CONSTRUCTIVO AÑO 17 EDICIÓN 104 OCTUBRE-NOVIEMBRE 2015 WWW.CONSTRUCTIVO.COM PRECIO: S/. 25.00

REVISTA AL SERVICIO DEL DESARROLLO Y PROMOCIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN

MEJORAS DEL TERRENO

COMPACTACIÓN DINÁMICA

ÍNDICE

Entrevista profesor Ricardo Valiente Sanz Pág 1

o Caso práctico: Proyecto de Urbanización del Plan de Reforma Interior del sector APD21 Pág 1

Otros casos prácticos

o L.A.V al Levante: Tramo Elche-Crevillente Pág 3

o Plataforma logística de Zaragoza Pág 3

o Z.A.L para el uso logístico e industrial en el puerto de Ceuta Pág 3

o Tanque de almacenamiento de gas natural licuado en el puerto de Barcelona Pág 4

o E.D.A.R en Arroyo Culebro Pág 4

o Nuevo acceso ferroviario al Levante: Tramo Almansa-La Encina Pág 4

o Autopista radial R-3 en la zona de las Minas de Sepiolita de Vicálvaro (Madrid) Pág 5

Pasatiempos Pág 6

COMPACTACIÓN DINÁMICA 1

EL PROFESOR DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA, RICARDO VALIENTE

SANZ, UNO DE LOS POCOS PROFESORES DE LA ESCUELA QUE HA TENIDO UN TRATO

MÁS ÍNTIMO CON LA COMPACTACIÓN DINÁMICA, HA SIDO TAN AMABLE DE

CONCEDERNOS UNA BREVE ENTREVISTA, DETALLADA A CONTINUACIÓN:

Profesor Ricardo Valiente Sanz

P: ¿En qué consiste la compactación dinámica?

R: Es una técnica de mejora del terreno. Fundamentalmente consiste en

golpear energéticamente el subsuelo para mejorar sus características. Para

ellos necesitamos un equipo clásico, formado por una grúa de alto tonelaje y

una maza que elevamos y dejamos en caída libre. De esta forma, cortando el

terreno se crean una serie de cráteres y ondas que mejoran las

características del terreno, entre ellas, su resistencia.

P: ¿Qué ventajas presenta con respecto a otros métodos de mejora?

R: Primero habría que cribar en que litología de suelo nos encontramos. Cada

técnica está pensada fundamentalmente para una naturaleza de suelo. El

origen de la compactación dinámica fue para suelos granulares. Entre las

ventajas se encuentra que es una técnica relativamente económica, nada

más necesitamos una grúa, que es fácil de conseguir, una maza, y empezar a

golpear. No necesitamos un equipo especializado, por lo que hay mayor

facilidad para encontrar maquinaria, incluso la podemos suministrar

nosotros mismos como jefes de obra. ACCIONA por ejemplo, empezó usando

sus propios equipos, diseñando ellos mismos las mazas (que siempre se

rompían). Es una técnica bastante rápida respecto a otras como pueden ser

las columnas de grava y útil para grandes extensiones.

P: ¿Podría contarnos algún ejemplo de este método en su experiencia

profesional?

R: Hace unos años nos encargaron llevar a cabo el diseño, dirección y control

de un tratamiento en unos rellenos hidráulicos en el puerto de Sagunto, en la

dársena sur, donde se empleó este método de mejora del terreno. También

hemos podido participar en la compactación dinámica de unos rellenos

antrópicos en la zona de un antiguo préstamo que se había procedido a

rellenar con materiales de construcción en la plataforma logística de la

Generalitat Valenciana, a la altura del Ribarroja del Turia. Los resultados han

sido satisfactorios en todos los casos.

NOS HA FACILITADO UNA DE LAS OBRAS QUE LLEVÓ A CABO, JUNTO CON LA

EMPRESA MENARD ESPAÑA, LA CUAL QUEDA EXPUESTA A CONTINUACIÓN:

Situación y antecedentes de la actuación

La actuación se enmarca dentro del proyecto de urbanización del Plan de

Reforma Interior del sector APD21, en las inmediaciones del Puerto de

Alicante. Esta actuación representa la urbanización del último reducto de

suelo industrial libre en la ciudad de Alicante. La problemática geotécnica de

esta zona (Barranco de las Ovejas y la zona de Mercalicante) es la presencia

de rellenos antrópicos sueltos hasta profundidades de 14-16 m. Por ello, se

contemplaron desde el principio soluciones de tratamiento del terreno que

solventasen posibles problemas de asientos futuros, tanto diferidos por

efecto de las cargas como aquellos producidos por el efecto de posibles

subidas de la lámina de agua por inundaciones en la zona.

