Sondeo de Penetración Estándar (SPT)
El Sondeo de Penetración Estándar se emplea para recuperar muestras alteradas de suelo, la cuales en campo permiten identificar tipos de suelo y definir estratigrafía; en laboratorio, permiten la identificación de propiedades índice como contenido de humedad, límites de consistencia, entre otros. Con el número de golpes que se necesita para hincar el penetrómetro usado en la prueba se estima, mediante relaciones empíricas, la resistencia al corte.
El penetrómetro consiste en un tubo de acero en cuyo extremo se acopla una zapata afilada del mismo material. El tubo está cortado longitudinalmente para facilitar la observación y recuperación de la muestra. Si se estima necesario, se pueden usar canastillas para entrampar la muestra.
Las dimensiones del penetrómetro utilizado para el sondeo SPT se muestran en la Figura 1
Aparte del penetrómetro estándar, la ejecución de un SPT requiere la utilización del siguiente equipo:
- Columna de Barras: El penetrómetro se acopla en la parte inferior de una columna de barras de acero BW.
- Martinete Golpeador: El Penetrómetro se hinca mediante el golpeteo de un martinete de 63.5 Kg con una caída de 76 centímetros. Tiene además una varilla guía por medidas de seguridad.
- Malacate: En el cual se enrolla un cable manila de 0.75 a 1 pulgada de diámetro, utilizado para levantar el martinete y dejarlo caer libremente.
Durante la ejecución del sondeo se debe hincar el penetrómetro 60 centímetros a la profundidad a la que se desea muestrear, contando el número de golpes del martinete correspondiente a cada etapa de 15 centímetros. En caso de que se alcancen 50 golpes sin que se supere alguna etapa de 15 cm, se debe suspender la prueba, pues en teoría se altera demasiado el suelo.
Fig. 1. Dimensiones del penetrómetro utilizado para el sondeo SPT.
Fig. 2. Esquematización general del Sondeo de Penetración Estándar.
Procedimiento de campo
- Se hace un chequeo general de los niveles del motor de la perforadora. Esta actividad ha de realizarse diariamente al inicio de cada jornada.
- Se ubica con exactitud el punto a perforar.
- Se posiciona la perforadora, manejando el camión, de modo que el broquero en su movimiento vertical coincida con el punto a perforar.
- Con los gatos laterales, se nivela la plataforma de la perforadora. Para ello, el operador debe guiarse con los niveles que están acoplados a la consola de operaciones.
- Se levanta la torre de la perforadora con los controles ubicados en la consola de operaciones.
- Se posiciona el cárcamo para la circulación del fluido de perforación, y se prepara lodo bentonítico (mezcla de agua y bentonita).
- Se acopla manualmente el tubo partido a la cuerda del martinete.
- Se levanta el martinete con el malacate y la soga, y se ubica el tubo partido sobre el punto a perforar.
- Se aplican golpes con el martinete sobre el tupo partido, igualmente levantándolo con el cable manila, hasta que haya penetrado 60 centímetros. La operación debe detenerse si para un tramo de 15 centímetros se requieren más de 50 golpes, extrayendo la muestra que hasta ese punto haya recuperado el tubo partido.
- Se retira el tubo partido del barreno y se desacopla manualmente del martinete, o en caso de ser necesario, utilizando llaves stillson. El tubo se entrega al supervisor para que este extraiga, embolse y clasifique la muestra.
- Se lava con broca tricónica de 2 15/16” hasta la profundidad del terreno natural, para eliminar azolve. Para ello, la mencionada broca se debe colocar en la parte inferior de la columna de barras de acero, la cual se debe acoplar al broquero. Si es necesario se deben acoplar varias barras, siempre sosteniendo las inferiores con llave stillson, y ajustando la parte superior con el torque del broquero. También se debe hacer circular lodo bentonítico con el empuje de la Bomba hidráulica dispuesta para tal fin.
- Se retira la broca del barreno, desacoplando con llave stillson la columna de barras. Dicha columna de barras se levanta con un elevador deslizable atado a un cable de acero.
- Se acopla manualmente el tubo partido a la columna de barras y se introduce con la ayuda del elevador deslizable y llaves stillson en el barreno.
- Se repite el procedimiento de golpeteo con el martinete y extracción de la muestra, en todas las profundidades a estudiar, esto hasta que el sondeo se dé por terminado.
- El lodo de perforación debe sustituirse cuando se torna muy espeso o tiene alto contenido de arena, o si este se pierde por fracturas en el barreno. Lo anterior queda a juicio del operador.
Extracción y Clasificación de Muestras
- Cuando el supervisor recibe el tubo partido, lo lava para quitarle el exceso de lodo.
- Se retira la zapata y el cabezote. Esto se puede hacer manualmente o con la ayuda de llaves stillson, según lo requiera el caso.
- Se abre el tubo partido y se extrae la muestra contenida en la zapata con golpes de martillo.
- Se toman fotografías de la muestra, de ser necesario.
- Se retira la muestra del tubo para embolsarla, clasificarla y etiquetarla.
- Se lava el tubo partido, eliminando cualquier exceso de material.
- Se entrega el tubo partido ya limpio a los ayudantes.