ES2308095T3 - Dispositivo y metodo para la produccion de un elemento de cimentacion. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de fundamentado para la producción de un elemento de cimentación con un vástago (30), que está provisto de una hélice de transporte (32) y que comprende en su extremo inferior un cabezal de desplazamiento (10), que comprende al menos un equipo de inyección (20) para la introducción de un producto de inyección, particularmente un líquido, en la zona del elemento de cimentación, caracterizado porque el equipo de inyección (20) presenta al menos un canal de boquilla (22), cuya abertura de la boquilla (23) se puede cerrar mediante un mecanismo de cierre (24) y porque el mecanismo de cierre (24) comprende un elemento de junta (25) situado en el interior y un elemento de tapa (26) situado en el exterior.
Description
Dispositivo y método para la producción de un
elemento de cimentación.
Dispositivo de fundamentado y método para la
producción de un elemento de cimentación.
La invención se refiere a un dispositivo de
fundamentado para la producción de un elemento de cimentación de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
La invención se refiere adicionalmente a un
método para la producción de un elemento de cimentación en el suelo
de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 6.
En el documento EP 0 989 241 A1 se describe un
método para instalar postes de hormigón en el suelo. Se produce un
orifico hundiendo un cabezal de desplazamiento de tierra que se fija
a un varillaje de tubos que tiene un diámetro externo menor, de tal
forma que alrededor del varillaje de tubo se produce un espacio
hueco. El varillaje de tubo se extrae del orificio, permaneciendo
la punta en el orificio y dejando expuesta la misma una abertura en
el cabezal de desplazamiento. Al mismo tiempo se introduce hormigón
por este varillaje por la abertura del cabezal de desplazamiento en
el orificio para producir en el mismo el poste de hormigón. Para
evitar contaminaciones por agua contaminada se introduce material
líquido con una viscosidad elevada durante el enroscado por el
cabezal de desplazamiento y se vuelve a extraer por bombeo durante
la tracción.
En el documento JP 01312193 A se describe un
cabezal de perforación que tiene un cuerpo con forma de cono con
cuchillas helicoidales con un recorrido lateral y dos puntas en la
parte inferior. En la parte inferior del cuerpo existen tres
aberturas de salida para lechada de cemento, que se pueden cubrir
con placas de goma para evitar la penetración de material
extraño.
Un dispositivo de fundamentado adicional y un
método de fundamentado se conocen a partir del documento EP 0 732
452 B1. Para la estabilización de suelos cohesivos con capacidad de
soporte insuficiente se describe, para la producción de espacios
huecos con forma de columna, introducir a presión un puntal en el
suelo con desplazamiento del material del suelo circundante, por lo
que al mismo tiempo con la introducción a presión se introducen
escombros en el espacio hueco que se produce. La introducción de los
escombros en el espacio hueco se refuerza mediante un transporte de
tornillo sin fin. Con este dispositivo conocido y este método
conocido se puede conseguir un buen llenado del espacio hueco con
los escombros, lo que es de esencial importancia para una columna
de cimentación compacta y, por lo tanto, estable. Por la
introducción del producto a granel en el espacio hueco que se
produce incluso durante el proceso de introducción a presión se
consigue un apuntalado del espacio hueco incluso durante la
producción de la columna y al mismo tiempo una buena compactación de
la zona del suelo circundante así como del material de la
columna.
Un dispositivo genérico adicional y un método
genérico se conocen a partir del documento DE-U 75
17 180.1. A diferencia del método que se ha descrito anteriormente
se introduce a presión al mismo tiempo con el puntal o el cabezal
de desplazamiento un tubo de perforación en el suelo.
Tales columnas de cimentación se usan
esencialmente cuando no es posible la cimentación sobre capas
blandas del suelo y las cargas se deben transferir a capas del
suelo situadas más profundamente, que pueden soportar cargas. En
tales suelos no se pueden usar o no se pueden usar de forma
económica métodos de perforación. Por lo demás, tales columnas de
cimentación se usan para aumentar la compactibilidad de un suelo
suelto.
