Los micropilotes son pilotes de pequeño diámetro de perforación, normalmente de 80 a 300 mm, compuestos por una barra, un tubo de acero o una armadura de acero que constituye el núcleo portante, el cual se recubre normalmente de lechada de cemento que forma el bulbo. Esta inyección favorece el trabajo por rozamiento lateral del fuste. No obstante, también se denominan micropilotes a aquellos elementos hincados por golpeo o hincados mediante vibración, con un diámetro no superior a 150 mm. Los micropilotes aparecieron en los años cincuenta con los «pali-radicci» o pilotes-raíz, para solucionar los problemas de recalces de edificios o estructuras. Se trataba de perforaciones con un diámetro pequeño (de 3 pulgadas o menos), donde se introducía un redondo de acero y se inyectaba con una lechada de cemento.
Los micropilotes estructurales actuales son de mayor diámetro, entre 100 y 150 mm, e incorporan una armadura. Las características técnicas de los materiales y el modo de ejecución de estos micropilotes permiten lograr altas capacidades de carga, normalmente entre 100 y 150 kN, tanto a la tracción como a la compresión, con deformaciones mínimas. De este modo, se consigue un elemento resistente en el que predomina la longitud y la resistencia por rozamiento o fuste. Además, presentan la ventaja de no requerir grandes volúmenes de excavación del terreno. El uso de micropilotes es especialmente interesante cuando existen cargas dispersas de poca importancia, terrenos y cimientos heterogéneos, condiciones difíciles de ejecución en espacios reducidos, con restricciones en altura, o zonas congestionadas, y donde se alternan las cargas en tracción y compresión.
Las cuatro grandes áreas de utilización de los micropilotes son las siguientes:
- Como cimentación o recalce de estructuras, trabajando fundamentalmente a compresión
- Formando cortinas o muros discontinuos para contener terrenos o excavaciones profundas
- En la corrección de corrimientos o deslizamiento, trabajando a flexión, tracción o flexotracción
- Como paraguas de sostenimiento en bocas de túneles, como paso de terrenos muy difíciles o para recuperar tramos con hundimientos.
Hoy en día también se utilizan micropilotes de gran capacidad, con diámetros de 300 mm o, en casos excepcionales, incluso mayores, en los que se introduce como elemento resistente un perfil metálico, generalmente tubular, capaz de resistir 2000 kN o más. Posteriormente, se inyecta mortero de cemento para rellenar la sección interior del perfil y sellar la corona exterior entre el perfil metálico y el terreno. Con perforación a rotopercusión, se alcanzan rendimientos de 50 a 100 m por turno. Sin embargo, los costes de este sistema son superiores a los de otros pilotes y solo se justifica cuando hay que atravesar zonas rocosas.
La maquinaria empleada para ejecutar los micropilotes presenta varias ventajas respecto a la de los pilotes. Es más accesible y maniobrable en espacios pequeños, reduce los movimientos durante la ejecución y, por tanto, las deformaciones en estructuras vecinas, se puede adaptar a suelos duros, heterogéneos y con obstáculos y mantiene bien la verticalidad. Sin embargo, no son tan aptos en terrenos saturados o con un nivel freático superior a la cota inferior de la cimentación. En la figura 2 se muestran algunas máquinas empleadas para ejecutar micropilotes.
La armadura debe colocarse inmediatamente después de finalizar la perforación del taladro. Para ello, se habrá comprobado que no hay obstáculos en el taladro. La armadura se ubicará sin que se muevan los centradores o los manguitos. Los centradores garantizan la colocación correcta de la armadura y aseguran un recubrimiento mínimo frente a la corrosión, de modo que no impidan la inyección. Se deben instalar, al menos, dos centradores, a distancias que no superen los 3 m. El límite elástico del acero de la armadura tubular suele ser de 560 MPa, mientras que el de las barras corrugadas suele ser de 500 MPa.
Tras la colocación de la armadura, debe inyectarse el micropilote lo antes posible (preferiblemente, en menos de 24 horas) con lechada o mortero de cemento. El objetivo es doble: por un lado, ejecutar el fuste y la punta del pilote propiamente dichos, rellenando tanto el espacio entre el tubo y la perforación como el interior del tubo y, por otro, protegerlo de la corrosión. La relación agua/cemento, en peso, de la lechada debe situarse entre 0,40 y 0,55, y la resistencia característica no debe ser inferior a 25 MPa.
