ES2331239T3 - IMPROVEMENT ON THE GROUND. - Google Patents
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Abstract
Description
Mejora en el terreno.Improvement in the field.
La presente invención se refiere a mejoras en el terreno, particularmente, pero no exclusivamente, antes de la edificación.The present invention relates to improvements in the terrain, particularly, but not exclusively, before the edification.
El documento GB-A-2286613 describe un procedimiento de mejora del terreno el cual comprende forzar uno o más mandriles en el interior del terreno que se va a mejorar aplicando una fuerza vibratoria provista de por lo menos un componente globalmente vertical del movimiento al mandril 10 hasta que alcance profundidades previamente determinadas extrayendo después de ello el mandril del taladro o los taladros que han sido formados en el terreno, rellenando el taladro o los taladros con un material en partículas y, opcionalmente, volviendo a introducir el mandril dentro del taladro para compactar y desplazar hacia fuera el material en partículas antes de rellenar el taladro otra vez con un material en partículas adicional.The document GB-A-2286613 describes a land improvement procedure which includes forcing one or more mandrels inside the land to be improved applying a vibratory force provided with at least one globally vertical component of the movement to the mandrel 10 up reach previously determined depths by extracting after that the drill chuck or the drills that have been formed on the ground, filling the drill or drills with a particulate material and, optionally, reintroducing the mandrel inside the hole to compact and move out the particulate material before refilling the drill again with a additional particulate material.
El documento GB-A-2366819 describe un pilar formado creando un taladro vertical en el terreno y llenando el taladro con material en partículas tal como por ejemplo piedras. Se crea un vacío en la parte superior del pilar haciendo caer un dispositivo sobre el pilar. El vacío se llena con hormigón.The document GB-A-2366819 describes a pillar formed by creating a vertical drill in the ground and filling the drill with particulate material such as stones. Be creates a vacuum at the top of the pillar by dropping a device on the pillar. The vacuum is filled with concrete.
La presente invención proporciona un procedimiento de mejora del terreno en el cual un elemento de lanza se hace vibrar repetidamente dentro del terreno en sustancialmente la misma posición, para dejar en cada ocasión una cavidad alargada cuando se extrae el elemento de lanza y en el cual material adicional es introducido dentro de las cavidades formadas de ese modo, caracterizado porque el material adicional está formado por la mezcla de por lo menos tierra y un material de mejora del terreno y porque el proceso se repite hasta que se detecta una elevación en el terreno alrededor de dicha posición.The present invention provides a ground improvement procedure in which a spear element it is repeatedly vibrated within the ground in substantially the same position, to leave an elongated cavity on each occasion when the spear element is removed and in which material additional is introduced into the cavities formed of that mode, characterized in that the additional material is formed by the mixture of at least land and a ground improvement material and because the process is repeated until an elevation is detected in the terrain around that position.
En esta memoria, el término "material de mejora del terreno" se refiere a un material el cual consiste, o incluye, un aglutinante capaz de incrementar la cohesión en el material tal como tierra. El aglutinante puede ser un material que pueda fraguar tal como por ejemplo un material cementoso. Preferiblemente, el aglutinante es cemento. Alternativamente, se puede utilizar asfalto como aglutinante. El material para mejorar el terreno también puede incorporar material granular adicional tal como por ejemplo ceniza de combustible pulverizada y material hidrofílico tal como cal viva, para ayudar a controlar la presión intersticial del material y del terreno circundante. El término "tierra mejorada" se utiliza para referirse a la tierra, preferiblemente localmente derivada, dentro de cuyo terreno ha sido mezclado el material de mejora.In this report, the term "material of ground improvement "refers to a material which consists of, or includes, a binder capable of increasing cohesion in the material such as earth. The binder can be a material that It can set such as a cementitious material. Preferably, the binder is cement. Alternatively, it You can use asphalt as a binder. The material to improve the terrain can also incorporate additional granular material such such as pulverized fuel ash and material hydrophilic such as quicklime, to help control pressure Interstitial material and surrounding terrain. The term "improved land" is used to refer to land, preferably locally derived, within whose terrain it has been mixed the improvement material.
