¿Cuáles son los métodos de construcción de pilotes tubulares?

Métodos de Construcción de Pilotes

Los pilotes, también conocidos como pilotes de cimentación, son componentes cruciales en proyectos de cimentación profunda, garantizando la estabilidad y seguridad de edificios, puentes, muelles y otras infraestructuras. Se utilizan para transferir cargas desde la superestructura a capas de suelo más profundas y estables. Comprender los métodos de construcción de los pilotes es esencial para garantizar la eficacia, la eficiencia y la seguridad ambiental de estas estructuras cruciales. Los pilotes pueden fabricarse con tubos de acero SSAW y tubos de acero sin costura, así como con algunos tubos de acero LSAW de gran diámetro y tubos ERW. En este artículo, exploraremos los diferentes métodos de construcción de pilotes, proporcionando una guía detallada tanto para pilotes prefabricados como para los vertidos in situ.

Tipos de Pilotes

Antes de profundizar en los métodos de construcción, es fundamental comprender los diferentes tipos de pilotes que se utilizan comúnmente en proyectos de construcción:

1. Pilotes Prefabricados
Los pilotes prefabricados se fabrican en fábricas o en obras de construcción e incluyen pilotes prefabricados de hormigón, pilotes de tubo de acero y pilotes de acero en forma de H. Estos pilotes se hincan, prensan o vibran en el suelo para proporcionar soporte a la estructura superior.

2. Pilotes Hormigonados
Los pilotes hormigonados se construyen perforando un agujero en la ubicación del pilote, insertando un esqueleto de acero y luego vertiendo hormigón en el agujero. Según el método de perforación, los pilotes hormigonados se pueden dividir en pilotes de excavación, pilotes de perforación, pilotes de entubado y pilotes de expansión explosiva.

Métodos de Construcción para Pilotes

La construcción de pilotes hormigonados implica varios métodos, cada uno adecuado para diferentes condiciones del suelo, tipos de pilotes y requisitos del proyecto. Estos son los principales métodos de construcción:

1. Hincado de pilotes con martillo (pilotes prefabricados)
El método de construcción del hincado de pilotes con martillo consiste en aprovechar la fuerza de impacto del martillo sobre la cabeza del pilote para vencer la resistencia del suelo, de modo que este se hunda hasta una profundidad predeterminada o alcance la capa de apoyo. El hincado de pilotes con martillo es un método común para pilotes prefabricados de hormigón. Presenta una alta velocidad de construcción, un alto grado de mecanización y una amplia gama de aplicaciones. Sin embargo, se producen ruidos de impacto y vibraciones en la capa superficial durante la construcción, lo que presenta algunas limitaciones en zonas urbanas y durante la noche.

Equipo utilizado:
Martillo para pilotes: Incluye martillos de caída, martillos de vapor, martillos diésel y martillos hidráulicos.

Marco del pilote: Soporta el pilote y el martillo, guiándolo durante el hincado.

Dispositivo de potencia: Impulsa el martillo para pilotes y el cabrestante.

2. Pilotes Vibratorios
Los pilotes vibratorios son otro método común para hincar pilotes prefabricados, especialmente en suelos sueltos o arenosos. En este método, se utiliza un mecanismo vibratorio para reducir la fricción del suelo, facilitando así su hincado. Principio de funcionamiento: Su dispositivo principal es un vibrador, que utiliza la fuerza de excitación generada por este para hacer vibrar el cuerpo del pilote a alta frecuencia. En este momento, el pilote se hunde en el suelo por su propio peso o una pequeña presión adicional, o se extrae del suelo mediante una pequeña fuerza de elevación.

Equipo utilizado:
Vibrador: Dispositivo que genera vibración para facilitar la penetración del pilote en el suelo.

Marco del pilote: Guía el pilote durante el hincado.

3. Pilotes de Presión Estática (Pilotes de Tubo de Hormigón Pretensado)
El hincado estático de pilotes es un método para hincar pilotes en suelos blandos y uniformes. El peso muerto y el contrapeso del marco de hincado (fabricado en acero) se utilizan para contrarrestar el peso del hincado (800-1500 kN) sobre la parte superior del pilote mediante un cable de acero, una polea y una viga de presión. Esto compensa la fricción entre el cuerpo del pilote y el suelo al hundirse, forzando al pilote prefabricado a hundirse y presionándolo en el suelo sección por sección. Este método de hincado de pilotes no produce vibraciones ni ruidos, y tiene un impacto mínimo en el entorno. Es adecuado para la construcción en zonas urbanas. La construcción de hincado de pilotes generalmente adopta el método de prensado de secciones y su extensión sección por sección.

