CAPíTULO XII

CIMENTACIONES POR TRANSfORMACIONDEL SUELO

§ 1. Por sustitución del suelo. - Con colcho nes de arena y escollera

(Lisboa y Túnez) . - Con colchones de are na y cajones de hormi gón ar­

mado (Huelva) . - Con enlajinados. - Con plataforma s de hormigón

ar mado .

§ 11. Por petrificación del suelo. - Con inyeccion es de cemento en

polvo. - Con inyecciones de mortero. - Recalzos de cimientos. - Ci­

mientos completos. - Saneamiento de terrenos fangosos . - Consolida..

ción de pedraplenes. - Dosificaciones. - Conclusión.

§ 111. Por defensa del lecho. - Con escollera. - Con gaviones. - Con

zampeados de fábrica u hormigón armado.

§ IV. Por compresión del terreno. - Sistema Cornpresol. - Por in­yecciones de are na (Metropolitano de Madrid) .

§ V. Por congelación del suelo. - Sistema alemán. - Sistema sueco .

§ V1. Por saneamiento del suelo.

§ 1. P or sust it uci ón del suelo

Con colchón de arena y escollera. - En terrenos muy fa ngosos ,indefinidamente compresibles, se está empleando con alguna fre­cuencia la solución de sustituir el fango en cie rta profundidad yanchura por arena que reparta el peso de la superstructura sobreuna gran superficie de fango.

Sobre este primer colchón de arena puede extenderse un segundocolchón de escollera, y sobre éste se levantan los pilares de fábricaunidos por bóvedas o tableros.

Fig. 228. ~Iuelle de Santos (L isboa) ,

270 SECUN DA I' AR T E.- P ROCE D Il\ I IENTOS DE CI ME NTACI ÓN

De est a manera se han cimentado algunos trozos de muelle enLisboa y en Túnez.

'A pesar de t antas precau ciones, en Lisboa se movieron y hastase derrumbaron algunos trozos de los mu elles así ciment ados, por10 que creemos útil detallar estos accidentes, para evitar su repeti­ción en casos aná logos.

Dos son los mu elles del puerto de Lisboa: los de la Aduana yde Santos, en los que, por encont ra rse el terreno firme a gran­

des profundida­des , se creyó me­j o r cimentadospor aquel proce­dimiento de sus­titución del suelo.

Las estructu­ra s de ambos sonm u y parecidas;la sección delmuelle de Santosse representa enla figura 228 (1).

Se dragó elfango en 2 m. dealtura, sustitu­yéndolo por uncolchón de are­na , sobre el qu ese extendió un

segundo colchón ele escollera, que a su vez se enras ó con una sole­ra de hormigón, ejecutado por aire comprimido, con la campanapneum ática de la página 181.

Sobre esta solera y a distancias ele 14 m. ele eje a eje , se apoya­ron un as pilas ele 7 m. ele altura y 4 m. de ancho, const it uídas portres bloques superpuestos de 130 toneladas cad a uno. Sobre esas

(1) La sección del muelle de la Aduana se describe en el pr imer tomo, pág . 3 10, del Coursde Traoaux Marilime., de Quinette de Roncemont. Es aná loga a la anterio r, pero sólo se cimen­taron las pilas ind ependientem ente por aire comprimido sobre el colchó n d'e arena, si n llegar alfir me.

