ES2220199B1 - Sistema de excavacion continua de muros pantalla. - Google Patents

Abstract

Sistema de excavación continua de muros pantalla. El sistema se basa en la utilización de una cuchara cuyas mandíbulas (3) cuentan con un sistema que impulsa el material o terreno a una cámara de carga (4) dotada de compuertas antirretorno (5), pasando el material desde ésta a una cámara de prensofiltrado (6) donde se realiza el prensado del material y la eliminación de líquidos y lodo bentonítico, a través de paredes filtrantes que delimitan dicha cámara de prensofiltrado (6), a continuación de la cual existe un tramo de salida (7) de alimentación del material prensado y exento de líquidos y lodos, hacia un medio transportador en continuo (8) constituido por un transportador vertical en circuito sinfín. El sistema permite excavar, extraer y descargar el material a la superficie, de manera totalmente continua sin necesidad de interrumpir la excavación para extraerlo con las mandíbulas (3) a la superficie, como ocurre convencionalmente. Además, el material extraído es un material compactadoque a efectos de vertido es inerte y no peligroso desde el punto de vista medioambiental.

Description

Sistema de excavación continua de muros pantalla.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de excavación continua de muros pantalla, cuya evidente finalidad es la de excavar el terreno y extraerlo a la superficie, sin interrupciones durante el proceso. Además, el sistema está previsto para que el material extraído sea compacto y libre del lodo bentonítico que se utiliza durante la excavación sobre la que se ha de realizar el muro o pantalla, de manera tal que ese material sólido extraído y compactado resulta un auténtico inerte a efectos de vertido y no peligroso desde el punto de vista medioambiental.

Antecedentes de la invención

En una gran mayoría de las construcciones que se realizan en el subsuelo, tales como aparcamientos, sótanos y edificios en general, es necesario realizar como paso previo un muro pantalla alrededor de la construcción, al objeto de cerrar e impermeabilizar la propia construcción, así como sujetar el terreno externo durante la construcción de la nueva estructura, e incluso soportar parte de la carga de la futura construcción.

Los muros pantallas se suelen realizar mediante grúas dotadas de cucharas que excavan y extraen el terreno a la superficie, de manera que para evitar que las paredes de la pantalla se desmoronen mientras esta se construye, durante la fase de excavación, el hueco excavado se rellena con lodos bentoníticos, de manera tal que el terreno extraído y mezclado con el lodo bentonítico es cargado en camiones que lo transportan a vertederos de inertes, proceso que plantea diversos problemas, pudiendo citar como más importantes los siguientes:

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La mezcla. de terreno con lodo bentonítico, es un producto mas o menos líquido, por lo que en la cadena de transporte se suelen provocar pérdidas, con la consecuente contaminación, problema que se agrava en entornos urbanos.

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La bentonita, aunque es un tipo de arcilla, es contaminante. Si se descarga con contenidos de agua muy altos, produce la contaminación del propio subsuelo por lixiviación, pudiendo además ocasionar problemas de estabilidad en los taludes de los apilados del vertedero.

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Los problemas referidos en los dos puntos anteriores han llevado a que algunos países tengan restricciones en lo que respecta a la utilización de bentonita.

En cuanto a los medios o sistemas de excavación de muros pantalla que actualmente se utilizan, pueden citarse dos sistemas fundamentales, acoplados tanto en uno como en otro caso a una grúa autopropulsada, consistiendo uno de los sistemas en la clásica cuchara excavadora que excava el terreno por medio de las respectivas mandíbulas de cuchara, que extrae el material o terreno junto con una parte del lodo de perforación, de manera que el tiempo de extracción es considerable, viéndose aumentado con la profundidad, ya que es necesario sacar la cuchara, descargarla en el camión y volver a posicionarla en el punto de

\hbox{excavación.}

Además de la pérdida de rendimiento que ofrece el sistema de cuchara, el terreno excavado transporta todos los contaminantes existentes en el subsuelo y que se encuentran disueltos en el agua del terreno.

Otro sistema de excavación es el conocido como hidrofresa, que es un sistema de accionamiento hidráulico, más de perforación que de excavación, de manera que el terreno se reduce por rotura mecánica a tamaños menores que son mezclados con el lodo bentonítico para poder ser transportados a la superficie por vía hidráulica. El mezclado con el mencionado lodo es incluso superior a la cuchara tradicional y también lo es el mezclado de los contaminantes en el terreno, al aumentar el lavado por efecto de la mayor disgregación de los materiales y del propio sistema de transporte a la superficie.