Actualmente existen tres métodos para conectar pilotes: soldadura, conexión con pernos de brida y anclaje con lechada de azufre.

4. Pilotes de Perforación e Inyección (Pilotes Hormigonados In Situ)
Los pilotes de perforación e inyección se utilizan para crear una cimentación profunda y estable mediante la perforación de agujeros y la posterior inyección de lechada u hormigón en ellos. Este método se utiliza comúnmente para pilotes hormigonados in situ, especialmente en condiciones de suelo difíciles.

Pasos:
Perforación: Se perfora un pozo en la ubicación designada para el pilote.

Inyección: Se inyecta hormigón o lechada en el pozo, estabilizando el suelo circundante y creando una cimentación sólida.

5. Método de Entubado (Método de Hundimiento de Tubería)
El método de entubado consiste en perforar y estabilizar la ubicación del pilote con una tubería de acero antes de verter el hormigón. Este método se utiliza para crear cimentaciones profundas, especialmente en zonas con suelos sueltos o blandos.

Pasos:
Inserción del Entubado: Se hunde una tubería de acero en el suelo en la ubicación del pilote.

Vertido de Hormigón: Se vierte hormigón en el entubado para formar el pilote.

6. Método de Expansión Explosiva (Pilotes Hormigonados in situ)
Este método implica el uso de materiales explosivos para expandir el suelo, permitiendo que el pilote se hunda en su lugar. Es una técnica menos utilizada, pero puede ser eficaz en ciertas condiciones.

Factores a considerar en la construcción de pilotes
El método de construcción elegido depende de varios factores, entre ellos:

Condiciones del suelo: El tipo de suelo (blando, duro, arenoso, etc.) influye considerablemente en la elección del pilote y del método de construcción.

Tipo de pilote: Los pilotes prefabricados suelen ser más fáciles y rápidos de instalar, mientras que los pilotes hormigonados in situ pueden ser necesarios para cimentaciones más profundas.

Ubicación del proyecto: Los entornos urbanos pueden requerir métodos más silenciosos, como los pilotes de presión estática, mientras que las ubicaciones remotas pueden permitir el uso de métodos más disruptivos, como la hinca de pilotes con martillo.

Varios aspectos a tener en cuenta durante la construcción

La desviación de la posición del plano con respecto a la línea central del hoyo del pilote no debe superar los 50 mm, y la desviación vertical del pilote no debe superar el 0,5 %.

El diámetro del pilote no debe ser inferior al diámetro de diseño. En la zona de excavación, no se debe acumular tierra residual ni materiales de construcción, y se deben evitar las cargas concentradas locales y las vibraciones mecánicas.

La cimentación del pilote debe ubicarse sobre la capa de apoyo requerida por el diseño, y el diseñador debe determinar la profundidad de excavación del hoyo basándose en la situación real de la capa de tierra de cimentación en la obra.

Los hoyos de excavación manual deben construirse continuamente, y el vertido de hormigón debe realizarse inmediatamente después de la aceptación del hoyo. Retire con cuidado la escoria flotante y la tierra residual del fondo del hoyo, drene el agua acumulada y evite la entrada de agua subterránea durante el vertido.

Durante la excavación manual, la construcción debe realizarse estrictamente de acuerdo con los procedimientos operativos. Se debe instalar una barandilla de seguridad en la superficie del pozo. Cuando la distancia neta entre los agujeros de los pilotes sea inferior al doble del diámetro del pilote y a 2,5 m, los agujeros se deben excavar a intervalos.

Conclusión

Los métodos de construcción de los tubos de pilotaje son diversos, y cada uno ofrece ventajas y limitaciones únicas según los requisitos del proyecto. Ya sea utilizando pilotes prefabricados con hincado de martillos o instalando pilotes hormigonados in situ mediante perforación e inyección, seleccionar el método de construcción adecuado es esencial para la estabilidad y seguridad a largo plazo de cualquier cimentación. Al considerar factores como las condiciones del suelo, los tipos de pilotes y el alcance del proyecto, los contratistas pueden elegir el método más adecuado para garantizar una instalación exitosa de la cimentación.