CAPÍTULO XI [, - CDlENTACIONES POR TRANSFORMACIÓN DEL SUELO :27 1

o

~I,

~~~~~_i.. _----- - -- - - - ...Fi g. 229. Muell e de Túnez y sección de las pil as .

rompieron suequilibrio.

Sensible es(lue no se hubiesesondeado previa­mente el terreno,que a priori se creyó constituído por una capa de fango muy pro­funda. Seguramente que entonces se 'hubiera n cimentado las pilas

pilas se apoyan unos tramos o dinteles de hormigón armado, de10 m. de luz, en los que se elevaba la superstructura delmuelle, formada por un muro de bloques concertados de SOtoneladas.

El primer muelle, de la Aduana, sufrió en 1897 t111 corrimientoen 250 m. de su longitud, que llegó a alcanzar una flecha de 19 rn.

Se atribuyó ese movimiento a una precipitada ejecución de los pe­draplenes y relleno.

El muelle de Santos, terminado en 1915, prestó intensísimo ser­vicio durante la guerra. Pero el año 1922, a causa de unas profun­das socavaciones delante de una parte del muelle, que no se tuvola precaución de rellenar de escollera, se derrumbó por corrimientoun trozo de muelle de 60 m.

El corrimiento de los fangos del subsuelo que determinó aquelaccidente fué muy probablemente provocado por la inclinaciónde 0,02 por metro del terreno firme en que se extendía el fango.Este, que sólo tenía en aquella zona, según se comprobó después,

un espesor ele 3 ~a ti m., alser C01ll- , - - - -,- - , ''';' '' -

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diente de éste, ~ . • -tan pronto comolns socavacionesfrente al muelle

272 SEGU:\DA PA RTE.- PROCEDDlI E NTOS DE CI MENTACI ÓN

del muelle sob re el terreno firme, evit ándose los enormes perjui­cios ocurridos.

En Túnez parece haberse obtenido mejor resultado con un pro­cedimiento análogo.

Para constituir el suelo artificial se dragó también en el fangoun espesor de 2 m., sustitu ído con arena pura. Se extendió sobreésta una escollera de caliza de 5 a 50 kg . de peso con una anchurade 24 m. (fig. 229).

Sobre la escollera, enrasad a con piedra menuda por medio debuzos, se const ruyeron en seco, por medio de paredes móviles, laspilas de fábrica de 2,70 X 5,'10 m. de base. P ero se tu vo la precau­ción de ali gerar estas pilas con un hueco central de 4 X 3,30 m.

Sobre estas pilas se apoyaron viguetas metálicas cubiertas porpalastro ondulado y 0,10 m . de hormigón pobre, qu e constituyó elcimiento del pavimento de ent aru gado de madera . Entre las pilasse contuvo el t erraplén por ot ro escollerado, que se coronó con unmurete de fábrica.

I ..a gra n ligereza de esta dispos ición, y sobre todo su pequeñaaltura de 5 m ., han contribuido a qu e no se malogre el muelle.

Pero para gra ndes calados son necesari as ot ras disp osicion es qu epasamos a estud ia r .

Con colchones de arena y cajones de hormigón armado.-De unconcienzudo est udio realiz ado por el ingeniero director del puerto deHuelva, D . Francisco l\Iontenegro , de los muelles en terrenos fan­gosos de Rotterdam, Ymuiden , Kobe y Makassar (1), y de experi­mentos hechos por el mismo sobre los fan gos del puerto de Huelva,qu e alca nzan profundidades de más de 20 m ., dedujo muy racional­mente tan expe rimentado técnico que para const ru ir un muelle de fá­brica estable sobre fangos profundos hay qu e resolver dos dificultades:

Primera : Reducción del emp uje lateral del t erraplén en la mayorproporción posibl e.

Segunda: Aumento de la resisten cia del subsuelo para que puedasoport ar tanto el peso del muro como el del terraplén.

La solució n radical de estas dificultade s consiste sencilla mente

(1) En la Revista de Obras Públicas de 19 y 26 de ene ro y 2 de febrero de 1911. el S r. Mo n­tenegro reprodu ce todos los muelles construídcs en Rotterdam y les detalles y cálculos de los ca­jones que se van a constru ir en Huelva.

CAPÍTULO XII.- CIMENTACIONES POR TRANSFORMACIÓN DEL SUELO 273

en sustituir el terreno malo por otro bueno, 10 que es muy factiblecuando se dispone, como en el puerto de Huelva, de poderosos me­dios de dragado.

Para conseguirlo, se excava en el fango una zanja longitudinal

Fig. 230. Muelle de Huelva,

de 50 m. de anchura hasta la cota de B. M. de - 15 m. (fig. 230),con extensos taludes de ambos lados; se sustituye este fango porarena, recreciendo este terraplén hasta un nivel de 4 m. por encima dela futura rasante de los muelles.

Con estas operaciones se consigue el doble objeto de oponeruna masa considerable de arena al empufe lateral de los fangos dela margen; al mismo tiempo se producirá sobre el fondo de la exca­vación una presión de unos 5 kg. por cm.", casi doble de la que elmuelle cargado ha de ejercer.

Una vez que el equilibrio de esta enorme sobrecarga esté com­probado, se draga la arena del terraplén hasta la cota - 10, Y sobreel colchón de arena de 5 m. de espesor que aun queda, se fondearánlos cajones de hormigón armado descritos en el capítulo X, pági­na 240, que con su amplia base de 17 m. resistirán con amplitud elreducido empuje del terraplén de arena que volverá a sustituirel dragado (1).

Con estas precauciones puede confiarse en la estabilidad per­manente de ese muelle de gran calado, a pesar de la profundidadexcepcional de aquellos fangos.

(J) Las obras de este muelle de Huelva comenzaron en febrero de 1924. En un año se han

dragado ya 1.200.000 m.a de fangos y se han rellenado 1.100.000 m.a de arena. En breve se co­menzará la ejecución de los muros-cajones.

18

Fig. 231. Enfajinados.

274 SEGUNDA PARTE.- PROCEDIMIENTOS DE CIMENTACIÓN

Con enfajinados.- En Holanda, desde tiempo inmemorial, sesustituye el suelo, frecuentemente fangoso, de aquellos ríos por

plataformas enfajinadas de granextensión y grueso, que repartenlas presiones de muros y terraple­nes sobre grandes superficies.

Las faji nas están formadas conramas flexibles de álamos, sau­ces, olmos y otras maderas lige­ras atadas en rollos de 10 a 15 cm.de diámetro.

