ES2256627T3 - Dispositivo para la fabricacion de columnas de material en el suelo. - Google Patents
Dispositivo para la fabricacion de columnas de material en el suelo.Info
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Abstract
Dispositivo para la fabricación de columnas de material en el suelo con - un tubo de transporte de material (17) con vibrador de profundidades (16), caracterizado por - una compuerta de carga dispuesta en el tubo de transporte de material (17), que presenta un orificio de carga (19), que se puede cerrar de una manera hermética a presión, para la carga de material (17) y una puerta de esclusa (21) que se puede cerrar de una manera hermética a presión y que posibilita un paso de material hacia el tubo de transporte de material.
Description
Dispositivo para la fabricación de columnas de
material en el suelo.
La invención se refiere a un dispositivo para la
fabricación de columnas de metal en el suelo, especialmente de
columnas de obturación y drenajes, según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Un dispositivo comparable constituye la base del
documento DE 22 60 473 C2. Posee un dispositivo de elevación del
tipo de una grúa desplazable. El dispositivo de elevación sirve para
la manipulación de un sistema de transporte para la formación de
columnas de material, que está constituido por un vibrador de
profundidades y por otro tipo de cabezal de avance y por un tubo de
transporte de material. Con la ayuda de la cabeza de avance se
introduce en primer lugar un taladro de perforación y a continuación
se rellena con material. De acuerdo con el cometido planteado, la
estructura puede estar configurada de diferente manera. Para la
fabricación del drenaje, se llena el material de forma hueca, de
manera que permanecen espacios de poros comparablemente grandes
entre los granos de material. Por otra parte, se puede conseguir
también una estructura fuertemente compactada, en la que el
material es empaquetado fuertemente con compresión lateral.
En cualquier caso, el material de relleno es
alimentado desde arriba a través del tubo de transporte de
material, pudiendo colocarse el sistema de transporte, en general,
es decir, incluido el tubo de transporte de material, con
sobrepresión, para impedir, por una parte, una penetración de agua o
material del suelo en la cavidad rebajada, a través de la unidad de
avellanado, que está constituida por el tubo de transporte de
material y el vibrador de profundidades y, por otra parte,
garantizar una salida de material por el fondo.
El material de relleno es alimentado por cargas
por medio de un depósito al sistema de transporte y, en concreto, a
través de la carga en el extremo superior del tubo de transporte de
material. Para la manipulación del depósito está previsto un torno
de cable, que está montado de una manera conocida en una barra de
collar del dispositivo de elevación. De esta manera es posible
depositar, por una parte, el depósito sobre el suelo para
rellenarlo con material que está preparado. Por otra parte, se puede
elevar hasta el extremo superior del tubo de transporte de material
para cargarlo con material de relleno.
Un dispositivo para la fabricación de columnas de
material en el suelo, que presenta un tubo de transporte de
material y un vibrador de profundidades, se describe, además, en el
documento JP 58 117121 (Patent Abstracts of Japan).
El documento DE 467 831 describe un dispositivo
para la fabricación de pilotes de hormigón o de hormigón armado en
el suelo. Este dispositivo comprende un tubo de avance introducido
en el suelo, sobre el que se coloca una caja de relleno después de
su introducción en el suelo. Esta caja de relleno presenta en su
extremo superior un orificio de relleno y en su extremo inferior
una trampilla de fondo. El orificio de relleno 5 sirve para el
relleno de la caja de relleno con un material de relleno, y la
trampilla de fondo sirve para la descarga del material de relleno,
dispuesto en la caja de relleno, en el tubo de avance.
De acuerdo con un desarrollo adicional que se
encuentra en uso del dispositivo descrito anteriormente, en lugar
de una grúa está prevista una llamada columna de martinete. En este
caso se trata de un mástil vertical, en el que está alojado un
carro de forma desplazable, guiado sobre carriles. El carro sirve
aquí para la manipulación del sistema de transporte de acuerdo con
la caracterización anterior. La columna de martinete lleva, además,
en su extremo superior una barra de collar provista con un torno de
cable para la manipulación del depósito. La columna de martinete y
la barra de collar forman de esta manera una unidad de
construcción.
