revista constructivo: compactación dinámica
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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.
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