MXPA05004914A - Metodo para instalar una cubierta de tuberia subterranea. - Google Patents

Abstract

Un metodo y un aparato para instalar una cubierta de tuberia (18) subterranea sin una zanja para distancias de hasta 121.92 metros teniendo una cubierta de tuberia con un diametro de hasta 426.7 centimetros. El sistema utiliza un martillo de apilamiento (12) de alta energia modificado para movilizar la energia para accionar cubiertas (18). El martillo accionador de pila (12) es mantenido contra la cubierta de tuberia (18) para ser dirigida con una fuerza igual a la fuerza de reaccion del martillo (12) durante la recarga del sistema de martillo. Un casco (40) y una cabeza cortadora (20) incrementan las capacidades operacionales.

Description

M ETODO PARA I NSTALAR U NA CU BI ERTA DE TUBERIA SU BTERRAN EA CAM PO DE LA I NVENCI ON La presente invención se refiere al campo de hacer túneles sin zanjas med iante empuje con gato o clavado de chaqueta de tubería de diámetro grande sobre grandes distancias, especialmente con respecto a la instalación de enchaquetado de tubería de 30.5 a 1 22 metros la cual es de diámetro mayor que 1 83 centímetros.

DESCRI PC ION D E LA TECN ICA RELACI ONADA Hay varios métodos usados actualmente para instalar tubería subterránea sin excavar zanjas, comúnmente aludidas como hacer tú neles sin zanjas. Estos métodos usan clavado y empuje con gato de tubería, máquinas de perforación de túneles o Micro-Excavación de Túneles. Los métodos para excavar tú neles sin zanjas usan máq uinas de perforación de túneles que incluyen un escudo de perforación q ue ya sea se empuja asimismo hacia delante con segmentos extruídos completos ya sea hechos de concreto precolado o paneles de acero empernados. Una variación en el método de perforación tiene la TBM o topo montado sobre o en el frente del primer tubo de enchaq uetado que después es empujado hacia el túnel formado con gatos hidráulicos grandes. Como estas máquinas de perforación de túneles se mueven hacia delante a través del terreno, la tierra es removida y mezclada típicamente con un fluido y la mezcla bombeada afuera del túnel a una planta de separación, en donde se separan los sólidos de los fluidos. Estos métodos no trabajan bien en aplicaciones poco profundas, dependiendo del tipo de tierra. Un requerimiento estándar mínimo de la industria es una cubierta sobre el túnel a ser instalada de por lo menos dos veces el diámetro de la máquina. El perforado de túneles es muy lento y muy costoso por el tipo de equipo requerido. La TBM o Micro-Excavado de Tú neles involucra excavar túneles subterráneos sin zanjas en donde se usa energía para excavar la tierra suelta d urante la operación de excavación de túneles para remoción de tierra. Otra vez, la Micro Excavación de Túneles es muy lenta en términos del tiempo requerido para crear un túnel y puede ser muy costosa. Los métodos de excavación de túneles sin zanjas que usan clavado de tubería o empuje con gato de tubería son conocidos. El método usa típicamente un revestimiento de enchaquetado que se empuja bajo tierra al tú nel ya sea por un martillo neumático para clavar, un conjunto de arietes hidráulicos en tándem o una combinación de los dos. El túnel es iniciado típicamente en un pozo para gato que es excavado hasta una profu ndidad a la cual será colocado un tubo de enchaq uetado o revestimiento de túnel bajo la tierra. Las capacidades de las instalaciones de martillos de clavado y enchaquetado de tubo de chaqueta empleados actualmente hasta la fecha han sido limitadas en capacidad , tales como la longitud o tamaño total, que requieren excavación interna a medida que se instalan las secciones del tubo en el túnel. Los martillos de ariete y ariete hid ráulico de gato no tenían suficiente fuerza para túneles largos extendidos con diámetros grandes tales como de 1 .83 metros a 3.66 metros para tú neles largos extendidos por arriba de 30.5 metros debido a la inmensa cantidad de fricción encontrada a medida que se forman las secciones de enchaquetado de tubo y el enchaquetado entero avanza cada vez más. Excavando concurrentemente con ariete o gatos, los riesgos de un derrumbe del túnel o asentamiento del frente es un posible peligro. El proceso de producción o el tiempo req uerido para instalar el túnel usando gatos o arietes o una combinación de los mismos es impactada por una interrupción por tener que excavar el interior del tubo antes de que se pueda impulsar otra sección de tubería. La Patente de E. U . No. 5,632,575 expedida el 27 de mayo de 1 997 describe un método y aparato para entubado controlado de bentonita alrededor de un túnel enchaquetado con tubos. Aunque esta patente muestra hechura de túnel sin zanjas, se puede usar una combinación de una máquina de perforación de túnel o aun excavación de túnel usando mano de obra. El sistema usa un ariete de túnel y requiere lubricación que presiona el límite del enchaquetado hidráulico. Esta es una operación completamente diferente a impulsar pilotes en un enchaquetado de túnel grandes longitudes usando un impulsor de pilotes horizontal. La Patente de E. U. No. 4,391,553 