ES2346030B1 - Procedimiento para el sellado de vias de agua y reparacion de las juntas y la fisuracion en presas y la roca de cimentacion, sin necesidad de desmebalsar y sin suspender la explotacion. y reparacion de juntas y grietas en presas. - Google Patents
Procedimiento para el sellado de vias de agua y reparacion de las juntas y la fisuracion en presas y la roca de cimentacion, sin necesidad de desmebalsar y sin suspender la explotacion. y reparacion de juntas y grietas en presas. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para el sellado de vías de agua y
reparación de juntas y fisuración en presas y roca de cimentación
sin necesidad de desembalsar y sin suspender la explotación.
Constituido por un procedimiento para reparación
y sellado de fisuras, despegue del contacto de cimentación y
diaclasas de la roca en presas, mediante inyección a alta presión de
polímeros, recuperando el monolitismo estructural y sellando vías de
agua, sin desembalsar y manteniendo el servicio. Primeramente se
levanta un plano de las fracturas, y de los taladros a inyectar, que
se perforan y analizan con cámara de TV y sondas geofísicas para
conocer el estado de las discontinuidades. Después se instalan
inyectores para altas presiones, se lava la zona a inyectar, y se
realiza la inyección con polímeros, de viscosidades incluso
superiores a 100.000 cP, a presiones de 600 atm o más, que desplazan
el agua y rellenan las fracturas, recuperando, una vez endurecida la
resina, sus características estructurales y mecánicas iniciales.
Description
Procedimiento para el sellado de vías de agua y
reparación de las juntas y la fisuración en presas y la roca de
cimentación, sin necesidad de desembalsar y sin suspender la
explotación y reparación de juntas y grietas en presas.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de sellado de juntas, grietas y fisuras del hormigón
de las presas, así como las diaclasas de la roca de cimentación, sin
necesidad de desembalsar y manteniendo su explotación durante el
tiempo de reparación. Se propone un procedimiento efectivo y
específicamente dedicado a la función en cuestión, que da lugar a un
sistema de reparación de las fisuras y grietas en las presas de
sencilla ejecución, con bajo coste y resultados técnicamente
apreciables. Las características de este sistema ofrecen al estado
de la técnica una realización novedosa, simple, sencilla y de
ejecución altamente económica frente a otras alternativas
tradicionales.
Como consecuencia de la acción de agentes
exteriores y de cargas tanto estáticas como dinámicas, es frecuente
que macizos de roca, generalmente utilizados como apoyo de grandes
estructuras, así como el propio hormigón de todo tipo de obras, se
fisuren, disgregándose en menor o en mayor medida y perdiendo, por
lo tanto el monolitismo original. Igual ocurre con los sistemas de
estanquidad de las juntas. Y si esta fracturación tanto de la roca
como de la propia estructura puede representar un gran problema,
éste se agrava cuando la roca o la estructura se encuentran bajo el
agua, como en el caso de presas, determinadas cimentaciones, pilas
de puentes, depósitos, diques de puertos, y otras estructuras.
La forma de reparación habitual, consiste en la
inyección con lechadas de cemento en las grietas, la inyección con
resinas de baja viscosidad a baja presión, el cosido de las
estructura con bulones y métodos parecidos. En el caso de las juntas
se suelen colocar externamente bandas o tapajuntas, de escasa
utilidad. Suelen ser soluciones caras y de efectividad reducida, ya
que, en ningún caso devuelven la estructura a su estado mecánico y
funcional original. Ninguno de estos sistemas funciona bajo agua,
por lo que se requiere, dejar en seco previamente el elemento a
reparar, lo que es muchas veces imposible o los costes, en el caso
del desembalse de una presa, son social, política y económicamente,
inasumibles.
El procedimiento propuesto viene a solucionar
estos problemas con un sistema menos costoso, más sencillo y sobre
todo, con la novedosa solución que desarrolla una gran actividad
inventiva, de ejecutar la reparación sin necesidad de proceder al
desembalse de la presa a reparar.
Tiene su campo de aplicación dentro de la
industria de la construcción y singularmente dentro de la industria
auxiliar de mantenimiento de grandes estructuras, más concretamente
en la reparación y rehabilitación de las masas rocosas y de hormigón
de las presas.
