4. Estudio Suelos, Canters, Fuentes de Agua

Informe de Ingeniera: Rehabilitacin a Nivel de Afirmado del Camino Vecinal Autama Emp. R467 en Calluril Ubicado en el Distrito de Santiago de Paucaray, Provincia Sucre, Region Ayacucho. Autor: Bach. Jos Carlos Riveros Zorrilla Asesor: Ing. Gustavo Aybar Arriola.

CAPTULO III:

SUELOS, CANTERAS, FUENTES DE AGUA Y PAVIMENTOS

3.1

OBJETIVO El presente estudio de suelos para la Rehabilitacin del Camino Vecinal AUTAMA EMP. R 467 EN CALLURI de aproximadamente 12.421 Kilmetros el objetivo principal es realizar los trabajos de campo para estudiar la estrategia de subsuelo y as obtener las caractersticas fsico mecnicas y el comportamiento de los suelos de fundacin por medio de los ensayos de laboratorio realizado en las diferentes muestras obtenidas en las calicatas obscultadas como tambin determinar la existencia y la profundidad de la Napa fretica. As mismo, se verifico las canteras existentes evaluadas en el estudio para el empleo de los materiales que se utilizaran en la rehabilitacin de la carretera y cuya informacin es para la evaluacin estructural del pavimento que defini el diseo.

3.1.1 EVALUACIN DEL PAVIMENTO Para la evaluacin del estado actual del pavimento se programaron actividades de evaluacin superficial las cuales comprendieron trabajos de campo, laboratorio y gabinete ya que el pavimento se encuentra a nivel de subrasante, la evaluacin del pavimento se ha concentrado fundamentalmente en todos los aspectos que inciden en el

comportamiento funcional de la estructura, en base a la determinacin detallada de todos los deterioros y fallas observadas en la superficie transitable y visible del mismo establecindose la ubicacin, extensin y grado de severidad de los mismos, as como tambin la calidad del material que tiene la subrasante.

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3.2

METODOLOGA DEL TRABAJO

3.2.1 TRABAJOS DE CAMPO El trabajo consisti en la recopilacin de toda la informacin del estado situacional del pavimento, as como tambin en efectuar exploraciones con calicatas a cielo abierto, para obtener el perfil estratigrfico sobre todo de las canteras a utilizar. Se efectu una detallada descripcin de los diferentes estratos y muestras en cada calicata, las cuales fueron identificadas y registradas, luego, debidamente embalada fueron remitidas al laboratorio de mecnica de suelos, con el objeto de ser evaluadas para su posterior anlisis e interpretacin; de esta manera se confecciona el perfil estratigrfico y se establece parmetros para el diseo del pavimento en los suelos de fundacin semejantes. Se hace hincapi que durante la exploracin, no se detect la presencia de la napa fretica a la profundidad investigada y en la oportunidad realizada.

3.2.2 TRABAJOS DE LABORATORIO Con toda la informacin obtenida en el campo referida a la descripcin y ubicacin de los suelos tanto de la subrasante y canteras y con los resultados obtenidos en el laboratorio se ha podido obtener las caractersticas fsico-mecnicas de todos los suelos de las canteras y suelos de fundacin.

3.2.3 ANLISIS DE LABORATORIO Se han efectuado los ensayos de laboratorio para determinar las caractersticas fsico-mecnicas de los suelos encontrados y son las que a continuacin se mencionan:

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Anlisis granulomtrico por tamizado Lmite lquido Lmite plstico Contenido de humedad Ensayo de Proctor modificado Ensayo de C.B.R. Ensayo de Abrasin Ensayo de Equivalente de Arena Clasificacin AASHTO y SUCS

ASTM - D - 422 ASTM - D - 423 ASTM - D - 424 ASTM - D - 2216 ASTM - D - 1557 ASTM - D -1883 ASTM D - 131 ASTM D - 2419 ASTM - D 2487

3.2.4 PERFIL ESTRATIGRFICO Con los resultados obtenidos se ha podido determinar el perfil estratigrfico, siendo el siguiente:

En la fotografa se observa las Calicatas N5, Km 2+500 y , N15, Km 9+000 donde se aprecia las arenas limosas de color marrn naranja

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SECTOR Km.0+000 al Km 12+421

DESCRIPCIN En todo el Tramo encontramos que el terreno se encuentra con Material de Suelo Natural y en algunas zonas de la Plataforma se encuentra estabilizada con material granular o rocas que se han colocado para poder transitar luego

encontramos el Terreno natural constituido por un Suelo Homogneo de un Limo Arcilloso de alta plasticidad con escaso porcentaje de grava y en algunos sectores grava arcillosa de mediana

plasticidad semi compacta con regular porcentaje de humedad encontrndose los siguientes suelos clasificados por los mtodos:AASHTO A-1 A-2 A-4 A-6 A-7 29% 21% 38 04% 08% SUCS CL ML SM-SC GP-M-GC 8% 17 % 41 % 34 %

El ndice de plasticidad se encuentra entre el 0 al 22 % y el Limite Liquido se encuentra entre el 17 44 % como se puede apreciar todos los materiales se encuentran con presencia de buen porcentaje de Arcilla Arenosa de mediana plasticidad.

3.3

ESTUDIO DE CANTERAS Siendo las canteras, las fuentes de aprovisionamiento del suelo y rocas necesarias para la construccin de la carretera, se procedi a efectuar el68


reconocimiento de los depsitos existentes para determinar la calidad de las canteras, conocer si cumple con las especificaciones de material que se busca, conociendo la potencia, rendimiento, el estado de los accesos y su situacin legal de las mismas.

3.3.1 CANTERAS SELECCIONADAS En la Rehabilitacin del camino vecinal se ha encontrando que la plataforma en algunos tramos se encuentra conformada en la parte superficial por un suelo natural de roca dura, para luego encontrar el terreno natural conformado por un limo arcilloso de mediana plasticidad en su mayora en la parte superficial con presencia de material orgnico, se han ubicado las canteras que se utilizaran y a la vez se ha verificado y se dan a conocer sus caractersticas principales, las cuales se han ubicado en las partes ms cercanas a la carretera. Los materiales de las canteras se encuentran constituidos por suelos granulares con regular porcentaje de arcilla arenosa las canteras se encuentran ubicadas a lo largo de la carretera la primera se encuentra ubicada a 1.60 km del Km. 00+000 hacia Soras, lado derecho, cantera que servir como material de afirmado y relleno la segunda cantera se encuentra ubicada en el Rio Chicha a 28.60 km del Km. 00+000 hacia Soras, Lado Izquierdo que ser utilizada como material de agregado ambas canteras sern utilizadas para todo el tramo. Las canteras son bancos de materiales muchas veces hetereogenos y por gnesis presenta variaciones tanto horizontales como verticales, por lo tanto la propuesta de utilizacin de estos bancos de materiales como cantera, ser si es adecuadamente explotada. Se realiz un reconocimiento a lo largo de las zonas prximas a la carretera determinndose reas de probable explotacin como canteras en las cuales se ejecutaron calicatas con sus muestreos exploratorios para determinar los volmenes aprovechables.69


Existen zonas donde se observaron indicios de explotacin anterior en las cuales muestran el corte y/o talud del material, en estos casos fue necesario un reconocimiento de las reas a utilizarse se tomaron muestras disturbadas representativas en cantidades suficientes para los anlisis correspondientes. En el presente estudio se han ubicado canteras que se puedan utilizar como materiales de construccin en las diferentes etapas como es relleno, lastrado y agregado se ha verificado sus caractersticas Fsico Mecnica para su utilizacin teniendo las siguientes canteras:

A)

Cantera de Cerro a 1.60 km del inicio, hacia Soras, Lado Derecho. Se encuentra en el tramo en estudio Volumen estimado Rendimiento Lmite Lquido promedio ndice de Plasticidad Pasa la malla N200 Abrasin C.B.R. al 100% Clasificacin Material para Explotacin con Acceso = = = = = = = = = = = 50,000 m3. 90 % 27.72 % 8.98 12.8 % 39.56 63.7 GP-GC - A-1-a Lastrado y Relleno Cargador frontal Fcil