expedida el 5 de julio de 1983 muestra un sistema de control hidráulico y un método para controlar la operación del aparato para hacer túneles. Esta muestra el uso convencional de un par de arietes y bombas hidráulicas. Este sistema está severamente limitado en distancias alcanzables totales de enchaquetado de tubería y opera completamente de manera diferente a la invención del solicitante. La Patente de E. U. No. 4,557,672 expedida el 10 de diciembre de 1985 muestra un aparato y método para construcción de túneles con perforado con escudo. Otra vez, este es un método para hacer túneles sin zanjas que es completamente diferente a la invención del solicitante. Este método usa una perforación con escudo e incorpora un revestimiento de concreto del túnel directamente detrás del escudo. Esto es muy lento y costoso. La Patente de E. U. No. 3,742,718 expedida el 3 de julio de 1973 muestra un aparato un aparato de impulsión de tubo para impulsar tubos de diámetro grande donde hay disponible una cantidad limitada de espacio. El método y aparato mostrados están limitados severamente en las distancias disponibles totales de tubería sin zanjas de la construcción del tubo, que es completamente diferente a lo descrito por la invención del solicitante. La Patente de E. U. No. 4,398,845 expedida el 16 de agosto de 1983 muestra un aparato de impulsión de túneles que incorpora un escudo cortador con una pluralidad de miembros de impulsión en un arreglo cilindrico, lado a lado. Este sistema es completamente diferente a aquel empleado por el solicitante. La materia de la presente invención supera los problemas discutidos anteriormente mediante la provisión de un método y sistema que usa un martillo poderoso de impulsión de pilotes, como aquellos usados para construcción costa afuera con impulsión vertical de pilotes, q ue aumenta grandemente la longitud de un enchaquetado de túnel sin zanja a ser impulsado mientras q ue reduce ei riesgo de derrumbe. Con los sistemas de gatos/arietes existentes, conforme se instalan más secciones de revestimiento de túnel, aumenta la fricción entre las secciones de revestimiento y superficies interiores y exteriores y la tierra circundante. Debido a la capacidad de impulsión limitada de estos sistemas, este fenómeno requiere que el tapón interior sea removido a medida que se agrega cada sección de túnel con el fin de reducir el límite superior de empuje del eq uipo de gatos usado típicamente. Existe una necesidad de un método y aparato que tenga suficiente fuerza impulsora para impulsar secciones grandes de enchaquetado de túnel , o aun el revestimiento entero del túnel, antes de que empiece la excavación del tapón de tierra con el fin de mejorar la seguridad y la producción y permitir también tubos de diámetro mayor y longitudes de impulsión mas largas en una operación continua, reduciendo así el riesgo de colapso del frente o asentamiento del terreno. Esto es importante puesto que típicamente, estas instalaciones bajo tierra se planean con frecuencia debajo de carreteras concurridas o vías de ferrocarril (o una combinación de ambas) , por lo que no es práctico o económico o aun posible abrir cortes con zanjas abiertas. Así, la excavación de túneles es extremadamente importante en ciertos entornos. Con la presente invención, el solicitante puede usar la excavación de túneles sin zanjas para impulsar enchaquetado de tubería subterránea de más de 1 83 centímetros de diámetro y hasta 427 centímetros par distancias que exceden de 30.5 metros. Esto también se puede hacer muy rápidamente en cuestión de horas en lugar de días y semanas en comparación con otra métodos de excavación de túneles son zanja a un costo enormemente reducido. Se prefiere el uso de un martillo (tal como un Hydrohammer modificado fabricado por I HC) para piloteado (impulsión de pilote) por impacto que usa baja frecuencia y alta velocidad y alta potencia sobre el uso de un sistema de baja potencia, baja velocidad y alta frecuencia, tal como ariete h id ráu lico, porque las partículas de tierra se comparten forzosamente con el primero y no simplemente llevadas en suspensión como con el último. Las limitaciones de uso de ariete/uso de gatos para tubería son especialmente evidentes para instalación hecha en tierras pantanosas o que tienen fluidos donde el ariete neumático puede conducir a la licuefacción de la tierra que puede causar que la tierra se haga tapón para correr. Otra ventaja de la gran capacidad disponible con el sistema de baja frecuencia y alta velocidad y alta potencia de acuerdo con la presente invención que usa u n martillo para piloteado es que en proyectos particularmente sensibles al entorno, se puede escoger un martillo de suficiente capacidad impulsora para eliminar al necesidad de lubricar. Así, en ciertas situaciones ambientales, el sistema evita la contaminación ambiental cuando la instalación , por ejemplo, está cerca o en arroyos con peces. Sin embargo, si se permite la lubricación , también se permite una distancia aun más incrementada que se puede obtener usando el martillo de impulsión de pilotes de acuerdo con la presente invención .

