Drenaje de un talud inestable en la carretera A-136 a la altura de Formigal (Los Pirineos-Huesca)

En la actualidad ya es posible ejecutar drenes en terrenos fácilmente colapsables, donde un dren tradicional es difícil de instalar, o cuando el espacio disponible presenta un problema. Con el mismo método de instalación que una barra autoperforante normal y en una sola operación, podemos ahora instalar drenes en todo tipo de suelos, con grandes rendimientos de producción, y manteniendo intactas las características del suelo.

Los pasados días 24 y 25 de mayo del presente año, se realizaron con éxito las primeras pruebas en España instalando este nuevo tipo de drenes. El escenario era perfecto: la reparación de un deslizamiento de un talud cercano a una estación de esquí, donde el terreno colapsaba al perforar, en una zona con abundante presencia de agua y frecuentes inestabilidades de ladera. Aunque es la primera instalación en nuestro país, las referencias a nivel mundial han ido aumentando con los años, siendo ya un sistema de eficacia y rendimientos totalmente comprobados.

Estos drenes, constituyen una actuación dentro de la obra de emergencia ‘Reparación del deslizamiento de un talud en la carretera A-136 de Biescas a Francia, p.k. 18.900 (Huesca)’, adjudicada por la Dirección General de Infraestructuras de la Comunidad Autónoma de Aragón, a la empresa especialista, Altius Geotecnia y Obras Especiales.

La obra consistió en la reparación de una amplia superficie de deslizamiento de un talud que había provocado el hundimiento de parte de la carretera A-136. Está situada en el Pirineo Aragonés, en una zona donde las nevadas y las lluvias son frecuentes, por lo que el correcto funcionamiento del sistema de drenaje del agua es un factor muy importante para la durabilidad de las infraestructuras.

La solución consiste en la ejecución de un nuevo muro de contención arriostrado con dos niveles de anclaje, sobre una cimentación micropilotada. Las esquinas se rellenan con escollera y desde la zapata, se ejecuta una plataforma a partir de la cual se tiende el talud en el que se instalarán los drenes. Estos drenes evacuarán el agua que viene de aguas arriba y atraviesa por debajo de la carretera, drenando el trasdós del muro y por debajo del mismo. En estas condiciones, se ejecutaron un total de 6 drenes Ischebeck Drill Drain, de longitudes variables entre 9 y 12 metros.

En cuanto a la geología, nos encontramos a la altura de los drenes un terreno de relleno coluvial limoarcilloso, con abundantes cantos de roca caliza y de gravas mezclados, encontrándose bastante suelto y con una consistencia media-baja, lo cual dificultaba la instalación de un dren californiano tradicional tras la extracción de la sarta de perforación. Es por ello, que se decidió realizar la prueba con este tipo de drenes.

Aprovechando el ya conocido por la mayoría, Sistema de Instalación Autoperforante, inicialmente diseñado, desarrollado, y patentado por Friedr Ischebeck en la década de los 80, y después imitado por tantos otros fabricantes, Ischebeck da un paso más con su barra autoperforante desarrollando el nuevo sistema de drenaje Ischebeck Drill Drain, un nuevo sistema de instalación de drenes original y distinto, con el que se puede instalar un dren en cualquier situación de proyecto.

El método es sencillo, se sustituye la lechada tradicional de cemento por un mortero de una mezcla porosa drenante, el llamado Drill Drain, un componente polimérico cementante, el cual se expande en el terreno tras la instalación de forma porosa durante su fraguado, rellenando todos los huecos y creando un cilindro poroso drenante, en toda su longitud y sección.

Bulbo drenante generado alrededor de la barra una vez finalizada la instalación.

