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MÁSTER EN MECÁNICA DEL SUELO E INGENIERÍA GEOTÉNICA
PLANIFICACIÓN DE UNA CAMPAÑA DE
INVESTIGACIÓN EN FUNCIÓN DE LA ACTUACIÓN
GEOTÉCNICA A APLICAR
Alumno: Guillermo García Herrera
Director: Goran Vukoti ć
Madrid, octubre de 2014
Máster en Mecánica del Suelo e Ingeniería Geotécnica
Planificación de campaña de investigación en función de la actuación geotécnica a aplicar.
Guillermo García Herrera
II
RESUMEN
El diseño de una campaña geotécnica es un proceso complejo que en ocasiones
genera datos no deseados faltando aquellos de utilidad. Muchas de las normativas
actuales no proporcionan un número de ensayos determinados para la obtención de
parámetros geotécnicos de calidad ni ubican los reconocimientos necesarios según la
actuación a realizar.
Este documento quiere servir de guía para el establecimiento de unos reconocimientos
y ensayos mínimos. Para ello se han establecido unos criterios en función de la obra a
ejecutar así como de las características del terreno.
A su vez se analiza los métodos de mejora del terreno más empleados actualmente
dando una idea sobre los parámetros geotécnicos más relevantes para un buen
diseño.
Palabras clave: planificación, campaña, geotécnica.
ABSTRACT
The design of geotechnical campaign is a complex process which sometimes creates
unwanted data being those useless. Many of the current regulations do not provide a
certain number of tests to obtain geotechnical parameters of quality, neither locate
according to the examinations necessary action to be executed.
This document aims to provide guidance for the establishment of recognition and
minimum testing. For this purpose, they have established criteria depending on the
work to be executed as well as terrain features.
In turn, the methods of ground improvement over currently employed are analyzed,
giving an idea about the most important geotechnical parameters for a good design.
Keywords: planning, geotechnical, campaign.
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Planificación de campaña de investigación en función de la actuación geotécnica a aplicar.
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III
AGRADECIMIENTOS
Mi agradecimiento, en primer lugar, a Goran Vukotić por su inestimable ayuda, consejo
y buen criterio que me han permitido sacar adelante este documento. Gracias por el
tiempo empleado.
A mis padres, ya que sin su apoyo nunca hubiera sido posible realizar este Máster.
A Bárbara, por estar siempre ahí. Gracias por todo.
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IV
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 1
1.1. Avance ............................................ ............................................................. 1
1.2. Objetivos ......................................... ............................................................. 1
1.3. Metodología ....................................... .......................................................... 2
2. RECONOCIMIENTOS Y ENSAYOS ..................................................................... 4
2.1. Reconocimientos ................................... ..................................................... 4
2.1.1. Calicatas ................................................................................................ 4
2.1.2. Sondeos ................................................................................................ 5
2.2. Ensayos ........................................... ............................................................ 8
2.2.1. Ensayos de campo ................................................................................ 8
2.2.2. Ensayos de laboratorio ........................................................................ 14
2.3. Criterios para la clasificación de los reconocimien tos y ensayos......... 33
3. TÉCNICAS ANALIZADAS Y PROBLEMÁTICA GEOTÉCNICA ASOCI ADA ..... 34
3.1. Cimentaciones ..................................... ...................................................... 34
3.1.1. Cimentaciones superficiales ................................................................ 34
3.1.2. Cimentaciones profundas .................................................................... 43
3.2. Anclajes .......................................... ........................................................... 52
3.3. Soil nailing ...................................... ........................................................... 59
3.4. Técnicas de mejora del terreno .................... ............................................ 66
3.4.1. Precarga y drenaje vertical .................................................................. 67
3.4.2. Compactación dinámica ....................................................................... 72
3.4.3. Vibrocompactación .............................................................................. 80
3.4.4. Vibrosustitución ................................................................................... 86
3.4.5. Jet Grouting ......................................................................................... 92
3.4.6. Inyecciones .......................................................................................... 99
3.4.7. Deep Soil Mixing (DSM) ..................................................................... 108
3.5. Resumen de las técnicas ........................... ............................................. 114
4. DISPOSICIÓN DE LOS RECONOCIMIENTOS Y NÚMERO DE ENSAYOS .... 117
4.1. Número de puntos de investigación en reconocimiento s normales ... 118
4.1.1. Áreas de gran extensión .................................................................... 118
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V
4.1.2. Apoyos concentrados ........................................................................ 119
4.1.3. Obras de tipo lineal ............................................................................ 120
4.1.4. Anclajes y Soil Nailing ....................................................................... 121
4.2. Número de ensayos de laboratorio .................. ...................................... 123
5. FUTURAS ACTUACIONES ............................... ............................................... 125
6. CONCLUSIONES ............................................................................................. 126
7. REFERENCIAS ................................................................................................ 127
ANEJO 1. SITUACIÓN EN PLANTA DE LOS RECONOCIMIENTOS GEOTÉNICOS
EN ÁREAS DE GRAN EXTENSIÓN ........................ ................................................ 130
ANEJO 2. SITUACIÓN EN PLANTA DE LOS RECONOCIMIENTOS GEOTÉNICOS
EN ZONAS DE APOYOS CONCENTRADOS ................... ....................................... 132
ANEJO 3. SITUACIÓN EN PLANTA DE LOS RECONOCIMIENTOS GEOTÉNICOS
EN OBRAS DE TIPO LINEAL ........................... ....................................................... 134
ANEJO 4. SITUACIÓN EN PLANTA DE LOS RECONOCIMIENTOS GEOTÉNICOS
EN EXCAVACIONES Y ESTABILIDAD DE TALUDES .......... .................................. 136
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VI
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ejemplo de calicata. Cortesía de Triax, S.A. .................................................. 5
Figura 2. Correlación entre la resistencia por punta (qc) y el ángulo de rozamiento
interno efectivo Φ’ (º), en abscisas. CTE (2007) ......................................................... 11
Figura 3. Ejemplo de curva granulométrica completa.................................................. 16
Figura 4. Estados del suelo en función de su contenido en agua. Sagaseta (2007) .... 17
Figura 5. Carta de plasticidad de Casagrande ............................................................ 19
Figura 6. Esquema de fases presentes en un suelo.................................................... 20
Figura 7. Curva de consolidación en edómetro. .......................................................... 24
Figura 8. Ejemplo de curva edométrica. ...................................................................... 24
Figura 9. Círculos de Mohr en un ensayo CD (González de Vallejo, 2002). ................ 28
Figura 10. Ejemplos de círculos de Mohr en un ensayo UU (González de Vallejo,
2002). ......................................................................................................................... 28
Figura 11. Esquema de la caja de corte directo (UNE 103401, 1998). ........................ 30
Figura 12. Obtención de la envolvente de rotura y los parámetros resistentes en un
ensayo consolidado y drenado, González de Vallejo (2002) ....................................... 30
Figura 13. Ejemplos de pilote, izquierda (tomado de Pilotes y Obras, S.A.) y
micropilote, derecha (Polo, 2009) ............................................................................... 43
Figura 14. Correlación entre presión límite, índice NSPT y rozamiento unitario límite por
fuste. GPEMOC (2005) ............................................................................................... 48
Figura 15. Correlación entre presión límite, resistencia a compresión simple y
rozamiento unitario límite por fuste. GPEMOC (2005) ................................................ 49
Figura 16. Esquema típico de un anclaje (Guía para el diseño y la ejecución de
anclajes al terreno en obras de carretera (GDEATOC), 2001). ................................... 52
Figura 17. Adherencia límite en arenas y gravas, Guía para el diseño y la ejecución de
anclajes al terreno en obras de carretera (GDEATOC, 2001) ..................................... 54
Figura 18. Adherencia límite en arcillas y limos, GDEATOC (2001) ............................ 54
Figura 19. Adherencia límite en margas, margas yesíferas y margas calcáreas,
GDEATOC (2001) ....................................................................................................... 54
Figura 20. Adherencia límite en roca alterada (grado IV o superior, según ISRM),
GDEATOC (2001) ....................................................................................................... 55
Figura 21. Sección tipo y detalle de una pared de soil nailing (FHWA, 2003) ............. 60
Figura 22. Fases de construcción del soil nailing (FHWA, 2003; modificado de
Porterfield et al., 1994) ................................................................................................ 62
Figura 23. Ejemplo de mecha drenante (Moseley & Kirsch, 2004). ............................. 68
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VII
Figura 24. Malla para compactación dinámica, catálogo de Menard. .......................... 72
Figura 25. Gigamachine en las obras del aeropuerto de Niza, catálogo de Menard. ... 73
Figura 26. Suelos cohesivos aptos para la compactación dinámica. Smoltcyk (1983) 74
Figura 27. Evolución de la energía, variación del volumen, de la presión intersticial y de
la resistencia en función del tiempo en una fase (a) y en varias (b) (Armijo, 1995) ..... 75
Figura 28. Resultados de la presión límite y del módulo presiométrico antes y después
de la compactación dinámica (FHWA, 1995) .............................................................. 78
Figura 29. Esquema de vibrador para vibrocompactación, catálogo de Keller. ........... 80
Figura 30. Esquema de la técnica de vibroflotación, catálogo de Keller. ..................... 81
Figura 31. Cono de depresión generado por la vibración del suelo, catálogo de Keller.
................................................................................................................................... 81
Figura 32. Disminución de la mejora con el aumento del área de tratamiento. (Moseley
& Priebe, 1993) ........................................................................................................... 82
Figura 33. Relación de las técnicas de vibración utilizadas en función de la
granulometría del suelo. Moseley y Kirsch (2004). ...................................................... 84
Figura 34. Esquema de ejecución de una columna de grava en terrenos de diferente
resistencia. Raju et. al (2004). .................................................................................... 86
Figura 35. Factor de mejor. Priebe (1995) .................................................................. 87
Figura 36. Geometrías típicas. Zuloaga (2004) ........................................................... 92
Figura 37. Recopilación de los sistemas convencionales y esquema de superjet
grouting. Vukotić (2011a) ............................................................................................ 94
Figura 38. Diámetros diferentes debido a la diversa naturaleza del suelo. Montero
(2013) ......................................................................................................................... 94
Figura 39. Capacidad de disgregación según el tipo de terreno. Vukotić (2011a) ....... 95
Figura 40. Esquema de funcionamiento de una inyección de impregnación (tomado de
Henríquez, 2007) ........................................................................................................ 99
Figura 41. Tipología de suelos tratables mediante compaction grouting y su relación
con la presencia de agua (Vukotić, 2013) ................................................................. 102
Figura 42. Representación de la técnica de Deep Soil Mixing (Cortesía de Keller) ... 108
Figura 43. Ejemplos de patrones: (a) y (b) columnas aisladas en malla cuadrada o
triangular; (c) columnas tangentes; (d) columnas secantes; (e) serie de columnas
tangentes; (f) malla de columnas tangentes; (g) columnas secantes con vertebraciones
o contrafuertes; (h) anillos tangentes; (i) anillo secante; (j) malla reticular; (k) grupo de
columnas secantes; (l) grupo de columnas secantes en contacto; (m) bloque de
columnas. (Moseley y Kirsch, 2004) ......................................................................... 109
Figura 44. Columnas secantes de DSM excavadas en el terreno (Vukotić, 2006) .... 110
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VIII
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Tipos de sondeo, modificado de Recomendaciones para Obras Marítimas y
Portuarias, 2005 (ROM 0.5-05). .................................................................................... 6
Tabla 2. Densidad/consistencia de un suelo en base a su NSPT, modificado de
AASHTO (1988) ............................................................................................................ 8
Tabla 3. Correlación entre el índice NSPT y el ángulo de rozamiento interno (Φ’) para
arenas, CTE (2007). ..................................................................................................... 9
Tabla 4. Valores orientativos entre NSPT, resistencia a compresión simple y módulo de
elasticidad de suelos. Modificado del Código Técnico de Edificación (CTE, 2007). ...... 9
Tabla 5. Denominación de las partículas en función de su tamaño. ............................ 15
Tabla 6. Denominación de un suelo en función de su densidad relativa. .................... 22
Tabla 7. Valores orientativos de la resistencia a compresión simple de la matriz rocosa
sana. González de Vallejo (2002) ............................................................................... 27
Tabla 8. Correlaciones entre SPT y CPT con la resistencia al corte sin drenaje. Pa =
presión atmosférica N = NSPT, qc = resistencia por punta, σvo= presión vertical, Nk =
factor de cono (normalmente 15); (Kulhawy y Maine, 1990). ...................................... 29
Tabla 9. Clasificación de la agresividad química de suelos y agua (EHE, 2008) ......... 32
Tabla 10. Tipos de cimentación según su geometría. Muzás (2007). .......................... 34
Tabla 11. Factor de corrección de NSPT por la sobrecarga de tierras (N=NSPT·f). (ROM
0.5-05) ........................................................................................................................ 38
Tabla 12. Resumen de ensayos para cimentaciones superficiales. Elaboración propia.
................................................................................................................................... 42
Tabla 13. Resumen de ensayos para cimentaciones profundas. Elaboración propia. . 51
Tabla 14. Resumen de ensayos para anclajes. Elaboración propia. ........................... 58
Tabla 15. Resumen de ensayos para soil nailing. Elaboración propia. ........................ 65
Tabla 16. Resumen de técnicas de mejora del terreno (Guía de Cimentación de Obras
de Carretera (GCOC), 2009). ...................................................................................... 66
Tabla 17. Ejemplo de posibles mejoras producidas por precargas (ROM, 2005). ....... 67
Tabla 18. Separación inicial para el prediseño de mallas de mechas drenantes (GCOC,
2009) .......................................................................................................................... 68
Tabla 19. Resumen de ensayos para precarga y drenaje vertical. Elaboración propia.
................................................................................................................................... 71
Tabla 20. Resumen de ensayos para compactación dinámica. Elaboración propia. ... 79
Tabla 21. Resumen de ensayos para vibrocompactación. Elaboración propia. ........... 85
Tabla 22. Resumen de ensayos para vibrosustitución. Elaboración propia. ................ 91
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Tabla 23. Resistencia final en función del tipo de terreno inicial. Modificado de
AETESS (2002); Bielza (1999); Inui et al. (2005) y Keller (2002) ............................... 95
Tabla 24. Resumen de ensayos para Jet Grouting. Elaboración propia. ..................... 98
Tabla 25. Golpeo SPT antes y después del tratamiento y su relación con el contenido
de finos (Moseley & Kirsch, 2004) ............................................................................. 103
Tabla 26. Resumen de ensayos para inyecciones. Elaboración propia. .................... 107
Tabla 27. Resumen de ensayos para DSM. Elaboración propia. .............................. 113
Tabla 28. Resumen de técnicas y ensayos correspondientes. Elaboración propia. .. 114
Tabla 29. Tipo de reconocimiento recomendado. Elaboración propia. ...................... 118
Tabla 30. Distribución de sondeos en los reconocimientos reducidos y detallados.
Elaboración propia. ................................................................................................... 122
Tabla 31. Número de muestras a ensayar en función del ensayo elegido. Elaboración
propia. ...................................................................................................................... 124
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1. INTRODUCCIÓN
1.1. Avance
El diseño de una campaña geotécnica es un proceso complejo en el cual suele ser
habitual un alto grado de incertidumbre sobre la disposición y características de los
materiales del subsuelo. Se hace por ello necesario la revisión de la información
geológica de la zona y de informes geotécnicos de obras próximas a la zona de
estudio, el análisis del tipo de estructura que se pretende ejecutar y prever, dentro de
lo posible, la información geotécnica necesaria para el buen desarrollo de la obra.
Las aproximaciones de la normativa actual hacia la cantidad y tipo de los ensayos a
realizar son escasas, basándose en una idea general y en el criterio de los técnicos
encargados de los trabajos, pudiendo ocurrir el encargo de ensayos innecesarios o
duplicados.
El presente trabajo pretende servir como referencia para la distribución de los
reconocimientos y la elección de los ensayos más adecuados en función del tipo de
cimentación y problemática geotécnica de la obra a realizar.
En este documento se han analizado cimentaciones superficiales, cimentaciones
profundas (pilotes y micropilotes), anclajes, soil nailing y técnicas de mejora del terreno
(drenes y precargas, compactación dinámica, vibrocompactación, vibrosustitución, jet
grouting, inyecciones y Deep Soil Mixing)
1.2. Objetivos
Los objetivos de esta tesina son:
- Recopilar los ensayos más utilizados en España y Latinoamérica actualmente
aislando la información más importante aportada por los ensayos y tratar de
correlacionarla con otros parámetros y con las técnicas analizadas
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- Analizar diferentes técnicas constructivas desde el punto de vista de los
requerimientos geotécnicos para elaborar una campaña geotécnica de calidad.
- Establecer un criterio para definir la importancia de los reconocimientos y
ensayos en cada técnica analizada.
- Dar una aproximación sobre la distribución de los reconocimientos de campo.
Para ello se pretende elaborar unos planos con información básica para el
diseño de una campaña geotécnica funcional.
- Aportar información sobre el número de ensayos necesarios para caracterizar
cada unidad geotécnica en función de la característica a analizar.
- Como objetivo personal se ha intentado correlacionar trabajo de campo y de
laboratorio con el conjunto de técnicas estudiadas durante el Máster.
1.3. Metodología
La elaboración de este trabajo ha seguido la metodología que se describe a
continuación, en orden de aparición.
En un primer lugar se ha procedido al análisis y descripción de los reconocimientos y
ensayos más utilizados actualmente, obteniendo la información más importante de
estos. Para ello se ha revisado tanto normativa europea como americana,
Posteriormente se ha procedido a la revisión de algunas de las actuaciones y técnicas
más comunes y a la descripción de las mismas, implementando las características
geotécnicas relativas a cada obra y estableciendo una escala de importancia de los
reconocimientos y ensayos. De este modo se han clasificado como imprescindibles,
adicionales y alternativos. Los primeros serían aquellos que se recomiendan como
indispensables para una buena caracterización del terreno, los segundos se definen
como aquellos que en determinadas circunstancias aportarían algún dato necesario
pero que no se utilizan siempre y por último, los alternativos, son ensayos que podrían
sustituir a otro ensayo de las dos categorías anteriores.
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A continuación se ha realizado una propuesta sobre la disposición de reconocimientos
y pruebas de campo que se ha plasmado en una serie de planos con el fin de servir de
referencia.
Del mismo modo se ha propuesto el número de ensayos de laboratorio que se deben
realizar en función de la técnica y del parámetro geotécnico deseado.
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2. RECONOCIMIENTOS Y ENSAYOS
En este trabajo se han propuesto aquellos reconocimientos y ensayos habitualmente
utilizados en la Península Ibérica y América Latina. Si bien cada país tiene su
normativa a la que el lector deberá remitirse.
Por ejemplo en Europa son de obligado cumplimiento las normas EN, en España las
normas UNE, en Chile las NCh, en Perú las N.T.P. o en Ecuador las NEC. En muchos
países se toman por válidas también las normas de la American Society for Testing
Materials (ASTM).
2.1. Reconocimientos
Los reconocimientos más extendidos son las calicatas y los sondeos mecánicos, tanto
a destroza como con recuperación continua de testigo. Existen otros métodos de
exploración como pueden ser las galerías o la elaboración de estaciones
geomecánicas, que no serán objeto de estudio para este documento.
La observación de afloramientos es una herramienta rápida y muy económica de tener
una primera idea sobre la zona a explorar, siendo siempre recomendable.
2.1.1. Calicatas
Las calicatas, Figura 1, son zanjas en el terreno realizadas normalmente con una
retroexcavadora. La profundidad máxima de dicha zanja estará condicionada por el
poder de penetración de los dientes del cazo, por la longitud del brazo de la
maquinaria, la estabilidad del terreno y la cota del nivel freático.
La información que se puede obtener de ellas es limitada, restringiéndose a un perfil
de las paredes de la calicata, la descripción del material movilizado, la toma de
muestras alteradas y la determinación de la presencia del nivel freático. Es por este
conjunto de limitaciones por las que su uso para reconocer el terreno queda
restringido, usándose de forma habitual en cimentaciones superficiales junto a otro tipo
de técnicas y no será tenido en cuenta en este documento.
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Figura 1. Ejemplo de calicata. Cortesía de Triax, S .A.
2.1.2. Sondeos
La ejecución de sondeos puede considerarse como el principal reconocimiento del
subsuelo, presente en todas las obras y mediante los cuales se obtiene un gran
volumen de información.
Los sondeos pueden clasificarse básicamente en tres tipos: con recuperación continua
de testigo, a destroza o con barrena helicoidal, Tabla 1. Son los primeros los más
extendidos en el ámbito geotécnico debido a su capacidad para extraer muestras
inalteradas que posteriormente se ensayarán en el laboratorio. Los sondeos a
destroza son útiles para avanzar con mayor rapidez en aquellos tramos en los que no
sea necesaria la toma de muestras inalteradas. Son especialmente indicados en
graveras y zonas con importante presencia de bolos, como zonas aluviales.
La realización de ensayos in situ y la capacidad de instalar en los sondeos todo tipo de
instrumentación hacen de esta técnica algo imprescindible.
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Tabla 1. Tipos de sondeo, modificado de Recomendaci ones para Obras Marítimas y Portuarias, 2005 (ROM 0.5-05).
Tipo de sondeo Aplicación
Con recuperación continua de testigo
Suelos firmes y rocas. Permite la toma de
muestras y la obtención de un testigo
continuo de la perforación
A destroza
Suelos duros y rocas. No permite la toma
de muestras. Se puede utilizar para
avanzar en la perforación entre dos
puntos donde interesa tomar muestras
con otro procedimiento
Barrena helicoidal
Suelos de consistencia blanda y media.
No permite la toma de muestras
inalteradas salvo en hélices con el eje
hueco.
El emplazamiento de los sondeos deberá ser muy estudiado para poder obtener así el
mayor volumen adecuado de información. Si fuera posible sería interesante realizar los
reconocimientos de manera escalonada en el tiempo ya que la información obtenida
en unos puede ser de gran utilidad para optimizar los siguientes.
En todo sondeo deberá existir cierta información referente al emplazamiento y
ejecución del mismo:
- Nombre del sondeo, máquina empleada y sondista que lo realizó.
- Coordenadas x, y, z.
- Parte de sondeo: material empleado, técnica de avance, entubación, tramos
perforados, cotas alcanzadas en cada maniobra, muestras y tipo de las
mismas, ensayos in situ, parte de incidencias y paradas…
El registro del sondeo ha de ser llevado a cabo por personal cualificado, el cual deberá
realizar la toma de datos y fotografías a color. La descripción de la columna extraída
deberá ser lo suficientemente clara y concisa para poder establecer una primera
diferenciación de los materiales atravesados.
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Otro dato fundamental para realizar un sondeo es la profundidad prevista. La influencia
del tipo de obra a realizar así como de la configuración, en principio desconocida, del
subsuelo hace muy complicado dar una cota definitiva. Es debido a esta problemática
por lo que se hace indispensable la presencia de un técnico cualificado que pueda
tomar decisiones sobre la longitud del sondeo. De cualquier manera dicha profundidad
deberá ser tal que todos los estratos potencialmente afectados por la obra posterior
queden investigados.
La testificación de los materiales extraídos deberá ser llevada a cabo por técnicos
especializados. En ella se describirán los suelos y rocas presentes así como todo
elemento de importancia para las futuras actuaciones.
En los testigos de roca se deberá expresar claramente el grado de recuperación, el
índice RQD (Rock Quality Designation), el índice RMR (Rock Mass Rating)
(Bieniawski, 1973), el grado de meteorización y una descripción detallada de las juntas
(orientación, apertura, continuidad, espaciamiento, relleno, alteración de las paredes,
etc).
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2.2. Ensayos
2.2.1. Ensayos de campo
Los ensayos in situ tienen como ventaja la mayor representatividad de los resultados
obtenidos. El no movilizar muestras y ensayar volúmenes normalmente mayores
genera una mayor seguridad y precisión. En cualquier caso este tipo de ensayos ha de
combinarse con aquellos realizados en el laboratorio debido a las limitaciones de los
propios ensayos de campo.
2.2.1.1 Ensayo de penetración estándar (SPT)
El ensayo SPT representa probablemente el ensayo de campo más realizado, lo que
supone una gran experiencia acumulada. Se realiza en el interior de los sondeos y
actualmente los elementos necesarios para su ejecución se encuentran implantados
en las mismas máquinas perforadoras. La prueba consiste en la introducción de una
tubo bipartido en el fondo de la perforación La hinca del tubo se realiza mediante
golpeo hasta alcanzar los 60 cm. Esta medida ha de dividirse en 4 tramos en los que
se contabiliza el golpeo por cada tramo. De la suma del golpeo de los dos tramos
centrales se obtiene el índice NSPT.
