ES2255666T3 - Metodo para consolidar terrenos de cimentacion. - Google Patents
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Abstract
Método para consolidar terrenos de cimentación, que comprende los pasos operativos de: - realización de una pluralidad de orificios (1) en el terreno; - inyección dentro del terreno, a través de dichos orificios (1), de al menos una sustancia expansiva (6) en uno o varios puntos de inyección (5) para compactar el terreno en proximidad de dichos puntos de inyección (5); y - seguimiento del nivel del terreno y/o de una construcción (3) que se apoya sobre el mismo para determinar su elevación; caracterizado por el hecho que además comprende, para la inyección en cada punto de inyección (5), los pasos operativos de: - determinación de una cantidad mínima de sustancia expansiva (6) a inyectar, tanto en función del grado de humedad del terreno en correspondencia del respectivo punto de inyección (5), como de la capacidad de expansión al aire libre de la sustancia expansiva (6); - medición de la cantidad de sustancia (6) inyectada dentro del terreno; y - comparación de la cantidad de sustancia (6)inyectada con respecto a dicha cantidad mínima; la inyección de la sustancia expansiva (6) siendo detenida cuando la cantidad inyectada es al menos igual a dicha cantidad mínima, y dicho terreno y/o construcción (3) que se apoya sobre el mismo se ha levantado de un valor mínimo predeterminado, considerando que en ese momento se ha logrado la consolidación.
Description
Método para consolidar terrenos de
cimentación.
La presente invención se refiere a un método para
consolidar terrenos de cimentación, el cual también se usa para
levantar estructuras de construcción civil y artefactos de cualquier
tipo (de aquí en adelante indicados globalmente como
construcciones) utilizando substancias expansivas, en particular
resinas.
Hasta ahora, las técnicas de consolidación con
resinas expansivas se han basado sobre una tecnología que usó
algunos parámetros fijos como procedimientos operativos, y en los
cuales la resina expansiva fue estudiada más en vista de la
necesidad de levantar la estructura rápidamente que de una real y
definitiva consolidación de los terrenos.
Tales resinas constituidas por mezclas de
poliolos e isocianatos MDI inicialmente se usaron para levantar
pisos hundidos, por ejemplo como está descrito en la patente de
invención estadounidense 4.567.708.
Luego, tales resinas progresivamente también se
usaron para inyecciones debajo de las fundaciones de construcciones,
a diferentes profundidades (ver, por ejemplo, la solicitud de
patente de invención italiana n. MI96A002520 y las correspondientes
patentes de invención europeas EP 851.064 y EP 941.388).
En particular, dicha patente de invención publica
el uso de resinas expansivas con la capacidad de expandirse al aire
libre al menos cinco veces su volumen inicial, combinadas con un
seguimiento de la elevación de la estructura a consolidar. Según lo
previsto en dicha patente de invención, la consolidación se debería
considerar lograda en el momento en que la estructura comienza a
levantarse.
La construcción se suele monitorear usando un
nivel láser y un sensor milimétrico aplicado a la estructura de la
construcción a consolidar.
Entonces, hasta ahora el estado de la técnica
proporciona dos posibilidades.
Por un lado, la inyección, tanto debajo del plano
de cimentación como en profundidad, de la resina expansiva mediante
cualquier método (es decir, tanto inyección en múltiples puntos
separados verticalmente como dentro de todo un orificio vertical
hecho en el terreno, como está publicado por ejemplo en la patente
de invención EP 851.064), pero con la previsión que se monitoree
constantemente el nivel de la construcción superior, dando por
cierto que en el momento en que la construcción comienza a
levantarse se ha obtenido un nivel de consolidación más allá del
mínimo requerido para esta intervención. Se ha considerado que
cuando el empuje dinámico de la resina dentro del terreno
descargaba su potencia sólo hacia arriba y, por ende, superaba la
fuerza dada por la carga estática de la construcción, ese era el
momento en que el terreno subyacente podía ser considerado, con
razonable certidumbre, consolidado.
Por otro lado, el estado de la técnica prevé el
uso de una resina expansiva en condiciones de aumentar su propio
volumen de al menos cinco veces cuando se expande al aire libre (por
expansión al aire libre se entiende la expansión del material
libremente sin que dicho material esté confinado dentro de un
volumen predeterminado).
