Mitigación de licuefacción de suelos con inyecciones de resina

    Iván Arrieta Carril, Geólogo - Responsable Técnico de Uretek España

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    La licuefacción de suelos es uno de los fenómenos más críticos en la ingeniería geotécnica, especialmente en regiones sísmicas. Este proceso implica la pérdida de resistencia y rigidez del suelo debido al incremento de la presión intersticial, lo que puede provocar fallos estructurales severos. 

    En este contexto, las técnicas de mejora del terreno son fundamentales para reducir el riesgo asociado. Entre estas, las inyecciones de resina expansiva han surgido como una solución innovadora, eficaz y de rápida implementación. Este artículo analiza los principios del fenómeno de licuefacción y evalúa el uso de resinas expansivas como técnica de mitigación.

    INTRODUCCIÓN

    La estabilidad de las estructuras depende en gran medida de las propiedades mecánicas del suelo de cimentación. En condiciones sísmicas, ciertos suelos granulares saturados pueden experimentar licuefacción, comportándose temporalmente como un fluido viscoso. Este fenómeno ha sido responsable de daños significativos en eventos sísmicos históricos, afectando infraestructuras críticas y edificaciones.

    Tradicionalmente, la mitigación de la licuefacción se ha abordado mediante técnicas como la compactación dinámica, la vibrocompactación o la instalación de columnas de grava. Sin embargo, estas soluciones suelen ser invasivas y difíciles de aplicar en entornos urbanos densamente construidos. En este contexto, las inyecciones de resina expansiva representan una alternativa moderna que permite mejorar las propiedades del suelo sin necesidad de excavaciones extensivas.

    Consolidación del terreno de cimentación

     

    MECANISMO DE LA LICUEFACCIÓN

    La licuefacción ocurre cuando un suelo saturado es sometido a cargas cíclicas, como las generadas por un sismo. Estas cargas inducen un incremento en la presión del agua en los poros, reduciendo la tensión efectiva entre las partículas del suelo. Como consecuencia, el suelo pierde su capacidad de soportar cargas.

    Este fenómeno es más frecuente en suelos arenosos sueltos, con baja densidad relativa y altos niveles freáticos. Durante la excitación sísmica, la estructura del suelo tiende a compactarse, pero la presencia de agua impide la disipación inmediata de la presión, generando una condición inestable.

     

    TÉCNICA DE INYECCIÓN DE RESINAS EXPANSIVAS

    Las inyecciones de resina consisten en la introducción de polímeros expansivos en el subsuelo mediante perforaciones de pequeño diámetro. Estas resinas reaccionan químicamente tras su inyección, expandiéndose rápidamente y generando presiones que densifican el suelo circundante.

    El proceso se lleva a cabo de manera controlada, generalmente en múltiples niveles de profundidad, formando bulbos de expansión que mejoran las propiedades mecánicas del terreno. La técnica permite actuar con precisión en zonas específicas, adaptándose a las condiciones del suelo y a las necesidades estructurales.

    Inyecciones de resina

     

    MECANISMOS DE MEJORA DEL SUELO

    El uso de resinas expansivas contribuye a la mitigación de la licuefacción a través de varios mecanismos:

    • Densificación del suelo: La expansión de la resina reduce el índice de vacíos, aumentando la densidad relativa.

    • Incremento de la resistencia al corte: La mejora en la estructura del suelo incrementa su capacidad portante.

    • Reducción de la permeabilidad: La ocupación de los poros limita la movilidad del agua.

    • Aumento de la rigidez: Se mejora el módulo de deformación del suelo, reduciendo asentamientos.

    Estos efectos contribuyen a disminuir la susceptibilidad del terreno a la licuefacción durante eventos sísmicos.

    APLICACIONES Y VENTAJAS DE LAS INYECCIONES DE RESINAS

    Las inyecciones de resina son especialmente útiles en proyectos de rehabilitación y refuerzo de estructuras existentes. Su carácter no invasivo permite su aplicación bajo edificaciones, infraestructuras urbanas y zonas de difícil acceso.

    Entre sus principales ventajas destacan:

    • Rapidez de ejecución y resultados inmediatos.

    • Ausencia de vibraciones significativas durante la instalación.

    • Control preciso mediante monitoreo en tiempo real.

    • Adaptabilidad a diferentes condiciones geotécnicas.

    Para este tipo de trabajo en cuestión, el sistema de inyección patentado Uretek Multipoint (Difusión capilar) proporciona la inyección de resinas en el suelo a través de una cánula especial con varios orificios laterales (12÷14), llamada "multi-agujero".

