Problemática cuando perforamos por debajo del nivel freático

En muchas ocasiones no veremos en el compromiso de tener que realizar perforaciones en las que el punto de emboquille se sitúe por debajo del nivel freático (anclajes, inyecciones, etc.). No es un encargo sencillo, ya que normalmente tendremos un flujo de agua desde el terreno hacia la obra, y en el peor de los casos, arrastre de terreno. Como decía, no es trago de buen gusto, así que para llevar a buen puerto la tarea es importante conocer los aspectos que rodean o condicionan que este tipo de fenómenos puedan ocurrir, las consecuencias de que ocurran y conocer las posibles soluciones que eviten o minimicen el daño.

Lo primero que hay que plantearse, ¿es posible que nuestra obra esté afectada por estos fenómenos?, ¿se dan las condiciones necesarias para que tengamos un flujo de entrada de agua a nuestra obra?, ¿y de arrastre del terreno? A todas estas preguntas intentamos darle respuesta en un post anterior (pinchar aquí), así que te recomiendo que le eches un vistazo antes de continuar leyendo.

Dicho esto, en el post de hoy vamos a centrarnos en qué tipo de consecuencias vamos a tener en nuestra obra cuando estamos perforando por debajo del nivel freático. Puede que no pase nada, que sólamente nos entre agua o que el flujo de agua arrastre terreno. Vamos a ver qué pasa caso por caso considerando que no tomamos ninguna medida preventiva.

NO PASA NADA

Pues una alegría, para que vamos a decir otra cosa. Pero ojo, esto no pasa porque sí, no es una casualidad. La razón por la que al perforar no tenemos entrada de agua es porque el terreno es impermeable (arcillas, por ejemplo) y a pesar de que el agua que está alojada en los poros del terreno tiene una cierta carga hidráulica (que dependerá de la altura de agua en ese punto), y por lo tanto hay un gradiente hidráulico, su baja permeabilidad permite que el caudal que genera ese gradiente sea insignificante.

En la siguiente fotografía podemos ver unas perforaciones que se encontraban unos 5.0m por debajo del nivel freático, pero el terreno estaba constituido por unas arcillas muy consistentes, por lo que las afecciones fueron inexistentes. El agua “sucia” que se ve es el agua de barrido de la perforación.

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En este apartado podemos incluir el hecho de que tengamos algo de entrada de agua en la obra (además de la que usemos como elemento de barrido), pero que no genere ningún problema desde el punto de vista técnico, de seguridad de las estructuras adyacentes o de operatividad en los trabajos.

ENTRADA CONSIDERABLE DE AGUA

Puede ser que la única consecuencia que tengamos sea la de una entrada de agua en el recinto de la obra. Podemos considerarlo un mal menor, ya que los problemas que nos van a aparecer son en general sencillos de resolver.

Lo primero que habrá que hacer es estimar el caudal que nos va a entrar procedente de la perforación:

  • A mayor diámetro de la perforación, mayor superficie específica por metro lineal y por lo tanto mayor caudal.
  • Mayor permeabilidad del terreno, más caudal.
  • Inclinación de la perforación respecto a la horizontal. Esto supone tener más carga hidráulica por metro lineal de perforación.
  • Conforme vayamos perforando, la superficie específica del taladro irá aumentando, provocando un aumento progresivo del caudal de agua.

Teniendo un orden de magnitud de caudales podremos evaluar mejor la magnitud de los problemas a los que tendremos que hacer frente. Pasamos a describir los principales:

  • Tendremos que disponer un sistema de bombeo que evacue la entrada de agua en la obra. Es posible que estemos perforando con agua como elemento de “barrido”, por lo que lo único que habrá que hacer es re-dimensionar el sistema. Si no existe un sistema de decantación en la obra, se deberá instalar uno, ya que aunque el material no arrastre finos de manera peligrosa, bien es cierto que el agua no viene clara y cristalina, por lo que no debe evacuarse a la red general directamente.

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  • La plataforma de trabajo puede dañarse más de lo que lo haría en condiciones normales.
  • El flujo de agua es en sentido contrario al de la perforación, por lo que puede ralentizar la producción.

 

  • El flujo de agua puede dificultar e incluso impedir la instalación de anclajes o tuberías de inyección. En estas condiciones de trabajo, lo normal es que los manguitos se dañen.

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  • El flujo constante de agua puede hacer completamente imposible que la inyección de relleno que hay que hacer cuando ejecutamos anclajes e inyecciones se realice de manera adecuada, ya que la corriente de agua nos lava la lechada de cemento inyectada.
  • Las actividades se vuelven más impredecibles y más penosos. El nerviosismo y la improvisación pueden incrementar el riesgo de accidentes.