A partir del índice NSPT han surgido innumerables correlaciones con parámetros
geotécnicos como la densidad relativa, Tabla 2, el ángulo de rozamiento interno,
Tabla 3, el módulo de Young, Tabla 4, etc.
Tabla 2. Densidad/consistencia de un suelo en base a su NSPT, modificado de AASHTO (1988)
Suelos granulares Suelos cohesivos Densidad r elativa NSPT Consistencia NSPT
Muy flojo 0-4 Muy blanda 0-1 Flojo 5-10 Blanda 2-4
Medianamente denso 11-24 Medianamente firme 5-8 Denso 25-50 Firme 9-15
Muy denso >51 Muy Firme 16-30 Dura 31-60
Muy dura >60
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Tabla 3. Correlación entre el índice N SPT y el ángulo de rozamiento interno ( Φ’) para arenas, CTE (2007).
NSPT Φ’
0-4 28
4-10 28-30
10-30 30-36
30-50 36-41
>50 >41
Tabla 4. Valores orientativos entre N SPT, resistencia a compresión simple y módulo de elasticidad de suelos. Modificado del Cód igo Técnico de Edificación
(CTE, 2007).
Tipo de suelo NSPT qu (KN/m 2) E (MN/m2)
Muy flojo o muy blando < 10 0 – 80 < 8
Flojo o blando 10 – 25 80 – 150 8 – 40
Medio 25 – 50 150 – 300 40 – 100
Compacto o duro 50 – rechazo 300 - 500 100 - 500
De igual modo mediante este ensayo, es posible determinar parámetros como
resistencia por fuste de pilotes, micropilotes o anclajes así como dar una aproximación
de valores de compresión simple, etc.
Aunque es un ensayo ideado en origen para el estudio de suelo granulares
actualmente su uso está extendido en el resto de tipos de suelo así como en rocas
muy meteorizadas.
2.2.1.2 Ensayo de penetración dinámica
Bajo esta nomenclatura existen varias modalidades de ensayo según la altura de
caída y la masa de la maza y la forma de la puntaza. Son económicos y sencillos de
realizar y pueden aportar gran información usándolos junto a sondeos y calicatas.
En general los dos métodos más utilizados son el ensayo Borros y el Dynamic Probing
Super Heavy (DPSH). En ambas pruebas el peso de la maza es de 63,5 kg y la
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penetración estipulada en cada tramo ha de ser de 20 cm. La diferencia reside en la
altura de caída, en el caso del tipo Borros es de 50 cm mientras que en el DPSH está
establecida en 75 cm. Mediante este golpeo se genera el índice N20.
Varios autores han intentado establecer correlaciones entre los valores NSPT y N20,
pero se ha observado que todas ellas son de carácter local por lo que deberán
utilizarse con precaución.
Los ensayos de penetración dinámica quedan recogidos en la norma UNE-EN ISO
22476-2:2008.
2.2.1.3 Ensayo de penetración estática con medida de presiones intersticiales
(CPTU)
El origen de este dispositivo es el Cone Penetration Test (CPT) al que se le añadió un
sensor para el cálculo de la presión intersticial. Actualmente la mayoría de dispositivos
son del tipo CPTU.
A parte de la medición de la presión intersticial se registra la resistencia que ejerce el
suelo a ser penetrado, resistencia de punta (qc) y el rozamiento del fuste (fs). Mediante
estos dos últimos parámetros se puede estimar la carga de hundimiento (qh) y el
ángulo de rozamiento interno (Φ), respectivamente. Fellenius & Eslami (2000) hacen
un resumen de las diversas correlaciones existentes para Φ. El CTE (2007) plantea
una gráfica muy simplificada para la estimación de Φ’ mediante resistencia de punta
(qc) en suelos granulares, Figura 2.
Correlaciones con arenas calcáreas han sido propuestas por diferentes autores como
Vesic (1965) o Belloti & Jamiolkowski (1991).
Aunque arroja gran volumen de información esta prueba no se utiliza con mucha
frecuencia en España, por lo que en muchas de las técnicas constructivas que se van
a explicar más adelante se considera como un ensayo adicional o alternativo, aunque
muy probablemente debería ser un ensayo imprescindible para la mayoría de
proyectos y campañas geotécnicas.
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11
Figura 2. Correlación entre la resistencia por punt a (qc) y el ángulo de rozamiento interno efectivo Φ’ (º), en abscisas. CTE (2007)
2.2.1.4 Vane test
Se trata de un ensayo que se ejecuta en el fondo de una perforación. Consiste en
hincar una barra a la que van adheridas unas aspas (molinete) hasta la cota de ensayo
deseada, en ese momento se procede al giro a velocidad constante del aparato
midiéndose el momento de torsión (T) necesario para provocar la rotura del suelo.
Mediante esta torsión se calcula la resistencia al corte sin drenaje (Su). En el caso de
que se decidiera seguir con el experimento hasta que el valor de la torsión se
estabilizara se obtendría la resistencia al corte no drenada residual (Su(residual)).
Esta prueba se realiza básicamente en suelos cohesivos blandos a muy blandos tanto
por encima como por debajo del nivel freático.
2.2.1.5 Presiómetro y dilatómetro
Desde un punto de vista estricto se debería hablar de presiómetros para materiales de
tipo suelo y dilatómetros para rocas. En este trabajo y para no repetir constantemente
los dos términos se hará uso del término presiómetro para referirse ambos,
conociendo su diferencia de aplicación.
De manera general este ensayo consiste en la aplicación de una presión en el interior
de un sondeo y la medida de la deformación producida. Ello se realiza mediante el
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hinchamiento de una membrana de resistencia conocida. Aunque existen equipos
autoperforantes o capaces de hincarse en el terreno actualmente los más utilizados
son los equipos que requieren una perforación previa, normalmente de diámetro 76
mm.
Actualmente no existe en España una normativa que ampare la realización de este
ensayo, tendiendo a referirse a la normativa francesa, NFP 94-110, o a la normativa de
la ASTM, D 4719-87.
Mediante el hinchamiento de una membrana y el volumen de gas o líquido introducido
o la lectura de unos extensómetros se obtiene una curva presión-deformación radial
mediante la cual se pueden determinar la presión de fluencia, la presión límite o el
módulo presiométrico. Los intentos para la obtención del coeficiente de empuje al
reposo K0 han sido poco precisos no recomendándose esta técnica para su cálculo.
Relaciones entre el módulo presiométrico y el módulo de deformación de un suelo han
sido estudiadas por Fawaz et al., 2014.
2.2.1.6 Ensayos geofísicos
La geofísica es una técnica que puede aportar un gran volumen de información pero
que requiere de interpretación por parte de personal cualificado. Esto hace necesario
que se apoye en reconocimientos como sondeos, campañas de campo o calicatas.
Su uso es muy amplio y variado, centrándose en la geotecnia en el reconocimiento del
nivel freático, la cubicación de materiales, determinación de estructuras y accidentes
tectónicos, determinación de la excavabilidad, correlación de propiedades
geomecánicas, localización de posibles superficies de deslizamiento o cálculo del
grado de meteorización de la roca, etc.
La investigación geofísica puede realizarse tanto en la superficie del terreno como en
el interior de pozos y sondeos. Los métodos más utilizados en el exterior son:
- Métodos eléctricos: caracterizan los materiales mediante la determinación de
su resistividad (ρ). Los sondeos eléctricos verticales (SEV) y la técnica dipolo-
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dipolo son los más usados para conocer el grado de alteración y el contenido
en agua.
- Métodos sísmicos: estudio mediante ondas de propagación la variación en la
densidad y las constantes elásticas del medio. El más utilizado es la sísmica de
refracción, que permite calcular la velocidad de la onda y la profundidad a la
que circula. Es una técnica muy útil para establecer grados de meteorización
ya que la velocidad queda condicionada por la calidad del material.
- Métodos electromagnéticos: basados en la respuesta del terreno ante el paso
de ondas electromagnéticas. Uno de los más empleados es el georradar, útil
en la detección de hueco y en la investigación del trasdós de estructuras.
En el interior de sondeos arrojan un gran volumen de información ya que pueden
integrarse los datos obtenidos a los materiales extraídos en la perforación. Las
técnicas más utilizadas son:
- Diagrafías: en función del instrumento introducido pueden conocerse
propiedades como la densidad, porosidad, grado de saturación, salinidad o
grado de fracturación
- Técnicas sísmicas: basados en el registro de ondas P y S que mediante el
cálculo de su velocidad de propagación proporcionan información sobre el
módulo de deformación dinámico y su densidad. Los ensayos más utilizados
son el cross-hole (necesita de dos o tres sondeos próximos) o el down-hole
(necesita sólo un sondeo).
2.2.1.7 Ensayo de permeabilidad
Las pruebas de permeabilidad permiten caracterizar el coeficiente de permeabilidad de
los materiales investigados, dato muy útil para el cálculo de los volúmenes de agua
que pueden dirigirse hacia una excavación o la dificultad de un material para transmitir
cualquier tipo de fluido.
Aunque existen diversos tipos de ensayos (Haefeli, Matsuo, etc) en este trabajo se va
a hablar de los dos más utilizados en España y Latinoamérica. El ensayo Lugeon y el
ensayo Lefranc.
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Ensayo Lugeon
Mediante este procedimiento se calcula de forma semicuantitativa la permeabilidad de
los macizos rocosos. Para ello se fuerza la introducción de agua en el macizo con una
presión de 10 kg/cm2 durante un periodo de 10 minutos en tramos de 5 m.
La presión a aplicar se realiza en escalones y se mantiene durante 10 minutos hasta
que se alcanza el máximo establecido de 10 kg/cm2. En rocas blandas es posible la
fracturación del material a presiones menores no consiguiendo alcanzar el máximo
establecido.
La medida de la permeabilidad se obtienen en unidades Lugeon (U.L.), equivalente a 1
l/m·min, o lo que es lo mismo 10-5 cm/s.
Ensayo Lefranc
Utilizado en suelos granulares principalmente aunque es posible también en suelos
algo cohesivos. Consiste en la medición del caudal necesario de agua que hay que
introducir en un sondeo para mantener su nivel estable u observar la velocidad de
descenso del nivel.
Para los cálculos posteriores es necesario medir la cota del nivel freático y asegurarse
de que el sondeo a expulsado todo el aire. El empleo de aditivos, como la bentonita,
para mantener estables las paredes del sondeo y expulsar de forma adecuada el
detritus imposibilita la realización de estos ensayos al generar una capa impermeable
en la perforación.
2.2.2. Ensayos de laboratorio
Algunas características geotécnicas resultan complicadas de comprobar mediante
ensayos in-situ. En determinados casos requeriría la ejecución de ensayos a gran
escala, complicados y bastante costosos. Es por ello necesario la ejecución de
ensayos de laboratorio.
Una vez obtenidas las muestras (alteradas o inalteradas) en los reconocimientos de
campo se procederá al traslado al laboratorio en las mejores condiciones posibles.
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15
A continuación se procede a describir las características básicas de los ensayos de
laboratorio que se han considerado más habituales en España y América.
2.2.2.1 Ensayos de identificación
Los ensayos de identificación permiten de forma rápida y sencilla agrupar los suelos
que vayan a mostrar un comportamiento similar. Esto se realiza mediante ensayos
como la granulometría y los límites de Atterberg. Estos dos ensayos son la llave para
la mayoría de clasificaciones geotécnicas de un suelo como la definida por la
American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), el
Sistema Unificado de clasificación de suelos (SUCS), la British Standard (BS) o el
Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para obras de carreteras y puentes (PG-
3) .
2.2.2.1.1 Granulometría
El primer ensayo que sirve para la identificación de un suelo es la granulometría,
definido por la norma UNE 103101:1995 y UNE 103102:1995, también por la N.T.P
339.128 peruana o la ASTM D 422, utilizada en América. El registro de la distribución
de tamaños (grava, arena, limo y arcilla) es fundamental para entender su
comportamiento.
Existen diferentes denominaciones de las partículas en función de su tamaño de
grano, Tabla 5. En este trabajo se usarán las denominaciones y límites de tamaño
aportados por las normas UNE.
Tabla 5. Denominación de las partículas en función de su tamaño.
Denominación Tamaño de las partículas
Grava Gruesa 60-20 Media 20-6 Fina 6-2
Arena Gruesa 2-0,6 Media 0,6-0,2 Fina 0,2-0,06
Limo 0,06-0,002 Arcilla <0,002
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La granulometría se expresa mediante la curva granulométrica, Figura 3, la cual
proporciona la fracción relativa de cada uno de los tamaños. En una primera
observación de la forma de la curva granulométrica se pueden obtener algunos datos
de gran interés. Una curva con aspecto verticalizado informa sobre un suelo con un
diámetro preponderante mientras que una curva tendida indica una representación de
todos los tamaños de grano de forma más o menos continua. Si un tramo de la curva
se dispusiera de forma horizontal significaría la ausencia de un determinado tamaño
de grano.
Figura 3. Ejemplo de curva granulométrica completa.
Para ayudar en la comprensión de la curva se suelen incluir dos coeficientes:
- Coeficiente de uniformidad (Cu): indica la uniformidad de un suelo mediante la
relación de porcentajes D60 y D10.
�� � �60/�10
- Coeficiente de curvatura (Cc): indica la graduación del suelo
� � �30�
�60 ∗ �10 siendo:
��: el diámetro correspondiente al n% indicado.
Existen dos ensayos referentes a la granulometría de un suelo dependiendo de la
fracción granulométrica a analizar: el ensayo por tamizado y el ensayo por
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sedimentación. En el primero se analiza la distribución de tamaños de grano mediante
tamices hasta una abertura de 0,08 mm, límite entre el tamaño arena y limo. En el
segundo se obtiene la distribución de tamaños finos (limos y arcillas) mediante la
decantación de la muestra en un fluido viscoso.
El ensayo de sedimentación se fundamenta en la Ley de Stokes la cual analiza la
velocidad de caída de una partícula en relación con su diámetro.
Al contrario que la granulometría de gruesos la granulometría de finos no es muy
significativa y su ensayo es poco usado. En el caso de arcillas y limos se recurre al
estudio de su plasticidad para su clasificación de una forma más adecuada.
2.2.2.1.2 Límites de Atterberg
Los límites de Atterberg analizan el cambio en el comportamiento de un suelo en
función de su grado de humectación. Este cambio en el contenido de agua hace que
un suelo vaya pasando por diferentes estados, Figura 4. Los límites entre estos
estados son los denominados límites de Atterberg.
Figura 4. Estados del suelo en función de su conten ido en agua. Sagaseta (2007)
Límite plástico (W P o LP)
Es el contenido de agua para el cual el comportamiento del suelo pasa de frágil a
plástico, el suelo puede moldearse sin que aparezcan grietas. Su realización se lleva a
cabo bajo el amparo de la norma UNE 103104:1993 en España. En otros países como
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Chile se utiliza la norma NCh1517 o la N.T.P 339.129 en Perú, pudiendo también
referirse a la ASTM D4318. Consiste en la realización de bastoncillos de suelo con
unas determinadas medidas mínimas. Si al alcanzar dichas medidas el bastoncillo se
rompe se considera que se ha llegado al límite plástico.
Límite líquido (W L o LL)
Es el contenido de agua para el cual el suelo pasa a comportarse como un fluido
viscoso (ROM 0.5-05). La norma que define el criterio de realización del ensayo para
el límite líquido es la UNE 103103:1993. Este ensayo se realiza en la denominada
cuchara de Casagrande. Consiste en amasar una pequeña cantidad de suelo con un
contenido en humedad próximo al LL. Este suelo amasado se dispone sobre la
cuchara y se realiza un surco mediante un acanalador que ha de estar normalizado.
Se sitúa la cuchara en el pedestal, se asegura y se comienza a dar golpes a ritmo
aproximado de dos golpes por segundo. Se finaliza el ensayo cuando las paredes del
surco se juntan 13 mm. Los golpes han de estar comprendidos entre 15 y 35, en tal
caso se toma una muestra de 10 a 15 g de la zona de contacto y se determina su
contenido en agua. Ha de obtenerse un valor entre 15 y 25 golpes y otro entre 25 y 35.
Estos valores de humedad y golpeo se representan en una tabla y se determina la
humedad correspondiente a un golpeo de 25. Este es el denominado límite líquido.
Índice de plasticidad
La diferencia de humedades entre el límite líquido y el límite plástico se denomina
índice de plasticidad. Como se observa en la Figura 4 corresponde al rango de
humedades en el que el suelo se comporta como un sólido plástico (Sagaseta, 2007).
�� � �� − ��
Carta de plasticidad de Casagrande
La utilización de los límites de Atterberg para la clasificación de suelos limosos y
arcillosos queda reflejado en la carta de plasticidad de Casagrande, Figura 5.
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Figura 5. Carta de plasticidad de Casagrande
Esta gráfica se encuentra dividida en 4 zonas separadas por dos líneas, línea A y
�� � 50%. La línea A, con una expresión tal que �� � 0,73 ∙ ��� − 20�, diferencia los
suelos arcillosos (C) de los suelos limosos (M) y los de origen orgánico (O). La línea
situada en el LL=50% diferencia entre los suelos con una baja plasticidad (L), situados
a la izquierda, de los suelos de alta plasticidad (H), situados a la derecha.
2.2.2.1.3 Clasificación de suelos
Existen multitud de sistemas de clasificación de suelos, dependiendo de los países y
del uso que vaya a tener el suelo, aunque todas ellas tienen como base el uso de la
granulometría y los índices de Atterberg.
De esta manera tenemos la clasificación estadounidense (AASHTO), la alemana
(Floss, 1977; normativa DIN), la francesa (SETRA), el PG-3 español, etc. De manera
general, una de las clasificaciones más usada y extendida es la modificación que se
hizo de la clasificación de Casagrande denominada USCS (Unified Soil Classification
Systmen), llamada en España SUCS (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos).
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2.2.2.2 Ensayos de estado
Los ensayos de estado son aquellos que permiten conocer la relación entre las
diferentes fases constitutivas de un suelo, esqueleto sólido, fase líquida y fase
gaseosa, Figura 6.
Figura 6. Esquema de fases presentes en un suelo.
De esta manera surgen una serie de parámetros:
- Peso específico de las partículas sólidas (UNE 103302:1994; ASTM D854;
NCh1532; N.T.P 339.131)
�� � ���� �� /!3�
- Peso específico seco (UNE 103301:1994; ASTM D2937)
�" � ���# �� /!3�
- Peso específico aparente
�$% � �#�# �� /!3�
- Humedad (UNE 103300:1993; ASTM D 2216; NCh1515)
& � �&�� �%�
- Índice de huecos (UNE 103405:1994)
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' � �(��
- Porosidad
� � '1 + ' (%)
- Grado de saturación (UNE 103405:1994)
*+ = &' ∙���& (%)
Si *+ =1 entonces el peso específico aparente pasa a denominarse saturado:
�$% = ��$# = (1 + &�$#) ∙ �"(� /!3)
siendo &�$# la humedad a la que el suelo se encuentra saturado.
Estos parámetros quedan relacionados mediante las siguientes igualdades:
�" = ��1 + '
�$% = (1 + &) ∙ �"
En suelos granulares y a partir del índice de huecos puede obtenerse la densidad
relativa o índice de densidad, que es la relación entre el índice de huecos del suelo en
estado natural y el máximo y mínimo que podría tener.
�+ = '!á- − ''!á- − '!í� (%) =
�"!á-�"!í� ∙
�" − �"!í��"!á- − �"!í� (%)
La densidad mínima se puede calcular mediante la UNE 103105:1993 o la ASTM D
4254 y la densidad máxima por la UNE 103106:1993 o la ASTM D 4253. La norma
peruana para los dos tipos de densidad es la N.T.P 339.138
Si �+ = 0 implicaría que el suelo se encuentra totalmente suelo ya que su índice de
huecos sería el máximo y su densidad sería la mínima. En cambio, si �+ = 1 implica
que el índice de huecos del suelo es el mínimo posible y su densidad es la máxima
alcanzable por ese suelo. Existen unos rangos para los cuales se han establecido
denominaciones de uso común en este tipo de suelos, Tabla 6.
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El conocimiento del peso específico de un material se hace imprescindible en
cualquier problema geotécnico aportando información sobre la contribución del peso
propio del material. Es un parámetro que entra en juego en la mayoría de las
formulaciones ingenieriles y geotécnicas. Existe una correlación en suelos granulares
entre el peso específico seco de un material, su clasificación y su ángulo de
rozamiento, como la propuesta por Kulhawy & Mayne (1990).
Tabla 6. Denominación de un suelo en función de su densidad relativa.
Densidad relativa (%) Denominación
0-15 Muy suelta
15-35 Suelta
35-65 Media
65-85 Compacta
85-100 Muy compacta
La humedad que posee un suelo ayuda a comprender lo próximo o lejano que se
encuentra este a los sus correspondientes límites de Atterberg. Del mismo modo es
necesario para la obtención del peso específico saturado.
El índice de huecos es un dato a tener en cuenta en problemas geotécnicos en los que
se pueda producir asientos ya que será el volumen de huecos el que vaya
disminuyendo debido a la reorganización de las partículas. La densidad relativa es
básica en terrenos que se quieran mejorar mediante técnicas de vibrocompactación
por ejemplo.
2.2.2.3 Ensayo edométrico
El nombre completo de este ensayo, amparado por la norma UNE 103405:1994, es
consolidación unidimensional de un suelo en edómetro. Como se deduce de lo
anterior, es usado para determinar las características de consolidación de los suelos.
Otra normativa a este ensayo es la ASTM D2435 o la N.T.P. 339.154.
La consolidación es un factor clave en la utilización de suelos cohesivos,
principalmente en aquellos de naturaleza arcillosa, ya que su reducción de huecos y
por tanto de su volumen puede llegar a ser muy dilatada en el tiempo.
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23
Para desarrollar el ensayo se dispone de una muestra que podrá ser inalterada o
remoldeada. Esta se introduce en una célula que impedirá el cambio de volumen
horizontal, pudiendo experimentar sólo cambio de volumen vertical como establece la
teoría de la consolidación unidimensional de Terzaghi y Fröhlich (1936). A efectos
prácticos se considera que las partículas sólidas son incompresibles.
Mediante la aplicación de diversos escalones de carga el material va reduciendo su
volumen. Con intervalos de tiempo estipulados se van anotando las deformaciones
correspondientes. Cada escalón se da por concluido cuando la muestra no
experimenta cambios de volumen en un periodo prolongado de tiempo, normalmente
24h.
La compresibilidad sufrida por la probeta quedará reflejada en una gráfica,
denominada curva de consolidación, Figura 7, en la que se dispondrá en ordenadas el
índice de huecos y en abscisas las cargas que han sido aplicadas en escala
logarítmica. Para la determinación del índice de huecos (e) en cada escalón se utilizan
las siguientes fórmulas.
/� � /01 + '0
/ = /0− (∆/ − )
' = / − /�/�
siendo:
/�: altura de sólido
/0: altura inicial de la muestra
'0: índice de huecos inicial
∆/: diferencia de alturas entre el comienzo y final de un escalón.
: corrección del escalón por calibración del aparato
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Figura 7. Curva de consolidación en edómetro.
Para analizar cada escalón se debe emplear una gráfica similar a la anterior, en la que
figuren en ordenadas la reducción de altura de la probeta y en abscisas el tiempo
transcurrido en escala logarítmica.
Finalizados los escalones de carga se procede a descargar la probeta con un
procedimiento similar al de carga. Concluido el proceso se representan tanto la curva
de carga como de descarga en un mismo gráfico obteniéndose la curva edométrica,
Figura 8. En esta gráfica se representa en ordenadas el índice de huecos y en
abscisas las cargas aplicadas en escala logarítmica.
Figura 8. Ejemplo de curva edométrica.
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Mediante la curva edométrica se puede obtener el índice de compresión (Cc), el índice
de entumecimiento (Cs), el módulo edométrico (Em) y el módulo de compresibilidad
volumétrica (mv). El Cc se define como la pendiente de la rama de compresión noval.
El Cs sería la pendiente de la rama de descarga. El módulo edométrico se define por la
expresión:
1! � ∆2′(∆4(
La deformación vertical sufrida puede relacionarse con el índice de huecos (e)
mediante la siguiente expresión:
4( � ∆'1 + '0
Por lo tanto la expresión anterior quedaría:
1! = ∆2′( ∙ (1 + '0)∆'
El módulo edométrico se ha relacionado con el módulo de deformación lineal mediante
el coeficiente de Poisson (ν).
1 = 1! ∙ 1 − ( − 2 ∙ (�
1 − (
El módulo de compresibilidad volumétrica se define como el inverso del módulo
edométrico.
!( = 11!
La importancia del módulo edométrico reside en su utilización para la determinación
del coeficiente de consolidación (Cv) dentro de la teoría de Terzaghi-Fröhlich, que no
será objeto de estudio en este trabajo.