Una pequeña innovación, con respecto a lo
descrito arriba, se proporcionó mediante la patente de invención EP
1.314.824, que publica simplemente el uso, para consolidar terrenos
que exigen presiones de consolidación superiores a 500 kPa, de
resinas expansivas capaces de desarrollar presiones superiores a 500
kPa.
De todos modos, tales tecnologías conocidas
presentan algunos inconvenientes.
Un primer inconveniente se debe al hecho que el
momento de consolidación se identifica como el momento en que el
terreno y/o la construcción que está en la parte superior comienzan
a levantarse.
A lo largo de su experiencia directa y
plurianual, la parte solicitante ha observado que este sistema de
terminar la consolidación del terreno tiene una alta probabilidad de
error debido a que no tiene en cuenta las características
geotécnicas del mismo terreno. Para superar este inconveniente se
realizaron distintos intentos llevando a cabo estudios geotécnicos,
en particular efectuando pruebas de medida de penetración.
Tales pruebas se suelen realizar por muestreo en
dos o tres puntos, adyacentes a la construcción a consolidar. En
virtud de que la composición de los terrenos puede variar con mucha
rapidez incluso a cortas distancias, las pruebas habría que
realizarlas en cada punto de inyección, lo cual es una operación
complicada y, en algunos casos, imposible, aparte de ser altamente
oneroso.
La consecuencia de tales dificultades es la
carencia de un parámetro que permita determinar con razonable
certidumbre el momento en que el terreno está consolidado y, por
ende, si bien inyectando la resina expansiva debajo de una
estructura de construcción tarde o temprano conduce a su elevación,
sólo en algunos casos tal elevación corresponde a la definitiva
consolidación del terreno de cimentación, queriendo significar por
consolidación definitiva del terreno ese estado de compactación como
para asegurar, a lo largo del tiempo, un soporte estable a la
estructura que está en la parte superior.
Con la experiencia de millares de intervenciones
realizadas, la parte solicitante ha observado que en algunos casos
la estructura se levanta inmediatamente con unos pocos kilogramos de
material expansivo inyectado dentro del bulbo significativo de
presiones (para la definición de bulbo significativo de presiones,
ver más adelante), mientras que en otros casos, a pesar de la
repetida inyección de muchos kilogramos de material expansivo, el
terreno no se levanta o se levanta apenas y sucesivamente vuelve a
hundirse después de un breve período de tiempo.
Por ejemplo, si el hundimiento del terreno no fue
provocado por un hundimiento de los estratos superficiales del
terreno, que están bien consolidados, sino por un hundimiento de los
estratos más profundos, la inyección de una sustancia expansiva
dentro de los estratos superficiales provoca una inmediata elevación
de la estructura situada en la parte superior. Si el único control
que se realiza para verificar que se haya logrado la consolidación
se basa, como está previsto en las patentes de invención EP 851.064,
EP 941.388 y EP 1.314.824, sobre la elevación del terreno, queda
claro de inmediato que se comete un error, puesto que en realidad
se tiene sólo una falsa consolidación. Los estratos profundos no han
sido consolidados y, por ende, en un breve período de tiempo
provocarán que el terreno se vuelva a hundir.
La diversidad de resultados obtenidos en
intervenciones similares, conducidas en diferentes lugares, depende
de muchos factores concomitantes, es decir tipo de terreno,
presencia o ausencia de cavidades, amplitud del plano de
cimentación, profundidad de las inyecciones y cantidad de agua
contenida en el terreno.
Considerando que, incluso en presencia de pruebas
geológicas, el tipo de terreno y su resistencia dinámica pueden ser
determinados con precisión sólo parcialmente, y que tales datos, de
todos modos, son imposibles de obtener o no es económicamente
factible verificarlos en todos los puntos donde se deben realizar
las inyecciones, para determinar con razonable certidumbre si se ha
logrado la consolidación es insuficiente simplemente monitorear la
elevación de la estructura. Por consiguiente, es indispensable
determinar el estado de consolidación del terreno de una manera
diferente y más confiable con respecto a los métodos actualmente
conocidos.
Un segundo inconveniente de las técnicas que se
conocen en la actualidad está relacionado con el tipo de resina
usada.
