ES2258408B1 - Procedimiento y dispositivo para la realizacion de excavaciones de forma general paralelepipedica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento y dispositivo para la realización de excavaciones de forma general paralelepipédica. El procedimiento comprende las siguientes etapas: a) excavación mediante un brazo móvil dotado de cangilones móviles de una pared vertical extrema de la excavación; b) descenso de la impermeabilización laminar correspondiente a las zonas excavadas; c) fijado de la impermeabilización mediante hormigonado de la zona del fondo adyacente a la pared extrema; d) avance de la excavación mediante el movimiento del brazo con cangilones, excavando una zona de fondo y paredes laterales adyacente a la ya existente; e) colocación de la impermeabilización correspondiente a la zona nuevamente excavada; f) hormigonado del fondo nuevamente excavado y de las paredes laterales correspondientes a la fase anterior de excavación; y dispositivo para su realización.
Description
Procedimiento y dispositivo para la realización
de excavaciones de forma general paralelepipédica.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un dispositivo para la realización de
excavaciones, en particular realizaciones de forma general
paralelepipédica. El procedimiento y el dispositivo objeto de la
presente invención serán de especial aplicación en aquellos casos en
los que dicha excavación deba realizarse por debajo del nivel
freático del terreno, y por lo tanto, total o parcialmente bajo el
agua, si bien la invención no queda limitada a dicha aplicación.
Es habitual la realización de excavaciones con
forma general paralelepipédica, en especial de excavaciones de
grandes dimensiones y de forma paralelepipédica alargada, por
ejemplo, en la construcción de estaciones de ferrocarril suburbano,
que requieren la realización de excavaciones paralelepipédicas
alargadas, de unos 9 metros de profundidad y 20 metros entre
paredes laterales.
En los casos en los que el nivel freático del
terreno se encuentra próximo al suelo, no pueden ser utilizados los
procedimientos habituales de excavación a cielo abierto. En estos
casos, es conocida la aplicación del procedimiento denominado
"jet grouting", que consiste en provocar la desagregación del
suelo (o roca poco compacta) mezclándolo, y parcialmente
sustituyéndolo, por un agente cementante, normalmente cemento. La
desagregación se consigue mediante un fluido con alta energía, que
puede incluir el propio agente cementante. Sin embargo, esta técnica
resulta muy costosa para grandes excavaciones y/o niveles freáticos
muy elevados, puesto requiere la inyección de grandes cantidades de
agente cementante.
Es un objetivo de la presente invención dar a
conocer un procedimiento de excavación que permite la excavación
automática, incluso por debajo del nivel freático, sin necesidad de
recurrir a técnicas de rebaje del nivel freático, y que no presenta
los inconvenientes de las técnicas conocidas.
Para la realización de una excavación según el
procedimiento objeto de la presente invención, podrá procederse
inicialmente, en un caso general, según técnicas conocidas, a la
realización de una preexcavación de poca profundidad y a la
realización de pantallas enterradas que delimitarán las paredes
laterales de la excavación a realizar, si bien en determinadas
circunstancias podría prescindirse de alguno de estos pasos. La
función de dichas pantallas consiste en evitar un derrumbe de las
paredes durante la excavación y pueden realizarse mediante técnicas
sobradamente conocidas en el sector.
Una vez preparada la excavación conforme a las
necesidades específicas de la excavación a realizar, puede
procederse a excavar según el procedimiento según la presente
invención. Dicho procedimiento comprende los siguientes pasos:
- a)
- excavación mediante un brazo móvil dotado de cangilones móviles de una pared vertical extrema de la excavación y zonas adyacentes del fondo y las paredes laterales de la excavación;
- b)
- descenso de la impermeabilización laminar correspondiente a las zonas excavadas adyacentes a la pared extrema y, opcionalmente, a la pared extrema;
- c)
- fijado de la impermeabilización mediante hormigonado de la zona del fondo adyacente a la pared extrema, y opcionalmente, de la citada pared vertical extrema;
- d)
- avance de la excavación mediante el movimiento del brazo con cangilones, excavando una zona de fondo y paredes laterales adyacente a la ya existente;
- e)
- colocación de la impermeabilización correspondiente a la zona nuevamente excavada;
- f)
- hormigonado del fondo nuevamente excavado y de las paredes laterales correspondientes a la fase anterior de excavación;
- g)
- opcionalmente, repetición de las fases d) a f) anteriores;
- h)
- opcionalmente, realización mediante el brazo móvil dotado de cangilones de otra pared extrema y colocación de impermeabilización y fijación de la misma de manera análoga a la indicada en los pasos b) y c) anteriormente descritos.
