14.2. Sondeos de testificación discontinua mediante avance con barrena helicoidal o hélice
Un método alternativo al avance mediante batería y obtención de testigo continuo consiste en la realización de una perforación utilizando para tal fin un útil que perfore a destroza el terreno. El útil en cuestión puede ser una barrena helicoidal (a símil, un sacacorchos de grandes dimensiones), en cuya punta se dispone una trialeta o un elemento de corte apropiado para romper el terreno, que es evacuado en sentido ascendente por el giro del helicoide.
varillaje helicoidal (cortesía AMTEQ Bohrzubehör GmbH)
trialeta (SOLUTEC)
trialeta para suelos duros (SOLUTEC)
Durante la perforación, el útil de corte destruye la estructura del terreno, mezclando el suelo procedente de diferentes cotas, por lo que no puede aplicarse al material recuperado de esta forma (ripio) el calificativo de muestra representativa, siendo insuficiente su descripción a efectos de testificación del terreno. Por lo tanto, el único objeto estricto de este tipo de sondeo es realizar una perforación.
Para solventar este inconveniente, durante la perforación a destroza y a intervalos adecuados es imprescindible extraer el varillaje helicoidal, y substituirlo por otro útil que permita la recuperación de una muestra de calidad adecuada, y de cuya procedencia (profundidad de extracción) se tenga constancia cierta. Con tal fin pueden extraerse muestras mediante perforación con batería, muestras inalteradas si el terreno lo permite, o realizar ensayos «in situ» que, además, permitan la recuperación de material (tal es el caso del ensayo de penetración estándar o SPT, siempre que el terreno sea lo bastante blando o flojo.)
A pesar de que el útil de corte (la barrena) gire durante su inserción en el terreno, debe evitarse la correspondencia entre el apelativo de «sondeo a rotación» y el sondeo perforado mediante barrena helicoide, puesto que el «sondeo a rotación» se refiere por defecto y conforme a la nomenclatura utilizada por todos los códigos de geotecnia, al sondeo perforado mediante batería y con obtención de testigo continuo.
Comparativa de los ripios obtenidos de la perforación mediante barrena helicoide respecto al testigo obtenido del sondeo a rotación.
Un problema habitual en la realización de sondeos perforados con barrena helicoide es el colapso de la perforación, cuando se retira el varillaje helicoidal con el fin de realizar une ensayo «in situ» o tomar una muestra, por ejemplo cuando se perforan suelos de poca cohesión y/o, especialmente, en presencia de aguas en el terreno.
Debe señalarse que en este tipo de sondeo no tiene sentido el revestimiento de la perforación, pues la ventaja del método radica en su rapidez y economía; de pretenderse realizar un sondeo revestido, resulta siempre más práctico proceder a la perforación y muestreo mediante batería.
Debe tenerse en consideración también que este método de perforación no permite el avance en roca, siendo muy poco efectivo en suelos duros, suelos con niveles calcificados o gravas.
Una alternativa al sondeo perforado mediante barrena helicoidal tradicional (maciza) es el sondeo que utiliza como elemento de avance y entibación una barrena helicoide hueca, a través del eje de la cual, y mediante una maniobra especial, es factible la toma discontinua de muestras inalteradas o la realización de ensayos de penetración dinámica estándar (SPT), a resguardo de la entibación que ofrece la barrena hueca que se mantiene en el terreno. En este caso, la barrena cumple la función de sostener las paredes del sondeo, evitando que en terrenos blandos o granulares se produzca el desmoronamiento de las paredes, que impediría la toma de muestras del fondo de la perforación.
Barrena de eje hueco con punta removible (una vez extraído puede insertarse un útil por el interior de la barrena para tomar una muestra.) GEOPROBE SYSTEMS.
Obviamente, este procedimiento también debe entenderse como un sondeo de testificación discontinua, dado que el muestreo se realiza a intervalos adecuados (que por lo general no deben ser superiores a 1.5 m de la longitud perforada.)
Por su diámetro, la barrena helicoidal hueca requiere del uso de maquinaria con un par de rotación alto y con una capacidad de reacción importante, por lo que no está indicada para máquinas ligeras. En cualquier caso, la resistencia que ofrece el terreno a la perforación es importante, presentando serias dificultades en el avance sobre suelos arcillosos firmes, arenosos de compacidad media a densa, o gravas compactas. Tampoco es hábil en la perforación de suelos cementados (costras carbonatadas de una cierta entidad) o rocas aún siendo blandas.
El procedimiento de perforación con barrena helicoide está admitido por diversos códigos geotécnicos, si bien con significativas restricciones; como ejemplo se citan las que indica el Código Técnico de la Edificación de España, que se reseñan en el anejo C2 del DB SE-C, donde se indica lo siguiente:
Los sondeos con barrena helicoidal hueca o maciza podrán utilizarse cuando:
- no sea necesario obtener testigo continuo de material no remoldeado;
- el terreno sea relativamente blando y cohesivo;
- no existan capas cementadas o de gravas, ni capas arenosas fluyentes, bajo el nivel freático;
- no sea necesario atravesar o penetrar en rocas;
- no se requiera una precisión superior a ±0,5 m en la localización en profundidad de las diferentes capas
- se pueda justificar la calidad de las muestras inalteradas extraídas por el eje hueco de la barrena o en el sondeo sin entibar en el caso de barrenas macizas, en función de lo establecido en la tabla D.8.
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