Con la realización del ensayo edométrico es posible estimar la presión de
preconsolidación de un suelo, distinguiendo de este modo entre suelos
sobreconsolidados, si han sufrido presiones mayores de las que se encuentra el suelo
en el momento de su extracción, o normalmente consolidados si la presión que está
sufriendo el suelo en estado natural es la mayor de su historia.
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26
Esta diferenciación puede obtenerse mediante el método de Casagrande o el método
de Schmertmann.
2.2.2.4 Ensayo de resistencia a compresión simple
Una de las ideas más fáciles de asimilar respecto a un material es la resistencia a la
compresión. Es un parámetro fundamental en rocas y suelos. Utilizado en
clasificaciones geotécnicas como el RMR o en fórmulas de cálculo de cimentaciones.
Su valor es muy variado dependiendo del material ensayado, Tabla 7.
Las normas españolas encargadas de su buena determinación es la UNE 22950-
1:1990 para rocas y la UNE 103400:1993 para suelos. Otra normativa internacional de
consulta puede ser la ASTM D 2166 o D 2938, la NCh 3134 o la N.T.P. 339.167 Se
trata de un ensayo sencillo y rápido.
En el caso de los suelos la muestra puede ser tanto inalterada como alterada. En las
muestras alteradas estas deberán remoldearse con la densidad y una humedad que
se desee. La esbeltez de la probeta ha de ser mayor de dos y su diámetro mínimo 35
mm, este diámetro será función del tamaño máximo de las partículas. Los suelos han
de poseer algo de cohesión ya que si se trata de suelos completamente granulares su
ensayo se hace imposible al carecer el material de confinamiento.
Al carecer de confinamiento (σ2 = σ3 = 0) este ensayo proporciona la resistencia al
corte sin drenaje (Su) mediante la expresión:
*� � 5�2
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Tabla 7. Valores orientativos de la resistencia a c ompresión simple de la matriz rocosa sana. González de Vallejo (2002)
2.2.2.5 Ensayo triaxial
En el ensayo de compresión triaxial tiene como objetivo la determinación de la
cohesión, c, del ángulo de rozamiento interno, Φ y las trayectorias de presiones totales
y efectivas de una muestra sometida a una presión externa. En este caso σ2 = σ3 ≠ 0.
La normativa española referente a este ensayo es la UNE 103402:1998. En ella se
explica minuciosamente todo el proceso de procedimiento y adquisición de datos.
Existen tres modalidades de ensayo para analizar la relación esfuerzo/deformación:
- Consolidado, no drenado y con medida de las presiones intersticiales (CU). Se
procede a la saturación y posterior consolidación isotrópica de la muestra.
Después se provoca la rotura a compresión con una velocidad adecuada
midiendo la evolución de la presión intersticial. Se obtienen de este ensayo
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tanto los valores de los parámetros resistentes totales (c y Φ) como efectivos
(c’ y Φ’). La noramtiva de la ASTM para este tipo de ensayo es la ASTM
D4767
- Consolidado y drenado con medida de cambio de volumen (CD). Al igual que
en el caso anterior la probeta se satura y se consolida de forma isotrópica. A
continuación, habiendo determinado la velocidad de rotura, se procede a su
compresión sin que se produzcan incrementos en la presión intersticial.
Durante el proceso se mide el volumen de agua tomada o expulsada. Los
parámetros que se obtienen son efectivos (c’ y Φ’), Figura 9.
Figura 9. Círculos de Mohr en un ensayo CD (Gonzále z de Vallejo, 2002).
- No consolidado y no drenado de rotura rápida (UU). Una vez introducida la
muestra y aplicada la presión externa se procede a la rotura con una velocidad
suficiente para que no se produzca disipación de la presión intersticial. De este
ensayo se obtiene la resistencia al corte sin drenaje del material, Su o Cu,
Figura 10. Para este tipo de ensayo se puede referir el lector a la norma ASTM
D2850.
Figura 10. Ejemplos de círculos de Mohr en un ensay o UU (González de Vallejo, 2002).
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La determinación de la resistencia al corte sin drenaje, Su, puede determinarse en
campo mediante el ensayo Vane test o con correlaciones con ensayos como el SPT y
CPT, Tabla 8.
Tabla 8. Correlaciones entre SPT y CPT con la resis tencia al corte sin drenaje. P a = presión atmosférica N = N SPT, qc = resistencia por punta, σvo= presión vertical,
Nk = factor de cono (normalmente 15); (Kulhawy y Main e, 1990).
Mediante este ensayo se pueden obtener las trayectorias de las tensiones (totales o
efectivas) que se representarán mediante gráficos p-q o p’-q de gran utilidad para
conocer el comportamiento dilatante o contractivo del suelo.
2.2.2.6 Ensayo de corte directo
Otra manera de obtener los parámetros resistentes del terreno es mediante un ensayo
de corte directo. La muestra se introduce en una caja dividida en dos mitades por un
plano horizontal. Sobre la tapa superior se aplica una carga vertical que permanecerá
constante durante el ensayo. Posteriormente se procede a la rotura de la muestra
mediante una tensión tangencial que provocará la división del material por el plano
horizontal prefijado, Figura 11.
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Figura 11. Esquema de la caja de corte directo (UNE 103401, 1998).
En las normas UNE 103401:1998, ASTM D 3080, NCh 3085 o N.T.P. 339.171 se
puede obtener toda la información de la preparación y la ejecución de los ensayos de
corte directo.
Debido a que la muestra se encuentra en todo momento a presión atmosférica la única
manera de controlar la presión intersticial y obtener parámetros totales o efectivos es
mediante la velocidad de aplicación de la tensión tangencial. En suelos granulares,
con permeabilidades elevada, los ensayos se hacen siempre asegurando el drenaje de
la muestra y obteniendo así parámetros efectivos, ensayos tipo D. Sin embargo, en
suelos de naturaleza cohesiva, con coeficientes de permeabilidad menor, puede darse
o no el drenaje. Si no se permite el drenaje, mediante una velocidad de rotura alta, los
parámetros que se obtienen son totales, ensayos tipo o U. Por otro lado, si se
permitiera el drenaje, con la disposición de velocidades de rotura suficientemente
lentas, los parámetros obtenidos serían efectivos, ensayos tipo D.
Por norma se ensayan 3 probetas con tensiones normales crecientes. Su
representación se suele realizar en dos sencillos gráficos, Figura 12. En el primero se
sitúa en ordenadas la tensión tangencial y en abscisas el desplazamiento a lo largo del
plano de rotura. En el segundo gráfico vuelve a situarse en ordenadas la tensión
tangencial y en abscisas la tensión normal. Mediante este segundo gráfico se obtiene
la envolvente de rotura del material ensayado y sus parámetros totales o efectivos
según la modalidad de ensayo realizada.
Figura 12. Obtención de la envolvente de rotura y l os parámetros resistentes en un ensayo consolidado y drenado, González de Vallej o (2002)
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Este ensayo es muy solicitado debido a la rapidez y simplicidad de su realización así
como su coste económico. La preparación de las muestras no conlleva gran
complicación.
Los principales inconvenientes son que se fija la superficie de rotura, la distribución de
tensiones en esta superficie no es homogénea y la imposibilidad de medir presiones
intersticiales.
Con este ensayo también es posible calcular la resistencia residual de materiales
arcillosos, parámetro importante en el análisis de deslizamientos.
2.2.2.7 Ensayos químicos
La identificación de compuestos químicos que limiten el uso de un suelo o una roca o
que puedan causar efectos negativos para los materiales de construcción es
importante para un buen diseño. Los ensayos químicos tienen como objetivo identificar
y cuantificar los elementos potencialmente agresivos con pruebas relativamente
sencillas.
Contenido en sulfatos
Caracterizado de manera general por el contenido en yesos es un ensayo útil en la
determinación de la agresividad al hormigón y armaduras. Además estos materiales
pueden disolverse en agua bajo condiciones determinadas con lo que se generaría un
déficit de volumen que podría dar lugar a zonas con menor densidad de la esperada y
hundimientos. Su identificación puede ser cuantitativa, UNE 103201:1996, o
cualitativa, UNE 103202:1995. Para la determinación del contenido de yeso soluble ha
de recurrirse a la norma UNE 103206:2006.
Contenido en sales solubles
En el subsuelo pueden existir otros materiales solubles a parte de los sulfatos que
pueden producir los mismos efectos por su disolución, para su cuantificación existe la
norma UNE 103205:2006
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Contenido en materia orgánica
La determinación del contenido de materia orgánica se puede realizar mediante el
método del permanganato potásico que se explica en la norma UE 103204:1993 y por
el método del peróxido de hidrógeno, UNE 7368: 1977. Su presencia puede generar
problemas con mezclas de lechada y hormigón debido a su agresividad y por su alta
compresibilidad. Mediante el ensayo de acidez Baumann-Gully (explicado en la
Instrucción de Hormigón Estructural, EHE) se calcula el contenido de hidrógeno que
un suelo es capaz de liberar.
Contenido en carbonatos
La disolución de los carbonatos presentes en un suelo puede dar lugar a la
descementación del mismo con la consiguiente pérdida de resistencia y aumento de
su deformabilidad. Además su porcentaje en una roca ayuda a clasificarla. Su
determinación se realiza de acuerdo a la norma UNE 103200:1993.
Un resumen de los parámetros indicativos y su agresividad se encuentra en la Tabla 9.
Tabla 9. Clasificación de la agresividad química de suelos y agua (EHE, 2008)
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33
Otra normas para la caracterización química de un suelo son la ASTM D 4542 o la NCh 1444/1.
2.3. Criterios para la clasificación de los reconoc imientos y ensayos
Cada ensayo aporta un tipo de información que será más o menos útil dependiendo de
la actuación geotécnica que se vaya a realizar. Es por ello que se ha propuesto una
clasificación de los ensayos en base al criterio del trabajo realizado. Quedan así
establecidos tres grupos: ensayos y reconocimientos imprescindibles, adicionales y
alternativos.
Con estas categorías se han elaborado unas tablas para indicar los ensayos
necesarios para el correcto diseño y ejecución de las técnicas citadas en el apartado
3.
Son imprescindibles aquellos ensayos o reconocimientos mínimos que según el
criterio establecido en este trabajo deberían ser indispensable su realización para una
buena caracterización del terreno sobre el que se van a ejecutar los trabajos.
Se refiere con adicional a reconocimientos o ensayos, que no siendo de
imprescindibles, podrían ser realizados para ahondar en el conocimiento del terreno
cuando este tenga alguna característica excepcional, vaya a sufrir alguna actuación
especial o la envergadura del proyecto haga necesario más información de la obtenida
mediante los ensayos “imprescindibles”. También dependerá del objetivo de la
actuación.
Son reconocimientos o ensayos alternativos los que pueden sustituir a algún ensayo
“imprescindible” o “adicional” obteniendo la misma información por otros métodos. Son
ensayos generalemente menos usados, menos fiables o que presentan mayor
dificultad para su realización.
Por ejemplo, es imprescindible la determinación de la granulometría en la técnica de
vibrocompactación o el soil nailing, es adicional la realización de ensayos triaxiales en
cimentaciones superficiales y profundas y es alternativo el empleo del ensayo de corte
directo a los ensayos triaxiales.
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3. TÉCNICAS ANALIZADAS Y PROBLEMÁTICA GEOTÉCNICA AS OCIADA
Para poder proponer los ensayos y reconocimientos más adecuados a cada solución
geotécnica y su distribución se expone en este trabajo las características más
importantes de las técnicas analizadas.
Así mismo se hace mención de los parámetros geotécnicos más importantes para un
adecuado diseño, ejecución y control del proceso de cada técnica para luego proponer
el tipo de ensayos necesarios según el criterio establecido en el apartado 2.3.
3.1. Cimentaciones
Se denomina cimentación a la parte de la estructura encargada de transmitir la carga
de esta al terreno, pudiendo diferenciarse en dos partes: cimiento y terreno de
cimentación. La mayor problemática geotécnica consiste en el cálculo de la presión de
hundimiento y la estimación de los asientos producidos por el peso de la estructura.
Desde un punto de vista clásico las cimentaciones se dividen en superficiales,
semiprofundas y profundas. La diferenciación entre ellas varía según diversos autores.
En la Tabla 10 se muestra la diferenciación hecha en este documento, siendo B el
ancho de la cimentación y D la profundidad a la que se encuentra su base. En este
trabajo se estudiarán los dos extremos.
Tabla 10. Tipos de cimentación según su geometría. Muzás (2007).
D/B < 0,5 De 1,0 a 1,5 > 1,5
Tipo de
cimentación Superficial Semiprofunda Profunda
Según el CTE (2007) una cimentación profunda sería aquella que “su extremo inferior,
en el terreno, está a una profundidad superior a 8 veces su diámetro o ancho.”
3.1.1. Cimentaciones superficiales
También denominadas cimentaciones directas, son aquellas con una relación D/B<0,5.
De uso frecuente cuando el terreno de apoyo es de buena calidad o los asientos
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producidos son admisibles. Pueden distinguirse varios tipos en función de la
distribución de las cargas en el terreno: zapatas aisladas, zapatas corridas, zapatas
combinadas o losas de cimentación
El diseño de una cimentación superficial depende fundamentalmente del terreno sobre
el que se dispone. De esta manera, la realización de una descripción cuantitativa y
cualitativa del subsuelo se hace indispensable.
El cálculo de la presión de hundimiento ha sido ampliamente debatido por diversos
autores. Desde comienzos del siglo XX por Prandtl la formulación utilizada ha ido
variando en función del tipo de cimentación superficial y de los parámetros a tener en
cuenta. Como resultado actualmente se utiliza la siguiente fórmula polinómica para el
cálculo de la presión de hundimiento en suelos para una carga en faja.
5ℎ = ∙ + 5 ∙ 5 +12 � ∙ 7 ∙ �
donde:
- 5ℎ: presión de hundimiento
- : cohesión del terreno sobre el que se apoya la cimentación
- 5: peso del terreno que se encuentra sobre la cimentación
- �: peso específico del terreno de cimentación
- 7: ancho de la cimentación
- , 5, �: son factores de la capacidad portante dependientes de Φ
Sobre esta fórmula existe la variación de Brinch-Hansen (1961) que introduce factores
correctores para tener en cuenta la forma de la cimentación (s), la inclinación de la
carga (i) y la profundidad a la que se encuentra la base de la cimentación (d).
5ℎ = ∙ ∙ � ∙ 8 ∙ " + 5 ∙ 5 ∙ �5 ∙ 85 ∙ "5 +12 � ∙ 7 ∙ � ∙ �� ∙ 8� ∙ "�
En los suelos arenosos o no cohesivos, debido a la dificultad de obtener una muestra
representativa, puede calcularse mediante la utilización de pruebas penetrométricas,
tanto estáticas como dinámicas.
En suelos cohesivos saturados será necesario comprobar la estabilidad de la
cimentación a corto y a largo plazo, condiciones no drenadas y drenadas
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respectivamente. En condiciones no drenadas de un suelo arcilloso y eliminando la
contribución de las tierras sobre la cimentación la fórmula polinómica de la presión de
hundimiento descrita anteriormente se denomina ahora presión de hundimiento neta
(ROM 0.5-05).
5ℎ� � 5,14 ∙ *�
siendo:
5ℎ� : carga de hundimiento neta
*� : resistencia al corte sin drenaje
La presencia del nivel freático conllevará el uso de diferentes pesos específicos en
relación de su distancia a la cimentación. Así mismo, en terrenos estratificados, la
obtención de la presión de hundimiento se complica debido a la diferencia de
parámetros existentes.
Si la cimentación directa se produce sobre un suelo o roca blanda se hace
indispensable estudiar su deformabilidad para asegurarse de que los asientos que se
produzcan sean admisibles. La relación entre carga y deformación se supone lineal,
correspondiente a un régimen elástico. Este régimen está controlado por dos
parámetros, el módulo de Young o de elasticidad (E) y el coeficiente de Poisson (().
Estos parámetros son utilizados en las fórmulas para el cálculo de asientos
(Boussinesq o Steinbrenner por ejemplo).
Tanto el módulo de Young como el coeficiente de Poisson son diferentes en función de
la naturaleza del suelo y de su capacidad de drenaje. De esta forma, cuando se esté
ante condiciones drenadas se deberá usar E’ y (’ mientras que en condiciones de baja
permeabilidad deberán utilizarse los parámetros sin drenaje Eu y (u.
La relación entre los parámetros de deformación drenados y no drenados es la
siguiente, siendo (u = 0,5 por ser incompresible:
1� = 1,5 ∙ 1′1 + (′
Para el estudio de los asientos a largo plazo se hace necesario la realización de
ensayos edométricos que, mediante diversas teorías de consolidación, arrojen un
resultado fiable. Una forma sencilla de obtener dichos asientos es mediante la teoría
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de la consolidación unidimensional, Terzaghi y Fröhlich (1936). En ella se tiene en
cuenta el índice de compresión (Cc) y el índice de poros inicial (e0) y final (ef).
En la cimentación de estructuras sobre suelos firmes y rocas se deberá tener en
cuenta el estudio de una zona de amplitud 4Bx4L en planta y 2B en profundidad bajo
el plano de apoyo (ROM 0.5-05). El cálculo deberá considerar las peores condiciones
encontradas en este entorno así como profundizar en él si se encontraran cavidades
kársticas, yesos o cualquier otro elemento destacable.
La presión vertical de hundimiento (�(ℎ) se define, según ROM 0.5-05, como:
�(ℎ � 3 ∙ (%+ ∙ 5�):� ∙ ;� ∙ ;< ∙ ;=
siendo:
%+: presión de referencia, 1MPa
5�: resistencia a la compresión simple de la roca sana
;�: factor de reducción por diaclasado
;<: factor de reducción por alteración de la roca
;=: factor corrector por inclinación de la carga
En el caso de cimentaciones con una gran área de apoyo es necesario el estudio de
elementos singulares como accidentes tectónicos o pliegues.
3.1.1.1 Información y parámetros asociados
La determinación de los parámetros geotécnicos utilizados en las fórmulas anteriores
ha de ser lo más precisa y fiable posible. Para ello se hace indispensable el
seguimiento de normativa específica.
Los reconocimientos y ensayos imprescindibles serían: la realización de sondeos, el
SPT, los penetrómetros que arrojen el índice N20, los ensayos de estado,
identificación, resistencia a compresión simple, la agresividad de agua y suelo y la
localización del nivel freático, Tabla 12.
La ejecución de sondeos es una herramienta muy útil para conocer la distribución de
materiales en profundidad y la obtención de muestras para su ensayo posterior en el
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laboratorio. De forma adicional, en el interior de las perforaciones se podrán llevar a
cabo pruebas SPT en las unidades geotécnicas deseadas.
El ensayo SPT permite correlacionar su golpeo NSPT con Φ, Tabla 3, en suelos
arenosos.
Con este mismo ensayo se han propuesto diversas fórmulas que correlacionan la
carga de vertical admisible con el valor NSPT, siempre que el asiento máximo no supere
2,54 cm, una pulgada, (ROM 0.5-05).
�($"! � 6 ∙ >1 + ?@A∗B ��$ para B≤1,3 m
�($"! = 4 ∙ >1 + ?@A∗B >1 +
C,@DA∗ B ��$ para B≥1,3 m
siendo:
N: golpeo SPT, corregido si fuera necesario.
D: profundidad de la cimentación
B*: ancho equivalente de la cimentación
La profundidad D utilizada en estas fórmulas no puede ser mayor que el ancho
equivalente B*. Según sea la presencia del nivel freático la presión vertical admisible
en cada caso deberá ser corregida. El valor NSPT habrá de ser multiplicado por factores
correctores de la energía de impacto y la sobrecarga de tierras si fuera necesario,
Tabla 11.
Tabla 11. Factor de corrección de N SPT por la sobrecarga de tierras (N=N SPT·f). (ROM 0.5-05)
Presión vertical efectiva a nivel de ensayo (KPa) Factor de corrección (f)
0 2
25 1,5
20 1,2
100 1
200 0,8
≥ 400 0,5
En determinados tipos de suelos granulares puede determinarse el asiento mediante
las fórmulas de Burland & Burbidge (1985), en las que se tiene en cuenta el índice
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NSPT, el espesor de la capa de arenas, la dimensión equivalente de la cimentación y la
presión de cálculo.
Las correlaciones entre penetración dinámica continua (N20) y NSPT han de ser de uso
local y requerirán de experiencia previa contrastada. De este modo, los factores de
seguridad actuantes serán acordes a las posibles imprecisiones del método.
La humedad y el peso específico son factores de gran importancia en el cálculo de la
contribución del peso de un material. Como se ha indicado en el apartado 0 la
determinación de la humedad es clave para conocer el punto en el que se encuentra
un suelo respecto a sus límites de Atterberg y predecir así su comportamiento plástico.
Los ensayos de identificación ayudarán a comprender el comportamiento del suelo
ante las situaciones de diseño. La granulometría de un suelo aporta información sobre
su permeabilidad, tiempo de asiento o dispersión de sobrepresiones generadas por la
estructura.
En cimentaciones en rocas o suelos firmes la necesidad de realizar sondeos y perfiles
de calidad resulta esencial. La resistencia a la compresión simple es un dato clave y
fácil de obtener para la estimación de la presión vertical efectiva. Así mismo se hace
necesario un estudio del diaclasado y alteración del macizo rocoso. La estimación del
RQD proporciona información sobre la distribución de las diaclasas.
La alteración del macizo rocoso así como de las juntas dispuestas en él es
imprescindible con el fin de discriminar si el material de apoyo de la cimentación es
suelo o roca. Se establece el límite entre roca y suelo cuando el RQD es menor a 10%
o cuando el grado de alteración sea IV o superior. En este caso la formulación a
utilizar será la referente a los suelos.
Detectar el nivel freático si lo hubiera es esencial para los estudios de diseño de la
cimentación superficial. En algunos casos se requerirá el abatimiento del mismo con lo
que deberá estudiarse su cota.
La agresividad del agua y del suelo habrá de tenerse en cuenta para la utilización de
materiales que soporten las condiciones de la zona.
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En el caso de que se detecte la presencia de capas o zonas con materia orgánica esta
habrá de ser cuantificada debido a los problemas que genera tanto de fraguado del
hormigón como de asientos. Este tipo de material es altamente compresible, pudiendo
generar graves problemas en superficie.
Los ensayos adicionales a esta técnica son: ensayos de compresión triaxial,
edométrico y la obtención del módulo de deformación.
Los parámetros resistentes c’ y Φ’ que se utilizan en el cálculo de la presión de
hundimiento pueden determinarse de forma directa mediante ensayos triaxiales CD.
En el caso de una arcilla saturada su resistencia a corto plazo vendrá dada por la
resistencia al corte sin drenaje (Su) obtenida en ensayos triaxiales (UU).
Para el estudio de los asientos de la cimentación, tal y como se mencionaba
anteriormente, serán necesarios ensayos edométricos que estimen los tiempos y
magnitud de dichos asientos. La zona de interés afectada por la cimentación llegará a
una profundidad tal que la presión vertical transmitida al terreno sea menor del 10%.
Esta profundidad suele coincidir con el doble del ancho de la cimentación.
En el cálculo de asientos se deberá tener en cuenta los asientos secundarios, que en
el caso de suelos arcillosos pueden llegar a ser muy prolongados. De este modo el
asiento total �*E) será:
*E � *8 + * + *� siendo:
*8: asiento instantáneo
*: asiento de consolidación primaria
*�: asiento de consolidación secundaria
En el caso de que se quieran calcular los asientos mediante la teoría de la elasticidad,
el módulo de deformación se podrán obtener mediante ensayos edométricos, triaxiales
con medida de deformaciones o ensayos presiométricos en los que se determine las
deformaciones inducidas. También es posible aproximar el valor del módulo de Young
mediante el golpeo SPT, Tabla 4.
Los ensayos caracterizados como alternativos son: el presiómetro, el CPTU, el ensayo
de corte directo y las técnicas de geofísica down hole, cross hole y georradar.
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Es posible calcular la presión vertical efectiva de hundimiento (Pvh) mediante la
realización de ensayos presiométricos y la determinación de la presión límite (pl), ROM
0.5-05.
�(ℎ � �0 + � ∙ ∆� ∙ ;= ∙ ;�
siendo:
�0: presión efectiva en el nivel de apoyo
�: coeficiente adimensional. 0,8 en suelos cohesivos y 1 en suelos granulares y rocas
blandas
∆�: presión límite neta
;=: factor de corrección por inclinación de la carga
;�: factor de corrección por empotramiento de la cimentación
El uso de presiómetros para este tipo de cimentación no se encuentra muy extendido
actualmente en España.
En suelos blandos donde pueda introducirse la sonda de CPT/CPTU es posible
determinar la carga de hundimiento mediante este ensayo. Cierto es que en este tipo
de suelos no suele ser habitual establecer una cimentación directa. Mediante este
ensayo, alternativa a otros métodos penetrométricos, puede elaborarse perfiles de
calidad, lo que supondría un complemento a los sondeos convencionales.
