CONSOLIDACIÓN DE TERRENOS CON GRANULOMETRÍA FINA

Los suelos con granulometría fina, como arcilla inorgánica, limo compresible, arcillas orgánicas y turba, se caracterizan por valores extremadamente bajos del coeficiente de permeabilidad.

Si se va a realizar un trabajo en este tipo de terreno, puede producirse una flacidez excesiva debido a la expulsión del agua presente en las capas de baja permeabilidad bajo la acción de las cargas del proyecto.

Estas fallas pueden comenzar a ocurrir ya durante las primeras etapas de construcción, para continuar durante años después de su finalización.
En el pasado, para precargar este tipo de terreno, la técnica de precarga se usaba ampliamente, a través de la cual los trabajos se llevaban a cabo en etapas sucesivas, esperando la consolidación del terreno entre una fase y otra. En la mayoría de los casos, los tiempos de construcción de las obras con esta técnica son excesivos en comparación con los tiempos en que se debe realizar el trabajo.

Para superar este problema, se han desarrollado sistemas de drenaje vertical, cuya tarea es precisamente reducir los tiempos de consolidación de los suelos con baja permeabilidad.

Es importante tener en cuenta que los desagües verticales no reemplazan la aplicación de la precarga, sino que aceleran el efecto de expulsar el agua, modificando significativamente la ruta de drenaje del agua.

DRENAJES VERTICALES

Las primeras propuestas para el uso de drenajes verticales se prepararon con drenajes de arena en 1925. Unos años más tarde, se experimentaron los primeros drenajes verticales prefabricados en Suecia.

Estos dos tipos de aplicaciones siguen constituyendo las principales categorías en las que se dividen los drenajes verticales.

Drenaje vertical en arena

El drenaje vertical de arena se lleva a cabo con las siguientes técnicas: golpes, vibración de un huso de punta cerrada o perforación con remoción de tierra.
Todos estos métodos de conducción implican una perturbación considerable de la tierra cruzada. En cuanto a la arena utilizada para hacer los desagües, debe cumplir con la Zona 2 indicada en la Norma Británica 882, y libre de material orgánico, sales y agentes cementantes.

El drenaje con postes de arena es mucho más costoso que los geodrens por la misma eficiencia y, por lo tanto, se usan hoy en casos limitados.

Desagües verticales prefabricados

Los drenajes verticales prefabricados consisten, en su conformación clásica, en un cuerpo central en material polimérico, en el que se forman los canales para el paso del agua, que también constituye el elemento resistente, y un filtro externo que tiene la función para evitar la obstrucción del drenaje por partículas del suelo. El sistema de drenaje está hecho de un núcleo reticular en zigzag preformado en copolímero de poliéster – poliamida, cubierto con un filtro en tela no tejida perforada con aguja unida químicamente en poliéster.

CARACTERÍSTICAS DEL GEODRENO

Diámetro de filtración

Existen muchas leyes para elegir el diámetro de filtración más apropiado en drenajes verticales prefabricados. Basado en una serie de intervenciones publicadas entre 1975 y 1985, Fischer, Cristopher y Holt han refinado el conocimiento existente para adaptar las reglas de filtración a la aplicación en el diseño del filtro de drenaje vertical prefabricado.

Bergado (1992) planteó la hipótesis de que un geotextil con un diámetro de filtración de O95 = 75 µm podría cumplir con todos los requisitos para un filtro en las aplicaciones en cuestión.

Permeabilidad del filtro

Una regla general de aplicación es la siguiente: Kgeotextile 10xKterreno

Esta regla debe considerarse válida también para aquellos filtros con permeabilidad y varios órdenes de mayor magnitud. Los filtros realizados mediante calandrado con telas sin agujas tienen valores de permeabilidad muy bajos, además de una marcada tendencia a la obstrucción.