Se colocan varias capas de es­tas fajinas en dirección normalunas a otras y atadas entre sí concuerdas alquitranadas (fig. 231).

Una vez dragado el terreno enque ha de cimentarse, se trans­

porta allí por flotación la plataforma de fajinas, previamente fa­bricada, y se la fondea last rándola con una capa de escollera. Enla planta de la figura se representan las fases sucesivas del enfa­jinado.

A veces. con objeto de alcanzar grandes profundidades de Cl-

Igi

1\

I'ig. 232 . )luelle de Rynhaven .

mientos, sin cargar sensiblemente el terreno, el 'número de plata­formas enfajinadas .es considerable.

Fig. 233.

CAPÍTULO XII.- CIMENTACIONES POR TRANSFORMACIÓN DEL SUELO 275

En el nuevo muelle de Rynhaven, en Rotterdam (fig. 232), sepusieron 9 plataformas de unos 0,75 m. de grueso, cuyo principalobjeto era el de contener el empuje del terraplén. Este se apoyabaprincipalmente sobre un muro de pie y se revestía su talud conun encachado en seco, hasta obtenerse el equilibrio del terraplén.

Por último, se construía el verdadero muro muelle, que seapoya sobre el emparrillado del pilotaje y se rellenaba el huecocon gravas ligeras, para reducir así los empujes.

E n España no se ha aplicado este procedimiento, que puedesustituirse ventajosamente por otros.

Con plataformas de hormigón armado. - Cuando el terreno enque quiere cimentarse es muy flojo, pero queda descubierto en ba­jamar o en estiaje, pueden construirse plataformas rígidas de hor­migón armado, de superficie bastante para que la presión por cen­tímetro cuadrado sea inferior a la que el terreno resiste (1).

Este procedimiento de cimentación se emplea con gran frecuen­cia para tajeas y alcantarillas, y hasta para pontones, constru­yendo una plataforma general, según vimos en el primer tomo (pá­gina 251), con 10 que no sólo se reduce la presión sobre el subsuelo acifras insignificantes, sino que la partecentral de la plataforma, situada entrelos apoyos, sirve como zampeado y de­fensa del lecho contra las socavacionesque pudieran producirse.

Cuando se teman deslizamientos la­terales de la plataforma por los em­pujes oblicuos a que puede estar some­tida la obra, puede combinarse el siste­ma de plataforma de hormigón armadocon un pilotaje que la clave y sujetecontra el suelo, como hemos indicadoen la figura 233.

Se obtienen así otras ventajas: la de que se añade la adherencialateral de los pilotes a la reacción vertical del terreno comprimido

(1) Los terrenos fangosos resist en poco más de I kg./cm. 2 • Así es que no debe sometérseles

a presiones superiores a 0,5 kg./cm. 2 • En cada caso deben hacerse experiencias para comprobarla resistencia efectiva del terreno.

2 71 SEGUNDA PARTE.- PROCEDDIIENTOS D'E CIMENTACIÓN

por la plataforma, y que, ade más, se comprime el t erreno compren­dido entre los pilotes.

Sin embargo, para t ener la seguridad de que los pilotes cont ri­buyen a la resistencia, es imprescindible asegurarse de la perfectarigidez de la placa o plataforma armada y de que ésta no estará so­metida a esfuerzos de flexión producidos por la adheren cia desigualde los pilotes, que muchas veces se aflojan al pasar algún t iempode su hinca (1).

§ 11 . Por petrificación del suelo con inyecciones de cemento

I nyectando cemento en polvo o en lechadas, o con morterosflúidos, en los poros de un suelo de arenas o gravas, se petrifica unterreno permeable, transformándolo en un macizo compacto, quepuede ser el propio cimiento.

Con inyecciones de cemento. - La primera ap licación que cono­cemos consistió en inyectar cemento en polvo, por aire comprimido,dentro de la arena sumergida (2).

Una vez limitado por un recinto de pilotes y t ablest acas el vo­lumen del suelo que se quiere transformar en mortero, se divide suplanta en cuadros de 20 a 25 cm ., y en el centro de cada prisma seintroduce la lanza de inyección.

Era un tubo de unos 38 mm. interiores, estirado en su extremo,en el que se abrieron aguj eros de unos 9 mm. Este tubo comunicabapor medio de una manguera de goma reforzada con el compresorde aire. Sobre dicho tubo se inj erta un inyector, que pe rmite la as­piración e impulsión del cemento en polvo por la corriente del airecomprimido a 10 largo del tubo.

El polvo de cemento, arrastrado por el aire a través de las arenas,queda retenido por las arenas mojadas que envuelven el extremodel tubo.

Al levant arse éste y cesar en aquella zona la inyección del aire, laarena húmeda asienta y constituye un mortero con el cemento que

(1) Un incid ente de esta índole ha sido descrit o en un artículo sobre <' Inyecciones de mor­tero», por D. Alfonso Peña.-Revisla de Obras Públicasde 1.0de mayo de 1926.

(2) Fondations par injeclion de cimenl au moyen de l'air comprimé, par M. Chemin.-Anna­

lesdesPonlsel Chaussées, 1895, primer semestre, pág. 108.

.,

CAPÍTULO XII.- CIMENTACIONES POR TRANSFORMACIÓN DEL SUELO 2 77

la envuelve. Al cabo de unos días el aluvión se ha t ransformado enmortero que endurece de día en día.

E l t ubo se suspende de una grúa móvil, para facilitar su movi­miento .

Conviene, además, que el aire comprimido esté algo caliente,para evitar que el enfriamiento que se produce por la aspiración delcemento no provoque la precipitación del vapor de agua sobre elcemento, cuyos grumos, al fraguar, podrían obstruir el eyector ylos agujeros de la lanza.

E l cemento que ha de inyectarse se proporciona con los volúme­nes correspondientes a cada inyección.

Con inyecciones de lechadas de cemento o mortero. - Pero desdeentonces acá se han gene ralizado singularmente las inyecciones demortero flúido de cemento, merced a la práctica adquirida de loscompresores de aire, que constituyen uno de los medios auxiliaresde mayor utilidad en la ejecución de las obras.

Creemos , pues, que la petrificación de los aluviones permitiráresolver muchos problemas de cimentación con economía y rapidez.

Examinemos algunas de sus aplicaciones.