Mediante el ensayo de corte directo se pueden obtener los parámetros resistentes de
un material, siendo una prueba alternativa para los ensayos triaxiales. En cualquier
caso el número de ensayos deberá ser el algo mayor al establecido para la
compresión triaxial.
El uso de geofísica para este tipo de técnica es escaso. En el caso de que se
considerara su uso se recomienda las técnicas de down-hole, cross-hole y el
georradar. Para la segunda es necesaria la existencia de al menos 2 sondeos.
Mediante el georradar puede detectarse huecos y pequeñas cavernas.
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Tabla 12. Resumen de ensayos para cimentaciones sup erficiales. Elaboración propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales Alternativos
Cimentaciones superficiales
Sondeos, NSPT, N20, , estado,
identificación, RCS, nivel freático
agresividad de suelo, roca y agua, materia orgánica.
Compresión triaxial, edómetro, módulo
deformación
Geofísica, CPTU, presiómetro, corte
directo
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3.1.2. Cimentaciones profundas
Los suelos superficiales con deficientes características geotécnicas pueden hacer
necesario transferir las cargas a estratos subyacentes con mejores características
geotécnicas. Esto se realiza mediante cimentaciones profundas cuya relación entre
profundidad y anchura es superior a 1,5 alcanzando en determinadas ocasiones
valores superiores a 30.
Dentro del grupo de las cimentaciones profundas se han analizado las dos técnicas
más habituales: los pilotes y los micropilotes, Figura 13. La distinción entre ambos se
hace en función de su diámetro, siendo el umbral entre unos y otros de 300mm (Guía
para el proyecto y la ejecución de micropilotes en obras de carretera, GPEMOC,
2005).
Figura 13. Ejemplos de pilote, izquierda (tomado de Pilotes y Obras, S.A.) y micropilote, derecha (Polo, 2009)
Los pilotes pueden diferenciarse entre aquellos realizados mediante perforación y
hormigonado in situ y los hincados (prefabricados). Dentro de la categoría de pilotes
perforados existen 7 subdivisiones según CTE (2007):
- CPI-2: de desplazamiento con azuche
- CPI-3: de desplazamiento con tapón de gravas
- CPI-4: de extracción con entubación recuperable
- CPI-5: de extracción con camisa perdida
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- CPI-6: perforados sin entubación con lodos tixotrópicos
- CPI-7: barrenados sin entubación.
- CPI-8: barrenados y hormigonados por tubo central de la barrena
Como en el caso de las cimentaciones superficiales, pilotes y micropilotes exigirán al
terreno una resistencia tal que no se produzca el hundimiento de la estructura por la
rotura de este.
Existen en la actualidad numerosas formulaciones y correlaciones que permiten
estimar la capacidad geotécnica de los materiales para diferentes tipos de pilotes. En
este apartado se han mencionado únicamente algunas de las fórmulas bajo la
consideración de ser algunas de las más representativas.
De igual modo tampoco se ha expuesto toda la formulación existente dentro de la
normativa que se cita en adelante, aunque se han tenido en cuenta los factores
geotécnicos presentes en ellas para definir una correcta campaña geotécnica.
Para el cálculo de la presión de hundimiento en pilotes habrá de contarse con la
resistencia del terreno en punta y la contribución por el fuste del pilote (ROM 0.5-05):
Fℎ + �′ � F% + F;
siendo:
Fℎ: carga vertical que se produce en el pilote
�′: peso propio del pilote
F%: resistencia por punta
F;: resistencia por fuste
F% � 5% ∙ <%
F; = G H; ∙ � ∙ "IJ
C
siendo:
5%: resistencia unitaria por punta
<%: área de la punta
H;: resistencia unitaria por fuste
�: perímetro de sección transversal del pilote
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I: profundidad desde la superficie.
Si se supone la resistencia por fuste constate en cada tramo la expresión anterior
puede simplificarse a:
F; � K H; ∙ <;
siendo:
H;: resistencia unitaria por fuste de cada tramo
<;: área de contacto de cada tramo con el pilote
En las cimentaciones mediante el empleo de pilotes es frecuente alargarlos hasta
empotrarlos en un estrato lo suficientemente competente. La formulación de la
resistencia al hundimiento en punta en suelos firmes y rocas es la siguiente:
5% = 23 ∙ %(ℎ ∙ L1 + 0,4 ∙�M� N
siendo:
%(ℎ: presión vertical de hundimiento. Su cálculo es igual al realizado en cimentaciones
superficiales. Debiendo calcular el diámetro equivalente y siendo f==1.
�M: longitud del empotramiento en roca.
Para cálculos más precisos de carga por punta y resistencia por fuste en función del
tipo de suelo (granular o cohesivo), el lector puede remitirse a fórmulas analíticas
representadas en normativas de uso frecuente (ROM 0.5-05, CTE-SE-C, GCOC,
Normativa Ecuatoriana de la Construcción (NEC-11), Reglamento Nacional de
edificaciones (RNE-E-050), etc).
La resistencia por fuste del empotramiento en roca sólo se aplicará cuando la
alteración del macizo sea III o inferior, siendo una décima parte de la presión vertical
de hundimiento y no siendo mayor a 2 MPa.
El cálculo de la presión de hundimiento en micropilotes es algo más compleja al existir
diferencias según el método utilizado para la inyección. Si la punta del micropilote se
encuentra en un material tipo suelo no ha de tenerse en cuenta debido a la pequeña
sección de apoyo. Sin embargo, en el caso de que se quisiera considerar, su valor
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máximo ha de ser el 15% de la contribución a la resistencia por fuste (GPEMOC,
2005):
+;, "(I) =OP + 2′/(Q) ∙
#R=P∅
siendo:
+;, "(I) : rozamiento unitario por fuste
z: profundidad medida desde la superficie
O: cohesión efectiva
2′/ : presión efectiva horizontal cuyo cálculo depende del tipo de inyección empleado,
de la presión efectiva vertical 2O((Q) y del coeficiente de empuje al reposo k0
= : ángulo de rozamiento entre estructura y terreno, es una fracción del ángulo de
rozamiento efectivo ∅′, siendo = = T+ ∙ ∅′, estando kr comprendido entre 2/3 y 1
P, P∅ : factores de minoración en función del tipo de aplicación del micropilote.
Si la punta se encuentra empotrada en roca si se deberá tener en cuenta su
contribución junto con el área de fuste empotrado, calculándolo de la siguiente
manera:
M', " = <�' ∙ ;', " + <�' ∙ 5%', "
siendo:
M', ": resistencia del empotramiento en roca
<�': área lateral empotrada
;', ": resistencia unitaria por fuste de la parte empotrada
<�': área de la sección empotrada
5%', ": resistencia unitaria por punta de la sección empotrada
Existen otras fórmulas de cálculo según los documentos y normativas que se tomen de
referencia en cada país. Las expuestas anteriormente son las que se usan de manera
común.
3.1.2.1 Información y parámetros asociados
Aunque existen numerosas formulaciones para el diseño de pilotes y diferentes
parámetros geotécnicos que figuran en los mismos, al analizar las referencias y
normativas mencionadas se ha considerado que los reconocimientos y ensayos
imprescindibles serían: la realización de sondeos, el SPT, el N20, los ensayos de
estado, identificación, resistencia a compresión simple, la agresividad de agua y suelo
y la localización del nivel freático, Tabla 13.
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La herramienta más habitual para la investigación del subsuelo son los sondeos, con
ellos además, será posible la elaboración de perfiles geotécnicos de calidad y
supondrán la mejor fuente de muestras inalteradas para la realización de ensayos de
laboratorio. La perforación de los materiales subyacente posibilitará la ejecución de
ensayos in situ muy valiosos para el cálculo de la cimentación.
El dimensionamiento de una cimentación mediante pilotes y micropilotes tiene
variantes según el tipo de suelo en el que se ejecuten. Es por ello que en un primer
momento se debe identificar el suelo mediante la granulometría y su plasticidad para
poder clasificarlo.
La presencia en las ecuaciones de la tensión vertical efectiva (σ’V) requiere conocer la
altura del nivel freático así como el valor del peso específico del suelo o roca, ello
implica la realización de ensayos que determinen su estado. En algunas formulaciones
de resistencia por fuste entra en juego la presión horizontal efectiva (σ’H), pudiéndose
calcular como una fracción de σ’V si se conociera el coeficiente de empuje al reposo
(K0).
Al igual que en el caso de las cimentaciones superficiales existen una serie de
formulaciones relacionadas con ensayos in situ obtenidas mediante experiencias
previas. Es posible correlacionar Φ en terrenos granulares con pruebas
penetrométricas como SPT o CPTU. Es razonable suponer que los suelos granulares
no poseen cohesión por lo que esta no se tiene en cuenta en la formulación.
Así pues, es posible obtener la carga de hundimiento y la resistencia por fuste en
suelos granulares mediante el ensayo SPT, Figura 14 . Este método tiene en cuenta el
índice NSPT y un factor adimensional basado en la granulometría del suelo y el tipo de
pilote a emplear. El índice NSPT deberá ser corregido como se ha indicado y no podrá
usarse un valor superior a 50. En este tipo de suelos los cálculos para pilotes
excavados pueden arrojar una resistencia algo menor que aquellos hincados ya que
se produce un deterioro significativo de las paredes. Según la ROM 0.5-05 es
aconsejable no utilizar el procedimiento mediante SPT en calizas conchíferas o
coralinas ya que arrojan valores de NSPT altos y poseen una carga de hundimiento
menor de la esperada.
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Figura 14. Correlación entre presión límite, índice NSPT y rozamiento unitario límite por fuste. GPEMOC (2005)
La utilización de otros tipos de ensayos de penetración dinámica que arroje el índice
N20 deberá ser contrastada localmente con el índice NSPT y su uso será orientativo. Es
un método sencillo y económico para complementar los perfiles realizados mediante
sondeos y geofísica.
Como se ha visto en la formulación del apartado anterior de la carga de hundimiento
es necesario conocer la resistencia del material donde se va a apoyar la punta del
pilote. Esto es posible mediante el ensayo RCS. Además mediante la correlación de la
Figura 15 es posible determinar el rozamiento unitario límite por fuste, parámetro
necesario para el cálculo de la contribución por fuste de los micropilotes.
El acero en este tipo de obras puede quedar en contacto directo con el suelo y el agua
de la zona, por lo tanto se deberán ensayar para determinar su posible agresividad.
Además si se estima la presencia de sulfatos el uso de hormigones sulforresistentes
se hace imprescindible.
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Figura 15. Correlación entre presión límite, resist encia a compresión simple y rozamiento unitario límite por fuste. GPEMOC (2005)
Los ensayos adicionales para esta técnica son: compresión triaxial, edómetro, la
obtención del módulo de deformación y técnicas geofísicas.
El ángulo de rozamiento y la cohesión son sumamente importantes al fin de conocer la
resistencia del material en punta y su contribución a la estabilidad por fuste. En ambos
casos es recomendable la utilización de dichos parámetros en su variante efectiva (Φ’
y c’). Su cálculo puede realizarse de manera directa por ensayos triaxiales CD.
Si la cimentación se produjera en suelos cohesivos habrá de tenerse en cuenta dos
posibles variantes: condiciones sin drenaje y condiciones con drenaje. En el caso de
que la situación fuera no drenada el cálculo de la resistencia por fuste y punta se limita
a la determinación de Su. Sin embargo, si las condiciones son drenadas, dicho cálculo
vuelve a tener en cuenta la determinación de c’, Φ’ y σ’V.
Si se quisiera ahondar en el conocimiento de la deformación sufrida bajo la
cimentación y en el cálculo de los asientos se deberá recurrir a ensayos edométricos.
A partir de ellos es posible determinar el módulo de deformación del terreno. Otra
manera de obtener el módulo de deformación es mediante correlación con el golpeo
NSPT, Tabla 4.
Ya que para la investigación del subsuelo han de realizarse sondeos mecánicos estos
pueden ser aprovechados para la realización de pruebas geofísicas como el down-
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hole y cross-hole. Otras técnicas recomendables son la sísmica de reflexión y
refracción, siempre que la estructura del subsuelo no sea demasiado compleja y que la
zona de ensayo sea relativamente llana.
Los ensayos alternativos son: CPTU, presiómetro y corte directo.
Las pruebas de penetración estática continua son muy interesantes debido a la
capacidad que tienen para la obtención de un perfil continuo de la resistencia por
punta y por fuste. Este método es una gran alternativa al empleo del SPT en terrenos
cohesivos. Los valores a usar serán las medias de cada nivel ensayado, por lo que se
deberá tener claro los diferentes niveles geotécnicos existentes. Además este ensayo,
mediante correlaciones, puede aportar la densidad del material, el ángulo de
rozamiento en arenas, Figura 2, y la resistencia al corte no drenada en arcillas
saturadas, Tabla 8.
Otro ensayo in situ para la determinación de la resistencia por punta y fuste es el
presiómetro. Para pilotes hincados la expresión de la carga por punta es:
5% � � ∙ (%U − �0 ∙ 2′�) ∙ ;�
Siendo:
�: coeficiente adimensional. Su valor es función del tipo de suelo, 1,5 para terrenos
cohesivos y 3,2 para suelos granulares.
%U: presión límite efectiva
�0: coeficiente de empuje al reposo
2′�: tensión vertical efectiva
;�: factor reductor en función del diámetro del pilote
El rozamiento unitario por fuste puede obtenerse mediante presiómetro a partir de la
correlación establecida en las Figura 14 y Figura 15.
El empleo del ensayo de corte directo proporciona una alternativa al ensayo triaxial
para la estimación de c y Φ. Gracias a la variación de la velocidad de ejecución se
pueden obtener los parámetros efectivos c’ y Φ’. En cualquier caso el número de
muestras ensayadas deberá ser mayor que en el ensayo triaxial.
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Tabla 13. Resumen de ensayos para cimentaciones pro fundas. Elaboración propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales Alternativos
Cimentaciones profundas
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS, nivel freático,
agresividad de suelo, roca y agua
Edómetro, compresión triaxial, geofísica, módulo
deformación
CPTU, presiómetro, corte directo
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3.2. Anclajes
Un anclaje es un elemento encargado de transmitir los esfuerzos de tracción a una
zona de terreno estable que pueda soportarlos. Las partes principales de un anclaje se
exponen en la Figura 16 y consisten en una zona de bulbo o anclaje donde se
inyectará la lechada, una zona libre y la cabeza, compuesta por el cabezal, las cuñas y
la placa de reparto
Figura 16. Esquema típico de un anclaje (Guía para el diseño y la ejecución de anclajes al terreno en obras de carretera (GDEATOC) , 2001).
Existen múltiples criterios de clasificación: en función de su tiempo de uso (temporales
o permanentes), de su carga de tesado inicial (pasivos o activos), de los elementos
constitutivos del anclaje (barra o cables), si se puede variar su carga con el tiempo
(retesables o no retesables) o de la forma de inyección del bulbo (de inyección única,
IU, de inyección repetitiva, IR, o de inyección repetitiva y selectiva, IRS). Se considera
que un anclaje es permanente cuando su vida útil mayor de dos años.
Los anclajes de inyección única o IU son muy útiles en rocas, terrenos cohesivos
duros y suelos granulares. Los IR son más recomendados para rocas blandas con alto
grado de fisuración o en terrenos aluviales granulares tanto gruesos como finos. El tipo
IRS es adecuado para suelos con gran cantidad de finos y cuya consistencia sea
media a baja. El objetivo de emplear varias fases de inyección es aumentar la
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capacidad de carga en la zona del bulbo. Este tipo de inyección repetitiva es
conveniente en anclajes dispuestos sobre la horizontal.
Es muy importante, sobre todo para los anclajes permanentes, su protección contra la
corrosión para que no se deteriore durante su uso. Existe una amplia gama de
productos de protección que serán más o menos adecuados en función de las
propiedades químicas del terreno y del agua circundante.
En el cálculo de la capacidad última de un anclaje influyen los siguientes factores:
propiedades geotécnicas del terreno, adherencia, longitud de bulbo, y parámetros de
ejecución (método y diámetro de perforación, tipo de inyección, etc)
La influencia de cada uno de los factores anteriores es distinta en función del tipo de
obra en la que se vaya a ejecutar el anclaje. De forma común, el diseño de los
anclajes parte de la premisa de que la adherencia es constante a lo largo de toda la
longitud del bulbo (Littlejohn, 1972). De este modo la resistencia de un anclaje, �U8!,
se calcula como:
�U8! � V ∙ " ∙ �W ∙ HU8!
siendo:
": diámetro del anclaje
�W: longitud de bulbo
HU8!: adherencia límite
El valor de la adherencia límite puede obtenerse mediante la siguiente ecuación.
HU8! = ′ + 2′ ∙ #RX′ siendo:
′: cohesión efectiva del terreno en el contacto terreno-bulbo
X′: ángulo de rozamiento interno efectivo del terreno en el contacto terreno-bulbo
2′: presión efectiva del terreno en el centro del bulbo más una tercera parte de la
presión de inyección aplicada
El cálculo habitual para obtener el valor de adherencia límite es mediante
correlaciones empíricas que relacionan el tipo de terreno a anclar con la presión límite
obtenida mediante presiómetro (Pl), el golpeo NSPT o la resistencia a compresión
simple (qu), Figura 17, Figura 18, Figura 19 y Figura 20
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Figura 17. Adherencia límite
en arenas y gravas, Guía para
el diseño y la ejecución de
anclajes al terreno en obras de
carretera (GDEATOC, 2001)
Figura 18. Adherencia límite
en arcillas y limos, GDEATOC
(2001)
Figura 19. Adherencia límite
en margas, margas yesíferas
y margas calcáreas,
GDEATOC (2001)
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Figura 20. Adherencia límite en roca alterada
(grado IV o superior, según
ISRM), GDEATOC (2001)
Para rocas poco alteradas, grado III o menor según la ISRM, y para anclajes de
inyección única podrán considerarse los siguientes valores para la adherencia límite:
- Para rocas tipo granito, basalto o calizas (rocas cristalinas) de 1 a 5 MPa.
- Para rocas tipo areniscas, esquistos y pizarras de 0,7 a 2,5 MPa.
3.2.1. Información y parámetros asociados
En vista a la formulación y gráficos expuestos en el apartado anterior los ensayos y
reconocimientos imprescindibles para el cálculo de anclajes son: sondeos, ensayo
SPT, DPSH/Borros, estado, identificación, RCS, detección del nivel freático y ensayo
de agresividad de suelos, rocas y agua, Tabla 14, destacando la importancia de los
esnsayos SPT y RCS.
La generación de perfiles geotécnicos de calidad mediante la ejecución de sondeos y
pruebas penetrométricas es fundamental para cualquier tipo de obra. Cabe mencionar
que el uso de ensayos de penetración dinámica continua (N20) tiene validez local
siendo una buena herramienta para detectar zonas muy duras en profundidad que
produzcan rechazo.
Del ensayo SPT se obtiene el valor NSPT necesario para la descripción del suelo así
como para la estimación de la adhesión límite en gravas y arenas, Figura 17.
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En el caso de estar frente a suelos se deberán acometer ensayos de identificación que
nos permitirán clasificar el suelo para concluir que sistema de inyección es el
adecuado.
Los parámetros de estado serán imprescindibles para el cálculo de la presión vertical
efectiva del terreno que entra en juego en la ecuación de la carga admisible del bulbo.
Igualmente estos datos son necesarios a la hora de analizar la estabilidad global de la
excavación y de las potenciales superficies de rotura.
La resistencia a compresión simple en suelos cohesivos y rocas permite la correlación
con la adherencia límite en función del tipo de inyección. Igualmente es un parámetro
muy indicado para prever posibles problemas de rotura así como para plantear una
buena excavación de los materiales.
La presencia de agua en la zona puede ser perjudicial para el desarrollo de la obra, es
por ello necesario la determinación de su presencia y su control durante la ejecución
de los trabajos. Referente al agua es muy importante el conocimiento de su
agresividad por si hubiera que tomar medidas excepcionales en la protección de los
anclajes.
De igual modo la presencia de suelos y rocas agresivos puede suponer el deterioro
prematuro de los elementos del anclaje, por ello se recomienda la caracterización del
suelo en este aspecto y la cuantificación del contenido en materia orgánica si la
hubiera.
En anclajes que se vayan a instalar en roca habrá de realizarse una buena descripción
basada en los sondeos realizados. Mediante la extracción de testigos se contabilizarán
las fracturas existentes con sus orientaciones preferentes. El índice RQD es de gran
utilidad a la hora de conocer la calidad del macizo. Su clasificación mediante el RMR
es útil y muy recomendable, tanto a partir de datos de campo como de los sondeos
realizados.
Los ensayos adicionales son: resistencia a compresión triaxial, permeabilidad, materia
orgánica, la obtención del módulo de deformación y pruebas geofísicas.
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Si se deseara obtener la carga admisible de bulbo mediante el empleo de la primera
fórmula descrita se han de llevar a cabo ensayos de compresión triaxial, drenados y
consolidados, que nos generen los parámetros efectivos c’ y Φ’.
Si el agua pudiera llegar a ser un problema en las labores de ejecución de los anclajes
debería estimarse la permeabilidad de los terrenos afectados. De esta manera podría
preverse el volumen de agua que se habrá de achicar. El cálculo de la permeabilidad
es un factor que puede ayudar en la elección del tipo de inyección.
La presencia de capas con materia orgánica puede suponer un inconveniente por tres
motivos; la nula capacidad portante de dicha capa, la facilidad para que sea la base de
una posible superficie de deslizamiento y los posibles problemas en el fraguado de la
lechada. Es por ello que, en el caso de que se detecte mediante sondeos, se proceda
al estudio y cuantificación de la misma.
La obtención del módulo de deformación será necesaria en el caso de que se quiera
estudiar la deformabilidad del terreno junto con los anclajes y su relación con estos. En
otros casos se trata de un ensayo costoso que no arrojaría gran información. En
materiales rocosos puede obtenerse mediante la instalación de bandas
extensométricas en ensayos de compresión simple.
Las técnicas geofísicas podrían emplearse en este caso para acompañar y optimizar a
los perfiles realizados mediante otras técnicas. Otra aplicación posible sería la
comprobación de zonas de peores características geotécnicas que pudieran ocasionar
problemas de cara a la futura excavación.
Los ensayos alternativos son: presiómetro, CPTU y corte directo.
Como alternativa al NSPT y a la resistencia a compresión simple (qu), utilizados en los
gráficos anteriores de cálculo de la adherencia límite, puede emplearse la presión
límite obtenida a partir de ensayos presiométricos. Además estos ensayos permiten la
obtención del módulo presiómetrico, pudiendo compararse este con el módulo
deformacional obtenido mediante otros métodos.
Para la realización de perfiles continuos podría emplearse, junto con los sondeos y
como alternativa a otros sistemas penetrométricos, el ensayo CPTU. Proporciona un
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perfil de calidad, pudiendo detectar pequeñas zonas que podrían pasar desapercibidas
mediante las técnicas de exploración convencionales.
Como alternativa a la realización de ensayos triaxiales puede utilizarse el ensayo de
corte directo. De manera adicional se puede aplicar este ensayo para la
caracterización de la resistencia en juntas mediante la ejecución de un ensayo de
corte directo en junta.
Tabla 14. Resumen de ensayos para anclajes. Elabora ción propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales Alternativos
Anclajes
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS, nivel freático, agresividad suelo,
roca y agua
Compresión triaxial, módulo
deformación, permeabilidad,
materia orgánica, geofísica
Presiómetro, CPTU, corte directo
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3.3. Soil nailing
Se trata de una técnica de estabilización de taludes consistente en el refuerzo pasivo
mediante bulonado y gunitado en suelos, rocas blandas o rocas muy alteradas o
fracturadas.
Una de sus primeras utilizaciones fue en Versalles, Francia, en 1972, donde se
procedió a la estabilización de un talud de 18 m de altura en arenas. El resultado fue la
realización de una obra económicamente viable y de rápida ejecución que potenció el
uso de esta técnica por toda Francia.
En suelos adecuados se ha demostrado que es una técnica muy competitiva desde el
punto de vista económico frente a otras técnicas de estabilización. Más adelante, en
este mismo apartado, se ha llevado a cabo un estudio sobre los suelos más
adecuados para la realización de esta técnica.
Los elementos básicos que componen una pared de soil nailing, Figura 21, consisten
en barras de acero introducidas en taladros preexistentes que son posteriormente
inyectados. Esta inyección es la encargada de transmitir los esfuerzos al terreno.
Estos bulones son posteriormente recubiertos de hormigón armado, que da
continuidad estructural al conjunto ya que pone en contacto todos los bulones
introducidos. Entre la cabeza del bulón y el suelo se realiza un gunitado, que servirá
de protección temporal, y se instala un elemento drenante con el fin de evitar la
acumulación de agua detrás de la gunita.
