PROCEDIMIENTO PARA DIMENSIONAR Y ADECUAR AL RED DE FRENAJE DE PRESAS Y AZUDES Y DIMENSIONAMIENTO Y ADECUACION DE DRENES.

Procedimiento para dimensionar y adecuar la red de drenaje de presas y azudes.

Constituido por siete etapas en las que se ejecuta una red de piezometría, se dibujan sobre un gráfico las subpresiones, se efectúa la limpieza de los drenes existentes, y se realiza un nuevo gráfico con valores actualizados, estableciendo las zonas con subpresiones excesivas. Mediante sondeos en los que se realizan ensayos geofísicos, se determina la profundidad óptima de los nuevos drenes. Se ejecutan estos nuevos drenes, para reducir subpresiones a valores aceptables, sólo donde son necesarios. En caso de caudales excesivos en algún dren, se crea una barrera al paso de agua, en servicio, esto es, sin desembalsar, mediante inyecciones de resinas viscosas a alta presión

Procedimiento para dimensionar y adecuar la red de drenaje de presas y azudes y dimensionamiento y adecuación de drenes.

La presente invención se refiere a un sistema de dimensionamiento y adecuación de las redes de drenaje en las presas y azudes, que mantiene su efectividad y evita la pérdida de seguridad de la estructura.

Como consecuencia de la construcción y puesta en carga de una presa, se producen pasos de agua bajo la estructura. Esta agua en circulación tiene dos efectos indeseables, el primero hace que el agua se escape del embalse, disminuyendo significativamente su capacidad de almacenamiento, provocando al mismo tiempo erosiones en la roca de cimentación que disminuyen la seguridad de la estructura. En segundo lugar, el agua bajo el cuerpo de la presa está sometida a una subpresión que produce, por el principio de Arquímedes, un empuje hacia arriba de la estructura, que afecta a su estabilidad, pudiendo causar accidentes y rotura de la presa.

Para obtener unos coeficientes de seguridad adecuados, se requieren tres elementos, una pantalla de impermeabilización, una red de drenaje y una red de piezometría. En muchos casos la pantalla de impermeabilización no se ejecuta, o en el caso de que se ejecute, se degrada con el paso del tiempo sin ser rehabilitada. Es frecuente que la red de drenaje se dimensione a partir de una tradición empírica, que consiste en darle una profundidad igual al tercio de la altura de la presa, tradición sin una base científica. También los drenes se espacian sin ningún criterio racional, sino de acuerdo a valores tradicionalmente admitidos, que no soportan un análisis científico. Para la red de piezometría, se aprovechan los propios drenes de la red de drenaje para colocar manómetros, produciéndose lecturas que no reflejan la realidad física de las subpresiones.

La presente invención propone un procedimiento efectivo y específicamente dedicado a la función en cuestión, que de lugar a un sistema de dimensionamiento y adecuación de la red de drenaje de sencilla ejecución, con bajo coste y resultados técnicamente apreciables. Las características de este sistema ofrece al estado de la técnica una realización novedosa, simple, sencilla y de ejecución altamente económica que viene a solucionar los problemas anteriormente descritos.

Tiene su campo de aplicación dentro de la industria de la construcción y singularmente dentro de la industria de la construcción de presas y azudes y más concretamente de la industria auxiliar de mantenimiento de presas y azudes.

No se conoce en este sector de la industria ningún procedimiento ni dispositivo con aplicación directa para resolver de una forma específica la problemática que soluciona la presente invención. Así la carencia de un sistema que aporte al estado de la técnica las novedosas soluciones propuestas, presenta ante esta invención los siguientes inconve- nientes:

Al no saber hacer un estudio detallado de las subpresiones, con la colocación sistemática de piezómetros, no se sabe donde se producen las altas subpresiones, ni si éstas superan los límites admisibles. Por lo tanto la red de drenaje se suele ejecutar de forma sistemática, con espaciamientos y profundidades estándar, lo que tiene un coste innecesariamente elevado, ya que se ejecutan numerosos drenes donde no es necesario.

Al no hacer un estudio detallado de la posición e importancia de las discontinuidades, como fisuras en el hormigón, despegue del contacto de la cimentación o diaclasas de la roca, mediante cámara de TV y métodos geofísicos, no se conoce la posición e importancia de las vías de agua, por lo que la red de drenaje se realiza de forma sistemática, de una profundidad, generalmente del tercio de la altura de la presa, por lo que su coste puede ser varias veces superior al necesario. En algunos casos, si las vías de agua son más profundas, es posible que la red de drenaje no sirva para reducir las subpresiones.

