Desde las empresas de la industria de la construcción o desde las bases de suministro de las organizaciones de construcción, el hormigón armado y los pilotes de madera, los tubos de acero y los tablestacas se entregan al lugar de trabajo en forma preparada.

Los pilotes se hincan mediante impacto, vibración, indentación, atornillado, lavado y electroósmosis, así como combinaciones de estos métodos. La eficacia de utilizar un método particular depende principalmente de las condiciones de libra.

Método de impacto

El método se basa en el uso de energía de impacto (carga de impacto), bajo cuya influencia el pilote se incrusta en la libra con su parte inferior puntiaguda. Al fusionarse, desplaza las partículas de la libra hacia los lados, en parte hacia abajo y en parte hacia arriba (hacia la superficie). Como resultado de la deflación, la pila desplaza un volumen de libra casi igual al volumen de su parte ventilada y, por lo tanto, compacta aún más la base de libra. La zona de compactación notable alrededor del pilote se extiende en un plano normal al eje longitudinal del pilote en una distancia igual a 2...3 veces el diámetro del pilote.

La carga de impacto sobre la cabeza del pilote se crea mediante mecanismos especiales: martillos de varios tipos, los principales son los diésel.

En las obras se utilizan martillos diésel de varilla y tubulares.

La parte de impacto de los martillos de varilla diésel es un cilindro móvil, abierto en la parte inferior y que se mueve sobre varillas guía. Cuando el cilindro cae sobre un pistón estacionario en la cámara de combustión de la mezcla, la energía lanza el cilindro hacia arriba, después de lo cual se produce un nuevo golpe y el ciclo se repite.

En los martillos tubulares diésel, la estructura guía es un cilindro estacionario con chabot (talón). La parte de impacto del martillo es un pistón móvil con cabeza. La atomización del combustible y la ignición de la mezcla se producen cuando la cabeza del pistón golpea la superficie de la cavidad esférica del cilindro, donde se suministra el combustible. El número de golpes por minuto para los martillos diésel de varilla es de 50...60, para los tubulares, de 47...55.

El principal indicador que caracteriza la capacidad de hundimiento de un martillo es la energía de un golpe. Este último depende del peso y la altura de caída de la parte impactante, así como de la energía de combustión del combustible. Los valores de la energía de impacto (kJ) se pueden cuantificar mediante las siguientes expresiones:

para martillos de varilla

para martillos tubulares

donde Q es el peso de la parte de impacto del martillo, N, h es la altura de caída de la parte de impacto del martillo, m.

Para condiciones de construcción específicas, el martillo se selecciona de acuerdo con la energía nominal requerida de un golpe y el factor de aplicabilidad del martillo.

Energía de impacto nominal requerida

Con base en el valor En obtenido, se selecciona un martillo (de acuerdo con los libros de referencia correspondientes) y luego se verifica de acuerdo con el coeficiente de aplicabilidad del martillo k, que se determina a partir de la relación entre el peso del martillo y el pilote. a la energía del impacto, es decir

K = (Q1 + q) / En,

donde Q es el peso muerto del martillo, N, q es el peso del pilote (incluido el peso del cabezal y el cabezal), N.

El valor k oscila entre 3,5 y 6 (dependiendo del material del pilote y del tipo de martillo). Por ejemplo, para hincar pilotes de hormigón armado con un martillo diesel k = 5, pilotes de madera k = 3,5 y pilotes tubulares - k = 6 y L = 5, respectivamente.

El kit de martillo suele incluir una tapa de cabeza, que es necesaria para asegurar el pilote en las guías de la instalación de hincado de pilotes, proteger la cabeza del pilote de la destrucción por golpes de martillo y distribuir el impacto uniformemente sobre el área del pilote. .

La cavidad interna de la tapa debe corresponder a la forma y tamaño de la cabeza del pilote.

Para clavar pilotes con el fin de mantener el martillo en la posición de trabajo, levantar e instalar el pilote en una posición determinada, se utilizan dispositivos de elevación especiales: martinetes. La parte principal del martinete es su brazo, a lo largo del cual se instala el martillo antes de sumergirse y se baja a medida que se impulsa. Los pilotes inclinados se hincan mediante hincadores de pilotes con pluma basculante. Hay martinetes sobre rieles (de tipo torre metálica universal) y autopropulsados, basados ​​en grúas, tractores, automóviles y excavadoras.

Los martinetes universales tienen un peso muerto significativo (junto con el cabrestante, hasta 20 toneladas). La instalación y desmontaje de estos martinetes y la construcción de vías férreas para ellos son procesos que requieren mucha mano de obra, por lo que se utilizan para hincar pilotes de más de 12 m de longitud con un gran volumen de trabajo de pilotaje en obra.

Los pilotes más habituales en la construcción industrial y civil tienen una longitud de 6...10 m y se hincan mediante unidades de hinca de pilotes autopropulsadas. Estas instalaciones de hincado de pilotes son maniobrables y cuentan con dispositivos que mecanizan el proceso de tirar y levantar el pilote, instalar el cabezal del pilote en el cabezal y también alinear la pluma.

La hinca de pilotes comienza bajando lentamente el martillo sobre la tapa después de colocar el pilote en la libra y alinearlo. El peso del martillo fuerza a la pila a entrar en la libra. Para garantizar la dirección correcta del pilote, los primeros golpes se realizan con energía de impacto limitada. Luego, la energía del impacto del martillo se aumenta gradualmente hasta el máximo. Cada golpe hace que el montón se encoja en una cierta cantidad, que disminuye a medida que se profundiza. Posteriormente, llega un momento en el que, después de cada promesa, el montón se reduce en la misma cantidad, lo que se denomina fracaso.

Los pilotes se hincan hasta lograr el fallo de diseño especificado en el proyecto. Las mediciones de fallas deben realizarse con una precisión de 1 mm. La falla generalmente se encuentra como un valor promedio después de medir la inmersión del pilote a partir de una serie de impactos, llamado depósito. Al hincar pilotes con martillos de vapor-aire de simple efecto o martillos diesel, el depósito se toma igual a 10 golpes, y al hincar con martillos de doble acción, el número de golpes en 1...2 minutos.

Si la falla promedio en tres promesas consecutivas no excede la calculada, entonces el proceso de hinca del pilote se considera completado.

Los pilotes que no presentan un fallo de control se someten a un acabado de control después de una pausa (que dura 3...4 días). Si la profundidad de inmersión del pilote no ha alcanzado el 85% de la de diseño y durante tres inmersiones consecutivas se ha producido un fallo de diseño, entonces es necesario averiguar las razones de este fenómeno y acordar con la organización de diseño la Procedimiento para seguir realizando trabajos de pilotes.

Método de vibración.

El método se basa en una reducción significativa de la vibración del coeficiente de fricción interna en el suelo y de las fuerzas de fricción en la superficie lateral de los pilotes. Debido a esto, al vibrar, hincar pilotes requiere a veces decenas de veces menos esfuerzo que al hincar. En este caso, también se observa una compactación parcial del suelo (spacificación por vibración). La zona de compactación es de 1,5...3 veces el diámetro del pilote (dependiendo del tipo de suelo y su densidad).

Con el método de vibración, la pila se hinca mediante mecanismos especiales: impulsores vibratorios. Un hinca vibratorio, que es una máquina vibratoria electromecánica, se suspende del mástil de una instalación de hincado de pilotes y se conecta al pilote mediante una tapa.

La acción del vibrador se basa en el principio de que las fuerzas centrífugas horizontales provocadas por los desequilibrios del vibrador se eliminan mutuamente, mientras que las verticales se suman.

La amplitud de vibración y la masa del sistema de vibración (vibrador, cabezal y pilote) deben garantizar la destrucción de la estructura del suelo con deformaciones irreversibles.

Al elegir cargadores de baja frecuencia (420 kol/min), utilizados al hincar pilotes y depósitos pesados ​​de hormigón armado (pilones tubulares con un diámetro de 1000 mm o más), es necesario que el momento de las excéntricas supere el peso de la vibración. sistema por lo menos 7 veces para suelos livianos y 11 veces para libras medianas a pesadas.

Durante la inmersión por vibración en arcilla o marga pesada, se forma una plataforma de arcilla triturada debajo del extremo inferior del pilote, lo que provoca una reducción significativa (hasta un 40%) en la capacidad de carga del pilote. Para eliminar la aparición de este fenómeno, el pilote se sumerge en el segmento final de 15...20 cm de longitud mediante el método de impacto.

Para sumergir pilotes livianos (que pesan hasta 3 toneladas) y pilotes de láminas metálicas en suelos que no proporcionan mucha resistencia debajo de la punta del pilote, se utilizan hincadores vibratorios de alta frecuencia (1500 vibraciones por minuto o más) con una carga suspendida. que constan de un vibrador y un sistema de resorte de peso adicional y un motor eléctrico de accionamiento.

