Parámetros del Jet Grouting.

Este post sobre los parámetros del jet grouting es una buena muestra de las diferencias que hay entre un diseñador y un constructor, o entre un consultor y un industrial especialista. En un proyecto, el diseño del jet grouting debe venir definido por la profundidad, separación, longitud, diámetro y resistencia característica de las columnas de jet grouting. Normalmente también indican el tipo de jet grouting a emplear. Alguno podría pensar que el asunto se resuelve introduciendo estos elementos de diseño en el equipo de jet grouting y que de manera “automática” podemos obtener el resultado deseado. Malas noticias, esto no es así.

Hay una serie de parámetros del jet grouting o de “elementos de ejecución” (por contraponerlo a los “elementos de diseño”) que será el industrial especializado el que tenga que definir para conseguir la columna de jet grouting deseada.

¿Qué es el jet grouting?

No nos extenderemos mucho porque daría para varios posts.

El jet grouting es una técnica de mejora del terreno que se realiza sustituyendo el suelo preexistente por una mezcla de este mismo suelo con lechada de cemento. Para ello se realiza una perforación de pequeño diámetro (normalmente menor a 100mm) hasta la profundidad deseada, y mientras se extrae la sarta de perforación, se inyecta a alta presión lechada de cemento que desagrega el suelo y se mezcla con este. En este enlace podréis encontrar más información.

parámetros del jet grouting, diámetro, presión, caudal, dosificación, resistencia

El resultado es una columna de suelo-cemento.parámetros del jet grouting, diámetro, presión, caudal, dosificación, resistencia

En el siguiente vídeo podéis ver cómo es el proceso de ejecución.

Tipos de Jet Grouting

Aunque la técnica ha avanzado mucho desde sus inicios, podemos habla de tres tipos básicamente:

  • Simple (tipo I): La lechada de cemento es la que desagrega el suelo.
  • Doble (tipo II): Por la misma tobera que sale la lechada de cemento, sale agua (o aire) a baja presión que encapsula la lechada de cemento, colaborando de manera muy efectiva en la desagregación del terreno.
  • Triple (tipo III): Hay dos toberas. Por la superior sale agua encapsulada de aire, mientras que por la inferior sale la lechada de cemento a baja presión con la función básica de mezclarse con el suelo desagregado.

parámetros del jet grouting, diámetro, presión, caudal, dosificación, resistencia

Hoy en día hay muchas más alternativas: con precorte, super-jet, jet plus, … pero con estas ideas básicas podemos pasar al asunto del post de hoy.

Parámetros del jet grouting.

Antes de entrar en el asunto, es importante acordarse del terreno.

Efectivamente, el terreno junto con el resto de los parámetros de diseño es un factor dado, en este caso por la madre naturaleza. El consultor lo estudia para definir los elementos de diseño del jet grouting. No es un tema baladí ya que normalmente el jet grouting compite económicamente como solución constructiva frente otras técnicas. El industrial especialista (como el consultor) echará mano de experiencias previas para definir los parámetros del jet grouting.

Diámetro de la perforación.

Decíamos más arriba que el diámetro suele ser menor a 100mm, siendo el diámetro típico 88.9mm. Su influencia es limitada, pero no es nula. Entre el diámetro de la perforación y el de la sarta de perforación (donde va alojada la tobera) queda un anillo. En ese espacio el jet pierde energía disponible para desagregar el terreno.

diámetro, presión, caudal, dosificación, resistenciaPrecorte.

El precorte es realizar una pre-perforación en la que durante la retirada de la sarta de perforación se inyecta agua a alta presión encapsulada con aire. No se realiza en todos los proyectos, pero si así viene establecido, habrá que definir dos parámetros:

  • Presión del agua: 100-200 bar.
  • Velocidad de subida de la sarta de perforación: 1-3min/m

Presión de la lechada de cemento.

Suele moverse en el rango de 300 a 700 bar.

Presión del agua y el aire.

Cuando realizan la función de encapsular (el agua a la lechada o el aire al agua), la presión es de 5 bar. En el tipo III, en el que el agua tiene la función de desagregar el suelo, el rango es de 300 a 700 bar.

Velocidad de retirada.

A mayor velocidad, menos tiempo estaremos desagregando un determinado nivel de suelo.

El rango es 0.1-0.5 m/min. Los escalones de subida son entre 2 y 4 cm.

Velocidad de rotación de la sarta de perforación.

Tiene el mismo efecto que la velocidad de retirada.

