Inyecciones en la Ingeniería
-
Upload
edisson-abraham-quizhpe-carpio -
Category
Documents
-
view
80 -
download
1
Transcript of Inyecciones en la Ingeniería
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
1/32
Inyecciones en la IngenieraEstabilizacin de Suelos y Rocas
Edisson Abraham Quizhpe Carpio
Jonathan Edn Arvalo Paredes
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
2/32
Inyecciones en la Ingeniera
Tcnicas de Inyeccin
Metodologa de Inyeccin
Lmites de Inyectabilidad
Materiales Inyectables
Presin de Inyeccin y de Rechazo de un
mortero
Control de Inyecciones
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
3/32
TcnicasdeInyecci
n
Inyeccin por Impregnacin y RoturaEs suficiente con utilizar morteros muy fluidos y caudales deinyeccin muy pequeos para que la presin en la perforacin
no alcance jams la presin de rotura. Pero este modo deoperar es imposible cuando el terreno es heterogneo, ya queno se conoce nunca suficientemente la heterogeneidad comopara fijar la fluidez del mortero, su tiempo de fraguado y elcaudal de inyeccin.
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
4/32
Inyeccin por CompactacinEs una inyeccin por desplazamiento del suelo, sinpenetracin en absoluto. Una mezcla muy firme expande
en una cavidad originada por un taladro y a su vezdensifica el suelo circundante. Se aplica a la restauracinde la capacidad de carga en suelos sueltos o compresibles.
El control de la consistencia de la lechada es esencial parael xito de las operaciones.
T
cnicasd
eInyecci
n
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
5/32
Inyeccin por Fracturacin Hidrulica
La lechada entra en las fisuras naturales del suelo, oproduce una serie de fracturas hidrulicas que serellenan con mortero y rodean a los fragmentos, osimplemente se extienden como venas cementiciasque al fraguar producen un conjunto suelo fracturamuy resistente.
T
cnicasd
eInyecci
n
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
6/32
Inyeccin por Reemplazo (Jet Grouting)
Consiste en la inyeccin de un material consolidante, a
muy alta velocidad a travs de una o ms boquillas dedimetro muy pequeo, lo cual permite obtener un
tratamiento homogneo y continuo del terreno.
T
cn
icasd
eInyecci
n
1) Fase de perforacin por
rotacin. 2) Fin de la perforacin.
3) Inicio del proceso. 4) Elevacin
y rotacin a velocidad
preestablecida. 5) Terminacin y
repeticin del proceso.
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
7/32
Diferentes sistemas de Jet Grouting
T
cn
icasd
eInyecci
n
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
8/32
Permite formar columnas de suelo mejorado coninyeccin, mediante la introduccin a alta velocidadde un material consolidante a travs de unos
pequeos orificios denominados toberas.
El dimetro y la resistencia de las columnasdepende del mtodo de ejecucin y de lascaractersticas del terreno.
Muy adecuado para el recalce de estructuras.
Utilizable para la creacin de muros de contencin yestanqueidad.
Permite mejorar la estanqueidad en pantallasdiscontinuas, de pilotes o micropilotes.
Las columnas pueden armarse mediante barras deacero, mejorando su resistencia a la flexin.
T
cn
icasd
eInyecci
n
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
9/32
T
cn
icasd
eInyecci
n
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
10/32
Inyeccin de Productos QumicosEsta tcnica es aplicable a los suelos de pequeo tamaode huecos. Consiste en la incorporacin de soluciones quecomnmente estn basadas en silicato de sodio y en
pirofosfato de sodio, constituyendo los denominados gelesblandos.
Pueden usarse reactivos orgnicos como el acetato deetilo, constituyendo un gel duro.
T
cn
icasd
eInyecci
n
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
11/32
Tubo Manguito
Luego de haber ejecutado la
perforacin y de realizar elencamisado de la misma, se
introduce en toda su
profundidad un tubo de 50 a 60
mm de dimetro aproximado,perforado a distancias iguales.
Estos agujeros suelen estar
hechos en grupos de tres por
cada metro de longitud. Cada
grupo est recubierto por un
trozo de tubo de caucho que
acta como vlvula y que se
denomina manguito.