BREVE DESCRI PC I ON DE LA I NVENCI ON U n sistema y método para hacer túneles sin zanjas para impulsar revestimientos de tubos largos colocados horizontalmente que se unen en secuencia en secciones para formar un túnel que es más seguro y más eficiente que los métodos actuales. La presente invención puede proporcionar al creación de un túnel usando revestimiento de diámetro grande (más de 1 83 centímetros) para longitudes grandes (que exceden los 30.5 metros) sin cavar una zanja. U n objetivo de la invención es proporcionar un método y sistema para instalación de revestimientos de tubería en áreas donde no es posible o práctica la excavación de corte, tal como bajo carreteras, supercarreteras, vías de ferrocarril transitadas intensamente o cualquier combinación de las mismas. Otra ventaja de la disponibilidad de gran capacidad con el sistema de baja frecuencia y alta velocidad y alta potencia es que en proyectos particularmente sensibles al entorno, se puede seleccionar un martillo de capacidad suficiente de acuerdo con la presente invención para eliminar la necesidad de lubricar con bentonita u otros aditivos, evitando la contaminación del entorno. Otro objetivo de la invención es proporcionar un martillo de capacidad suficiente que en proyectos menos sensibles al entorno, especialmente donde se requieren distancias de túnel que exceden a 30.5 metros sin zanjas, la invención puede proporcionar un método y aparato para proporcionar lubricante, tal como bentonita, en el interior o exterior o ambos, para g randes distancias. Y todavía otro objetivo de la invención es proporcionar un método que utilice temporalmente tierra en la fase de entrada del tubo de revestimiento a ser instalado siempre que la entrada de la instalación esté cerca del acotamiento de una carretera, un terraplén de vía de ferrocarril u otra estructura que requiera evitar asentamientos. Es muy importante q ue se proporcione un medio temporal de soporte de tierra en el extremo abierto de cond ucción del tubo tan pronto como se inicie la impulsión para evitar el colapso de la tierra en el tubo, lo que resulta en pérdida de terreno y asentamiento de la superficie. Un sello temporal hecho de placas de acero de entrelazamiento contra la zapata de corte forman u n recinto en el extremo frontal , entonces un muro de contención temporal, mientras que a una distancia variable, dependiendo del tipo de tierra donde se va a hacer el túnel, se coloca un muro de contención temporal dentro del revestimiento para ser impulsado de tal manera que el espacio entre los dos muros de contención pueden ser llenados entonces con un relleno que puede fluir. El muro de contención trasero se construye de aluminio y es un escudo que usa un sello de hule inflable del cual se puede controlar la fricción entre la interfase con el diámetro interno del tubo de revestimiento por medio de la reg ulación de la presión en el sello inflable; este muro de contención junto con el tapón de relleno que puede fluir forma u na resistencia controlable que soportará el frente a la entrada, evitando así el asentamiento de la superficie. De acuerdo con estos y otros objetivos que se harán aparentes posteriormente en la presente, la invención del momento será descrita ahora con referencia en particular a los dibujos adjuntos.

BREVE DESCRI PCI O N DE LOS DI BUJOS La Figu ra 1 es un diagrama esq uemático en elevación lateral de la invención. La Figu ra 1 A es u n esquema de planta superior del martillo de impulsión de pilotes usado en la invención . La Figura 2A es una vista de planta superior de la invención . La Figura 2B es u na vista en elevación lateral de la invención. La Figura 3 es una vista en elevación lateral parcialmente en sección transversal del casco usado en la invención . La Figu ra 4 es una vista de planta superior de la zapata de corte/lubricación de la presente invención . La Figura 5 es una vista lateral en elevación, parcialmente en sección transversal y cortada de la zapata de corte/lubricación. La Fig ura 6 es un diagrama que muestra la distribución de lubricación alrededor del exterior e interior del revestimiento de tubería durante la impulsión de instalación.