El rango es de 5 a 15 rpm.

Caudal.

A mayor caudal, mayor energía de desagregación.

El rango es 200-400 l/min.

Componentes de la lechada.

Básicamente tendremos que elegir el tipo de cemento y de bentonita, pero es posible que debamos contemplar otro tipo de componentes (ej. cenizas) o aditivos (ej.: acelerantes de fraguado).

Dosificación de la lechada.

Se refiere a decidir la relación agua/cemento.

El rango de A/C es 1.5-1.7

La dosificación de agua y cemento, junto con la de otros componentes nos determinará la densidad de la lechada. A mayor densidad, mayor capacidad de desagregación.

Cantidad de cemento por metro.

Otro parámetro importante es la cantidad de cemento por metro lineal de columna.

El rango es de 300 a 2000 kg/m.

Tipo de tobera.

Existe variedad, y depende del industrial y del tipo de jet. Es un parámetro importante ya que tiene influencia en la “eficiencia” desagregadora de la lechada de cemento. diámetro, presión, caudal, dosificación, resistencia

Diámetro de la tobera.

Si la función es de corte el rango es 3-6 mm2, mientras que si la función es de relleno fundamentalmente (la lechada de cemento en el tipo III) el rango es 7-24 mm2

Número de toberas.

Suele ser una, pero pueden instalarse dos.

Conclusiones

Estos serían los principales parámetros del jet grouting a definir. Como decíamos al principio, el objetivo es alcanzar una energía que nos permita desagregar adecuadamente el terreno. Si conseguimos esto, normalmente también garantizamos la adecuada mezcla entre el terreno y la lechada. Los tres parámetros más importantes serían la presión, el caudal y el tiempo de permanencia (velocidad de retirada y de rotación).

Un parámetro más importante si cabe, es el tipo de jet. Como veis en la siguiente gráfica, para una energía dada, podemos obtener un 70% más de diámetro columna en función de si usamos un jet simple o uno doble.

parámetros del jet grouting, diámetro, presión, caudal, dosificación, resistencia

Otro aspecto que nos va a permitir la definición de los parámetros del jet es conseguir una determinada resistencia característica (N/mm2)de la mezcla de suelo-cemento. Los parámetros más importantes serían: la relación A/C, la cantidad de cemento por ml, el tipo de cemento y el suelo. Para las lechadas de cemento habituales, podemos obtener las siguientes resistencias características en función del tipo de suelo:

  • Arcillas: 2-5 N/mm2
  • Limos: 3-7 N/mm2
  • Arenas y gravas: 7-15 N/mm2

Esta técnica, como todas las relacionadas con la mejora del terreno, requiere de una comunicación franca, fluida y transparente entre el proyectista y el industrial especialista. El objetivo común debe ser establecer unos parámetros de diseño que se ajusten a la realidad del terreno y del estado actual de la tecnología del jet grouting. Pedir imposibles no suele tener un final feliz.

Espero que os haya resultado interesante el post. Normalmente se habla poco de estos detalles, pero ya sabéis que son precisamente los pequeños detalles lo que más nos gusta mostrar aquí. En el futuro seguiremos hablando del jet grouting, su potencia, energía y demás.

Muchas gracias por la atención y hasta pronto.

Desdeelmuretehttp://www.desdeelmurete.com
Blog de Geotecnia, cimentaciones y Tratamientos del terreno

2 COMENTARIOS

  1. Hola Nacho, imagino que los parámetros geotécnicos básicos del terreno para definir el tipo de jet serán la granulometría, ángulo de rozamiento y cohesión ¿Es correcto?
    ¿Cómo condicionan estos parámetros en la elección del tipo de jet?
    ¿O es la resistencia a alcanzar en proyecto la que condiciona la elección de un tipo de jet u otro?
    Saludos.

    • Hola, Abrahán!
      Lo primero es el tipo de suelo, determinado por su granulometría. A partir de ahí, datos de resistencia: golpeos de SPT, resistencia a compresión simple, etc. Todo esto sobre el papel, porque realmente lo que tiene valor son las experiencias previas en terrenos similares y que se haya podido realizar un campo de prueba. Es un poco cómo los cálculos de los muros. Puedes hacer un predimensionamiento a partir datos geométricos y características del terreno, y luego afinar. Aquí es igual: con el tipo de terreno, sus características resistentes y experiencias previas, planteas unos rangos de presiones, caudales, etc. y con el campo de pruebas se termina de definir.
      Gracias por comentar!

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