El material de mejora del terreno puede incluir un aglutinante cementoso tal como cemento. El material adicional adicionalmente puede incluir cal viva.The ground improvement material may include a cementitious binder such as cement. Additional material additionally it can include quicklime.
Preferiblemente, después de que haya terminado el proceso de repetición, se forma una depresión en el terreno, en dicha posición, siendo rellenada la depresión con hormigón para formar el elemento estructural sostenido por el terreno mejorado. La depresión puede estar formada mediante la vibración de un elemento cónico en el interior del terreno mejorado. Preferiblemente se mide la respuesta del terreno durante la formación de la depresión para determinar la capacidad de soporte de la carga del terreno mejorado.Preferably, after you're done the process of repetition, a depression is formed in the field, in said position, the depression being filled with concrete to form the structural element supported by the improved terrain. Depression can be formed by the vibration of a Conical element inside the improved terrain. Preferably the terrain response is measured during formation of depression to determine support capacity of improved terrain load.
El elemento de lanza preferiblemente entra en el terreno sustancialmente verticalmente. Preferiblemente el elemento de lanza es por lo menos de 2 m de longitud, preferiblemente de 3 m de longitud. La lanza puede formar conicidad a un ángulo de entre 2º y 5º.The lance element preferably enters the substantially vertically ground. Preferably the element lance is at least 2 m in length, preferably 3 m of length. The lance can form taper at an angle between 2nd and 5th.
Se describirán ahora con más detalle ejemplos de la presente invención, únicamente a título de ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:Examples of the present invention, by way of example only, and with reference to the attached drawings, in which:
- la figura 1 es una lanza utilizada en el procedimiento de mejora del terreno de la invención;- Figure 1 is a spear used in the ground improvement process of the invention;
- las figuras 2 y 3 son etapas intermedia y final del procedimiento;- Figures 2 and 3 are intermediate stages and end of the procedure;
- la figura 4 ilustra una técnica de comprobación utilizada conjuntamente con el procedimiento; y- Figure 4 illustrates a technique of check used in conjunction with the procedure; Y
- la figura 5 es una vista parcial de un obturador sostenido por el terreno mejorado mediante el procedimiento.- Figure 5 is a partial view of a shutter sustained by the ground enhanced by the process.
Los dibujos ilustran el terreno que está siendo preparado según el procedimiento de la presente invención. El procedimiento principalmente está pensado para un terreno malo el cual tiene una baja capacidad natural de soporte de la carga. Un terreno malo puede incluir, por ejemplo, turba. Un lector experto comprenderá que en muchas situaciones prácticas, no se puede realizar una delineación clara entre un terreno bueno y un terreno malo, existiendo un espectro continuo de la calidad del terreno. Por supuesto, el término "terreno marginal" algunas veces se utiliza para referirse al terreno el cual está entre el terreno bueno y el malo. Por consiguiente, la elección de la técnica que se va a utilizar se puede realizar de acuerdo con la calidad del terreno en su estado natural, la naturaleza de la carga impuesta por el edificio que se vaya a construir y otros factores.The drawings illustrate the terrain that is being prepared according to the process of the present invention. He procedure is primarily intended for bad ground the which has a low natural load bearing capacity. A Bad terrain can include, for example, peat. An expert reader you will understand that in many practical situations, you cannot make a clear delineation between a good terrain and a terrain bad, there is a continuous spectrum of terrain quality. By of course, the term "marginal terrain" is sometimes used to refer to the terrain which is between the terrain Good and bad. Therefore, the choice of technique to be will be used according to the quality of the terrain in its natural state, the nature of the imposed load for the building to be built and other factors.
La figura 1 muestra un elemento de lanza 14 para utilizarlo en el procedimiento de la invención. La lanza 14 es dirigida hacia dentro del terreno mediante vibración, para formar una cavidad alargada 16 (figura 3) en el terreno 17. La lanza 14 es extraída entonces y la cavidad 16 se llena con material adicional el cual incluye tierra mezclada con material para mejorar el terreno. Éste puede incluir un material aglutinante cementoso, tal como por ejemplo cemento y también puede incluir un material hidrofílico, tal como por ejemplo cal viva.Figure 1 shows a lance element 14 for use it in the process of the invention. Spear 14 is directed into the ground by vibration, to form an elongated cavity 16 (figure 3) on the ground 17. The lance 14 is extracted then and cavity 16 is filled with additional material the which includes land mixed with material to improve the terrain. This may include a cementitious binder material, such as by example cement and can also include a hydrophilic material, such such as quicklime.