DESCRI PC ION DE LA MO DALIDAD PREFERI DA DE LA I NVENCI ON Haciendo referencia ahora a los dibujos y, en particular, a la Figura 1 , se muestra un diagrama esq uemático de la invención . La invención se usa para instalar un revestimiento grande de tubería de acero de hasta 427 centímetros de diámetro, de hasta 5.08 centímetros de espesor, una distancia de por lo menos 76.25 metros bajo tierra sin excavar una zanja para instalar el tubo. U na vez que el revestimiento de tubería ha sido instalado, se remueve la tierra, y se coloca en el revestimiento el tubo final deseado. Este podría ser un tubo grande de concreto para alcantarillado o agua colocado dentro del revestimiento de tubería permanente. Todo esto se realiza sin excavar una zanja. La instalación g lobal involucra excavar un pozo de entrada a tierra y colocar un martillo de impulsión de pilotes de fuerza de impulsión significativa y un sistema de soporte horizontalmente en el pozo formando una entrada al túnel subterráneo a ser impulsado. La instalación requiere que el revestimiento de tubería se forme mediante una serie de segmentos de revestimiento de tubería, cada uno de aproximadamente 9.15 metros (o más pequeño) de longitud , que se unen en secuencia (extremo con extremo) conforme cada segmento de revestimiento de tubería es impulsado hasta que se alcanza la longitud total deseada del revestimiento de tubería bajo tierra sin una zanja. A medida q ue cada sección de revestimiento de tubería es impulsada hace la tierra, se agrega una nueva sección ya sea mediante soldadura o mediante un dispositivo de acoplamiento. U n martillo 1 2 grande de impulsión de pilotes se coloca en un pozo generalmente de manera horizontal en frente de la ubicación donde el tubo 1 8 va a ser instalado. Se puede requerir un pozo, aunque, dependiendo del trabajo, puede ser no necesario un pozo. El martillo se coloca en u n armazón de estabilidad fijado a la tierra para asegurar que la cabeza del martillo golpee generalmente de manera uniforme. El martillo de impulsión de pilotes es similar a un martillo vertical de impu lsión de pilotes modificado para uso horizontal para compensar la pérdida de la fuerza de gravedad "g" usada por los martillos verticales. Como se muestran en la Figura 1 , el extremo de impulsión de la cabeza del martillo 12 golpea un casco 14 que delimita con la placa 16. La placa 1 6 está montada contra el casco 14. Este casco, aludido también como el casco principal , golpea de preferencia un casco secundario, el cual, a su vez, puede golpear una serie de cascos que se pueden usar dependiendo del d iámetro del tubo de revestimiento a ser impulsado. El casco final , cuando hay una serie de cascos, golpea entonces a una placa de impulso, la cual a su vez golpea a la primera sección del tubo 18 de revestimiento a ser impulsado. El revestimiento 18 conductor tiene una cabeza 20 de corte descrita más adelante. Dependiendo de la tierra y la aplicación, la cabeza de corte puede ser dirigible. Subsiguientemente, cuando el primer tubo de revestimiento ha sido impulsado, el aparato de impulsión, que incluye cascos de impulso, se retira del primer tubo de revestimiento. Enseg uida el segundo tubo de revestimiento a ser impulsado se inserta entre el casco de impulsión final y la placa y se instala el primer tu bo de revestimiento. La conexión entre los primer y segundo tubos de revestimiento puede formarse mediante el uso de u na junta de cierre reg istrada o patentada, o mediante soldadu ra. Después de que se hace la conexión entre los primer y segundo tubos de revestimiento, el aparato de impulsión y los cascos con anillo de empuje se colocan contra el extremo impulsado del segundo tubo de revestimiento después de lo cual se repite el proceso de impulsión antes descrito. Esta secuencia se repetirá por sí misma hasta que se impulse el último tubo de revestimiento. Cada revestimiento puede ser hasta de 9.1 5 metros de longitud. Se prefiere que la cabeza de martillo sea de aproximadamente 61 a 91 .5 centímetros de diámetro, y la placa sea de aproximadamente 162.5 centímetros de diámetro y de preferencia hecha de un material rígido. El casco o cascos huecos y el tubo a ser insertados, se prefieren que sean hasta de aproximadamente 304.5 centímetros de diámetro y pueden ser de 406.5 o hasta de 482.6 cm de diámetro.