Es importante tener en cuenta que el funcionamiento es distinto al de un dren tradicional. Mientras que un dren californiano tradicional solamente drena a través de unos orificios de pequeño diámetro realizados en un tubo, y que se pueden colmatar u obstruir, en el caso del sistema autoperforante Ischebeck Drill Drain, no sólo drena el 'tubo' introducido en el terreno, sino que además drena todo el bulbo generado a su alrededor, todo ese cilindro poroso de mayor diámetro, en toda su sección y a través de toda su longitud, generando un volumen drenante mucho mayor y permitiendo por tanto, evacuar un volumen de agua notablemente superior al de un dren tradicional. El coeficiente de permeabilidad del Drill Drain es de K_f ≈ 10^-4 m/s, según la norma DIN 18130.

Además, otra cuestión fundamental, es que dada la geometría porosa del material filtrante, este no se colmata. No se puede obstruir el dren puesto que evacúa el agua a través de sus poros y en toda su longitud, está embebido en el terreno. Esta es una diferencia clave respecto al dren tradicional, ya que en el dren tradicional los orificios de drenaje se acaban colmatando u obstruyendo debido al arrastre de finos por el agua en el interior del terreno, lo que requiere un mantenimiento. El dren tradicional si no se limpia en el tiempo deja de funcionar, y la limpieza periódica del mismo durante toda su vida útil, la realidad es que no siempre se realiza. Esto es por tanto, otra importante ventaja del sistema. El sistema Ischebeck Drill Drain no requiere ningún tipo de mantenimiento en el tiempo.

Probeta de Drill Drain en laboratorio.

Material Filtrante Drill Drain.

Aunque habían sido varias las empresas interesadas en realizar esta primera instalación en España, finalmente se materializó para esta obra en Los Pirineos.

La perforación en el terreno para la instalación de los drenes se realizó sin problemas con el sistema de barra autoperforante, donde la barra es el mismo útil de perforación y posterior inyección, únicamente teniendo en cuenta que para mantener estables las paredes de la perforación y dada la inestabilidad del terreno, se utilizó en este caso una suspensión acuosa, el llamado Suspension Drill Drain, la cual es además, biodegradable. Esta suspensión se inyecta al mismo tiempo que se perfora, y mantiene estables las paredes de la perforación durante la operación. Se obtiene mezclando agua con el polvo Suspension Drill Drain, en una proporción suspensión-agua 1:50, por lo que el consumo de este material, también nuevo y desarrollado por Ischebeck, es mínimo. Este es el otro componente del sistema desarrollado por Ischebeck, que sólo será necesario cuando las paredes de la perforación sean inestables.

No hay que olvidar que, como ya se ha mencionado, el componente del sistema autoperforante que sustituimos es el cemento: éste no se puede utilizar para mantener estables las paredes en la perforación ni para ejecutar el dren, puesto que el cemento sellaría el bulbo.

Para la ejecución de estos drenes la barra autoperforante Ischebeck se fabrica con un diámetro interior mayor al normal (barra 40/27 mm.). De esto modo, se favorece el paso de la mezcla viscosa drenante Drill Drain. Asimismo, las bocas de perforación también se fabrican con unas toberas de salida de la lechada de un diámetro mayor al habitual con el mismo objetivo.

La inyección del mortero se puede realizar de forma simultánea a la perforación, o tras la misma y una vez alcanzada la longitud final del dren. En este caso, se realizó la inyección de forma posterior a la perforación. En la fotografía se puede observar la salida o rebose del material viscoso drenante por el orificio de entrada en la perforación, una vez que se ha rellenado todo el bulbo o cilindro interior en el terreno. Es en este punto, cuando se da por finalizado el dren. La siguiente operación es cortar la barra sobrante una vez ha terminado el fraguado de la mezcla drenante Drill Drain, y finalizar la obra como venga definida en proyecto, normalmente con un gunitado final en el caso de un talud. También se puede dejar un tubo de PVC para reconducir el agua en la parte final del dren. Para este en concreto, se instaló un tramo de 0,5 m. de longitud y 90 mm. de diámetro, del cual se cortaría también la parte saliente tras el fraguado.