De acuerdo con los procedimientos operativos
usados en la actualidad, si bien las patentes de invención
mencionadas con anterioridad prevén el uso de resinas con
coeficiente de expansión al aire libre de al menos cinco veces su
volumen inicial, en la práctica los coeficientes de expansión de las
resinas efectivamente utilizadas son de 15-25 veces
su volumen inicial (operadores del sector están convencidos que la
velocidad de expansión es inversamente proporcional a la capacidad
de expansión y que, en términos de consolidación, los mejores
resultados se obtienen con las velocidades de expansión más bajas),
a lo cual corresponde una densidad al aire libre (es decir, una
densidad después de que la resina se haya expandido al aire libre)
de 40-66 kg/m^{3}, y una resistencia a la
compresión comprendida en el intervalo de 4 a 5 kg por centímetro
cuadrado.
Sin embargo, en el campo se ha comprobado que tal
resistencia es meramente teórica, puesto que esas resinas,
expandidas casi al aire libre, tienen un comportamiento elástico si
son sometidas a compresión.
En el caso frecuente donde una resina con las
características descritas arriba es inyectada debajo de las
fundaciones y dentro del terreno de cimentación, y encuentra vacíos
debido a deslavadura, fisuras verticales debido a secado o
cavidades de cualquier tipo y naturaleza, lleva a que se expanda
momentáneamente hasta rellenar los vacíos existentes como si
estuviera al aire libre, asumiendo así las características de
resistencia a la compresión descritas arriba.
En casos de este tipo, se ha comprobado que la
consolidación provista por la resina es totalmente insuficiente para
asegurar tanto la necesaria sustentación para soportar la estructura
como la perdurabilidad de la intervención de consolidación.
No es casualidad que el resultado de muchas
intervenciones de consolidación conducidas con resinas expansivas
del tipo descrito arriba ha sido el de proporcionar una mejora
momentánea de las condiciones estáticas de la estructura pero no
corroborado por su duración a lo largo del tiempo, puesto que la
resina expandida, solicitada por la carga, lentamente tendió a
comprimirse, si bien lentamente, provocando la reapertura de las
fisuras en la estructura situada en la parte superior.
En esta situación, un cometido técnico que
constituye el fundamento de la presente invención es el de
proporcionar un método para consolidar terrenos de cimentación que
supere los inconvenientes antes mencionados.
En particular un cometido técnico de la presente
invención es el de proporcionar un método para consolidar terrenos
de cimentación en los cuales se determina si se ha logrado su
consolidación con mayor certidumbre que en los métodos de
consolidación conocidos.
Otro cometido técnico de la presente invención es
el de proporcionar un método para consolidar terrenos de cimentación
que asegure la duración de la intervención de consolidación a lo
largo del tiempo.
Los cometidos técnicos especificados y los
objetivos señalados se logran substancialmente mediante un método
para consolidar terrenos de cimentación según está descrito en las
reivindicaciones que están más adelante.
Otras características y ventajas de la presente
invención se pondrán aún más de manifiesto a partir de la
descripción detallada de algunas ejecuciones preferidas, pero no
exclusivas, de un método para consolidar terrenos de cimentación,
descritas con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
- las figuras 1, 2 y 3 ilustran, respectivamente,
tres pasos operativos sucesivos de un método según la presente
invención.
El método para consolidar terrenos de cimentación
de la presente invención comprende un primer paso operativo en el
cual se realiza una pluralidad de orificios (1) en el terreno (2) a
consolidar, adecuadamente distanciados entre sí, con una distancia
entre los centros, por ejemplo, de un metro. En el caso de
consolidación de una construcción (3) existente, los orificios (1)
se realizan en proximidad de las fundaciones (4) de la misma (figura
1).
Dichos orificios (1) se pueden realizar tanto
verticales como inclinados con respecto a la línea vertical, en
particular de manera de extenderse por debajo del plano de
cimentación.
De manera ventajosa, los orificios (1) implican
al bulbo significativo de presiones de las fundaciones (4), donde el
bulbo significativo de presiones es el área del terreno subyacente
al plano de cimentación, afectado por una presión, ejercida por las
mismas fundaciones (4), de valor significativo. Convencionalmente,
el bulbo significativo de presiones está identificado por una banda
de terreno subyacente al plano de cimentación, tan amplia como la
base de las fundaciones (4) y profunda dos veces su profundidad (a
partir de las fundaciones).
En el segundo paso del método se identifican, a
lo largo de cada orificio (1), uno o varios puntos de inyección (5),
en correspondencia de los cuales a posteriori se inyectará
dentro del terreno la sustancia expansiva (6) para compactar el
mismo terreno.