Preferentemente, durante la fase d), el brazo
dotado de cangilones formará con la horizontal un ángulo inferior al
ángulo de talud natural del terreno excavado.
Preferentemente, dicha impermeabilización
laminar adoptará la forma de una pieza de impermeabilización de
forma conjugada con las paredes de la excavación que presenta en
uno de sus extremos un arrollamiento en forma de U, y el paso e) se
realizará mediante el desenrollado de un elemento laminar de
impermeabilización que presenta un arrollamiento en forma de U,
coincidiendo esencialmente con las paredes laterales y el fondo de
la excavación.
En un modo preferente de la presente invención,
el hormigonado del fondo de la excavación, tales como las citadas
en los pasos c) y f), comprende los pasos de:
- descenso hasta el fondo de la excavación de
una bolsa cuyas paredes están realizadas en material elástico, con
forma general paralelepipédica de caras cerradas, de tal manera que
la lámina de impermeabilización quede entre el suelo excavado y la
bolsa.
- inflado de la bolsa mediante la introducción
en la misma de un fluido adecuado, menos denso que el hormigón,
preferentemente una bentonita liquida, de tal manera que las
paredes de la bolsa hagan contacto con las paredes del fondo del
pozo y se adapten a las mismas.
- rellenado de la bolsa con hormigón por
desplazamiento del fluido con el que ha sido inflada la bolsa.
Una vez curado, el hormigón de la bolsa
constituirá la solera del fondo de la excavación. En un caso
general, la solera de una excavación realizada según el
procedimiento según la presente invención consistirá en una sucesión
de tales bolsas. En un modo de realización preferente, se procederá
a inyectar bentonita sólida entre bolsas, para obtener una
impermeabilización mejorada.
Preferentemente, la bolsa estará realizada en un
material geotextil y dispondrá de medios para determinar la forma
deseada de la superficie superior de la solera tras el inflado de
la bolsa.
Opcionalmente, podrá realizarse un estirado de
la bolsa hacia las paredes laterales de la excavación durante el
inflado para favorecer su adaptación a las paredes. Preferentemente
se dispondrán en el interior de la bolsa elementos perimetrales
inflables para favorecer la adaptación de las bolsas a las paredes
de la excavación.
En otro modo de realización preferente, los
pasos de hormigonado de las paredes laterales, tal como el citado
en el paso f) comprende las siguientes fases:
- Disposición de unos medios de encofrado que
definen, junto con la pared excavada y cubierta por la
impermeabilización laminar, el volumen a hormigonar.
- Opcionalmente, colocación en dicho espacio de
los elementos de armadura correspondientes.
- vertido del hormigón en dicho espacio.
- mantenimiento de los medios de encofrado el
tiempo correspondiente al curado del hormigón.
- liberación y retirada de los medios de
encofrado.
En otro modo de realización de la invención, se
colocarán traviesas de refuerzo entre paredes laterales tras la
realización de cada paso g) antes citado.
El procedimiento objeto de la presente invención
permite la realización mediante medios automáticos de los pasos que
se realizan dentro de la excavación. Por ello, dicho procedimiento
resulta especialmente ventajoso en los casos en los que haya que
excavar por debajo del nivel freático y, por lo tanto, dichos
trabajos tengan que realizarse total o parcialmente bajo el
agua.
Otra ventaja que presenta el procedimiento según
la presente invención se requiere que las pantallas que se
realizan antes del inicio de la excavación podrán ser de menor
espesor, puesto que, una vez superado el nivel freático, el agua
ejerce una presión contraria a la caída de las paredes laterales
recién excavadas.
La presente invención también consiste en un
dispositivo para la realización del procedimiento según la presente
invención. Dicho dispositivo comprende los siguientes
elementos:
- una serie de carriles que se disponen de
manera longitudinal a la excavación a realizar;
- un eje transversal a dicha serie de carriles y
con capacidad de movimiento a lo largo de los mismos;
- un brazo dotado de cangilones, los cangilones
recorriendo el brazo de extremo a extremo formando un circuito sin
fin, estando dichos cangilones adaptados para excavar y recoger el
terreno excavado, pudiendo dicho brazo girar alrededor del eje y
desplazarse a lo largo del mismo.
- un elemento transportador para recogida del
terreno excavado por los cangilones y llevarlo a una zona exterior
a la de excavación, con capacidad de movimiento solidario a dicho
eje transversal.
