Cuaderno de Procesos Constructivos III.pdf

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PROCESOS CONSTRUCTIVOS III SEGURIDAD LABORAL DESCRIPCIÓN Es en la ejecución de un proyecto donde se hace más evidente el factor humano: la población que directa e indirectamente es afectada por el proyecto y las personas que están involucradas en la puesta en ejecución de las diversas actividades diseñadas. El presente capítulo precisa normas generales que atañen a la seguridad laboral, que deberán ser consideradas en todo el proceso de ejecución de la obra. La previsión es un factor clave en todo el proceso de ejecución de Obras de saneamiento, en tanto ello permite un control en términos de la continuidad de las tareas, el cumplimiento de los plazos establecidos y el poder establecer medidas que cubran diversas contingencias que pueden surgir y que son factibles de ser predecibles y que pueden afectar a la masa laboral y por ende en los resultados del proyecto.

Es responsabilidad del Contratista: Garantizar que todos los lugares o ambientes de trabajo sean seguros y exentos de riesgos para el personal. Facilitar medios de protección a las personas que se encuentren en una obra o en las inmediaciones de ella a fin de controlar todos los riesgos que puedan acarrear ésta. Establecer criterios y pautas desde el punto de vista de la seguridad y condiciones de trabajo en el desarrollo de los procesos, actividades, técnicas y operaciones que le son propios a la ejecución de las obras de saneamiento. Prevenir lo antes posible y en la medida de lo factible los peligros que puedan suscitarse en el lugar de trabajo, organizar el trabajo teniendo en cuenta la seguridad de los trabajadores, utilizar materiales o productos apropiados desde el punto de vista de la seguridad y emplear métodos de trabajo que protejan a los trabajadores. Asegurarse que todos los trabajadores estén bien informados de los riesgos relacionados con sus labores y medio ambiente de trabajo, para ello brindara capacitación adecuada y dispondrá de medios audio visuales para la difusión. Establecer un reglamento interno para el control de las transgresiones a las medidas de protección y seguridad laboral.

PLAN DE SEGURIDAD LABORAL Antes de dar inicio a la ejecución de la obra el Contratista debe elaborar un Plan de Seguridad Laboral que contenga los siguientes puntos: Identificación desde los trabajos iniciales de los factores y causas que podrían originar accidentes. PROCESOS CONSTRUCTIVOS III

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Disposición de medidas de acción para eliminar o reducir los factores y causas hallados. Diseño de programas de seguridad. Procedimientos de difusión entre todo el personal de las medidas de seguridad a tomarse. Debe considerarse metodologías adecuadas a las características socio-culturales del personal. Por ejemplo: Charlas, gráficos, vídeos. Hacer de conocimiento general las medidas de protección ambiental, como la prohibición de usar barbasco o dinamita para pescar los recursos hidrobiológicos, cortar árboles para viviendas, combustibles u otro específico, caza de especies en extinción, compra de animales silvestres, a lo largo de toda la zona que atraviesa la carretera. El plan de seguridad laboral será presentado al Supervisor para el seguimiento respectivo de su ejecución. Es responsabilidad del Supervisor evaluar, observar, elaborar las recomendaciones oportunas cuando lo vea necesario y velar por el acatamiento y cumplimiento de las recomendaciones dadas. Es responsabilidad del Contratista poner en ejecución las recomendaciones surgidas de la supervisión de la obra.

La inspección que realice el Supervisor tiene por finalidad: Ubicar los focos potenciales de riesgo. Identificar las particularidades sobre las que se desarrolla la obra. Detectar los problemas que existan en materia de seguridad en la obra y que podrían afectar a los trabajadores. Hacer las recomendaciones necesarias para que el Contratista subsane (resuelvan), las anomalías o carencias detectadas. Realizar campañas educativas periódicas, empleando afiches informativos sobre normas elementales de higiene y comportamiento. El proceso de Supervisión considerará en su procedimiento metodológico: 

Periodicidad en la inspección de la obra.



Observación directa de la situación laboral mediante una visita de campo.



Entrevistas con el personal en sus diferentes niveles.



Elaboración de un Informe a ser cursado al Contratista para formalizar las recomendaciones.



Seguimiento a posteriori del cumplimiento de las recomendaciones por parte del Contratista.

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Una permanente actualización e información de documentación sobre las normas vigentes en lo que compete a Seguridad Laboral.

SALUBRIDAD DESCRIPCIÓN Compete esta sección a normas generales que velan por el entorno y las condiciones favorables para la preservación de la salud de la población involucrada en el proyecto, considerando además los aspectos referidos a la prevención y atención de la salud de los trabajadores. El Contratista es el responsable del cumplimiento de las disposiciones contenidas en esta Sección y el Supervisor de su control y verificación.

PROTECCIÓN El Contratista debe emplear métodos y prácticas de trabajo que protejan a los trabajadores contra los efectos nocivos de agentes químicos (gases, vapores líquidos o sólidos), físicos (condiciones de ambiente: ruido, vibraciones, humedad, energía radiante, temperatura excesiva, iluminación defectuosa, variación de la presión) y biológicos (agentes infecciosos tipo virus o bacterias que causan tuberculosis, pulmonía, tifoidea, hongos y parásitos). Para e llo debe: 

Disponer que personas competentes localicen y evalúen los riesgos para la salud que entrañe el uso en las obras de diversos procedimientos, instalaciones, maquinas, materiales y equipo.



Utilizar materiales o productos apropiados desde el punto de vista de la salud.



Evitar en el trabajo posturas y movimientos excesivos o innecesariamente fatigosos que afecten la salud de los trabajadores.



Protección adecuada contra las condiciones climáticas que presenten riesgo para la salud.



Proporcionar a los trabajadores los equipos y vestimentas de protección y exigir su utilización.



Brindar las instalaciones sanitarias, de aseo, y alimentación adecuadas y óptimas condiciones que permitan controlar brotes epidémicos y canales de transmisión de enfermedades.



Reducción del ruido y de las vibraciones producidas por el equipo, la maquinaria, las instalaciones y las herramientas.

SERVICIOS DE ATENCIÓN DE SALUD El contratista deberá adoptar disposiciones para establecer servicios de Atención Primaria de Salud en el centro de labores u obras, el cual debe estar instalado en un lugar de fácil acceso, convenientemente equipado y a cargo de un socorrista o enfermero calificado. Deberá así mismo coordinar con el Centro de Salud más cercano que hubiere, al cual brindará la información del grupo poblacional a cargo de la obra. Para ello establecerá una ficha de registro por cada trabajador la cual debe consignar todas las referencias y antecedentes de salud y será producto de una verificación previa de las condiciones de salud del trabajador. El contratista garantizará la disponibilidad de medios adecuados y de personal con formación apropiada para prestar los primeros auxilios. En la organización de los equipos de trabajo de obra PROCESOS CONSTRUCTIVOS III

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debe procurarse que por lo menos uno de los integrantes tenga capacitación o conocimientos de Primeros Auxilios. En las obras deberá haber siempre una enfermería con equipo de salvamento y de reanimación con inclusión de camillas y en mayor exigencia en el caso de actividades de alto riesgo, como la de explosivos por ejemplo, debe contarse obligatoriamente con una ambulancia a disposición para atender la emergencia que pudiera producirse. La ambulancia deberá ubicarse al pie de obra en el sector de riesgo y con fácil acceso a ella. En períodos largos de ejecución de Obras el Contratista debe incluir en su programación un control periódico de la salud de sus trabajadores, constatando un buen estado de salud y en previsión de la aparición de epidemias y de enfermedades infectocontagiosas, el cual puede realizarse en coordinación con el Centro de Salud más cercano. Cada vez que se introduzca el uso de nuevos productos, maquinarias, métodos de trabajo debe informarse y capacitarse a los trabajadores en lo que concierne a las consecuencias para la salud y su seguridad personal. En todas las áreas de trabajo, vehículos de transporte, plantas de asfalto y trituración, maquinas móviles deberá contarse con botiquines de primeros auxilios, los cuales deberán contar con protección contra el polvo, la humedad o cualquier agente de contaminación. Los Botiquines deben contar con instrucciones claras y sencillas sobre la utilización de su contenido. Debe a su vez comprobarse su contenido a intervalos regulares para verificar su vigencia y reponer las existencias. Hay que tener especial atención en las diversas regiones climáticas de nuestro país a los efectos que ello puede producir en la salud de las personas. Deben tomarse medidas preventivas contra el estrés térmico, el frío o la humedad suministrando equipos de protección, cursos de formación para que se puedan detectar con rapidez los síntomas de tales trastornos y vigilancia médica periódica. En relación al calor las medidas preventivas deben incluir el descanso en lugares frescos y la disponibilidad de agua potable en cantidad suficiente. suf iciente.

VESTIMENTA Y EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL El contratista asume la responsabilidad de instruir al personal acerca de la utilización de las ropas y de los equipos de protección personal así como el exigir que se dé cumplimiento a ello. Debe evitarse todo contacto de la piel con sustancias químicas peligrosas cuando estas puedan penetrar por la piel o puedan producir dermatitis como sucede con el cemento, cal y otros. Para ello debe exigirse estrictamente la higiene higiene personal y vestimenta apropiada con objeto de evitar todo contacto cutáneo. Al manipular sustancias reconocidas como cancerígenas, como sucede con el asfalto bituminoso, bituminoso, alquitrán, alquitrán, fibras de amianto, brea, petróleos densos deben deben tomarse medidas estrictas para que los trabajadores eviten la inhalación y el contacto cutáneo con dichas sustancias. Debe protegerse a los trabajadores contra los efectos nocivos del ruido y las vibraciones producidas por las máquinas y los procedimientos de trabajo. Tener en cuenta las siguientes medidas: Reducir el tiempo de exposición de esos riesgos Proporcionar medios de protección auditiva personal y guantes apropiados para el caso de las vibraciones. PROCESOS CONSTRUCTIVOS III

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Respecto al trabajo en zonas rurales y de la selva debe proveerse de antídotos y medicamentos preventivos, a la par de las vestimentas adecuadas. La elevación manual de cargas cuyo peso entrañe riesgos para la seguridad y la salud de los trabajadores debe evitarse mediante la reducción de su peso, el uso de aparatos y aparejos mecánicos apropiados para Construcción de Sistemas de Saneamiento Una persona competente que conozca a fondo la naturaleza de los riesgos y el tipo, alcance y eficacia de los medios de protección necesarios debe ser encargada de seleccionar las ropas y equipos de protección personal así como disponer de su adecuado almacenamiento, mantenimiento, limpieza y si fuera necesario por razones sanitarias su desinfección o esterilización a intervalos apropiados.

