MX2015004922A

MX2015004922A - Metodo y sistema de densificacion del suelo.

Info

Publication number: MX2015004922A
Application number: MX2015004922A
Authority: MX
Inventors: Russell A Green; Kord J Wissmann; John Verdin
Original assignee: Geopier Foundation Co Inc
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2015-07-23
Also published as: US10844567B2; EP2929093A4; EP2929093B1; US20170081820A1; EP2929093A1; US20140126960A1; CL2015001186A1; ES2669430T3; NZ707085A; AU2013337301A1; CA2888827A1; CA2888827C; US9512586B2; MX354211B; WO2014071382A1; AU2013337301B2

Abstract

Se describen un sistema y un método de densificación del suelo. El sistema de densificación del suelo dado a conocer en el presente documento incluye una sonda o tubería de suministro de aire que puede impulsarse al interior de una masa de suelo, o instalarse de otra manera en la misma. Se proporciona una entrada de la sonda de suministro de aire a través de un compresor de aire y de un tanque de almacenamiento de aire, que se utilizan para el suministro rápido de impulsos o de ráfagas de aire dentro de la sonda de suministro de aire, mientras que los impulsos o las ráfagas de aire se expulsan fuera de una salida de la sonda de suministro de aire y dentro de la masa de suelo. El método de uso del sistema de densificación del suelo dado a conocer en el presente documento incluye las etapas de insertar el extremo de la sonda de suministro de aire dentro de la masa de suelo a cualquier profundidad deseada, y a continuación descargar un impulso o una ráfaga de aire en la masa de suelo, formando así una zona densificada en la masa de suelo a través de las fuerzas del impulso e aire.

Description

2 f 1 MÉTODO Y SISTEMA DE DENSIFICACIÓN DEL SUELO REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud de patente está relacionada con, y reivindica prioridad sobre, la Solicitud Provisional Estadounidense N° 61/722.269, presentada el 5 de noviembre de 2012, estando incorporada específicamente en el presente documento la totalidad de la divulgación de la misma, a modo de referencia.

CAMPO TÉCNICO El asunto dado a conocer en el presente documento se refiere, en general, a metodos de estabilización del suelo y, más en particular, a un sistema y un método de densificación del suelo. En particular, la invención está dirigida a la mejora de la resistencia, la rigidez, y la densidad del suelo mediante el desplazamiento del suelo con ráfagas de aire, estando las ráfagas de aire a una presión superior a la presión atmosférica. Los vacíos creados utilizando este método pueden llenarse con el material nativo suprayacente que se derrumba dentro de los vacíos, o mediante relleno con un medio fluido, tal como, por ejemplo, arena, grava, materiales recielados, materiales de desecho, virutas de neumático, lechada de cemento u hormigón.

ANTECEDENTES Los edificios y otras construcciones ubicadas en áreas que contengan suelos granulares flojos pueden ser objeto de un asentamiento excesivo a medida que el suelo se densifica y se asienta durante la carga estática o dinámica. La densificación del suelo por cargas dinámicas puede estar causada por maquinaria de movimiento alternativo, aplicaciones de cargas dinámicas tales como cargas de viento, o por terremotos. Los terremotos se producen como resultado de la actividad tectónica. Cuando se producen terremotos, sacuden el lecho de roca en la proximidad de la ruptura de falla, lo que que da como resultado tensiones de compresión y cizalladura aplicadas a la columna de suelo situada por encima de la roca.

Las ondas inducidas sísmicamente se propagan hacia arriba a traves del perfil del suelo, a menudo resultando en daños a las estructuras existentes. Estos daños a veces pueden estar causados por la licuefacción del suelo resultante de los temblores. La licuefacción es un fenómeno que se produce en suelos saturados que implica la transferencia de la sobrecarga efectiva desde los granos del suelo hasta el fluido intersticial, con una reducción proporcional de la tensión efectiva y, por lo tanto, una reducción en la resistencia del suelo. El fluido intersticial es el agua subterránea contenida en un suelo o roca; Concretamente, en los huecos entre las partículas (es decir, en los poros). La presión de agua intersticial se refiere a la presión del agua subterránea dentro de los poros del suelo o de la roca. En la licuefacción inducida por terremotos, esta transferencia se inicia en suelos arenosos por el hundimiento de la estructura del suelo por causa de los temblores. Después de la licuefacción, se produce el asentamiento a medida que las presiones del agua intersticial se disipan. La licuefacción del suelo puede resultar en miles de millones de dólares en daños estructurales y puede acarrear la perdida de vidas. Las consecuencias de la destrucción de los recientes terremotos en Haití, Concepción (Chile) y Christchurch (Nueva Zelanda) son ejemplos de los devastadores efectos de la licuefacción del suelo.

Una forma de soportar estructuras para minimizar el daño por la densificación de tierra suelta durante la carga estática y dinámica es utilizando elementos de cimentación profunda. Tales cimentaciones profundas normalmente están compuestas por pilotes clavados o pilares de hormigón instalados por perforación. Las cimentaciones profundas están diseñadas para transferir las cargas estructurales a través de suelos blandos y sueltos hasta estratos de suelo más adecuados. Las cimentaciones profundas son a menudo relativamente caras en comparación con otros métodos de construcción. Adicionalmente, el diseño de elementos de cimentación profunda debe considerar los efectos negativos de la licuefacción, tales como la reducción de la capacidad de soporte del suelo ahora licuado en respuesta a las cargas verticales y laterales aplicadas.

Más recientemente, se ha utilizado el refuerzo del suelo con columnas de agregado para soportar las estructuras situadas en las áreas que contengan suelo suelto y débil. Las columnas están diseñadas para reforzar y fortalecer las capas blandas y reducir los asentamientos. Tales pilares se construyen utilizando varios métodos. Por ejemplo, en la Patente Estadounidense 5.249.892, titulada "Short Aggregate Piers and Method and Apparatus for Producing Same" y publicada el 5 de octubre de 1993; y en la patente Estadounidense 6.354.766, titulada "Methods for Forming a Short Aggregate Pier and a Product Formed from said Methods" y publicada el 12 de marzo de 2002, se describen pilares construidos utilizando metodos de perforación y apisonamiento. En la patente Estadounidense 6.425.713, titulada "Lateral Displacement Pier, and Apparatus and Method of Forming the Same" y publicad a el 30 de julio de 2002, se describen pilares construidos utilizando métodos de mandril impulsado por pisón. En la patente Estadounidense 7.226.246, titulada " Apparatus and Method for Building Support Piers from One or Successive Lifts Formed in a Soil Matrix" y publicada el 5 de junio de 2007; y en la patente Estadounidense 7.326.004, titulada " Apparatus for Providing a Rammed Aggregate Pier" y publicada el 5 de febrero de 2008, se describen pilares construidos mediante métodos de mandril impulsado por pisón. Cada uno de estos métodos requiere importar un agregado, tal como piedra caliza triturada, hasta el sitio de construcción y colocar el mismo en la cavidad, y generalmente sólo es eficiente hasta profundidades de 12,2 m.

Como alternativa a las cimentaciones profundas y a las columnas de agregado, puede excavarse la arena suelta y a continuación rellenar la excavación con un material más adecuado. Este método es ventajoso porque se lleva a cabo con métodos convencionales de movimiento de tierras, pero presenta las desventajas de (1) ser costoso cuando se realiza en zonas urbanas; (2) puede requerir llevar a cabo una deshidratación o apuntalado costosos para estabilizar la excavación; y (3) a menudo es poco práctico y dañino para el medio ambiente.

Alternativamente, puede densificarse la arena suelta in situ. Una forma de llevar a cabo la densificación del suelo in situ es mediante el uso de una téenica conocida como "compactación dinámica profunda". La compactación dinámica profunda consiste en dejar caer un peso pesado sobre la superficie del suelo con el fin de permitir que una gran onda de compresión se extienda por el suelo, con lo cual la onda de compresión compacta el suelo (siempre que el suelo tenga una gradación suficiente para ser tratable). Se dispone de varias formas de peso para lograr la compactación por este metodo, tales como las descritas en la Patente Estadounidense 6.505.998, titulada "Ground Treatment" y publicada el 14 de enero de 2003. Si bien la compactación dinámica profunda puede ser económica para ciertos emplazamientos, tiene la desventaja de que induce grandes ondas en el suelo. Estas ondas pueden ser perjudiciales para las estructuras circundantes. La téenica también es deficiente en tanto a que sólo es aplicable a una pequeña lista de gradaciones de suelo (tamaños de partículas) y no es adecuada para materiales con partículas apreciables de tamaño fino. La compactación dinámica profunda está limitada adicionalmente a profundidades prácticas de tratamiento de 9,1 m o menos.

Otra manera de realizar la densificación del suelo es mediante el uso de una técnica conocida como vibroflotación, en la que se introducen vibradores en el suelo. Aunque los métodos de vibroflotación son eficaces en el tratamiento de la licuefacción, los métodos de vibroflotación pueden ser lentos y requieren potentes vibradores mecánicos que consumen grandes cantidades de energía.

Otra manera más de realizar la densificación del suelo es por métodos explosivos (es decir, voladura explosiva utilizando TNT u otros explosivos químicos colocados dentro de pozos). La voladura explosiva genera ondas de choque en el suelo tras la detonación de las cargas explosivas. Aunque la voladura explosiva se ha utilizado con éxito a grandes profundidades por debajo de presas y otras grandes estructuras, la voladura es peligrosa y requiere un gran cuidado en su ejecución.

Otro método adición al reciente para proporcionar densificación del suelo incluye el método "Densipact®", tal como se describe en la patente Estadounidense 8.328.470, titulada "Apparatus and Method for Ground Improvement" y publicada el 11 de diciembre de 2012. En la patente '470, se hinca en el suelo una herramienta, que utiliza una pluralidad de púas extendidas hacia abajo, con el fin de desplazar el material del terreno hacia abajo y radialmente hacia fuera. La retracción e hincado repetidos de las púas pueden lograr la densificación.

La presente invención es una mejora de tales téenicas anteriores y, en particular, de la compactación dinámica profunda y de la vibroflotación. Tanto la compactación dinámica profunda como la vibroflotación disminuyen el potencial asentamiento estático y dinámico al densificar los depósitos de suelos granulares limpios. La compactación dinámica profunda generalmente sólo es eficaz para mejorar la densidad relativa de depósitos de suelo a menos de 9,1 m de profundidad. La vibroflotación requiere operar un potente vibrador mecánico, un proceso que consume energía y es relativamente lento. La presente invención no está limitada por la profundidad y puede llevarse a cabo con un equipo relativamente pequeño y de manera relativamente rápida.

BREVE DESCRPICIÓN DE LA INVENCIÓN En una realización de la presente invención, se proporciona un aparato para la densificación por ráfagas de aire controladas en una masa de suelo, incluyendo el aparato un tubo primario, uno o más orificios formados en el tubo primario, y un sistema de aire a presión conectado al tubo primario, en el cual el sistema de aire está configurado para proporcionar un impulso de aire a presión en uno o más 5 orificios y hasta una masa de suelo.