B)

Cantera Agregados ubicado en el Rio Chicha a 28.60 km del inicio del tramo, hacia Soras, Lado Izquierdo Se encuentra en el tramo en estudio Volumen estimado Rendimiento Lmite Lquido ndice de Plasticidad = = = = 30,000 m3. 90 % 18.59 N.P.70


Pasa la malla N200 Abrasin C.B.R. al 100% Clasificacin Material para Explotacin con Acceso

= = = = = = =

04.1 32.16 119 % GP - A-1-a Agregado y Relleno Cargador frontal Fcil

3.4

PUNTOS DE APROVISIONAMIENTO DE AGUA Se ha determinado los puntos de abastecimiento de agua, la misma que proviene de los cauces de las quebradas que se encuentran en todo el tramo, los resultados indican que las aguas se pueden utilizar para cualquier obra estructural de concreto ya que no poseen ningn elemento qumico que ataque al concreto, Los puntos de agua se encuentran a lo largo del tramo en rehabilitacin. Se ha determinado los puntos de abastecimiento de agua, la misma que proviene de las quebradas que cruzan en todo el tramo los puntos principales se encuentran ubicadas, en el Km 8+995 y en el Km 10+050, los resultados indican que el agua se puede utilizar para cualquier obra estructural de concreto ya que no poseen ningn elemento qumico que ataque al concreto ya que las fuentes enunciada sirve para el consumo humano. Se concluye que el cemento a usar ser el tipo I.

3.5

DISEO DEL PAVIMENTO

3.5.1 INTRODUCCIN El pavimento es la capa o conjunto de capas de materiales apropiados, comprendidos entre la superficie de la subrasante (capa superior de las explanaciones) y la superficie de rodadura, cuyas principales funciones son las de proporcionar una superficie uniforme, de forma y textura apropiados, resistentes a la accin del trnsito, a la del intemperismo y71


de otros agentes perjudiciales, as como transmitir adecuadamente al terreno de fundacin, los esfuerzos producidos por las cargas impuestas por el trnsito fluido de los vehculos, con la comodidad, seguridad y economa previstos por el proyecto. La estructuracin de un pavimento, o disposicin de las diversas partes que los constituyen, as como las caractersticas de los materiales empleados en su construccin, ofrecen una gran variedad de posibilidades, de tal suerte que puede estar formado por una sola capa o de varias, y a su vez, dichas capas pueden ser de materiales naturales seleccionados, procesados o sometidos a algn tipo de tratamiento o estabilizacin. La superficie de rodadura propiamente dicha puede ser una carpeta asfltica, un tratamiento superficial o la superficie de una capa de material granular con resistencia al desgaste. La actual tecnologa de pavimentos contempla una gama muy diversa de secciones estructurales, las cuales estn en funcin de los distintos factores que intervienen en la performance de una va: trnsito, tipo de suelo, importancia de la va, condiciones de drenaje, recursos disponibles, etc. Debe elegirse la solucin ms apropiada, de acuerdo a las facilidades y experiencias locales y a las condiciones especficas de cada caso, lo cual es una tarea que requiere de un balance tcnicoeconmico de todas las alternativas. Debido a su amplia difusin, a la experiencia acumulada y a las connotaciones econmicas que implica su uso, los pavimentos flexibles de capas granulares comprenden casi la generalidad de vas que forman la red vial nacional. Para la

estructuracin de este tipo de pavimentos juegan papel importante, en la mayora de mtodos de diseo, dos parmetros: La capacidad de soporte del suelo de sub-rasante y el volumen de trfico al que estar sujeto la va. De acuerdo a lo expresado por los trminos de referencia del estudio, la alternativa a considerarse para la estructura del pavimento es a nivel de una base granular de rodadura, tambin denominada pavimento afirmado o lastrado con un tratamiento superficial.72


3.5.2 MTODO PARA EL DISEO DEL PAVIMENTO En este estudio se tomar en cuenta, en la decisin del tipo de estructuracin a usarse, un factor igualmente fundamental, sobre todo por su incidencia en el aspecto econmico: El nivel de importancia de la va. Por tratarse de una carretera de cuarto orden, con caractersticas de un camino vecinal de bajo volumen de trnsito, el diseo de la estructura del pavimento tendr en consideracin criterios ms que todo de serviciabilidad mnima (transitabilidad). El mtodo que ser empleado para el diseo del espesor del pavimento es el establecido por el Army cuerpo Corps de Of. Ingenieros del Ejrcito para el

Norteamericano

(U.S.