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Figura 21. Sección tipo y detalle de una pared de s oil nailing (FHWA, 2003)
Su construcción se realiza por bataches, comenzando por la parte superior del talud y
bajando a medida que se concluyen las diversas fases, Figura 22 .
La primera fase consiste en la excavación del material hasta una profundidad tal que
se mantenga estable sin ningún tipo de refuerzo, normalmente entre 1 y 3 m. La
anchura de la berma generada tiene que ser tal que permita el trabajo de la
maquinaria.
En una segunda fase se procede a la perforación de los taladros donde irán instaladas
las barras de acero. En este punto deberá tenerse en cuenta el diámetro establecido,
la longitud, la inclinación y el espaciado de las perforaciones.
En tercer lugar se procede a la instalación de los bulones y su inyección. En el caso de
utilizar bulones autoperforantes la realización de los taladros y la colocación de los
bulones se realizará en la misma fase. Una vez realizadas estas operaciones se
procede a la extensión de un geocompuesto drenante desde la cabeza hasta el pie de
la excavación.
En la cuarta fase se realizará un gunitado temporal junto con un mallazo que ayude a
estabilizar la excavación hasta que se realice el siguiente escalón. Antes de la
instalación de las placas de reparto y las tuercas de los bulones se deberá esperar el
tiempo necesario para el fraguado de la gunita.
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En la quinta fase se procede a la excavación de los niveles inferiores siguiendo las
mismas fases mencionadas anteriormente. Al final de la excavación se debe realizar
una cuneta de drenaje hasta la que deberá llevarse el geocompuesto drenante.
Por último, en la sexta fase se construirá un recubrimiento final compuesto por
hormigón armado, gunita armada o paneles prefabricados. Además se deberá
hormigonar la cuneta de drenaje.
Aunque se puede usar en una gran gama de suelos se ha visto que en ciertas clases
de materiales su viabilidad es superior. Las mejores condiciones para el desarrollo de
este sistema de retención son: suelos que puedan mantener cortes cercanos a la
vertical de 1 o 3 m de altura, nivel freático por debajo del soil nailing o en los casos en
que el nivel freático este por encima de la futura pared esta no se vea afectada de
forma negativa.
Los suelos más adecuados son:
- materiales con cierta componente cohesiva, duros a firmes, como arcillas,
arcillas limosas, arcillas arenosas, limos arenosos o arenas arcilloso-limosas
con un golpeo NSPT > 9 (FHWA, 2003) Aunque no es recomendable, en muchos
países se aplica el SPT a suelos cohesivos. Este hecho hace que la utilización
del índice NSPT no deba de ser el único criterio en el que se base la elección de
esta técnica.
- suelos granulares densos o muy densos con algo de cohesión incluyendo
arenas y gravas con un NSPT > 30, con no más del 15% de finos o con algo de
cementación (FHWA, 2003).
- Roca alterada sin planos de debilidad. Los planos de debilidad con
orientaciones hacia la excavación son totalmente indeseables debido al posible
deslizamiento de la masa superior (FHWA, 2003).
Materiales con cantos y bolos, con un nivel freático alto, arenas flojas o suelos
orgánicos, loess o rocas alteradas con planos de debilidad con orientaciones hacia la
excavación son desfavorables para la realización de una pared de soil nailing.
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Figura 22. Fases de construcción del soil nailing ( FHWA, 2003; modificado de Porterfield et al., 1994)
3.3.1. Información y parámetros asociados
Una vez analizada la técnica y de acuerdo a lo expuesto anteriormente los
reconocimientos y ensayos imprescindibles son: sondeos, SPT, obtención del índice
N20, ensayos de estado, identificación, RCS, detección del nivel freático y ensayos de
agresividad de agua y suelo, Tabla 15, destacando la importancia de la granulometría.
Como en todas las campañas geotécnicas la realización de sondeos con recuperación
de testigo es fundamental. Estas perforaciones permiten la toma de muestras
inalteradas necesarias para algunos ensayos de laboratorio. Además la testificación y
la realización de perfiles y mapas geotécnicos son imprescindibles para entender la
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disposición y características de los materiales de la zona. En el interior de estos
sondeos pueden realizarse ensayos tipo SPT que aportarán conocimiento sobre la
compacidad/consistencia de los suelos ensayados.
A su vez el ensayo SPT arroja luz sobre la densidad relativa en suelos granulares. En
suelos cohesivos podrán utilizarse datos obtenidos de este ensayo en etapas iniciales
de diseño, que posteriormente deberán contrastarse con ensayos indicados para este
tipo de materiales.
La estratigrafía de la zona puede completarse con la ejecución de otras pruebas
penetrométricas que aporten el índice N20. La correlación de este índice con otras
pruebas tiene un carácter meramente informativo y local.
La determinación del peso específico de cada material es imprescindible para poder
entender el funcionamiento global del talud y llevar a cabo un óptimo diseño del
sostenimiento. Este parámetro entra en juego en los cálculos de estabilidad ya que la
masa desestabilizante depende directamente de él.
La obtención de la humedad natural puede ayudar a detectar condiciones
desfavorables para el soil nailing como la cercanía de este valor al del límite líquido,
que podría acarrear problemas en la ejecución de la pared. Un bajo contenido en
humedad en un suelo granular puede indicar la inestabilidad del material cuando se
vaya a excavar.
La identificación de los suelos mediante su granulometría y sus límites de Atterberg
será de gran importancia a la hora de proceder a su clasificación. Estos ensayos serán
necesarios para estimar la idoneidad de la utilización del soil nailing como elemento de
soporte de la excavación, ya que como se ha visto antes existen suelos más o menos
adecuados para esta técnica. Cobra un gran interés los ensayos granulométricos, ya
que en las fases en que la estabilidad depende casi de manera exclusiva del propio
terreno, conocer la presencia de finos que aporten algo de cohesión es fundamental.
Si el terreno fuera puramente granular es muy complicado la realización de esta
técnica.
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En suelos que permitan la toma de muestras inalteradas se podrá realizar ensayos de
compresión simple a partir de los cuales podrá deducirse la resistencia al corte sin
drenaje (Su) de una forma aproximada.
La detección del nivel freático y su control es imprescindible para un buen desarrollo
de la obra. Como se ha visto en el apartado anterior existen condiciones del nivel
freático en las que se desaconseja la utilización de esta técnica de estabilidad de
taludes.
El contacto total entre acero, cemento, terreno y agua, si la hubiera, hace necesario la
determinación de la agresividad tanto del propio terreno como del agua de la zona.
En el caso de detectar roca o que parte de la pared de soil nailing vaya a estar en roca
blanda o alterada deberá llevarse a cabo su clasificación de acuerdo a lo expuesto en
el apartado 2. Es sumamente importante la descripción de juntas y su orientación
referente al futuro talud para prever posibles inestabilidades o la formación de cuñas.
Los ensayos adicionales son: resistencia a la compresión triaxial, edómetro, geofísica,
permeabilidad, materia orgánica y presiómetro.
Los parámetros resistentes de los materiales del subsuelo son necesarios para el
análisis de la estabilidad del talud que se va a generar. Dependiendo del tipo de
material a ensayar deberá realizarse los procedimientos adecuados. En un suelo
granular, sin cohesión, la toma de muestras inalteradas será muy complicado, por lo
que se deberán llevar a cabo otros ensayos, como el SPT o CPT, que permitan
realizar correlaciones para obtener el ángulo de rozamiento (Φ), que en el caso de
suelos no cohesivos es el ángulo de rozamiento efectivo (Φ’). En suelos de naturaleza
cohesiva la determinación de dichos parámetros se llevará a cabo mediante ensayos
triaxiales en función de si se establecen condiciones drenadas (parámetros efectivos)
o condiciones no drenadas (parámetros totales). En función de lo anterior y de acuerdo
a lo indicado en el apartado 2 se procederá a la elección de los procedimientos
adecuados.
De forma adicional a los reconocimientos más usuales se podría implementar técnicas
geofísicas como la sísmica de refracción y de ondas superficiales, el cross-hole y
down-hole o la tomografía eléctrica. Mediante estos métodos se podría obtener perfiles
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geofísicos con datos como la resistencia de los materiales a excavar, posición del nivel
freático, capas con deficientes características geotécnicas, etc.
El estudio de la permeabilidad puede ayudar a comprender la llegada de agua a la
pared de la excavación y prever los caudales que pueden llegar a darse. Así mismo es
un dato útil de cara a definir el tipo de inyección a emplear.
Si se detectara materia orgánica en los suelos de la zona deberá cuantificarse para
poder prever fallos en el comportamiento de los elementos inyectados y del propio
talud, ya que suponen zonas de gran debilidad con escasa reacción ante los
esfuerzos. De cualquier manera, aunque se debería tener en cuenta, es un ensayo
poco habitual para esta técnica.
La utilización del presiómetro puede ayudar a la estimación de la deformabilidad y de
la resistencia de los materiales, aunque su uso para esta técnica es limitado.
Los ensayos alternativos para la técnica de soil nailing son: CPTU y corte directo
El ensayo CPTU está poco extendido en la Península Ibérica y América Latina,
proporciona un perfil continuo de terreno de gran calidad en el que se pueden observar
intercalaciones de materiales que podrían pasar desapercibidos en una testificación
convencional. Además es posible la correlación con el ángulo de rozamiento interno de
los suelos.
Una alternativa económica a los ensayos de resistencia triaxial es el ensayo de corte
directo, en el que también se pueden establecer condiciones drenadas o no drenadas.
Tabla 15. Resumen de ensayos para soil nailing. Ela boración propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales Alternativos
Soil nailing
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS, nivel freático,
agresividad de suelo y agua
Compresión triaxial, geofísica,
permeabilidad, materia orgánica,
presiómetro
CPTU, corte directo
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3.4. Técnicas de mejora del terreno
La expansión de la construcción hacia zonas con peores características geotécnicas
ha supuesto un gran desarrollo en los tratamientos de mejora de los materiales
mediante un conjunto variado de técnicas.
Existen actualmente multitud de técnicas destinadas a la mejora del terreno, Tabla 16,
aunque todas ellas tienen en común alguno de los siguientes objetivos: disminución de
la compresibilidad, reducción de la permeabilidad o el aumento de la resistencia.
Tabla 16. Resumen de técnicas de mejora del terreno (Guía de Cimentación de Obras de Carretera (GCOC), 2009).
En este documento se hará referencia a los métodos de precarga y drenaje vertical,
compactación dinámica, vibrocompactación, vibrosustitución, Jet Grouting, inyecciones
y Deep Soil Mixing.
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3.4.1. Precarga y drenaje vertical
Es conocido que la deformación que sufre un suelo, a igualdad de pesos, es mayor en
su primer ciclo de carga. Este es el fundamento en el que se basa la técnica de la
precarga. Se deforma el suelo antes de ejecutar la obra para así no sufrir las grandes
deformaciones iniciales, que ya habrían sido provocadas.
La precarga de un terreno es un método tan efectivo para la disminución de la
deformabilidad, el incremento de la resistencia y densidad de un suelo, que debería
ser siempre tenido en cuenta, Tabla 17.
Tabla 17. Ejemplo de posibles mejoras producidas po r precargas (ROM, 2005).
El estudio de la deformación producida por la precarga puede realizarse mediante la
teoría de consolidación unidimensional comentada en el apartado 2.2.2.3. Si la zona a
tratar tuviera diferentes materiales estratificados se puede recurrir a cálculos mediante
un modelo numérico unidimensional.
Lo más normal para generar una precarga es el acopio de tierras sobre el suelo a
tratar, para generar una presión externa que ayude a la consolidación del terreno. Este
efecto también se puede conseguir mediante la colocación de bloques de hormigón,
depósitos estancos de agua, rebajamiento del nivel freático o la utilización de gatos y
anclajes.
La presencia de un nivel freático alto conllevará la saturación del terreno y retardará
los efectos de la precarga.
Como se ha visto anteriormente los tiempos de consolidación dependerán en gran
parte de las propiedades del terreno. A mayor espesor de suelo a mejorar, menor
permeabilidad y menor deformabilidad mayor será el tiempo necesario para producir
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las deformaciones deseadas. En terrenos saturados puede requerir tiempos
incompatibles con el desarrollo de la obra. Es por ello que en la mayoría de los casos
se recurre a la utilización de mechas drenantes, Figura 23, para generar caminos de
drenaje de menor longitud que los originales del propio suelo.
Figura 23. Ejemplo de mecha drenante (Moseley & Kir sch, 2004).
Las mechas drenantes conducen el agua hacia la superficie donde es recogida en una
capa muy permeable por la que se eliminará de la obra.
El uso de estos elementos es más indicado para suelos con coeficientes de
permeabilidad bajos, que serán los que presenten problemas a la hora de expulsar el
agua de su interior. Además es en este tipo de terrenos donde los efectos de las
precargas son más notables, siendo un proceso de mayor duración que en suelos
granulares.
La disposición de las mechas se suele realizar a tresbolillo, con separaciones en
función del tipo de suelo, Tabla 18.
Tabla 18. Separación inicial para el prediseño de m allas de mechas drenantes (GCOC, 2009)
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La colocación de una precarga deberá llevar asociado un estudio de estabilidad del
terreno sobre el que se sitúa así como de la propia precarga para que no se produzcan
roturas del terreno ni deslizamientos de la precarga. El límite de la cantidad de tierras
que se pueden disponer sobre el terreno a tratar queda marcado por la resistencia de
este.
La precarga generará un aumento de la presión intersticial en el suelo subyacente que
deberá ser controlada mediante la instalación de piezómetros. En el caso de que el
terreno sea estratificado estos piezómetros deberán estar aislados en los niveles de
lectura deseados.
De igual modo, el estudio de los asientos producidos por la consolidación del terreno
se puede llevar a cabo con un sistema topográfico de calidad o la disposición en el
subsuelo de placas de asiento.
3.4.1.1 Información y parámetros asociados
Los ensayos y reconocimientos imprescindibles para la ejecución de drenes y
precarga son: sondeos, pruebas de penetración dinámica (NSPT y N20), ensayos de
estado, identificación, edométrico, permeabilidad y detección del nivel freático, Tabla
19.
La identificación y el conocimiento de la disposición de los materiales en el subsuelo
es obligatorio para poder diseñar un sistema de precarga y drenaje adecuado. La
ejecución de sondeos para este fin así como para poder extraer muestras inalteradas
es la mejor técnica. La creación de perfiles mediante este método puede respaldarse
con la ejecución de pruebas penetrométricas estáticas (CPTU) o dinámicas (N20 y
NSPT).
Imprescindible para prever el comportamiento de los suelos antes de la precarga son
los ensayos de identificación. Estos ayudarán en la clasificación de los diferentes tipos
de material presentes en la zona.
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Los ensayos de estado serán necesarios siempre para poder establecer la distribución
de presiones efectivas en cualquier punto del suelo mediante la determinación de la
humedad natural y del peso específico.
Para estudiar de manera precisa la consolidación producida en el terreno se recurre de
manera general al ensayo edométrico, en el que se podrá determinar el módulo de
deformación. Así mismo podrá establecerse los asientos que se van a producir cuando
se produzca la precarga y el tiempo necesario para la consolidación de los materiales.
El conocer la presencia y posición del nivel freático es básico para desarrollar un buen
cálculo de las acciones producidas por la precarga. Del mismo modo es necesario el
conocimiento de la permeabilidad de los materiales ya que jugará un papel
fundamental en la determinación del coeficiente de consolidación.
Los ensayos adicionales a esta técnica son: presiómetro, CPTU y RCS.
La utilización del presiómetro para obtener valores de deformabilidad del terreno
puede ser útil, pudiendo establecerse correlaciones con los ensayos edométricos
realizados en el laboratorio.
Si se quisiera precisar en los perfiles geotécnicos y además se quisiera obtener las
presiones intersticiales en cada zona podría recurrirse al ensayo CPTU, que mediante
su penetración en el terreno arroja datos importantes como el ángulo de rozamiento
interno, la resistencia por punta y mediante paradas a diversas cotas la presión
intersticial y la velocidad de disipación de las sobrepresiones. Además mediante esta
prueba pueden detectarse capas centimétricas que, en el caso de ser permeables,
acelerarían la consolidación.
La determinación de la resistencia será necesaria a la hora de conocer la respuesta
del terreno ante la disposición de cargas (precarga o estructuras) que se vayan a
situar sobre él. Así pues, el ensayo de resistencia a compresión simple puede aportar
gran información.
Los ensayos alternativos son: vane test, resistencia a la compresión triaxial y corte
directo.
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En obras de mayor envergadura o que requieran estudios más precisos se recomienda
la determinación de la resistencia a corte sin drenaje (Su) mediante ensayos de
laboratorio (triaxial UU o corte directo UU) o in situ (Vane test). Así mismo es
interesante conocer los parámetros efectivos en suelos granulares y cohesivos a largo
plazo, posible con ensayos consolidados y drenados triaxiales o de corte directo.
Tabla 19. Resumen de ensayos para precarga y drenaj e vertical. Elaboración propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales Alternativos
Precarga y drenaje vertical
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, edómetro,
permeabilidad, nivel freático
Presiómetro, CPTU, RCS
Vane test, compresión triaxial,
corte directo
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3.4.2. Compactación dinámica
Esta técnica cosiste en la densificación de un suelo mediante la caída libre de una
maza de gran peso desde una altura determinada. La naturaleza del terreno
condiciona en gran medida los resultados obtenidos. En terrenos adecuados se
consigue obtener una mejora importante hasta profundidades significativas.
Comparado con otros métodos de mejora, la compactación dinámica tiene una ventaja
económica.
La técnica de compactación de un suelo mediante el empleo de pesos ha sido utilizado
desde la época romana. Pero es a mediados del siglo XX con la construcción de
grandes grúas que pueden alzar elevados pesos cuando este método sufre un mayor
desarrollo.
La disposición de la malla de tratamiento es fundamental para la optimización del
método, Figura 24. Se suele recurrir a diferentes fases en las que se tratan puntos
intermedios de las fases previas. Con la caída de la maza se generan cráteres que
deberán ser rellenados y compactados mediante otros métodos como el rodillo.
Figura 24. Malla para compactación dinámica, catálo go de Menard.
El equipamiento necesario para este método consiste en una grúa y una maza. La
grúa normalmente se encuentra adaptada para el trabajo ya que se requieren cables
especiales capaces de soportar la caída libre y la continua fatiga a la que son
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sometidos. Del mismo modo el embrague también habrá de ser modificado para
adecuarse a las especificaciones.
El peso de la masa oscila habitualmente entre 5 y 30 t y las alturas de caída son muy
variables llegando hasta los 30 m. Se ha comprobado que masas muy superiores a las
descritas no tienen un efecto beneficioso mayor y son complicadas de manejar, Figura
25.
Las mazas utilizadas pueden ser de acero u hormigón armado. En las mazas de acero
se emplean planchas que pueden ser soldadas pudiendo incrementarse el peso si
fuera necesario. En todo caso cualquier maza ha de ser reforzada para resistir los
continuos impactos con el menor desgaste posible.
Figura 25. Gigamachine en las obras del aeropuerto de Niza, catálogo de Menard.
La compactación dinámica puede ser empleada en zonas submarinas con buenos
resultados. En estos casos las mazas deberán tener formas hidrodinámicas y estar
perforadas para no ofrecer demasiada resistencia al agua.
La presencia de estratos o lentejones de mayor dureza y densidad puede provocar un
efecto de sombra en los estratos inferiores. Estos estratos absorben la mayor parte de
la energía transmitida impidiendo la compactación del terreno subyacente.
La naturaleza del suelo es de suma importancia para comprender la respuesta del
terreno hacia esta técnica. De esta manera la compactación dinámica es más efectiva
en suelos granulares, aunque no es descartable en mejoras de suelos con cierta
componente cohesiva.
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En suelos compuestos por elementos granulares los impactos de la maza conllevan
una inmediata reducción del índice de huecos, aumentando con ello su densidad, su
resistencia y disminuyendo su deformabilidad. La presencia de agua en estos suelos
es perjudicial ya que la energía de impacto se transmite directamente la fase líquida.
Aunque la capacidad de este tipo de suelos para dispersar las sobrepresiones es alta
el aumentando de la presión intersticial puede llegar a licuar el suelo. La adecuación
de la energía suministrada, un mayor tiempo entre fases de golpeo o el rebajamiento
del nivel freático, si fuera posible, son tres posibles soluciones a este problema.
Existen suelos granulares compuestos por partículas de baja resistencia, como restos
conchíferos o coralinos o escorias, que durante la ejecución de la compactación se
irán fracturando, lo que provocará un aumento en el contenido de finos del suelo. Este
cambio en la granulometría deberá ser tenido en cuenta debiendo modificar, si fuera
necesario, los criterios de mejora.
En los suelos cohesivos la compactación dinámica es menos eficiente, llegando a ser
técnica y económicamente inviable en determinados casos. La generación de
sobrepresiones cobra mayor relevancia debido al dilatado proceso de disipación de las
mismas, necesario para no producir la rotura del suelo. Esta disipación dependerá del
coeficiente de consolidación del propio material, la carga aplicada y el camino
drenante. Por otro lado, si el terreno dispusiera de caminos drenantes adecuados el
proceso de compactación dinámica actuaría como sobrecarga reduciendo los tiempos
de consolidación del terreno. Smoltczyk (1981) recoge en un gráfico de plasticidad de
Casagrande los suelos cohesivos susceptibles de mejora bajo este tratamiento, Figura
26.
Figura 26. Suelos cohesivos aptos para la compactac ión dinámica. Smoltcyk (1983)
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En ambos casos la mejora de la compacidad/consistencia aumentará con el tiempo
después de haberse producido los impactos., debido a la disipación de las
sobrepresiones, Figura 27. Es por ello que se hace necesario ensayos para verificar
los resultados no solo inmediatamente después de los impactos.
Figura 27. Evolución de la energía, variación del v olumen, de la presión intersticial y de la resistencia en función del tie mpo en una fase (a) y en varias
(b) (Armijo, 1995)
La profundidad de tratamiento depende de diversos factores tales como la naturaleza
del suelo, su índice de huecos inicial, la presencia de nivel freático, la heterogeneidad
de la zona tratada, la energía utilizada o la altura de caída de la maza. Es por ello que
se hace muy complicado preestablecer una profundidad de mejora. Para ello es más
conveniente la realización de pruebas in situ que permitan comprobar la variación en
los parámetros resistentes y deformacionales del suelo. Se ha propuesto la siguiente
fórmula general para el cálculo de la profundidad efectiva de tratamiento, D:
� � Y ∙ √[ ∙ /
siendo:
Y: factor dependiente del terreno y de las características del tratamiento. Normalmente
se toma el valor 0,5 (m/t)1/2
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[: masa de la maza (t)
/: altura de caída de la maza (m)
Si a una profundidad D menor de la calculada se dispusiera un estrato rígido deberá
tomarse como D esa profundidad menor.
Existen correlaciones entre la energía específica aplicada y el aumento medio de la
densidad seca (∆�"� del terreno tratado en suelos granulares saturados (ROM 0.5-05).
∆�"(%) = \ ∙ 1]:/� siendo:
\: constante cuyo valor típico es 0,2 KPa
1�: energía específica
3.4.2.1 Información y parámetros asociados
Los reconocimientos y ensayos imprescindibles para esta técnica son: sondeos, NSPT,
N20, ensayos de estado, identificación, permeabilidad y detección del nivel freático,
Tabla 20.
La importancia de la realización de perfiles geotécnicos de calidad ha quedado
explicada en el apartado anterior. La detección de estratos de diferentes
características mecánicas puede provocar la generación de zonas de sombra. Una
buena herramienta para este fin son los sondeos.
El uso de pruebas penetrométricas (SPT o DPSH) aparte de complementar los perfiles
son buenas herramientas para la estimación del grado de mejora alcanzado. Ya que el
uso de esta técnica de mejora es preferible en suelos granulares el empleo del SPT
puede ser de gran ayuda a la hora de estimar la densidad relativa de los materiales.
En el caso de querer medir las sobrepresiones generadas durante la consolidación
producida en suelos cohesivos puede recurrirse al ensayo CPTU, que aportará de
igual modo el tiempo de dispersión de dichas sobrepresiones. Este ensayo permite a
la vez generar perfiles continuos y analizar mediante la carga por punta la resistencia
del terreno atravesado.
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La clasificación del suelo mediante ensayos de identificación es primordial a la hora de
establecer las características geotécnicas y adecuar la técnica a cada terreno. Los
ensayos de estado nos permitirán conocer el peso específico de las partículas
presentes y el índice de poros existentes, parámetros muy útiles a la hora de
determinar la profundidad de mejora producida.