El extremo inferior del tubo primario puede comprender uno del uno o más orificios y el uno o más orificios pueden comprender al menos uno de un extremo abierto del tubo y una válvula/boquilfa operable entre una posición abierta y una posición cerrada. La válvula/boquilla puede comprender una boquilla de tipo bulbo 10 que encaje con el extremo abierto del tubo y sea operable entre una posición abierta y una posición cerrada encajada.

El aparato puede comprender una cubierta que cubra el uno o más orificios y la cubierta puede comprender una tapa protectora.

El sistema de aire a presión puede comprender un volumen almacenado de 15 aire comprimido conectado a una fuente de aire, en el cual el volumen almacenado de aire comprimido puede almacenarse en un tanque de almacenamiento de aire comprimido con sonda, en el cual la fuente de aire puede comprender un compresor de aire, o en el cual la fuente de aire puede estar configurada para recargar el volumen almacenado de aire comprimido a un ritmo 20 igual al volumen de descarga de aire resultante del impulso de aire. El aparato puede comprender una válvula de control situada entre el volumen almacenado de aire comprimido y el uno o más orificios.

El uno o más orificios del aparato pueden comprender una pluralidad de orificios, separados a lo largo de una longitud del tubo primario, y el tubo primario puede comprender un sistema de obturación para abrir o cerrar selectivamente la pluralidad de orificios separados a lo largo de una longitud del tubo primario.

El aparato puede comprender una pluralidad de tubos primarios y los tubos primarios puede estar configurados para proporcionar impulsos de aire sustancialmente simultáneos o secuenciales.

El tubo primario puede estar configurado para suministrar un medio fluido a un vacío en la masa de suelo producido por el impulso de aire. El medio fluido puede comprender uno o más de entre arena, grava, materiales recielados, materiales de desecho, virutas de neumático, hormigón o lechada de cemento.

El aparato puede comprender adicionalmente un tubo secundario para suministrar un medio fluido a un vacío en la masa de suelo producido por el impulso de aire. El tubo primario puede estar situado por dentro de, y ser concentrico con, el tubo secundario, siendo sustancialmente constante la separación entre el tubo primario y el tubo secundario. El tubo secundario puede estar situado por fuera y a lo largo del tubo primario. El tubo primario puede estar situado por dentro y a lo largo del tubo secundario, no siendo constante la separación entre el tubo primario y el tubo secundario.

En otra realización de la presente invención, se proporciona un método de densificación por ráfagas de aire controladas en una masa de suelo, comprendiendo el método proporcionar un aparato para la densificación del suelo por aire controlado que incluye un tubo primario, uno o más orificios formados en el tubo primario, y un sistema de aire a presión conectado al tubo primario, en el cual el sistema de aire está configurado para proporcionar un impulso de aire a presión en el uno o más orificios y hasta una masa de suelo. El metodo comprende adicionalmente insertar una porción extrema del tubo primario en la masa de suelo hasta una profundidad de nivel de tratamiento del suelo deseada, descargar un impulso de aire por uno o más orificios para formar un vacío rodeado por una zona de densificación, y llenar el vacío en la masa de suelo creado por el impulso de aire del uno o más orificios.

El uno o más orificios pueden comprender al menos uno de un extremo abierto del tubo y una válvula/boquilla operable entre una posición abierta y una posición cerrada, colocándose la válvula/boquilla en la posición cerrada al insertar el tubo primario en la masa de suelo y colocándose en la posición abierta al descargar el impulso de aire.

El uno o más orificios pueden comprender una pluralidad de orificios separados a lo largo de una longitud del tubo primario y el tubo primario puede contener un sistema obturador para abrir o cerrar selectivamente la pluralidad de orificios separados a lo largo de una longitud del tubo primario, en el cual el obturador se sitúa en la posición cerrada al insertar el tubo primario en la masa de suelo y se sitúa en la posición abierta al descargar el impulso de aire.

El vacío creado por el método puede llenarse con un medio fluido a través del tubo primario o a través de un tubo secundario. El vacío también puede llenarse con la tierra suelta que se derrumba desde encima de la zona de densificación para llenar el vacío.

La etapa de descargar un impulso de aire puede repetirse más de una vez a una altura dada.

El metodo puede comprender adicionalmente elevar el tubo primario hasta una distancia determinada tras llenar el vacío, proporcionar un subsiguiente impulso de aire, y llenar un vacío resultante creado por el subsiguiente impulso de aire. Las etapas de elevar el tubo primario hasta la distancia determinada tras llenar el vacío, proporcionar el subsiguiente impulso de aire, y llenar el vacío resultante creado por el subsiguiente impulso de aire pueden repetirse hasta completar la profundidad de tratamiento requerida.

El método puede comprender el tratamiento de una sola columna de material o el tratamiento de múltiples columnas de material.

El método puede comprender adicionalmente insertar drenajes verticales prefabricados en la masa de suelo para facilitar la rápida salida de agua desde la masa de suelo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Habiendo descrito así el asunto aquí dado a conocer en términos generales, a continuación se hará referencia a los Dibujos adjuntos, que no están necesariamente dibujados a escala, y en los cuales: La FIG. 1A y la FIG. 1B ilustran diagramas esquemáticos de ejemplos de sistemas de densificación del suelo para la densificación del suelo por aire controlado; La FIG. 2A, la FIG. 2B, y la FIG. 2C muestran un proceso de uso del sistema de densificación del suelo para densificar una masa de suelo; La FIG. 3 ilustra un diagrama esquemático de un ejemplo de un sistema de densificación del suelo que incluye un colector para suministrar aire comprimido a una pluralidad de sondas de suministro de aire, al mismo tiempo o a intervalos escalonados o secuenciales; La FIG. 4A y la FIG. 4B ilustran unas vistas laterales de la sonda de suministro de aire del sistema de densificación del suelo y un ejemplo de una boquilla de tipo de bulbo para controlar la salida de la misma; La FIG. 5A y la FIG. 5B ilustran vistas laterales de la sonda de suministro de aire del sistema de densificación del suelo y un ejemplo de un mecanismo de obturación para controlar múltiples salidas de la misma; La FIG. 6 ilustra una vista lateral de un ejemplo de la sonda de suministro de aire del sistema de densificación del suelo que incluye múltiples salidas dispuestas a lo largo de su longitud; La FIG. 7A y la FIG. 7B ilustran unas vistas laterales de un ejemplo de la sonda de suministro de aire del sistema de densificación del suelo que incluye una ruta de flujo secundaria en la forma de un tubo dispuesto fuera de la sonda de suministro de aire y concentrico con respecto a la misma; La FIG. 8 ilustra una vista lateral de un ejemplo de la sonda de suministro de aire del sistema de densificación del suelo que incluye una ruta de flujo secundaria en la forma de un tubo dispuesto a lo largo de la sonda de suministro de aire, y en el exterior de la misma; La FIG. 9 ilustra una vista lateral de un ejemplo de la sonda de suministro de aire del sistema de densificación del suelo que incluye una ruta de flujo secundaria en la forma de un tubo dispuesto a lo largo de la sonda de suministro de aire, y en el interior de la misma; La FIG. 10A y la FIG. 10B ilustran un diagrama de flujo de un ejemplo de un metodo de uso del sistema de densificación del suelo dado a conocer actualmente para densificar una masa de suelo utilizando impulsos de aire; Las FIGS. 11A a 11 H ilustran un proceso de densificación de una masa de suelo utilizando el método mostrado en la FIG. 10A y la FIG. 10B; La FIG. 12 ilustra una vista lateral de un ejemplo de configuración del sistema de densificación del suelo que utiliza un mástil para soportar la sonda de suministro de aire y para guiar su instalación en la masa de suelo; y La FIG. 13 ilustra una vista lateral de un ejemplo de configuración del sistema de densificación del suelo en uso con un sistema de drenaje vertical prefabricado.

DESCRIPCIÓN DETALLADA A continuación se describirá con más detalle el asunto dado a conocer en el presente documento, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales se muestran algunas, pero no todas, de las realizaciones del asunto dado a conocer en el presente documento. Los mismos números se refieren a los mismos elementos a lo largo de todo el documento. El asunto dado a conocer en el presente documento puede realizarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitado a las realizaciones aquí expuestas; por el contrario, estas realizaciones se proporcionan para que la presente divulgación satisfaga los requisitos legales aplicables. De hecho, los expertos en la téenica a la que pertenece el asunto dado a conocer en el presente documento pensarán en muchas modificaciones y otras realizaciones del asunto expuesto en este documento, teniendo el beneficio de las enseñanzas presentadas en las descripciones anteriores y los Dibujos asociados. Por lo tanto, debe comprenderse que el asunto dado a conocer en el presente documento no está limitado a las realizaciones específicas dadas a conocer, y que las modificaciones y otras realizaciones pretenden estar incluidas en el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

En algunas realizaciones, el asunto dado a conocer en el presente documento proporciona un sistema y un metodo de densificación del suelo. El sistema de densificación del suelo dado a conocer en el presente documento incluye una sonda o tubería de suministro de aire que puede clavarse, o instalarse de otra manera, dentro de una masa de suelo. Un compresor de aire y un tanque de almacenamiento de aire abastecen una entrada en el extremo proximal de la sonda de suministro de aire. El compresor de aire y el tanque de almacenamiento de aire que abastecen la sonda de suministro de aire se utilizan para el suministro rápido de impulsos o de ráfagas de aire a la sonda de suministro de aire, mientras que los impulsos o las ráfagas de aire se expulsan al exterior por una salida en el extremo distal de la sonda de suministro de aire, y dentro de la masa de suelo, formando así una zona densificada en la masa de suelo por medio de las fuerzas del impulso de aire.

El método de uso del sistema de densificación del suelo dado a conocer en el presente documento incluye las etapas de insertar en la masa de suelo el extremo distal de la sonda de suministro de aire a cualquier profundidad deseada, y a continuación descargar un impulso o una ráfaga de aire dentro de la masa de suelo. Al hacer esto, se desplaza el suelo alrededor de la salida de la sonda de suministro de aire en sentido opuesto a la salida. Tras el desplazamiento, el suelo comprimido presenta una densidad aumentada en comparación con la densidad del suelo antes de la ráfaga de aire. El aumento de densidad se corresponde con un aumento de resistencia y de rigidez del suelo, y con una reducción del potencial de licuefacción del suelo. A continuación puede llenarse el vacío creado por el impulso de aire, por ejemplo, con la tierra suprayacente que se derrumba dentro del vacío.

Un aspecto del sistema y método de densificación del suelo dados a conocer en el presente documento es que se utiliza para formar una columna de suelo densificado en la masa de suelo, reduciendo o eliminando sustancialmente en la columna de suelo densificado la probabilidad de licuefacción del suelo.