Ubicación del sector APD21

Descripción de la obra

La zona ha sido durante décadas un área de vertido de rellenos de

explanaciones y obras diversas. Una campaña geotécnica realizada en 2003

identificó que se alcanzaban espesores de relleno de 14-16 m. La campaña

de campo consistió en sondeos con extracción de muestras, ensayos SPT y

penetrómetros dinámicos tipo DSPH. El espesor de los rellenos y su

compacidad resultaron ser heterogéneos, además, no se identificó el nivel

freático en ninguno de los ensayos. Todo esto, junto con la naturaleza de los

rellenos y el carácter predominantemente granular, condujo a la elección de

la compactación dinámica como el tratamiento más adecuado para el

acondicionamiento de los terrenos de cimentación, realizada a través de la

empresa Menard España.

Objetivos del tratamiento

En el proyecto se planteó que en las zonas de relleno con espesores

inferiores a 5 m se empleara una compactación dinámica superficial,

mediante un equipo de compactación ligera tipo R.I.C.; por otro lado, para

zonas de relleno donde los espesores oscilan entre 5-16 m, se estableció una

compactación dinámica profunda, donde la energía se aplicaría en tres

pasadas sucesivas, siendo la última ejecutada con el R.I.C.

Menard España, debido a su experiencia, planteó desde el principio otro tipo

de actuación: en las zonas con espesores de relleno inferiores a 5 m se

emplearían equipos clásicos de compactación dinámica profunda; mientras

que en las zonas con espesores de relleno entre 5 y 12 m, planteó el mismo

tratamiento pero con una energía unitaria y específica superior.

Dicho tratamiento permitía los siguientes resultados:

- Zonas de relleno con espesores inferiores de 5 m:

homogeneización de los parámetros mecánicos en todo el

espesor, con reducción de asientos diferidos y diferenciales;

obtención de valores superiores a N30 = 15

- Zonas de relleno con espesores entre 5 y 12 m: homogeneización

de los parámetros mecánicos en todo el espesor, con reducción

de asientos diferidos y diferenciales; obtención de valores

superiores a N30 = 15 en los primeros 8-9 m y superior a N30 = 10

entre 9-12 m; creación de una costra compacta en los primeros 8-

9 m que permita la reducción y control de los asientos

diferenciales.

Con el fin de poder llevar a cabo correctamente el análisis de la efectividad

del tratamiento, Menard España ejecutó una campaña de ensayos

complementarios previos al arranque de los trabajos. Se realizaron sondeos

de extracción con ensayos presiométricos en su seno y ensayos

penetrométricos del tipo DPSH.

COMPACTACIÓN DINÁMICA 2

Campaña complementaria ensayos previos propuesta de Menard

Tramo de pruebas. Dimensionado de la solución

Conforme a la metodología de trabajo de Menard España, se determinaron

varias zonas de ensayos, según zonas de tratamiento superficial o profundo,

con el fin de acotar la energía a aplicar y la efectividad del tratamiento. Para

ello, se ejecutaron mallas de 4x4 m y 5x5 m con una única fase de golpeo y

7x7 m con dos fases intercaladas, donde se replantearon 9 huellas por malla.

En dichas zonas se realizaron los siguientes controles:

- Control asintótico del asiento en huella para acotar el golpeo

óptimo a aplicar según el espesor.

- Control del asiento circundante a la huella con el fin de concretar

la apertura de malla.

- Control de la profundidad, diámetro y volumen de cada huella.

- Ensayos de control con penetrómetros dinámicos tipo DPSH.

Vista aérea zona de ensayos

De este modo, se observaron los siguientes fenómenos: se cumplían

correctamente los objetivos prefijados, con mallas de 4x4 m en tratamientos

superficiales y mallas de 5x5 m en tratamientos profundos; y que se producía

una descompresión del primer metro debido a la metodología de trabajo, lo

cual sería tratado compactando a continuación el fondo con medios

mecánicos.

En función de estas zonas de ensayos y de los fenómenos observados, se

definió el procedimiento de ejecución, el cual fue sufriendo modificaciones

según el avance de la obra, en función de las peculiaridades y respuestas del

terreno.

Desarrollo de la obra

En las siguientes tablas I y II se exponen las energías unitarias y específicas

aplicadas, comparándolas con las previstas en proyecto. Se observa un

considerable incremento de dichas energías, esto se debe a una serie de

imprevistos que ocurrieron durante la obra:

- En ciertos viales con compactación dinámica profunda se constató

que los rellenos eran más flojos de lo previsto, lo que obligó a

disminuir el tamaño de la malla, pasando a ser de 4x4 m, así como

a pre-excavar en cada huella unos 2-3 m con el fin de aumentar la

energía transmitida al terreno.