La manipulación del sistema de transporte, por
una parte, y del depósito, por otra parte, es posible de una manera
independiente entre sí. Así, por ejemplo, el carro y, por lo tanto,
el vibrador se pueden desplazar hacia arriba y hacia abajo en etapa
entre aproximadamente 0,5 m y 1,0 m. Durante el movimiento
ascendente respectivo, el material de relleno sale por la punta del
vibrador. Durante el movimiento descendente que se lleva a cabo en
cada caso a continuación, el material es comprimido lateralmente y
también en parte hacia abajo en el fondo. De esta manera se crean
las llamadas columnas de obturación.
De una manera independiente del movimiento del
carro que guía la unidad de avellanado y la compuesta de carga, se
baja el depósito con el torno de cable en cada caso sobre el fondo,
se rellena con material y a continuación se eleva de nuevo.
Para la carga del sistema de transporte con
material de relleno es necesario detener el carro, para que el
depósito se pueda aproximar al tubo de transporte y se pueda vaciar.
Por lo tanto, es necesario detener el vibrador a intervalos, para
poder alimentar la carga respectiva de material. En un caso
convencional que sucede en general de una columna de grava de 10 m
de largo con un diámetro de la columna de 0,8 m, se necesita un
volumen de grava de 5 m^{3}. Por lo tanto, con un volumen útil del
depósito en el orden de magnitud de aproximadamente 1 m^{3}, son
necesarias cinco cargas, que conducen a interrupciones frecuentes
correspondientes del proceso de fabricación.
La invención se basa en el problema de mejorar un
dispositivo y un procedimiento del tipo mencionado al principio de
tal forma que se puede conseguir una generación rápida de las
columnas de material.
Este problema se soluciona con un dispositivo que
presenta las características de la reivindicación 1 y a través de
un procedimiento, que presenta las características de la
reivindicación 3. Las formas de realización ventajosas de la
invención se indican a través de las características de las
reivindicaciones dependientes. De acuerdo con la invención, en el
extremo superior del vibrador de profundidades o bien del tubo de
transporte está dispuesta una compuerta de carga, que posibilita
cargar el sistema de transporte también cuando no se encuentra en
reposo, cuando se aplica el procedimiento descrito al principio, que
trabaja con sobrepresión en la zona de la salida de material en la
punta del vibrador.
La compuerta de carga asegura que no haya que
eliminar la sobrepresión, que predomina debajo en el tubo de
transporte, para rellenar el material. En su lugar, la compuerta de
carga es cerrada durante el periodo de tiempo del proceso de carga
frente al tubo de transporte de una manera hermética a la presión.
Tan pronto como el depósito está totalmente vaciado, se cierra la
compuerta de carga con respecto al medio ambiente de una manera
hermética a la presión y se puede abrir el paso hacia el tubo de
transporte. En función del volumen de aire remanente en la
compuerta de carga, durante la apertura del paso hacia el tubo de
transporte, solamente se produce una caída reducida de la presión,
que se puede compensar sin problemas a través de la alimentación de
aire comprimido del tubo de transporte.
Si debe evitarse también todavía una caída de la
presión de corta duración de este tipo, entonces de acuerdo con
otra variante, está prevista una alimentación de aire comprimido,
independiente del espacio de presión o bien del tubo de transporte,
para la compuerta de carga. De esta manera, antes de la apertura
del paso hacia el tubo de trasporte en la compuerta de carga, se
puede formar una sobrepresión, que coincide con la presión
predominante en el espacio de presión que se encuentra debajo. De
esta manera, la presión formada en el tubo de transporte permanece
en el nivel deseado.
Esta configuración es especialmente conveniente
en suelos que tienen tendencia a la licuación, puesto que aquí
incluso las diferencias pequeñas de la presión conducen a que el
suelo penetre en la salida de material y la obstruya. Incluso
cuando esta obstrucción se puede desprender de nuevo, esta
penetración de suelo es extraordinariamente indeseable, puesto que
conduce a la mezcla de grava de columna limpia con tierra. Como
consecuencia, en esta zona profunda es dudosa la acción de erosión
continua de la carga y la acción de drenaje de la columna.
Con preferencia, la compuerta de carga está
configurada como silo, cuya capacidad de almacenamiento corresponde
al menos al volumen de transporte del depósito. De esta manera es
posible descargar el contenido del depósito de una pasada. Puede
ser especialmente ventajoso que el silo posea una capacidad de
alojamiento que puede recibir varias cargas. De esta manera, puede
servir como acumulador intermedio para el material de relleno, con
lo que el proceso de carga se puede desacoplar en la práctica
totalmente del proceso de vibración. Entonces se pueden evitar
también con seguridad los tiempos de inactividad, si la alimentación
de material de relleno a través del depósito estuviese sometida a
una avería imprevista.
