Consolidación del Terreno bajo Cimentación mediante el método Uretek Deep Injections con Inyecciones de Resina Expansiva Uretek Geoplus

Autor: Iván Arrieta Carril, Director Técnico, Uretek Soluciones Innovadoras

1. INTRODUCCIÓN

El objetivo de la presente comunicación es la descripción de la intervención de consolidación del suelo de cimentación con resinas expansivas realizada en la Iglesia del Seminario Mayor de Comillas, situada en Comillas (Cantabria).

Figura 1. Vista Aérea Seminario de Comillas

Historia

El antiguo Seminario de Comillas se comenzó a construir en 1881 con el patronazgo del indiano Antonio López del Piélago y López de la Madrid (1817-1883), I Marqués de Comillas. A su muerte, en 1883, fue su hijo Claudio López Bru quien continuó financiando la obra hasta conseguir que el edificio fuera una realidad en 1890.

El proyecto fue elaborado por el arquitecto catalán Joan Martorell i Montells (1833-1906), contando con el asesoramiento del padre Alco-lado, ingeniero jesuita, y del padre Gómez Carral, miembro de la orden de la Compañía. Así, el plano general del edificio sigue directrices jesuíticas muy tradicionales, con el establecimiento de dos patios separados por la iglesia, el patio de la comunidad y el patio de las aulas.

La ubicación del grandioso conjunto no fue casual, ya que el propio marqués quiso situarle enfrente de su palacio de Sobrellano. A pie de obra estuvo el maestro Cristóbal Cascante y Colom. Por consejo del propio Martorell, en 1889 la obra fue confiada al arquitecto Lluís Doménech i Montaner, a quien se debe el embellecimiento ornamental del edificio. Participaron otros artistas catalanes, como el pintor Eduard Llorens Masdeu o el taller de fundición Masriera & Campins (Puertas de bronce de las Virtudes).

Las fachadas del edificio combinan mampos-tería y ladrillo e incorporan azulejos cerámicos de tradición medieval y renacentista. El pórtico del seminario resulta ser la puerta de entrada a un mundo completamente diverso al exterior. El suelo decorado, arcos y columnas estilizadas, o el artesonado de la escalera que recoge un complejo entramado de cornisas, columnas, pinjantes y florones, todo ello transfigura el espacio interior. En este vestíbulo se puede admirar de cerca la articulación de espacios mediante el sistema columnario, la luminosidad y el cromatismo.

La gran sala situada encima del vestíbulo presenta, sobre una galería abalaustrada de madera, un gran friso pintado por Llorens en el que se contraponen Antiguo y Nuevo Testamento. En la portalada del Seminario se hallan las armas de la Santa Sede y el monograma de la Compañía de Jesús, con dos pajes como tenantes que incluye la fecha “1890” en referencia a León XIII, propietario del edificio en ese año, y la de “1892”, fecha de inauguración de los estudios en el Seminario. (*Fuente: Fundación Comillas).

Dentro de las actuaciones definidas en el Proyecto de Ejecución de REHABILITACIÓN DE LA ESTRUCTURA Y CUBIERTA DE LA IGLESIA DEL SEMNARIO MAYOR DE COMILLAS-CANTABRIA, se ha realizado la inyección mediante resinas de baja expansividad en los pozos de gravas cementadas, que llevan las cargas al estrato “firme” de roca, bajo contrafuertes zona central y bajo muros perimetrales en la fachada oeste, con objeto de garantizar la consolidación de la cementación de los mismos, frente a un posible futuro lavado o pérdida de cohesión de la cementación original.

2. ANTECEDENTES

A partir del análisis de la información recibida, Uretek diseña y calcula la solución de consolidación:

  • Geotécnico 2006 elaborado por TRIAX
  • Informe estructural elaborado por MC2
  • Sondeos en la cimentación, SONINGEO
  • Informe sobre la cimentación, CONTESA.

A partir de esta investigación se plantea la mejora de los “pozos de cimentación” existentes, formados por gravas poco o nada cementadas, con presencia de huecos en el cemento, que llevan las cargas al estrato “firme” de roca y que pueden comprometer la estabilidad de la estructura.

Figura 2. Columna estratigráfica sondeo

2.1 Parámetros de Proyecto de Mejora

Se ha diseñado la intervención llevada a cabo en función de los datos aportados por la Investigación Geológico-Geotécnica mencionada.

En base al informe de SONINGEO, se trata de 15 contrafuertes agrupados en tres tipologías.

3. DESCRIPCIÓN INTERVENCIÓN DE CONSOLIDACIÓN

La técnica principal a utilizar en esto caso se corresponde a “Uretek Deep Injection” propiedad de URETEK. La técnica consiste en la inyección de una resina expansiva en el suelo de cimentación para rellenar huecos y mejorar su resistencia. Al principio, la resina penetra en el suelo por impregnación, a continuación, viene la segunda etapa donde se compacta el suelo de cimentación.

En esta Fase 1, se ha realizado la inyección de resinas con presión de expansión controlada en el suelo de cimentación compuesto por gravas, originalmente cementadas, a través de unos tubos de inyección. Esta técnica requiere de una pre-perforación para pasar los tubos de inyección.

La ejecución de los agujeros de inyección se ha realizado mediante taladros manuales eléctricos de rotopercusión con una energía de impacto que corresponde a máx. 12-14 Julios y una frecuencia de 1.200- 2.800 golpes/minuto. Este sistema de perforación, ampliamente testado en edificios de elevado valor, no transmite vibraciones considerables a las estructuras, como así se ha evidenciado.

