Mejoramiento De Suelos proceso físico, químico o mecánico q mejora el comportamiento y las propiedades de los suelos Se logra aumentando la energía, su peso unitario seco e impermeabilidad

Mejoramiento De Suelos

proceso físico, químico o mecánico q mejora el comportamiento y las propiedades de los suelos

Se logra aumentando la energía, su peso unitario seco e impermeabilidad

En los suelos finos compresibles y suaves busca

• Aumentar la resistencia al corte, se mide atraves de SPT, DPL.
• Disminuir la compresibilidad
• provocar la compresibilidad

En suelos granulares

• Reducir el riesgo de licuación en arenas y limos NP (no plásticos)
• Mejorar las cimentaciones y rellenos en depósitos sueltos.

Existen dos tipos de mejoramiento

1-Superficiales ( compactación)

Compactación

consiste en aplicar energia al suelo suelto reduciendo los vacios.

El porcentaje de compactacion es la relacion entre el peso volumetrico del campo y el peso volumetrico max del laboratorio

Compactacion en laboratorio

• Objetivo especificar tipo y condiciones de la compactacion para determinar las propiedades mecanicas deseadas
• Controlar la calidad de la compactacion, controlando el grado e intervalo del contenido de agua.

conocer el contenido de humedad optima es de vital importancia ya que de el depende que el estrato mantenga su estabilidad es decir que no sea muy plastico ni muy seco ya que cada extremo presenta desventajas.

se mide mediante la prueba de proctor. Existe el proctor estandar para suelos finos( e=5kg/cm2) y el proctor modificado para suelos gruesos(27kg/cm2).

se calcula mediante la relacion densidad vrs humedad,  se obtine una densidad max y una humedad optima la compactacion se puede realizar de lado seco, con una humedad inferior a la optima o del lado humedo con una humedad superior a la optima

Peso de la muestra entre el volumen del recipiente nos da la dencidad humeda

Y la densidad humeda entre (1+ %w) nos da la densidad del seca del suelo con estos datos se realiza la grafica

El % de compactacion es la desidad del suelo entre la maxima

Compactacion en el campo

Objetivo

• Reduce vacios
• Aumenta la capacidad de soporte y estabilidad volumetrica.
• Reduce la permeabilidad
• Reduce el esponjamiento y la contraccion del suelo.
• Aumenta la resistencia del esfuerzo cortante
• Mejorar el comportamiento esfuerzo vs deformación
• Mejorar condición de resistividad y compresibilidad(Cc)
• Aumentar peso unitario seco(densidad)
• Aumentar resistencia del suelo(qu)

Factores q intervienen en el proceso de compactacion

• La naturaleza del suelo.
• El método de compactación q se utilice.
• La energía específica.
• El contenido de agua del suelo.
• El sentido en que se corra la escala de humedad al efectuar la compactación.
• El contenido de agua original del suelo.
• La recompactación esta ocurre el los laboratorios al compactar la muestra de mas
• La temperatura

Problemas de la compactacion en el campo

• Compactación de zonas débiles, inaccesibles para los equipos convencionales.
• Zonas cercanas a puentes, alcantarillas y muros de retención. Utilizar pison
• Compactación en los bordes de los terraplenes, como solución se recomienda aumentar  la longitud de /__\ terraplén asi si alguna parte queda inestable q sea la parte extra del diseño o que tenga la suficiente pendiente para q pueda ingresar la maquinaria.
• Compactación de las primeras capas de un terraplén en terrenos blandos.
• Suelos friccionantes de comportamiento movedizo.

• Problemas derivados de sobre compactación, la cual genera un cambio en la granulometría, al compactarlo de mas puede adquirir características indeseables. ej El convertir a los suelos finos en altamente expansivos si llegaran a adsorber agua, volver materiales porosos en materiales mas pesados afectando los análisis realizados para ese suelo

Metodos de compactacion

Metodos de compactacion

Compactacion estatica o por presion :Es la que se logra utilizando una maquina pesada ej: rodillo liso(arcilloso)

Compactacion  por impacto: una placa golpea y se separa del suelo a alta velocidad ej: apisonador

Compactado por vibracion: Aplicada con vibradores de alta frecuencia ideal para suelos granulares como rodillos vibratorios

Compactacion por amasado aplicando altas presiones en areas mas pequenas que los rodillos lisos ej: rodillo pata de cabra(arcilloso)

Algunas ideas útiles en los procesos de compactación de campo.

Conocer bien los suelos.

Humedad Natural.

Estudiar las características de expansión y contracción.

Especificaciones de compactación fijadas para el proyecto.

Condiciones estructurales que se desean obtener.

Equipos que se tengan antes de iniciar el proyecto.

Tiempo disponible para ejecutar el proyecto.

FINALMENTE #elegir adecuadamente el equipo de compactación.

CONFINAMIENTO (EN EL CASO DE SUELOS NO COHESIVOS)

El confinamiento de un depósito de suelo puede lograrse con la aplicación de columnas de grava, cuya construcción implica el reemplazo parcial de entre un 15 y 35% del suelo, que usualmente penetra hasta alcanzar un estrato resistente.

La presencia de la columna crea un material compuesto de menor compresibilidad media y de mayor resistencia al corte que la del suelo natural. Los procedimientos para su construcción incluyen la vibrosustitución, que consiste en introducir un tubo por vibración, con inyección en la hinca para llegar hasta la profundidad máxima. El orificio se rellena luego con material de aporte (grava de tamaños en el rango de 2 a 80 mm); o bien con pilotes de grava, para lo cual se encamisa la perforación y, alcanzado el nivel previsto se la rellena, para luego extraer la camisa.

Funciones y ventajas

* Consiste en reemplazar suelo de baja capacidad por columnas de grava que aportan rigidez
* Usadas generalmente en suelos finos y arenas limosas.

* Las columnas son separadas usualmente entre 6 y 10 ft (1,8 y 3,0 m)

* Reducen asentamientos instantáneos

* Aumentan estabilidad de taludes

* Liberan presión de poros al comportarse como drenes de grava frente a cargas cíclicas (suelos potencialmente licuables)

* Aumentan resistencia al corte

* En caso de capas altas, no producen ondas dinámicas que dañen estructuras cercanas

* Se pueden tratar depósitos de 30 m normalmente

* No es necesario realizar  grandes cambios de suelo

* No hay problema con estructuras adyacentes

PRECONSOLIDACIÓN (PARA SUELOS COHESIVOS

La preconsolidación se logra aplicando una sobrecarga sobre un depósito de suelo, la que debe exceder la carga máxima que este va a soportar. Se busca así que la consolidación parcial sea equivalente al mayor grado que alcanzará con la carga máxima, la que requerirá mayor tiempo para producirse. El proceso puede acelerarse por medio de drenes verticales, conectados en su parte superior por un manto de arena que permita la liberación de la humedad.

MEZCLAS DE SUELOS

La mezcla de suelos requiere la realización de una serie de ensayos, con el fin de evaluar las características de cada uno de los tipos de suelo que se desean mezclar. Este método requiere la remoción de gran cantidad de material de la superficie y no resulta práctico para el mejoramiento mecánico de depósitos de gran profundidad, por lo que su uso se limita a obras viales.

VIBROFLOTACIÓN
La vibroflotación es un método apto para suelos granulares con un bajo contenido de finos. Consiste en introducir en el terreno un tubo con una cabeza vibratoria, cuya acción producirá un reacomodamiento de sus granos, lo que aumentará su densidad. El método se aplica siguiendo una red de geometría diseñada en la superficie del terreno, de forma tal que el tratamiento alcance la totalidad del depósito. Tiene la ventaja de alcanzar profundidades importantes sin afectar edificaciones cercanas.

 
Conforme se retira la cabeza vibratoria, el espacio vacío se rellena con material de aporte. En la superficie puede ser necesario agregar un cierto volumen de material para compensar la pérdida de volumen por el reacomodo de los granos.

Generalidades

    Cuando se habla de suelos no resistentes o deformables, se puede resolver el problema mediante fundación profunda (pilotes), o bien sencillamente mejorando las propiedades geotécnicas del subsuelo para permitir una fundación directa.