    Este sistema permite la realización en el suelo de una malla de inyección muy densa y garantiza un tratamiento homogéneo. De hecho, la resina saldrá al mismo tiempo de todas las aberturas de la cánula de inyección gracias al diseño de la disposición de los orificios, calibrada y de tamaño creciente con la profundidad. También se ubicará cerca de los orificios de salida evitando dispersiones, o discontinuidad del tratamiento, gracias a la posibilidad de realizar inyecciones de forma intermitente y su capacidad para solidificarse rápidamente. 

    multipointDistribución de la malla de inyección y los puntos de difusión de resina

    Estas características hacen que la técnica sea especialmente adecuada en entornos urbanos donde otras soluciones resultan inviables.

    DISEÑO DEL PROYECTO

    Software SIMS 2.0

    El modelo de cálculo se basa en la teoría de expansión de una cavidad cilíndrica. La teoría permite establecer la relación entre la expansión de una cavidad en el suelo y la presión aplicada al borde de la cavidad. El proceso de expansión de la resina propuesto por los autores es el siguiente:

    • Generación de un bulbo inicial cilíndrico que se expande en el suelo en condiciones de deformaciones planas tras el hinchamiento de la resina.

    • Durante el proceso de expansión de la resina, si la presión ejercida sobre el suelo por el bulbo en expansión excede la tensión de plastificación del suelo, se formará una zona plástica alrededor del bulbo y una zona elástica más externa.

    • La expansión de la resina (y por lo tanto del bulbo) continúa hasta que se alcanza una condición de equilibrio con el suelo circundante. Al término del hinchamiento la tensión radial eficaz al borde del bulbo será igual a la presión de expansión eficaz de la resina. En correspondencia del radio externo hay un desplazamiento radial nulo.

    expansion-resinaExpansión de la cavidad (bulbo de resina) en un medio finito, donde a0 es el radio inicial del bulbo, a es el radio final del bulbo después de la expansión, RPL es el radio plástico, y b0 el radio externo fijo (desplazamiento radial nulo)

    COMPARACIÓN CON OTRAS TÉCNICAS

    En comparación con métodos tradicionales, las inyecciones de resina ofrecen una solución menos invasiva y más rápida, aunque con un coste unitario mayor. Mientras que técnicas como la vibrocompactación son efectivas en grandes áreas abiertas, las resinas destacan en intervenciones localizadas y en entornos urbanos, siendo aquí mucho más rentables en comparativa con las soluciones tradicionales.

    CONCLUSIONES

    La mitigación de la licuefacción de suelos mediante inyecciones de resina expansiva constituye una alternativa innovadora dentro de la ingeniería geotécnica. Su capacidad para mejorar las propiedades del suelo de manera rápida y controlada la convierte en una herramienta valiosa para la reducción del riesgo sísmico.

    Si bien no sustituye completamente a las técnicas tradicionales, su aplicación en contextos específicos, especialmente en zonas urbanas o bajo estructuras existentes, la posiciona como una solución altamente eficiente.

    A diferencia de otras técnicas tradicionales de recalce, en Uretek queremos hablar de las ventajas que ofrecen nuestras inyecciones de resinas:

    • Intervenciones muy rápidas, que en muchos casos se realizan en un solo día.

    • Sin obras pesadas, ni excavaciones alrededor de la vivienda.

    • Menor coste que otras soluciones estructurales.

    • Intervención limpia y mínimamente invasiva, que permite seguir viviendo en la casa durante los trabajos. 

    Malla de inyecciones

    Malla de inyecciones

    En Uretek llevamos más de 35 años trabajando en el sector y somos especialistas en las intervenciones geotécnicas con inyecciones de resinas. Empleamos resinas y tecnologías únicas y patentadas, que nos permiten dar solución al problema. 

    CASO PRÁCTICO – EJEMPLO DE TERRENO CON MEJORA DEL Nspt GRACIAS A LAS INYECCIONES DE RESINA

    Esquema del perfil geotécnico

    • Tipología de cimentación tratada: Zapata corrida B≤150cm
    • Niveles (espesor de terreno tratado*): 6 niveles (6.0m)
    • Tipo de inyección: Multipoint
    • Intereje de las inyecciones: i=100cm

    *Profundidad del tratamiento a partir del plano de apoyo de la cimentación

    Descripción de los parámetros

    Estratigrafía del terreno

    distribucion-suelo

    Izquierda: gráfico de la distribución de las tensiones al variar la profundidad (Boussinesq)

    Datos de la cimentación zapata corrida

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Malla de inyecciones y tipo de resina utilizada

    RESULTADOS DEL SOFTWARE SIMS 2.0

    Resultados estrato 1 zapata corrida

    condicion-equilibrio

    Curva reológica de la resina y curva de expansión de la cavidad cilíndrica en el terreno

    Resistencia del terreno

    Densidad relativaDeformación volumétrica

    esfuerzosGraficos de resistencia, tensión, densidad relativa y deform. volumétrica al variar la distancia al centro de la inyección 

    Tabla del ensayo penetrométricoGráfico de ensayo penetrométrico