Otro aspecto del sistema y el método de densificación del suelo dados a conocer en el presente documento es que puede utilizarse a cualquier profundidad del suelo, mientras que, por ejemplo, los métodos de compactación dinámica convencionales generalmente sólo son eficaces para mejorar la densidad relativa de depósitos de suelo con una profundidad inferior a 9,1 m.

Otro aspecto más del sistema y el método de densificación del suelo dados a conocer en el presente documento es que resultan seguros en comparación con, por ejemplo, los métodos convencionales de voladura explosiva.

Con referencia a la FIG. 1A y la FIG. 1B, se presentan unos diagramas esquemáticos de dos ejemplos de un sistema de densificación de suelo 100 para la densificación del suelo por aire controlado. El sistema de densificación de suelo 100 comprende una sonda de suministro de aire 110. La sonda de suministro de aire 110 puede ser, por ejemplo, una tubería de acero. El diámetro de la sonda de suministro de aire 110 puede ser de 1,2 cm aproximadamente a 30,5 cm aproximadamente. En un ejemplo, el diámetro de la sonda de suministro de aire 110 es de 5 cm aproximadamente. El espesor de pared de la sonda de suministro de aire 110 puede ser de 0,32 cm aproximadamente a 2,5 cm aproximadamente. En un ejemplo, el espesor de pared de la sonda de suministro de aire 110 es de 0,64 cm aproximadamente. La longitud de la sonda de suministro de aire 110 puede ser de 1 m aproximadamente a 40 m aproximadamente. En un ejemplo, la longitud de la sonda de suministro de aire 110 es de 6 m aproximadamente.

La sonda de suministro de aire 110 incluye una entrada 115 en su extremo proximal y una salida 120 en su extremo distal. El sistema de densificación de suelo 100 normalmente incluye una plataforma de fuerza 125 montada en el extremo proximal de la sonda de suministro de aire 110. La plataforma de fuerza 125 es la interfaz mecánica entre la sonda de suministro de aire 110 y la maquinaria que se utiliza para clavar la sonda de suministro de aire 110 en la masa de suelo mediante una fuerza descendente, y para tirar de la sonda de suministro de aire 110 y sacarla de la masa de suelo mediante una fuerza ascendente. La plataforma de fuerza 125 puede ser una plataforma o cualquier estructura mecánica fuerte adecuada para llevar a cabo esta función. El diseño de la plataforma de fuerza 125 puede variar dependiendo de (1) el tipo de maquinaria utilizada para clavar y/o extraer la sonda de suministro de aire 110, (2) el tamaño de la sonda de suministro de aire 110, y (3) la cantidad de fuerza necesaria para clavar y/o extraer la sonda de suministro de aire 110. La plataforma de fuerza 125 puede estar diseñada para quedar fijada de forma permanente a la sonda de 5 suministro de aire 110, o para ser desmontable.

El sistema de densificación de suelo 100 normalmente incluye también un compresor de aire 130 que abastece un tanque de almacenamiento de aire 135, en el cual el tanque de almacenamiento de aire 135 abastece la sonda de suministro de aire 110. Más específicamente, una salida del compresor de aire 10 130 está conectada de forma fluida a una entrada del tanque de almacenamiento de aire 135 a través de una primera línea de suministro 140. Adicionalmente, una salida del tanque de almacenamiento de aire 135 está conectada de manera fluida a la entrada 115 de la sonda de suministro de aire 110 a través de una segunda línea de suministro 145. La primera línea de suministro 140 y la segunda línea de 15 suministro 145 pueden ser líneas flexibles, de cualquier longitud, del tipo comúnmente utilizado en sistemas de aire comprimido.

El compresor de aire 130 puede ser cualquier compresor de aire estándar que sea capaz de proporcionar aire a una presión de 0,17 MPa aproximadamente a 2,4 MPa aproximadamente. El compresor de aire 130 se utiliza para cargar el 20 tanque de almacenamiento de aire 135 y la sonda de suministro de aire 110 con aire a presión. En un ejemplo, el tanque de almacenamiento de aire 135 y la sonda de suministro de aire 110 se cargan a 0,86 MPa aproximadamente por medio del compresor de aire 130. La capacidad de almacenamiento del tanque de almacenamiento de aire 135 debe ser al menos sustancialmente igual o superior a la capacidad de almacenamiento de la sonda de suministro de aire 110. En un ejemplo, una sonda de suministro de aire 110 que tiene 3,6 m de largo y 5 cm de diámetro tendrá un volumen de 7,2 litros aproximadamente. En otro ejemplo, una 5 sonda de suministro de aire 110 que tiene 9,1 m de largo y 5 cm de diámetro tiene un volumen de 18,5 litros aproximadamente. En ambos casos, la capacidad de almacenamiento del tanque de almacenamiento de aire 135 puede ser de 75,7 litros aproximadamente, en un ejemplo, o de 113,5 litros aproximadamente en el otro ejemplo. 10 Entre el tanque de almacenamiento de aire 135 y la sonda de suministro de aire 110 existe una válvula 150. Concretamente, la válvula 150 está situada en la ruta que recorre la segunda línea de suministro 145. La válvula 150 se utiliza para permitir o bloquear el flujo de aire desde el tanque de almacenamiento de aire 135 hasta la sonda de suministro de aire 110. Por ejemplo, la válvula 150 está cerrada 15 cuando la sonda de suministro de aire 110 no está en uso y la válvula 150 se abre cuando la sonda de suministro de aire 110 está en uso. En un ejemplo, la válvula 150 puede abrirse y cerrarse manualmente. En otro ejemplo, la válvula 150 puede abrirse y cerrarse con un programa de control. En este caso, el sistema de densificación de suelo 100 incluirá un controlador 155. El sistema de densificación 20 de suelo 100 normalmente incluye tambien un medidor de presión 165 que se utiliza para monitorizar la presión en el interior de la sonda de suministro de aire 110.

El controlador 155 puede ser cualquier dispositivo controlador o microprocesador estándar que pueda ejecutar instrucciones de programa. Por ejemplo, el controlador 155 puede ser cualquier dispositivo de computación, tal como, pero sin estar limitado a, un ordenador portátil, una tableta, un teléfono móvil, un asistente digital personal (PDA), y similares. El controlador 155 puede estar conectado con el actuador de la válvula 150 de cualquier manera cableada o inalámbrica.

En algunas realizaciones, la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110 es simplemente la abertura del extremo distal de la sonda de suministro de aire 110, que es, por ejemplo, una tubería de acero. Sin embargo, en otras realizaciones, se provee una boquilla 170 en la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110. La función de la boquilla 170 es evitar que la sonda de suministro de aire 110 se llene de tierra a medida que está siendo clavada en la masa de suelo, o instalada de otra manera dentro de la misma. Un propósito adicional de la boquilla 170 es que permite la acumulación de presión de aire dentro del sistema y evita que el aire se escape antes de la activación.

En un ejemplo y con referencia a la FIG. 1A, la boquilla 170 es un mecanismo de charnela unidireccional que estará en la posición cerrada cuando la sonda de suministro de aire 110 está siendo clavada en la masa de suelo. Sin embargo, durante el uso, la boquilla de tipo charnela 170 puede abrirse separándose de la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110 debido a la fuerza del aire comprimido 160, liberando así la ráfaga de aire comprimido 160 dentro de la masa de suelo.

En otro ejemplo, la boquilla 170 es un mecanismo de bulbo que puede abrirse y cerrarse de manera controlada contra los bordes de la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110. Por ejemplo, la FIG. 1B muestra una boquilla de tipo bulbo 170 para controlar la salida de la sonda de suministro de aire 110. En este ejemplo, la boquilla de tipo bulbo 170 está conformada para un ajuste exacto en la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110. Es decir, la porción de la boquilla de tipo bulbo 170 encarada hacia la salida 120 es cónica, mientras que la porción de la boquilla de tipo bulbo 170 encarada en sentido contrario a la salida 120 es redondeada. En un ejemplo, la boquilla de tipo bulbo 170 está formada por metal, tal como acero. Una barra 180, tal como una barra de acero, está situada dentro de la sonda de suministro de aire 110 y se utiliza para acoplar mecánicamente la boquilla de tipo bulbo 170 a un actuador 185 situado en el extremo opuesto de la sonda de suministro de aire 110. Más detalles de un ejemplo de la boquilla de tipo bulbo 170 se muestran y describen a continuación en el presente documento con referencia a la FIG.4A y la FIG.4B.

En un ejemplo, el actuador 185 es un actuador neumático que está conectado por cable a un dispositivo de activación 190. Cuando el actuador 185 no está activado, la boquilla de tipo bulbo 170 está en el estado retraído. Cuando el actuador 185 está activado, la boquilla de tipo bulbo 170 está en el estado extendido. Es decir, el actuador 185 puede utilizarse para controlar el rápido envío de impulsos o de ráfagas de aire por la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110 hasta el interior de la masa de suelo (no mostrada). En un ejemplo, el actuador 185 puede controlarse manualmente utilizando el dispositivo de activación 190. En otro ejemplo, el actuador 185 puede controlarse automáticamente utilizando el controlador 155.

Adicionalmente, la sonda de suministro de aire 110 no está limitada a una sola salida. En otras realizaciones del sistema de densificación de suelo 100, la sonda de suministro de aire 110 puede incluir múltiples salidas. Por ejemplo, múltiples salidas pueden estar situadas a lo largo de la longitud de la sonda de suministro de aire 110. A continuación se muestran y describen en el presente documento más detalles de ejemplos de sondas de suministro de aire 110 que incluyen múltiples salidas, con referencia a la FIG. 5A, la FIG. 5B, y la FIG.6.

En otras realizaciones más del sistema de densificación de suelo 100, puede proporcionarse una ruta de flujo secundaria a lo largo de la sonda de suministro de aire 110 para suministrar un medio fluido, tal como, pero sin estar limitado a, arena, grava, hormigón, y lechada de cemento, dentro del vacío creado por la ráfaga de aire comprimido 160 en la masa de suelo. A continuación se muestran y describen en el presente documento más ejemplos de rutas de flujo secundarias que corren a lo largo de la sonda de suministro de aire 110, con referencia a la FIG. 7A, la FIG. 7B, la FIG. 8, y la FIG. 9.

En otras realizaciones más del sistema de densificación de suelo 100, el compresor de aire 130 y el tanque de almacenamiento de aire 135 no se limitan a abastecer solo una sonda de suministro de aire 110. El compresor de aire 130 y el tanque de almacenamiento de aire 135 del sistema de densificación de suelo 100 pueden abastecer múltiples sondas de suministro de aire 110. Pueden suministrarse ráfagas de aire a presión de manera simultánea o en una secuencia escalonada dependiendo de la actuación de las válvulas de liberación de aire 150.

A continuación se muestran y describen en el presente documento más detalles de un ejemplo del sistema de densificación de suelo 100 que incluye múltiples sondas de suministro de aire 110, con referencia a la FIG. 3.

