ES2350318T3 - Procedimiento para la saturación de las cavidades presentes en una masa de suelo o en un cuerpo en general. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para saturar las cavidades presentes en una masa de suelo o en un cuerpo construido en general con el fin de restablecer su continuidad estructural, caracterizado porque comprende, en secuencia: - una primera etapa de preparación, durante la que están previstos en la zona de la masa de suelo o cuerpo en general comprendida entre la cavidad (1) y una superficie de trabajo (10) que se encuentra en el exterior de la masa de suelo o cuerpo construido en general unos primeros orificios (5) para conectar una cavidad (1) con el exterior; - por lo menos una etapa de por lo menos llenado parcial de la cavidad (1) introduciendo un material de relleno (3) en la cavidad (1) a través de dichos primeros orificios (5), estando constituido dicho material de relleno (3) por un material en estado fluido que solidifica tras un tiempo prefijado o por un material inerte en estado sólido; - por lo menos una etapa de saturación de la cavidad (1) introduciendo en dicha cavidad una sustancia sintética fluida (4) que se expande y se endurece mediante reacción química y se adapta para generar, como consecuencia de su expansión, por lo menos la saturación de la cavidad (1) y una compactación y/o carga de dicho material de relleno (3) introducido en la cavidad (1) en dicha etapa de relleno.
Description
Procedimiento para la saturación de las
cavidades presentes en una masa de suelo o en un cuerpo en
general.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para saturar las cavidades presentes en una masa de
suelo o en un cuerpo en general, tal como un cuerpo de una
estructura construida, de tal modo que se produzca opcionalmente un
estado de tensión permanente en las paredes de dicha cavidad tal
como para provocar, si resulta necesario, la deformación de las
paredes. Más particularmente, el procedimiento según la presente
invención permite crear un contacto mutuo entre los elementos que
constituyen el material utilizado para llenar una cavidad y, si
resulta necesario, permite aplicar a las paredes de dicha cavidad un
estado de tensión permanente que puede producir opcionalmente una
expansión del volumen de la cavidad saturada. De un modo más
general, el procedimiento según la presente invención se puede
utilizar para producir continuidad entre distintos volúmenes de
suelo interrumpidos por cavidades naturales o artificiales (los
ejemplos más frecuentes se refiere a cavidades kársticas grandes,
túneles o minas que ya no se utilizan, depósitos subterráneos,
criptas antiguas, etc.) y para llenar cavidades al descubierto
(grietas estructurales, recipientes, etc.).
Las cavidades subterráneas al descubierto pueden
constituir un problema en lo que se refiere a la distribución de las
tensiones en el interior de una masa de suelo o de un modo más
general en el interior de un cuerpo. Dichas cavidades constituyen,
de hecho, una discontinuidad que, en sí, no coopera en la
distribución de las tensiones en el interior de un volumen.
Considérese, por ejemplo, una cavidad en una
masa de suelo que se encuentra en el lecho de cimentación de un
edificio elevado. Según las leyes de ingeniería geotécnica, en dicha
situación la carga del edificio se transfiere al suelo
irregularmente, concentrándose en la proximidad de la superficie que
rodea la cavidad. En casos extremos, dicha concentración de carga
puede alcanzar e incluso superar la resistencia máxima del suelo,
con el consiguiente derrumbamiento del volumen entero y, por lo
tanto, de todo lo que se encuentra sobre el mismo.
Son conocidos diversos procedimientos para
llenar cavidades subterráneas utilizando diversos tipos de
materiales.
En general, dichos procedimientos tienen como
objetivo llenar el volumen entero de la cavidad mediante el
endurecimiento de sustancias líquidas mezcladas opcionalmente con un
material de relleno sólido inerte.
En particular, la solicitud de patente europea
n.º 0114448 da a conocer un procedimiento para llenar parcial o
totalmente cavidades bombeando un material espumante basado en el
cemento, que comprende un material inorgánico expandido tal como la
perlita y la vermiculita. Dicho procedimiento, a pesar de ser muy
costoso, no garantiza el llenado completo de las cavidades
subterráneas con superficies convexas que presenten una
configuración geométrica irregular, ya que la expansión del material
inorgánico tiene lugar antes de realizar el vertido para llenar y,
por lo tanto, la distribución final de la mezcla solidificada en el
interior de la cavidad sigue una configuración geométrica controlada
únicamente por la fuerza de la gravedad.