El método de vibración es más eficaz para kilos sueltos y saturados de agua. El uso del método de vibración para fusionar pilotes en libras densas con bajo contenido de humedad solo es posible cuando se construyen pozos principales, es decir, cuando previamente se realiza otro proceso que requiere mecanismos de perforación.

Más universal es el método de vibroimpacto para hincar pilotes utilizando martillos vibratorios.

Los martillos vibratorios de resorte más comunes funcionan de la siguiente manera. Cuando los ejes con desequilibrios giran en direcciones opuestas, el excitador de vibración realiza oscilaciones periódicas. Cuando el espacio entre el martillo del excitador de vibración y el pilote es menor que la amplitud de vibración del excitador de vibración, el martillo golpea periódicamente el yunque del encepado del pilote.

Los martillos vibratorios pueden autoajustarse, es decir, aumentar la energía del impacto al aumentar la resistencia por libra al empujar los pilotes.

La masa de la parte de impacto (excitador de vibración) del martillo vibratorio en relación con el forzamiento de pilotes de hormigón armado debe ser al menos el 50% de la masa del pilote y ser de 650...1350 kg.

En la práctica de la construcción también se utiliza un método que se basa en los efectos combinados de la vibración (o vibración con impacto) y la carga estática. La instalación de prensado por vibración consta de dos marcos. En el bastidor trasero hay un generador eléctrico accionado por un motor de tractor y un cabrestante de doble tambor, en el bastidor delantero hay un brazo guía con un conductor vibratorio y bloques a través de los cuales pasa el cable de presión del cabrestante al conductor vibratorio. Cuando la instalación de prensado vibratorio toma su posición de trabajo (el gancho de suspensión del hincavibrador debe estar por encima del lugar donde se sumerge el pilote), se baja el hincavibrador, se conecta el cabezal al pilote y se eleva a la posición superior , y el pilote se instala en el lugar donde fue hincado. Después de encender el hinca vibratorio y el cabrestante, el pilote se sumerge debido a su propio peso, el peso del hinca vibratorio y parte del peso del tractor transmitido por la cuerda de presión a través del hinca vibratorio al pilote. Al mismo tiempo, el pilote está sujeto a las vibraciones creadas por un cargador de baja frecuencia con una placa suspendida.

El método de prensado por vibración no requiere la construcción de caminos para los movimientos de trabajo, elimina la destrucción de pilotes y es especialmente eficaz al hincar pilotes de hasta 6 m de longitud.

Hincar pilotes atornillando

El método se basa en atornillar pilotes de acero y hormigón armado con puntas de acero mediante instalaciones montadas en automóviles o tractores.

El método se utiliza principalmente en la construcción de cimientos para mástiles de líneas eléctricas, comunicaciones por radio y otras estructuras, donde se puede aprovechar suficientemente la capacidad de carga de los pilotes roscados y su resistencia a la extracción. Estas instalaciones cuentan con un cuerpo de trabajo, cuatro estabilizadores hidráulicos, un accionamiento de rotación e inclinación del cuerpo de trabajo, un sistema hidráulico, un panel de control y equipos auxiliares.

El diseño del cuerpo de trabajo le permite realizar las siguientes operaciones: tirar de la pila de tornillos dentro de la tubería del cuerpo de trabajo (previamente coloque una carcasa metálica de inventario en la pila), proporcionar un ángulo determinado de inmersión de la pila dentro de 0. .450 desde la vertical, sumergir el pilote en el suelo mediante rotación con el uso simultáneo de fuerza axial, si es necesario, retirar el pilote del suelo. El giro del elemento de trabajo y su inclinación se realizan desde la toma de fuerza del vehículo a través de las correspondientes cajas de cambios.

Las operaciones de trabajo al hincar un pilote mediante el método de atornillado son similares a las operaciones realizadas al hincar pilotes mediante el método de hincado o hincado vibratorio. Solo que en lugar de instalar y quitar la tapa de la cabeza, se ponen y quitan las conchas.

Métodos para acelerar el proceso de hincado de pilotes.

Estos métodos se basan en la energía de presión de un chorro de agua (erosión del suelo) o en el uso del efecto de la electroósmosis.

Durante el lavado, la tierra se afloja y se lava parcialmente con chorros de agua que fluyen a presión desde varios tubos con un diámetro de 38... 62 mm montados sobre una pila. En este caso, la resistencia del golpe en la punta del pilote se reduce y el eje que se eleva a lo largo del eje erosiona el suelo, reduciendo así la fricción en las superficies laterales del pilote. La ubicación de los tubos de lavado puede ser lateral, cuando dos o cuatro tubos de lavado con puntas se ubican a los lados de la pila, y central, cuando se coloca una punta de uno o varios chorros en el centro de la pila que se está sumergiendo. Con la erosión lateral (en comparación con la erosión central), se crean condiciones más favorables para reducir las fuerzas de fricción en la superficie lateral de los pilotes. Cuando se colocan de lado, los tubos de lavado se fijan de tal manera que las puntas se encuentren en las pilas a 30...40 cm por encima de la punta.

Para eliminar la suciedad, se introduce agua en los tubos a una presión de al menos 0,5 MPa. Al socavar, se altera la adherencia entre las partículas de suelo debajo de la base y parcialmente a lo largo de la superficie lateral de los pilotes, lo que puede conducir a una disminución de la capacidad de carga del pilote. Por lo tanto, los pilotes se hincan en el último metro o dos metros sin socavar.

El uso de la erosión no está permitido si existe amenaza de hundimiento de estructuras cercanas, así como en presencia de suelos hundidos.

La hinca de pilotes mediante electroósmosis se utiliza en presencia de suelos arcillosos densos saturados de agua, margas morrenas y arcillas. Para implementar prácticamente el método, la pila sumergida se conecta al polo positivo (ánodo) de la fuente de corriente, y la pila sumergida adyacente a ella se conecta al polo negativo (cátodo) de la misma fuente de corriente. Cuando se enciende la corriente alrededor del pilote (ánodo), la humedad de la libra disminuye, y cerca del pilote que se hinca (cátodo), por el contrario, aumenta. Una vez que se corta el suministro actual, se restablece el estado inicial de la libra de agua y aumenta la capacidad portante de los pilotes, que son cátodos.

Las operaciones adicionales al fusionar pilotes de hormigón armado mediante electroósmosis implican equipar los pilotes con tiras de acero: electrodos, cuyo área ocupa el 20...25% de la superficie lateral de los pilotes. Esta operación se elimina cuando se aprietan pilotes metálicos mediante el método de atornillado.

El uso del método de electroósmosis permite acelerar el proceso de vertido del pilote en un 25...40%, así como reducir las cargas necesarias para el vertido del pilote.

Hincar pilotes en suelos helados

Al hincar pilotes en invierno durante condiciones estacionales de congelación, es necesario realizar operaciones adicionales o procesos separados que aumentan la complejidad y duración del trabajo de pilotaje. Se puede gestionar sin operaciones adicionales, pero con una ligera disminución de la productividad de las instalaciones, al empujar pilotes con potentes martillos y martillos vibratorios, si la profundidad de congelación no supera los 0,7 m, en otros casos se deben respetar condiciones cercanas al verano. creado. Para ello, es necesario evitar la congelación de la libra aislando previamente los lugares donde se hincan las pilas con los materiales disponibles (aserrín, paja, etc.). Para los mismos fines, el suelo congelado se destruye en el lugar de hincado de pilotes mediante métodos mecánicos, se hacen orificios principales mediante perforadoras e instalaciones de impacto vibratorias, o se cortan ranuras a lo largo de las filas de futuros pilotes mediante máquinas de barras, y la capa de congelado La libra se descongela (todos estos procesos se realizan utilizando métodos adoptados en la elaboración de la libra congelada). El proceso de desinflado de los pilotes en sí es idéntico a los procesos adoptados para las condiciones de verano.

Los métodos para hincar pilotes en suelos de permafrost se caracterizan por características tecnológicas determinadas por las propiedades físicas y mecánicas de los suelos congelados, que en estado inalterado tienen una alta capacidad de carga. Por lo tanto, en estas condiciones, al realizar trabajos de pilotes, es necesario tanto como sea posible preservar los suelos congelados en su estado natural, y en áreas donde la estructura del suelo se altera durante el proceso de hincado de pilotes, las propiedades de estos suelos deben ser restaurado. La congelación de pilotes, o, en otras palabras, la congelación de la superficie del pilote con el suelo, conduce a que adquieran una alta capacidad de carga. Este fenómeno se puede utilizar eficazmente al hincar pilotes en suelos duros y congelados, convencionalmente clasificados como de baja temperatura. Estas libras tienen una temperatura media anual a una profundidad de 5... 10 m no superior a - 0,6 ° C para las margas arenosas, - 1 ° C para las margas y - 5 ° C para las arcillas.