MetodologadeIn
yeccin
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
12/32
Para que la inyeccin pueda realizarse, tiene que rompersela vaina (mezcla cemento arcilla), en la parte quecorresponde a los manguitos. Esta operacin se hace con
una inyeccin de agua o de mortero a presin, localizadaen el tramo de tubo con manguitos determinado por dosobturadores opuestos.
MetodologadeIn
yeccin1) Perforacin y encamisado. 2) Colocacin del tubo manguito. 3)
Colocacin de la vaina entre el tubo manguito y la camisa. 4) Inyeccin
por tramos entre el doble obturador.
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
13/32
Criterios basados en la Granulometra
Lm
itesd
eInyectab
ilid
ad
. 2) arcilla cemento. 3) arcilla. 5) gel de slice. 6) emulsin de betn resina.
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
14/32
Criterios basados en la permeabilidad
Lm
itesd
eInyectab
ilid
ad
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
15/32
Criterio de Mitchel
Lm
itesd
eInyectab
ilid
ad
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
16/32
Conclusiones obtenidas en Terzaghi DamEl conocimiento fundamental que se necesita para disearuna cortina de inyecciones de impermeabilizacin, fueadquirido por Terzaghi a travs del resultado de dospruebas de inyeccin a gran escala.
Una de ellas practicada en 1955 en la Presa Serre Poncon, en el valle del Rio Durance en la parte sur deFrancia; y la otra realizada en 1956 en el Rio Nilo, en la
Presa High Aswan. Ambas dejaron las mismasconclusiones generales:
Si el coeficiente de permeabilidad inicial k del aluvines k > 10-2 cm/s, lechadas apropiadas de cemento arcilla pueden llegar a reducir k hasta lograr una
permeabilidad final kg = 10-4 cm/s.Si k < 10-2 cm/s, entonces kg se incrementa cuando k
decrece.
Si k < 10-3 cm/s, entonces el aluvin no puede ser
inyectado con lechadas binarias o terciarias.
Lm
itesd
eInyectab
ilid
ad
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
17/32
Morteros InestablesMorteros de Cemento
Es el prototipo de lechada inestable. La suspensin de
cemento est constituida por un conjunto de flculos, ms omenos grandes y ms o menos deformables y no por granosaislados. El limite de dilucin del cemento es imposible deprecisar porque depende de la naturaleza del mismo.
Si el cemento considerado tiene un molido fino y un fraguado
rpido, ste detendr la sedimentacin.
Morteros Rebajados
Cuando son grandes las absorciones, puede reducirse el gastocorrespondiente a los productos inyectados, reemplazando elcemento por un polvo inerte de arena fina, por ejemplo. Estasustitucin no modifica prcticamente la inyectabilidad delmortero si la granulometra del nuevo producto escomparable con la del cemento. Se inyectan tan fcilmentecomo los morteros de cemento puro.
M
aterial
esInyec
tables
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
18/32
Morteros Estables
Mortero cemento - bentonita M
aterial
esInyec
tablesInfluencia del porcentaje de
bentonita en el lmite de resistencia
al corte de morteros.
Influencia del porcentaje de
bentonita en la viscosidad de
morteros.
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
19/32
Morteros de Cemento Bentonita Silicato
La adicin de bentonita a un mortero de cemento retarda sufraguado y disminuye su resistencia mecnica, pero proporcionaun mortero homogneo. El silicato acelera el fraguado, pero
produce un mortero grumoso. Es pues conveniente combinarestos productos.
Morteros de Cemento Activados
La dispersin por va qumica
La dispersin mecnicaLa defloculacin de suspensiones de arcilla:
Las suspensiones se presentan con partculas de un tamaoextremadamente grande.
Aumenta la viscosidad de la suspensin disminuyendo supenetrabilidad.
Los flocs apresan las partculas ms gruesas, precipitndose elconjunto, hasta que finalmente la
masa fluida gelifica con expulsin de gran cantidad de agua.
M
aterial
esInyec
tables
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
20/32
Morteros Inyectables
La adicin de arena a un mortero de cemento
estable da como resultado la obtencin de unmortero inyectable.