Las patentes japonesas n.º
09-228371 y n.º 11-323904 dan a
conocer unos procedimientos para llenar cavidades que se basan en la
utilización por separado de un material sólido granular,
opcionalmente con la adición de agentes espumantes lubricantes, para
llenar los espacios fácilmente accesibles y, a continuación, de
mortero de cemento u otros materiales en estado fluido, que se
vierten en la cavidad a fin de saturar los espacios intergranulares
del material sólido depositado anteriormente y llenar las partes de
la cavidad que no se han alcanzado todavía. Incluso con dichos
procedimientos, no resulta posible la saturación de la bóveda de la
cavidad, ya que el mortero u otro material en estado fluido, debido
a la fuerza de la gravedad, tiende a asentarse en el fondo antes de
solidificarse. Además, los costes de ejecución de dicho
procedimiento pueden resultar muy elevados, ya que la saturación
completa de los espacios intergranulares puede implicar la
utilización de grandes cantidades de mortero u otro material en
estado fluido. Por último, no se ha de ignorar el considerable
aumento de peso que provoca la mezcla de relleno en el suelo debajo
de la cavidad que se ha rellenado.
Otra técnica para llenar cavidades se da a
conocer en la patente japonesa nº 2002-348849, según
la cual se inyecta la mezcla de relleno en la cavidad hasta que se
registran unas presiones de inyección predeterminadas y en cualquier
caso hasta que dicha mezcla sale por los orificios dispuestos
adyacentes al conducto de inyección. Dicha técnica, además de
adolecer de las desventajas ya indicadas con respecto a los
procedimientos descritos anteriormente, puede implicar, en el caso
de las cavidades subterráneas con roturas en las paredes, unos
costes de ejecución muy elevados, debido a una utilización
desproporcionada de la mezcla con respecto al volumen de la cavidad
a saturar.
Otro procedimiento que adolece de la desventaja
de no poder saturar el volumen en la dome es el que se da a conocer
en la solicitud de patente US nº 2002/0015619. Dicho procedimiento
comprende llenar las cavidades subterráneas utilizando únicamente un
material sólido inerte con un agente espumante lubricante que
facilite su disposición en los espacios.
Otros tipos conocidos de procedimientos para
llenar cavidades subterráneas utilizan materiales de relleno
sintéticos expansibles. Por ejemplo, los procedimientos que se dan a
conocer en las patentes US nº 3.478.520 y nº 4.744.700 utilizan un
material sintético expansible tal como el poliestireno, que aumenta
su volumen si se dispone en contacto con fuentes de calor. Los
procedimientos para aplicar calor al material sintético expansible
pueden ser de diversos tipos. Dicho procedimiento, que sin duda
alguna resulta muy costoso, es difícil de aplicar tanto en lo que se
refiere a proporcionar, si se necesita, una fuente de calor
suficiente como en lo que se refiere a distribuir uniformemente el
calor en el interior de la cavidad, permitiendo una expansión
homogénea del material sintético expansible que se encuentra en la
misma.
La utilización de poliuretano expansible para
llenar un estrato poroso que a continuación se penetra mediante la
perforación de un pozo se da a conocer en la patente US nº
3.637.019.
La patente US nº 2.958.905 da a conocer el
llenado de un molde con un material termoplástico granular
expansible que se expande en el molde mediante el calor producido
con la adición de una sustancia exotérmica con autorreacción.
El objetivo de la presente invención consiste en
proporcionar un procedimiento para saturar las cavidades presentes
en una masa de suelo o en un cuerpo en general a fin de restablecer
su continuidad que permita resolver los problemas descritos
anteriormente haciendo referencia a los tipos conocidos de
procedimientos.
Con esta finalidad, un objetivo de la presente
invención consiste en proporcionar un procedimiento que permita
crear un contacto mutuo entre los elementos que constituyen el
material utilizado para llenar una cavidad, compactando el mismo, y
permita aplicar a las paredes de dicha cavidad un estado opcional de
tensión permanente, que pueda provocar, si se requiere de este
modo, la expansión de dichas paredes.
Otro objetivo adicional de la presente invención
consiste en proporcionar un procedimiento que se puede realizar en
un tiempo corto de tiempo y con un equipo compacto.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en proporcionar un procedimiento que se puede realizar de un modo
completamente seguro y en la proximidad inmediata de viviendas y con
un espacio disponible limitado.
Dicha finalidad y estos objetivos y otros
adicionales, que se pondrán más claramente de manifiesto a
continuación en la presente memoria, se alcanzan mediante un
procedimiento para saturar las cavidades presentes en una masa de
suelo o en un cuerpo en general, según la presente invención, que
comprende las etapas definidas en la reivindicación 1.
Las características y ventajas adicionales de la
presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir
de la descripción de una forma de realización preferida pero no
limitativa del procedimiento según la presente invención, ilustrada
a título de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los
que:
Las figuras 1 a 4 son vistas esquemáticas de la
puesta en práctica del procedimiento según la presente invención
para saturar una cavidad subterránea.
