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X JET-GROUTING.

JET GROUTING

En realidad el Jet Grouting es una inyeccin de alta presin, saliendo el fluido

solamente por la tobera al exterior con ALTA VELOCIDAD ( hasta 300 m / s ). Por

ello todos los suelos blandos son tratables con esta tcnica, pues la lechada no

circula por los poros del suelo, sino que rompe la estructura del terreno.

Se han realizado diversos intentos de castellanizar el nombre de jet

grouting, tales como Inyecciones por chorro de lechada , Inyeccin de corte por

tobera , Inyecciones con alta presin , etc. Todas ellas dan pistas parciales de la

naturaleza de la tcnica, pero no hay ninguna que aporte mejoras sobre el nombre

ingls original.

Se inicia una perforacin tradicional a rotacin, con aporte del fluido de

perforacin ms adecuado a las condiciones del suelo. El 90 % de las veces este

fluido es agua, aunque alguna vez se utilizan, o bien, lechada de cemento, cuando

hay problemas de desprendimientos, o bentonita cemento cuando hay problemas

de agarre del varillaje para profundidades importantes, o bien, espumas en

terrenos muy abiertos. Alcanzada la profundidad deseada, y con las salvedades

comunes a cualquier perforacin respecto a desviaciones, se inicia la inyeccin sin

demora para evitar que se taponen las toberas y/o que desprenda el terreno

perforado.

Para un jet simple, monofluido, la inyeccin se realiza con lechada de

cemento. La lechada, dentro del circuito formado por la bomba, las mangueras

flexibles y el propio varillaje, se halla sometida a una presin elevada y se ve

forzada a salir al exterior a travs de las toberas. En este momento la presin de la

lechada se equilibra prcticamente de forma casi instantnea con la presin exterior

al varillaje que es la atmosfrica o hidrosttica si nos hallamos bajo el nivel fretico.

Como no hay cambio d cota al atravesar la tobera, recordando el conocido trinomio

de Bernouilli, toda la energa que tena la lechada en forma de presin dentro del

varillaje, menos las prdidas de carga por efecto del paso a travs de la tobera, se

transforman en velocidad. Este elevado caudal a gran velocidad ( prxima a la del

sonido ) hace que toda la energa que lleva en su seno la lechada se destine, por

medio de un proceso puramente fsico, a impactar contra el terreno circundante,

que se ve desgajado y remezclado con la lechada formando un mortero in situ .

El equilibrio entre la energa aportada y la resistencia del suelo delimita el radio de

accin, y en consecuencia el pseudocilindro, por el efecto de la trayectoria de

helicoide de la / s tobera / s, de suelo tratado.

Los rangos usuales de la presin de inyeccin se sitan entre 350 y 500 Kg. /

cm2 a la salida de la bomba, y se suele registrar una prdida del orden de 5 a 10

Kg. / cm2 cada 100 m, dependiendo de la densidad de la lechada, del trazado de la

manguera de alta presin y de su dimetro que suele estar entre 075 y 1, 25.

La relacin entre la potencia de a bomba, las prdidas de carga durante el

transporte y la energa necesaria en la perforada permiten definir qu distancia

mxima puede haber entre la parte fija de la instalacin( silo, mezclador, bomba ) y

la zona de tratamiento donde acta el carro perforador. Lo ideal es buscar un

equilibrio minimizando el nmero de desplazamientos de la parte fija de la

instalacin.

Se ha llegado a trabajar a distancias de hasta 600 m, pero con mermas de

energa importantes y sobrecostos significativos fruto tanto de la longitud de

manguera de alta presin, como de las prdidas de lechada que estas condiciones

lmite conllevan .

Los caudales suelen ser del orden de 1, 5 a 2, 5 l / seg. para lechadas con

relacin agua cemento 1:1 prximas, y las velocidades de ascenso usuales rondan

entre 80 y 24 cm / min. Las cantidades de cemento por metro de columna se sitan

entre 200 y 400 Kg.

Los dimetros que se consiguen varan entre 40 y 90 cm en funcin de la

energa que se aplique mediante el chorro de lechada y las caractersticas geo

mecnicas del suelo.

Sobre las caractersticas mecnicas del suelo adecuadamente tratado se

puede hablar de valores mnimos de 25 Kg. / cm2 a compresin simple para arcillas

muy plsticas con mucho fino o suelos con elevado porcentaje de material orgnico,

hasta los 100 150 Kg. / cm2 para suelos arenosos limpios.

LAS TCNICAS DE JET GROUTING POLI FLUIDOS.

Una vez conocido el concepto del jet monofluido es fcil comprender la filosofa

de los jets bifluido o trifluido. Mientras en el mono fluido se confa a la lechada

tanto la funcin de ataque sobre el terreno natural, cortndolo y desmenuzndolo,

como la posterior misin de actuar de ligante en todo el volumen afectado, en los

otros jets se reparten estas funciones de forma que siendo siempre la lechada la

que desempea la funcin de ligante, el corte se confa a la accin del agua, aire o

una combinacin de ambos en el caso del jet triple.