El martillo 12 es de preferencia un martillo de impacto de alta potencia (generalmente de 40,308.36 a 1 74,669.58 m/kg) tal como uno usado en proyectos de construcción grandes de piloteado vertical costa afuera. El uso, el martillo da aproximadamente de 40 a 60 golpes por min uto y puede impulsar 9.1 5 metros de tubo de diámetro grande en promedio en aproximadamente 35 minutos. Sin embargo, a diferencia de las construcciones costa afuera, el martillo se usa horizontalmente en lugar de verticalmente. Varios elementos deben estar en su lugar para asegurar q ue el martillo opere como se pretende. Los martillos grandes pueden ser usadoscomo se necesite hasta de 335, 903 m/kg . La Figura 1 A muestra un diagrama esquemático del impulsor 12 horizontal de alta potencia usado para impu lsar el revestimiento 1 10 de tubería y el montaje del martillo de impulsión cuando se impulsa horizontalmente. Para contrarrestar el incremento de presión en el amortiguador de gas, se requiere un dispositivo de carga de tensión constante (fuerza de jalón hacia abajo) para mantener el alojamiento 1 1 2 de martillo de manera firme en el yunque. U n arreglo 1 1 6 de resorte está colocado entre los alambres 1 14 de tensión y el martillo 1 1 8 para evitar cargas de choq ue muy altas en estos alambres. El sistema incorpora un malacate que incluye una pluralidad de líneas y poleas y resortes unidos a las poleas que están montadas permanentemente en tierra para proporcionar la tensión constante a través de un dispositivo de carga de tensión constante (CTLD) . El martillo 1 18 de impulsión de pilotes no constituye por si mismo la presente invención , sino es el martillo que se usa el que incluye mejorías para impulsar específicamente revestimiento de tubería horizontalmente para evitar tener que cavar zanjas. Las Figuras 2A y 2 B muestran la presente invención que incluye el martillo 12 de impulsión de pilotes conectado a los cascos 14 y el revestimiento 1 8 de tubería en la posición de impulsión. El martillo está soportado en una estructura 20. El sistema incluye un cable 24 de tensión , un malacate 22 y poleas 26, 28 y 32 montadas en pilotajes 34 y 34a rígidos. Un cabezal 30a de extremo y dispositivos 30 de absorción de choque del cable de tensión mantienen el martillo en alineación y en tensión . La Figura 3 muestra una vista lateral de un casco 40 mejorado usado con la presente invención . El uso del casco 40 mejorado reduce la longitud global requerida por el pozo de martillo de impulsión de pilotes en una buena porción del martillo 12 montado dentro del casco 40. El casco 40 mismo está montado parcialmente dentro del primer tubo de revestimiento a ser impulsado. El extremo 12a del martillo golpea el yunque 46 montado interior construido de material alto en carbono T1 dentro del casco 40. El casco 40 es una unidad de hierro vaciado cilindrica alargada que tiene una cámara 40c central circular alargada que recibe el martillo 12 impulsor que proporciona la fuerza de alto impacto al yunque 40 colocado permanentemente dentro de la cámara 40c interior del casco. El extremo 40a con ceja del casco es de forma cónica y hace contacto directo con una placa conectada directamente a la sección de revestimiento de tubería a ser impulsada y proporciona la fuerza transferida desde el martillo 12 a través del casco 40 contra el borde perimetral entero del revestimiento de tubería a ser impulsado. El extremo del casco incluye una porción de ceja cónica con un área circular extendida que se extiende más allá del cuerpo cilind rico externo del martillo. El martillo está alineado mediante una pluralidad de separadores 41 colocados entre la superficie de cuerpo del martillo 12 externa y la cámara 40c interior contra el yunque 46. El extremo 40a cónico con ceja del casco está formado para ser capaz de acoplar con revestimientos de tubería de diámetros diferentes de lado a lado, incluyendo los extremos 42 y 44 con ceja adicionales para extender el d iámetro del casco para tubos más g randes. Por lo tanto, el casco 40 incluye un diámetro dimensionado ajustable para tubos de diámetros diferentes para trabajos diferentes sin tener que crear un casco por separado para cada revestimiento de tubería de tamaño diferente. El casco mismo está hecho de hierro vaciado de alta resistencia y dimensionado en longitud para ahorrar aproximadamente de 4.57 a 6.1 metros de excavación en el pozo de instalación inicial del martillo permitiendo que u na porción significativa del martillo se reciba dentro del casco y que impacta el yunque dentro del casco 40, todo mientras que el casco es recibido parcialmente dentro del primer tubo de revestimiento. Haciendo referencia a las Figuras 2A y 2B, el martillo 1 2 está colocado en una estructura 20 de soporte en tierra. En la parte trasera del martillo 1 2, una ménsula 30a de tensión que incorpora poleas con amortiguadores están unidos. En la modalidad preferida, dos poleas 26 y 28 están unidas firmemente ya sea directamente o indirectamente en el terreno a pilotajes 34 generalmente detrás del sello de entrada. Dos otras poleas 31 están fijadas firmemente en una posición ubicada generalmente cerca de la ménsula 30a al cuerpo del martillo. Dependiendo de las necesidades del proyecto, se pueden usar otra polea y sistemas de amortiguación. Los amortiguadores ayudan a amortiguar el rebote del martillo como se usa, ayuda a proporcionar una tensión constante en el martillo y ayuda a estabilizar la invención. La unión del sistema de poleas al pilotaje 34a tiene una celda de carga en el extremo muerto del sistema para ser capaz de mantener una tensión constante en todo el sistema de poleas. Se prefiere que la celda de carga tenga un PLC que controla el malacate 22 hidráulico. El sistema de poleas proporciona de preferencia una ventaja mecánica de 1 a 5. El ímpetu para el martillo 12 se proporciona de preferencia mediante un cilindro hidráulico el cual es accionado por compresión de un cilindro de nitrógeno. Sin embargo, se conocen en la técnica otros impulsores de fuerza para proporcionar ímpetu. Cuando empieza la instalación del revestimiento de tubería, la primera sección de 9.15 metros de revestimiento de tubería está unida permanentemente en el extremo conductor a una cabeza 20 de corte mostrada en las Figuras 4, 5 y 7. La cabeza 20 de corte es un conducto 50 tubular o con forma anular que tiene un filo 56 de corte conductor en forma de hoja de cuchilla endurecida alrededor de su perímetro que corta a través de roca y tierra conforme el revestimiento de tubería es impulsado. El filo 56 de la hoja se extiende alrededor del perímetro entero del borde conductor de la cabeza de corte. El perímetro 58 trasero de la cabeza 20 de corte está soldado al borde conductor del primer revestimiento de tubería que será impulsado para empezar el túnel. La cabeza 20 de corte incluye también una zapata surtidora de lubricante que se usa en conjunto con el borde de corte para surtir un lubricante tal como bentonita para reducir la fricción entre la cabeza 20 de corte del revestimiento de tubería y la tierra, tanto dentro del revestimiento de tubería como fuera del revestimiento de tubería. Se selecciona un patrón de distribución circunferencial particular de lubricante (dentro y fuera) para ciertos trabajos que no son sensibles al entorno para el lubricante con el fin de aumentar la longitud total global de revestimiento de tubería que puede ser impulsada para reducir la fricción de la tierra en el revestimiento de tubería durante las operaciones de impulsión de tubo. Hay algunas operaciones donde el entorno es sensible y no se puede usar lubricante porque el lubricante no debe ser surtido al suelo tal como cerca de corrientes subterráneas. Sin embargo, si se puede usar lubricante para aumentar la fuerza efectiva del martillo para reducir la fricción, el resultado es que se extiende la longitud del revestimiento de tubería que puede ser impulsada para cualquier escenario dado. Con el fin de suministrar el lubricante a la cabeza de corte y la zapata, debe haber dos líneas de suministro, una para suministrar al interior de la cabeza de corte y la otra para suministrar al exterior de la cabeza de corte con lubricante. Conforme cada sección de revestimiento de tubería se agrega al tubo total impulsado, se deben soldar o unir los tubos de lubricante al exterior de cada revestimiento de tubería, con acoplamientos de conducto que empalman los tubos de suministro de lubricante unidos entre cada sección de revestimiento de tubería. Como se muestra en la Fig ura 5, el cuerpo 50 de la cabeza de corte tiene u na muesca 64 anular en el exterior de la cabeza de corte. Separadores 62 están unidos mediante soldadura a la cabeza de corte. Los separadores 62 están un idos a un anillo 60 anular de cubierta que forman una cámara anular alrededor del cuerpo 50 de la cabeza de corte que puede recibir lubricante del tubo 52 de suministro. Un segundo tubo 54 de suministro está en comunicación de fluido con un canal 70 surtidor interior en la pared interna del cuerpo 50 de la cabeza de corte formado mediante una muesca 70 anu lar interna y el anillo 66 anular de cubierta unido por separadores a la pared interna del cuerpo 50. Se desea red ucir la fricción para mantener el perfil físico más bajo posible de altu ra dentro y fuera de la cabeza de corte para los canales surtidores de lubricante puesto q ue la suciedad está viajando tanto dentro como fuera de la cabeza de corte durante la operación entera. Haciendo ahora referencia a la Figura 4, la cabeza 50 de corte se muestra unida a los primer y seg undo tubos 52 y 54 de suministro de lubricación. El primer conducto 52 de lubricación se conecta a través de la placa 60 de cubierta aproximadamente de 120 a 270 grados alrededor del perímetro superior externo de la cabeza de corte.