En ocasiones, las pérdidas de inyección son tan elevadas, de 2,5 a 3 veces el volumen teórico necesario, que es necesario realizar una inyección previa con lechada o mortero de cemento que habrá que reperforar para continuar con el micropilote.
La inyección del micropilote se realiza por circulación inversa, bombeándose desde la central de fabricación de lechada mediante el empleo de batidoras de alta turbulencia. La inyección se realiza desde el interior de la armadura hasta el fondo del taladro, ascendiendo por el espacio anular existente entre la armadura y el varillaje de perforación, desplazando al exterior el posible detritus de perforación. Según su forma de ejecución, los micropilotes pueden estar inyectados a baja o a alta presión. En los primeros, se reproduce la técnica del pilote de gran diámetro y se inyecta mortero o mezcla cementicia de forma que se recubre el elemento de acero que constituye la armadura. Los micropilotes inyectados a alta presión se realizan en una o varias etapas a través de válvulas antirretorno, colocadas en la parte más profunda del micropilote, de forma que se conforme un bulbo que transmita las cargas en profundidad. Esta última técnica es similar a la inyección de terreno no cohesivo, que forma una serie de bulbos que, en su conjunto, conforman el elemento de transmisión de la carga del micropilote al terreno.
Se utilizan distintos tipos de inyección con los micropilotes:
- (IU) “Global única”: Se inyecta en una fase desde la base inferior del tubo de armado, desde donde asciende el material de relleno entre las paredes de este y la del encamisado, si lo hay, o del terreno, si no lo hay. La presión de inyección debe ser superior a la mitad de la presión límite del terreno e inferior a dicha presión límite. Es adecuado para rocas más o menos sanas, suelos cohesivos muy duros y suelos granulares.
- (IR) “Repetitiva única”: La inyección se realiza en dos fases: la primera, como en el caso del IU, y posteriormente a través de rejillas practicadas a lo largo del tubo. Una vez terminado el proceso, se realiza una inyección final de relleno de la armadura tubular. La presión en la boca del taladro debe cumplir las mismas condiciones que en el tipo IU. La inyección se realiza entre 500 kPa y la mitad de la presión límite del terreno. Es adecuado para rocas blandas y fisuradas, así como para materiales granulares gruesos de compacidad media.
- (IRS) “Representativa o repetitiva selectiva”: Se utilizan válvulas antirretorno dispuestas a lo largo de la tubería de armado. Se puede inyectar más de dos veces, en función de la admisión de lechada. La presión de inyección es alta, entre 1000 kPa y la mitad de la presión límite del terreno. Una vez finalizado el proceso, se realiza una inyección final de relleno de la armadura tubular. Es adecuada para suelos cohesivos no muy duros, suelos de consistencia baja o media y suelos granulares en los que se intenta crear un bulbo.
Al inyectar una lechada, debe guardarse una relación entre el diámetro efectivo y el teórico. En bolos y gravas es 2 veces el diámetro teórico de perforación, mientras que en arcillas es 1,4 veces y en arenas, 1,2 veces.
Los micropilotes también se pueden realizar hincando una única tubería y sin inyección de lechada. Es el caso de una cimentación provisional o cuando posteriormente se vaya a excavar, dejando los micropilotes a la vista. Al ser de acero, esto permite soldar una estructura de arriostramiento. Incluso se pueden formar «muros-pantalla» de micropilotes (figura 3) que contengan tierras en un vaciado, en cuyo caso se descubre la lechada para soldar vigas metálicas a los tubos como estructura auxiliar para el arriostramiento y el apuntalamiento provisional del muro.En un artículo anterior podéis ver qué medidas de seguridad se deben adoptar en la ejecución de este tipo de cimentación profunda.
A continuación os dejo un vídeo explicativo sobre micropilotes de goetecnia.ONLINE
Os dejo un par de animaciones de Keller sobre la ejecución de micropilotes.
También resulta de interés este vídeo de geotecnia.online sobre pruebas de carga en micropilotes.
Referencias:
YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.
Cursos:
Curso de compactación superficial y profunda de suelos en obras de ingeniería civil y edificación.
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