Haciendo referencia a las figuras, el
procedimiento según la presente invención comprende sustancialmente
por lo menos una etapa de llenado de por lo menos parcialmente la
cavidad 1 introduciendo en la cavidad 1 un material de relleno 3,
que está constituido por un material inerte en estado sólido,
preferentemente en forma granular, o por un material en estado
fluido que se puede solidificar, y por lo menos una etapa de
saturación de la cavidad 1 introduciendo en dicha cavidad 1 una
sustancia sintética fluida 4 que se expande y se endurece mediante
una reacción química y se adapta para producir, como consecuencia de
su expansión, por lo menos la saturación de la cavidad 1 y una
compactación y/o carga del material de relleno 3 introducido en la
cavidad 1 durante la etapa de relleno.
El término "saturación" haciendo referencia
a la función realizada por la sustancia sintética 4 se utiliza con
la intención de que sustancia sintética 4 llene los espacios de la
cavidad 1 que el material de relleno 3 no ha alcanzado durante la
etapa de relleno y cualquiera de los espacios macroscópicos
presentes en el material de relleno 3, sin que por ello se afecte
necesariamente asimismo a todos los espacios mínimos, tales como
los espacios intergranulares del material 3, si dicho material está
constituido por material inerte en forma granular.
La cantidad de sustancia sintética 4 introducida
en la cavidad 1 durante la etapa de saturación y su grado de
expansión mediante reacción química se adaptan preferentemente para
producir, como consecuencia de la expansión de la sustancia
sintética 4, un estado de tensión permanente en las paredes 2 que
delimitan la cavidad 1, hasta el punto de producir opcionalmente,
si se requiere, una deformación hacia el exterior de dichas paredes
2 de la cavidad 1.
Más particularmente, antes de la etapa de
relleno, el procedimiento según la presente invención comprende una
primera etapa de preparación, en la que se realizan unos primeros
orificios 5 destinados a conectar la cavidad 1 con el exterior (ver
la figura 1) en la zona de la masa de suelo o del cuerpo en general
que se encuentra entre la cavidad 1 y una superficie de trabajo 10
dispuesta en el exterior de la masa de suelo o del cuerpo en
general.
En la forma de realización preferida ilustrada
en las figuras, que se refiere a una puesta en práctica
particularmente ventajosa del procedimiento según la presente
invención en el llenado de una cavidad subterránea 1, la superficie
de trabajo 10 se dispone encima de la cavidad 1 y los primeros
orificios 5 se encuentran sustancialmente verticales o inclinados
con respecto a una dirección vertical.
En cualquier caso, puede suceder que la
superficie de trabajo más conveniente no se encuentre encima de la
cavidad sino que se disponga lateralmente o incluso debajo de la
misma.
Los primeros orificios 5 se disponen de tal modo
que la distancia entre dos orificios contiguos 5 se encuentra
comprendida preferentemente entre 1 m y
20 m.
20 m.
El diámetro de los primeros orificios 5 se
encuentra comprendido preferentemente entre 15 mm y
300 mm.
300 mm.
La longitud de los primeros orificios 5 puede
variar según las condiciones del suelo y según las necesidades de
funcionamiento y ha de ser por lo menos de tal modo que permita
alcanzar, desde la superficie de trabajo, la superficie que delimita
la cavidad subterránea 1.
A continuación se realiza la etapa de relleno;
durante dicha etapa, el material de relleno 3 se introduce en la
cavidad 1, preferentemente mediante una bomba P (véase la figura 3)
a través de los primeros orificios 5.
Preferentemente, durante dicha etapa de relleno,
el material de relleno 3 se introduce en la cavidad 1 a través de
primeros conductos 6 introducidos de antemano en los primeros
orificios 5.
Los primeros conductos 6 presentan
preferentemente un diámetro comprendido sustancialmente entre 10 mm
y 250 mm.
Los primeros conductos 6 se pueden realizar de
acero, PVC u otro material apropiado y se conectan, en el extremo
que sobresale del suelo, hasta el tubo flexible que procede de la
bomba.
El material de relleno 3 puede estar constituido
por un material en estado fluido, que se solidifica con el
transcurso del tiempo, o por un material inerte en estado sólido,
preferentemente en forma granular, que se transporta a través de
los primeros conductos 6 con la ayuda de un fluido de transporte tal
como aire, agua, un agente espumante u otros.
Si el material de relleno 3 está constituido por
un material en estado fluido, dicho material puede presentar una
densidad comprendida sustancialmente entre 20 kg/m^{3} y 2.400
kg/m^{3}.
El tiempo de solidificación del material de
relleno fluido 3 se encuentra comprendido entre 30 segundos y 24
horas.
La resistencia a la compresión simple del
material de relleno fluido 3, una vez se ha solidificado, se
encuentra comprendida entre 1,50 kg/cm^{2} y 500 kg/cm^{2}.
El módulo de deformación del material de relleno
fluido 3, una vez se ha solidificado, se encuentra comprendido entre
30 kg/cm^{2} y 400.000 kg/cm^{2}.
