colado muro contencion maquinaria

MUROS COLADOS Y OTROS MTODOS CONSTRUCTIVOS

Agosto 2001

FIUBAINDICEMUROS COLADOS

Departamento de Construcciones y Estructuras

CIMENTACIONES (74.11)muro de contencin

Universidad de Buenos Aires F a c u l t a d de I n g e n i e r a

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1. 2.

GENERALIDADES EJECUCIN ZANJA GUA EXCAVACIN EXCAVACIN CON CUCHARA P ERFORACIN INVERTIDA HIDROFRESA LODO DE PERFORACIN HORMIGONADO

1 3 3 4 4 6 7 8 8 9 9 10

2.1. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.3. 2.4. 3. 4. 5.

INCIDENTES Y ACCIDEN TES COMPARACIN ENTRE LOS MTODOS CONSIDERACIONES IMPORTANTES

OTROS MTODOS CONSTR UCTIVOS 1. 2. 3. 4. 5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. INTRODUCCIN SHAFT DRILLING SHAFT BORING RAISE BORING OTRAS APLICACIONES HORIZONTAL BORING DOWN BORING RAISE BORING DE PERFIL BAJO DOWN REAMER BORPARK

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SELECCIN DEL MTODO DE CONSTRUCCIN

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MUROS COLADOS1. GENERALIDADESEsencialmente, la tcnica de ejecucin de muros colados consiste en realizar una trinchera profunda sin apuntalamiento de las paredes, gracias a la utilizacin de lodos de perforacin. Una vez rellenada la excavacin con este lodo, se llena inmediatamente de hormign, colocado bajo el lodo mediante un conducto de alimentacin, que permite la ejecucin continua del muro.

Esquema general

Se han desarrollado, bsicamente tres tcnicas para la ejecucin de la excavacin: # Excavacin con cuchara: se obtienen mejores rendimientos en terrenos fciles, abaratando el precio de ejecucin. # Perforacin invertida: se utiliza para grandes profundidades o en terrenos difciles. # Hidrofresa: prescinde de la cuchara, triturando a rotacin extrayendo el detritus por circulacin inversa.

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En primer lugar se construye una zanja de poca profundidad cuyas paredes se sostienen mediante muros gua. Esta zanja sirve para alimentar la excavacin con lodos de perforacin y guiar la mquina excavadora. Se contina la excavacin, manteniendo el nivel del lodo entre los muros gua. Una vez terminada la excavacin se limpia y se coloca la armadura previamente montada y se sitan en los extremos del entrepao los tubos de encofrado, para asegurar una buena junta de hormigonado. El hormigonado se realizar a travs de una canaleta que llega hasta el fondo y que durante toda la operacin debe permanecer siempre introducida en la masa de hormign. De esta forma el hormign va rellenando la excavacin desplazando el lodo, que es evacuado hacia un depsito de almacenamiento o hacia otro entrepao en proceso de excavacin. Antes que endurezca completamente el hormign, se extraen los tubos junta. En la figura anterior se muestra el proceso esquemticamente.

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FIUBA2. EJECUCIN2.1. ZANJA GUA




La construccin de la zanja gua corresponde a la primera etapa de la excavacin. Su profundidad depender del mtodo a emplear para la perforacin. El ancho es mayor para los procedimientos de excavacin en circulacin inversa; en general, vara entre 0,80 y 1,50 m. La zanja est contenida por muros que sirven de gua a la mquina de excavacin y adems estabilizan las paredes de la parte superior de la zanja. Existen diversas tcnicas para la construccin de estos muros, pueden ser de hormign, planchas metlicas, muros de ladrillo o tableros de madera. Lo esencial es que se produzca una buena adherencia con el terreno para evitar no solo el desmoronamiento, sino tambin la infiltracin del lodo. En la figura siguiente se observa lo antedicho.