Los pilotes se comprimen hasta obtener libras congeladas principalmente mediante dos métodos: en libras descongeladas o en orificios perforados cuyo diámetro excede la dimensión de la sección transversal más grande del pilote. Al verter montones en suelo descongelado, primero descongélelo y luego empuje los montones hacia la cavidad licuada formada en la libra congelada. El suelo se descongela mediante una aguja de vapor perforada en el extremo inferior. Bajo la acción del vapor (presión 0,4...0,8 MPa) que sale por la punta de la aguja, la libra se licua hasta un estado fluido y el pilote se introduce en ella hasta la profundidad de diseño.

En libras con una pequeña cantidad de hielo, se puede obtener una cavidad del tamaño requerido en poco tiempo (1... 3 horas), y en libras con un alto grado de saturación de hielo, este proceso ocurre en 6... 8 horas La velocidad de inserción de la aguja se determina utilizando este cálculo de modo que el diámetro de la cavidad descongelada sea 2... 3 veces mayor que el tamaño más grande de la pila en sección transversal. Algún tiempo después de hundir el pilote, se congela y, al estar incrustado, por así decirlo, en el espesor del suelo de permafrost, adquiere la capacidad de carga necesaria.

El método de clavar un pilote en pozos perforados implica la siguiente secuencia de procesos y operaciones: perforar un pozo, llenar el pozo con una solución de arena y arcilla hasta el punto en que el volumen de solución con un exceso sea suficiente para llenar los espacios entre los paredes del pilote mucho después de su inmersión, inmersión del pilote, acompañada de expulsión de la solución, retirada de la carcasa.

En plástico congelado a alta temperatura (con una temperatura media anual no inferior a - GS), los pilotes se hincan mediante el método de hinca o perforación. Los métodos de vertido en una libra descongelada y en pozos con una sección transversal mayor que la sección transversal de los pilotes en condiciones de una libra descongelada son de poca utilidad debido al hecho de que la congelación de la pila se produce muy lentamente. Los pilotes se pueden clavar en margas limosas y margas arenosas plásticamente congeladas que no contienen inclusiones, y solo durante el período de descongelación estacional, ya que en invierno la capa activa se enfría a -5... -10°C y se congela. Por tanto, el ámbito de aplicación del método de perforación es mucho más amplio.

Los pilotes se perforan mediante el método de perforación en dos etapas. En la primera etapa, se perfora un pozo principal, cuyo diámetro se considera 1...2 cm menor que el lado del pilote. En la segunda etapa, el pilote se hinca con un martillo vibratorio o un martillo diésel. En este caso, la libra se presiona desde las esquinas de la pila hacia el centro de sus paredes. El suelo se derrite debido a la energía térmica transformada de la energía mecánica desarrollada por el martillo y la expulsión parcial de la libra del pozo. Basta descongelar una fina capa de libra y la temperatura en el área adyacente a la pila aumentará en una cantidad insignificante, y el proceso de congelación de la pila en libra se producirá en poco tiempo. El uso de pozos principales permite aumentar la precisión de la instalación del pilote, asegurar su expansión a la profundidad diseñada, eliminar los casos de rotura del pilote al golpear cantos rodados afilados, etc.

Secuencia de hinca de pilotes

El orden de hincado de pilotes depende de la ubicación de los pilotes en el campo de pilotes y de los parámetros del equipo de carga de pilotes. Además, se deben tener en cuenta los procesos posteriores para la construcción del enrejado de pilotes.

El más extendido es el sistema de hileras para hincar pilotes, que se utiliza cuando están dispuestos en línea recta en hileras o casquillos separados.

El sistema en espiral permite hincar pilotes en filas concéntricas desde los bordes hasta el centro del campo de pilotes, en algunos casos permite obtener la longitud mínima del recorrido de la instalación de carga de pilotes. Si la distancia entre los centros de los pilotes es inferior a cinco de sus diámetros (o, en consecuencia, las dimensiones de los lados de la sección transversal), entonces el suelo en el medio del campo de pilotes puede compactarse, lo que complica el proceso. Sin embargo, hay casos en los que es imposible cargar pilotes ubicados en esta zona. En este caso, los pilotes deben hincarse desde el centro hacia los bordes del campo de pilotes.

Para distancias grandes entre pilotes, el orden de hilado está determinado por consideraciones tecnológicas, principalmente el uso de equipos eficientes. Así, en algunos martinetes de torre, los mástiles descansan sobre marcos retráctiles ubicados sobre las plataformas de los carros y se desplazan aproximadamente 1 m. Estos martinetes se pueden utilizar para hincar pilotes de dos filas desde un lugar de martinete. Para la construcción de la parte subterránea de edificios residenciales, se utilizan grúas especiales, equipadas con un equipo de martinete montado, un cabrestante de doble tambor para levantar el martillo y el pilote y un martillo diesel. Estas grúas pueden hincar pilotes de 8 m de largo, moviéndose a lo largo de una vía de ferrocarril colocada aproximadamente en el nivel cero a lo largo del borde del pozo de cimentación de un edificio en construcción.

Al construir cimientos de pilotes para edificios residenciales e industriales de larga duración, es muy eficaz hincar pilotes utilizando una máquina pilotadora de puentes. Esta instalación es un puente móvil a lo largo del cual se mueve un carro con un martinete. Los pilotes con una longitud de 8...12 m se hincan con un martillo diésel. Dado que el mástil del martinete desciende por debajo del suelo de la plataforma de trabajo del martinete, es posible hincar pilotes debajo del marco del puente. Esta instalación es una especie de dispositivo de coordenadas que facilita la descomposición de los lugares de inmersión de los pilotes, y es posible instalar pilotes con un alto grado de precisión. La ubicación del pilote dentro del área de cobertura de la instalación del puente permite reducir la duración de las operaciones de tiro del pilote, lo que a su vez aumenta la productividad de todo el proceso.

La construcción de vallas de tablestacas de metal y tablestacas de madera comienza con la instalación de pilotes de faro, a los que se unen 2...3 niveles de soleras que sirven como guías al hincar los tablestacas.

Al verter pilotes en invierno utilizando calentadores de varilla eléctricos para descongelar la libra congelada, el área de hincado de pilotes se divide en cinco secciones de captura: en la primera, se perforan pozos, en la segunda, los pozos ya están perforados previamente y aislados en la parte superior, en el tercero, se profundizan los pilotes. El intervalo entre la excavación del pozo y la inserción del pilote en él no debe exceder un turno. Aproximadamente de la misma manera, con el desglose en agarres, se establece el orden de levantamiento de los pilotes, si la instalación de las rejas comienza antes de terminar de empujar todos los pilotes de un edificio o estructura.

Selección de métodos para hincar pilotes y equipos de hincado de pilotes.

Al hincar pilotes, los principales factores que determinan la elección del método son las propiedades físicas y mecánicas del suelo, el volumen de trabajo de pilotaje, el tipo de pilotes, la profundidad de inmersión, el rendimiento de las instalaciones de hincado de pilotes y los martinetes utilizados. .

El volumen de trabajo se mide con mayor frecuencia por el número de pilotes o metros de la longitud total de la parte sumergida de los pilotes, y la fila de Tablestacas, por metros de la longitud de la fila de Tablestacas de una determinada profundidad de inmersión. En consecuencia, la productividad del equipo se mide por hora o más por turno.

En ENiR se proporcionan datos medios sobre los tiempos de hincado de pilotes utilizando diversas instalaciones para diferentes tipos de martillos y cargadores, así como la composición de las unidades de trabajo. Sin embargo, la diversidad y complejidad de los factores operativos en la mayoría de los casos requieren el establecimiento de dependencias generales para una cierta velocidad y duración de inmersión de los pilotes en el suelo para condiciones específicas. Para ello, se realiza una prueba de hincado de pilotes dentro del área del campo de pilotes utilizando el mismo equipo que se supone que se utilizará. A partir de los datos de hincado de prueba de al menos cinco pilotes en diferentes lugares del sitio, se establece la duración promedio del hincado y la productividad estimada del equipo de carga de pilotes para las condiciones específicas de cada objeto.

El tipo de instalación de carga de pilotes elegida depende en gran medida del volumen de trabajo de pilotaje. Esto se explica por el hecho de que para los hincadores de pilotes tipo torre, las máquinas de pilotaje de puentes y algunas otras instalaciones, se requieren vías de ferrocarril, que es recomendable colocar solo cuando se hincan una gran cantidad de pilotes. Además, instalar un martinete requiere más mano de obra que preparar una instalación móvil.

El número de máquinas necesarias para realizar los trabajos de pilotaje se determina en función de la productividad del turno operativo de la instalación de carga de pilotes:

Psm = 480 kv / (t0 + tv),

donde kв es el factor de utilización de la instalación a lo largo del tiempo (se puede tomar 0,9), 480 es la duración del turno, min, t0 es la ejecución de la operación principal de hincado de pilotes, min, tв es la duración de las operaciones auxiliares, incluido el traslado de la instalación, mín.

Conociendo Psm y el plazo establecido para la producción de pilotes, obtenemos el número requerido de instalaciones de carga de pilotes:

Construcción de líneas aéreas.

