

LODO DE PERFORACIÓN

El lodo de perforación es una suspensión acuosa de una arcilla especial: la bentonita. Normalmente, estas bentonitas sufren alguna modificación química y mecánica para acentuar alguna de sus propiedades, tales como: estabilidad de la suspensión (ausencia de decantación); formación de una película muy poco permeable al entrar en contacto con una superficie porosa; tixotropía. Sin embargo, es necesario controlar algunas características del lodo durante su utilización. Tales como: la densidad, la viscosidad y el contenido de arena, ya que el lodo se carga de las partículas de arena procedentes del suelo. 2.4.

HORMIGONADO

La puesta en obra del hormigón se realiza mediante un tubo sumergido. La columna se baja al fondo de la excavación, de manera que empuje al lodo hacia arriba. A medida que va penetrando el hormigón y se eleva el nivel; es necesario ir sacando el tubo, pero procurando que siempre permanezca sumergido uno o dos metros. Si bien las características del hormigón dependerán del uso del muro, esencialmente, se le exige una elevada plasticidad para asegurar una correcta puesta en obra. Las armaduras se montan en forma de cajas rígidas y se colocan dentro del lodo antes del hormigonado, mediante grúas. Deberán proyectarse teniendo en cuenta que se permita un buen recubrimiento, sin olvidar el huelgo necesario para el paso del tubo de hormigonado. Para formar las juntas entre los distintos paneles se colocan tubos cilíndricos de diámetro sensiblemente menor al del ancho de la excavación, exteriormente lisos para que sea posible sacarlos. Es preciso comprobar que los tubos estén correctamente colocados en la zanja y algo hincados para evitar que el hormigón pueda penetrar en el interior de los tubos. Es importante que el hormigonado se realice en forma continua.

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3. INCIDENTES Y ACCIDENTES El incidente más frecuente es la pérdida de lodo que pone en peligro la estabilidad de la zanja. En terrenos muy permeables, esta pérdida es natural y puede manejarse espesando el lodo, adicionándole colmatantes. Pero cuando la excavación se realiza cerca de un curso de agua, la estabilidad de la excavación decrece y son frecuentes los desprendimientos. De hecho, si se encuentra una canalización cuya existencia se ignoraba, la zanja puede vaciarse totalmente de lodo en unos instantes y el desprendimiento es casi inmediato. En tal caso, es preciso rellenar, buscar las causas de la pérdida, suprimirlas y volver a empezar. Otras dificultades pueden proceder de la naturaleza del terreno. Cuando el lodo no puede mantener las paredes de la excavación será necesario reducir las longitudes de los paneles o, en casos más severos, inyectar estabilizantes al terreno. Adicionalmente, pueden aparecer incidentes en el hormigonado, debido a la falta de plasticidad o a un suministro irregular del mismo. La calidad del lodo también juega un papel importante. En presencia de cemento, la suspensión de bentonita tiende a flocular y formar una masa más espesa que puede alcanzar la consistencia del hormigón. Esta capa, que a veces es un verdadero mortero de bentonita-cemento y que se forma al contacto del hormigón con el lodo, explica que, en el caso en que por la canaleta de hormigonado salga una masa de hormigón fresco, exista una discontinuidad pura y simple del hormigón del panel. Se trata de un grave defecto, que puede tener consecuencias desastrosas y que no es posible detectar antes de la excavación.

4. COMPARACIÓN ENTRE LOS MÉTODOS A continuación se plantean las diferencias entre los tres métodos planteados. - La profundidad alcanzada por las excavadoras tipo kelly queda condicionada por la longitud del kelly. - Mientras que en sistemas de excavación por cucharas bicables o con sistema del tipo kelly consumen entre un 20 y un 25 % de hormigón más sobre el teórico, en el método de la hidrofresa no se supera el 10 %. - Los movimientos de obra son muy lentos para los sistemas con cuchara. Además, estos equipos requieren una grúa auxiliar para colocar las armaduras, hormigonar y extraer las juntas. - Las cucharas de cable tienen mayor facilidad de movimiento, sin limitaciones de profundidad y permitiendo que, obras pequeñas, una única máquina realice todas las tareas. - La hidrofresa elimina la necesidad de utilizar juntas puesto que las ruedas dentadas permiten cepillar el hormigón de los paneles de la primera fase y hormigonar a tope. Esto representa una importante ventaja en grandes profundidades. Esta ventaja se pierde en pequeñas profundidades (menores de 15 m). Además, hay que tener en cuenta que los primeros metros han sido ya excavados con prezanja. COLADO.doc