- En algunas zonas de tratamiento con compactación dinámica

profunda se detectaron materiales plásticos en superficie (3-4 m)

que provocaban un efecto ventosa. Debido a esto, se tuvo que

elevar la masa a una altura menor rellenando al mismo tiempo las

huellas con material granular. Cuando se consiguió controlar esta

zona se comprobó que la energía no había conseguido traspasar

una capa dura situada a 5-6 m, por lo tanto se decidió proceder a

una segunda fase de la misma amplitud anterior (5x5 m),

intercalada con la primera fase de pre-excavación, para reducir el

espesor de los lentejones plásticos, golpeando desde 24-25 m.

- En otras zonas el fenómeno detectado fue la existencia de capas

intermedias de residuos de construcción con grandes bolos a unos

5-7 m de profundidad. En estas zonas se golpeó con una segunda

fase, con una amplitud de 5x5 m, intercalada con la primera fase

con una pre-excavación.

Tablas I y II. Energía unitaria y específica aplicada por zonas

Estas anomalías se detectaron en aproximadamente el 50% de la superficie

tratada.

COMPACTACIÓN DINÁMICA 3

Control y seguimiento durante y tras el tratamiento

Para el control del tratamiento, Menard ejecutó cerca de 100 ensayos

penetrómetros tipo DPSH y 5 ensayos CPT. El análisis de la efectividad de la

mejora se llevó a cabo mediante una comparativa cualitativa entre los

ensayos penetrómetros previos y posteriores al tratamiento y después, se

correlacionaron los ensayos obtenidos, basándose en obras anteriormente

ejecutadas, para obtener la deformabilidad equivalente del terreno y estimar

los posibles asientos que se pudieran producir.

Se observó que en toda la superficie tratada se produjo un descenso global

medio de la parcela de aproximadamente 40 cm.

El análisis de deformabilidad se llevó a cabo en varias partes. Utilizando los

datos reales de asientos y comportamiento de rellenos medidos en obras

ejecutadas con una energía similar, el análisis de asientos futuros arrojó en

todo momento valores inferiores a 1,50 cm, mientras que los asientos

máximos esperables en el caso de inundaciones no superaban en ningún

momento los 2,50 cm.

Comparativo de medias penetrométricas

OTRAS OBRAS EN LAS QUE SE HA EMPLEADO LA COMPACTACIÓN DINÁMICA PARA

MEJORAR LAS CONDICIONES DEL TERRENO SON EXPUESTAS A CONTINUACIÓN:

Mejora del terreno del cimiento de las cuñas de transición del L.A.V al

Levante: Tramo Elche-Crevillente (Alicante)

Vista de las huellas producidas en la compactación dinámica

El terreno estaba constituido por mantos de arrollada de arenas y gravas y

limos arenosos de baja densidad con carbonataciones secundarias. Era un

tipo de terreno susceptible a colapso por humectación. Se realizó la

compactación en una superficie de unos 4.924 m2.

Representación de los terrenos del tramo Elche-Crevillente

Plataforma logística de Zaragoza

Se trataba de una superficie de 130.000 m2 para la instalación de naves

industriales de uso logístico. El terreno estaba formado por rellenos

antrópicos (limos, margas y yesos), con compacidades muy bajas y con

espesores en algunas parcelas de 35-40 m. Con el tratamiento se pretendía

producir un horizonte de elevada compactación en los primeros 8-10 m para

poder cimentar las naves industriales. Se pretendía conseguir una capacidad

portante de 2 kp/cm2 y un asiento máximo admisible de 25 mm, además de

la anulación potencial del riesgo de colapso.

Vista aérea de la plataforma logística de Zaragoza

Mejora de los viales del nuevo Z.A.L para uso logístico e industrial en el

puerto de Ceuta

En este caso, el terreno estaba compuesto por rellenos antrópicos (todo uno

de filitas gneises en una matriz mezcla de arenas, limos y arcillas, con

presencia de restos orgánicos en los primeros metros). La compacidad era

muy baja en los primeros 5-6 m. Existencia del nivel freático a unos 2 m de

profundidad. El espesor de este relleno era de 12-15 m. El objetivo del

tratamiento consistía en homogeneizar el terreno de cara a asientos,

posibles blandones y riesgo de colapso por macrohuecos. La superficie de

aplicación fue de unos 18.000 m2. El proceso se llevó a cabo en cuatro fases

de golpeo más una de planchado.

