La ejecución de Columnas de Grava o Vibrosustitución es una técnica de mejora y refuerzo del terreno, basada en la vibración profunda; se emplea tanto en obra civil como en edificación. Esta técnica se basa en el desplazamiento lateral del terreno y en la incorporación y compactación de grava contra el terreno.

Es una técnica desarrollada originalmente por el fundador de nuestra empresa, Johann Keller, y ampliamente utilizada.

Vibrosustitución

Usos frecuentes

Disminución de asientos de cimentación
Aumento de la capacidad portante del terreno, reduciendo así el tamaño de las zapatas
Aceleración de los tiempos de consolidación
Compatibilidad de asientos u homogeneización
Aumento de la resistencia al deslizamiento
Disminución del riesgo de licuación en zonas sísmicas
Aplicable en terraplenes, carreteras, ferrocarriles, silos y depósitos, refuerzos de fondos marinos, lacustres o fluviales, oficinas, naves, etc

Proceso

Las columnas de grava o vibrosustitución surgen a finales de los años cincuenta como una evolución de la técnica de vibrocompactación, sin aporte de grava. Así la necesidad de aportar material granular a terrenos cohesivos hizo que se adoptara el mismo equipo y procedimiento de ejecución que para la vibrocompactación, incluyendo una grúa, vibrador, lanza de agua y aporte de la grava desde la superficie. Este procedimiento inicial se denominó vibrosustitución por vía húmeda (wet-method).

Ante los inconvenientes que presentaba la vía húmeda derivados fundamentalmente de un importante y no siempre fácil aporte de agua y a una poco eficaz retirada de los lodos resultantes, la técnica evolucionó al llamado procedimiento por vía seca.

El procedimiento de ejecución por vía seca (dry-method) y con descarga interior (bottom-feed) consiste en aportar la grava mediante una pala cargadora hasta una tolva que, una vez cargada de grava, asciende por el mástil guía hasta la cámara de descarga que se encuentra en el extremo superior del conjunto tubo-vibrador. El vibrador se introduce en el terreno únicamente por vibración radial, desplazando lateralmente el suelo y sin extracción de material. Una vez que alcanza la profundidad de diseño el vibrador se retira en pasadas ascendentes de entre 50 y 100 cm de forma que la grava introducida por la punta inferior del vibrador garantiza la continuidad de la columnas. La grava va ocupando el espacio libre y el vibrador la compacta lateralmente hasta movilizar el empuje pasivo del terreno.

Es una técnica alternativa a cimentaciones profundas tradicionales, cuya ejecución no se basa en transmitir las tensiones hasta un sustrato competente, si no que se trata de sustituir el terreno existente por otro mejorado, mediante una mejora de todos los parámetros intrínsecos del terreno (ángulo de rozamiento, cohesión, módulo de deformación, densidad, etc.) hasta obtener un suelo equivalente mejorado, de parámetros suficientes para el apoyo de esa estructura mediante una cimentación directa.

La mejora del terreno, se produce al incorporarle las columnas de grava, de manera que el resultado es un suelo mejorado, produciendo una disipación de las tensiones y por tanto el terreno tenderá a tener asientos despreciables. La profundidad de la mejora del terreno dependerá no de dónde se encuentra el estrato competente del terreno, si no que alcanzará la profundidad suficiente que asegure que los asientos producidos tiendan a ser despreciables. Esta es la ventaja técnica y económica fundamental de esta técnica frente a otras técnicas tradicionales.

El diseño de las columnas se establece teniendo en cuenta tanto las características del suelo, las sobrecargas, así como los asientos admisibles.

Existen variaciones en el producto que incluyen columnas de hormigón en las que se bombea hormigón al suelo mediante un vibrador y las columnas de grava inyectada en las que el árido es mezclado con lechada a base de cemento en la instalación.

Ventajas

La grava, único material introducido en el terreno, mejora la capacidad drenante del mismo
Es un método de mejora de suelos naturales o de relleno, consistente en inclusiones de material granular, realizadas en el terreno de apoyo de terraplenes o cimentación de estructuras
Refuerzo y mejora del terreno, disipando las cargas transmitidas, aumentando la resistencia al corte y reduciendo los asientos así como el tiempo de consolidación, además de reducir el riesgo de licuación
Reducir el riesgo de licuación del terreno en zona sísmica
Es un método versátil de mejora del terreno que puede adaptarse a una gran variedad de condiciones de suelo y requisitos de cimentación
Ofrece una solución económica para la mejora del terreno
Se ejecuta hasta casi cualquier profundidad
Es una solución relativamente rápida y así se pueden realizar de inmediato los trabajos estructurales siguientes
Mejorar el terreno permite que haya cimentaciones superficiales poco profundas, lo que implica un gran ahorro
Es muy silencioso gracias a la mínima vibración

Garantía de calidad

El equipo vibratorio que utilizamos ha sido diseñado y fabricado por Keller para ser utilizado por las empresas del Grupo Keller.

Los equipos de vibración cuentan con un sistema de adquisición de datos a bordo. Se pueden registrar y mostrar en tiempo real en el monitor situado en la cabina los datos del sistema, tales como el amperaje, el índice de compactación y los valores objetivo específicos del proyecto,. Esta monitorización permite al operador corregir cualquier desviación en tiempo real durante el proceso de construcción para mantener la vibrocompactación dentro de las especificaciones del proyecto.

Además se pueden combinar con ensayos externos a realizar in situ como son los penetrómetros estáticos o presiómetros o incluso penetrómetros dinámicos ejecutados en el eje de las columnas o en su caso pruebas de carga a escala real.

De igual modo existen amplias referencias de auscultación de estructuras para comprobar el comportamiento real en lo referente a posibles variaciones de nivel freático (mediante piezómetros), asientos (mediante extensómetros) y tensiones (células de presión).