En ingeniería geotécnica , un cajón ( / ˈk eɪ s ən , -s ɒ n / ; tomado del francés caisson 'caja', del italiano cassone ' caja grande', un aumentativo de cassa ) es una estructura de retención estanca [1] utilizada , por ejemplo, para trabajar en los cimientos de un muelle de puente , para la construcción de una presa de hormigón , [2] o para la reparación de barcos . [3]
Los cajones están construidos de tal manera que el agua se puede bombear, manteniendo seco el ambiente de trabajo. Cuando los muelles se construyen utilizando un cajón abierto y no es práctico llegar a un suelo adecuado, se pueden hincar pilotes de fricción para formar una base adecuada. Estos pilotes están conectados por una plataforma de cimentación sobre la cual se erige el pilar de la columna.
La ingeniería de cajones se ha utilizado al menos desde el siglo XIX, con tres ejemplos destacados: el Puente Royal Albert (terminado en 1859), el Puente Eads (terminado en 1874) y el Puente de Brooklyn (terminado en 1883). [4]
Para instalar un cajón en su lugar, se baja a través de barro blando hasta encontrar un material de base adecuado. Si bien se prefiere un lecho de roca , a veces se usa un lodo duro y estable cuando el lecho de roca es demasiado profundo. Los cuatro tipos principales de cajones son cajones de caja , cajones abiertos , cajones neumáticos y cajones monolíticos . [5]
Un cajón de caja es una caja de hormigón prefabricada (con laterales y fondo); se coloca sobre bases preparadas. Una vez colocado, se rellena con hormigón para formar parte de las obras permanentes, como los cimientos de un muelle de puente. Las estructuras huecas de hormigón suelen ser menos densas que el agua, por lo que un cajón de caja debe estar lastrado o anclado para evitar que flote hasta que pueda llenarse con hormigón. A veces pueden ser necesarios sistemas de anclaje elaborados, como en las zonas de marea . Los sistemas de anclaje ajustables combinados con un reconocimiento GPS permiten a los ingenieros posicionar un cajón con precisión milimétrica. [ cita necesaria ]
Un cajón abierto es similar a un cajón de caja, excepto que no tiene una cara inferior. Es adecuado para su uso en arcillas blandas (por ejemplo, en algunos lechos de ríos), pero no donde pueda haber grandes obstrucciones en el suelo. Un cajón abierto que se utiliza en terrenos blandos o niveles freáticos elevados, donde las excavaciones de zanjas abiertas no son prácticas, también se puede utilizar para instalar pozos de registro profundos, estaciones de bombeo y pozos de recepción/lanzamiento para microtúneles , elevación de tuberías y otras operaciones. [ cita necesaria ]
Un cajón se hunde mediante peso propio, lastre de hormigón o agua colocado encima, o mediante gatos hidráulicos. El borde de ataque (o zapata de corte ) del cajón está inclinado en un ángulo agudo para facilitar el hundimiento vertical; Suele estar hecho de acero. La zapata es generalmente más ancha que el cajón para reducir la fricción, y el borde de ataque puede recibir lechada de bentonita presurizada , que se hincha en agua, estabilizando el asentamiento al llenar depresiones y huecos. Un cajón abierto puede llenarse de agua durante el hundimiento. El material se excava mediante una cuchara excavadora de bivalva montada sobre una grúa. [ cita necesaria ]
Es posible que el subsuelo a nivel de la formación aún no sea adecuado para la excavación o no tenga capacidad de carga . El agua en el cajón (debido a un alto nivel freático) equilibra las fuerzas de empuje ascendentes de los suelos blandos que se encuentran debajo. Si se deshidrata, la base puede "tubear" o "hervir", [ se necesita aclaración ] provocando que el cajón se hunda. Para combatir este problema, se pueden hincar pilotes desde la superficie para que actúen como:
Las secciones de vigas en H (secciones típicas de columnas, debido a la resistencia a la flexión en todos los ejes) se pueden hincar en ángulos "rastrillados" contra rocas u otros suelos más firmes; las vigas en H se dejan extendidas por encima de la base. Se puede colocar un tapón de hormigón armado bajo el agua, proceso conocido como colocación de hormigón tremie . Cuando el cajón es deshidratado, este tapón actúa como un encepado, resistiendo las fuerzas ascendentes del subsuelo. [ cita necesaria ]
Un cajón monolítico (o simplemente un monolito ) es más grande que los otros tipos de cajones, pero similar a los cajones abiertos. Estos cajones se encuentran a menudo en las paredes de los muelles, donde se requiere resistencia al impacto de los barcos. [ cita necesaria ]
Los cajones poco profundos pueden estar abiertos al aire, mientras que los cajones neumáticos (a veces llamados cajones presurizados ), que penetran en el lodo blando , son cajas sin fondo selladas en la parte superior y llenas de aire comprimido para mantener el agua y el lodo fuera en las profundidades. Una esclusa de aire permite el acceso a la cámara. Los trabajadores, llamados sandhogs , mueven lodo y escombros de roca (llamados estiércol ) desde el borde del espacio de trabajo hasta un pozo lleno de agua, conectado por un tubo (llamado tubo de estiércol ) a la superficie. Una grúa en la superficie retira la tierra con una cuchara bivalva . La presión del agua en el tubo equilibra la presión del aire, y el exceso de aire escapa por el tubo de estiércol. El flujo de aire presurizado debe ser constante para asegurar cambios de aire regulares para los trabajadores y evitar una entrada excesiva de lodo o agua en la base del cajón. Cuando el cajón toca el lecho de roca, los sandhogs salen por la esclusa de aire y llenan la caja con concreto, formando un pilar de base sólido. [6]
Un cajón neumático (de aire comprimido) tiene la ventaja de proporcionar condiciones de trabajo secas, lo que es mejor para colocar hormigón. También es muy adecuado para cimientos en los que otros métodos podrían provocar el asentamiento de estructuras adyacentes. [ cita necesaria ]
Los trabajadores de la construcción que abandonan el entorno presurizado del cajón deben descomprimirse a un ritmo que permita la liberación sin síntomas de gases inertes disueltos en los tejidos del cuerpo si quieren evitar la enfermedad por descompresión , una condición identificada por primera vez en los trabajadores del cajón y originalmente denominada "cajón". enfermedad" en reconocimiento del riesgo laboral. La construcción del Puente de Brooklyn , que se construyó con la ayuda de cajones presurizados, provocó la muerte o lesiones permanentes de numerosos trabajadores debido a la enfermedad de los cajones durante su construcción. [7] El barotrauma de los oídos, las cavidades sinusales y los pulmones y la osteonecrosis disbárica son otros riesgos. [8]
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace )
Trabajos relacionados con Caisson en Wikisource