Para realizar los trabajos de pilotaje se utilizan equipos que se pueden dividir en principales y auxiliares. El equipo principal incluye: martinetes y martillos para hincar pilotes fabricados en fábrica; equipos de perforación para la producción de pilotes perforados; equipos de grúa utilizados para martinetes montados o cuerpos de trabajo de perforación; Camiones hormigonera de gran capacidad que preparan y entregan mezcla de hormigón colado para pilotes perforados. Los equipos auxiliares incluyen máquinas y mecanismos para uso general de la construcción (vehículos, máquinas para trabajos de excavación, equipos de carga y descarga, compresores, equipos para trabajos de soldadura, etc.). El equipo auxiliar también incluye encepados de pilotes, abrazaderas de inventario para cortar cabezas de pilotes, martillos neumáticos, tubos de concreto, tolvas y baldes para recibir y colocar mezclas de concreto.

Para controlar la calidad del trabajo de pilotaje se utilizan instrumentos y equipos, que incluyen instrumentos geodésicos, medidores de fallas, densímetros gamma, dispositivos para métodos no destructivos para determinar las calidades de concreto de pilotes y rejas, los valores reales de la capa protectora de hormigón, etc.

8.5.1. Hincar pilotes fabricados en fábrica

Los pilotes fabricados en fábrica se hunden en el suelo mediante martillos y vibración. utilizando martillos vibratorios, prensado (o prensado por vibración) utilizando unidades especiales.

El método más utilizado en las obras de construcción industriales y civiles es el método de accionamiento, y en las obras de construcción de ingeniería hidráulica y de transporte, el método de accionamiento por vibración.

Existen dos métodos para hincar pilotes: mediante martinetes, cuando en las guías del martinete se fija un martillo (o martinete vibratorio), que sirve para mantener el pilote en una posición determinada (vertical o inclinada) durante todo el período de hincado de pilotes. conduciendo; sin pilotes, cuando se instala un martillo (o impulsor vibratorio), suspendido del gancho de una grúa, en la cabeza de un pilote, que se mantiene en una posición determinada mediante una plantilla de metal o madera de inventario. Este último método se utiliza principalmente para hincar pilotes y pilotes de concha en la construcción de ingeniería hidráulica y de transporte.

Según sus características de diseño, los martinetes se dividen en montados sobre rieles, autopropulsados ​​​​y montados. Las características técnicas de los martinetes se dan en la tabla. 8.27 y 8.28.

Los martinetes sobre raíles se utilizan, por regla general, para hincar pilotes de gran longitud (hasta 20 m) y peso (hasta 8 toneladas), así como en los casos en que la obra se compone de suelos blandos de la superficie y del suelo. La presión sobre el suelo en el fondo del pozo no puede ser superior a 0,05 MPa.

Los martinetes autopropulsados ​​​​sobre la base de tractores y tiendetubos se utilizan principalmente en los casos en que la longitud de los pilotes hincados que pesan hasta 1 tonelada no supera los 12 m y los cimientos de pilotes están diseñados en forma de tiras.

Los equipos de hincado de pilotes acoplados a excavadoras y grúas se utilizan para hincar pilotes dispuestos en planta en forma de tiras o grupos (arbustos) con una longitud de hasta 14 my un peso de hasta 6 toneladas.

Los martillos utilizados para hincar pilotes se dividen según las características de diseño en martillos mecánicos, de acción simple de vapor-aire, de varilla y tubulares diesel y martillos vibratorios.

Los martillos mecánicos son piezas en bruto de hierro fundido o acero instaladas en las guías del brazo del martinete y elevadas a la altura requerida mediante un cabrestante. El reinicio se realiza mediante un dispositivo mecánico. La masa de los martillos mecánicos no suele superar las 5 toneladas y la frecuencia de los golpes es de 4 a 12 por minuto.

TABLA 8.27. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LAS TOLVAS REDONDAS

Índice	Martinetes simples y mecanizados.					Martinetes universales
	KP-8	KP-12	S-1006	S-582	KP-20M	S-995	S-908	KU-20	SP-56	SP-55
Altura útil del mástil, m	8	12	12	17,5	20	12	16	20	20	25
Altura total del martinete, m	15	19,6	18	23,4	28	18,3	23	28,2	28,2	36,2
Capacidad de carga, toneladas	7,5	8,5	10	9	21	8,5	12	20	20	30
Inclinación de trabajo, mástil: atrás adelante	- -	- -	1:3 1:6	1:3 1:9	- -	1:3 1:3	1:3 1:6	1:3 1:10	1:3 1:8	1:3 1:8
Inclinación de instalación (derecha, izquierda), grados	-	-	Hasta 1,5	-	-	Hasta 1,5	Hasta 1,5	-	Hasta 1,5	Hasta 1,5
Ángulo de rotación de la plataforma, grados	-	-	-	-	-	-	360	360	360	360
Cambio en el alcance del mástil, m	-	-	1,2	-	-	1,2	1,2	1,2	1,35	1,35
Ampliando las guías debajo de la cabeza del riel, m	-	-	4	-	-	3,5	4	4	4	4
Ancho de vía, m	3,4	3,4	4	5,5	7,5	4	4	5,5	6	6
Peso, toneladas: martinete sin contrapeso y martillo contrapeso martillo máximo	13,6 4 3,5	22,1 4,3 4,5	11 14 6	7,73 - 4,2	32,5 15,1 8,5	20,8 21 4,5	36,9 21 6	49 11,7 8,5	52,5 31,2 12	57 57 17
Potencia total instalada motor eléctrico, kilovatios	28,4	49,2	31,5	10	78,2	26,8	46	92,2	66	89

TABLA 8.28. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS EQUIPOS DE TOLVA ACOPLADOS Y REEMPLAZABLES BASADOS EN TRACTORES Y EXCAVADORAS

Índice	Marca del equipo fotocopiador.						Accesorios para excavadoras
	S-870	S-878K	SP-49	KO-16	C-860	SP-50S
Altura útil	8,5	8,5	12	16	10	12	10	14
Altura total del martinete, m	13	13	19	23	15,5	19	14,7	21
Capacidad de carga, toneladas	5,4	7	7	15	10	11	10	15
Inclinación de trabajo del mástil: atrás adelante	1:3 1:10	1:3 1:4	1:3 1:4	1:3 1:4	1:10 1:10	1:3 1:8	- -	- -
Inclinación de instalación (derecha, izquierda)	1:10	1:8	1:8	1:8	1:10	1:10	-	-
Ángulo de rotación del mástil alrededor del eje del martinete, grados	-	-	-	-	360	360	360	360
Cambio máximo en el alcance del mástil, m	-	0,7	0,7	1	0,5	0,5	-	-
Ancho de la guía del martillo, mm	360	360	360	360	360	360	360	360
coche basico	T-100M	T-100M	bolotny T-100MBTP	T-160GP	E-652A	EO-5111AS	E-652	E-1004 y E-1252
Peso del equipo martinete, t: sin martillo la unidad en su conjunto		5,8 20,3	9,3 26,4					6,5 40
Presión específica sobre el suelo, MPa	0,06	0,065	0,06	-	0,087	0,08	0,08	0,085

Debido a la baja productividad, los martillos mecánicos no se utilizan mucho.

Para hincar pilotes de hasta 8 toneladas se utilizan generalmente los martillos de vapor-aire, que permiten variar la energía del impacto ajustando la altura de elevación de la parte de impacto. Su uso no depende del asentamiento de los pilotes durante la inmersión ni de la temperatura ambiente. Las desventajas de los martillos de vapor-aire son la falta de autonomía energética y la necesidad de dotarlos de compresores (o calderas de vapor) de alta productividad.

Los martillos diésel tienen autonomía energética. Los martillos diésel de varilla están diseñados para hincar pilotes de madera y de hormigón armado con un peso de hasta 2,5 toneladas, los martillos diésel tubulares tienen una mayor energía de impacto en comparación con los martillos de varilla y se utilizan para hincar pilotes de hormigón armado con un peso de hasta 6 toneladas.

Las desventajas de los martillos diésel son la capacidad limitada para regular la energía del impacto, un arranque deficiente cuando los asentamientos de los pilotes superan los 200 mm (cuando el martillo funciona en modo de liberación libre) y un rendimiento reducido cuando se calienta.

Las características técnicas de los martillos utilizados para hincar pilotes se dan en la tabla. 8,29—8,32.

Martillos vibratorios, cuyas características se indican en la tabla. 8.32, se utilizan principalmente para hincar pilotes redondos huecos de hormigón armado y pilotes de concha o, a veces, pilotes prismáticos de gran longitud (20 m).