Para la producción de la columna de cimentación
se pueden usar diferentes tipos de productos de llenado granulables
que pueden contener particularmente cal, yeso, cemento, etc. Tales
productos de llenado introducidos reaccionan con la humedad del
suelo y conducen a un endurecimiento deseado y, por lo tanto,
solidificación del elemento de cimentación. Para conseguir también
un endurecimiento en el interior del elemento de cimentación se
conoce suministrar agua al interior de forma separada.
En el documento DE-A 102 19 862
se describe para esto cómo disponer a lo largo del interior de la
columna de cimentación un elemento de montaje por el que se puede
suministrar después un líquido.
La invención tiene el objetivo de indicar
un dispositivo de fundamentado y un método para la producción de un
elemento de cimentación, con los que se pueden generar de forma
sencilla y al mismo tiempo fiable elementos de cimentación estables
en el suelo.
El objetivo se resuelve de acuerdo con la
invención por un dispositivo de fundamentado con las características
de la reivindicación 1 así como por un método con las
características de la reivindicación 6. Se indican
perfeccionamientos ventajosos de la invención en las respectivas
reivindicaciones dependientes.
En el dispositivo de fundamentado de acuerdo con
la invención, el cabezal de desplazamiento comprende al menos un
equipo de inyección para la introducción de un producto de
inyección, particularmente un líquido, en la zona del elemento de
cimentación.
Por la invención se puede introducir de forma
dirigida un producto de inyección, que puede ser una sustancia
química determinada, particularmente agua, en la zona interna de una
columna de cimentación que se tiene que producir. De este modo se
puede conseguir particularmente un endurecimiento deseado del
material de producto de llenado incluso en la zona interna de la
columna de cimentación. Por la inyección del producto de inyección
en el cabezal de desplazamiento se garantiza particularmente durante
la tracción del vástago que la zona del núcleo más interna de la
columna de cimentación se humecte de forma fiable con el producto de
inyección.
Debido al método, el cabezal de desplazamiento
presenta al menos una abertura de paso para material, en la que el
producto de llenado suministrado desde arriba por la hélice de
transporte puede alcanzar la parte inferior, para llenar de este
modo el espacio libre que se forma durante la retirada del cabezal
de desplazamiento de forma fiable como zona de núcleo de la columna
de cimentación. Esta zona de núcleo particularmente importante para
la estabilidad del elemento de cimentación se puede ajustar de esta
forma de manera dirigida y fiable en su comportamiento de
resistencia.
Un perfeccionamiento de la invención consiste en
que el vástago y el cabezal de desplazamiento presenten un canal de
suministro interno, que está unido con el equipo de inyección. El
vástago puede estar configurado como un árbol hueco, un denominado
tubo de ánima, por el que se puede conducir desde arriba líquido
bajo presión hasta el cabezal de desplazamiento. Adicionalmente
también pueden estar presentes a lo largo del vástago otros equipos
de inyección, de tal forma que de este modo se puede realizar una
humectación previa dirigida del producto de llenado.
Como equipo de inyección se pueden usar los
tipos más diversos de boquillas. Las boquillas se pueden orientar
con respecto al eje longitudinal del vástago de forma radial o con
un ángulo agudo hacia abajo o hacia arriba. De acuerdo con la
invención se prevé que el equipo de inyección presente al menos un
canal de boquilla, cuya abertura de la boquilla se pueda cerrar
mediante un mecanismo de cierre. Por el mecanismo de cierre se puede
evitar que el producto de llenado suministrado bajo presión pueda
penetrar desde el exterior en el equipo de boquilla. Como mecanismo
de cierre se pueden usar particularmente los tipos más diversos de
válvulas ajustables.
