PROCEDIMIENTO DE COLOCACIÓN DE ELEMENTOS TUBULARES
ENTERRADOS Y PREPARACIÓN DE MORTERO PARA SU
REALIZACIÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a los procedimientos de colocación de elementos tubulares enterrados, así como a las preparaciones de mortero, en particular a las preparaciones de mortero para la realización de estos procedimientos. Más particularmente, la invención se refiere a un procedimiento de colocación de elementos tubulares enterrados, tales como las conducciones para transportar un fluido y en particular gas. Se conoce ya, por el documento GB 2 213 228, un procedimiento que comprende las operaciones que consisten en: cavar una zanja alargada que tiene una anchura y una profundidad superiores dimensiones transversales correspondientes elemento tubular, presentando esta zanja un fondo constituido por material depositado sobre el terreno antes realización de la zanja, depositar por lo menos una parte elemento tubular en la zanja, y verter una preparación de mortero en la zanja. En este procedimiento de la técnica anterior, el elemento tubular enterrado es una conducción de polietileno de alta densidad para la distribución de gas y la zanja se cava con una anchura inferior o sensiblemente igual a 20 cm, pero con una profundidad superior a 60cm. Dado que en los procedimientos de este tipo no resulta fácil utilizar máquinas para compactar un terraplén (en particular a causa de la pequeña anchura de la zanja), se utiliza un material de relleno líquido que no necesita ningún compactado. Se trata por ejemplo de hormigón autocompactante tal como el hormigón de espuma. Puede ocurrir, con procedimientos de este tipo, si el elemento tubular se deposita directamente en el fondo de la zanja, sin arena, que esté en contacto con elementos agresivos que cubren el fondo de la zanja. Esto puede tener consecuencias nefastas para la integridad de la pared constitutiva del elemento tubular. Tales consecuencias deben evitarse, en particular cuando el elemento tubular es una conducción de gas. La invención tiene por objeto en particular remediar este tipo de inconvenientes. Con este fin, se prevé según la invención, un procedimiento que, además de las características ya mencionadas, está caracterizado porque: la operación que consiste en depositar por lo menos una parte del elemento tubular en la zanja, se efectúa de manera que esta parte se encuentre por lo menos localmente en contacto directo con el material depositado sobre el terreno en el fondo de la zanja, porque la operación que consiste en verter una preparación de mortero en la zanja, se efectúa directamente sobre dicha parte del elemento tubular depositada en el fondo de la zanja, para recubrirla y envolverla completamente, y porque la preparación de mortero tiene una granulometría inferior o sensiblemente igual a 6.3 mm y tiene, antes de la solidificación, una densidad y una viscosidad adaptadas, para que dicha parte del elemento tubular sea levantada, por la fuerza de Arquímedes, del fondo de la zanja y para que la preparación de mortero forme, una vez solidificada, una capa continua entre el material depositado sobre el terreno en el fondo de la zanja y el elemento tubular. Gracias a estas disposiciones, el elemento tubular es puesto en suspensión en la preparación de mortero. Gracias a su fina granulometría, esta preparación de mortero no daña el elemento tubular. Además, la preparación de mortero rodea y protege así, en toda su circunferencia, el elemento tubular del material constitutivo de las paredes de la zanja. La granulometría elegida permite así obtener una posibilidad de re-excavación y una reología adaptada a las aplicaciones deseadas para la invención. En unos modos de realización del procedimiento según la invención, se puede recurrir eventualmente además a una o a la otra de las disposiciones siguientes: el elemento tubular está provisto, antes de depositarlo en la zanja, de una capa de protección; esta capa de protección está por ejemplo constituida por protección antirroca, de espuma de polietileno, de polipropileno, etc., esta capa de protección permite evitar los problemas ligados a la diferencia de los coeficientes de dilatación lineal para la preparación de mortero y el polietileno, esta capa de protección permite evitar los arañazos en el elemento tubular cuando tienen lugar las operaciones de colocación de éste; esta capa de protección proporciona también una amortiguación de los pinchazos y evita los puntos de agarre sobre el elemento tubular; se añade un elemento metálico al elemento tubular antes de la operación que consiste en verter la preparación de mortero en la zanja, con el fin de permitir una fácil localización del elemento tubular, a partir de la superficie del terreno en el que está enterrado; esta disposición resulta particularmente interesante cuando la zanja es poco profunda puesto que la detección del elemento metálico puede efectuarse con un detector de metales