Capitulo I Investigaciones Ingeniero-geológicas (principales Elementos Para La Proyección En Obras) .docx

Capítulo I. Investigaciones Ingeniero-Geológicas (Principales elementos para la proyección en obras). 1.1 Investigaciones Ingeniero-Geológicas en la construcción de obras viales, puentes y explanaciones para obras industriales. La investigación ingeniero-geológica en obras viales, puentes y explanaciones asegura la construcción duradera de cientos de kilómetros de caminos, carreteras, vías férreas y obras industriales, lo cual reviste gran importancia desde el punto de vista económico. 1.1.1 Investigaciones Ingeniero-Geológicas en obras viales. (Carreteras y Vías Férreas). 1.1.1.3 Investigaciones de reconocimiento El propósito de las investigaciones de reconocimiento es obtener la información de las condiciones del suelo y de la roca en el lugar que se investiga. La profundidad, espesor, extensión y composición de cada uno de los estratos; la profundidad de la roca y la profundidad del agua subterránea son los principales objetivos en esta etapa; además se obtendrán datos aproximados de la resistencia y compresibilidad de los estratos para hacer los estimados preliminares de la seguridad y de los asentamientos. Se realizará una recopilación de todos los mapas geológicos a lo largo del trazado de la carretera o de la vía férrea. También se utilizarán los mapas de suelo que reflejan, por su génesis, la composición de las rocas del subsuelo. Un papel muy importante lo desempeñan las fotos aéreas, mediante las cuales se determinan buzamientos de las capas, características de los taludes y laderas para los problemas de deslizamiento, diferencias de altura por la que cruzan la vía, contactos de distintas formaciones. Las fotos aéreas ofrecen una ayuda indispensable en la etapa de reconocimiento y facilitan el programa a desarrollar en las siguientes etapas. Se confeccionará un perfil geológico a todo lo largo del eje del trazado de la carretera o vía férrea con barrenas de 2 m de profundidad. No obstante, la profundidad puede variar entre la mitad y el doble de la altura del terraplén, de acuerdo con la resistencia, compresibilidad y permeabilidad. Los sondeos en excavaciones profundas deben extenderse de 1,5 m a 5,0 m por debajo del fondo de la excavación y más abajo si se encuentra arcilla blanda o arena suelta y limo. En las excavaciones para préstamos, los sondeos deben extenderse hasta la profundidad prevista o mayor si se sospecha que hay agua

artesiana. Si se llega hasta el nivel del agua subterránea y no se planea hacer drenaje, el sondeo de las excavaciones para préstamos se terminará al nivel del agua. El espaciamiento de los sondeos depende de las condiciones geológicas, si las rocas son las mismas o inclusive si es el mismo tipo de suelo los barrenos se hacen entre 300 m y 600 m de separación, si los cambios son frecuentes se disminuye la distancia entre calas. Los ensayos que más se emplean son: límites de consistencia, granulometría, CBR, contenido de humedad, densidad y expansibilidad, y solo en casos excepcionales se investiga la compresibilidad y el cizallamiento. Para determinar los problemas de drenaje que pueda tener la carretera o vía férrea se realizará un estudio hidrogeológico. Todos estos datos se presentan en un mapa geológico a lo largo del trazado y acompañado de un perfil geológico donde, además de la información geológica, están los datos de ensayos de mecánica de suelos, niveles freáticos y cualquier dato que se solicite por el proyectista. 1.1.1.2 Investigación detallada. La investigación detallada facilitará los datos del suelo y de la roca que son necesarios para hacer un proyecto definitivo. La investigación de la permeabilidad, en los proyectos que intervienen la filtración o el drenaje, de la resistencia y la deformación bajo cargas variables y de los cambios de volumen producidos por los esfuerzos y por el medio ambiente son esenciales para la elaboración de un proyecto. La investigación detallada se centrará en aquellos estratos que la investigación de reconocimiento señaló como críticos. Existen dos caminos posibles para obtener los datos necesarios para la realización de las investigaciones: 

Obtener muestras representativas de óptima calidad para las pruebas de laboratorio.



Hacer pruebas de suelo en el propio lugar.