- medios estructurales para descenso de una
impermeabilización laminar hasta el fondo de la excavación.
En una realización preferente, el dispositivo
dispone también de medios con capacidad de movimiento a lo largo de
los citados carriles longitudinales, que permiten el desenrollado
de un elemento laminar en forma de U que cubre las paredes de la
excava-
ción.
ción.
En otro modo de realización preferente, el
dispositivo según la presente invención comprende un elemento
estructural con capacidad de movimiento a lo largo de los carriles
longitudinales y que comprende una serie de carriles verticales
paralelos a las paredes laterales de la excavación, que son
recorridos por unos elementos de sujeción móviles para descenso
hasta el fondo de la excavación de una bolsa con forma general
paralelepipédica.
En otro modo preferente de la presente
invención, el dispositivo comprende una estructura situada en la
zona anexa al citado elemento estructural situada en la zona anexa
a dicha serie de carriles verticales, que dispone de una zona
horizontal en el nivel superior de la excavación y de sendas zonas
verticales paralelas y próximas a las paredes laterales de la
excavación, disponiéndose en dicho dispositivo al menos un elemento
de encofrado con forma general de persiana que tiene capacidad de
desplazamiento a lo largo de, al menos, una de dichas zonas
verticales y dicha zona horizontal, así como medios para dotar a
dicho elemento de encofrado de movimiento de acercamiento o
alejamiento de las paredes laterales cuando dicho elemento de
encofrado está situado paralelo a las paredes laterales.
En otra realización preferente, el dispositivo
dispone asimismo de un puente grúa con capacidad de movimiento a lo
largo de dichos carriles longitudinales a la excavación.
Para su mejor compresión, se adjunta a titulo de
ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una
realización preferente de la presente invención.
La figura 1 es una en perspectiva, parcialmente
seccionada, en la que puede observarse una excavación realizada
mediante un procedimiento y con un dispositivo según la presente
invención.
Las figuras 2, 3 y 4 son secciones según un
plano longitudinal a la excavación correspondientes a tres momentos
secuenciales del inicio de la excavación, realizada mediante un
brazo dotado de cangilones. En dichas figuras 2, 3 y 4 pueden
observarse los pasos iniciales de comienzo de la excavación,
excavación de una pared extrema y excavación de la parte del fondo
adyacente a la pared extrema, respectivamente.
La figura 5 es una sección según un plano
longitudinal con respecto a la excavación en el que se observa un
momento de la excavación en el que se ha descendido la
impermeabilización y fijado con hormigón al fondo y a la pared
extrema, pudiéndose iniciar a partir de este momento un proceso de
excavación repetitivo.
La figura 6 una sección según un plano
longitudinal respecto a la excavación, que representa un primer
momento del proceso de excavación repetitivo antes citado.
La figura 7 es una sección según un plano
longitudinal respecto a la excavación que se corresponde con la
figura 6, en el que se ha iniciado la bajada de una bolsa que
pasará a constituir parte de la solera hormigonada del fondo de la
excavación y han descendido los elementos de encofrado situados
detrás de la zona de descenso de la bolsa.
La figura 8 se corresponde con la figura 7, un
momento después, cuando la bolsa ha llegado al fondo de la
excavación.
La figura 9 es una sección según un plano
transversal a la excavación, en el que se representa de manera
esquemática el llenado de la bolsa, una vez que ésta ha llegado al
fondo.
La figura 10 es una sección según un plano
transversal a la excavación, en el que se observa el dispositivo
para hormigonado de una sección de pared lateral, en disposición de
hormigonado.
La figura 11 corresponde con la figura 10, en el
momento del hormigonado.
La figura 12 es una sección según un plano
transversal a la excavación, una vez finalizada una fase de
excavación.
La figura 13 es una sección según un plano
longitudinal con respecto a la excavación que se corresponde con el
momento final de un ciclo de excavación.
Si bien, por razones de claridad de los dibujos,
no ha sido representado agua inundando la excavación, se hace
notar que la excavación según la presente invención podrá
realizarse, por debajo del nivel freático y, por lo tanto, en
presencia de agua.
La excavación mostrada en las figuras puede
corresponderse, por ejemplo, a la excavación de una estación de
ferrocarril metropolitano suburbano o "metro". Para la
realización de dichas estaciones de metro, es necesario realizar
una excavación a cielo abierto de forma paralelepipédica, con unas
dimensiones aproximadas de 9 metros de profundidad, 20 metros de
anchura y varias decenas de metros de longitud entre paredes
extremas.
