Aparells de perforació rotatòria CSM

Les màquines de perforació rotatives utilitzades en les operacions de mescla de sòl amb tallador (CSM) representen una classe especialitzada d'equips de fonaments profunds dissenyada per excavar i estabilitzar el sòl simultàniament mitjançant tècniques de mescla in-situ. Aquestes màquines són un component crític de la millora del terreny i de la infraestructura de contenció utilitzada en l'enginyeria de fonaments profunds, especialment on es requereixen barreres verticals o estructures composites de sòl-ciment. La tecnologia CSM permet als contractistes crear columnes contínues i superposades de sòl estabilitzat des de la superfície del terreny fins a profunditats especificades, produint cortines monolítiques de tall i parets de diafragma estructurals amb característiques de permeabilitat i capacitat de càrrega controlades. Les aplicacions principals per a les màquines de perforació rotatives CSM inclouen la construcció de cortines de tall ambiental per a la contenció de residus perillosos, la mitigació de la contaminació i l'enginyeria de les deixalleries; suport estructural per a parets de diafragma en excavacions profundes i construcció de soterranis; barreres d'infiltració en la reabilitació de preses i diques; parets de piles secants on les columnes de sòl proporcionen suport primari; i programes de millora del terreny que requereixen fonaments de sòl estabilitzat. Aquestes màquines també s'empren en entorns marins per a la construcció de contenidors d'aigua i en projectes sensibles al drenatge on l'excavació convencional resulta poc pràctica. La versatilitat de la tecnologia CSM fa que aquestes màquines siguin indispensables per a projectes que requereixen barreres verticals de sòl-ciment amb profunditats que oscil·len entre 15 i 40 metres, en funció de les condicions del sòl i la capacitat de l'equip. Operationalment, les màquines CSM rotatives funcionen mitjançant la rotació d'un cargol o eina de mescla especialitzada que penetra en el sòl mentre injecta simultàniament agents estabilitzadors—normalment ciment Portland, bentonita o ligands propietaris—per mitjà de ports situats a l'eix del cargol. A mesura que el cargol rota i avança, el sòl s'excava i es mescla homogèniament amb el ligand a profunditat, i a mesura que l'eina es retira, el nou ligand continua sent injecció per assegurar una composició consistent de la columna. L'acció rotativa, combinada amb taxes de penetració i velocitats de rotació curosament controlades, determina la qualitat de la mescla i la integritat de la columna. La mesura precisa de la profunditat i el seguiment de la posició (sovint a través de sistemes GPS o làser) asseguren una col·locació de columnes superposades, eliminant buits a la paret de tall resultant o element estructural. Les configuracions d'equip disponibles en aquesta categoria varien des de màquines montades sobre camió adequades per a projectes urbans i d'espai confinat, que ofereixen una mobilització ràpida i una capacitat de profunditat moderada, fins a màquines d'escala completa capaces de manejar perfils geològics desafiants—argila dura, sorra amb grava i formacions de roca tova. La selecció de la màquina depèn de la capacitat de parell disponible (normalment 100–300 kNm), diàmetre del cargol (600–1200 mm), profunditat màxima de perforació, capacitat del sistema d'injecció i requisits d'estabilitat per a condicions del sòl variables. Els models avançats incorporen sistemes de monitorització en temps real que rastregen la pressió d'injecció, la taxa de penetració, la velocitat de rotació i el volum de ligand injectat, proporcionant documentació d'assegurament de qualitat i control del procés durant les operacions. Els criteris de selecció per a les màquines de perforació CSM abasten el parell de l'equip en relació amb la resistència del sòl anticipada; la geometria del cargol optimitzada per a tipus de sòl específics; la classificació d'estabilitat que coincideix amb les condicions del terreny i els angles de pendent; la capacitat de profunditat operativa enfront dels requisits del projecte; l'eficiència del combustible i el compliment de les emissions; i la disponibilitat d'eines especialitzades per a còdols, estrats amb roques i geologia difícil. Els operadors han d'avaluar els sistemes d'estabilitat de la màquina—suports extensibles, capacitat d'ancoratge i configuracions de contrapesos—essencials per a una operació segura en terrenys inclinats o marginals. Els estàndards internacionals rellevants que regulen les operacions CSM inclouen l'EN 1538 (Execució de Treballs Geotècnics Especials—Parets de Diafragma) i l'ISO 21503 (Directrius i Requisits per a Parets de Diafragma), que establixen requisits mínims de qualitat, protocols d'inspecció i criteris d'acceptació. El DIN 4126 proporciona especificacions segons l'estàndard alemany per a tècniques de mescla profunda, mentre que els codi nacionals sovint exigeixen la verificació per part de tercers de la qualitat de les columnes de sòl-ciment a través de programes de perforació, anàlisi de laboratori i proves de permeabilitat al camp.