Para la realización de las pruebas de laboratorio se requieren muestras inalteradas donde la humedad y la composición no sufren cambios y la relación de vacíos y la estructura sufren el menor cambio posible. En la toma y

transportación de las muestras se deben tener en cuenta las especificaciones dadas en las NC 10: 1998; NC 14:1998 y NC 324:2004. Se analizarán, con más perforaciones, las áreas con complejidad geológica. En algunos casos se ordenarán perforaciones más profundas, como es el caso de fallas activas que cortan la carretera, o depósitos de sedimentos sueltos enterrados que la hacen inestable. Se estudiarán los problemas de estabilidad de las laderas y taludes y se prestará atención a la dureza de las rocas. Las rocas muy duras no son favorables porque encarece las excavaciones y los movimientos de tierra, por lo que son preferibles las rocas blandas. Se deben calcular los volúmenes de préstamos, así como realizar la investigación

ingeniero-geológica

correspondiente

para

determinar

los

parámetros técnicos correspondientes que permitan evaluar los materiales que forman parte de dichos préstamos y la factibilidad de su uso en las labores de movimiento de tierra. Se ubicarán las obras para salvar los obstáculos naturales, como puentes, viaductos, túneles, debiéndose investigar las características geológicas que presentan estos lugares. En el proyecto de una carretera o una vía férrea es indispensable la participación del geólogo, ya que mediante las investigaciones ingenierogeológicas se puede determinar la modificación de un pavimento o el cambio del trazado por encontrarse una ruta más adecuada y menos costosa en su ejecución. 1.1.1.3 Evaluación de subrasantes para proyectos de pavimentos. La propiedad más significativa de la subrasante para el proyecto de un pavimento rígido, es la deformación por defecto de las cargas de corta duración. Esta se puede obtener aproximadamente por una prueba de carga con placa que equivalga a la carga en el pavimento rígido. Para evaluar la subrasante para el proyecto de pavimentos flexibles se utilizan varios métodos, entre los que se encuentran: 

El valor relativo de soporte CBR. Ver NC 157:2002.



Prueba de carga con placa. Ver NC 11:1998



Ensayos triaxiales de esfuerzo cortante.

1.1.1.4 Bases y subbases de calizas blandas para pavimentos. A continuación se describen los requisitos técnicos de los materiales de origen calcáreo para ser utilizados en bases y sub-bases, basados en la NC 1612002. Es aplicable al diseño de las capas de base y subbase de pavimentos de carreteras y aeropuertos.  Contenidos de carbonato de calcio. Capas de base:  Para carreteras y aeropuertos > 90%  Para caminos de bajo costo y carreteras de baja intensidad de tráfico > 80% Capas de subbase:  Para carreteras y aeropuertos > 70%  Para caminos de bajo costo y carreteras de baja intensidad de tráfico > 60% (PAIDT < 250 veh/día).  Granulometría. Capas de base:  No menos del 97% pasará el tamiz 31/2"  Será uniformemente graduado Capas de subbase:  No menos del 90% pasará el tamiz 3 ½" y será uniformemente graduado Véase NC 161: 2002. Valores en los coeficientes de Hazen.  Coeficiente de curvatura 1< Cc < 3  Coeficiente de uniformidad Cu < 4 Véase la NC 54-323.  Límites de Atterberg. Capas de base:  Límite líquido menor o igual que 25%.  Índice plástico menor o igual a 3% (en carreteras de baja Intensidad de tráfico y caminos de bajo costo puede ser menor o igual que 6%).

Capas de Subbase:  Límite líquido menor de 25%  Índice plástico menor de 6% (en carreteras de baja intensidad de tráfico y caminos de bajo costo, menor o igual a 10%). Véase la NC 58:00  Compactación. Se compactará con la máxima energía del Proctor Modificado, a la humedad óptima correspondiente.  Contenido de materias orgánicas o extrañas y arcilla.  No contendrá más de 0,5% de raíces, materias orgánicas o extrañas.  No contendrán más de un 2% de óxidos de hierro y aluminio. En ningún caso estas materias podrán hallarse concentradas. Véase la NC 54-51.  Resistencia El valor de la resistencia está definido por el índice CBR. Para el caso de carreteras y aeropuertos:  Base CBR > 80%  Subbase CBR > 30% Véase NC 161: 2002 Para las carreteras de baja intensidad de tráfico y caminos de bajo costo:  Base > 60%  Subbase > 20% 1.1.1.5 Informe técnico de las investigaciones realizadas. En el informe que se entregará al proyectista con el resultado de las investigaciones que se realizan se deben especificar: 

Nombre de la obra.



Ubicación.



Coordenadas X, Y referidas al Sistema Geodésico Nacional.

Los resultados del Estudio Geotécnico a lo largo del trazado de la vía deben contener: 

Resultados de exploración de campo.



Resultados

de

ensayos

de

laboratorio

correspondientes

a

las

perforaciones. 

Presentación gráfica de los ensayos de compactación.



Presentación gráfica y numérica de los resultados del ensayo de resistencia (CBR).