El sistema de cuchara referido en primer lugar es de accionamiento hidráulico o incluso mecánico y es el más utilizado actualmente, mientras que el sistema hidrofesa se aplica con más frecuencia en formaciones rocosas o duras.

De acuerdo con lo expuesto, los sistemas de excavaciones convencionales emplean gran parte del tiempo en extraer la cuchara a la superficie, cargarla en el camión y volver a descender hasta el punto de excavación, pérdida de tiempo que lógicamente aumenta con la profundidad de la pantalla y que deriva en un bajo rendimiento.

Descripción de la invención

El sistema que se preconiza ha sido concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta, así como de conseguir una serie de ventajas que se irán exponiendo a lo largo de la presente descripción.

Más concretamente, el sistema de la invención se basa en extraer el material, compactado y liberado del lodo bentonítico, incluso de una parte del agua propia del terreno, consiguiendo con ello una mayor facilidad en el transporte y desechos sin contaminantes ni líquidos añadidos, así como una disminución estimada del 10% de la cantidad de residuos procedentes del lodo bentonítico.

Por otra parte, también se ve reducido el consumo de bentonita y agua en la fabricación del lodo, siendo el ahorro estimado del 10%, de manera que teniendo en cuenta que cada uno de los equipos podrá excavar unos 25 m^{3}/hora y que trabajan una media de 1500 horas anuales, supondría una ahorro anual de 3750 m^{3} de agua y más de 150 toneladas de bentonita, por equipo.

Otra ventaja importante es la de extraer el terreno sin necesidad de desplazar la cuchara a la superficie, aumentando el rendimiento hasta un 100%.

Más concretamente, el sistema de la invención se basa en la utilización de cuchara con mandíbulas, pero con unas innovaciones que consisten en disponer en las mandíbulas unos medios de cargado, los cuales transfieren el terreno del interior de las mandíbulas a una cámara de carga.

Otra característica de novedad, es que a continuación de la comentada cámara de carga se ha previsto una cámara de prensofiltrado, en la que se comprime el terreno o material que se excava y se va extrayendo (preferentemente mediante un sistema de prensas hidráulicas), utilizando paredes filtrantes para separar el material sólido del líquido, tal como agua, bentonita y otros elementos en suspensión, consiguiéndose que el terreno o material quede consolidado y dispuesto para su extracción y transporte.

Otra característica de novedad es que a la salida de esa cámara de prensofiltrado, se incluye un subsistema de transporte a la superficie del material prensado. Este sistema puede estar constituido alternativamente por una o varias etapas de carga / prensofiltrado / salida como la arriba descrita, o bien ser formado por un transportador vertical en circuito sinfín, pudiendo estar constituido por una cinta tubular, un sistema de cangilones, etc., estando previsto en cualquier caso para transportar de manera continua el material sólido y comprimido que se va extrayendo sin necesidad de tener que transportar la cuchara hasta la parte superior, descargar sobre un camión, volver a conducirse hacia el lugar de trabajo, etc.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, una única hoja de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado una vista de la estructura de cuchara con las mejoras que constituyen el sistema de excavación de: muros pantalla realizado de acuerdo con el objeto de la invención.

La figura 1.- Muestra la estructura con la cuchara en posición de compresión.

La figura 2.- Muestra la misma vista de la estructura al final de la fase de carga.

Realización preferente de la invención

A la vista de las figuras reseñadas puede observarse cómo el sistema de excavación continua de muros pantalla objeto de la invención, se basa en la utilización de una cuchara convencional pero con una serie de mejoras e innovaciones que permiten que la extracción del terreno se realice de manera comprimida y libre del lodo bentonítico, sin tener que subir la cuchara a la superficie.

Más concretamente, la cuchara en que se basa el sistema de excavación objeto de la invención comprende una estructura de soporte (1) que se complementa con unos elementos de guiado (2), todo ello como es convencional, incluyendo las mandíbulas (3) cuya función es excavar el terreno, pudiendo tener cualquier geometría apropiada para que cumpla con eficacia la función deseada.