Vista aérea del puerto de Ceuta

COMPACTACIÓN DINÁMICA 4

Compactación dinámica en el puerto de Ceuta

Mejora del terreno para la cimentación de un tanque de almacenamiento

de gas natural licuado en el Puerto de Barcelona

La obra consistía en la construcción de un tanque de 28,20 m de diámetro y

33 m de altura con una capacidad de 150.000 m3, apoyado sobre una losa

circular de 40 cm de canto y un anillo de cimentación perimetral de 3,3 m de

ancho y 0,80 m de espesor. El terreno en la zona donde se quería situar el

tanque estaba formado por un relleno de saulo procedente de cantera con

un contenido en finos inferior al 5%. En la primera fase de la obra se retiró

hasta la cota -4,50 m y se aportó un terraplén hasta la cota 2,50 m. Este

relleno se apoyaba en un estrato de arcillas de un espesor de 1 a 3 m de

consistencia floja a firme (Nspt de 5 a 11), que daban paso a un paquete de

arenas de unos 3 m de potencia (Nspt de 6 a 18) y finalmente, unos

limos/arcillas de espesor 4 m (Nspt de 2 a 8). El nivel competente se situaba a

18 m de profundidad. El objetivo del tratamiento era la densificación del

relleno para conseguir un valor del módulo de deformación media de 30

MPa. Después de realizar la mejora, se hizo un control del terreno mejorado

mediante penetrómetros dinámicos, estáticos y presiómetros, obteniendo

un módulo de deformación media de 38-45 MPa, una carga admisible de 0,4

a 0,65 MPa y un descenso de 45-50 cm.

Vista aérea de la zona donde se colocó el tanque

Huella provocada por la maza

Mejora del terreno para la cimentación de los elementos del E.D.A.R en

Arroyo Culebro

Se pretendía colocar un terraplén de 5 a 6 m, donde interiormente se

enterrarían los diferentes elementos de la depuradora, sobre aluviones flojos

de arenas limosas saturadas con espesores de suelos flojos de 6 a 8 m. Con la

compactación dinámica se buscaba la densificación del terreno alcanzando

con ello un valor del módulo de deformación media de 30 MPa. Al finalizar el

tratamiento, se llevó a cabo un control con penetrómetros dinámicos,

estáticos y presiómetros, obteniendo módulos de deformación medios de

38-45 MPa y una carga admisible de a 0,4 a 0,65 MPa. En la ejecución de la

compactación dinámica se emplearon tres equipos de compactación sobre

orugas.

Vista aérea de la ubicación de la depuradora

Equipo de grúas trabajando simultáneamente

Mejora del terreno del cimiento del terraplén para el nuevo acceso

ferroviario al Levante. Tramo Almansa-Nudo de la Encina

Se encontraron con un terreno formado por aluviocoluviales de limos

arenosos de baja densidad con riesgo de colapso. El espesor de estos suelos

era de 4 a 14 m. Con la compactación dinámica se pretendía eliminar el

riesgo de colapso. Se trató una superficie de 21.000 m3 y se tuvo que realizar

una excavación y recompactación con rodillos en el metro superior. Se

llevaron a cabo controles mediante penetrómetros dinámicos para

comprobar que se habían conseguido los objetivos propuestos.

Tramo Almansa-La Encina

COMPACTACIÓN DINÁMICA 5

Comparaciones penetrómetricas

Mejora del cimiento y explanada en la autopista radial R-3 en la zona de las

Minas de Sepiolita de Vicálvaro (Madrid)

Se encontraron rellenos antrópicos muy heterogéneos con predominio de

materiales de las facies tosquizas con intercalaciones de diferentes tipos de

residuos procedentes de demoliciones. El espesor de estos rellenos

alcanzaba los 40 m. En los primeros 8 m del mismo la compacidad era muy

floja. Se buscaba la homogeneización del terreno para reducir los asientos y

el riesgo de posible colapso por la presencia de macrohuecos. Se realizó

posteriormente a la intervención un control del terreno mediante

penetrómetros dinámicos para obtener asientos diferenciales inferiores a

0,001.

Compactación dinámica en Vicálvaro

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Pro

f (m

)

Golpeo N20

Comparativo penetrometrico antes/despues en la Huella 20 sin prexcavar Pd-5/Pd-9

Antes Huella 20

Despues Huella 20

8 m de profundidad

N20 arm = 14N20 arm = 10

PASATIEMPOS

1. Variante de la compactación dinámica que se realiza mediante la detonación de ________________

2. Efecto propio de terrenos heterogéneos que imposibilita el uso de la compactación dinámica por densificación

irregular.

3. País de origen de la compactación dinámica.

4. Componente esencial en un equipo de compactación dinámica.

5. Tipo de suelo en el que la compactación dinámica es más efectiva.

6. La compactación dinámica disipa la presión ________________ del suelo.

7. Puerto de España donde se aplicó el método de compactación con explosivos.

8. Comportamiento líquido de un suelo sometido a la acción de fuerzas externas que pueden provocar su rotura.