Tratamiento De Macizos Rocosos

3. TRATAMIENTO DE MACIZOS ROCOSOS Las obras que se realizan en roca por lo general requieren del empleo de soportes artificiales o tratamiento para sostener las estructuras y contrarrestar el esfuerzo que se ejerce sobre el macizo. Para realizar un tratamiento adecuado, es necesario evaluar la magnitud de la obra y las necesidades especííficas que se requeriraí n del terreno, ademaí s de saber seleccionar un tratamiento eficiente tanto estructural como econoí micamente viable. Ademaí s, el tratamiento se debe hacer para garantizar que el macizo trabajaraí en conjunto y con las mejores condiciones que pueda presentar eí ste, para asíí evitar que fenoí menos extraordinarios den paso a una falla o colapso de la obra. Las fases que se realizan para poder dar un tratamiento adecuado al macizo rocoso son:    

Remocioí n de la vegetacioí n, troncos, raííces y capa vegetal del suelo asíí como limpieza de fracturas y oquedades. Excavacioí n de roca de mala calidad donde se presenten caracteríísticas de deformabilidad alta y resistencia baja. Inyeccioí n con mortero en oquedades visibles y detectadas en estudios previos. Si lo requiere se deben tomar otros tratamientos para la estabilidad y con el fin de tener un terreno uniforme.

Estos uí ltimos tratamientos se detallaraí n a lo largo de este capíítulo de manera general y especíífica para el caso de cimentaciones. 3.1) INYECCIONES: Las formaciones rocosas pueden reforzarse con alguí n cementante, el maí s conocido es el mortero o la lechada, cuando existen huecos o discontinuidades tales como cavernas, grietas o juntas. La idea con esto es aportar un material fino de alta resistencia para llenar estas discontinuidades y asíí tener un terreno firme y continuo y que, a la hora de aplicarle los esfuerzos, se eviten problemas de deformacioí n y permeabilidad que provocan dichas discontinuidades.

En presas, a menudo se requiere de inyecciones para sellar los canales que existen entre los planos de fractura y a lo largo de planos de falla. Los tuí neles pueden requerir mallas con inyecciones para disminuir el paso del agua hacia el paso previamente de la perforacioí n. Se debe tomar en cuenta, que cuando se realiza una inyeccioí n en alguna discontinuidad por donde circula agua, no se debe usar un mortero convencional, por lo que el disenñ o debe ser adecuado y tomando en cuenta las caracteríísticas hidraí ulicas y geoloí gicas. Cuando se trata de inyecciones a profundidades pequenñ as y de presiones muy bajas, la inyeccioí n puede ser directa y en una sola etapa, pero debe tenerse cuidado de no levantar los estratos cuando se aumenta la presioí n. Cuando existen formaciones muy estratificadas y se tienen presiones altas que puedan abrir o levantar la formacioí n superior, la inyeccioí n se deberaí realizar por etapas. Cada etapa consiste en inyectar y consolidar las uniones de las capas superiores a baja presioí n y los estratos inferiores a presiones mayores. Para el caso de cimentaciones, las perforaciones para inyecciones van de los 5 a 20 m dependiendo de la altura de la obra y las caracteríísticas del macizo, posteriormente se hace la inyeccioí n de arriba hacia abajo por el meí todo descendente. Las mezclas de inyecciones pueden ser de dos tipos: I.

II.

Mezclas estables: son aquellas en que los granos de cemento se mantienen en suspensioí n por un periodo de tiempo largo. Se mide la estabilidad por la cantidad de agua libre que se acumula en la superficie de la mezcla para un determinado tiempo. Cuando el porcentaje de agua libre es igual o menor que el 3% de la altura original alcanzada por la mezcla en dos horas, se dice que la mezcla es estable. Mezclas inestables: Son aquellas en que los granos de cemento no se mantienen en suspensioí n por un periodo largo. Su estabilidad se mide de la misma forma que para las estables y cuando el porcentaje es mayor que el 3% de la altura original alcanzada por la mezcla en dos horas, se dice que la mezcla es inestable.

En algunas ocasiones es necesario realizar pruebas de inyeccioí n in situ con el objeto de determinar las caracteríísticas de inyectabilidad del macizo rocoso que permitiraí n realizar un disenñ o del tratamiento maí s apegado a las condiciones geoloí gicas del terreno. 3.2) ANCLAJE El anclaje es un tratamiento que se usa a menudo para la estabilizacioí n de una excavacioí n o un talud de roca. Anteriormente

se usaban anclas convencionales de madera o acero que no teníían en síí un anaí lisis fijo ni un fundamento loí gico, pero los resultados para la estabilidad solíían dar resultado, aunque se interferíía en muchas ocasiones con el avance del proyecto ya que la excavacioí n y los trabajos se teníían que adaptar a la instalacioí n de ellos. Actualmente existen sistemas de anclaje mecaí nicos que en general tienen por objeto el aplicar al macizo rocoso fuerzas de restriccioí n a los taludes o excavaciones principalmente inestables. Estos sistemas de anclaje pueden ser en general de dos tipos: tensado o de friccioí n. La eleccioí n de cualquiera de estos dos sistemas depende baí sicamente de la experiencia y preferencias del constructor o disenñ ador y las cualidades del macizo rocoso. Tanto tensado o de friccioí n, los sistemas de anclaje son adecuados para la reduccioí n de los deslizamientos de falla en los cimientos en roca.  El sistema de anclaje tensado: Es praí cticamente el maí s usado universalmente debido a la gran capacidad a soportar fuerzas de tensioí n y al mejoramiento que produce en el medio donde se coloca.  Los anclajes de fricción: Consisten en una varilla de acero incrustada en un orificio lleno de mortero o lechada. Este tipo de anclas proporcionan resistencia positiva a la dilatacioí n dentro de una masa de roca y a lo largo de las superficies de contacto potencialmente inestables. Debido a la sencillez de su estructura e incluso de su colocacioí n, no es recomendable su uso en grandes obras por lo que su uso se limita a ciertas excavaciones de poca profundidad o estabilizacioí n de taludes no prolongados.

