Método y disposición para mejorar el terreno y/o para elevar estructuras.

Un método para la condensación, el llenado o la sustitución de terreno y/o la elevación de estructuras,

el método consiste en proporcionar, en el terreno o la estructura, un agujero (6), disponer en el agujero (6) una barra de inyección (1) y un elemento de expansión (2) que se proporciona en relación con la misma, e inyectar una sustancia en el elemento de expansión (2), caracterizado por utilizar, para esa inyección, una sustancia, que se expande como consecuencia de una reacción química, de modo que se genera una fuerza que presiona el elemento de expansión (2) contra el terreno principalmente por la reacción química.

Método y disposición para mejorar el terreno y/o para elevar estructuras

Antecedentes de la invención La invención está relacionada con un método para mejorar el terreno y/o elevar estructuras con base en el suelo, el método comprende proporcionar un agujero en el terreno o la estructura, disponer en el agujero una barra de inyección y un elemento de expansión que se proporciona relacionado con la misma, e inyectar una sustancia en el elemento de expansión.

La invención además está relacionada con una disposición para mejorar el terreno y/o para elevar estructuras, la disposición comprende una barra de inyección que se va a disponer en un agujero y se proporciona relacionada con el elemento de expansión, una sustancia que se va a inyectar en el elemento de expansión y unos medios para inyectar la sustancia en el elemento de expansión.

El terreno se mejora p. ej. con el fin de aumentar la capacidad portante del mismo o con el fin de rellenar espacios vacíos en el mismo. Además, la mejora del terreno es necesaria si se han de amortiguar las vibraciones transmitidas a través del terreno o si se ha de evitar la licuefacción del terreno que tiene lugar en relación con los terremotos. Un proceso para elevar estructuras, a su vez, se refiere p. ej. a la elevación y estabilización de edificios o cimientos de edificios o pisos que estén dañados, hundidos o desplazados. Por otra parte, el proceso para elevar estructuras comprende la elevación y estabilización de campos o carreteras pavimentadas hundidas, tales como carreteras o pistas de cemento y asfalto.

El deterioro del terreno o el hundimiento de estructuras puede ser provocado p. ej. por terreno poco consolidado, erosión inducida por agua, tipo inapropiado de terreno durante la construcción, deterioro por fuerzas de rozamiento en el terreno o variaciones de temperatura o de las condiciones de humedad. Además, el deterioro del terreno puede ser provocado por cambios en las condiciones debido a daños mecánicos, tales como rotura de tubos de agua o de alcantarillado. Además, las condiciones del terreno pueden cambiar debido a la influencia de fuerzas dinámicas.

Con el fin de mejorar el terreno, el terreno que tiene una pobre capacidad portante se sustituye por una sustancia que tiene una mejor capacidad portante. Tal proceso denominado intercambio de masa es extremadamente laborioso y caro. Además, se utilizan técnicas de pilotaje, tal como pilotes con rozamiento que, mediante rozamiento, son soportados por el terreno, o pilotes de base que descansan sobre la capa inferior dura. El pilotaje requiere equipo pesado y complejo, que somete al entorno a ruido y trastornos adicionales. Dado que el pilotaje se sujeta a una estructura, somete a la estructura a cargas puntuales cuando la estructura está soportada por los pilotes, y no por el terreno.

El documento EP 0 851 064 describe una solución para mejorar la capacidad portante del terreno. En la solución, el terreno está provisto de agujeros en los que se inyecta una sustancia que se expande como consecuencia de una reacción química. El documento EP 1 314 824 describe una solución similar en donde se utiliza una sustancia para producir una presión de más de 500 kPa. En la práctica, se ha observado que en estas soluciones, la única manera de determinar la dosis que se inyecta es supervisar la superficie de la tierra o a la altura de un edificio, y detener la inyección cuando se observa una reacción en estos aspectos. Cuando estas soluciones se utilizan en relación con terrenos porosos y blandos en particular, los procedimientos para dosificar apropiadamente la sustancia que se va a inyectar y dirigir la fuerza de expansión correctamente así como mantener la sustancia en el lugar deseado suponen tareas muy difíciles.

El documento JP 7 018 651 describe una solución en donde unos cuerpos de bolsas expansibles se disponen en agujeros perforados en el terreno. Un agente endurecedor se bombea adentro de las bolsas con una presión alta. Debido al uso de una alta presión hidráulica, los dispositivos utilizados son complejos y, p. ej., se necesitan válvulas que son sensibles a fallos en condiciones difíciles. Por otra parte, en un terreno blando, no hay certeza de que la bolsa permanece en su sitio, por lo tanto es muy difícil condensar una parte de terreno blando por medio de esta solución. Aún más, si la bolsa se rompe, el proceso de condensación queda totalmente fuera de control. El documento JP 10 195 860 describe una solución similar en donde se utiliza una bolsa flexible. Esta solución también sufre problemas similares a los descritos anteriormente. El documento JP 2003 105 745 describe una solución en donde se inyecta mortero plástico en el terreno o en una bolsa dispuesta en el terreno. Los problemas descritos anteriormente también están presentes en esta solución cuando se inyecta una sustancia en una bolsa.

