Métodos de inspección de la punta de un pilote

El estado de la punta de un pilote perforado (in situ) tiene una influencia directa en el comportamiento de la cimentación y de la estructura principal. Si el fondo del pilote presenta exceso de sedimentos o un hormigón deficiente es probable que se produzcan asientos superiores a los previstos e incluso fallos estructurales.

La inspección de la base del pilote no es una tarea sencilla y a día de hoy no existe un sistema preciso que nos permita conocer con exactitud la calidad del fondo de la cimentación. Sin embargo, algunos métodos y ensayos nos pueden ayudar a determinar de forma casi siempre cualitativa el estado de la punta del pilote. Los repasamos a continuación:

Método de impacto con placa

Este sistema, en cuyo desarrollo participó la empresa Arup, se utiliza desde hace más de 20 años en Reino Unido y consiste en hacer descender mediante un cable una placa cuadrada de acero y pesada hasta el fondo de la excavación. La placa tiene unas dimensiones de 100x100x20 mm y un peso de 1 Kg.

El ensayo se basa en juzgar cualitativamente el estado del fondo en función del tipo de impacto percibido cuando el peso toca la base del pilote.

Dependiendo del impacto se asigna al fondo de la perforación una categoría numerada de 1 a 5, según la tabla siguiente:

Las categorías de 1 a 3 son aceptables, mientras que las 4 y 5, en las que se detecta un hundimiento significativo del peso, nos indican posibles defectos de la punta. Para estas dos últimas categorías es conveniente repetir la operación de limpieza del fondo del pilote y hacer un nuevo ensayo de contraste.

Este método, pese a ser cualitativo como hemos dicho, es fácil de utilizar y ha sido empleado con éxito en numerosos proyectos, sobre todo en pilotes con punta inyectada para valorar si la inyección se ha llevado a cabo de forma correcta. Recientemente se ha utilizado también para evaluar la limpieza del fondo de paneles de muro pantalla.

Puedes encontrar la descripción completa del ensayo en el documento ‘ICE Specification for Piling and Embedded Retaining Walls (SPERW 2017)’.

Ding Inspection Device

El dispositivo Ding Inspection Device (DID), creado por John Ding 😀, está compuesto por un placa superior, tres patas, un sensor de posición y una placa inferior, como muestra la imagen siguiente.

Fuente: http://dmy-inc.com/

Cuando el equipo de inspección se introduce en la perforación y alcanza el fondo del pilote, las tres patas penetran en el sedimento existente debido al peso del aparato, mientras que el plato inferior ligero descansa sobre la superficie del fondo. La distancia entre el plato inferior y la posición de las puntas de cada una de las patas se interpreta como al espesor de sedimiento depositado sobre la base de la excavación.

El propio John Ding nos explica en el siguiente vídeo todos los detalles del sistema (vídeo en inglés):

Si quieres más detalles sobre este ensayo te recomiendo que descarges el siguiente artículo, en el que se explica el fundamento y procedimiento de este método de auscultación.

Inspección de fondo con cámara

La inspección del fondo del pilote puede también realizarse con una cámara de vídeo y una fuente de luz. El éxito de esta operación depende de la claridad del fluido de perforación y de los límites operativos de la cámara. Por norma general, este método sólo funciona en un medio claro (agua limpia o aire). En un pilote ejecutado con lodos de perforación las imágenes no sueles ser lo suficientemente nítidas como para obtener conclusiones sobre el estado del fondo de la excavación.

Otros métodos más sofisticados utilizan una sonda con cámara integrada en la que el agua o lodo son evacuados del dispositivo llenando la cámara de gas; de esta forma se obtienen imágenes mucho más nítidas de la excavación. La fotografía inferior, extraída del documento ‘Drilled Shafts: Construction Procedures and LRFD Design Methods’ de la FHWA americana, muestra un equipo de estas características (llamado SID: ‘Shaft inspection device’).

Fuente: FHWA

📢 Por cierto, el documento al que que acabo de hacer referencia es una manual imprescindible para la ejecución de pilotes perforados. Puedes descargarlo en el siguiente link.

Transparencia sónica

El ensayo de transparencia sónica (CSL cross-hole sonic logging) consiste en el seguimiento a lo largo de toda la longitud del pilote del tiempo que tarde en propagarse una onda de presión (llamada también onda sónica), desde un emisor a un receptor. Las sondas emisora y receptora descienden simultáneamente desde la cabeza hasta la base del pilote y nos suministran información sobre la integridad del elemento.

Fuente: Ministerio de Fomento – Ministerio de Medio Ambiente (2006). “Recomendaciones para la ejecución e interpretación de ensayos de integridad de pilotes y pantallas in situ”

Para la ejecución del ensayo deben instalares solidarios a la armadura varios tubos que permitan la circulación de las sondas. El número de tubos necesario depende del diámetro del pilote pero no puede ser nunca inferior a 3. El ensayo se realiza transcurridos como mínimo 7 días desde el hormigonado del pilote.

Una prueba completa de transparencia sónica la componen todas las diagrafías que se obtienen de los ensayos realizados por parejas de tubos, pudiendo incluso llevarse a cabo una modelización 3-d del pilote.

Debido a que los tubos por los que circulan las sondas no llegan hasta el fondo, este ensayo no nos proporciona una imagen completa de la base del pilote, pero sí nos permite distinguir anomalías y defectos significativos. Si en el ensayo se obtienen diagrafías que sugieren anomalías en la base, es conveniente realizar un sondeo de punta de contraste para confirmar el posible defecto y su magnitud.

Sondeo y extracción de testigo

El sondeo con extracción de testigo en el fondo del pilote es un método directo para determinar la calidad del contacto hormigón-terreno. Puede realizarse a través de alguno de los tubos sónicos, si se ha tenido la precaución de que al menos uno de ellos tenga de un diámetro de unas 4 pulgadas, o perforando desde la cabeza del pilote. En este último caso podemos tener dificultades para llegar al fondo en elementos esbeltos de gran profundidad.

En los sondeos de punta es muy importante seleccionar correctamente el tipo de útil de perforación y la batería de sondeo para no distorsionar el contacto y poder así extraer conclusiones veraces sobre la calidad de la punta del pilote.

Si el sondeo demuestra la existencia de un contacto defectuoso deben llevarse a cabo taladros complementarios para poder limpiar e inyectar la punta.

Referencias

• ICE (2017). ‘Specification for Piling and Embedded Retaining Walls’.
• Página web de DMY – http://dmy-inc.com/.
• FHWA (2010). ‘Drilled Shafts: Construction Procedures and LRFD Design Methods’.
• Ministerio de Fomento – Ministerio de Medio Ambiente (2006). ‘Recomendaciones para la ejecución e interpretación de ensayos de integridad de pilotes y pantallas in situ’.