Método de sangría estática
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El método de indentación estática es una tecnología en la que elementos prefabricados (pilotes, tuberías, tablestacas) se sumergen en el suelo mediante instalaciones de prensado de pilotes (hasta pilotes pesados de grandes secciones 350 × 350 mm y 400 × 400 mm ). Las instalaciones desarrollan una fuerza de indentación de hasta 35 toneladas y pueden cargar 15 pilas de hasta 6 m de largo por turno [1] . Al mismo tiempo, la precisión del hincado de pilotes está garantizada por pozos líderes con una profundidad inferior a la marca de diseño de hasta 0,5–1,0 m , que se organizan de antemano con equipos de perforación [1], lo que excluye los efectos dinámicos y de vibración.
Historia
Se ha utilizado en San Petersburgo desde principios de la década de 1970 como plataforma estacionaria y desde mediados de la década de 1980 como unidades autopropulsadas en el USV-120M, USV-160 con una fuerza de indentación de hasta 160 toneladas de fuerza .
Tecnología de indentación de pilotes de hormigón armado, tablestacas y tuberías
Etapa preparatoria
Antes del inicio del trabajo, se lleva a cabo la preparación del sitio de construcción . En la mayoría de los casos, basta con realizar una nivelación aproximada, ya que las instalaciones de pilotaje trabajan en pendientes y sumergen los pilotes hasta la marca de diseño a una profundidad de 10 m directamente desde la marca diurna de la superficie del suelo. Si es necesario, se organiza un pozo, cuyas dimensiones son mayores que el tamaño del edificio por el ancho tecnológico ( 1-3 m ) necesario para sumergir los pilotes de esquina y los pilotes extremos ubicados cerca del borde del pozo.
Además, en el período preparatorio, se realizan trabajos de prueba de pilotes y pruebas estáticas de pilotes de prueba, en base a las cuales se toman decisiones de diseño sobre el número, la longitud y la sección transversal de los pilotes utilizados, la necesidad y la profundidad de las perforaciones guía se confirman o corrigen. Las instalaciones de pilotaje facilitan la realización de pruebas estáticas debido a su precisión de inmersión y la presencia de instrumentos en la cabina del operador del IED para controlar la fuerza de presión a lo largo de toda la longitud del elemento sumergido. Además, de acuerdo con los requisitos de SP 24.13330.2011 [2] , el factor de confiabilidad para las pruebas estáticas es un 16% menor que para las dinámicas.
Etapa de producción
El ciclo tecnológico de indentación de pilotes incluye las siguientes operaciones: instalación del IED en el punto de indentación; cargar artefactos explosivos improvisados con cargas calibradas; eslingado, elevación y carga de elementos sumergidos en las abrazaderas hidráulicas del dispositivo de presión (conductor) del IED utilizando el manipulador de grúa incorporado; alineación de la instalación con cilindros hidráulicos y centrado de la pila; sangría; moviendo el IED a la marca de la posición de diseño de la siguiente pila. El proceso de hincado de pilotes y tablestacas se lleva a cabo mediante una prensa de pilotes que utiliza dos o cuatro mordazas de mesa giratoria que transfieren una carga de prensado vertical al cuerpo del pilote sin dañarlo.
Durante el funcionamiento de la instalación de prensado de pilotes, el operador de la máquina controla la fuerza de prensado en el rango de 0 a 320 toneladas . Además, debido al uso de cargas calibradas, es posible aumentar o reducir el peso total de la instalación al valor de la carga de diseño sobre el pilote requerido por la documentación del proyecto.
El operador de la planta controla continuamente la presión en el sistema durante el hincado de pilotes mediante un instrumento verificado ( manómetro ) instalado directamente en la cabina del operador. Este sistema le permite utilizar las ventajas de la tecnología de indentación, tales como:
- la posibilidad de hincar pilotes estrictamente hasta el valor de falla especificado por el proyecto;
- prevenir la destrucción de la pila sobre el material, que a menudo ocurre al hincar pilas;
- información oportuna y pronta respuesta en caso de que los pilotes golpeen lentes de suelo blando, lo que en la producción de pilotes con otras tecnologías se detecta solo durante las pruebas de control de pilotes al finalizar el trabajo y conduce a un aumento significativo en el costo de construcción.
Debido al uso de abrazaderas de pilote reemplazables en el dispositivo hidráulico del conductor, las instalaciones de empuje sumergen pilotes de las siguientes secciones: 300x300 mm , 350x350 mm y 400x400 mm , así como pilotes y tubos redondos con un diámetro de 200 a 550 mm .