BIENESTAR Comprende los aspectos relacionados con las condiciones que permiten una estancia favorable al trabajador durante el tiempo que permanece en la obra, las cuales son responsabilidad del Contratista.

TRABAJOS PRELIMINARES MOVILIZACIÓN Y DESMOVILIZACIÓN DE EQUIPO Esta partida consiste en el traslado de equipos (transportables y autotransportables) y accesorios para la ejecución de las obras desde su origen y su respectivo retorno. La movilización incluye la carga, transporte, descarga, manipuleo, operadores, permisos y seguros requeridos.

TOPOGRAFÍA Y GEOREFERENCIACIÓN Basándose en los planos y levantamientos topográficos del Proyecto, sus referencias y BM’s, el Contratista realizará los trabajos de replanteo y otros de topografía y georeferenciación requeridos durante la ejecución de las obras, que incluye el trazo de las modificaciones aprobadas, correspondientes a las condiciones reales encontradas en el terreno. El Contratista será el responsable del replanteo topográfico que será revisado y aprobado por el Supervisor, así como del cuidado y resguardo de los puntos físicos, estacas y monumentación instalada durante el proceso del levantamiento del proceso constructivo.

REQUERIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN Los trabajos de Topografía y Georeferenciación comprenden los siguientes aspectos: A. Georeferenciación B. Puntos de control C. Eje de la carretera D. Sección transversal E. Estacas de talud y referencias F. Límites de limpieza y roce G. Restablecimiento de la línea del eje H. Elementos de drenaje I.

Muros de contención

J. Canteras K. Monumentación PROCESOS CONSTRUCTIVOS III

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L. Levantamientos diversos 1. Zonas de depósitos de desperdicios. 2. Vías que se aproximan a la carretera. 3. Cunetas de coronación. 4. Zanjas de drenaje. 5. Badenes M. Trabajos topográficos intermedios

DESBROCE Y LIMPIEZA DEL TERRENO Este trabajo consiste en rozar y desbrozar la vegetación existente, destroncar y desenraizar árboles, así como limpiar el terreno en las áreas que ocuparán las obras y las zonas o fajas laterales requeridas para la vía, que se encuentren cubiertas de rastrojo, maleza, bosques, pastos, cultivos, etc., incluyendo la remoción de tocones, raíces, escombros y basuras, de modo que el terreno quede limpio y libre de toda vegetación y su superficie resulte apta para iniciar los siguientes trabajos.

EXCAVACIÓN PARA EXPLANACIONES Este trabajo consiste en el conjunto de actividades de excavar y remover, hasta el límite de acarreo libre (120 m), los materiales provenientes de los cortes requeridos para la explanación y préstamos, según los planos y secciones transversales del Proyecto o las instrucciones del Supervisor. Comprende, además, la excavación y remoción de la capa vegetal, y de otros materiales blandos, orgánicos y deletéreos, en las áreas donde se hayan de construir los terraplenes de la carretera.


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El trabajo comprende el conjunto de actividades de excavación y nivelación de las zonas comprendidas dentro del prisma vial donde ha de fundarse la carretera, incluyendo taludes y cunetas; así como la escarificación, conformación y compactación a nivel de subrasante en zonas de corte. Incluye, además, las excavaciones necesarias para el ensanche o modificación del alineamiento horizontal o vertical de plataformas existentes.

ENSAYO DE DEFLECTOMETRÍA SOBRE LA SUBRASANTE TERMINADA Se requiere un estricto control de calidad tanto de los materiales como de los equipos, procedimientos constructivos y en general de todos los elementos involucrados en la puesta en obra de la subrasante. De dicho control forma parte la medición de las deflexiones que se menciona a continuación. Una vez terminada la explanación se hará deflectometría cada 25 metros en ambos sentidos, es decir, en cada uno de los carriles, mediante el empleo de Viga Benkelman. Los puntos de medición estarán georeferenciados con el estacado del Proyecto, de tal manera que exista una coincidencia con relación a las mediciones que se efectúen a nivel de carpeta. Un propósito específico de la medición de deflexiones sobre la subrasante, es la determinación del módulo resiliente de la capa, con la finalidad de detectar problemas puntuales de baja resistencia por módulos resilientes inferiores al de diseño, que puedan presentarse durante el proceso constructivo, su análisis y la oportuna aplicación de los correctivos a que hubiere lugar. Los trabajos e investigaciones antes descritos, serán efectuados por el Contratista. Para el caso de la Viga Benkelman el Contratista proveerá un volquete operado con las siguientes características: Clasificación del vehículo: C2 Peso con carga en el eje posterior: 82 kN (8.200 kg) Llantas del eje posterior: dimensión 10x20, 12 lonas. Presión de inflado: 0,56 MPa o 80 psi. Excelente estado. El vehículo estará a disposición hasta que sean concluidas todas las evaluaciones de deflectometría.

TERRAPLENES Este trabajo consiste en escarificar, nivelar y compactar el terreno de fundación, así como de conformar y compactar las capas del relleno (base, cuerpo y corona) hasta su total culminación, con materiales apropiados provenientes de las excavaciones del prisma vial o prestamos laterales o de cantera, realizados luego de la ejecución de las obras de desbroce, limpieza, demolición, drenaje y subdrenaje; de acuerdo con la presente especificación, el Proyecto y aprobación del Supervisor. En los terraplenes se distinguirán tres partes o zonas constitutivas: 

Base, parte del terraplén que está por debajo de la superficie original del terreno, la que ha sido variada por el retiro de material inadecuado.


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Cuerpo, parte del terraplén comprendida entre la base y la corona. Corona, parte superior del terraplén comprendida entre el nivel superior del cuerpo y el nivel de subrasante, construida con un espesor de 30 cm, salvo que los planos del Proyecto o las especificaciones especiales indiquen un espesor diferente.

En el caso en el que el terreno de fundación se considere adecuado, la parte del terraplén denominado base no se tendrá en cuenta.

AFIRMADOS Este trabajo consiste en la construcción de una o más capas de afirmado (material granular seleccionado) como superficie de rodadura de una carretera, que pueden ser obtenidos en forma natural o procesados, debidamente aprobados, con o sin adición de estabilizadores de suelos, que se colocan sobre una superficie preparada. Los materiales aprobados son provenientes de canteras u otras fuentes. Incluye el suministro, transporte, colocación y compactación del material, en conformidad con los alineamientos, pendientes y dimensiones indicados en el Proyecto y aprobados por el Supervisor, y teniendo en cuenta lo establecido en el Plan de Manejo Ambiental. Generalmente el afirmado que se especifica en esta sección se utilizará como superficies de rodadura en carreteras no pavimentadas.

CAPA ANTICONTAMINANTE Se denomina así a la colocación de una o más capas de materiales anticontaminantes que pueden ser obtenidos en forma natural o procesados debidamente aprobados, con la finalidad de evitar efectos de capilaridad o contaminación e impedir la intrusión de materiales inadecuados que puedan contaminar las capas superiores de la estructura del pavimento. Los materiales aprobados (Arenas no plásticas emin=0.15m) son provenientes de canteras u otras fuentes.

SUBBASE GRANULAR Este trabajo consiste en la construcción de una o más capas de materiales granulares, que pueden ser obtenidos en forma natural o procesados, debidamente aprobados, que se colocan sobre una superficie preparada. Los materiales aprobados son provenientes de canteras u otras fuentes. Incluye el suministro, transporte, colocación y compactación del material, de conformidad con los alineamientos, pendientes y dimensiones indicados en los planos del Proyecto y aprobados por el Supervisor, y teniendo en cuenta lo establecido en el Plan de Manejo Ambiental.


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(1) La curva de Gradación “A” deberá emplearse en zonas cuya altitud sea igual o superior a 3000 msnm.

Requerimiento de construcción: Explotación de materiales / Preparación de Superficies / Tramo de Prueba / Transporte / Distribución y mezcla / Apertura al Transito / Conservación.

BASE GRANULAR Este trabajo consiste en la construcción de una o más capas de materiales granulares, que pueden ser obtenidos en forma natural o procesados, con inclusión o no de algún tipo de estabilizador o ligante, debidamente aprobados, que se colocan sobre una subbase, afirmado o subrasante. Incluye el suministro, transporte, colocación y compactación de material de conformidad con los alineamientos, pendientes y dimensiones indicados en los planos del Proyecto y aprobados por el Supervisor, y teniendo en cuenta lo establecido en el Plan de Manejo Ambiental. Incluye así mismo el aprovisionamiento de los estabilizadores. PROCESOS CONSTRUCTIVOS III

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CALIDAD DEL TRABAJO TERMINADO La capa terminada deberá presentar una superficie uniforme y ajustarse a las rasantes y pendientes establecidas. La distancia entre el eje del Proyecto y el borde de la capa no podrá ser inferior a la señalada en los planos o la definida por el Supervisor quien, además, deberá verificar que la cota de cualquier punto de la base conformada y compactada, no varíe en más de 10 mm. de la proyectada. PROCESOS CONSTRUCTIVOS III

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Así mismo, deberá efectuar las siguientes comprobaciones:

a. Compactación Las determinaciones de la densidad se efectuarán cuando menos una vez por cada 250 m2 y los tramos por aprobar se definirán sobre la base de un mínimo de 6 medidas de densidad, exigiéndose que los valores individuales (Di) sean iguales o mayores al 100% de la densidad máxima obtenida en el ensayo Próctor Modificado (De). Di>De La humedad de trabajo no debe variar en ± 1,5 % respecto del Óptimo Contenido de Humedad obtenido con el ensayo Próctor Modificado. En caso de no cumplirse estos requisitos se rechazará el tramo. Siempre que sea necesario, se efectuarán las correcciones por presencia de partículas gruesas, previamente al cálculo de los porcentajes de compactación.