Alternativamente, la inyección también puede
implicar a todo el orificio (1), que de esta manera coincide con el
punto de inyección (5).
Como se puede ver en los dibujos anexos, en el
caso de puntos de inyección (5) que no coinciden con todo el
orificio (1), para cada punto de inyección (5) de manera ventajosa
se introduce dentro del orificio (1) un tubo (7) cuyo extremo
inferior está en correspondencia del punto de inyección (5), y cuyo
extremo superior (9) es accesible desde la parte externa por parte
de un operador (10). Lógicamente, el orificio (1) debe ser
realizado con un diámetro suficiente para permitir la introducción
de una cantidad de tubos (7) igual a la cantidad de puntos de
inyección (5).
Antes de comenzar a inyectar la sustancia
expansiva (6), es necesario determinar una cantidad mínima de
sustancia expansiva (6) a inyectar dentro de cada punto de inyección
(5), en función de las condiciones del terreno en proximidad del
punto de inyección (5) y de las características de la sustancia
expansiva (6).
Durante la etapa de inyección es necesario
alcanzar o superar dicha cantidad mínima, para asegurar que el
terreno sobre el cual se apoya el peso de una construcción (3) se
haya consolidado de manera definitiva y sea estable.
En particular, según la manera preferida de
ejecución de la presente invención, la cantidad mínima de sustancia
expansiva (6) a inyectar dentro de cada punto de inyección (5) se
determina en función del grado de humedad del terreno en
correspondencia del respectivo punto de inyección (5), en
consideración del hecho que a medida que aumenta el contenido de
agua el terreno se vuelve más proclive a deformarse y, por
consiguiente, su resistencia disminuye.
Por lo tanto, antes de estar en condiciones de
determinar la cantidad mínima de sustancia expansiva (6) a
inyectar, hace falta llevar a cabo un paso operativo preliminar
durante el cual se mide el grado de humedad del terreno en
correspondencia de cada punto de inyección (5).
De acuerdo con la ejecución preferida, la
medición del grado de humedad del terreno se logra midiendo la
resistencia eléctrica del mismo terreno, puesto que hay una estrecha
correlación entre el contenido de agua en el suelo y su resistencia
eléctrica.
Como ya se ha señalado, dentro de los orificios
(1) se introducen tubos (7) para la inyección, los cuales
normalmente están hechos de cobre o aluminio, ambos materiales con
una buena conductividad eléctrica.
Entonces, en consideración de la correlación
existente entre la resistencia eléctrica del terreno y su grado de
humedad, es suficiente conectarse, con un apropiado instrumento
(11), a dos tubos (7) adyacentes colocados en el terreno, para
poder medir la resistencia eléctrica del suelo entre ellos y así
determinar el grado de humedad del terreno en esa área (figura
2).
De manera ventajosa, de todos modos, en una
versión evolucionada de la presente invención, sólo el extremo de
cada tubo (7) está hecho de material conductor, de manera de poder
localizar con exactitud la medida en el punto exacto de inyección
(5).
Realizando la medición entre cada par de puntos
de inyección (5) adyacentes (horizontal y verticalmente) es posible
determinar con buena aproximación la resistencia eléctrica del
terreno en esa área.
Por ejemplo, si para un orificio (1) se han
planificado dos puntos de inyección a profundidades diferentes, para
cada uno de ellos será posible medir la resistencia eléctrica tanto
en relación al punto de inyección (5) inferior como superior, y a
los dos puntos de inyección (5) situados a sus lados en el plano
horizontal (o, de todos modos, a los dos puntos de inyección (5) más
cercanos al mismo). Calculando el promedio ponderado de los valores
obtenidos de esta manera, será posible determinar con buena
precisión la resistencia eléctrica de esa área del terreno y, por
consiguiente, el grado de humedad.
En función de las necesidades, la cantidad de
medidas tomadas se puede adaptar a cada caso operativo. Por ejemplo,
la resistencia se podría medir en relación a un único punto de
inyección (5) para cada orificio (1).
Como ya se ha señalado, la cantidad mínima de
sustancia expansiva (6) a inyectar depende de las características de
la sustancia expansiva (6), en particular de su capacidad de
expansión.
