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Saneo bajo terraplén
En esta entrada os dejo algunas ideas sobre los posibles saneos de suelos blandos para mejorar el apoyo de los terraplenes de las obras lineales (carreteras, ferrocarril..)
- Verificar la compacidad de los materiales superficiales mediante la realización de penetrómetros (tipo DPSH). Conviene profundizar hasta que se alcance un golpeo NDPSH 20 (aunque este criterio pueda ser adaptado en casos concretos).
Si el relleno es muy largo (centenares de metros) puede efectuarse un penetro cada 50 m.
- Si el espesor a sanear es reducido (por ejemplo, inferior a 2 m) puede resultar conveniente sanear la totalidad de dicho espesor ya que el volumen resultante posiblemente no resulte excesivo . En rellenos de mayor altura, la gran anchura del apoyo del terraplén puede ser aconsejable reconsiderar el espesor del saneo. En este sentido, hay que hacer mención de que el Pliego de Carreteras (PG-3) contempla incluso la posibilidad de no retirar la tierra vegetal en los casos de rellenos de gran altura (h > 10 m) en zonas encharcadas.
- El orden de magnitud de los saneos que se suelen ejecutar bajo la zona general de un relleno no suele superar los 2,0 m. Si el espesor de suelos flojos (NDPSH < 6-7) es del orden de 4-5 m, ello implicaría dejar sin sustituir un espesor de 2-3 m, lo que implicaría una contribución al asiento total de unos pocos centímetros. Parte de este asiento se produciría incluso durante la construcción.
- En los casos en los que los espesores de suelos flojos son mayores (a partir de 6-7 m, por ejemplo), resulta evidente que la magnitud de los asientos será relativamente grande y no puede corregirse mediante saneos hasta profundidades desproporcionadas. En estos casos, además, es muy probable la presencia de materiales arcillosos saturados bajo el nivel freático, lo que implica procesos de consolidación y un ritmo más lento en los asientos.
En estas situaciones es necesario recurrir a actuaciones para acelerar los asientos (precarga, drenes hincados, columnas de grava) o reducirlos (columnas de grava, columnas de mortero, …).
- La práctica más usual consiste en realizar cajeado de espesor uniforme en toda la anchura del apoyo del relleno. En algunos casos en los que existen problemas de disponibilidad de materiales se llega a establecer un determinado espesor de saneo bajo la zona central (bajo la plataforma, más un cierto ancho delimitado con una línea de inclinación 1H:2V desde bordes de la plataforma, por ejemplo) y se va disminuyendo lateralmente el espesor de saneo hasta un mínimo (correspondiente a la eliminación de la tierra vegetal) bajo el pie de los taludes.
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En la mayor parte de los casos, el ahorro de material que se obtiene con esta disposición no compensa los inconvenientes constructivos que implica.
Relación entre el módulo de deformación y el SPT
El ensayo SPT es realizado en la mayoría de los sondeos (una separación típica entre ensayos SPT puede ser del orden de 2,5-3 m). Eso permite disponer de muchos datos de este tipo de ensayos, lo que da lugar a numerosas correlaciones.
En esta entrada os indico una serie de correlaciones entre E y el SPT recopiladas por Alejandro durante la realización de su TFM.
Como se puede ver la casi totalidad de las relaciones son de tipo lineal. También se puede ver que algunos de los autores diferencian el tipo de terreno. En la siguiente tabla se resumen los resultados para una serie de datos reales para algunas de las expresiones presentadas. La primera duda es si se debe limitar el valor del N SPT a 50. Algunas expresiones basadas en el N SPT así lo indican. Los datos de las columnas E* están limitados a un valor máximo del NSPT de 50.
Para facilitar la comparación de los resultados se ha realizado un gráfico con los valores obtenidos del modulo de deformación (en ordenadas) en función del valor del SPT (en abcisas).
Como se puede ver la dispersión en muy grande. Para un mismo valor del SPT el módulo puede ser muy diferente. Por ejemplo para NSPT=20 puede variar entre 10 y 40 MPa.
En caso de quererse emplear alguna de estas correlaciones, mi recomendación seria buscar la referencia bibliográfica para ver cómo se obtuvo la expresión , que tipo de terreno era… Y luego buscar entre los distintos terrenos el más similar al de nuestro caso. Y siempre emplear estos datos del módulo E como preliminares debiéndose hacer ensayos específicos en caso de que los movimientos sean condicionantes en la obra que estamos estudiando.