Un mecanismo de cierre particularmente fiable y
duradero se consigue de acuerdo con la invención si el mecanismo de
cierre comprende un elemento de junta situado en el interior y un
elemento de tapa situado en el exterior. El elemento de tapa sirve
como una protección del elemento de junta sensible contra el
material del suelo o producto de llenado con cantos relativamente
afilados. Esto permite el uso de elementos de junta más sencillos
y, por lo tanto, más económicos, que garantizan un cierre fiable del
canal de boquilla.
Una inyección particularmente buena se consigue
de acuerdo con la invención si el equipo de inyección presenta
varios canales de boquilla, cuyas aberturas de la boquilla están
dispuestas entre sí de forma anular, y si el mecanismo de cierre
comprende un anillo de junta que cubre varias aberturas de boquilla.
El anillo de junta, que puede ser particularmente una junta tórica,
es un elemento de junta particularmente sencillo, y por lo tanto,
económico. Los canales de boquilla radiales desembocan en un surco
anular a lo largo del vástago esencialmente circular del cabezal de
desplazamiento, donde en el surco anular se puede introducir el
anillo de junta de tal forma que cierra de forma hermética las
respectivas aberturas de boquilla. El anillo de junta está
dimensionado de tal forma que el mismo deja expuestas las aberturas
de la boquilla por dilatación elástica solamente a partir de una
presión determinada, a modo de ejemplo, 1 bar de sobrepresión. Esta
presión de cierre del anillo de junta está diseñada de tal forma
que particularmente el vástago hueco con un producto de inyección
introducido se puede transportar suspendido en una grúa sin que el
producto de inyección salga por las aberturas de la boquilla.
Entonces, durante el funcionamiento, por un aumento correspondiente
de la presión mediante una bomba se puede superar esta presión de
cierre, de tal forma que el producto de inyección salga de forma
deseada de las aberturas de boquilla.
En el dispositivo de fundamentado es de acuerdo
con la invención que por encima del cabezal de desplazamiento se
disponga un suministro de producto de llenado con un recipiente de
producto de llenado, por el que sobresale el vástago y porque la
hélice transportadora está configurada de tal forma que durante el
funcionamiento giratorio se puede transportar producto de llenado
para la formación del elemento de cimentación a partir desde el
recipiente de producto de llenado al suelo. Por este suministro de
producto de llenado se garantiza que incluso durante la
introducción a presión se introduce suficiente producto de llenado
en el espacio hueco generado, de tal forma que el mismo se apuntala
por el producto de llenado introducido.
Una realización adicional de la invención
consiste en que para el producto de inyección se proporciona un
recipiente de alojamiento, que está unido por el canal de suministro
con el al menos un canal de boquilla. Este recipiente de
alojamiento, que es particularmente un depósito de agua, garantiza
un suministro suficiente de agua. Mediante un equipo de bombeo se
puede conducir el líquido con la presión deseada hasta las aberturas
de boquilla. De forma preferida, el equipo de bombeo se puede
controlar para un suministro definido del líquido, particularmente
dependiendo del material de producto de llenado suministrado y la
respectiva profundidad de perforación.
El método de acuerdo con la invención está
previsto para que durante la introducción a presión y/o la retirada
del vástago por al menos una abertura de la boquilla en el cabezal
de desplazamiento se inyecte un producto de inyección en el
producto de llenado suministrado al espacio hueco. De este modo se
obtienen las ventajas que ya se han descrito anteriormente con
respecto a un ajuste fiable de las características de resistencia
del elemento de cimentación.
\newpage
Con el uso de materiales de producto de llenado
que contienen cal, yeso o cemento se prevé de acuerdo con la
invención de forma ventajosa inyectar como producto de inyección un
líquido, particularmente agua. De este modo se puede obtener un
endurecimiento más rápido y mejor del elemento de cimentación
incluso en su zona interna.