b. Espesor Sobre la base de los tramos escogidos para el control de la compactación, se determinará el espesor medio de la capa compactada (em), el cual no podrá ser inferior al de diseño (ed). em > ed Además el valor obtenido en cada determinación individual (ei) deberá ser, como mínimo, igual al 95% del espesor de diseño, en caso contrario se rechazará el tramo controlado. ei>0,95 ed Todas las irregularidades que excedan las tolerancias mencionadas, así como las áreas en donde se presenten agrietamientos o segregaciones, deberán ser corregidas por el Contratista, a su cuenta, costo y riesgo, y aprobadas por el Supervisor.

c. Uniformidad de la Superficie La uniformidad de la superficie de la obra ejecutada será comprobada, por cualquier metodología que permita determinar tanto en forma paralela como transversal, al eje de la vía, que no existan variaciones superiores a 10 mm. Cualquier diferencia que exceda esta tolerancia, así como cualquier otra falla o deficiencia que presentase el trabajo realizado, deberá ser corregida por el Contratista a su cuenta, costo y riesgo de acuerdo a las instrucciones y aprobación del Supervisor. Requerimientos de construcción Explotación y elaboración de materiales Tramo de Prueba Transporte y colocación de material Distribución y mezcla del material Compactación Apertura al tránsito


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Notas: (1) O antes, si por su génesis, existe variación estratigráfica horizontal y vertical que originen cambios en las propiedades físico-mecánicas de los agregados. En caso de que los metrados del Proyecto no alcancen las frecuencias mínimas especificadas se exigirá como mínimo un ensayo de cada propiedad y /o característica. (2) Material preparado previo a su uso.

PLANTAS DE PRODUCCIÓN DE MATERIALES La ubicación e instalación de las plantas de asfalto, concreto u otras, deberá tener en cuenta criterios ambientales, escogiéndose preferentemente lugares planos, desprovistos de cubierta vegetal y alejados áreas pobladas. Cuando se trate de obras en áreas urbanas o cercanas a éstas, deberá solicitarse las autorizaciones correspondientes para su ubicación.

CRITERIOS DE LOCALIZACIÓN Para la instalación de plantas de producción de materiales, se deberán considerar entre otros los siguientes criterios ambientales: Evitar la afectación de los lugares donde exista flora y fauna en zonas o áreas protegidas. Evitar la afectación de restos arqueológicos y sitios históricos. Evitar la afectación de terrenos con procesos erosivos, riesgos de alteraciones geofísicas o riesgos de inundación. Evitar la proximidad con poblados, caseríos o aldeas, guardando distancias mínimas que se especifique en el Proyecto y sean aprobadas por el Supervisor, acorde a la normatividad vigente. Para la localización de la Planta se deberá tener en cuenta, la dinámica eólica natural, evitando su localización a barlovento de un centro poblado ubicado a menos de 100 metros.


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SEPARACIÓN DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL El trabajo consiste en la colocación de un geotextil y una capa de material granular sobre una superficie de suelo previamente preparada, con la finalidad de evitar efectos de contaminación, de acuerdo a lo establecido en el Proyecto y aprobado por el Supervisor.

PREPARACIÓN DEL TERRENO La colocación del geotextil sólo será autorizada cuando el terreno se haya preparado adecuadamente, removiendo de la subrasante material mayor a 2” y otros que puedan perforar o cortar el geotextil, excavando o rellenando hasta la rasante de diseño, de acuerdo a lo indicado en el Proyecto y aprobados por el Supervisor. COLOCACIÓN DEL GEOTEXTIL El geotextil se colocará sobre la superficie preparada. Si es necesario colocar más de un rollo de geotextil se deberá traslapar o coser según lo disponga el Proyecto y apruebe el Supervisor. El traslape deberá ser mínimo de 40 cm si el expediente técnico no indica lo contrario. Para hacer las costuras, se deberán utilizar máquinas especialmente diseñadas para esta función. Las costuras se podrán hacer con hilo de poliéster o polipropileno, pero en ningún caso se podrá emplear hilo de fibra natural que tenga una tenacidad mayor que la de la cinta o la fibra del geotextil. El patrón de costura se determinará con ensayos en campo y debe cumplir por lo menos el 90% de la resistencia evaluada por el método de la tira ancha. El ensayo para costuras es ASTM D-4632. No se permitirá que el geotextil quede expuesto, sin cubrir, por un lapso mayor de dos semanas en el caso de tejidos y de dos días en el caso de no tejidos.

PAVIMENTOS FLEXIBLES DISPOSICIONES GENERALES Contiene las disposiciones generales correspondientes a los trabajos de pavimentación flexible tales como riegos, sellos, tratamientos superficiales, emulsiones y morteros asfálticos, así como de concretos asfálticos en caliente y en frío. MATERIALES Los materiales a utilizar deberán corresponder a los siguientes requerimientos: a. Agregados pétreos y filler o relleno mineral Los agregados pétreos empleados para la ejecución de cualquier tratamiento o mezcla bituminosa deberán poseer una naturaleza tal, que al aplicársele una capa del material asfáltico, ésta no se desprenda por la acción del agua y del tránsito. Sólo se admitirá el empleo de agregados con características hidrófilas, si se añade algún aditivo de comprobada eficacia para proporcionar una adecuada adherencia. Para efecto de las presentes especificaciones, se denominará agregado grueso a la porción de agregado retenido en el tamiz de 4,75 mm (N.º 4); agregado fino a la porción comprendida entre los tamices de 4,75 mm y 75 μm (N.º 4 y N.º 200) y polvo mineral o llenante la que pase el tamiz de 75 μm (N.° 200).


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El agregado grueso deberá proceder de la trituración de roca o de grava o por una combinación de ambas; sus fragmentos deberán ser limpios, resistentes y durables, sin exceso de partículas planas, alargadas, blandas o desintegrables. Estará exento de polvo, tierra, terrones de arcilla u otras sustancias objetables que puedan impedir la adhesión con el asfalto. Sus requisitos básicos de calidad se presentan en cada especificación. El agregado fino estará constituido por arena de trituración o una mezcla de ella con arena natural. La proporción admisible de esta última será establecida en el diseño aprobado correspondiente. Los granos del agregado fino deberán ser duros, limpios y de superficie rugosa y angular. El material deberá estar libre de cualquier sustancia, que impida la adhesión con el asfalto y deberá satisfacer los requisitos de calidad indicados en cada especificación. El polvo mineral o llenante provendrá de los procesos de trituración de los agregados pétreos o podrá ser de aporte de productos comerciales, generalmente cal hidratada o cemento portland. Podrá usarse una fracción del material preveniente de la clasificación, siempre que se verifique que no tenga actividad y que sea no plástico. Su peso unitario aparente, determinado por la norma de ensayo MTC E 205, deberá encontrarse entre 0,5 y 0,8 g/cm3 y su coeficiente de emulsibilidad (NLT 180) deberá ser inferior a 0,6. La mezcla de los agregados grueso y fino y el polvo mineral deberá ajustarse a las exigencias de la respectiva especificación, en cuanto a su granulometría.

b. Cemento asfáltico El cemento asfáltico a emplear en los riegos de liga y en las mezclas asfálticas elaboradas en caliente será clasificado por viscosidad absoluta y por penetración. Su empleo será según las características climáticas de la región, la correspondiente carta viscosidad del cemento asfáltico y según lo establecido en Proyecto y aprobado por el Supervisor.

El cemento asfáltico debe presentar un aspecto homogéneo, libre de agua y no formar espuma cuando es calentado a la temperatura de 175°C.

c. Emulsiones asfálticas Son mezclas de cementos asfalticos con agua emulsificante. Una emulsión es una dispersión fina más o menos estabilizad de un líquido en otro, los cuales son no miscibles entre si y están unidos por un emulsificante, emulsionante o por un emulgente. Se aplican en frio. Pueden ser de 2 tipos:  Emulsión asfáltica Catiónica  Emulsión asfáltica Polimérica (polímeros). PROCESOS CONSTRUCTIVOS III

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d. Asfaltos líquidos Son materiales constituidos por mezclas de cemento asfáltico y solventes hidrocarbonados de diferentes rangos de destilación que le imparten a los asfaltos diluidos sus distintos tiempos de curado. Son productos líquidos a temperatura ambiente y se aplican en frio. Los más utilizados son los de curado medio (MC) y los de Curado Rápido (CR) y emulsiones asfálticas convencionales y modificadas con polímeros. Son recomendados en imprimaciones, lechadas asfálticas, riegos de liga, tratamientos superficiales, micropavimentos y estabilización de suelos en superficies con necesidades de impermeabilización.

IMPRIMACION ASFALTICA Consiste en la aplicación de un riego asfáltico sobre la superficie de una base debidamente preparada, con la finalidad de recibir una capa de pavimento asfáltico o de impermeabilizar y evitar la disgregación de la base construida, de acuerdo con estas especificaciones y de conformidad con el Proyecto. Incluye la aplicación de arena cuando sea requerido. El tipo de material a utilizar deberá ser establecido en el Proyecto. El material debe ser aplicado tal como sale de planta, sin agregar ningún solvente o material que altere sus características. La cantidad por m2 de material bituminoso, debe estar comprendida entre 0,7-1,5 l/m2 para una penetración dentro de la capa granular de apoyo de 5 mm a 7 mm por lo menos, para el caso de asfaltos diluidos, y de 5.0 a 7.5 mm para el caso de las emulsiones, verificándose esto cada 25 m. Antes de la iniciación del trabajo, el Supervisor aprobará la cantidad por m2 de material bituminoso de acuerdo a los resultados del tramo de prueba.