TABLA 8.29. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS MARTILLOS VAPOR-AIRE

Índice	Martillos de simple acción con controles.
	manual				semiautomático			automático
	MPVP-3000	MPVP-4250	MPVP-6500	MPVP-8000	SSSM-570	S-276	SSSM-680	S-811	S-812L
Peso, kilogramos: parte de choque martillo total	3000 3267	4250 4528	6500 6811	8000 8695	1800 2700	3000 4150	6000 8650	6000 8200	8000 11000
Energía de impacto, kJ	37,5	43,2	89,7	110,0	27,0	39,0	82,0	82,0	100,0
Número de latidos por minuto	8—12	8—12	8—12	8—12	Hasta 30	Hasta 30	Hasta 30	40—50	35—40
Altura de elevación, m	1250	1250	1250	1250	1500	1300	1370	1370	1370
Volumen bajo aire, m 3 /min	9—11	11—15	16—20	18—26	10	14	30	18—20	26
Flujo másico de vapor, kg/h	500—550	600—750	1100—1300	1200—1500	545	700	1470	1250	1500
Dimensiones, mm: longitud ancho altura	- - 2850	- - 2820	- - 3125	- - 2580	810 780 4840	1180 900 4840	1410 880 4960	1070 1150 4730	1070 1270 4730

TABLA 8.30. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS MARTILLOS DE VARILLA DIESEL

Índice	Martillos diésel con refrigeración.
	móvil				inmóvil
	DB-45	DM-B8	DM-150	DM-150a	S-222	S-268	S-330	S-330A
Peso, kilogramos: parte de choque martillo total	140 260	180 315	190 340	240 350	1200 2300	1800 3100	2500 4200	2500 4500
Energía de impacto, kJ	1,0	1,50	1,50	1,95—2,00	-	-	-	-
Número de latidos por minuto	96—100	100—110	100	60—65	50—55	50—55	42—50	42—50
Altura máxima de elevación parte de impacto del martillo, mm	1000	1000	1000	1250	1790	2100	2600	2500
Dimensiones, mm: longitud ancho altura	500 360 1715	550 400 1940	620 450 1970	650 450 1980	850 800 3360	900 820 3820	870 980 4540	870 1000 4760
Tamaño o diámetro de la sección pilotes a hincar, cm	20*	18—22*	18—22*	18—22*	Hasta 30×30**

* Pilotes de madera.

**Pilotes de hormigón armado.

TABLA 8.31. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS MARTILLOS TUBULARES DIESEL

Índice	Martillos diésel con refrigeración.
	agua					por aire
	S-994	S-995	C-996 y S-996xl	S-1047, S-1047hl	S-1048 y S-1048hl	S-859	S-949	S-954	S-974
Peso de la pieza de impacto, kg	600	1250	1800	2500	3500	1800	2500	3500	5000
Altura de salto de la parte de impacto, mm: mayor pequeñísimo	2800 2000± ±200	2800 2000± ±200	2800 2000± ±200	2800 2000± ±200	2800 2000± ±200	2800 2000± ±200	2800 2000± ±200	2800 2000± ±200	2800 2000± ±200
Energía de impacto (en altura salto 2500 mm), kJ	9,0	19,0	27,0	37,0	52,0	27,0	38,0	52,0	76,0
Número de golpes por 1 minuto, no menos.	44	44	44	44	44	44	44	44	44
Peso del martillo con garfio, kg	1500	2600	3650	5500	7650	3500	5000	7500	10 100
Dimensiones, mm: longitud ancho altura	640 470 3825	720 520 3955	765 600 4335	840 950 4970	890 1000 5150	700 790 4190	720 - 4970	890 1000 5080	- - 5520

TABLA 8.32. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LAS CARGADORAS VIBRANTES

Marca de vibrador	Potencia nominal del motor eléctrico, kW.	Momento estático de masa de desequilibrio, kN×cm	Frecuencia de oscilación por minuto	Fuerza perturbadora, kN	Peso del vibrador, kg
Pista-2A vicepresidente-1 VP-3M VRP-30/120 VU-1.6 VP-170M VRP-60/200 VU-3	40 60 100 2×60 2×75 200 2×100 2×2000	1 000 9 300 26 300 33 000 34 600 50 000 60 000 99 400	1500 420 408 300-573 458 475-550 300-460 500-550	250 185 442 Hasta 960 960 1000-1690 Hasta 1700 2800-3400	2 200 4 500 7 500 10 200 11 900 12 500 15 000 27 600

Notas: 1. Los hincadores de pilotes vibratorios VU-1.6, VRP-60/200 y VU-3 tienen un orificio pasante para extraer tierra de la cavidad de los pilotes de concha. 2. Los cargadores vibratorios de las marcas VRP-30/120 y VRP-60/200 permiten ajustar continuamente el momento de los desequilibrios y la velocidad de su rotación durante el proceso de hincado del pilote, dependiendo de los suelos transitables.

En la construcción de cimientos de pilotes para proyectos de construcción residencial, civil e industrial, los martillos diesel (de varilla y tubulares) se utilizan con mayor frecuencia; en las obras de construcción de ingeniería hidráulica y de transporte, se utilizan martillos de vapor-aire y martillos vibratorios.

La selección del equipo martinete se lleva a cabo bajo las siguientes condiciones: la presión sobre el suelo no debe exceder el nivel permitido; el martinete debe garantizar la precisión especificada al hincar pilotes horizontal y verticalmente; la longitud de los pilotes no debe exceder la altura útil de la pluma; La capacidad de elevación del martinete debe ser mayor o igual a la suma de las masas del pilote, la cabeza y la masa total del martillo.

Entonces, los pilotes son un elemento estructural que transfiere cargas desde un edificio (estructura) a los suelos ubicados significativamente por debajo del nivel cero condicional. Los pilotes de hormigón armado de sección cuadrada de 300x300 mm, 350x350 mm, 400x400 mm con una longitud de 3 ma 16 m y los pilotes compuestos de hasta 32 m de largo son la opción óptima para la construcción en suelos blandos. En la construcción de puentes se utilizan pilotes centrifugados (huecos) con un diámetro de 600 mm.

La tecnología prácticamente no ha cambiado durante muchos años, pero en los últimos años se han impuesto ciertas restricciones al uso de martillos perforadores en zonas urbanas. En zonas urbanas densamente pobladas se utilizan pilotes perforados, que son mucho más caros, pero su instalación no supone el riesgo de destruir los edificios vecinos en ruinas. O realizan una serie de trabajos (instalación de tablestacas, selección preliminar del suelo, perforación previa) para reducir la carga negativa sobre los cimientos de los edificios y las redes de servicios públicos existentes.

Métodos para clavar pilotes en el suelo.

Antes de comenzar a sumergir los pilotes en el suelo, se realiza un conjunto de trabajos preparatorios de acuerdo con el proyecto de trabajo de pilotes, que incluye:

• entrega y almacenamiento de pilotes de hormigón armado terminados,
• entrega e instalación de equipos para hincado, desarrollo de un diagrama de movimiento para una instalación de hincado de pilotes que indique el orden de hincado de pilotes de acuerdo con el PPR;
• planificación del sitio de cimentación (en el período primavera-otoño, por regla general, el relleno se hace con ladrillos rotos o piedra triturada);
• desglose geodésico de los ejes de las hileras de pilotes;
• Prueba de hincado de pilotes para aclarar el cálculo de la capacidad de carga del pilote (realización de pruebas estáticas y dinámicas).

La secuencia de hincado de pilotes la establece el proyecto, teniendo en cuenta las propiedades del suelo y las características de maniobra del equipo.

Diseño geodésico, es decir La ubicación de los pilotes la realizan nuestros especialistas basándose en los planos y ejes de construcción recibidos del cliente. De acuerdo con los requisitos reglamentarios, las desviaciones permitidas de los pilotes del eje de diseño son 0,2d para hincado lineal, o 0,3d si los pilotes están conectados mediante una losa de cimentación. d - sección del pilote, es decir Al hincar pilotes de 300x300 mm debajo de la “losa”, la desviación permitida será de 9 centímetros.

Se utilizan varios métodos para hincar pilotes.

• método de impacto: hincar pilotes con un martillo
• método de prensado
• método de vibración: hincado de pilotes mediante vibración
• perforación e instalación de pilotes en un pozo (mediante perforación líder)

Método de impacto.

El accionamiento se realiza con martillos de varios tipos con una parte de golpe que pesa, normalmente entre 1,8 y 12 toneladas, montados sobre equipos pesados, normalmente sobre orugas (bastidores, grúas sobre orugas, excavadoras de cable y hidráulicas). Los pilotes se hunden en el suelo aplicando una carga vertical (a veces inclinada).

La máquina base se utiliza para enganchar el pilote, levantarlo e introducirlo en la cabeza del martillo, que se mueve a lo largo de la guía del mástil. Luego, el martillo clava el pilote en el suelo soltando la parte de impacto.

El hincado de la pila comienza con varios golpes ligeros, seguidos de un aumento de la fuerza de los golpes al máximo. Si la posición del pilote se desvía de la vertical en más de un 1%, el pilote se corrige apoyándolo, apretándolo, etc., o se extrae y se vuelve a clavar. El hincado del pilote continúa hasta que se logra la falla especificada por el diseño: la cantidad de inmersión del pilote con un golpe de martillo después de completar el hincado. La colocación de pilotes cuando se acerca al valor de diseño de inmersión se realiza con "garantías", es decir, 10 golpes de martillo seguidos. La inmersión del pilote desde una base se mide con una precisión de 1 mm. La falla del pilote se determina como el cociente del valor de inmersión del pilote desde una base dividido por el número de golpes en la base.

