Wick Drain Brochure

DRENAJES DE BANDA Y MECHA VERTICAL PREFABRICADOS
Soil drainage method for
accelerating settlement
through vertical drainage
americanwick.com
INTRODUCCIÓN
EL PROBLEMA
Históricamente, el diseño de estructuras en suelos comprimibles blandos (arcillas) ha creado problemas para los
ingenieros civiles. La construcción sin algún tipo de tratamiento del suelo suele ser poco práctica debido al
asentamiento impredecible a largo plazo. La sobrecarga simple como método de consolidación del suelo puede llevar
muchos años. Aunque la sobrecarga aumenta la presión del poro de agua, el asentamiento puede llevar un tiempo
considerable, ya que el agua carece de una ruta fácil para salir de la tierra.
LA SOLUCIÓN
El fortalecimiento del suelo usando drenajes verticales
prefabricados (también llamados comúnmente drenajes de
mecha o de banda) puede reducir los tiempos de asentamiento
de años a meses. La mayoría de los asentamientos pueden ocurrir
durante la construcción, manteniendo de esa manera los
asentamientos de post-construcción a un mínimo.
El fortalecimiento del suelo de grano fino saturado de agua se
produce muy lentamente porque la baja permeabilidad de estos
suelos impide que el agua intersticial escape de los espacios
muertos del suelo. Incluso en grandes sobrecargas temporales,
los asentamientos pueden tomar años debido al movimiento
lento del agua y la gran distancia que el agua debe moverse para
salir del suelo. La instalación de drenajes verticales prefabricados
reduce en gran medida la distancia que el agua debe moverse
para llegar a una vía de drenaje libre, y por lo tanto aumenta en
gran medida el índice de asentamiento (Figura 1). El espacio de
drenaje puede ajustarse para coincidir con el tiempo de
asentamiento requerido.
Los drenajes prefabricados AMERDRAIN-W (Figura 2) son
instalados verticalmente a profundidades tan grandes como de
50 metros (164 pies). El agua, bajo presión en exceso de
hidrostática, fluye a través del filtro y dentro de los canales donde
es conducida verticalmente fuera del suelo. Esto puede ser hacia
arriba o hacia abajo para entrecruzar las capas naturales de arena
o a la superficie donde una capa de drenaje de arena o drenajes
de banda prefabricados son provistos. El agua en el suelo sólo
tiene que viajar la distancia al drenaje más cercano para llegar a
una vía de drenaje libre. Los drenajes se colocan generalmente en
una configuración triangular de 1 a 10 metros
(3 a 33 pies) - en función del tiempo de asentamiento deseado.
Como resultado de este método de aceleración del proceso de
asentamiento, los asentamientos irregulares de postconstrucción pueden ser virtualmente eliminados.
Figura 2 - Instalación vertical típica
Tiempo
Sin drenajes
Asentamiento
Drenajes sin sobrecarga
Drenajes con sobrecarga
Eliminación de sobrecarga temporal
Periodo de construcción
Figura 1
Figura 3 - Drenaje de suelo vertical prefabricado AMERDRAIN-W
Drenaje AMERDRAIN-W de mecha vertical a nivel mundial
El diseño innovador del drenaje vertical de suelo AMERDRAIN-W ha encontrado aceptación por parte de
ingenieros y contratistas de todo el mundo. Instalaciones se han logrado en las siguientes áreas:
Estados
Unidos
de América
Europa
Países Bajos
Italia
Canadá
México
Puerto Rico
Colombia
Oriente Medio
Egipto
Turquía
Asia
Singapur
Hong Kong
Malasia
Brunei
Taiwán
Corea
Drenajes AMERDRAIN-W de banda horizontal
Antes de los años 80, la mayoría de las instalaciones de drenaje vertical
se realizaban usando una capa horizontal de arena para el drenaje
lateral. Esta técnica fue razonablemente efectiva, pero la instalación de
la capa de arena era lenta y costosa. Además, la arena estaba sujeta a la
obstrucción por infiltración de sedimentos de la sobrecarga.