Pues bien, a partir de estas características, una de las mejoras de la invención consiste en que en el interior de las mandíbulas (3) se ha previsto un pantalón de carga (4) a modo de cámara y dotado de compuertas antirretorno (5). Otra de las mejoras fundamentales del sistema de la invención consiste en que mediante el movimiento vertical de las mandíbulas (3), se consigue comprimir el terreno contra el pantalón (4), provocando su introducción en la cámara de prensofiltrado (6), donde, por efecto de la presión y dada su configuración innovadora con paredes filtrantes, se elimina el líquido excedente (agua, bentonita y otros elementos en suspensión), consiguiéndose de esta manera que el terreno quede consolidado y dispuesto para su extracción y transporte.

Durante la etapa de descenso de las mandíbulas las compuertas antirretorno (5) impiden el descenso del terreno existente en el pantalón (4) y la cámara de prensofiltrado (6), permitiendo la apertura de las mandíbulas para un nuevo ciclo de excavación y carga.

La repetición de estos ciclos va impulsando el material comprimido hacia la zona de salida (7), desde la cual el propio material prensado, es alimentado hacia un sistema de transporte (8), encargado de transportar a la superficie el material prensado, con la particularidad de que tal medio de transporte (8) estará constituido por un transportador vertical en circuito sinfín, tal como una cinta tubular, un sistema de cangilones, etc.

El movimiento vertical de las mandíbulas se realiza mediante la acción de cilindros hidráulicos (9).

De esta manera se extrae el terreno comprimido y libre de lodo bentonítico, incluso de una parte del agua propia del terreno, con lo que se facilita el transporte de ese terreno o material extraído y el desecho del mismo sin contaminantes ni líquidos añadidos.

Además, se produce una disminución de la cantidad de residuos procedentes de lodo bentonítico, que se estima aproximadamente en el 10%, viéndose reducido el consumo de bentonita y de agua en la fabricación del lodo, por lo que el ahorro estimado puede estimarse igualmente en el 10%.

Otra ventaja fundamental es que la extracción de terreno se realiza sin la necesidad desplazar la cuchara a la superficie, aumentando el rendimiento hasta en un 100%, ya que hay que tener en cuenta que frecuentemente se excava en muros pantalla superiores a 50 m de profundidad.

Cabe destacar igualmente el hecho de que la descarga del material o terreno sólido y comprimido en superficie, resulta ser un auténtico inerte y con una baja capacidad contaminante, es decir, no peligrosa desde el punto de vista medioambiental.

También cabe destacar el hecho de que la extracción a la superficie del material excavado se realiza de forma continua, sin necesidad de transporte de la cuchara fuera de la excavación, con un notable aumento de productividad.

Claims (5)

1. Sistema de excavación continua de muros pantalla, que basándose en la utilización de una cuchara con sus correspondientes mandíbulas de excavación y extracción del material, y una estructura de soporte y de guiado para los medios del conjunto de la cuchara, se caracteriza porque entre las mandíbulas (3) de la cuchara se incorpora una cámara de carga (4) de tipo pantalón u otro, receptora del material substraído, a continuación de la cual se ha previsto una cámara de prensofiltrado (6) en la que se realiza, mediante desplazamiento vertical de las mandíbulas, una compactación del material y una separación respecto a los componentes líquidos (agua, bentonita y otros en suspensión), a través de paredes filtrantes previstas en la cámara de prensofiltrado (6).

2. Sistema de excavación continua de muros pantalla, según reivindicación 1ª, caracterizado porque las mandíbulas (3) de la cuchara, así como el pantalón de carga (4) son accionados mediante cilindros hidráulicos (9).

3. Sistema de excavación continua de muros pantalla, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el pantalón de carga (4) incluye compuertas antirretorno (5).

4. Sistema de excavación continua de muros pantalla, según reivindicación 1ª, caracterizado porque a la salida (7) de la cámara de prensofiltrado (6) se incorporan opcionalmente medios de transporte del material prensado.

5. Sistema de excavación continua de muros pantalla, según reivindicación 1ª, caracterizado porque los medios de transporte (8) pueden estar constituidos por un transportador vertical en circuito sinfín, susceptible de estar materializado en una cinta tubular, un sistema de cangilones o similares.