No se conoce en este sector de la industria
ningún procedimiento ni dispositivo con aplicación directa para
resolver de una forma específica la problemática que soluciona la
presente invención, que desarrolle un sistema de reparación sin
necesidad de desembalsado de la presa. Así la carencia de un sistema
que aporte al estado de la técnica las novedosas soluciones
propuestas, presenta ante esta invención los siguientes
inconvenientes:
Al no poderse realizar la reparación con el
embalse lleno, los costes de desembalse son elevados, incluso en
muchas ocasiones, socialmente inabordables.
Al no grabar con TV el interior de los sondeos,
ni aplicar en ellos métodos geofísicos, se carece de información
adecuada sobre el estado real de las grietas y fisuras, por lo que
cualquier reparación se realiza prácticamente a ciegas.
No poder inyectar resinas muy viscosas a muy
alta presión, compatibles con el agua, impide que el material de
inyección penetre por las grietas y poros, única forma de realizar
una micro inyección efectiva de las discontinuidades. Así las
reparaciones tradicionales con cemento o resinas de baja viscosidad
a baja presión, además de que sólo se pueden realizar en seco, tan
sólo consiguen rellenos muy escasos de las zonas fracturadas y una
deficiente adhesión entre ellas. Con importantes vías de agua en las
grietas, los materiales tradicionales, aplicados de forma
convencional, son arrastrados, siendo absolutamente ineficaces y
pudiendo contaminar el entorno.
Las características mecánicas de la lechada de
cemento siempre son muy inferiores a las del hormigón o la roca a
reparar, por lo que, aún en el caso improbable de que se consiguiera
un perfecto rellenado de todas las fisuras, el macizo nunca
recuperaría las propiedades iniciales.
En algunos casos, para sellar importantes vías
de agua, si no existe la posibilidad de desembalsar, se recurre a
buzos, con unos costes extraordinariamente elevados y unos
resultados bastante mediocres, ya que por este sistema sólo se
taponan superficialmente las entradas de agua, pero no se consigue
reparar el macizo fisurado.
Ante estos inconvenientes descritos, la presente
invención aporta al estado de la técnica unas soluciones novedosas,
sencillas y de fácil ejecución que dan como resultado las siguientes
ventajas:
Poder realizar la reparación en servicio, con
embalse lleno, sin afectar a la explotación supone un importantísimo
ahorro.
El conocimiento previo, antes de inyectar, del
estado de las grietas y fisuras, gracias a la inspección con cámara
de TV y procedimientos de geofísica, permite diseñar la forma de
realizar el trabajo: viscosidad óptima del material a emplear,
tiempo de endurecimiento más adecuado, secuencia de inyección,
cantidades a inyectar por cada taladro, posible puntos de fuga de la
resina, y otros parámetros.
La inyección de resinas muy viscosas, incluso de
más de 100.000 cP a muy alta presión, incluso mayor de 800 atm,
compatibles con el agua, permite la microinyección de fisuras
capilares, consiguiendo la recomposición del macizo roto, ya sea de
hormigón o de roca.
Las resinas utilizadas, cuando endurecen,
incluso bajo agua, presentan unas características mecánicas muy
superiores a las del hormigón o la roca tratados, por lo que una vez
concluido el tratamiento, se comprueba que se ha conseguido devolver
a la estructura su monolitismo inicial.
La posibilidad de consolidar macizos de hormigón
o roca, incluso bajo importantes cargas de agua, es la principal
ventaja de este procedimiento y de una gran actividad inventiva, ya
que permite la reparación de estructuras hidráulicas sin tener que
desembalsar, ni recurrir al costosísimo empleo de buzos. La
reparación se realiza, por lo tanto en servicio, sin afectar a la
explotación, aportando al estado de la técnica una novedosa
tecnología, hasta ahora desconocida.
Todos estos elementos conjugados dan lugar a un
resultado final en el que se aportan características diferenciadoras
significativas frente al estado de la técnica actual.
Así, el procedimiento propuesto se constituye a
partir de las siguientes etapas:
\vskip1.000000\baselineskip
Primera
etapa
Con los planos de la estructura a rehabilitar, y
las manifestaciones de las grietas o fisuras detectadas, se dibuja
un primer mapeado de las roturas a reparar.