El seg undo conducto 54 de suministro de lubricante como se muestra tiene un pasaje 72 de salida a través del cuerpo 50 en el interior de la cabeza de corte la cual puede también distribuir el lubricante aproximadamente 90 grados alrededor de la pared de fondo interna de la cabeza de corte en un patrón circunferencial de arco diferente al patrón exterior de distribución de lubricante. La placa anular está montada en el interior de la cabeza de corte como se muestra en la Figura 4 unida por separadores 68 soldados al interior de la superficie de la cabeza de corte arriba y sobre la muesca o canal 70 completamente alrededor del interior del cuerpo 50 de la cabeza de corte. La salida del seg undo conducto 54 de suministro para el lubricante pasa a través del pasaje 72 y se vacía en la cámara 70 formada por el canal interno y cubierta 66 anular para surtir lubricación en el interior de la cabeza de corte. Haciendo referencia ahora a la Figu ra 5 , la cabeza de corte tiene una cámara 64 receptora y surtidora de lubricante de Bentonita en el exterior con una zapata 74 protectora en el frente del primer cond ucto 52 de suministro. También se muestra la conexión y salida del segundo cond ucto 54 de suministro para suministrar lubricante al interior de la cabeza de corte a través de la cámara 70 dispuesta de manera anular. Notar que tan afilado está el filo 16 de la hoja en el extremo de ataque de la cabeza de corte. La Figu ra 6 muestra un círculo dividido en segmentos de arco en g rados y los ángulos de distribución aproximados para el interior del tubo y el exterior del tubo para el surtido del lubricante Bentonita. El exterior del tubo tiene lubricante distribuido desde 225 g rados hasta 135 grados. El interior del revestimiento de tubería tiene lubricante surtido desde 1 35 grados hasta 225 grados. El surtido del lubricante tanto en el interior como en el exterior depende del número de orificios o aberturas en el separador 62 exterior y el separador 68 interior. Una cabeza 20 de corte se usa para cortar a través de la tierra y puede incluir una zapata surtidora de lubricación de terreno. La cabeza 50 de corte está unida al primer revestimiento de tubería de conducción y se usa para empezar a cortar y formar un túnel. La lubricación , si es necesaria, ayuda a romper la fricción del suelo tanto dentro como fuera de la cabeza de corte y el revestimiento de tubería. La cabeza 50 es de forma tubular, y es una hoja con filo en el aro anexo donde se hace el contacto inicial con el terreno durante la impu lsión . Una zapata externa está en ángulo alrededor del perímetro externo de la cabeza de corte . La zapata externa incluye aberturas de surtido. A lo largo del perímetro interior de la cabeza de corte hay una zapata interna, en áng ulo para reducir la fricción a través de la tierra para u n perfil bajo de altura física. Las abertu ras de su rtido de la zapata interna se extienden aproximadamente desde la posición de las cuatro del reloj hasta la posición de las ocho del reloj cuando se ven directamente en la cabeza. La zapata de surtido interior y la zapata de surtido exterior están soldadas de preferencia sobre la cabeza de corte. La presión de surtido del lubricante de bentonita es de preferencia aproximadamente 4.22 kilogramos por centímetro cuadrado y la presión es de preferencia ajustable. A lo largo del cuerpo superior del tubo de revestimiento que va a las zapatas hay dos conductos para un lubricante, tal como bentonita. Un conducto es para surtido exterior y el otro para surtido interior. La bentonita o su eq uivalénte se bombea a las zapatas y alrededor de la cabeza a través de dos circuitos separados. Cuando se usa bentonita, es preferible que la bentonita sea de una consistencia de pasta de papel tapiz. A medida que las secciones de revestimiento de tubería son unidas más allá de la cabeza de corte, se prefiere que dos tubos de suministro para el lubricante se unan a cada n ueva sección de revestimiento de tubería. La unión al revestimiento de tubería se prefiere que sea una silla o caballete para el conducto en el exterior y el interior de la sección de tubo. Se prefiere también que los conductos se suelden en el lugar. Se prefiere que los conductos se unan uno con otro en serie a medida que se ag regan revestimientos de tubería y se unan a las zapatas de surtido en la cabeza de corte. Puesto que la cabeza de corte es hueca, se forma un tapón de tierra. En una modalidad , un tapón de material de retención de tierra se coloca en el tubo de revestimiento más allá de la cabeza de corte y antes de que empiece la operación del martillo. Así, la tierra no cae fácilmente de regreso como depósito como sería naturalmente, causando así flujo de entrada de tierra indeseable en el punto de entrada de la zanja de instalación , causando entonces el asentamiento indeseado de la superficie. También se prefiere que el tapón abarque material de relleno que puede fluir. En otra modalidad, se usa equipo tal como maquinaria de excavación de túneles como se muestra en los dibujos adjuntos para excavar la tierra en la tubería. Puede ser preferible tener un área de preparación para el martillo, especialmente cuando el conducto se va a instalar por lo menos parcialmente bajo tierra. En ese caso, se puede colocar u n pozo rodeado por placas de acero como se muestra en las Figuras adjuntas alrededor del martillo de la invención. La invención del momento ha sido mostrada y descrita en la presente en lo que se considera que es la modalidad más práctica y preferida . Se reconoce, sin embargo, que se pueden hacer desviaciones a partir de la misma dentro del alcance de la invención y que se les ocu rrirán modificaciones obvias a personas expertas en la técnica.

