La presente invención se refiere a un procedimiento de construcción de pozos verticales con revestimiento interior, especialmente de pozos de gran diámetro, que se excavan mediante cucharas bivalvas, que permiten realizar perforaciones cilindricas, las cuales se dotan de un revestimiento interno a base de anillos cilindricos, por ejempio de hormigón armado.

La invención se enmarca, dentro del sector de la ingenieria civil, en ia construcción de pozos para la captación de aguas subterráneas, por ejemplo para el abastecimiento de núcleos urbanos e industriales, zonas de riego, etc.

La invención está especialmente destinada para la excavación de pozos del tipo indicado en suelos con capas arcillosas o limosas, que no disgregan con facilidad y, por tanto, dificultan el descenso de los anillos cilindricos que conformarán el recubrimiento o revestimiento interno.

Antecedentes de la invención

Por la ES2355873 es conocida una estructura ligera que conforma un recubrimiento para pozos de agua, que está constituida a base de placas modulares de perfil ciego y de pared perforada, de naturaleza flexible, con la que se conforman tramos tubulares en apiiamiento consecutivo, estando los tramos inferiores compuestos por placas perforadas y los superiores por placas ciegas.

Esta procedimiento presenta considerables dificultades de montaje y no es adecuado para la construcción de pozos con cierta profundidad y en terrenos que presentan problemas de estabilidad.

Para ia realización de perforaciones para la construcción de pozos es conocido el uso de cucharas bivalvas, que permiten realizar perforaciones cilindricas, las cuales se recubren interiormente mediante anillos cilindricos, generalmente de hormigón armado, que se introducen progresivamente, apoyando unos en oíros, conforme prosigue !a excavación. Estos anillos disponen en su pared de perforaciones radiales que sirven como puntos de anclaje de medios de suspensión y como medio de paso o captación de aguas subterráneas.

En la DE4309289 se describe una cuchara bivalva para la excavación en ei suelo de pozos cilindricos.

La patente JPS58159428A describe un proceso de ejecución de pozos mediante cuchara bivalva, incluyendo la colocación de un revestimiento del hueco perforado y la excavación interior por parte de la bivalva.

La patente JP200803769SA describa un método de contención de tierras sin vibraciones en excavaciones verticales. Cuando se realiza una excavación vertical cilindrica, para retener la tierra excavada, se utiliza una carcasa circular de contención, la cual se introduce hacia abajo mediante la aplicación de una fuerza, utilizando un cilindro hidráulico.

En ninguno de los documentos citados se hace referencia a los inconvenientes encontrados cuando se perfora en el suelo e! pozo de forma vertical, para la captación de aguas subterráneas, y se liega a una capa de arcilla o limos. En este caso, bastante común, se impide ei avance de los anillos tubulares de hormigón armado prefabricado que conformarán el revestimiento. Como los materiales indicados no se disgregan, se quedan adheridos a las paredes de los anillos de hormigón y no se consigue llegar a ia profundidad requerida donde se encuentran las aguas subterráneas. Existe también el riesgo de que se produzca el descenso parcial de los anillos de hormigón armado, de forma que el primer anillo introducido, que ahora se encuentra en el fondo y en contacto con la capa de arcilla, atraviese esta capa, quedando el anillo anterior adherido a la capa de arcilla o limo. De este modo, el primer anillo de hormigón cae libre en ei fondo de la excavación, apoyando sobre las desigualdades de la excavación, lo que supone que no quede en una posición vertical, por lo que aunque los demás anillos desciendan, estos no apoyarán correctamente sobre el primer anillo. Todo ello suele implicar: a) no poder alcanzar la profundidad adecuada del pozo para la extracción del caudal de agua necesario, y b) problemas en la construcción del pozo por desplazamientos incorrectos de ios anillos de hormigón armado, ¡o que suele provocar mayores costos de ejecución e incluso e! abandono de la misma. Descripción de la invención

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de construcción de pozos verticales con revestimiento que permite resolver los problemas expuestos, especialmente en la construcción de pozos en terrenos que presentan capas de materiales muy variados, tales como gravas, arcillas y limos.