\vskip1.000000\baselineskip
Segunda
etapa
Con los planos de fisuración así trazados, se
diseña una red de taladros, ejecutados desde la coronación de la
presa, desde galerías o desde andamios, preferiblemente a rotación
con corona de diamante y recuperación de testigo, que corten a los
planos de rotura de la estructura o del macizo rocoso de
cimentación. La distribución de taladros se espaciará en función de
las características del elemento a reparar.
\vskip1.000000\baselineskip
Tercera
etapa
Ejecución de los taladros y recuperación de los
testigos de la perforación, conservación en cajas apropiadas. Los
testigos se fotografiarán y analizarán. Con el embalse lleno, y una
vez conocidos los posibles pasos de agua, como son las fisuras,
grietas o juntas de la presa, o el despegue de la presa de la roca
en la cimentación, o las grietas o diaclasas de la roca, se
replantean los taladros que servirán para la inyección. Los taladros
se realizan desde la coronación de la presa o las galerías. Una vez
alcanzadas con la perforación las zonas de paso de agua, al estar el
agua a presión en ellas, es necesario colocar rápidamente un
obturador dotado de una válvula antirretorno o una llave de bola,
para evitar la inundación de la galería. Este mismo obturador será
posteriormente utilizado para la inyección de la resina.
\vskip1.000000\baselineskip
Cuarta
etapa
En los taladros realizados se introducirá una
cámara de TV sumergible, de buena resolución, autoiluminada,
conectada a un monitor y una grabadora. La distancia de la cámara a
la boca del taladro aparecerá sobreimpresa en la pantalla y en la
grabación. Esta inspección tiene por objetivo conocer el estado y
tamaño de las fisuras o discontinuidades a tratar.
\vskip1.000000\baselineskip
Quinta
etapa
Análisis de los taladros mediante equipos
geofísicos. Obteniendo datos de temperatura, resistividad,
conductividad, caudal, y en general toda la información sobre el
estado del macizo a tratar, posición y estado de sus fisuras,
grietas o diaclasas.
\vskip1.000000\baselineskip
Sexta
etapa
Colocación en lo taladros de inyectores
adecuados que impidan el retroceso de la resina de inyección,
incluso con presiones elevadas.
Séptima
etapa
Colocación de medidores de desplazamientos para
controlar los eventuales movimientos de la estructura.
\vskip1.000000\baselineskip
Octava
etapa
Inyección de agua a baja presión por los
inyectores, anotando todas las incidencias, como comunicaciones
entre taladros, caudales admitidos, fugas al exterior, y otros
parámetros en función del tipo de estructura a reparar.
\vskip1.000000\baselineskip
Novena
etapa
Con los datos de todos los ensayos y pruebas
realizadas, se diseña la inyección, eligiendo la viscosidad del
polímero a emplear en cada zona, la secuencia de inyección, los
movimientos máximos admisibles leídos en los medidores de
desplazamiento, limitaciones de consumos de resina, por taladro y
otras circunstancias a tener en cuenta según el terreno, tipo de
presa y actividad.
\vskip1.000000\baselineskip
Décima
etapa
Inyección de acuerdo con el diseño realizado,
utilizando una bomba capaz de inyectar incluso masillas de elevada
viscosidad, tixotropía mayor de 100.000 cP bajo agua, a altas
presiones, que pueden superar los 800 atm en la salida de bomba, con
polímero no miscible en el agua, no contaminante y capaz de
endurecer y adherir al hormigón o la roca incluso dentro de una
corriente de agua. El procedimiento de inyección desplazará el agua
de las fisuras o grietas, siendo sustituido por el polímero
autoendurecible. La elevadísima presión de inyección microinyecta
poros e incluso fisuras capilares
\vskip1.000000\baselineskip
Onceava
etapa
Una vez concluida la inyección y endurecida la
resina, se cortan los obturadores y se disimula el orificio con un
mortero de reparación.
Para una mejor comprensión de esta memoria
descriptiva se acompañan unos dibujos que a modo de ejemplo no
limitativo, describen una realización preferida de la invención:
Figura 1.- Esquema
En dichas figuras se destacan los siguientes
elementos numerados:
- 1.-
- Embalse
- 2.-
- Presa
- 3.-
- Grietas o juntas en la presa
- 4.-
- Galerías
- 5.-
- Grieta o diaclasa en la roca
- 6.-
- Taladros de inyección
- 7.-
- Despegue de la presa en la roca
\vskip1.000000\baselineskip
Una realización preferida de la invención
propuesta, se constituye a partir de una primera etapa en la que con
los planos de la estructura a rehabilitar, y las manifestaciones de
las grietas o fisuras detectadas, se dibuja un primer mapeado de las
roturas a reparar. En una segunda etapa con los planos de fisuración
así trazados, se diseña una red de taladros (6), ejecutados desde la
coronación de la presa (2), desde galerías (4) o desde andamios,
preferiblemente a rotación con corona de diamante y recuperación de
testigo, que corten a los planos de rotura de la estructura o del
macizo rocoso de cimentación. La distribución de taladros (6) se
espaciará en función de las características del elemento a reparar.