La lanza 14 tiene una forma tronco cónica invertida. En un ejemplo, la lanza 14 puede tener un diámetro de aproximadamente 300 mm en su extremo superior y aproximadamente 150 mm en su extremo inferior 14A, con una longitud de aproximadamente 3 m. La lanza 14 está fijada para extenderse hacia abajo, sustancialmente verticalmente, desde una disposición de vibrador 18 el cual aplica una oscilación vertical a la lanza 14 durante la utilización. Por ejemplo, la oscilación vertical puede tener una amplitud de aproximadamente 25 mm y una frecuencia de 1500 ciclos por minuto, con un impacto nominal por golpe en exceso de 40 t. El ángulo del cono de la lanza 14 puede ser bajo, tal como por ejemplo entre 2º y 5º.The lance 14 has a conical trunk shape inverted In one example, the lance 14 may have a diameter of approximately 300 mm at its upper end and approximately 150 mm at its lower end 14A, with a length of approximately 3 m. The lance 14 is set to extend down, substantially vertically, from a vibrator arrangement 18 which applies a vertical swing to the lance 14 during the utilization. For example, the vertical swing can have a amplitude of approximately 25 mm and a frequency of 1500 cycles per minute, with a nominal impact per stroke in excess of 40 t. He angle of the lance cone 14 may be low, such as between 2nd and 5th.
Como consecuencia de la forma de la lanza 14 y la utilización de la vibración vertical, la lanza 14 será dirigida hacia el interior del terreno sustancialmente sin impacto en una dirección horizontal entre la superficie de la lanza 14 y los lados de la cavidad 16. Esto es, el impacto principal con el terreno será en la parte inferior de la cavidad 16 cuando la lanza 14 se fuerza ella misma a profundizar dentro del terreno.As a consequence of the shape of the spear 14 and using vertical vibration, lance 14 will be directed inland from the ground substantially without impact on a horizontal direction between the surface of the lance 14 and the sides from cavity 16. That is, the main impact with the terrain will be at the bottom of the cavity 16 when the lance 14 is forced herself to delve into the ground.
El contacto con los lados de la cavidad 16
consistirá principalmente en una acción de presión, causando que el
material del terreno sea presionado ligeramente lateralmente para
formar la cavidad 16, sin impactos secos. Evitando los impactos de
esta manera se consigue en la técnica hacer mínimos los choques que
pueda resultar en una presión intersticial incrementada, en terreno
cargado de agua y, en casos extremos, puede causar la licuación del
terreno. Si los impactos se utilizan para formar depresiones, pueden
causar incrementos significantes y repentinos en la presión
intersticial, con la consiguiente perturbación en el terreno a
alguna distancia considerable del punto de
trabajo.The contact with the sides of the cavity 16 will consist mainly of a pressure action, causing the ground material to be pressed slightly laterally to form the cavity 16, without dry impacts. Avoiding impacts in this way is achieved in the art to minimize shocks that may result in increased interstitial pressure, in water-laden terrain and, in extreme cases, can cause soil liquefaction. If the impacts are used to form depressions, they can cause significant and sudden increases in interstitial pressure, with the consequent disturbance on the ground some considerable distance from the point of
job.
Además, la lanza 14 puede ser accionada, mediante vibración, a cualquier profundidad escogida sin causar problemas de presión intersticial.In addition, the lance 14 can be driven, by vibration, at any chosen depth without causing interstitial pressure problems
Una vez la cavidad 16 ha sido formada, se extrae la lanza 14. Material adicional 19 se introduce entonces dentro de la cavidad. Como ha sido descrito, el material adicional incluye un material de mejora del terreno, preferiblemente material cementoso tal como por ejemplo cemento, mezclado con tierra. La tierra preferiblemente es localmente derivada. El material adicional también puede incluir un material hidrofílico, tal como por ejemplo cal viva. Piedras o bien otras arenas y gravas también se pueden incluir. Esta inyección de material adicional resulta en la situación intermedia ilustrada en la figura 2.Once the cavity 16 has been formed, it is removed lance 14. Additional material 19 is then introduced into The cavity. As described, the additional material includes a ground improvement material, preferably cementitious material such as cement, mixed with soil. The earth preferably it is locally derived. Additional material it can also include a hydrophilic material, such as for example quicklime. Stones or other sand and gravel can also be include. This injection of additional material results in the intermediate situation illustrated in figure 2.