La siguiente Tabla 1 muestra los coeficientes de
expansión al aire libre de siete tipos de sustancia expansiva (6),
constituidas por una resina del tipo descrito abajo, designados
genéricamente con las letras A, B, C, D, E, F y G.
| Tipo de resina | |||||||
| A | B | C | D | E | F | G | |
| Coeficiente de expansión de la resina usada | 4,8 | 4,6 | 4,4 | 4,2 | 4,0 | 3,5 | 3,0 |
| Densidad después de la expansión al aire libre de la resina | 208 | 218 | 228 | 238 | 250 | 286 | 333 |
| usada. Kg/m^{3} |
La siguiente Tabla 2, por en contrario, muestra
la cantidad mínima a inyectar para cada una de las resinas de la
Tabla 1, en función de la resistencia eléctrica del terreno (y, por
ende, de su grado de humedad).
Los datos promedios mostrados en esta tabla se
refieren a terrenos estándares, tales como por ejemplo terrenos
arcillosos o arcillosos-arenosos con presencia de
arena y/o gravilla, con pocas cavidades de tamaño reducido. Además,
la tabla fue determinada para puntos de inyección (5) situados a una
distancia recíproca de un metro.
En general, la tabla se debe obtener
empíricamente para cada tipo de terreno y cada tipo de sustancia
expansiva (6), por medio de pruebas realizadas en el campo, en
particular, será necesario comprobar con apropiadas pruebas si para
una dada cantidad de resina inyectada en cada punto de inyección (5)
se ha logrado verdaderamente una buena compactación o no (ver
también lo señalado abajo acerca del seguimiento del nivel del
terreno).
De esta manera, si se tiene a disposición una
tabla similar a la Tabla 2 para cada tipo de terreno, una vez
medida la resistencia del terreno a consolidar en correspondencia de
cada punto de inyección (5), para cada uno de ellos se puede
determinar con facilidad el valor mínimo de sustancia expansiva (6)
a inyectar.
En general, la cantidad mínima de sustancia
expansiva (6) a inyectar dentro de cada punto de inyección (5)
aumenta a medida que disminuye la capacidad de expansión al aire
libre de la sustancia expansiva (6), y a medida que disminuye la
resistencia eléctrica del terreno en ese punto de inyección (5).
Después de lo anterior el operador (10) puede
comenzar a inyectar la sustancia expansiva (6) dentro del terreno en
correspondencia de cada punto de inyección (5).
Durante la inyección, el método de la presente
invención también prevé el seguimiento continuo del nivel del
terreno y/o de una construcción (3) que se apoya sobre el mismo para
determinar la elevación del mismo terreno, y para medir la cantidad
de sustancia expansiva (6) inyectada dentro del terreno, y comparar
dicho valor con el valor de la cantidad mínima a inyectar,
determinado para ese punto de inyección (5).
Tal como se puede ver en la figura 3, el operador
(10) realiza la inyección por medio de una pistola (12) alimentada,
a través de una bomba de inyección (no mostrada), desde un tanque
(no mostrado) de la sustancia expansiva (6) (o desde varios
tanques, a través de varias bombas, cuando la sustancia expansiva
(6) se obtiene mezclando dos o más componentes en el punto de
inyección (5).
Tanto la bomba de inyección como los conductos
(13) que se extienden entre el tanque y la pistola se calientan
adecuadamente para mantener la sustancia expansiva (6) a su
temperatura óptima, según modalidades conocidas.
De manera ventajosa, el operador (10) puede
disponer de un visor (14) que le permite visualizar los valores de
la cantidad de sustancia (6) inyectada y de la elevación del terreno
o de la construcción (3).
La inyección de la sustancia expansiva (6) se
detiene cuando la cantidad inyectada es al menos igual a la cantidad
mínima, siempre que el terreno y/o la construcción (3) que se apoya
sobre el mismo se hayan levantado de un valor mínimo
predeterminado, que usualmente no es inferior a 1 mm.
En general, el mínimo valor predeterminado no es
una constante, sino que se debe determinar para cada intervención
de acuerdo a la magnitud de consolidación requerida (este valor, en
particular, varía con la magnitud de los distintos hundimientos del
terreno que exigen la intervención de consolidación). Dicho valor
mínimo, por lo tanto, puede variar incluso de un punto a otro en la
misma intervención.