Al no disponer de la tecnología de inyección de resinas de elevada viscosidad a alta presión, el sellado de los pasos de agua, se realiza por inyección de lechadas de cemento, que, de realizarse con el embalse lleno, serían arrastradas por el agua, produciendo contaminación sin conseguir el objetivo de estanquidad. Por lo tanto para tratar los pasos de agua, se requiere, en primer lugar desembalsar, con los costes económicos y sociales que ello implica. En segundo lugar, al desconocerse las zonas de pasos preferenciales de agua se debe hacer un tratamiento generalizado de inyecciones de lechada de cemento, tratando numerosas zonas que no es necesario, con el correspondiente gasto innecesario.

Frente a los inconvenientes descritos, la presente invención aporta al estado de la técnica unas soluciones novedosas, sencillas, rápidas y de fácil ejecución, que dan como resultado las siguientes ventajas:

Consigue un ahorro económico al realizar los drenes sólo en las zonas que la presa lo requiere, frente al sistema tradicional que consiste en hacerlos de forma sistemática. Esto se consigue por la realización previa de una red de piezometría y el análisis de sus datos, antes de comenzar a perforar los drenes.

También se consigue un ahorro económico al ejecutar los drenes de la profundidad óptima para que capten agua, a diferencia del sistema tradicional que los dimensiona de un tercio de la altura de la presa. Esto se consigue por el estudio previo mediante ensayos geofísicos y el seguimiento de los piezómetros mientras se ejecuta el trabajo.

Se economiza el coste al ejecutar inyecciones de impermeabilización de forma muy localizada, sólo en las zonas donde se concentran los pasos de agua más importantes, sin necesidad de desembalsar, frente al sistema tradicional que obliga a desembalsar e inyectar cemento, de forma generalizada, en toda la cimentación de la presa. Esto se consigue por la realización previa de ensayos geofísicos, el control de los piezómetros y la inyección de masillas sintéticas no miscibles ni arrastrares por el agua, a muy alta presión.

Todos estos elementos conjugados dan lugar a un resultado final en el que se aportan características diferenciadoras significativas frente al estado de la técnica actual.

Así, el procedimiento propuesto por la presente invención se constituye a partir de las siguientes etapas:

Primera etapa

Se ejecuta una red de piezometría, preferentemente de cuerda vibrante, consistente en perforaciones, realizadas desde la galería de la presa, inclinadas hacia aguas abajo y que penetran en la roca, de una longitud apropiada a diversos factores determinantes. Estos taladros están provistos de piezómetros. El número de piezómetros, es de al menos uno por bloque de presa.

Segunda etapa

Una vez leídos los valores de los piezómetros se dibujarán sobre un gráfico, las subpresiones reales y la máxima admisible en esos puntos, obtenida del cálculo de estabilidad de la presa. En el gráfico así obtenido se ponen de manifiesto las zonas en las que las subpresiones, al estar por encima de los valores de seguridad admisibles, han de ser reducidas.

Tercera etapa

En las zonas de mayor riesgo, se procederá, en el caso de que exista una red de drenaje, a efectuar la limpieza de los drenes. Antes de esta limpieza se realizará el aforo de cada dren. Una vez concluida la limpieza, se volverán a aforar todos los drenes y, tras medir las subpresiones se volverán a representar en un gráfico los valores de subpresiones reales y de máximas admisibles.

Cuarta etapa

A parir de este gráfico se determinan las zonas sobre las que hay que aumentar el drenaje, para ello, se realizarán, taladros verticales en el terreno de cimentación, de profundidad en función de la presa. El número y distribución de estos taladros dependerá del grado de homogeneidad del terreno del cimiento.

Quinta etapa

En estos taladros de reconocimiento, se realizarán grabaciones con cámaras de TV, así como ensayos geofísicos, al menos, de análisis de la temperatura del agua, de la resistividad, conductividad y de variaciones de caudales a lo largo de la totalidad de la profundidad del dren. Estos datos son esenciales para saber a qué profundidades se producen las entradas de agua y, por lo tanto optimizar la profundidad de los nuevos drenes que se ejecuten. Se podrán utilizar, complementariamente otras sondas geofísicas.