Equipo Adicionalmente se deberá cumplir lo siguiente: Para los trabajos de imprimación se requieren elementos mecánicos de limpieza y camión imprimador y cisterna de agua. El equipo para limpieza estará constituido por una barredora mecánica y/o una sopladora mecánica. La primera será del tipo rotatorio y ambas serán operadas mediante empuje o arrastre con tractor. Como equipo adicional podrán utilizarse compresores, escobas, y demás implementos con la aprobación del Supervisor. El camión cisterna imprimador de materiales bituminosos deberá cumplir exigencias mínimas que garanticen la aplicación uniforme y constante de cualquier material bituminoso, sin que lo afecten la carga, la pendiente de la vía o la dirección del vehículo. Sus dispositivos de irrigación deberán proporcionar una distribución transversal adecuada del ligante. El vehículo deberá estar provisto de un velocímetro calibrado en metros por segundo (m/s), visible al conductor, para mantener la velocidad constante y necesaria que permita la aplicación uniforme del asfalto en sentido longitudinal. El camión cisterna deberá aplicar el producto asfáltico a presión y en forma uniforme, para ello deberá disponer de una bomba de impulsión, accionada por motor y provista de un indicador de presión. También, deberá estar provisto de un termómetro para el ligante, cuyo elemento sensible no podrá encontrarse cerca de un elemento calentador. PROCESOS CONSTRUCTIVOS III

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Para áreas inaccesibles al equipo irrigador y para retoques y aplicaciones mínimas, se usará una caldera regadora portátil, con sus elementos de irrigación a presión, o una extensión del camión cisterna con una boquilla de expansión que permita un riego uniforme. No se permitirá el empleo de regaderas u otros dispositivos de aplicación manual por gravedad.

Clima La capa de imprimación debe ser aplicada cuando la superficie se encuentre seca, que la temperatura ambiental sea mayor a 6°C, que las condiciones climáticas sean las apropiadas y sin presencia de lluvia, debiendo contar con la aprobación del Supervisor. Apertura al tráfico y mantenimiento El área imprimada debe airearse, sin ser arenada por un término de 24 horas, a menos que lo ordene de otra manera el Supervisor. Si el clima es frío o si el material de imprimación no ha penetrado completamente en la superficie de la base, un período más largo de tiempo podrá ser necesario. Cualquier exceso de material bituminoso que quede en la superficie después de tal lapso debe ser retirado usando arena, u otro material aprobado que lo absorba y como lo ordene el Supervisor, antes de que se reanude el tráfico.

(1) Temperatura de mezcla inmediatamente después de preparada. (2) La Máxima temperatura deberá estar debajo de aquella en la que ocurre vapores o espuma (3) En algunos casos la temperatura de aplicación puede estar por encima del punto de inflamación. Por tanto se debe tener precaución para prevenir fuego o explosiones. (4) Se podrá variar esta temperatura de acuerdo a la carta de viscosidad-temperatura Fuente: MS-16-Asphalt Institute.


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RIEGO DE LIGA Consiste en la aplicación de un riego asfáltico sobre una superficie asfáltica, o de concreto de cemento portland, previa a la colocación de otra capa bituminosa, para facilitar la adherencia entre ambas, de acuerdo con estas especificaciones y de conformidad con el Proyecto.

Aplicación del material bituminoso El control de la cantidad de material asfáltico aplicado en el Riego de Liga se debe hacer comprobando la adherencia de la cubierta recién regada. La variación, permitida de la proporción (l/m2) seleccionada, no debe exceder en 10%, por exceso o por defecto, a dicha proporción.

SELLO ASFALTICO Trabajo que consiste en la aplicación de un material asfáltico, sobre la superficie de un pavimento existente, seguida de la extensión y compactación de una capa de arena, de acuerdo con estas especificaciones y de conformidad con el Proyecto.

Tasa de aplicación Las cantidades por aplicar de material bituminoso y arena, estarán entre los rangos de 0,5 l/m2-1,5 l/m2 de ligante y de 8,0 kg/m2 - 13,0 kg/m2 de arena.

EQUIVALENTE DE ARENA ¿QUE ES EL EQUIVALENTE DE ARENA Y PARA QUE SIRVE? El Equivalente de Arena es una prueba de laboratorio, que se realiza con el objeto de determinar qué porcentaje de una muestra se puede considerar como arena. De manera muy simple lo que PROCESOS CONSTRUCTIVOS III

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se hace es separar por medio de una solución química las partículas finas o polvos de las arenas. Se considera que una arena tiene una excelente calidad si tiene un equivalente superior al 90%.

MORTERO ASFALTICO Este trabajo consiste en la colocación de una mezcla de emulsión asfáltica modificada o no con polímeros, y agregados pétreos, sobre la superficie de una vía, de acuerdo con estas especificaciones y de conformidad con el Proyecto. Se emplea con emulsiones, agua y una mezcladora.

TIPOS  Tipo 1. Se aplica en zonas de bajo tránsito, donde el objetivo principal es el óptimo sellado de la superficie. Es adecuado para realizar sello de grietas, relleno de huecos y reparar la erosión en la superficie. El contenido de asfalto residual debe encontrarse entre el 10 y el 16% del peso del agregado seco. Se debe aplicar en una relación comprendida entre 4,3 a 6,5 kg/m2. Este tipo de mortero asfáltico debe ser utilizado, donde la resistencia al deslizamiento sea la característica más importante a conseguir. 

Tipo 2. Este tipo de mortero protege la superficie subyacente del envejecimiento y daño por efecto del agua y mejora la fricción superficial. Se recomienda para realizar relleno de huecos y corregir daños en la superficie producidos por la erosión. El contenido de asfalto residual debe encontrarse entre el 7,5 y el 13,5% del peso del agregado seco. Se debe aplicar en una relación comprendida entre 5,4 y 9,8 kg/m2. Este tipo de mortero se utilizará en pavimentos que estén dañados por la erosión o tengan numerosas grietas. También pueden ser utilizados para cubrir una superficie bituminosa desgastada o como sellador de capa base estabilizada.



Tipo 3. Se utiliza para conseguir altos valores de fricción superficial, se recomienda su aplicación en vías con elevados niveles de tránsito. Es adecuando para realizar una renovación de la superficie. El contenido de asfalto residual deberá estar comprendido entre el 6,5 y el 12% del peso del agregado seco. Debe ser aplicado en una relación de 8,1 a 12 kg/m2.


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Preparación de la superficie existente Antes de proceder a la aplicación del mortero asfáltico, la superficie que habrá de recibirla se limpiará de polvo, barro seco o cualquier material suelto que pueda ser perjudicial, utilizando barredoras mecánicas o máquinas sopladoras. Sólo se permitirá el uso de escobas manuales en lugares inaccesibles a los equipos mecánicos. Si la superficie sobre la cual se va a aplicar el mortero, corresponde a un pavimento asfáltico, se deberá eliminar mediante fresado todos los excesos de ligante que puedan existir y se repararán los desperfectos que puedan impedir una correcta adherencia del mortero asfáltico, acorde a las instrucciones del Supervisor.

Elaboración y aplicación del mortero asfáltico Una vez preparada y antes de iniciar la extensión del mortero, la superficie por tratar de ser el caso, deberá ser humedecida con agua de manera uniforme en una cantidad que será aprobada por el Supervisor, teniendo en cuenta el estado de la superficie y las condiciones climatológicas existentes. El mortero preparado en el cajón mezclador de la máquina, pasará a través de una compuerta vertedero a la caja repartidora, la cual se encargará de distribuirla de manera uniforme sobre la superficie. El avance del equipo se hará paralelamente al eje de la carretera y su velocidad se ajustará para garantizar una aplicación correcta del mortero y una superficie uniforme. No se permitirá la elaboración y aplicación del mortero si la temperatura ambiental es inferior a 6°C o durante precipitaciones pluviales. La aplicación de los morteros asfalticos tendrán espesores en el rango de 3 a 10 mm para el caso de una sola capa, y cuando se trata de mayores espesores se aplicaran por capas sucesivas, rotura previa de la capa precedente. Cuando se especifique compactación, esta deberá efectuarse con rodillo neumático autopropulsado, iniciándose solo cuando la rotura del mortero permita el paso de los rodillos sin que se adhiera a las ruedas.

PAVIMENTO DE CONCRETO ASFALTICO EN CALIENTE Este trabajo consistirá en la fabricación de mezclas asfálticas en caliente y su colocación en una o más capas sobre una superficie debidamente preparada e imprimada, de acuerdo con estas especificaciones y de conformidad con el Proyecto.

a) Requerimientos de agregados gruesos:


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* Excepcionalmente se aceptarán porcentajes mayores sólo si se aseguran las propiedades de durabilidad de la mezcla asfáltica. · La adherencia del agregado grueso para zonas mayores a 3000 msnm será evaluada mediante la performance de la mezcla según lo señalado en la Subsección 430.02. · La notación “85/50” indica que el 85% del agregado grueso tiene una cara fracturada y que el 50% tiene dos caras fracturadas.

b) Requerimientos de agregados finos:

**Excepcionalmente se aceptarán porcentajes mayores sólo si se aseguran las propiedades de durabilidad de la mezcla asfáltica. · La adherencia del agregado fino para zonas mayores a 3000 msnm será evaluada mediante la performance de la mezcla, Subsección 430.02.

c) requerimientos granulométricos: El indicado y Alternativamente pueden emplearse las gradaciones especificadas en la ASTM D 3515 e Instituto del Asfalto.


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d. Filler o polvo mineral El filler o relleno de origen mineral, que sea necesario emplear como relleno de vacíos, espesante del asfalto o como mejorador de adherencia al par agregado-asfalto, podrá ser de preferencia cal hidratada, que deberá cumplir la norma AASHTO M-303. La cantidad a utilizar se definirá en la fase de diseños de mezcla según el Método Marshall. e. Cemento asfáltico El Cemento Asfáltico deberá cumplir con lo especificado en la norma y Comportamiento-AASHTO M-320, basados en el clima y temperatura de la zona. Equipo a) Equipo para la elaboración de los agregados triturados. b) Planta de asfalto. c) equipo para el transporte y esparcido. d) Equipo para compactación. e) Equipo accesorio. Formula de trabajo  Gradación  Aplicación de la fórmula de trabajo en obra y tolerancias.  Métodos de comprobación.  Composición de la mezcla de agregados.  Tolerancias

  

Módulo resiliente. Leyes de Fatiga. Medidas de prevención contra la figuración descendente de las capas asfálticas (top-down cracking).