Un ajuste dirigido de las características del
elemento de cimentación se consigue de acuerdo con la invención
porque para la inyección, la al menos una abertura de la boquilla
está cerrada con un elemento de junta elástico, produciéndose una
abertura por un aumento de presión del producto de inyección en la
abertura de boquilla. La presión de cierre del elemento de junta
elástico se puede superar por un ajuste correspondiente de la bomba
para el suministro del producto de inyección.
La invención se describe adicionalmente mediante
un ejemplo de realización preferido, que se ha representado de
forma esquemática en los dibujos adjuntos. En los dibujos se
muestra:
En la Figura 1, una vista del corte transversal
parcial por un cabezal de desplazamiento de acuerdo con la
invención; y
En la Figura 2, una vista del corte transversal
parcial por un elemento de vástago para el dispositivo de
fundamentado de acuerdo con la invención.
De acuerdo con la Figura 1, un cabezal de
desplazamiento de acuerdo con la invención 10 comprende una zona de
desplazamiento inferior 11 que se puede unir por una zona de
conexión superior 12 con un vástago accionado de forma rotatoria.
En la zona de desplazamiento 11 se proporciona un elemento de núcleo
14 tubular, que se estrecha desde una zona cilíndrica por una zona
cónica hasta una punta inferior 15. En el lado externo del elemento
de núcleo 14 se disponen dos hélices de desplazamiento 13, que se
llenan durante la introducción a presión en el suelo con el
producto de llenado y forman de este modo una herramienta de
desplazamiento compacta.
Por el centro del cabezal de desplazamiento 10
pasa un canal de suministro 16, que desemboca en la zona de la
punta 15 en canales de boquilla 22 orientados radialmente de un
equipo de inyección 20. Los canales de boquilla 22 cilíndricos
perforados desembocan con sus aberturas de la boquilla 23 en un
surco anular 27, que tiene un recorrido en el corte transversal en
primer lugar cónico y después rectangular. En la zona de la
abertura de la boquilla 23, para la formación de un mecanismo de
cierre 24, se proporciona como un elemento de junta 25 una junta
tórica de un material elástico, que está configurada de tal forma
que la misma se sitúa en el surco anular 27 y cierra de forma
fiable las aberturas de la boquilla 23.
Para la formación del mecanismo de cierre 24 se
proporciona adicionalmente un elemento de tapa anular 26 de una
chapa de metal, que protege el elemento de junta 25 contra daños
desde el exterior. El elemento de junta 26 se dispone de tal forma
en la zona rectangular del anillo de junta 27, que está garantizado
un espacio libre para el paso de líquido radialmente hacia el
exterior.
El canal de suministro 16 puede estar lleno de
un líquido deseado, particularmente agua. La fuerza elástica del
elemento de junta elástico 25 está diseñada de tal forma que con el
canal de suministro lleno 16 se evita de forma fiable una salida de
líquido por la abertura de la boquilla 23. Si, mediante un equipo de
bomba no representado, se aumenta la presión de líquido en el canal
de suministro 16, se ensancha el elemento de junta 25 y el líquido
puede salir radialmente hacia el exterior por las aberturas de la
boquilla 23 para humectar de este modo de forma deseada el producto
de llenado introducido, particularmente durante la retirada del
cabezal de desplazamiento 10 del suelo.
La Figura 2 muestra la parte de un vástago 30
que se puede aplicar de forma modular en el cabezal de
desplazamiento 10 de acuerdo con la Figura 1. Para esto, el vástago
30 presenta una zona de conexión macho 34 y una zona de conexión
hembra 35, en el que la zona de conexión macho 34 se corresponde a
la zona de conexión 12 del cabezal de desplazamiento 10 de acuerdo
con la Figura 1.
El vástago 30 comprende un tubo de ánima hueca
31, en cuya periferia externa se dispone una hélice de transporte
32. La misma sirve para el suministro de producto de llenado al
suelo desde un suministro de producto de llenado no representado,
como se conoce a partir del estado de la técnica.