El documento JP 9 158 235 describe una solución para corregir la inclinación de un edificio. La solución comprende perforar un agujero que se extiende bajo los cimientos del edificio. Aquí, bajo los cimientos, se dispone una bolsa flexible a través de tubos independientes transporta agua y una sustancia de consolidación. El objetivo es elevar el edificio a través del llenado de la bolsa. Esta solución también requiere el uso de una presión hidráulica extremadamente alta, lo que se tiene como resultado equipos complejos y sensibles a fallos. Los equipos también incluyen una pluralidad de tubos, lo que aumenta su complejidad. Por otra parte, si se rompe una bolsa mientras está en uso, la estructura se puede derrumbar en la bolsa en particular, por lo que el método es muy arriesgado.

Breve descripción de la invención Un objeto de la presente invención es proporcionar un método y una disposición novedosos para mejorar el terreno y/o para elevar estructuras.

El método de la invención se caracteriza por el uso, para esa inyección, de una sustancia que se expande como consecuencia de una reacción química, de modo que, principalmente por la reacción química, se genera una fuerza que presiona el elemento de expansión contra el terreno.

Por otra parte, la disposición de la invención se caracteriza porque la sustancia que se inyecta en el elemento de expansión es una sustancia que se expande como consecuencia de una reacción química, de modo que, principalmente por la reacción química, se genera una fuerza que presiona el elemento de expansión contra el terreno.

Una idea de la invención es que el agujero se forma en el terreno o en la estructura, y en el agujero se dispone una barra de inyección acompañada por un elemento de expansión inclinable. En el elemento de expansión se inyecta una sustancia que se expande como consecuencia de una reacción química. El elemento de expansión relleno con la sustancia que ha reaccionado condensa, llena o sustituye el terreno circundante o eleva además de estabilizar estructuras con base en el suelo. La reacción química genera una fuerza que presiona el elemento de expansión contra el terreno, que expande la sustancia inyectada en el elemento de expansión. La sustancia también se endurece muy rápidamente, de modo que en la solución no se necesitan válvulas para mantener la sustancia dentro del elemento de expansión. El elemento de expansión permite que la sustancia expansible sea colocada de una manera controlada en el punto que se desee. De este modo, la ubicación de la presión de expansión está completamente controlada. También, p. ej., en terrenos sueltos, la sustancia puede estar provista de una alta resistencia a la compresión. La barra de inyección se puede disponer en un agujero muy pequeño, por lo que no se necesitan grandes excavaciones. Dado que la sustancia se endurece muy rápidamente, si el elemento de expansión se rompe no se producen sustanciales movimientos incontrolados y amplios de la sustancia. Además, cuando se utiliza para elevar estructuras, la rotura del elemento de expansión no daña sustancialmente la resistencia de los cimientos de un edificio. Con todo, las máquinas y los dispositivos a utilizar en la solución son bastante pequeños y sencillos y, lo que es más, la solución es excelente en lo que se refiere a seguridad en el trabajo.

La idea de una realización es que la barra de inyección se deja en su sitio en el terreno para anclar el elemento de expansión y la sustancia expandida en la misma en su sitio. Esto asegura que el elemento de expansión permanece en un punto deseado también en terreno blando.

La idea de una segunda realización es que la barra de inyección se dispone para penetrar a través del elemento de expansión y, en sus lados, la barra de inyección está provista de unas aberturas para que la... [Seguir leyendo]

1. Un método para la condensación, el llenado o la sustitución de terreno y/o la elevación de estructuras, el método consiste en proporcionar, en el terreno o la estructura, un agujero (6) , disponer en el agujero (6) una barra de inyección (1) y un elemento de expansión (2) que se proporciona en relación con la misma, e inyectar una sustancia en el elemento de expansión (2) , caracterizado por utilizar, para esa inyección, una sustancia, que se expande como consecuencia de una reacción química, de modo que se genera una fuerza que presiona el elemento de expansión (2) contra el terreno principalmente por la reacción química.

2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado por determinar las características del terreno antes de inyectar, determinar la cantidad de la sustancia a inyectar en el elemento de expansión (2) antes de inyectar sobre la base de las características del terreno, el volumen del elemento de expansión (2) y un efecto deseado.