Claims (9)

REIVI NDICACIONES

1 . U n método para hacer túneles sin zanjas para revestimientos de tubería de diámetro g rande sobre d istancias largas q ue comprende los pasos de: a. Emplear un martillo para impulsión de pilotes horizontalmente para impulsar por lo menos una sección de un revestimiento de túnel grande que tiene un diámetro q ue excede de 178 centímetros usando alta potencia , baja frecuencia y alta velocidad ; y b. U nir las secciones de revestimiento de tubería conjuntamente de manera secuencia! que son impulsadas por dicho martillo para impulsión de pilotes para formar un túnel sin zanjas bajo tierra para distancias q ue exceden de 30.5 metros.

2. El método de la reivindicación 1 , que incluye: c. Proporcionar una cabeza de corte unida a dicha primera sección de revestimiento de tubería.

3. El método para hacer túneles sin zanjas de la reivindicación 2: d . Lubricar el exterior y el interior de dicho revestimiento de tubería durante dicha impulsión de pilotes para reducir la fricción en el revestimiento de tubería.

4. El método para hacer tú neles sin zanjas de la reivindicación 1 , que incluye: e. Proporcionar u n sistema de amortiguación de tensión para que dicho martillo de impulsión de pilotes absorba energía de reculada durante de dicha impulsión de pilotes de sección de revestimiento de tubería.

