Descripción de los principales métodos de hincado de pilotes

La construcción de cualquier edificio de capital comienza con la construcción de los cimientos. La apariencia, el rendimiento, la durabilidad y la seguridad de la estructura dependen de qué tan correctamente se eligió su tipo y se llevó a cabo el trabajo de instalación. Hoy en día, los cimientos de pilotes se utilizan cada vez más en la construcción de objetos para diversos fines.

Los pilotes hincados descansan sobre capas sólidas de suelo y, por lo tanto, se caracterizan por una alta capacidad de carga. Su uso, además, evita la deformación de capas de suelo peligrosas, que, en otras condiciones, está plagado de hundimientos desiguales de la estructura.

La hinca de pilotes se lleva a cabo en los siguientes tipos de suelo:

• suelos arenosos sueltos y de resistencia media;
• franco arenoso líquido y plástico;
• arcillas y margas duras, fluidas y plásticas blandas.

Se utilizan diferentes tipos de pilotes para hincar. Si hablamos de la forma de la sección, estos son:

• redondo (macizo y hueco);
• En forma de T
• cuadrado.

Dependiendo del material utilizado, las pilas se distinguen:

• metal - adecuado para la construcción de grandes edificios de ladrillo, basados ​​en un marco de madera, así como para la construcción de casas de madera;

• concreto reforzado - utilizado para edificios industriales monolíticos y de varios pisos, recomendado para suelos en movimiento;
• de madera - Adecuado para casas particulares, casas de verano, puentes pequeños, edificios temporales.

Monolítico y soldado, según método de fabricación.

Los criterios de selección y las características de las pilas de madera se determinan de acuerdo con GOST 9463-88. Existen regulaciones para otros productos.

Independientemente del tipo de pilote, deben cumplir los siguientes requisitos:

• un elemento debe soportar una carga pesada;
• alta resistencia al agrietamiento;
• resistencia a altas cargas variables, la capacidad de funcionar en condiciones hidrogeológicas difíciles.

Para la hinca de pilotes se utiliza un equipo especial que ejerce una carga estática (indentación constante) o dinámica (impacto) sobre los elementos. El trabajo está precedido por la exploración geológica y la conducción de un elemento de prueba. La última acción permite ver qué tan precisos son los supuestos teóricos sobre la naturaleza del suelo, para evaluar el comportamiento del pilote en el suelo.

Si la conducción de prueba fue exitosa, se instalan todos los soportes, se organiza la base, al final de la cual se toma la base. Este último implica el cierre de la parte aérea de la base para protegerla de factores ambientales negativos. La recogida se puede realizar mediante mampostería, tableros, mortero de hormigón. El zócalo resultante se reviste luego con un material adecuado.

La principal ventaja de la cimentación de pilotes es, por supuesto, la posibilidad de erigir edificios de tamaño mediano y grande en suelos peligrosos propensos al desmoronamiento y la plasticidad. Un elemento puede soportar una carga de 1,5 toneladas. Esto, a su vez, le permite reducir la cantidad de pilas y, al mismo tiempo, reducir la estimación de costos. Los costos de la base de pilotes serán más bajos en comparación con los costos de organizar una tira o un análogo monolítico.

Además de lo obvio, el método de hincado de pilotes tiene las siguientes ventajas:

• los edificios cercanos no experimentan cargas dinámicas;
• la posibilidad de construir sobre suelos de relieve, suelos con una pendiente significativa;
• preservación del aspecto general del paisaje;
• alta velocidad de construcción de cimientos, no es necesario esperar a que los cimientos ganen fuerza;
• apto para todo tipo de edificios;
• hace que casi cualquier sitio sea adecuado para la construcción.

Una característica de la tecnología de hincado de pilotes es la necesidad de perforar previamente pozos de la profundidad requerida. El siguiente paso es organizar el eje del pilote. Esta etapa se puede realizar, según el tipo de suelo, de una de tres formas:

• seco - hecho sin fijar las paredes del soporte;

• utilizando arcilla, que evita que se desprenda bien;

• utilizando carcasa para fijar los soportes.

