MONITOREO DE MUROS MSE CON COLUMNAS DE GRAVA COMPACTADA CASO DE ÉXITO EN TEXAS

La construcción de infraestructuras en suelos de baja capacidad portante representa un reto significativo en la ingeniería civil. En Texas, la ampliación del intercambio entre la autopista US-90A y la carretera estatal 6 requirió la instalación de muros de suelo mecánicamente estabilizado (MSE) con alturas de hasta 8.2 metros.

El problema: los suelos arcillosos blandos en la zona presentaban riesgos de inestabilidad global, asentamientos diferenciales y baja capacidad de carga. Para solucionar esto sin recurrir a excavaciones profundas o pre-cargas prolongadas, el Departamento de Transporte de Texas (TxDOT) y el equipo de diseño optaron por el uso de Columnas de Grava Compactada.

Este blog explora el diseño, instrumentación y monitoreo del desempeño de los muros MSE apoyados en el sistema de Columnas de Grava Compactada, destacando los beneficios en estabilidad y control de asentamientos.

Antes de la construcción, un estudio geotécnico identificó que los suelos en la zona del proyecto consistían en:

• Arcilla blanda a media en los primeros 9-12 metros.

• Limos arenosos sueltos a medianamente densos entre 15-18 metros.

• Arena de densidad media a alta en capas más profundas.

• Nivel freático encontrado a 3 metros de profundidad.

Estos suelos arcillosos blandos dificultaban la estabilidad de los muros MSE y representaban un riesgo significativo de asentamientos diferenciales.

Para mejorar la capacidad portante y reducir los asentamientos, se instaló un sistema de Columnas de Grava Compactada con las siguientes características:

• Distribución: Columnas densamente espaciadas debajo de los muros y en la zona de refuerzo.

• Profundidad: Hasta 7.6 metros, atravesando la arcilla blanda para alcanzar capas más firmes.

• Función principal:

- Incrementar la capacidad de carga al reforzar el suelo con agregados de alta fricción interna.

- Reducir asentamientos mediante la mejora de la rigidez del suelo.

- Acelerar la consolidación al proporcionar vías de drenaje para la disipación del agua.

En total, se instalaron 1411 Columnas en cuatro secciones del proyecto, en un proceso que tomó ocho meses.

Para evaluar la efectividad del sistema RAP, se implementó un programa de monitoreo geotécnico, financiado por la Federal Highway Administration (FHWA).

Instrumentos Utilizados:

• Inclinómetros verticales y horizontales → Para medir desplazamientos laterales en los muros.

• Piezómetros de cuerda vibrante → Para monitorear la presión de poros en el suelo.

• Gages de asentamiento Sondex → Para registrar deformaciones verticales.

La instrumentación se instaló en las secciones más críticas de los muros y se realizó un seguimiento durante aproximadamente un año.

Los datos obtenidos demostraron que el desempeño de los muros MSE con Columnas de Grava Compactada fue satisfactorio en todos los parámetros medidos.

Asentamientos Verticales

• Máximo asentamiento registrado: 5 cm (2 pulgadas), dentro del límite de diseño.

• Asentamiento post-construcción: Menos de 1.5 cm (0.5 pulgadas), indicando estabilidad temprana.

• Rapidez de estabilización: Los muros alcanzaron la estabilidad en menos de 6 meses tras la construcción.

Desplazamientos Laterales

• Lateral máximo registrado: 3.2 cm (1.25 pulgadas) en la sección más alta (8.2 m).

• Promedio de desplazamiento: 1.25 cm (0.5 pulgadas) en el resto de los muros.

• Efecto de las Columnas de Grava Compactada: Mayor rigidez y control de la deformación lateral.

Presión de Poros

• Disipación rápida del exceso de presión de poros, favorecida por la función de drenaje de las Columnas de Grava Compactada.

• Impacto mínimo de lluvias intensas, gracias a la capacidad de drenaje del sistema.

Estos resultados confirmaron que la tecnología cumplió con los criterios de estabilidad y control de asentamientos establecidos en el diseño.