Morteros de Arcilla Tratada
Estos morteros son suspensiones de arcilla en elagua, adicionadas de productos qumicosconvenientes para permitir una inyeccin
satisfactoria. Estos productos no tienenprcticamente ninguna resistencia mecnica,por lo que no se los puede utilizar paraconsolidacin.
M
aterial
esInyec
tables
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
21/32
Morteros de Aceite Bentonita
La bentonita seca suspendida en aceite o gas-ol
conserva sus facultades de dilatancia cuando elmortero est en presencia de agua.
Geles de Arcilla
Para que una suspensin de arcilla permita
impermeabilizar correctamente un medio permeable
cualquiera, es necesario que despus de la inyeccin
presente una rigidez suficiente para no ser impulsadapor la presin de las aguas, es necesario que esta
suspensin sea tixtropa.
M
aterial
esInyec
tables
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
22/32
Mortero de arcilla-cemento
Este tipo de mortero estable, se ha observado que la
adicin de 60% de cemento permitira realizar
suspensiones estables, dotadas de ms o menos
rigidez, con arcillas no muy finas y difciles de poner ensuspensin en estado puro. El cemento proporciona
los coloides necesarios para alcanzar este resultado.
Por otra parte, la adicin de 40% de arcilla aumenta la
viscosidad y el lmite de resistencia al corte de los
morteros con una dosis de agua constante.
M
aterial
esInyec
tables
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
23/32
Dosificaciones de morteros establesM
aterial
esInyec
tables
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
24/32
Morteros Lquidos a base de productos
qumicos
Geles duros de silicato de sodio y resinas orgnicasLa dimensin de los granos o flculos de la fase slida
en suspensin en los morteros clsicos limita la
penetrabilidad de los mismos. Es por lo tanto la
qumica quien se ocupa de encontrar morterosperfectamente lquidos, capaces de alcanzar todos los
huecos del suelo donde el agua pueda tener acceso.
Geles de silicato de sodio
Resinas Orgnicas
Morteros a base de Polmeros Precondensados
M
aterial
esInyec
tables
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
25/32
Geles Plsticos a base de Silicato de Sodio y
Bentonita Defloculada.
Los geles plsticos de silicato de sodio se obtienen
por coagulacin retardada de un mortero nico que
conserva su estado lquido en el transcurso de la
inyeccin. Para su fabricacin se utilizan reactivosminerales, mientras que en las mismas condiciones
de fraguado, son necesarios reactivos orgnicos
para obtener geles duros.
Geles a base de Silicato de Sodio
Geles de Bentonita, Arcilla o Cemento
M
aterial
esInyec
tables
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
26/32
Resurgencias
Cuanto mayor es la presin de rechazo, mejor es la
inyeccin, pero tambin es ms grande el riesgo de
resurgencias de la lechada.
La determinacin depende de varias consideracionestales como deformacin del terreno, resurgencias del
mortero, trabajos de impermeabilizacin o
consolidacin, separacin y dimetro de las
perforaciones, etc.
PresindeI
nyeccinydeR
echazodeunm
ortero
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
27/32
ContrapresinSe dice que existe contrapresin cuando al detener la
inyeccin el manmetro no se vuelve a cero. Basta
entonces con abrir una vlvula de descarga para que la
perforacin expulse el mortero, simplemente
acumulado en una fisura ensanchada por la inyeccin.
En cuanto sta cesa, el mortero es rechazado al lado
exterior por la elasticidad del terreno o por el peso delmismo.
PresindeI
nyeccinydeR
echazodeunm
ortero
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
28/32
Medios Locales de Control
Solo consideraremos aqu los medios de control que
nos proporcionen indicaciones sobre la marcha de lostrabajos. Se trata por lo tanto de medios de control no
destructivos.
Estos controles se realizan a partir de los taladros de
inyeccin, del mortero inyectado, de una combinacinde ambos o desde la superficie del medio a tratado.
Velocidad de perforacin de los taladros
Ensayos de aguaResistividad Elctrica
Deformacin del medio
C
ontrold
eInyec
ciones
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
29/32
Control Global de la calidad del Tratamiento
Solamente aplicando las cargas previstas en un macizorocoso inyectado puede verse si el tratamiento ha
sido satisfactorio.