Elaboración de la mezcla PROCESOS CONSTRUCTIVOS III

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PILOTES Se denomina “pilote” a un elemento constructivo utilizado para cimentación de obras, que permite trasladar las cargas desde los edificios hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentra a una profundidad tal que hace inviable, técnica o económicamente, una cimentación más convencional mediante zapatas o losas. Los primeros pilotes se realizaban antiguamente con madera y se idearon como solución para hacer cimentaciones en zonas con suelo húmedo, con el nivel freático alto o inundadas, eran troncos son corteza y su capacidad portante se basaba en su penetración hasta una capa de terreno suficientemente resistente o en el rozamiento del pilote con el terreno. En la actualidad se construyen con elementos prefabricados de concreto armado, concreto pretensado o acero que se hincan en el terreno mediante una maquinaria llamada “pilotadora”, que presenta un elemento denominado “martinete”, que los golpea hasta que se llega a la

profundidad que especifican los ingenieros en el proyecto. Eventualmente la hinca puede realizarse mediante un dispositivo vibratorio. Los pilotes transmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una comunicación de rozamiento lateral o resistencia por fuste y resistencia a la penetración o resistencia por punta. Ambas dependen de las características del pilote y del terreno, por lo que la ejecución correcta de los trabajos es fundamental para el óptimo comportamiento de la estructura.

ESTUDIOS PREVIOS Para realizar el proceso constructivo de un pilote se debe hacer algunas tareas previas. Después de obtener el estudio geotécnico se toman datos sobre el corte estratigráfico y nivel de la capa freática, características mecánicas del suelo y la profundidad proyectada para la cimentación. Una vez obtenido estos datos y el diseño del pilote, se procede a la elección de los métodos y técnicas más favorables para la ejecución del proyecto. Se debe limpiar y nivelar el área de trabajo, dejando espacio suficiente para el manejo de equipos a utilizar.

EQUIPOS 1. Grúas: Son máquinas que sirven para el levantamiento y manejo de objetos pesados, contando para ello con un sistema de malacates que acciona a uno o varios cables, montados sobre una pluma y cuyos extremos terminan en gancho. Las grúas pueden ser fijas o móviles. Cuando la grúa es móvil, puede trasladarse por sí misma, sobre orugas o ruedas dispuestas para tal fin. Las plumas de las grúas pueden ser rígidas cuando están formadas por estructuras modulares o bien telescópicas cuando están formadas por elementos prismáticos que deslizan unos dentro de otros.


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Fotografía 4.1: Grúa con pluma rígida montada sobre orugas (Puerto Cutuco, La Unión). 2. Perforadoras Son máquinas que sirven para hacer perforaciones en el suelo, por rotación o por percusión. En el caso de las rotatorias, la torsión se transmite por medio de una barra en cuyo extremo inferior se coloca una herramienta de avance tal como una broca, o una hélice. La barra se hace girar con algún mecanismo, o bien se levanta y se deja caer sobre el fondo de la perforación, lo cual da lugar a que las perforadoras sean rotatorias o de percusión, respectivamente. a

b

Fotografía 4.2:

a) Perforadora rotatoria Soilmec R‐12 utilizada en proyecto Costa Real, La Libertad, ejecutado por Rodio Swissboring. b) Perforadora rotatoria montada sobre camión recomendada en suelos estables (Hotel Trópico Inn, San Miguel)


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3. Osciladores de ademes: Equipos utilizados para hincar ademes, con un movimiento rotacional alterno y una fuerza vertical. Se utilizan combinados con perforación rotatoria o la extracción de material con almeja de gajos. Otro tipo de equipo utilizado para el hincado y extracción de tubos o perfiles de acero en el suelo, es el Vibrohincador, también llamado martillo vibratorio.

Fotografía 4.3: Oscilador de ademes montado sobre perfiles de acero utilizando almeja para la extracción de material de la perforación

4. Almeja Esta herramienta tiene forma semicircular y penetra en el suelo por caída libre, compensando el peso de la almeja contra las fuerzas ascensionales causadas por la acción de cerrado de los gajos. Las quijadas móviles se accionan con cilindros hidráulicos, adosadas en la parte inferior de un Kelly rígido, de una pieza o telescópico. La presión hidráulica del sistema se genera mediante una unidad de potencia que, al igual que el equipo de excavación, se monta sobre una grúa de orugas.

Fotografía 4.4: Almeja de gajos.


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5. Desarenadores Se emplean para remover partículas de suelo en los lodos de perforación. Sus principales componentes son: Malla vibratoria para captar partículas mayores de 5 mm, 0.2 in. Hidrociclones, que remueven las partículas finas en suspensión  

El lodo circula a través del conjunto de componentes por medio de bombas y tanques de almacenamiento temporal.

Fotografía 4.5: Planta de lodos empleados en proyecto ejecutado por Rodio Swissboring en una obra de paso. 6. Martillos para hincado Son equipos que generan impactos en serie para el hincado de pilotes. Los más comunes, y mejor empleados en nuestro país son los martillos de combustión interna que emplean diesel como combustible para levantar la masa golpeadora, al mismo tiempo que se aprovecha su explosión para incrementar el impacto del hincado. El ciclo de operación de los martillos diesel se inicia con la caída libre de un pistón guiado dentro de un cilindro que, al comprimir el aire en el interior de la cámara de combustión, produce el encendido y explosión súbita del diesel previamente inyectado. La explosión y el impacto de la masa que golpea provocan la penetración del pilote en el terreno y la expansión de los gases quemados impulsa al pistón hacia arriba y así sucesivamente.


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Fotografía 4.6: Un martillo diesel hincando un pilote de acero.

CONSIDERACIONES Uno del elemento más importante a tener en cuenta en la construcción de los pilotes de concreto colados en el sitio es la calidad de los materiales que se utilicen en su fabricación. Además de cumplir con todas las normas establecidas en los códigos y reglamentos, estos materiales deben adaptarse a las condiciones especiales de la construcción de pilotes, tales como trabajo a profundidades considerables, condiciones de mucha humedad, azolves del terreno, etc.

TAREAS PREVIAS a. Obtenido el Estudio Geotécnico, se tomarán los siguientes datos:    

Corte estratigráfico y nivel de la capa freática. Características mecánicas del suelo. Grado de agresividad del suelo. Profundidad proyectada para la cimentación.

b. Limpiar y nivelar la superficie de trabajo, dejando una anchura conveniente para el trabajo de la maquinaria a utilizar. c. Se realizará una inspección de las construcciones aledañas a fin de comprobar que no haya servicios que impidan o afecten los trabajos de construcción de pilotes; si fuese necesario, se sustituirán los mismos.

TRAZO Y PERFORACION Una vez se realizan dichas tareas previas, se procede con las actividades que componen el procedimiento desde el inicio de la construcción de pilotes hasta su culminación.


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Trazo Para construir estos pilotes es necesario hacer un replanteo de la zona y ubicar mediante aparatos topográficos el centro de cada pilote. Se indica la ubicación, la profundidad de perforación y de desplante, dicha referencia deberá mantenerse vista todo el tiempo que sea necesario. Perforación El tipo de perforación depende de las características que presentan los suelos. En el Salvador, los métodos más utilizados son los siguientes: A. En seco Por lo general se utiliza sobre el nivel freático donde no existe el peligro de derrumbe o socavación al perforar el pozo hasta el fondo, aunque en algunos casos se utiliza en suelos bajo el nivel freático todo y cuando la permeabilidad es tal que la filtración en el pozo es mínima, mientras permanece abierto. Técnicas para perforación en seco Perforación Rotatoria Se emplean generalmente dos tipos de perforaciones con sistema rotatorio: 

Con Barretón o Kelly de perforación; ya sea montada sobre orugas, sobre grúa o sobre camión. En este caso, el Kelly puede ser de una sola pieza o bien telescópico de varias secciones, con el cual se extrae de manera intermitente el suelo perforado.



Con Hélice continua; montada sobre grúa o sobre oruga. El suelo se extrae de manera continua, conforme se perfora el suelo.

Fotografía 4.8: Perforación con hélice contínua en proyecto Bordas del Río Grande en Usulutan ejecutado por Rodio Swissboring. 1. Barrena sobre equipo montado en oruga. 2. Barrena continua de 45 cm. de diámetro. 3. Planta de bombeo de concreto. 4. Manguera que transporta el concreto hasta la parte superior del núcleo interno de la barrena.


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Hasta la terminación del proceso de perforación, las herramientas de perforación están entrando y saliendo del barreno para ser vaciadas en el exterior. Las herramientas más comunes son las brocas de hélice y los botes; las primeras se utilizan generalmente en condiciones secas y tienen la ventaja de ser fácilmente llenadas y vaciadas. Las brocas están equipadas con una orilla de corte que durante la rotación rompe el suelo, después de lo cual el suelo viaja a lo largo de las hélices, la broca se extrae entonces del hueco excavado y se vacía por rotación rápida en el exterior, si el suelo tiene alta plasticidad. Pueden tener hélice sencilla o doble, de acuerdo a las condiciones del suelo y usualmente tienen una punta inferior (stinger) qué previene cabeceos de la broca. En estratos duros inclinados, es recomendable utilizar una punta más larga de lo usual, con el fin de efectuar una perforación guía de menor diámetro. La hélice de las brocas debe ser diseñada cuidadosamente para que el material suelto pueda viajar hacia arriba, sobre la hélice sin resistencia. El número y paso de las hélices varía ampliamente, dependiendo del tipo de suelo por perforar. En nuestro medio existen brocas de diámetro de 40 cm, 60 cm, 80 cm, 1.0 m, 1.20 m, 1.50 m, 1.60 m y hasta con una longitud de profundidad de 45m). a

b

c

d

Fotografía 4.9: a) barrenas helicoidales; b) botes para perforación; c y d) tubos metálicos para perforación de pilotes encamisados


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Cuando se encuentran suelos muy duros puede alternarse el barreno con botes corona, los cuales son abiertos de abajo y poseen dientes para realizar los cortes no posibles con barreno. Posterior al proceso de perforación se introduce el bote de perforación con el cual se extrae el material suelto depositado en el fondo de la excavación.