Las ventajas son evidentes:

- Al independizar la accin de corte de la de relleno, se consigue abaratar el corte

tanto porque se utiliza agua o aire, mucho ms barato que la lechada de

cemento, como porque la cantidad de fluido en corte es independiente de la de

relleno y remezcla.

- Si la misma energa mecnica de la que se dispone en la bomba se dedica a

impulsar agua en vez de lechada, por la diferencia de densidades se consiguen o

mayores caudales o velocidades de salida ms altas y en ambos casos su

consecuencia es obtener radios de afectacin mayores. ( No as su efectividad,

que en determinados suelos muy plsticos puede disminuir por un efecto muelle

).

-Para una misma perforacin el volumen de suelo tratado puede llegar a ser ocho

veces el correspondiente a una columna de jet simple.

Esto tiene tres consecuencias igual de importantes:

- En caso de diseos de columnas con mucha perforacin sin inyeccin, esta

capacidad de tratar ms volumen con el mismo taladro provoca un gran

ahorro, en metros de perforacin y en tiempo.

- Tratando estos volmenes tan grandes se consigue un rendimiento muy

superior para realizar losas o macizar volmenes importantes.

- Al ser la desviacin de la perforacin prcticamente la misma, la relacin

desviacin sufrida respecto a la superficie tratada es mucho menor, lo que

posibilita realizar tapones impermeables con solapes razonables entre

columnas con polijets, a profundidades que no seran competitivas en

monojets.

Para realizar jets mltiples se requieren, amn de las bombas y/o compresor

adecuados a cada fluido, varillajes con conductos concntricos e independientes

capaces de transportar sin interferencias varios fluidos simultnea e

independientemente, ms un sistema de toberas capaz de dar salida a cada fluido

de la manera adecuada.

En la tabla resumen siguiente se caracteriza la calidad del suelo tratado en

funcin solo de su naturaleza, y no del tipo de tratamiento.

CARACTERSTICAS GENERALES

JET SIMPLE JET MLTIPLE

DIMETRO Entre 0, 45 y 1 m Entre 0, 9 y 2, 5 m

CONSUMO Entre 200 y 400 Kg. / m.

Entre 500 y 1500 Kg. / m.

Resistencias a Compresin Simple variando entre:

Arcillas Limos Arenas

25 y 45 Kg. /

cm240 y 60 Kg. /

cm260 v > 100 Kg. / cm2

Efecto de corte de los chorros de agua. Obsrvese la rugosidad de la superficie del corte y el

contacto columna inyectada suelo. Rozamiento por fuste importante.

Columna jet simple 65 cm.

Columna aislada.

Columnas solapadas.

TIPOS DE JET GROUTING

MAQUINARIA NECESARIA:

- Un carro perforador con las mismas caractersticas que tienen para realizar

micropilotes o anclajes. La nica diferencia es que debe estar equipado adems

con mecanismos capaces de garantizar una velocidad de giro y una velocidad de

ascenso de la cabeza de rotacin respecto al mstil de perforacin uniformes.

Dicha velocidad, que es en definitiva la velocidad de inyeccin en retirada, debe

ser variable a voluntad del perforista en un rango de entre 8 a 60 cm por

minuto de una manera simple y fiable.

- Este carro deber utilizar varillaje de aceros tratados, con longitudes de

entre 1 a 6 m, de dimetro exterior entre 60 y 14 mm, equipadas con roscas

capaces de permitir el paso por su interior sin fugas del / de los fluidos de

inyeccin separados y a las presiones ( diferentes ) de trabajo. El extremo del

varillaje ir rematado por una herramienta de corte adecuada al suelo a tratar (

tricono o trialeta generalmente ). Es importante que aqu la diferencia de

dimetro entre til de corte y varillaje no debe seguir los criterios generalmente

establecidos para un buen barrido durante la perforacin sino que prima la

posterior operacin de inyeccin, que recomienda disponer de una holgura

superior para el espacio anular entre el til de corte y varillaje, destinado a

facilitar una buena evacuacin del rechazo o rebose ( spoil en ingls ) que debe

producirse durante la inyeccin. Esto lleva a combinaciones mnimas dimetro

del til de corte / dimetro varillaje del orden 75 mm / 60 mm, 110 / 90 mm

132 / 90 mm, que en funcin del tipo de jet, del tipo de suelo y de la aplicacin

a realizar pueden llegar hasta 90 / 60 mm y 150 / 90 mm.

Otro punto importante y propio de ste tcnica son las toberas, chicles o jets,

que son unas piezas que equipan el extremo inferior del varillaje y a travs de

las cuales sale la lechada desde el interior del varillaje hacia el exterior. La

intensa abrasin a la que se ven sometidas exige que sean de aceros tratados y

su dimetro vara entre 1, 8 y 5 mm para distintas aplicaciones y fabricantes.