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  • En el caso de los anclajes en un muro-pantalla, si el drenaje es importante, podemos producir un considerable descenso del nivel freático en el trasdós de la pantalla o el pozo. La consecuencia directa es que los poros que antes estaban rellenos de agua, ahora no lo están, por lo que las edificaciones y estructuras cercanas pueden sufrir asentamientos diferenciales.

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ARRASTRE DE TERRENO

Es sin duda el peor de los escenarios posibles. El flujo de agua es de tal intensidad que es capaz de arrastrar el terreno. Si el terreno es granular, lo normal es tener arrastres únicamente de la matriz fina (arcillas, limos y arenas finas), pero puede llegar a arrastrar partículas de tamaño grava. Si el terreno es rocoso, lo que suele ocurrir es un lavado del material que rellena las fisuras de la roca.

En los casos más graves el arrastre de terreno es evidente, pero hay a veces que puede ser complicado valorar si el terreno que procede de la perforación está dentro de lo normal o no. El planteamiento sería el siguiente: tenemos que comparar el material que se nos acumula justo al pie del emboquille del taladro y en el sistema de decantación, con el que teóricamente debemos extraer de los taladros. Este ejercicio está lleno de varias incertidumbres, pero nos puede dar idea de qué es lo que está pasando.

Las consecuencias de estos arrastres dependerán del volumen y tipo de partículas que el flujo arrastre, pero como mínimo compartirá las comentadas en el punto anterior.

  • El empuje sobre el útil y el varillaje de perforación se verá incrementado.
  • La colocación del anclaje o los tubos de inyección se complicarán más si cabe que en el caso en el que sólo teníamos entrada de agua.

  • Si las perforaciones se realizan desde un pozo de reducidas dimensiones, la evacuación del material es un aspecto a tener muy en cuenta.
  • El consumo de material de inyección se verá incrementado al tener que rellenar los huecos dejados por el terreno que ha sido arrastrado.
  • Al desaparecer el terreno, el grado de compacidad del terreno disminuye, por lo que los parámetros usados para el diseño (por ejemplo, el coeficiente de adherencia en el cálculo de anclajes) deberían ser revisados.
  • El más grave de todos. Si la cantidad de terreno que se arrastra es importante, se pueden producir asentamientos en superficie, pudiendo verse afectadas edificaciones o viales.

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Pensemos las consecuencias que esto puede tener el cimiento de una presa.

Es difícil quedar indiferente después de leer las posibles consecuencias que puede provocar una eventual entrada de agua-terreno en la obra. Es muy importante para evitar lamentos, evaluar las probabilidades reales de encontrarnos en una situación como esta, y ponerse siempre del lado de la seguridad. Es mucho mejor tener medidas preventivas preparadas, y si el tema luego no es tan grave ir retirándolas, que buscar soluciones sobre la marcha. Esto último siempre lleva consigo paradas de producción importantes como mínimo, por no hablar si se producen daños a terceros…

Una frase que puede resumir esta filosofía es:

Prepararse para lo peor. Esperar lo mejor

Espero que os haya resultado interesante este post. En futuros post entraremos de lleno en las posibles soluciones que nos ofrece el mercado para hacer frente a este tipo de situaciones. Nos vemos. Muchas gracias.

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2 Comentarios

  1. Bran
    enero 14, 15:33 Reply
    Hola Nacho, tengo una pregunta sin resolver desde hace casi 10 años e igual, a partir de tu experiencia, puedes darme algo de luz. La cuestión es ¿a partir de qué gradiente hidráulico puede producirse el lavado de elementos que se estén ejecutando in-situ como hormigonado de pilotes, pantallas, anclajes y otros? Saluds
    • Desdeelmurete
      enero 14, 16:21 Reply
      Hola Bran, Pues mira, es una respuesta que deberían de dar las normas UNE correspondiente, pero en este tema se lavan las manos (como en muchos otros). No es que no den cifra, es que ni tal siquiera lo apuntan como un problema. Ya ves. A mí también se me planteó un problema real de este tipo: se pensó en cambiar una losa por pilotes "in-situ", pero al recinto entraba agua y, por tanto, el bombeo era constante. En un libro de la UPV encontré un valor, pero hablaría de memoria. El libro no lo tengo conmigo ahora mismo, pero en cuanto lo tenga te doy el dato y la referencia del libro. El caso es que entonces decidimos que no se hormigonaba "in-situ", y en una parte fue la losa y en otra pilotes de hinca. En mi opinión si hay bombeo o la zona está afectada por las mareas, ni se debe hormigonar ni inyectar, entre otras cosa (aunque suene triste), porque no hay normativa que nos proteja. A ver si alguien aporta algo más. Muchas gracias

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