El vástago 30 comprende a lo largo de su
longitud uno o varios elementos de boquilla anular 38, con los que
también se puede inyectar líquido radialmente hacia el exterior
incluso en la zona del vástago. Básicamente, el equipo de inyección
puede estar configurado de forma correspondiente a la descrita en el
contexto del equipo de inyección 20 de la Figura 1.
Claims (8)
1. Un dispositivo de fundamentado para la
producción de un elemento de cimentación con un vástago (30), que
está provisto de una hélice de transporte (32) y que comprende en su
extremo inferior un cabezal de desplazamiento (10), que comprende
al menos un equipo de inyección (20) para la introducción de un
producto de inyección, particularmente un líquido, en la zona del
elemento de cimentación,
caracterizado
porque el equipo de inyección (20) presenta al
menos un canal de boquilla (22), cuya abertura de la boquilla (23)
se puede cerrar mediante un mecanismo de cierre (24) y
porque el mecanismo de cierre (24) comprende un
elemento de junta (25) situado en el interior y un elemento de tapa
(26) situado en el exterior.
2. El dispositivo de fundamentado de acuerdo con
la reivindicación 1,
caracterizado porque
el vástago (30) y el cabezal de desplazamiento
(10) presentan un canal de suministro interno (16, 36), que está
unido al equipo de inyección (20).
3. El dispositivo de fundamentado de acuerdo con
la reivindicación 1,
caracterizado porque
el equipo de inyección (20) presenta varios
canales de boquilla (22), cuyas aberturas de boquilla (23) se
disponen entre sí de forma anular, y por que el mecanismo de cierre
(24) comprende un anillo de junta que cubre varias aberturas de la
boquilla (23).
4. El dispositivo de fundamentado de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque
por encima del cabezal de desplazamiento (10) se
dispone un suministro de producto de llenado con un recipiente de
producto de llenado, por el que sobresale el vástago (30) y por que
la hélice de transporte (32) está configurada de tal forma que
durante el funcionamiento giratorio se puede transportar producto de
llenado para la formación del elemento de cimentación desde el
recipiente de producto de llenado al suelo.
5. El dispositivo de fundamentado de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque
para el producto de inyección se proporciona un
recipiente de alojamiento, que está unido por el canal de
suministro (16, 36) con al menos un canal de boquilla (22).
6. Un método para la producción de un elemento
de cimentación en el suelo mediante un dispositivo de fundamentado,
particularmente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5,
que comprende un vástago (30) y un suministro de producto de
llenado, donde por la introducción a presión del vástago (30) con un
cabezal de desplazamiento (10) en el suelo con desplazamiento de
material del suelo se forma un espacio hueco, que ya se llena
durante la introducción a presión de un producto de llenado a
partir del suministro de producto de llenado y el vástago (30),
después de alcanzar una profundidad deseada se retira con suministro
adicional de producto de llenado para la formación del elemento de
cimentación, inyectándose durante la introducción a presión y/o
retirada del vástago (30) por al menos un equipo de inyección (20)
en el cabezal de desplazamiento (10) un producto de inyección en el
producto de llenado suministrado al espacio hueco,
caracterizado porque
el equipo de inyección (20) presenta al menos un
canal de boquilla (22), cuya abertura de boquilla (23) se cierra
mediante un mecanismo de cierre (24) y se abre para la inyección del
producto de inyección por aumento de la presión del producto de
inyección por una presión de cierre.
7. El método de acuerdo con la reivindicación
6,
caracterizado porque
como producto de inyección se inyecta un
líquido, particularmente agua.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 6
ó 7,
caracterizado porque
para la inyección, la al menos una abertura de
la boquilla (23) está cerrada con un elemento de junta elástico
(25), realizándose una abertura por aumento de presión del producto
de inyección en la abertura de la boquilla (23).
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