Únicamente a título indicativo, se puede
utilizar hormigón o cualquier otro compuesto químico como material
de relleno fluido 3.
Los ejemplos de compuesto químico apropiado son
los aminoplastos-duroplastos, tales como la espuma
de urea-melamina-aldehído.
Si el material de relleno 3 está constituido por
un material inerte en estado sólido en forma granular, presenta
preferentemente una densidad comprendida sustancialmente entre 200
kg/m^{3} y 2000 kg/m^{3}.
La resistencia a la compresión simple de la
forma granular individual o de los elementos que constituyen el
material sólido de relleno 3 se encuentra comprendida
preferentemente entre 5 kg/cm^{2} y
2000 kg/cm^{2}.
2000 kg/cm^{2}.
El ángulo de fricción interior del material
sólido de relleno 3 se encuentra comprendido entre 20º y 45º.
El módulo de deformación del material sólido de
relleno 3 se encuentra comprendido entre 250 kg/cm^{2} y 800.000
kg/cm^{2}.
El tamaño de los gránulos que constituyen el
material sólido de relleno 3 se encuentra comprendido entre 0,001 mm
y 50 mm.
Únicamente a título de ejemplo, se pueden
utilizar arenas y/o gravas, arcilla expandida o residuos de
procedimientos industrial como materiales inertes en forma
granular.
Tras la etapa de relleno y antes de la etapa de
saturación, el procedimiento según la presente invención puede
comprender una segunda etapa de preparación, durante la que,
partiendo de la superficie de trabajo 10, se disponen unos segundos
orificios 7 que se dirigen hacia la cavidad 1 encima del material de
relleno 3 y/o en el material de relleno 3.
Los segundos orificios 7 se encuentran
sustancialmente verticales o en una dirección inclinada con respecto
a una dirección vertical en el volumen de suelo comprendido entre la
superficie de trabajo 10 y la superficie que delimita la cavidad
subterránea 1 que se debe saturar, y puede afectar asimismo al
material de relleno 3 introducido anteriormente en la cavidad 1.
Preferentemente, la distancia entre dos
orificios contiguos de los segundos orificios 7 se encuentra
comprendida sustancialmente entre 1 m y 20 m.
El diámetro de los segundos orificios 7 se
encuentra comprendido preferentemente entre 10 mm y
100 mm.
100 mm.
Durante la etapa de saturación, la sustancia
sintética 4 se introduce en la cavidad 1 a través de los segundos
orificios 7, pero resulta posible utilizar asimismo parcial o
completamente los primeros orificios 5 con dicha finalidad.
Preferentemente, la sustancia sintética 4, durante la etapa de
saturación, se inyecta en la cavidad 1 bombeándose a través de los
segundos conductos 8, que se introducen, antes de bombear la
sustancia sintética 4, en los segundos orificios 7 y/o en los
primeros orificios 5 (véase la figura 4).
Los segundos conductos 8 presentan
preferentemente un diámetro comprendido sustancialmente entre 6 mm y
50 mm.
Si los segundos conductos 8 presentan un
diámetro muy inferior al de los orificios 5 ó 7 en los que se
introducen, se disponen en los orificios 5 ó 7 utilizando una bolsa
de bloqueo, que se adapta para evitar la circulación inversa de la
sustancia sintética 4 hacia la superficie y para sujetar el conducto
8 en el orificio 5 ó 7.
Los segundos conductos 8 se pueden realizar en
cobre, acero, PVC u otro material apropiado que resulte compatible
con los materiales utilizados y las condiciones de bombeo.
La sustancia sintética 4 utilizada en la etapa
de saturación tras la expansión por reacción química presenta
preferentemente un aumento potencial de volumen comprendido
sustancialmente entre 2 y 30 veces, preferentemente entre 10 y 30
veces, su volumen, inicial, es decir, su volumen antes de expansión.
Debe apreciarse que la expresión "expansión potencial" se
refiere a la expansión que la sustancia sintética 4 experimentará si
su expansión tiene lugar libremente en la atmósfera. La expansión
real de la sustancia sintética 4 es inversamente proporcional a la
resistencia que el material de relleno 3 y las paredes 2 de la
cavidad 1 oponen a dicha expansión cuando la sustancia sintética 4
se bombea hacia la cavidad 1.
La presión de expansión máxima originada por la
sustancia sintética 4 durante la expansión es superior a la presión
producida por el peso del material de relleno que se encuentra
presente encima de la salida de los segundos conductos 8 en la
cavidad, de tal modo que se alcanza, mediante la expansión de la
sustancia sintética 4, una buena compactación y/o carga del
material de relleno 3 contra todas las paredes 2 de la cavidad 1,
rellenando completamente cualquier espacio de la bóveda y provocando
un estado de tensión en las paredes 2, con la posible deformación
hacia el exterior de dichas paredes 2. La presión de expansión
máxima de la sustancia sintética 4 depende de la composición de la
sustancia sintética y aumenta con la resistencia que oponen el
material de relleno 3 y las paredes 2 de la cavidad 1 contra
dicha
expansión.
expansión.