Hay dos posibilidades para la colocacin de las toberas:

a) En un porta toberas, que es un tramo de varillaje especial del mismo

dimetro y de una longitud del orden de 20 40 cm situado intercalado entre

la ltima varilla y el til de corte. En este caso el porta toberas lleva en su

extremo inferior una vlvula que permite el paso del fluido para el barrido de

la perforacin, o bien se cierra durante la inyeccin en retirada obligando a la

lechada a salir exclusivamente por las toberas.

Algunos fabricantes simplifican esta vlvula reducindola a una bola de

acero que se coloca tras la perforacin taponando la va antes del inicio de la

inyeccin. Su efectividad est contrastada, pero obliga a retirarla antes del

inicio de la siguiente perforacin, mientras que en la vlvula esta apertura se

produce de forma automtica cuando se detiene la inyeccin.

Tanto la posibilidad de vlvula o la de bola tiene, frente al

inconveniente de una mayor complejidad mecnica, la ventaja de que

permiten perforar con caudales importantes de barrido a travs de la trialeta

sin necesidad de aplicar presiones al fluido de perforacin.

b ) La otra opcin es anular el agujero central de la trialeta o tricono

destinado a la salida del fluido de perforacin, dejando como nica salida la

correspondiente a la / s tobera / s. Para ello es conveniente que alguna de las

toberas se coloque sobre la propia trialeta, frecuentemente formando un

ngulo pequeo con el eje de la sarta de perforacin, a fin de facilitar el

avance de la misma, y otro / s ortogonales al eje del varillaje. Esta

disposicin tiene una ventaja y un inconveniente frente a la posibilidad a ):

como inconveniente podemos decir que dada la reducida seccin de las

toberas, para conseguir un caudal adecuado debe utilizarse una bomba capaz

de dar la presin que garantice este caudal; la ventaja es que se eliminan los

problemas propios de atascos de la vlvula y de malos asientos de la bola, y

que en determinados diseos en los que la columna se apoya sobre roca, se

elimina la necesidad de perforarla hasta el nivel de las toberas como medida

de seguridad para garantizar el contacto pie de columna sobre estrato duro.

- Deber disponerse de una / s bomba / s de inyeccin capaz / es de bombear

agua y / o lechada a presiones prefijadas con caudales suficientes. Estas

bombas van casi siempre equipadas con motores diesel de entre 350 y 500 CV;

suelen ir montadas sobre bastidores metlicos y contenedorizadas para facilitar

su transporte, y se suelen insonorizar. Las hay de dos tipos:

z Las de transmisin mecnica equipadas generalmente con tres cilindros para el fluido de inyeccin y con cambio de marchas que permite cubrir un

amplio rango de curvas caudal presin.

z Las hidrulicas que carecen de esta posibilidad lo que limita su rango de aplicacin. Por el contrario alguna de estas bombas hidrulicas van equipadas

con dos pistones dobles, lo que posibilita el utilizar al mismo tiempo un pistn

para agua y otro para lechada con gran energa, muy til en jets polifluido.

- El elevado caudal de estas bombas requiere una instalacin de fabricacin y

mezclado capaz de suministrar las cantidades requeridas con calidad suficiente.

Actualmente el caudal de la bomba para agua o lechada se sita de 1 a 3 litros /

segundo, lo que da un mximo de 10, 8 m3 / hora. Esta cifra se ve cada da

superada por las mejoras de los fabricantes en respuesta a la necesidad de

hacer ms competitiva esta tcnica tanto contra ella misma como frente a otras

aplicaciones. Respecto a la calidad hay que garantizar la uniformidad de la

mezcla, ( generalmente aguacemento, aunque con ocasionales inclusiones de

bentonita o humo de slice ), desde la fabricacin hasta su inyeccin. Ello se

consigue tanto por medio de un proceso de control automtico de suministro y

mezclado de ingredientes muy preciso con una energa de batido suficiente

mediante palas agitadoras de alta turbulencia en el mezclado, como en su

mantenimiento en movimiento durante el tiempo de espera en el tanque

agitador. El rango usual de utilizacin de la lechada corresponde a densidades

1,5 < d < 1,65, siendo preferibles cementos de alta finura de molido.

- Consecuencia lgica de todo lo anterior es disponer en obra de acopio de

cemento adecuado al consumo que se prevea. El camino usual es disponer de

silos de 30 / 40 t., y para definir el nmero de silos necesarios hay que

considerar el consumo por turno, el nmero de turnos diarios, el nmero de

equipos trabajando simultneamente y la fiabilidad y regularidad del suministro

de cubas a obra.

