Pantallas de Tablestacas en excavaciones urbanas

Las pantallas de tablestacas constituyen una de las principales opciones con la que proyectistas y contratistas cuentan en el momento de plantearse la realización de una excavación de forma segura en un entorno urbano.

Numerosos son los ejemplos y realizaciones que así lo constatan, especialmente en las últimas dos décadas, con un especial protagonismo de Ischebeck Ibérica, S.L.

Artículo de Casimiro Molina Cobos, Ing. Caminos, Canales y Puertos, Jefe Dpto. Técnico ISCHEBECK IBÉRICA, S.L.

Introducción

Ischebeck Ibérica, S.L., desde su fundación en el año 1994 y como filial de la compañía Friedr. Ischebeck GmbH (fundada en Alemania en el año 1881), ha sido referencia en España en el alquiler y venta de sistemas de entibación y, en concreto, en el alquiler, venta e instalación de pantallas de tablestacas. De uso históricamente más extendido en otros países, las tablestacas se han establecido en España como una solución alternativa y eficaz a otros métodos de contención del terreno en excavaciones, tanto en obra civil como en edificación.

Breve reseña histórica

Las tablestacas metálicas ven la luz y experimentan su desarrollo en los inicios del siglo XX. Bien es cierto que desde tiempos muy anteriores (existen referencias desde el año 4000 a.C), el ser humano utilizó tablestacas de madera (principalmente troncos de árboles) para cimentaciones y la contención de tierras y agua en construcciones en zonas húmedas, obras portuarias, pilas de puentes y diques, entre otros. Pero es en el siglo XX, con la introducción y desarrollo de las nuevas técnicas de laminación de acero, cuando se produce una drástica y constante evolución del sistema, con la continua aparición de numerosas patentes que buscan la optimización estructural de las secciones.

Instalación de tablestacados

Existen tres métodos para la hinca de tablestacas en el terreno, basados a su vez en tres principios básicos:

– Hinca por presión

– Hinca por golpeo

– Hinca por vibración

La hinca por presión (mediante el empleo de sistemas con gatos hidráulicos) es sin duda el método que provoca menor impacto en el entorno (ruidos y vibraciones), pero tiene un campo de actuación más reducido que los otros métodos (la hinca es sólo posible en suelos blandos) y los rendimientos son bajos.

La hinca por golpeo (con maza o martillo) permite la instalación de tablestacas incluso en suelos de alta compacidad o consistencia. No obstante, en general se descarta su uso en zonas urbanas debido a su elevado impacto acústico y las molestias causadas por las vibraciones transmitidas (originadas en el golpeo).

Por último, la hinca por vibración es el sistema que proporciona mayores rendimientos. Se basa en la transmisión de vibraciones a las tablestacas que provocan una importante reducción de la fricción entre el suelo y la superficie de la pieza que facilita enormemente la hinca o extracción de la misma. Podríamos decir que, de forma general, mediante este sistema es posible la instalación de tablestacas en suelos granulares hasta una compacidad “densa” y en terrenos cohesivos hasta una consistencia “firme”. El amplio rango de suelos en el que es aplicable, unido a su efectividad y a sus altos rendimientos tanto en la hinca como en la extracción (muy importante en los tablestacados temporales) hacen que la vibración sea el sistema más utilizado en la actualidad en la instalación de tablestacas en nuestro país. Desde sus inicios, Ischebeck Ibérica, S.L. cuenta con una gran experiencia en este campo y dispone de un gran número de equipos de vibración que permiten la instalación de tablestacas y encamisados de acero cubriendo un amplio rango de potencias y posibilidades de ejecución.

Vibración de alta frecuencia y par variable

La decisión por parte de los responsables de una obra de hincar tablestacas en una zona urbana utilizando la vibración puede verse condicionada por el concepto previo que puede tenerse de este principio y de los efectos nocivos que pueden provocarse en el entorno (instalaciones, edificaciones, vías de comunicación, etc).

Esta tecnología ha experimentado en los últimos años numerosos avances, principalmente en dos líneas. En primer lugar, en la dirección de aumentar el rendimiento de los equipos, aumentado su potencia y permitiendo variar las características de la vibración en función del tipo y las características del subsuelo. Y por otro lado, en minimizar al máximo los efectos que la vibración puede provocar en el entorno más próximo, aspecto fundamental cuando hablamos de su uso en zonas urbanas.

En esta última línea, se debe indicar que los vibradores modernos trabajan generando una vibración de alta frecuencia, en el intervalo de los 25-55 Hz, muy lejos de las frecuencias naturales de vibración de las edificaciones (aproximadamente en el entorno de los 1-5 Hz). Ahora bien, la puesta en marcha y la parada de las masas excéntricas que en rotación generan la vibración en este tipo de equipos provocan momentos en los cuales se pasa por bajas frecuencias que sí pueden ser dañinas.

Para evitar este fenómeno, en la última década se han desarrollado los denominados “equipos de vibración de par variable”, que permiten que las operaciones de arranque y parada se efectúen sin resonancia, además de admitir un ajuste de la amplitud durante el servicio y una preselección de frecuencia mínima. La mayor parte de los equipos de vibración con los que cuenta Ischebeck Ibérica S.L. disponen de esta tecnología de última generación.

