Tratamientos singulares con micropilotes e inyecciones. Aplicaciones en obras lineales

El Área de Geotecnia de la Dirección General de Carreteras del Gobierno de España solicitó al Cedex la asistencia técnica para el estudio de patología que se estaba produciendo la calzada de la carretera en sentido Santander de la autovía A-8, junto a la localidad de Reocín, en la que existían varias zonas en las que se producían periódicamente asientos en el firme de la autovía. Los asientos, en ocasiones llegan hasta 1 m de profundidad. Hasta ese momento, cuando se observaba un proceso de evolución de asientos se actuaba mediante la ejecución de taladros en la calzada a través de los cuales se introducía por gravedad una lechada de cemento muy viscosa.

Con fecha febrero de 2016 el Cedex emite informe sobre el ‘Asiento de la calzada sentido Santander de la autovía A-8, junto a la localidad de Reocín’. En él se realiza un resumen de los daños ocasionados por condiciones climatológicas adversas desde el año 2011 hasta 2015, años en los que se tuvieron que llevar a cabo varias actuaciones con el objetivo de reforzar varios viales para restablecer la seguridad y estabilidad de la carretera para los usuarios. Se muestran y establecen varias actuaciones ejecutadas para dar solución a los problemas acaecidos, prevenir los riesgos emergentes y aumentar la resiliencia de las carreteras en fase de explotación. En dicho informe se concluye con la solución que posteriormente se adoptó, en nuestra actuación concreta, mediante la ejecución de dos losas micropilotadas que realizó la empresa SITE S.A.

Antes de comenzar a describir la actuación realizada para solventar el problema (Figura 1) esta comunicación hace una descripción histórica de la mina próxima. Aunque no se han encontrado estudios de la relación entre el origen el problema y su conexión con la explotación abandonada a cielo abierto, resulta interesante realizarlo.

Todo comenzó en 1856, cuando el belga Jules Hazeur, de la Real Compañía Asturiana de Minas, pretendía dominar la industria del zinc en la cornisa cantábrica. “En uno de sus viajes localizó un afloramiento de calaminas en Reocín y en 1857 se inició la explotación”, cuenta el joven geógrafo Mario Iglesias, natural de Caranceja (Reocín), que ha publicado la ‘Evolución del espacio minero de Reocín, historia de un pueblo’, un amplio estudio sobre el nacimiento, esplendor y declive de la que fuera la capital del municipio del mismo nombre (Figura 2).

El 7 de enero de 1965 cientos de ratas salieron disparadas por la vertical del pozo de Santa Amelia antes de escucharse un estruendo atroz. “De pronto se marchó la corriente, empezó el revuelo de gente, ¡que se ha hundido Reocín!... Vino mi padre a buscarme. Fue cuando me di cuenta de que los pelos se ponían de punta”. El terror que entonces sintió Isaac Bolado, que trabajaba en el lavadero de Torres, aflora a sus ojos cada vez que revive la huida en tropel de los vecinos hacia todas las direcciones, escapando del seísmo y buscando a los suyos.

Se evitó una masacre puesto que la situación era tan grave que se dio aviso a la Dirección y se dio la orden de que el segundo turno en la mina, que debía entrar a las 14.00 horas, no lo hiciera. La causa del hundimiento se atribuyó al adelgazamiento de las columnas que sustentaban las galerías por la propia actividad extractiva y a la presencia de cuevas y oquedades en el subsuelo. “En aquellos años los conocimientos sobre mecánica de las rocas no eran muy altos, se hacía a estimación y se explotó en exceso”, cuenta el ingeniero Gonzalo Pardo de Santayana, hijo de uno de los directivos que aquel fatídico día paró el relevo de las dos de la tarde. Aunque nadie perdió la vida en el hundimiento de Reocín, algo murió dentro de todos sus habitantes aquel 7 de enero.

El desplome de cuatro de las galerías, que cayeron por ‘efecto dominó’, provocó un terremoto de 4,1 grados en la escala Richter, registrado por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) como el segundo más fuerte habido en Cantabria, detrás del de Arredondo de 1938 (magnitud de 4,9). El de Reocín destruyó una veintena de casas, arruinó otras treinta, dañó medio centenar más, hasta completar una lista de 300 viviendas afectadas. La Real Compañía Asturiana de Minas cerró las galerías afectadas por el hundimiento y continuó con la extracción de zinc. Así, hasta principios de la década de los ochenta, cuando Asturiana de Zinc decidió explotar a cielo abierto. Y los mineros siguieron trabajando a cielo abierto y en el subsuelo hasta que en el año 2003 el yacimiento se dio por agotado y la mina cerró para siempre, después de 140 años de explotación y de 80 millones de toneladas extraídas.

2.1.- Evolución del planteamiento del problema

El asiento de la calzada sentido Santander de la autovía A-8, junto a la localidad de Reocín, se manifestaba activamente en dos zonas en las que se producían periódicamente asientos en el firme de la autovía (Figura 3).

Cuando se observaba un proceso de evolución de asientos se actuaba mediante la ejecución de taladros en la calzada a través de los que se introducía por gravedad una lechada de cemento muy viscosa. En una ocasión en la que al iniciarse este fenómeno no se actuó rápidamente, se produjo un hundimiento con una profundidad superior a 1 m.

Se planteó la conveniencia de realizar unos trabajos de reconocimiento para identificar el origen de la patología e intentar acotar su extensión y posteriormente plantear las posibles medidas correctoras, por lo que se realizaron sondeos geofísicos y mecánicos, para acotar las zonas más afectadas por el proceso de karstificación.

