Pozo de cimentación

En ingeniería geotécnica, un cajón o pozo de cimentación (tomado del francés caisson, del italiano cassone, que significa caja grande, un aumentativo de cassa) es una estructura de contención hermética utilizada, por ejemplo, para trabajar en los cimientos del pilar de un puente, para la construcción de una presa de hormigón o para la reparación de barcos.Los cajones están construidos de tal manera que el agua se puede bombear, manteniendo seco el ambiente de trabajo. Cuando los pilares se construyen con un cajón abierto y no es práctico alcanzar un suelo adecuado, se pueden hincar pilotes de fricción para formar una subcimentación adecuada. Estos pilotes están conectados por una plataforma de cimentación sobre la cual se erige el pilar de la columna.

Tipos

Para instalar un cajón en su lugar, se lo baja a través de lodo blando hasta que se encuentra un material de cimentación adecuado. Si bien se prefiere el lecho rocoso, a veces se usa un lodo duro y estable cuando el lecho rocoso es demasiado profundo. Los cuatro tipos principales de cajón son cajón cajón, cajón abierto, cajón neumático y cajón monolítico.

Caja

Un cajón cajón es una caja prefabricada de hormigón (con laterales y fondo); se asienta sobre bases preparadas. Una vez en su lugar, se rellena con hormigón para formar parte de las obras permanentes, como los cimientos para el pilar de un puente. Las estructuras huecas de hormigón suelen ser menos densas que el agua, por lo que un cajón cajón debe ser lastrado o anclado para evitar que flote hasta que pueda rellenarse con hormigón. A veces, se pueden requerir sistemas de anclaje elaborados, como en las zonas de marea. Los sistemas de anclaje ajustables combinados con un levantamiento GPS permiten a los ingenieros colocar un cajón de caja con una precisión milimétrica.

Abierto

Un cajón abierto es similar a un cajón de caja, excepto que no tiene una cara inferior. Es adecuado para usar en arcillas blandas (p. ej., en algunos lechos de ríos), pero no donde puede haber grandes obstrucciones en el suelo. Un cajón abierto que se usa en terrenos blandos o niveles freáticos altos, donde las excavaciones de zanjas abiertas no son prácticas, también se puede usar para instalar pozos de acceso profundos, estaciones de bombeo y pozos de recepción/lanzamiento para microtúneles, hincado de tuberías y otras operaciones.

Un cajón se hunde por su propio peso, hormigón o agua de lastre colocado encima, o por gatos hidráulicos. El borde de ataque (o zapata de corte) del cajón está inclinado hacia afuera en un ángulo agudo para ayudar al hundimiento de manera vertical; generalmente está hecho de acero. La zapata es generalmente más ancha que el cajón para reducir la fricción, y el borde de ataque se puede suministrar con lechada de bentonita presurizada, que se hincha en agua, estabilizando el asentamiento al llenar depresiones y vacíos. Un cajón abierto puede llenarse de agua durante el hundimiento. El material se excava con un cucharón de excavadora sobre una grúa.

El subsuelo del nivel de la formación aún puede no ser adecuado para la excavación o la capacidad de carga. El agua en el cajón (debido a un nivel freático alto) equilibra las fuerzas de empuje hacia arriba de los suelos blandos debajo. Si se deshidrata, la base puede "tuberarse" o "hervir", lo que hace que el cajón se hunda. Para combatir este problema, se pueden sacar pilotes de la superficie para que actúen como:

• Muros de carga, en cuanto que transmiten cargas a suelos más profundos.
• Anclajes, ya que resisten la flotación debido a la fricción en la interfaz entre sus superficies y la tierra circundante en la que han sido clavados.

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" a la roca 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, un proceso conocido como colocación de hormigón tremie. Cuando se desagua el cajón, este tapón actúa como tapa de pilote, resistiendo las fuerzas ascendentes del subsuelo.

Monolítico

Un cajón monolítico (o simplemente un monolito) es más grande que los otros tipos de cajón, pero similar a los cajones abiertos. Tales cajones se encuentran a menudo en las paredes de los muelles, donde se requiere resistencia al impacto de los barcos.

Neumático

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 en profundidad. Una esclusa de aire permite el acceso a la cámara. Los trabajadores, llamados sandhogs, mueven lodo y escombros de roca (llamados lodo) desde el borde del espacio de trabajo hasta un pozo lleno de agua, conectado por un tubo (llamado tubo de lodo).) a la superficie. Una grúa en la superficie remueve la tierra con una cuchara bivalva. La presión del agua en el tubo equilibra la presión del aire y el exceso de aire se escapa por el tubo de estiércol. El flujo de aire a presión debe ser constante para asegurar cambios regulares de aire para los trabajadores y evitar una entrada excesiva de lodo o agua en la base del cajón. Cuando el cajón golpea el lecho rocoso, los sandhogs salen por la esclusa de aire y llenan la caja con concreto, formando un sólido pilar de cimentación.

Un cajón neumático (de aire comprimido) tiene la ventaja de proporcionar condiciones de trabajo secas, lo cual es mejor para colocar hormigón. También es muy adecuado para cimientos en los que otros métodos podrían provocar el asentamiento de estructuras adyacentes.

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 afección 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, resultó en la muerte o lesiones permanentes de numerosos trabajadores debido a la enfermedad de los cajones durante su construcción. El barotrauma de los oídos, las cavidades sinusales y los pulmones y la osteonecrosis disbárica son otros riesgos.

Otros usos

• Los cajones también se han utilizado en la instalación de ascensores hidráulicos en los que se instala un ariete de una sola etapa por debajo del nivel del suelo.
• Los cajones, con el nombre en código de Phoenix, eran una parte integral de los puertos de Mulberry utilizados durante la invasión aliada de Normandía en la Segunda Guerra Mundial.

Otros significados

• Cajones elevadores de barcos: la palabra cajón también se usa como sinónimo de la parte móvil de las esclusas de cajones, elevadores de canales y pendientes en las que descansan los barcos y los barcos mientras se elevan de una elevación de canal a otra; el agua es retenida en el interior del cajón, o excluida del cajón, según el respectivo principio de funcionamiento.
• Cajones estructurales: cajón también se usa a veces como un término coloquial para una estructura de hormigón armado formada por vertido en una forma cilíndrica hueca, generalmente colocando un cajón debajo del nivel en una excavación abierta y vertiendo una vez que se completa el relleno, o perforando a nivel, aunque esto puede ser problemático con cajones profundos, ya que las excavaciones sin soporte pueden colapsar antes de que se pueda insertar la forma del cajón. De esta forma, la tierra colocada alrededor del encofrado vacío proporciona estabilidad y resistencia, permitiendo verter el hormigón con menos complicaciones y con menos riesgo de reventón del encofrado. Si bien, técnicamente, solo la forma en sí es en realidad un cajón, no es raro que cualquier pilar de hormigón colado por debajo del nivel del suelo se denomine, simplemente, un cajón.
• Sistemas de filtración de ventilación: La palabra cajón también se usa como nombre de una carcasa hermética para filtros de ventilación en instalaciones que manejan materiales peligrosos. La carcasa suele tener un compartimento aguas arriba para un elemento de prefiltro y un compartimento aguas abajo para un elemento filtrante de alta eficiencia. Puede tener varios conjuntos de compartimentos. La carcasa tiene puertas de acceso selladas para permitir el cambio de los elementos del filtro. La carcasa generalmente está equipada con puntos de conexión que se utilizan para probar la eficiencia de los filtros y monitorear los cambios en la presión diferencial a través del medio filtrante.