MICROPILOTES: UNA SOLUCIÓN RÁPIDA, ECONÓMICA Y VERSÁTIL PARA REFUERZO DE CIMENTACIONES

1. INTRODUCCION

Los micropilotes son una solución de refuerzo para cimentaciones ampliamente empleados en el exterior debido a su gran versatilidad, la rapidez en la ejecución y la necesidad de uso de maquinaria pequeña con respecto a la empleada para el pilotaje tradicional. Por otro lado, la solución de una cimentación tradicional con micropilotes es por lo general mucho más económica que la solución con pilotes, debido a que los mayores rendimientos permiten reducir costos fijos en la ejecución y principalmente debido a que están compuestos por barras de acero recubiertas con lechada de cemento (agua-cemento), con lo cual se prescinde del uso de armaduras y hormigones especiales.

2. TIPOS DE MICROPILOTES

A continuación se describen algunos de los tipos de micropilotes que realiza Pilotes Terratest:

1) Micropilotes compuestos por tubos huecos: Se requiere una perforación previa que generalmente se sostiene mediante un encamisado recuperable con un diámetro mayor al micropilote. Una vez ejecutada la perforación se introducen los tubos huecos que componen el alma del micropilote y se procede a inyectar la lechada de cemento desde el fondo del pozo, quedando el micropilote completamente recubierto por la lechada de cemento.

Figura 1. Micropilotes compuestos por Barras huecas con unión roscada

2) Micropilotes compuestos por barras helicoidales o paquetes de barras: Se requiere una

perforación previa que generalmente se sostiene mediante un encamisado recuperable con un diámetro mayor al micropilote. Una vez ejecutada la perforación se introducen las barras o paquetes que componen el alma del micropilote y se procede a inyectar la lechada de cemento desde el fondo del pozo, quedando el micropilote completamente recubierto por la lechada de cemento.

Figura 2. Micropilote compuesto por un paquete de 3 barras helicoidales

3) Micropilotes Autoperforantes: Son barras huecas que se emplean para la perforación del suelo mientras se realiza la inyección de lechada de forma simultánea a la perforación por el interior de la barra. La inyección a presión estabiliza la perforación y genera un bulbo alrededor de la barra, la misma que finalmente forma el alma del micropilote. Con este método se reducen enormemente los tiempos de ejecución.

Figura 3. Micropilotes autoperforantes. Perforación a rotopercusión con

Inyección simultánea de lechada de cemento

La elección del tipo de micropilote a ejecutar dependerá de la velocidad de ejecución requerida para el proyecto, la carga requerida y de la disponibilidad de material. Los paquetes de barras por ejemplo pueden desarrollar estructuralmente cargas de diseño de hasta 65 Tn, pero estas cargas también requieren una gran longitud para poder desarrollar la fricción necesaria con el suelo, la misma que puede llegar a requerir hasta 15m. Esto hace inviable el uso de paquetes de barras helicoidales, ya que las mismas tienen longitudes máximas de 12m y no es posible empalmarlas para lograr longitudes mayores. Acá entran a tallar los micropilotes de tubo con

unión roscada y los micropilotes autoperforantes que traen acoples especiales para lograr la longitud que sea necesaria. Con estos elementos se pueden lograr resistencias a la compresión o tracción de más de 100Tn.

3. DISEÑO DE MICROPILOTES

Los micropilotes trabajan principalmente por el rozamiento que se activa entre el suelo y la lechada de cemento que recubre al micropilote.

Los micropilotes transmiten la carga por fuste al suelo. La resistencia por punta por lo general se desprecia (excepto en roca). La resistencia del pilote en el suelo (resistencia externa) depende de la superficie del cuerpo de inyección y del valor límite de rozamiento del suelo circundante.

La longitud de transmisión necesaria del micropilote para que las cargas se transmitan al suelo se obtiene a partir del diámetro del cuerpo de inyección y del valor límite de rozamiento.

Siempre que no existan ensayos de adecuación en suelos similares que indiquen valores distintos para el rozamiento por fuste, se adoptarán en general para el cálculo los valores de rozamiento recomendados en las distintas normas de suelos.

Para la obtención del diámetro necesario del cuerpo de inyección debe especificarse antes el tipo de boca de perforación a utilizar. Éste depende de:

- el tipo de suelo predominante

- el recubrimiento de cemento necesario

El diámetro del cuerpo de inyección es mayor que el diámetro de la boca, siendo la diferencia una ampliación a, dependiente del tipo de suelo.