El coeficiente de permeabilidad es un dato importante a la hora de establecer las
condiciones de disipación de las sobrepresiones que se vayan a producir durante la
ejecución de la compactación. Así mismo, es una variable presente en la teoría de
consolidación unidimensional de Terzaghi que deberá ser tenida en cuenta si se desea
estudiar el fenómeno de consolidación producido.
La presencia del nivel freático deberá ser determinada debido a la mayor dificultad de
esta técnica en terrenos saturados. Si fuera posible se debería plantear su
abatimiento.
Los ensayos adicionales en la compactación dinámica son: presiómetro, RCS,
compresión triaxial, geofísica, edómetro y la obtención del módulo de deformación.
En determinadas situaciones se ha utilizado el ensayo presiométrico para corroborar la
mejoría del suelo en cuanto a su deformabilidad y su presión límite, Figura 28. Este
ensayo, al ser económicamente menos rentable que el SPT, no es muy empleado.
En aquellos suelos con cierto grado de cohesión, en los que se puedan extraer
muestras inalteradas de calidad, se pueden calcular los parámetros resistentes del
suelo, antes o después de la mejora. Para ello se recomienda la utilización del
parámetro RCS así como la ejecución si fuera posible de ensayos triaxiales
consolidados y drenados, Tx (CD). Estos valores son usados en el caso de las
cimentaciones tanto superficiales como profundas para establecer la capacidad
portante del terreno.
Mediante el empleo de técnicas geofísicas también se podrán establecer las
condiciones de partida y la mejora alcanzada. Esto es posible mediante la medición de
la velocidad de las ondas. En el caso de que el terreno se encuentre saturado se
recomienda recurrir a las ondas de corte (S) para evitar el falseo de datos de las ondas
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(P), capaces de viajar por fluidos. Es interesante la posibilidad de obtener el módulo de
deformación final y poder compararlo con su estado inicial.
Figura 28. Resultados de la presión límite y del mó dulo presiométrico antes y después de la compactación dinámica (FHWA, 1995)
En suelos de naturaleza cohesiva en los que se quiera ahondar en su comportamiento
frente al fenómeno de consolidación que se va a producir es recomendable llevar a
cabo ensayos edométricos. Estos aportaran una idea bastante aproximada del
comportamiento del suelo bajo ciertas cargas así como la estimación de los asientos
que se puedan llegar a producir. Mediante este ensayo se puede calcular el módulo de
deformación, dato necesario para conocer el comportamiento del suelo frente a
cargas.
Otra manera de obtener el módulo de deformación de un material no cohesivo es
mediante el empleo de correlaciones con el índice NSPT, Tabla 4.
El ensayo alternativo es el corte directo.
En los casos que no se puedan realizar ensayos triaxiales se podrá recurrir como
alternativa a los ensayos de corte directo consolidado y drenado, mediante el cual
también se obtendrán los parámetros resistentes del suelo.
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Tabla 20. Resumen de ensayos para compactación diná mica. Elaboración propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales Alternativos
Compactación dinámica
Sondeos, NSPT, N20, CPTU, estado,
identificación, nivel freático, permeabilidad
Presiómetro, geofísica, RCS,
compresión triaxial, edómetro, módulo
deformación
Corte directo
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3.4.3. Vibrocompactación
La vibrocompactación es la mejora del terreno mediante la vibración profunda. Fue
Jöhan Keller en los años 30 quien comenzó a realizar la densificación de arenas
mediante la introducción de elementos vibradores.
Las principales mejoras que se producen por esta técnica de vibración es un aumento
de la capacidad portante del terreno, del ángulo de rozamiento interno lo que provoca
un aumento de la estabilidad frente a deslizamientos, reducción de los asientos y del
potencial de licuación del suelo.
Los elementos vibradores, Figura 29, consisten en un cilindro metálico en cuyo interior
gira una masa excéntrica que provoca la vibración que será inducida al terreno
mediante la aplicación de fuerzas horizontales. Para evitar el giro de todo el aparato se
instalan en el cilindro una serie de aletas que proporcionan estabilidad.
Figura 29. Esquema de vibrador para vibrocompactaci ón, catálogo de Keller.
La introducción de este elemento se realizará mediante el peso propio del aparato,
del varillaje y la ayuda de chorros de agua expulsados por unas toberas. El
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acoplamiento de barras auxiliares será necesario hasta alcanzar la profundidad de
tratamiento deseada. Una vez dispuesto el equipo en la cota oportuna se procederá a
la vibración del aparato el cual, junto a los chorros de agua, provocarán la
densificación del material. Esta mejora se producirá mediante continuas pasadas de
0,5 a 1 m en la vertical. Esto logra movilizar los granos y reorganizarlos, configurando
el material de manera más densa. La densidad relativa de los suelos granulares
sometidos a este tratamiento puede ser del orden del 70-80%. Este aumento de
densidad conlleva un aumento significativo en el ángulo de rozamiento y en su
resistencia al corte
Figura 30. Esquema de la técnica de vibroflotación, catálogo de Keller.
La reorganización de las partículas conlleva una disminución de su volumen y la
generación en superficie de conos de depresión, Figura 31, por lo que será necesario
el aporte de material para rellenarlos. Se aconseja que dicho material sea de buenas
características geotécnicas.
Figura 31. Cono de depresión generado por la vibrac ión del suelo, catálogo de Keller.
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Este método de mejora es aplicable en suelos granulares con un contenido en finos
limitado entre el 10-15%. Con un contenido en finos mayor la energía aplicada se
disipa rápidamente y la zona de tratamiento tiende a compactarse en torno a la lanza
produciéndose una mejora muy puntual. Además este tipo de terrenos no drenan
fácilmente por lo que se produce un aumento en la presión de poro. La profundidad de
tratamiento oscila entre 20 y 30 m.
La malla elegida para esta técnica deberá ser establecida mediante la granulometría,
la morfología de los granos y pruebas previas, que verifiquen la idoneidad del
tratamiento. Normalmente estas mallas suelen ser regulares, triangulares equiláteras o
cuadradas. Aunque se conseguirán resultados más uniformes mediante la disposición
triangular.
La densificación del material decrece a medida que aumenta su distancia al elemento
vibratorio, Figura 32, es por ello que existirá en toda malla zonas con una densidad
relativa menor. Se ha de proceder de tal forma que en estas zonas se produzca una
densificación aceptable para el conjunto de la obra.
Figura 32. Disminución de la mejora con el aumento del área de tratamiento. (Moseley & Priebe, 1993)
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3.4.3.1 Información y parámetros asociados
Los reconocimientos y ensayos imprescindibles son: la ejecución de sondeos, el índice
NSPT, el índice N20, el CPTU, ensayos de estado, identificación y permeabilidad, Tabla
21.
Las zonas en las que se requiere la utilización de esta técnica son de naturaleza
granular con un contenido en finos menor al 15%, es por ello que la toma de muestras
inalteradas es muy compleja. Se tiende a recurrir, por tanto, a la utilización de métodos
indirectos para la estimación de los parámetros geotécnicos de diseño y la extracción
de muestras alteradas
La ejecución de perfiles mediante sondeos es fundamental para la comprensión del
terreno en profundidad así como para calcular la profundidad de tratamiento deseada.
Complementando a los sondeos se recomienda realizar ensayos penetrométricos
tanto estáticos como dinámicos. Mediante el índice N20 es posible conocer si la sarta
vibratoria podrá ser introducida en el terreno.
Es muy importante conocer la densidad original del terreno para así determinar su
grado de mejora mediante el cálculo de la densidad relativa. Esto es, el conocimiento
de la reducción del índice de huecos. Un buen método, que además nos permite la
obtención de muestras alteradas, es el ensayo SPT, que mediante su golpeo NSPT nos
indica la compacidad de las arenas a estudiar. De forma adicional se puede
correlacionar el golpeo con otros parámetros ya descritos como el ángulo de
rozamiento interno, la resistencia a compresión simple o el módulo de deformación,
Tabla 4.
El uso del CPTU es fundamental en este tipo de obra. La obtención de un perfil
continuo del terreno es de gran utilidad debido a la dificultad de la toma de muestras.
Además mediante este sistema es fácil conocer la presencia de lentejones o zonas
más arcillosas, críticas en este tipo de mejora. Existen buenas correlaciones entre la
resistencia por punta del ensayo CPT con la densidad relativa del terreno en arenas
silíceas. Correlaciones con arenas calcáreas han sido propuestas por diferentes
autores como Vesic (1965) o Belloti & Jamiolkowski (1991).
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La toma de muestras, aun siendo alteradas, será fundamental para la realización de
ensayos de identificación y estado. Conocer la curva granulométrica se ha observado
fundamental para calibración de los equipos. La presencia de más de un 15% de
material fino imposibilita esta técnica debiendo recurrir a otro tipo de mejora del
terreno, Figura 33. Ligado a esta presencia de finos la manifestación de plasticidad
deberá ser nula o muy baja. El conocimiento de la granulometría permite determinar la
permeabilidad mediante la fórmula de Hazen (1892). Esta es importante ya que la
efectividad del tratamiento decrece con la disminución de la permeabilidad.
Figura 33. Relación de las técnicas de vibración ut ilizadas en función de la granulometría del suelo. Moseley y Kirsch (2004).
La determinación de la altura del nivel freático es necesaria para un buen diseño de la
campaña de mejora. Lo terrenos situados por debajo de la lámina de agua responden,
de forma general, peor al tratamiento. Además debido a la vibración se producirá la
licuación del terreno.
Los ensayos adicionales son: presiómetro, geofísica y la obtención del módulo de
deformación.
Mediante el empleo del presiómetro se puede estimar la deformabilidad del suelo a
tratar así como su mejora después de haber ejecutado la vibrocompactación. Su uso
actual para esta técnica es relativamente escaso debido a los buenos resultados
proporcionados por los ensayos penetrométricos y la dificultad de mantener las
paredes del sondeo estables.
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Las herramientas geofísicas son útiles para comprobar la existencia de capas de
diferente comportamiento mediante el análisis de ondas sísmicas. Los ensayos
geofísicos en sondeos son poco recomendables debido a la escasa estabilidad de las
paredes de los mismos. La tomografía eléctrica es una buena herramienta para la
caracterización de estratos y de ubicación del nivel freático, apoyándose en otros
ensayos de campo y laboratorio.
Si se deseara obtener el módulo de deformación y debido al tipo de suelo en el que se
suele ejecutar esta técnica se recomienda recurrir a la correlación con el índice NSPT.
Los ensayos geofísicos proporcionarían un módulo de deformación para
microdeformaciones, resultando poco útil.
Tabla 21. Resumen de ensayos para vibrocompactación . Elaboración propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales
Vibrocompactación
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, CPTU, nivel
freático
Presiómetro, geofísica, módulo
deformación
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3.4.4. Vibrosustitución
En terrenos con un contenido de finos mayor al 15%, en el que no sea posible la
vibrocompactación, se puede recurrir a la vibrosustitución. Esto es debido a que la
vibrocompactación no permite la movilización de los finos de las paredes de la
perforación y su baja permeabilidad no proporciona una reordenación rápida, esto
conlleva que la mejora sea muy puntual.
La vibrosustitución consiste en la introducción en el substrato de un material
seleccionado que se vibra y densifica mediante un vibroflotador. Esta densificación del
material aportado pone en contacto a este con las paredes del terreno. De esta
manera se generan unas columnas de grava que tendrán mayor resistencia y
estabilidad que el suelo circundante. El suelo, debido a la introducción del material y
su vibración, también experimentará mejoría pero en menor medida.
El diámetro de la columna variará en función de la resistencia del suelo circundante.
En suelos más débiles la penetración de la grava será mayor proporcionando un
diámetro de columna mayor, Figura 34.
Figura 34. Esquema de ejecución de una columna de g rava en terrenos de diferente resistencia. Raju et. al (2004).
La grava se va introduciendo mediante tongadas, delimitadas por la imposibilidad de
penetración de la sarta una vez que han sido vibradas. La alimentación de las gravas
puede producirse desde el exterior (top-feed) o por el fondo del vibroflotador (botton-
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feed). Para la alimentación desde superficie es necesario la extracción de la sarta y la
estabilidad de las paredes hasta la introducción del material. Debido a la dificultad de
la autoestabilidad de las paredes se introdujo el método de alimentación en fondo.
Para el aporte en fondo ha de determinarse la granulometría de la grava a emplear
para que pueda pasar sin dificultad por el tubo alimentador.
Es importante mencionar la capacidad drenante que suponen estas columnas y su
utilización como “mechas” en suelos saturados de baja permeabilidad. Esto conlleva
una reducción en los tiempos de consolidación. Igualmente esta capacidad en la
mejora de la permeabilidad reduce el riesgo de licuación de los suelos.
La mayor resistencia de las gravas densificadas hace que sea una técnica utilizada
para la estabilización de taludes frente a deslizamientos y supone un aumento en la
capacidad portante.
Uno de los métodos más utilizados para el diseño de columnas de grava es el
aportado por Priebe (1995). Desarrollado en 1976 y modificado en 1995, se trata de
una suma de las deformaciones del suelo y la columna a partir de la cual se estudia el
comportamiento del conjunto frente a cargas externas.
Para obtener el factor de mejora (n) de la zona tratada puede recurrirse a esta misma
teoría. Se trata de un método semiempírico en el que entra en juego el módulo de
deformación del terreno natural, Figura 35.
Figura 35. Factor de mejor. Priebe (1995)
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En resumen la zona de suelo mejorado tendría unos parámetros geotécnicos (módulo
de deformación, ángulo de rozamiento interno y cohesión) que serían una combinación
de esos mismos factores aportados por los dos elementos individualmente, suelo y
columna de grava.
De forma adicional se establece también una compatibilidad de asientos entre el suelo
y la columna, concentrándose los esfuerzos en las zonas tratadas.
La deformabilidad del conjunto columna-suelo varía de forma considerable con el
tiempo. En un primer momento se puede suponer que el suelo no drena y su rigidez es
alta. Por tanto, el módulo de rigidez del suelo al inicio es alto y su valor irá decreciendo
a medida que pase el tiempo. Esto supone que la carga que soportan las columnas se
incrementará con el paso del tiempo, a medida que la rigidez del suelo disminuya. Esto
implica que la tensión vertical varía con el tiempo (Han y Ye, 2001). Para el estudio
deformacional de las columnas es necesario por tanto conocer su módulo de
deformación y estimar el coeficiente de Poisson.
3.4.4.1 Información y parámetros asociados
Analizadas las características propias de esta técnica se ha establecido que las
pruebas y reconocimientos imprescindibles para esta técnica son: la realización de
sondeos, el índice NSPT y N20, ensayos de estado e identificación, módulo de
deformación y la localización del nivel freático, Tabla 22.
La ejecución de sondeos y pruebas penetrométricas ha de ser el primer paso para el
reconocimiento del sustrato a tratar. Los perfiles geotécnicos serán de gran utilidad a
la hora de establecer la profundidad a alcanzar. Las pruebas penetrométricas
dinámicas, serán una buena herramienta a la hora de comparar la efectividad del
tratamiento.
El golpeo NSPT puede ser utilizado para calcular de manera aproximada el diámetro de
la columna. De igual modo este ensayo ayuda a la estimación de la penetración del
elemento vibrador y verificar la compacidad/consistencia del terreno a tratar, pudiendo
estimarse el valor del módulo de deformación.
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La variación de la densidad del suelo a tratar será reflejo de la mejoría alcanzada en el
entorno de las columnas de grava. El conocimiento de la densidad será necesario para
su introducción en el cálculo de fórmulas analíticas de resistencia y consolidación.
Igualmente habrá de determinarse la densidad alcanzada por las gravas vibradas, dato
a tener en cuenta en el estudio de la estabilidad de las columnas.
La determinación de la granulometría, como vimos en el apartado anterior, es
importante para discernir sobre la técnica a utilizar. Del mismo modo en los suelos
cohesivos la determinación de los límites de Atterberg se hace necesaria debido a la
adición de agua que se va a producir.
Como se ha mencionado en el apartado anterior, la teoría de Priebe para el diseño de
columnas de grava tiene en cuenta el módulo de deformación. Este parámetro es
fundamental para su cálculo, pudiendo obtenerse de correlaciones con el ensayo SPT,
con el módulo edométrico o el módulo presiométrico, recomendándose las dos
primeras.
Al igual que en la técnica anterior la presencia del nivel freático en la zona donde está
prevista la mejora puede afectar al resultado de la misma. Determinar la posición de la
lámina de agua es fundamental para prever posibles fallos y adaptar el tratamiento.
Los ensayos adicionales para esta técnica son: geofísica, edómetro, permeabilidad,
RCS, compresión triaxial, presiómetro, materia orgánica y el módulo de deformación.
Al contrario que en el caso de la vibrocompactación, en los terrenos en los que se
pretende ejecutar la vibrosustitución, las paredes de los sondeos pueden ser estables,
lo que permite la ejecución de ensayos geofísicos en el interior de los sondeos como el
cross-hole y el down-hole. Si la zona lo permitiera podrían utilizarse ensayos de
refracción de ondas o la tomografía eléctrica. Estas técnicas pueden ayudar en la
evaluación de la mejora obtenida después de tratamiento aunque en ese caso
requerirán de ensayos previos a la mejora para poder comparar los resultados
obtenidos. Estos ensayos no deberán usarse para definir y controlar el tratamiento.
Los estudios de consolidación unidimensional mediante edómetro facilitarán el
conocimiento de los asientos que se van a producir en el suelo circundante a las
columnas. Para ello será necesaria la estimación del módulo edométrico, lo que
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permitirá saber el módulo de deformación del suelo. Así mismo para este estudio es
necesario conocer la permeabilidad del terreno ya que es uno de los términos
presentes en la teoría de Terzaghi.
Estudiar la permeabilidad del suelo que se pretende mejorar puede aportar
información en los casos en los que se quiera estimar la aportación de las columnas
de grava a la aceleración de la consolidación.
En el caso de que el cálculo de los asientos sea un tema importante a tratar el ensayo
edométrico y la permeabilidad deberán ser considerados como ensayos
imprescindibles para esta técnica.
El ensayo de RCS puede usarse para complementar los ensayos anteriores. La
determinación de dicha resistencia en las capas rocosas sobre las que se pueden
asentar las columnas no aporta gran información ya que se puede suponer que será
mayor que la resistencia mostrada por las propias columnas, aun así, deberá ser
estimada.
Si se quisiera obtener los parámetros resistentes del suelo, ya sea antes o después de
la ejecución de las columnas, puede recurrirse a los ensayos triaxiales. En los suelos
arcillosos saturados se recomienda la ejecución de ensayos triaxiales tanto UU (Su)
como CD (c’ y Φ’).
Como se ha indicado anteriormente el valor del módulo de deformación es posible
obtenerlo mediante correlaciones con el ensayo presiométrico, aunque los resultados
aportados pueden ser algo groseros. Esta prueba puede servir para comprobar la
mejora del terreno en torno a la columna de grava.
Aquellos suelos en los que se detecte materia orgánica se deberán realizar los
ensayos correspondientes para determinar su proporción. Estas capas suponen
niveles de una capacidad portante muy baja y una alta compresibilidad que daría lugar
a grandes desplazamientos laterales de las gravas pudiendo producirse una mala
compactación de las mismas.
Los ensayos alternativos son el CPTU y el corte directo.
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El empleo del ensayo CPTU puede ser una alternativa a otro tipo de ensayos
penetrométricos. Además de conseguir un perfil continuo del terreno y su resistencia
por punta podría conocerse el estado de las sobrepresiones una vez ejecutadas las
columnas de grava. Este es un buen ensayo si se quisiera estudiar la consolidación
producida en torno a los caminos drenantes que suponen las columnas.
Una alternativa a los ensayos triaxiales son los ensayos de corte directo. Mediante
ellos y variando su velocidad de ejecución es posible obtener los parámetros
resistentes a corto y a largo plazo.
Tabla 22. Resumen de ensayos para vibrosustitución. Elaboración propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales Alternativos
Vibrosustitución
Sondeo, NSPT, N20, estado,
identificación, módulo de
deformación, nivel freático
Geofísica, edómetro,
permeabilidad, RCS, compresión
triaxial, , presiómetro,
materia orgánica, módulo
deformación
CPTU, corte directo
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3.4.5. Jet Grouting
El Jet Grouting es una técnica de mejora del terreno consistente en la disgregación y
mezclado in situ del suelo con una lechada de cemento. La morfología de este nuevo
material dependerá del giro que se le imprima a la sarta por donde es expulsada la
lechada.
El término Jet Grounting es introducido en los años 70 por Yahiro, quien presentó una
técnica por la cual la lechada era introducida en el terreno con la ayuda de agua y aire
para formar paneles. Posteriormente la técnica ha ido evolucionando según las fases
presentes, la disposición de las toberas y las formas obtenidas.
En 1996 se acuña el término Superjet Grouting por Yoshida, consistente en un jet de
agua y lechada con gran poder de penetración con el que se pueden realizar columnas
de hasta 5 m de diámetro.
La realización de elementos mediante Jet Grouting necesita de perforaciones previas
de poco diámetro, en torno a los 20 cm. A la altura deseada se comienza a expulsar a
alta presión los fluidos pertinentes.
Las geometrías pueden ser muy variadas en función del movimiento del varillaje. Si el
giro es completo dará lugar a columnas, pudiendo realizarse medias columnas o
columnas parciales disminuyendo dicho giro. Si no existe giro puede fabricarse
pantallas a base de paneles, Figura 36, controlando la orientación de las toberas.
Figura 36. Geometrías típicas. Zuloaga (2004)
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La introducción de material ajeno al terreno provoca un exceso de volumen bajo la
superficie, por lo que existirá mezcla que salga por la boca de la perforación. Este
rechazo o resurgencia será tratado como un residuo existiendo actualmente sistemas
para su reciclaje.
Como se ha visto existen diferentes tipos de Jet Grouting en función de las fases
presentes, Figura 37:
Jet tipo 1 o Jet simple: el único fluido presente es la lechada, que será la encargada de
erosionar y mezclar el suelo. Es el sistema más simple de todos y su varillaje es
sencillo. Su poder de erosión es limitado por lo que se generan columnas de pequeño
diámetro sobre todo en suelos de naturaleza cohesiva.
Jet tipo 2: coexisten 2 fluidos que trabajan conjuntamente para disgregar y mezclar el
suelo con la lechada. El segundo fluido puede ser agua (tipo 2A) o aire (tipo 2B).
El tipo 2A es el más habitual en la Península Ibérica, en él la expulsión a alta presión
del agua se produce por una tobera independiente situada por encima de la tobera de
la lechada. Es el agua el elemento encargado de la erosión del sustrato.
En el tipo 2B el aire es expulsado por la misma tobera que la lechada aunque su viaje
por el interior del varillaje es independiente. En este caso el aire ayuda a mezclar la
lechada y el suelo.
Jet tipo 3: en este sistema está presente la lechada, el agua y el aire. La tobera
superior expulsa un chorro de alta presión de agua envuelta en aire, esta combinación
es la encargada de erosionar el terreno. Por una tobera inferior se va expulsado la
lechada de cemento.
Superjet Grouting: es una evolución del sistema tipo 2 en el cual se ha optimizado el
empleo de la lechada para erosión y mezcla del suelo mientras. El aire incrementa el
poder de penetración del chorro de lechada. Los monitores son capaces de dirigir la
lechada minimizando su pérdida de energía. Todo ello es acompañado con una mayor
energía de inyección que proporciona mayor poder de erosión. Como resultado se
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obtienen columnas de un diámetro de hasta 5 m con un alto porcentaje de reemplazo
de suelo por lechada.
Figura 37. Recopilación de los sistemas convenciona les y esquema de superjet grouting. Vukoti ć (2011a)
La aplicabilidad de esta técnica es bastante independiente del terreno a tratar, Figura
38. La capacidad de disgregación del jet grouting es proporcional a la granulometría
existente, Figura 39. Así pues, terrenos de tipo granular serán fácilmente penetrables
con lo que se generarán columnas de mayor diámetro. En general, la penetrabilidad de
esta técnica será menor cuanto mayor sea la compacidad/consistencia del sustrato y
menor en suelos cohesivos que granulares.
Figura 38. Diámetros diferentes debido a la diversa naturaleza del suelo. Montero (2013)
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Figura 39. Capacidad de disgregación según el tipo de terreno. Vukoti ć (2011a)
La naturaleza del terreno a tratar influye de manera considerable en la resistencia final.
De este modo, los suelos granulares limpios son los que mayor ganancia de
resistencia tienen. En contraposición, aquellos suelos arcillosos o arcillosos con algo
de limos serán los que menor ganancia tengan. Este hecho ha sido estudiado por,
AETESS, 2002, Bielza, 1999, Inui et al., 2005 o Keller, 2002, y ha sido agrupado en la
Tabla 23.