- Cabe tambin la posibilidad de montar en los equipos un registrador de los

parmetros de trabajo, que deja constancia sobre papel y / o soporte magntico

de los mismos:

z durante la perforacin pueden escogerse entre cota del til de corte, velocidad de perforacin, velocidad de rotacin, par de giro aplicado al

varillaje, par de empuje, presin del fluido de perforacin u otros combinados

de stos,

z durante la inyeccin suelen controlarse parmetros como cota del extremo del varillaje, velocidad de subida de la inyeccin, velocidad de

rotacin, presin del / de los fluidos, caudal, etc.

Ms que por la precisin de cada una de stas medidas, su utilidad reside en lo

que aportan desde el punto de vista del control de calidad del proceso en cuanto a

su uniformidad.

VENTAJAS DE LA TCNICA.

Volmenes y consumos predecibles.

En el resto de inyecciones en las que el producto inyectado circula a travs de la

red de huecos existente no se puede a priori determinar con precisin ni cuanto

es volumen interesado, ni como se reparte, lo que se traduce en una

indeterminacin a cerca de los volmenes a emplear y de en qu zonas realmente

se quedan ( sobre todo cuando se trata de recintos no confinados ). Ello conlleva la

necesidad de simultanear inyecciones por fases sobre las mismas zonas y ensayos

de control a cerca de la evolucin de la inyeccin, que repercuten en un

encarecimiento del costo de la solucin y un alargamiento del plazo de ejecucin.

Adems el propio mecanismo de este tipo de inyecciones se basa en utilizar

substancias formadas por partculas slidas cuyos pequeos tamaos sean

compatibles con el tamao de los huecos del suelo, a fin de que puedan correr a

travs de esta red de huecos comunicados sin tener que recurrir a romper el suelo (

se intenta impregnar y percolar ) pues rompiendo, el radio de accin sera muy

pequeo. Esta limitacin conlleva el que haya volmenes del suelo cerca de las

lanzas de inyeccin que an estando dentro del radio de accin terico de la

inyeccin no sean accesibles para el producto seleccionado. . Si para evitar esta

limitacin se utiliza un ligante con tamao de partcula slida, tipo microcemento o

inyeccin qumica, se encarece mucho el costo de la inyeccin; esta ventaja de

acceder a la mayor parte del volumen libre con un producto caro tiene la

contrapartida de que este producto es capaz de recorrer distancias importantes

abandonando la zona objetivo de la inyeccin y afectando a oras reas sin inters

con el consiguiente sobreconsumo de un producto caro.

Cierto es que utilizndose las buenas reglas tradicionales de la inyeccin,

escogiendo productos de reologa adecuada, con una buena seleccin de las

presiones y jugando con limitar volmenes para cada fase, recurriendo a la

adecuada red de taladros y, en su caso, a la inyeccin tipo IRS ( inyeccin repetitiva

selectiva ) por manguitos, se controlan bastante bien los problemas antes

expuestos, pero NUNCA se eliminan.

Frente a la situacin anterior, el jet ofrece la posibilidad de fijar a priori el

consumo que se quiere emplear por metro de columna, y lo que vara en un rango

pequeo es el dimetro de la columna que se obtiene. Esta variacin de dimetro

que suele ser inferior, dentro de un mismo estrato, al 20 % sobre la media

responde a variaciones en la compacidad y cohesin del suelo a tratar, y es

evidente cuando una columna atraviesa diferentes estratos horizontales ( ver foto

COLUMNAS JET SIMPLE ). Sin embargo debe considerarse que si la energa que se

aplica es constante, es lgico que cuanto ms blando sea el suelo mayor ser el

rea tratada, aunque la resistencia del suelo cemento conseguido sea algo ms

baja, con lo cual el producto rea x que es el que define el tope estructural de la columna se mantiene bastante regular a travs de las diferentes capas como es el

objetivo.

Pantalla mixta pilotes columnas jet simple.

Perfecta adherencia entre columnas nuevas y viejas.

An cuando se trata de poner en contacto columnas de edades diferentes se

consigue una adherencia perfecta entre el contorno existente y el nuevo de

forma que la limitacin mecnica responde a las limitaciones propias del

material, y no a las del contacto ( esto es no rompe por el contacto ). Esto es

bsico para poder formar macizos o maclas de suelo mejorado, e incluso para

formar tapones o pantallas impermeables.

Fcilmente combinable con otras tcnicas de construccin.

Al igual que en el punto anterior, la adherencia entre pilotes y columnas de

jet, o entre columnas de jet y pantallas de hormign armado, o entre gunitas y

columnas de jet permite un amplio campo de aplicacin abierto a la imaginacin

para la combinacin entre tcnicas. Pinsese en el efecto del chorro de corte a

alta velocidad impactando sobre el contorno con el que conectar y comprense

los entre 7 y 20 Kg. / cm2 con los que se puede proyectar una gunita con los >

400 de un jet.

Macla de columnas con jet triple dimetro > 1. 75 m en malla de prueba para un tapn

hidrulico.

Amplio rango de tamaos y tipologas de carros perforadores.