3. Un método según la reivindicación 1, caracterizado por determinar la cantidad de la sustancia a inyectar en el elemento de expansión (2) mediante la supervisión del elemento de expansión (2) que se está rellenando.

4. Un método según la reivindicación 3, caracterizado por supervisar el elemento de expansión (2) que se está rellenando por medio de un radar de tierra.

5. Un método según la reivindicación 3, caracterizado por supervisar el elemento de expansión (2) que se está rellenando por medio de un sensor de presión.

6. Un método según la reivindicación 3, caracterizado por supervisar el elemento de expansión (2) que se está rellenando por medio de una cámara termográfica.

7. Un método según la reivindicación 3, caracterizado por supervisar el elemento de expansión (2) que se está rellenando por medio de los sentidos de la audición y/o sensibilidad, de tal manera que el proceso de inyección de la sustancia en el elemento de expansión (2) se detiene después de que el elemento de expansión (2) se ha roto.

8. Un método según la reivindicación 1, caracterizado por determinar la cantidad a inyectar en relación con la elevación de una estructura (10) por medio de la observación de la transferencia vertical de la estructura (10) .

9. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por dejar la barra de inyección (1) en su sitio en relación con el elemento de expansión (2) después de que la sustancia se ha expandido.

10. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por disponer la barra de inyección (1) a través del elemento de expansión (2) y por disponer la sustancia para que fluya adentro del elemento de expansión (2) a través de unas aberturas (5) en un lado de la barra de inyección (1) .

11. Un método según la reivindicación 10, caracterizado porque la barra de inyección (1) comprende un tubo exterior provisto de unas aberturas (5) , y un tubo interior dispuesto en el interior del mismo, la sustancia a inyectar se introduce a lo largo del tubo interior y el tubo interior se saca del interior del tubo exterior cuando la sustancia se está inyectando.

12. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por disponer que la reacción de expansión de la sustancia se produzca dentro del elemento de expansión (2) en un espacio hermético al aire.

13. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por disponer la sustancia para que reaccione después de más de 25 segundos desde que se ha inyectado en una bolsa (2) .

14. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por disponer la sustancia para que reaccione después de menos de 50 segundos desde que se ha inyectado en el elemento de expansión (2) .

15. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por disponer la sustancia para que se expanda de 1, 5 a 20 veces su volumen original.

16. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por determinar, antes de la inyección, una resistencia final a la compresión de la sustancia a inyectar.

17. Un método según la reivindicación 16, caracterizado por determinar la resistencia final a la compresión de la sustancia a inyectar sobre la base de la resistencia del terreno y el volumen del elemento de expansión (2) .

18. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por permitir que parte de la sustancia vaya a través de la pared del elemento de expansión (2) .

19. Una disposición para la condensación, el llenado o la sustitución de terreno y/o para elevar estructuras, la disposición comprende una barra de inyección (1) que se va a disponer en un agujero (6) y se proporciona en relación con un elemento de expansión (2) , una sustancia a inyectar en el elemento de expansión (2) , y unos medios

(4) para inyectar la sustancia en el elemento de expansión (2) , caracterizada porque la sustancia a inyectar en el elemento de expansión (2) es una sustancia que se expande como consecuencia de una reacción química, de modo que se genera una fuerza que presiona el elemento de expansión (2) contra el terreno principalmente por la reacción química.

20. Una disposición según la reivindicación 19, caracterizada porque la barra de inyección (1) se dispone a través del elemento expansión (2) , por lo que el elemento de expansión (2) está en su extremo inferior sujeto a la barra de inyección (1) por medio de un sujetador inferior (3a) y en su extremo superior por medio de un sujetador superior (3b) , y porque un lado de la barra de inyección (1) está provista de unas aberturas (5) a través de las cuales se permite fluir a la sustancia adentro del elemento de expansión (2) .

21. Una disposición según la reivindicación 20, caracterizada porque el sujetador inferior (3a) y/o el sujetador 10 superior (3b) se hacen movibles en relación con la barra de inyección (1) .

22. Una disposición según la reivindicación 20 o 21, caracterizada porque la barra de inyección (1) comprende un tubo exterior provisto de aberturas (5) , y un tubo interior dispuesto en el interior del tubo exterior para introducir la sustancia a inyectar en el interior del elemento de expansión, el tubo interior se puede sacar del interior del tubo exterior.

23. Una disposición según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22, caracterizado porque el elemento de expansión (2) se fabrica con un material hermético al aire.

24. Una disposición según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23, caracterizada porque la sustancia expansible es de tal manera que su reacción de expansión empieza después de más de 25 segundos desde que se inyecta en el elemento de expansión (2) .

25. Una disposición según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 24, caracterizada porque la sustancia expansible es de tal manera que se expande de 1, 5 a 20 veces su volumen original.