Ingenieers),

dimensionamiento de caminos afirmados (Ref1).

En ese mtodo se

contempla la utilizacin de una capa de material granular de cierta plasticidad que a la vez cumple la funcin de capa de rodadura, permitiendo mantener un nivel de servicio adecuado cuando el volumen de trfico proyectado es bajo, considerndose periodos de diseo entre 7 a 10 aos. La capa granular puede estar constituida por materiales que pueden calidad de sub-base o de base dependiendo de su capacidad de soporte o CBR. La Figura N 1 contiene las curvas de diseo elaboradas por el USACE, en donde se observa que los factores tomados en cuenta para determinar el espesor de la capa granular de rodadura son: 1. El valor de Soporte de California (CBR) del suelo de sub-rasante 2. La intensidad del trfico, en nmero de ejes simples equivalentes al eje standard de 18,000 libras de carga, en el periodo de diseo (N18).

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3.5.3 ANLISIS DEL TRFICO Las conclusiones del estudio de trfico indican que los volmenes mayores de trnsito se producirn en los meses de verano, mientras que en el resto del ao se tendr un trfico mnimo. Esta situacin justifica la adopcin de valores conservativos para diseo, los cuales pueden definirse en base a mtodos aproximados. El criterio que se emplear entonces ser el disear el pavimento adoptando un valor lmite de trfico que pueda soportar la va, cuya determinacin se expone a continuacin. La carga y el volumen de trfico juegan un rol importante en el diseo estructural de pavimentos, particularmente cuando tanto la carga como el nmero de repeticiones son altos. Sin embargo, cuando ambos

factores tienden hacia valores mnimos su importancia como parmetros de diseo es relativa. Por ello, es raramente justificable realizar un

complejo y preciso anlisis de trfico para caminos de bajo volumen, con menos de 500 vehculos por da. No obstante, siempre es recomendable tratar de establecer datos realistas, para cada caso especfico, sobre todo si el trfico proyectado es mayormente pesado. Por otro lado, es comn la carencia de un registro sistemtico de datos en caminos de bajo volumen, que permitan efectuar un anlisis de trfico exhaustivo, como sera deseable; en nuestro caso al tomar el conteo de trfico hemos encontrado en promedio que solamente circulan 10

vehculos por da; tomando en consideracin este aspecto y que en realidad los requerimientos de espesores de diseo para pavimentos tienen una variacin poco sensible, para valores bajos de repeticiones del eje de carga equivalente, se aplicar para fines del anlisis del trfico un mtodo aproximado. El mtodo aproximado consiste en determinar un factor de composicin de trfico (M) basado en 3 categoras de porcentajes de camiones (bajo,74


mediano, alto) y 3 categoras de rango probable de la distribucin de ejes de carga (liviano, mediano, pesado), de los camiones. Una vez estimado el factor M, el clculo del nmero de ejes equivalentes a 18 kips, durante el primer ao y durante el periodo de diseo (en funcin de la tasa de crecimiento), se realiza en forma convencional. Para el clculo de Nmero de ejes Equivalentes (N18) se dispone de la siguiente informacin: Tipo de Pavimento Carriles Trfico diario estimado y proyectado Tasa de Crecimiento Periodo de Diseo Trfico Pesado = = = = = = Afirmado 1 15 v d. 2.5 10 aos < 10%

Se determinar el nmero total de repeticiones del eje equivalente de 18 kips. Usando el mtodo aproximado. Para entrar al Cuadro n 1 y

determinar el Factor de Trfico Mixto (M), se establece Porcentaje de camiones Distribucin de cargas Del cuadro N 1 : : :

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