Es importante determinar un factor de seguridad adecuado para el sistema de anclaje que seraí el que regiraí los paraí metros del disenñ o y el cual se determina Figura 3.3 Representacioí n de un ancla y sus partes tomando en cuenta las cargas de anclaje, la profundidad de anclaje, la cohesioí n de la roca entre otros paraí metros. 3.3 DRENAJE Uno de los mayores problemas que se presentan en la ejecucioí n de cualquier obra sobre roca, es la presencia de agua en el macizo rocoso, tanto en el interior como en el exterior. La presencia de agua afecta tanto en la ejecucioí n y construccioí n de la obra como en los anaí lisis y disenñ o de la misma. Los defectos de la superficie de una roca son de hecho producto de la alteracioí n por reaccioí n quíímica entre los elementos que constituyen la roca y el agua o por erosioí n fíísica. El agua puede penetrar a la roca desde la superficie, o bien, desde grandes profundidades. Los canales principales por donde se conducen son las juntas o fallas que presentan los macizos rocosos, por lo que puede esperarse una intensa alteracioí n en estas zonas. Por lo general la roca en la que se encuentra mayor presencia de agua en el interior es la caliza, al ser altamente soluble. La fuerza de empuje que se genera por la accioí n de esta presioí n hidraí ulica sobre las caras de los bloques, que es la subpresioí n, puede ser determinante para la estabilidad, por lo que hay que abatirla o eliminarla con el uso de drenes en la masa de roca. Por todos estos problemas que se presentan debido a la presencia de agua, es necesario un sistema de drenaje y desaguü e que abata tanto el nivel freaí tico como la cantidad de agua que se pueda presentar durante la construccioí n. Estos meí todos suelen ser los menos costosos para el tratamiento de un macizo principalmente cuando se trata de la estabilidad de un talud. En general los tratamientos para drenaje son tanto internos como externos.  Los drenajes internos: Reducen eficazmente los niveles de agua subterraí nea. Su disenñ o depende principalmente de los datos geohidroloí gicos como; el tipo de espaciamientos, de fallas, su orientacioí n y la fuente principal de agua subterraí nea, como manantiales o pozos naturales. Entre los meí todos maí s utilizados se encuentran; los bombeos a cielo abierto, los desaguü es horizontales, galeríías de drenaje, pozos y puntos de corte.  Los drenajes externos: Son disenñ ados para recoger el agua de escurrimiento superficial que consiste principalmente en zanjas o bermas que aííslen el agua y la conduzcan a un lugar lejano a la construccioí n para evitar que se infiltre y aumente los niveles freaí ticos y evitar el empleo de drenaje interno. En ocasiones es necesaria la implementacioí n de sistemas

de conduccioí n que alejen el agua a lugares en los que se asegure que no afectaraí en un futuro, esto principalmente cuando la topografíía hace que el agua retorne a un punto donde influya para la cimentacioí n o construccioí n de la obra. 3.4 INSTRUMENTACIÓN En diferentes etapas de la obra, es indispensable la colocacioí n y uso de instrumentacioí n, con el fin de controlar el comportamiento de los macizos rocosos, principalmente cuando sus caracteríísticas no son suficientemente conocidas. Esta forma de control, permite modificar e inspeccionar el disenñ o a medida que se construye. La instrumentacioí n puede comprender desde la observacioí n a simple vista hasta los maí s complejos y avanzados instrumentos para la medicioí n de desplazamientos, esfuerzos, presiones hidrostaí ticas, vibraciones, etc. Los paraí metros que se miden comuí nmente son la deformacioí n, las relaciones carga-tensioí n, presiones hidrostaí ticas y niveles de agua, vibraciones del suelo, deslizamientos etc. Los tipos de instrumentacioí n utilizados se describen a continuacioí n en la siguiente tabla

En estos casos, la instrumentacioí n se divide en superficial y de subsuelo. a) En la instrumentación superficial: Se miden principalmente las deformaciones que se presentan en un lapso y durante la excavacioí n con el fin de detectar aí reas de peligro o deslave. Se apoya principalmente en la topografíía de detalle para detectar los cambios de pendiente o depresiones del talud. Tambieí n son necesarios extensoí metros

en los puntos de anclaje mediante una cinta para la medicioí n y control de grietas en la pendiente o en el corte en general. Cuando los movimientos son maí s grandes, se necesitan potencioí metros lineales. b) La instrumentación del subsuelo: Se utiliza baí sicamente para medidas de deformacioí n dentro del macizo en zonas de riesgo o donde se presentan discontinuidades detectadas anteriormente. Ademaí s se miden tambieí n las presiones debidas a la presencia de agua. Para medir esto uí ltimo, se utilizan piezoí metros que pueden llegar a ser desde simples mangueras o tubos de pvc con ranuras en los extremos, hasta modernos y sofisticados equipos los cuales indican los niveles de agua existentes en el macizo para llevar un control y saber cuaí ndo son necesarias las obras de drenaje. En cimentaciones, al igual que en taludes y otras obras geoteí cnicas se requiere de una gran variedad de instrumentos de control, los cuales se dividen en dos grupos principalmente; medicioí n de deformaciones y medicioí n de presiones y esfuerzos.