B. Con agentes fluidos (lodos, agua, aire o polímeros) En situaciones en que no se puede protegerse la excavación con tubería, y en que las paredes de la perforación son inestables ya sea por la presencia de agua freática o por sus desfavorables propiedades mecánicas, se utilizan agentes fluidos. Técnicas usuales B.1 Lodos Utilizando lodos a base de bentonita o polímeros. En situaciones en que no se puede proteger la excavación con tubería, y en que las paredes de la perforación son inestables, se utilizan lodos bentoníticos. Estos lodos ejercen presiones hidrostáticas que ayudan al sostenimiento de las paredes. Siempre deben controlarse las propiedades de los lodos por su viscosidad, densidad, PH, contenido de áridos. Para que funcionen adecuadamente, es necesario poseer una determinada carga hidráulica de lodos, ya que cuando nos encontramos con un nivel freático, debe ubicarse la plataforma de trabajo desde donde se aplican los lodos, a una distancia de 1.50 a 2.00 metros sobre el nivel de carga. Cuando se aplica lodos bentoníticos se requiere el montaje de una planta productora de lodos al ritmo requerido para el proyecto, requiere una planta desarenadora, equipos de bombeo especiales para recircular lodos desde el fondo de la perforación, un laboratorio de campo y técnicos especializados capaces de medir en todo momento las características de los lodos y las implicaciones de las mismas para las actividades de perforación y colado de los pilotes.

Fotografía 4.11: Planta de lodos (pilotes perforados con lodos) utilizado en proyecto ejecutado por Rodio Swissboring.


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La bentonita es una arcilla coloidal la cual contiene una gran cantidad de monmorillonita. Por lo general, para hacer los lodos, se utilizan una bentonita Durango o similar. Al ser mezclada con agua, forma un coloide con moléculas de bentonita intercaladas con moléculas de agua. Al someterse a presión, las placas de bentonita hidratadas se adhieren al terreno mientras que las moléculas de agua se introducen en el terreno y por último, al prolongar este contacto, se forma una película de bentonita comúnmente denominada “cake”.

Esta capa se comporta como una película de estanqueidad y permite que la mayor presión hidrostática dentro de la perforación, mantenga estables las paredes y evite cualquier desprendimiento de las mismas.

C. Entubados En caso donde los suelos son menos competentes o para evitar derrumbes y socavaciones, se debe de colocar un entubado protector temporal. Esta tubería debe de tener suficiente grosor de pared como para resistir la presión del suelo, la presión hidrostática y los efectos dinámicos de la construcción. Los diámetros a partir de los cuales se considera colocar tubería son: 80 cm, 1.0 m, 1.20 m y 1.50 m.

Técnicas C.1 Entubado Vibratorio Se conecta la parte superior del ademe, generalmente de un espesor de 10 a 15 mm, a un vibrador que tiene un par de mordazas. Las vibraciones verticales de alta frecuencia, producidas por el vibrador, reduce la fricción entre el ademe y el suelo, permitiendo que el primero penetre en el segundo por peso propio, más el del vibrador.

Fotografía 4.12: Entubado metálico mediante una grúa

Dado que la reducción de la fricción lateral es más pronunciada en arenas y gravas sueltas a medias, así como en arcillas y limos blandos, el uso de vibradores es predominante en este tipo de suelos. El volumen de suelo afectado por las vibraciones así como la profundidad de penetración del ademe, depende de la energía que transmite el vibrador. En general, el límite superior para hincar ademes con este procedimiento, está alrededor de 2 m. de diámetro, y profundidades de 20 mts.


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C.2 Entubado Oscilatorio Con este procedimiento, el ademe se sujeta con un collar circular, que es operado hidráulicamente, y rotado alrededor de 20° en direcciones alternas. Simultáneamente el ademe es empujado dentro del suelo por gatos hidráulicos. El ademe se coloca en secciones, usualmente de 6 mts, de tal manera que permita perforar dentro del mismo, antes de continuar colocándolo. Estas secciones se unen entre sí hasta alcanzar la profundidad deseada, por medio de collares con insertos cónicos para tornillos. El espesor de la pared de estos ademes, para trabajo pesado, está entre 40 y 60 mm. La máxima capacidad de perforación con este método es de 30 mts. de profundidad y con diámetro máximo de Ø 2.5 m.

Fotografía 4.13: Tubos metálicos para perforar pozos de pilotes mediante oscilador rotatorio alterno utilizado en Puerto Cutuco, La Unión.

MOLDES PARA PILOTES COLADOS IN SITU. 1. Con tubo recuperable: Son pilotes de desplazamiento, donde se utiliza tubos metálicos, se introduce en el suelo ya sea por rotación o por hincado evitando que penetre suelo o agua en la entibación; luego de construir el pilote y verter el concreto en este, se extrae el tubo o molde. En la actualidad, existe una variedad de pilotes con tubos recuperables, a continuación se mencionaran algunos de los más comunes:  Pilotes Simplex  Pilotes Express  Pilotes Vibro  Pilotes Franki Fotografía 4.14: Ademado metálico recuperable ejecutado mediante grúa montada sobre oruga.


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2. Con tubo no recuperable: Como su nombre lo indica, son aquellos pilotes que fabricados en el lugar de la obra mantienen el tubo empleado para el ademe, formando parte del pilote, dicho tubo se hinca con su punta inferior tapada. Entre los pilotes más comunes con tubo no recuperable tenemos:  Pilotes Cobi de Mandril Neumático.  Pilotes Raymond. Los pilotes perforados resultan más favorables en suelos donde la cohesión deberá ser suficiente para permanecer abierto durante la perforación, inspección y el colado del concreto, además los suelos no deben tener filtraciones de agua. Con este método se evitan inconvenientes como el ruido y vibraciones que generan los equipos para el proceso de perforación con ademes. Entre algunas ventajas con el método de perforación sin ademe tenemos:     

Económicos, si la cantidad de pilotes es reducido. Espacio reducido para trabajar y maquinaria de menor costo. Mediante la perforación se conocen los estratos del terreno. Se pueden lograr perforaciones a profundidades hasta de 30 metros. No hay peligro de vibraciones del suelo en edificaciones aledañas.

REFUERZO Acero de Refuerzo El acero de refuerzo se debe proteger contra la oxidación y otro tipo de corrosión antes de colar el concreto, debe estar libre de suciedad, grasa, aceite u otros lubricantes o sustancias que puedan limitar su adherencia al concreto. Armaduras de los pilotes Los pilotes generalmente trabajan a compresión, la armadura es similar a la de las columnas o pilares. Sin embargo, es necesario que la armadura sea capaz de soportar la flexión que se produce en el transporte del izado del pilote como también los esfuerzos por flexión producidos por las fuerzas horizontales. La armadura se compone de barras longitudinales colocadas en la periferia y de estribos transversales o espirales en algunos casos.


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Fotografía 4.15: Armaduría de pilotes

Manejo y Colocación de Armadura El acero longitudinal se coloca sobre apoyos y se marca los espaciamientos establecidos; seguido a ello, se realiza el amarre con el espiral hasta lograr la longitud requerida del pilote. En cuanto a los empalmes y traslapes de varillas y estribos estarán regidos bajo las especificaciones del ACI 318 sección 7.10.4.5 y sección 12.14.3. Se debe colocar los separadores (comúnmente en nuestro medio son llamados helados) estos, deberán estar colocados con un espaciamiento entre 1 ‐ 1.5 m sobre lo largo de la armadura, no deberán coincidir en una misma sección transversal. Rigidizadores y ganchos para izaje. En aquellos casos donde las longitudes y el diámetro de la armadura de los pilotes son grandes, se le amarran en posición diametral dos ganchos en el extremo superior de la armadura, es decir, el extremo que servirá como cabeza del pilote. La finalidad de los rigidizadores es que la armadura permanezca sin deformarse, y evitar movimientos o desplazamiento tanto del acero longitudinal como transversal. Cuando ya se tiene listo en elemento estructural, se procede a conectar los ganchos con los de la grúa para transportarlo hasta la excavación. Al momento de introducirla se debe retirar los rigidizadores.


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Fotografía 4.16: Colocación de armaduría mediante grúa. Cuando se trata de pilotes pequeños, el manejo y transportación del elemento se puede realizar mediante personas, sin embargo debe tomarse en cuenta la manipulación cuidadosa para evitar deformaciones a

b

Fotografía 4.17: a y b: Transportación y colocación de armaduría de forma manual.

La armadura deberá quedar 20 cm. retirada del fondo de la excavación para lo cual será necesario colocar en su extremo superior varillas de diámetro considerable, de tal manera que puedan soportarla.


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Armaduría Fotografía 4.18: colocada en las perforaciones, se utilizan barras de acero colocadas transversalmente al eje de la armaduría del pilote, apoyadas en bases que puedan soportar el peso de la estructura de acero .

Una vez colocada la estructura, deberá rectificarse el alineamiento horizontal a través de la brigada topográfica y utilizando las referencias de diseño.

Concreto (f’c mínimo : 280 kg/cm2) Para iniciar el proceso de colado del concreto, se verifica si la perforación contiene azolves o recortes sedimentados en el fondo originados por la colocación de la estructura. Es necesario hacer una limpieza cuidadosa en fondo, mediante herramientas apropiadas, como por ejemplo utilizando un “air lift”.

Tubo Tremie Cuando es necesario colar bajo agua o lodos, el método más usado es el llamado “tremie”, es un

procedimiento práctico para colocar concreto bajo agua, sin embargo también es utilizado para condiciones en seco. El tubo tremie debe ser un tubo de acero, en tramos de 1 m a 6 m con uniones herméticas, de preferencia lisas; esto es para que no tengan coples salientes que puedan atorarse con el acero de refuerzo. Se aconseja que el diámetro del tubo sea por lo menos seis veces mayor que el tamaño máximo del agregado grueso del concreto. El tubo tremie se introduce en el interior de la armadura se bajan en tramos de tubos acoplables hasta el fondo de la perforación, se coloca la tolva en su parte superior, se obtura unión tolva con cañería mediante tapete (embudo). Luego se vuelca el concreto en la capacidad de la tolva, se retira el tapete y en forma continua se inicia el llenado del pilote. El volumen de concreto que se carga por tolva se desliza hacia el fondo desplazando el agua y posibles impurezas hacia el exterior (superficie). A medida que avanza el llenado se van retirando los tubos, estando siempre el tubo puntera sumergida evitando de esta forma el contacto con el agua.


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a

b

Fotografías 4.19: a y b: Colado del concreto mediante tubo Tremie.