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5. CONSIDERACIONES IMPORTANTES Una obra de muros pantalla presenta esencialmente dos problemas fundamentales: - Un problema de resistencia de materiales - Un problema de deformación de la pantalla y del terreno adyacente (asentamientos) Si bien el primer problema está técnicamente resuelto, por lo menos desde el punto de vista de las aplicaciones prácticas, se debe reconocer que el segundo no se halla en esta situación. En el momento actual, es prácticamente imposible prever con una precisión razonable los asentamientos que sufrirán los terrenos circundantes de una gran excavación abierta al abrigo de un muro pantalla. Como máximo, se pueden indicar cualitativamente las medidas a adoptar para reducir estos asentamientos al mínimo. En efecto, los asentamientos están ligados directamente con el grado de deformación de la pantalla y del fondo de la excavación. Naturalmente dependerán de la naturaleza del terreno, pero también de la forma como se ejecuten las obras y sobre todo de las fases de excavación y del anclaje o apuntalamiento del muro. La utilización de los anclajes pretensados permite, si están situados correctamente, reducir al mínimo los asentamientos. A nivel de estudio y cálculo será útil conocer que las deformaciones y los asentamientos del terreno serán tanto menos importantes cuanto más alejado se esté del equilibrio límite de las tierras (activo y pasivo). En cuanto a los problemas de resistencia, están totalmente condicionados por los empujes activos y pasivos que actúan sobre la pantalla. Una vez que se han determinado, el cálculo del muro consiste en un simple cálculo de hormigón armado. Es preciso subrayar la enorme importancia que tienen sobre los empujes los movimientos y las deformaciones de la pantalla. Es, por lo tanto, absolutamente necesario, antes de cualquier cálculo, considerar este aspecto cinemático. De todos modos, la mecánica de suelos es todavía un arte en el que la observación y la intuición son, a veces, más fecundas que los desarrollos matemáticos, por lo tanto será necesario recopilar todos los datos experimentales sobre el comportamiento elastoplástico efectivo del terreno y conseguir así nociones más precisas referentes al coeficiente de reacción del suelo.

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OTROS MÉTODOS CONSTRUCTIVOS 1. INTRODUCCIÓN Un pozo es una excavación vertical o inclinada, de una sección limitada con relación a la profundidad. Los métodos mecánicos de perforación, introducidos a partir de los años 60, presentan grandes ventajas frente al procedimiento convencional de perforación y voladura. Estas ventajas radican en: - Mayor seguridad para el personal, ya que muchas veces no es necesario que los trabajadores se encuentren dentro de la excavación. - Mejor estabilidad del terreno, al no ser necesario el uso de voladuras, el suelo no se deteriora y se obtienen superficies lisas. - Mejores rendimientos de perforación, debido al menor tiempo de ejecución - Menores costes, como consecuencia del aumento de la productividad. Aunque sea mayor la inversión inicial, esta se ve compensada por el ahorro en mano de obra y materiales que suponen estos métodos. Existen tres grupos de máquinas que realizan excavaciones de grandes diámetros, con algunas diferencias según la compañía que las fabrique, el emplazamiento y el proyecto en sí mismo. Básicamente, estos grupos son: - Shaft Drilling (profundización mediante plataforma de superficie) - Shaft Boring (profundización con máquina) - Raise Boring (perforación mediante escariador de recalce) A continuación veremos de qué se trata cada uno de ellos.

2. SHAFT DRILLING Este sistema de perforación de pozos de gran diámetro es una extensión de las técnicas convencionales de perforación rotativa utilizada en la extracción de petróleo. Consiste en excavar un pozo en sentido descendente utilizando una plataforma de perforación de gran diámetro que se encuentra situada en la superficie. La excavación puede realizarse en una o varias etapas de ensanche. La evacuación del material de la perforación se consigue mediante la circulación inversa del lodo de perforación. Las principales componentes de una plataforma incluyen una torre con sus correspondientes subestructuras: bombas, malacate de elevación, mesa de rotación, grúas móviles, sistema de enganche, cabeza giratoria a barra de transmisión tipo kelly. Para obtener una adecuada velocidad es preciso aplicar un determinado empuje que dependerá de la resistencia del suelo y del diámetro del pozo. Como el peso de las barras no es suficiente para obtener ese empuje necesario, se recurre a mecanismos hidráulicos que permite, además de suministrar un empuje perfectamente controlado, subir y bajar las barras que constituyen la sarta de perforación. Esta sarta está formada por el acoplamiento de rotación, las barras de perforación y el sistema de perforación propiamente dicho. COLADO.doc