En una tercera etapa se procede a la ejecución de los taladros (6) y
recuperación de los testigos de la perforación, y conservación en
cajas apropiadas. Los testigos se fotografiarán y analizarán. Con el
embalse lleno (1), y una vez conocidos los posibles pasos de agua,
como son las fisuras, grietas o juntas de la presa (3), o el
despegue de la presa de la roca en la cimentación (7), o las grietas
o diaclasas de la roca (5), se replantean los taladros (6) que
servirán para la inyección. Los taladros se realizan desde la
coronación de la presa o las galerías (4). Una vez alcanzadas con la
perforación las zonas de paso de agua (3, 5 y 7), al estar el agua a
presión en ellas, es necesario colocar rápidamente un obturador
dotado de una válvula antirretorno o una llave de bola, para evitar
la inundación de la galería. Este mismo obturador será
posteriormente utilizado para la inyección de la resina. En una
cuarta etapa en los taladros (6) realizados se introducirá una
cámara de TV sumergible, de buena resolución, autoiluminada,
conectada a un monitor y una grabadora. La distancia de la cámara a
la boca del taladro (6) aparecerá sobreimpresa en la pantalla y en
la grabación. Esta inspección tiene por objetivo conocer el estado y
tamaño de las fisuras o discontinuidades a tratar.
En una quinta etapa se efectúa el análisis de
los taladros (6) mediante equipos geofísicos. Obteniendo datos de
temperatura, resistividad, conductividad, caudal, y en general toda
la información sobre el estado del macizo a tratar, posición y
estado de sus fisuras, grietas o diaclasas (5). En una sexta etapa
se colocan en lo taladros (6) de inyectores adecuados que impidan el
retroceso de la resina de inyección, incluso con presiones elevadas.
En una séptima etapa se procede a la colocación de medidores de
desplazamientos para controlar los eventuales movimientos de la
estructura. En una octava etapa se inyecta agua a baja presión por
los inyectores, anotando todas las incidencias, como comunicaciones
entre taladros (6), caudales admitidos, fugas al exterior, y otros
parámetros en función del tipo de estructura a reparar. En una
novena etapa, con los datos de todos los ensayos y pruebas
realizadas, se diseña la inyección, eligiendo la viscosidad del
polímero a emplear en cada zona, la secuencia de inyección, los
movimientos máximos admisibles leídos en los medidores de
desplazamiento, limitaciones de consumos de resina, por taladro y
otras circunstancias a tener en cuenta según el terreno, tipo de
presa y actividad. En una décima etapa, inyección de acuerdo con el
diseño realizado, utilizando una bomba capaz de inyectar incluso
masillas de elevada viscosidad, tixotropía mayor de 100.000 cP bajo
agua, a altas presiones, que pueden superar los 800 atm en la salida
de bomba, con polímero no miscible en el agua, no contaminante y
capaz de endurecer y adherir al hormigón o la roca incluso dentro de
una corriente de agua. El procedimiento de inyección desplazará el
agua de las fisuras o grietas, siendo sustituido por el polímero
autoendurecible. La elevadísima presión de inyección microinyecta
poros e incluso fisuras capilares. En una onceava etapa, una vez
concluida la inyección y endurecida la resina, se cortan los
obturadores y se disimula el orificio con un mortero de
reparación.
Claims (2)
1. Procedimiento para el sellado de vías de agua
y reparación de juntas y fisuración en presas y roca de cimentación
sin necesidad de desembalsar y sin suspender la explotación
caracterizado porque en una primera etapa se procede a la
preparación del taladrado, dibujándose un primer mapeado de las
roturas a reparar con los planos de la estructura a rehabilitar y
las manifestaciones de las grietas o fisuras detectadas.
