| REIVINDICACIONES 1.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes caracterizado porque en una primera etapa se ejecuta una red de piezometría, preferentemente de cuerda vibrante, consistente en perforaciones, realizadas desde Ia galería de Ia presa, inclinadas hacia aguas abajo y que penetran en Ia roca, de una longitud apropiada a diversos factores determinantes. 2.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 , caracterizado porque las perforaciones realizadas están provistas de piezómetros, en número de al menos uno por bloque de presa. 3.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 y 2, caracterizado porque en una segunda etapa una vez leídos los valores de los piezómetros se dibujarán sobre un gráfico, las subpresiones reales y Ia máxima admisible en esos puntos, obtenida del cálculo de estabilidad de Ia presa. 4.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 3, caracterizado porque en el gráfico así obtenido, leídos los valores de los piezómetros, se ponen de manifiesto las zonas en las que las subpresiones, al estar por encima de los valores de seguridad admisibles, han de ser reducidas. 5.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 4, caracterizado porque en una tercera etapa en las zonas de mayor riesgo, se procederá, en el caso de que exista una red de drenaje, a efectuar Ia limpieza de los drenes. 6.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 5, caracterizado porque antes de Ia limpieza de los drenes, se realizará el aforo de cada dren. 7.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 6, caracterizado porque una vez concluida Ia limpieza de los drenes, se volverán a aforar todos ellos y tras medir las subpresiones se volverán a representar en un gráfico los valores de subpresiones reales y de máximas admisibles. 8.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 7, caracterizado porque en una cuarta etapa, a parir de los gráfico obtenidos se determinan las zonas sobre las que hay que aumentar el drenaje, para ello, se realizarán, taladros verticales en el terreno de cimentación, de profundidad en función de Ia presa. 9.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 8, caracterizado porque el número y distribución de los taladros verticales dependerá del grado de homogeneidad del terreno del cimiento 10.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 9, caracterizado porque en una quinta etapa, en los taladros de reconocimiento, se realizarán grabaciones con cámaras de TV, así como ensayos geofísicos de diversa naturaleza, entre otros, de Ia temperatura del agua, de Ia resistividad, conductividad y de variaciones de caudales a Io largo de Ia totalidad de Ia profundidad del dren, siendo estos datos esenciales para saber a qué profundidades se producen las entradas de agua y, por Io tanto optimizar Ia profundidad de los nuevos drenes que se ejecuten. 11.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 10, caracterizado porque en una sexta etapa, a Ia vista del gráfico de subpresiones reales y admisibles, complementado con los datos de los ensayos geofísicos, se comienza Ia perforación de los nuevos drenes destinados a rebajar las subpresiones, sólo en aquellas zonas en las que éstas superen los valores máximos admisibles, dados por el cálculo. 12.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 11 , caracterizado porque de los datos de posición de aportaciones de agua, obtenidos, se establece Ia profundidad óptima de los nuevos drenes a realizar. 13.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 12, caracterizado porque densificando Ia nueva red de drenaje se consigue reducir las subpresiones sólo en las zonas que Ia presa necesita. 14.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 13, caracterizado porque en una séptima etapa, si en alguna zona los caudales aportados por los drenes se consideraran excesivos, se procederá a crear, de forma puntual una barrera a Ia entrada de agua, en las fisuras del hormigón, al contacto de Ia cimentación o las diaclasas detectadas en Ia roca. 15.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 14, caracterizado porque el trabajo de creación de Ia barrera, se realizará en servicio, esto es, con Ia presa llena, para ello, se ejecutarán en correspondencia con los drenes que tengan aforos importantes, taladros hacia aguas arriba de Ia presa, hasta cortar las discontinuidades por Ia que circula el agua. 16.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 15, caracterizado porque por estos taladros efectuados aguas arriba, se inyectará una resina sintética, de Ia viscosidad, tixotropía y densidad adecuada para no ser arrastrada por el agua, capaz de endurecer y adherir a Ia roca, incluso en inmersión. 17.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 16, caracterizado porque Ia presión ejercida en Ia inyección, será Ie necesaria para que el material penetre en las diaclasas, sellándolas y, por Io tanto impidiendo, Ia circulación de agua. 18.- Procedimiento para dimensionar y adecuar Ia red de drenaje de presas y azudes según reivindicación 1 a 17, caracterizado porque Ia inyección se prolongará hasta reducir los caudales en los drenes y rebajar las subpresiones hasta los límites de proyecto. 19.- Dimensionamiento y adecuación de drenes caracterizado porque está constituido por el producto obtenido a partir de las etapas anteriormente descritas. |
La presente invención se refiere a un sistema de dimensionamiento y adecuación de las redes de drenaje en las presas y azudes, que mantiene su efectividad y evita Ia pérdida de seguridad de Ia estructura.
