Un método para homogeneizar y estabilizar un terreno mediante inyecciones.

Método para homogeneizar y/o re-homogeneizar las características físicas y químicas de terrenos de cimentación y/o áreas de edificación en general con el fin de combatir todo hundimiento diferencial de edificios,

que comprende las etapas de:

- realizar primeras inyecciones, en el terreno, de productos químicos, efectuándose las inyecciones mencionadas en las partes de terreno (4) que demuestran ser no homogéneas y/o no uniformes en comparación con áreas contiguas (3), siendo homogéneas y uniformes estas últimas, no estando afectadas por hundimientos y tomándose como áreas de referencia, para cambiar las características de las partes anteriores de terreno (4);

caracterizado porque incluye las etapas de

- monitorizar estos terrenos de cimentación y/o áreas de edificación en general, con frecuencias dadas y de acuerdo con patrones fijados, antes, durante y después de las primeras inyecciones mencionadas, usando sistemas integrados de tomografía eléctrica, con el fin de detectar los cambios de características químicas y físicas de las propias partes tratadas, en comparación con las tomadas como partes de referencia;

- modificar los parámetros de dichas primeras inyecciones hasta que se consiga que las características químicas y físicas de las propias partes tratadas, en comparación con las tomadas como partes de referencia, sean homogéneas y/o uniformes así como coincidentes con o similares a las de las partes contiguas mencionadas (3);

- y posiblemente realizar inyecciones seleccionadas subsiguientes, cuyas alturas, cantidades y características específicas, que también pueden diferir con respecto a las acciones previas, son una función de los efectos que se han observado en el terreno tratado, hasta que se alcance la homogeneidad y/o uniformidad deseadas.

Un método para homogeneizar y estabilizar un terreno mediante inyecciones.

La presente invención se refiere a un método para homogeneizar y/o re-homogeneizar las características físicas y químicas de terrenos de cimentación y/o áreas de edificación en general, destinado a combatir cualquier hundimiento posiblemente desencadenado por la modificación de las características químicas y físicas de terrenos que son particularmente sensibles a cambios en el contenido de agua o humedad que está relacionado con los mismos.

Se sabe que los terrenos son más o menos sensibles a cambios en su contenido de agua o humedad, especialmente debido a la acción de los ciclos climáticos estacionales, naturales, que fomentan la aparición de fenómenos de hinchamiento y hundimiento del terreno. Más particularmente, las correlaciones entre pesos/volúmenes de los diversos litotipos son exactamente las que pueden variar y diferir en función de los componentes que constituyan los terrenos en cuestión, tales como: turba, arcilla, cieno, arena, grava, o fracciones mezcladas de los mismos; de hecho, pueden variar en el tiempo de manera diferente, debido principalmente a acciones naturales tales como variaciones de condiciones del nivel, acciones mecánicas de sistemas radiculares de vegetales, cambios climáticos u otros efectos, o debido a acciones humanas, tales como la ejecución de trabajos de excavación contiguos, vibraciones, pérdidas de fluidos en el terreno u otro efecto similar, y que pueden intensificar o iniciar otros efectos posteriores o correlacionados, tales como: fenómenos de hundimiento, y los consiguientes derrumbamientos estructurales de edificios, depresión física de los terrenos y estructuras que entran en contacto con ellos, los cuales pueden aparecer incluso en terrenos que presentan buenas capacidades de soporte de carga.

Se sabe también que, para resolver problemas de hundimiento diferencial de cimentación o terrenos de edificación, actualmente se están adoptando varias técnicas en las que, más específicamente, algunas tienden a transferir las cargas de edificación sobre horizontes litológicos que presentan una mayor capacidad de sustentación, sin importar la profundidad, como en el caso de los postes, o cuerpos que se van ensanchando, para incrementar la huella de la cimentación estructural, ya que esto reduciría la carga unitaria que comunican los edificios al terreno.

Se sabe también que si estos fenómenos se producen de manera parcial y local en los terrenos de cimentación bajo la huella de los edificios, los mismos se definen técnicamente como casos de hundimiento diferencial.