En todas las prospecciones se encontraron cavidades, tanto huecas como rellenas de arcilla o agua, alternancia de caliza con arenas, con mayor presencia cuanto menor fuera la profundidad. (Figura 4).

Dada la solución aportada por el Cedex, se concluye que la solución a llevar a cabo para reparar la calzada consta de la ejecución de micropilotes equipados con armadura tubular de 244,5 mm de diámetro exterior y un espesor de 12 mm de calidad mínima de acero S355. 4 pilotes por perfil. Perfiles espaciados 2,7 m. Diámetro de perforación no inferior a 300,5 mm. Sobre dichos micropilotes descansará una losa de cimentación del firme de la A-8. Las zonas por reparar son dos, la primera (Losa 1) de 20,90 m de longitud y 18 m de profundidad (Figura 5), y la segunda (Losa 2) de 50,60 m de longitud y 14 m de profundidad, por 11,00 m de anchura. Se dispondrán losas de transición en el acceso y salida de cada losa.

3.1.- Descripción de la solución adoptada

La obra dio comienzo en diciembre de 2016. Una de las labores más difíciles que tuvo que afrontar la Demarcación de Carreteras y la empresa conservadora UTE Los Tánagos, fue el mantener el tráfico en servicio de la Autovía, ya fuera a través de la vías de servicio de la Salida 234 de la A8, o manteniendo el tráfico derivado por la calzada contraria.

La primera actuación fue la excavación previa eliminando el aglomerado de la autovía y preparando la plataforma.

SITE y las perforadoras hicieron su entrada en enero de 2017, para trabajar en turno contínuo de 24 horas, de cara a intentar minorar los tiempos de obra con afección al tráfico. La unidad a ejecutar eran micropilotes perforados en 300 mm y equipados con armadura tubular Øext/e 244,5/12 mm.

La longitud de micropilote debía ser tal que asegurara 5 metros de empotramiento en roca. Se preveían unas longitudes unitarias iniciales de 18 metros en Zona 1 y de 14 metros en la Zona 2. (Figura 6).

La perforación en este tipo de terreno resulta muy complicada ya que existen muchas alternancias entre terreno blando y duro, y es imprescindible utilizar en ciertos estratos entubación recuperable para mantener la integridad de la perforación, ya que además de la presencia de capas granulares sin cohesión, las arcillas que rellenaban las cavidades kársticas, en muchos casos en presencia de agua, tendían a cerrarse.

A su vez, las rocas eran calcarenitas desde sanas a muy degradas, con discontinuidades impredecibles, y con buzamiento variable. En ocasiones había oquedades manifiestas, y en otros taladros se encontró vías activas de agua.

En algunos taladros, debido a la dureza de la roca, había que introducir un tallante de mayor diámetro que el de la tubería de revestimiento de cara a hacer un preforo y permitir el avance de tubería de revestimiento.

3.2.- Problemas más significativos detectados por SITE durante la ejecución de micropilotes

1. Las cavidades existentes y las alternancias de relleno arcilloso y oquedades, hacen la que la inyección global única contemplada en el micropilote no resultara del todo eficaz ya que algunos de éstos no se llenaban, produciéndose las pérdidas de lechada incluso en la zona de empotramiento. En algunos casos, se encontraron cavidades muy significativas, que tuvieron que ser rellenas con mortero de plana bombeado, para después reperforar para la ejecución del micropilote.
2. El cambio de terreno duro a blando y al revés en la perforación, que se produce varias veces a lo largo de la ejecución de un mismo micropilote, y el perfil de roca con grandes inclinaciones, produce pequeñas desviaciones en cada tramo en la verticalidad del micro, que se traduce en dificultades a la hora de introducir la armadura, ya que manejando unos diámetros tan grandes de tubería se tiene poca holgura y nula maniobrabilidad, llegando en algunos casos extremos a la imposibilidad de introducir la armadura y tener que proceder al abandono del micropilote con relleno del taladro con mortero para su posterior reperforación.

3.3.- Desarrollo de los trabajos

El problema del hundimiento de la calzada en Reocín, asociado a la karstificación, ha sido periódico y recurrente, que se ha había ido solventando temporalmente mediante inyecciones de mortero, y nuevas pavimentaciones. Con objetivo de realizar una solución a largo plazo, se ha llevado a cabo un análisis exhaustivo con ayuda de las instituciones implicadas para dar una solución global y extensible en el tiempo.

Este trabajo no hubiera podido llevar a cabo sin la participación de los técnicos de la Demarcación de Carreteras del Estado en Cantabria, del Área de Geotecnia de la DGC, del Laboratorio de Geotecnia del Cedex, así como de las empresas UTE Los Tánagos (Alvac-Puentes), SITE S.A.

Referencias

Artículo ‘Asiento en el firme de autovía por terrenos con oquedades y aguas de escorrentía’ Felipe Collazos Arias y Javier Rojo.

Álvarez, Mariña (2015). El diario montañés. Recuperado el 30 de octubre de 2017 de https://www.eldiariomontanes.es/documentales/2015/aniversario-hundimiento-mina-reocin.

Cedex (2016). Estudio previo de soluciones para la estabilización de la calzada sentido Santander de la autovía A-8, junto a la localidad de Reocín.

Guía para el proyecto y la ejecución de micropilotes en obras de carretera (2005). Dirección General de Carreteras

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Orden FOM/2842/2011, de 29 de septiembre, por la que se aprueba la Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera (IAP-11) (2011). BOE núm. 254, de 21 de octubre de 2011.

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