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APLICACIONES
Revista Bit, Junio 2000
ARNAUD CHAPUIS
Ingeniero Civil ECP París – UPM Madrid
Solétanche Bachy Chile S.A.
GENERALIDADES - CAMPO DE
APLICACION
Consolidación de suelos
Hoy en día, la ingeniería geotécnica
ofrece distintas alternativas para conso-
lidar suelos y mejorar sus característi-
cas mecánicas, entre las cuales pode-
mos destacar:
- Drenajes, congelación
- Consolidación electroquímica
- Vibroflotación, columnas de balasto
- Compactación dinámica o mediante
explosivos
- Compactación por inyección sólida
- Columnas de Colmix‚ (minipi lotes de
suelo cemento)
Este artículo presenta algu-
nas aplicaciones de consoli-
dación de suelos arenosos o
gravosos mediante inyeccio-
nes de geles de silicato duro,
para permitir la realización de
excavaciones en entorno ur-
bano, para socalzados o túneles.
CEMENTADOR APLICACIONES
Cementos Suelos con permeabilidad elevada(ej. rellenos heterogéneos)
Cemento y bentonita Suelos o arenas de granulometría
gruesa a fina granulares
Microcementos Todos los suelos anteriores
Arenas de granulometría fina a muy fina
Productos químicos como resinas o
geles de silicato con aditivo endurecedor
- Jet-Grouting (cementación mediantechorros de lechada a muy elevadas
presiones)
- Inyecciones de consolidación.
Esta amplia gama permite solucionar la
gran mayoría de los problemas ligados a la
realización de obras en suelos de mala ca-
lidad, que sean rellenos artificiales, gravas,
arenas, arcillas, con o sin napa freática.
La elección de la técnica depende de fac-
tores tan variados como son el tipo de sue-
lo, el volumen de suelo a consolidar, el ca-
rácter temporal o permanente de la consoli-
dación, la resistencia final deseada para el
material consolidado, o el entorno de la obra.
A continuación, presentamos las aplica-
ciones de la consolidación mediante inyec-
ciones de gel de silicato duro, técnica cuya
aplicación se ha hecho efectiva en Chile en
varias oportunidades en el marco de obras
de excavaciones urbanas.
INYECCIONES DE CONSOLIDACION
La consolidación mediante inyecciones selogra con la incorporación a presión en el
suelo de lechadas de productos cementa-
dores que al fraguar en el suelo lo consoli-
dan. La elección del cementador depende
en gran parte de la granulometría, de la
permeabilidad y del grado de compacidad
del suelo a tratar, tal como lo muestra la
tabla siguiente:
En nuestro país, para la consolidaciónde suelos arenosos o de gravas arenosas,
la alternativa más conveniente a la utiliza-
ción de microcementos (que son productos
importados y de costo muy elevado) es la
inyección de geles de silicato de sodio.
El silicato de sodio, mezclado con agua
y un aditivo endurecedor, forma un gel de
viscosidad muy baja (lo que permite una
excelente penetración en el suelo), y de
tiempo de fraguado controlable (minutos u
horas, dependiendo de la dosificación).
La utilización de geles de silicato está
limitada por su carácter temporal (el trata-
miento tiene una vida útil de algunos años,
dependiendo de las propiedades del suelo),
lo que no importa en los casos que nos in-
teresan, en los que se busca una consoli-
dación provisoria mientras se ejecuten los
trabajos.
APLICACIONES DE LAS
INYECCIONES DE GEL DE
SILICATO PARA LA REALIZACION
DE EXCAVACIONES URBANAS
En el caso de obras urbanas, las aplica-
ciones más relevantes del método son:
- Consolidación del suelo de fundación de
una estructura previo a su socalzado
(ver fig. 1-a),
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APLICACIONE
Revista Bit, Junio 2000
putarizado facilita la interpretación d
los datos de inyección y resulta fund
mental para asegurar el control de c
lidad de los trabajos.
EXPERIENCIA DE OBRAS DE
CONSOLIDACION MEDIANTE
INYECCIONES DE GEL DESILICATO EN CHILE
La experiencia nacional se ha obt
nido principalmente en los suelos ar
nosos de la zona costera de la V R
gión. Entre las obras más relevante
podemos destacar:
- Edificios Marina Centro, en Viña del M
(1996): socalzado de un edificio de d
pisos, para permitir la realización de u
excavación de seis metros de profun
dad en arena.
- Consolidación del suelo previo a la ex-
cavación de un túnel con tratamiento
desde la superficie (ver fig. 1-b),
- Consolidación del suelo previo a la ex-
cavación de un túnel con tratamiento al
avance (ver fig. 1-c),
SECUENCIA DE EJECUCION
Para asegurar la homogeneidad del
tratamiento de consolidación en un volu-
men de suelo considerado, la inyección de
gel se debe realizar con el método IRS
(Inyección Repetitiva y Selectiva), a tra-
vés de tubos de manguitos, de PVC o
metálicos según la presión de inyección
requerida.
Estos tubos presentan perforaciones
radiales equidistantes en toda su longi-tud, cubiertas con bandas elásticas (man-
guitos). La inyección se realiza haciendo
coincidir los orificios de un obturador o
packer doble con las perforaciones de un
manguito, logrando así un tratamiento se-
lectivo por cada tramo de suelo.
La secuencia de ejecución se describe
a continuación:
- Etapa 1:
Perforación con método de rotopercu-
sión y entubación simultánea.
- Etapa 2:Instalación del tubo de manguitos en una
lechada de recubrimiento.
- Etapa 3:
Inyección con obturador doble a través
del manguito.
- Etapa 4:
Inyección o reinyección de manera se-
lectiva de todos los manguitos.
Figura 1-a Figura 1-b Figura 1-c
Este método permite repetir a vo-
luntad la inyección del volumen de sue-
lo correspondiente a un manguito con-
siderado, hasta cumplir con los crite-
rios de diseño (presión o volumen de
admisión final). En el caso de obras de
gran magnitud, la utilización de equi-
pos controlados por un sistema com-
Secuenciade inyec-
ción con
tubos de
manguitos.
Perforación para coloca-
ción de tubos manguitos.
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- Tienda Ripley, en Valparaíso (1998):
socalzado de cuatro edificios en una
altura de dos a cuatro metros. El ed i-
ficio más pesado generaba una sobre-
carga a nivel de sus fundaciones de 60
toneladas por metro lineal.- Terminación del Gran Colector Viña-Val-
paraíso para ESVAL, tramo en ciudad
(1997-1998): realización de tapones
inyectados con gel duro (“Break-in” y
“Break-out”) al inicio y al fin de cada
tramo excavado con máquina tunelera
con presión hiperbárica.
- Mal l Mar in a A rauc o, Vi ña de l Mar
(1999): entibaciones de gran al -
tura (hasta 12 metros) en arena.
En cada oportunidad, se ha podido com-
probar la eficiencia del tratamiento de con-
solidación, logrando mejorar sustancial-
mente las resistencias al corte y a la com-
presión de los suelos, lo que permitió dar
seguridad durante los trabajos.
Para obras de
socalzados, el tra-
tamiento previo de
consolidación me-
diante gel de silica-
to se combina per-fectamente con la
construcción de un
muro de hormigón
proyectado anclado
al suelo.
Los geles de si-
licato, además de
consolidar los sue-
los, tienen un efec-
to impermeabilizan-
te, que puede llegar
a ser fundamental,
en particular en el
caso de excavacio-
nes o túneles reali-
zados bajo el nivel
de la napa freática.
BIT
Vista de la arena
consolidada.
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