D = d + a, siendo

Gravas a = 75 mm Arenas y gravas arenosas a = 50 mm Suelos cohesivos a = 25 mm Roca a = 10 mm

4. APLICACIONES

Los micropilotes fueron utilizados inicialmente para reforzar cimientos de estructuras antiguas con problemas de asentamientos, pero poco a poco fueron encontrando aplicación en multiples situaciones como las descritas a continuación:

• Nuevas fundaciones para estructuras dentro de edificios existentes con espacios de trabajo reducido.

• Socalzados de fundaciones existentes. • Fundaciones de torres y monopostes para Líneas de alta tensión o de telefonía. • Anclaje de losas de subpresión, y de este modo contrarrestar los esfuerzos de las

napas subterráneas.

• Estabilización de taludes o zonas de terreno donde se hace necesario un elemento estructural que resista las solicitaciones de tracción y corte.

• Socalzados y refuerzos en cepas de puentes que ha sufrido socavaciones. • Pantalla de micropilotes para entibaciones en obras de edificación o industriales en

obras con poco espacio disponible. • Paraguas para túneles, etc.

Figura 4. Aplicación de micropilotes en múltiples situaciones

5. EJEMPLO DE APLICACIÓN: PROYECTO PUENTES PARA GASODUCTO

En diciembre de 2015 Pilotes Terratest ejecutó para YPFB Transporte el refuerzo de 2 puentes del Gasoducto GTC en la localidad de Samaipata, mediante el uso de Micropilotes autoperforantes del tipo TITAN. El Sistema Centro va desde Santa Cruz hasta Cochabamba transportando principalmente petróleo crudo, petróleo reconstituido y GLP, y tiene una longitud de 482 km. El transporte de estos elementos se realiza mediante tuberías especiales, las mismas que deben atravesar todo tipo de terrenos y quebradas mediante puentes colgantes especiales.

Figura 5. Detalle típico de un puente colgante para transmisión de tuberías de gas

Para el refuerzo de los puentes colgantes, se emplearon micropilotes autoperforantes del tipo TITAN 52/26, los mismos que trabajan a tracción para soportar las cargas que transmiten los tensores del puente y un combinado de compresión y tracción en las bases de las torres del puente.

Figura 6. Esquema de los micropilotes autoperforantes del tipo TITAN

La ejecución de este tipo de micropilotes es muy veloz, debido a que la perforación se realiza con la misma barra que compone el micropilote, asegurando el pozo de perforación en todo momento mediante la inyección constante de lechada de cemento, y por tanto asegurando la generación de un bulbo de recubrimiento en toda la longitud de la barra.

En cuanto a la durabilidad del Micropilote, la lechada que rodea a la barra, le brinda una protección similar a la de una barra de hormigón armado, garantizando su durabilidad y resistencia a la corrosión durante la vida útil del proyecto.

Figura 7. Ejecución de los micropilotes TITAN y camino de acceso al estribo.

La solución con micropilotes se eligió debido a la alta velocidad de ejecución y a que la misma es realizable con maquinaria pequeña con capacidad de acceder a sitios remotos donde no sería posible ingresar con maquinaria para realizar pilotaje convencional.

Figura 8. Camino de acceso a los puntos finales con pendientes de hasta 40º.

El rendimiento de trabajo fue de aprox. 60mL de micropilotes por día, llegando a ejecutar todos los micropilotes de 1 estribo en un solo día. La ejecución de todos los micropilotes para los 2 puentes se concluyó en un tiempo record de 2 semanas, incluidas las paradas por las inclemencias del clima, y los tiempos de traslado entre cada uno de los estribos a través de grandes quebradas y caminos estrechos.

Figura 9. Se aprecia la ejecución de micropilotes en una gran quebrada.

La ejecución de los micropilotes se realizó con maquinaria de última generación, con perforadoras del tipo Comacchio MC800 con autosuficiencia para moverse por sus propios medios entre los distintos puntos de perforación y gran versatilidad para ejecutar las perforaciones en cualquier ángulo.

Figura 10. Ejecución de los micropilotes TITAN en un estribo.

Ing. M.Sc. Mariano Saucedo Sulzer Gerente General PILOTES TERRATEST BOLIVIA S.A. msaucedo@terratest.com.bo