La figura 1 muestra un momento intermedio de una
excavación (1) de estas características, realizada según el
procedimiento y el dispositivo según la presente invención. Podemos
observar cómo la excavación queda definida, en una fase intermedia,
por una pared extrema (2), dos paredes laterales (3) y (4), un
fondo (20) y un frente de avance (5).
En el caso mostrado, la pared extrema (2) se
constituye en forma de pared vertical cubierta por hormigón (160),
si bien existen otras posibles configuraciones para la pared o
paredes extremas. Conforme avanza la excavación, el fondo (20) y
las paredes laterales (3), (4) de la excavación se cubren con una
lámina impermeabilizante (14). En el caso mostrado, dicha capa o
lámina impermeabilizante presenta, en el extremo más cercano al
frente de avance (5), un arrollamiento (141) con forma general de
U, de tal manera que el fondo (20) y las paredes laterales (3), (4)
de la excavación van siendo progresivamente cubiertos por la
impermeabilización (14) mediante el desenrollado de dicho
arrollamiento (141). Por encima de la zona de la impermeabilización
(14) que cubre el fondo (20) de la excavación (1), se coloca una
solera hormigonada compuesta, por ejemplo, por una serie de losas
(15). De manera similar, por encima de la zona de la
impermeabilización (14) que cubre las paredes laterales (3), (4) se
sitúan unas losas de hormigón (16). Estas losas de hormigón (16),
preferentemente armado, constituirán los muros laterales
definitivos de la excavación.
Tanto el avance del frente de excavación, como
la impermeabilización y el hormigonado del fondo y de las paredes
laterales puede realizarse, por ejemplo, mediante un dispositivo
según la presente invención tal como, por ejemplo, el mostrado en
las figuras.
Dicho dispositivo está formado por una serie de
carriles (8), (8'), (8''), (8''') que se disponen de manera
longitudinal a ambos lados de la excavación. Sobre los carriles
(8), (8') discurren unos carros (61), (61') que soportan un eje (7)
transversal a la excavación. Sobre dicho eje (7) queda soportado,
con posibilidad de giro, un brazo (6) dotado de cangilones (62).
Los cangilones (62) recorren el brazo formando un circuito de ida y
vuelta sin fin. Los cangilones (62) presentan elementos rascadores
para realizar la excavación, recogen el terreno excavado en el
frente de avance (5) y posteriormente lo llevan hasta el elemento
transportador (9), por ejemplo una cinta transportadora, que
transporta el terreno excavado hasta la una zona de recepción (no
mostrada) situada fuera de la excavación (1), y que puede
consistir, por ejemplo, en otra cinta transportadora que recorra de
extremo a extremo el lateral de la excavación. El elemento
transportador (9) tendrá capacidad de moverse de manera solidaria al
eje (7). Para efectuar las tareas de excavación, el brazo (6)
dispone de movimiento a lo largo del eje (7) y giro alrededor del
mismo, además del movimiento que longitudinal a lo largo del
lateral de la excavación proporcionado en este caso por los
carritos (61), (61').
El dispositivo, según la presente invención,
presenta medios para descender la impermeabilización (14) hasta el
fondo de la excavación (1). Dichos medios pueden comprender, por
ejemplo, un puente grúa (17) de tipo convencional que circula por
los carriles longitudinales (8''), (8''') y que puede utilizarse,
además, en la manipulación del resto de elementos del sistema (como
por ejemplo en las estructuras -10- y -12-), para el montaje de
vigas prefabricadas de hormigón en la sección terminada, así como
en la colocación de traviesas temporales (19) para sujeción de las
paredes laterales por su parte superior mientras la excavación se
mantenga al aire. En el ejemplo mostrado, el puente grúa (17)
circula por unos carriles distintos a los del resto de elementos
con capacidad de movimiento longitudinal por la excavación. Esto
resulta ventajoso porque permite la utilización del puente grúa
(17) para la totalidad de las diferentes tareas y funciones antes
citadas.
En el caso aquí descrito, el dispositivo también
presenta un elemento estructural (10), dirigido a la realización
de la solera de la excavación, que puede estar dotado, por ejemplo,
de guías verticales (11), (11') utilizables para el colaborar en el
descenso de bolsas que constituirán posteriormente las losas (15)
de solera. Igualmente, el ejemplo mostrado dispone, anexo al
elemento (10), de un elemento estructural (12), dirigido al
hormigonado de las paredes laterales por el que discurren uno o
varios elementos de encofrado (13) en forma de persiana, que
disponen de capacidad de deslizamiento entre una zona horizontal
situada en el nivel superior de la excavación (en general, por
encima del nivel del agua) y de las zonas verticales paralelas a
las paredes de la excavación.
