Consideraciones sobre el descabezado de Pilotes In Situ

Cuando se proyectan pilotes, no es frecuente entrar al detalle de tareas como el descabezado. Es una tarea que no debe tomarse a la ligera y debe considerarse incluso a la hora de preparar la plataforma de trabajo de la pilotadora.

En una conversación con el Profesor Victor Yepes comentábamos lo poco que hay escrito en la literatura técnica sobre el descabezado.

En la normativa técnica de aplicación y en los textos de referencia en el ámbito español, no está muy claro el valor del descabezado. Según la UNE EN 1536: Ejecución de trabajos especiales de geotecnia. Pilotes perforados, el descabezado es:

(1) Remoción de hormigón contaminado o no conforme a las normas, de la cabeza del pilote.

(2) Remoción de hormigón sobrante por encima de la cota de descabezado de proyecto.

Esto es, según lo especificado en (1), aunque quede por debajo de la cota de descabezado del pilote, cota a la que debería acabaren situación definitiva, es preciso eliminarlo, al no ser conforme. Según lo recogido en (2), puede ser conforme, pero queda por encima de la cota de descabezado de proyecto, por lo que, obviamente, hay que eliminarlo.

La razón de eliminar el hormigón de la cabeza es porque es el primero que se echó en el pilote y suele arrastrar todo el detritus acumulado en el fondo de la perforación del pilote. Esta operación de eliminar el hormigón contaminado, como es lógico, no hay que realizarla en pilotes prefabricados.

Algunos vídeos de descabezado de pilotes:.

Cuando se usan anillos con pistones hidráulicos, como los de los vídeos anteriores, en ocasiones se somete a las barras longitudinales del pilote a una tracción tal que, si la adherencia con el hormigón lo permite, llegan a romper con la clásica forma copa-cono del ensayo a tracción de barras corrugadas.

Es recomendable enfundar las armaduras en la parte a descabezar, de cara a minimizar su adherencia con el hormigón, facilitando por tanto la separación entre la armadura y el hormigón a eliminar. Este enfundado es más deseable en armaduras de pequeño diámetro, lo que es más frecuente en pilotes pequeños de edificación o en obras portuarias con bajas cargas horizontales (pantalanes, por ejemplo). Dicho enfundado no debe ser luego un inconveniente a la hora de garantizar la adherencia en el hormigón nuevo del encepado o viga de atado.

¿Cuándo puede comenzarse la operación de descabezado? Interesa que el hormigón sea lo menos resistente posible, para facilitar la demolición, pero se correría el riesgo de dañar el resto del hormigón de la zona más superficial del pilote si no se es cuidadoso. La norma UNE EN 1536 en su apartado 8.3.1.24 indica que la operación de descabezado:

  • deberá ser llevada a cabo solo cuando el hormigón haya endurecido lo suficiente.
  • Deberá eliminar de la parte superior del pilote todo hormigón contaminado o de calidad inferior a la prescrita; y
  • Deberá continuar hasta alcanzar hormigón sano en toda la sección.

En la NTE CPI se recoge que no se iniciará la operación de saneo de la cabeza hasta que el hormigón no haya adquirido una resistencia mínima de 3 MPa. Dicha resistencia, si se atiende a lo comentado en un post anterio “Variación en el tiempo de la resistencia a compresión del hormigón“, se alcanza a las pocas horas; por ejemplo, a las 17 horas para un HA-25 realizado con cemento CEM 32.5 o a las 4 horas para un HA-35 fabricado con CEM 42.5R. Cuanto menos tiempo pase, mejor, dado que será más sencillo eliminar el sobrante deseado. Dado que la operación de descabezado es muy rápida y la de ejecución de pilotes no tanto, habitualmente suele esperarse a tener un buen número de pilotes ya ejecutados antes de empezar, lo que hace que las resistencias suban muy por encima de la recomendación. En algunas obras se prescriben 72 h, lo que puede significar que ya se ha producido en torno al 60% de la resistencia.

El sistema a emplear debe ser tal que no provoque daños en el hormigón que no se va a eliminar, esto es, no deben aparecer grietas o daños visibles en el hormigón que quedará o en su caso habría que seguir demoliendo hasta dejar una superficie de hormigón sano en toda la sección. ¿Qué pasa si se daña el pilote por debajo de la cota de acabado del pilote? Pues que a tenor de la Tabla 15 de la UNE EN 1536, el pilote tendrá que ser demolido a mayor profundidad y hormigonado de nuevo después de formar una junta de construcción. Esto no es deseable por el incremento de plazo y sobrecostes de ejecución que conlleva.

Aunque la UNE EN 1536 no lo dice expresamente, tampoco deben dañarse las armaduras, lo que sí recoge la EHE-08 en el Art. 94.2. Si se rompe alguna barra y ésta es necesaria en esa sección o para garantizar transmisión de esfuerzos de otra sección, habría que realizar el solapo de barras. En este caso lo mejor es demoler la parte del pilote de la barra dañada y hacer un empalme por soldadura, para el que hacen falta una distancia a solapar de unos 12·Ø más 20 mm de la barra, según se recoge en la UNE 36832:1997. Dichas soldaduras deben realizarse por personal con la acreditación necesaria según UNE EN 287-1 y conviene ensayarlas con ensayos no destructivos. La armadura transversal del pilote debería ser afectada también por dicha reparación, para permitir el contacto entre la barra nueva y la preexistente. En resumen, el descabezado es una operación delicada que hay que hacer por empresas con la suficiente experiencia dado que, de no ejecutarla correctamente, los plazos y costes se ven dañados.

Si se piensa en pilotes fuertemente armados y con esperas largas, es fácil imaginar la dificultad para eliminar el hormigón de dentro de la corona de armaduras.

