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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.