relativamente ordinario; y se cava la zanja a una profundidad inferior o sensiblemente igual a 60cm. Según otro aspecto, la invención se refiere a una preparación de mortero, en particular para la realización del procedimiento mencionado anteriormente. Esta preparación de mortero está destinada, después de la solidificación, a rellenar por lo menos parcialmente una zanja en la cual se deposita por lo menos una parte de un elemento tubular a enterrar, tal como una conducción para transportar un fluido. La misma está caracterizada porque tiene, antes de la solidificación, una densidad y una viscosidad adaptadas, para que dicha parte del elemento tubular depositada en el fondo de la zanja sea levantada por la fuerza de Arquímedes, del fondo de la zanja y para que la preparación de mortero forme, una vez solidificada, una capa continua entre el material depositado sobre el terreno en el fondo de la zanja y el elemento tubular. En unos modos de realización de la preparación de mortero según la invención, ésta comprende eventualmente además una y/u otra de las disposiciones siguientes: una permeabilidad adaptada para permitir la detección de una eventual fuga de un fluido que circula por el elemento tubular, en particular una fuga de gas cuando el elemento tubular es una conducción adaptada a la distribución de este gas; además, la permeabilidad está adaptada para que fluya el agua; se evitan así las fracturas en la preparación de mortero que de otro modo aparecerían si, en caso de hielo, esta preparación estuviera embebida de agua; la misma está coloreada para presentar un color codificado que permita, cuando tiene lugar una nueva excavación del elemento tubular enterrado, conocer la naturaleza del fluido transportado por el elemento tubular; por ejemplo, este color es el amarillo para un elemento tubular destinado a la distribución de gas; este color se obtiene por ejemplo por la adición de un colorante apropiado para cemento gris;
es químicamente inerte para el polietileno de alta densidad; presenta un módulo de sustentación a la placa sensiblemente igual o superior a 50 MPa; una vez solidificada, tiene una resistencia en compresión a noventa días, superior o igual a 2 MPa; una vez solidificada, tiene una resistencia en compresión a veintiocho días, inferior o igual a 0.7 MPa; y contiene por lo menos uno de los materiales comprendidos en la lista compuesto por cal, la arcilla y una mezcla de arena y grava; así se puede tratar de un lodo cargado con cal. Otros aspectos, objetivos y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la lectura de la descripción de uno de sus modos de realización. La invención también se comprenderá mejor con la ayuda de los dibujos, en los cuales: la Figura 1 representa esquemáticamente en sección una zanja en la cual un elemento tubular está directamente depositado en el fondo, y la Figura 2 representa esquemáticamente, de manera análoga a la figura anterior, la zanja de la figura 1 con el elemento tubular recubierto por la preparación de mortero según la invención. En las diferentes figuras, las mismas referencias designan elementos idénticos o similares. Un ejemplo de modo de realización del procedimiento según la invención se describe a continuación a manera de ilustración y no limitante. Según este ejemplo, el procedimiento según la invención está destinado a la colocación de conducciones enterradas adaptada a la distribución de gas a poca profundidad en medio urbano. Como se ha ilustrado en la Figura 1, este procedimiento comprende las operaciones que consisten en: cavar una zanja 1 alargada (perpendicularmente al plano de corte) que tenga una anchura I y una profundidad P, y en depositar un elemento tubular 2 en la zanja 1. La zanja 1 se cava en un terreno 3 correspondiente a una calzada, una acera o un arcén. El terreno 3 comprende eventualmente una capa de rodadura 10. La zanja 1 comprende un fondo 4 y unas paredes 5. Estos están constituidos por el material depositado sobre el terreno 3. Según este ejemplo, el elemento tubular 2 es una conducción de gas en polietileno de alta densidad. Este elemento tubular 2 tiene por ejemplo una sección circular con un diámetro D de 63 mm. El elemento tubular 2 presenta por ejemplo una pared cuyo espesor nominal es de 5.7mm. Según una variante, el elemento tubular 2 está provisto de una capa de protección (no representada). Esta capa de protección está constituida por ejemplo por una capa de polímero de 3mm de espesor o de una capa de geotextil de 10mm de espesor. Evidentemente, según unas variantes, el elemento tubular 2 puede presentar una sección sensiblemente triangular, cuadrada, oval, etc. En todos los casos, la zanja 1 tiene una anchura I y una profundidad P superiores a las dimensiones transversales correspondientes del elemento tubular 2. Así, si el elemento tubular 2 presenta una sección sensiblemente triangular (por ejemplo si tres conducciones están reunidas en una envolvente común) y si el