En una segunda etapa con los planos de
fisuración así trazados, se diseña una red de taladros en la que
éstos son ejecutados desde la coronación de la presa, desde galerías
o desde andamios efectuándose los taladros preferiblemente a
rotación con corona de diamante y recuperación de testigo, que
corten a los planos de rotura de la estructura o del macizo rocoso
de cimentación, espaciándose la distribución de taladros en función
de las características del elemento a reparar.
En una tercera etapa se ejecutan los taladros y
recuperación de los testigos de la perforación, conservación en
cajas apropiadas, se fotografían los testigos y se analizan y con el
embalse lleno, y una vez conocidos los posibles pasos de agua, como
son las fisuras, grietas o juntas de la presa, o el despegue de la
presa de la roca en la cimentación, o las grietas o diaclasas de la
roca, se replantean los taladros que servirán para la inyección,
realizándose los taladros desde la coronación de la presa o las
galerías y una vez alcanzadas con la perforación las zonas de paso
de agua, al estar el agua a presión en ellas, es necesario colocar
rápidamente un obturador dotado de una válvula antirretorno o una
llave de bola, para evitar la inundación de la galería siendo
posteriormente utilizado el obturador para la inyección de la
resina.
En una cuarta etapa se introduce en los taladros
realizados una cámara de TV sumergible, de buena resolución,
autoiluminada, conectada a un monitor y una grabadora, apareciendo
la distancia de la cámara a la boca del taladro sobreimpresa en la
pantalla y en la grabación con objeto de conocer el estado y tamaño
de las fisuras o discontinuidades a tratar.
En una quinta etapa se realizan análisis de los
taladros mediante equipos geofísicos, obteniendo datos de
temperatura, resistividad, conductividad, caudal, y en general toda
la información sobre el estado del macizo a tratar, posición y
estado de sus fisuras, grietas o diaclasas.
En una sexta etapa se procede a la colocación en
los taladros de inyectores adecuados que impidan el retroceso de la
resina de inyección, incluso con presiones elevadas.
En una séptima etapa se procede a la colocación
de medidores de desplazamientos para controlar los eventuales
movimientos de la estructura.
En una octava etapa se realizan inyecciones de
agua a baja presión por los inyectores, anotándose todas las
incidencias derivadas de la inyección de agua, como comunicaciones
entre taladros, caudales admitidos, fugas al exterior, y otros
parámetros en función del tipo de estructura a reparar.
En una novena etapa, con los datos de todos los
ensayos y pruebas realizadas, se diseña la inyección, eligiendo la
viscosidad del polímero a emplear en cada zona, la secuencia de
inyección, los movimientos máximos admisibles leídos en los
medidores de desplazamiento, limitaciones de consumos de resina, por
taladro y otras circunstancias a tener en cuenta según el terreno,
tipo de presa y actividad.
En una décima etapa se realiza la inyección de
acuerdo con el diseño realizado, utilizándose en la inyección de
polímero una bomba capaz de inyectar incluso masillas de elevada
viscosidad, tixotropía mayor de 100.000 cP bajo agua, a altas
presiones, que pueden superar los 800 atm en la salida de bomba, con
polímero no miscible en el agua, no contaminante y capaz de
endurecer y adherir al hormigón o la roca incluso dentro de una
corriente de agua desplazándose en el procedimiento de inyección el
agua de las fisuras o grietas, siendo sustituida por el polímero
autoendurecible pudiendo la elevadísima presión de inyección
microinyectar poros e incluso fisuras capilares.
En una onceava etapa, una vez concluida la
inyección y endurecida la resina, se cortan los obturadores y se
disimula el orificio con un mortero de reparación.
2. Presa con juntas y grietas reparadas y
selladas por el procedimiento descrito en la reivindicación 1.
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| ES200900864A ES2346030B1 (es) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Procedimiento para el sellado de vias de agua y reparacion de las juntas y la fisuracion en presas y la roca de cimentacion, sin necesidad de desmebalsar y sin suspender la explotacion. y reparacion de juntas y grietas en presas. |
| PCT/ES2009/000260 WO2010112621A1 (es) | 2009-03-30 | 2009-05-14 | Procedimiento para el sellado de vias de agua y reparacion de las juntas y la fisuracion en presas y la roca de cimentacion, sin necesidad de desembalsar y sin suspender la explotacion. y reparacion de juntas y grietas en presas |
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