Recalzos de cimientos. - En muchos viejos puentes españoles,y especialmente en algunos de la provincia de Madrid, cimentadosa la antigua usan­za con precariospilotajes y empa­rrillado de made­ra, en los aluvio­nes de caucestorrenciales, hasido preciso re­calzar los cimien­tos socavados (1).

Para ello seconstruyen pri­mero unas ata-

Fig. 234. Fig. 235.

(1) Detallado en la Revista de Obras Públicas de \.0 de abril de 1926. T rabajos ejecutados

bajo la dirección del ingeniero jefe D. Francisco de Albacete, por el Ayudante D. Aurelio Arnal.

278 SEGUNDA PARTE.- PROCEDIMIENTOS D'E CIMENTACIÓN

guías de hormigón (figuras 234 y 235), que encierren' toda lapa rte del cimiento socavado, y se dejan empot rados en el hormi­gón unos tubos de acero de 5 cm., dispuest os en abanico, de modoque sus extremos estén en alturas y sit uaciones diferentes.

La instalación para las inyecciones (fig. 236) comprende:

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f'L/I/lT#

Fig. 286.

Un motor de esencia de 20 C. V.Un compresor de aire de 3.900 litros por minuto y presiones

normales de 7 a 9 atmósferas.Un recipiente compensador de aire comprimido con man ómetro,

purgador y válvula de seguridad; yUna amasadora, especialmente construída para las inyecciones

a presión.Antes de empezar la inyección se rellena el socavón con piedras

y cantos bien retacados, para disminuir el volumen de los hu ecos.Los tubos llevan en su extremo superior una rosca para ato rni­

llar en ella las mangueras flexibles que desde la amasadora han deservir para la inyección de la lechada de cemento. '

Se inyecta primero agua por cada uno de los tubos, para limpiar

CAPÍTULO X II.- CIMENTACIONES POR T RANSFO RMACIÓN DEL SUELO 279

de fango t odo el socavón, y una vez que sale el agua limpia por losdemás tubos, se procede a la inyección de cemento, a razón de100 kg. de portland por SO litros de agua, pues aquí no se creyóconveniente añadirle arena.

Los tubos se van retirando a medida que se observa que el ce­mento ha macizado todos los huecos, 10 que se advierte porque salela lechada por los tubos inmediatos.

Los gastos de recalzo de una pila y un estribo (en 1925), en lasque se inyectaron 50 toneladas de portland, fueron de 33.000 pese­tas por metro cúbico, coste algo elevado, por efecto del pequeñovolumen de fábrica a realizar.

Cimientos completos. - Es evidente que en muchos terrenosde aluvión se puede con este procedimiento petrificar el lecho, cons­t ituyendo con su arena y gravas un monolito de hormigón de mayorcompacidad que los hormigones sumergidos, que, además, en estoscasos exigen un costoso dragado previo del terreno.

Por medio de un recinto de tablestacas metálicas, que puedenretirarse después, o de hormigón armado, que constituyen una de­fensa y un refuerzo del propio cimiento, se contiene lateralmente ladispersión del cemento inyectado.

Por el fondo, en cambio, puede extenderse el cemento con máslibertad; pero el desperdicio del mortero puede siempre limitarse, unavez que se haya conseguido solidificar el terreno en la profundidadque se necesite alcanzar para sustraerlo a las socavaciones.

Hay que tener en cuenta, sin embargo, que cuando los lechos seande arena fina y compacta, la inyección de las lechadas de cementoson muy difíciles, a menos de emplear cemento en polvo, como en elejemplo antes citado.

A medida que los aluviones son más gruesos y los huecos mayo­res, por tanto, se facilitan las inyecciones y puede añadirse arenaal cemento en proporción que puede llegar a ser la de los morterosordinarios, de 300 kg. de portland por metro cúbico de arena.

Si la corriente subálvea fuese sensible, puede convenir el empleode cementos rápidos.

Saneamiento de terrenos fangosos. - Para consolidar un terrenodesigual y flojo de arenas y fangos, con algunas capas de arcillas,

280 SEGUNDA PARTE.- PROCEDIMIENTOS D'E CIMENTACIÓN

en el que una gran placa de hormigón armado sobre pilotes de ma­dera no bastó para resistir siquiera la carga de los macizos de hor­migón para basamento de las máquinas, nuestro compañero donAlfonso Peña, que fué posteriormente consultado, propuso y em­pleó con éxito la inyección bajo la placa, de mortero de 400 kg. deportland por metro cúbico de arena, al que se añadió una cuartaparte de polvo de escorias (1).

Con 6 atmósferas de presión se llegó a inyectar hasta 7 m ." poralgunos aguj eros abiertos en la placa, con un total de 45 m." en14 orificios.

Posteriormente, y en el contorno del ed ificio, a 1 m. de él y a3 m. de distancia unos de otros, se realizaron una serie de sondeosen el terreno , por los que se inyectó la misma mezcla, consiguiendoasí sanear por completo un suelo antes inundado de agua y conso­lidarlo visiblemente, formando una base capaz de dar reacción so­bre la placa, para qu e ésta no sufriera las flexiones qu e la habíanquebrantad o,

Consolidación de pedraplenes. - E n el diq ue No rte del pue rtodel l\Iusel (Gijón), el di rector de aquellas obras, D. E du ardo de

';d,OO

1\Jku,() .:le.

pM:Juv )~\,~ [[Fig. 236 bis.

Castro, está también empleando en gran escala las in yeccion es demortero para consolidar 60.000 m ." de escollera menuda ent re los

(1) Pueden leerse interesantes detalles de esta aplicación en un articulo del Sr. Peña, enla Revista de Obras Públicas de 1.0de mayo de 1923.

CAPÍTULO XII.- CUlENTACIONES POR TRANSFORMACIÓN DEL SUELO 281

muros longitudinales y transversales que constituyen el ent ramadode aquel dique (1).

Esta piedra suelta se desparrama con facilidad en cuanto se abreun boquete en cualquiera de los muros, por el que sale el materialde relleno; quedaent onces el esquele-to de los muros ais-lados, sin la resis-tencia para aguan-t ar los embates delmar (fig. 236 bis).

Para evitarlo, seaglomera el rellenohast a por debajo dela bajam ar, por me­dio de inyeccionesde mortero de ce­mento.

Se realiza la ope­ración en la formasiguiente (fig. 237):

