La precarga como técnica para la mejora de terrenos

Precarga en dársena del puerto de Escombreras. http://opweb.carm.es/premiosingenieriacivil/faces/vervistaprevia.xhtml?codigo=E201646
Precarga en dársena del puerto de Escombreras. http://opweb.carm.es/premiosingenieriacivil/faces/vervistaprevia.xhtml?codigo=E201646

La precarga consiste en aplicar al terreno una carga igual o superior a la que producirá en servicio la estructura que se proyecta apoyar en él, provocando su consolidación, lo que se traduce en un aumento de la resistencia del terreno y una disminución de los asientos postconstructivos. En algunas ocasiones es necesario realizar la precarga cuando la obra está acabada o semiacabada, como en tanques de almacenamiento de líquidos.

Este tratamiento es un método de mejora destinado, en principio, a suelos cohesivos blandos. Estos suelos son susceptibles de sufrir asientos importantes bajo sobrecargas pequeñas, con una evolución lenta de estos asientos, y, dada su baja resistencia al corte, procesos de rotura (deslizamiento de terraplenes, hundimiento de cimentaciones superficiales, etc.).

En un suelo blando los asientos son irreversibles casi en su totalidad, aunque las cargas aplicadas sean retiradas el terreno no vuelve a su posición original. Si se vuelve a cargar hasta el mismo valor de la carga previa, o no hay asientos o son mucho menores.

La Figura 1 representa la curva de asientos de un suelo precargado bajo un terraplén. Durante la precarga el suelo asienta según la curva descrita hasta llegar al punto 1, correspondiente al instante del inicio de la retirada del terraplén. Así, la curva describe esta descarga hasta llegar al punto 2 donde el suelo ya no tiene carga, pero los asientos remanentes, son casi iguales a los producidos por la carga del terraplén.

precarga-1
Figura 1. Curva carga-asiento de un suelo precargado bajo un terraplén

Al recargar el suelo con una carga igual a la del terraplén (punto 3 de la Figura 2) el suelo describe una curva similar a la de descarga, pero de sentido contrario. Se observa como los asientos inducidos por la recarga son pequeños, debido a la memoria de carga del suelo.

Figura 2. Curva carga-asiento tras la retirada del terraplén
Figura 2. Curva carga-asiento tras la retirada del terraplén

Lo que se ha descrito es la finalidad de la precarga, preconsolidar un suelo compresible para que cuando vuelva a ser cargado por la estructura definitiva sufra los menores asientos, además de aumentar su resistencia.

Casi todos los tipos de suelos, tanto secos como saturados, pueden ser mejorados con buenos resultados por medio de la precarga. Ésta ha sido aplicada en suelos naturales, como arenas sueltas y limos, arcillas limosas blandas, limos orgánicos, turbas y depósitos aluviales erráticos, al igual que en suelos artificiales formados de materiales dragados sin compactar, residuos industriales (cenizas) y depósitos de residuos urbanos. Los suelos sobreconsolidados (sometidos a una carga mayor que la actual) no responden tan bien a la precarga, puesto que su comportamiento es más elástico que los normalmente consolidados.

El método más común de aplicar la precarga es apilar el material de relleno sobre el terreno original, usando camiones y extendedoras, y dejando la carga un cierto tiempo. Una vez alcanzada la consolidación, el material se retira con medios auxiliares similares, procediendo a continuación a la construcción de la nueva obra, considerando que las deformaciones con que responderá el terreno ya sean admisibles para su funcionamiento. El material retirado puede utilizarse para otra precarga de la obra o para la construcción de terraplenes. Existen otros métodos de precarga que consisten en bajar el nivel freático mediante pozos filtrantes, zanjas, bombeo al vacío en pozos, y el fenómeno de electroósmosis.

Como ventajas de la aplicación de este método pueden destacar:

  • Bajo coste. Entre un 10-20% respecto a otros métodos. Entre un 20-40% si la precarga se realiza con drenes.
  • Los equipos utilizados son sencillos y baratos (equipos de movimiento de tierras)
  • Se evalúan los efectos de un modo directo e inmediato. Equivale a un ensayo a escala natural.
  • En zonas sensibles a la sismicidad, se reduce el riesgo de licuefacción en suelos arenosos finos.

 

 

Figura 3. Precompresión del terreno
Figura 3. Precompresión del terreno

Uno de los factores más limitantes de esta técnica es el tiempo necesario para que se produzca la consolidación, por lo que a veces no se dispone siquiera de unos pocos meses para que funcione la precarga. Esto puede evitarse con una buena previsión del trabajo, anticipándose la ejecución de la precarga a la finalización del proyecto o comienzo de las obras. Como factores limitantes de la precarga, además del tiempo, puede considerarse: el límite de la capacidad de soporte del suelo, el efecto sobre estructuras próximas (asientos, empujes laterales del terreno, rozamiento negativo) y posibles costes elevados de auscultación y control.

Para acelerar la consolidación y así reducir el tiempo de precarga, puede ser económico realizar tratamientos adicionales que mejoren el drenaje del terreno, reduciendo el camino del agua a zonas más permeables y modificando las direcciones de flujo. Estos métodos son:

  1. Inclusiones verticales por columnas de grava. Esta técnica, además de acelerar el proceso de consolidación, supone un refuerzo del terreno.
  2. Instalación de drenes verticales en el terreno. Los fines buscados con este método son alcanzar un grado de consolidación suficiente dentro de un plazo aceptable en el proyecto, modificando las variables de consolidación y tiempo. Con ello se provocan asientos de forma anticipada, con asientos postconstructivos insignificantes.

Referencia:

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Mejora de terrenos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.844.

 

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