Rotura clsica detrs de un muro gua debido a la mala ejecucin del relleno

a) Murete gua hormigonado contra el terreno b) Muretes en L c) Muretes en L invertido y hormigonado contra el terreno

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FIUBA2.2. 2.2.1. EXCAVACIN




Excavacin con cuchara

Las primeras cucharas utilizadas fueron del tipo bicables. Estos aparatos, puramente mecnicos, se maniobran mediante un cabrestante con dos tambores: en uno se arrolla el cable de suspensin y en el otro el cable acciona el cierre.

Se puede clasificar a las cucharas segn la forma de sus valvas. Estas pueden tener los bordes de ataque rectangular y otras con los bordes semicircular. Las cucharas pueden estar equipadas con dientes para facilitar la penetracin en el terreno y su disgregacin. El cierre debe ser relativamente estanco, sino el lodo de perforacin arrastrara el material de la excavacin. No obstante, en general, se dispone de agujeros en las cucharas para permitir el escurrimiento del lodo, sin prdida apreciable del material de la excavacin. Es muy importante que la excavacin se realice en forma vertical, para ello las cucharas estn provistas por un sistema de guas de ancho sensiblemente mayor al de las valvas. Una solucin radical consiste en fijar la cuchara al extremo de una larga barra de guiado llamada "Kelly". Las Kellys pueden ser tubulares, telescpicas o simplemente formadas por perfiles de alas anchas de manera de no permitir la rotacin de la cuchara ni la desviacin vertical. Las cucharas con mando hidrulico evitan los inconvenientes de los sistemas mecnicos de cierre. En efecto, un pistn resiste mejor el trabajo bajo lodos que uno mecnico. En este tipo de mquina, las valvas se maniobran mediante dos pistones (uno para cada valva) o uno que acta a travs de sendas bielas.COLADO.doc 4 de 20

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Cuchara hidrulica

Las cucharas hidroelctricas son mquinas un poco ms complejas que requieren de una central hidrulica que alimente los pistones de cierre de las valvas dentro de un crter estanco. El sistema "Else" utiliza un sistema de excavacin especial. La mquina dispone de un mstil gua que se hunde en la excavacin a medida que sta avanza. Sobre este mstil se desplaza una corredera que tiene un cangiln articulado mediante una charnela. La corredera tiene un sistema de bloqueo que la inmoviliza cuando el cangiln ha realizado su rotacin. Existe una versin hidrulica de esta mquina. El sistema "G.N.Cofor" utiliza una cuchara hidroelctrica guiada por dos pilotes puestos en perforaciones anteriores, esto hace, suponiendo la verticalidad de las guas, que no exista desviacin. Este sistema no necesita tubos junta.

Sistema "Else"

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FIUBA2.2.2.




Perforacin invertida

Consiste en aspirar los productos de la excavacin mezclados con el lodo a travs de fustes de perforacin. Luego, la mezcla se vierte en un tamiz vibratorio o en un depsito de decantacin del que se lo extrae por dragado. Para conseguir la circulacin del lodo se utiliza una bomba. sta deber tener un paso libre por lo menos igual al del hueco de los fustes para evitar que queden obturados. Es necesario llenar la bomba y los fustes de lodo para cebar la bomba. Estas mquinas pueden trabajar por percusin, por rotacin o mixtas, segn las caractersticas del terreno.

A: cabrestante B: bomba C: vlvula de descarga D: bomba de vaco

F: vlvula de flotador G: conjunto de barras H: til de perforacin PERFORACIN INVERTIDA

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Esta tcnica de perforacin presenta dos graves problemas. En primer lugar, el de la estanqueidad al vaco, que no es fcil mantener en una mquina sometida a vibraciones continuas. En segundo lugar existe el problema del lodo. Para conseguir la aspiracin del material de la excavacin es preciso obtener una velocidad mnima de circulacin en el interior de los fustes. Para realizar un muro pantalla con este mtodo se puede recurrir a dos procedimientos. El de cepillado, que consiste en dar a la mquina un movimiento de vaivn cuya amplitud corresponde a la longitud del panel a excavar, donde el terreno es cepillado por capas horizontales de pequeo espesor. Otro mtodo es mediante perforaciones sucesivas, excavando toda la altura con la mquina inmvil, despus se desplaza una distancia inferior a un dimetro y se vuelve a perforar y as sucesivamente hasta que se alcanza la longitud total del panel. En general, en los dos mtodos se ejecutan primero las dos perforaciones extremas que limitan el panel.

a) Cepillado

b) Perforaciones sucesivas

PERFORACIN INVERTIDA

2.2.3.