    La elección del método apropiado en cada caso depende de los siguientes factores:
    • Tipo y uso de estructura 
    • Condiciones del suelo de fundación (resistencia, deformación, potencial licuación, etc.)
    • Vecinos 
    • Plazos
    • Costos
    En caso de decidirse por un mejoramiento de suelos, el tipo de tratamiento a realizar se decide en función de las dimensiones y tipo de estructura a fundar. Por ejemplo se deberán alcanzar requerimientos muy diferentes para fundar presas, las cuales solicitan fuertemente el suelo hasta en capas profundas, que para carreteras, donde generalmente basta un tratamiento superficial.
    En la Tabla 1 pueden verse los campos habituales de uso de mejoramiento de suelos o de fundación profunda (pilotes).
    
    
    Pilotaje

    Generalmente resulta la mejor solución técnico-económica en caso de:
    • Cargas superficiales (carreteras, presas, losas de fundación, tanques, plantas industriales, etc.) 
    • Cargas puntuales (pilares, mástiles, pilas de puentes, edificios en general).
    • Espesor bajo de la capa no resistente a tratar (generalmente).
    • Capas no resistentes de gran profundidad.
    • Napa freática profunda.
    • Napa freática superficial.
    • Construcciones no sensibles a asentamientos.
    • Construcciones sensibles a asentamientos.
    
    
    En términos generales, la vibroflotacion es el Método de mejoramiento de suelos granulares (arenas o gravas) con un contenido de finos (porción que pasa el tamiz # 200) inferior a un 15 a 20 %. En resumen, el método consiste en introducir un tubo por vibración horizontal en el terreno granular. La vibración induce un reacomodamiento de los granos del suelo, aumentando la densidad. 

    Este tratamiento se realiza por puntos formando una malla generalmente triangular, de forma que el radio de acción de cada punto alcance para tratar toda la masa de suelo.

    El procedimiento se lleva a cabo mediante un vibrador alojado en la punta inferior de un tubo de diámetro 30 a 40 cm, el cual pende de una grúa. Este vibrador funciona mediante un excéntrico que rota aaltas rpm accionado eléctrica o hidráulicamente. Se alcanzan amplitudes de vibración desde 5 a 40 mm y frecuencias de 1800 a 3000 rpm. Suplementariamente a la vibración, su efecto se refuerza mediante aletas en la punta y la inyección de agua con alto caudal (hasta 30 litros por segundo) y presión máxima de 10 bares. 

    La secuencia de ejecución es la siguiente:
    
    1. Hinca del vibrador hasta la profundidad máxima del tratamiento.
    2. Compactación por retiro en etapas del vibrador.
    3. Relleno con material de aporte (puede ser el mismo del sitio tratado o externo).
    4. Repetición de las tareas 1 a 3 en todos los puntos de la malla seleccionada
    5. Compactación superficial sobre todo el terreno tratado.
    

    VIBROSUSTITUCIÓN

    Cuando el terreno a mejorar está compuesto por suelos finos (cohesivos), entonces no es posible lograr la compactación por efecto de la vibración, cambiando la forma de realizar el trabajo conceptualmente. Este es el campo de aplicación de la Vibrosustitución. En este caso se utiliza la vibración con inyección en la hinca para llegar hasta la profundidad máxima. Luego se rellena con material de aporte (siempre externo) consistente en grava de tamaños en el rango 2 a 80 mm. Durante la extracción se va agregando la grava desde la boca del pozo. El vibrador la va compactando y con su peso presionándola contra el terreno cohesivo, logrando así insertar en el terreno blando una columna de grava compactada.
    Las columnas de grava se construyen también formando mallas en planta (triangulares generalmente) y se comportan como pilotes compuestos por un material granular de alta resistencia al corte confinadoen una masa de suelo cohesivo. Este tratamiento es particularmente interesante en el caso de arenas finas limosas con alto potencial de liquefacción, ya que se además de aumentarse la resistencia al corte fuertemente por la inclusión de las columnas de grava, se obtienen elementos verticales que sirven para disipar las presiones de poros que pueden originar liquefacción por sismo.
    

    Rangos y Datos Importantes para la Aplicación de Ambos Métodos
    
    Vibroflotacion

    Mejoras típicas en depósitos granulares sueltos:
    • El módulo de deformación es aumentado en más de tres veces.
    • La permeabilidad se reduce en un factor 10 o más.
    • El ángulo de fricción se incrementa al menos en 5°.
    

    Ventajas

    • A diferencia de la compactación dinámica, la vibroflotación funciona bien en caso de napas altas.
    • El plazo de ejecución es mucho más breve que cualquier otro método de mejora del suelo.
    • No es necesario realizar cambios de suelos con los inconvenientes ambientales que ello implica.
    • La vibroflotación se puede usar sin problemas al lado de estructuras existentes.
    • No produce ondas dinámicas que pueden provocar daños en estructuras cercanas como en el caso de la compactación dinámica.
    

    Datos Geométricos y Rendimientos

    La distancia entre puntos de la malla es de 2,50 a 4,50 m en general, debiendo ser decidido por el contratista especializado, la inspección o mecánico de suelos en base a los resultados de una cancha de pruebas previa. Es posible tratar depósitos de espesores de hasta 30 m normalmente. De todas formas el récord mundial a la fecha es de 58 m de profundidad.
    Elrendimiento diario es de aprox. 250 ml de columna tratada por turno-equipo de trabajo.

    La calidad del tratamiento se controla generalmente mediante sondajes (SPT, CPT) o medición in situ de la densidad y deformabilidad del terreno. Un control empírico también se realiza mediante el registro de los parámetros de ejecución: consumo de material de aporte, hundimiento del cráter en cada punto, energía consumida por el vibrador, etc.
    
    Vibrosustitución
    
    Mejoras Típicas

    El módulo de deformación es aumentado en dos a tres veces.
    
    Ventajas

    Idénticas a la Vibroflotación

    Datos geométricos y rendimientos
    La distancia entre puntos de la malla es de 1,60 a 3,00 m en general, debiendo ser decidido por el contratista especializado, la inspección o mecánico de suelos en base a los resultados de una cancha de pruebas previa. Es posible tratar depósitos de espesores de hasta 10 m normalmente. Se han ejecutado casos de hasta 20m.

    El rendimiento diario es de aprox. 150 ml de columna de grava por turno-equipo de trabajo.

    La calidad del tratamiento se controla generalmente mediante ensayos de carga sobre columnas aisladas o grupo de columnas. Un control empírico también se realiza mediante el registro de los parámetros de ejecución: consumo de material de aporte, hundimiento del cráter en cada punto, energía consumida por el vibrador, etc.
    
APLICACIÓN DE SUELO CEMENTO PARA EL MEJORAMIENTO DE CAMINOS VECINALES Y RURALES

Métodos químicos 

La estabilización química se refiere al cambio de las propiedades de suelos logrado mediante la adición de cementantes orgánicos, inorgánicos o sustancias químicasespeciales.
Se mezcla el suelo con cemento Pórtland, lo que genera dos procesos:
a) los silicatos cálcicos del cemento afectan al agua convirtiéndola en alcalina. La abundancia de calcio es usada por el suelo para modificar sus cargas superficiales;
b) una vez que los iones de calcio son absorbidos por el suelo, el cemento se adhiere a sus partículas, para originar una cohesión que aumenta la resistencia al corte del material.
Para que el proceso sea aceptable es necesario modificar la humedad del material, compactar a la máxima densidad e incorporar suficiente cemento para que se reduzca la pérdida de peso o se produzcan cambios de volumen y humedad. Prácticamente todos los suelos pueden tratarse con este método, pero si los materiales son mal graduados se requerirá mayor cantidad de cemento para lograr el efecto deseado. El método no es conveniente en suelos con un LL

Consideraciones Generales:

Los problemas de carácter económico en el proyecto de las calzadas para el desarrollo de las vialidades vecinal y rural se refieren a:

* La carencia, en general, de materiales granulares en la zona de nuestra pampa húmeda y el progresivo agotamiento, por su explotación intensiva, de los yacimientos de materiales granulares adecuados en otras zonas.

* Los altos costos de los agregados triturados comerciales

* Los largos y costosos transportes desde el lugar de origen de estos materiales hasta el camino cuya calzada se quiere consolidar.

Esta situación ha orientado a los ingenieros hacia la utilización, para la ejecución de calzadas económicas, del material más barato y abundante del que disponen, el suelo, que constituye la superficie del propiocamino que se quiere mejorar.

De este modo nació la técnica de la estabilización de los suelos (*) de las calles o caminos cuya calzada se desea mejorar, que tiende al uso en gran escala de los suelos de granos finos, que son los de mayor disponibilidad.