El procedimiento de excavación se explicará a
continuación haciendo referencia a las figuras 2 a 13.
Las figuras 2 a 4 son secciones según un plano
longitudinal con respecto al avance de la excavación, que muestran
las primeras fases del procedimiento de excavación según la
presente invención. La figura 2 muestra el inicio de la excavación
por parte del brazo (6) dotado de cangilones (62). Para una mayor
comodidad de operación, previamente al inicio de la excavación, se
ha realizado una preexcavación (18) y se han instalado carriles a
ambos lados de la excavación, tal como el carril indicado con el
numeral (8). Sobre dichos carriles se sitúan carros, tal como el
indicado mediante el numeral (61) que soportan el eje transversal
(7) y el brazo (6). Los cangilones, que están dotados de
rascadores, inician la excavación del fondo (19) de la
preexcavación mediante su movimiento sin fin a lo largo del brazo
(6). Los cangilones (62) dispondrán de elementos rascadores para
realizar la excavación y podrán ser similares y presentar una
disposición similar a los de una draga de cangilones, por ejemplo.
En esta fase, se controla el ángulo que forma el brazo (6) y los
movimientos del eje a lo largo de los carriles longitudinales (8),
(8'), de tal manera que se realice una pared extrema (2) de la
forma deseada, por ejemplo vertical, tal y como se muestra en la
figura 2, hasta llegar al fondo de la excavación (20). En este
momento, en general, se formará un frente de excavación (5) que
formará un ángulo constante con la horizontal, preferentemente
igual o menor al ángulo de talud natural del terreno. Durante este
proceso, la anchura de la excavación queda definida mediante la
amplitud de los movimientos del brazo (6) a lo largo del eje (7).
Una vez excavada la pared extrema (2) y las zonas adyacentes de
las paredes laterales y del fondo de la excavación (20), se pasa a
la fase de descenso y fijación de la impermeabilización
correspondiente a la zona excavada, como se muestra en la figura
5.
La figura 5 es un corte longitudinal en el que
se ha representado la impermeabilización de la zona adyacente a la
pared extrema (2) y de la propia pared extrema (2) colocada y
fijada mediante una primera losa (15) de solera y una pared (160)
que cubre la pared extrema (2). Dicha primera losa (15) de solera y
dicha pared (160) pueden realizarse por técnicas similares a las
posteriormente explicadas en referencia a las siguientes figuras.
Como ya se ha comentado, en el ejemplo mostrado, la
impermeabilización del fondo (20), de las paredes laterales (3),
(4) y de la pared extrema (2) la conforma un único elemento laminar
(14) que está arrollado en uno de sus extremos en un arrollamiento
(141) en forma de U. Para proceder a un desenrollado automático de
la impermeabilización (14), se han dispuesto a cada lado de la
excavación sendos carros (21) que discurren por los carriles
longitudinales (8), (8') y que dispone de un brazo (22) que sujeta
un lado vertical de la U del arrollamiento (141) de tal manera que
el movimiento del carro (21) permite el desenrollamiento del
arrollamiento (141). Dicho carro puede presentar una estructura
similar a la que se da a conocer en la solicitud de Patente
española n°200403037, del mismo inventor que la presente.
En la figura 5 se muestra el puente grúa (17)
dotado de medios de elevación, como por ejemplo una serie de cables
o cadenas (180) que pueden ser utilizada para descender la
impermeabilización (14) hasta el fondo de la excavación, si bien
serán igualmente posibles otros medios conocidos por la
técnica.
Una vez descendida y fijada la
impermeabilización en una fase inicial, el procedimiento según la
presente invención ha previsto la repetición de una serie de
operaciones de excavación, impermeabilización y hormigonado de las
paredes que pasan a explicarse haciendo referencia a las figuras 6
a 13, en las que se observa el proceso de excavación en momento
intermedio de la excavación. Lógicamente, el número de veces a
realizar los siguientes pasos dependerá de la longitud y
características de la excavación.