Además, el proceso de conducción en sí se puede realizar de diferentes formas:

• a través de un golpe;
• por método de vibración;
• por sangría;
• método de atornillado;
• con el uso de pozos líderes como soportes.

A veces, se aplican varios métodos a la vez sobre la misma base. Echemos un vistazo más de cerca a cada uno de ellos.

La hinca de pilotes implica el uso de un martinete u otro equipo especial (por ejemplo, una excavadora), en el que se cuelga un martillo hidráulico (o un martillo diésel o neumático) para hincar. El martillo diesel es un martillo simple pero efectivo. Opera independientemente de la disponibilidad de fuentes de energía, tiene un alto rendimiento, resistencia a la intemperie.

La esencia del método de martilleo se basa en la energía del impacto. Con cada golpe en la cabeza, el elemento se adentra más en el suelo hasta que su punta descansa sobre una base sólida.

La conducción por vibración implica una disminución de la fricción entre la superficie lateral de los soportes y las paredes del pozo, por lo que el método requiere menos tensión. Durante la inmersión por vibración, el suelo desplazado debe compactarse alrededor del pilote, ya que esto está directamente relacionado con la resistencia de la futura base. Se realiza con el uso de sumergibles, martillos e instalaciones especiales que proporcionan vibración y deformación del suelo bajo las puntas de los pilotes y en la zona de sus paredes laterales.

El martinete vibratorio de esta técnica es eficaz en suelos saturados de humedad. Para suelos secos y densos, los martillos vibratorios de tipo resorte son más adecuados.

La tecnología de sangría es una de las más silenciosas. Se lleva a cabo debido a una cierta carga sobre los pilotes, por lo que literalmente "caen" al suelo. La carga proviene de vibradores y un gato hidráulico, es importante que los pilotes también se presionen bajo la influencia de su propio peso.

El proceso implica varios ciclos de profundización y posterior extracción del soporte hasta que su punta se atasca y alcanza la profundidad de diseño. Adecuado para la mayoría de tipos de suelos, incluidos aquellos con capas densas y profundas. Este método no es adecuado para pilotes hincados a una profundidad superior a 6 m. Debido al tamaño del equipo utilizado, se requiere un área de al menos 500 metros cuadrados para su colocación. Además, esta es una forma bastante cara de organizar una base de pilotes.

La tecnología de atornillado implica el uso de pilotes de metal u hormigón armado (RC), que, además de la punta, tienen cuchillas. Estos últimos son necesarios para la inmersión, atornillando los soportes al suelo.Este método se utiliza en suelos inundados y frágiles, es muy utilizado en la construcción urbana, ya que no crea ruidos y vibraciones, no deforma las capas de suelo de los objetos vecinos.

Se considera que la caja fuerte más silenciosa para el paisaje es el método de hundimiento de los soportes. Es adecuado para suelos rocosos, suelos en la zona de permafrost, suelos con inclusiones sólidas (hasta un 20%).

La esencia del método de perforación es que se hace un orificio (orificio guía) en el suelo, cuyo diámetro es menor que el diámetro del pilote. La altura del pozo resultante corresponde a la altura del pilote sin la punta. Después de eso, se introduce un soporte en el pozo.

Una variación del método sumergible es el recorrido de perforación. En este caso, el diámetro del pozo es ligeramente mayor que el diámetro de los pilotes, por lo tanto, luego de sumergir este último, el espacio libre entre las paredes del pozo y las paredes del soporte se rellena con un cemento-arena o mezcla de suelo.

La perforación de pozos se lleva a cabo utilizando martinetes equipados no con martillos para pilotes, sino con rotores rotativos. Estos últimos garantizan una dirección de perforación estrictamente vertical, que es un indicador clave de la calidad de la perforación.

La elección de uno u otro método de hincado de pilotes está determinada principalmente por las características del suelo. Por lo tanto, el equipo de percusión es inaceptable para su uso en suelos con impregnaciones sólidas (piedra, piedra triturada, grava). El método de obstrucción no funcionará incluso si el sitio de construcción está ubicado cerca de las instalaciones operadas, tuberías principales. En definitiva, donde están prohibidos los ruidos y vibraciones.