Otras técnicas se basan en el concepto de buscar una mejora de la capacidad de soporte de carga del terreno de cimentación a través de la inyección de productos de cemento o formulaciones químicas, siempre expansivas, por ejemplo, la inyección de lechada (jet grouting) , o alternativamente inyecciones de espumas de poliuretano y productos similares;

No obstante, los compuestos de cemento exigen la inyección de una gran cantidad de agua y agentes fluidificantes en un estado líquido con valores de presión medios-altos y valores de tiempo de mantenimiento que son considerablemente mayores que los relacionados con las resinas expansivas, y si los mismos se ejecutan en terrenos de cieno, arcilla o turba, se pueden dispersar fácilmente en el terreno con el que entran en contacto, mezclándose entre sí hasta el nivel de que resulte difícil comprobar su ubicación y cualesquiera efectos inmediatos de la operación, y no permiten la introducción de ninguna corrección de diseño adecuada con ningún sistema de monitorización instrumental, ni siquiera de carácter geofísico; especialmente si se realizan prospecciones geoeléctricas directamente a través de los orificios de inyección hacia el terreno, según se describe en la patente EPO786673.

Por el contrario, con el método descrito en esta exposición, y justo en el contexto específico de la aplicación superficial en terrenos de cimentación, se pueden adoptar series alineadas ventajosas de electrodos y transmisores directamente en superficies circundantes de los edificios hundidos y/o en terrenos edificables prefabricados que en general se vayan a someter a pruebas, sin realizar ningún trabajo caro de excavación y/o perforaciones. Por otra parte, en el caso de la diseminación de elementos de detección y de transmisión mediante su ubicación en orificios que se realizarán en el terreno, este último resultará adecuado para este mismo fin y por lo tanto será diferente con respecto a los que se usan para inyecciones, puesto que los productos de resinas de inyección, que son de naturaleza significativamente resistiva, una vez insertados en los propios orificios que están destinados a alojar los detectores, impedirían la toma de todas las mediciones posteriores y necesarias de comparación, ya que aislarían los electrodos.

Según técnicas más recientes, las inyecciones de mezclas de cementos fluidificadas a alta presión han sido sustituidas por inyecciones, realizadas con valores de presión muy bajos, de productos químicos expansivos que, en un espacio de tiempo extremadamente breve, reaccionan y se rigidizan en el terreno hasta que crean columnas endurecidas de acuerdo con niveles de inyección fijados que son diferentes entre sí y dispuestos en puntos de inyección que están separados tridimensional y regularmente unos con respecto a otros. No obstante, la desventaja que aportan es que principalmente actúan de manera "aleatoria" puesto que se aplican inyecciones sin usar sistemas que puedan verificar de forma precisa los efectos cuando el trabajo está en marcha; de hecho, estas técnicas únicamente recurren a la monitorización con instrumental situado fuera del terreno, con niveles láser y escáneres de alzado fijos en paredes y suelos que se levantan por encima del terreno que está sometido al tratamiento, y que indican que el terreno tratado se ha reforzado a través del levantamiento exitoso de las estructuras que se alzan por encima, según se describe en la patente EP0851064.

Una evolución de estas técnicas consiste en el uso de resinas con una resistencia de expansión extremadamente potenciada, que sin embargo sigue estando más orientada al realce de la acción mecánica de compresión y compactación del terreno, según se describe en la patente EP1314824. Otras técnicas más recientes, que usan inyecciones de resinas expansivas, se han mejorado gracias a sistemas de cálculo empírico que, al basarse en la medición de la resistencia eléctrica entre diferentes puntos del terreno, a través de detectores que se conectan a tubos de inyección, permiten calcular el nivel de humedad y, por tanto, definir la calidad y cantidad empíricas mínimas de resina expansiva requerida para el reforzamiento, según se describe en la patente EP1536069. En el documento DE 430 48 16 A se describe un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

En cualquier caso, la experiencia actual en este campo revela que estos parámetros de evaluación (detección de productos inyectados, levantamiento de estructuras que se alzan por encima y cálculo de la cantidad mínima de resina) no se pueden considerar siempre como suficientes para garantizar el equilibrio final y el refuerzo exitoso del terreno que se está analizando, ni es posible concentrarse únicamente en la adopción de resinas que presentan una mayor resistencia de expansión, buscando así efectos de levantamiento de estructuras cada vez más mecánicos, en detrimento de los delicados equilibrios de los volúmenes de terreno situado por debajo y de la seguridad de los edificios o, como en el caso de las inyecciones de cemento, en valores de presión altos.

Estas desventajas existen realmente en la práctica, ya que las técnicas anteriores logran resolver los problemas de hundimiento a través de acciones que son meramente cuantitativas y mecánicas, destinadas a la búsqueda exclusiva de aumentos significativos de la capacidad de soporte de carga (denominadas acciones de refuerzo del terreno) , mediante la ejecución de acciones de compresión "aleatorias", sin ningún control directo, mientras el trabajo está en marcha, sobre los efectos producidos sobre los volúmenes tratados y sobre los volúmenes contiguos no afectados por ningún hundimiento.