Método de sangría.

El método de hincado de pilotes se utiliza en la reconstrucción de edificios que no pueden ser demolidos porque tienen valor histórico y están protegidos por la ley.

El área de aplicación más efectiva de la tecnología de prensado de pilotes es la hinca de pilotes de hormigón armado y pilotes de láminas cerca o dentro de edificios y estructuras existentes en condiciones densamente urbanizadas, cerca de estructuras en ruinas y de emergencia, en zonas de deslizamientos de tierra y en otros lugares donde es imposible hincar pilotes mediante el método de impacto o hincado por vibración debido a la inadmisibilidad de impactos dinámicos, vibratorios y acústicos. El equipo para prensar pilas es bastante engorroso, el rendimiento deja mucho que desear, pero a veces este método sin impacto es simplemente insustituible. Las unidades de hinca de pilotes móviles hacia el sol son las más utilizadas.

Método de vibración: hincar pilotes (tablestacas) mediante vibración.

El método de hinca por vibración es eficaz al hincar pilotes en suelos arenosos saturados de agua y poco cohesivos. En este caso, el suelo arenoso se licua y las fuerzas de fricción en la superficie lateral disminuyen drásticamente. Una vez que cesa la vibración, estas fuerzas de fricción se restablecen.

Conductor vibratorio: excitador de vibraciones a lo largo del eje del pilote. En la cabeza del pilote se suspende un dispositivo con un rotador y una carga con el centro de gravedad desplazado accionado por un motor eléctrico o estación hidráulica. Debido al gran peso del vibroapuntador y a las vibraciones, el pilote (lengua) se sumerge en el suelo. Los amortiguadores de vibraciones, a diferencia de los martillos, tienen ciertas restricciones en cuanto a los tipos de suelo en los que pueden trabajar. Además, cuando se realiza una conducción vibratoria, a menudo se utiliza la perforación líder.

Tecnología de hinca de pilotes mediante perforación líder.

La perforación líder se realiza antes de sumergir el pilote. La perforación líder puede tener varios objetivos: reducir la carga dinámica transmitida al hincar un pilote a edificios cercanos, reducir el ruido del funcionamiento de un martillo diesel y aumentar la longitud del pilote utilizado (cuando se hinca en suelos densos). Además, la perforación líder se utiliza si hay una capa de arena de más de 2 metros en la sección geológica. La decisión de construir pozos líderes la toma el diseñador basándose en un informe de estudio geotécnico.

El diámetro de la barrena para la perforación líder debajo de pilotes de 300x300 se considera de 200 mm a 250 mm, dependiendo de la categoría de suelo. La profundidad de perforación suele ser 0,5 metros menor que la profundidad de inmersión del pilote. Además, por ejemplo, para hincar un pilote de 10 metros, cuando se forma una capa de arena de un metro de largo a una profundidad de 5 metros, se puede asignar una perforación líder a una profundidad de 6 a 6,5 ​​metros para reducir el efecto negativo de la arena al hincar. pila de algo.

Durante la perforación líder, el suelo seleccionado por los sinfines del pozo aumenta la elevación de la superficie de la tierra (pozo) en 10 o más centímetros (dependiendo de la profundidad y el diámetro de la perforación. Es necesario abordar el trabajo de perforación de manera competente porque al conducir pilotes, el pozo ubicado en las inmediaciones a menudo se desmorona debido a las cargas dinámicas durante la operación del martillo. Para la construcción de pozos líderes durante los trabajos de pilotaje, nuestra empresa utiliza instalaciones PBU-2-317, LBU-50, URB-2A2.

Máquinas y equipos para hincar pilotes.

Se utilizan martillos diésel basados ​​en excavadoras rotativas de la serie EO. Las excavadoras están montadas sobre orugas y sirven, en general, para mover equipos de pilotaje. El equipo de pilotaje es el mástil y el propio martillo. El martillo se mueve a lo largo de guías en el mástil.

Pero los martinetes con martillo hidráulico más eficaces son: Junttan PM20, Junttan PM22, Junttan PM25, Hitachi KH-150-3, Hitachi KH-180-2, Nippon-Sharyo DH, Banut, PVE, Liebherr.

Si es necesario, el martillo se puede sustituir por un equipo de perforación para perforación guía. Al trasladarse de un objeto a otro, el martillo y el mástil (que consta de 2-3 partes) se retiran de la máquina base. Considerando las sobredimensionadas dimensiones y peso del martinete, su traslado se realiza con un permiso especial de la policía de tránsito con escolta.

Martillos de conducción.

El martillo consta de una parte de golpe que se desplaza a lo largo de las guías, un chabot (parte fija) y una cabeza. Según el tipo de acción se distingue entre martillos diésel y martillos hidráulicos.

La foto muestra martillos de varilla diésel muy comunes y martillos hidráulicos domésticos Ropot. Entre los cilindros de choque y estacionario se encuentra un cilindro normal de motor diésel. El principio de funcionamiento también es muy similar al de un motor diésel convencional. La parte de impacto se levanta mediante un cable, en este momento se abre el suministro de combustible, luego se deja caer el martillo y se produce una explosión en el cilindro porque Como se sabe, el combustible diesel se enciende debido a la compresión. Debido a la energía del impacto del martillo y la explosión en el cilindro, la pila se hunde y la parte del impacto del martillo se levanta y cae nuevamente. Esto sucede hasta que se detiene el suministro de combustible.

El martillo hidráulico se diferencia por su mecanismo de accionamiento. En lugar de un cilindro de motor de combustión interna, la parte de impacto es accionada por un sistema hidráulico. Además, con la ayuda del sistema hidráulico, la parte de golpe no sólo sube, sino que también baja, es decir. no se reinicia. Gracias a esto, es posible ajustar la altura de elevación. Si el martillo diésel golpea casi con la misma frecuencia, el martillo hidráulico puede golpear tanto con la máxima fuerza como con pequeños golpes frecuentes, lo cual resulta muy conveniente cuando se trabaja en suelos arenosos. El peso de la parte de impacto de los martillos hidráulicos es de 3 a 12, a diferencia de los martillos diésel, cuya parte de impacto pesa de 1,8 a 3 toneladas. Aunque existen martillos diésel importados con piezas de impacto de 10, 14, 16 toneladas.

Ventajas ambientales y externas al trabajar con martillo hidráulico:

• Fiabilidad, fiabilidad, facilidad de operación, para todas las estaciones y para todo clima.
• Regulación de energía de impacto.
• Mínimo impacto sísmico sobre el terreno, permitiendo trabajos de pilotaje en zonas urbanas densas sin peligro para las edificaciones cercanas.
• La productividad es 2 veces mayor que la de dispositivos similares de hinca de pilotes de caída libre.
• Ruido reducido.
• Sin gases de escape, respetuoso con el medio ambiente.
• Vibración reducida.

Al hincar pilotes de hormigón armado y acero, se deben utilizar tapas para proteger la cabeza del pilote de daños cuando sea golpeada con un martillo de una máquina hinca pilotes. Al hincar pilotes de madera, la cabeza del pilote está protegida contra el debilitamiento mediante un yugo, que es un anillo cilíndrico hecho de fleje de acero, colocado en la cabeza del pilote. El extremo inferior de la pila de madera está tallado en forma de pirámide tetraédrica o triangular. Si hay inclusiones sólidas en el suelo, se coloca una zapata de metal en la punta de la pila para evitar que la punta se moje. Se utilizan pilotes de madera siempre que la cabeza del pilote se coloque por debajo del nivel freático.

Para evitar que golpes fuertes rompan la cabeza del pilote, se inserta un espaciador de madera en la cabeza del martillo que actúa como amortiguador.

SEGURIDAD AL REALIZAR TRABAJOS DE PILETAS

La instalación de equipos de pilotaje y pilotes debe realizarse sin interrupción hasta que estén completamente asegurados en su lugar.

Durante el proceso de hincado de pilotes, es necesario controlar constantemente el estado de la instalación de hincado de pilotes; si funciona mal, se debe detener el trabajo inmediatamente.

Los pilotes se arrastran hasta el martinete únicamente a través de un bloque extraíble fijado en la base del martinete y en línea recta a la vista del operador del cabrestante.

Los trabajos de hincado de pilotes pueden ser realizados por personas que conozcan las normas de manipulación de equipos y mecanismos y hayan superado un mínimo técnico especial. En. Durante una parada breve, se debe fijar el martillo al martinete y aflojar la cuerda de elevación. Durante paradas prolongadas, el martillo se baja a la posición más baja y se asegura.

Cada martinete está equipado con una alarma audible. Antes de poner en funcionamiento el martillo para pilotes, se emite una señal acústica.

El traslado del equipo de pilotaje de un estacionamiento a otro se realiza únicamente por orden del capataz y bajo su supervisión.