La invención tiene por objeto también el revestimiento para el pozo perforado.

El procedimiento de la invención se inicia con ¡a excavación, preferentemente mediante una cuchara bivalva, de un primer tramo del pozo en el que se dispone un revestimiento interno a base de anillos cilindricos, por ejemplo, de hormigón armado

De acuerdo con la Invención, e¡ revestimiento del primer tramo de pozo excavado está compuesto por una serle de anillos que, antes de ser introducidos en la excavación, se superponen en posición coaxial y se fijan entre sí, a partir del anillo que ocupará la posición inferior, conformando un tramo tubular rígido que se suspende y se introduce en esla posición en el primer tramo de pozo excavado, hasta alcanzar las profundidades del mismo. De este modo se asegura que la totalidad de anillos introducidos y especialmente el anillo inferior, penetren en posición vertical, hasta alcanzar la profundidad deseada, impidiendo defectos de asentamiento del aniiio inferior y, con ello problemas de descenso del resto de anillos.

Una vez introducido y posícionado ei tramo tubular rígido compuesto por una serie de anillos, se prosigue la excavación por debajo del anillo que ocupa la posición inferior, mediante la cuchara bivalva, y se procede a un nuevo descenso del tramo tubular rígido, por su propio peso, y a la colocación de nuevos anillos tubulares sobre dicho tramo tubular. Se repite el proceso hasta alcanzar la profundidad deseada. Posteriormente, se rellena con grava el hueco que queda entre el terreno y ia superficie exterior de ios anillos, io que permitirá la entrada del agua subterránea, evitando entrada de material fino que originaria rellenos en el fondo del pozo.

En ningún caso deberá utilizarse como relleno material excesivamente fino o ei propio material extraído, ya que este puede no quedar perfectamente compactado, conformando oquedades que pueden dar lugar a derrumbes en todo el perímetro del pozo Este procedimiento de construcción de pozos de gran diámetro es idóneo para terrenos que presentan capas de materiales muy variados, como son gravas, arcillas y limos. Representa una gran innovación, ya que actualmente los diferentes procedimientos existentes para ejecutar pozos verticales de gran diámetro presentan el inconveniente de que si en ios terrenos a excavar se encuentran capas de arcillas o limos, estas dificultan el descenso de los anillos de hormigón armado, necesarios para la construcción del revestimiento del pozo.

Otro objeto de la invención es proporcionar un revestimiento para pozos, compuesto por una serie de anillos cilindricos superpuestos, por ejemplo de hormigón armado.

De acuerdo con la invención, parte de los anillos que conforman el revestimiento y a partir del anillo que ocupará la posición inferior del mismo, van fijados entre si mediante anclajes externos verticalmenfe alineados, que atraviesan las paredes de los anillos, y se relacionan entre si mediante cables de conexión tensados, que discurren verticaimente por el exterior de los anillos, conformando con ios mismo un tramo tubular rígido.

Los anclajes comprenden anclajes inferiores, que van dispuestos en el anillo inferior, y anclajes superiores que van dispuestos en e! anillo superio Unos y otros se relacionan mediante los cables de conexión que, al ser tensados, hacen que los anillos intermedios queden comprimidos entre los anillos superior e inferior.

Preferentemente, tanto ios anclajes superiores como ios inferiores atravesarán ias paredes de ios anillos correspondientes a través de los orificios que presentan dichas paredes y que se dispondrán alineados verticaimente en el conjunto de anillos.

Breva descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se muestra un ejemplo de realización, no limitativo, en los que:

La figura 1 muestra en sección vertical ia excavación de un pozo y montaje del revestimiento interno, de acuerdo con ios procedimientos tradicionales de construcción.

- La figura 2 muestra en detalle, a mayor escaía, el tramo inferior de la excavación de la figura 1.

