Consideraciones geotécnicas de cimentaciones de puentes en terrenos a media ladera

En el post de hoy, gracias a mis compañeros de Estructurando, os traigo un tema muy interesante y que puede dar lugar a muchos quebraderos de cabeza y sobrecostes si el diseño no es óptimo.

Se trata de las cimentaciones de puentes a media ladera o en terrenos inclinados y en áreas de orografía abrupta o escarpada.

Vista de la cimentación Sur del Viaducto del Tajo situada en la ladera del embalse de Alcántara. Fuente: http://www.adifaltavelocidad.es

Las cimentaciones con este tipo de condicionante requieren un estudio especial puesto que además de que el área pueda localizarse sobre paleo o antiguos deslizamientos también podrían generarse nuevas inestabilidades como consecuencia de las excavaciones para albergar las cimentaciones o debidas a las sobrecargas de las pilas.

En muchos casos, se obvia esta problemática puesto que se presupone que al ir la cimentación por pilotes ya no hay riesgo de inestabilidad y el problema ya se ha solucionado.

No será la primera vez que hemos escuchado, “tranquilo, va con pilotes” pero nada más lejos de la realidad puesto que, por ejemplo, en el caso de reactivaciones de grandes deslizamientos, los pilotes u otras soluciones no podrían contener dicho movimiento, y en muchos otros casos, deslizamientos de menor magnitud supondrían un sobrecoste muy considerable.

Deslizamiento río Virillas en Tíbas. Fuente: https://www.nacion.com

Por ello, debe mimarse el estudio de estas áreas de apoyo a media ladera mediante una adecuada caracterización geotécnica de la zona e incluir además de la correspondiente campaña geotécnica, un estudio fotogeológico, estudio de los afloramientos existentes y una cartografía de todas las posibles inestabilidades detectadas.

Los pasos a seguir serían los siguientes:

1.      Reconocimiento geológico del área (al menos hasta la zona superior de la ladera).

2.      Estudio fotogeológico de detalle con comparación de fotografías de distintas épocas.

3.      Cartografía geológico-geotécnica y de inestabilidades. Debe prestarse especial atención a los indicios que pueden existir en la zona como árboles inclinados, cicatrices en el terreno, grietas de tracción, pequeñas reptaciones, zonas alomadas, nacimientos de agua, etc.

4.      Propuesta de campaña geotécnica y ejecución de la misma en varias etapas desde los ensayos más generalistas hasta los de detalle para un estudio completo del terreno de apoyo de la cimentación.

En muchos casos, las prospecciones no deben limitarse al área de implantación de la cimentación, sino que también deben permitir el estudio de toda el área de afección a la cimentación en el caso de movimientos del terreno.

5.      Análisis e interpretación de los resultados.

En el caso de detectarse en alguna de las etapas anteriores que la estabilidad de la ladera está comprometida, y siempre que sea posible, es recomendable reubicar la zona de apoyo mediante cambios de trazado puesto que suelen ser más económicos y más factibles que estabilizar la ladera.

Una vez definida la geotecnia de las cimentaciones a media ladera debe decidirse la tipología de cimentación más adecuada a cada caso, la cual vendrá condicionada, además de por los criterios estructurales, diseño y ejecución, por los condicionantes geotécnicos y de estabilidad global.

No obstante, conviene recordar que en terrenos llanos una cimentación mediante zapatas suele ser más económica que una cimentación profunda, pero en terrenos a media ladera puede no ser así.

Los distintos tipos de tipologías de cimentación hay que estudiarlos en detalle, pues las cimentaciones superficiales requieren una mayor excavación y, por tanto, una contención mayor. El coste, en estos casos podría compensarse o incluso superarse además del riesgo de reactivar o generar un deslizamiento.

De cualquier modo, en muchos casos una u otra solución puede ser descartable por distintos motivos independientemente del económico.

Por ejemplo, por limitación de espacios (zonas muy abruptas o de especial protección), nivel freático muy alto, presencia de suelos muy inestables (coluviales), problemas de socavación en ríos, cargas de apoyos muy elevadas, etc.

Un aspecto a tener muy en cuenta es la profundidad de excavación y el ancho respecto a la máxima pendiente de la ladera puesto que las alturas de excavación crecen enormemente con el ancho de la cimentación y con la pendiente general de la ladera.

Por ejemplo, si el encepado o zapata de una pila mide 5x5x1 m y se ha situado a una profundidad de 1 m en una ladera con una pendiente de 30º quiere decir que tendremos que excavar casi 5 m en vertical y sin considerar ningún tipo de resguardos.

Dicha altura e inclinación puede ser mucho más que considerable en la mayoría de suelos y más si existe la presencia de agua superficial.

Es más, si consideramos el mismo caso anterior pero considerando un talud de excavación más habitual de, por ejemplo, 1H:1V y un sobreancho mínimo a la cimentación de 1 m para poder trabajar más o menos holgadamente, alcanzaríamos una altura de excavación aproximada de 12 m. Altura que sin duda requerirá, en la mayoría de los casos, algún sistema de sostenimiento.

Por ello, la anchura/profundidad de excavación es un factor muy a tener en cuenta en las cimentaciones sobre laderas inclinadas.

También hay que prestar especial atención a las zonas con sismicidad elevada y a aquellas áreas potencialmente inundables que pueden sufrir descensos bruscos en el nivel de inundación como ríos o embalses ya que estos riesgos incrementan las posibilidades de inestabilidad.

Por último, os pongo de ejemplo la cimentación del Plintón Sur del Viaducto del Tajo, uno de los viaductos de mayor luz del mundo en la tipología de arco para uso ferroviario y que se está construyendo en la línea de Alta Velocidad Madrid-Extremadura y que ya los compañeros de Estructurando hablaron en un post anterior.

Alzado y planta general del Viaducto del Tajo. Fuente: http://www.pontem.es

El terreno sobre el que se cimienta la pila P-17 o Plintón Sur está formado por filitas grises parcialmente meteorizadas y afectadas por el fenómeno de vuelco de estratos hacia el lado del embalse.

Dada la singularidad de la estructura, la cimentación del Plintón Sur se resolvió mediante una cimentación superficial pero requirió una excavación escalonada de más de 50 m de altura y en cuyo frente de excavación se realizó un bulonaje sistemático muy denso y de gran longitud, doble mallazo y tres capas de gunita además de varias filas de drenes californianos mientras que el fondo de excavación se realizó un saneo hasta superar el terreno “volcado” y el apoyo de la cimentación en terreno “in situ” mediante un minucioso estudio geomecánico de las discontinuidades.

Vista del Plintón Sur del Viaducto del Tajo. Fuente: http://www.adifaltavelocidad.es

Complementariamente se ejecutaron en el fondo inyecciones de consolidación y anclajes para resistir los esfuerzos a tracción que tendrá que soportar la pila durante la construcción del arco.

Vista del Plintón Sur del Viaducto del Tajo. Fuente: http://www.pontem.es

Para una mayor información del proceso constructivo de puente y en detalle del Plintón se remite al segundo video divulgativo (a partir del minuto 3:29) realizado por Adif y CFCSL y mostrado en el post anterior.

 


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One Response to Consideraciones geotécnicas de cimentaciones de puentes en terrenos a media ladera

  1. Marco Rivera dice:

    Gracias por los artículos, son sencillos de entender y técnicamente con valiosa información

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