En invierno, los lugares de trabajo deben limpiarse de nieve y hielo y rociarse con arena.

Control de calidad durante la hinca (hincada) de pilotes.

El control de calidad de los trabajos de instalación de una cimentación de pilotes se realiza paso a paso con la ejecución de informes sobre la preparación del pozo, caminos de acceso, trazado geodésico, hincado de pilotes e instalación de una reja.

Los datos sobre el hincado de pilotes deben registrarse en el “Registro de hincado de pilotes”. El principal requisito para la calidad del hincado de pilotes es que se alcance la capacidad de carga especificada. La carga permitida sobre el pilote depende de la profundidad, precisión y tecnología de su inmersión, así como de las condiciones del suelo. El valor más fiable de la capacidad de carga de los pilotes lo da (hincado experimental, hincado de prueba) mediante su prueba estática, pero requiere mucho trabajo y tiempo. Por lo tanto, en el proceso de trabajo, se utiliza un método dinámico de prueba de pilotes menos preciso, pero simple y fácil de usar, cuya esencia se basa en la correlación de la relación entre la resistencia del pilote y la falla.

La falla de un pilote es la profundidad de inmersión de un pilote en el suelo por un golpe de martillo, definida como el valor medio aritmético de la profundidad de inmersión de un pilote por un cierto número de golpes (colateral). El número de golpes en el depósito para martillos suspendidos y de simple acción se toma igual a 10 (para martillos de doble acción y martillos vibratorios el número de golpes o el funcionamiento del mecanismo se toma durante 2 minutos). Esta falla real se compara con la falla calculada (de diseño), que los diseñadores establecen en función de las condiciones geológicas de ingeniería para controlar la capacidad de carga del pilote. La falla se mide al final del hincado del pilote con una precisión de 1 mm de al menos tres pilotes consecutivos. Un pilote que no da una falla calculada (de diseño) debe someterse a un acabado de control después de reposar y ser absorbido por el suelo durante 6 días - para suelos arcillosos y heterogéneos, 10 días para arenas finas y limosas saturadas de agua. 20 días para suelos arcillosos blandos y fluido-plásticos. Los pilotes que dieron una falla falsa, o los pilotes que no fueron hincados entre el 10 y el 15% de su longitud, deben examinarse para eliminar las razones que dificultan el hincado. Cuando; Si la falla durante el acabado de control excede la calculada, la organización de diseño debe realizar pruebas de control de los pilotes con carga estática y ajustar el diseño de la base del pilote o parte de ella.

La inmersión de pilotes se puede realizar tanto hasta el fallo de diseño como hasta la marca de diseño (establecida por el proyecto). Esto último sólo es posible en los casos en que debajo de la punta del pilote se encuentran suelos blandos y la capacidad de carga del pilote no supera los 200 kN.

1. Tipo de producto . Elemento de una determinada capacidad de carga sumergido en el suelo. La inmersión se realiza mediante una serie de golpes verticales en la cabeza del pilote.

2. Composición del proceso. Entrega de pilotes al sitio; instalación de pilotes en una unidad de carga; inmersión de pilotes en el suelo hasta el “fracaso” del diseño.

3. Ingresa al proceso . Se aceptó el trabajo previo (sitio), se cargaron y probaron los pilotes de prueba (para determinar la longitud real del pilote y el tiempo de inmersión).

Las pruebas se llevan a cabo en un sitio completamente preparado o en la marca del fondo del pozo de diseño antes del inicio de la producción (o entrega) en masa de pilotes. Durante las pruebas dinámicas, una pila de las dimensiones diseñadas se martilla hasta que se produce el “fallo” calculado. Durante las pruebas estáticas, el pilote de diseño se carga con cargas verticales reales. Si los resultados de la prueba son positivos, se presenta una solicitud para la producción de pilotes de diseño en una cantidad determinada (por objeto). Si los resultados son negativos, los diseñadores cambian la longitud o la sección transversal del pilote y realizan nuevas pruebas.

4. Materiales . Pilotes prefabricados de hormigón armado. La sección transversal de los pilotes es cuadrada, 300x300 mm. También se utilizan pilotes tubulares con un diámetro de 400 a 800 mm. La longitud de los pilotes en las instalaciones de PGS es de 5 a 16 m, en este caso los pilotes de 12 a 16 m de longitud pueden estar compuestos por dos elementos conectados durante el proceso de hincado mediante juntas de trabajo (Fig. 3.4).

En la construcción de soportes de puentes se utilizan pilotes tubulares con un diámetro de 1200 a 6000 mm. A partir de secciones individuales de 6,0 m de largo, durante el proceso de hincado se forma un pilote de 20,0 a 40,0 m de largo.

Los pilotes de madera solo se pueden utilizar por debajo del nivel freático (la madera no se pudre en el agua). La mayoría de los edificios antiguos de San Petersburgo, incluidas catedrales y palacios, se construyeron sobre pilotes de alerce. Actualmente, los pilotes de madera prácticamente no se utilizan en la construcción de estructuras industriales y civiles (IGS).

Pilotes de acero - Tablestacas. Placas de acero de perfil especial, de 200 a 400 mm de ancho y de 6 a 12 m de largo, se utilizan para construir muros de contención y sujetar las paredes de pozos profundos (página 31, Fig. 2.4).

4.1. Técnica . Para clavar pilotes en el suelo, se utiliza una unidad de carga de pilotes (SPU). La SPU es un conjunto de dos unidades: un martinete y un cargador.

cobre incluye (Figura 3.5):

Vehículo básico (1): tractor, excavadora, automóvil, puente móvil;
- pluma guía – para mantener los pilotes en la posición deseada; para fijar el mecanismo de inmersión (cargador – 3);
- equipo auxiliar – tornos para levantar el pilote y cargador; sistemas de apuntamiento de botavaras; tapas de cabeza soldadas de acero o fundición con un juego de almohadillas amortiguadoras (madera dura, caucho reforzado) (Fig. 3.6).

Los sistemas de guiado prevén: colocar el pilote en una punta; alineamiento vertical; Corrección de la posición del pilote durante el proceso de inmersión. Ellos proveen:

Inclinación de la pluma en un cierto ángulo en dos planos;
- movimiento de traslación del boom “izquierda-derecha”, “adelante-atrás”.

Cabe señalar que no todos los martinetes tienen un conjunto completo de estos movimientos, la mayoría solo tiene movimientos de inclinación de la pluma, lo que complica la guía y reduce la precisión de la hinca de pilotes.

Cargador– un mecanismo que hunde un pilote en el suelo mediante un impulso de fuerza (Fig. 3.8, 3.9). Determina el tipo de tecnología.

Áreas racionales de aplicación de varios martinetes:

Instalaciones de tractores: hincado de pilotes de 5 a 12 m de largo con pilotes dispuestos en fila (el tractor se mueve a lo largo de la fila), productividad de 20 a 30 unidades por turno;

Excavadora (o basada en grúas de bandera): hincado de pilotes de 6 a 16 m de largo con una disposición agrupada de pilotes en cimientos para columnas; desde un sitio, girando la pluma, sumerge todos los pilotes en un arbusto y pasa a otro grupo de pilotes. Productividad 15–25 piezas/turno;

Puente SPU (sobre rieles o sobre orugas) completo con un martillo: hincado de pilotes de 5 a 10 m de largo con una disposición en hileras de pilotes o en un campo (Fig. 3.7). Tienen una alta productividad de 40 a 70 pilas por turno. Pueden moverse distancias cortas (de casa en casa) por sus propios medios. Sin embargo, debido a los elevados costes iniciales, estas instalaciones sólo son eficaces para grandes volúmenes de trabajo (más de 1.500 pilotes). Se utilizan para el desarrollo en bloques de microdistritos urbanos.

Como cargadores se utilizan martillos que se diferencian por el tipo de accionamiento: martillos de combustión interna (diesel), vapor-aire y mecánicos (suspendidos). Los martillos de vapor-aire vienen en acción simple y doble. En los martillos de simple efecto, la fuerza del vapor o del aire comprimido se utiliza únicamente para levantar la parte de impacto, y la carrera de trabajo se realiza cuando cae sobre el pilote. Los martillos de doble acción utilizan energía de vapor o aire comprimido para aumentar la fuerza del impacto. El control del martillo puede ser manual, semiautomático o automático.

El principal parámetro del martillo es la masa de la parte impactante que, según el tipo de suelo, determina la longitud máxima posible del pilote hincado.