Dentro de este criterio, la estabilización lograda por el tratamiento de los suelos con cemento portland, que da lugar a la obtención del material denominado suelo cemento, está bien experimentada y presenta tales ventajas que en muchos casos es la única solución al problema de la calzada de bajo costo.

Características:

El suelo cemento es un material estructural compuesto de suelo y cemento portland normal, mezclados en forma íntima y compactado a densidad máxima con un contenido de humedad óptima. Al hidratarse el cemento, la mezcla se convierte en un material de pavimento resistente y durable.

El suelo cemento compactado contiene suficiente cantidad de cemento para endurecer al suelo y la humedad óptima de compactación es mayor que la necesaria para hidratarse al cemento.

Una vez endurecida la mezcla de suelo y cemento portland, preparada con requisitos técnicos bien establecidos y fáciles de cumplimentar, tiene la resistencia necesaria y experimenta reducidos cambios volumétricos, cualquiera sea la cantidad de humedad que haya absorbido, condiciones que le permiten soportar las tensiones a que la someten las cargas del tránsito y las acciones del clima.

La idea de mezclar suelo con cemento portland para obtener un material apto para pavimentos no es nueva, registrándose sus primeras aplicaciones en la segunda década de este siglo. Era evidente que la utilización en gran escala del suelode los caminos se traduciría en un abaratamiento sustancial del costo de los pavimentos o calzadas mejoradas.

A principios de 1935, la Portland Cement Association de los EE.UU. inició un programa de investigaciones, al que se sumó la labor de muchos ingenieros viales, el que alcanzó completo éxito, desarrollando los principios básicos que permiten construir calzadas de suelo cemento de comportamiento predecible.

El suelo cemento se usa prácticamente en todos los países del mundo, habiéndose iniciado en el año 1939 su construcción en la Argentina, contándose en la actualidad con un apreciable kilometraje de estos pavimentos.

En efecto, solamente la provincia de Buenos Aires cuenta actualmente con más de 78 millones de m2 de pavimento de suelo cemento, lo que equivale a más de 13.000 km de una calzada de 6 m de ancho.

Ventajas del suelo cemento:

Los pavimentos de suelo cemento resultan de bajo costo de construcción y conservación, fáciles y rápidos de ejecutar y muy resistentes.

La cantidad de cemento requerida para endurecer satisfactoriamente al suelo varía, lógicamente, con las características de este último. En general cuando más fina es la textura del suelo, mayor es la cantidad necesaria de cemento. En términos medios esta cantidad es del orden del 10%, compuesta en volumen sobre el correspondiente del material compactado; en consecuencia alrededor del 90% del volumen de la mezcla está constituido por suelos, lo que permite efectuar una economía apreciable con respecto a cualquier otro tipo de pavimento destinado a servir al mismo tránsito.

La economía es tanto o más importante cuando, como sucede generalmente, el suelo empleado en lasmezclas de suelo cemento está constituido por el propio suelo del camino.

En la práctica todos los suelos pulverizables en forma económica con los elementos normales de trabajo son aptos para ser empleados en las mezclas de suelo cemento para pavimentos.

La construcción de los pavimentos de suelo cemento es simple y rápida. Se suelen emplear los equipos utilizados en la construcción de caminos de tierra o implementos normalmente usados en las labores agrícolas, tales como arados, rastras de disco y de dientes fijos y flexibles y otros, tirados por tractores, además de una moto niveladora y rodillo “pata de cabra”, equipos de los que disponen prácticamente todas las municipalidades del país.

Los pavimentos se ejecutan por tramos que se deben completar en una jornada de trabajo. Es fácil lograr con equipos rudimentarios rendimientos diarios de hasta 300 metros lineales de pavimento de 6 metros o algo más de ancho, cuidando que el tiempo transcurrido desde el momento en que se inicia la mezcla de suelo y cemento hasta el de terminación de la compactación no sea mayor de seis horas. Dentro de ese lapso debe realizarse las operaciones para lograr la mejor calidad de suelo cemento.

En la construcción del suelo cemento el objetivo es mezclar íntimamente suelo pulverizado con cemento portland en adecuadas proporciones y agregar suficiente humedad para lograr la máxima densidad por compactación.

La mezcla de suelo cemento puede realizarse sobre la calle o camino (mezcla en sitio) o en planta central para obras mayores. Entre nosotros se ha generalizado la mezcla en sitio, para la que, tratándose de obras de relativa importancia, pueden emplearse implementosutilizados en labores agrícolas.

Controles:

Los controles que deben realizarse en obras para asegurar los resultados previstos son fáciles y se refieren a tres factores fundamentales:

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1.- Contenido mínimo de cemento para endurecer al suelo en forma
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Satisfactoria.

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2.- Contenido adecuado de humedad de compactación para obtener
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La máxima utilización del cemento.

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3.- Densidad apropiada para conseguir la máxima efectividad del 
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Cemento.

Además, debe lograrse un mezclado íntimo del suelo pulverizado, cemento portland y agua, y un satisfactorio curado (mantenimiento de la humedad) para permitir la hidratación del cemento y como consecuencia la obtención de un suelo cemento estable y durable.

Contenido de cemento:

La cantidad de cemento con que se mezclan los suelos para construir suelo cemento se suelen expresar en porcentaje, en peso respecto al peso de suelo seco o en volumen con respecto al volumen del suelo cemento.

Como regla general se ha hallado que los requerimientos del cemento crecen cuando crecen los contenidos de limo y arcilla.
Para una determinación precisa del contenido de cemento a mezclar con el suelo deben realizarse sobre el suelo – cemento ensayos denominados de durabilidad, los que luego de 12 ciclos de humedecimiento y secado, y de congelación y deshielo, permiten establecer las condiciones deresistencia y durabilidad del suelo cemento.
Todos estos ensayos están normalizados por el Instituto Argentino de Normalización (IRAM).
Contenido de Humedad:

El suelo – cemento debe ser compactado con un contenido de humedad óptimo determinado mediante el conocido ensayo humedad – densidad (ensayo de Proctor) y la cantidad de agua a agregar es la diferencia entre la humedad existente en el suelo natural y la óptima citada.

Un ligero exceso de humedad es preferible a la falta de ella. Con fines prácticos se recomienda mantener el más alto contenido de humedad que permita la consolidación y el terminado sin que se observen fisuramiento superficial, ondulaciones, huellas o desplazamientos del material durante las operaciones de compactación y terminación.
construcción comienza con la escarificación del suelo del tramo de suelo cemento que se construirá en el día, para este escarificado se utilizará un arado de tres o cuatro rejas, o una niveladora provista de dientes para el escarificado.
La escarificación progresará desde los bordes hacia el centro de la calzada, verificando su profundidad al iniciar la operación, que corresponderá al espesor que se asigna al pavimento de suelo cemento. Una vez terminada esta operación se iniciará la pulverización del suelo con pulverizadoras rotativas o rastras de discos.
Los suelos preparados para su mezcla con cemento deben estar libres de raíces y otros restos de materia vegetal.

Una vez terminada la pulverización del suelo éste será conformado, mediante la motoniveladora, en el ancho y espesor suelto que correspondan a la calzada a construir.

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Vista de un simple equipode arrastre para el movimiento de suelo.

En lo que sigue nos referiremos al mezclado del suelo con el cemento sobre la superficie del camino (mezcla en sitio) siguiendo las anteriores operaciones de escarificado y pulverización.

La distribución del cemento puede realizarse en forma mecánica o manual, en este último caso utilizando el cemento provisto en bolsas. El cemento se distribuirá sobre la superficie conformada del suelo pulverizado en el espesor uniforme requerido. Las bolsas se ubicarán sobre esa superficie a distancias iguales, tanto longitudinal como transversalmente, o con cualquier otro procedimiento que se considere adecuado de modo de utilizar la cantidad de cemento requerido por metro cuadrado en el tramo a construir.

Colocación del cemento sobre el camino, en el suelo previamente rotulado y perfilado

A continuación se abren las bolsas y se vuelca su contenido de modo que forme un caballete transversal y finalmente se distribuye el cemento entro los caballetes transversales lo más uniformemente posible, arrastrando rastras de dientes fijos o de cepillos a lo largo del tramo a construir. De este modo se obtendrá una distribución uniforme del cemento sobre toda la superficie del tramo a construir en el día.

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Distribución del cemento en forma uniforme mediante una rastra de clavos.