La presencia de cal viva, la cual es altamente hidrofílica, causa que el agua del terreno sea extraída en gran medida del terreno circundante 12, causando una reducción significante de la presión intersticial. Por consiguiente, la adición de cal viva se prefiere particularmente en ubicaciones en las cuales se espera que una presión intersticial excesiva sea un problema. La reducción de la presión intersticial ayuda a superar cualquier tendencia de las tierras de grano fino a licuarse durante el proceso.The presence of quicklime, which is highly hydrophilic, it causes the soil water to be extracted in large measurement of surrounding terrain 12, causing a reduction Significant interstitial pressure. Therefore, the quicklime addition is particularly preferred in locations in which excessive interstitial pressure is expected to be a trouble. The reduction of interstitial pressure helps to overcome any tendency of fine-grained land to liquefy during the process.
La lanza 14 se introduce otra vez entonces dentro del terreno, en la misma posición, y se vibra hacia abajo para causar la compactación del material adicional y posiblemente el abombamiento de la cavidad 16, como se representa en 38 (figura 3). El grado de abombamiento que ocurre dependerá del tamaño de las fuerzas de compactación hacia abajo creadas por la vibración de la lanza 14 y la capacidad natural del terreno circundante 34 de proporcionar una contención lateral del material adicional. La lanza 14 se hace vibrar repetidamente, se extrae y se vuelve a introducir después de que el material adicional haya sido introducido, hasta que la cavidad 16 esté llena de material el cual ha sido adecuadamente compactado, con el abombamiento resultante de la cavidad.Spear 14 is introduced again then inside the ground, in the same position, and vibrates down to cause the compaction of the additional material and possibly the bulging of cavity 16, as depicted in 38 (figure 3). The degree of bulging that occurs will depend on the size of the downward compaction forces created by the vibration of the launches 14 and the natural capacity of the surrounding terrain 34 of provide lateral containment of additional material. The lance 14 is repeatedly vibrated, extracted and returned to enter after the additional material has been introduced, until cavity 16 is filled with material which has been properly compacted, with the resulting bulge of The cavity.
La compactación del material adicional en la cavidad 16 se continúa hasta que el terreno 17 se eleva hacia arriba (indicado en 39) alrededor de la posición de la cavidad 16. Esta elevación indica que no se puede acomodar en el terreno más material adicional y no es posible más compactación.The compaction of the additional material in the cavity 16 is continued until the terrain 17 rises towards above (indicated in 39) around the position of cavity 16. This elevation indicates that you cannot accommodate on the ground anymore additional material and no more compaction is possible.
Por lo tanto se prefiere verificar la condición del terreno, el cual habrá mejorado en virtud del material adicional y la compactación. Esto se consigue, como se ilustra en la figura 4, dirigiendo un elemento de verificación 20 hacia abajo sobre la parte superior del material adicional 19. El elemento de verificación 20 es una matriz tronco-cónica invertida provista de un diámetro mínimo aproximadamente el mismo que el diámetro de la cavidad 16 y ensanchada hacia arriba hasta un diámetro más ancho en su superficie superior. El elemento de verificación 20 es dirigido hacia abajo, como se indica mediante la fecha 22, mediante vibración, causando la compactación del material adicional, hasta que el elemento 20 está completamente empotrado en la posición indicada mediante las líneas discontinuas 24. El elemento de verificación 20 es extraído entonces, dejando una cavidad la cual preferiblemente se llena con hormigón o bien otro material que pueda fraguar para formar un obturador 25 como se ilustra en la figura 5. El obturador de hormigón 25 forma un elemento estructural al cual se le puede transmitir una fuerza hacia abajo a partir de una estructura, tal como por ejemplo un edificio, que será formado en la superficie. El obturador 25, a su vez, está sostenido por el terreno mejorado el cual ha sido producido mediante la utilización repetida de la lanza 14.Therefore it is preferred to verify the condition of the land, which will have improved by virtue of the material Additional and compaction. This is achieved, as illustrated in the Figure 4, directing a verification element 20 down on top of the additional material 19. The element of verification 20 is a conical trunk inverted with a minimum diameter approximately the same that the diameter of the cavity 16 and widened up to a wider diameter on its upper surface. The element of verification 20 is directed down, as indicated by the date 22, by vibration, causing the compaction of the material additional, until element 20 is completely embedded in the position indicated by the dashed lines 24. The verification element 20 is then extracted, leaving a cavity which is preferably filled with concrete or another material that can set to form a shutter 25 as illustrated in figure 5. The concrete shutter 25 forms a structural element to which a force can be transmitted down from a structure, such as for example a building, which will be formed on the surface. Shutter 25, at its once, it is supported by the improved terrain which has been produced by repeated use of the lance 14.
