TIPOS DE SONDEOS Y SU PLANIFICACIÓN Luego que se han obtendio las Informaciones preliminares del reconocimiento del lugar anteriormente mencionadas, se procede a planificar el trabajo de exploración del subsuelo realizando sondeos, tomando muestras, analizándolas en el laboratorio e interpretando los resultados. Sondear un suelo implica horadar, taladrar, perforar, fresar o barrenar el terreno para abrir huecos en él de modo de proceder a realizar la toma dé muestras, observando las caracteristicas y espesor de los estratos. De una adecuada planificación de los sondeos y toma de muestras" del suelo depende el éxito de la exploración para obtener una información exacta y detallada de las condiciones y naturaleza del subsuelo. Los tipos de sondeos más usuales son los siguientes: a).- Excavación de pozos b).- Sondeos barrenados c).- Por inyección de agua d). - Perforaciones con taladros a). - EXCAVACIÓN DE POZOS Generalmente se los excava a mano, con picos y palas, si bien hay también equipos para realizarlo en forma mecánica. Este sistema de reconocimiento se emplea generalmente para los estratos superiores del suelo, con profundidades limitadas, no mayores a los 5 m., y en pozos con dimensiones tales que pueda trabajar con comodidad el operarlo y su equipo.
En suelos permeables, la excavación alcanza el nivel freático y si se desea con tlnuar con la operación, se debe recurrir a técnicas de drenaje. En suelos secos cohesivos, la excavación de pozos permite obtener grandes trozos inalterados o con un minimo de alteración, para su anállsls en el laboratorio, y observar directamente el perfil del terreno en su estado natural. b).- SONDEOS BARRENADOS
Diferentes tipos de barrenos Un barreno es una herramienta sencilla que puede accionarse a mano o mecánicamente y en suelos cohesivos permite hacer huecos profundos y estrechos sin necesidad de entubado para -contener las paredes, antes de alcanzar el nivel freático. Existen varios tipos de barrenos como muéstra la figura. El esquema a) corresponde a un barreno manual que consiste en dos hojas curvas de 10 a 20 cm de diámetro que al cerrarse retienen el suelo que cortan.
Están provistas de un mango de un metro de altura y una manija en la parte superior, que permite girar la herramienta a medida que penetra. Para profundidades mayores, se van agregando barras adicionales de extensión, pudiendo alcanzar asi los 8 m. de profundidad. Otro tipo de barreno es el del esquema b) que consiste en un trépano helicoidal y si bien puede accionarse a mano, es más común que se lo haga penetrar en forma mecánica, taladrando, hasta los 25 m de profundidad en pocos minutos. En los suelos duros, para facilitar la penetración, se agrega una cabeza afilada en el extremo inferior del barreno, como muestra el esquema d). La figura c) gráfica el tipo de barreno de cepa, que se usa generalmente para colocar cartuchos de dinamita bajo las cepas, con profundidad no mayor a 3 m. La extracción de muestras mediante barrenos, sin embargo, se dificulta si el estrato es de arcilla blanda o de grava gruesa, o si se alcanza el nivel freático. Como las muestras obtenidas mediante sondeos barrenados resultan muy alteradas, dan poca información acerca de las características del suelo en su estado natural. c).- SONDEOS POR INYECCIÓN DE AGUA Se los conoce también por sondeos lavados, pues simultáneamente a la perforación del suelo se van aplicando inyecciones de agua a presión. Para ello se usa una broca o cincel cónico que lleva en su interior una barra de sondeo hueca, como se muestra en la figura. La broca va protegida con o tubo de entibación que se hinca en el terreno mediante un equipo formado por un trípode, cabrestante, martillo de hinca y demás accesorios. Los tubos de entibación tienen longitudes de 1 a 1,5 metros y se acoplan roscándolos entre si.
El número de golpes para ir hundiendo la broca en los diferentes estratos da idea de su respectiva dureza, si bien la penetración se dificulta mucho en suelos muy durós. En estos casos, las Inyecciones de agua ablandan el suelo. Para ello se utiliza una bomba que impulsa constantemente el agua a presión por la barra de sondeo hueca y la eyecta a través de las aberturas inferiores de la broca. De esta manera, el suelo se va aflojando y desmenuzando a medida que la broca penetra en el terreno y el suelo lavado es arrastrado hasta la superficie, elevándose por el espacio que queda entre la broca y el tubo de entibación.