No obstante, tal y como es preceptivo en cualquier actuación sobre el subsuelo (excavaciones, cimentaciones especiales, etc.) los agentes responsables de las obras deben valorar las características, el estado previo del entorno y la susceptibilidad de éste de ser dañado, ya que podrían producirse asientos en terrenos deficientemente compactados, daños en estructuras o elementos mal cimentados, o con un estado de deterioro previo, por citar algunos ejemplos.

Actuaciones en edificación

Desde prácticamente el momento de su fundación, Ischebeck Ibérica S.L. ha contribuido de forma notable a extender el uso de las pantallas de tablestacas en el ámbito de la edificación, como alternativa a otros métodos de contención de tierras más tradicionales. Allá donde las condiciones geotécnicas permiten su instalación, los tablestacados permiten la contención de terrenos que presentan dificultades para realizar excavaciones a cielo abierto, inclusive con presencia de niveles freáticos someros.

En función de la profundidad de excavación a alcanzar, de las condiciones geotécnicas y de los elementos adyacentes a proteger y/o que provoquen sobrecargas adicionales sobre las pantallas, se proponen y ejecutan soluciones que van desde la simple pantalla en voladizo (habitual para las excavaciones de un sótano) hasta los tablestacados con uno o varios niveles de arriostramiento (habituales para 2 o más sótanos). Mención especial en este punto merecen las pantallas de tablestacas arriostradas con anclajes al terreno autoperforantes Ischebeck Titan, sistema desarrollado y patentado en la década de los 80 por la empresa Friedr. Ischebeck GmbH y que ha venido utilizándose con éxito en numerosas actuaciones en el ámbito de la ingeniería geotécnica alrededor de todo el mundo (cimentaciones, recalces, estabilización de taludes, túneles, etc).

En el ámbito de la edificación, frente a otros sistemas de contención o de excavación más tradicionales (como puedan ser, cada uno en su campo de aplicación, el muro pantalla o la excavación por bataches) el uso de pantallas de tablestacas provisionales presenta una serie de ventajas, a destacar las siguientes:

– Consecución de altos rendimientos en la obra, asociados a la facilidad de instalación y retirada del tablestacado y de los elementos de arriostramiento (si son necesarios), así como a la rápida disponibilidad que proporciona para realizar las tareas posteriores (excavación, encofrado, hormigonado, etc).

– Permite ejecutar los muros de contención y la impermeabilización de los mismos con una mayor calidad, al reducir el número de juntas de hormigonado y permitir un mejor acabado y tratamiento superficial.

– De forma opcional, se puede utilizar el tablestacado como encofrado, ahorrando así un 50% del coste previsto en este concepto (encofrando sólo a una cara).

Cuando nos encontremos en excavaciones con niveles freáticos someros, un tablestacado correctamente machihembrado evitará la entrada de agua a través de la pantalla (aunque no se trata de una pared 100% impermeable, en tablestacados provisionales no se necesita ningún tratamiento especial para evitar el paso del agua a través de los uniones). No obstante, en estos casos, y al igual que con cualquier otro sistema de pantallas, es muy importante la elección de un adecuado sistema de agotamiento, con el objeto de efectuar un correcto control de las aguas subterráneas y evitar fenómenos de inestabilidad del fondo de excavación (sifonamiento y/o levantamiento de fondo), así como el arrastre de finos que pueden provocar deformaciones y/o asientos importantes en zonas adyacentes a la excavación.

Actuaciones en obra civil

También en el ámbito de la obra civil Ischebeck Ibérica S.L. ha participado de forma activa en el diseño y puesta en obra de multitud de tablestacados, especialmente en zonas urbanas. En este caso, la variabilidad en la tipología de obras y de soluciones es, aún si cabe, mucho mayor. Entre otras, las pantallas de tablestacas se pueden utilizar para realizar las excavaciones de:

– Zanjas para instalaciones (saneamiento, eléctricas, etc.)

– Recintos para bombeos

– Pozos de ataque y salida en hincas de tubería sin excavación

– Depósitos de tormentas

– Pasos inferiores

– Recintos para cimentación de estructuras (viaductos, etc.)

– Contención de taludes

– Actuaciones en obras portuarias

– Emisarios subacuáticos

Las soluciones, del mismo modo que se ha comentado para la edificación, varían según las necesidades, desde el tablestacado en voladizo hasta la pantalla arriostrada a uno o varios niveles.

Conclusiones

Por sus múltiples ventajas, las pantallas de tablestacas constituyen una de las principales soluciones técnicas a tener en cuenta en la realización de excavaciones en entornos urbanos, ya sea en edificación u obra civil.

Los avances experimentados en los sistemas de hinca por vibración, que sin duda alguna son los que proporcionan mayores rendimientos, permiten hoy en día la instalación de tablestacas minimizando los efectos nocivos que las vibraciones pueden provocar en los elementos vecinos.

Como en cualquier actuación en el ámbito de la ingeniería geotécnica, a la hora de valorar la posibilidad de utilizar como solución una pantalla de tablestacas, es fundamental la previsión, debiendo tener en cuenta principalmente los siguientes factores:

– Profundidad de excavación

– Características geotécnicas del subsuelo

– Nivel freático (cota y estacionalidad del mismo)

– Sobrecargas adicionales existentes

– Elementos a proteger

– Posibilidades de instalación y/o retirada de los elementos que constituyen el sistema (espacio necesario para la maquinaria).

Ischebeck Ibérica, S.L. cuenta con una amplia experiencia en el diseño y puesta en obra de tablestacados, avalada por la multitud de actuaciones de diversa índole en las que ha participado en sus 20 años de existencia.