Actualmente, existen los siguientes diseños efectivos de pilotes, cuyo uso solo es posible mediante el método de indentación:
- pilotes extremadamente económicos sin refuerzo transversal, desarrollados en la década de 1960 y no utilizados durante mucho tiempo debido al alto porcentaje de destrucción de los ejes durante la conducción;
- pilotes piramidales con una pequeña pendiente longitudinal de las caras (hasta un 4% ) que en una serie de condiciones de suelo tienen una mayor capacidad portante debido a la expansión resultante;
- pilotes con una sección variable a lo largo, que son especialmente efectivos en condiciones de suelo del segundo tipo en términos de hundimiento, así como en grandes grupos;
- pilotes mixtos prefabricados de hormigón armado con junta libre de metales, que son un 10% más económicos que los tradicionales;
- pilotes combinados con estructura telescópica del fuste, que permiten obtener una capacidad portante de dos a tres veces mayor que la fuerza de indentación debido a su disposición según el método "top-down";
- pilotes sin punta, con refuerzo longitudinal mínimo, realizados por el método sin forma a partir de hormigón pesado, que son un 25% más económicos que los realizados por los métodos tradicionales.
Además, los IED se mueven de forma independiente por el sitio de construcción sobre patines ("patas") y realizan el trabajo con una grúa incorporada, lo que permite lograr una velocidad de hundimiento récord: hasta 60 pilotes de hormigón armado por turno. Obviamente, la tecnología de hincado de pilotes por el método de indentación es líder indiscutible en la ingeniería de cimentación de pilotes en términos de calidad, fiabilidad y velocidad de trabajo.
Máquinas y mecanismos aplicados
Para la realización de trabajos en la tecnología de conducción de pilotes estáticos , se utilizan máquinas de conducción de pilotes hidrostáticas autopropulsadas , que son dispositivos de conducción de pilotes funcionalmente completos de un alto grado de preparación para el trabajo. Las máquinas funcionan con éxito en todas las zonas climáticas en cualquier época del año. La SVU consta del marco principal, en el que se montan la unidad móvil, el manipulador de grúa y la unidad de prensado de pilotes, el marco de carga para pesos colgantes. De hecho, estas son tres instalaciones combinadas en una sola máquina: un chasis móvil, una grúa manipuladora y una instalación de prensado de pilotes, esta máquina realiza las funciones de tres.
- SVU , utilizando el principio de funcionamiento hidráulico (hidrostático), crea una fuerza sobre el elemento sumergido de hasta 320 toneladas . SVU tiene una abrazadera de caja de pilotes universal para pilotes redondos, cuadrados y prismáticos, así como un perfil de viga. La sección transversal de los elementos sumergidos terminados es de 200 a 550 mm . Además, la instalación de prensado de pilotes permite prensar pilotes con mordaza lateral con una fuerza de hasta el 75% de la fuerza de prensado de la mordaza central. La longitud de los elementos sumergibles está limitada únicamente por las condiciones del terreno. Con el uso de un presurizador de inventario , la planta de prensado de pilotes sumerge los pilotes por debajo de la marca diaria del suelo, lo que permite reducir significativamente los costos de desarrollo, remoción y disposición del suelo y, en consecuencia, su relleno. . Además, sin la excavación de un pozo de pilotes, las instalaciones de empuje funcionan con éxito en condiciones en las que un alto nivel de agua subterránea o una base débil no permiten bajar equipos pesados de gran tamaño al pozo .
- El tren de rodaje de la planta de prensado de pilotes está diseñado según el principio de un chasis andante y permite que una máquina pesada trabaje en condiciones de sitios mínimamente preparados con pendientes de hasta 15 ° e irregularidades en las marcas de planificación de hasta 1 metro . Al mismo tiempo, la presión sobre el suelo de la máquina con un peso total de 200 toneladas debido a las grandes patas de apoyo es menor que la de una persona. El chasis de la SVU tiene una alta maniobrabilidad y velocidad de movimiento; cuando se trabaja en pendientes, la máquina se nivela mediante cilindros hidráulicos inmediatamente antes de prensar la pila.
- Una potente grúa de carga, diseñada para todo tipo de pilotes, está montada directamente en el marco principal de la SVU . Esto permite que la instalación de prensado de pilotes realice dos operaciones a la vez para el suministro simultáneo del siguiente pilote con la inmersión del anterior. Así, el tiempo de inmersión de una pila se reduce a la mitad con un aumento proporcional simultáneo en la productividad de inmersión. Además, las características de carga permiten levantar pilotes de 400 × 400 mm de sección a pleno alcance ( ¡ 5 toneladas a 12 metros!). Tales características de carga-altitud de la grúa-manipulador hacen posible hundir casi todos los elementos típicos posibles de pilotes.