Para asegurar un resultado de consolidación aún
mejor, sin embargo, si, antes de alcanzar la cantidad mínima de
sustancia expansiva (6), el terreno y/o la construcción (3) que se
apoya sobre el mismo se ha levantado de una magnitud que supera un
valor máximo predeterminado (también variable de una intervención a
otra, de manera similar al valor mínimo predeterminado) más allá
del cual se corre el riesgo de dañar la construcción (3), el paso
de inyección queda anulado y se repiten los pasos descritos hasta
aquí en un nuevo punto de inyección (5). Dicho nuevo punto de
inyección se puede seleccionar en el mismo orificio (1) a una
profundidad diferente, en una extensión del mismo, o en un nuevo
orificio (1) realizado en proximidad al mismo.
Dicho procedimiento se puede repetir varias veces
hasta que se identifique un punto de inyección (5) en el cual se
puede inyectar una cantidad de sustancia expansiva (6) al menos
igual a la cantidad mínima predeterminada.
El control de seguridad descrito arriba es
oportuno especialmente cuando no obstante se haya tenido un
hundimiento del terreno, los estratos superficiales de ese terreno
están bien consolidados, y los estratos más profundos fueron los
que se han hundido (como se ha descrito arriba con respecto a las
desventajas de las técnicas que se utilizan en la actualidad).
En este caso, todas las inyecciones tendrán que
llevarse a cabo a gran profundidad.
De acuerdo con la ejecución preferida del método
de la presente invención, se debe utilizar una sustancia expansiva
(6) en condiciones de expandir su propio volumen al aire libre menos
que cinco veces, y que por consiguiente tiene, después de su
expansión al aire libre, una densidad de al menos 200 kg por metro
cúbico. Preferentemente, dicha sustancia expansiva (6) tiene un
coeficiente de expansión comprendido entre tres y cinco veces.
De manera ventajosa, dicho tipo de sustancia
expansiva (6) usada tiene, después de su expansión al aire libre,
una resistencia a la compresión de al menos 5 kg por centímetro
cuadrado, y preferentemente al menos 9 kg por centímetro cuadrado,
con una deformación inferior a 0,5%.
Preferentemente, la sustancia expansiva (6) es
una resina que se expande por medio de una reacción química, y que
está constituida por una mezcla de dos componentes, un
poliol/poliéter tal como por ejemplo poliol Eterol 317/X1 fabricado
por la Empresa Polychem System, y un isocianato a base de MDI, tal
como por ejemplo el isocianato MDI Desmodur VKS 20F fabricado por
la empresa Bayer.
Según una ejecución diferente del método de
consolidación de la presente invención, dentro de diferentes puntos
de inyección (5) se inyectan dos o más substancias expansivas con
diferentes capacidades de expansión. Preferentemente, de todos
modos, todas las sustancias expansivas a utilizar tendrán un
coeficiente de expansión inferior a cinco.
En particular, para un orificio (1) donde se han
planificado dos puntos de inyección (5) superpuestos, en cada uno
de dichos dos puntos de inyección (5) superpuestos se pueden
inyectar dos sustancias expansivas (6) diferentes, elegidas de
manera que la sustancia expansivas (6) inyectada dentro del punto de
inyección (5) más profundo tenga una mayor capacidad de expansión
que la sustancia expansiva (6) inyectada dentro del punto de
inyección (5) menos profundo.
Los pasos operativos descritos arriba los puede
llevar a cabo directamente un operador (10), o con la ayuda de una
unidad electrónica programable de control que, por ejemplo, puede
memorizar los datos correspondientes a la resistencia eléctrica del
terreno determinando para cada punto la cantidad mínima de sustancia
(6) a inyectar, monitorear el nivel del terreno y la cantidad de
sustancia (6) inyectada e inhabilitar el suministro de sustancia
(6) cuando se alcanzan las susodichas condiciones, o una vez que se
haya superado el valor máximo predeterminado de elevación.
De esta manera, la presente invención logra
ventajas importantes.
En primer lugar, el método para consolidar
terrenos de cimentación de la presente invención asegura la
posibilidad de determinar, con mayor certidumbre que los métodos de
consolidación conocidos, el momento en que el terreno puede ser
considerado consolidado.
De tal manera, se asegura a lo largo del tiempo
la duración de la intervención de consolidación.