Hidrofresa El procedimiento consiste bsicamente en introducir en la zanja una fresadora que consta de dos ruedas dentadas que, girando en sentidos opuestos, trituran el material y ste en suspensin dentro del lodo, es aspirado por un conducto central hasta llevarlo a la estacin de recuperacin y tratamiento de lodo. Como la bomba de aspiracin del equipo va situada tres o cuatro metros por encima del frente de ataque de las ruedas dentadas, es preciso, antes de iniciar el trabajo de la hidrofresa, abrir con una retroexcavadora una prezanja de 3 a 5 metros de profundidad, segn el equipo.

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El sistema de extraccin de detritus est fundamentado en la aspiracin de stos con el lodo y el transporte del conjunto hasta una planta de cribado, desarenado y reciclado del lodo con separacin de los detritus que irn posteriormente a vertedero. Para todo ello es preciso disponer de una bomba de alta capacidad que permita caudales de hasta 600 m3/hora. Tanto la fabricacin del lodo como la estacin de tratamiento pueden situarse a cierta distancia del lugar de perforacin, esto permite mantenerlo en buenas condiciones de limpieza. Los equipos de hidrofresa permiten anchos del orden de 1 metro y profundidades de 40 o 50 metros. No obstante hay que sealar que existen equipos singulares que triplican o cuadriplican los valores citados. 2.3. LODO DE PERFORACIN

El lodo de perforacin es una suspensin acuosa de una arcilla especial: la bentonita. Normalmente, estas bentonitas sufren alguna modificacin qumica y mecnica para acentuar alguna de sus propiedades, tales como: estabilidad de la suspensin (ausencia de decantacin); formacin de una pelcula muy poco permeable al entrar en contacto con una superficie porosa; tixotropa. Sin embargo, es necesario controlar algunas caractersticas del lodo durante su utilizacin. Tales como: la densidad, la viscosidad y el contenido de arena, ya que el lodo se carga de las partculas de arena procedentes del suelo. 2.4. HORMIGONADO

La puesta en obra del hormign se realiza mediante un tubo sumergido. La columna se baja al fondo de la excavacin, de manera que empuje al lodo hacia arriba. A medida que va penetrando el hormign y se eleva el nivel; es necesario ir sacando el tubo, pero procurando que siempre permanezca sumergido uno o dos metros. Si bien las caractersticas del hormign dependern del uso del muro, esencialmente, se le exige una elevada plasticidad para asegurar una correcta puesta en obra. Las armaduras se montan en forma de cajas rgidas y se colocan dentro del lodo antes del hormigonado, mediante gras. Debern proyectarse teniendo en cuenta que se permita un buen recubrimiento, sin olvidar el huelgo necesario para el paso del tubo de hormigonado. Para formar las juntas entre los distintos paneles se colocan tubos cilndricos de dimetro sensiblemente menor al del ancho de la excavacin, exteriormente lisos para que sea posible sacarlos. Es preciso comprobar que los tubos estn correctamente colocados en la zanja y algo hincados para evitar que el hormign pueda penetrar en el interior de los tubos. Es importante que el hormigonado se realice en forma continua.

