12.4.11

INYECCIONES DE COMPACTACION

El método de Compactación Estática se basa en la inyección en el terreno de un mortero de baja movilidad, de forma que la mezcla inyectada no fluya por el terreno, quedando concentrada alrededor del punto de inyección. Este mortero se inyecta a una presión de hasta 40 bares y con un asiento en el cono de Abrams menor de 8 cm, lo que permite una correcta densificación. El material inyectado rellena los huecos y compacta o estabiliza el suelo que rodea a la zona tratada.
Posteriormente el cemento del mortero fragua confiriéndole resistencia y dureza al mismo.
Es importante que durante la inyección se produzca un desplazamiento del terreno sin romper su estructura.

1. Instalación de tubería de inyección: La perforación se realiza a rotación o rotopercusión en función de las características del terreno.
2. Inyección de Compactación El mortero se prepara en la mezcladora y se inyecta a presión en el terreno mediante una bomba específica para este tipo de trabajos.
Mientras, se va introduciendo o extrayendo gradualmente la tubería de inyección, creando una columna formada por bulbos cuasi-esféricos que se intersectan entre sí.
3.Compactación por fases: Con el fin de conseguir una compactación uniforme del suelo, las inyecciones se ejecutan en una malla primaria y posteriormente una secundaria. En el caso de tratamientos locales, las
inyecciones se realizan en los puntos y con las inclinaciones definidas por el cálculo.
Aplicaciones de las Inyecciones de Compactación. Tipologías
Mejora de suelos
Mejora de suelos con baja capacidad portante, aumentando la densidad relativa del mismo. Compactación de suelos no cohesivos, especialmente aquéllos con baja o media densidad con intercalaciones de capas duras o cementadas. Puede emplearse como alternativa o como complemento a cimentaciones mediante pilotes, o mejoras del suelo mediante columnas de grava.
Estabilización y recalce de cimentaciones
Incrementando o restaurando la capacidad portante del suelo bajo cimentaciones existentes, por ejemplo en casos de incrementos de sobrecargas o para reparar daños producidos por asientos. Esta técnica es una alternativa al procedimiento de Jet Grouting y/o sirve como pretratamiento para aplicar las técnicas de Jet Grouting e Inyecciones de Fracturación. Recuperación de la capacidad portante o incremento de ésta a lo largo del fuste o la punta de cimentaciones profundas existentes.
Relleno de cavidades
En suelos muy porosos, erosionados o con cavidades, por ejemplo en zonas de relleno que no han sido suficientemente compactadas, zonas afectadas por fenómenos de karst, suelos dañados por la rotura de conducciones hidráulicas, etc.
Aplicaciones de las Inyecciones de Compactación. Ámbito de aplicación
El método de Compactación Estática es especialmente apropiado para el tratamiento de suelos no cohesivos, especialmente si se trata de suelos con densidades de bajas a medias.
Esta técnica se emplea también en suelos cohesivos con el fin de Introducir en ellos elementos de mayor resistencia y capacidad portante, mejorando el comportamiento del suelo frente a las sobrecargas.
El empleo de esta técnica en arcillas saturadas, provoca un incremento momentáneo de la presión intersticial por lo que se puede combinar con otras técnicas.

Ventajas:
- Posibilidad de empleo en tratamientos puntuales.
- Altos rendimientos que facilitan una rápida instalación.
- Gran abanico de posibles aplicaciones.
- Posibilidad de empleo en una gran variedad de suelos.
- Capacidad de aplicación en emplazamientos de difícil acceso y con fuertes restricciones de gálibo.
- Debido a los criterios de inyección previamente impuestos, no se producen sobreconsumos de mortero.
- No es necesario conectar las columnas de mortero a las zapatas o a la estructura.
- Tratamiento no destructivo y compatible con las cimentaciones existentes.
- Alternativa económica frente al saneo y sustitución de terreno o al pilotaje.
- Capacidad de alcanzar profundidades fuera del rango de aplicación de otros métodos.
- Aplicaciones a zonas locales con estratos confinados.

Procedimiento de trabajo
Puesta en común de los detalles de la obra con los técnicos del cliente y/o la propiedad.
Elección e instalación de los puntos de control de movimientos de la estructura a reforzar. La primera lectura se realizará con anterioridad a los trabajos de perforación e inyección.
Se realiza la perforación hasta la profundidad requerida, definida previamente en la fase de diseño.
Una vez alcanzada la profundidad requerida, se procede a la inyección del mortero, controlando la presión y el volumen inyectados en el terreno. Después de haber inyectado el volumen definido en proyecto para cada fase, o aquél compatible con todos los criterios de inyección, se procede a la extracción del varillaje entre 30 y 50 cm, dando comienzo a la siguiente fase de inyección.
En determinadas ocasiones puede ser aconsejable realizar la perforación en sentido inverso, de arriba abajo.
El mortero empleado está compuesto por arena, cemento y aditivos plastificantes.
El proceso completo consta de las siguientes fases:
Instalación de la tubería de inyección
-Perforación.
-Es importante el posicionamiento.
-Registro de la información del terreno obtenida de la perforación.