Completada la distribución del cemento sobre el suelo pulverizado en la forma indicada, en el tramo a construir se iniciará de inmediato la mezcla del suelo humedecido con el cemento. Esta operación puede realizarse con mezcladoras rotativas, rastras de discos o de dientes flexibles, implementos que, como seha dicho, se emplean en las labores agrícolas, siendo necesarias varias pasadas de los mismos sobre todo la superficie para obtener una mezcla íntima y uniforme.

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Utilización de la rastra de discos para rotular y mezclar el suelo cemento.

Durante las operaciones de mezclado corresponde determinar el contenido de humedad de la mezcla, extrayendo las muestras del caso, para controlar la cantidad de agua que debe incorporarse, si corresponde, para llegar a la humedad óptima de compactación.

Como resultado de las operaciones descriptas anteriormente debemos obtener una mezcla íntima de suelo, cemento y agua (esta última en la cantidad correspondiente a la humedad óptima), que una vez conformada por la acción de la niveladora debe ser compactada de inmediato.

En estas condiciones se inician las pasadas de los rodillos “pata de cabra”, comenzando por los bordes del tramo y progresando hacia el centro de la calzada, realizando esta operación cuantas veces sea necesario para asegurar en todo el espesor la compacidad uniforme especificada. Cuando se haya compactado alrededor de las dos terceras partes del espesor final, se dará una pasada de niveladora para obtener la conformación transversal preliminar de la calzada y la uniformidad del espesor de la mezcla.



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Compactación del suelo mediante el rodillo “pata de cabra “ 

Luego se prosiguen las pasadas de mezcla suelta, hasta tanto el espesor que mueven las patas del rodillo sin mayor compactación sea de unos 5 cm. En estas condiciones se retiran los rodillos patas de cabra y nuevamente se verificael contenido de humedad de la mezcla suelta y se incorpora humedad en caso de que su contenido sea inferior al óptimo, todo ello con riegos ligeros de los camiones regadores.

En seguida se conforma nuevamente el perfil correcto de la calzada con la motoniveladora, si fuera necesario, y se termina la compactación superficial de la mezcla mediante pasadas de un rodillo neumático. La cantidad de pasadas tanto del rodillo “pata de cabra” como del neumático serán las necesarias para compactar uniformemente y lograr la densidad especificada el tramo en construcción, en todo su ancho y espesor.

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Sellado y compactación final mediante rodillo neumático“ 
La experiencia indica en forma terminante que la superficie debe ser terminada con la adecuada, generalmente un poco mayor que la óptima determinada en el ensayo de humedad – densidad, por el retardo desde la iniciación de la compactación, pues de este modo todos los granos de suelo y cemento pueden unirse firmemente entre sí, además ligarse al suelo cemento subyacente.
Las huellas o planos de compactación que dejan los equipos se remueven fácil y rápidamente pasando sobre la calzada una rastra de dientes, relativamente liviana, con dientes separados alrededor de 5 cm., tiradas por un tractor o camión con rodados neumáticos alisados por el uso. Los dientes deberán penetrar únicamente hasta la profundidad necesaria para aflojar las huellas o planos de compactación. Generalmente será suficiente una rastra de clavos que puede fabricarse en obra con listones de madera. Las pequeñas huellas o surcos dejados por los clavos de la rastra pueden borrarse pasando una rastra decepillos o bien por el arrastre de una cadena colocada detrás de la rastra.

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Compactación y sellado superficial utilizando un camión cargado 
Una vez realizadas estas operaciones se procede a la compactación final pasando el rodillo de ruedas múltiples con llantas neumáticas o un camión cargado.
En esta etapa de la construcción del pavimento de suelo cemento se verifica su densidad y espesor.
Una vez terminadas las operaciones constructivas propiamente dichas debe realizarse el curado del suelo cemento para evitar las pérdidas de humedad durante el período de endurecimiento del material, que tiene especial significación durante los primeros siete días.
Con esta finalidad puede cubrirse el suelo cemento con una capa de tierra de 5 cm de espesor o de paja y/o pasto. Estas cubiertas se humedecerán inicialmente y deberán mantenerse permanentemente en ese estado durante siete días.
Otro procedimiento de curado puede obtenerse mediante riegos periódicos de agua, que saturen superficialmente al suelo cemento, a razón de dos a tres por día, durante siete días, dependiendo de las condiciones climáticas en ese lapso.
El método más recomendable es cubrir la superficie con material bituminoso. Con esta finalidad pueden usarse asfaltos diluidos de endurecimiento medio o rápido, o emulsiones asfálticas. Los riesgos en ningún caso superarán la cantidad de un litro por metro cuadrado de superficie a regar.

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Empleo de un camión regador, para humedecer el suelo cemento y para el curado del mismo 
Inmediatamente de finalizadas las operaciones de terminación superficialse procederá a barrer la superficie y a continuación a regar con agua, saturando los vacíos superficiales, regando de inmediato el material asfáltico, mientras esa superficie se mantiene brillosa por el agua regada.
De este modo se evita la penetración del asfalto, que puede impermeabilizar partículas de cemento que aún no se han hidratado, lo que impedirá el endurecimiento de la capa superficial.
El riego en estas condiciones permitirá que el asfalto se adhiera firmemente al suelo cemento sin penetrar.

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Aplicación de un riego de curado (material asfáltico) 

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Aplicación de un riego de curado (material asfáltico) 
Después de los siete días puede permitirse el tránsito sobre la calzada siempre que haya endurecido en la medida necesaria para que los vehículos no la deterioren.
Cuando la calzada de suelo cemento no está destinada a soportar un tránsito pesado y frecuente la pequeña abrasión superficial que puede ocasionarle este tránsito le permitirá prestar servicios sin inconvenientes durante varios años.
Si las condiciones de tránsito lo hacen necesario, sobre la calzada de suelo cemento se construirá una carpeta bituminosa que absorberá la abrasión que produce ese tránsito. Bastará para este fin construir un tratamiento bituminoso tipo simple o doble.
Es preferible que la construcción de este tratamiento se postergue de dos a cuatro semanas para que pueda detectarse cualquier falla superficial del suelo cemento. No obstante, esta carpeta superficial puede construirse casi de inmediato, una vez terminada la calzada, cuando el procedimiento constructivo hasido correcto.
Como puede apreciarse, el suelo cemento sin ningún recubrimiento es un material muy adecuado para mejorar las calzadas de calles y caminos vecinales y rurales que soportan un tránsito, que no es pesado y frecuente, por varios años.

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Vista de un camino de suelo cemento (acceso a un tambo) 
Esta simple pero eficiente técnica de construcción de calzadas económicas constituye una importe solución para los caminos rurales y vecinales de nuestro país, donde la red de tierra tiene una magnitud considerable y resuelve definitivamente la transitabilidad, fundamentalmente en los días de lluvia.
El Instituto del Cemento Portland Argentino está dispuesto a brindar y asesorar, en forma gratuita, en todo lo referente a esta tecnología, a Municipalidades, Cooperativas, Instituciones o Productores que así lo requieren con el objeto de solucionar los problemas que presentan los caminos rurales y vecinales de tierra.
VIBROSUSTITUCIÓN

* Se utiliza un vibrador que penetra por peso y vibración
* La vibración horizontal se genera utilizando pesos excéntricos que rotan por medio de motores
* A medida que se forma la columna, ésta se compacta lateralmente contra el suelo

Los métodos constructivos se subdividen en:
a)Método húmedo con alimentación superior(wet, top-feed method)
* Se inyecta agua para remover material blando
* La misma agua se utiliza para estabilizar la perforación
* Se introduce la grava desde arriba en capas
* Cada capa es compactada por vibración y por la caída de la capa siguiente
* Este método tiene la desventaja de que produce una gran cantidad de materialde desecho, poco manejable en espacios reducidos y de gran impacto ambiental

b) Método seco con alimentación inferior (dry, bottom-feed method)

* Utiliza el mismo vibrador del procedimiento standard, con un tubo agregado para llevar el relleno de grava a la punta del vibrador
* El vibrador permanece en el suelo durante la construcción
* La eliminación del agua reduce los desechos producidos
* El método puede utilizarse para profundidades de hasta 80 ft (24 m)
* No se ve afectado por la presencia de agua subterránea
* Consiste en ejecutar una perforación encamisada
* Alcanzado el sello previsto, se rellena la perforación con grava
* La camisa es retirada. A medida que esto ocurre, la grava puede ser compactada, pero no es necesario
* Reduce impactos ambientales propios de mover suelo
* Alternativa al uso de pilotes estructurales
* Reduce el tiempo de consolidación

COMPACTACIÓN DINÁMICA
Es el procedimiento artificial para densificar suelos mediante la expulsión de aire existente entre partículas.