Además, considerando que en promedio se calcula
que sobre fundaciones en el terreno se descarga de un mínimo de
0,2-0,3 kg por centímetro cuadrado a un máximo de
3-3,5 kg por centímetro cuadrado, se tiene una
sustentación de al menos 9 kg por centímetro cuadrado (como está
asegurado por el método de la presente invención que usa sustancias
expansivas capaces de expandirse menos de cinco veces), y dicho
término significa que dicha capacidad de sustentación de carga está
garantizada con deformaciones inferiores al 0,5%, lo cual satisface
ampliamente todos los márgenes de seguridad exigidos por las
normativas de edificación.
Dicha capacidad de sustentación de carga fue
confirmada conduciendo pruebas sobre muestras de material expandido
a la presión atmosférica (al aire libre).
Pruebas comparativas conducidas sobre resinas
expansivas que se utilizan en la actualidad, con un coeficiente de
expansión de 15-25 veces que implica una resistencia
a la compresión teórica que varía de 4 a 5 kg por centímetro
cuadrado, han demostrado que la aplicación de una carga de
4-5 kg por centímetro cuadrado a muestrear de tales
resinas expandidas al aire libre provoca una deformación en
proporción a la carga aplicada, que resalta su indiscutible
comportamiento elástico.
Además, la correlación entre la calidad de la
consolidación y la cantidad de agua que hay en el terreno ha
demostrado, en numerosas pruebas conducidas, ser una óptima elección
que combina facilidad de ejecución con fiabilidad de información
obtenida de esta manera.
Además, cabe hacer notar que la presente
invención es relativamente fácil de realizar y que el coste
relacionado con la realización de la invención no es muy alto,
comparado con los estándares del sector.
La invención así concebida puede ser sometida a
numerosas variantes y modificaciones, sin por ello apartarse del
alcance del concepto inventivo que la caracteriza.
Todos los componentes pueden ser reemplazados por
otros elementos técnicamente equivalentes y, en la práctica, todos
los materiales empleados, así como también las formas y dimensiones
de los varios componentes, pueden ser cualesquiera en función de
las necesidades.
Claims (25)
1. Método para consolidar terrenos de
cimentación, que comprende los pasos operativos de:
- realización de una pluralidad de orificios (1)
en el terreno;
- inyección dentro del terreno, a través de
dichos orificios (1), de al menos una sustancia expansiva (6) en
uno o varios puntos de inyección (5) para compactar el terreno en
proximidad de dichos puntos de inyección (5); y
- seguimiento del nivel del terreno y/o de una
construcción (3) que se apoya sobre el mismo para determinar su
elevación;
caracterizado por el hecho que además
comprende, para la inyección en cada punto de inyección (5), los
pasos operativos de:
- determinación de una cantidad mínima de
sustancia expansiva (6) a inyectar, tanto en función del grado de
humedad del terreno en correspondencia del respectivo punto de
inyección (5), como de la capacidad de expansión al aire libre de
la sustancia expansiva (6);
- medición de la cantidad de sustancia (6)
inyectada dentro del terreno; y
- comparación de la cantidad de sustancia (6)
inyectada con respecto a dicha cantidad mínima;
la inyección de la sustancia expansiva (6) siendo
detenida cuando la cantidad inyectada es al menos igual a dicha
cantidad mínima, y dicho terreno y/o construcción (3) que se apoya
sobre el mismo se ha levantado de un valor mínimo predeterminado,
considerando que en ese momento se ha logrado la consolidación.
2. Método para consolidar terrenos de cimentación
según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que
además comprende, antes de dicho paso de determinación de la
cantidad mínima de sustancia expansiva (6) a inyectar, el paso
operativo de medir el grado de humedad del terreno en
correspondencia del punto de inyección (5).
3. Método para consolidar terrenos de cimentación
según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho que
dicha etapa para medir el grado de humedad del terreno se lleva a
cabo midiendo la resistencia eléctrica del mismo
terreno.
terreno.
4. Método para consolidar terrenos de cimentación
según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho que la
resistencia eléctrica del terreno se mide entre un par de puntos de
inyección (5) adyacentes.
5. Método para consolidar terrenos de cimentación
según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho que la
resistencia eléctrica del terreno se mide entre pares de orificios
(1) adyacentes.
6. Método para consolidar terrenos de cimentación
según una cualquiera de las reivindicaciones de 3 a 5,
caracterizado por el hecho que la cantidad mínima de
sustancia expansiva (6) a inyectar dentro de cada punto de inyección
(5) aumenta a medida que disminuye la resistencia eléctrica del
terreno en ese punto de inyección (5).