Ya se ha dicho antes que cualquier sonda capaz de realizar micropilotes o

anclajes puede ser fcilmente adaptada a la ejecucin de un jet. Esto hace que se

puede disponer de la mayora de la gama de carros existentes en el mercado, con

dos ventajas importantes:

a) No hace falta dedicar exclusivamente el carro a esta actividad.

b) Se puede encontrar siempre la sonda adecuada al trabajo, con lo que se gana

en rendimiento y lgicamente en competitividad.

Puede realizarse jet en recalces desde el interior de stanos de difcil acceso con

altura reducida y varillas de 1 m., con perforadoras sobre patines; en tneles con

mquinas equipadas con uno o dos brazos de 20 m. de longitud capaces de realizar

simultneamente columnas en paraguas de 18 m., sin necesidad de cortar la

inyeccin; posicionarse para inyectar zonas a media ladera de un talud necesitando

plataformas mucho ms pequeas que una mquina de pilotes y pesando la mitad

que stas; pasar bajo dinteles sin necesidad de ser desmontadas para trabajar

dentro de naves con alturas libres en las que las mquinas de pantallas no suelen

acceder; moverse en pasillos entre mquinas sin romper pavimentos industriales;

son verstiles en obras urbanas, etc.

Elevada velocidad de ejecucin.

La combinacin de una perforacin de pequeo dimetro con la inyeccin a

velocidades del orden de minutos por metro y sumadas al gil desplazamiento de la

sonda entre columnas se traducen en rendimientos industriales muy elevados,

atractivos por plazo desde el punto de vista de proyecto.

Combina perforacin de pequeo dimetro con alta relacin radio de

la columna / radio de perforacin.

Esta caracterstica hace a esta tcnica muy adecuada cuando se trata de

realizar tratamientos profundos en los que hay que atravesar longitudes

importantes de suelo sin que interese tratar los niveles superiores (caso de tapones

de fondo hidrulicos o mecnicos entre pantallas, mejoras de suelo bajo puntas de

pilotes ya realizados con capacidades importantes insuficientes, contencin de

deslizamientos tratando contactos entre capas profundas creando pasadores

rgidos).

Son as mismo ventajosos cuando se trata de realizar tratamientos bajo

espesores significativos de capas de roca, escollera o conglomerados, en los que el

costo de atravesar con un pilote tradicional o un elemento de pantalla, comparado

con el costo de realizar perforaciones de 10 15 cm. deja mucho margen de

maniobra econmico para compensar el sobrecosto del tratamiento del jet frente a

las otras tcnicas.

Compatible con losas, vas frreas, calzadas, servicios, etc.

La precisin que permite el replanteo de una perforacin de pequeo

dimetro combinada con la capacidad de expandir la columna desde esta

perforacin hasta dimetros de suelo tratado de entre 0, 50 y 2, 50 m. ( esta cifra

es francamente conservadora y est en continuo incremento pues hay un gran auge

en el desarrollo del macro jet, habiendo ya ejemplos de columnas de 9 m. de

dimetro si bien en suelos muy especiales ) hace a estas tcnicas muy adecuadas

para realizar actuaciones en combinacin con infraestructuras ya existentes

conviviendo con su explotacin. Se destacan al respecto trabajos nocturnos desde la

plataforma de la va coexistiendo con traviesas y carriles, con el compromiso de

restablecer la circulacin en horario diurno, para la creacin de pasos inferiores;

cimentacin de nuevas mquinas bajo losas ya existentes en fbricas en explotacin

sin necesidad de cortar y rehacer la losa; creacin de pantallas para la excavacin

de fosos dentro de naves en explotacin ( incluso bajo NF ), tratamientos de

refuerzo provisional de zonas de blandones en terraplenes bajo calzadas durante la

noche; tratamientos de juntas o zonas entre pantallas que no se pueden realizar sin

desvos complejos de servicios; sellados de juntas de pantalla defectuosa, etc.

Suministros fcilmente transportables y Almacenables.

La comodidad de trabajar solamente con cemento y agua como materias

primas hace fcil su transporte y almacenamiento.

Cuando se trabaja en obras de tamao pequeo o medio que no justifican el

montar una planta de fabricacin de hormign, el tiempo de transporte es una

limitacin importante que influye y a veces condiciona el proyecto y la ejecucin.

Trabajando con cemento, el transporte y el acopio no representan ningn problema,

y se pueden, disponiendo del nmero de silos adecuado, programar trabajos en

horario nocturno y / o fin de semana al amparo de acopios adecuados. Tambin es

ventajoso en trabajos sobre va en los que ste es el nico acceso operativo, el

poder disponer todo el equipo sobre plataformas, siendo los silos en este caso

horizontales. La posibilidad de que los equipos de inyeccin puedan trabajar

bastante separados entre s, permite dejar la parte fija ( inyeccin ) en un sito (

exterior del tnel, parte superior de un pozo, etc. ) y poner en el propio tajo el

equipo de perforacin ( sobre plataformas o no ); tambin es posible a veces hacer

llegar nicamente sondas pequeas a zonas de edificios o calles no accesibles a

cubas de cemento.

