ES2176537T5

ES2176537T5 - Un dispositivo para ajustar la inclinacion de una cabeza excavadora para la construccion de muros de hormigon subterraneos.

Info

Publication number: ES2176537T5
Application number: ES97102378T
Authority: ES
Inventors: Filippo Galdini Villa
Original assignee: Soilmec SpA
Current assignee: Soilmec SpA
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: EP0791690B1; DE69711969T3; ITTO960125A0; ES2176537T3; CN1162673A; EP0791690A1; DE69711969T2; DE69711969D1; ITTO960125A1; EP0791690B2; CN1119467C; IT1285259B1

Abstract

EN UN DISPOSITIVO PARA AJUSTAR LA INCLINACION DE UNA CABEZA DE EXCAVACION PARA CONSTRUIR PAREDES BAJO TIERRA DE HORMIGON, UNA PLURALIDAD DE SUPERFICIES MOVILES SE MONTAN EN LA CABEZA DE EXCAVACION (3) PARA MOVERSE SELECTIVAMENTE CONTRA LAS PAREDES DE LA EXCAVACION. ESTAS SUPERFICIES CONSTAN DE UN PAR DE GUIAS RIGIDAS ESENCIALMENTE VERTICALES (4, 5) MONTADAS EN DOS LADOS VERTICALES DE LA CABEZA DE EXCAVACION. LAS GUIAS TIENEN UNAS PORCIONES ARTICULADAS (8, 9, 15, 16) PARA LOGRAR LA ROTACION EN UN PLANO VERTICAL RESPECTIVO POR MEDIO DE UNOS ACCIONADORES SUPERIORES (10, 11).

Description

Un dispositivo para ajustar la inclinación de una cabeza excavadora para la construcción de muros de hormigón subterráneos.

Campo de la invención

La presente invención cae dentro del campo de las excavaciones para la construcción de muros subterráneos de hormigón. Más concretamente, la invención se refiere a un dispositivo para ajustar la inclinación de una cabeza excavadora para dichas construc-
ciones.

Antecedentes de la invención

Ya se conocen los muros subterráneos compuestos por una serie de paneles adyacentes. Cada panel se construye en una excavación generalmente de sección transversal rectangular alargada en la dirección de la cortina. Los lados cortos de la sección rectangular se sitúan en adyacencia a los lados cortos de los paneles próximos. La excavación se ejecuta mediante un cucharón de quijada o un cucharón perforador con dos, cuatro o más herramientas de perforación rotativas y dentadas.

Para la estabilidad y eficacia del trabajo es importante que la pared del muro subterráneo no tenga fallos de continuidad, es decir, todos los paneles adyacentes deben estar en contacto en toda la profundidad. Por lo tanto, los costados largos y los costados cortos de cada panel deben ser verticales. Además, hay que evitar que un solo panel esté alabeado. De hecho es posible que algunos paneles, a pesar de ser contiguos en la parte superior y teniendo unos ejes verticales, formen huecos entre sí a partir de cierta profundidad debido a una torsión alrededor del eje vertical. La verticalidad de los lados de los paneles durante la excavación es, pues, de primordial importan-
cia.

Los errores de verticalidad son producidos por irregularidades en el terreno y las rocas que yacen en el eje vertical de la excavación, mientras que los errores de torsión son debidos al giro del cable durante el ascenso y descenso de la cabeza excavadora.

Actualmente, la mayoría de cucharones u otros dispositivos para la excavación de muros subterráneos continuos están provistos de elementos de guía destinados a limitar la desviación de la línea vertical. Los recientes tipos de tales elementos son capaces de realizar unos movimientos de ajuste para corregir la inclinación de la excavación y están dotados de sensores para detectar la dirección y la magnitud de un error de verticalidad.

El documento WO 94/21864 da a conocer un dispositivo destinado a mantener la dirección vertical de la excavación de una cortina subterránea. El dispositivo comprende un cuerpo de guía exterior suspendido de un excavador mediante una cable. Hay un cucharón bivalvo que está montado en un cuerpo orientable asociado con el cuerpo de guía exterior a fin de corregir la inclinación de la excavación con respecto al plano de la cortina. Unos detectores de inclinación están montados en los cuerpos orientables exterior y/o interior. Las señales de dichos detectores son transmitidas a un dispositivo de control que, en el caso de una desviación del cuerpo del cucharón respecto a la dirección vertical predeterminada, la compensa mediante pivotación del cuerpo interior en relación con la guía en la dirección opuesta a la de la des-
viación.

El documento JP-A-3-241118 describe una excavadora de muros continuos subterráneos que emplea un sistema automático para corregir la inclinación de la excavación. En la cabeza excavadora están montadas doce superficies móviles, seis en un nivel superior y seis en un nivel inferior. Dichas superficies pueden ser individualmente empujadas hacia o retraídas de las paredes de la excavación, perpendicularmente a la misma, para contactar con dichas paredes de manera deslizante a fin de corregir la posición de la cabeza excavadora y eliminar el juego relativo de las paredes de la excavación.

