Dispositivo para la compactación de terreno.

Dispositivo (10) para el suministro de materiales inertes a sistemas de vibración para la compactación deterreno,

estando instalado dicho dispositivo en un equipo (20) de compactación del terreno (100),comprendiendo dicho equipo de compactación:

- una máquina (21) de funcionamiento autopropulsado dotada de una torre (22) o brazo (50) parasoportar una batería (22a) de perforación que comprende una herramienta de vibración para lacompactación del terreno; y

- un cajón (23) (23') para transportar materiales inertes que van a alimentarse, por medio de unacanalización (30), a dicha batería (22a) de perforación en un orificio en el terreno (100),presentando el dispositivo (10) una forma sustancialmente de tolva y deslizándose entre una primera alturainferior próxima al terreno (100) y una segunda altura, superior a la primera, en las que el cajón seencuentra (23, 23'), y en la que el material inerte contenido en el mismo se desliza automáticamente en elcofre (54) de dicho cajón para entrar directamente en la canalización (30) que lo llevará a la base delorificio,

estando el dispositivo (10) caracterizado porque está dotado de una puerta (11) de descarga de dichosmateriales inertes contenidos en el mismo, móvil entre una primera posición cerrada y una segundaposición abierta en la que permite descargar los materiales inertes contenidos dentro del mismo en el cajón23, teniendo lugar la apertura de la puerta (11) de descarga por medio de la activación de mediosmecánicos asociados al dispositivo (10) y al cajón (23) (23').

La presente invención se incluye en el campo de las tecnologías de compactación de terreno por medio de compactación y, en particular, se refiere a un dispositivo para el suministro de materiales inertes a sistemas de vibración para la compactación de terreno.

Se conoce que la compactación de terreno a través de vibración inducida puede llevarse a cabo por medio de sistemas de vibración para la compactación de terreno que operan en uno o más orificios en el terreno.

Se conocen tres tipologías de compactación diferentes:

-la vibroflotación por vía húmeda para suelos no coherentes;

-la vibrocompactación a través de columnas de material inerte seco (generalmente grava) , para suelos cohesivos y mixtos; y

-la vibrocompactación a través de columnas de material inerte cementado (generalmente grava) , también seco.

En el primer caso, es decir para la compactación de suelos no coherentes, la compactación de suelos de grava arenosa requiere el uso de sistemas que operan a baja frecuencia, cuya acción produce el mejor grado posible de autodensificación. Esto se debe al hecho de que las tipologías de suelos granulados, sujetos a vibración, tienden a autodensificarse. El sistema puede estar colgando de una excavadora de cable o dirigido a lo largo de un mástil (torre de guiado) .

Tanto el apilamiento como la compactación de terreno se ven favorecidos por chorros de agua de caudal y presión ajustables, cuyo suministro se lleva a cabo a través de bombas y líneas dedicadas dentro del propio sistema. La compactación se lleva a cabo de abajo arriba, con intervalos de elevación y tiempos de tratamiento fijos.

El terreno de relleno, también conocido como material inerte transportado, se inserta mediante la apertura del orificio (generalmente con una abertura cónica) con la ayuda de medios de operario, tales como cuchillas engomadas. Estos sistemas se denominan de alimentación desde arriba en la jerga técnica.

El resultado final del tratamiento depende de la elección correcta del sistema de compactación, adaptado al tipo de terreno presente en el lugar de operación.

Desde el punto de vista mecánico, la vibración produce un asentamiento de los gránulos que componen el terreno tras lo cual estos se disponen en una capa más gruesa. El radio de vibrocompactación alcanzable partiendo del eje del orificio depende del terreno, del sistema de compactación usado y del procedimiento elegido. En algunos tipos de terreno y para intensidad de tratamiento elevada es posible ver reducciones del volumen de depósito de hasta el 10%.

Por otro lado, en cuanto a los sistemas de vibración de compactación de terreno que operan a través de columnas de grava seca, para suelos cohesivos y mixtos, se usan principalmente sistemas neumáticos, en los que el material de grava de suministro sale, por la presión del aire, en la punta de una herramienta (estos sistemas se conocen como sistema de alimentación desde abajo) . En estos sistemas, una batería de vibración se guía a lo largo de una torre de guiado (mástil) y se perfora en profundidad con la ayuda de un dispositivo de empuje (por ejemplo, un cabrestante, un cilindro o un sistema con reductor de motor) . Cuando se alcanza la profundidad final (generalmente inferior a 20 m) , la herramienta se extrae de tal manera que se permite la salida simultánea de los materiales inertes. La siguiente introducción de la herramienta produce la compresión de los materiales inertes en el terreno y su compactación.