Comienzo de la inyección
-Normalmente de abajo a arriba aunque puede ejecutarse a la inversa.
-El control y calidad del mortero es importante.
-Normalmente la presión y/o el volumen están limitados.

Continuación de la inyección
-Se controla la presión, el volumen y el cono del mortero.
-La planificación de la secuencia de puntos de tratamiento es muy importante.

Criterio de inyección:
El desplazamiento del terreno circundante al punto de aplicación de la inyección provoca movimientos en el terreno. Los criterios para finalizar una fase de inyección y pasar a la siguiente son los que se enumeran a continuación:
1 Cuando se alcance el volumen de mortero inyectado definido para cada fase.
2 Cuando se alcance la máxima presión indicada en las especificaciones de proyecto.
3 Cuando se produzca reflujo de mortero a través del taladro de la perforación.
4 Cuando se produzcan movimientos en la estructura o en la plataforma de trabajo, fuera del rango admisible establecido por cálculo.
Control de Calidad
La calidad e idoneidad del mortero fresco deben ser controladas mediante la medida del asiento en el cono de Abrams. También se verificará la resistencia a la compresión simple.
El grado de compactación alcanzado puede ser controlado mediante los siguientes parámetros, dependiendo del objetivo perseguido y de las condiciones del suelo:
- Evaluación de los datos recopilados por el sistema de registro de parámetros instalado en los equipos de perforación e inyección.
- Control de movimientos en la plataforma de trabajo o en la estructura para asegurar los correctos parámetros de ejecución.
En función del tipo de terreno y del objetivo de mejora perseguido, se definirán los ensayos de control, que podrían ser:
- Ensayos penetrométricos (CPT, SPT) antes y después del proceso de inyección en suelos no cohesivos, crosshole, u otros.

Investigaciones previas, Consideraciones geotécnicas y toma de datos en obra
Investigaciones previas
Para un tratamiento eficaz de inyecciones de compactación, es necesario tener un buen conocimiento de las condiciones del subsuelo. Disponer de un completo informe geotécnico facilitará el diseño de una correcta campaña de inyecciones, así como el conocimiento de las condiciones de estructuras cercanas.
Consideraciones geotécnicas
Hay una serie de requisitos que deben cumplirse para propiciar un correcto funcionamiento de las inyecciones de compactación:
- La tensión vertical en el estrato a tratar debe ser suficiente para permitir que la inyección desplace horizontalmente el terreno. Una elevación excesiva de la superficie evitará una correcta densificación.
- En suelos saturados, la velocidad de inyección deberá ser lo suficientemente lenta como para permitir disipar la presión intersticial. La secuencia de inyecciones es muy importante.
- Deberán evitarse los suelos con arcillas saturadas o expansivas.
- En los estratos más compresibles se producirá un mayor desplazamiento. Las inyecciones de compactación focalizan la mejora en las zonas más necesitadas.
Tomade datos
El personal cualificado de KELLERTERRA a cargo de la obra anotará sistemáticamente los siguientes datos:
- Elevación y asientos en el terreno y en las cimentaciones alrededor de la perforación.
- Volumen inyectado en cada fase.
- Presión de inyección alcanzada en cada fase.
- Criterio de finalización alcanzado en cada fase.
- Parte diario de trabajo.
Condiciones de mejora. Experiencia previa
Habitualmente se necesita una presión de confinamiento de 7 T/m para maximizar la densificación. Para menores presiones se producirá una densificación limitada. La presión puede ser producto del peso del suelo, sobrecarga o cargas de cimentación.
Cuando el objetivo del tratamiento es una densificación del terreno, se aplica a cada fase de la inyección unos criterios de presión y de índice de sustitución. Este índice o ratio se determina en función de la densidad inicial del terreno y del desplazamiento necesario para conseguir una
mejora efectiva.
Índice de sustitución=Vol de inyección/Vol de suelo tratado
5=15% (Valores usuales)
La experiencia ha demostrado que el espaciamiento entre puntos de tratamiento no debe superar los 2 ó 3m.
El criterio de máxima presión de inyección previene la fracturación del terreno, el levantamiento del mismo, y limita el volumen de inyección de mortero.
La fases de inyección en vertical se separan habitualmente en intervalos entre 30 y 100 cm.