La FIG. 2A y la FIG. 2B muestran el sistema de densificación de suelo 100, dado a conocer en el presente documento, cuando está en uso. Concretamente, la FIG. 2A, la FIG. 2B, y la FIG. 2C muestran un proceso de utilización del sistema de densificación de suelo 100 para densificar una masa de suelo 210. En un ejemplo, la masa de suelo 210 está formada por depósitos de arena suelta. Se cierra la boquilla de tipo charnela 170 y se carga el tanque de almacenamiento de aire 135 con aire comprimido a una cierta presión. A continuación, se clava la sonda de suministro de aire 110 en la masa de suelo 210, o se instala de otro modo en la misma, hasta una cierta profundidad. En un ejemplo, la salida 120 o la boquilla de tipo charnela 170 de la sonda de suministro de aire 110 estará aproximadamente a 3,6 m de profundidad en la masa de suelo 210. A continuación y con referencia a la FIG. 2A, se abre la válvula 150 utilizando el controlador 155, liberando de este modo una ráfaga de aire comprimido 160 por la salida 120 y hacia el interior de la masa de suelo 210 circundante. La duración de la ráfaga de aire comprimido 160 puede ser de 0,1 segundos aproximadamente a 5 segundos aproximadamente. En un ejemplo, la duración de la ráfaga de aire comprimido 160 es de 1 segundo aproximadamente. Además, pueden descargarse en sucesión múltiples ráfagas de aire comprimido 160.

Como resultado de la descarga de una o más ráfagas de aire comprimido 160 hacia la masa de suelo 210, se forma un vacío 215 en una zona de la masa de suelo 210 cercana a la salida 120 o a la boquilla de tipo charnela 170 de la sonda de suministro de aire 110. Adicionalmente, en la zona alrededor del vacío 215 se densifica el volumen original del depósito de arena suelta, formando con ello una zona densificada 220 en la masa de suelo 210. Es decir, el suelo alrededor de la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110 se desplaza en sentido opuesto a la salida 120. Tras el desplazamiento, el suelo comprimido presenta un aumento de densidad en comparación con la densidad del suelo antes del impulso de aire. El aumento de densidad corresponde a un aumento de la resistencia y la rigidez del suelo, un aumento de la densidad del suelo, y una reducción de la probabilidad de compresión y licuefacción.

Con referencia ahora a la FIG. 2B, se tira hacia arriba de la sonda de suministro de aire 110 hasta una cierta distancia con respecto al vacío 215. De este modo, se retira del vacío 215 la salida 120 o la boquilla de tipo charnela 170 de la sonda de suministro de aire 110. A continuación puede llenarse el vacío 215 creado por el impulso de aire, por ejemplo, con la masa de suelo suprayacente 210 que se derrumba dentro del vacío 215 una vez que se ha retirado la sonda de suministro de aire 110, o mientras se retira la misma, dejando tras de sí la zona densificada 220 que rodea una bolsa de material de masa de suelo suelto 210. El proceso mostrado en la FIG. 2A y la FIG. 2B puede repetirse a diferentes profundidades con el fin de formar una columna de suelo densificado en la masa de suelo 210. Por ejemplo, la FIG. 2C muestra una columna de suelo densificado 250, que es un ejemplo de una columna de suelo densificado que es el resultado del uso de la sonda de suministro de aire 110 a diferentes profundidades especificadas de la masa de suelo 210. A modo de ejemplo, la columna de suelo densificado 250 de la FIG.2C está formada por cuatro ráfagas de aire comprimido 160 a cuatro profundidades diferentes. Pueden aplicarse múltiples ráfagas de aire a cada profundidad para aumentar la efectividad del proceso a cada profundidad. A continuación se muestran y describen en el presente documento más detalles de un ejemplo de un metodo de uso del sistema de densificación de suelo 100, con referencia a la FIG. 10A, la FIG. 10B, y de la FIG. 11A a la FIG. 11H.

Utilizando el sistema de densificación de suelo 100, la formación de una columna de suelo densificado en la masa de suelo 210, tal como la columna de suelo densificado 250, reduce la probabilidad de compresión y licuefacción.

Con referencia a la FIG. 3, se muestra un diagrama esquemático de un ejemplo del sistema de densificación de suelo 300 que incluye un colector para suministrar aire comprimido a una pluralidad de sondas de suministro de aire 110 al mismo tiempo. Al hacerlo, el sistema de densificación de suelo 300 permite múltiples ubicaciones simultáneas de tratamiento a la vez. Concretamente, el sistema de densificación de suelo 300 mostrado en la FIG. 3 puede soportar cualquier número de sondas de suministro de aire 110 (es decir, sondas de suministro de aire 110-1 a 110-n). En el sistema de densificación de suelo 300, el compresor de aire 130 y el tanque de almacenamiento de aire 135 abastecen múltiples sondas de suministro de aire 110 utilizando un colector 310. El colector 310 incluye una entrada 315 y múltiples salidas 320 (es decir, salidas 320-1 a 320-n), en el cual el número de salidas 320 corresponde al número de sondas de suministro de aire 110.

Más específicamente, el compresor de aire 130 y el tanque de almacenamiento de aire 135 abastecen la entrada 315 del colector 310. A continuación, la salida 320-1 abastece la entrada 115-1 de la sonda de suministro de aire 110-1, la salida 320-2 abastece la entrada 115-2 de la sonda de suministro de aire 110-2, y así sucesivamente hasta la salida 320-n y la sonda de suministro de aire 110-n.

Las especificaciones del compresor de aire 130 y la capacidad de almacenamiento del tanque de almacenamiento de aire 135 están diseñadas para manejar la carga de múltiples sondas de suministro de aire 110. En otras configuraciones del sistema de densificación de suelo 300, cada sonda de suministro de aire 110 tiene un tanque de almacenamiento de aire 135 dedicado. Es decir, el sistema de densificación de suelo 300 incluye unos tanques de almacenamiento de aire 135-1 a 135-n, todos ellos abastecidos por un compresor de aire 130 común.

Adicionalmente, el sistema de densificación de suelo 300 puede incluir un controlador dedicado 155 (tal como se muestra en la FIG. 1A) o un dispositivo de activación 190 (tal como se muestra en la Figura 1B) para cada una de las sondas de suministro de aire 110 (por ejemplo, controladores 155-1 a 155-n o dispositivos de activación 190-1 a 190-n, no mostrados), o un controlador o dispositivo de activación 190 individual o común para controlar todas las sondas de suministro de aire 110. El/los controlador/es 155 puede/n controlar las válvulas 150-1 a 150-n. El/los dispositivo/s de activación 190 puede/n controlar los actuadores 185-1 a 185-n. Los dispositivos de activación pueden controlar descargas de ráfaga de aire simultáneas, secuenciales, o escalonadas.

La FIG. 4A y la FIG. 4B muestran unas vistas laterales de la sonda de suministro de aire 110 del sistema de densificación de suelo 100 y un ejemplo de una boquilla de tipo bulbo 170 para controlar la salida de la misma. En este ejemplo, la boquilla de tipo bulbo 170 está conformada para un ajuste exacto en la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110. El actuador 185 es un actuador neumático que está conectado por cable al dispositivo de activación 190. El actuador 185 está dispuesto, por ejemplo, entre la plataforma de fuerza 125 y un conectar en T 425 que sirve como la entrada 115 de la sonda de suministro de aire 110. Es decir, el conectar en T 425 puede utilizarse para conectar la línea de suministro de aire, tal como la segunda línea de suministro 145, a la sonda de suministro de aire 110.

La FIG.4A muestra el actuador 185 cuando no está activado y la boquilla de tipo bulbo 170 en el estado retraído. En este estado, la boquilla de tipo bulbo 170 está recogida y ajustada estrechamente contra los bordes de la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110. En este estado, la boquilla de tipo bulbo 170 puede utilizarse para (1) bloquear la descarga de aire desde la sonda de suministro de aire 110 y (2) bloquear la entrada de tierra en la sonda de suministro de aire 110 durante la instalación dentro de la masa de suelo. Por el contrario, la FIG. 4B muestra el actuador 185 cuando está activado y la boquilla de tipo bulbo 170 en el estado extendido. En este estado, se empuja la boquilla de tipo bulbo 170 fuera de los bordes de la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110. En este estado, se permite la descarga de aire comprimido desde el extremo de la sonda de suministro de aire 110 y hacia la masa de suelo. El dispositivo de activación 190 del actuador 185 puede controlarse manualmente o por medio del controlador 155.

La sonda de suministro de aire 110 no está limitada a una sola salida. La FIG. 5 A, la FIG. 5B, y la FIG. 6 muestran realizaciones del sistema de densificación de suelo 100 en las cuales la sonda de suministro de aire 110 incluye múltiples salidas. Con referencia a la FIG. 5A y la FIG. 5B, se muestra un ejemplo de una sonda de suministro de aire 110 que incluye múltiples salidas. Concretamente, la FIG. 5 A y la FIG. 5B muestran unas vistas laterales de la sonda de suministro de aire 110 del sistema de densificación de suelo 100 y un ejemplo de un mecanismo obturador 510 para controlar múltiples salidas de la misma. En este ejemplo, una pluralidad de salidas 120 está dispuesta en los lados y a lo largo de la longitud de la sonda de suministro de aire 110, en vez de en el extremo distal de la sonda de suministro de aire 110. En particular, el extremo de la sonda de suministro de aire 110 está sellado por una placa 525. El mecanismo obturador 510 es una tubería o manguito hueco que está montado deslizantemente en el interior de la sonda de suministro de aire 110. Por ejemplo, el mecanismo obturador 510 está acoplado al actuador 185 (que se describe en la FIG. 4 A y la FIG. 4B) a traves de una barra 515, tal como una barra de acero. El mecanismo obturador 510 incluye un conjunto de aberturas 520 que siguen el patrón de las salidas 120 de la sonda de suministro de aire 110.

Utilizando el actuador 185, puede utilizarse el mecanismo obturador 510 tanto para bloquear cualquiera de las salidas 120 de la sonda de suministro de aire 110 como para abrir las salidas 120 de la sonda de suministro de aire 110. Por ejemplo, la FIG. 5A muestra el actuador 185 cuando no está activado y el mecanismo obturador 510 en el estado cerrado. En este estado, las aberturas 520 del mecanismo obturador 510 no están alineadas con las salidas 120 de la sonda de suministro de aire 110. En este estado, el mecanismo obturador 510 puede utilizarse para (1) bloquear la descarga de aire desde la sonda de suministro de aire 110 y (2) bloquear la entrada de tierra en la sonda de suministro de aire 110 durante la instalación en la masa de suelo. Por el contrario, la FIG. 5B muestra el actuador 185 cuando está activado y el mecanismo obturador 510 en el estado abierto. En este estado, las aberturas 520 del mecanismo obturador 510 están sustancialmente alineadas con las salidas 120 de la sonda de suministro de aire 110. En este estado, se permite la descarga de aire comprimido desde los lados de la sonda de suministro de aire 110 y hacia la masa de suelo. De nuevo, el dispositivo de activación 190 del actuador 185 puede controlarse manualmente o por medio del controlador 155.