El IED se transporta al sitio de construcción desmontado. Además, la máquina se ensambla durante un turno de trabajo al comienzo del trabajo y se desmonta solo al final del mismo. La preparación del sitio de construcción para el IED consiste en la nivelación aproximada del sitio y el marcado de los puntos de instalación de pilotes. Durante el proceso de indentación, la carga se controla continuamente durante el hincado de pilotes, lo que a menudo elimina la prueba estática posterior de los pilotes.
Los IED están certificados de acuerdo con GOST-R y cumplen completamente con las características de operación durante todo el año en Rusia.
Ventajas del método de sangría
Básico:
- Se considera la tecnología más ahorradora para la instalación de pilotes listos en fábrica (si comparamos el hincado de pilotes y la inmersión por vibración) debido a los valores insignificantes del nivel de aceleración de vibración, lo que conduce a una calidad garantizada de pilotes fabricados en fábrica. .
- Usando este método, es posible evaluar la capacidad portante del pilote por la fuerza de indentación final
- Capacidad para trabajar en entornos densamente construidos.
en comparación con los métodos de impacto (apilamiento)
- ahorro de tiempo de 2 a 3 veces debido a la alta velocidad de trabajo: una instalación sumerge desde 12 km de pilotes de secciones grandes por mes en los suelos más pesados (en la práctica, 20 a 30 pilotes por turno, lo mismo que una conducción de pilotes convencional instalación, la velocidad depende mucho de la organización del trabajo, disponibilidad de equipos adicionales, almacenamiento, entrega de pilas, etc.);
- ahorros de al menos un 20% fondos debido a la negativa de perforación líder (solo es cierto si hay perforación líder, que no se usa con frecuencia);
- ahorro de al menos un 25% fondos para movimiento de tierras: para la operación de la pila de la instalación de prensado, no se requiere el desarrollo preliminar de suelos y la nivelación del sitio. La técnica funciona con éxito en pendientes de hasta 15 ° y presiona pilotes a la marca de diseño directamente desde la superficie del suelo diurno (válido solo para ciertos tipos de IED , como regla general, se requiere una nivelación aproximada de la superficie, que se ha mencionado repetidamente anteriormente );
- ahorros de al menos un 30% fondos debido al uso de un menor volumen de pilotes de grandes secciones ( 400 x 400 mm ), mientras que los pilotes tienen un refuerzo mínimo (válido en el caso de un pedido especial de pilotes sin refuerzo transversal, ya que solo se fabrican en serie pilotes estándar con armadura completa, diseñados para hincar);
- ahorros de al menos el 50% fondos para costos de energía;
- ahorro 50% fondos al reducir el volumen de costosas pruebas de campo de pilotes y suelos, ya que la tecnología utilizada permite medir la fuerza de indentación de cada pilote hincado (por regla general, solo el 1-2% de los pilotes hincados se prueban, además, la conclusión oficial sobre las pruebas solo puede ser proporcionada por una organización especializada que tenga la acreditación adecuada, y no por cualquier propietario del IED );
- aumentar en un 10-12% la capacidad portante del campo de pilotes con los mismos parámetros geométricos de los elementos que se están hincando (debido a la compactación del suelo al hincar los pilotes) (sin embargo, la compactación del suelo también ocurre cuando se hincan los pilotes con un martinete convencional );
- alta confiabilidad de las cimentaciones de pilotes debido a la ausencia de microfisuras no controladas en el cuerpo de los pilotes y la ausencia de destrucción de las cabezas, que inevitablemente ocurren en el proceso de hincado (sin embargo, las cabezas de los pilotes incluidas en el cuerpo del emparrillado generalmente se cortan con el refuerzo expuesto, por lo tanto, no se requiere la seguridad del hormigón);
- funcionamiento silencioso de la instalación de hincado de pilotes y ausencia de efectos dinámicos en los edificios circundantes (por supuesto, esta es la ventaja cualitativa más importante del IED en comparación con las instalaciones de hincado de pilotes).