La presión de expansión máxima de la sustancia
sintética en condiciones de confinamiento total se encuentra
comprendida ventajosamente entre 200 kPa y 20.000 kPa,
preferentemente es superior a 500 kPa.
La expansión de la sustancia sintética 4 provoca
una compactación y/o carga del material de relleno 3, alcanzando
además, si dicho material de relleno 3 está constituido por material
en forma granular, el contacto mutuo entre los gránulos que la
componen.
La sustancia sintética 4 es una sustancia
compuesta por lo menos por dos compuestos, que se mezclan en un
dispositivo apropiado y se bombean hacia los segundos conductos 8,
preferentemente con una presión comprendida entre 5 y 30 bares.
La sustancia sintética 4 presenta
preferentemente un tiempo de reacción, comprendido como el intervalo
de tiempo entre cuando se mezclan los compuestos y cuando se inicia
la expansión, que se encuentra comprendido sustancialmente entre 2 y
80 segundos, preferentemente entre 2 y 15 segundos.
El tiempo de reacción de la sustancia sintética
4 es tal que permite que dicha sustancia circule correctamente a
través de los segundos conductos 8 sin bloquear los mismos y al
mismo tiempo limita considerablemente la dispersión de dicha
sustancia antes de la expansión en los intersticios que existen
entre los gránulos o elementos que constituyen el material de
relleno 3. Ello permite, gracias a la expansión de la sustancia
sintética 4, compactar el material de relleno 3 y ejercer una
presión uniforme hacia la bóveda o hacia los intersticios de la
cavidad 1 y/o llenar directamente los mismos, rellenando de este
modo completa y totalmente la cavidad 1, permitiendo al mismo
tiempo un ahorro considerable de sustancia expansible 4, que resulta
muy costosa, y en los tiempos de producción. Se ha de considerar,
de hecho, que el volumen total de todos los intersticios que
existen entre los gránulos o elementos que constituyen el material
de relleno 3 (si dicho material está constituido por material
sólido en forma granular), tras el llenado completo de una cavidad
1, crea un estado opcional de tensión permanente en las paredes 2
que delimitan la cavidad 1 hasta el punto de producir, si resulta
necesario, una deformación de dichas paredes 2, que puede equivaler
incluso a de un 20 a un 30% del volumen total de dicha cavidad
1.
De nuevo, con esta finalidad, la viscosidad de
la sustancia sintética 4 antes de la reacción química para la
expansión, se encuentra comprendida preferentemente entre 100
mPa\cdots y 700 mPa\cdots a la temperatura de 25ºC.
Además, la viscosidad de la sustancia sintética
4 pasa de dicho valor a un valor que tiende al infinito en un
intervalo de tiempo comprendido entre 5 segundos y 80 segundos
partiendo del inicio de la reacción química para la expansión.
La sustancia sintética 4 está constituida
preferentemente por una espuma de poliuretano de celdas
cerradas.
Dicha sustancia sintética 4 está constituida
preferentemente por un isocianato de MDI y por una mezcla de
polioles.
Únicamente a título de ejemplo, el isocianato de
MDI puede estar constituido por el producto URESTYL® 10, fabricado
por la empresa holandesa Resina Chemie, mientras que la mezcla de
polioles comprende un poliéter poliólico y/o un poliéster
poliólico, un catalizador y agua, tal como el producto RESINOL® AL
1409 fabricado por la misma empresa.
La mezcla de dichos dos compuestos produce una
espuma de poliuretano expansible cuya densidad, cuando finaliza su
expansión en la atmósfera, es decir, sin confinamiento alguno, es
aproximadamente de 30 kg/m^{3} y varía en función de la
resistencia contra la expansión a la que se somete, hasta un máximo
de 1200 kg/m^{3} en condiciones de confinamiento total.
Generalmente, la densidad de la sustancia sintética 4, tras su
inyección en la cavidad 1 y en el material de relleno 3, tras la
expansión, se encuentra comprendida entre 50 kg/m^{3} y 200
kg/m^{3}.
La sustancia sintética 4, once inyectada y
endurecida, presenta preferentemente una resistencia a la tracción
comprendida sustancialmente entre 0,3 MPa y 1,9 MPa y una
resistencia a la compresión comprendida sustancialmente entre 0,2
MPa y 2,4 MPa, a las densidades de 50 kg/m^{3} y 200 kg/m^{3}
respectivamente.