Las figuras 3 y 4 muestran en sección vertical dos fases sucesivas de la construcción de un pozo, de acuerdo con el procedimiento de la invención La figura 5 muestra en perspectiva el tramo tubular utilizado en las fases de construcción de ias figuras 3 y 4.

La figura 8 muestra en perspectiva y a mayor escala el anillo superior del tramo tubular de la figura 5.

La figura 7 muestra en perspectiva uno de los anclajes superiores.

- La figura 8 muestra un anclaje superior montado en la pared del anillo cilindrico superior del tramo tubular de la figura 5 y asociado al cable de conexión.

* La figura 9 muestra en perspectiva un anclaje inferior.

- La figura 10 muestra un anclaje inferior montado en e! anillo inferior del tramo tubular de la figura 5 y asociado al cable de suspensión.

D@s c r jjpc í ó ñ jd sta j s da ijdj e ju njt od o d Θ rea j izac f ά irs

En ¡as figuras 1 y 2 se representa el proceso tradicional de construcción de un pozo vertical.

Mediante una cuchara bivalva (1 ), suspendida y accionada por ejemplo por una retroexcavadora (2) con brazo alargador (3), se procede inicialmente a realizar una "cata" (4) o primer tramo de perforación, para verificar que el lugar es adecuado para aicanzar el agua de! subsuelo. A continuación se introduce una sucesión de anillos (5) cilindricos de hormigón armado superpuestos, encajados unos en otros, formando columna. La excavación se realiza por el interior de la columna de anillos (5), la cual irá creciendo en profundidad, a Sa vez que se extrae el material excavado, con lo que la columna de anillos (5) se hunde y desciende por su propio peso, colocándose más anillos (5) en la parte superior de la columna, basta alcanzar la profundidad deseada, conformando el conjunto de anillos (5) un revestimiento interno.

Durante la excavación de un pozo mediante el método descrito, podemos encontrarnos con distintos tipos de materiales, según las capas sedimentarias de la zona. Estos materiales, en ocasiones pueden dificultar la ejecución del pozo, ya que si se alcanza una capa (8) de arcillas o de limos, que son materiales plásticos- adherentes, la bivalva (1 ) está exactamente en su ancho efectivo, que es de menor diámetro que el de los anillos (5) de hormigón armado que se colocan como cerramiento o revestimiento del pozo, ai no producirse el derrumbe de estos materiales, debido a su naturaleza. Esto origina que los anillos cilindricos no desciendan, aunque se siga extrayendo más material, ya que estos materiales no se disgregan fácilmente, quedando adheridas las paredes de ios anillos de hormigón armado a las arcillas o limos.

Todo lo expuesto implica, por un lado, al no poder alcanzar la profundidad adecuada para llegar ai acuifero y, por otro lado, el riesgo de que se produzca el descenso parcial de los anillos (5), de forma que e! primer anillo (5 ^° ) introducido, que ahora se encuentra en el fondo y en contacto con ia capa de arcilla (8), atraviese esta capa, quedando el anillo anterior (5 ^{* "} ) adherida a los estratos o capas (8) de arcilla. De este modo el primer anillo (5 ^' ) de hormigón cae libre en el fondo de la excavación, apoyando sobre las desigualdades de la misma, lo que supone que no quede en una posición vertical, por lo que aunque ios demás anillos (5) desciendan, éstos no se apoyarán correctamente sobre el primero.

Además al descender la bivalva (1 ) para seguir excavando y encontrar este primer anillo (5 ^' ) desplazado respecto a los demás, la bivalva puede romperlo, siendo entonces imposible continuar con ia ejecución, obligando en muchos casos a rellenar ia excavación, dejando los anillos (5) introducidos en el interior de la misma.

Para resolver los problemas expuestos, de acuerdo con el procedimiento de la invención, una vez realizada la "cata" o excavación de! primer tramo (4) de forma tradicional, por ejemplo, mediante la cuchara bivalva (1 ), se superponen fuera de la "cata" una serie de anillos (5), limitados entre un anillo inferior (5a) y un anillo superior (5b), figura 5, que se unen entre sí formando una columna (7) vertical rígida. El número de anillos (5) que conforman ia columna (7) puede variar en función de la profundidad de la cata (4). En el ejemplo representado ia columna (?) está compuesta por seis anillos (5). La columna (7} queda formada a partir del anillo que ocupará la posición inferior en el recubrimiento.