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La barra de perforación se elige en función de la tensión máxima y las condiciones de torsión. En el sistema de perforación se incluyen el trépano, los estabilizadores y los contrapesos. Los cortadores se montan sobre una base abovedada y se atornillan al trépano. A su vez, el trépano se atornilla al acoplamiento que sirve como base para colocar los contrapesos que están asegurados a la barra de perforación mediante un soporte tipo abrazadera. Los estabilizadores pueden añadirse directamente sobre el trépano y en la parte superior del sistema de perforación para conseguir la dirección de la perforación prevista. El revestimiento final en la perforación consiste en un anillo reforzado de acero, equipado con guías externas para facilitar el desacoplamiento de la tubería de cementación y su ajuste interior. Loas secciones se bajan con gatos hidráulicos o la misma torre de perforación. Cada sección se alinea y se suelda a la anterior para proporcionar estanqueidad. Cuando se termina, el espacio entre el revestimiento y la pared del pozo se rellena con una lechada de cemento.

Shaft Drilling

Se han desarrollado otras técnicas de revestimiento basadas en elementos premoldeados. Si las condiciones del suelo lo permiten, se pueden utilizar otras técnicas convencionales.

3. SHAFT BORING El equipo se denomina máquina de profundización de pozos (shaft boring machine) y se asemeja a una tunelera con personal a bordo, realizándose el transporte del lodo y el servicio desde la superficie. El principal problema se encuentra en la eliminación del material de perforación, para lo cual las fábricas han desarrollado diversas técnicas. Una de las empresas diseñó una máquina con un chasis central cilíndrico de 11,6 m de diámetro, con una cabeza cortante en la parte inferior y una rótula hidráulica en la parte de arriba. El chasis está dividido en cuatro pisos para los distintos servicios de la máquina: evacuación de detritus, sala de control y zona de montaje de revestimiento del pozo. Durante el ciclo de avance, la máquina es sostenida por zapatas estabilizadoras que se extienden contra la pared. Para mantener la zona de control libre de polvo y gases, se hace conducir aire fresco a través del espacio anular que forma el piso que soporta la cabeza cortante y la pared del pozo. Esta máquina incorpora importantes medidas de seguridad que incluye detención de la cabeza cortante cuando desciendan las presiones de los dispositivos de anclaje o del aceite, protección contra las sobrecargas, baja presión del aire, etc. COLADO.doc

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La máquina lleva unos cilindros inclinados que controlan el empuje de los cortadores de disco en la rueda de corte. La rueda cortante gira en un plano vertical, radial a la línea central del pozo. El eje de la rueda cortadora está colocado horizontalmente y se soporta mediante una vagoneta. La vagoneta se mueve, en unas columnas guía, en sentido descendente por medio de unos cilindros colocados debajo del escudo protector de polvo. La vagoneta se coloca en una estructura que gira sobre el eje vertical del pozo; la estructura de giro también soporta los componentes de evacuación de detritus. La evacuación de los detritus consiste en un brazo móvil en sentido vertical y además, giratorio. Este brazo está adosado a un sistema de cangilones tipo almeja, encargado de llevar los materiales desde el fondo hasta una tolva fija, en la posición de carga más baja. Cuando la tolva se llena, es elevada y vaciada.

Shaft Boring

Otra empresa, diseñó una máquina capaz de realizar pozos verticales de más de 5 metros de diámetro. En este caso, la cabeza perforadora es accionada por motores situados encima de ella. En el mismo plano se cuenta con unos dispositivos de anclaje que son los encargados de proteger la máquina contra el hundimiento del pozo. La perforación está guiada por un sistema de láser, el alineamiento se realiza desde el panel de control del operador de la máquina. El movimiento de giro se transmite desde el sistema de anclaje a la cabeza perforadora a través de una barra de transmisión y por cilindros de empuje, controlados por el operador para proporcionar la velocidad de penetración requerida. Los detritus se llevan, por medio de unos raspadores que se encuentran en la cabeza perforadora, hasta el sondeo piloto. COLADO.doc

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El revestimiento se coloca desde la plataforma de trabajo que está ubicada en la parte superior de la máquina, proporcionando un ciclo continuo de excavación-revestimiento.