Pero, ¿cuánto hay que descabezar? La respuesta a esta pregunta es muy clara si se atiende al epígrafe anteriormente recogido. Lo malo es que, dado que el criterio fijado depende de las condiciones de ejecución de cada pilote (de la presencia de agua en la excavación, del método de hormigonado seguido, de la calidad y tipo de hormigón, de la presencia de camisa o lodos bentoníticos, tipo de terreno, el tiempo que se tiene abierta la perforación del pilote antes de hormigonar, etc.) en obra, no se sabe cuánto hay que descabezar.  Como a priori en la obra no se sabe cuánto hormigón habrá que eliminar, no se sabe entonces a qué cota es necesario ejecutar el pilote, esto es, a qué cota hay que preparar la superficie de trabajo de las máquinas y dejar el hormigón tras la introducción de éste en la perforación. Para tener una orientación, se han analizado un buen número de normativas y de Pliegos de Prescripciones Técnicas Particulares (PPTP) de obras de Ferrocarril y Carretera. En cuanto a las primeras, únicamente se encuentra en la NTE CPI de Pilotes in situ, que dice: El pilote, una vez terminado, deberá quedar hormigonado a una altura superior a la definitiva, exceso que será demolido una vez endurecido el hormigón. La altura de este exceso a sanear será como mínimo la mitad del diámetro cuando la cabeza quede por encima del nivel freático, o de vez y media al diámetro cuando la cabeza quede debajo del nivel freático. Hay que destacar que la NTE es una norma de edificación, con pilotes de hasta 125 cm de diámetro y bastante antigua, de 1977.

En cuanto a los PPTP, algunos no definen valores, otros disponen la regla de la NTE CPI. En otros PPTP en los que los pilotes son de Ø1250 mm, se prescribe como mínimo 30 cm, en lugar del medio diámetro de la NTE. En otros PPTP definen una vez el diámetro del pilote como mínimo o 0.75 veces el diámetro para los de diámetros mayores de 1 m. Personalmente, la medida con la que me quedo es esta última, de cara a preparar la plataforma de trabajo, si bien, como queda claro, siempre hay que comprobar que el hormigón que queda en la superficie de todo el pilote es homogéneo y cumple las prescripciones del hormigón de proyecto del pilote.

Longitud orientativa a descabezar: 1·Ø ó 0.75·Ø si Ø>1.00 m

La longitud resultante son metros si se toma el diámetro en metros.

Así, el esquema tradicional de pilotes ejecutados sobre una plataforma de trabajo acabada a una cota aproximada a la del descabezado será:

Esquema de cotas relevantes en una cimentación por pilotes. Fuente: (Realizado por el autor).

Como se puede observar, en el dibujo anterior se ha tomado la recomendación de la Guía de Cimentaciones de Obras de Carretera del Ministerio de Fomento (GCOC) que dice: Una vez descabezados los pilotes, el hormigón sano de los mismos debe sobresalir de 5 a 10 cm por encima del hormigón de limpieza, con objeto de garantizar un apoyo correcto. Este empotramiento debe figurar en los planos del encepado y ser tenido en cuenta en los cálculos, ya que reduce el canto útil de la sección. Por otra parte, las armaduras del pilote deben quedar convenientemente ancladas en el encepado.

Dicha recomendación no se encuentra reflejada al menos de manera tácita en la EHE-08 ni en la NCSP-07. La NTE CPI considera un pilote defectuoso si no entra al menos 5 cm en el encepado.

Según el criterio de la GCOC, el dibujo de la geometría y armadura quedarían:

Dibujo de armaduras y geometría de un cargadero pilotado, con entrega del pilote en la viga cargadero 10 cm. Fuente: (Realizado por el autor).

Debe tenerse en cuenta esa reducción en el canto útil a la hora de calcular las armaduras del encepado.

Es recomendable tomar probetas de la zona de la cabeza para asegurar la calidad del hormigón. Con el hormigón ya duro, podría ser suficiente con un esclerómetro Schmidt, si bien su empleo ya se sabe que puede presentar una gran dispersión.

Es fundamental ir hormigonando pilotes conforme se van abriendo, no dejarlos varios días abiertos y sin hormigonar, lo que influye directamente en el estado de las paredes de la perforación y por tanto en la cantidad de detritus que habrá en el fondo.

¿Qué pasa a nivel presupuestario? El descabezado está incluido en la unidad del pilote y no es de abono directo, según los PPTP. En muchos se recoge la siguiente frase: No será de abono la longitud del pilote correspondiente al descabezado. Si atendemos a la justificación de precios de los pilotes, no aparece nada que haga pensar que sí está considerado ese exceso de medición, ni siquiera el exceso de hormigón y perforación, que puede ser representativa en la unidad de obra. Esto es, para hacer 1 m de pilote se toman para generar el precio, 1 m de pilote, no añadiendo ninguna parte proporcional. En obra es un coste y plazo a tener muy en cuenta.

Lo expuesto aquí es aplicable a las pantallas de hormigón in situ.

Hasta aquí se han expuesto al lector algunas consideraciones sobre el descabezado de los pilotes.

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Luis Miguel Salazar Martín

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Director Técnico de PONTEM ENGINEERING SERVICES, S.L. Mi experiencia laboral ha estado siempre en contacto íntimo con las obras, lo que ahora me permite aportar un enfoque muy constructivo a los proyectos en los que participo. A mis espaldas obras como el puente sobre el río Tajo para el AVE (puente arco de 324 m de luz), New Champlain Bridge, Metro de Sevilla, etc. Orgulloso colaborador invitado de Estructurando.net.

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