Con referencia a la FIG. 6, se muestra otro ejemplo de múltiples salidas de la sonda de suministro de aire 110. Concretamente, la FIG. 6 muestra una vista lateral de una sonda de suministro de aire 110 ejemplar del sistema de densificación de suelo 100 que incluye múltiples salidas 120 dispuestas a lo largo de su longitud y sin ninguna característica de control de la apertura o cierre de las salidas 120. En este ejemplo, una pluralidad de salidas 120 está dispuesta en los lados y a lo largo de la sonda de suministro de aire 110 según cualquier patrón, cantidad, y separación.

Haciendo uso de la sonda de suministro de aire 110 mostrada en la FIG. 5 A y la FIG. 5B, o la FIG. 6, múltiples salidas 120 permiten descargar a la vez el impulso de aire en múltiples elevaciones a lo largo de la profundidad (longitud) de la sonda de suministro de aire 110.

Otras realizaciones del sistema de densificación de suelo 100 pueden incluir una ruta de flujo secundaria en combinación con la sonda de suministro de aire 110, que es la ruta de flujo de aire primaria. Una ruta de flujo secundaria puede ser útil para suministrar un medio fluido, tal como, pero sin estar limitado a, arena, grava, hormigón, y lechada de cemento, dentro del vacío creado por la ráfaga de aire comprimido 160 dentro de la masa de suelo. Por ejemplo, y con referencia de nuevo a la FIG. 2A y la FIG. 2B, una ruta de flujo secundaria puede ser útil para suministrar un medio fluido dentro del vacío 215 de la masa de suelo 210 creado por la ráfaga de aire comprimido 160 en la masa de suelo 210.

Con referencia a la FIG. 7A y la FIG. 7B, se muestra un ejemplo de una ruta de flujo secundaria en combinación con la sonda de suministro de aire 110. Concretamente, la FIG. 7A y la FIG. 7B muestran unas vistas laterales de una sonda de suministro de aire 110 ejemplar del sistema de densificación de suelo 100 que incluye una ruta de flujo secundaria en la forma de una tubería o tubo 710. La tubería o tubo 710 puede ser, por ejemplo, una tubería de acero. La propia sonda de suministro de aire 110 está dispuesta dentro de (o en el interior de) la tubería o tubo 710, y concéntrica al mismo. En un ejemplo, si el diámetro de la sonda de suministro de aire 110 es de 5 cm aproximadamente, entonces el diámetro de la tubería o tubo 710 puede ser, por ejemplo, 15 cm aproximadamente. En este ejemplo, la sonda de suministro de aire 110 está sustancialmente centrada dentro de la tubería o tubo 710. Es decir, la separación entre la sonda de suministro de aire 110 y la tubería o tubo 710 es sustancialmente constante.

En este ejemplo, la tubería o tubo 710 tiene una entrada 715, que está cerca del extremo proximal de la sonda de suministro de aire 110 y una salida 720, que está cerca del extremo distal (es decir, la salida 120) de la sonda de suministro de aire 110. Adicionalmente, una placa protectora 725 puede estar dispuesta en la salida 720 de la tubería o tubo 710. La placa protectora 725 tiene una abertura en el centro que permite un espacio libre, en este ejemplo, para la boquilla de tipo bulbo 170. Una vez introducida en la masa de suelo, la placa protectora 725 se verá liberada por la fuerza del aire comprimido 160 y/o la fuerza del medio fluido dentro de la tubería o tubo 710, a medida que se eleva la sonda de suministro de aire 110. En consecuencia, la placa protectora 725 se quedará en el fondo de la columna de suelo densificado. De esta manera, la salida 720 de la tubería o tubo 710 se abre y queda lista para su uso.

En funcionamiento y con referencia a la FIG. 2, la FIG. 7A, y la FIG. 7B, una vez que se ha descargado la ráfaga de aire comprimido 160 y se ha formado el vacío 215 en la masa de suelo 210, se vierte el medio fluido dentro de la entrada 715, o se hace fluir el mismo de otra manera por cualquier medio. A continuación, el medio fluido fluye a través de la tubería o tubo 710 (saliendo de la propia sonda de suministro de aire 110). Luego, el medio fluido sale por la salida 720 de la tubería o tubo 710 y fluye hacia el vacío 215 en la masa de suelo 210.

Con referencia a la FIG. 8, se muestra otro ejemplo de una ruta de flujo secundaria en combinación con la sonda de suministro de aire 110. Concretamente, la FIG. 8 muestra una vista lateral de una sonda de suministro de aire 110 ejemplar del sistema de densificación de suelo 100 que incluye una ruta de flujo secundaria en la forma de una tubería o tubo 810, dispuesto fuera (o en el exterior) y a lo largo de la propia sonda de suministro de aire 110. La tubería o tubo 810 puede ser, por ejemplo, un tubo de acero. En un ejemplo, si el diámetro de la sonda de suministro de aire 110 es de 5 cm aproximadamente, entonces el diámetro de la tubería o tubo 810 puede ser, por ejemplo, de 10 cm aproximadamente.

En este ejemplo, la tubería o tubo 810 tiene una entrada 815, que está cerca del extremo proximal de la sonda de suministro de aire 110 y una salida 820, que está cerca del extremo distal (es decir, la salida 120) de la sonda de suministro de aire 110 . En funcionamiento y con referencia a la FIG. 2 y la FIG. 8, una vez que se ha descargado la ráfaga de aire comprimido 160 y se ha formado el vacío 215 en la masa de suelo 210, se vierte el medio fluido dentro de la entrada 815, o se hace fluir el mismo de otra manera por cualquier medio. A continuación, el medio fluido fluye a traves de la tubería o tubo 810. Luego, el medio fluido sale por la salida 720 de la tubería o tubo 710 y fluye hacia el vacío 215 en la masa de suelo 210.

Con referencia a la FIG. 9, se muestra otro ejemplo más de una ruta de flujo secundaria en combinación con la sonda de suministro de aire 110. Concretamente, la FIG. 9 muestra una vista lateral de una sonda de suministro de aire 110 ejemplar del sistema de densificación de suelo 100 que incluye una ruta de flujo secundaria en la forma de una tubería o tubo 910. La tubería o tubo 910 puede ser, por ejemplo, una tubería de acero. La propia sonda de suministro de aire 110 está dispuesta dentro (o en el interior) y a lo largo de la tubería o tubo 910. En un ejemplo, si el diámetro de la sonda de suministro de aire 110 es de 5 cm aproximadamente, entonces el diámetro de la tubería o tubo 910 puede ser, por ejemplo, de 10 cm aproximadamente. En este ejemplo, la sonda de suministro de aire 110 está posicionada dentro de la tubería o tubo 910, y a un lado del mismo. Esto es, la separación entre la sonda de suministro de aire y la tubería o tubo 910 varía, es decir, la separación no es constante.

En este ejemplo, la tubería o tubo 910 tiene una entrada 915, que está cerca del extremo proximal de la sonda de suministro de aire 110 y una salida 920, que está cerca del extremo distal (es decir, la salida 120) de la sonda de suministro de aire 110 . En funcionamiento y con referencia a la FIG. 2 y la FIG. 9, una vez que se ha descargado la ráfaga de aire comprimido 160 y se ha formado el vacío 215 en la masa de suelo 210, se vierte el medio fluido dentro de la entrada 915, o se hace fluir el mismo de otra manera por cualquier medio. A continuación, el medio fluido fluye a traves de la tubería o tubo 910. Luego, el medio fluido sale por la salida 920 de la tubería o tubo 910 y fluye hacia el vacío 215 en la masa de suelo 210 La FIG. 10 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 1000 para utilizar el sistema de densificación de suelo 100 dado a conocer en el presente documento para densificar una masa de suelo mediante impulsos de aire. Utilizando el sistema de densificación de suelo 100 y el metodo 1000, la formación de una columna de suelo densificado en la masa de suelo 210, tal como la columna de suelo densificado 250, reduce la probabilidad de compresión y licuefacción.

En el método 1000, la sonda de suministro de aire 110 incluye la boquilla de tipo bulbo 170 mostrada en la FIG. 4A y la FIG. 4B para controlar la salida de la misma. Sin embargo, esto es sólo a modo de ejemplo. En el método 1000, puede utilizarse cualquier tipo de control de salida descrito anteriormente en el presente documento. El método 1000 puede incluir, pero sin estar limitado a, las siguientes etapas.

En una etapa 1010, se proporciona el sistema de densificación de suelo 100, que incluye la sonda de suministro de aire 110, en el emplazamiento de la masa de suelo a densificar utilizando impulsos de aire. Por ejemplo y con referencia a la FIG. 2A y la FIG. 2B, se entrega el sistema de densificación de suelo 100 en el emplazamiento de la masa de suelo 210, que es la masa de suelo objetivo a densificar mediante impulsos de aire.

En una etapa 1015, se coloca la sonda de suministro de aire 110 para su uso con respecto a la masa de suelo objetivo a densificar. Por ejemplo y con referencia a la FIG. 2A y la FIG. 2B, se coloca el extremo de salida 120 (es decir, la boquilla de tipo bulbo 170) de la sonda de suministro de aire 110 en la superficie de la masa de suelo 210. A continuación, se eleva el extremo de entrada 115 de la sonda de suministro de aire 110 de tal modo que la sonda de suministro de aire 110 quede posicionada de manera sustancialmente ortogonal (o en algún ángulo deseado) con respecto al plano de la superficie de la masa de suelo 210.

En una etapa 1020, utilizando el actuador 185 se cierra la boquilla de tipo bulbo 170. En un ejemplo, se cierra manualmente el actuador 185 utilizando el dispositivo de activación 190. En otro ejemplo, se cierra el actuador 185 mediante el controlador 155. Utilizando la plataforma de fuerza 125, se clava la sonda de suministro de aire 110 en la masa de suelo 210, o se instala de otra manera en la misma, hasta una profundidad de partida. En un ejemplo, se clava el extremo de salida 120 (es decir, la boquilla de tipo bulbo 170) de la sonda de suministro de aire 110 en la masa de suelo 210 hasta una profundidad de partida de 6 m aproximadamente.

En una etapa 1025, o simultáneamente con la etapa 1020, se activa (es decir, se arranca) el compresor de aire 130 y se cargan el tanque de almacenamiento de aire 110 y la sonda de suministro de aire 135 a cierta presión, por ejemplo a 0,86 mPa aproximadamente. El medidor de presión 165 puede utilizarse para verificar que se ha alcanzado la presión deseada. En un ejemplo, se controla manualmente el medidor de presión 165 y se acciona manualmente el compresor de aire 130. En otro ejemplo, se controla el medidor de presión 165 por medio del controlador 155 y se hace funcionar el compresor de aire 130 mediante el controlador 155.