Existen sin embargo cierta clase de trabajos quesirven para controlar la calidad del tratamiento. Se
realiza antes de las inyecciones una serie de medidas
que definen el estado inicial del suelo. Casi siempre se
toma como trmino de comparacin el mdulo deelasticidad, a pesar de ser muy difcil de definir.
C
ontrold
eInyec
ciones
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
30/32
Efectividad de los tratamientos de Inyeccin en
Aluviones C
ontrold
eInyec
ciones
P1, P2, P3, P4 = perforaciones para ejecutar los controles piezomtricos.
Dh = prdida de carga despus de la inyeccin medida por P3 y P4
e = espesor de la pantalla
k1 = permeabilidad inicial
k2 = permeabilidad despus de la inyeccin.
W1 y W2 = rea transversal que atraviesa el agua (W1 = W2 )
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
31/32
C
ontrold
eInyec
ciones
Planteando la ecuacin de continuidad: Q1 = Q2
Antes de la inyeccin: el caudal que atraviesa la futura pantalla
W1 - W2 ser:
1 = 1 1 = 1 1 1Despus de la inyeccin: el caudal que atraviesa la pantalla W1
- W2 ser:
1 = 1 1 = 2 1
Hay una situacin de continuidad en los caudales, es decir nose generan aumentos de caudales:
1 1 = 2 22 2
1 =
2 /
1 = 1
2 = 1 1/
Para calcular la permeabilidad despus de la inyeccin es
necesario tener un valor de permeabilidad inicial.
1 Foundation Engineering Handbook 1991 Captulo: Soil Stabilization and Grouting Ed :
-
7/15/2019 Inyecciones en la Ingeniera
32/32
Bibli
ograf
a
1. Foundation Engineering. Handbook 1991.Captulo: Soil Stabilization and Grouting . Ed.:
Hang Fang.
2. Inyeccin de Suelos de Henri Cambefort. Primera edicin. Barcelona 1968. Ed.: Omega.
3. Tercer Congreso Panamericano de Mecnica de Suelos e Ingeniera de Fundaciones, Caracas,
4. Julio 1967. Impermeabilizacin de un Aluvin de Granulometra Fina.
5. Cuarto Congreso Panamericano de Mecnica de Suelos e Ingeniera de Fundaciones, Puerto
Rico, Junio 1971. Dique Los Nogales Efectividad de la Pantalla6. Grouting and Deep Mixing. II International Conference on Ground improvement, Tokyo
1996.
7. Gotechnique: Nmero 1, Marzo 1964. Volumen XIV.
8. Memoria de la primera Reunin Argentina de Mecnica de Suelos e Ingeniera de
Fundaciones, La Plata, Julio 1968. La Defloculacin de Suspensiones de Arcilla.
9. BIELZA, Ana. Manual de tcnicas de tratamiento del terreno. Madrid: U.D, 1999. 432 p. ISBN8492170883
10. CAMBEFORT, Henri. Inyeccin de Suelos. Barcelona: Ediciones Omega, S.A., 1968. 432 p.
ISBN 8428201773
11. Geo Institute. Jet Grouting Guideline [en lnea]. Estados Unidos: Randy Post. 2009, [ref. de
23 de agosto de 2009]. Disponible en Web:
12. BAKER, Hayward. Jet Grouting. Estados Unidos: Hayward Baker Inc., 2004, 8 p.13. KUTZNER, Christian. Grouting of Rock and Soil. Rotterdam, Netherlands: Balkema Publishers,
1996. 251 p. ISBN 90 5410634 4
14. MUZAS LABAD, Fernando. Reflexiones Sobre El Jet Grouting. Revistas de obras pblicas.
1989. p. 89-94. ISBN 0034-8619
15. RAISON, C.A., Ground and Soil Improvement. Gran Bretaa: C.A. Raison, 2004. 183 p. ISBN 0
7277 3170 X
16 TSAO Francisco Mejora del suelo con la tcnica del Jet Grouting Espaa 2008 36 p