Con una perfora­dora movida por ai­re comprimido seintroduce en el re­lleno un tubo verti­cal de 5 cm. Paraconseguirlo se ator­nilla a un extremodel t ubo una pieza Fig. 237.

de análoga forma ala de las culatas de las barrenas, sobre la cual actúa el ma rtillode la perforadora.

Una vez que ha llegado el tubo a los 7 m. de profundidad que sequiere alcanzar, y lavado su fondo con agua a presión para limpiarsu extremo de obstáculos, empieza la inyección por el tubo de acero

(1) Se detallan estas operaciones en la Revista de Obras Públicas de 15 de mayo de 1926.

282 SEGUNDA PARTE.- PROCEDIMIENTOS D'E CIMENTACIÓN

unido por otro flexible al inyector. Este lleva un recipient e en elque se mezcla con una fuerte corriente de aire la arena, el cementoy el agua; es decir, que el mismo inyector hace el papel de amasa­dora. Una vez la mezcla bien hecha, se la inyecta con una presiónde 7 kg. jcm .", suficiente para formar un hormigón muy compacto.

Cuando no se puede inyectar más, se saca el tubo unos 50 cm.y se continúa la inyección, hasta que su boca inferior llegue a unosSO cm. del suelo.

Con cada perforación se consolida una zona de 2 a 3 m." de diá­metro. Se hace primero una fila de inyecciones a 2 m. de distancia,y los siguientes 2 m. de la anterior, y a t resbolillo.

Con seis obreros se pueden así inyectar diariamente 12 m." demortero, que consolidan unos 36 m." de relleno, convirtiéndolo enhormigón.

El aire para la perforadora y para el inyector se comprime porun motor eléctrico de 55 caballos acoplado al compresor.

Dosificaciones de los morteros. - Respecto a la dosificación delos morteros, puede variar con arreglo al objeto que se persiga y ala calidad de los aluviones que se trata de solidificar.

Para solidificar suelos de arena compacta hay que emplear ce­mento en polvo o lechadas de cemento puro; a medida que los hue­cos del aluvión sean más gruesos, puede aumentarse la proporcióny el grueso de las arenas del mortero, y hasta emplear gravillas, sise trata de consolidar gruesos aluviones o escolleras, forzando en­tonces la presión del inyector con dosificaciones de 400 a 500 kg.por metro cúbico de arena.

Si se trata sólo de comprimir el terreno ocupando sus huecos,basta una mezcla pobre con materiales áridos que circulen bien(arenas con escorias de alto horno o con granos finos de puzolana,trass, etc.) y presiones de 6 a S atmósferas, cargando el terreno su­perficialmente para evitar que estalle y que se entumezca.

En terrenos sumergidos, y principalmente por aguas saladas oselenitosas, conviene asegurarse si se deslava el mortero inyectadoo si, como ocurre muchas veces, no traba éste con el fango. Enton­ces, opina el autor, como el Sr. Peña en su citado artículo, que serámejor emplear cementos rápidos del tipo Zumaya, pues en el ama­sado en hormigonera y tiempo de inyección no se tarda más de

CAPÍTULO XII,- CIMENTACIONES POR TRANSFORMACIÓN DEL SUELO 283

10 ó 12 minutos por pastada de 1 m.", dando, por tanto, tiempopara efectuar las operaciones antes de que se inicie el fraguado.

Para acelerar el fraguado, en el dique del Muse1 antes citado, ladosificación del mortero era en volumen de 1 de port1and, 0,50 decemento rápido tipo Zumaya y 1,5 de arena; pero se perdía muchotiempo en la limpieza frecuente del eyector por efecto del rápidofraguado del Zumaya, que obstruía el tubo; por esta razón se sus­tituye hoy este cemento rápido con puzolana alemana de Ander­nache,

Conclusión. - La reseña de estas aplicaciones y el éxito obte­nido por los ingenieros del Metropolitano de Madrid con inyeccio­nes de arenas y morteros, de que luego hablaremos al ocuparnos delos procedimientos para comprimir el suelo, demuestra el anchocampo que se abre al nuevo procedimiento de petrificación de todoslos terrenos de aluvión.

Aun en lechos subálveos, el deslavado de los morteros será mu­cho menos sensible que en los hormigones sumergidos, y el terrenosolidificado con inyecciones será más resistente que aquellas fábri­cas de dudosa homogeneidad.

Es, pues, seguro que los hormigones sumergidos están llamadosa desaparecer y sustituídos por estas petrificaciones del terrenocon inyecciones de cemento o mortero.

§ 111. Por defensa del lecho

En lechos socavables de aluvión hay que profundizar bastantelos cimientos para sustraerlos a los efectos destructores de las so­cavaciones,

Pero como estos terrenos son, generalmente, muy permeables,los agotamientos son costosos y resulta también difícil a veces lahinca de pilotes.

Pueden suprimirse las contingencias de una cimentación pro­funda, defendiendo todo el lecho del cauce debajo de la obra y en susinmediaciones.

Con escollera. - El procedimiento más económico es extender

284 SEGUNDA PARTE.- PROCEDIMIENTOS D'E CIMENTACIÓN

.una capa general de escolle;a a través de todo el cauce y con unaanchura algo superior a la de la obra.

Las piedras deben ser de bastante dimensión y peso, para queno las arrastre la corriente más violenta que pueda producirse enavenidas.

A ser posible, conviene regularizar la superficie de esta defensa.Una vez asegurada la permanencia de11echo, en las inmediacio-

Fig. 238. Construcción de la defensa d e escollera en el puente del Kursaal (San Sebastián) .

nes de la obra, los cimientos de sus apoyos no necesitan profundi­zarse. Basta construir para ello una plataforma de extensión sufi­ciente para resistir a la máxima presión. Pero como esta clase dealuviones socavables pueden someterse a presiones de 2 a 4 kg./cm.2 ,

no suele ser preciso ejecutar extensas plataformas, sino simplessoleras de hormigón ordinario.

Los zampeados de escollera se . emplean frecuentemente comodefensa de cimientos ordinarios, según veremos en el capítulo XIII.

Pero hay casos, como nos ocurrió, por ejemplo, en el puente delKursaa1, en San Sebastián (fig. 238), en que, más que defensa de los

CAPÍTULO XII.- CIMENTACIONES POR TRANSFORMACIÓN DEL SUELO 285

cimientos, la escollera vertida en todo el cauce constituye un zam­peado general (1).