7. Método para consolidar terrenos de cimentación
según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones,
caracterizado por el hecho que la cantidad mínima de
sustancia expansiva (6) a inyectar dentro de cada punto de
inyección (5) aumenta a medida que disminuye la capacidad de
expansión al aire libre de la sustancia expan-
siva (6).
siva (6).
8. Método para consolidar terrenos de cimentación
según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones,
caracterizado por el hecho que dicha sustancia expansiva (5)
está en condiciones de expandir su volumen al aire libre menos de
cinco veces.
9. Método para consolidar terrenos de cimentación
según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones,
caracterizado por el hecho que dicha sustancia expansiva (6)
está en condiciones de expandir su volumen al aire libre entre tres
y cinco veces.
10. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que dicha
sustancia expansiva (6) tiene, después de su expansión al aire
libre, una densidad superior a 200 kg por metro cúbico.
11. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que para dicho
paso de inyección se utiliza una sustancia expansiva (6) que,
después de su expansión al aire libre, tiene una resistencia a la
compresión de al menos 5 kg por centímetro cuadrado con una
deformación inferior a 0,5%.
12. Método para consolidar terrenos de
cimentación según la reivindicación 11, caracterizado por el
hecho que la sustancia expansiva (6), después de su expansión al
aire libre, tiene una resistencia a la compresión de al menos 9 kg
por centímetro cuadrado con una deformación inferior a 0,5%.
13. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que dicha
sustancia expansiva (6) se expande por medio de una reacción
química.
14. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que dicha
sustancia expansiva (6) comprende una mezcla de poliolos/poliéteres
y de isocianato a base de MDI.
15. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que dichos
orificios (1) se realizan en línea vertical.
16. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que dichos
orificios (1) se realizan inclinados con respecto a la línea
vertical.
17. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que para cada
orificio (1) se realizan múltiples inyecciones de sustancia
expansiva (6) en correspondencia de puntos de inyección (5)
situados a diferentes profundidades.
18. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones
de 1 a 16, caracterizado por el hecho que para cada orificio
(1) se realiza una única inyección de sustancia expansiva (6) a lo
largo de toda la longitud del orificio (1), dicho orificio (1)
coincidiendo con un único punto de inyección (5).
19. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que dicho valor
mínimo de elevación predeterminado es de al menos 1 mm.
20. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que dichos
puntos de inyección (5) están situados debajo de fundaciones (4) de
una construcción (3) a consolidar.
21. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que dichos
puntos de inyección (5) están situados dentro del bulbo
significativo de presiones de las fundaciones (4) de una
construcción (3) a consolidar.
22. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que el mismo
prevé la inyección de dos o más de dichas sustancias expansivas (6)
con diferentes capacidades de expansión, dentro de distintos puntos
de inyección (5).
23. Método para consolidar terrenos de
cimentación según la reivindicación 22, caracterizado por el
hecho que para al menos un orificio (1) se han proporcionado dos
puntos de inyección (5) superpuestos, y por el hecho que en cada uno
de dichos puntos de inyección (5) superpuestos se han inyectado dos
sustancias expansivas (6) diferentes, la sustancia expansiva (6)
inyectada en el punto de inyección (5) más profundo teniendo una
mayor capacidad de expansión que la sustancia expansiva (6)
inyectada en el punto de inyección (5) menos profundo.
24. Método para consolidar terrenos de
cimentación según una cualquiera de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que si el
terreno y/o la construcción (3) que se apoya sobre el mismo se han
levantado de un valor que supera un valor máximo predeterminado
antes de haber inyectado dicha cantidad mínima de sustancia
expansiva (6), dicho paso de inyección se anula y se identifica otro
nuevo punto de inyección (5) y para dicho nuevo punto de inyección
(5) se llevan a cabo todos los pasos operativos.
25. Método para consolidar terrenos de
cimentación según la reivindicación 24, caracterizado por el
hecho que se repite la identificación de un nuevo orificio (1) hasta
que para un punto de inyección (5) la inyección de la sustancia
expansiva (6) se detiene porque la cantidad inyectada es al menos
igual a dicha cantidad mínima, y dicho terreno y/o construcción (3)
que se apoya sobre el mismo se han levantado de dicho valor mínimo
predeterminado.
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