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3. INCIDENTES Y ACCIDENTESEl incidente ms frecuente es la prdida de lodo que pone en peligro la estabilidad de la zanja. En terrenos muy permeables, esta prdida es natural y puede manejarse espesando el lodo, adicionndole colmatantes. Pero cuando la excavacin se realiza cerca de un curso de agua, la estabilidad de la excavacin decrece y son frecuentes los desprendimientos. De hecho, si se encuentra una canalizacin cuya existencia se ignoraba, la zanja puede vaciarse totalmente de lodo en unos instantes y el desprendimiento es casi inmediato. En tal caso, es preciso rellenar, buscar las causas de la prdida, suprimirlas y volver a empezar. Otras dificultades pueden proceder de la naturaleza del terreno. Cuando el lodo no puede mantener las paredes de la excavacin ser necesario reducir las longitudes de los paneles o, en casos ms severos, inyectar estabilizantes al terreno. Adicionalmente, pueden aparecer incidentes en el hormigonado, debido a la falta de plasticidad o a un suministro irregular del mismo. La calidad del lodo tambin juega un papel importante. En presencia de cemento, la suspensin de bentonita tiende a flocular y formar una masa ms espesa que puede alcanzar la consistencia del hormign. Esta capa, que a veces es un verdadero mortero de bentonita-cemento y que se forma al contacto del hormign con el lodo, explica que, en el caso en que por la canaleta de hormigonado salga una masa de hormign fresco, exista una discontinuidad pura y simple del hormign del panel. Se trata de un grave defecto, que puede tener consecuencias desastrosas y que no es posible detectar antes de la excavacin.

4. COMPARACIN ENTRE LOS MTODOSA continuacin se plantean las diferencias entre los tres mtodos planteados. - La profundidad alcanzada por las excavadoras tipo kelly queda condicionada por la longitud del kelly. - Mientras que en sistemas de excavacin por cucharas bicables o con sistema del tipo kelly consumen entre un 20 y un 25 % de hormign ms sobre el terico, en el mtodo de la hidrofresa no se supera el 10 %. - Los movimientos de obra son muy lentos para los sistemas con cuchara. Adems, estos equipos requieren una gra auxiliar para colocar las armaduras, hormigonar y extraer las juntas. - Las cucharas de cable tienen mayor facilidad de movimiento, sin limitaciones de profundidad y permitiendo que, obras pequeas, una nica mquina realice todas las tareas. - La hidrofresa elimina la necesidad de utilizar juntas puesto que las ruedas dentadas permiten cepillar el hormign de los paneles de la primera fase y hormigonar a tope. Esto representa una importante ventaja en grandes profundidades. Esta ventaja se pierde en pequeas profundidades (menores de 15 m). Adems, hay que tener en cuenta que los primeros metros han sido ya excavados con prezanja.COLADO.doc 9 de 20

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5. CONSIDERACIONES IMPORTANTESUna obra de muros pantalla presenta esencialmente dos problemas fundamentales: - Un problema de resistencia de materiales - Un problema de deformacin de la pantalla y del terreno adyacente (asentamientos) Si bien el primer problema est tcnicamente resuelto, por lo menos desde el punto de vista de las aplicaciones prcticas, se debe reconocer que el segundo no se halla en esta situacin. En el momento actual, es prcticamente imposible prever con una precisin razonable los asentamientos que sufrirn los terrenos circundantes de una gran excavacin abierta al abrigo de un muro pantalla. Como mximo, se pueden indicar cualitativamente las medidas a adoptar para reducir estos asentamientos al mnimo. En efecto, los asentamientos estn ligados directamente con el grado de deformacin de la pantalla y del fondo de la excavacin. Naturalmente dependern de la naturaleza del terreno, pero tambin de la forma como se ejecuten las obras y sobre todo de las fases de excavacin y del anclaje o apuntalamiento del muro. La utilizacin de los anclajes pretensados permite, si estn situados correctamente, reducir al mnimo los asentamientos. A nivel de estudio y clculo ser til conocer que las deformaciones y los asentamientos del terreno sern tanto menos importantes cuanto ms alejado se est del equilibrio lmite de las tierras (activo y pasivo). En cuanto a los problemas de resistencia, estn totalmente condicionados por los empujes activos y pasivos que actan sobre la pantalla. Una vez que se han determinado, el clculo del muro consiste en un simple clculo de hormign armado. Es preciso subrayar la enorme importancia que tienen sobre los empujes los movimientos y las deformaciones de la pantalla. Es, por lo tanto, absolutamente necesario, antes de cualquier clculo, considerar este aspecto cinemtico. De todos modos, la mecnica de suelos es todava un arte en el que la observacin y la intuicin son, a veces, ms fecundas que los desarrollos matemticos, por lo tanto ser necesario recopilar todos los datos experimentales sobre el comportamiento elastoplstico efectivo del terreno y conseguir as nociones ms precisas referentes al coeficiente de reaccin del suelo.