Durabilidad en ambientes agresivos y respeto al medio ambiente.

La ausencia de acero, junto con un elevado contenido de cemento y una alta

impermeabilidad convierten a las columnas de suelo en materiales muy durables en

medios acuosos o agresivos, al mismo tiempo que son compatibles con las ms

estrictas reglamentaciones sobre conservacin del medio ambiente.

Limitaciones de la tcnica.

Para poder dominar una tcnica es bsico conocer sus limitaciones, a fin de

no atribuirle capacidades que no tiene y objetivos inalcanzables. A continuacin se

enumeran y comentan las limitaciones que suelen ser ms restrictivas para su

aplicacin, llegando en ocasiones a descartar su adecuada utilizacin.

Es una inyeccin in situ vulnerable a flujos de agua, huecos y

sombras.

Como en cualquier inyeccin in situ , hasta que no se produce el fraguado

del centro, la lechada est indefensa frente a la accin de flujos de agua que

pueden provocar lavados totales o parciales en zonas de suelo inyectadas, pudiendo

quedar sin tratar o an peor que antes por efecto de la rotura mecnica del suelo

que disminuye o anula la cohesin que pudiese haber tenido.

Se conocen mltiples fracasos por la aplicacin indiscriminada de jet en zonas

sometidas, temporal o permanentemente, a estos flujos, bien por ignorancia de su

existencia o bien por errores en la determinacin de sus caudales y velocidades de

circulacin.

Es un juego muy peligroso el entrar a evaluar bajo flujo es aceptable realizar

una inyeccin, tanto por la dificultad intrnseca del problema como por la

irregularidad de la distribucin real de velocidades en puntos contiguos del mismo

terreno. Por ello debe evitarse el realizar cualquier tipo de jet en estas

circunstancias. S es tcnicamente planteable el recurrir a alterar la red de flujo

temporalmente, mediante drenaje, bombeos o inyecciones de impermeabilizacin

aguas arriba de donde se quiere realizar el tratamiento de jet, si bien la

combinacin de actuaciones suele ser menos atractiva econmicamente.

Otra limitacin tambin significativa y comn a varios tipos de inyecciones es

la existencia de huecos dentro del terreno a inyectar. Si estn combinados con

granulometras del suelo abiertas, es posible que el terreno no tenga capacidad de

retener la lechada inyectada, que se dispersar a travs de esta granulometra en

mayor o menor porcentaje, quedando el terreno como si no se hubiese inyectado, o

en cualquier caso no suficientemente. En terrenos en los que predominen gravas

gruesas o bolos, por su mayor consumo de cemento y por la menor resistencia a la

penetracin de la lechada suele ser ms adecuada una inyeccin tradicional a baja

presin que un jet por el peligro potencial de cortes en la columna en aquellas

zonas ms permeables de ella ( aunque no haya presencia de agua ). En esta

situacin la inyeccin tradicional puede hacerse por fases repetitivas limitando la

cantidad por fase, variando presiones y composiciones, mientras que el jet no tiene

flexibilidad alguna para adaptarse a la circunstancia: o va bien A LA PRIMERA o no

es buena solucin.

Como para hacer aceptable el riesgo de aplicar tratamientos con jet tanto

bajo flujo de agua como en zonas con huecos significativos se requiere implanta un

control que, si es estadsticamente adecuado, representa un porcentaje importante

del costo del propio tratamiento, y ello sin certeza de xito; cabe, a la vista de las

condiciones de partida, replantearse la estrategia y utilizar otra tcnica ms segura

para esas circunstancias.

La tercera causa de frecuentes problemas en la ejecucin del jet grouting es

el efecto sombra ( masque en francs ). Considrese en un momento cualquiera

durante el proceso de inyeccin un chorro de fluido ( el que sea ) impactando sobre

el terreno frente a la boquilla de pocos mm. De dimetro. Considrese el radio

medio de la columna que en funcin del tipo de jet puede variar entre 20 y 120 cm.

En este escenario as descrito el efecto mscara o sombra se produce cuando,

situado a corta distancia de la tobera, se halla un bolo que intercepta el chorro de

fluido total o parcialmente. Si este bolo tiene tamao suficiente como para no ser

desplazado, es fcilmente visualizable que tras l se produce una sombra en la

inyeccin, y que hay un volumen de suelo dentro del radio de accin asignado en

proyecto a la columna que queda sin tratar o mal tratado. Como es fcil deducir de

las consideraciones anteriores, este problema puede ser tanto ms importante

cuanto mayor es el radio previsto para la columna, para el mismo tamao y posicin

del bolo. Esta es la razn de que cuando haya que tratar morrenas o aluviales, sea

ms seguro recurrir a realizar ms columnas pequeas en lugar de pocas y grandes,

y que cuando se desee garantizar el tratamiento de un volumen de suelo con jet

con una responsabilidad importante, haya que recurrir a reforzar el dimensionado

de la actuacin para llegar a un factor de seguridad suficiente.

