Introducción

Las cimentaciones especiales son el principio de toda construcción, en el que debido a causas del terreno o a las excesivas cargas a trasmitir, no es posible la ejecución de cimentaciones superficiales.

Estas técnicas de cimentación también son utilizadas para estabilización de laderas y taludes, así como para realizar excavaciones profundas, mejoras de terreno, o reparaciones de estructuras con problemas en cimentación.

Este último caso es en que trataré de profundizar a lo largo del artículo. Los problemas con la cimentación son un problema cada vez más frecuente en nuestra sociedad, y causa de una gran zozobra por parte de quienes tienen la desgracia de padecerlo.

Las actuales circunstancias económicas, nos están conduciendo a una falta casi total del mantenimiento, tanto urbano cómo particular. Que viene a engrandecer el verdadero problema, un alocado ritmo de construcción y el querer llevar al extremo el beneficio económico de las promociones en años anteriores a la crisis, hicieron que no todos los controles de calidad se tuvieron presentes en la edificación.

Esto se ha traducido en un número indefinido de obras públicas, edificios y viviendas con claras marcas de problemas en su cimentación debido a asentamiento diferenciales en sus diferentes elementos (losas descalzadas, zapatas que se hunden, muros que se están volcando, badenes y socavones en carreteras y autopistas).

Ante estos problemas es importante actuar de manera racional, antes de sanear y pintar las grietas es imprescindible remediar la causa del incidente. Las actuaciones en la cimentación no son un problema de imposible solución y que se remedia olvidándolo, existen métodos y técnicas conocidas y de gran desarrollo que se aplican para recuperar las condiciones iniciales de seguridad de la estructura e impedir su permanente deterioro. 

Este es el campo donde los especialistas en cimentaciones especiales tenemos cabida, reconocer, estudiar, y calcular soluciones eficaces para patologías en cimentaciones, haciendo desaparecer las mismas con actuaciones controladas, que confieren las estructuras afectadas su perdida vida útil.

Cómo introducción a las cimentaciones especiales o profundas, presento con una breve descripción los métodos más utilizados, en los distintos campos en los que estas disciplinas tienen cabida. Así podemos contemplar:

Métodos en cimentación (trasmisión de carga de la estructura)

Pilotes in-situ

Los pilotes de extracción, perforados y hormigonados «in situ», constituyen una solución para la cimentación en terrenos con baja capacidad portante o donde haya que soportar grandes cargas que transmita la estructura.

Micropilotes

Los micropilotes son pilotes de sección circular de pequeño diámetro, entre 150 y 300mm, perforados “in situ”, dispuestos verticalmente o inclinados y cuyo funcionamiento se basa fundamentalmente en la transmisión de carga al terreno por rozamiento lateral entre el terreno y la lechada de cemento o mortero del micropilote.

Métodos de contención de terreno

Muro pantalla continuo

Elemento estructural, ejecutado “in situ” desde la superficie que permite posteriormente excavación total del interior de la obra sin riesgo para la misma o edificios medianeros. La excavación se realizará con ayuda de lodos bentoníticos si fuese necesario y se hormigonará “in situ” con tubería Tremie.

Pantalla de pilotes o micropilotes

Es una pantalla discontinua que como en el caso del muro pantalla permite realizar excavaciones sin riesgos.

Anclajes

Los anclajes son elementos, ejecutados “in situ”, capaces de transmitir esfuerzos de tracción desde la superficie del terreno hasta una zona inferior del mismo. Trabajan en combinación con otros elementos estructurales muros, pantallas, losas, pilotes, etc. Para conseguir la estabilidad del conjunto.

Métodos de mejora de suelos

Inyecciones de cemento

Este método consiste en consolidar y optimizar los terrenos naturales o artificiales a través de inyecciones, habitualmente realizadas con lechadas de cemento; pueden incorporarse aditivos químicos; que se fuerzan a través de zonas de resistencia menor mediante presión y pueden repetirse por fases hasta lograr las presiones previstas en puntos sucesivos y cercanos unos con otros, ubicados a lo largo de los taladros de tratamiento.

Jet Grouting

La técnica del jet grouting es una inyección que aplica presiones altas en origen, y que junto con el giro del elemento perforador, consiguen romper el suelo, desplazar parte de las partículas hacia fuera, mezclando el suelo con lechada de cemento. El resultado final es un cuerpo sólido de suelo-cemento.

Columnas de grava

Las Columnas de grava son una mejora del terreno que permiten obtener suelos equivalentes, de características mecánicas mejoradas, capaces de soportar las cargas estructurales previstas mediante una cimentación directa.

Cimentaciones especiales en el recalce de estructuras

Los problemas en las estructuras, que quedan reflejados en fisuras y grietas en tabiquería y fachada de los edificios, y son en la mayoría de los casos (descontando los escasos producidos por efectos sísmicos como el ocurrido en Lorca) son producidos por causa de problemas en el subsuelo, cambios en las condiciones geotécnicas, sobre el que descansa su cimentación.