elemento tubular 2 descansa, en el fondo de la zanja 1, sobre uno de los lados del triángulo, la anchura de la zanja I será superior a la longitud de este lado. Sin embargo, la zanja 1 tiene dimensiones reducidas. Por ejemplo, su profundidad P está comprendida entre 40 y 60 cm, mientras que su anchura está comprendida entre 10 y 20 cm. El procedimiento según la invención permite reducir así considerablemente el volumen de tierra extraída del terreno 3 para la realización de la zanja 1. Esta ganancia puede ser de 7 a 8, con respecto al volumen extraído para la realización de una zanja clásica. Esto permite limitar los daños en el entorno aumentando al mismo tiempo la velocidad de colocación de los elementos tubulares 2. Cuando la zanja 1 se cava en la calzada, está puede ser reutilizada en un tiempo muy breve. Además, el hecho de realizar una zanja 1 poco profunda permite enterrar el elemento tubular 2, por encima de las redes urbanas de distribución ya existentes, con más libertad de acción, de manera más fácil, así como con más seguridad (menos riesgo para el personal que no ha de bajar a la zanja y para el público, para quienes una caída sería desde menos altura y por tanto menos peligrosa). Esta reducida profundidad facilita también eventuales intervenciones ulteriores. Los medios mecánicos para realizar una zanja 1 de poca profundidad son menos importantes, de menores dimensiones (lo que facilita la accesibilidad de estos medios, en las obras), generan menos contaminación acústica, etc. La zanja es realizada, en una sola operación, por una excavadora mecánica de ruedas o de cadena y, conforme a las necesidades de la obra. Simultáneamente o con una ligera diferencia, se retiran los escombros del fondo y de los accesos a la zanja y se limpian por aspiración mecánica. Esta operación permite en particular obtener un medio lo menos agresivo posible para el elemento tubular 2. Un ejemplo de excavadora está descrito en el documento EP-A-532870. Los escombros recuperados, de un volumen reducido, pueden tratarse en una central especializada y reutilizarse para operaciones ulteriores. El elemento tubular 2 está directamente colocado sobre el fondo 4 de la zanja 1, sin lecho de arena, ni ninguna otra protección. Así, justo después de su colocación, el elemento tubular 2 está por lo menos localmente en contacto directo con el material depositado sobre el terreno 3 a nivel del fondo 4. La colocación del elemento tubular 2 puede efectuarse en forma continua por ejemplo con la ayuda de un cabezal solidario o no de la excavadora. Eventualmente, un elemento metálico 8 se coloca también en la zanja 1, para permitir una fácil localización ulterior del elemento tubular 2. Como se ha ilustrado en la figura 2, el procedimiento según la invención comprende una operación que consiste en verter una preparación de mortero 6 en la zanja 1. La preparación de mortero 6 en estado líquido se vierte directamente sobre el elemento tubular 2 y sobre el fondo 4 de la zanja 1. La preparación de mortero 6 es autocompactante. Fluye por gravedad alrededor del elemento tubular 2. Cuando su nivel en la zanja 1 es suficiente, la preparación de mortero 6 envuelve completamente el elemento tubular 2. La preparación de mortero 6 tiene una densidad, una viscosidad, un tiempo de fraguado y/o un umbral de cizalladura adaptados para que, a una temperatura determinada, el elemento tubular 2 sea levantado, por la fuerza de Arquímedes, del fondo 4 de la zanja 1. El elemento tubular 2 está entonces aislado del fondo 4 de la zanja 1 por un espesor de preparación de mortero 6. La preparación de mortero 6 forma una capa continua entre el elemento tubular 2 y el material depositado sobre el terreno 3, en el fondo 4 y sobre las paredes 5 de la zanja 1. Eventualmente, pero sin que esto sea necesario si los parámetros tales como la densidad, la viscosidad, el tiempo de fraguado y/o el umbral de cizalladura han sido convenientemente elegidos, el elemento tubular 2 se mantiene a una profundidad predeterminada, por ejemplo entre 1 y 10cm, constante por unos medios de embridado tales como unos arcos antirremonte 7. Estos arcos 7 están dispuestos sobre el elemento tubular 2 dejando un juego vertical de manera que deje que el elemento tubular 2 remonte bajo el efecto de la fuerza de Arquímedes ejercida por la preparación de mortero 6 en estado líquido. En la preparación de mortero 6 en estado líquido, la razón agua/cemento es por ejemplo 0.8 a 2. Según una composición particular de la preparación de mortero 6, dada a titulo de ejemplo, ésta es un lodo cargado con cal. Esta preparación de mortero 6 es no rezumante. Con el fin de no dañar el elemento tubular 2, la preparación de mortero 6 es químicamente inerte para el polietileno de alta densidad y tiene una granulometría inferior o sensiblemente igual a 6.3mm. Los constituyentes de la composición de mortero 6 no presentan aristas en resalte susceptibles de dañar el elemento tubular 2.