Mecanismo
* Consiste en dejar caer una masa de varias toneladas en caída libre, desde varias decenas de metros, sobre el terreno a intervalos regulares.
* El peso del martillo varía entre 5 a 35 ton.
* La altura de caída varía entre 5 y 12 metros.

Tipos de suelos de compactación

* Aplicable:
* Suelos Granulares.
* Suelos finos no saturados.
* No Aplicable:
* Suelos impermeables saturados.
* Suelos con napa a menos de 2 metros de profundidad.
Procedimiento
1. Se traza una grilla sobre el terreno a compactar.
2. Se aplican reiterados impactos en las zonasdefinidas por la grilla.
3. Se nivela el terreno con un Bulldozer y se compacta el manto superficial con rodillos vibratorios r.
Diseño del proceso de compactación
I. Determinar el espesor que se requiere compactar.
II. Determinar parámetros de trabajo.
III. Determinar la energía requerida de compactación.
IV. Trazar la grilla y calcular el número de golpes por sitio.

Precauciones

* Posibles daños de las construcciones aledañas por el efecto de la onda dinámica generada del impacto r.
* Solución: 
* Construir una zanja de aprox. 3 metros entre la zona de trabajo y las edificaciones existentes, interrumpiendo el paso de las ondas. 
* Niveles Freáticos:
* El nivel freático asciende bruscamente con el golpe. El máximo ascenso medido es de 1.2 metros. Por esta razón, se recomienda que el nivel freático se encuentre a más de 2 metros respecto al nivel de terreno.

COMPACTACIÓN POR RODILLOS

¿Qué es la compactación?
* La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia , su capacidad de soporte y estabilidad, entre otras propiedades.
* Su principal objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniería del suelo.

Ventajas de la Compactación
* Aumentar la capacidad de soporte de los suelos
* Reduce los asentamientos del terreno
* Reducir el escurrimiento del agua (reduce permeabilidad del suelo)
* Reducir los efectos de esponjamiento y contracción de los suelos
* Reducir los daños causados por las heladas
* Construir terraplenes y pedraplenes

Proceso de Compactación
* En elproceso de compactación se busca disminuir el volumen de la masa de suelo acercando las partículas lo más posible. 
* Si el suelo está muy seco, es difícil lograr esta aproximación.
* Si está muy húmedo, las partículas se desplazan sin asentarse. 
* Existe una humedad óptima que permite el mejor arreglo para lograr el mínimo volumen, y por tanto, la máxima densidad.

Métodos de Compactación
* Estática o por Presión
* Ej: Rodillo estático o liso
* Por Vibración
* Ej: Rodillos vibratorios
* Por Amasado
* Ej: Rodillo “pata de cabra”
* Por Impacto
* Ej: Pisones

Rodillo Liso Estático

* Cilindro de acero con un determinado peso que compacta el material por presión
* Su uso ha disminuído con la introducción de rodillos vibratorios
* Mayor costo de la máquina que otros equipos, debido a mayor dificultad de manipulación y transporte, producto del peso y tamaño de la máquina.

Rodillos Pata de Cabra

* Se compactan desde las capas inferiores a las superiores, por lo que cuando la compactación está bien realizada parecen caminar sobre el relleno en las últimas pasadas.
* Producen un amasado en los suelos finos.

Rodillos de Neumáticos

* Parámetros que afectan el rendimiento de la compactación:
* Peso total estático
* Número de ruedas
* Tamaño del neumático o y su presión de inflado.
* Se varía el esfuerzo cambiando la presión de los neumáticos.
* La fuerza actúa en sentido descendente desde la parte superior de la capa para aumentar la densidad del material.

Rodillos lisos vibratorios

* Producen vibración además de tener peso estático.
* Puedenser lisos o con compactadores.

MÉTODO MÁS ADECUADO DE COMPACTACIÓN PARA LOS DIFERENTES TIPOS DE SUELOS

Cada tipo de máquina consigue el mayor rendimiento económico en ciertos materiales y condiciones de funcionamiento.

Cada aplicación específica necesita un tipo distinto de compactador.

La elección del método de compactación (equipo), depende de:
* Tipo de Suelo
* Variaciones del suelo dentro de la obra
* Tamaño e importancia de la obra a ejecutar
* Especificaciones de compactación del proyecto : densidad, humedad óptima, tamaño del sitio, Nº de pasadas.
* Tiempo disponible para ejecutar el trabajo
* Equipo que ya se posea antes de comenzar los trabajos
* Economía

Elección por tipo de suelo
* Suelos granulares:
* Por Vibración
* Por Amasado
* Suelos cohesivos:
* Por Amasado
* Por Impacto
* Por Presión

Elección del equipo
* Rodillos lisos: se utilizan en gravas y arenas mecánicamente estables.

* Rodillos neumáticos: se usa en arenas uniformes y suelos cohesivos, humedad cercana a limite plástico.

* Rodillos “pata de cabra”: suelos finos, humedad entre 7 a 20 % por debajo del límite plástico

* Rodillo vibratorio: se utiliza especialmente en suelos granulares

Rodillo según el suelo

No se puede seleccionar el equipo de compactación apropiado hasta que no se identifiquen correctamente los suelos. 


Si no se consigue la densidad requerida con 4 u 8 pasadas del equipo, debería considerarse el uso de otro equipo más pesado u otro método

Los fabricantes suelen proporcionar gráficos para determinar el rango de aplicación de susequipos.
* Rodillos lisos se usan por lo general en suelos granulares o poco plásticos, para concreto asfáltico en caliente y para tareas de acabado en capas de base.
* Rodillo pata de cabra son más utilizados para zanjas, excavaciones, suelo de material cohesivo, arenoso y arcilla.
* Los rodillos de neumáticos por lo general se usan para la compactación del concreto asfáltico en capas de rodadura o en tratamientos superficiales.
* Los rodillos vibratorios dobles lisos son ideales para compactación de asfalto, reparación de caminos, estacionamientos, etc., en obras de tamaño medio y grande.

MICROPILOTES
Los micropilotes son elementos estructurales que transmiten la carga de una estructura a estratos de suelos más profundos.

Son generalmente utilizados para la reconstrucción o restauración de edificios antiguos.
Sistemas de refuerzo y contención de suelos para la ejecución de excavaciones contiguas a edificios existentes. 


Fases de ejecución del micropilote

1.- Perforación y Limpieza
2.- Colocación de la armadura tubular
3.- Tareas de Inyección
4.- Soldadura de las armaduras que sobresalen del terreno

Ventajas
* Rapidez, economía y mínimas molestias en las obras comparado a otros sistemas.
* Facilidad de ejecución en ángulos inclinados.
* Su perforación es muy similar a la de un sondeo. 
* Dada su esbeltez trabaja casi exclusivamente por fuste por lo que la punta se apoye en un estrato más compacto. 
Desventajas
* La relación entre el coste y la carga admitida es mayor en un micropilote que en un pilote.
* No tienen un buen comportamiento cuando grandes cantidades de agua se filtran en la excavación.* La calidad depende mucho de que el proceso de ejecución sea riguroso. 

Aplicaciones de los micropilotes

* Se emplean cuando los estratos superficiales del terreno no tienen la capacidad de soporte necesaria para la absorción de cargas transmitidas por la estructura.
* Cuando las cargas son reducidas y/o el espacio disponible es escaso, es factible ocupar micropilotes.

Socalzado con micropilotes
* El refuerzo se realiza generalmente perforando las fundaciones por los costados.
* Se colocan los micropilotes con cierta inclinación con respecto a la vertical.