Además, el módulo de elasticidad de la sustancia
sintética 4 tras su expansión y endurecimiento puede ser del mismo
orden de magnitud que el módulo de elasticidad del suelo que rodea
la cavidad 1 y del material de relleno 3, de tal modo que se
garantice la cooperación completa entre ambos materiales que se
encuentran en la cavidad 1 y entre el llenado de la cavidad 1 y el
suelo circundante en cualquier estado de deformación que se
produzca en la zona, es decir, con un valor comprendido
sustancialmente entre 10 MPa y 50 MPa, a las densidades de 50
kg/m^{3} y 200 kg/m^{3}, respectivamente.
El resultado del procedimiento según la presente
invención se puede valorar instalando, en el intradós de la cavidad
1, en puntos seleccionados, unas unidades de determinación de la
presión 9, que detecten el aumento del estado de tensión entre el
material de relleno 3 y las paredes 2 de la cavidad durante la
realización de la etapa de saturación.
En particular, las unidades de determinación de
la presión 9 se pueden disponer en la cavidad 1, antes de realizar
la etapa de saturación, a través de los primeros orificios 5
utilizados para introduce el material de relleno 3 durante la etapa
de relleno.
El volumen de la cavidad 1 a saturar se puede
observar de antemano mediante una cámara de televisión 11,
opcionalmente de tipo infrarrojo, y determinarse con un instrumento
de medición mediante rayo láser, tal como un telémetro láser. Ambos
instrumentos, dispuestos opcionalmente en una varilla rígida 12, se
disponen provisionalmente en la cavidad 1 a través de los primeros
orificios 5 y se giran en el interior de la cavidad 1 de tal modo
que se desplacen a lo largo de las direcciones principales (ver la
figura 2).
En su utilización, se ha descubierto que el
procedimiento según la presente invención alcanza totalmente el
objetivo pretendido, ya que permite garantizar el llenado completo
de las cavidades y la tensión opcional de las paredes que delimitan
dichas cavidades, eliminando el efecto anterior de discontinuidad
estructural provocado por la presencia de las cavidades.
Además, el procedimiento según la presente
invención se puede realizar con unos costes notablemente inferiores
y unos tiempos más reducidos que los requeridos por los tipos
conocidos de procedimientos y se puede realizar con un equipo
compacto y uniforme e incluso en la proximidad inmediata de
viviendas y si el espacio disponible es limitado.
Una ventaja particular del procedimiento según
la presente invención es que requiere la utilización de unas
cantidades muy pequeñas de la sustancia expansible sintética, ya que
la sustancia sintética, gracias a su viscosidad antes de la
expansión, de su tiempo de expansión y de su gran aumento de
viscosidad desde cuando empieza a expandirse, se dispersa muy poco
entre los intersticios del material de relleno que se utiliza en la
etapa de relleno y en cualquier grieta de las paredes que delimitan
la cavidad que se debe saturar, además de poder alcanzar una
compactación y/o carga del material de relleno excelentes y la
tensión opcional de las paredes que delimitan la cavidad.
Aunque el procedimiento según la presente
invención se ha concebido particularmente para saturar cavidades
subterráneas, se puede utilizar asimismo en cualquier caso para
saturar cavidades que se encuentren encima del suelo, tales como
por ejemplo huecos estructurales, depósitos, etcétera, o en cuerpos
en general, tales como elementos construidos que comprenden los
garajes subterráneos, sótanos de almacenamiento, etc.
Pueden introducirse en el procedimiento así
concebido varias modificaciones y variaciones, comprendidas en su
totalidad dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas; todos
los detalles se pueden sustituir posteriormente con otros elementos
técnicamente equivalentes.
La presente solicitud reivindica la prioridad de
la solicitud de patente italiana n.º MI2004A002149.
Cuando las características técnicas mencionadas
en cualquiera de las reivindicaciones van seguidas por unos símbolos
de referencia, dichos símbolos de referencia se han incorporado
únicamente para aumentar la inteligibilidad de las
reivindicaciones.
Claims (55)
1. Procedimiento para saturar las cavidades
presentes en una masa de suelo o en un cuerpo construido en general
con el fin de restablecer su continuidad estructural,
caracterizado porque comprende, en secuencia:
- -
- una primera etapa de preparación, durante la que están previstos en la zona de la masa de suelo o cuerpo en general comprendida entre la cavidad (1) y una superficie de trabajo (10) que se encuentra en el exterior de la masa de suelo o cuerpo construido en general unos primeros orificios (5) para conectar una cavidad (1) con el exterior;
- -
- por lo menos una etapa de por lo menos llenado parcial de la cavidad (1) introduciendo un material de relleno (3) en la cavidad (1) a través de dichos primeros orificios (5), estando constituido dicho material de relleno (3) por un material en estado fluido que solidifica tras un tiempo prefijado o por un material inerte en estado sólido;
- -
- por lo menos una etapa de saturación de la cavidad (1) introduciendo en dicha cavidad una sustancia sintética fluida (4) que se expande y se endurece mediante reacción química y se adapta para generar, como consecuencia de su expansión, por lo menos la saturación de la cavidad (1) y una compactación y/o carga de dicho material de relleno (3) introducido en la cavidad (1) en dicha etapa de relleno.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha sustancia sintética fluida (4)
presenta una viscosidad y un tiempo de reacción química de expansión
que están adaptados para producir únicamente el llenado parcial de
cualquier intersticio presente en dicho material de relleno
(3)_{ }y/o cualquier grieta presente en las paredes (2) que
delimitan la cavidad (1).