En este puente, situado en la misma desembocadura del ríoUrumea, en el mar Cantábrico, hubimos de luchar con gra ndes di­ficultades de cimentación, por efecto de las mareas y de las violen­tas resacas de la barra. Por temor a las contingencias del aire com-

Fig. 239. Puente del Kursaal (San Sebastián) después de terminado.

primido en un emplazamient o t an exp uesto a violentos olea jes, nosdecidimos a cimentar por agotamientos (2); pero no siendo práctica­mente posible perseguirlos más allá de 3 m. de profun didad , porel sifonamient o de las arenas por debajo del recinto, nos decidimos

(1) La fotografía de la figura 23 8 representa el comienzo de las obras del zampeado gene ral

de escolle ra, qu e se compl etó y enrasó poste rio rmente .

(2) Ya refer imos en la página 198 la destrucción por las resacas de los cajo nes de

hormigón armado. preparados pa ra ese mism o puerto.

286 SEGUNDA PARTE.- PROCEDIMIENTOS VE CIMENTACIÓN

a reforzar esta cimentación con un zampeado general de escollera,de unos 50 cm. de grueso, tirada debajo del puente y a unos 5 m.aguas arriba y 10 m. aguas abajo. No ha sufrido 10 más mínimo estadefensa desde el año 1918, en que se ejecutó, y desde luego en estecaso ha resultado mucho más económico que si nos hubiésemosobstinado en profundizar hasta los 5 ó 6 m. necesarios los citnien­tos de los dos estribos y tres pilas del puente, representado por lafigura 239.

Con gaviones. -Cuando no se dispone de escollera y, en cambio,como ocurre con frecuencia, estos lechos de aluvión socavab1escontienen gravas gruesas, se puede sustituir la escollera por ga­viones, que son cajas o colchones de alambre galvanizado rellenosde aquellas gravas.

Estos gaviones tienen la gran ventaja de que, aunque fueren so­cavados en alguno de sus extremos, no son arrastrados por la co­rriente, sino que se pliegan al terreno.

La dimensión de las mallas del tejido metálico debe ser inferioral tamaño de la piedra de que se dispone para su relleno.

Es indispensable que el alambre de las cajas o colchones estébien galvanizado, y ocurre con frecuencia que los légamos que arras­tran las crecidas, no sólo rellenen los intersticios de la piedra, for­mando un hormigón de tierra, sino que incrusta el alambre con unacapa protectora. Sin embargo, al borde del mar suelen estos alam­bres oxidarse y destruirse rápidamente, a pesar de su galvanizado.

En España y en Marruecos hemos defendido con gaviones mul­titud de cauces, amoldándolos al terreno y en toda la anchura cu­bierta por las aguas, sustituyendo así la superficie socavable por otramás resistente a las erosiones de las avenidas.

Así hemos podido construir con grupos de pontones constituí­dos por tramos rectos de hormigón armado, sobre palizadas de pi­lotes de igual material, hincados a 4 ó 5 m. con martinetes ligeros,con enorme economía y velocidad sobre todas las demás solucionesposibles.

Ninguno de estos puentes, algunos ejecutados desde hace veinteaños, ha sufrido accidentes, a pesar de que uno de ellos, en Tetuán(figura 240) , sufrió una avenida cuyo nivel sobrepasó al de los an­denes.

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CAPÍTULO XII.- CIM ENTA CIONES P OR TRANSFORMACIÓN DEL SUELO 287

En cambio, en otro inmediato, llam ad o del Mogote, a 5 km.aguas arriba, con igual disposición , construído con mucha urgenciapor imperativas necesidades militares, y en el que, por la aparentedureza del terreno, creímos poder prescindir de la defensa de ga­viones, fueron socavadas dos de sus palizad as, ocasionando asien­tos de las mismas y en los tram os respecti vos de 20 a 30 cm. Hubo

Fig. 240. Puente en Tetuán .

que reforzar las pa lizadas con pilotes suplementarios y tajama resy proceder a la defensa del lecho con gaviones, 10 que ha bastadopara mantener intacto este puente desde hace diez años, a pesardel intenso tránsito que han exigido nuestras operaciones milita­res ent re Tetu án y Xauen.

Con zampeados de fábrica u hormigón armado. - En algunosríos muy socavables, los ingenieros franceses han llegado a defen­der el lecho median t e grandes y costosos zampeados de fábrica hi­dráulica, que const ituían los propios cimientos de los apoyos.

Como tipos clásicos de este procedimiento, citaremos dos ejem­plos:

En el puente-acueducto sobre el Allier (fig. 241), el zampeado

288 . SE GUNDA PARTE.- PROCEDIMIENTOS DE CIMENTACIÓN

general de hormigón mamposteado está defendido aguas arriba yaguas abajo con dos rastrillos más profundos, rellenos de hormigónsumergido entre recintos de pilotes y tab1estacas.

En el puente sobre el Ain, para el ferrocarril de Lyon a Ginebra(figura 242), se llegó a más; el zampeado, en su parte central, está

Fig. 241. Zampea do de l pue nte-acueduc to sobre el Allier.

formado por una seri e de bóvedas de hormigón invertidas, con elintradós reforzado por mampuestos concertados y sillares labrados.Asimismo, aguas arriba y , aguas abajo, se prolonga el zampeadocentral por dos superficies alabeadas, con despiezos y coste similaral de las bóvedas oblicuas.

Estos procedimientos, a pesar de su gran coste, mucho máselevado que el de otros sist emas de cimentación modernos y

seguros, son además precarios, pues en grandes avenidas puedenser destruídos los zampeados más resistentes porIa socavación deaguas abajo, que se va corriendo aguas arriba.

· c.\l'ÍTULO X II.- CD IENTACIONES PO R T RANSFO RMACIÓN DEL SUELO :'t>H

No deb en, pues, imitarse, y aun en los casos en qu e, por circuns­t ancias mu y particulares, conviniera emplear zampead os genera les.será siempre preferible realizarlos con hormigón armado. Debenent onces reforzarse, ag uas arriba yaguas aba jo, con dos tablesta-

Fig. 242. Puente sobre el Ain .

cados del mismo material cuyas barras se unan a las de la solera,y defenderse el tablestacado de ag uas abajo con gruesa escollera ogaviones . Sería entonces una exte nsión a los cimientos de lospuentes, de las plataformas de hormi gón armado qu e hemos apli­cado en pequeñas obras, según diji mos en el § I de este capít ulo.