En una etapa 1030, utilizando el actuador 185 se abre la boquilla de tipo bulbo 170 para descargar un impulso de aire comprimido 160 por la salida 120 de la sonda de suministro 110 y hacia el interior de la masa de suelo 210. En un ejemplo, se abre manualmente el actuador 185 utilizando el dispositivo de activación 190. En otro ejemplo, se abre el actuador 185 mediante el controlador 155. De este modo y con referencia de nuevo a la FIG. 2A y la FIG. 2B, se forman el primer vacío 215 y la primera zona densificada 220 en la masa de suelo 210.

En una etapa opcional 1032, se añade un medio fluido dentro del vacío 215 formado en la masa de suelo 210. Por ejemplo, utilizando una ruta de flujo secundario, tal como la tubería o tubo 710 mostrado en la FIG. 7A y la FIG. 7B, la tubería o tubo 810 mostrado en la FIG. 8, o la tubería o tubo 910 mostrado en la FIG. 9, se añade un medio fluido, tal como, pero sin estar limitado a, arena, grava, hormigón y lechada de cemento, dentro del vacío 215 en la masa de suelo 210.

En una etapa de decisión 1035, se determina si se ha completado el proceso de densificación del suelo a la altura de descarga actual. Si es así, entonces el método 1000 pasa a la etapa 1040. En caso contrario, entonces el método 1000 vuelve a la etapa 1025, en la cual pueden repetirse las etapas 1025 a 1032 hasta que se complete el proceso de densificación a una altura dada.

En una etapa de decisión 1040, se determina si se ha completado el proceso general de densificación del suelo para una columna de suelo. Es decir, se determina si la columna de suelo densificado está formada a lo largo de la ruta completa desde la profundidad D inicial de la sonda de suministro de aire 110 hasta la superficie de la masa de suelo 210. De no ser así, entonces el método 1000 pasa a una etapa 1045. Sin embargo, en caso afirmativo, entonces el método 1000 pasa a una etapa 1065.

En la etapa 1045, utilizando el actuador 185, se cierra la boquilla de tipo bulbo 170. En un ejemplo, se cierra manualmente el actuador 185 utilizando el dispositivo de activación 190. En otro ejemplo, se cierra el actuador 185 mediante el controlador 155. A continuación, utilizando la plataforma de fuerza 125, se eleva la sonda de suministro de aire 110 hasta la siguiente profundidad con respecto a la profundidad anterior, por lo que la retirada de la sonda de suministro de aire 110 hace que el vacío 215 se llene nuevamente con tierra (por ejemplo, arena suelta) de la masa de suelo 210. En un ejemplo, la sonda de suministro de aire 110 se eleva a 1 ,5 m con respecto a la profundidad anterior.

En una etapa 1050, utilizando el compresor de aire 130, el tanque de almacenamiento de aire 135 y la sonda de suministro de aire 110 se cargan a una cierta presión, por ejemplo a 0,86 mPa aproximadamente. El medidor de presión 165 puede utilizarse para verificar que se ha alcanzado la presión deseada. En un ejemplo, el medidor de presión 165 se controla manualmente y el compresor de aire 130 se acciona manualmente. En otro ejemplo, el medidor de presión 165 se controla mediante el controlador 155.

En una etapa 1055, utilizando el actuador 185, se abre la boquilla de tipo bulbo 170 para descargar un impulso de aire comprimido 160 por la salida 120 de la sonda de suministro 110 y hacia el interior de la masa de suelo 210. En un ejemplo, se abre manualmente el actuador 185 utilizando el dispositivo de activación 190. En otro ejemplo, se abre el actuador 185 mediante el controlador 155. De este modo y con referencia de nuevo a la FIG. 2A y la FIG. 2B, se forman el siguiente vacío 215 y la siguiente zona densificada 220 en la masa de suelo 210.

En una etapa opcional 1060, se añade un medio fluido dentro del vacío 215 formado en la masa de suelo 210. Por ejemplo, utilizando una ruta de flujo secundario, tal como la tubería o tubo 710 mostrado en la FIG. 7A y la FIG. 7B, la tubería o tubo 810 mostrado en la FIG. 8, o la tubería o tubo 910 mostrado en la FIG. 9, se añade un medio fluido, tal como, pero sin estar limitado a, arena, grava, hormigón y lechada de cemento, dentro del vacío 215 en la masa de suelo 210.

En una etapa de decisión 1062, se determina si se ha completado el proceso de densificación del suelo a la altura de descarga actual. Si es así, entonces el metodo 1000 vuelve a la etapa 1040. Sin embargo, en caso contrario, entonces el método 1000 vuelve a la etapa 1050, en la cual pueden repetirse las etapas 1050 a 1060 hasta se haya completado el proceso de densificación a una altura dada.

En la etapa 1065, utilizando el actuador 185, se cierra la boquilla de tipo bulbo 170. A continuación, utilizando la plataforma de fuerza 125, se eleva la sonda de suministro de aire 110 fuera de la masa de suelo 210, por lo que la retirada de la sonda de suministro de aire 110 hace que el vacío 215 se llene con tierra (por ejemplo, arena suelta) de la masa de suelo 210.

En una etapa opcional 1070, se añade un medio fluido dentro del vacío 215 formado en la masa de suelo 210. Por ejemplo, utilizando una ruta de flujo secundario, tal como la tubería o tubo 710 mostrado en la FIG. 7A y la FIG. 7B, la tubería o tubo 810 mostrado en la FIG. 8, o la tubería o tubo 910 mostrado en la FIG. 9, se añade un medio fluido, tal como, pero sin estar limitado a, arena, grava, hormigón y lechada de cemento, dentro del vacío 215 en la masa de suelo 210.

En una etapa 1075, se desactiva el compresor de aire 130 (es decir, se apaga), ya sea manualmente o mediante el controlador 155. El método 1000 finaliza.

La FIG. 11A a la FIG. 11 H ilustran un proceso de densificación de una masa de suelo utilizando el metodo 1000 mostrado en la FIG. 10. Por ejemplo, la FIG. 11A a la FIG. 11H ilustran un proceso de uso del método 1000 para formar la columna de suelo densificado 250 mostrada en la FIG. 2C.

Con referencia a la FIG. 11A, se muestra una ilustración de la etapa 1020 del método 1000, en la cual se clava la sonda de suministro de aire 110 en el interior de la masa de suelo 210, o se instala de otra manera dentro de la misma, hasta una profundidad de partida D. En un ejemplo, la profundidad de partida D es de 6 m aproximadamente.

Con referencia a la FIG. 11B, se muestra una ilustración de la etapa 1030 del método 1000, en la cual se descarga la primera ráfaga de aire comprimido 160 por la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110 (cuando se abre la válvula de salida 170) y dentro de la masa de suelo 210. De esta manera, se forman el primer vacío 215 y la primera zona densificada 220 en la masa de suelo 210 a la profundidad de partida D.

Con referencia a la FIG. 11C, se muestra una ilustración de la etapa 1045 del método 1000, en la cual se eleva la sonda de suministro de aire 110 hasta la siguiente profundidad con respecto a la profundidad de partida D. Por ejemplo, si está previsto formar zonas densificadas 220 cada 1,52 metros en la ruta desde la profundidad D hasta la superficie de la masa de suelo 210, entonces se moverá la sonda de suministro de aire 110 a incrementos de 1,52 metros (i). En consecuencia, la FIG. 11 C muestra la elevación de la sonda de suministro de aire 110 desde una profundidad de partida D hasta una profundidad D - i, que es, por ejemplo, de 6,09 metros - 1 ,52 metros = 4,57 metros.

Con referencia a la FIG. 11 D, se muestra una ilustración de la etapa 1055 del metodo 1000, en la cual se descarga la siguiente ráfaga de aire comprimido por la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110 y dentro de la masa de suelo 210. Al hacerlo, se forman el siguiente vacío 215 y la siguiente zona densificada 220 en la masa de suelo 210 a la profundidad D - i, que es, por ejemplo, una profundidad de 4,57 metros.

Con referencia a la FIG. 11 E, se muestra una ilustración de la etapa 1045 del método 1000, que ahora se repite por segunda vez, en la cual se eleva la sonda de suministro de aire 110 hasta la siguiente profundidad con respecto a la anterior profundidad D - i. Continuando con el ejemplo, la FIG. 11 E muestra la elevación de la sonda de suministro de aire 110 desde la profundidad D - i hasta una profundidad D - 2i, que es, por ejemplo, 6,09 metros - (2 x 1,52 metros) = 3,04 metros.

Con referencia a la FIG. 11F, se muestra una ilustración de la etapa 1055 del método 1000, que ahora se repite por segunda vez, en la cual se descarga la siguiente ráfaga de aire comprimido 160 por la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110 y dentro de la masa de suelo 210. De esta manera, se forman el siguiente vacío 215 y la siguiente zona densificada 220 en la masa de suelo 210 a la profundidad D - 2¡, que es, por ejemplo, una profundidad de 3,04 metros.

Con referencia a la FIG. 11 G, se muestra una ilustración de la etapa 1045 del metodo 1000, que ahora se repite por tercera vez, en la cual se eleva la sonda de suministro de aire 110 hasta la siguiente profundidad con respecto a la anterior profundidad D - 2i. Continuando con el ejemplo, la FIG. 11G muestra la elevación de la sonda de suministro de aire 110 desde la profundidad D - 2i hasta una profundidad D - 3i, que es, por ejemplo, 6,09 metros - (3 x 1,52 metros) = 1,52 metros.

Con referencia a la FIG. 11 H, se muestra una ilustración de la etapa 1055 del método 1000, que ahora se repite por tercera vez, en la cual se descarga la próxima ráfaga de aire comprimido 160 por la salida 120 de la sonda de suministro de aire 110 y dentro de la masa de suelo 210. De esta manera, se forman el siguiente vacío 215 y la siguiente zona densificada 220 en la masa de suelo 210 a la profundidad D - 3i, que es, por ejemplo, una profundidad de 1 ,52 metros.

Con referencia de nuevo a la FIG. 2C, se muestra una ilustración de la etapa 1065 del método 1000, en la cual se eleva la sonda de suministro de aire 110 fuera de la masa de suelo 210 dado que se ha completado la columna de suelo densificado 250.

En la FIG. 1 a la FIG. 11 H, el compresor de aire 130 y el tanque de almacenamiento de aire 135 pueden estar, por ejemplo, en una posición estacionaria sobre el suelo. Las líneas de aire (por ejemplo, la primera línea de suministro 140 y/o la segunda línea de suministro 145) que conectan el tanque de almacenamiento de aire 135 a la sonda de suministro de aire 110 pueden ser líneas flexibles largas, de modo que la sonda de suministro de aire 110 pueda manipularse por separado del compresor de aire 130 y el tanque de almacenamiento de aire 135. Esta configuración del sistema de densificación de suelo 100 permite clavar la sonda de suministro de aire 110 en la masa de suelo 210, o instalarla de otra manera en la misma, en una posición alejada del compresor de aire 130 y del tanque de almacenamiento de aire 135. Sin embargo, son posibles otras configuraciones del sistema de densificación de suelo 100. A continuación se muestra en el presente documento un ejemplo de otra configuración del sistema de densificación de suelo 100, con referencia a la FIG. 12.