- al igual que los pilotes hincados, los pilotes hincados también se consideran "probados" para la capacidad portante debido al método de su instalación; por eso el lema de la Asociación de Contratistas de Pilotes es: "Un pilote hincado... ¡es un pilote probado!" [3]
en comparación con la tecnología aburrida
- ahorro de tiempo de 3 a 5 veces debido a la alta velocidad de trabajo;
- ahorro de costos debido a una reducción en el volumen de trabajo debido a un aumento en la capacidad portante del campo de pilotes en un 10-25% con los mismos parámetros geométricos de los elementos sumergidos y rellenos del campo de pilotes;
- ahorros en la cantidad total de trabajo debido a un aumento del 20% en la confiabilidad del campo de pilotes debido al uso de elementos sumergibles de inventario listos para usar (pilotes y tablestacas);
- ahorrar al menos el 60% de los costos de energía;
- ahorro del 80% de los fondos debido a la reducción del volumen de costosas pruebas de campo de pilotes y suelos, ya que la tecnología de indentación aplicada permite medir la fuerza de indentación de cada pilote que se hinca a cada metro;
- ahorro de tiempo debido a la construcción del método de flujo, ya que las pilas de fábrica inmediatamente después de la inmersión se incluyen en el trabajo de rejillas, y las pilas perforadas deben ganar fuerza dentro de los 28 días;
- reducción global del coste de un metro de pilote sumergido - hasta un 200% ;
- alta y predecible confiabilidad de la cimentación por pilotes (debido al control de la fuerza de inmersión de cada pilote durante el trabajo).
- además, los pilotes hincados por el método de indentación estática debido a la zona de compactación formada alrededor del pilote al calcular la capacidad portante a lo largo de la superficie lateral proporcionan un ahorro del 42-50 % en comparación con los pilotes perforados.
Desventajas tecnológicas
- Para el transporte de IEDs se requieren más equipos automotrices y sobredimensionados que para martinetes o perforadoras, lo que incrementa el costo del transporte (la masa total de los IEDs en ensamblaje, obviamente, debe exceder su fuerza de inmersión (200-350 tf) y puede alcanzar las 400 toneladas - esto corresponde a 4-5 vagones de ferrocarril completamente cargados o 10-15 camiones completamente cargados de 24 toneladas cada uno );
Alcance del método de hincado de pilotes
En ciudades
- cerca de estructuras existentes, en condiciones de construcción densa;
- en centros urbanos históricos;
- cerca de estructuras de emergencia y en ruinas;
- durante la construcción de nuevos microdistritos residenciales cerca de los residenciales;
- en zonas de deslizamientos y en laderas;
- para grandes centros comerciales y edificios de gran altura;
- para cruces de carreteras y aparcamientos subterráneos;
- en áreas turísticas y áreas de recreación;
- en áreas de socavamiento y otros lugares donde esté prohibido cargar pilotes por métodos de impacto.
En sitios industriales
- en suelos pesados, así como en presencia de aguas subterráneas agresivas (que es un tema controvertido);
- al organizar cimientos de pilotes compuestos de grandes secciones;
- en los territorios de minas, pozos de minas, cerca de pozos existentes;
- durante la reconstrucción de empresas existentes;
- en la construcción y reconstrucción de transportadores y cintas transportadoras;
- para máquinas pesadas, hornos, vías de grúa.
Y en muchos otros casos, las tecnologías de prensado no tienen rival, ya que durante el funcionamiento del equipo no se producen cargas dinámicas de choque que afecten negativamente a edificios vecinos, instalaciones existentes, pozos o trabajos subterráneos. Las normas prevén instrucciones especiales para el trabajo de producción para fortalecer los cimientos de varios edificios y estructuras utilizando pilotes de secciones múltiples muy largos, generalmente utilizados en la reconstrucción o refuerzo de estructuras existentes [4] .
Notas
- ↑ 1 2 Lebedev V. M., 2021 , pág. 81.
- ↑ SP 24.13330.2011 . Fecha de acceso: 19 de noviembre de 2016. Archivado desde el original el 19 de noviembre de 2016. (indefinido)
- ↑ Los pilotes hincados PDCA también se consideran "probados" para determinar su capacidad de carga debido a su método de instalación; por lo tanto, el lema de la Asociación de contratistas de hincado de pilotes es "¡Un pilote hincado... es un pilote probado!" (enlace no disponible) . Consultado el 13 de marzo de 2022. Archivado desde el original el 14 de diciembre de 2018. (indefinido)
- ↑ VSN 16-84 Copia de archivo fechada el 24 de febrero de 2022 en las Instrucciones de Wayback Machine para fortalecer los cimientos de edificios de emergencia y reconstruidos con pilotes de secciones múltiples.
Literatura
Literatura normativa
Instrucciones
TTC
Literatura Técnica