5. El método para hacer túneles sin zanjas de la reivindicación 1 , que incluye: f. Proporcionar un yunque de martillo de impulsión de pilotes conectado entre el martillo de impulsión de pilotes y la sección de revestimiento de tubería que se impulsa que está dimensionado para ser usado con tubos de diámetros diferentes.

6. El método para crear un túnel sin zanjas para tubos de diámetro muy grande usando revestimiento de tubería más grande que 183 centímetros de diámetro y capaz de instalar por lo menos 30.5 metros de revestimiento de tubería, que comprende los pasos de: a. P roporcionar un pozo generalmente horizontal en frente de la ubicación donde se va a instalar el revestimiento de tubería; b. Disponer un martillo de impulsión de pilotes g randes dentro de dicho pozo horizontalmente; c. Unir una primera sección de revestimiento de tubería que tiene un diámetro de por lo menos 1 83 centímetros de longitud a un casco, y unir dicho casco ha dicho extremo de impulsión de dicho martillo de impulsión de pilotes, dicho martillo que es un martillo de impacto de alta energía que excede de 40,308 metro kilogramo; d. Unir una cabeza de corte a u n extremo de dicho revestimiento de tubería a ser impulsado en dicha tierra; . e. Proporcionar una tensión constante para mantener el alojamiento del martillo unido firmemente al yunque; f. Impulsar dicha primera sección de tubo que tiene dicho filo de corte unido a un extremo hasta que una cantidad suficiente de dicha primera sección de revestimiento de tu bería es empotrada en la tierra; g. Unir revestimientos de tubería subsiguientes a dicho primer revestimiento de tubería creando un túnel de revestimiento de tubería de secciones de revestimiento de tubería unidas conjuntamente que exceden de 30.5 metros en la tierra.

7. El método de la reivindicación 6 que incluye los pasos de: a. Proporcionar una primera distribución de lubricante alrededor de dicha primera sección de tubo en el exterior del revestimiento de tubería alrededor de una medición de arco predeterminada para reducir la fricción exterior de la tierra en d icho revestimiento de tubería durante el martillado; y b. Proporcionar u n segundo sistema de distribución de lubricante montado dentro de dicha primera sección de revestimiento de tubería para distribuir un lubricante alrededor del interior de dicho tubo de acuerdo con un arco particular de distribución para reducir la fricción en el interior de dicho tubo durante la impulsión de revestimiento de tubería.

8. Un método como en la reivindicación 7, que incluye los pasos de: a. Unir un yunque que tiene u n diámetro predeterminado para acoplamiento de dicha sección de revestimiento de tubería a ser impulsada y dicho martillo incluyendo secciones de diámetro de yunque que se pueden ajustar para acomodar tubos de diferentes diámetros durante la impulsión.

9. U n sistema para tender un túnel sin zanjas que puede usar revestimientos de tubería grandes q ue exceden de 1 83 centímetros de diámetro para distancias que exceden 30.5 metros en la tierra, que comprende: a. Un martillo de impulsión de pilotes de alta potencia que puede entregar por lo menos 26,872 metro kilogramos de fuerza de impulsión; b. Medio para proporcionar una tensión constante en dicho martillo y dicho yunque para ajustar la reculada de dicho martillo cuando se impulsa una sección de revestimiento de tubería; c. Un casco dimensionado en diámetro para acoplar con un extremo de una sección de tubo a ser impulsada en conjunto con una placa y el otro extremo unido a dicho martillo; d. Un conducto popular que incluye un filo frontal como cuchilla para cortar a través de la tierra, dimensionado en diámetro para ser unido a la primera sección de revestimiento de tubería a ser impu lsada para cortar eficientemente a través de la tierra; e. Por lo que dicho martillo de alta potencia se usa para impulsar secciones sucesivas de revestimiento de tubería unidas conjuntamente con el filo de corte a través de la tierra horizontalmente para distancias que exceden de 30.5 metros usando revestimientos de tubería que exceden de 1 83 centímetros de diámetro. 1 0. Un sistema para tender túneles sin zanjas como en la reivindicación 9, que incluye: a. Medio unido a dicha cabeza de corte para distribuir un lubricante en el exterior de dicho revestimiento de tubería y el interior de dicho revestimiento de tubería de acuerdo con un patrón de distribución de lubricación en arco predeterminado en el exterior de dicho revestimiento de tubería y en el interior de dicho revestimiento de tubería para reducir la fricción en el revestimiento de tubería du rante la operación del martillo. 1 1 . Un sistema para tender túneles sin zanjas como en la reivindicación 9, que incluye: a. Dicho casco que incluye un extremo cónico con reborde que incluye un med io para dimensionar de manera ajustable el diámetro del casco para acomodar tubos de diámetros diferentes sin requerir un casco individual por separado para cada tamaño diferente de diámetro de revestimiento de tubería y que incluye un canal interno para recibir dicha porción de martillo de impulsión de pilotes para reducir la longitud del pozo inicial requerido para acomodar el martillo de impulsión de pilotes.