Con referencia a la FIG. 12, se muestra una vista lateral de un ejemplo de configuración del sistema de densificación de suelo 100 que utiliza un mástil 1210 para soportar la sonda de suministro de aire 110 y para guiar su instalación dentro de la masa de suelo 210. Por ejemplo, el mástil 1210 puede ser una viga en I. En este ejemplo, la plataforma de fuerza 125 está diseñada para (1) proporcionar el mecanismo para acoplar una fuerza descendente o ascendente a la sonda de suministro de aire 110, tal como se ha descrito anteriormente; (2) estar acoplada al mástil 1210 de forma deslizante; y (3) proporcionar una plataforma para sostener el tanque de almacenamiento de aire 135.

En este ejemplo, el mástil 1210 puede incluir un sistema de pista o carril (no mostrado) que permita a la plataforma de fuerza 125 deslizarse hacia arriba y hacia abajo (cuando está en uso) a lo largo del mástil 1210, en el cual el tanque de almacenamiento de aire 135 se mueve hacia arriba y hacia abajo con la plataforma de fuerza 125. La plataforma de fuerza 125 puede subirse y bajarse con un pistón hidráulico y una transmisión de cadena, o con un sistema de cable y torno. Adicionalmente, la FIG. 12 muestra un equipo pesado 1215 cuyos brazos 1220 están acoplados mecánicamente al extremo de la plataforma de fuerza 125 opuesto a la sonda de suministro de aire 110. El equipo pesado 1215 puede ser, por ejemplo, cualquier tipo de cargador de excavadora base (es decir, una máquina base Caterpillar 330) que pueda proporcionar a la plataforma de fuerza 125 las fuerzas necesarias para clavar la sonda de suministro de aire 110 en la masa de suelo 210, o para instalarla de otra manera dentro de la misma.

En esta configuración del sistema de densificación de suelo 100, el compresor de aire 130 (no mostrado) puede estar en una posición estacionaria sobre el suelo. Sin embargo, en otra realización, tanto el compresor de aire 130 como el tanque de almacenamiento de aire 135 pueden estar montados en la plataforma de fuerza 125, en la cual tanto el compresor de aire 130 como el tanque de almacenamiento de aire 135 se mueven arriba y abajo a lo largo del mástil 1210 con la plataforma de fuerza 125. En otra realización más, tanto el compresor de aire 130 como el tanque 135 de almacenamiento de aire pueden estar en una posición estacionaria sobre el suelo. En otra realización más, el compresor de aire 130 y el tanque de almacenamiento de aire 135 pueden estar montados sobre el equipo pesado 1215.

Con referencia a la Figura 13, se muestra una ilustración de la presente invención cuando se utiliza en conjunto con un sistema de drenaje vertical prefabricado (PVD). El sistema de PVD puede estar compuesto por elementos de PVD 1310 que se instalan antes de la densificación. Los elementos de PVD 1310 permiten la rápida salida de agua de la masa de suelo durante la densificación.

EJEMPLOS Ejemplo 1 En un ejemplo de la invención, se demostró el metodo de densificación de suelos granulares con impulsos de aire en un ensayo a escala de banco. El 5 ensayo a escala de banco se llevó a cabo colocando en primer lugar arena suelta en un tambor cilindrico de 208,19 litros. El depósito de arena suelta se creó llenando parcialmente el tambor con agua, colocando un tamiz sobre la parte superior del tambor, y haciendo pasar la arena a través del tamiz hasta el agua. La arena se asentó en el agua adoptando una configuración suelta. 10 Una vez colocada la arena en el tambor, se eliminó el exceso de agua del tambor para exponer la superficie de la arena. Se midió la superficie de la arena, con relación a la parte superior del tambor, en múltiples ubicaciones. A continuación, se insertó en la arena una sonda (o tubo) de 1,27 centímetros de diámetro de tal modo que la punta de la sonda quedara situada aproximadamente 15 en el punto medio entre la parte superior de la arena y la parte inferior del tambor.

Una vez insertada la sonda, se suministró un impulso de aire de 0,75 mPa. Tras suministrar el impulso, se midió el perfil de superficie de la arena con respecto a la parte superior del tambor de acero.

El aumento de la densidad relativa puede calcularse comparando el volumen 20 de arena antes del impulso de aire con el volumen de arena después del impulso.

En este ejemplo, después de medir el volumen de la arena posteriormente a la densificación, se vació el tambor y se repitió el proceso. Se llevaron a cabo un total de diez (10) ensayos. En promedio, la densidad relativa de la arena dentro del tambor se incrementó desde 6,2 % antes del impulso de aire hasta 54 % después del impulso de aire.

Ejemplo 2 En otro ejemplo de la invención, se demostró el método de densificación de suelos granulares con impulsos de aire en un ensayo de campo a escala completa. El ensayo de campo se llevó a cabo en un emplazamiento caracterizado por materiales de subsuelo consistentes en sedimentos insaturados de densidad media y materiales de arena sedimentaria. Estos materiales son bien conocidos por los expertos en la téenica como materiales que no pueden densificarse mediante sacudidas u otros medios vibratorios. Por esta razón, se perforaron en el suelo agujeros de 91,44 centímetros de diámetro y se llenaron con arena suelta que a continuación se densificó utilizando la invención tal como se ha descrito anteriormente.

Se perforaron cuatro agujeros de ensayo con un diámetro de 91,44 centímetros. Dos de los agujeros de ensayo tenían 1,52 metros de profundidad y dos de los agujeros de ensayo tenían 3,65 metros de profundidad. Después de la perforación, se bajaron a los agujeros unos encofrados de acero con un diámetro exterior de 91,44 centímetros. A continuación se llenaron los agujeros con 2,54 a 5,08 centímetros de lechada de cemento para formar un sello en el fondo de los agujeros. El propósito de los encofrados y la lechada de cemento era formar un sello estanco al agua alrededor del relleno de arena para asegurar que la arena estuviese saturada durante el ensayo.

Después de colocar la lechada de cemento, se llenaron las encofrados con agua hasta una profundidad igual a la mitad de la altura de la encofrado. A continuación, se dejó caer uniformemente en la encofrado arena limpia (menos del 3 % pasaba por la malla N° 200). Esto se logró mediante la colocación de un tamiz con orificios de 0,63 centímetros de ancho en la parte superior de la encofrado, vertiendo arena a través del tamiz, y haciendo vibrar el tamiz de modo la arena "lloviera" dentro de la encofrado. De esta manera la arena llegó hasta lo alto del encofrado. Debido a que el agua en el encofrado no podía escapar del encofrado, el nivel de agua en el encofrado ascendió a medida que se colocaba la arena. El agua se salió por la parte superior de la encofrado al final del vertido, demostrando que la arena estaba saturada antes de ser tratada por medio de la presente invención.

A continuación, se descendió una tubería de 5,08 centímetros de diámetro a través del centro de la columna de arena hasta una profundidad de 0,91 metros para el encofrado de 1,52 metros de largo, y hasta una profundidad de 2,74 metros para el encofrado de 3,65 metros de largo. La tubería estaba equipada con una boquilla y una válvula en la parte inferior de la misma. La tubería tenía una capacidad de almacenamiento de 7,57 litros. La tubería se conectó a dos tanques de almacenamiento de aire. Uno de los tanques tenía una capacidad de almacenamiento de 113,56 litros y el otro tanque tenía una capacidad de almacenamiento de 75,70 litros. Después de insertar la tubería en la arena, se cargaron los tanques de almacenamiento que estaban conectados a la tubería con aire a una presión de 0,86 mPa.

A continuación, se descargó el aire a presión almacenado en la tubería y en los tanques de almacenamiento. La presión de aire se descargó utilizando un disparados para accionar un pistón neumático para abrir la boquilla de la parte inferior de la tubería.

En el primer ensayo, llevado a cabo dentro de un encofrado de 3,65 metros de largo, el aire a presión procedente de la tubería y los dos tanques de almacenamiento (capacidad total de almacenamiento de 196,84 litros) se descargó en un corto incremento de tiempo inferior a 1 segundo. Esto dio lugar a una caída en la presión del sistema de 0,17 mPa para conseguir en el sistema una presión de final de ensayo de 0,68 mPa, al final de la descarga. La descarga de aire en un único emplazamiento de inyección se tradujo en una caída de la altura de la arena de 7,36 centímetros desde la parte superior del encofrado. El volumen ocupado por la arena dentro del encofrado se redujo de este modo de 2,12 metros cúbicos a 2,08 metros cúbicos (2,1 % de deformación volumétrica).

El segundo ensayo también se realizó dentro de un encofrado de 3,65 metros de largo utilizando el volumen de aire a presión de la tubería y del tanque de almacenamiento de 75,70 litros. El volumen total (83,27 litros) de aire a presión se descargó en una dosis única que duró muchos segundos. El segundo ensayo dio lugar a una erupción de arena al exterior del encofrado y sobre la superficie del suelo. Aunque el segundo ensayo no permitía medir la deformación volumétrica, demostró que breves ráfagas de aire a presión a 0,86 mPa son suficientes para trasladar dinámicamente las partículas de arena saturada.

El tercer ensayo se llevó a cabo dentro de un encofrado de 1 ,52 metros de largo utilizando una sola ráfaga de aire de corta duración. La corta duración duró menos de 1 segundo. De manera similar al Ensayo 2, en el tercer ensayo se descargó el aire desde la tubería y desde el tanque de 75,70 litros. Al igual que en el Ensayo 2, la descarga del aire a presión resultó en una erupción de arena al exterior del encofrado y sobre la superficie del suelo.

El cuarto ensayo también se llevó a cabo dentro de un encofrado de 1,52 metros de largo por la descarga de todo el volumen de aire a presión. Para este ensayo, sólo se descargó el aire contenido dentro de la tubería (7,57 litros). Al concluir la descarga de aire a presión, la superficie de la arena saturada dentro de la cubierta había descendido 2,28 centímetros. El volumen inicial de arena dentro del encofrado era de 0,75 metros cúbicos y el volumen final de la arena dentro del encofrado fué de 0,73 metros cúbicos (3,6 % de deformación volumétrica).

Los cuatro ensayos realizados como parte de este ejemplo muestran que las ráfagas de aire a una presión de 0,86 mPa y descargadas dentro de depósitos de arena saturada a profundidades de al menos 2,74 metros proporcionan energía suficiente para densificar el suelo. Se cree que las ráfagas de aire adicionales que podrían aplicarse al vaciarse la tubería aumentarán aún más la densidad de la arena, resultando en reducciones volumétricas superiores.