Apoyo de terraplenes
En esta entrada quiero compartir algunas recomendaciones sobre cómo realizar el apoyo de terraplenes apoyados sobre suelos blandos.
En España, la práctica habitual para definir (en fase de Proyecto) la profundidad de los saneos recomendables es utilizar los resultados de golpeos en los ensayos de penetración dinámica: NSPT = 10 (ensayos SPT) ó NB =10 (ensayo Borros, con altura de caída 50 cm) ó NDPSH = 7-8 (en el ensayo superpesado, con altura de caída 75 cm).
Es evidente que la influencia en todo esto es diferente en función de la altura del relleno. El espesor de material que resulta afectado directamente por las tensiones producidas por el paso de los vehículos es del orden de 2,00 (firme + capas de explanada + 1,00 m de material en fondo de desmonte o coronación de relleno). Dicho espesor debe tener buenas características, resultar poco deformable, etc.
Por ello, si la rasante discurre a una cota próxima a la del terreno natural, resulta más importante que el fondo del cajeado esté debidamente compactado para garantizar una correcta puesta en obra del conjunto de los citados 2,00 m.
En caso contrario, si el relleno tiene una altura de varios metros, el hecho de que pueda quedar con insuficiente compacidad la capa superficial del apoyo y las primeras 2 tongadas es un problema con escasa incidencia práctica.
En el caso de que no sea posible reducir la humedad (debido a las condiciones climatológicas), hay veces que, tras escarificar, se procede a extender cal viva (un 2%, unos 8-10 kp/m2 suponiendo que se remueven unos 25 cm), mezclándose in situ y recompactando. Esto permite mejorar la situación cuando el exceso de humedad es de 2-4 puntos por encima de la óptima.
Si el terreno está encharcado o es muy flojo, se puede proceder a una densificación / rigidización mediante el “clavado” de piedra limpia de machaqueo (de tamaño inferior a 20 cm, preferiblemente de unos 10 cm) mediante sucesivas pasadas de rodillo. Se extiende una capa de reducido espesor y se procede a clavar la piedra con el paso del rodillo. Si el terreno es tan fangoso, que las piedras quedan completamente englobadas en el terreno, se puede extender una segunda capa y proceder del mismo modo. En el caso de que también se produzca el “clavado” total de esta segunda capa, será necesario disponer un geotextil en el apoyo para poder extender la primera tongada.
Correlación entre el ensayo SPT y el penetrómetro dinámico continuo
Las correlaciones más usuales que proporcionan una caracterización geotécnica del terreno (ángulo de rozamiento, módulo de deofrmación…) son las que utilizan los resultados del ensayo SPT. Por este motivo resultaría interesante establecer una relación entre los golpeos de pruebas con penetrómetro continuo, y los que se hubieran obtenido si se hubieran ejecutado ensayos SPT.
Sin embargo no es fácil obtener una relación entre los resultados del ensayo SPT y el penetrómetro dinámico continuo. Y esto se debe a que existen diferencias entre ambos tipos de reconocimiento. Varía tanto el útil de penetración (cuchara frente a punta cónica) como la forma de ejecución (fondo de sondeo frente a penetración con varillaje desde superficie).
Una de las correlaciones más conocida es la de Dahlberg (1974), que relaciona golpeo de Borros con SPT en arenas:
NSPT = 25 log(NB) – 15’16
En un terreno arcilloso medio a firme, Dapena et al. (2000) han encontrado el siguiente ajuste:
NSPT = 13 log(NDPSH) – 2
que puede escribirse como sigue en función del ensayo Borro:
NSPT = 13 log(NB) – 1’13
Estas expresiones proporcionan valores muy similares entre el golpeo SPT y el Borros para el intervalo entre 5 y 20 golpes, por lo que es muy común simplificar, aceptando que:
NSPT = NBorros
y también que 1,2 Ndpsh =Nspt (aunque la experiencia indica que el valor de 1,2 se debe sustituir por 1,5-2)
Estas correlaciones siempre hay que emplearlas con reservas ya que hay que tener en cuenta que en la realización de una prueba de penetración continua, parte de la energía proporcionada se consume en el rozamiento del varillaje (pese a que la sección del cono es algo superior a la de la varilla), al contrario que en un ensayo SPT. A partir de los 6 a 10 metros de profundidad, el rozamiento por fuste de la varilla cobra importancia, por lo que el golpeo del penetrómetro dinámico empieza a ser claramente mayor que el correspondiente al SPT
