Definición de cajones de borde cortante o sin fondo

1. La construcción de una pila de puente bajo el agua por medio de un cajón sin fondo (fig. 2) requiere las siguientes operaciones:
   
   1) Construcción del cajón en gradas convenientemente situadas.
   
   2) Botadura del cajón al agua, remolque hasta el lugar de su empleo e inmersión hasta la superficie del suelo. Como los construidos de madera flotan, es preciso lastrarlos con algún peso en su parte superior para sumergirlos. Los de acero u hormigón, que generalmente no flotan, deben ser sustentados por lanchones durante el remolque o asentados sobre plataformas removibles que proporcionen flotabilidad.
   
   3) Excavación del terreno, iniciada desde el interior, con ayuda de un cucharón suspendido de un cable izador vertical. Esta draga suele denominarse de almeja o de quijadas porque «muerde» la superficie del suelo y se llena por sí sola al ser izada con el cable; opera en el interior del pozo de dragado. A medida que la excavación avanza, el cajón se va hundiendo por su propio peso o se le obliga a hacerlo por diversos procedimiento. El nivel del agua será igual en el interior del cajón que en el exterior. A medida que el cajón se va hundiendo se le añaden nuevas secciones para que su parte superior quede siempre fuera del agua.
   
   4) Interrupción de la excavación cuando el cajón alcanza la roca subyacente o ha profundizado en el suelo lo bastante para proporcionar al pilar la necesaria capacidad de soporte. La superficie de apoyo puede entonces ser inspeccionada por los buzos y preparada para recibir el pilar.
   
   5) Depósito de hormigón en el pozo excavado para formar un cierre impermeable en la parte inferior del cajón. Si éste ha penetrado en terreno arcilloso impermeable, el mismo suelo servirá de cierre y hará innecesario el empleo de hormigón.
   
   6) Bombeo del agua del pozo de dragado, que se llena de hormigón para formar un pilar macizo. Si el pilar no requiere demasiada solidez, el pozo puede llenarse sólo parcialmente de hormigón y el resto de agua o arena.
   
   
   Cuando se construyen pilares para edificios o pilas para puentes sobre tierra, el agua no aparece hasta que la excavación alcanza la capa freática. Hasta llegar a ésta la excavación se lleva a cabo por los métodos ordinarios sin necesidad de cajón. Llegado el momento, éste puede construirse en el espacio excavado, llamado pozo de partida, o en algún otro lugar. El cajón se mantiene en posición vertical arriostrándolo contra las paredes del pozo de partida.
   
   En los ríos, en que la velocidad de la corriente dificulta el emplazamiento y la posición vertical del cajón, se utiliza a veces el método de la isla de arena. Se construye una isla artificial en el futuro emplazamiento del pilar y el cajón penetra a través de ella de forma que puede regularse su posición fácilmente. La isla se consigue rellenando de arena un cilindro de chapa de acero. Cuando el pilar queda terminado puede quitarse el cilindro.
   
   Los cajones sin fondo se dividen en tres clases, según el tipo, número y distribución de sus paredes. Éstas pueden ser simples, dobles y celulares. El tipo más sencillo consiste en un cilindro de chapa de acero de pared simple (fig. 2b). En la figura 2b puede verse también un cajón rectangular de madera con paredes simples y riostras en cruz y diagonal. La figura 2c representa dos modelos de cajones de pared doble. Uno de ellos consta de dos cilindros concéntricos de chapa lo bastante separados para que en su hueco pueda colocarse un relleno de hormigón que proporcione peso al cajón durante el hundimiento y forme parte del pilar. El cilindro interior sirve de pozo de dragado. El otro modelo es rectangular y está construido de madera con paredes interiores y exteriores y en su interior una pared transversal doble. Los espacios comprendidos entre las paredes interior y exterior y entre la doble pared transversal forman receptáculos para la admisión de hormigón. Los espacios abiertos señalados con una «p» sirven de pozos de dragado. Las paredes interiores de los cajones de pared doble se acampanan en el fondo hacia afuera para formar un borde cortante —protegido con acero— que impida la admisión de agua en el espacio comprendido entre las paredes. El cajón celular rectangular de hormigón armado consta de paredes exteriores sólidas y paredes interiores transversales. No dispone de receptáculos para recibir hormigón y todas las células rectangulares formadas por sus paredes se utilizan como pozos de dragado. Estos tipos generales son susceptibles de múltiples modificaciones según las circunstancias.
   