Capacidad de drenaje

A partir de estudios realizados en el sitio, Oostveen (1986) ha medido que el caudal máximo de agua, en los suelos que caen dentro del campo de aplicación del drenaje vertical, es de aproximadamente 5> <106 m3 / s.

Estudios similares realizados por Koerner en aplicaciones de desagües verticales prefabricados han demostrado que la capacidad de drenaje de este tipo de desagües, colocados a una distancia central de 1,7 m, es mayor que la informada por Oostveen. Sin embargo, los valores de capacidad de drenaje en la fase de diseño deben tener en cuenta algunos coeficientes de seguridad que deben aplicarse al aplicar una capacidad de drenaje mínima a una presión dada. Los tres factores más importantes a considerar son:

• Deformación e interpenetración del geotextil dentro del núcleo de drenaje.
• Reducción de la permeabilidad del filtro debido a la obstrucción y disminución de la capacidad de drenaje por deposición de las partículas finas dentro del núcleo.
• Reducción de la capacidad de drenaje debido a la deformación del drenaje como consecuencia del asentamiento de la obra.

APLICACIONES GEODRENO

Donde sea que sea necesario consolidar el terreno antes de la ejecución del trabajo.

Las aplicaciones específicas de drenajes verticales prefabricados son:

• Terraplenes de carreteras
• Terraplenes ferroviarios
• Estacionamientos
• Aeropuertos
• Interports

COLOCANDO EL GEODRENO

Los drenajes prefabricados se colocan en el suelo mediante un husillo que se guía a lo largo de una guía montada en una unidad hidráulica de orugas. El drenaje se puede conducir hasta una profundidad de 40 metros y más. Un vehículo de este tipo, equipado con dos operadores, puede instalar hasta 3000 metros de drenaje por día.

Scs en Parma en nombre de LSI Acciai SPA ha instalado geodenes de 30 metros de largo y el accionamiento hidráulico sin el uso de vibraciones.

Actualmente hay dos técnicas de conducción más utilizadas: vibración, percusión, chorro.

La instalación por vibración causa una cierta perturbación en el suelo que rodea el hoyo, aumentando su densidad y reduciendo su permeabilidad.

La experiencia acumulada en la instalación de desagües de arena ha demostrado que es preferible la técnica de conducción hidráulica, a veces combinada con chorro de agua, sin embargo, la cantidad de agua utilizada debe limitarse para evitar la contaminación del sitio. La corriente de agua ascendente lleva consigo las partículas finas del suelo para que las paredes del hoyo adquieran un tamaño de partícula más grande, con permeabilidad, en consecuencia, más alta.

DISEÑO VERTICAL DE DRENAJE

Se puede realizar un método para evaluar el efecto de los drenajes verticales en el proceso de consolidación utilizando el método propuesto por Kjellman.
Este método se basa en la hipótesis de que el drenaje se coloca de acuerdo con una malla y que cada drenaje sirve a una columna de tierra de la misma longitud que el drenaje. Se supone que el aumento de la presión vertical se distribuye por igual en toda el área que afecta a la boniñca y que las capas horizontales permanecen así incluso después de que se haya producido la consolidación. Se supone que el coeficiente de permeabilidad de los suelos cohesivos permanece constante durante todo el período de consolidación y que la resistencia interna del drenaje es insignificante.

La experiencia práctica ha demostrado que, aunque estas hipótesis no siempre son aplicables, en la mayoría de los casos, su influencia en el resultado final es muy pequeña.

Una excepción a lo anterior y representada por el caso en el que se usa un drenaje vertical sin el núcleo de drenaje central, para consolidar capas gruesas de suelos altamente compresibles. En este caso, la resistencia al drenaje tiene efectos significativos en el tiempo de consolidación.

Arreglo de malla

La malla con la que se disponen los desagües puede ser triangular o cuadrada. En el caso de la malla triangular isósceles, el diámetro equivalente de la columna del suelo viene dado por: D = 1.05XS donde S = lado del triángulo. En el caso de la malla cuadrada, el diámetro X.