Como consecuencia de Ia construcción y puesta en carga de una presa, se producen pasos de agua bajo la estructura. Esta agua en circulación tiene dos efectos indeseables, el primero hace que el agua se escape del embalse, disminuyendo significativamente su capacidad de almacenamiento, provocando al mismo tiempo erosiones en la roca de cimentación que disminuyen Ia seguridad de
Ia estructura. En segundo lugar, el agua bajo el cuerpo de Ia presa está sometida a una subpresión que produce, por el principio de
Arquímedes, un empuje hacia arriba de Ia estructura, que afecta a su estabilidad, pudiendo causar accidentes y rotura de Ia presa.
Para obtener unos coeficientes de seguridad adecuados, se requieren tres elementos, una pantalla de impermeabilización, una red de drenaje y una red de piezometría. En muchos casos la pantalla de impermeabilización no se ejecuta, o en el caso de que se ejecute, se degrada con el paso del tiempo sin ser rehabilitada. Es frecuente que Ia red de drenaje se dimensione a partir de una tradición empírica, que consiste en darle una profundidad igual al tercio de Ia altura de Ia presa, tradición sin una base científica. También los drenes se espacian sin ningún criterio racional, sino de acuerdo a valores tradicionalmente admitidos, que no soportan un análisis científico. Para Ia red de piezometría, se aprovechan los propios drenes de Ia red de drenaje para colocar manómetros, produciéndose lecturas que no reflejan Ia realidad física de las subpresiones.
La presente invención propone un procedimiento efectivo y específicamente dedicado a Ia función en cuestión, que de lugar a un sistema de dimensionamiento y adecuación de Ia red de drenaje de sencilla ejecución, con bajo coste y resultados técnicamente apreciables. Las características de este sistema ofrece al estado de Ia técnica una realización novedosa, simple, sencilla y de ejecución altamente económica que viene a solucionar los problemas anteriormente descritos.
Tiene su campo de aplicación dentro de Ia industria de Ia construcción y singularmente dentro de Ia industria de Ia construcción de presas y azudes y más concretamente de Ia industria auxiliar de mantenimiento de presas y azudes. No se conoce en este sector de Ia industria ningún procedimiento ni dispositivo con aplicación directa para resolver de una forma específica Ia problemática que soluciona Ia presente invención. Así Ia carencia de un sistema que aporte al estado de Ia técnica las novedosas soluciones propuestas, presenta ante esta invención los siguientes inconvenientes:
Al no saber hacer un estudio detallado de las subpresiones, con Ia colocación sistemática de piezómetros, no se sabe donde se producen las altas subpresiones, ni si éstas superan los límites admisibles. Por Io tanto Ia red de drenaje se suele ejecutar de forma sistemática, con espaciamientos y profundidades estándar, Io que tiene un coste innecesariamente elevado, ya que se ejecutan numerosos drenes donde no es necesario. Al no hacer un estudio detallado de Ia posición e importancia de las discontinuidades, como fisuras en el hormigón, despegue del contacto de Ia cimentación o diaclasas de Ia roca, mediante cámara de TV y métodos geofísicos, no se conoce Ia posición e importancia de las vías de agua, por Io que Ia red de drenaje se realiza de forma sistemática, de una profundidad, generalmente del tercio de Ia altura de Ia presa, por Io que su coste puede ser varias veces superior al necesario. En algunos casos, si las vías de agua son más profundas, es posible que Ia red de drenaje no sirva para reducir las subpresiones. Al no disponer de Ia tecnología de inyección de resinas de elevada viscosidad a alta presión, el sellado de los pasos de agua, se realiza por inyección de lechadas de cemento, que, de realizarse con el embalse lleno, serían arrastradas por el agua, produciendo contaminación sin conseguir el objetivo de estanquidad. Por Io tanto para tratar los pasos de agua, se requiere, en primer lugar desembalsar, con los costes económicos y sociales que ello implica. En segundo lugar, al desconocerse las zonas de pasos preferenciales de agua se debe hacer un tratamiento generalizado de inyecciones de lechada de cemento, tratando numerosas zonas que no es necesario, con el correspondiente gasto innecesario.
Frente a los inconvenientes descritos, Ia presente invención aporta al estado de Ia técnica unas soluciones novedosas, sencillas, rápidas y de fácil ejecución, que dan como resultado las siguientes ventajas:
Consigue un ahorro económico al realizar los drenes sólo en las zonas que Ia presa Io requiere, frente al sistema tradicional que consiste en hacerlos de forma sistemática. Esto se consigue por Ia realización previa de una red de piezometría y el análisis de sus datos, antes de comenzar a perforar los drenes.
