Ceteris paribus. Una docena más una cosas a considerar sobre el ascenso del nivel freático.

En el diseño de las cimentaciones, se aplica de forma intensiva la condición Ceteris paribus.

Esta condición parte de la base que únicamente varían las variables que contemplamos en nuestro análisis y el resto se mantienen constantes o dentro de un rango predicho, de hecho es la gran hipótesis, la madre de todas las hipótesis.

La localización del nivel freático, así como el comportamiento hidrogeológico en la zona de influencia de nuestra estructura suele ser parte de esta visión Ceterís paribus, por lo que una variación no prevista del nivel freático implica un conflicto directo con los criterios de diseño adoptados.

A petición de una seguidora de este Blog he confeccionado un listado de aspectos a valorar relacionados con la geotecnia y asociados a ascensos de nivel freático, otro día hablaré de bajadas del nivel freático, que también tienen sus implicaciones.

Personalmente he estado implicado en diferentes problemáticas asociadas a aumentos del nivel freático, ya que en Barcelona el nivel freático está subiendo desde hace cerca de 40 años por diferentes causas, aunque la más importante es el cambio de uso, en muchas zonas del área metropolitana, donde antes habían industrias activas que realizaban extracciones sistemáticas de agua del acuífero y que hoy ya no están activas.

Os adjunto una figura donde podéis ver ascensos del nivel freático en Barcelona entre los años 1995 respecto al nivel en 1975, cabe decir que esos ascenso han continuado hasta ahora y en ciertas zonas he vivido ascensos de hasta 3-4 metros en tan solo 2-3 años.

La figura está tomada del siguiente artículo de Albert Ventayol “Análisis del Ascenso del Nivel Freático en Barcelona”. Correo de la Construcción. Barcelona.

Pero vayamos al objeto de este artículo.

Aspectos a valorar en caso ascenso del nivel freático, indicar que es una lista basada en experiencias propias y que seguro que puede ampliarse con vuestras aportaciones:

• Flotabilidad de estructuras enterradas: En el caso de construcciones con niveles de sótano bajo el nivel freático, éstas estarán sometidas a subpresiones, si el nivel freático aumenta, las subpresiones aumentan pudiendo superar el peso propio de la estructura con el consiguiente efecto flotabilidad. Este aumento de subpresiones también puede llevar asociado que se superen capacidades estructurales de elementos sometidos a ellas.

• Cambio de ambiente de agresividad: El agua y sobre todo la humedad son elementos catalizadores en los procesos de degradación de los materiales de construcción, si además este agua puede clasificarse como agresiva, por presencia, por ejemplo de sulfatos, podremos tener a elementos constructivos inmersos en ambientes agresivos para los cuales no habían estado diseñados.

• Entradas de agua en zonas enterradas: Si las estructuras no están adecuadamente impermeabilizadas, lo cual es de esperar si se han pensado para estar por encima del nivel freático, una vez el nivel freático las alcance, tendremos entradas de agua, esto primero se suele dar en los elementos constructivos situados a cotas inferiores como los pozos de registro, pozos de ascensor, etc.

• Interacción con el mecanismo resistente de las cimentaciones: La presencia de nivel freático afecta, en la medida que éste se acerca al plano de cimentación, tanto por el hecho de la posible disminución de la cohesión de los materiales más arcillosos como por la disminución del peso de éstos por estar sumergido, con la consiguiente disminución de la componente friccional estabilizadora.

• Afectación a las canalizaciones subterráneas y los sistemas de saneamiento: En las zonas con niveles freáticos altos, es muy habitual que las redes de saneamiento, comunicaciones y canalizaciones varias estén localizadas algo por encima del nivel freático, ya que la excavación por debajo de éste es mucho más complicada. Además de complicar especialmente la gestión de la red, al pasar a estar ésta bajo del nivel freático la red de saneamiento será sensible, en zonas lesionadas, a entradas de agua procedente del nivel freático con posibles arrastres de finos con los consiguientes problemas de funcionamiento.

• Colapsos en zonas de rellenos sensibles a cambios de humedad: Numerosos materiales son sensibles a aumento de su humedad, entre éstos están los rellenos antrópicos antiguos, material sobre el que pueden estar cimentados estructuras y sobre el cual seguro descansan pavimentos y obras auxiliares.

• Colapsos asociados a arrastres de materiales por nuevo régimen de circulación del agua. El nivel freático es simplemente un reflejo de un funcionamiento hidrogeológico, todo cambio en el nivel freático refleja un cambio en el funcionamiento hidrogeológico de la zona, es decir, el agua se mueve diferente por puntos diferentes, si en estos nuevos puntos hay materiales sensibles de ser arrastrados, pueden generarse desplazamientos de masas pudiéndose llegar a crear zonas vacías que lleguen a colapsar.

• Creación de zona debilitada en el entorno del nuevo nivel freático con posible afectación a mecanismos resistentes. El nivel freático no es una superficie fija sino que oscila verticalmente reflejando la dinámica del sistema, esta oscilación en ciertos materiales conlleva mecanismos de arrastres que debilitan el terreno situado en este rango de oscilaciones, en la medida que este punto de debilidad interaccione con los mecanismos resistentes de las estructuras superficiales soportadas, pueden surgir problemas de capacidad portante insuficiente.

• Cambios en la capa no saturada, pudiendo afectar a zonas de vegetación. Sobre el nivel freático existe una capa material saturado y después un material parcialmente saturado, cambios sobre estos niveles pueden afectar, de forma importante, a la vegetación existente.

• Afloramiento de humedades.  Los elementos que estén en contacto con el agua pueden permitir el ascenso de ésta, más allá del nivel freático, gracias al efecto de la capilaridad de los materiales, lo cual se reflejará en la aparición de humedades en las cotas bajas de la estructura.

• Cambio en el comportamiento hidrogeológico de la zona con posible afectación sobre procesos cársticos. Un nuevo régimen de circulación de agua, puede modificar el equilibrio existente en zonas cársticas iniciándose nuevos procesos de disolución que pueden generar zonas sensibles de procesos de hundimientos.

• Pérdida de capacidad de laminación frente a aportaciones excepcionales de agua. Los materiales permeables sobre el nivel freático hacen una función clara de laminar las aportaciones excepcionales de agua, su no existencia puede conllevar que el agua aflore en superficie solapándose con las escorrentías superficiales y facilitando procesos de inundación catastrófica.

• Aumento de los costes de funcionamiento de sistemas de bombeo. Allí donde haya instalado un sistema de control del nivel piezométrico mediante bombeo de agua, los costes se incrementarán en la medida que el nivel freático el entorno aumente ya que el caudal a extraer aumentará, esta situación, en ciertos tipos de proyectos, puede llegar a comprometer la viabilidad financiera de un proyecto.

Lo de arriba es mi lista seguro que, en base a vuestra experiencia, podréis aportar otros aspectos, por lo que os invito a que hagáis comentarios.

También os adjunto un enlace de GEOJUANJO donde he tratado fenómenos relacionados con el funcionamiento hidrogeológico y su interacción con los muros pantalla, si lo visitáis encontraréis más enlaces relacionados con el tema.

Conozco el gradiente de salida, ya tengo el caudal de agua.

Gracias por vuestro tiempo.

juanjo