Vibrosustitución (Columnas de Grava)

Las columnas de grava o vibrosustitución surgen a finales de los años cincuenta como una evolución de la técnica de vibrocompactación, sin aporte de grava. Así la necesidad de aportar material granular a terrenos cohesivos hizo que se adoptara el mismo equipo y procedimiento de ejecución que para la vibrocompactación, incluyendo una grúa, vibrador, lanza de agua y aporte de la grava desde la superficie. Este procedimiento inicial se denominó vibrosustitución por vía húmeda (wet-method).

Ante los inconvenientes que presentaba la vía húmeda derivados fundamentalmente de un importante y no siempre fácil aporte de agua y a una poco eficaz retirada de los lodos resultantes, la técnica evolucionó al llamado procedimiento por vía seca.

El procedimiento de ejecución por vía seca (dry-method) y con descarga interior (bottom-feed) consiste en aportar la grava mediante una pala cargadora hasta una tolva que, una vez cargada de grava, asciende por el mástil guía hasta la cámara de descarga que se encuentra en el extremo superior del conjunto tubo-vibrador. El vibrador se introduce en el terreno únicamente por vibración radial, desplazando lateralmente el suelo y sin extracción de material. Una vez que alcanza la profundidad de diseño el vibrador se retira en pasadas ascendentes de entre 50 y 100 cm de forma que la grava introducida por la punta inferior del vibrador garantiza la continuidad de la columnas. La grava va ocupando el espacio libre y el vibrador la compacta lateralmente hasta movilizar el empuje pasivo del terreno.

Es una técnica alternativa a cimentaciones profundas tradicionales, cuya ejecución no se basa en transmitir las tensiones hasta un sustrato competente, si no que se trata de sustituir el terreno existente por otro mejorado, mediante una mejora de todos los parámetros intrínsecos del terreno (ángulo de rozamiento, cohesión, módulo de deformación, densidad, etc.) hasta obtener un suelo equivalente mejorado, de parámetros suficientes para el apoyo de esa estructura mediante una cimentación directa.

La mejora del terreno, se produce al incorporarle las columnas de grava, de manera que el resultado es un suelo mejorado, produciendo una disipación de las tensiones y por tanto el terreno tenderá a tener asientos despreciables. La profundidad de la mejora del terreno dependerá no de dónde se encuentra el estrato competente del terreno, si no que alcanzará la profundidad suficiente que asegure que los asientos producidos tiendan a ser despreciables. Esta es la ventaja técnica y económica fundamental de esta técnica frente a otras técnicas tradicionales.

El diseño de las columnas se establece teniendo en cuenta tanto las características del suelo, las sobrecargas, así como los asientos admisibles.

Existen variaciones en el producto que incluyen columnas de hormigón en las que se bombea hormigón al suelo mediante un vibrador y las columnas de grava inyectada en las que el árido es mezclado con lechada a base de cemento en la instalación.