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OTROS MTODOS CONSTRUCTIVOS1. INTRODUCCINUn pozo es una excavacin vertical o inclinada, de una seccin limitada con relacin a la profundidad. Los mtodos mecnicos de perforacin, introducidos a partir de los aos 60, presentan grandes ventajas frente al procedimiento convencional de perforacin y voladura. Estas ventajas radican en: - Mayor seguridad para el personal, ya que muchas veces no es necesario que los trabajadores se encuentren dentro de la excavacin. - Mejor estabilidad del terreno, al no ser necesario el uso de voladuras, el suelo no se deteriora y se obtienen superficies lisas. - Mejores rendimientos de perforacin, debido al menor tiempo de ejecucin - Menores costes, como consecuencia del aumento de la productividad. Aunque sea mayor la inversin inicial, esta se ve compensada por el ahorro en mano de obra y materiales que suponen estos mtodos. Existen tres grupos de mquinas que realizan excavaciones de grandes dimetros, con algunas diferencias segn la compaa que las fabrique, el emplazamiento y el proyecto en s mismo. Bsicamente, estos grupos son: - Shaft Drilling (profundizacin mediante plataforma de superficie) - Shaft Boring (profundizacin con mquina) - Raise Boring (perforacin mediante escariador de recalce) A continuacin veremos de qu se trata cada uno de ellos.

2. SHAFT DRILLINGEste sistema de perforacin de pozos de gran dimetro es una extensin de las tcnicas convencionales de perforacin rotativa utilizada en la extraccin de petrleo. Consiste en excavar un pozo en sentido descendente utilizando una plataforma de perforacin de gran dimetro que se encuentra situada en la superficie. La excavacin puede realizarse en una o varias etapas de ensanche. La evacuacin del material de la perforacin se consigue mediante la circulacin inversa del lodo de perforacin. Las principales componentes de una plataforma incluyen una torre con sus correspondientes subestructuras: bombas, malacate de elevacin, mesa de rotacin, gras mviles, sistema de enganche, cabeza giratoria a barra de transmisin tipo kelly. Para obtener una adecuada velocidad es preciso aplicar un determinado empuje que depender de la resistencia del suelo y del dimetro del pozo. Como el peso de las barras no es suficiente para obtener ese empuje necesario, se recurre a mecanismos hidrulicos que permite, adems de suministrar un empuje perfectamente controlado, subir y bajar las barras que constituyen la sarta de perforacin. Esta sarta est formada por el acoplamiento de rotacin, las barras de perforacin y el sistema de perforacin propiamente dicho.COLADO.doc 11 de 20

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La barra de perforacin se elige en funcin de la tensin mxima y las condiciones de torsin. En el sistema de perforacin se incluyen el trpano, los estabilizadores y los contrapesos. Los cortadores se montan sobre una base abovedada y se atornillan al trpano. A su vez, el trpano se atornilla al acoplamiento que sirve como base para colocar los contrapesos que estn asegurados a la barra de perforacin mediante un soporte tipo abrazadera. Los estabilizadores pueden aadirse directamente sobre el trpano y en la parte superior del sistema de perforacin para conseguir la direccin de la perforacin prevista. El revestimiento final en la perforacin consiste en un anillo reforzado de acero, equipado con guas externas para facilitar el desacoplamiento de la tubera de cementacin y su ajuste interior. Loas secciones se bajan con gatos hidrulicos o la misma torre de perforacin. Cada seccin se alinea y se suelda a la anterior para proporcionar estanqueidad. Cuando se termina, el espacio entre el revestimiento y la pared del pozo se rellena con una lechada de cemento.