A finales de la década de los 80 se desarrollaron drenajes prefabricados
más grandes, llamados "drenajes de banda" (Figura 6-A). Estos nuevos
drenajes eran similares a los drenajes verticales prefabricados, pero
tenían capacidad de flujo más alta y resistencia a la compresión más
alta. En 1987, se utilizaron drenajes de banda junto con una capa de
arena para el drenaje horizontal en un trabajo de fortalecimiento del
suelo de drenaje vertical en Jacksonville, Florida. Más recientemente,
los drenajes de banda fueron utilizados con una capa de arena en un
sitio de trabajo en Massachusetts. Sin embargo, más comúnmente, los
drenajes de banda se han utilizado solos (sin ninguna capa de arena) en
instalaciones de drenaje vertical (Figura 6-B).
Los drenajes de banda ofrecen tres ventajas sobre una capa de arena
para proporcionar drenaje lateral. En primer lugar, los drenajes de banda
son menos costosos. Los costos de materiales, transporte e instalación
son generalmente más bajos para los drenajes prefabricados. En
segundo lugar, los drenajes de banda se pueden instalar con mayor
rapidez y con menos mano de obra y equipo. Y tercero, los drenajes de
banda proporcionan un mejor drenaje ya que su capacidad de flujo es
más predecible y menos sujeta a obstrucción.
Figura 6-A
Figura 6-B
CÓMO FUNCIONAN LOS DRENAJES DE MECHA VERTICAL AMERDRAIN-W
El drenaje vertical prefabricado AMERDRAIN-W tiene dos componentes: un núcleo que sirve como conducto de
agua y una tela de filtro geotextil que permite el paso del agua dentro del núcleo mientras restringe el
movimiento de partículas del suelo que podrían obstruir el núcleo (Figura 3).
LA TELA
El material del filtro AMERDRAIN-W utiliza una tela de filtro no tejida resistente, fuerte, permeable hecha 100% de
polipropileno específicamente diseñada para el drenaje. Sus filamentos continuos están dispuestos
preferentemente en direcciones de longitud y anchura de la capa y unidos térmicamente. La tela de filtro
AMERDRAIN-W es resistente al moho, putrefacción, insectos y productos químicos que se encuentran
normalmente en un sistema de drenaje subterráneo. Es dimensionalmente estable, húmedo o seco, tiene buena
resistencia al desgarre y la perforación, y no se encoge, estira ni deshila.
La tela AMERDRAIN-W tiene una estructura única (Figura 4) que
mejora su función como tela de filtro. Tiene un gran número de
aberturas con una gama de tamaños de aberturas en toda su
estructura en lugar de unas pocas aberturas de tamaño fijo como en
las telas tejidas. Sus fibras unidas crean una vía tortuosa parecida a
la de un filtro agregado bien escalonado en lugar de una salida
simple, recta, para partículas del suelo. Debido a su estructura única,
la tela de filtro tiene tanto una alta permeabilidad como la
capacidad para restringir el movimiento de la mayoría de las
partículas del suelo, permitiendo al mismo tiempo que los
sedimentos muy finos fluyan dentro y fuera del drenaje. La
eliminación inicial de sedimentos muy finos del suelo es
beneficiosa porque deja que las partículas más grandes formen una
red de suelo altamente permeable (Figura 5) contra la tela. La red
del suelo restringe el movimiento adicional de las partículas finas
del suelo y ayuda a desarrollar un filtro de suelo escalonado. Este
filtro del suelo detiene efectivamente la tierra en las tuberías y evita
que otras partículas finas entren en el drenaje. El filtro de tela,
siendo más permeable que el filtro del suelo y el suelo natural, no
restringe el flujo de agua dentro del drenaje.
La eficacia de la tela de filtro ha sido probada en proyectos
comerciales y de gobierno en una amplia gama de tipos de suelo.
Su efectividad también ha sido confirmada por pruebas extensas
de laboratorio en el Centro de Investigación de Ingeniería de la
Universidad del Estado de Colorado. Las pruebas se realizaron con
mezclas de suelo de arena fina, sedimentos y arcillas que
simulaban sistemas reales. En estas condiciones, las pruebas
confirmaron que, después del paso inicial de sedimentos finos a
través del filtro, no hubo:
Figure
Figura 44
Suelo
natural
Sedimento
removido
Cubierta
del filtro
Núcleo de
drenaje
Figura 55
Figure
(a) Migración medible de partículas del suelo dentro del filtro de tierra ni en el drenaje, y
(b) Caída de presión medible a través del filtro indicando que no hay reducción del flujo de agua a través
de la tela.