Hasta ahora, era difícil encontrar un tubo de drenaje con suficiente resistencia al filtrado y estabilidad en suelos con gran diversidad de estratos. Además de la ya nombrada ventaja de drenar un volumen de agua mucho mayor, la cual es muy importante, el sistema autoperforante Ischebeck Drill Drain aporta otras considerables mejoras frente a un dren californiano tradicional. A continuación, se enumeran las principales características del sistema:

• Ischebeck Drill Drain se instala en un único paso –sin entubación- como un bulón autoperforante.
• Es aplicable en todo tipo de suelos, desde estratos cohesivos hasta roca.
• Se mantienen intactas las características del suelo.
• Insensible a incrustaciones y a la colmatación por finos.
• No necesita ningún tipo de mantenimiento y es duradero en el tiempo. Solución permanente.
• Se evita la presión del hielo en periodos de congelación. El hielo rompe y agranda los poros favoreciendo el drenaje posterior.
• Descarga del terreno. Reducción de las sobrepresiones intersticiales.
• Se evita presión freática adicional sobre el sistema de contención.
• La barra sirve como armado del material filtrante. Absorbe las deformaciones del terreno y mantiene la continuidad del dren.
• Captación de agua más profundamente o hasta el estrato permeable (longitudes de hasta 14-15 metros).
• Fácil instalación y grandes rendimientos en producción.

Aunque es la primera vez que se instalan en España, en los últimos años han ido aumentando las referencias de instalación, dejando de ser un producto experimental y pasando a ser un producto ya probado y de eficacia demostrada. Pronto lo vamos a ver en los futuros proyectos de nuestro país. Algunas de las Ingenierías Geotécnicas más importantes ya han mostrado su interés, así como también varias empresas instaladoras.

Como se ha mencionado, se puede aplicar en todo tipo de terrenos, sean inestables o no, y en todo tipo de aplicaciones, incluso cuando el espacio para la ejecución es reducido, ya sea drenaje de agua freática en taludes, entibaciones, pantallas o estructuras permanentes. Una de las últimas aplicaciones, se ha realizado en los túneles del metro de Roma.

La mayor parte del resto de referencias, las encontramos en Alemania: Mayerhofen (trabajos de ampliación de una pista de esquí con instalación de 20 unidades de Drill Drain de 6 metros de longitud), Bopfingen (drenes de longitud variable entre 5 y 7 m.), Garmisch, Göppingen, Deutschenbora y Adelshausen, donde se realizó el drenaje de un talud y que podemos observar a continuación:

Otras aplicaciones fuera de Alemania se hicieron en Sauto (Francia), Tysse (Noruega), y Tirol – Kappl (Austria).

El sistema Ischebeck Drill Drain ofrece una solución a la instalación de un drenaje, de una forma similar a la solución que ofrece una barra autoperforante normal en un anclaje, bulón o micropilote, esto es, cuando las condiciones del terreno son desfavorables y/o cuando el espacio disponible para la instalación es reducido. En estas situaciones, tenemos una solución que antes no teníamos, la cual se ha demostrado que funciona correctamente. Se resuelve el problema. En el resto de situaciones, tenemos el sistema autoperforante como una alternativa que aporta valor y calidad a nuestro proyecto. Se trata de una alternativa de calidad superior al resto de sistemas del mercado, en este caso, un nuevo dren, el cual no necesita mantenimiento en el tiempo, evacúa un mayor volumen de agua, y que tiene numerosas ventajas adicionales como ya se ha mencionado.

A la empresa Altius Geotecnia y Obras Especiales, y en concreto a Alfredo Vives, gerente de la empresa, por apostar por este nuevo sistema nunca instalado en España, así como también a Omar Calero, primer jefe de obra en instalar este sistema, por todas las facilidades ofrecidas, su seriedad, profesionalidad, y buen hacer en el trabajo. A Servando González, subdirector de Carreteras del Gobierno de Aragón, por aceptar la propuesta de instalación de esta solución y sobre todo, y en especial, a todo el equipo humano de Ischebeck venido tanto de Alemania como de España, que asistió a las pruebas y que puso todos los medios para que esta primera instalación de este nuevo tipo de drenes en España fuese un éxito.