Soil Nailing con micropilotes
Ej: -Sostenimiento de taludes con Soil nailing. 
-Reticulados para sostenimiento de taludes semirrocosos
Comportamiento Físico

Elevada fuerza de roce generado por el fuste

* Diámetro variable del cuerpo inyectado
* “Efecto de grupo”
* “Efecto de red”
* Mínima resistencia a momentos flectores
* Capacidad de atravesar obstáculos

* Es un método que no requiere construcción de elementos estructurales adicionales para su ejecución.
* Son versátiles para ser ejecutados en espacios reducidos y en ángulos inclinados, lo cual ayuda a aumentar la capacidad de soporte ante fuerzas horizontales, por ejemplo, fuerzas sísmicas.
* No responden bien a exigencias de control de deformaciones muy estricto, por lo tanto la calidad de la función del micropilote depende mucho de la rigurosidad de su ejecución.
* Permiten un aumento de capacidad al disponerlos en grupos, con un espaciemiento adecuado.

MATERIALES GEOSINTETICOS
Son materiales utilizados para mejorar las propiedades del suelo, Su uso es novedoso ycreciente por su fácil aplicación, además, poseen propiedades mecánicas e hidráulicas, útiles para ciertos suelos.

Algunas de sus características pueden ser:

* Su fabricación es a partir de varios tipos de polímeros derivados del petróleo 
* Mejoran y hacen posible la ejecución de proyectos de ingeniería civil y geotécnica en difíciles condiciones
* Protegen los suelos

Funciones de Geosintéticos
Los geosintéticos se utilizan para satisfacer las siguientes funciones:
* Separación
* Drenaje
* Protección
* Refuerzo

Beneficios uso Geosintéticos
* Reduce los costos en la construcción 
* Sirve como barrera contra la erosión de suelos
* Funcionan como manto drenante, en reemplazo de estratos de material granular
* Es inerte frente a la mayoría de agentes químicos
* Refuerza el suelo, mejorando sus cargas últimas
* Permite la construcción de taludes de gran inclinación, inclusive de muros verticales de gran altura

GEOTEXTILES
* Son materiales flexibles y permeables a los fluidos
* Son fabricados de fibras sintéticas como el poliéster o polipropileno 
* Son capaces de retener partículas de suelo mayores que el tamaño de sus poros 

GEOMALLAS
* Son estructuras tridimensionales pero con la característica de ser mono o bi-orientadas
* Son fabricadas en polietileno de alta densidad, utilizando un proceso de extrusión
* Tienen una mayor adherencia al terreno y una mayor durabilidad en el medio que los geotextiles

GEOMEMBRANAS
* Son láminas poliméricas impermeables fabricados en cloruro de polivinilo (PVC), polietileno de alta o baja densidad (PEAD/PEBD)
* Son recubrimientossintéticos impermeables a fluidos y partículas cuya función es la de revestir canales, lagunas, depósitos de agua, además controlan la erosión
* Se instalan en depósitos de hormigón o acero de cualquier dimensión para confinamiento de químicos, residuos sólidos o químicos e industriales y prolongar la duración de los tanques
Geocompuesto
* Diseñado específicamente para estabilización de suelos donde se requiere tanto refuerzo como separación de una base granular y un subsuelo muy fino. Uniendo un geotextil no tejido a una geomalla, lo que permite una gran interacción con el suelo reforzado, completa separación de los diferentes tipos de suelo,una efectiva acción de filtración, gran resistencia a la tensión como un alto módulo elástico, gran resistencia a los daños durante la instalación y un excelente comportamiento a los agentes atmosféricos.
Geoceldas
* Son sistemas tridimensionales de confinamiento celular fabricadas en paneles de polietileno o polipropileno
* Son muy resistentes para el confinamiento de cargas 
* Se utiliza para aumentar la capacidad de carga de suelo, sin generar problemas de contaminación beneficiando al entorno ecológico
Control de Erosión
* Mantos Temporales
* PROTECCIÓN DE TALUDES 
* (Plus Petrol Perú Corporation 2004)

* Mantos Permanentes
* PROTECCIÓN DE TALUDES 
* REVESTIMIENTO DE CANALES
* RIBERAS

* Geoceldas
* PROTECCIÓN DE TALUDES
* PROTECCIÓN DE SUELOS ÁRIDOS
* (Taludes Camineros en carreteras de 3ª Región)

* Formaletas Flexibles
* TALUDES* OBRAS MARÍTIMAS
* OBRAS FLUVIALES
* (Promigas S.A., Colombia, 2006)

Soluciones a Infraestructura
* Geomallas
* MUROS DE CONTENCIÓN
* TERRAPLENES

Conclusiones
* Material ideal para fortalecer las propiedades de resistencia del suelo en variadas formas.
* Sirve como divisor de suelos 
* Es útil a la hora de permeabilizar suelos 
* Sirven como Controlador de las Erosiones
* Necesario para la estabilidad de taludes
* Polímero que amplía la gama de posibles construcciones civiles

SOIL NAILING 

* Contención de Suelos
* Palo Radice: Pilotes de pequeño diámetro, ejecutados con perforación a rotación y tubería de entubación.
* Micropilotes: Pilotes de menos de 250 mm de diámetro, diferenciados por su tipo de construcción
* Primeras aplicaciones
* Escuela Angiulli, Nápoles
* Metro de Milán
* Método para estabilidad de taludes
* Reforzar terreno bajo cimentaciones
* Crea un talud encarpado
* Mejorar la resistencia al corte del suelo en las superficies potenciales de rotura

CARACTERÍSTICAS

* Refuerzo del suelo de forma progresiva en el área excavada por barras pasivas que trabajan a tracción.
* Pasivos: no se postensan, toman carga una vez que el terreno se desplaza
* Inclusiones paralelas unas con otras ligeramente inclinadas hacia abajo.
* Pueden trabajar resistiendo momentos y esfuerzos de corte.
* Una vez colocadas debe fijarse en su cabeza una placa de carga de acero apretada manualmente.
* Se necesita construir un revestimiento del frente del muro (shotcrete y/o panelesprefabricados)
* Vertical, angulado, o escalonado
TÉCNICA DE CONSTRUCCIÓN
* Excavación:
* Suelo debe permanecer estable:
* Cohesivo
* Suelo muy poco cohesivo excavación por cajones
* Profundidad limitada generalmente a 1 o 2 metros.
* Introducción de Nails
* Micropilotes inyectados
* Micropilotes no inyectados (vibro-perforación)
* Revestimiento
* Excavación del nivel inmediatamente inferior.

VENTAJAS SOIL NAILING
* Reducida cantidad de equipos y materiales.
* Máquina excavadora
* Máquina perforadora
* Equipo de inyección de grout o percutor para instalaciones
* Bomba para proyectar shotcrete
* Construcción rápida.
* Fácilmente adaptable a distintos sitios.
* Taludes de difícil acceso.
* Fácilmente adaptable a suelos heterogéneos.
* La densidad de nails se adapta al tipo y resistencia del suelo encontrado.
* Costos competitivos
* Combina rapidez de ejecución, simplicidad y uso de equipo relativamente liviano.

DESVENTAJAS SOIL NAILING
* Deformaciones verticales y horizontales pueden superar valores admisibles para ciertas obras.
* Soil nailing con anclajes postensados.
* Uso limitado a suelos que no están bajo la napa freática.
* Técnica difícil de ejecutar para ciertas condiciones del terreno:
* Suelos sin cohesión
* contenidos de depósitos de agua
* suelos con gran cantidad de arcillas
* suelos susceptibles al congelamiento.
* En zonas urbanas, su ejecución puede estar restringida por estructuras subterráneas adyacentes.

COMPORTAMIENTO* Mecánico:
* Se basa en la transferencia de resistencia a las fuerzas de tracción generados por las inclusiones en el terreno a través de la fricción en las interfaces
* La interacción de fricción entre el suelo y la casi "inextensibles" inclusiones de acero restringen el movimiento del suelo durante y después de la excavación

* Resistencia del soil nailing depende principalmente
* Tipo de suelo y la fuerza características.
* La instalación técnica. 
* Método de perforación.
* El tamaño y la forma del orificio perforado.
* La lechada método utilizado y la presión
* Sísmico
* Se comportan bien frente a cargas sísmicas

* Observación de muros soil nailing luego del sismo de Loma Prieta, California en 1989, Magnitud 7,1
* 8 muros en la Bahía de San Francisco
* Uno de los muros, de 4,6 m de altura se encuentra a 18 km del epicentro
* Aceleración horizontal: 0,47 g.
* Suelo: Limo Arenoso Arcilloso.
* Construcción: 3 semanas antes del sismo.
* No mostró evidencia de agrietamientos ni otros daños.

* Investigaciones recientes
* Varios ciclos de carga, con aceleraciones máximas de 0,45 g para inducir deformaciones excesivas en los muros.
* Confirmando observaciones efectuadas en Loma Prieta.

