1. Endurecimiento del subsuelo
1.1. Objetivo
1.1.1. Uniformar el hundimiento y mejorar el comportamiento estructural
1.2. Zonas y porcentajes de inyección
1.2.1. La reducción de la deformabilidad depende de la rigidez del mortero y del porcentaje de inyección, es decir, la relación que existe entre el volumen de mortero y el del suelo por mejorar. Las perforaciones para realizar la inyección necesitaron atravesar el pedraplén, los rellenos arqueológicos y la costra superficial para profundizar en las arcillas de la formación arcillosa superior que se inyectaron hasta la primera capa dura
1.3. Primera etapa de endurecimiento del subsuelo
1.3.1. Entre 1998 y 1999. Se endureció la formación arcillosa superior del subsuelo bajo la Catedral y el Sagrario para aminorar las diferencias en los hundimientos e implantar un mejor comportamiento. Los porcentajes de inyección varían de 2 a 7% en la Catedral y de 1 a 5% en el Sagrario. En la Catedral se instalaron 419 inclusiones en la formación arcillosa superior y 111 en el Sagrario
1.4. Segunda etapa de endurecimiento del subsuelo
1.4.1. Todo en el año 2000. Se finalizó con la inyección en la esquina noreste de la Catedral. En total se fabricaron 585 inclusiones de mortero con sus respectivas láminas laterales. En total se inyectaron 5,189 m3 de mortero y se instalaron 585 inclusiones
2. Comportamiento observado
2.1. Se utilizaron sensores electrónicos para medir los cambios de distancia de las columnas y arcos, plomadas de precisión y cintas de convergencia. La respuesta del suelo fue evaluada con nivelaciones topográficas de precisión.
2.2. Nivelaciones topográficas de precisión
2.2.1. Se llevaron a cabo en 246 puntos de control distribuidos en el área. En la Catedral y en el Sagrario se nivelaron los plintos de las columnas y de las pilastras, así como los pernos de acero empotrados en los muros exteriores.
2.2.2. Las nivelaciones se efectuaron catorcenalmente de 1991 hasta 1999, después se hicieron mensualmente. Se hicieron 215 nivelaciones hasta el año 2000, después se hicieron tres nivelaciones por año hasta el 2004, en 2005 se hicieron dos, otra en 2007 y la última en 2008. (231 en total).
2.2.3. En las nivelaciones se hacía coincidir la curva cero con la referencia histórica. Todas las nivelaciones se refieren al banco de nivel profundo instalado 100.4 m bajo la superficie (BNP-100) y se correlacionaron con el Banco Atzacoalco. Los movimientos registrados son la combinación de los provocados por el hundimiento regional y los inducidos.
2.2.4. Efectividad de la inyección
2.2.4.1. Se evalúa comparando el hundimiento de la Catedral y el Sagrario antes del proyecto contra después de las inyecciones. La parte central de la Catedral emergía con respecto a su esquina nororiente, a razón de 16mm por año, y con respecto a la torre poniente, a razón de 14 mm por año. El Sagrario tuvo una velocidad máxima de hundimiento en su esquina suroriente de 16mm por año y de 20mm por año entre la esquina noreste y las columnas del noroeste
2.2.5. La Catedral continúa hundiéndose pero pero muy uniformemente. La inyección de morteros en el subsuelo modificó positivamente el patrón de velocidades de hundimiento. Esta modificación fue benéfica para las estructuras ya que logró que la velocidad de hundimientos diferenciales máximos disminuyera considerablemente.
2.2.6. Deformación del subsuelo
2.2.6.1. La subexcavación y el endurecimiento de los materiales compresibles produjeron cambios en el régimen de deformaciones y hundimientos del subsuelo. La compresión de la formación arcillosa superior al principio del proyecto contribuía con 54% a los hundimientos totales, después de la inyección de morteros su contribución se redujo a 6%.
2.2.6.2. Los hundimientos de los depósitos de más de 100m de profundidad eran nulos cuando inició el proyecto pero desde 2003 se observaron compresiones de esos suelos que equivalen al 60% de los hundimientos totales en los últimos dos años. Estos datos deben corroborarse con más mediciones en otros puntos de la ciudad y de confirmarse, se deberán considerar cuidadosamente sus implicaciones para la viabilidad y sustentabilidad de la ciudad.
3. Conclusiones
3.1. La evolución reciente de los hundimientos diferenciales en la Catedral y en el Sagrario demuestra que la inyección de mortero en el subsuelo tuvo efectos benéficos en la condición de estos templos.
3.2. El endurecimiento del subsuelo de los templos será la alternativa que ayudará, junto con otras acciones complementarias, a la preservación de estos templos. Además, es un método preventivo, a diferencia de la subexcavación que es solo correctivo.
4. La Catedral y el Sagrario se conservan gracias a las reparaciones y trabajos de conservación y restauración a lo largo de 300 años.
4.1. Hace más de diez años que concluyó el proyecto para la corrección geométrica de la Catedral y el Sagrario Metropolitanos y del endurecimiento del Subsuelo, los dos procedimientos mejoraron muy favorablemente el comportamiento del conjunto religioso, según mediciones de campo.
5. Subxcavación en la catedral y el sagrario
5.1. Objetivo
5.1.1. Reducir desniveles y desplomos producidos por hundimientos diferenciales para lo cual se hizo que las partes altas descendieran con respecto a las bajas, mediante la extracción lenta y controlada del suelo en que se apoya la ciemntación.
5.2. Metas de corrección
5.2.1. Producir un cierre o giro de los muros laterales para fortalecer el confinamiento del "cinturón de contrarresto" integrado por los muros del perímetro del templo y los laterales de las capillas
5.2.2. Hacer descender el ábside de la Catedral de 80 a 95 cm, con un movimiento de cuerpo rígido
5.2.3. Hacer descender el lado norte del Sagrario 30 cm, con un movimiento de cuerpo rígido
5.2.4. Procedimiento
5.2.4.1. Construcción de las lumbreras de acceso
5.2.4.1.1. En cada una de las lumbreras se practicaron 50 perforaciones radiales como máximo las cuales penetraron de 6 a 22 m dentro del suelo.
5.2.4.2. Abatimiento puntual del NAF
5.2.4.3. Subexcavación o extracción controlada de pequeñas porciones del suelo hasta alcanzar el volumen preestablecido.
5.2.4.3.1. Se llevó a cabo en la arcilla blanda más somera de la Formación Arcillosa Superior
5.3. Control de la subexcavación
5.3.1. Se registró de manera meticulosa el peso de cada porción del suelo extraído y se calcularon los volúmenes de subexcavación, se rescataron muestras inalteradas para determinar sus propiedades mecánicas. La extracción inició en 1993 y concluyó en 1998, se extrajeron 4,220 m3 de suelo en un millón y medio de penetraciones. Cumplidos los objetivos estructurales del proyecto, se suspendió la subexcavación y el conjunto religioso de nuevo quedó expuesto a la acción de los hundimientos diferenciales del subsuelo