En una aplicación especial (cimientos en la
costa) puede ser deseable, almacenar toda la cantidad de grava, que
es necesaria para la fabricación de las columnas, antes del comienzo
de la fabricación de las columnas, en un silo dimensionado de una
manera correspondientemente grande, porque la profundidad de trabajo
debajo del agua está tan profunda que toda la unidad de avellanado
debe recorrer varias decenas de metros de agua y, por lo tanto, con
la técnica conocida sería imposible o al menos extraordinariamente
difícil una alimentación de material a esta profundidad.
A continuación se explica la invención en detalle
con la ayuda del ejemplo de realización representado de forma
esquemática en las figuras.
En la figura única se representa un dispositivo
1, que está colocado sobre el suelo 100 y debe fabricarse una
columna de material no representada aquí en detalle, por ejemplo en
forma de una columna de obturación o de un drenaje.
El dispositivo 1 presenta un soporte de aparatos
móvil 10, que recibe todos los componentes. En el soporte de
aparatos 10 está montada una columna de martinete 12. La columna de
martinete posee carriles de guía no representados aquí en detalle
para un carro 14, que está guiado de una manera desplazable sobre la
columna de martinete 12 a lo largo de toda su extensión.
El carro 14 recibe una unidad de avellanado
conocida en sí con vibrador de profundidades 16 y tubo de transporte
de material 17 y sirve para su manipulación.
En el extremo superior del carro 14 está montada
una barra de collar 20, que lleva un torno de cable 22 en el lado
extremo. Con la ayuda del torno de cable 22 se manipula un depósito
26, que está retenido por un cable 24. De una manera alternativa,
el torno de cable 22 puede estar integrado también en el depósito
26.
A través de la conexión rígida del carro 14 y la
barra de collar 20 se lleva a cabo un movimiento acoplado forzado de
los dos componentes. En la situación representada en la figura y con
el torno de cable 22 bloqueado se lleva a cabo un movimiento en el
mismo sentido del depósito 26 y el vibrador de profundidades 16, que
mantienen una posición relativa entre sí.
Un movimiento del depósito 26 dirigido hacia
arriba y hacia abajo a través de la activación del torno de cable
22 se lleva a cabo siempre con relación al vibrador de profundidades
16, y en concreto de una manera independiente del movimiento de
desplazamiento del carro 14 con respecto a la columna de martinete
12. De esta manera es posible sin problemas u encaje del depósito
26 en el orificio de carga del vibrador de profundidades no
representado en detalle, por ejemplo en una compuerta de carga 18,
sin problemas y especialmente también durante el funcionamiento
continuo de la unidad de avellanado sin su detención con respecto al
movimiento ascendente y descendente que es necesario para la
fabricación de la columna.
A través de la aplicación de la barra de collar
20 en el extremo superior del carro 14 es posible prolongar los
carriles de guía no representados aquí para el carro 14 hasta el
extremo superior de la columna de martinete 12, de manera que su
longitud se puede utilizar al máximo como vía de desplazamiento para
el carro 14. En la posición extrema superior, la barra de collar 20
se proyecta sobre la columna de martinete 12 hacia arriba. Con una
longitud predeterminada de la columna de martinete 12 se pueden
fabricar, por lo tanto, columnas mucho más largas con respecto al
dispositivo descrito anteriormente conocido a partir del estado de
la técnica.
Para el relleno del depósito 26 se baja éste
sobre el suelo 100. En esta posición, debe asegurarse a través de
medidas adecuadas que el depósito 26 no se mueva ya con respecto al
carro 14. Esto se lleva a cabo de una manera sencilla porque el
torno de cable se conecta libre de fuerza. Esto corresponde a la
activación de la llamada caída libre. En esta posición de
funcionamiento, no se transmiten fuerzas de tracción a través del
cable 24, de manera que en el caso de un movimiento ascendente del
carro 14, solamente el cable 24 es estirado por el torno de cable
22 en la extensión de acuerdo con el trayecto de desplazamiento del
carro 14. En el caso de un movimiento del carro 14 dirigido hacia
abajo, se produce en el cable 24 una comba suelta, que puede
conducir también, de acuerdo con el trayecto de desplazamiento, a
que secciones del cable 24 sean depositadas sobre el suelo 100. Si
esto debe ser impedido, entonces puede estar prevista una
instalación automática de arrollamiento en el torno de cable 20 de
una manera conocida en sí, que se ocupa de una tensión previa del
cable 24 también en el caso de un movimiento del carro 14 dirigido
hacia abajo.