En la figura 6 se representa un momento
intermedio de la excavación que podría corresponder, por ejemplo,
con el representado en la figura 1. En esta situación, el brazo (6)
se encuentra excavando el frente de excavación (5). Alejado del
frente una distancia de seguridad suficiente, se encuentra el
enrollamiento (141) de la impermeabilización (14). En la zona
adyacente al enrollamiento (141) y sobre la impermeabilización (14)
se encuentran los elementos estructurales antes citadas (10), (12)
del dispositivo según la presente invención. En la figura 6, se han
indicado con los numerales (15) y (16) la última losa de solera de
hormigón y la última losa de pared lateral de hormigón realizadas,
respectivamente. Como se puede observar, la última losa de solera
(15) se encuentra un paso más adelantada que la última losa de
pared lateral (16), como consecuencia de la situación de partida
representada en la anterior figura 5.
A partir de la situación representada en las
figuras 1 y 6, u otra similar, pueden iniciarse una serie de pasos
que podrán repetirse en función de la longitud de la excavación, y
que se proceden a explicar en haciendo referencia a las figuras 7 a
13.
Se procede a fijar la impermeabilización (14).
En su parte inferior, esto se realiza mediante la colocación de una
nueva losa de solera; mientras que en las paredes laterales, se
realiza mediante el hormigonamiento de una nueva sección de las
mismas. Las nuevas losas serán adyacentes a las ya existentes. La
losa inferior pasará a formar parte de la solera de la excavación,
mientras que las losas laterales formarán parte de los muros de
contención laterales definitivos de la excavación.
Para la realización de la losa de solera, se
utiliza el elemento estructural (10) para descender una bolsa (23)
realizada, por ejemplo, en un material geotextil. El descenso podrá
realizarse por descuelgue mediante cables (11), (11'), con la bolsa
convenientemente lastrada, por ejemplo, mediante la introducción
previa en la bolsa de las armaduras (151), (151') correspondientes
a la bolsa y/o mediante un prellenado de la bolsa con bentonita.
Una vez descendida la bolsa, se procede a inflar la bolsa con
bentonita líquida, de tal manera que esta adopte la forma deseada y
se ajuste al fondo y a las paredes laterales, y posteriormente se
vierte hormigón en la bolsa, que desplaza a la bentonita líquida.
Estos procesos de llenado se realizan a través de canalizaciones
respectivas de entrada (231) y salida (232), como las mostradas en
la figura 9. Una vez curado el hormigón dentro de la bolsa (23),
este pasa a constituir una losa de solera (15), tal y como se
observa en la figura 10. Para favorecer la adaptación de la bolsa a
las paredes podrá realizarse un estirado, por ejemplo mediante la
provisión en la bolsa de elementos perimetrales (no mostrados) que
se inflarán, por ejemplo, mediante la inyección de lechada de
cemento. También será posible dotar a la bolsa de elementos para
determinar su forma una vez inflada, tales como cambios de grosor
en las paredes que conforman la bolsa o la provisión de cuerdas
internas en la bolsa, de manera similar a lo dado a lo indicado en
la solicitud de Patente española n°200403036, del mismo inventor.
En general, los expertos en la materia apreciarán que para la
realización de esta losa de solera mediante una bolsa inflable
serán podrán ser también aplicables las técnicas recogidas en dicha
solicitud de Patente.
Para la realización de las losas (16) del muro
lateral se utiliza el elemento estructural o plataforma (12) que
presenta un encofrado de tipo persiana (13) que se eleva y extiende
horizontalmente en la parte superior de la plataforma (12) (en el
caso de excavación por debajo del nivel freático, este nivel
superior estará por encima del nivel del agua). En esta posición se
realizará la limpieza de los elementos tipo persiana que componen
el encofrado (13) para una posterior utilización del mismo. El
encofrado de tipo persiana (13) puede desplazarse, mediante un
movimiento similar al de una persiana, hasta una posición vertical,
paralela a la pared lateral y dispone de elementos (134) que dotan
al encofrado (13) de posibilidad de movimiento de alejamiento con
respecto a la pared lateral, facilitando la posterior operación de
desencofrado.
Para la realización de la losa (16) se procede
al desplazamiento del encofrado (13) desde la parte superior de la
plataforma (12) hasta su posición paralela a la pared lateral, y a
la colocación de una tapa lateral para cerrar el espacio a
hormigonar. Dicha tapa admite soluciones totalmente convencionales
y no ha sido representada en las figuras. Una vez delimitado el
espacio a hormigonar, se procede a colocar la armadura (132) de la
futura losa y a verter el hormigón, por ejemplo, mediante una
canalización (133), como se muestra en la figura 12, procediéndose
al desencofrado una vez haya curado suficientemente el
hormigón.