La microscopía electrónica de barrido confirmó que no hubo obstrucción de la tela.
EL NÚCLEO
El núcleo AMERDRAIN-W es un elemento estructural fuerte, duro moldeado a partir de 100% de polipropileno
diseñado específicamente para sistemas de drenaje verticales. Un total de 38 ranuras longitudinales distribuidas a
ambos lados del núcleo proporcionan pasajes de descarga para que el agua fluya a la superficie. El núcleo es
dimensionalmente estable cuando está mojado, tiene buena resistencia a la perforación y la desintegración y no se
encoge ni se pudre.
APLICACIONES TÍPICAS
CONSTRUCCIÓN DE TERRAPLENES
Los drenajes verticales pueden ser utilizados para
acelerar el asentamiento de terraplenes para
carreteras, vías de ferrocarril, pistas, o accesos de
puentes que deben ser puestos en funcionamiento
muy pronto después de completar la construcción.
El pre-asentamiento puede reducir en gran medida
los costos de mantenimiento a largo plazo que se
derivarían de extensos períodos de asentamiento
durante la vida del proyecto.
FORTALECIMIENTO BAJO EL AGUA
Los drenajes verticales se pueden utilizar para
acelerar el asentamiento del suelo por debajo
del nivel del agua. La presión diferencial creada
por la sobrecarga es tan eficaz bajo el agua
como en tierra. Esta técnica se puede utilizar en
la preparación para la colocación de secciones
de túnel en un lecho de río, por ejemplo.
FUNDACIONES DE TANQUES AGRÍCOLAS Y
ÁREAS PARA ALMACENAMIENTO DE
MATERIALES
Debido a las cargas altas de unidad, los tanques de
almacenamiento de líquidos están sujetos al
asentamiento en suelos blandos. Los drenajes
verticales utilizados junto con un drenaje de banda
horizontal pueden proporcionar el fortalecimiento
rápido del suelo antes de la construcción. Los sitios
de almacenamiento de materiales sólidos –carbón,
mineral, papel– también pueden beneficiarse del
drenaje vertical antes de su uso.
RELLENOS SANITARIOS
Los rellenos se colocan, a menudo, detrás de
paredes de tablestacas o ataguías para usarse
como muelles o sitios industriales. El drenaje
vertical es un método eficaz para acelerar el
asentamiento, de tal modo que el sitio se
encuentre disponible para su uso en el menor
tiempo posible.
INSTALACIÓN DE DRENAJES VERTICALES DE MECHA AMERDRAIN
Los drenajes verticales AMERDRAIN-W se pueden instalar ya sea empleando métodos de excavación vibratorios
o estáticos. En cualquiera de los casos, el drenaje es encerrado en un mandril de acero tubular de área pequeña de
sección transversal (por lo general de 2 x 5 pulgadas). Una placa de anclaje pequeña de acero se une a la mecha en
la parte inferior del mandril. Luego, el mandril se conduce dentro del suelo ya sea con una excavadora estática o
plataforma vibratoria. Cuando se alcanza la profundidad de diseño, se extrae el mandril. La placa del ancla
conserva el drenaje en el suelo. Cuando el mandril se extrae totalmente, el drenaje se corta, una nueva placa de
anclaje se instala y el proceso comienza de nuevo.
Mandrel
Anchor
Plate
Equipo de
instalación
Conducción de
mandril
Extracción de
mandril
Corte de
drenaje
American Wick Drain Corporation es el mayor productor de una línea completa de material de drenaje de suelo
vertical, capa y banda prefabricado de Estados Unidos. La compañía fue fundada en 1982 para diseñar, fabricar y
comercializar materiales geocompuestos avanzados para aplicaciones de drenaje subterráneo. El objetivo era
combinar nuevos geotextiles con núcleos de drenaje especialmente diseñados con el fin de ofrecer materiales
nuevos de drenaje que tuvieran ventajas significativas sobre los drenajes de agregados.
American Wick Drain Corporation fabrica drenaje vertical y de banda con capacidades de flujo para manejar todos los
requisitos de fortalecimiento del suelo. Asistencia de diseño está disponible a través de nuestro grupo de apoyo técnico.
Para obtener más información, comuníquese con:
American Wick Drain Corporation
1209 Airport Road
Monroe, North Carolina 28110 USA
Teléfono: 800-242-WICK o 704-238-9200
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