El documento EP-A-0.518.298 describe un dispositivo destinado a ajustar la inclinación de una cabeza excavadora para construir muros subterráneos de hormigón; el dispositivo comprende una pluralidad (seis) de superficies móviles. Para conseguir todos los movimientos de las seis superficies el dispositivo necesita doce medios actuadores con las respectivas articulaciones. Tal dispositivo necesita, obviamente, unos correspondientes sensores asociados a los medios actuadores para realizar los diversos movimientos de las superficies, por lo tanto, es un dispositivo muy complicado y caro.

Sumario de la invención

Es un objetivo de la presente invención el aportar un dispositivo para corregir la inclinación de la excavación mediante el cual se pueda ajustar la inclinación en el plano del muro, así como en un plano vertical perpendicular a dicho plano del muro y que igualmente pueda corregir la torsión alrededor de la línea vertical.

Es otro objetivo de la presente invención el aportar un dispositivo de construcción simple y capaz de efectuar todos los ajustes necesarios mediante un número reducido de controles, siendo por lo tanto, más fácil de gobernar.

De acuerdo con un aspecto de la invención, según se reivindica, los citados objetivos se efectúan mediante la provisión de un dispositivo para ajustar la inclinación de una cabeza excavadora destinada a la construcción de muros subterráneos de hormigón, según se reivindica en la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

Con el objeto de poder interpretar bien la presente invención, a continuación se describirá una realización preferente de la misma, dada a título de ejemplo y haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

la figura 1 es una vista despiezada en perspectiva que ilustra esquemáticamente una realización del dispositivo de esta invención aplicada a un cucharón excavador; y

las figuras 2, 3 y 4 ilustran esquemáticamente un cierto número de operaciones que es capaz de llevar a cabo el dispositivo de la fig.1.

Descripción detallada de una realización preferente

Con referencia primeramente a la figura 1, el número 3 designa el cuerpo de un cucharón excavador convencional suspendido de un cable 6. El cucharón excavador 3 está dotado de unas mordazas inferiores 1 y 2, susceptibles de abrirse y de cerrarse mediante unos medios transmisores de potencia indicados esquemáticamente con 7. Dichos medios podrán ser indistintamente mecánicos (tales como unos cables metálicos), eléctricos (cables conductores) o hidráulicos (conductos).

Aunque el presente ejemplo se refiere a unos medios excavadores de cucharón, se entiende que el dispositivo de esta invención es igualmente aplicable a aparatos excavadores de distinto tipo, por ejemplo los medios de perforación para explotaciones.

De acuerdo con la presente invención, acoplado al cucharón excavador hay un par de guías móviles 4 y 5 montadas en los lados verticales del cuerpo 3 del cucharón excavador. Dichas guías 4, 5 son móviles tanto en el plano vertical longitudinal de la excavación como en el plano vertical perpendicular a dicho plano de la excavación.

En la realización preferente, ilustrada en los dibujos, las guías 4 y 5 tienen una sección transversal en forma de "C" con las partes abiertas de dicha sección encaradas hacia el cuerpo 3 del cucharón excavador. Cada guía tiene tres paredes exteriores: una pared lateral (41 y 51), y dos paredes frontales opuestas (42, 43 y 52, 53). Preferiblemente, las guías tienen una sección transversal en forma de "C" lo suficientemente amplia para no interferir con el cuerpo 3 de la cabeza excavadora cuando las mismas se mueven con respecto a dicho cuerpo. Como alternativa, dichas guías se podrían montar separadas del cuerpo 3 de tal manera que evitasen cualquier contacto con el mismo. El ejemplo ilustrado en los dibujos muestra que la distancia entre las paredes frontales opuestas de cada guía es mayor que el grosor del cuerpo
3.

Las guías 4 y 5 están vinculadas al cuerpo del cucharón excavador a través de unas conexiones pivotantes inferiores 8 y 9 que permiten que cada guía respectiva realice una rotación (ver flecha A de la figura 1) en ambas direcciones de giro alrededor de un eje geométrico horizontal pasante por ambas conexiones pivotantes. Además, cada guía está provista de otra conexión pivotante inferior 15, 16 que permite la rotación (flecha B de la figura 1) alrededor de unos ejes horizontales sustancialmente perpendiculares al plano del muro subterráneo continuo (cortina subterránea) a construir. Las conexiones pivotantes inferiores 8, 9 como se ilustra en los dibujos, se pueden sustituir, obviamente, por unos medios de unión equivalentes, por ejemplo, unas juntas de rótula esférica (no ilustradas), que permitan cualquier combinación de las rotaciones ilustradas por las flechas A y B.

La parte superior de cada guía está asegurada a unos actuadores 10, 11 respectivamente, capaces de empujar y tirar de la guía en sentido horizontal, en el plano del muro subterráneo (como se indica mediante la flecha C de la figura 1), así como en sentido perpendicular a dicho plano (flecha D de la figura 1). De preferencia, los actuadores 10 y 11 son independientes entre sí y deben poder funcionar simultáneamente, en la misma u opuesta dirección, a la extensión requerida para corregir la inclinación de la cabeza excavadora, como se hará evidente más adelante. Los actuadores 10 y 11, que podrán tener un control mecánico, eléctrico o hidráulico, pueden estar conectados ambos a los medios transmisores de potencia que controlan el dispositivo excavador o a unos medios de transmisión de potencia independientes. Esos podrán ser de distinto tipo (mecánicos, eléctricos o hidráulicos) que los previstos para el funcionamiento del instrumento excavador (cucharón, taladro,
etc.).