El método de inmersión vibratoria es óptimo para suelos arenosos y saturados de agua, pero no está disponible cuando se trata de suelos densos e inactivos, especialmente rocosos.

Un criterio de selección importante es el consumo de pilotes y, en consecuencia, el coste del trabajo. Como regla general, para los locales de uso regular, se debe elegir entre hormigón armado y pilotes de tornillo. La capacidad portante de los soportes de hormigón armado es mayor, pero se instalan con el mismo paso que los de tornillo. Es decir, no será posible reducir su número.

Pero para suelos con diferencias significativas en altura o en suelos regados, es mejor usar pilas de tornillos. El hormigón armado (incluso cuando se utilizan modificaciones compuestas) en este caso tiende a fallar, lo que no ocurre con las contrapartes de tornillos debido a su base más ancha. Además, este último se puede extender a la longitud requerida, hasta que la base descanse contra capas fuertes.

Si comparamos la complejidad de los métodos, todas las pilas instaladas por el método hincado requieren menos tiempo de instalación. Como regla general, para esto, solo necesita entregar equipo especial en el sitio, que se mueve a lo largo de una oruga. Para un turno, tales instalaciones son capaces de hincar hasta 40 pilotes, es decir, crear una base completa en la mayoría de los casos.

La introducción de pilotes de tornillos en el suelo implica el uso de equipos electromecánicos o una barrena, con la ayuda de la cual se instala una caja de cambios en el orificio de montaje, y asegura el atornillado de los soportes. Si el acceso al sitio de construcción es difícil o por otras razones no es posible utilizar equipo especial, es posible la instalación manual de pilotes.El proceso será largo y laborioso.

Independientemente de la tecnología y el tamaño seleccionados, el propósito del edificio, se deben elaborar diagramas que reflejen la carga de apoyo de los soportes, la profundidad de su entierro, el escalón, el diámetro, etc.

Si el edificio prevé estructuras pesadas, por ejemplo, estufas, chimeneas, entonces necesitan su propia minicundación. No está asociado a la base principal y debe construirse según sus propios cálculos.

Al conducir una pila con sus propias manos, debe recordarse que debe instalarse por debajo del nivel de congelación del suelo y pasar a través de todas las capas débiles. Esta es la única forma de lograr la resistencia y confiabilidad de la base tipo pilote.

Los pilotes, como ya se mencionó, se clavan en tierra firme, cuya profundidad corresponde a la documentación de diseño. Al hacerlo, es importante asegurarse de que el elemento haya alcanzado capas sólidas y no haya descansado, por ejemplo, contra una piedra. De lo contrario, la inclinación del pilote no se puede evitar durante el funcionamiento de la casa, lo que afecta la geometría de la estructura en su conjunto.

Es mejor sumergir o conducir pilas en la estación cálida, después de que las capas superiores del suelo se hayan descongelado. Si no es posible realizar trabajos antes de las heladas, entonces es posible realizarlos de manera regular, siempre que el suelo esté congelado a una profundidad de no más de un metro.

Si la congelación es más significativa, puede usar un dispositivo especial: "aguja de vapor". Representa un tubo en el que tiene un agujero del que sale vapor caliente. El tubo se baja al pozo, lo que ayuda a descongelar el suelo. Para suelos congelados, el método de ejecución de perforación con perforación preliminar de pozos líderes también es adecuado.

Se puede utilizar un martillo de mano para hincar pilotes de pequeño diámetro a poca profundidad. Para construcciones más grandes, se utiliza un martillo eléctrico o hidráulico. Su costo es alto, pero se pueden alquilar cuando se trata de construcción de viviendas privadas.

Al utilizar el método de perforación, primero debe ocuparse de la eliminación del suelo extraído durante el proceso de perforación. De lo contrario, el nivel de construcción aumentará en un promedio de 0,5 m.

La profundidad del pozo es de importancia estratégica para la perforación líder. Debe ser medio metro más corto que el soporte. De lo contrario, no será posible asegurar la retención de la pila con tierra.

Para clavado por vibración, hendidura y hincado de pilotes, vea el siguiente video.