CONCLUSIÓN De acuerdo con la convención de lcy de patentes de larga duración, los términos "un", "una" y "el" se refieren a "uno/a o más" tal como se utilizan en la presente solicitud, incluyendo las reivindicaciones. Así, por ejemplo, la referencia a "un sujeto" incluye una pluralidad de sujetos, a menos que el contexto indique claramente lo contrario (por ejemplo, una pluralidad de sujetos), y así sucesivamente.

A lo largo de esta memoria y de las reivindicaciones, los terminos "comprenden", "comprende" y "que comprende/n" se utilizan en un sentido no exclusivo, salvo que el contexto indique lo contrario. Asimismo, el término "incluir" y sus variantes gramaticales no pretenden ser limitativos, de tal modo que la enumeración de elementos de una lista no excluye otros artículos similares que puedan sustituir o añadirse a los elementos de la lista.

A los efectos de esta memoria y de las reivindicaciones adjuntas, a menos que se indique lo contrario, todos los números que expresan cantidades, tamaños, dimensiones, proporciones, formas, formulaciones, parámetros, porcentajes, parámetros, cantidades, características y otros valores numéricos utilizados en la memoria y en las reivindicaciones, han de entenderse como modificados en todos los casos por el término "aproximadamente", aunque el término "aproximadamente" puede no aparecer expresamente con el valor, cantidad o intervalo. Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos expuestos en la siguiente memoria y en las reivindicaciones adjuntas no son y no tienen por qué ser exactos, pero pueden ser aproximados y/o superiores o inferiores según se desee, lo que refleja tolerancias, factores de conversión, redondeo, error de medición y similares, y otros factores conocidos por los expertos en la téenica dependiendo de las propiedades deseadas que se quieran obtener a través del asunto dado a conocer en el presente documento. Por ejemplo, el término "aproximadamente", cuando se refiere a un valor puede significar que abarca variaciones, en algunas realizaciones, de ± 100 %, en algunas realizaciones de ± 50 %, en algunas realizaciones de + 20 %, en algunas realizaciones de + 10 %, en algunas realizaciones de ± 5 %, en algunas realizaciones de ± 1 % , en algunas realizaciones de ± 0,5 % , y en algunas realizaciones de ± 0,1 % con respecto a la cantidad especificada, ya que tales variaciones son apropiadas para llevar a cabo los procedimientos dados a conocer o para emplear las composiciones descritas.

Adicionalmente, el termino "aproximadamente", cuando se utiliza en conexión con uno o más números o intervalos numéricos, debe entenderse como que se refiere a todos estos números, incluyendo todos los números de un intervalo y modificando ese intervalo por la extensión de los límites por encima y por debajo de los valores numéricos expuestos. La enumeración de intervalos numéricos con decimales incluye todos los números, por ejemplo, números enteros, incluyendo fracciones de los mismos, subsumidos dentro de ese intervalo (por ejemplo, la enumeración de 1 a 5 incluye 1, 2, 3, 4, y 5, así como fracciones de los mismos, por ejemplo, 1,5, 2,25, 3,75, 4,1, y similares) y cualquier intervalo dentro de ese intervalo.

Aunque el objeto anterior se ha descrito con cierto detalle a modo de ilustración y ejemplo para propósitos de claridad de comprensión, los expertos en la téenica comprenderán que pueden ponerse en práctica ciertos cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para la densificación por ráfaga de aire controlada en una masa de suelo, comprendiendo el aparato: a. un tubo primario; b. uno o más orificios formados en el tubo primario; y c. un sistema de aire a presión conectado al tubo primario, en donde el sistema de aire está configurado para proporcionar un impulso de aire a presión en el uno o más orificios y dentro de una masa de suelo.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el cual un extremo inferior del tubo primario comprende uno del uno o más orificios.

3. El aparato de la reivindicación 1, en el cual el uno o más orificios comprenden al menos uno de un extremo abierto del tubo y una válvula/boquilla operativa entre una posición abierta y una cerrada.

4. El aparato de la reivindicación 3, en el cual la válvula/boquilla comprende una boquilla de tipo bulbo que se asienta en el extremo abierto del tubo y que es operativa entre una posición abierta y una posición cerrada asentada.

5. El aparato de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una cubierta que cubre el uno o más orificios.

6. El aparato de la reivindicación 5, en el cual la cubierta comprende una tapa protectora.

7. El aparato de la reivindicación 1, en el cual el sistema de aire a presión comprende un volumen almacenado de aire comprimido conectado a una fuente de aire.

8. El aparato de la reivindicación 7, en el cual el volumen almacenado de aire comprimido se almacena en un tanque de almacenamiento de aire comprimido y en una sonda.

9. El aparato de la reivindicación 7, en el cual la fuente de aire comprende un compresor de aire.

10. El aparato de la reivindicación 7, en el cual la fuente de aire está configurada para recargar el volumen almacenado de aire comprimido a un ritmo igual a un volumen de descarga de aire resultante del impulso de aire.

11. El aparato de la reivindicación 7, que comprende adicionalmente una válvula de control situada entre el volumen almacenado de aire comprimido y el uno o más orificios.

12. El aparato de la reivindicación 1, en el cual el uno o más orificios comprenden una pluralidad de orificios separados a lo largo de una longitud del tubo primario.

13. El aparato de la reivindicación 12, en el cual el tubo primario comprende un sistema obturador para abrir o cerrar selectivamente la pluralidad de orificios separados a lo largo de una longitud del tubo primario.

14. El aparato dé la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una pluralidad de tubos primarios.

15. El aparato de la reivindicación 14, en el cual la pluralidad de tubos primarios están configurados para proporcionar impulsos de aire sustancialmente simultáneos.

16. El aparato de la reivindicación 14, en el cual la pluralidad de tubos primarios están configurados para proporcionar impulsos de aire sustancialmente secuenciales.

17. El aparato de la reivindicación 1 , en el cual el tubo primario está configurado para suministrar un medio fluido dentro de un vacío en la masa de suelo resultante del impulso de aire.

18. El aparato de la reivindicación 17, en el cual el medio fluido comprende uno o más de arena, grava, materiales recielados, materiales de desecho, virutas de neumático, hormigón o lechada de cemento.

19. El aparato de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un tubo secundario para suministrar un medio fluido dentro de un vacío en la masa de suelo resultante del impulso de aire.

20. El aparato de la reivindicación 19, en el cual el tubo primario es interno al tubo secundario, y concentrico con el mismo, y en el cual la separación entre el tubo primario y el tubo secundario es sustancialmente constante.

21. El aparato de la reivindicación 19, en el cual el tubo secundario es externo al tubo primario y se extiende a lo largo del mismo.

22. El aparato de la reivindicación 19, en el cual el tubo primario es interno al tubo secundario y se extiende a lo largo del mismo, y en el cual la separación entre el tubo primario y el tubo secundario no es constante.

23. El aparato de la reivindicación 19, en el cual el medio fluido comprende uno o más de arena, grava, materiales reciclados, materiales de desecho, virutas de neumático, hormigón o lechada de cemento.

24. Un metodo de densificación por ráfaga de aire controlada en una masa de suelo que comprende: a. proporcionar un aparato para la densificación del suelo por aire controlado, que comprende: 1) un tubo primario; 2) uno o más orificios formados en el tubo primario; y 3) un sistema de aire a presión conectado al tubo primario, en el cual el sistema de aire está configurado para proporcionar un impulso de aire a presión al uno o más orificios y dentro de una masa de suelo. b. insertar una porción extrema del tubo primario hasta una profundidad deseada de nivel de tratamiento del suelo en la masa de suelo; c. descargar un impulso de aire por el uno o más orificios para formar un vacío rodeado por una zona de densificación; y d. llenar el vacío en la masa de suelo creado por el Impulso de aire del uno o más orificios.

25. El método de la reivindicación 24, en el cual el uno o más orificios comprenden al menos uno de un extremo abierto del tubo y una válvula/boquilla operativa entre una posición abierta y una cerrada, y la válvula/boquilla se coloca en la posición cerrada al insertar el tubo primario en la masa de suelo y se coloca en la posición abierta al liberar el impulso de aire.

26. El método de la reivindicación 24, en el cual el uno o más orificios comprenden una pluralidad de orificios separados a lo largo de una longitud del tubo primario, y el tubo primario contiene un sistema obturador para abrir o cerrar selectivamente la pluralidad de orificios separados a lo largo de una longitud del tubo primario, y en el cual adicionalmente el obturador se coloca en la posición cerrada al insertar el tubo primario en la masa de suelo y se coloca en la posición abierta tras liberar el impulso de aire.

27. El método de la reivindicación 24, en el cual el vacío se llena con un medio fluido.

28. El método de la reivindicación 27, en el cual el medio fluido comprende uno o más de arena, grava, materiales recielados, materiales de desecho, virutas de neumático, hormigón o lechada de cemento.

29. El método de la reivindicación 27, en el cual el vacío se llena con el medio fluido a través del tubo primario.

30. El método de la reivindicación 27, en el cual el vacío se llena con el medio fluido a través de un tubo secundario.

31. El método de la reivindicación 30, en el cual el tubo primario es interno al tubo secundario, y concéntrico con el mismo, y en el cual la separación entre el tubo primario y el tubo secundario es sustancialmente constante.

32. El metodo de la reivindicación 30, en el cual el tubo secundario es externo al tubo primario, y se extiende a lo largo del mismo.

33. El método de la reivindicación 30, en el cual el tubo primario es interno al tubo secundario, y se extiende a lo largo del mismo, y en el cual la separación entre el tubo primario y el tubo secundario no es constante.

34. El método de la reivindicación 24, en el cual el vacío se llena con tierra suelta que se derrumba desde encima de la zona de densificación para llenar el vacío.

35. El método de la reivindicación 24, en el cual la etapa de descargar un impulso de aire se repite más de una vez a una altura dada.

36. El método de la reivindicación 24, que comprende adicionalmente elevar el tubo primario hasta una distancia determinada después de llenar el vacío, proporcionando un subsiguiente impulso de aire, y llenando un vacío resultante creado por el subsiguiente impulso de aire.

37. El método de la reivindicación 36, que comprende adicionalmente repetir las etapas de elevar el tubo primario hasta la distancia determinada después de llenar el vacío, proporcionar el subsiguiente impulso de aire y llenar el vacío resultante creado por el subsiguiente impulso de aire, hasta que se complete la profundidad de tratamiento requerida.

38. El metodo de la reivindicación 24, en donde el método comprende tratar una sola columna de material.

39. El método de la reivindicación 24, en donde el método comprende tratar varias columnas de material.

40. El método de la reivindicación 24, en donde el método comprende adicionalmente insertar drenajes verticales prefabricados dentro de la masa de suelo para facilitar la rápida salida de agua de la masa de suelo.