Sustitución del terreno como técnica de mejora

Figura 1. Mototraílla excavando y transportando material.

La forma más directa de mejorar un terreno de mala calidad es sustituirlo. Sería el caso de suelos blandos, con baja capacidad portante, que presentan deformaciones diferidas importantes o incluso provocan roturas parciales en terraplenes. Aparentemente se trata de una solución sencilla en terrenos blandos, pero puede ser problemática desde el punto de vista medioambiental debido a la cantidad de trabajos de excavación y movimiento de tierras necesarios.

El proceso consiste en excavar y retirar el terreno original, de baja capacidad portante, y rellenar con rellenos antrópicos, tierra vegetal, arcillas y limos blandos, arcillas expansivas, suelos colapsables, etc. El material retirado se sustituye por otro de mayor calidad, que deberá compactarse. Sin embargo, también es posible aportar terreno sin necesidad de retirarlo previamente cuando se construyen terraplenes, salvo la posible retirada del material que formará el cimiento del terraplén si este resulta inadecuado.

En otras ocasiones, se elimina parte del material y se sustituye por otro de menor peso para reducir la sobrecarga. Es el caso del uso de geoespumas de bloques de poliestireno expandido, empleadas en la rehabilitación de infraestructuras y en la construcción de carreteras y terraplenes.

Figura 2. Uso de geoespuma de poliestireno expandido. https://www.epsindustry.org/other-applications/geofoam

Se trata de un método sencillo cuando la profundidad de excavación no supera los 3-4 m y se encuentra por encima del nivel freático. En caso contrario, se debe eliminar con maquinaria adecuada, como una dragalina; después, se rellena con escollera para alcanzar cierto grado de compacidad. Otra complicación puede presentarse cuando los suelos son excesivamente blandos, como en las turbas, donde a la maquinaria se le dificulta el trabajo.

Las ventajas de este procedimiento son que es aplicable a cualquier tipo de terreno excavable. Además, la mejora se alcanza en un corto periodo de tiempo en comparación con otras técnicas que supongan una consolidación, por ejemplo. Asimismo, la capacidad de carga y los asientos del terreno pueden controlarse fácilmente.

A continuación, os dejo un vídeo de una dragalina que extrae material.

En este otro vídeo podemos ver la colocación de bloques de poliestireno expandido.

References:

CHU, J.; VARAKSIN, S.; KLOTZ, U.; MENGÉ, P. (2009). Construction Processes. Proceedings of the 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, pp. 3006-3135. IOS Press, doi:10.3233/978-1-60750-031-5-3006

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.

YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.

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Dimensionamiento de una explotación minera con una dragalina

DragalinaUna dragalina es una excavadora accionada por cables, compuesta por una pluma de grúa, con una polea de guía en su pie y un balde o cucharón de arrastre unido a la máquina únicamente por cables. La máquina, así dispuesta, arrastra hacia sí el balde que ha lanzado y se va llenando a medida que lo arrastra, tirándolo y vaciándose automáticamente en el momento en que se suelta el cable de dragado. Es la máquina de cables más utilizada hoy en día porque combina las operaciones de excavación, elevación y transporte, y se distingue de las demás por su trabajo mediante el arrastre del material.

La dragalina se ha concebido especialmente para operaciones de gran radio, o bien cuando los puntos de excavación y vertido están muy alejados entre sí y no se requiere gran precisión en la descarga; no obstante, cuando la distancia al vertedero es mayor de la correspondiente al alcance de la pluma, puede usarse el balde de arrastre para cargar vehículos, aunque opera mejor vertiendo directamente. Como durante la excavación las fuerzas aplicadas a la cuchara se reducen al propio peso del cucharón y al esfuerzo de tracción, se comprende que este aparato no pueda excavar materiales tan duros como los que se extraen con la pala cargadora o la retroexcavadora. Es especialmente adecuado para la extracción de canteras de balasto, yacimientos de gravas y arenas, terrenos pantanosos, bajo el mar o en el río, materiales sueltos, para la nivelación de terrenos vírgenes, para la formación de grandes canales y para la descubierta de minas y canteras de cierta importancia.

A continuación, dejamos un objeto de aprendizaje donde nuestros alumnos tratan de entender cómo varía tanto el factor de alcance de una dragalina como la altura de la escombrera en función de la potencia del mineral, de la altura de contacto del pie de la escombrera con el frente lateral del mineral, con la anchura de corte de la explotación, con el espesor del estéril, con los ángulos del talud del estéril y del escombro, y con el factor de esponjamiento del estéril. Espero que os resulte útil.

Referencias:
  • INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA (1995). Manual de arranque, carga y transporte en minería a cielo abierto. Ministerio de Industria y Energía.
  • YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág.
  • YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.
  • YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp.

 


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