a) Etapa I. Hincado de la broca b) Etapa II. Lavado del suelo y depósito en batea colectora
d).- PERFORACIÓN CON TALADROS Para perforar suelos muy duros, como las rocas, se usan los sondeos rotatorios con taladros de broca de diamantes. Corrientemente se usan diamantes negros como los que muestra abajo en la figura. Para facilitar la penetración se Inyecta simultáneamente agua a alta presión por el tubo interior de la broca a medida que se realiza el sondeo. El funcionamiento del taladro dentro de la roca es similar al que se lleva a cabo en cualquier taller mecánico, obteniéndose muestras cilindricas con alturas que pueden oscilar en los 50 cm con diámetros variables de 5 a 20 cm. En algunos casos especiales se han logrado taladrar huecos de hasta 75 cm de diámetro por donde los expertos penetran para observar el perfil rocoso natural en la altura de la perforación. Si en un terreno donde se está realizando un sondeo normal de suelo se produce de pronto un rechazo en la penetración del barreno o la broca, significa que se alcanzó un manto rocoso o bien que alguna piedra de gran tamaño entorpece el descenso. En este caso se debe continuar la operación con un taladro hasta verificar la profundidad del manto o las dimensiones de la piedra, para constatar si debajo el suelo presenta características similares a las anteriores.
a) Brocas de diamantes
b) Tubo para toma de muestras
ESPACIAMIENTO Y PROFUNDIDAD DE LOS SONDEOS Una vez que se ha decidido el tipo de sondeo que se realizará en el suelo cuyas propiedades se quieren determinar, se debe definir: - El
espaciamiento entre sondeos
- La
profundidad de los mismos
La determinación del espaciamiento entre sondeos no se rige por reglas fijas, sino que depende de varios factores, tales como el tipo y destino de la construcción, la magnitud de las cargas, las propiedades del suelo de fundación, el perfil del subsuelo que se obtiene de los sondeos inciales, etc. En ciertos países existen normas de zonificaclón para sondeos, que determinan el espaciamiento mínimo exigido en cada región. Como espaciamiento preliminar aproximado se pueden tomar las distancias Indicadas en la Tabla anexa. Si el suelo resulta muy uniforme en los primeros sondeos, este espaciamiento puede aumentarse, pero en el caso en que las condiciones del subsuelo resulten erráticas, se lo debe disminuir. Además, en áreas donde se producirán notables concentraciones de cargas, es conveniente limitar el espaciamiento a la mitad del valor indicado en la Tabla descrita.
Con respecto a la profundidad que deben alcanzar los sondeos, existe una antigua regla que aconseja llevarlos hasta una altura igual al doble del ancho del edificio. Sin embargo, esta dimensión resulta excesiva en algunos casos, como por ejemplo en edificios industriales bajos y exten didos, o escasa para edificios esbeltos de gran altura y reducida área en planta. En edificios elevados tipo torre o en puentes donde se imponen grandes esfuerzos al suelo de fundaclon, es conveniente sondear hasta alcanzar la roca firme.
TABLA
ESPACIAMIENTO Y PROFUNDIDAD RECOMENDABLE PARA LOS SONDEOS Tipo de Construcción
Espaciamiento
Profundidad
Edificios de una planta
15 a 30 m
6 a 9 m debajo del nivel de las fundaciones con un mínimo de un sondeo profundo -para verificar si hay depósitos débiles debajo.
* Edificios de varios pisos
12 a 15 m
Para estructuras muy cargadas se deben realizar sondeos profundos a altura doble del ancho del edificio o hasta alcanzar la roca firme. (El menor de los valores).
Presas de tierra, diques
30 a 60 m
12 a 15 m mínimo o 3 m dentro de la roca -firme. (El menor de los valores).
150 a 300 m
1 a 1,5 m mínimo bajo el subrasante
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Autopistas
En construcciones de tamaño normal, el primer sondeo debe exceder la profundidad para la cual los esfuerzos debidos a las cargas del edificio pueden causar excesivos asentamientos. Por el contrario, en edificios de vivienda de una sola planta, basta extender el sondeo hasta un estrato resistente. Sin embargo, si el estrato resistente es superficial, conviene realizar al menos uno o dos sondeos adicionales a mayor profundidad, para asegurarse que no existan suelos débiles subyacentes que afecten la resistencia y estabilidad de la construcción, o el buen funcionamiento de sus instalaciones. Si se encuentran suelos débiles o compresibles en alguno de los sondeos, se debe extender la exploración hasta un estrato firme y consolidado, como minlmo a 5 m debajo del último suelo débil. La Tabla indica las profundidades recomendadas en los diferentes casos.