SISTEMA DE HÉLICE CONTÍNUA El método es usado sobre todo en terrenos donde las paredes de la excavación son inestables y el colapso de las mismas hace imposible hacer una excavación de las dimensiones requeridas. El método consiste en perforar con una barrena helicoidal continua hasta la profundidad final del pilote, en una sola maniobra. Al llegar a la profundidad final del pilote se procede a bombear concreto a través de la barrena, cuyo centro es hueco, al mismo tiempo que la barrena va siendo retirada de la perforación. Al tener la perforación llena de concreto se procede a introducir la armadura de refuerzo con el cable auxiliar de la perforadora y mediante un vibrador accionado hidráulicamente 1


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Fotografías 4.20: Procedimiento para pilotes con el sistema de hélice continua empleado en el Proyecto Bordas del Río Grande Usulutan ejecutado por la empresa Rodio Swissboring; 1) perforación mediante barrena continua; 2) colado del concreto mediante una manguera conectada al núcleo interno de la barrena; 3) colocación de armaduría mediante vibración; 4) vibrador para colocación de armaduría .

Figura 4.1: Diagrama del proceso de ejecución de barrena continua.


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El procedimiento de colado del concreto mediante barrena continua, es el siguiente. Perforación con la hélice contínua hasta la profundidad requerida. Bombeado del concreto a través de la broca. Extracción de la hélice sin rotación. Vibración o colocación del acero de refuerzo con separadores dentro del concreto fresco. El proceso general de construcción de los pilotes comprende: Confección de la armadura del pilote. Ubicación topográfica del pilote a perforar. Perforación. Hormigonado del pilote.

INTRODUCCIÓN DE LA ARMADURA DE REFUERZO. Limpieza materiales procedentes de la perforación. Protección del pilote. El proceso requiere una logística muy bien coordinada, sobre todo con el suministro de concreto ya que no se puede perforar un pilote si no se cuenta en sitio con el concreto premezclado listo para ser colocado. El sistema permite sostener la excavación en todo momento, ya que la barrena sirve como ademe temporal y al ser ésta retirada de la excavación es el concreto el que mantiene las paredes estables. Para colocar el concreto se requiere una bomba de un caudal de hasta 80 m3/hora y que permita bombear hasta una altura considerable donde se encontrará la cabeza de rotación de la máquina, en donde esta la conexión de la manguera de concreto con la barrena hueca. El vibrador hidráulico permite que la armadura baje suavemente y sin ser sometida a grandes esfuerzos. Ventajas del método de “barrena continua”:     

Evita la utilización de lodos de perforación. Evita la entubación temporal. Rendimientos elevados. Puede ejecutarse en cualquier tipo de suelo blando. Puede ejecutarse bajo nivel freático.


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Fotografía 4.21: Equipos necesarios para la construcción de pilotes por el sistema de hélice contínua en el Proyecto Costa Real en Costa del Sol La Libertad, ejecutado por Rodio Swissboring. PILOTES PREFABRICADOS PROCESO CONSTRUCTIVO DE PILOTES PREFABRICADOS En la fabricación de los pilotes pre colados, se hace indispensable conocer los materiales para su elaboración, además que cumplan con los requisitos de diseño, resistencia y durabilidad del concreto bajo cualquier condición ya sea que se fabriquen en planta o en el lugar de la obra. El control de calidad de los materiales en nuestro país, se rige mediante las normas ASTM, en ellas se establece los parámetros que deben cumplir los materiales en la construcción del proyecto. Generalmente las secciones de los pilotes prefabricados son cuadradas, aunque también se hacen en secciones circulares, triangulares, hexagonales y octogonales. El proceso a seguir para la fabricación de pilotes es el siguiente: 1.

Preparación de camas de vaciado.

2.

Moldes.

3.

Acero de refuerzo.

4.

Cemento

5.

Colocación de concreto.

6.

Juntas.

7.

Manejo y almacenamiento temporal.

NOTAS: 

El contenido de aire en el concreto recomendable varía entre 4 a 8%, dependiendo del tamaño del agregado grueso.


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La compactación del concreto debe hacerse con vibradores de alta frecuencia.



Los moldes deben ser lo suficientemente rígidos para resistir el desplazamiento o los daños debidos a la vibración.



El concreto deberá mantenerse arriba de 10°C y en estado húmedo cuando menos durante 7 días después de su colocación o hasta alcanzar la resistencia suficiente, para evitar deformaciones.



Se tomarán las precauciones usuales para un curado conveniente; el cual se prolongará lo necesario para que los pilotes adquieran la resistencia precisa para su transporte e hinca.



En la fabricación de pilotes de hormigón se tendrá en cuenta que éstos deberán ser capaces de soportar las operaciones de transporte, manejo e hinca de forma que no se produzcan roturas ni fisuras mayores de quince centésimas de milímetro (0,15 mm). No deberán tener una flecha, producida por peso propio, mayor de tres milésimas partes (0,003) de su longitud, ni pandeos locales superiores a un centímetro por metro de longitud de éste.

Puntas para pilotes Es muy importante proteger del impacto del hincado la cabeza del pilote, para esto, se provee de un casco metálico que contiene en su interior un bloque renovable de madera, fibra o metal laminado y goma para la amortiguación. El azuche se emplea con el fin de separar los cuerpos duros y así evitar posibles daños en el pilote. Existen distintas formas de puntas para pilotes.


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Figura 4.4:a) Punta sin azuche b) Punta con azuche acoplado con ganchos c) Punta con azuche acoplado con hierros planos, b) Punta de acero.

Figura 4.5a: Hincado a través de suelos blandos o sueltos; penetración somera en suelos granulares compactos.

Figura

4.5b:

Penetración relativamente profunda en arenas medias a compactas o arcillas firmes.

Proceso para hincado de pilotes Al igual que el proceso de ejecución de pilotes colados en el sitio, se verifica que en el terreno estén colocados los puntos donde se va a proceder con el hincado, dicho trazo se hace a través de la topografía, señalando en el sitio donde se va a hincar cada pilote. Como muchas otras operaciones que se realizan en las construcciones, la hinca de pilotes es un arte, cuyo éxito depende de la habilidad e ingeniosidad de los que la realizan; sin embargo, también como en muchos otros trabajos de construcción se depende cada vez mas de la ciencia de la ingeniería, utilizando equipos y accesorios más eficientes, que permitan un hincado de pilotes dentro de las tolerancias especificadas, sin que estos sufran daños y el tiempo de hincad o sea menor. Los elementos principales para el sistema de hincado son: una grúa, guía, martillo, amortiguador del martillo. Además se deben tomar en cuenta, seguidores, perforación previa, chifloneo.


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TUNELES La mayoría de los túneles se construyen para salvar un obstáculo natural y permitir el acceso a vías de comunicación para transporte urbano (metros), transvases y conducciones; o para unir islas o estrechos y para pasos fluviales, en cuyo caso el trazado se efectúa bajo una lámina de agua. Las excavaciones subterráneas están estrechamente relacionadas con la energía y los recursos minerales (aprovechamientos hidroeléctricos, centrales, explotaciones mineras, almacenamientos subterráneos, etc. Los túneles se caracterizan por su trazado y sección, definidos por criterios geométricos de gálibo, pendiente, radio de curvatura y otras consideraciones de proyecto. Bajo el punto de vista de la ingeniería geológica los datos más significativos son la sección, perfil longitudinal, trazado, pendientes, situación de excavaciones adyacentes, boquillas y accesos intermedios.

SOSTENIMIENTO Son los elementos estructurales de sujeción del terreno, aplicados inmediatamente después de la excavación del túnel, con el fin de asegurar su estabilidad durante la construcción y después de ella, así como garantizar las condiciones de seguridad. REVESTIMIENTO El revestimiento se coloca con posterioridad al sostenimiento y consiste en aplicar sobre dicho sostenimiento una capa de hormigón, u otros elementos estructurales, con el fin de proporcionar resistencia a largo plazo al túnel y dar un acabado regular, mejorando su funcionalidad (condiciones aerodinámicas, impermeabilidad, luminosidad, albergar Instalaciones y propiciar la estética de la obra). Los estudios geológicos-geotécnicos son absolutamente necesarios para poder proyectar y construir una obra subterránea. La metodología básica de los estudios tiene los objetivos siguientes:

METODOLOGIA DE LOS ESTUDIOS GEOLOGICOS – GEOTECNICOS PARA TÚNELES


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SECCIONES TIPICAS DE TUNELES Y SUS DENOMINACIONES


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TÚNEL DE CARRETERA

TUNEL FERROVIARIO


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EXCAVACIÓN DE UNA CENTRAL ELÉCTRICA SUBTERRÁNEA Las investigaciones geológicas de los túneles son, en general, más costosas que en otras obras de ingeniería civil. Sin embargo, el no dedicar suficientes medios a estos estudios puede conducir a situaciones imprevistas: “Cuando el terreno no se investiga, el terreno es un riesgo”. La inversión adecuada en los estudios geológicos- geotécnicos depende de la complejidad geológica, longitud del túnel, espesor de recubrimientos, etc. y puede llegar al 3 % del presupuesto de la obra; por debajo de este porcentaje aumentan los casos de túneles con problemas y, por encima los imprevistos son mínimos. Ante la importancia, tanto técnica como económica, de las investigaciones in situ resulta esencial llevar a cabo una correcta planificación de las mismas. Los criterios básicos para planificar las Investigaciones in situ son las siguientes:


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FASES, OBJETIVOS Y CONTENIDO DE LAS INVESTIGACIONES IN SITU PARA TÚNELES FASES Y OBJETIVOS

ESTUDIOS PREVIOS -

Reconocimiento geológico general del trazado o corredores. Identificación de riesgos geológicos para la excavación del túnel. Clasificación geológicogeotécnica básica de materiales. Planificación de investigaciones para la siguiente fase. Análisis de alternativa de trazados.