De igual forma pueden cimentarse grandes y pesad os edificiosen terrenos flojos y hasta fa ngosos, sobre placas de hormigón ar­mad o, a las que se puede dar también secció n de bóvedas invertidas,que repartan uniformemen te las presiones. Debajo de éstas, paramayor seguridad, se puede sanear y consolidar e l te rreno con in­yecciones de mortero en la forma que hemos descrito en el § II deest a capítulo.

§ IV. Por compresión del terreno

Sistema CompressoI. - Ya indicamos en el § I, Plataformas delzormigón armado, que podían éstas reforzarse y sujetarse, c1aván-

19

2!l t! SEGUXD'A PA!{TE.- P!{OCEDDIIEXTOS DE CUIEXTACrÓN

dalas al t erren o con pilotes de ho rmigón armado que comprima nel terreno a su alrededor.

Pero esta acción secunda ria de comp resión del t erreno no es

_ _ _ _ 0 •• __ .•• . ~

Pi g. 24 ~ b. s . Compresi ón (1('1 suelo con p ilones Com pressol.

siempre eficaz, porque con frecuencia ocurre que los pilotes, con eltranscurso del tiempo, aflojan su contacto con el terreno, porqueéste muellee, por decirlo así.

En cambio, con los pilonos Compressol, de que nos hemos ocu-

CAPÍTI;LO XIJ.- CD 1EXT AcrONES POR T RAXSFO R:lIACIÓ:-< DEL SUÉLO 2!l1- -

pad o en los capít ulos IV, V Y XI, aumentando el número de los pi­lonos y reduciendo su distancia horizontal , se pu ede intensificarcua nto se quiera la compresión del t erreno y hacerle permanente.

No es preciso entonces rellenar con hormigón todos los pozosabiertos por la machina , sino verter y comprimir en aqnellos po­zos piedras y ti er ras arcillosas que , penetrando en los huecos ocu­pados por el ag ua, van expulsando ésta de todo el perímetro dellK)ZO, hasta impermeabilizar sus pa redes (fig. 24~ bis). Se rellenanúni camente con hormigón los pozos centrales o la parte superiorde todos los pozos.

Es te procedimiento ha resultado eficaz para consolidar terrenosflúid os y.movedizos: se puede pe rseguir el relleno de los pozos hastahacerles abso rber volúmenes seis veces mayores al de los pozosabi ertos y ha sta triplicar la densid ad de la exte nsión de terrenor¡ue se quiere comprimir e impermeabilizar.

Aunqu e el procedimento no es económico, hay casos en que re­sultará bast ante más bara to que los demás que pudieran emplearsepara conseg uir cimentar obras de gran peso sobre terrenos sin con­siste ncia.

Por inyecciones de arena. - Entre las aplicaciones de compre­si ón del sue lo deben incluirse las de inyecciones de arena y morte­ros, que con gran éxito se han realizado en las obras del Metropo­lit ano de Madrid,

En sus túneles, abiertos en el terreno arenoso qu e constituye elsubsuelo de esta capital, aparecieron muchos huecos alrededor delos revest imientos, cuyos socavones hubiese sido costoso rellenarcon fábrica.

Los inge nieros del Metropolitano, Sres. Otamendi y San Rom án,imaginaron entonces rellenarlos con inyecciones de arena a gran pre­sión, y así se hizo por medio de compresores de 7 C. V. por tubosde 7 crn., t rabajando hast a 8 atmósferas.

La arena, que conviene sea un poco gredosa, para que su arcillaactúe como aglomerante, se amasaba con agua en forma de papillabastante cons istente, y después de inyectada y seca, se pudo ob­servar en todos los huecos examinados que había adquirido una ,re­sistencia superior a la del terreno sano y compacto.

Es decir, que estas inyecciones sólo tenían por objeto sustituir

:lB:! SEG UNDA l'ARTE. - PIW CEDDUENTOS DE CIMENTACIÓN

el terreno movedizo, comprimiéndolo enérgicament e. Sin embargo,en las inmediaciones de las casas y en aquellos sitios en que podíaser necesario aumentar la resistencia del suelo, se añadía cementoportland a la mezcla.

El ingeniero Sr. San Roiu án, que fué quien personalmente diri­gió estos interesantes trabajos, ha perf eccionado los aparatos de in­yección con un sencillo mecani smo qu c permite el empleo alterna­tivo del vacío para aspirar la mezcla del recipiente amasador y delaire comprimido para impulsar la misma mezcla, inyectándola a lapresi ón que en cada caso convenga. En el nuevo inyector de SanR oni án se ha conseguido que est as operacion es se efectúen automá­ticamente, 10 que mejora mucho su manejo y rendimiento.

Lo que se desprende de todos estos ejemplos de inyección dearenas, ceme nt os o morteros, es que tales procedimientos mecáni­cos, que se prestan a un a ga ma muy vari able de aplicaciones, ne­cesitan, o la presencia const ante de un ingeni ero que determine la sdo sificaciones de la s mezclas y la presión con que han de inyectarse ,o el auxilio de capataces especializados, sin 10 que pueden ser es ­tériles o eng añosas las inyecciones.

§ V. Por congelación del suelo

Congelando el ag ua que impregn a el trozo de t erreno en el tIuese quiere cime ntar, puede t ambién transformarse el suelo en unbloque de hielo que permite el trabajo en seco.

Nos limitaremos aquí a indicar los dos métodos de congelaciónque se han emplea do (1).

Sistema alemán. - E l primero, debido al in geniero alemánP oetsch , cons iste en hacer circul ar un líquido enfriado dentro deunos tubos que se hincan en sondeos p repara dos alrededor del sueloa congelar.

(1) Podr án consultarse sobre estos procedimie ntos: No le sur des experiences de congelation

des lerrains, par M. Alby. Annales des Ponts el Chaussées, 1887, 2.0 semestre. - M odif icaliolls aux

procedés employés pour la congelation des lerres, par M. Gober t. Annales des Travau x Publics de

Belgiaue, fevrier, 19:12.- A llllales des Travaux Publics de Belgique, acü t, 1910. (Obras de unión

de una línea del Metropolita no de París, con un cajón hincado en el Sena.)

CAPÍTULO XII.- CIMEKTACIO NES POR TRANSFOR~IACIÓN DEL SUELO :;!1 :1

Se obtienen así, con temperaturas de - 10 a - 1<10, arenasmezcladas con hielo, que resisten presiones de 100 a 150 kg./cm.~.