La utilización del elemento de verificación 20 proporciona una forma de verificación dinámica del terreno en la posición de la cavidad 16. Si la frecuencia de vibración y el impacto nominal por golpe aplicado al elemento de verificación 20 son conocidos ambos, entonces el tiempo que le lleve al elemento de verificación 20 quedar empotrado a una profundidad particular es indicativo de la capacidad de soporte de la carga del terreno en esa posición. Naturalmente, la propiedad de soporte de la carga final del terreno será mayor que la capacidad verificada de este modo, porque incrementará a medida que fragüe el material cementoso, pero se contempla que con factores de seguridad apropiados incluidos en los cálculos, la capacidad final se pueda predecir a partir de las mediciones realizadas de este modo.The use of verification element 20 provides a form of dynamic terrain verification in the cavity position 16. If the vibration frequency and the nominal impact per stroke applied to the verification element 20 both are known, then the time it takes for the element of verification 20 being embedded at a particular depth is indicative of the carrying capacity of the land load in that position. Naturally, the load bearing property end of the land will be greater than the verified capacity of this mode, because it will increase as the cementitious material sets, but it is contemplated that with appropriate safety factors included in the calculations, the final capacity can be predicted to from measurements made in this way.
En el ejemplo descrito antes en este documento, se puede ver que la utilización de la vibración vertical para formar la cavidad, resulta en que se controla la presión intersticial en el terreno y, en particular, se evita un incremento repentino de la presión intersticial el cual puede aparecer a partir de los impactos o a partir de la utilización de los mecanismos que forman el taladro vibrando horizontalmente. La profundidad hasta la cual se puede mejorar el terreno virtualmente es ilimitada, con las ventajas relativas a que se retiene la presión intersticial.In the example described earlier in this document, you can see that the use of vertical vibration to form the cavity, results in the pressure being controlled interstitial in the field and, in particular, an increase is avoided sudden interstitial pressure which may appear from of the impacts or from the use of the mechanisms that They form the drill vibrating horizontally. Depth to which terrain can be improved is virtually unlimited, with the advantages relative to the retention of interstitial pressure.
Muchas variaciones y modificaciones se pueden realizar a las disposiciones descritas antes. En particular, las dimensiones y las dimensiones relativas y la elección de los materiales se pueden variar ampliamente según la condición particular del terreno que se vaya a tratar y de la carga que se vaya a soportar mediante las disposiciones formadas.Many variations and modifications can be perform to the provisions described above. In particular, the dimensions and relative dimensions and the choice of Materials can be varied widely according to the condition particular of the land to be treated and the load that is will bear through the provisions formed.
Mientras en la memoria anterior se ha intentado llamar la atención sobre aquellas características de la invención que se cree que son de particular importancia, se debe comprender que el solicitante reivindica la protección con respecto a cualquier característica o combinación de características patentables anteriormente referidas o representadas en los dibujos, tanto si se ha puesto un énfasis particular sobre las mismas como si no.While the previous memory has tried draw attention to those features of the invention which are believed to be of particular importance, must be understood that the applicant claims protection with respect to any feature or combination of features patentable previously referred to or represented in the drawings, whether or not a particular emphasis has been placed on them no.
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