Las arcillas expansivas son suelos arcillosos que aumentan de volumen al absorber agua y se retraen al secarse, debido a la presencia de minerales como la montmorillonita. En una hinca de tubería o un microtúnel pueden hincharse alrededor de la tubería, cerrar el espacio anular y aumentar la fricción y los empujes, hasta el punto de bloquear la conducción si no se controlan.
Son un terreno habitual en muchas zonas y no impiden ejecutar una obra sin zanja, pero exigen identificarlas a tiempo y adaptar la máquina, los lodos y el procedimiento de hinca.
1. Qué son las arcillas expansivas
Son arcillas con alta plasticidad cuya estructura laminar absorbe agua entre sus capas. Al hidratarse generan una presión de hinchamiento sobre cualquier elemento que limite su expansión, como una tubería o un muro. Se identifican en el estudio geotécnico mediante ensayos como los límites de Atterberg, el hinchamiento libre, la presión de hinchamiento o el análisis mineralógico.
2. Cómo afectan a una hinca de tubería o un microtúnel
| Efecto | Consecuencia en obra |
|---|---|
| Cierre del espacio anular | La arcilla se hincha contra la tubería y aumenta el rozamiento |
| Aumento de los empujes | Se necesitan más fuerza en los gatos y puede superarse la capacidad de la tubería |
| Atrapamiento tras paradas | Durante una parada la arcilla sigue hinchándose y al reanudar cuesta mover la tubería |
| Adherencia a la cabeza de corte (clogging) | Baja el rendimiento y aumentan el par y el desgaste |
| Obstrucción del circuito de lodos | Las partículas de arcilla forman bolas que taponan tuberías y cribas |
| Dificultad en la planta de separación | Las arcillas finas son difíciles de separar del lodo |
3. Medidas para controlar las arcillas expansivas
- Caracterizar bien el terreno: incluir ensayos de expansividad en la campaña geotécnica.
- Ajustar el sobrecorte: dejar un espacio anular suficiente entre excavación y tubería.
- Lubricar de forma continua: inyectar bentonita con polímeros a lo largo de toda la tubería. Más información en qué ventajas aporta la inyección de lubricantes en hinca de tubería.
- Usar polímeros inhibidores: reducen la absorción de agua de la arcilla y su tendencia a pegarse.
- Evitar paradas largas: planificar turnos y logística para trabajar de forma continua en los tramos críticos.
- Prever estaciones intermedias de empuje: reparten el esfuerzo en tramos largos.
- Diseñar la cabeza de corte: aberturas y toberas de limpieza adecuadas para evitar el clogging.
- Monitorizar empujes: registrar la fuerza de hinca por metro para detectar a tiempo un aumento anómalo.
4. Arcillas expansivas y elección de la tecnología
En terrenos arcillosos la elección entre microtuneladora con circuito de lodos, EPB u otra solución depende del diámetro, la longitud, la presencia de agua y el tipo de arcilla. Lo importante es que la tecnología, el sistema de lodos y la tubería se definan teniendo en cuenta la expansividad desde el proyecto, no cuando aparece el problema en obra. Puede ampliar información sobre la técnica en hinca de tubería.
Información necesaria para estudiar el proyecto
Para evaluar el riesgo de arcillas expansivas conviene aportar: estudio geotécnico con ensayos de plasticidad y expansividad, nivel freático y sus variaciones, diámetro y longitud de los tramos, tipo y clase resistente de la tubería, empuje admisible, trazado y ubicación de pozos.
CTA: Solicite una revisión técnica de su proyecto de hinca o microtúnel si el estudio geotécnico identifica arcillas expansivas en el trazado.
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