TAREAS -

Topografía Hidrología e hidrogeología Mapas geológicos Túneles y minas próximas Sismicidad

-

Fotogramas a color y en blanco y negro Técnicas especiales en zonas cubiertas de vegetación Teledetección

RECONOCIMIENTOS GEOLOGICOS

-

Geomorfología y estabilidad de laderas Litologías Fallas y estructuras tectónicas Datos hidrogeológicos

INVESTIGACIONES IN SITU

-

Sondeos espaciados Geofísica en superficie

-

Mapas y cortes geológicos (1:10000 – 1:2000)

CARTOGRAFIA GEOLÓGICAGEOTÉCNICA

-

Litoestratigrafía Estructura Estaciones geomecánicas Geomorfología Mapas a escala 1:2000 – 1:500

DATOS HIDROLOGICOS E HIDROGEOLOGICOS

-

Regionales y locales Estimaciones de caudales y presiones

INVESTIGACIONES GEOTECNICAS

-

Ensayos de laboratorio Sondeos Calicatas Geofísica Ensayos in situ

-

Clasificaciones geomecánicas Propiedades geomecánicas Recomendaciones para el sostenimiento y excavación Tratamientos del terreno

REVISION DE INFORMACION

FOTOINTERPRETACION

INTERPRETACION GEOLÓGICAGEOTÉCNICA

Anteproyecto y Proyecto 











Selección del trazado y emboquilles. Estudio geológico-geotécnico detallado. Evaluación de los problemas geológico-geotécnicos y su incidencia en la excavación. Características geomecánicas de los materiales. Criterios geomecánicas para el diseño. Recomendaciones para el sostenimiento, excavación y tratamientos del terreno.

CONTENIDOS

INTERPRETACION GEOLÓCICAGEOTÉCNICA

-

Construcción 





Control geológico-geotécnico y auscultación. Adecuación del proyecto a las condiciones del terreno. Medidas de control de inestabilidades, filtraciones y tratamientos del terreno.


Cartografía geológica-geotécnica en el interior del túnel. Sondeos en avance, galería exploratoria, geofísica, ensayos.

CONTROL GEOLÓGICOGEOTÉCNICO

-

AUSCULTACION

-

Instrumentación geotécnica

CONTROL DE CALIDAD

-

Ensayos

ASISTENCIA TECNICA

-

Seguimiento y control de ejecución. Soluciones constructivas y tratamientos del terreno.

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FIC – UNSA - 2015 Al perforar un túnel se puede encontrar tres tipos de Condiciones Naturales que dan lugar a la pérdida de resistencia del macizo y, por tanto, a problemas de estabilidad: 1. Orientación desfavorable de discontinuidades. 2. Orientación desfavorable de las tensiones con respecto al eje del túnel. 3. Flujo de agua hacia el interior de la excavación a favor de fracturas, acuíferos o rocas carstificadas.

INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES GEOLÓGICAS Condiciones naturales de inestabilidad en excavaciones de túneles en roca.

1) Orientación desfavorables de las discontinuidades

2) Orientación desfavorables de tensiones


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Filtraciones hacia el interior de la excavación Estas condiciones están directamente relacionadas con los siguientes factores geológicos: estructura, discontinuidades, resistencia de la roca matriz, condiciones hidrogeológicas y estado tensional. Por otro lado, la excavación del túnel también genera una serie de acciones inducidas que se suman a las citadas condiciones naturales, como son: 

 

Pérdida de resistencia del macizo que rodea a la excavación como consecuencia de la descompresión creada: apertura de discontinuidades, fisuración por voladuras, alteraciones, flujos de agua hacia el interior del túnel etc. Reorientación de los campos tensionales, dando lugar a cambios de tensiones. Otros efectos como subsidencias en superficie, movimientos de ladera, cambios en los acuíferos, etc. La respuesta del macizo rocoso ante las acciones naturales e inducidas determina las condiciones de estabilidad del túnel y, como consecuencia, las medidas de sostenimiento a aplicar. Por otro lado, el proceso constructivo también depende de la forma de excavación de las rocas, que asimismo es función de la resistencia, dureza y abrasividad, entre otros factores.

ESTRUCTURA GEOLOGICA La estructura geológica es uno de los factores que más influye en la estabilidad de una excavación subterránea. En rocas plegadas y estratificadas la orientación de los estratos condiciona diferentes modos de comportamiento frente a la estabilidad en un túnel, influyendo los siguientes factores:   

Buzamiento de la estructura con respecto a la sección del túnel. Dirección de la estratificación con respecto al eje del túnel. Tipo de pliegues.


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INFLUENCIA DE LA ESTRUCTURA GEOLOGICA EN LA ESTABILIDAD DE UN TÚNEL


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DISCONTINUIDADES La mayoría de los problemas de estabilidad se deben a la intersección de la sección del túnel con planos de Discontinuidad. Se distinguen las siguientes discontinuidades: 1) Discontinuidades de tipo sistemático (están presentes en casi todas las rocas): a) Diaclasas, b) Planos de estratificación, y c) Esquistosidad 2) Discontinuidades de tipo singular. a) Fallas El estudio de las fallas y demás discontinuidades singulares es uno de los aspectos geológicos más importantes en un túnel. Para dicho estudio se requiere:      

Conocer la estructura tectónica regional y local. Cartografía geológica y análisis estructural. Identificación de fallas y su clasificación en función del origen, edad, tipo y geometría. Identificación de rellenos de falla, su resistencia y expansividad. Conocer la transmisibilidad hidráulica. Estudios sobre las implicaciones tensionales y sobre sismicidad.

La incidencia de las fallas en la estabilidad de una excavación depende de las características de las mismas; de forma simplificada, éstas pueden ser:  Fallas caracterizadas por una o varias superficies de discontinuidad, planos de despegue o contactos mecánicos entre distintos materiales.  Fallas caracterizadas por una zona de espesor variable y de baja resistencia formada por materiales blandos, inestables, plásticos o expansivos.  Fallas caracterizadas por una zona de alta transmisibidad hidráulica.


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RESISTENCIA DE LA MATRIZ ROCOSA La resistencia de la matriz rocosa influye de forma decisiva en el método de excavación, y es un factor importante en la estabilidad de la misma. A partir del factor de competencia F C = σci/σv (donde σ ci es la resistencia de la matriz rocosa y σv la tensión o esfuerzo máximo vertical), se diferencian tres condiciones de estabilidad: 





FC > 10: la matriz rocosa tiene una resistencia muy superior a las tensiones del macizo y la excavación es estable. 10> FC > 2: la estabilidad está condicionada por el tiempo y las propiedades de la roca, pudiéndose establecer tres tipos de deformaciones: elástica, plástica y rotura frágil con riesgo de explosión de roca (rack burst). FC < 2: la excavación puede ser inestable al sobrepasar las tensiones la resistencia de la matriz rocosa.


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REPRESENTACION Y ANALISIS DE DISCONTINUIDADES

Representación estereográfica de planos de discontinuidades

Orientaciones preferentes de discontinuidades

Intersección de discontinuidades con la sección

Representación en bloques diagramas

CONDICIONES HIDROGEOLÓGICAS La excavación de un túnel produce el efecto de un gran dren hacia el cual fluye el agua de los acuíferos interceptados, dando lugar a las siguientes consecuencias: a) Disminución de la resistencia del macizo. b) Aumento de las presiones intersticiales sobre el sostenimiento y el revestimiento. c) Hinchamientos y reblandecimientos en materiales arcillosos. d) En materiales salinos se pueden formar cavidades muy rápidamente. e) Graves problemas de avance en la excavación.


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ESTABILIDAD DE LAS ROCAS DE FALLA EN UN TÚNEL


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Las filtraciones en los macizos rocosos provienen principalmente de:    

Fallas y fracturas. Rocas de brecha, rellenos de falla, zonas alteradas. Contactos litológicos entre rocas de permeabilidad muy diferente. Conductos cársticos, tubos en rocas volcánicas, etc. Las cavidades cársticas pueden suponer un gran riesgo de filtraciones, además de ser difíciles de localizar.

CONSTRUCCION Los túneles se construyen excavando en el terreno, manualmente o con máquinas. Los sistemas habituales de excavación subterránea son medios mecánicos, voladuras y manual: 

 

Los medios mecánicos mediante minador puntual (rozadora), minador a sección completa o TBM o tuneladora (Tunnel Boring Machine) o con maquinaria convencional (martillo picador, excavadora...) Perforación y voladura mediante explosivos. Manual, método derivado de la minería clásica del carbón de las cuencas asturianas, en el que los operarios pican con martillo neumático la sección a excavar y otra partida de obreros desescombran manual o semi-manualmente.

Cuando la solidez de la roca lo permite o en el caso de túneles de gran longitud, se utilizan máquinas perforadoras que, obviamente, se llaman aquí tuneladoras (método TBM, Tunnel Boring Machine). Estas máquinas son escasas, requieren una fuerte inversión y, desde luego, hay que tener mucho cuidado de que no te queden atrapadas si el terreno cede, porque, como no vas a dejar algo tan caro empotrado para siempre en el lugar donde pensabas construir un agujero, a veces tienes que preparar una galería de rescate para liberarla. Este procedimiento se puede llamar, en términos de andar por casa "si puedes permitírtelo y quieres ahorrar en personal y no arriesgar la seguridad de las personas, manda al agujero a una maquinita". El método austríaco (Drill and Blast), y, también, método alemán, canadiense, chileno e inglés, cuya filosofía es que el terreno contribuye fundamentalmente a su propio mantenimiento (por lo que hay que hacer evaluaciones geotécnicas muy precisas e instalar sensores y medidores con continua monitorización). Se utilizan explosivos para acelerar el avance, por lo que provoca niveles de vibración más altos pero de menor duración. En palabras más simples, es el método de "si te la quieres jugar, porque sabes cómo hacerlo, corre lo que puedas", y se utiliza, como se puede suponer, la experiencia geominera.

NATAM (New Austrian Tunneling Method) -Nuevo Método Austríaco El nuevo método austríaco fue desarrollado en los años 1960. La excavación se realiza en dos fases, primero se realiza la excavación superior y después se retira el terreno que quede debajo hasta la cota del túnel. El método se basa en usar la tensión geológica del macizo rocoso circundante para que el túnel se estabilice a sí mismo mediante el efecto arco. Para conseguirlo nos basamos en medidas geotécnicas para trazar una sección óptima. La excavación es inmediatamente protegida con una delgada capa de hormigón proyectado. Esto crea un anillo de descarga natural que minimiza la deformación de la roca.


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Cuaderno de Procesos Constructivos III.pdf

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