Las perforaciones, de un diámetro de 26 mm, ejecutadas a través de las cimentaciones, se intercalan a distancias regulares de entre 0,80-0,90 m, en función del tipo de contrafuerte. De esta manera ha sido posible alcanzar el terreno a tratar y localizar con precisión el efecto de las inyecciones. La colocación de los tubos de inyección se produjo después de la perforación. El esquema de inyección será alterno, siendo el nú- mero total de niveles variable en función del espesor de gravas a tratar bajo cada contrafuerte.

La fase de inyección se ha llevado a cabo mediante el uso de una pistola que, acoplándose a la boca del tubo de inyección, inyectó en el conducto enterrado la resina de baja presión de expansión, previamente mezclada en una cámara especial de pre-mezcla dentro de la misma.

El empleo de instrumentos de nivelación láser (precisión 0,1 mm) ha permitido monitorizar constantemente la estructura, detectando micro-desplazamientos verticales durante la inyección.

La resina inyectada se expande por causa de la reacción química, generando presión en todas las direcciones, provocando así el sellado de huecos y la compactación del suelo circundante (la importancia de la presión de hinchamiento del material se evidencia por el gráfico mostrado en la Figura 4).

Figura 4. Presión de expansión de dos resinas de características diferentes

Como ya se ha mencionado, existirá un seguimiento continuo en tiempo real, de la zona afectada por el tratamiento, utilizando nivel láser durante el transcurso de la inyección. La detección del inicio de un levantamiento de la estructura confirma que la compactación del suelo en el entorno del punto de inyección ha alcanzado los niveles esperados. Esta condición constituye el principio de la eficacia del tratamiento.

La interrupción de la inyección de resina ha sido determinada mediante la citada monitorización, evitando movimientos no deseados de la estructura bajo la cual se produjo la inyección.

Las operaciones de inyección han sido aplicadas normalmente en primer lugar inyectando el material en los niveles más superficiales, y posteriormente en los niveles más profundos. El intereje de las inyecciones equivale, normalmente, a alrededor de 1,0/1,5 m, y el centro de la inyección está situado en el interior de la proyección horizontal del elemento estructural rígido.

Estas inyecciones han sido contraladas en tiempo real mediante rayo láser hasta el indicio de levantamiento (décima de milímetro) de la estructura, lo que garantiza que el suelo ha recuperado una resistencia y que han sido rellenados o sellados todos sus huecos.

Figura 5. Peforación

Como ya se ha mencionado, ha existido un seguimiento continuo en tiempo real, de la zona afectada por el tratamiento, utilizando nivel láser durante el transcurso de la inyección. La detección del inicio de un levantamiento de la estructura confirma que la compactación del suelo en el entorno del punto de inyección ha alcanzado los niveles esperados. Esta condición constituye el principio de la eficacia del tratamiento.

Figura 6. Esquema ejecución de intervención

Una serie de inyecciones se concentran directamente debajo de la cimentación a fin de llenar los vacíos. Así, con la presión de hinchamiento de la resina, se ha mejorado la calidad geotécnica del suelo de cimentación y su resistencia. A diferencia de los métodos convencionales, la impregnación no se produce sólo por gravedad. El rápido curado o polimerización de la resina puede reducir en gran medida el riesgo de pérdida de producto. Para reducir al mínimo el riesgo de contaminación, esta resina tiene la distinción de tener una alta densidad, pero baja expansión de su energía.

Entre 20 y 60 segundos, la resina llega a su expansión, y su volumen puede aumentar hasta 2,5 veces. En el espacio de 24 horas, se adquieren las propiedades mecánicas finales uniformemente.

La expansión del material, resultado de una reacción química, permite que la mezcla alcance la cavidad comunicada o cerca del punto de inyección, eliminando las discontinuidades debidas a los defectos de construcción o al envejecimiento, que pueden originar debilidades estructurales peligrosas. La solución de inyección realizada se ejecutó en una única fase.

La resina inyectada no pierde volumen en el tiempo, independientemente de las condiciones de contorno; se han llenado los vacíos y se han unido los componentes de estructura. No está sujeto a la lixiviación y es impermeable; y tiene propiedades mecánicas comparables a los morteros normales.

A continuación, se describe la intervención de consolidación ejecutada en el suelo de cimentación de los distintos contrafuertes de la Iglesia del Seminario Mayor de Comillas: Las perforaciones han sido ejecutadas de forma inclinada con el fin de llegar el núcleo de la capa de gravas cementadas a tratar.

Figura 7. Detalle perforaciones contrafuertes

4. CONCLUSIONES

La intervención de consolidación del suelo de cimentación con resina expansiva de la Iglesia del Seminario Mayor de Comillas (Cantabria), fue realizada entre las fechas 01/12/14- 06/12/14.

La intervención ha sido realizada con el fin de rellenar los huecos presentes en el suelo de cimentación, consiguiendo estabilizar la estructura.

 

Figura 8. Perforación
Figura 9. Tubos de inyección contrafuertes
Figura 10. Tubos de inyección contrafuertes

La intervención de consolidación se ha efectuado bajo 15 contrafuertes más 3 uniones entre contrafuertes.

El plano de apoyo de la cimentación se encuentra a una profundidad aproximada de 1,00 m desde la superficie de trabajo.

Una vez detectado el indicio de levantamiento (décima de milímetro), se detiene la intervención con la seguridad de haber rellenado la totalidad de huecos existentes, así como de haber reforzado dicho suelo de cimentación.

Figura 11. Inyección y Control Láser
Figura 12. Inyección y Control Láser

AGRADECIMIENTOS

Uretek S.r.l., Sacyr Construcción, Universidad de Cantabria.

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