Una vez realizadas estas operaciones, se llega
al estado representado en la figura 13. Una vez allí, en caso
necesario, se procede a continuar con el avance de la excavación
mediante los movimientos del brazo (6) y a extender la
impermeabilización (14) en la zona nuevamente excavada mediante el
avance del carro (21), lo que provoca el desenrollado del
arrollamiento (141), llegándose, eventualmente, de nuevo, a una
situación como la representada en la figura 6, volviéndose volver a
iniciar un ciclo de excavación repetitivo como el que se ha
descrito.
Para finalizar la excavación puede procederse
eventualmente a excavar, impermeabilizar y hormigonar de manera
similar o análoga a la excavación, impermeabilización y hormigonado
de la pared extrema (2), simplemente mediante la inversión de los
pasos seguidos para la excavación, impermeabilización y hormigonado
de la pared extrema (2).
Los expertos en la materia serán capaces de
idear numerosas modificaciones en los dispositivos y procedimiento
aquí descritos, así como de elementos que complementan a los aquí
descritos, sin salirse con ello del ámbito de la presente
invención.
Por ejemplo, la impermeabilización podrá
consistir en una serie de láminas que se colocan solapándose entre
sí. En este caso, puede resultar muy recomendable proceder a un
aseguramiento de la impermeabilización mediante la inyección de
bentonita sólida en las zonas de contacto entre cada losa. Otra
posibilidad consiste en la realización de la solera mediante la
inyección o vertido directo de hormigón al fondo de la excavación.
Finalmente, el experto en la materia apreciará que será posible
modificar el orden o realización de ciertos pasos aquí descritos
sin por ello salirse del alcance de la presente invención.
En general, todo lo que no afecte, altere o
modifique el contenido del dispositivo y procedimiento de
excavación aquí descritos deberá ser considerado como contenido
dentro de la presente invención.
Claims (23)
1. Procedimiento para la realización de
excavaciones de forma general paralelepipédica, caracterizado
porque comprende las siguientes etapas:
- a)
- excavación mediante un brazo móvil dotado de cangilones móviles de una pared vertical extrema de la excavación y zonas adyacentes del fondo y las paredes laterales de la excavación;
- b)
- descenso de la impermeabilización laminar correspondiente a las zonas excavadas adyacentes a la pared extrema y, opcionalmente, a la pared extrema;
- c)
- fijado de la impermeabilización mediante hormigonado de la zona del fondo adyacente a la pared extrema, y opcionalmente, de la citada pared vertical extrema;
- d)
- avance de la excavación mediante el movimiento del brazo con cangilones, excavando una zona de fondo y paredes laterales adyacente a la ya existente;
- e)
- colocación de la impermeabilización correspondiente a la zona nuevamente excavada;
- f)
- hormigonado del fondo nuevamente excavado y de las paredes laterales correspondientes a la fase anterior de excava-ción;
- g)
- opcionalmente, repetición de las fases d) a f) anteriores;
- h)
- opcionalmente, realización mediante el brazo móvil dotado de cangilones de otra pared extrema y colocación de impermeabilización y fijación de la misma de manera análoga a la indicada en los pasos b) y c) anteriormente descritos.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque durante la fase d), dicho brazo forma
con la horizontal un ángulo inferior al ángulo de talud natural del
terreno excavado.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque la fase e) de colocación de la
impermeabilización comprende una fase de desenrollado de un
elemento laminar de impermeabilización arrollado en forma general
de U.
4. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el citado
hormigonado del fondo de la excavación comprende los pasos de:
- -
- descenso hasta el fondo de la excavación de una bolsa cuyas paredes están realizadas en material elástico, con forma general paralelepipédica de caras cerradas, de tal manera que la lámina de impermeabilización quede entre el suelo excavado y la bolsa.
- -
- inflado de la bolsa mediante la introducción en la misma de un fluido adecuado, menos denso que el hormigón, preferentemente una bentonita líquida, de tal manera que las paredes de la bolsa hagan contacto con las paredes del fondo del pozo y se adapten a las mismas.
- -
- rellenado de la bolsa con hormigón por desplazamiento del fluido con el que ha sido inflada la bolsa.
5. Procedimiento, según la reivindicación 4,
caracterizado porque la bolsa está realizado en un material
geotextil.
6. Procedimiento, según la reivindicación 4 ó
5, caracterizado porque la bolsa dispone de medios para
determinar la forma deseada de la superficie superior de la solera
tras el inflado de la bolsa.
7. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque se realiza en
el fondo un estirado de la bolsa hacia las paredes laterales de la
excavación para favorecer su adaptación a las paredes durante el
inflado.
8. Procedimiento, según cualquiera la
reivindicación 7, caracterizado porque se disponen en el
interior de la bolsa elementos perimetrales inflables para
favorecer la adaptación de las bolsas a las paredes de la
excavación.
9. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque se disponen en
el interior de cada bolsa elementos de armadura.
10. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque cada paso de
hormigonado de las paredes laterales comprende las siguientes
fases:
- -
- disposición de unos medios de encofrado que definen, junto con la pared excavada y cubierta por la impermeabilización laminar, el volumen a hormigonar.
- -
- opcionalmente, colocación en dicho espacio de elementos de armadura.
- -
- vertido del hormigón en dicho espacio
- -
- mantenimiento de los medios de encofrado el tiempo correspondiente al curado del hormigón;
- -
- liberación y retirada de los medios de encofrado.
11. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los pasos a
ejecutar en el interior de la excavación se realizan mediante
elementos automáticos.
12. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por disponerse una
distancia de seguridad entre la zona de trabajo del brazo dotado de
cangilones y la zona en la que se encuentra el extremo de la
impermeabilización laminar.
13. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 12, caracterizado por proceder a la
inyección de bentonita sólida entre cada bolsa constituyente de la
solera en el fondo de la excavación.
14. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque durante la
fase a) el brazo dotado de cangilones ejecuta movimientos en un
plano horizontal y de giro alrededor de un eje transversal a la
excavación.
15. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque las
operaciones se realizan total o parcialmente bajo el agua.
16. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por proceder durante
la excavación a la colocación de traviesas de refuerzo entre ambas
paredes laterales de la excavación en la zona previamente excavada,
impermeabilizada y hormigonada.
17. Dispositivo para la realización de
excavaciones según el procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque comprende los
siguientes elementos:
- una serie de carriles que se disponen de
manera longitudinal a la excavación a realizar;
- un eje transversal a dicha serie de carriles y
con capacidad de movimiento a lo largo de los mismos;
- un brazo dotado de cangilones, los cangilones
recorriendo el brazo de extremo a extremo formando un circuito sin
fin, estando dichos cangilones adaptados para excavar y recoger el
terreno excavado, pudiendo dicho brazo girar alrededor del eje y
desplazarse a lo largo del mismo.
- un elemento transportador para recogida del
terreno excavado por los cangilones y llevarlo a una zona exterior
a la de excavación, con capacidad de movimiento solidario a dicho
eje transversal.
- medios estructurales para el descenso de una
impermeabilización laminar hasta el fondo de la excavación.
18. Dispositivo, según la reivindicación 17,
caracterizado porque dispone de medios que permiten el
desenrollado de un elemento laminar en forma general de U que cubre
las paredes de la excavación.
19. Dispositivo, según la reivindicación 17 ó
18, caracterizado porque dicho dispositivo comprende al
menos dos elementos estructurales con capacidad de desplazamiento a
lo largo del carril longitudinal correspondiente, dotado cada uno
de brazo de sujeción del arrollamiento laminar en forma de U.
20. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque comprende una
serie de carriles verticales para descenso hasta el fondo de la
excavación de una bolsa de forma general paralelepipédica.
21. Dispositivo, según la reivindicación 17 a
20, caracterizado porque comprende un elemento estructural
para hormigonado de las paredes laterales de la excavación que
dispone de una zona horizontal en el nivel superior de la
excavación, y de sendas zonas verticales paralelas a las paredes
laterales de la excavación, disponiéndose en dicho dispositivo al
menos de un elemento de encofrado en forma general de persiana con
capacidad de desplazamiento entre al menos una de las zonas
verticales y dicha zona horizontal, así como de medios para dotar a
dicho elemento de encofrado de un movimiento de acercamiento o
alejamiento de las paredes laterales cuando está situado paralelo a
las paredes laterales.
22. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque dispone,
además, de un puente grúa con capacidad de movimiento longitudinal
a la excavación, a lo largo de carriles longitudinales
correspondientes.
23. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque dicho elemento
transportador comprende una cinta transportadora solidaria a dicho
eje y una cinta transportadora que recorre de extremo a extremo un
lateral de la excavación.
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|---|---|---|---|
| ES200500588A ES2258408B1 (es) | 2005-03-14 | 2005-03-14 | Procedimiento y dispositivo para la realizacion de excavaciones de forma general paralelepipedica. |
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