Debido a la unión inferior que permite a las guías laterales realizar una rotación simple o combinada (flechas A y B) en planos verticales bajo la acción de los respectivos actuadores, el dispositivo de acuerdo con la presente invención permite llevar a cabo todas las correcciones posibles de la inclinación. Como se ilustra en la figura 2, para desviar la excavación hacia los lados (flecha E) en el plano del muro subterráneo es suficiente extender el actuador 10 y retraer el actuador 11 en la misma dirección horizontal (flechas C). De manera similar, como se ilustra en la figura 3, para desviar la excavación frontalmente (flecha F) en un plano perpendicular al del muro subterráneo, ambos actuadores 10, 11 se extienden paralelamente en la misma dirección que se indica mediante la flecha D. Para conseguir una corrección de la torsión (figura 4, flecha G) los actuadores 10 y 11 tienen que activarse en direcciones horizontales paralelas y opuestas (flechas D1 y D2).

Obviamente, el dispositivo de esta invención proporciona también las correcciones combinadas de verticalidad y torsión mediante el adecuado control de la rotación de las guías, y conseguir así cualquier posible corrección resultante de la combinación de dos o más de las flechas E, F y G ilustradas en las figuras 2 á 4. Ventajosamente, esto se realiza de acuerdo con la presente invención mediante la provisión de solamente dos medios de guía laterales.

Con referencia aún a la figura 1, las partes extremas superiores de las guías 4 y 5 pueden estar mutuamente asociadas por unas barras horizontales 12 y 13 fijadas de modo que permitan la rotación y torsión ilustradas en las figuras 2 á 4.

Alternativamente, las guías 4 y 5 podrán tener formas distintas de la "C" descrita e ilustrada, en la medida que las mismas tengan unas paredes adaptadas para encajar las paredes de los lados de la excavación y/o frontalmente con el objeto de efectuar la desviación requerida.

El cucharón excavador (o taladro u otros medios excavadores empleados) está dotado de sensores (no ilustrados para una mayor sencillez) para detectar todos los datos concernientes a la posición e inclinación de la excavación en el punto de la cabeza excavadora. Dichos sensores están conectados a una unidad procesadora electrónica de superficie para controlar la corrección de la inclinación y/o torsión en respuesta a los errores que posiblemente se hayan detectado. La corrección se puede efectuar automáticamente o manualmente por un operario.

Dichos sensores se pueden montar sobre el cuerpo 3 de la cabeza excavadora y/o en las guías móviles. Dichos sensores comprenden: dos detectores de inclinación, uno para la detección de inclinación en el plano vertical del muro subterráneo y otro para la detección de inclinación en un plano vertical perpendicular a dicho plano del muro subterráneo; un giroscopio para orientación alrededor del eje de la excavación; y un detector de profundidad para medir la profundidad. Un método de cálculo por suma de incrementos permite conocer la posición de la herramienta excavadora a cualquier profundidad durante la etapa de descenso, y en particular la posición final con respecto a la posición ideal.

La magnitud de la distancia entre el cucharón excavador y las paredes de la excavación se puede determinar mediante un sistema de ultrasonidos de tipo conocido (no ilustrado). La totalidad de datos disponibles (referentes a la distancia de las paredes de la excavación, profundidad, inclinación) proporciona una información continua que facilita el conocer al instante la forma de la excavación y modificarla si fuera necesario.

La comparación con la forma ideal de la excavación proporciona la corrección a efectuar para reducir o anular cualquier error. La corrección se puede llevar a cabo de manera automática o mediante un operario.

Claims

1. Un dispositivo para ajustar la inclinación de una cabeza excavadora para la construcción de muros subterráneos de hormigón, del tipo que comprende una pluralidad de superficies móviles montadas en la cabeza excavadora (3) y capaces de ser empujadas selectivamente contra los muros de la excavación; caracterizado porque dichas superficies se componen de solo un par de medios de guía rígidos, sustancialmente verticales (4, 5) montados sobre dos lados verticales opuestos de la cabeza excavadora y que tienen una sección transversal en forma de "C", con las partes abiertas de dicha sección encaradas al cuerpo (3) de la cabeza excavadora; las partes inferiores de cada medio de guía (4, 5) están unidas a la cabeza excavadora mediante dos conexiones pivotantes (8, 15; 9, 16) giratorias alrededor de dos ejes horizontales que son perpendiculares entre sí de manera que pueden efectuar una rotación en planos verticales por medio de un respectivo medio actuador superior independiente (10, 11).

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de dichos medios actuadores (10, 11) es capaz de actuar a lo largo de direcciones perpendiculares (C, D) en un plano sustancialmente horizontal.