También se consigue un ahorro económico al ejecutar los drenes de Ia profundidad óptima para que capten agua, a diferencia del sistema tradicional que los dimensiona de un tercio de Ia altura de Ia presa. Esto se consigue por el estudio previo mediante ensayos geofísicos y el seguimiento de los piezómetros mientras se ejecuta el trabajo.
Se economiza el coste al ejecutar inyecciones de impermeabilización de forma muy localizada, sólo en las zonas donde se concentran los pasos de agua más importantes, sin necesidad de desembalsar, frente al sistema tradicional que obliga a desembalsar e inyectar cemento, de forma generalizada, en toda Ia cimentación de Ia presa. Esto se consigue por Ia realización previa de ensayos geofísicos, el control de los piezómetros y Ia inyección de masillas sintéticas no miscibles ni arrastrables por el agua, a muy alta presión.
Todos estos elementos conjugados dan lugar a un resultado final en el que se aportan características diferenciadoras significativas frente al estado de Ia técnica actual, Así, el procedimiento propuesto por Ia presente invención se constituye a partir de las siguientes etapas:
Primera etapa: Se ejecuta una red de piezometría, preferentemente de cuerda vibrante, consistente en perforaciones, realizadas desde Ia galería de Ia presa, inclinadas hacia aguas abajo y que penetran en Ia roca, de una longitud apropiada a diversos factores determinantes. Estos taladros están provistos de piezómetros. El número de piezómetros, es de al menos uno por bloque de presa.
Segunda etapa: Una vez leídos los valores de los piezómetros se dibujarán sobre un gráfico, las subpresiones reales y Ia máxima admisible en esos puntos, obtenida del cálculo de estabilidad de Ia presa. En el gráfico así obtenido se ponen de manifiesto las zonas en las que las subpresiones, al estar por encima de los valores de seguridad admisibles, han de ser reducidas.
Tercera etapa: En las zonas de mayor riesgo, se procederá, en el caso de que exista una red de drenaje, a efectuar Ia limpieza de los drenes. Antes de esta limpieza se realizará el aforo de cada dren. Una vez concluida Ia limpieza, se volverán a aforar todos los drenes y, tras medir las subpresiones se volverán a representar en un gráfico los valores de subpresiones reales y de máximas admisibles. Cuarta etapa: A parir de este gráfico se determinan las zonas sobre las que hay que aumentar el drenaje, para ello, se realizarán, taladros verticales en el terreno de cimentación, de profundidad en función de Ia presa. El número y distribución de estos taladros dependerá del grado de homogeneidad del terreno del cimiento.
Quinta etapa: En estos taladros de reconocimiento, se realizarán grabaciones con cámaras de TV, así como ensayos geofísicos, al menos, de análisis de Ia temperatura del agua, de Ia resistividad, conductividad y de variaciones de caudales a Io largo de Ia totalidad de Ia profundidad del dren. Estos datos son esenciales para saber a qué profundidades se producen las entradas de agua y, por Io tanto optimizar Ia profundidad de los nuevos drenes que se ejecuten. Se podrán utilizar, complementariamente otras sondas geofísicas. Sexta etapa: A Ia vista del gráfico de subpresiones reales y admisibles, complementado con los datos de los ensayos geofísicos, se comienza Ia perforación de los nuevos drenes destinados a rebajar las subpresiones, sólo en aquellas zonas en las que éstas superen los valores máximos admisibles, dados por el cálculo. De los datos de posición de aportaciones de agua, obtenidos, se establece Ia profundidad óptima de los nuevos drenes a realizar. Densificando Ia nueva red de drenaje se consigue reducir las subpresiones sólo en las zonas en que Ia presa necesita.
Séptima etapa: Si en alguna zona los caudales aportados por los drenes se consideraran excesivos, se procederá a crear, de forma puntual una barrera a Ia entrada de agua, en las fisuras del hormigón, en el contacto de Ia cimentación o en las diaclasas detectadas en Ia roca. Este trabajo se realizará en servicio, esto es, con Ia presa llena. Para ello, se ejecutarán en correspondencia con los drenes que tengan aforos importantes, taladros hacia aguas arriba de Ia presa, hasta cortar las discontinuidades por las que circula el agua. Por estos taladros se inyectará una resina sintética, de Ia viscosidad, tixotropía y densidad adecuada para no ser arrastrada por el agua, capaz de endurecer y adherir a Ia roca y el hormigón, incluso en inmersión. La presión será Ie necesaria para que el material penetre en las diaclasas, sellándolas y, por Io tanto impidiendo, Ia circulación de agua. La inyección se prolongará hasta reducir los caudales en los drenes y rebajar las subpresiones hasta los límites de proyecto.