Por lo tanto, es posible alegar que estas técnicas operativas no garantizan un nivel suficiente de uniformidad de las condiciones físicas y químicas de las partes tratadas de terreno, en comparación con las de partes contiguas presentes, no expuestas a ningún hundimiento.... [Seguir leyendo]

1. Método para homogeneizar y/o re-homogeneizar las características físicas y químicas de terrenos de cimentación y/o áreas de edificación en general con el fin de combatir todo hundimiento diferencial de edificios, que comprende las etapas de:

- realizar primeras inyecciones, en el terreno, de productos químicos, efectuándose las inyecciones mencionadas en las partes de terreno (4) que demuestran ser no homogéneas y/o no uniformes en comparación con áreas contiguas (3) , siendo homogéneas y uniformes estas últimas, no estando afectadas por hundimientos y tomándose como áreas de referencia, para cambiar las características de las partes anteriores de terreno (4) ; caracterizado porque incluye las etapas de

- monitorizar estos terrenos de cimentación y/o áreas de edificación en general, con frecuencias dadas y de acuerdo con patrones fijados, antes, durante y después de las primeras inyecciones mencionadas, usando sistemas integrados de tomografía eléctrica, con el fin de detectar los cambios de características químicas y físicas de las propias partes tratadas, en comparación con las tomadas como partes de referencia;

- modificar los parámetros de dichas primeras inyecciones hasta que se consiga que las características químicas y físicas de las propias partes tratadas, en comparación con las tomadas como partes de referencia, sean homogéneas y/o uniformes así como coincidentes con o similares a las de las partes contiguas mencionadas (3) ;

- y posiblemente realizar inyecciones seleccionadas subsiguientes, cuyas alturas, cantidades y características específicas, que también pueden diferir con respecto a las acciones previas, son una función de los efectos que se han observado en el terreno tratado, hasta que se alcance la homogeneidad y/o uniformidad deseadas.

2. Método de homogeneización y/o re-homogeneización según la reivindicación 1, caracterizado porque la definición de la posición de los puntos de inyección, la cantidad de productos químicos, y las características de reacción de estos productos, se evalúan y modifican basándose en los efectos registrados durante la ejecución en las partes de terreno (4) antes y durante las inyecciones seleccionadas, y porque las condiciones de las partes tratadas se comparan secuencialmente con las condiciones que precedieron a la última inyección realizada, hasta que se alcance la homogeneización deseada de las partes tratadas de terreno (4) , que se compara con las características de las partes mencionadas de terreno (3) que no están afectadas por ningún hundimiento, tomadas como áreas de referencia.

3. Método de homogeneización y/o re-homogeneización según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque se completa cuando los valores de resistividad y conductividad eléctricas medidos en las partes de terreno (4) que han experimentado el tratamiento de inyección resultan ser homogéneos y/o comparables con los de las partes contiguas de terreno (3) no afectadas por ningún hundimiento.

4. Método de homogeneización y/o re-homogeneización según las reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado porque dicha monitorización (7) es tridimensional (3D) y está destinada a la monitorización, en tiempo real, de las condiciones del terreno que se está analizando y de los efectos producidos en el mismo por las inyecciones.

5. Método de homogeneización y/o re-homogeneización según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las inyecciones de los productos químicos necesarios se realizan a través de orificios efectuados en el terreno, para tubos especiales (9) , realizándose estas inyecciones de acuerdo con frecuencias preestablecidas, en función de datos monitorizados y procesados por un dispositivo de cálculo electrónico (PC) .

6. Método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos productos químicos inyectados son resinas expansivas o espumas de poliuretano de dos componentes.

7. Método de homogeneización y/o re-homogeneización según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la monitorización, a frecuencias y de acuerdo con patrones preestablecidos, antes, durante y después de las operaciones mencionadas de inyecciones seleccionadas, incluye por lo menos un conjunto de electrodos (7) para medición instrumental geoeléctrica, insertados en la superficie o en orificios perforados en terrenos a analizar y posiblemente a tratar (3-4) y conectados a por lo menos un georresistivímetro multicanal (8) para la adquisición de un conjunto de mediciones cuadrupolares a través de la energización progresiva de por lo menos un par de electrodos y la evaluación del consiguiente potencial eléctrico en pares de polos; estando conectado el conjunto multicanal mencionado (8) a por lo menos un dispositivo de cálculo electrónico (PC) , equipado con software dedicado que comprende algoritmos que simulan las características eléctricas de los terrenos, y que actúan directamente en la valoración de la configuración gráfica tridimensional de terrenos o partes de terreno sometidos al tratamiento.