Procedimientos para reparar las pilas dañadas o asentadas en las fundaciones existentes

Pruebas no destructivas (NDT)

Los métodos NDT son ampliamente utilizados para evaluar la integridad de la pila interna sin dañar aún más la pila.

• Pruebas de integridad del pene (PIT)] – una prueba de impacto de baja tensión que envía una onda de estrés hacia abajo del eje; las reflexiones indican cambios en la sección transversal o las grietas.
• Cross‐hole sonic logging (CSL)] – realizado en taladros o pilas de fundición en lugar de paso señales ultrasónicas entre tubos de acceso.
• Profiling de integridad térmica] – mide el calor generado durante el curado de hormigón para detectar anomalías.
• Rodizo penetrante (GPR)] – útil para localizar acero incrustado o vacíos en pilas de hormigón.

Estos exámenes proporcionan datos críticos sobre la ubicación y el alcance de los daños, y orientan las decisiones sobre si una reparación es factible o si la pila debe ser reemplazada.

Pruebas de carga y monitoreo

Para las pilas fijadas, se realiza un test de compresión estático o dinámico ]] se puede ejecutar mediante el atraco contra un marco de reacción. Alternativamente, las pruebas dinámicas de alto rango utilizando un analizador de la conducción pueden evaluar la capacidad y la resistencia del suelo. El monitoreo de liquidación con niveles ópticos precisos o tiltímetros durante un período de semanas también ayuda a determinar si la influencia de movimiento de la pila.

Preparación y seguridad del sitio

Antes de que comience cualquier actividad de reparación, el sitio debe ser seguro y accesible. Esto a menudo implica:

• Excavación y ahorcamiento – eliminar el suelo alrededor de la cabeza de la pila para proporcionar espacio de trabajo al tiempo que protege las estructuras adyacentes del colapso del suelo.
• Deshidratación] – bajando la tabla de aguas subterráneas si las reparaciones están por debajo de la tabla de agua. Es posible que se necesiten puntos o pozos profundos; sin embargo, se debe tener cuidado de no causar un asentamiento adicional mediante la extracción de multas.
• Apoyo temporal – instalando gatos hidráulicos o cribbing para aliviar la carga de la pila dañada para que las reparaciones puedan continuar sin deformación adicional. Las cargas estructurales se transfieren temporalmente a pilas adyacentes o a cojinetes temporales.
• Medidas de seguridad]: asegurando que todas las pistas de excavación sean estables, pruebas atmosféricas para espacios confinados y proporcionando equipo de protección personal para los trabajadores que manejan productos químicos (por ejemplo, resinas epoxi, grout).

Selección de Metodología de Reparación

La elección del método de reparación depende de varios factores: el tipo y el alcance de los daños, la causa de la liquidación, las limitaciones de acceso, las condiciones del suelo y el rendimiento estructural requerido.

Basándose en micropilas o Pilas Conducidas

La construcción de nuevos pilotes adyacentes o a través del elemento de fundación existente para transferir la carga a estratos más profundos y más competentes. Las micropilas (mínimos diámetros, pilas de acero alternativo de alta capacidad) se utilizan a menudo porque se pueden instalar en espacios estrechos con equipos de bajo nivel.

Estabilización de la producción y el suelo

Las técnicas de cultivo se emplean para llenar vacíos alrededor de las pilas, fortalecer el suelo debilitado, o restaurar el contacto entre la pila y el suelo.

• Gritación de la presión] – inyección de la grúa cementosa o química en el espacio anular entre la pila y el suelo (para pilas conducidas) o en grietas en las pilas de hormigón.
• Gritación de la compacción – bombear un mortero rígido y de baja bulto en el suelo para densificar arenas o ímpetues sueltos y reducir el futuro asentamiento.
• Rechinar de la hoja] – utilizando un fluido de alta presión para erosionar y mezclar el suelo con la resonancia, creando columnas de terreno mejorado que pueden transferir cargas directamente a una capa más fuerte.
• Inyección de resina] – Las resinas de poliuretano en expansión se utilizan a veces para asentamientos muy pequeños, pero su rendimiento a largo plazo es menos fiable para reparaciones estructurales importantes.

El cultivo se puede aplicar desde la cabeza de la pila o a través de mangas instaladas a lo largo del eje de la pila. A menudo se utiliza en combinación con la base para mejorar la rigidez del suelo y reducir el movimiento adicional.

Pile Jacking y Realignment

Cuando una pila se ha asentado debido a la compresión del suelo subyacente, puede ser posible retomar la pila de nuevo a su elevación original. Este método es más aplicable a las pilas de cierre que no han sufrido daños estructurales. Los gatos hidráulicos se colocan entre la cabeza de la pila y la superestructura, y la pila se levanta gradualmente mientras se monitorea el ascensor y la carga. Después de alcanzar el nivel deseado, el vacío bajo la punta de la pila se llena

Reemplazamiento de las pilas dañadas

Si una pila está gravemente dañada —por ejemplo, completamente fracturada debido a un terremoto o corroída más allá de la reparación— puede ser necesario eliminar y reemplazar la pila. Esto típicamente implica:

• Cuerda y retírese – la porción dañada se corta, y el resto del tono se extrae o se deja en su lugar. Se instala una nueva pila adyacente al antiguo.
• Espolvo de separación] – para pilas de acero, una sección dañada puede ser cortada y reemplazada por soldar un nuevo segmento, reforzando el empalme con placas de cubierta. Para pilas de hormigón, se coloca una carcasa alrededor del descanso y se llena de hormigón de alta resistencia.
• Reemplazo completo – el viejo montón es totalmente eliminado y un nuevo montón impulsado o perforado en su lugar. Esta es la opción más costosa y disruptiva, pero a veces la única opción segura.