La calidad del material inyectado viene condicionada por la

naturaleza del suelo tratado.

Se debe insistir en este punto dado que con los mismos parmetros de

ejecucin, en funcin de la naturaleza y caractersticas del terreno tratado, se

consiguen suelos inyectados cuya resistencia a la compresin simple puede

variar entre 1 y 7 veces. Lgicamente no hay factor de seguridad ( F.S. ) que

recoja de manera lgica este amplio rango de variacin, y por ello el nico

camino coherente es realizar a priori reconocimientos adecuados a la escala

del tratamiento, para poder identificar los diferentes suelos interesados, prever

las diferentes calidades del producto suelo inyectado y adecuar el diseo de

forma que sea ptimo en su globalidad.

El Jet Grouting exige trabajar con altas presiones, al mismo tiempo que

con elevados caudales.

Ello conlleva utilizar material de alta calidad y, pese a ello, sometido a un

desgaste rpido del material auxiliar y de los consumibles. Esta circunstancia coloca

un umbral inferior de gasto elevado, que marca inevitablemente los costos de la

tcnica.

Respecto a este enfoque econmico se han de hacer dos consideraciones

importantes:

a) No tiene sentido disear una solucin con jet e intentar hacerla competir

frente a otras soluciones viables en base a tcnicas con costos unitarios ms

bajos sin contrapartida tcnica alguna: nunca ser competitiva la solucin de

una pantalla en base a columnas secantes de jet armadas frente a un muro

pantalla de hormign armado convencional si esta solucin es posible;

tampoco tiene sentido ofertar variantes a pilotes de hormign utilizando

columnas de jet si la solucin de pilotes es vlida y viable. Considrese que el

jet fuera de contexto puede resultar una manera muy cara de hacer un

material muy malo . No debe pretenderse que sea, como ha ocurrido en

pocas pasadas, la solucin universal para cualquier problema del suelo.

b) No debe confundirse el costo por metro, de la tcnica aplicada, con el

costo global de la solucin. Si bien es cierto que el precio medio por metro

de un micropilote realizado en un recalce, con altura reducida para una carga

de trabajo media del orden de 40 50 t., suele ser ms barato que el precio

correspondiente a una columna de jet con una dosificacin de cemento de

300 Kg. / m. de columna y un dimetro de 55 cm., por ejemplo, realizada en

las mismas circunstancias, ello no permite deducir que ineludiblemente la

solucin micropilote deba ser, siendo ambas correctas tcnicamente, ms

econmica que la del jet. Para ello deber compararse las longitudes

necesarias para cada tcnica, pues es frecuente el caso en el que haya bajo

la zapata un estrato de rellenos o limos inadecuado que deba atravesarse con

ambas soluciones de cimentacin profunda, y que bajo esta capa haya otra

competente en la que deba empotrarse suficientemente el micropilote como

para generar una superficie para transmitir al suelo por rozamiento lateral la

carga que recoge, y que en funcin del tope estructural del micro, de la

compacidad y naturaleza del suelo y de su dimetro suele variar entre 5 y 10

m. Frente a esta longitud del micro en el estrato competente, para la

columna de jet basta con conseguir un empotramiento del orden metro, por

la accin combinada de un rea de la base importante y de un rea lateral del

orden de 4 veces por metro la del micro. Esto genera un diferencial de

medicin que en muchas ocasiones compensa la diferencia de precios

unitarios. Si adems el micro requiere para su perforacin entubacin

provisional o lodos, los precios unitarios estn muy cercanos y la diferencia es

an ms acusada.

Si por ltimo se considera el detalle de la unin entre la nueva cimentacin y

la existente, en muchas ocasiones la geometra de sta combinada con su

naturaleza no permiten la simple adherencia por fuste entre el cuello del

micropilote y el canto de la zapata, y hay que recurrir o bien, a redimensionar el

micropilote atendiendo a esta limitacin, o bien, a disponer un nuevo mecanismo

de encepado recogiendo las cabezas de los micropilotes y conectndolas

adecuadamente con la cimentacin existente. Frente a este mecanismo, caro,

complejo y a veces inviable por falta de espacio fsico, considrese que por la

naturaleza de la tcnica del jet se realiza una perforacin de 10 12 cm. que

daa levemente la cimentacin existente, y a travs de sta se realiza una

columna de dimetro 50 60 cm. sobre la que descansa, se apoya, la

cimentacin existente frente al anterior mecanismo de trabajo cimentacin

colgada por fuste del cuello del micro.

