Apoyo para Muros Mecánicamente Estabilizados (MSE) con Tecnología X1®
By Héctor de la Fuente, Héctor Javier Jiménez & José Luis AguirreLa construcción de muros MSE y terraplenes en suelos blandos puede resultar en asentamientos verticales y diferenciales significativos, cuya duración puede variar en el orden de meses o años durante, dependiendo de la compresibilidad del suelo, su espesor, y el nivel freático. Controlar el asentamiento post-construcción en este tipo de estructuras es crítico para evitar un mal funcionamiento de los puentes o pasos a desnivel así como un movimiento visible entre el aproche y el puente
Este blog analiza el uso de la técnica de mejoramiento de suelos con los sistemas Geopier para soportar estructuras de transporte, incluidos muros de contención de Tierra Estabilizada Mecánicamente (MSE) y rellenos de terraplenes grandes. La instalación de elementos Geopier rígidos proporciona un aumento significativo en la rigidez compuesta de suelos de cimentación que de otro modo serían blandos y comprimibles. La construcción Geopier con grava de clasificación abierta permite el drenaje radial a los elementos. El resultado de la instalación de Geopier es una disminución significativa tanto en la magnitud como en la duración del asentamiento dentro de la zona reforzada con Geopier.
Introducción
El mejoramiento del terreno a base de Columnas/Pilas de Grava Compactada, con la tecnología Geopier®, provee mayor resistencia a esfuerzos de corte, dado que estas columnas de grava compactada cuentan con ángulos de fricción interna de hasta 50 grados que mejora hasta 3 veces la capacidad de carga y la estabilidad global.
Durante la instalación de los Elementos Geopier® se incrementa los esfuerzos laterales en la masa del suelo que a la vez incrementa la rigidez del suelo, esta combinada con la alta rigidez del elemento Geopier® reducen significativamente los asentamientos de bajo del terraplén y los muros. Además, al ser elementos construidos en su totalidad con materia Granular facilita el drenaje radial que reduce el tiempo en el que los asentamientos se presentarán.
El mejoramiento de suelos con Columnas/Pilas de Grava Compactada Geopier® incrementa la capacidad de carga del suelo debido a su rigidez; además, el proceso de compactación de la grava que conforma las columnas/pilas implica un desplazamiento lateral del suelo circundante, disminuyendo su relación de vacíos y aumentando el esfuerzo horizontal.
Esta alternativa cuenta con un proceso constructivo mucho más limpio y rápido que una cimentación profunda o cualquier otro método de mejoramiento de suelos, disminuyendo considerablemente los tiempos de ejecución y aumentado el ahorro.
Caso de éxito: apoyo de muros mecánicamente estabilizados (MSE) para los accesos del aeropuerto internacional Felipe Angeles
- Condiciones estratigráficas y alternativa de cimentación convencional.
El subsuelo en el sitio de estudio está conformado principalmente por limos de baja compresibilidad de consistencia blanda 6.0 metros de profundidad, seguido por un estrato de limo de alta compresibilidad de consistencia media a firme, con un espesor que variable de 5 a 6 m, hay presencia de nivel freático entre los 10 m y 11 m de profundidad.
De acuerdo con los esfuerzos por los terraplenes, al igual que con los análisis de capacidad de carga, de asentamientos y estabilidad el esfuerzo ejercido sobrepasaba la capacidad de carga del terreno natural, por lo que se había optado por realizar una excavación y sustitución del terreno de 3.0 a 5.0 m de profundidad aproximado bajo toda el área de 45,700 m2.
Como solución mejor costo efectiva, se instalaron Columnas/Pilas de Grava Compactada con el sistema X1® de Geopier® con profundidades de 3 a 5 m y espaciadas de 1.2m a 2.5m centro a centro por debajo de la huella de los terraplenes de hasta 14 m de altura, proyectándose un total de 18,771 Pilas de Grava Compactada las cuales se construyeron en un periodo de tiempo de tan solo 2 meses, con lo cual se redujo el tiempo de ejecución, logística de acarreos de material con respecto a la alternativa de excavación y reemplazo y ahorros en costos directos.
Se mejoró un área de 45,740.00 m² con Columnas/Pilas de Grava Compactada de Geopier® con el sistema X1® repartido en cuatro diferentes cadenamientos. Siendo esta la mejor opción para este proyecto, ya que la cuadrilla de construcción la conforman sólo cuatro personas y tres máquinas. El trabajo consiste en el suministro e instalación de Pilas de Grava Compactada Geopier a bade de material triturado entre ½” y 1”, en un diámetro igual a 0,61 m, y profundidad hasta 5.2 m de longitud, con equipo de desplazamiento de material, compactada en capas aproximadas de 0,30 m de espesor, con martillo vibratorio de energía vertical.”
El rendimiento en la construcción de Columnas/Pilas de Grava Compactada con la tecnología Geopier® X1® es de 400 metros lineales diarios en condiciones óptimas, de tal forma que el tiempo de construcción de la cimentación se reduce significativamente comparada con otros tipos de mejoramiento de suelos como el suelo cemento o la excavación y reemplazo; consecuentemente, los costos del proyecto también se ven reducidos. Otra ventaja es que no requiere el uso de fluidos de perforación, lo que lo hace un sistema limpio.
Conclusiones
El mejoramiento de suelos a través de Pilas o Columnas de Grava Compactada con los sistemas Geopier se utiliza para reforzar los suelos de cimentación comprimibles con el fin de acelerar y controlar las magnitudes de asentamiento posteriores a la construcción, además de proporcionar una mayor capacidad de carga y aumentar los factores de seguridad contra riesgo de estabilidad global.
Para el apoyo de las rampas de acceso al Aeropuerto Internacional Felipe Ángeles, se instalaron 18,771 Columnas/Pilas de Grava Compactada de 3.4 a 5.2 m de longitud con la tecnología X1® de Geopier® en un periodo de tan solo 2 meses, mejorando un área de 45,700 m2 generando un ahorro cercano al 20% en comparación a otras alternativas de solución reduciendo significativamente el drama en la construcción.
Referencias
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