Tras el anterior post, del 27 de agosto de 2019 (Mejora del terreno por inyección de fracturación hidráulica) , donde se detallaba la técnica de la inyección de fracturación hidráulica como sistema de mejora del terreno, ahora queremos desentrañar las pautas a seguir para tener éxito en este proceso.
En la ejecución de esta inyección debe realizarse un doble control: en la mezcla empleada y en el proceso de inyección.
Control de la mezcla:
Debemos hacer una mezcla estable de agua, cemento y bentonita. Así evitaremos la sedimentación o disgregación.
Una relación agua/cemento (a/c) de 0,5 es estable pero excesivamente densa. Por tanto debemos utilizar mezclas más fluidas (generalmente en torno a a/c = 1); esto implica añadir bentonita para estabilizarlas. En el gráfico siguiente se muestra cómo es posible estabilizar mezclas menos densas .
Estabilización con bentonita
Para conseguir una dispersión suficiente de la bentonita y del cemento, la mezcla debe prepararse en mezcladoras de alta turbulencia.
Así mismo, debemos buscar una viscosidad adecuada de la mezcla. El tiempo de paso por el Cono de Marsh, tendrá que situarse en el intervalo 35-55 sg.
Cono de Marsh
Control del proceso de inyección:
El control del proceso de inyección se lleva a cabo midiendo continuamente los caudales (con caudalímetro) y las presiones de inyección (con manómetro). Una buena inyección se realiza de forma lenta, acomodándose al comportamiento del terreno.
Para poder controlar las presiones de inyección son necesarias condiciones cuasi-estáticas (1 litro/min).
Debemos evitar que esta presión se vea influenciada por la energía necesaria para impulsar un caudal mayor y, simultáneamente, debemos evitar el cierre del manguito, que rompería la continuidad de la lengua de lechada, cuya presión se mide en el manómetro de boca de tubo.
El control de presiones debe ser continuo para estar atentos a las informaciones que nos proporciona. Por ejemplo, una bajada repentina de presión indica fracturación. Si en ese momento no se disminuye el caudal de inyección, la lechada se desplazará excesivamente, saliendo de la zona de interés (es decir, se está perdiendo lechada) e impidiendo la ramificación de lenguas de lechada, que ha de conseguirse progresivamente.
Se debe alcanzar la presión prefijada en cada manguito para poner fin a la inyección. Por regla general, se busca un incremento de presión de inyección de 1 kg/cm2 por cada metro profundizado. Sin embargo, esta regla puede conducir a un tratamiento insuficiente de los suelos superficiales (cuando se mejoran para transmitir cargas), y excesivo en los suelos más profundos (cuando no se requiere formación de ‘bulbos’ de micropilotes o anclajes). Por ello debemos adecuar el proceso a las exigencias del tratamiento buscado.
Adicionalmente, el control de la inyección debe vigilar la admisión de lechada. Esta admisión debe encontrarse en torno al 10% del volumen de terreno tratado. Un 20% de admisión (sin contar el posible tratamiento previo de inyección de cavidades), indica que se ha perdido la lechada.
Las lenguas de lechada no deben propagarse a más de 0,75-2 metros alrededor del manguito (según la profundidad y la presión de la inyección) para obtener un buen esqueleto de refuerzo del terreno tratado.
Estas son las pautas y los controles a seguir a la hora de ejecutar una mejora del terreno mediante la inyección por fracturación hidráulica. En los siguientes post cuantificaremos la mejora del terreno, con la intención de caracterizar el terreno mejorado, formulando sus nuevos parámetros de resistencia.
Autor: Antonio Santos Escobar. Docente del Máster de Geotecnia y Cimentaciones de EADIC.