Martillo tipo varilla diesel(Fig. 3.8, a) incluye: un chabot con pistón (2), varillas guía (5), una pieza de impacto con un cilindro (4) y un bloque de pistón, que termina con un soporte articulado que consta de un talón esférico y adelante. El propósito del soporte articulado es proporcionar un golpe central al pilote con una ligera violación de la alineación del martillo y el pilote. Para lanzar el martillo diésel, la parte de golpe se levanta mediante el cabrestante del cabezal hasta la posición más alta mediante una pinza de agarre (Fig. 3.8, a). Después de esto, la pinza suelta la parte impactante y cuando cae, se forma aire comprimido en el cilindro, por lo que su temperatura aumenta considerablemente. En este momento, una bomba de émbolo suministra combustible al cilindro y la mezcla se enciende (Fig. 3.8, b). Los gases formados durante la combustión arrojan el cilindro a su posición original (Fig. 3.8, c), y luego el martillo funciona automáticamente hasta que se detiene el suministro de combustible. La altura de elevación de la parte de golpe se ajusta suministrando combustible al cilindro.

Para hincar pilotes se utilizan martillos diésel con masas de golpe de 600, 1200, 1800 y 2500 kg y un número de golpes por minuto de 50 a 100. La altura de elevación de la parte de impacto del martillo es de 1,0 a 2,6 m. La ventaja de los martillos diésel sobre los martillos de vapor-aire es que son más móviles y no requieren calderas de vapor voluminosas ni compresores potentes para su funcionamiento. La desventaja de los martillos de varilla diésel se manifiesta al hincar pilotes en suelos blandos, cuando es imposible garantizar su funcionamiento automático, ya que en la cámara de combustión no se forma el alto grado de compresión de aire necesario para encender la mezcla de combustible.

EN martillo tubular diesel(Fig. 3.9) (con una masa parcial de 1200, 1800 y 2500 kg, respectivamente), el cilindro (2) está estacionario y la parte de impacto es el pesado pistón móvil (4). El cilindro en la parte inferior termina con un percutor estacionario, que transmite el golpe al pilote a través de una junta elástica. La bomba de émbolo suministra combustible al cilindro. Los gases de escape escapan a la atmósfera a través del tubo. El principio de funcionamiento de un martillo diésel tubular es el mismo que el de un martillo de varilla.

Los martillos diésel tubulares tienen un funcionamiento más fiable y tienen una capacidad de accionamiento entre 1,2 y 0,5 veces mayor que los martillos diésel de varilla.

La desventaja de estos martillos es que son difíciles de arrancar a temperaturas bajo cero.

Martillo mecánico Se utiliza para pequeños volúmenes de trabajo. Consta de una pieza de golpe que pesa entre 1.000 y 3.000 kg y un dispositivo de agarre. Después de que el cabrestante colocado en el martinete eleva la parte de impacto del martillo a la altura requerida, el dispositivo de agarre lo suelta y el pilote se golpea durante la caída libre. Los martillos mecánicos son económicos, duraderos y tienen un diseño sencillo.

Su desventaja es que producen una pequeña cantidad de golpes: 3-4 por minuto; con una fijación constante de la cuerda a la parte de golpe del martillo, el número de golpes se puede aumentar a 10-12 por minuto, pero esto conduce a Desgaste intenso del cabrestante y del martinete.

EN martillo de aire-vapor de doble acción La parte de impacto durante la carrera de trabajo está bajo la influencia de la gravedad y la presión del vapor o del aire comprimido. Gracias a esto, la velocidad de movimiento de la parte que golpea es mucho mayor y el número de pulsaciones por minuto ha aumentado a 20.

La ventaja de estos martillos es su alta capacidad de hincado (pueden hincar pilotes de hasta 20 a 25 m de largo), pero la desventaja es el equipo de vapor pesado y voluminoso. En las obras de construcción industrial y civil, prácticamente no se utilizan martillos de vapor-aire de doble acción.

Composición del proceso:

Disposición de los ejes de las hileras de pilotes;
- Romper y asegurar los puntos de los pilotes con alfileres;
- Colocar la unidad en un punto y colocar una pila sobre él;
- Apuntar el pilote al punto de diseño mediante la unidad;
- Buceo con control de verticalidad y medición de fallos;
- Cuando el pilote llega al “fallo”, la inmersión se detiene independientemente de la profundidad real de inmersión del pilote.

« Rechazo" - la cantidad de inmersión del pilote con un golpe de una serie de 10 golpes en mm (1,5–4,0 mm), al alcanzar la cual la capacidad de carga de diseño del pilote está completamente garantizada.

Las pilas entregadas de fábrica se almacenan en el borde del pozo o se colocan en el lugar de inmersión (Fig. 3.10).

La fijación de los puntos de pilote en la cantidad necesaria “por cambio” se realiza con pasadores de acero con un diámetro de 12 a 16 mm y una longitud de 300 a 400 mm. El pilote se arrastra hasta el martinete mediante una cuerda a través del bloque de trabajo (Fig. 3.11, a) o a través del bloque de salida (Fig. 3.11, b) a distancias de más de 15,0 m.

Luego de colocar el pilote sobre la SPU, alineación horizontal y vertical, se lanza el martillo. A una profundidad de 1,5 a 3,0 m, la inmersión se realiza con débiles golpes de martillo cuando la parte de golpe se deja caer desde la mitad de la altura. Luego, la inmersión se realiza durante el funcionamiento normal del martillo. La verticalidad del pilote se controla continuamente en dos direcciones. Cuando se nota visualmente que la velocidad de hundimiento se acerca a la "falla" calculada, se instalan dispositivos de monitoreo: medidores de fallas, mediante los cuales se determina la magnitud de la falla real del pilote.

Al hincar pilotes se lleva un “Diario de trabajos de pilotaje”, en el que todos los pilotes deben estar numerados de acuerdo con el plano de trabajo. Para cada montón se indica lo siguiente: el importe del “fracaso”; tiempo de inmersión; profundidad de inmersión, así como circunstancias especiales (“reposo”, grietas, fractura, pilote de respaldo, etc.).

Después de alcanzar el "fallo" de la pila, la SPU pasa al siguiente punto de la pila. Posteriormente se corta la parte sumergida del pilote (“culo”).

Durante el hincado de pilotes, a menudo surgen casos en los que el pilote no alcanza el “fallo” de diseño cuando se hinca en toda su longitud. En estos casos se recomiendan las siguientes acciones:

Una pila no recibió un "rechazo" y las siguientes pilas dan un "rechazo". Se continúa hincando los pilotes y se hinca un pilote de respaldo junto al pilote defectuoso;

De 2 a 5 pilas seguidas no dan un "fracaso". En este caso, es necesario detener una mayor inmersión de las pilas. Una vez que las pilas han "descansado" (3 a 7 días), se realiza el acabado de control. Como regla general, en suelos arcillosos se manifiesta el fenómeno de “succión” del pilote y generalmente el acabado de control da valores menores que el “fallo” calculado;

Tras el acabado de control de un grupo de pilotes no se obtuvo el “fallo” calculado. Se suspende el trabajo de hincado de pilotes, se llama a representantes de la organización de diseño para aclarar las dimensiones de los pilotes (generalmente la longitud del pilote aumenta).

Entrega del campo de pilotes. Al momento de la entrega se deberá presentar lo siguiente:

Certificados de inmersión de pilotes de respaldo; reemplazar tipos de pilotes;
- acto de hincar y probar pilotes de prueba;
- diagrama de obra de pilotes cargados;
- pasaportes para pilas;
- actúa para la instalación de juntas (para pilotes compuestos);
- bitácora de trabajo de pilotes (que indica el fallo de cada pilote).

Cortar cabezas de pilotes. Para instalar una reja, es necesario asegurar la elevación de diseño de la parte superior de los pilotes. Esto se consigue cortando las cabezas de los pilotes al tamaño requerido. El proceso de corte requiere bastante mano de obra. La dificultad radica en que es necesario cortar dos materiales diferentes: piedra (hormigón) y acero (armadura), lo que requiere diferentes tecnologías y herramientas de corte.

Actualmente, el corte de cabezas de pilotes se realiza principalmente de forma manual mediante martillos neumáticos y eléctricos. Para reducir el volumen de virutas de hormigón (Fig. 3.13), se utiliza un marco de engarce de acero. Las barras de refuerzo se cortan al fuego o con máquinas cortadoras.

Los métodos mecánicos para cortar cabezas de pilotes se utilizan de forma limitada:

– forzar el astillado con gatos hidráulicos (Fig. 3.14, a, b);
– cortar con una sierra circular;
– curvado de la cabeza del pilote utilizando un equipo especial basado en un tractor (Fig. 3.14, c).

Actualmente también se están desarrollando tecnologías térmicas, explosivas y criogénicas para cortar cabezas de pilotes.

Ventajas de la tecnología de hinca de pilotes por impacto:

Alto rendimiento;
- clavar pilotes en casi cualquier tipo de suelo;
- un aumento significativo de la capacidad de carga del pilote (entre un 15 y un 30%) debido a la compactación del suelo debajo de la punta.

Defectos:

Impacto dinámico sobre el pilote (debe haber un margen de seguridad);
- grandes impactos dinámicos en edificios y estructuras ubicadas cerca.

Si cerca del sitio de construcción hay edificios en ruinas o inseguros, esta tecnología es inaceptable.

Fuente: Tecnología de los procesos constructivos. Snarsky V.I.