Más precisamente, la preparación de mortero 6 no se difunde en el polietileno de alta densidad, por contacto directo o por filtrado de las aguas de lluvia que arrastran productos químicos (disolventes, lubricantes, etc.). La preparación de mortero 6 no tiene ningún efecto notable sobre la duración de vida del elemento tubular 2. Asimismo la preparación de mortero 6 no tiene efectos nocivos sobre el medio ambiente. La preparación de mortero 6 tiene una velocidad de fraguado relativamente elevada. Así, la utilización de la calzada, de la acera o del arcén, es posible en un plazo de 4 a 6 horas después de que la preparación de mortero 6 haya sido vertida en la zanja 1. Después, tras un secado suficiente de la preparación de mortero 6 (generalmente inferior a 12h), la capa de rodadura 10 puede ser restaurada para un completo nivelado. Después de la solidificación, la preparación de mortero 6 tiene una permeabilidad y/o una porosidad que permite la detección de una eventual fuga del fluido que circula por el elemento tubular 2, es decir gas en el presente caso. La preparación de mortero no se contrae cuando tiene lugar el secado. Así, no hay espacio anular entre el elemento tubular 2 y la preparación de mortero 6 solidificada. La detección de la fuga se realiza entonces en la vertical de ésta, no fluyendo el gas, antes de desembocar en la superficie, a lo largo del elemento tubular 2. En particular, la preparación del mortero contiene una proporción de aire ocluso comprendido entre 15 y 22% y más particularmente entre 18 y 20%. De este modo es posible una permeabilidad al fluido y una posibilidad de re-excavación adecuadas. La permeabilidad de la preparación de mortero 6, en la PIR/PSR (PIR es el acrónimo de la expresión "parte inferior del terraplén" y PSR es el acrónimo de la expresión "parte superior del terraplén" está comprendida entre 10"12 y 10"8 m2. La preparación de mortero 6, una vez solidificada, permite excavar de nuevo el elemento tubular 2, con unos picos que no provocan chispas y eventualmente con otros medios específicos. En efecto, una vez solidificada, la preparación de mortero 6 presenta una resistencia en compresión, sobre pruebas cilindricas de 11x22cm2, a veinte y ocho días comprendida entre 3 y 5 MPa. A noventa días, la resistencia en compresión está superior a 2 MPa, pero puede presentar una resistencia menor en tracción. La preparación del mortero 6 presenta un hundimiento al mini-cono comprendido entre 8 y 15 cm y una extensión de 15cm mínima. Estas propiedades pueden ser necesarias para la reología adecuada a la colocación de la preparación de mortero y del elemento tubular 2. La preparación de mortero 6 es coloreada en amarillo y permite una protección visual del elemento tubular 2. Esta disposición permite evitar la colocación de una rejilla avisadora tal como las utilizadas generalmente para este tipo de aplicación y cuya eficacia es limitada.
Además, la preparación de mortero 6 asegura una protección mecánica del elemento tubular 2, en particular en transporte por carretera, contra las tracciones en compresión de varios MPa, por ejemplo 2 MPa. El esfuerzo máximo de comprensión transmitido por la preparación de mortero 6 al elemento tubular 2, cuando tiene lugar el secado de la preparación de mortero 6, cuando la misma está sometida a un transporte por carretera (tracción dinámica, fatiga) o a una tracción estática (por ejemplo, el estabilizador de posición de una máquina de obras públicas...) es inferior al límite perjudicial del elemento tubular. La profundidad de colocación P está adaptada a la intensidad del transporte por carretera. Para obtener un nivel de seguridad apropiado a la protección del elemento tubular 2, en particular en el caso de un impacto mecánico, se pueden incorporar fibras naturales y/o sintéticas en la preparación del mortero 6. La proporción de estas fibras pueden ser de 0.4 a 1% en peso de la preparación de mortero 6. La preparación de mortero 6 tiene una temperatura de realización superior a 5°C. Una vez solidificada, está es insensible al hielo. El procedimiento según la invención se realiza tramo por tramo, a medida que avanza las operaciones de excavación, aspiración de los escombros, colocación del elemento tubular, colocación de las tomas de acometida, rellenado, etc. Estas diversas operaciones son efectuadas por un tren de máquinas independientes o no. La utilización de máquinas independientes permite sin embargo una mayor modularidad del procedimiento. Unos encofrados pueden ser realizados separados en una cierta distancia a fin de efectuar ulteriormente unas acometidas. Estas acometidas pueden ser efectuadas desde lo alto de la zanja.