Mejoramiento de suelos

Las técnicas de mejoramiento de suelos consisten en modificar las características de un suelo por una acción física (vibraciones por ejemplo) o por la inclusión en el suelo de una la mezcla del suelo con un material más resistente, con el fin de:

a) Aumentar la capacidad y/o la resistencia al corte,

b) Disminuir los asentamientos, tanto absolutos como diferenciales, y acelerarlos cuando sucedan,

c) Disminuir o eliminar el riesgo de licuefacción en caso de terremoto o de vibraciones importantes

Los ámbitos de aplicación de las distintas técnicas dependen esencialmente de la naturaleza y la granulometría de los terrenos que se desea mejorar.

Compactación dinámica y columnas de balastoEste método permite tratar el suelo en profundidad, a través de acciones en la superficie. La consolidación dinámica provoca una compactación de suelos granulares.El principio consiste en dejar caer, en caída libre y de manera repetida una masa de varias decenas de toneladas desde una altura de algunas decenas de metros.En terrenos cohesivos, se procede a la incorporación de balasto en el suelo, realizando de esta manera las columnas de balasto.Existen muchos métodos para estabilizar suelos utilizando materia química como cal, mezclas de cal y cenizas, cemento, y compuestos de ácido fosfórico, pero estos métodos usualmente son más costosos y pueden utilizar métodos de compactación adicionalmente a las mezclas,

pues al incorporar el material químico en la masa de suelo se produce una gran perturbación de su estructura.

Generalmente el esfuerzo de compactación imparte al suelo:

a) Un incremento a la resistencia al corte, pues ella es función de la densidad (las otras variables son estructura, φ y c).b) Un incremento en el potencial de expansión.c) Un incremento en la densidad.d) Una disminución de la contracción.e) Una disminución de la permeabilidad.f) Una disminución en la compresibilidad.

De ésta lista de propiedades afectadas por la compactación se ve claramente que el problema de especificar la compactación, es algo más que simplemente el requerimiento de incrementar la densidad del suelo.

También es importante considerar los efectos colaterales; afortunadamente el problema no es tan grave como aparecería a primera vista, debido al método de estipular o especificar compactación, utilizado más comúnmente -X% de patrón de compactación, o compactación modificada según el método AASHTO. Es, sin embargo, muy importante especificar el tipo de suelo al cuál se aplican los criterios de compactación en un proyecto dado con el fin de eliminar por ejemplo, problemas con el cambio de volumen.

La masa de suelo involucrada en el proceso de compactación comienza como un sistema de tres fases: suelo, aire y agua. Durante los primeros ensayos hay una cantidad de aire presente, pero el proceso produce un cambio de estado en el cuál cada vez hay más suelo y agua presentes. Aún en la situación del contenido de humedad óptimo existe una cantidad de aire considerable. En la parte húmeda de la curva, el efecto principal es el de desplazar más y más aire por agua. 

Drenes verticalesLos drenes verticales se utilizan para el mejoramiento del suelo anegado. La técnica consiste en hundir verticalmente en el suelo, según una malla regular, un dren prefabricado. Durante la puesta en carga del suelo, los drenes facilitan la evacuación del agua de los poros de la superficie, permitiendo una rápida consolidación de los suelos tratados. La sobrecarga se proporciona por un terraplén de la pre-carga, o por otros métodos.

El sistema de Drenaje Vertical, facilita la disipación de las presiones intersticiales del terreno, se aplican en: terrenos poco permeable e imposición de plazos cortos de ejecución de las obras.

Las principales características:

a) Las mechas drenantes son de material plástico o textil y sección plana o cilíndrica y pueden alcanzar profundidades de más de 40 metros.

b) El ancho más común es de 10 cm y suelen colocarse al tresbolillo con espaciamiento entre ellos del orden de 10 diámetros equivalentes.

 

VibroflotaciónEl vibroflotación, (a veces llamado vibrocompactación), se aplica principalmente a suelos granulares, no cohesivos, como arena y grava.Las vibraciones generar un fenómeno temporal de la licuefacción del suelo que rodea el vibrador. En este estado, las fuerzas intergranulares son casi nulas, y los granos se reorganizan en una configuración más densa que mejora las propiedades mecánicas. Esta técnica es comúnmente aplicada a gran escala para la compactación de terraplenes de arena ganados al mar mediante relleno hidráulico.la vibroflotacion aumenta la capacidad portante y reduce el tamaño de

las fundaciones, reduce los asentamientos, mitiga el Potencial a La

Licuefacción, permite la construcción sobre el relleno con fundaciones

superficiales  

  Columnas balastadas La técnica de las columnas balastadas es una extensión de la vibroflotación a los terrenos que contienen capas de limo o arcilla, cuyos elementos se pueden variar por la vibración. Las columnas balastadas permiten tratar estos suelos por incorporación de materiales granulares (generalmente llamado balasto) compactados por etapas. Estas columnas también se pueden hacer de mortero o cemento.También sirven para drenar y permitir una aceleración del proceso natural de consolidación. En zona sísmica, reducen los riesgos de licuefacción. 

Inclusiones Utilizable para fundar todo tipo de obras en suelo compresible de cualquier tipo, este método reduce en gran medida los asentamientos.Las inclusiones son generalmente verticales y dispuestas en una malla regular. Deben presentar características intrínsecas de la deformación y rigidez, compatibles con el suelo circundante y las estructuras que deben soportar.Distintos métodos de aplicación (perforación con o sin rechazo, golpeo, vibración) y distintos tipos de materiales (balasto, la mezcla de grava, suelo-cemento y todo tipo de mortero o de hormigón) se pueden utilizar con el fin de lograr un sistema de fundaciones superficiales de bajo costo, en lugar de un sistema de fundaciones profundas.