Se excava un pozo dentro del terreno congelado, dejando en elfondo y en las paredes el grneso suficiente para constit uir una ata­guía de hielo que defienda el pozo y permita la ejecución de lafábrica.

Los morteros hidráuli cos que se emplean en esta fábrica fra­guan después que cesa la congelación.

Sistema sueco. - El capitán sueco Lindmark modificó esteprocedimiento para ejecutar, en 1888, un túnel en E stocolmo , enuna arena arcillosa muy mojada.

Lanzaba aire frío a - 55° a unas cáma ras de 80 a 160 m." decapacidad pegadas al frente del túnel. Manteniendo esa tempera­tura durante 60 horas, se congelaba el frente , que podían atacarlos obreros durante 12 horas, avanzando 0,30 m. cada día.

Todos estos procedimientos, aunque originales, resultan muycostosos y sólo pueden aplicarse en casos muy determinados, enlos que no sean prácticos los siste mas corr ientes de cimentación.

§ VI. Por saneamiento del suelo

En estos últimos años, en Alemania sobre t odo, se está emplean­do, en t errenos de aluvión, un procedimiento que podemos clasi fi­car entre los de trans formación del suelo, que son obj eto de estecapítulo.

Consiste en sanear el t erreno en que ha de ciment arse, medianteuna serie de pozos metálicos que 10 circundan, en cuyos pozos seagota enérgicamente, hast a rebaj ar el nivel de las aguas freática.sal nivel de su fondo.

De esta manera se podrá excavar y ciment ar en seco.Si con la primera serie de pozos no se consigue rebajar suficien­

temente el nivel del agua , se hinca ot ro recinto de pozos más pro­fundos hasta conseguir el drena je necesa rio de la zanja.

Con cad a recinto de pozos se puede conseguir rebajar el nivelde la capa ele agua de 3 a 8 lll. (f> m. por término medio).

2!J4 SEGUXOA PARTE.~ P ROCED I MIENTOS D E CI MEN TAC I ÓN

Si el fond o de la excavación que se persigu e fuera aún má shondo que el nivel que se puede alcanzar con un primer recinto depozos, se excava hasta el primer nivel obte nido y se est ablece enel talud una segunda fila de bombas (fig. 243).

f "t-ac. ián i.

( Fuf,rJ ti.. u rY¡cJQ)

Fig . 243.

La proximidad y el número de pozos de cada escalón debe aume n­tar del recinto superior al inferior, debido a que el ca udal de ag ua aextraer aumenta con la profundidad.

Debe tenerse muy presente que cada escalón de pozos sólo hade hincarse hasta la profundidad necesari a para la bu ena utiliza­ción del inmediatamente inferior, diferencia fundamental en t re estaclase de pozos y los artesianos de abastecimiento.

En éstos se trata de obtener la mayor cantidad de ag ua, por loque los pozos deben llegar hasta el fondo de la capa acuífera. Encambio, cuando sólo se trata de rebajar el nivel de .Ias aguassubálveas, con el menor agotamiento posible, no necesitanlos pozos sino alcanzar las profundidades indispensables paraconseguirlo.

Tampoco se deben hacer trabajar por igual todas las bombas delos diferentes escalones, sino que, en general, sólo trabajará a fondo

CAPÍTULO XII.- CI lIlENT AC IO:-lES POR TRANSFORMACIÓN DEL SUELO :!fli¡

la del último escalón, y las otras tan sólo lo necesario para el mejoraprovechamiento de los escalones inferiores.

Así, en el croquis de la figura 243, en el que se ha represen­tado un a conexión en sifón invertido, bastaría con el trabajo de lasbombas de la segunda est ac ión, con lo que se obtendría la curva derebajamiento dibujada con línea llen a; pues haciendo trabajar tam­bién a fondo la bomba de la est ación primera, la curva de nivel re­bajada sería la dibujada de t razos, con el trabajo en pura pérdida,que representa el ob tener el reb aj amiento del nivel de agua en lazona del subs uelo comprendido ent re las do s líneas.

1,0s pozos se forman con tubos metálicos hincados en el terreno,cuyos diámetros varían de 0,15 a 1,50 m., según los caudales deagua qu e se prevean. El ext remo inferior del tubo va provisto eleagujeros por donde penetra el agua; para que ésta no arrastre are­nas, se interpone por fuera de esa parte del tubo una tela metá­lica (1).

Se ha empleado este procedimiento para la cimentación en secode casas de máquinas para sa ltos de ag ua yen gra ndes esclusas, enterreno s muy permeables.

En la llueva esclusa del canal de Sodert alge (Suecia), cont errenos ele gra vas, se emplea ron 101 pozos, en t res escalones;(ji2 m . lin eales de t ubos ele aspiración ele 0,20 a 0,30 m. eledi ámetro y 87i m . lineales de tubo de desagüe ele 0,30 a 0,45 m .de diámetro.

Se pudo rebajar el nivel de l agua en U m ., llegándose a extraercon 0:3 bombas cent rífugas de 70 HP. un ca udal ele 2 m. 3 por se­gundo.

Respecto a las profundidades del nivel de agua que se alcanzan ,pueden ser muy con siderables. E n una esclusa del canal Kaiser­Wilhern , cerca de Holten au, constrn íela en los años 1909 a 1914,se llegó a un reb aj amient o ele la capa ele ag ua subterr áneade 22 m.

La aplicación ele este procedimiento en casos an álogos requie-

( 1) En el número de 1.0 de jul io de 1926 de la Revista de Obras P úblicas, nue stro

compañero D . Carlos M orales Lahuerta pub lica inter esantes detalles de es te procedimiento,

qu e se encuent ran ta mbién en los libros ]. Sc hulze : Grundwasserabsenkung in Theorie u Paxis ,

y Fr . Bergwa/d: Grundwasserabsenkungen / ür Gründung Von Bauuerhen

2!J6 SEGUND'A PA RTE.- P ROCED I MIENTOS DE CI MEN T ACIÓ N

re un est udio minucioso del terreno y ensayos previo s de imper ­meabilidad, así como del cauda l de agua freática qu e circule en elsubsuelo.

Por otra parte, la hinca y conexión de los tubos y el materialde bombas y moto res qu e ex ige, lleva consigo un gasto elevado.

Pero no se ev itará el albur inherente a todos los agotamientos,de que sólo es un perfeccionamiento habilidoso. por 10 que, antes derecurrir a este procedimiento, deber án est ud ia rse otros siste masde cimentación, t an seguros y probablemente más económicos, en­tre los muchos que hemos examinado anteriormen te .