   En suelo blando, un cajón de acero u hormigón puede hundirse por su propio peso a medida que progresan los trabajos, pero, generalmente, han de emplearse otros medios. Como más comunes citaremos los siguientes: 1) colocación de hormigón en las bolsas de los cajones de pared doble; 2) lastre provisional de la parte superior del cajón con barras de acero u otro material pesado; 3) empleo de chorros de agua para aflojar el terreno en torno al borde cortante y reducir la fricción en toda la superficie exterior del cajón; 4) introducción de cajones pequeños con ayuda de uno o más martillos pilones; 5) empuje hacia abajo del cajón por medio de cables atados a pilotes externos a él; y 6) encamisado del cajón en torno a alguna estructura existente que se recalza o remplaza. Los cajones pequeños cilindricos de acero pueden barrenar el suelo con ayuda de un mecanismo que les haga girar. En estos casos, su borde inferior está provisto de grandes dientes parecidos a los de una sierra.
   
   Para colocar el hormigón destinado a sellar el fondo de un cajón no basta con dejarlo caer a través del agua, pues con ello sólo se conseguiría separar el cemento del agregado.
   
   Para esta operación se utilizan tolvas de hormigón o cucharones de fondo basculante. Las tolvas de hormigón son tubos cuyo extremo inferior, cerrado provisionalmente, puede bajar por el pozo del cajón sin admitir agua. Én su interior se deposita hormigón que obliga al tubo a descender hasta tocar fondo. Se abre entonces la extremidad inferior del tubo y se eleva la tolva lo bastante para que salga el hormigón, pero no tanto que quede totalmente vacía. Después es preciso añadir por la boca el hormigón necesario para formar el cierre. Preparado con cemento hidráulico, el hormigón fragua pronto bajo el agua. Éste puede descargarse también por medio de cucharones de fondo basculante, que al llegar al fondo, lo abren y vacían su carga. La operación se repite hasta que se forme el cierre.
   
   La principal ventaja del método del cajón de bordes cortantes en la construcción de pilares es que, teóricamente, no hay límite para la profundidad que puede alcanzarse. Además, es, generalmente, más barato que el de cajón neumático, único que puede reemplazarle en la construcción de pilares profundos, con tal que éstos no desciendan a más de 33 o 35 m por debajo del nivel del agua. Entre sus inconvenientes cabe señalar que la superficie que ha de servir de base al pilar no puede inspeccionarse debidamente ni prepararse para recibir el hormigón que lo completa; tampoco es posible controlar con exactitud la posición del pilar durante su construcción; en fin, parte del suelo circundante puede deslizarse hacia el interior a lo largo del borde cortante. El «suelo perdido» puede dar lugar al reasiento de estructuras adyacentes, por lo que el método de cajón sin fondo no se utiliza mucho en la construcción de edificios. Con este fin se prefiere generalmente el tipo de cilindro de acero de pared sencilla.
   
   Una de las mayores profundidades alcanzadas en cimentaciones corresponde al puente de San Francisco-Bahía de Oakland, uno de cuyos pilares, construido por el procedimiento de cajón de bordes cortantes, llegó a 75 m bajo el nivel del agua.
   
   En suelos arcillosos, que ofrecen una estabilidad e impermeabilidad relativas, se emplea a menudo el procedimiento de encofrado o entibado, consistente en abrir un pozo que es revestido con tablazón o chapa de acero a medida que se profundiza. Aunque este revestimiento recibe también el nombre de cajón, es en realidad, una Ataguía, ya que no forma parte integrante del pilar terminado. Véase Cimentación, Pilotes de hormigón.
   
   Para más información ver: cajón (ingeniería civil y arquitectura).

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