Si adems del mecanismo de apoyo de la cimentacin sobre la columna, se

considera la magnitud de la presin de contacto cimentacin columna, que es

la propia tensin admisible de la columna, y que suele variar en general entre 8

y 20 Kg. / cm2 en funcin de las aplicaciones, , ser fcil concordar que las

soluciones con jet, pese a sus precios unitarios, frecuentemente permiten

soluciones globalmente muy competitivas ( amn del efecto no valorado sobre la

estructura de realizar un recalce en base a acero, que tiene un mdulo de

deformacin 10 veces mayor que el del hormign, o hacerlo en base a columnas

de suelo cuyo mdulo es la dcima parte del hormign y que evitan la aparicin

de puntos duros siempre peligrosos en un recalce ).

Control sobre el producto acabado.

Como ya se ha mencionado anteriormente, en esta tcnica el control del

proceso de ejecucin est bastante desarrollado, y su progresiva automatizacin

brinda cada vez mayores garantas, pero como consecuencia de la dependencia de

la naturaleza del suelo implicado y de nuestro desconocimiento preciso de sus

variaciones, el control del proceso de ejecucin no brinda garantas suficientes sobre

la calidad del producto acabado o columna inyectada de suelo cemento.

Actualmente se palia esta deficiencia por medio de tomas de testigos que se

ensayan a compresin simple, pero siempre son estadsticamente insuficientes y

con muchas limitaciones a cerca de en qu zonas se extraen, amn de que su

extraccin sin deshacer la muestra y en condiciones de ser ensayada sin merma de

calidad requiere sondistas de experiencia y toma muestras dobles o triples.

Es ste un buen momento para recordar que la relacin entre la tensin de

rotura a compresin simple y la correspondiente a una muestra confinada tienen

una relacin de entorno a 3. Esta consideracin que no se suele tener en cuenta

cuando se extrapola el resultado de romper una probeta cilndrica de 10 cm. por

15 cm. de altura a una columna de 60 150 cm., ya representa per se el FS

= 3 que se pretende, pero a ste se le suele aplicar de nuevo otro FS = 3, con lo

que el FS real es generalmente superior a 5 7. ( Los pocos ensayos de carga que

se han documentado as lo confirman ).

Tambin se suele controlar mediante perforaciones concntricas a la columna

una estimacin del radio de la misma, pero las fronteras as determinadas son

difusas y ms cuanto mayor sea la profundidad de la interpretacin. A esto se suele

reaccionar tomando como radio de toda la columna el mnimo determinado, sin

posibilidad de anlisis de qu lo ha motivado ni con qu frecuencia se ha dado, ni de

la capacidad portante y estructural reales que tiene esta columna, confinada por un

suelo que ha sido capaz localmente de reducir su radio. Todos estos

desconocimientos se acumulan justificando la adopcin de factores de seguridad

que individualmente parecen razonables, pero acumulados provocan valores que

resultan escandalosamente conservadores.

La manera de centrar estos valores es mediante la realizacin de campos de

pruebas, su excavacin y su investigacin, amn de ensayos de prueba de carga.

Desgraciadamente estas pruebas significan frecuentemente un costo desmesurado

respecto a la propia obra, amn de que generalmente no se dispone de espacio para

realizarlo, o del tiempo necesario, o bien los proyectos no admiten un grado de

identificacin tan alto en origen, por lo que se descarta su aplicacin en esta fase, o

bien se recurre a continuar con los habituales Factores de Seguridad que suelen

cubrir la mayor parte de eventualidades.

El camino de mejora de la tcnica es claro: se debe avanzar en la

caracterizacin de la columna real, tanto en su posicin durante la perforacin,

como en su seccin en cada cota como en la evaluacin de la resistencia de cada

tramo. A partir de ah, con informacin suficiente, los factores de seguridad a

adoptar sern comparables a los del resto de tcnicas opcionales a sta. En ese

momento el jet registrar un incremento de competitividad frente al resto,

manteniendo sus actuales ventajas y reduciendo parte del costo fruto de la falta de

control.

Ya se est actualmente en este camino trabajando en campos independientes

tales como el control y guiado de la perforacin, los ligantes alternativos al cemento

con cualidades similares y costos menores, la optimizacin de las toberas para

minimizar las prdidas de carga a su travs y mtodos de medicin del rea real de

la columna a cualquier profundidad sin necesidad de excavacin, entre otros.

Actualmente el mtodo del cilindro elctrico ya es operativo para medir dimetros

de columnas de jet simple en la mayora de circunstancias con una precisin del 10

15 % y est en desarrollo para columnas mayores.

Ausencia de Normativa vinculante.

Pese a que hay diferentes borradores y Normas recomendativas, stos

responden a planteamientos tan dispares en su partida, en sus metodologas y en

sus objetivos que, con el sano fin de no excluir a nadie caen en que son tan

generales que no son una gua o norma de aplicacin prctica, lo cual reduce su

funcionalidad; aplicando un smil legal, pueden ser buenas Leyes pero falta el

Reglamento que los haga prcticos y organice un poco la oferta de esta tcnica en

el pas.