La descompresión o pérdida de terreno, se debe a varios procesos. El más común es la presencia de corrientes o movimientos de agua en el subsuelo que lavan las partes más finas del mismo haciendo que el conjunto, para alcanzar un nuevo estado de equilibrio, se comprima arrastrando tras de sí los elementos cimentados sobre ellos. Otro proceso que produce fallos estructurales en edificaciones colindantes, es el producido por excavaciones sin sus correspondientes elementos de contención o por la falta de protección ante la pérdida de humedad natural del terreno que termina cambiando las condiciones geotécnicas del mismo y por tanto de resistencia.

De los métodos anteriormente descritos nos centraremos en los utilizados en recalces de edificaciones y estructuras.

Micropilotes, inyecciones y jet grouting.

La diferencia fundamental entre los tres métodos de recalce que consideramos es el periodo de vida útil para cada una de las técnicas.

Tanto las inyecciones de mejora de subsuelo, las realizadas con lechada de cemento o las realizadas con resinas expansivas, como el jet grouting son soluciones muy versátiles y con unas grandes ventajas. Ambas recuperan el terreno y le confieren unas características geotécnicas parecidas a las condiciones iniciales.

Pero tienen un gran inconveniente, más incipiente en las inyecciones, el terreno del subsuelo, puede ser nuevamente alterado por corrientes de agua si la causa que lo provoca este flujo no es remediada, o se presente un nuevo agente agresor (roturas de tuberías, aliviaderos de agua de lluvia mal conducidos, pozos o bombas extractoras de agua del freático, ríos o flujos de agua subterráneos).

Los micropilotes por el contrario, una vez ejecutados no se ven afectados de igual medida por las eventualidades que son descritas en el párrafo anterior. Son una solución, que podemos definir como definitiva. El micropilote recoge y trasmite las cargas de la estructura a estratos del terreno firmes y con condiciones de durabilidad y resistencia que proporcionan la seguridad y garantía a los trabajos que se ejecutan con esta técnica.

El procedimiento de ejecución de micropilotes

La perforación de los micropilotes a la profundidad requerida, se realizara a rotación continua o rotopercusión, totalmente entubada si el terreno así lo requiere, con diámetro medio según proyecto.

Terminada la perforación se colocará la armadura del micropilote, (tubo de acero de diferente espesor según necesidades de cálculo).

Se realiza una primera inyección que tiene como misión expulsar el agua alojada en la perforación. Terminada esta inyección se retiran algunos tramos de tubo, dependiendo del terreno existente y obturando en cabeza, se procede a la inyección a presión de la lechada de cemento.

La inyección a presión del mortero o de la lechada de cemento en las distintas capas del terreno y el mantenimiento continuo de la perforación lleno de mortero o lechada, garantizan la estabilidad de las paredes de la perforación.

Clasificación de los micropilotes

Según el sistema de inyección de la lechada podemos diferenciar:

Micropilotes tipo IU, inyección en una sola fase, o inyección única global (es el proceso descrito en el procedimiento de ejecución)

Tipo IR, la inyección de la lechada se realiza a través de tubos con válvulas antirretorno.

Tipo IRS, la inyección se realiza varias veces a través de un tubo-manguito por el interior del tubo de acero, esta armadura de acero tiene dispuestas varias válvulas antirretorno en diferentes puntos.

Proyecto de ejecución e ingeniería

Para realizar el recalce de una estructura, es necesaria una importante labor anterior de ingeniería.

La obtención de parámetros reales tanto de la edificación, las cargas que se trasmiten y de qué manera, los elementos que la componen la estructura, así como del terreno, disponer de un adecuado estudio geotécnico que alcance profundidades en las que sea posible descansar la carga de la estructura. 

La correcta interpretación y análisis de toda esta información y el cálculo estudiado, meditado, que cumpla con todas las normativas y guías.

Definir la solución utilizando elementos y materiales que se encuentran de manera habitual en el mercado, hace realizable el posterior trabajo y culmina, con la seguridad de conseguir un resultado óptimo y definitivo al problema de la estructura.

Por este motivo, animo a los lectores a solicitar el proyecto de su vivienda, así como el libro del edificio en el que queda reflejada toda la información significativa de la obra en cuanto a decisiones y cambios al proyecto inicial. Para que, si llegado el momento, sufriesen algún incidente en su vivienda debido a problemas producidos por un fallo en la cimentación puedan aportar esta documentación para poder facilitar la labor del técnico que ha de resolver su problema.

Esquemas y fotografías ilustrativas

En el siguiente croquis se refleja la situación final de la ejecución de un recalce en diferentes elementos (imagen extraída de la “Guía para el proyecto y la ejecución de micropilotes en obras de carretera” Editado por el Ministerio de fomento, Dirección general de carreteras)

En la siguiente imagen (elaboración propia), se contempla la ejecución de un micropilote, realizando un recalce en la cimentación de una Nave Industrial. Se observa el polvo procedente de la perforación de la zapata, al utilizar como fluido de perforación aire comprimido.

En la imagen el equipo tiene una torre de perforación de 7,00m, pero existen equipos que pueden llegar a trabajar en zonas con gálibo reducido próximas a 2,00m y de en planta 1,50m de ancho por 2,50m de largo. Estas dimensiones permiten adecuarse a casi la totalidad de las edificaciones, ya sean garajes, plantas bajas, naves industriales...

CIMENTACIONES ESPECIALES PARA RECALCE DE ESTRUCTURAS