La acción de un cabrestante de empuje provoca una compactación óptima de la columna y una extensión en profundidad de la densificación superior a la profundidad máxima alcanzada. La columna de material inerte compactado dentro del orificio en el terreno se forma entonces mediante etapas posteriores de extracción, salida y compresión de los materiales inertes tanto hacia abajo como lateralmente en el terreno. De este modo pueden obtenerse elementos columnares que, al interaccionar con el terreno, soportan las cargas.

Desde el punto de vista mecánico, en presencia de suelos cohesivos y mixtos, es posible obtener también una autodensificación del propio terreno, a través de vibraciones horizontales y una compresión lateral del terreno, pero este efecto de densificación debe evaluarse previamente y está conectado en cualquier caso, en primer lugar, con la presencia de agua en el terreno.

Por otro lado, las columnas de grava compactada a través de una vibración, en su forma típica, presuponen que el terreno no está dispuesto para la autodensificación a través de vibración. La mejora producida a través del uso de esta técnica consiste, por tanto, en una mayor rigidez, una mayor resistencia a cortante y en el efecto favorable para la densificación suministrado por las propias columnas. Las principales ventajas de los sistemas de vibración para la compactación de terreno que operan a través de columnas de materiales inertes secos son:

-el material inerte sale por la punta de la herramienta y el terreno siempre se mantiene soportado y la columna es continua en toda su longitud;

-se excluye el flujo de retorno de suelos;

-el apilamiento tiene lugar solamente en una etapa y de manera continua;

-el uso del mástil y de la guía de batería impide desviaciones de la línea vertical;

-no se usa agua, por tanto, no hay flujos de retorno, lodo o anegamiento del plano de trabajo.

Eventualmente, las compactaciones llevadas a cabo a través de columnas cementadas de materiales inertes conducen a la creación de elementos de cimentación llevados a cabo con la misma tecnología compactación por vía seca descrita anteriormente. La cementación del elemento tiene lugar de manera simultánea al asentamiento de los materiales inertes: o bien a través de la inyección de mezcla cementada dentro del sistema, o usando un material

premezclado, en el que se añade al material inerte la suficiente cantidad de cemento para llegar a un producto terminado de calidad deseada. En ambos casos, la vibración inducida y la introducción forzada de material inerte sin retirada de terreno, conducen al mismo efecto final de compactación del terreno.

La acción llevada a cabo por las columnas de grava vibrocompactadas cementadas es equivalente a la de un poste.

Esta última técnica proporcionar la realización del relleno del orificio dentro del cual se inserta la herramienta de vibración con terreno extraído in situ o por medio de material inerte, introducción que se inserta desde la abertura del orificio con medios mecánicos apropiados (cuchillas engomadas) .

Los dos sistemas de vibrocompactación descritos anteriormente, tal como se muestra, comprenden la carga de una tolva móvil sobre la torre de guiado lo que trae el material inerte (generalmente grava con diferente tamaño de partícula) desde la altura de base en la que se carga mediante la cuchilla engomada, hasta la parte superior del propio sistema.

El modo en el que los materiales inertes se insertan dentro de la herramienta de vibración tiene lugar generalmente volcando la tolva.

Este vuelco puede llevarse a cabo o bien de manera mecánica o bien de manera hidráulica.

Según esta técnica, el sistema presenta una máquina de funcionamiento equipada con una torre vertical de guiado, a la que está sujeta una batería de perforación dotada de una herramienta de vibración (vibro) de extremo de compactación de terreno y, a veces, un recipiente dispuesto en la parte superior del vibro. A este último, se fija un acoplamiento mecánico de tipo “gancho”, que actúa como asiento sobre el cual se desliza un rodillo solidario con la tolva y que sujeta la estructura respecto al vuelco.

Si no está presente el recipiente, la tolva descarga el material inerte directamente dentro de la batería.

Dado que los brazos de palanca de este sistema son generalmente pequeños, las fuerzas requeridas para llevar a cabo el vuelco son muy grandes y fuerzan a dimensionar las estructuras de soporte para estas condiciones de gran 50 carga, a menudo controlables con dificultad.

La ventaja de este modo de funcionamiento es que se realiza la carga “automática” e independiente del operario, que puede continuar llevando a cabo el tratamiento sin preocuparse acerca de lo que está teniendo lugar realmente durante la transferencia de la grava desde la tolva al propio sistema.

