Una nueva tipología de pilotaje : pilote hincado de hormigón reinyectado por el fuste

RESUMEN: Los pilotes habitualmente se clasifican en función de la forma de trabajo, del modo de ejecución, del material del que están constituidos y de la forma de la sección transversal. Tradicionalmente, en función del modo de ejecución, los pilotes se han clasificado en pilotes ejecutados in situ y pilotes prefabricados hincados. Dentro de los pilotes ejecutados in situ, los pilotes perforados inyectados se han venido utilizando sobre todo en suelos carbonatados, ya que este tipo de materiales son conocidos por presentar una baja resistencia por el fuste, existiendo una gran base de conocimiento tanto en ensayos de campo a escala real y a escala reducida, como en ensayos de laboratorio a escala reducida. Debido a los altos costes de instalación de los pilotes perforados e inyectados, se ha planteado y estudiado como sistema alternativo de cimentación el empleo de pilotes hincados de acero de sección tubular inyectados por el fuste, existiendo cierta base de conocimiento en ensayos de campo a escala real y a escala reducida, aunque amplia en ensayos de laboratorio a escala reducida. La realidad es que, debido a la incertidumbre en la cobertura de los pilotes, a su difícil monitorización y a la posible retracción de la lechada inyectada, los pilotes hincados de acero de sección tubular inyectados por el fuste no se han utilizado nunca a nivel de ejecución. Por otra parte, se han planteado y estudiado diferentes sistemas para facilitar la hinca, tanto de pilotes metálicos como de pilotes de hormigón, utilizándose la inyección lateral bien para rellenar el espacio generado entre el pilote y el terreno durante la hinca o bien para rellenar unas membranas laterales adosadas a las caras del pilote. Únicamente se han utilizado a nivel de ejecución en el caso de pilotes hincados de acero de sección abierta. En esta tesis se ha desarrollado y patentado un nuevo tipo de pilote, el Pilote Hincado de Hormigón Reinyectado por el Fuste (PHRF). Se trata de un pilote prefabricado de hormigón de alta resistencia de sección cuadrada, con un eje hueco interior a lo largo de toda su longitud y una serie de orificios perpendiculares a éste dotados de válvulas anti-retorno, que permiten establecer una comunicación unidireccional desde el interior del pilote hacia las caras exteriores del mismo, de manera que una vez éste ha sido hincado, es posible inyectarlo por el fuste con presión, de forma que tenga una resistencia por el fuste superior a la de un pilote hincado de hormigón convencional. El nuevo tipo de pilote permite reducir la longitud de los pilotes, el tiempo de ejecución y el coste de la cimentación. Se presenta el primer caso de utilización de la nueva tipología de pilote. Se describe la problemática geotécnica existente, se muestra el pre-dimensionamiento realizado y se analizan los resultados obtenidos. Con objeto de verificar la capacidad de los pilotes y el incremento en la resistencia por el fuste como consecuencia de la inyección, se realizaron pruebas dinámicas de carga tanto antes como después de la misma, quedando clara la influencia de ésta, ya que la capacidad por el fuste se multiplicó de dos a seis veces.ABSTRACT: Piles are usually classified on the basis of their behaviour, construction procedure, materials used and cross-sectional shape. According to the construction methodology, piles can be classified as in situ piles and driven piles. In situ drilled and grouted piles have been extensively used in carbonated soils, where only very low shaft capacities can be developed. There is a sound understanding of the performance of this pile type, thanks to the extensive experimental research conducted so far, the existence of numerous field tests; both at large (1:1) and reduced scales; as well as laboratory tests carried out at reduced scale. Due to the high installation costs associated to the construction of drilled and grouted piles, alternatively grouted driven piles with circular hollow sections were developed. For this particular pile type, there is a limited number of field tests; both at large and reduced scales; and a relatively large number of laboratory tests at reduce scale. Nevertheless, due to the uncertainty associated to grout cover thickness, the difficulties method for measuring this cover thickness and estimating grout shrinkage, grouted driven piles with circular hollow sections have never been used for practical applications. In order to improve the driving process, both for steel and concrete piles, several alternatives have been considered and studied so far. Shaft grouting has been used in these piles with the aim of either filling in the gap between the pile and the surrounding soil; generated during the driving process; or filling in lateral membranes attached to the pile surface. So far, for practical applications, only the first system has been used for driven steel piles with open cross-sections. The work presented in this thesis focuses on a new type of pile; the shaft grouted driven concrete pile (SGDCP). This new pile type has been protected under an international patent. This driven concrete pile has a square cross section with a hollow tube along its longitudinal axis, which is connected to a network of secondary lateral tubes. Each lateral tube, located in perpendicular direction to the pile axis, directly connects the main axial hollow tube with the pile surface, and is fitted with one-way valve. Following the driving process, the pile surround is pressure grouted to increase its shaft capacity, achieving a greater skin friction than in a conventional driven concrete pile. As a consequence, several advantages have been identified: the total pile length in a deep foundation can be reduced, cutting down on construction period and reducing foundation cost. The first practical application of this new pile type is also presented herein, explaining the geotechnical problem, showing the pile design, describing the on-site works and finally presenting and discussing the results. With the aim of assessing the increase in pile shaft capacity as a result of the pressure grouting, dynamic load tests were conducted before and after the injection process. These tests showed how the shaft capacity was significantly increased due to the pressure grouting, with shaft capacities between two and six times greater than the ones registered before the injection process