4. RAISE BORING Es el sistema de ejecución de un pozo por medios mecánicos entre dos o más niveles, los cuales pueden ser subterráneos o el nivel superior estar en la superficie. Primero se efectúa un sondeo piloto siguiendo después con el ensanche en sentido ascendente. El diámetro requerido se logra en una o varias etapas aumentando el tamaño de la cabeza de perforación. Una vez seleccionado el lugar de emplazamiento será necesario realizar una solera de hormigón de unos 20 cm para nivelar y anclar la máquina. Su posicionamiento se regulará mediante los cilindros de empuje de manera de asegurar la verticalidad (o la inclinación requerida) El taladro piloto se realiza con un diámetro que es función del diámetro del varillaje y del escariado. Terminada esta operación, habrá que perfilar la superficie de apoyo de la cabeza del escariador para evitar desviaciones y retirar los estabilizadores, a excepción de uno, del extremo de la sarta antes de colocar la cabeza del escariador, de esta forma aumentará el par disponible para hacer girar la cabeza de corte. Luego, se iniciará el escariado, evitando al máximo que las irregularidades de la superficie de emboquille puedan torcer la cabeza de corte y flexar el varillaje. Las configuraciones más típicas de la cabeza del escariador son plana, escalonada, abovedada o doble abovedada. El perfil plano está equipado con un menor número de cortadores que las demás configuraciones; este perfil resulta más fácil de desplazase bajo tierra. En el perfil escalonado el diámetro del hueco puede variarse con la adición o eliminación de escalones. Los perfiles abovedados proporcionan buena estabilidad en el hueco y un perfil redondo. En pruebas realizadas en Noruega, se observó que es posible cargar la cabeza plana con 190 tn frente a las 90 tn de una cabeza abovedada. Además, con la cabeza plana se finalizó la tarea tres días antes que con la cabeza en forma de bóveda.

Raise Boring

Los cortadores podrán ser discos, de entalladura (es un tipo de disco con varias estructuras de corte) o rodillos con insertos de carburo de tungsteno, utilizados en formaciones rocosas muy duras.

Cada máquina de Raise Boring se diseña en conjunto con una configuración propia de la sarta de perforación, para transmitir el máximo par y empuje sin que se produzcan fallos. Si la relación entre el diámetro de la cabeza y el tamaño de la sarta aumenta, aparecen grandes momentos flectores y aumenta la frecuencia de falla.

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5. OTRAS APLICACIONES 5.1.

HORIZONTAL BORING Esta técnica nace como una competencia a la voladura y a la máquina tunelera. Se trata de un Raise Boring modificada en la máquina y en la cabeza escariadora. Primero se perfora el taladro piloto, teniendo en cuenta la precisión por medio de un sistema de control de dirección. El giro de los cortadores puede adecuarse dependiendo del tipo de proyecto. La cabeza escariadora se diseña de manera especial para facilitar la evacuación de los detritus cuando ésta gira. 5.2.

Horizontal Boring

DOWN BORING Se usa con un pre-perforador del taladro piloto para la perforación ciega de los pozos. El material proveniente de la excavación se elimina mediante la circulación inversa de agua o aire o sistema en vacío. Se necesita una plataforma pequeña en frente del escariador para el pre-perforador y los estabilizadores fijos montados sobre la sarta de perforación. El número de estabilizadores se determina en función de la profundidad y la inclinación del pozo.

Down Boring

5.3.

RAISE BORING DE PERFIL BAJO

Diseñados para lugares de difícil acceso. Estas máquinas emplean un sistema de conducción compensado con motores de eje hueco, cambio telescópico y cilindros de alimentación telescópicos. Resulta necesario disponer de un mayor espacio en el plano lateral.

Raise Boring de perfil bajo

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5.4.

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DOWN REAMER

Es básicamente un Raise Boring, que en lugar de la sarta de perforación lleva unos pesos en forma de roscas para facilitar el empuje necesario en la perforación y para permitir que suba la máquina. Los componentes que hacen diferente a este modelo son la estructura en forma de araña que soporta ocho torres con cinco extensiones. Debajo de la estructura de araña y encima de la cabeza cortante se sitúan los estabilizadores. El cambio de cortadores puede efectuarse en el interior del hueco, permitiendo perforar el pozo sin la necesidad de subir los cortadores para su cambio. 5.5.

BORPARK

La perforación se realiza desde un nivel inferior en el que también se encuentra el control de la máquina. Puede perforar verticalmente hasta con un ángulo de 30º.