El reemplazo se combina con frecuencia con el apoyo de las pilas restantes para redistribuir cargas durante la operación.

Procedimientos de reparación detallados

Las secciones siguientes describen la ejecución paso a paso de los métodos de reparación más comunes.

Sobre la base de micropilas – Paso a paso

1. Aliviar la carga – Instalar el ahorcado temporal y los gatos para transferir la carga de la superestructura lejos de la capa de pila afectada.
2. Micrópilo perforante – Usando un taladro rotativo o percusión, arroje un agujero a través de la tapa de la pila y en el estrato del rodamiento. El diámetro del agujero suele oscilar entre 100 y 300 mm.
3. Refuerzo de la plantilla – Insertar una barra de acero de alta resistencia o varilla roscada en el agujero. Los centralizadores aseguran que la barra está posicionada concentricamente.
4. Grout – Bomba de cemento en el agujero bajo presión, llenando el annulus. La grout conecta el acero al suelo circundante y la tapa de la pila.
5. Conectar a cap – Después de las curas de la grout, el micropilo está conectado mecánicamente a la tapa existente utilizando una extensión de la tapa de hormigón o soporte de acero.
6. Transferencia de carga] – Gradualmente libera los gatos temporales, permitiendo que el peso de la estructura se apodere de los nuevos micropiles. Monitoreando los medidores de acuerdo de cerca.

Cauteo de presión de los tornillos de púas de hormigón

1. Preparación superficial – Limpiar el área de crack, eliminar el hormigón suelto y los escombros. V-grooves pueden ser picados a lo largo de la grieta para mejorar el vínculo.
2. Empaquetadores de plantilla – Agujeros de perforación a lo largo de la grieta e inserción de los empaquetadores de inyección a 150–300 mm de espaciamiento. Sella la superficie entre los empaquetadores con una pasta epoxi.
3. Inyecte epoxi o grout – Usando una bomba de inyección de dos componentes, forzar el material en las grietas a partir del envase más bajo. Continúe hasta que se llene la grieta.
4. Cure] – Permitir que el material se endurezca según las especificaciones del fabricante. Para epoxy, esto normalmente requiere 24–48 horas dependiendo de la temperatura.
5. Test – Se pueden tomar muestras básicas para verificar la penetración. Una prueba de integridad posterior asegura que la reparación es efectiva.

Procedimiento de Jacking Pile

1. Excavate access – Exponga la cabeza de la pila y cree una plataforma de acaparamiento. Para las pilas de hormigón, la cabeza puede estar vestida plana.
2. Mantones de plantilla – Colocar los gatos hidráulicos entre la cabeza de la pila y la estructura soportada (o un marco de reacción).
3. Empieza a levantar] – Aplicar carga en pequeños incrementos (por ejemplo, 10-20% de carga muerta estimada). Usar medidores de dial o niveles de láser para medir el movimiento de pila en cada paso.
4. Hold and grout – Una vez que el montón se eleva a la elevación del objetivo, mantener la presión del gato mientras llena el vacío bajo la punta con una grout de fijación rápida. La grout de no rociar es preferida.
5. Abajo – Después de que la grout alcanza suficiente fuerza (normalmente 24 horas), libera los gatos gradualmente. La pila debe permanecer en la elevación corregida.
6. Inspección final] – Revisar cualquier asentamiento rebotado. Si es necesario, repetir el proceso de toma hasta que la pila esté estable.

Evaluación posterior a los pagos y vigilancia a largo plazo

La terminación del trabajo de reparación no marca el final del proyecto. Una evaluación rigurosa post-repair es esencial para confirmar que la fundación está realizando como se desea. Esta fase incluye:

• Pruebas de carga] – Realizar pruebas dinámicas estáticas o de alto nivel sobre pilas reparadas representativas para verificar que se ha restaurado la capacidad de diseño. La carga de prueba debe alcanzar al menos dos veces la carga de trabajo.
• Reinspección visual y NDT – Reexaminar el eje de la pila y el tapón para cualquier nueva grieta o anomalía. Las pilas subacuáticas pueden requerir una segunda encuesta de buceo.
• Seguimiento de la instalación] – Instalar puntos de monitoreo permanentes sobre la estructura y los tapones de la pila. Tomar lecturas diarias para la primera semana, luego semanales para los primeros meses, y luego anualmente durante al menos dos años. El asentamiento residual aceptable es normalmente inferior a 6 mm.
• Documentación] – Compilar un informe completo que incluya la evaluación original del daño, metodología de reparación, materiales utilizados, resultados de pruebas y calendario de monitoreo. Este registro es inestimable para futuras reclamaciones de mantenimiento y de seguros o garantía.

Si la vigilancia muestra un movimiento continuo, se pueden requerir reparaciones adicionales o un nuevo diseño más fundamental de la fundación. A menudo, se utiliza una combinación de métodos, por ejemplo, micropiles más la siembra de suelo, para abordar tanto las deficiencias estructurales como geotécnicas.

Conclusión

Las pilas dañadas o asentadas en las fundaciones existentes presentan un complejo desafío de ingeniería que exige un enfoque sistemático: evaluación completa, preparación adecuada del sitio, selección cuidadosa de un método de reparación, ejecución precisa y evaluación de seguimiento diligente. Basándose en micropiles, grouting, acumulador y reemplazo parcial son técnicas bien aprobadas que pueden restaurar el desempeño de una base comprometida cuando se aplica correctamente. Debido a que cada fallo de fundición es único, consulta con los propietarios de vida geotécnica

Para más lectura, consulte la FHWA Geotechnical Engineering Circular No. 12 – Diseño y Construcción de Píles de Vuelo Continuo (CFA), la ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering para estudios de casos revisados por pares, y las [PLT5]