Tabla 23. Resistencia final en función del tipo de terreno inicial. Modificado de AETESS (2002); Bielza (1999); Inui et al. (2005) y Keller (2002)
TIPO DE TERRENO RCS (Mpa)
Arcillas 1 - 5
Limos 2 - 7
Arenas y gravas 4 - 30
Actualmente el uso del Jet Grouting se encuentra ampliamente establecido en todo
tipo de obras, tanto como elemento estructural o como barrera hidráulica.
Su uso en cimentaciones está destinado a recalces de cimentaciones preexistes o a la
cimentación de nuevas estructuras. Su aplicación en túneles ha sido muy extendida,
generándose bóvedas y soleras en numerosas ocasiones. Otra gran utilidad es la
creación de macizos de mejores características geotécnicas en zonas con posibles
asientos.
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Como barrera hidráulica ha sido usado en cierres de presas, en tapones de fondo en
excavaciones o como ayuda en la impermeabilización de pantallas de pilotes y
micropilotes. A su vez esta barrera hidráulica puede servir para la encapsulación y
protección de zonas contaminadas.
3.4.5.1 Información y parámetros asociados
En base a la información analizada anteriormente los ensayos y reconocimientos
imprescindibles son: los sondeos, la obtención del índice NSPT y N20, ensayos de
estado, identificación, RCS y permeabilidad y la localización del nivel freático, Tabla
24.
El estudio del terreno fundamental para conocer los parámetros de ejecución del Jet
Grouting. En un principio es necesario la elaboración de perfiles geotécnicos de
calidad que definan la extensión lateral y la profundidad de la zona a tratar. La
obtención de dichos perfiles se hará mediante la ejecución de sondeos, ensayos SPT
y penetrómetros (N20), pudiendo adicionar técnicas geofísicas.
La ejecución de ensayos SPT, rápidos y económicos, proporcionará información sobre
la compacidad/consistencia del suelo, dato importante a tener en cuenta en
optimización del tratamiento y la determinación de las características geométricas y
geomecánicas del terreno tratado.
Como se ha mencionado anteriormente el Jet Grouting es válido para todo tipo de
suelos pero su efectividad varía en función de la granulometría existente. Se hace
necesario resaltar la importancia de este parámetro en las obras de jet, por lo que es
necesario la obtención de curvas granulométricas de calidad, con determinación
precisa de la presencia de finos, para establecer los diámetros que se puedan
conseguir así como la mejora en la resistencia a compresión simple. De igual modo la
determinación de los límites de Atterberg ayudará a la clasificación del tipo de suelo y
a la determinación de su plasticidad.
El ensayo de resistencia a compresión simple arrojará luz sobre la tenacidad del suelo.
Mediante este ensayo también será posible hacer una comparativa con el resultado
final del tratamiento.
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La permeabilidad del suelo a tratar ayuda a predecir el poder de penetración de los
jets, pudiendo correlacionarse con el diámetro de la columna obtenida. Si esta técnica
se empleara como elemento reductor de la permeabilidad se deberán conocer los
valores de permeabilidad inicial y final con el objetivo de establecer el grado de mejora
alcanzada.
La detección del nivel freático es importante cuando se quieren evitar sobrepresiones
en los materiales adyacentes a las columnas. Esto podría provocar la rotura del suelo
con su correspondiente reflejo en la superficie. Su determinación también afecta en
cuanto al cálculo del volumen de resurgencia posible.
Los ensayos adicionales en Jet Grouting son: compresión triaxial, geofísica,
presiómetro, obtención del módulo de deformación, ensayos de materia orgánica,
permeabilidad y agresividad de agua y suelo.
En el caso de que el Jet Grouting vaya a ser utilizado como elemento estructural será
importante la determinación de sus características resistentes, mediante ensayos
triaxiales. Por el mismo motivo es interesante el cálculo del módulo de deformación,
pudiendo realizarse esto con diversas correlaciones por otros métodos o con la
disposición de bandas extensométricas en ensayos de compresión simple.
Mediante las técnicas geofísicas se puede contribuir a la elaboración de perfiles de
calidad que ayuden a comprender la extensión lateral de las columnas que se van a
ejecutar. Algunas de estas técnicas, como la tomografía eléctrica, permiten ubicar la
lámina de agua presente en el subsuelo.
La deformabilidad tanto del suelo original como del suelo tratado puede establecerse
mediante el uso del penetrómetro y la determinación del módulo presiométrico, que
puede relacionarse con el módulo de Young.
Si se observa la presencia de materia orgánica esta deberá ser cuantificada y prever
un peor fraguado de la mezcla. Este tipo de material es muy erosionable pudiendo
provocar un tamaño lateral excesivo de la columna.
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La determinación de las propiedades químicas del agua y del suelo de la zona a tratar
es fundamental para la elección y puesta en obra de una lechada acorde con dichas
características.
Los ensayos alternativos son el CPTU y el corte directo.
El empleo de la sonda CPTU constituye una ayuda a la hora de realizar perfiles
geotécnicos y la determinación de parámetros resistentes del suelo. Mediante algunas
correlaciones es posible obtener valores groseros de la permeabilidad.
Los ensayos de corte directo suponen una alternativa a los de compresión triaxial.
Pudiendo utilizarse de manera indistinta para la obtención de los parámetros
resistentes del suelo.
Tabla 24. Resumen de ensayos para Jet Grouting. Ela boración propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales Alternativos
Jet Grouting
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS,
permeabilidad, nivel freático
Compresión triaxial, geofísica, presiómetro, módulo deformación,
materia orgánica, agresividad suelo y agua
CPTU, corte directo
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3.4.6. Inyecciones
La inyección de material en un suelo tiene como objetivo reducir su permeabilidad,
mejorar la resistencia o disminuir la deformabilidad. En función de estos objetivos
existen diversas técnicas que permiten la mejor solución posible. Los tipos
fundamentales de inyección son: impregnación, compactación y fracturación. La
presión de inyección aumenta respectivamente.
En los tres tipos de inyecciones el empleo de tubos manguitos es el más extendido.
Este tipo de elementos permiten la realización de inyecciones repetitivas y selectivas
(IRS), mediante la disposición en un tubo de PVC de válvulas antirretorno. De esta
manera se evita tener que reperforar para poder volver a inyectar en una misma zona.
El manguito que se desea inyectar queda aislado del resto de la tubería por el empleo
de dos obturadores de goma que se hinchan hasta sellar las paredes del tubo. Por el
interior del obturador superior se introduce un tubo que aportará la mezcla a inyectar.
La distribución de los manguitos en la tubería deberá ser estudiada de acuerdo a la
distancia de las inyecciones en cada caso.
Inyecciones de impregnación.
Se basa en la reducción de la permeabilidad sin producir apenas deformación en el
suelo original. La presión de inyección deberá ser suficiente para forzar la entrada del
fluido impermeabilizante por los poros del suelo pero sin ser tan alta como para
romperlo, Figura 40, siendo por tanto la presión de inyección menor que la presión de
rotura: PINY< P0.
Figura 40. Esquema de funcionamiento de una inyecci ón de impregnación (tomado de Henríquez, 2007)
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La presión de fracturación depende del tipo de suelo siendo para suelos cohesivos:
�0 = � ∙ I! − 1 + y para suelos no cohesivos
�0 = � ∙ I! ∙ (1 + �'�∅) Siendo:
�: peso específico seco
I: profundidad :D: coeficiente de Poisson
: cohesión
∅: ángulo de rozamiento interno
Su uso está ampliamente establecido en la impermeabilización de presas, control de
suelos contaminados o la generación de barreras impermeables en obras
subterráneas.
El fluido de inyección más empleado es el mortero con cantidades variables de
bentonita u otras arcillas, aunque también se pueden utilizar geles de sílice o resinas
especiales. La inyección de mortero tiene como ventajas ser un método económico,
altamente reproducible y rápido de obtener. La ganancia de resistencia supone un
inconveniente ya que se da de forma lenta, aunque si se dispone del tiempo suficiente
no afecta. La adición a la lechada de materiales inertes como cenizas o arena supone
un ahorro en cemento y por tanto una ganancia económica. A su vez se pueden añadir
diversos aditivos que modifiquen el tiempo original de fraguado, su penetrabilidad o su
resistencia final.
La adición de bentonita a la mezcla tiene como ventaja el aumento de la estabilidad y
la penetrabilidad, al comportarse como un lubricante natural. También mejora la
impermeabilidad de la mezcla y su resistencia al lavado. Como inconveniente presenta
la reducción de su resistencia final.
Los suelos a tratar con esta técnica han de ser altamente permeables (K>10-1 cm/s). Si
su permeabilidad es algo menor se puede recurrir a los microcementos, útiles en
permeabilidades de hasta 10-2 cm/s aproximadamente. El uso de microcementos
supone un encarecimiento considerable de las inyecciones.
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Si se quiere impermeabilizar terrenos con menor permeabilidad, hasta 10-4 cm/s se
deberá recurrir a geles y resinas, que presentan mayor grado de penetración sin llegar
a romper el suelo. Los geles más usados son los de sodio y potasio aunque es un
mercado en constante evolución con la aparición frecuente de nuevos productos. La
baja viscosidad los hace ideales en la penetración de arenas finas e incluso algunos
limos con alto porcentaje de arenas. Los inconvenientes del uso de geles de sílice
residen en su elevado coste, su baja resistencia mecánica y la elevada toxicidad, lo
que puede provocar problemas medioambientales de contaminación de acuíferos.
El uso de resinas especiales es frecuente en terrenos poco permeables. Existe una
amplia gama de productos, algunos capaces de mantenerse en estado líquido hasta
que entra en contacto con el agua. Este tipo de resinas son muy interesantes ya que
presenta una alta resistencia y gran versatilidad. De todos modos son productos de
alta toxicidad con los que se ha de tener gran cuidado para evitar vertidos y
contaminación de aguas.
Su aplicabilidad fundamental es en suelos, gravas y materiales groseros no cohesivos.
Puede utilizarse en fisuras de gran tamaño y el relleno de cavidades.
El espaciamiento de las inyecciones deberá calcularse en función de la penetrabilidad
del fluido en el suelo. Así mismo es necesario la ejecución de pruebas in situ para
verificar los cálculos.
Inyecciones de compactación o Compaction Grouting
Esta técnica comenzó a utilizarse en Estados Unidos hacia los años 50, pero no fue
hasta la década de los 90 cuando se empezó a emplear en Europa, viendo los buenos
resultados obtenidos anteriormente en los problemas de rehabilitación de
cimentaciones con problemas de asientos.
Con este tipo de tratamiento se produce el desplazamiento del suelo y una reducción
de volumen, compactándolo y haciéndolo más resistente. Debido a esto también se
produce una impermeabilización de la zona tratada.
La inyección suele ser de un mortero muy viscoso, de baja movilidad con una alta
fricción interna, manteniéndose la inyección en un punto, sin penetrar en los poros y
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obligando al suelo a desplazarse y reorganizar sus partículas. El asiento de la mezcla
en el cono de Abrams oscila entre 0 y 7 cm.
La tensión vertical del terreno tiene que ser suficiente para evitar levantamientos no
deseados. En el caso de que se quieran recalzar estructuras con levantamientos del
terreno este tipo de inyecciones son idóneas. Su utilización en este ámbito requiere
estudios muy pormenorizados para no sobrepasar las deformaciones admisibles de las
estructuras existentes.
El ámbito de uso puede ser tanto en suelos granulares como cohesivos, Figura 41. En
los primeros pueden existir condiciones saturadas o no saturadas, con un porcentaje
de finos menor al 25%, de esta manera no se produce un aumento de la presión
intersticial durante la inyección. En terrenos cohesivos su aplicación más beneficiosa
es en terrenos no saturados, formados por limos y arcillas con un golpeo SPT no
mayor de 10. En el caso de que esta técnica quiera usarse en terrenos con potencial
de colapso habrá de tenerse precaución con las fugas de agua que puedan provocar
la saturación del suelo.
Figura 41. Tipología de suelos tratables mediante c ompaction grouting y su relación con la presencia de agua (Vukoti ć, 2013)
Las inyecciones de este tipo pueden ser muy precisas y controladas desde el exterior.
El coste es razonable teniendo en cuenta el beneficio que aportan a la capacidad
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portante de terrenos de baja resistencia y la posibilidad de recalzar estructuras
existentes.
El final de cada inyección podrá ser determinado por diferentes factores:
- Cuando se alcanza un volumen preestablecido
- En el caso de alcanzar la presión máxima fijada para el proyecto
- Cuando los movimientos en superficie sobrepasen los inicialmente establecidos
- Por la salida del mortero por la boca de la perforación.
La mejora de la resistencia del terreno medida mediante el golpeo SPT depende del
contenidos en finos, disminuyendo su mejora cuanto mayor cantidad de finos presenta
el suelo (Moseley & Kirsch, 2004), Tabla 25.
Tabla 25. Golpeo SPT antes y después del tratamient o y su relación con el contenido de finos (Moseley & Kirsch, 2004)
Inyecciones de fracturación
Cuando la presión de inyección es mayor que la presión del material del subsuelo
(PINY> P0) se produce la fracturación. Para este tipo de inyección se suele utilizar la
técnica de tubo manguito que permite inyecciones repetitivas a profundidades
prefijadas sin la necesidad de reperforar. Su uso abarca todo tipo de suelos y
formaciones rocosas blandas.
La dirección de la expansión de las fracturas rellenas de motero dependerá de la
distribución tensional de la zona. De este modo, suponiendo el caso en el cual las
tensiones verticales fueran máximas y las horizontales mínimas, las lenguas formadas
tenderían a producir fracturas verticales, paralelas a la tensión mayor. Estas grietas se
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irán abatiendo a medida que la tensión en ellas se aproxime a la vertical. Una vez
superado el valor de la tensión vertical su disposición será perpendicular a esta.
La ramificación del sustrato produce un efecto de “armado” y el terreno entre lenguas
de mortero se consolida, si además los tubos por los que se ha inyectado son de
naturaleza metálica produce un efecto de bulonado, todo esto confiere al material de
una gran ganancia de resistencia.
Las inyecciones de fracturación pueden producir levantamientos y movimientos
horizontales importantes en la zona por lo que deberán controlarse continuamente.
3.4.6.1 Información y parámetros asociados
Los tres tipos de inyecciones tienen en común ciertos aspectos geotécnicos que serán
tratados en conjunto a continuación. Las características individuales que posea cada
técnica serán estudiadas de manera independiente, Tabla 26. Cabe mencionar que
algunos de los ensayos y reconocimientos descritos a continuación son únicamente
válidos para materiales tipo suelos, siendo imposible su aplicación a rocas.
Los reconocimientos y ensayos imprescindibles comunes a las tres técnicas de
inyección son: los sondeos, el índice NSPT y N20 y los ensayos de estado e
identificación.
De manera general todo tipo de inyecciones requerirá del uso de sondeos para
establecer perfiles del terreno que indiquen la disposición de los materiales en el
subsuelo. En el caso de que las inyecciones vayan a afectar a terrenos rocosos será
necesario la caracterización de las fracturas que se van a tratar, su disposición,
apertura, relleno, etc.
Las pruebas penetrométricas aportarán gran información en cuanto a la consistencia o
compacidad del terreno, a la vez que complementarán a los sondeos en la generación
de perfiles geotécnicos. Las correlaciones entre SPT, CPT y módulo de deformación
pueden ser interesantes.
Los ensayos de identificación se llevarán a cabo de manera sistemática para poder
establecer el tipo del suelo a inyectar. Como se ha visto anteriormente la
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105
granulometría del mismo tiene gran importancia a la hora de establecer la técnica
adecuada o invalidar a alguna.
Así mismo en los cálculos de la presión de inyección hay que tener en cuenta el peso
específico del suelo a tratar, por lo que los ensayos de estado son imprescindibles.
Conocer la posición del nivel freático es interesante a la hora de saber si se generarán
sobrepresiones, lo que marcará el ritmo de inyección si se desean evitar.
Con relación a la presencia de agua en la zona es importante conocer el gradiente de
esta o la presencia de caudales importantes para evitar el lavado de la inyección,
sobre todo en aquellas mezclas con escasa viscosidad.
Los ensayos adicionales comunes a las técnicas de inyección son: geofísica,
presiómetro y agresividad de suelo, roca y agua.
La geofísica puede ser de utilidad para la construcción de perfiles apoyándose en
sondeos y pruebas penetrométricas. En este caso la tomografía eléctrica o la sísmica
de refracción pueden dar buenos resultados. Si por el contrario se busca determinar la
deformabilidad del terreno tratado y su comparación con el estado inicial es
recomendable el empleo de técnicas como el cross-hole, down-hole o la propagación
de ondas superficiales. Para la sísmica de sondeos la correcta ejecución y disposición
de las perforaciones es fundamental con el fin de que la alta velocidad de las ondas en
aquellas inyecciones realizadas con tubos metálicos no enmascare la velocidad de las
ondas en el terreno. De igual modo, para evitar la influencia que tiene el agua en este
tipo de ensayos se suele recurrir al estudio de las ondas cortantes (Vs).
El uso del presiómetro para conocer la deformabilidad y la presión límite del material a
tratar es muy interesante, siendo un ensayo adicional que puede arrojar información si
se ejecuta correctamente.
La agresividad del suelo, roca y agua de la zona se deberá tener en cuenta por su
posible interacción con los productos inyectados, de esta forma se deberán
caracterizar sus propiedades químicas de acuerdo a las especificaciones de cada
producto.
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106
Como parte de los ensayos químicos habría que investigar la presencia de materia
orgánica, ya que puede dificultar el fraguado y disminuir la calidad de la inyección.
El ensayo común alternativo a las tres técnicas es el CPTU.
Mediante el empleo de la sonda CPTU en suelos es posible elaborar perfiles de mucha
calidad. Las correlaciones con algunos parámetros geotécnicos han quedado descritas
en el apartado 2.
A continuación se comenta de forma breve los ensayos imprescindibles y adicionales
que no son comunes a las tres técnicas.
En las inyecciones de compactación y fracturación y en materiales que permitan la
extracción de muestras inalteradas la RCS será útil a la hora de establecer la presión
de inyección en cada caso, se quiera o no romper el suelo o la roca. Mediante este
ensayo también se puede establecer la ganancia de resistencia del suelo tratado.
La permeabilidad de los materiales es de suma importancia en las inyecciones de
impregnación y fracturación, pasando a un segundo plano en las de consolidación
debido a la escasa movilidad de la inyección. En los dos primeros casos se deberán
realizar los ensayos oportunos en función del material y la técnica.
El ensayo Lugeon puede aportar información sobre si un suelo se fractura con una
presión de inyección de 10 bares. Si lo que se busca es una reducción de la
permeabilidad este tipo de ensayos serán necesarios antes y después del tratamiento.
Si la utilización de las inyecciones de impregnación y fracturación van a efectuarse en
material rocos es altamente recomendable el estudio de la fracturación presente en el
macizo mediante los testigos obtenidos en los sondeos.
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Tabla 26. Resumen de ensayos para inyecciones. Elab oración propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales Alternativos
Inyecciones
Impregnación
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, permeabilidad, nivel freático
Geofísica, presiómetro,
materia orgánica, agresividad de
suelo, roca y agua
CPTU
Compactación
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, nivel freático
RCS, presiómetro, geofísica,
permeabilidad, agresividad del suelo y agua
CPTU
Fracturación
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS,
permeabilidad, nivel freático
Presiómetro, geofísica,
agresividad del suelo, roca y agua
CPTU
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3.4.7. Deep Soil Mixing (DSM)
Consiste en la mezcla profunda de un suelo con agentes aglomerantes que le
otorguen una mayor resistencia, menor permeabilidad y menor deformabilidad, Figura
42. El resultado son unas columnas o paneles mejorados de suelo-cemento o suelo-
cal.
Figura 42. Representación de la técnica de Deep Soi l Mixing (Cortesía de Keller)
Existen dos variantes según haya agua en la mezcla o no, de este modo tendremos la
vía húmeda cuando el aglomerante se transporta en forma de lechada o la vía seca
cuando el transporte se hace con aire comprimido en vez de agua. La vía seca está
recomendada en aquellos terrenos con presencia importante de materia orgánica o
con el nivel freático elevado. Los aglomerantes más usados son el cemento, la cal y la
bentonita. Este último proporciona una mayor impermeabilización al suelo pero su
resistencia una vez fraguado es menor.
El empleo de cal depende de la mineralogía del suelo, siendo necesario la existencia
de minerales arcillosos. Mediante el empleo de este material se consigue una
desecación del suelo, con lo que se reduce el índice de plasticidad y aumenta el límite
plástico. La avidez de la cal por el agua implica que su uso se restrinja a suelos con un
contenido en humedad superior al 40%, Moseley (2004).
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El uso de cemento en la mezcla no depende de la mineralogía del suelo, salvo en
aquellos depósitos con contenidos en sulfatos en los que se deberá emplear cementos
sulforresistentes. Los contenidos en humedad para el cemento han de ser inferiores al
100%. Con los aditivos necesarios se puede emplear con buenos resultados en
suelos con materia orgánica.
Al ser la perforación a base de palas y giro el diámetro de la columna es constante en
toda su profundidad. En primer lugar se perfora y una vez alcanzada la cota deseada
se expulsa la mezcla aglomerante por unas toberas situadas en la zona de las palas.
Al mismo tiempo que se inyecta la mezcla se extrae el varillaje a una velocidad
constante que permita un óptimo relleno de la cavidad generada.
La maniobrabilidad del método hace posible generar los patrones de columnas que
mejor se adapten a cada proyecto, Figura 43.
Figura 43. Ejemplos de patrones: (a) y (b) columnas aisladas en malla cuadrada o triangular; (c) columnas tangentes; (d) columnas secantes; (e) serie de
columnas tangentes; (f) malla de columnas tangentes ; (g) columnas secantes con vertebraciones o contrafuertes; (h) anillos tan gentes; (i) anillo secante; (j)
malla reticular; (k) grupo de columnas secantes; (l ) grupo de columnas secantes en contacto; (m) bloque de columnas. (Moseley y Kir sch, 2004)
El diámetro habitual de la columna está en torno a 1 m, Figura 44, aunque existen
herramientas de aproximadamente 2,5 m. Mediante la disposición de varios elementos
perforadores en la misma maquina se pueden realzar paneles de mayor longitud.
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Figura 44. Columnas secantes de DSM excavadas en el terreno (Vukoti ć, 2006)
La facilidad de un suelo para ser mezclado por este método varía mucho según el
material a tratar, dependiendo de su granulometría, plasticidad, humedad, resistencia
o heterogeneidad.
Esta técnica ha sido utilizada para la cimentación de estructuras, en estribos de
puentes, como elemento de contención en excavaciones, para la reducción de
asientos, la mitigación de los efectos de licuación, como elemento impermeabilizante,
etc.
3.4.7.1 Información y parámetros asociados
Una vez analizada la información correspondiente a esta técnica se ha decidido que
los ensayos y reconocimientos imprescindibles para la ejecución del DSM son:
sondeos, prueba SPT, obtención del índice N20, ensayos de estado, identificación,
RCS, permeabilidad, localización del nivel freático y agresividad de agua y suelo,
Tabla 27.
La heterogeneidad del suelo a tratar es crucial para un buen diseño del DSM. El
empleo de sondeos con recuperación continua de testigo y la toma de muestras
inalteradas es un paso obligatorio. A su vez, dentro de estos sondeos se podrán
ejecutar pruebas SPT para la caracterización de la compacidad/consistencia del
material a tratar, dato muy importante para conocer la penetrabilidad de la
herramienta. La detección de capas compactas o del sustrato rocoso ayudará a
conocer la profundidad en la que se van a apoyar las columnas de DSM si fuera
necesario.
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Otro tipo de pruebas como el DPSH y la obtención de su índice N20, puede ser de gran
ayuda en la elaboración de perfiles, siendo económicamente muy favorable.
Ensayos de estado e identificación se hacen indispensables a la hora de prever el
comportamiento del suelo a tratar. Además existen parámetros que pueden
condicionar la elección del DSM por vía seca o vía húmeda. De este modo para suelos
de alta plasticidad se recomienda la vía seca así como para aquellos con un alto
contenido en humedad entre el 60 y el 200%, Moseley y Kirsch (2004). El contenido en
humedad para la realización de la vía seca ha de ser mínimo del 30% para que se
produzca una reacción y mezcla homogénea entre el material de aportación y el suelo,
Vukotić (2006). El límite líquido y el índice de plasticidad condicionan en gran medida
la distribución y homogeneización de la mezcla.
En aquellos suelos de mayor dureza la penetrabilidad de la cabeza de perforación será
mayor con el método húmedo. Es por ello que los ensayos de resistencia del material
mediante RCS son muy recomendables. La resistencia al corte de los suelos tratables
mediante DSM oscila entre 3 y 50 KPa.
Como se ha mencionado en el apartado anterior la presencia del nivel freático
condicionará el método de mejora. Se recomienda llevar a cabo un control de las
condiciones freáticas en el entorno de la obra. Situaciones de nivel freático elevado
requerirán del uso de la vía seca.