El producto conseguido por el procedimiento propuesto está constituido por Ia ejecución de una red de piezometría. La realización de gráficos que ponen de manifiesto las subpresiones que han de ser reducidas. La limpieza de los drenes ya existente y Ia constitución de nuevos drenes donde proceda. Ensayos que determinarán Ia temperatura del agua, Ia resistividad, Ia conductividad y las variaciones de caudales a Io largo de toda Ia profundidad del dren. Los datos de los ensayos geofísicos, determinarán Ia realización de nuevos drenes destinados a reducir las subpresiones y Ia profundidad de éstos. La creación donde proceda de barreras a Ia entrada de agua en las fisuras del hormigón, sellando las diaclasas. Consiguiendo así una reparación efectiva y duradera de Ia red de drenaje en presas y azudes.
Para una mejor comprensión de esta memoria descriptiva se acompañan unos dibujos que a modo de ejemplo no limitativo, describen una realización preferida de Ia invención: Figura 1.- Esquema con pantalla de inyección Figura 2.- Esquema con diaclasa
En dichas figuras se destacan los siguientes elementos numerados: 1.- Embalse 2.- Presa 3.- Galería
4.- Pantalla de inyección 5.- Red de drenaje
6.- Red de piezómetros
7.- Inyección puntual con resinas viscosas a alta presión
8.- Diaclasa Una realización preferida de Ia invención propuesta, se constituye a partir de las siguientes etapas: En una primera etapa se ejecuta una red de piezometría (6), preferentemente de cuerda vibrante, consistente en perforaciones, realizadas desde Ia galería (3) de Ia presa (2), inclinadas hacia aguas abajo y que penetran en Ia roca, de una longitud apropiada a diversos factores determinantes. Estos taladros están provistos de piezómetros (6). El número de piezómetros (6), es de al menos uno por bloque de presa (2). En una segunda etapa, una vez leídos los valores de los piezómetros (6) se dibujarán sobre un gráfico, las subpresiones reales y Ia máxima admisible en esos puntos, obtenida del cálculo de estabilidad de Ia presa (2). En el gráfico así obtenido se ponen de manifiesto las zonas en las que las subpresiones, al estar por encima de los valores de seguridad admisibles, han de ser reducidas. En una tercera etapa, en las zonas de mayor riesgo, se procederá, en Ia red de drenaje (5), a efectuar Ia limpieza de los drenes. Antes de esta limpieza se realizará el aforo de cada dren. Una vez concluida Ia limpieza, se volverán a aforar todos los drenes y, tras medir las subpresiones se volverán a representar en un gráfico los valores de subpresiones reales y de máximas admisibles. En una cuarta etapa, a parir de este gráfico se determinan las zonas sobre las que hay que aumentar el drenaje, para ello, se realizarán, taladros verticales en el terreno de cimentación, de profundidad en función de Ia presa (2). El número y distribución de estos taladros dependerá del grado de homogeneidad del terreno del cimiento. En una quinta etapa, En estos taladros de reconocimiento, se realizarán grabaciones con cámaras de TV, así como ensayos geofísicos varios, como análisis de Ia temperatura del agua, de Ia resistividad, conductividad y de variaciones de caudales a Io largo de Ia totalidad de Ia profundidad del dren. Estos datos son esenciales para saber a qué profundidades se producen las entradas de agua y, por Io tanto optimizar Ia profundidad de los nuevos drenes que se ejecuten. En una sexta etapa, a Ia vista del gráfico de subpresiones reales y admisibles, complementado con los datos de los ensayos geofísicos, se comienza Ia perforación de los nuevos drenes destinados a rebajar las subpresiones, sólo en aquellas zonas en las que éstas superen los valores máximos admisibles, dados por el cálculo. De los datos de posición de aportaciones de agua, obtenidos, se establece Ia profundidad óptima de los nuevos drenes a realizar. Densificando Ia nueva red de drenaje (5) se consigue reducir las subpresiones sólo en las zonas que Ia presa necesita. En una séptima etapa, si en alguna zona los caudales aportados por los drenes se consideraran excesivos, se procederá a crear, de forma puntual una barrera (4) a Ia entrada de agua, en las fisuras del hormigón, al contacto de Ia cimentación o las diaclasas (8) detectadas en Ia roca. Este trabajo se realizará en servicio, esto es, con el embalse (1) lleno. Para ello, se ejecutarán en correspondencia con los drenes que tengan aforos importantes, taladros hacia aguas arriba de Ia presa (2), hasta cortar las discontinuidades por Ia que circula el agua. Por estos taladros se inyectará una resina sintética, de Ia viscosidad, tixotropía y densidad adecuada (7) para no ser arrastrada por el agua, capaz de endurecer y adherir a Ia roca y el hormigón, incluso en inmersión. La presión será Ia necesaria para que el material penetre en las diaclasas (8), sellándolas y, por Io tanto impidiendo, Ia circulación de agua. La inyección se prolongará hasta reducir los caudales en los drenes y rebajar las subpresiones hasta los límites de proyecto.