Shaft Drilling

Se han desarrollado otras tcnicas de revestimiento basadas en elementos premoldeados. Si las condiciones del suelo lo permiten, se pueden utilizar otras tcnicas convencionales.

3. SHAFT BORINGEl equipo se denomina mquina de profundizacin de pozos (shaft boring machine) y se asemeja a una tunelera con personal a bordo, realizndose el transporte del lodo y el servicio desde la superficie. El principal problema se encuentra en la eliminacin del material de perforacin, para lo cual las fbricas han desarrollado diversas tcnicas. Una de las empresas dise una mquina con un chasis central cilndrico de 11,6 m de dimetro, con una cabeza cortante en la parte inferior y una rtula hidrulica en la parte de arriba. El chasis est dividido en cuatro pisos para los distintos servicios de la mquina: evacuacin de detritus, sala de control y zona de montaje de revestimiento del pozo. Durante el ciclo de avance, la mquina es sostenida por zapatas estabilizadoras que se extienden contra la pared. Para mantener la zona de control libre de polvo y gases, se hace conducir aire fresco a travs del espacio anular que forma el piso que soporta la cabeza cortante y la pared del pozo. Esta mquina incorpora importantes medidas de seguridad que incluye detencin de la cabeza cortante cuando desciendan las presiones de los dispositivos de anclaje o del aceite, proteccin contra las sobrecargas, baja presin del aire, etc.COLADO.doc 12 de 20

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La mquina lleva unos cilindros inclinados que controlan el empuje de los cortadores de disco en la rueda de corte. La rueda cortante gira en un plano vertical, radial a la lnea central del pozo. El eje de la rueda cortadora est colocado horizontalmente y se soporta mediante una vagoneta. La vagoneta se mueve, en unas columnas gua, en sentido descendente por medio de unos cilindros colocados debajo del escudo protector de polvo. La vagoneta se coloca en una estructura que gira sobre el eje vertical del pozo; la estructura de giro tambin soporta los componentes de evacuacin de detritus. La evacuacin de los detritus consiste en un brazo mvil en sentido vertical y adems, giratorio. Este brazo est adosado a un sistema de cangilones tipo almeja, encargado de llevar los materiales desde el fondo hasta una tolva fija, en la posicin de carga ms baja. Cuando la tolva se llena, es elevada y vaciada.

Shaft Boring

Otra empresa, dise una mquina capaz de realizar pozos verticales de ms de 5 metros de dimetro. En este caso, la cabeza perforadora es accionada por motores situados encima de ella. En el mismo plano se cuenta con unos dispositivos de anclaje que son los encargados de proteger la mquina contra el hundimiento del pozo. La perforacin est guiada por un sistema de lser, el alineamiento se realiza desde el panel de control del operador de la mquina. El movimiento de giro se transmite desde el sistema de anclaje a la cabeza perforadora a travs de una barra de transmisin y por cilindros de empuje, controlados por el operador para proporcionar la velocidad de penetracin requerida. Los detritus se llevan, por medio de unos raspadores que se encuentran en la cabeza perforadora, hasta el sondeo piloto.COLADO.doc

Shaft Boring

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FIUBA4. RAISE BORING




El revestimiento se coloca desde la plataforma de trabajo que est ubicada en la parte superior de la mquina, proporcionando un ciclo continuo de excavacin-revestimiento.

