Drenajes de obras de tierra mediante el uso de geotextiles

 In Geotextiles

Las obras de tierra, infraestructura básica en la mayoría de las obras de ingeniería, requieren de sistemas de drenaje adecuados a cada caso para conservar las condiciones aceptables de resistencia, indeformabilidad e inalterabilidad. Estos sistemas de drenaje constituyen un elemento fundamental en el buen comportamiento estructural de las obras de tierra ya que eliminan el exceso de humedad.

Los métodos convencionales con materiales granulares crean un camino por el que también puede pasar el exceso de agua, por lo que se requiere la instalación de geotextiles que permitan afrontar la filtración y el drenaje de suelos como dos temas totalmente distintos: en los desagües envueltos con geotextiles, éste genera una zona de filtrado dentro del suelo adyacente al desagüe, permitiendo que el árido actúe exclusivamente como medio de drenaje.

Las características a cumplir son resistencia mecánica (a desarrollar durante el proceso constructivo para evitar que el geotextil se punzone, desgarre o deteriore), capacidad de retención de finos (filtración) y capacidad de captación del agua subterránea (permeabilidad). Dado que a medida que aumenta la capacidad de filtración, también lo hace la posibilidad de contaminación por finos, se hace necesario guardar un equilibrio entre ambas características.

Fundamentalmente se utilizan en cimientos de explanaciones, terraplenes y taludes de desmontes:

Explanaciones


En las explanaciones sobre terrenos poco consistentes podemos distinguir dos casos:

–      Terrenos de alta comprensibilidad y gran contenido de humedad. Se consolidan conectándolos mediante drenes verticales con una capa superior filtrante, de forma que el agua expulsada por la presión acceda a los drenes y de éstos a la capa superior para su evacuación al exterior. Los geotextiles utilizados deben tener una alta resistencia a tracción, desgarro y punzonamiento, así como una alta permitividad y capacidad de retención de finos (sobre todo en la capa inferior).

–      Terrenos con baja capacidad de soporte y/o nivel freático alto. Requieren de una base resistente sobre el terreno compresible, para de esta forma crear una barrera a la ascensión de agua y formar una capa de refuerzo de la base de la explanación. Deben dimensionarse teniendo en cuenta una alta resistencia al punzonamiento.

Terraplenes y fondo de desmonte

Fondo de desmonteEn el campo de los terraplenes y fondos de desmontes, los sistemas de drenaje tienen por misión mantener la capacidad de soporte de las capas del terraplén. Para ello, los dispositivos más utilizados son:

–      Zanjas longitudinales en los bordes de la explanación. Crean un gradiente hidráulico alto que favorece la evacuación del agua. Los geotextiles empleados en estas zanjas deben tener buena permitividad.

–      Capa drenante, tanto en el cuerpo del terraplén (intercalada entre tongadas) como en su coronación. Tiene como misión impedir la saturación de las tongadas inferiores y recoger las infiltraciones superficiales, conduciéndolas a zanjas laterales. Los geotextiles utilizados deben ser resistentes a tracción, punzonamiento y desgarro. La capacidad de retención de finos debe ser muy alta en las capas intercaladas y en la cara inferior de la capa en coronación, lo contrario que la permitividad.

Consolidación de taludes de desmonte

talud de desmonteLa estabilización o consolidación de taludes de desmontes por medio de dispositivos de drenaje depende de la tipología del sistema. Todas las opciones son medidas puntuales localizadas. Las más utilizadas son:

–      Contrafuertes drenantes para aquellos casos en los que haya manantiales próximos a la superficie del talud. Son fáciles de colocar pero no sirven para estabilizar el interior del talud.

–      Recubrimientos exteriores drenantes para consolidar taludes en el límite de su estabilidad.

–      Trincheras estabilizadoras internas entre el terraplén y el terreno natural. Son de difícil cálculo y conservación, requiriendo geotextiles resistentes al punzonamiento y a la tracción, así como con una alta capacidad de retención de finos y una alta permitividad.

–      Tubos verticales perforados combinados con geotextiles de escasa resistencia mecánica y alto poder de filtración, utilizándose en zonas donde sea necesario rebajar el nivel freático hasta un nivel inferior. Se usan muy poco.

–      Zanjas drenantes excavadas al pie del talud para interceptar las corrientes de agua que discurren por la zona exterior del talud. Son fáciles de construir pero poco eficaces.

–      Drenes subhorizontales, con pendiente hacia el exterior del talud. Captan el agua subterránea del interior, disipando las presiones intersticiales que provocan la inestabilidad (a diferencia con las otras soluciones que combaten los efectos, esta opción elimina las causas que provocan la instabilidad).

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