Por otro lado, si el accionamiento es de tipo hidráulico, existe la ventaja de reducir enormemente las cargas cíclicas derivadas de las operaciones de vuelco, mediante brazos de trabajo más grandes de los accionadores, lo que permite entre otras cosas también... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (10) para el suministro de materiales inertes a sistemas de vibración para la compactación de terreno, estando instalado dicho dispositivo en un equipo (20) de compactación del terreno (100) , 5 comprendiendo dicho equipo de compactación:

-una máquina (21) de funcionamiento autopropulsado dotada de una torre (22) o brazo (50) para soportar una batería (22a) de perforación que comprende una herramienta de vibración para la compactación del terreno; y

-un cajón (23) (23’) para transportar materiales inertes que van a alimentarse, por medio de una canalización (30) , a dicha batería (22a) de perforación en un orificio en el terreno (100) ,

presentando el dispositivo (10) una forma sustancialmente de tolva y deslizándose entre una primera altura inferior próxima al terreno (100) y una segunda altura, superior a la primera, en las que el cajón se encuentra (23, 23’) , y en la que el material inerte contenido en el mismo se desliza automáticamente en el cofre (54) de dicho cajón para entrar directamente en la canalización (30) que lo llevará a la base del orificio,

estando el dispositivo (10) caracterizado porque está dotado de una puerta (11) de descarga de dichos materiales inertes contenidos en el mismo, móvil entre una primera posición cerrada y una segunda posición abierta en la que permite descargar los materiales inertes contenidos dentro del mismo en el cajón 23, teniendo lugar la apertura de la puerta (11) de descarga por medio de la activación de medios mecánicos asociados al dispositivo (10) y al cajón (23) (23’) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque se guía entre dicha primera altura y dicha segunda altura mediante una pluralidad de guías (41) de la torre (22) .

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la puerta (11) de descarga se engancha temporalmente en posición cerrada mediante al menos un tope mecánico a diferencia de medios (12) elásticos.

4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la puerta (11) de descarga, cuando está cerrada, constituye al menos una parte de pared lateral de dicho dispositivo (10) de forma en sección decreciente,

que tiene una pluralidad de paredes dispuestas de manera que se permite la descarga del material contenido hacia dicha canalización (30) .

5. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios mecánicos asociados al dispositivo (10) y al cajón (23) (23’) están constituidos por al menos un par de barras (14) ; pivotando cada barra (14) de manera centrada en un pasador (14a) respecto al dispositivo (10) y estando articuladas en un extremo respecto a medios (15) de sujeción para dicha puerta (11) , y en el otro extremo respecto a al menos un rodillo (14b) ; provocando la acción de al menos un tope (52) del cajón (23) (23’) en el rodillo (14b) la rotación de las barras (14) y la liberación de los medios de bloqueo de la puerta (11) a diferencia de los medios (12) elásticos con la consiguiente apertura de la propia puerta.

6. Dispositivo según la reivindicación 1, que comprende además una pared (56) de extremo y en el que la puerta (11) , cuando se abre, gira un ángulo de modo que forma continuidad con la propia pared (56) de extremo.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que al menos un empujador (57) de resorte situado en el cajón

(23) (23’) , golpea contra la puerta (11) moviéndola de nuevo hacia la posición cerrada, activados por el movimiento de descenso de la tolva realizado al final de la descarga, mientras que los medios (12) elásticos, cuando no están tensados, empujan los medios (15) de tope hasta bloquear la puerta (11) en la posición cerrada.

8. Dispositivo según la reivindicación 1, que comprende además una cámara (58) situada en la parte superior del cajón (23) (23’) para mostrar la presencia de materiales inertes dentro de la tolva (10) o para señalizar la necesidad de una nueva carga.

9. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la transferencia de los materiales inertes desde la tolva (10) al cajón (23) (23’) tiene lugar a través de la apertura automática de la puerta (11) cuando la tolva (10) ha alcanzado la altura relativa de carga con respecto a la parte superior de la batería (22a) de perforación.

10. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho equipo (20) de compactación en el que está instalado está dotado de un brazo (50) inclinable en cuya parte superior está colgada dicha batería (22a) de perforación, libre de guías laterales y dotado de medios de tracción para su manipulación vertical; moviéndose dicho dispositivo (10) independientemente de dicha batería (22a) de perforación por medio de un cable (60) de tracción respectivo.