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cantidad de dicha sustancia sintética
fluida (4) introducida en la cavidad (1) durante dicha etapa de
saturación y su grado de expansión por reacción química están
adaptados para producir, como un efecto de la expansión de dicha
sustancia sintética fluida, un estado de tensión permanente en las
paredes (2) que delimitan la cavidad (1).
4. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
superficie de trabajo (10) está dispuesta por encima de dicha
cavidad (1) y porque dichos primeros orificios (5) se extienden
sustancialmente verticalmente o a lo largo de unas direcciones
inclinadas con respecto a la vertical.
5. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante
dicha etapa de relleno dicho material de relleno (3) es introducido
en la cavidad (1) a través de unos primeros conductos (6) insertados
en dichos primeros orificios (5).
6. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
distancia entre dos orificios contiguos de dichos primeros orificios
(5) se encuentra comprendida sustancialmente entre 1 m y 20 m.
7. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
primeros orificios (5) presentan un diámetro comprendido
sustancialmente entre 15 mm y 300 mm.
8. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
primeros conductos (6) presentan un diámetro comprendido
sustancialmente entre 10 y 250 mm.
9. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tiempo de solidificación de dicho
material de relleno (3) se encuentra comprendido sustancialmente
entre 30 segundos y 24 horas.
10. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho material de relleno (3) en estado
fluido presenta una densidad comprendida sustancialmente entre 20
kg/m^{3} y 2.400 kg/m^{3}.
11. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho material de relleno (3), tras la
solidificación, presenta una resistencia a la compresión simple
comprendida sustancialmente entre 1,5 kg/cm^{2} y 500
kg/cm^{2}.
12. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho material de relleno (3), tras la
solidificación, presenta un módulo de deformación comprendido
sustancialmente entre 30 kg/cm^{2} y 400.000 kg/cm^{2}.
13. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho material de relleno (3) está
constituido por hormigón.
14. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicho material
de relleno (3) está constituido por material inerte en estado sólido
en gránulos.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque dicho material de relleno (3) se
introduce en la cavidad mezclándose con un fluido de transporte.
16. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque dicho material de relleno presenta una
densidad comprendida sustancialmente entre 200 kg/m^{3} y 2.000
kg/m^{3}.
17. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque la resistencia a la compresión simple de
gránulos de dicho material de relleno (3) se encuentra comprendida
sustancialmente entre
5 kg/cm^{2} y 2.000 kg/cm^{2}.
5 kg/cm^{2} y 2.000 kg/cm^{2}.
18. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque el ángulo de fricción interior de dicho
material de relleno (3) se encuentra comprendido sustancialmente
entre 20º y 45º.
19. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque el módulo de deformación de dicho
material de relleno (3) se encuentra comprendido sustancialmente
entre 250 kg/cm^{2} y 800.000 kg/cm^{2}.
20. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque el tamaño de los gránulos de dicho
material de relleno (3) se encuentra comprendido sustancialmente
entre 0,001 mm y 50 mm.
21. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque dicho material de relleno (3) está
constituido por arena y/o grava.
22. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque dicho material de relleno (3) está
constituido por arcilla expandida.
23. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque dicho material de relleno (3) está
constituido por residuos de procedimientos industriales.
24. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende,
antes de dicha etapa de saturación, una segunda etapa de preparación
durante la que se conforman unos segundos orificios (7), partiendo
de dicha superficie de trabajo (10), y se dirigen hacia dicha
cavidad (1) encima de dicho material de relleno (3) y/o hacia dicho
material de relleno (3).
25. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
segundos orificios (7) se extienden sustancialmente verticales y/o a
lo largo de la dirección que está inclinada con respecto a la
vertical.
26. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante
dicha etapa de saturación, dicha sustancia sintética (4) se
introduce en la cavidad (1) a través de dichos primeros orificios
(5) y/o a través de dichos segundos orificios (7).
27. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante
dicha etapa de saturación, dicha sustancia sintética (4) se
introduce en la cavidad (1) bombeándose a través de unos segundos
conductos (8) introducidos en dichos primeros orificios (5) y/o a
través de dichos segundos orificios (7).
28. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
distancia entre dos orificios contiguos de dichos segundos orificios
(7) se encuentra comprendida sustancialmente entre 1 m y 20 m.
29. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
segundos orificios (7) presentan un diámetro comprendido
sustancialmente entre 10 mm y 100 mm.
30. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
segundos conductos (8) presentan un diámetro comprendido
sustancialmente entre 6 mm y 50 mm.
31. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética (4) presenta una expansión potencial de volumen
comprendida sustancialmente entre 2 y 30 veces su volumen antes de
la expansión.
32. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética (4) presenta una expansión potencial de volumen
comprendida sustancialmente entre 10 y 30 veces su volumen antes de
la expansión.
33. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la presión
de expansión máxima generada por dicha sustancia sintética (4) es
superior a la presión producida por el peso del material de relleno
(3) que se encuentra presente encima de la salida de dichos segundos
conductos (8).
34. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la presión
de expansión máxima de dicha sustancia sintética, en condiciones de
confinamiento total, se encuentra comprendida sustancialmente entre
200 kPa y 20.000 kPa.
35. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la presión
de expansión máxima de dicha sustancia sintética (4), en condiciones
de confinamiento total, es superior a 500 kPa.
36. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética (4) es una sustancia con dos componentes que se
mezclan previamente y se bombean hacia la cavidad (1).
37. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la presión
con la que dicha sustancia sintética (4) se bombea hacia dicha
cavidad (1) se encuentra comprendida sustancialmente entre 5 bares y
30 bares.
38. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tiempo
de reacción de dicha sustancia sintética (4) se encuentra
comprendido sustancialmente entre 2 segundos y 80 segundos.
39. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tiempo
de reacción de dicha sustancia sintética (4) se encuentra
comprendido sustancialmente entre 2 segundos y 15 segundos.
40. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
viscosidad de dicha sustancia sintética (4), antes de la reacción
química para la expansión, se encuentra comprendida sustancialmente
entre 100 mPa\cdots y 700 mPa\cdots a la temperatura de
25ºC.
41. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
viscosidad de dicha sustancia sintética (4) alcanza un valor que
tiende al infinito en un intervalo de tiempo comprendido
sustancialmente entre 5 segundos y 80 segundos partiendo del inicio
de la reacción química para la expansión.
42. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética (4) está constituida por una espuma de
poliuretano de celdas cerradas.
43. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética (4) está constituida por un isocianato de MDI y
por una mezcla de polioles.
44. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética (4) presenta una densidad, al final de la
reacción química para la expansión y el endurecimiento, sin
confinamiento, sustancialmente de
30 kg/m^{3}.
30 kg/m^{3}.
45. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética (4) presenta una densidad, al final de la
reacción química para la expansión y el endurecimiento, en
condiciones de confinamiento total, de 1.200 kg/m^{3}.
46. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética (4) presenta una densidad, al final de la
reacción química para la expansión y el endurecimiento, en las
condiciones de confinamiento que se producen durante su utilización,
comprendida sustancialmente entre 50 kg/m^{3} y 200
kg/m^{3}.
47. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética (4), tras la reacción química para la expansión
y el endurecimiento, en las condiciones de confinamiento que se
producen durante su utilización, presenta una resistencia a la
tracción comprendida sustancialmente entre 0,3 MPa y 1,9 MPa para
unas densidades comprendidas sustancialmente entre 50 kg/m^{3} y
200 kg/m^{3}.
48. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética, tras la reacción química para la expansión y el
endurecimiento, en las condiciones de confinamiento que se producen
durante su utilización, presenta una resistencia a la compresión
comprendida sustancialmente entre 0,2 MPa y 2,4 MPa para unas
densidades comprendidas sustancialmente entre 50 kg/m^{3} y 200
kg/m^{3}.
49. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
sustancia sintética (4), tras la reacción química para la expansión
y el endurecimiento, en las condiciones de confinamiento que se
producen durante su utilización, presenta un módulo de elasticidad
comprendido sustancialmente entre 10 MPa y 50 MPa para unas
densidades comprendidas sustancialmente entre 50 kg/m^{3} y 200
kg/m^{3}.
50. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante la
realización de dicha segunda etapa, se mide la presión aplicada a
las paredes (2) de la cavidad (1) por dicha sustancia sintética (4)
durante su expansión.
51. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
medición de la presión se realiza mediante unas unidades de medición
de la presión (9), que se introducen en dicha cavidad (1) a través
de dichos primeros orificios (5) y se disponen en un intradós de la
cavidad.
52. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
una etapa preliminar para medir la cavidad (1) que se debe
rellenar.
53. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha etapa
de medición preliminar comprende una etapa de inspección de la
cavidad (1) mediante una cámara de televisión (11).
54. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha etapa
de medición preliminar comprende una medición de la cavidad (1) que
se debe rellenar mediante un telémetro láser.
55. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha etapa
de medición preliminar se realiza antes de dicha etapa de relleno
introduciendo los instrumentos de medición (11) en la cavidad a
través de dichos primeros orificios (5).
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