* Método eficaz para estabilizar taludes
* El diseño y construcción es esencial
* Conocer bien el tipo de suelo y talud
* Contar con una supervisión adecuada
* Asegurar su buen rendimiento y evitar las posibles fallas delos clavos, ya que de esto depende el éxito o fracaso de una obra.
* Su uso es recomendado para utilizarse principalmente en caminos, ya que disminuye costos

INYECCIÓN DE SUELOS

Las inyecciones son procedimientos que se aplican al subsuelo, mediante los cuales se introduce en los poros o fisuras del medio a tratar un producto líquido (mortero o lechada), que se solidifica adquiriendo una resistencia determinada a través del tiempo.

El objetivo principal de este tratamiento es el de impermeabilizar o fortificar los macizos porosos, rocas fisuradas o fundaciones defectuosas, incrementando de este modo las propiedades mecánicas de los mismos.

Debido a la heterogeneidad y comportamiento del terreno, existen diferentes métodos de inyección:
* Inyección por reemplazo (Jet Grouting).
* Inyección por impregnación y fractura (Fracture Grouting).
* Inyección por consolidación (Compaction Grouting).
* Inyección de lechadas de cemento-bentonita y/o aditivos plastificantes y aceleradores de fraguado. (Chemical / Cement Grouting).
Cada método se diferencia principalmente en la presión con la que se inyecta el material (métodos de alta o baja presión). 

Jet Grouting (Inyección por Reemplazo)
Técnica que mejora las características mecánicas y el comportamiento del suelo
Permite formar columnas de suelo mejorado con inyección, mediante la introducción a alta velocidad de un material consolidante (normalmente, lechada de cemento).
Permite obtener un tratamiento homogéneo y continuo del terreno.
Se puede utilizar en una amplia gama de terrenos, desde gravas a arcillas.
Útil para la creación de muros de contención y para mejorarla estanqueidad de pilotes o micropilotes.

Sistemas de Jet Grouting
Jet 1: Fluido Simple. Se inyecta lechada de cemento sola, a alta presión. Se produce un verdadero y homogéneo suelo cemento.

Jet 2: Fluido Doble. Se inyecta lechada con aire comprimido, a una presión más baja que en el Jet 1. El aire reduce la fricción, por lo que la lechada de cemento se desplaza más. Se logran columnas de inyección más grandes que con el Jet 1.

Jet 3: Fluido Triple. Se inyecta lechada con aire comprimido y agua a presión. El aire empuja el suelo circundante, generando un vacío en forma de columna alrededor del inyector, el que se llena con la lechada de cemento.

SuperJet Grouting. Sistema modificado de Jet Grouting de Fluido Doble que permite crear columnas de mayor diámetro que el Jet Grouting. Se inyecta lechada, aire y fluido comprimido. Es mejor que el Jet Grouting para aplicaciones profundas y para tratamientos “quirúrgicos” del suelo.

Aplicaciones de Jet Grouting
Consolidaciones de terrenos para excavación de túneles, posos, ejecución de taludes, etc.
Recimentación de edificios y estructuras en general.
Muros de contención.
Pantallas impermeables.
Tapones de fondo en recintos estancos.

Inyección por Fracturación Hidráulica.

Consiste en la inyección del terreno mediante su fracturación por lechada, con una presión por encima de su resistencia a tracción y de su presión de confinamiento.
Esta técnica puede aplicarse a cualquier tipo de suelo y roca blanda (desde suelos granulares gruesos a arcillas de alta plasticidad y desde rocas ígneas descompuestas hasta margas arcillosas).
Asegura movimientos no superiores a 2 o 3 [mm] en construcciones oservicios existentes en el entorno de la inyección.

Procedimiento y Mejoramiento en la resistencia

Se inyecta lechada en las fisuras naturales del suelo, o produce una serie de fracturas hidráulicas que se rellenan con mortero y rodean a los fragmentos (clastos); o simplemente se extienden como venas cementicias que al fraguar producen un conjunto suelo-fractura muy resistente.

Puede utilizarse la teoría de Estado Crítico para estimar las mejoras que experimentan la cohesión aparente c’ del terreno y su resistencia al esfuerzo cortante sin drenaje.

Mejoramiento en la resistencia
La inyección por fracturación hidráulica produce un efecto de sobreconsolidación sobre un punto del terreno.
Este inicialmente tiene un índice de poros e1 y una presión efectiva vertical s‘v, la inyección por fracturación reduce el índice de poros hasta un valor e2 y en el manguito se alcanza una presión de cierre pe (presión estática con el manguito abierto y caudal de inyección casi nulo ). 

La presión p en la boca del taladro correspondiente a dicho valor de cierre en el manguito será p = pe + gw hw, siendo gw el peso específico del agua y hw la diferencia de cotas entre el nivel freático y el punto de ubicación del manguito.

Inyección por Consolidación
Es una inyección por desplazamiento del suelo, sin penetración en absoluto. Una mezcla muy firme expande una cavidad originada por un taladro y a su vez densifica el suelo circundante. Se aplica a la restauración de la capacidad de carga en suelos sueltos o compresibles.

La inyección por compactación ha sido utilizada en numerosos proyectos para remediar la densificación de los suelos de la fundación antes de laconstrucción y para prevenir asentamientos en la ejecución de túneles a través de suelos blandos, mediante la inyección de un mortero de suelo-cemento muy firme para desplazar y compactar el suelo.

El control de la consistencia de la lechada es esencial para el éxito de las operaciones.
Una mezcla de inyecciones por compactación puede asimilarse en su viscosidad a una pasta dentífrica, lo que requiere de bombas de baja velocidad y alta presión de inyección.

Criterios y Campos de Aplicación
Criterios de Bombeo :

● Rechazo al máximo de la presión 
que se logra. 
● Un pre-determinado volumen, 
máximo de lechada que se alcance
● Dureza

Utilización:

● Confinado espacio de trabajo.
● Limitada altura de trabajo.
● Estructura sensible a vibraciones.
● Compactación a gran profundidad 
● Capas del suelo que no puede ser 
penetrado por una vibrador, con lo 
que su uso ineficiente. 
Los campos de aplicación:

● El mejoramiento de los suelos 
● Estabilización y rehabilitación de las 
fundaciones 
● Cavity Grouting 

Ventajas, Control de Calidad y Post-Tratamiento

Ventajas 

● Controlada y precisa colocación. 
● Previsible grado de mejora. 
● Altas tasas de producción. 
● Programa de Lechadas secuenciados a las operaciones en el sitio. 
● Análisis coste-efectiva; puede ser implementadas cuando monitoresa por encima de una solución pre - valor determinado. 
● Re-compactacion de los suelos dentro de cercanías del problema en lugar de la espera de llegar a un arreglo estructura de bases adyacentes. 
● Todas las tuberías delechadas pueden generalmente instaladas fuera de la construcción. 
● No a las vibraciones perjudiciales a estructuras vecinas / utilidades. 
● Mínima perturbación. 
Control de Calidad

● Durante la construcción: 
● Presión y lechadas volumen monitoring. vigilancia. 
● Seguimiento de movimientos de terreno. 
● Grout pruebas. 

Post-Tratamiento 

● Solución de vigilancia. 
● CPT CPT (Dynamic Cone Testing). 
● SPT Tubos sin soldadura (Standard 
Penetración Testing). 

Chemical / Cement Grouting
Corresponde a la inyección de lechadas con diferentes tipos de aditivos y/o geles.
Aplicaciones:
* Revestimientos.
* Apoyos en fundaciones.
* Soporte en túneles.
* Piques de excavación bajo agua.
* Tranques de relave.
* Estabilización de rocas.

Criterios de Inyectabilidad
Para precisar el tipo de lechada a inyectar, es necesario determinar la relación existente entre las dimensiones de los granos del mortero de inyección y del esqueleto del suelo. Esto queda definido por parámetros geotécnicos del suelo tales como:
* Permeabilidad.
* Estratigrafía del suelo.
* Existencia de napa freática.
* Porosidad del suelo.
* Granulometría.

Criterio Granulométrico: Mediante ensayos de penetración de morteros en suelos con diferentes granulometrías se han obtenido los siguientes resultados:

Criterio de Permeabilidad: Consiste en comparar las permeabilidades del mortero de inyección y del esqueleto de suelo. 