Según se muestra en la figura 3, la columna (7), suspendida en posición vertical, se introduce en esta posición en la cata (4) o primer tramo excavado (4), de modo que aunque se alcance una capa (8) de material arcilloso o limoso, se sobrepase manteniendo la verticalidad de la columna (7) y con ello de la totalidad de anillos, figura 4, hasta alcanzar el fondo de ia excavación, pudiendo entonces continuar la operación de excavado con la cuchara bivalva (1 ), mientras se puede mantener suspendida la columna (7). Una vez extraído e! matenal excavado, se desciende la columna {7} hasta alcanzar de nuevo e! fondo de la nueva excavación y se dispone sobre dicha columna (7) uno o más anillos superiores (5c), figura 4. Se repiten estas operaciones hasta alcanzar la profundidad deseada.

Según otro aspecto de la invención, ia unión de ios anillos que conforman la columna (7) se lleva a cabo mediante anclajes extemos inferiores (8) y superiores (9) que van montados en las paredes de ios anillos inferior (5a) y superior (5b), respectivamente, alineados verticalmeníe. Estos anclajes se relacionan entre s mediante cables (10) de conexión tensados, de modo que los anillos intermedios (S) queden comprimidos entre los anillos inferior (5a) y superior (Sb).

Estos anclajes superiores (9) pueden estar constituidos por una pieza en forma de T, de acero, con rama central (1 1 ) perpendicular a las ramas laterales (12), figura 7, cuya rama central (1 1 ) será de longitud mayor que el grueso de ia pared de los anillos (5), para atravesarla radialmente, según se expondrá más adelante. Esta rama central dispone de un taladro axial (13) roscado, a partir de su extremo libre, y de un taladro diametral (14) pasante, que atraviesa perpendicularmente el taladro axial En el taladro axial lleva enroscado un tornillo (15).

Por su parte, los anclajes inferiores (8), figura 9, consisten en una barra (16) de acero, que puede ser recta y llevar fijado un puente (17) intermedio.

Según se aprecia en ias figuras 6 y 8, el montaje de ios anclajes superiores (9) se lleva a cabo a través de la rama central (1 1 ), que se introduce radialmente, de dentro hacia afuera, a través de orificios radiales (18) que presenta la pared del anillo superior (5b) _« quedando ias ramas laterales (12) del anclaje en el interior del anillo, apoyando sobre su pared, mientras que la rama central sobresale exteriormente de la misma en un tramo en el que quedan situados los taladros diametral (14) y axial (13). Generalmente los anillos (5) van dotados en su pared de orificios (18) equidistantes, que se utilizan para el manejo de dichos anillos y sirven además para permitir la entrada de las aguas subterráneas.

A través del taladro diametral (18) se pasa el cable (10) que, formando un bucle o doblez (19), figura 10, se extrae de nuevo a través del mismo orificio del anillo inferior (5a), para abrazar ia barra (18) que conforma en anclaje inferior (8), pasando a través del puente (17) para evitar riesgos de deslizamiento. Los dos tramos (10a y 10b) del cable (10) doblados se fijan, en el exterior del anillo (5a), mediante mordazas de apriete (20). Los orificios (18) de! anillo inferior (5a) y dei anillo superior (5b) se disponen en alineación vertical, da modo que los cables (10) que relacionan los anclajes inferior (8) y superior (9) discurrirán verticalmente a lo largo de la columna (7), figura 5. Realizando un esfuerzo de tracción desde el extremo superior de! cable (10), una vez acoplados los anillos que conforman la columna (7), se tensa el cable y se aprieta ei íorniilo (16), hasta sujetar dicho cable. Como medida de seguridad pueden disponerse también mordazas (20) de bloqueo en el anclaje superior