Es el sistema de ejecucin de un pozo por medios mecnicos entre dos o ms niveles, los cuales pueden ser subterrneos o el nivel superior estar en la superficie. Primero se efecta un sondeo piloto siguiendo despus con el ensanche en sentido ascendente. El dimetro requerido se logra en una o varias etapas aumentando el tamao de la cabeza de perforacin. Una vez seleccionado el lugar de emplazamiento ser necesario realizar una solera de hormign de unos 20 cm para nivelar y anclar la mquina. Su posicionamiento se regular mediante los cilindros de empuje de manera de asegurar la verticalidad (o la inclinacin requerida) El taladro piloto se realiza con un dimetro que es funcin del dimetro del varillaje y del escariado. Terminada esta operacin, habr que perfilar la superficie de apoyo de la cabeza del escariador para evitar desviaciones y retirar los estabilizadores, a excepcin de uno, del extremo de la sarta antes de colocar la cabeza del escariador, de esta forma aumentar el par disponible para hacer girar la cabeza de corte. Luego, se iniciar el escariado, evitando al mximo que las irregularidades de la superficie de emboquille puedan torcer la cabeza de corte y flexar el varillaje. Las configuraciones ms tpicas de la cabeza del escariador son plana, escalonada, abovedada o doble abovedada. El perfil plano est equipado con un menor nmero de cortadores que las dems configuraciones; este perfil resulta ms fcil de desplazase bajo tierra. En el perfil escalonado el dimetro del hueco puede variarse con la adicin o eliminacin de escalones. Los perfiles abovedados proporcionan buena estabilidad en el hueco y un perfil redondo. En pruebas realizadas en Noruega, se observ que es posible cargar la cabeza plana con 190 tn frente a las 90 tn de una cabeza abovedada. Adems, con la cabeza plana se finaliz la tarea tres das antes que con la cabeza en forma de bveda. Los cortadores podrn ser discos, de entalladura (es un tipo de disco con varias estructuras de corte) o rodillos con insertos de carburo de tungsteno, utilizados en formaciones rocosas muy duras.

Raise Boring

Cada mquina de Raise Boring se disea en conjunto con una configuracin propia de la sarta de perforacin, para transmitir el mximo par y empuje sin que se produzcan fallos. Si la relacin entre el dimetro de la cabeza y el tamao de la sarta aumenta, aparecen grandes momentos flectores y aumenta la frecuencia de falla.

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5. OTRAS APLICACIONESHORIZONTAL BORING Esta tcnica nace como una competencia a la voladura y a la mquina tunelera. Se trata de un Raise Boring modificada en la mquina y en la cabeza escariadora. Primero se perfora el taladro piloto, teniendo en cuenta la precisin por medio de un sistema de control de direccin. El giro de los cortadores puede adecuarse dependiendo del tipo de proyecto. La cabeza escariadora se disea de manera especial para facilitar la evacuacin de los detritus cuando sta gira. 5.2. DOWN BORING Se usa con un pre-perforador del taladro piloto para la perforacin ciega de los pozos. El material proveniente de la excavacin se elimina mediante la circulacin inversa de agua o aire o sistema en vaco. Se necesita una plataforma pequea en frente del escariador para el pre-perforador y los estabilizadores fijos montados sobre la sarta de perforacin. El nmero de estabilizadores se determina en funcin de la profundidad y la inclinacin del pozo.

Horizontal Boring

Down Boring

5.3.

RAISE BORING DE PERFIL BAJO

Diseados para lugares de difcil acceso. Estas mquinas emplean un sistema de conduccin compensado con motores de eje hueco, cambio telescpico y cilindros de alimentacin telescpicos. Resulta necesario disponer de un mayor espacio en el plano lateral.

Raise Boring de perfil bajo

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DOWN REAMER

Es bsicamente un Raise Boring, que en lugar de la sarta de perforacin lleva unos pesos en forma de roscas para facilitar el empuje necesario en la perforacin y para permitir que suba la mquina. Los componentes que hacen diferente a este modelo son la estructura en forma de araa que soporta ocho torres con cinco extensiones. Debajo de la estructura de araa y encima de la cabeza cortante se sitan los estabilizadores. El cambio de cortadores puede efectuarse en el interior del hueco, permitiendo perforar el pozo sin la necesidad de subir los cortadores para su cambio. 5.5. BORPARK

La perforacin se realiza desde un nivel inferior en el que tambin se encuentra el control de la mquina. Puede perforar verticalmente hasta con un ngulo de 30.