Resistencia al Corte

Todos los tipos de grout mostrados anteriormente presentan baja resistencia al corte por sí solos. 
Sin embargo, alcombinarlos con los granos de suelo es posible incrementar la resistencia al corte de un suelo estabilizado.
Esto se debe a que una vez que el grout comienza a solidificarse se generan fuerzas capilares a nivel de los granos, densificando el suelo y disminuyendo la cantidad de vacíos.
Es por este motivo que suelos bien graduados tienen mayor resistencia al corte que los suelos pobremente graduados.

Es por este motivo que las inyecciones se utilizan principalmente en suelos granulares, ya que el material de relleno agrega cohesión al suelo. Esto hace que la resistencia al corte de un suelo estabilizado aumente y a la vez se gane impermeabilidad.

El cambio en la resistencia al corte debido a la inyección puede provocar pérdida en el ángulo de fricción de las partículas.
Lo anterior no es tan apreciable para pequeñas cargas, sin embargo, la aplicación de grandes cargas puede llevar a que una inyección no represente una mejora significativa del suelo.
Realizar ensayos triaxiales para comprobar la mejora obtenida en un suelo.
Utilizar criterios económicos antes de decidir inyectar un suelo ya que un galón de grout puede alcanzar los 40 dólares.
Evaluar otras alternativas antes de inyectar un suelo.

Pre- Compactación

Consolidación :
Acción de aplicar durante la construcción del relleno la energía necesaria para producir una disminución apreciable del volumen de espacios intersticiales y por tanto del volumen total del mismo.

Consolidación natural en el tiempo: 
Aunque también disminuye el volumen de los espacios intersticiales, esta disminución no se consigue durante la ejecución de los terraplenes. Se necesita un plazo de tiempo, relativamente largoy se debe a perdida de agua producidos por cargas móviles o fijas, agentes atmosféricos, etc.
(consolidación primaria)

Bajo una necesidad de utilizar las obras inmediatamente, aparecen las técnicas de pre-compactación. 

* Se tienen tres tipos de compactación:

* Compactación por vibración.
* Compactación por golpe.
* Compactación por pre-carga.

En esta presentación analizaremos la compactación por pre-carga.

* Compactación por pre-carga:

Este método consiste en carga el suelo mediante una carga estática con el fin de provocar un asentamiento y por ende una disminución en los espacios vacios u ocupados por el agua.

* Este método es aplicado principalmente en suelos poco permeables y saturados, como lo son las arcillas o los limos saturados. 
* El fin del método es apresurar el proceso de consolidación primaria, que para estos suelos puede demorar años.
* En un esquema simple el proceso de consolidación primaria se puede ver como una caja llena de agua que representa la saturación del suelo y un resorte que representa la estructura de suelo: 
* En un inicio la válvula está cerrada y luego se aplica la carga, entonces la carga es toma completamente por el agua.
* En una segunda etapa se procede a abrir la válvula hasta llegar a la permeabilidad característica del suelo:
* Con el transcurso del 
tiempo el agua sale de la caja y la carga es tomada el resorte.

Rol de la Humedad
* Como este método es aplicado a suelos en su mayoría impermeables, la carga en un inicio produce presiones de poros, y a medida que el agua comienza a salir o fluir productode la pre-carga aplicada, las presiones de poros se van disipando.

Objetivos de la pre-compactación
El principal objetivo es compactar el suelo mediante una carga estática, con el fin de mejorar sus propiedades, como grado de compactación y por ende su resistencia al corte y su carga ultima.

Para algunos casos, sus objetivos son experimentales, es decir, para estudiar la permeabilidad de algún tipo de suelo y así conocer el tiempo que este demora en su consolidación primaria.

Metodología:
* Precompactación
-Aplicar un peso sobre la superficie del suelo
-Maquinas sin vibración
-Capas de poca profundidad 
-Factores: Peso y área
* Precarga
-Carga superficial extensa
-En qué consiste la carga: Precarga o sobrecarga
-Limitación de precarga

Gráfico t v/s carga 
Comparando asentamientos obtenidos con y sin precarga:

* S (e): Asentamiento del edificio sin precarga
* S (s+e): Asentamiento del edificio con precarga
* Pe: Carga del edificio
* Pp: Carga de la precarga
* Ps: Carga de la sobre carga (Pp-Pe)
* Tsc: Tiempo necesario que debe actuar la sobrecarga de manera que al retirarla se haya conseguido el mismo grado de consolidación (por lo tanto de asiento) que se obtendría con la sola actuación del edificio.

* Para calcular el tiempo:
Primero igualamos los asientos: Stsc(s+e)=S∞(e)
En el tiempo tsc en el centro del estrato de espesor H se tendra un grado de consolidación: U(s+e)= S∞(e)/ Stsc(s+e).

También, en suelos normalmente consolidados tenemos el asiento:
Con: p`o = presión efectiva inicial
eo = índice de huecos inicial

El asiento en el tiempo tsc debido a la acción de la precarga (Pp) es:* 

* Por lo que ahora podemos hacer la división y por lo tanto tenemos U (s+e), luego aplicando teoría de Terzaghi se logra obtener:

tsc= Tv*H²f / Cv

Donde, Tv es un factor de tiempo que está en relación con el grado de consolidación.
Y Cv es el coeficiente de consolidación [cm²/s]

Ejemplo: La idea es calcular el asentamiento que lograremos obtener aplicando una carga mediante una arena con una altura de 5 metros, en un área de 10m. X 20m. El asentamiento lo calcularemos en el punto “A” indicado en la figura. A una profundidad “z” igual a la mitad del estrato de arcilla.(para otras profundidades el procedimiento es el mismo).

Lo primero es calcular las tensiones verticales en el punto A antes de aplicar la precarga de arena, entonces:

σ’vo A = (1,9 – 1) x 3 = 2,7 t/m2

Suponiendo carga semi infinita:
∆σ’v = 2,1 x 5 = 10,5 t/m2

* Ahora el area de aplicación de la carga es de 10m. x 20m. 

* Para el punto A según Boussinesq: mz = 5 ; nz = 10 ; z = 3m.

→ I = 0,235

→∆σ’va = 4 x 0,235 x 10,5 x = 9,87 t/m2

* El asentamiento o variación en la altura estará dado por:

∆H = h / (1 + eo) {cc log [(σ’vo + ∆σ’v) / σ’vo ]}

* Por lo tanto reemplazando los valores se obtiene:

∆H = 0,17 m.

* Nota: Ahora si tenemos como dato el asentamiento requerido y queremos saber que carga necesitamos aplicar para obtenerlo, entonces solo es necesario despejar ∆σ’v de la fórmula de asentamiento, es decir:
∆σ’v = σ’vo {exp [∆H (1 + eo) / (h cc)] – 1}
* Donde:
σ’vo : Tensión vertical en el suelo sin precarga.
∆H : Asentamiento buscado.
eo : Índice de vacios inicial.
h : Altura del estrato acompactar.
Cc : Índice de compresión.

* Para un suelo con varios estratos, se tendrán distintos grados de consolidación para cada uno, entonces el procedimiento es el mismo, con la diferencia que se calcula para algún punto característico para cada estrato, por lo general este punto es la mitad del estrato.

Conclusiones

* Los resultados se obtienen en periodos relativamente largos, esto induce a que este método no sea muy usado debido a la necesidad de obtener resultados a corto plazo.
* Se trata de un método de bajo costo de implementación y es más usado en laboratorios que en obras civiles.
* Si bien la compactación lograda no es de gran valor, el método permite compactar grandes áreas. 
* Este método es bueno si se quiere mejorar el grado de compactación de un suelo poco permeable y saturado

INTRODUCCION

En el presente trabajo se realiza un análisis profundo de algunos tipos de mejoramiento de los suelos en el area de la industria constructora, en este trabajo se muestran los principales parámetros que encontramos para la preparación de los suelos mejorando de esta manera sus propiedades físicas para un optimo rendimiento a la hora de construir

OBJETIVOS.

* Conocerla diversidad de técnicas que se pueden aplicar en el mejoramiento de los suelos.
* Enriquecer mas nuestros conocimientos en el campo de la mecánica de suelos.
* Practicar lo aprendido en nuestra futura vida profesional .

CONCLUSIONES.

* Este informe me permitió conocer un poco las diferentes modalidades para el mejoramiento del suelo.
* Aprendí todos los mecanismos utilizados en los diferentes tipos de mejoramiento de los suelos.

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