Down Reamer

Máquina Bokpark

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SELECCIÓN DEL MÉTODO DE CONSTRUCCIÓN Factor de Selección

SHAFT DRILLING

RAISE DRILLING

SHAFT BORING

Método Convencional

Consideraciones de diseño Seguridad

No se necesita personal para trabajar bajo tierra

Tamaño del pozo

Limitados por necesidades de profundidad, disponibilidad de equipos y costes. Diámetro de perforación de más de 6 m. Limitados por disponibilidad de equipos, costes y diámetros.

Profundidad del pozo

Verticalidad del pozo

Alteración del suelo Sincronización Horarios

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La desviación puede estimarse con datos geológicos. Dificultad de mantener un pozo absolutamente vertical. Tolerancias propuestas para el diseño 0,25-0,5º

El sistema utiliza operarios trabajando bajo tierra. Se considera más seguro que los métodos convencionales de profundización debido a que el operario se encuentra localizado fuera del frente de trabajo Está limitado por el par de torsión Limitados por la disponibilidad de equipos. De 5 a 7,5 m de de la máquina. Pozos de 100 m diámetro. han sido perforados con un diámetro de 6 m. Hay casos en que se han perforado hasta profundidades de 1100 m Sólo se precisan labores subterráneas para el montaje y evacuación

La verticalidad del pozo se controla por el sondeo piloto. La exactitud de éste junto con una operación cuidadosa controlan la medición direccional. La tolerancia del diseño podría especificarse basándose en las necesidades. Proporciona alteraciones mínimas Proporciona alteraciones mínimas de la pared del pozo de la pared del pozo. Típicamente mucho más rápido Comprenden desde 1,7 m/día a que los métodos de construcción 2,8 m/día convencionales.

La verticalidad del pozo se controla por el sondeo piloto, sin embargo tiene la posibilidad de control adicional cuando se haya desviado el sondeo piloto.

Precisa operaciones de equipamiento en ambientes reducidos. Considerado el más peligroso de los cinco métodos

Precisa ser superior a 3-3,7 m. El límite superior no está controlado por el método. La verticalidad puede controlarse dentro de unas tolerancias que se ajustan en los extremos. La construcción de pozos más precisa en cuanto a la verticalidad. El método convencional de perforación y voladura puede alterar el terreno por agrietamiento.

Proporciona alteraciones mínimas Limitado a un avance por relevos de la pared del pozo. Comprenden desde 6 m/día a 7,5 Comprenden desde 6 m/día a 7,5 m/día m/día

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Departamento de Construcciones y Estructuras

FIUBA

CIMENTACIONES (74.11)

Universidad de Buenos Aires F a c u l t a d de I n g e n i e r í a

muro de contención

Consideraciones operacionales Agua subterránea

Sostenimiento durante la excavación

Revestimiento final

El método proporciona un control del agua subterránea durante la excavación Sostenimiento proporcionado por la presión hidráulica y una capa de polímero impermeable, permitiendo la excavación en condiciones de suelo de baja calidad geotécnica. El revestimiento compuesto de acero/hormigón se utiliza en suelos poco consistentes. Una capa del material bituminoso puede usarse para controlar el agua subterránea.

Varios

Donde sea necesario el agua se La fluencia o entrada de agua controla con tratamientos previos requiere un pretratamiento (por inyección o congelación) No es posible Temporalmente el sostenimiento puede colocarse a una distancia corta detrás del frente de avance

La fluencia o entrada de agua requiere un pretratamiento (por inyección o congelación) Temporalmente el sostenimiento puede colocarse a una distancia corta detrás del frente de avance

Ningún requerimiento especial. Disponibilidad de sistemas de revestimiento más rápidos.

El revestimiento final puede instalarse durante la excavación.

El revestimiento final puede instalarse durante la excavación.

Precisa accesos subterráneos.

Precisa accesos subterráneos.

Otras consideraciones Equipamiento del pozo

Si el revestimiento final de acero La desviación del sondeo piloto está instalado, se puede ahorrar impide subir a hombres y un tiempo considerable por la material. instalación de guiaderas, plataformas y tuberías. Todos los accesos se pueden alinear anteriormente para la soldadura del sistema de montaje del fondo.

Equipamiento a medida que se profundiza o al final del revestimiento si es necesario.

Equipamiento a medida que se profundiza o al final del revestimiento si es necesario.

Iniciales

Altos

Medios

Altos

Bajos

Operativos

Medios

Medios

Medios

Altos

Costes

COLADO.doc

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