A partir de lo anterior se consigue que a través
del concepto sorprendentemente sencillo según la invención es
posible la fabricación de una columna de material sin interrupción
condicionada por la carga.
Otra particularidad de la invención consiste en
la realización de la compuesta de carga 18 de doble acción, que se
emplea cuando se lleva a cabo la constitución de la columna de
material con sobrepresión. En este caso, en el vibrador de
profundidades 126 predomina una sobrepresión de una manera continua,
también durante la carga del material, en la punta del tubo de
transporte de material 17, que se forma y se mantiene a través de
una alimentación de aire comprimido no representado aquí.
La compuerta de carga 18 está concebida de tal
forma que se puede cerrar de una manera hermética a presión, por
una parte, frente al tubo de transporte de material 17 con una
puerta de esclusa 21 y, por otra parte, frente al medio ambiente en
la zona de un orificio de carga 19. Durante el periodo de tiempo de
la carga con material de relleno a través del depósito 26, la
puerta de esclusa 21 está cerrada de forma hermética, de manera que
se puede llevar a cabo la formación de la columna de material
manteniendo la sobrepresión deseada. Tan pronto como el depósito 26
ha sido vaciado, se cierra el orificio de carga 19 de una manera
hermética a presión y a continuación se abre la puerta de la
esclusa 21 hacia el vibrador de profundidades 16, de manera que el
material puede pasar a través de la misma. De esta manera se conduce
el material manteniendo el nivel elevado de la presión en el tubo
de transporte de material 17 y no se produce una interrupción del
funcionamiento o una mezcla de tierra, que penetra en el tubo de
transporte de material 17, con grava.
Una alimentación de aire comprimido adicional, no
representada aquí, para la compuerta de carga 18 posibilita una
formación de la presión independiente del vibrador de profundidades,
de manera que se puede abrir el paso entre la compuerta de carga 18
y el vibrador de profundidades 16 sin diferencia de la presión.
También se suprime la caída de la presión de corta duración que se
produce en otro caso, que aparece a través de la compensación de la
presión con la cámara de carga 18.
De acuerdo con la configuración, la capacidad de
almacenamiento de la compuerta de carga 18 se puede seleccionar
mayor que el volumen de transporte del depósito 26, de manera que se
posibilita un desacoplamiento adicional de la alimentación de
material y de la formación de la columna.
En la práctica se ha mostrado que a través del
empleo de la compuerta de carga 18 se puede conseguir un ahorro de
tiempo entre aproximadamente 3 y 5 min. por columna de material.
Esto corresponde a un ahorro de tiempo relativo del 10%
aproximadamente.
- 1
- Dispositivo
- 10
- Soporte de aparato
- 12
- Columna de martinete
- 14
- Carro
- 16
- Vibrador de profundidades
- 17
- Tubo de transporte de material
- 18
- Compuerta de carga
- 19
- Orificio de carga
- 20
- Barra de collar
- 21
- Puerta de esclusa
- 22
- Torno de cable
- 24
- Cable
- 26
- Depósito
- 100
- Suelo
Claims (3)
1. Dispositivo para la fabricación de columnas de
material en el suelo con
- un tubo de transporte de material (17) con
vibrador de profundidades (16), caracterizado por
- -
- una compuerta de carga dispuesta en el tubo de transporte de material (17), que presenta un orificio de carga (19), que se puede cerrar de una manera hermética a presión, para la carga de material (17) y una puerta de esclusa (21) que se puede cerrar de una manera hermética a presión y que posibilita un paso de material hacia el tubo de transporte de material.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que la compuerta de carga (18) presenta una conexión de aire
comprimido.
3. Procedimiento para la fabricación de columnas
de material en el suelo, que comprende las siguientes etapas del
procedimiento:
- -
- preparación de un dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
- -
- apertura del orificio de carga (19) cuando la puerta de la esclusa (21) está cerrada de forma hermética a la presión y alimentación de material a la compuerta de carga,
- -
- cierre del orificio de carga (19),
- -
- apertura de la esclusa de compuerta hacia el tubo de transporte de material (17) cuando el orificio de carga está cerrado de una manera hermética a la presión, para alimentar material desde la compuerta de carga (18) hacia el vibrador de profundidades (16).
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