Preconfinamiento de una excavación

El preconfinamiento es un sistema masivo de perforaciones de pequeño diámetro desde el frente de excavación de un túnel, o a partir del nivel de plataforma de trabajo previo a la excavación de una subestructura. En cada perforación se coloca un elemento que puede to- mar fuerzas de tensión, y la perforación se llena de lechada cemento:agua. Las aplicaciones pueden ser temporales o permanentes.
Los suelos o rocas no sólo están sujetos a esfuerzos provocados por incrementos de carga; durante las ex- cavaciones, el alivio de esfuerzos (desconfinamiento) genera tensiones (expansiones) y éstas, a su vez, ocasionan reducción de la resistencia. En el caso de excavaciones en suelos blandos compresibles, el alivio de esfuerzos puede causar una emersión general de la estructura y del fondo de excavación, por ejemplo, en pasos vehiculares deprimidos. Para contrarrestar estos efectos, existe una tecnología uti- lizada desde hace más de 25 años en Europa que empezó como aplicación para el sostenimiento y refuerzo de frentes de excavación de túneles excavados con método convencio- nal: el preconfinamiento o preconsolidación del suelo por medio de pernos o anclas en fibra de vidrio (D. Dias, 1999; D. Subrin, 2002; V. Trompille, 2003; P. Lunardi, 2008; A. Corba, 2010). La primera aplicación “certificada” fue en 1988, en el túnel Talleto e Caprenne de la línea de ferrocarril Roma-Florencia, y ahora se extiende a excavaciones de sub- estructuras, como el caso de la Torre Odéon, en Mónaco. 
                           

 La presente nota técnica no incluye elementos estructu- rales reductores de expansión (L. Zeevaert, 1973), sino que básicamente trata elementos que pueden ser considerados para mejoramiento de suelos, como un sistema masivo –es decir, un sistema en el que se busca el trabajo en grupo de los elementos– de perforaciones de pequeño diámetro desde el frente de excavación de un túnel (de una longitud que puede oscilar entre 10 y 30 m), o a partir del nivel de plataforma de trabajo previo a la excavación de una subestructura (en casos prácticos, hasta 50 m). En cada perforación se coloca un elemento que puede tomar fuerzas de tensión, y cada una de ellas se llena de lechada cemento:agua. Por lo general, el elemento estructural es de fibra de vidrio. Las aplicaciones pueden ser temporales o permanentes.

Con los elementos incorporados en la masa de suelo o roca se mejoran las propiedades mecánicas, lo que aumenta la resistencia y se reducen las deformaciones.

Es importante destacar que estos conceptos son aplicacio- nes generales, y que cada proyecto debe estudiarse de forma particular y ser diseñado para cumplir con los objetivos que se planteen.

Tratándose de excavaciones, la fibra de vidrio es un mate- rial ideal, ya que posee una resistencia a la tensión superior al acero de refuerzo (indicativamente de 1,000 MPa, contra los 480 MPa del acero) y una menor resistencia al corte, lo que facilita su destrucción, ya sea con retroexcavadora, jum- bos o martillo de ataque puntual. Además, la fibra de vidrio es un material elástico que permite que, una vez colocadas las anclas en la perforación, éstas no tengan límite en defor- marse a causa de las solicitaciones que se presenten.