Down Reamer

Mquina Bokpark

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SELECCIN DEL MTODO DE CONSTRUCCINFactor de Seleccin Consideraciones de diseo Seguridad No se necesita personal para trabajar bajo tierra El sistema utiliza operarios trabajando bajo tierra. Se considera ms seguro que los mtodos convencionales de profundizacin debido a que el operario se encuentra localizado fuera del frente de trabajo Est limitado por el par de torsin Limitados por la disponibilidad de equipos. De 5 a 7,5 m de de la mquina. Pozos de 100 m dimetro. han sido perforados con un dimetro de 6 m. Hay casos en que se han perforado hasta profundidades de 1100 m Slo se precisan labores subterrneas para el montaje y evacuacin Precisa operaciones de equipamiento en ambientes reducidos. Considerado el ms peligroso de los cinco mtodos SHAFT DRILLING RAISE DRILLING SHAFT BORING Mtodo Convencional

Tamao del pozo

Profundidad del pozo

Limitados por necesidades de profundidad, disponibilidad de equipos y costes. Dimetro de perforacin de ms de 6 m. Limitados por disponibilidad de equipos, costes y dimetros.

Precisa ser superior a 3-3,7 m. El lmite superior no est controlado por el mtodo. La verticalidad puede controlarse dentro de unas tolerancias que se ajustan en los extremos. La construccin de pozos ms precisa en cuanto a la verticalidad. El mtodo convencional de perforacin y voladura puede alterar el terreno por agrietamiento.

Verticalidad del pozo

La desviacin puede estimarse con datos geolgicos. Dificultad de mantener un pozo absolutamente vertical. Tolerancias propuestas para el diseo 0,25-0,5

Alteracin del suelo Sincronizacin Horarios

La verticalidad del pozo se controla por el sondeo piloto. La exactitud de ste junto con una operacin cuidadosa controlan la medicin direccional. La tolerancia del diseo podra especificarse basndose en las necesidades. Proporciona alteraciones mnimas Proporciona alteraciones mnimas de la pared del pozo de la pared del pozo. Tpicamente mucho ms rpido Comprenden desde 1,7 m/da a que los mtodos de construccin 2,8 m/da convencionales.

La verticalidad del pozo se controla por el sondeo piloto, sin embargo tiene la posibilidad de control adicional cuando se haya desviado el sondeo piloto.

Proporciona alteraciones mnimas Limitado a un avance por relevos de la pared del pozo. Comprenden desde 6 m/da a 7,5 Comprenden desde 6 m/da a 7,5 m/da m/da

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Consideraciones operacionales Agua subterrnea El mtodo proporciona un control del agua subterrnea durante la excavacin Sostenimiento proporcionado por la presin hidrulica y una capa de polmero impermeable, permitiendo la excavacin en condiciones de suelo de baja calidad geotcnica. El revestimiento compuesto de acero/hormign se utiliza en suelos poco consistentes. Una capa del material bituminoso puede usarse para controlar el agua subterrnea. Donde sea necesario el agua se La fluencia o entrada de agua controla con tratamientos previos requiere un pretratamiento (por inyeccin o congelacin) No es posible Temporalmente el sostenimiento puede colocarse a una distancia corta detrs del frente de avance La fluencia o entrada de agua requiere un pretratamiento (por inyeccin o congelacin) Temporalmente el sostenimiento puede colocarse a una distancia corta detrs del frente de avance

Sostenimiento durante la excavacin

Revestimiento final

Ningn requerimiento especial. Disponibilidad de sistemas de revestimiento ms rpidos.

El revestimiento final puede instalarse durante la excavacin.

El revestimiento final puede instalarse durante la excavacin.

Varios Otras consideraciones Equipamiento del pozo

Precisa accesos subterrneos.

Precisa accesos subterrneos.

Si el revestimiento final de acero La desviacin del sondeo piloto est instalado, se puede ahorrar impide subir a hombres y un tiempo considerable por la material. instalacin de guiaderas, plataformas y tuberas. Todos los accesos se pueden alinear anteriormente para la soldadura del sistema de montaje del fondo.

Equipamiento a medida que se profundiza o al final del revestimiento si es necesario.

Equipamiento a medida que se profundiza o al final del revestimiento si es necesario.

Costes Iniciales Operativos Altos Medios Medios Medios Altos Medios Bajos Altos

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