La determinación de la permeabilidad de las capas del subsuelo será necesaria para
prever las posibles filtraciones y movilizaciones del material tratado.
En aquellos suelos donde se ejecuta esta técnica el contacto entre lechada y terreno
es total, por lo que se debería estudiar la agresividad de agua y suelo. En los suelos
que vayan a ser tratados con cemento es necesario determinar su pH.
Los ensayos adicionales son: compresión triaxial, CPTU, vane test y materia orgánica.
En determinadas ocasiones es necesario conocer la resistencia al corte drenada o no
drenada del suelo a tratar, siendo necesaria la ejecución de ensayos triaxiales. Si
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fuera necesario conocer los parámetros resistentes de las columnas generadas se
puede recurrir a este mismo ensayo.
Los suelos susceptibles de que se aplique la técnica del Deep Soil Mixing son de
características muy deficientes. Ensayos como el CPTU o el vane test deberían ser de
imprescindibles. En este trabajo, y de acuerdo con el poco uso de estas pruebas en la
actualidad, se ha decidido clasificarlos como adicionales, aunque se recomienda su
uso para una buena caracterización del material a mejorar.
El CPTU, aunque es económicamente más desfavorable, aporta un perfil continuo del
terreno con la caracterización de la resistencia por punta de los materiales y la
correlación con el ángulo de rozamiento interno.
El vane test supone una gran herramienta de campo para la determinación de la
resistencia al corte sin drenaje. Mediante este ensayo se pueden comparar las
muestras de suelo antes y después de la mejora.
Si se observará la presencia de materia orgánica en los sondeos o se tuviera
referencia de ella por otros medios es recomendable la ejecución de los ensayos
pertinentes con el fin de cuantificarla. Un alto porcentaje en el contenido de materia
orgánica puede dificultar el fraguado de la mezcla.
Los ensayos alternativos en DSM son: el presiómetro, la geofísica y el corte directo
El empleo de pruebas presiométricas puede ayudar a la comprensión de las
características deformacionales del suelo así como a la determinación del grado de
mejora obtenido si se quisieran ensayar las columnas producidas.
En cuanto a las técnicas geofísicas es interesante el uso para la comprobación de la
continuidad de las columnas del método de down-hole y cross-hole, muy adecuado
para este tipo de estructuras.
Para la obtención de los parámetros resistentes también puede recurrirse al ensayo de
corte directo. Mediante la variación de la velocidad de ejecución de la prueba pueden
obtenerse los mismos parámetros resistentes que en los ensayos de compresión
triaxial.
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Tabla 27. Resumen de ensayos para DSM. Elaboración propia.
Técnica Imprescindibles Adicionales Alternativos
Deep Soil Mixing
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS, nivel freático,
permeabilidad, agresividad de agua y suelo
Compresión triaxial, CPTU, vane test, materia orgánica,
Presiómetro, geofísica, corte
directo
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3.5. Resumen de las técnicas
A continuación se expone un resumen con todas las técnicas analizadas y sus
correspondientes ensayos organizados en las tres categorías definidas en el apartado
2.3. Adicionalmente se incluye alguna referencia hacia normas y recomendaciones de
cálculo, diseño o ejecución relativas a cada técnica, Tabla 28 .
Tabla 28. Resumen de técnicas y ensayos correspondi entes. Elaboración propia.
Ensayos Referencias Técnica Imprescindible
s Adicionales Alternativos
Cimentaciones superficiales
Sondeos, NSPT, N20, , estado, identificación,
RCS, descripción de fracturas en
roca, nivel freático
agresividad de suelo, roca y agua, materia
orgánica
Compresión triaxial,
edómetro, módulo
deformación
Geofísica , CPTU,
presiómetro, corte directo
FHWA-NHI-00-045
(1), (2), (3)
Cimentaciones profundas
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS, nivel
freático, agresividad de suelo, roca y
agua
Edómetro, compresión
triaxial, geofísica, módulo
deformación
CPTU, presiómetro, corte directo
FHWA NHI-05-042
Guía para el proyecto y
ejecución de micropilotes en
obras de carretera
(Ministerio de Fomento)
(1), (2), (3)
Anclajes
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS, nivel
freático, agresividad suelo, roca y
agua
Compresión triaxial, módulo
deformación, permeabilida
d, materia orgánica, geofísica.
Presiómetro, CPTU, corte
directo
UNE-EN 1537:2001
FHWA-IF-99-015
Guía anclajes Ministerio de
Fomento
Soil Nailing
Sondeos, NSPT, N20, estado, identificación,
RCS, nivel freático,
agresividad de suelo y agua
Compresión triaxial,
geofísica, permeabilida
d, materia orgánica,
presiómetro
CPTU, corte directo
FHWA0-IF-03-017
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Precarga y drenaje vertical
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, edómetro,
permeabilidad, nivel freático
Presiómetro, CPTU, RCS
Vane test, compresión triaxial, corte
directo
EN 15237:2007
(1)
Compactación dinámica
Sondeos, NSPT, N20, CPTU,
estado, identificación, nivel freático, permeabilidad
Presiómetro, geofísica,
RCS, compresión
triaxial, edómetro,
módulo deformación
Corte directo
FHWA-SA-95-037
(1)
Vibrocompactación
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, CPTU, nivel
freático
Presiómetro, geofísica, módulo
deformación
UNE-EN 14731
(1)
Vibrosustitución
Sondeo, NSPT, N20, estado, identificación, nivel freático
Geofísica, edómetro,
permeabilidad, RCS,
compresión triaxial,
presiómetro, materia
orgánica, módulo
deformación
CPTU, corte directo
UNE-EN 14731:2008
FHWA-RD-83-
026
Jet Grouting
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS,
permeabilidad, nivel freático
Compresión triaxial,
geofísica, presiómetro,
módulo deformación,
materia orgánica,
agresividad suelo y agua
CPTU, corte directo
Borrador de Guía para el diseño y ejecución de Jet
Grouting.
Japan Jet Grout Association
UNE-EN 12716:2001
Inye
ccio
nes
Impregnación
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, permeabilidad, nivel freático
Geofísica, presiómetro,
materia orgánica,
agresividad de suelo,
roca y agua
CPTU
UNE-EN 12715:2001
FHWA-RD-76-26
Engineer Manual No. 1110-2-3506
Compactación
Sondeos, NSPT, N20, estado, identificación,
RCS, nivel freático
Presiómetro, geofísica,
permeabilidad, agresividad
del suelo y agua
CPTU
Fracturación
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS,
permeabilidad
Presiómetro, geofísica,
agresividad del suelo,
roca y agua
CPTU
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Deep Soil Mixing
Sondeos, NSPT, N20, estado,
identificación, RCS, nivel
freático, permeabilidad, agresividad de agua y suelo
CPTU, Vane test,
compresión triaxial, materia orgánica
Presiómetro, geofísica,
corte directo
UNE-EN 14679:2008
FHWA-HRT-13-
046
(1) ROM 0.5-05; (2) GCOC; (3) CTE
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4. DISPOSICIÓN DE LOS RECONOCIMIENTOS Y NÚMERO DE ENSAYOS
La ubicación, número y longitud de los sondeos ha de ser lo suficientemente amplia
para conocer de manera segura la disposición de los materiales en el subsuelo. De
igual modo el número de muestras y ensayos a realizar deberá ser suficiente para
identificar los materiales afectados y poder realizar perfiles geotécnicos de calidad.
El desarrollo de una campaña geotécnica tiene que ser dinámico. La ejecución de los
primeros reconocimientos y las primeras testificaciones servirán para optimizar la
ubicación de los siguientes reconocimientos y la toma de muestras asociada a estos.
La diferente normativa consultada tiene en común adaptar el reconocimiento
geotécnico en función de dos factores: el tipo de terreno o condiciones geotécnicas y
el tipo de obra o condiciones de la cimentación.
Para esta tesina se han delimitado tres grupos posibles de terreno (homogéneo,
normal y heterogéneo) y tres condiciones de cimentación (favorables, normales y
desfavorables). En esta clasificación habría que implementar la categoría de la obra,
ya que en función de su importancia o relevancia se puede rediseñar la campaña.
Se considera un terreno normal cuando la disposición de los materiales y sus
características geotécnicas pueden extrapolarse a otros reconocimientos próximos.
Serán favorables cuando esta extrapolación sea más sencilla de lo habitual y
desfavorables cuando la extrapolación no de resultados adecuados.
Las condiciones de cimentación normales son aquellas en que la solución de
cimentación adoptada se basa en experiencia previa, no generando graves problemas
y no resulta muy condicionada por la variación de las características geotécnicas.
Serán condiciones desfavorables aquellas en las que la solución de cimentación sea
compleja, difícil de ejecutar o sea necesario el uso de más de un sistema de
cimentación para la misma zona.
Según esta clasificación se ha elaborado la Tabla 29, en la que se recomiendan tres
tipos de reconocimientos geotécnicos.
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Tabla 29. Tipo de reconocimiento recomendado. Elabo ración propia.
Condiciones de
cimentación
Tipo de terreno
Homogéneo Normal Heterogéneo
Favorables Reducido Normal Detallado
Normales Normal Normal Detallado
Desfavorables Detallado Detallado Detallado
La distribución de los reconocimientos dentro de una misma categoría dependerá del
tipo de obra a realizar. De este modo en el presente trabajo se han establecido 4
categorías dentro de un tipo de reconocimiento: áreas de gran extensión, apoyos
concentrados de estructuras, obras lineales y excavaciones y estabilidad de taludes.
La organización de los reconocimientos expuestos a continuación corresponde a una
fase de investigación de proyecto, siendo recomendable la adición de sondeos y
pruebas en las zonas de mayor complejidad.
4.1. Número de puntos de investigación en reconocim ientos normales
Este apartado afecta a terrenos normales con condiciones de cimentación normales a
favorables. La investigación se basará en la ejecución de sondeos con el
acompañamiento de ensayos de penetración. En el caso de realizar ensayos CPTU el
número global de sondeos puede reducirse siempre y cuando la interpolación entre
perforaciones se mantenga.
4.1.1. Áreas de gran extensión
Dentro de este grupo se incluyen zonas de explanadas con una superficie mayor a
3000 m2.
Para la investigación de estas áreas se recomienda una malla de reconocimiento
como la establecida en el Anejo 1. La distancia máxima entre sondeos de un mismo
perfil será entre 50 y 75 m, no siendo su número menor a 6 e intercalando entre ellos
al menos una prueba penetrométrica dinámica. Esta distancia puede verse alterada en
función del tipo de proyecto, definitivo o básico.
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Si el área de intervención fuera inferior a 3000 m2 se recomienda no situar los sondeos
en los límites de la parcela, alejándolos hacia el interior de 5 a 10 m de cada margen.
La profundidad de los reconocimientos deberá ser tal que se obtenga un perfil de
calidad de la zona. Comúnmente se ha desarrollado la idea de llevar los
reconocimientos hasta la localización de roca sana, en este caso deberá profundizarse
al menos 3 metros en ella para corroborar el buen estado del macizo. En el caso de
presentar considerables variaciones litológicas o de meteorización se recomienda
penetrar al menos 6 m.
Cuando la cimentación sea de tipo losa sobre suelos blandos la cota inferior de los
sondeos será aquella en la que la carga vertical inducida suponga el 10% de la presión
vertical original antes de la obra (ROM 0.5-05; CTE, 2007).
Si fuera posible se recomienda ejecutar al menos un sondeo considerablemente mayor
al resto para obtener datos en profundidad que verifiquen la información obtenida.
4.1.2. Apoyos concentrados
Se incluye en este grupo las cimentaciones superficiales y profundas de cualquier tipo
de estructura y áreas menores de 3000 m2.
Si se dispone de planos que indiquen las zonas en las que se va a ejecutar los apoyos
de la estructura es conveniente realizar los sondeos en dichas zonas. En caso
contrario deberá actuarse en una disposición de malla similar a la establecida en el
apartado anterior aunque más cerrada reflejada en el Anejo 2.
La distancia entre sondeos deberá ser de un máximo de 50 m, siendo recomendable
una separación de 30 a 40 metros en zonas desconocidas e intercalando pruebas
penetrométricas continuas, hasta cubrir la zona de posible cimentación. En cualquier
caso el número mínimo de sondeos se recomienda no ser menor de 4.
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Si la cimentación es de tipo superficial la profundidad a alcanzar por los sondeos
deberá ser como mínimo 1,5 ∙ 7 (m), siendo B el ancho de la zapata o 10 + √< (m),
siendo (<) el área de apoyo (GCOC, 2009).
En caso de cimentaciones profundas existen diferentes criterios según la normativa
utilizada, en algunos casos se distingue entre pilotes que vayan a trabajar por fuste y
por punta, en otros las variantes principales son la longitud estimada del pilote y su
diámetro.
En este documento y como norma general, en el caso de pilotes que trabajen por
punta, se recomienda realizar los sondeos hasta una profundidad en la que se
encuentre roca sana y proseguir una longitud de 10 diámetros y nunca menos de 3
metros si la calidad del macizo es buena.
En caso de pilotes que trabajen por fuste se puede adoptar la solución adoptada por la
GCOC (2009) que establece una longitud del pilote (�) a la que habría que sumarle 5
diámetros (� + 5 ∙ �) o bien 1,5 ∙ (� + 7), siendo 7 el ancho del conjunto de pilotes en
caso de adoptarse este sistema de cimentación.
En ambos tipos de cimentación, si se encontrara roca sana, se deberá profundizar en
ella al menos 3 metros si no se comprueban cambios litológicos severos y la
meteorización es de grado II o menor, según la ISRM.
Al igual que en el caso anterior se recomienda realizar al menos un sondeos más
profundo para conocer la estructura del subsuelo por debajo de la zona de
cimentación.
4.1.3. Obras de tipo lineal
En este grupo se pueden incluir actuaciones como terraplenes, apoyos a media ladera
o viaductos.
En zonas terraplenadas, en situaciones normales, se recomienda la ejecución de al
menos 2 líneas paralelas de reconocimientos si el terraplén tiene una anchura inferior
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121
a 50 m, Anejo 3. En el caso de poseer una anchura mayor se deberían ejecutar al
menos 3 líneas de reconocimiento.
La distancia entre perfiles transversales al eje del trazado deberá ser de entre 75 y 100
m, recomendando intercalar entre ellos pruebas penetrométricas. En el caso de
terraplenes de altura mayor a 15 m se recomienda reducir el intervalo de perfiles a 50
m.
En los tramos de viaducto las normas obligan a la ejecución de al menos un sondeo
por pila de apoyo siempre que el encepado de ese apoyo no tenga una longitud mayor
a 10 m. En caso contrario deberá realizarse al menos 2 sondeos.
En la zona de estribo se recomienda no realizar menos de 3 sondeos pudiendo ser
sustituido uno de ellos por una prueba de penetración dinámica continua.
La profundidad de los reconocimientos dependerá también del tipo de obra a realizar.
En la cimentación de apoyos de viaductos y estribos se remite al apartado 4.1.2 donde
ya se ha tratado el asunto en función del método de cimentación adoptado.
En el caso de terraplenes se debe investigar las posibles superficies de rotura, que
habrán de ser atravesadas por los sondeos que se pretendan ejecutar. De esta
manera se prestará especial atención a materiales con características geotécnicas
deficientes. En el caso de localizar horizontes rocosos se estudiará la naturaleza del
macizo y la disposición de las fracturas existentes. En el caso de que el apoyo del
terraplén este constituido por suelos blandos la profundidad de investigación �I� ha de
ser menor al ancho del terraplén (B), siendo recomendable I ≥ 7 + 7/2.
4.1.4. Anclajes y Soil Nailing
Este tipo de actuaciones requieren un conocimiento geotécnico muy detallado debido
al riesgo que conlleva su ejecución. Para ello ha de establecerse tres filas de
reconocimientos; una situada en el trasdós de la estructura, otra en el eje y la última
en el intradós. De este modo se controlan las características de todas las zonas que
actúan en este tipo de obra.
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122
En el eje se recomienda la realización de sondeos cada 30 m. En la zona de trasdós
se realizarán cada 45 m con intercalaciones de pruebas penetrométricas continuas. En
la zona de intradós se ejecutará un sondeo cada 60 m con intercalación de pruebas
penetrométricas continuas cada 30 m, Anejo 4.
Con el volumen de datos generados se realizarán perfiles geotécnicos de calidad
hasta comprender la estructura existente y sus variaciones en el espacio, si la
información geotécnica suministrada en esta fase no fuera suficiente se recomienda la
ejecución de sondeos en aquellas zonas más problemáticas.
La profundidad de los reconocimientos ha de ser de al menos dos veces la altura
prevista de pared en las zonas de eje y trasdós de la estructura. En la zona de intradós
será de al menos una altura de pared por debajo del futuro nivel de vaciado. Con estas
profundidades se pretende conocer las superficies de debilidad existentes y cubrir
posibles círculos de rotura y deslizamientos.
En los reconocimientos reducidos y detallados se recomienda seguir las notas
indicadas en la Tabla 30. La profundidad del reconocimiento será la misma que en las
actuaciones normales.
Tabla 30. Distribución de sondeos en los reconocimi entos reducidos y detallados. Elaboración propia.
Tipo de actuación Tipo de reconocimiento
Reducidos Detallados
Áreas de gran extensión Malla 100 x 100 m
Mínimo Malla 30 x 30 m
Apoyos concentrados 1 sondeo por apoyo o
malla de 75 x 75 m
2 sondeos por apoyo o
malla de 30 x 30 m
Obras de tipo lineal 1 línea paralela al eje con
puntos cada 100 m
3 líneas paralelas al eje con
puntos cada 50 m
Excavaciones y
estabilidad de taludes
Eje cada 45m
Trasdós cada 60 m
Intradós cada 75 m
Eje cada 15 m
Trasdós cada 30 m
Intradós cada 45 m
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4.2. Número de ensayos de laboratorio
La cantidad de ensayos requeridos para definir un parámetro dentro de una unidad
geotécnica deberá ser tal que dicho valor sea representativo. Para ello se ha de
establecer una cantidad mínima de ensayos que variará en función del parámetro a
determinar.
La separación inicial de unidades geotécnicas se realizará a partir de la testificación
del material extraído en los sondeos. Esta operación deberá ser ejecutada por un
técnico cualificado.
Para datos de identificación, densidad seca y humedad natural se recomienda analizar
al menos el 75% de las muestras de una misma unidad y no menos de 3 por cada tipo
de ensayo. Las muestras, si es posible, han de ser obtenidas de diferentes
reconocimientos, separados entre sí. En suelos de aspecto homogéneo no debe
espaciarse la toma de muestras más allá de 3 m. Así mismo, deberán caracterizarse
todos los niveles geotécnicos de la zona mediante este tipo de ensayos.
Si se dispusiera de los datos obtenidos de los ensayos anteriores sería conveniente
realizar una comprobación de la clasificación inicial de los diferentes niveles
geotécnicos.
En ensayos de estado diferentes a la densidad y la humedad natural se estudiarán al
menos el 25% de las muestras y no menos de 2 en aquellos horizontes que se desee.
Para ensayos de deformabilidad se recomienda la utilización de al menos 3 muestras
para obtener datos con lo que poder trabajar desde el punto de vista estadístico.
En ensayos de resistencia a compresión simple tanto en suelos como en rocas sería
pertinente caracterizar el material con al menos 2 pruebas o 3 si los anteriores
resultados difirieran en gran medida.
En pruebas de compresión triaxial ha de tenerse en cuenta que cada ensayo ha de
contar con 3 probetas. Se recomienda llevar a cabo 2 ensayos. Para este tipo de
procedimiento se ha de estar seguro de que las muestras ensayadas son de la misma
unidad ya que de no ser así arrojarían valores nada o poco concordantes.
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Para ensayos de corte directo, ya que los resultados que arrojan son más groseros, el
número de pruebas deberá ser mayor a lo establecido en los ensayos triaxiales. De
este modo se recomienda realizar al menos 3 ensayos con 3 muestras cada uno.
En cuanto a los ensayos químicos de agresividad de suelo y roca deberá realizarse al
menos 2 ensayos en aquellas formaciones en las que sea necesario.
Los ensayos de deformabilidad, resistencia y agresividad deberán ser ejecutados en
aquellos niveles susceptibles de estas características y en los que la información
obtenida tenga valor.
Las muestras para la realización de los ensayos de agresividad del agua deberán
tomarse teniendo en cuenta posibles divisorias para, en el caso de ser necesario,
ampliar la zona de investigación. Es conveniente la recogida de al menos 2 muestras
por zona, separadas entre sí un mínimo de 100 m, si fuera posible.
A continuación, Tabla 31, se expone un resumen con el número de ensayos previstos.
Tabla 31. Número de muestras a ensayar en función d el ensayo elegido. Elaboración propia.
Ensayo Nº de ensayos por nivel
geotécnico
Identificación 75% y al menos 3 por ensayo
Estado: densidad seca y humedad natural 75% y al menos 3 por ensayo
Otros ensayos de estado 25% y al menos 2 por ensayo
Deformabilidad en edómetro 3
Resistencia a compresión simple (RCS) 3
Compresión triaxial 2 (necesarias 3 probetas)
Cort e directo 3 (necesarias 3 probetas)
Agresividad de suelo o roca 2
Agresividad de agua 2 separados 100 m
En obras de especiales características geotécnicas se recomienda ampliar el número
de ensayos en un 50% en los casos que sea posible.
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5. FUTURAS ACTUACIONES
Durante la redacción de este Tesina de Máster no ha sido posible abarcar todos los
métodos constructivos ni de mejora del terreno. Del mismo modo es complicado en un
documento de esta índole explicar todos los trabajos que se pueden realizar en un
laboratorio. Es por ello que se mencionan a continuación las posibles líneas de
investigación futuras.
Sería interesante tratar de aunar criterios y recomendaciones aportados por la diversa
normativa existente, tanto a nivel europeo como americano. En el caso de España son
los técnicos encargados así como la Dirección de Obra los responsables de definir la
normativa utilizada en cada caso.
Queda para futuras investigaciones los reconocimientos y ensayos más utilizados en
obras como túneles o presas, complejo debido al gran volumen de información
requerida y su idiosincrasia.
Debido a la gran diversidad de actuaciones algunas no ha sido posible definirlas en
este trabajo, quedando pendiente la redacción de técnicas como pantallas, drenajes,
rellenos o desmontes.
Otra posible investigación sería realizar un estudio sobre la puesta en obra de residuos
que se pudieran aprovechar, relacionándolo con los ensayos necesarios.
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6. CONCLUSIONES
No todos los problemas geotécnicos pueden abordarse desde el mismo punto de vista,
ya que eso puede incurrir en reconocimientos y ensayos inútiles o repetitivos.
La realización de una obra o la ejecución de una técnica concreta han basarse en
ensayos de laboratorio y campo justificados. Es por ello que cada técnica requerirá de
ensayos de obligado cumplimiento así como de algún otro de tipo adicional necesario
para obtener información puntual.
Ha quedado patente la necesidad de realizar buenos perfiles geotécnicos mediante la
ejecución de sondeos, pruebas penetrométricas de calidad y técnicas geofísicas que
ayuden a comprender la estructura presente en el subsuelo.
La información suministrada por los ensayos de estado e identificación es común a
todas las técnicas analizadas. Ello es debido al interés que tiene predecir el
comportamiento del suelo mediante ensayos rápidos y sencillos como la
granulometría, los límites de Atterberg, la densidad seca y la humedad del suelo.
La presencia de agua es siempre un condicionante para la ejecución de una obra, es
por ello que la determinación del nivel freático deberá llevarse a cabo en condiciones
estrictas, comprendiendo la estacionalidad de los niveles.
El espaciamiento entre puntos de reconocimiento dependerá de las características del
terreno así como de los criterios de cimentación. Se ha descrito para cada tipo de obra
unas separaciones mínimas.
El número de pruebas a realizar para definir un nivel geotécnico no puede ser
constante y dependerá del parámetro a definir y de las características del material
ensayado.
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7. REFERENCIAS
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ANEJO 1. SITUACIÓN EN PLANTA DE LOS
RECONOCIMIENTOS GEOTÉNICOS EN ÁREAS DE
GRAN EXTENSIÓN
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ANEJO 2. SITUACIÓN EN PLANTA DE LOS
RECONOCIMIENTOS GEOTÉNICOS EN ZONAS DE
APOYOS CONCENTRADOS
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ANEJO 3. SITUACIÓN EN PLANTA DE LOS
RECONOCIMIENTOS GEOTÉNICOS EN OBRAS DE
TIPO LINEAL
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ANEJO 4. SITUACIÓN EN PLANTA DE LOS
RECONOCIMIENTOS GEOTÉNICOS EN
EXCAVACIONES Y ESTABILIDAD DE TALUDES