Planta esquemática de la carretera o vía férrea por kilómetro, suministrando: 1. Unidades geomorfológicas atravesadas. 2. Distribución de materiales: Clasificación, compactación y CBR.



Perfil longitudinal esquemático del sub-suelo por kilómetro: 1. Propiedades características de cada capa: color, clasificación, nivel freático.



Valores numéricos de granulometría por tamiz, límites de consistencia (NC 58:2000), humedad natural, clasificación AASHOM-145, densidad de campo, compactación, CBR.



Recomendaciones en cuanto a la estructura del pavimento a utilizar en función de las características de los materiales estudiados, del tráfico perspectivo a circular por la vía objeto del proyecto y de las normas establecidas a tales efectos.

Las exploraciones, a lo largo del trazado de la vía, tendrán las siguientes especificaciones: 

La distancia entre perforaciones debe ser de 200 m. como regla general.



Se ejecutarán de forma alterna en los carriles izquierdo y derecho en el caso de las carreteras.



En cada una de las perforaciones se debe registrar cuidadosamente la variación del agua subterránea.



Se tomará una muestra por cada capa encontrada en cada una de las perforaciones.



La profundidad mínima será de 2 m. por debajo del terreno natural o vial existente.



Si en cualquier

perforación se encuentra suelo blando, lodo u otro

material con problemas geotécnicos específicos, la exploración correspondiente se debe ejecutar hasta alcanzar el estrato resistente. 

Si en cualquier perforación se encuentra masa rocosa, la profundidad de la exploración puede ser menor que la especificada, siempre que se garantice la continuidad de dicho estrato.

Se deben suministrar por el proyectista los datos del tráfico perspectivo a circular, así como documento gráfico con la microlocalización del vial objeto de estudio. 1.1.2 Investigaciones Ingeniero-Geológicas en puentes. 1.1.2.1 Investigaciones de reconocimiento. En los archivos geológicos deberá obtenerse información geológica del área donde se ubica el puente. Se consultará también sobre la construcción de otros puentes que atraviesan el mismo río y, si es posible, se debe entrevistar a los ingenieros constructores. Además se deben tener los datos hidrológicos del comportamiento de la corriente, los datos estadísticos de la pluviometría y el estudio de la dirección y velocidad de los vientos predominantes. Se realizará levantamiento ingeniero-geológico a escala 1:25 000 en el área del puente, así como se llevará a cabo una investigación completa del río de donde se obtendrán los siguientes datos: 

Cuenca: dimensiones y características morfológicas, hidrografía de la cuenca (afluentes, manantiales) y tipos de depósitos.



Comportamiento

de

la

corriente:

niveles

de

agua,

velocidad,

fluctuaciones en lluvia y seca, caudal. 

Lecho del río: sedimentos del lecho aguas arriba y aguas abajo del ubicación

del

puente,

meandros,

estrechamiento

del

cauce,

obstrucciones, tendencia a la profundización del cauce. 

Material transportado por el río, volumen, tipo de material, tamaño de los fragmentos.

1.1.2.2 Investigación detallada. Se realizará un perfil ingeniero- geológico donde se obtendrán muestras de los distintos estratos que componen el suelo mediante calicatas, calas, estudios geofísicos según las características de la obra y su importancia. Las calicatas se emplearán en obras pequeñas y las calas o sondeos permiten alcanzar estratos profundos. Se recomienda como mínimo una cala en cada apoyo (pilas y estribos). Con los resultados obtenidos se decidirá ampliar o no la investigación. En obras pequeñas estos resultados son generalmente suficientes. En puentes muy largos, con muchas luces parciales, es posible que el mínimo se reduzca a una cala cada 2 ó 3 apoyos. En pasos y viaductos es posible que se pueda reducir la investigación si la estratigrafía de la zona es uniforme. La profundidad que deben alcanzar las calas es de 1,5 a 2 veces el ancho de la estructura (ancho del puente). Un criterio más riguroso de la profundidad de las calas es llegar hasta una profundidad en que las presiones transmitidas al suelo sean del orden del 5 al 10 % de las presiones aplicadas por la cimentación. Además de la información que se obtiene de los estratos resistentes profundos se requieres datos de los suelos más superficiales con el fin de calcular la socavación. El proceso recomendable para fijar el número y posición de las calas en planta cuyo resultado determina un mínimo del número de calas y una información completa se establece a continuación: 

Puentes estrechos: En puentes de carretera de dos carriles o en puentes de ferrocarriles de una sola vía, se inicia la investigación situando las calas en el eje de la vía coincidiendo estas con los ejes de las pilas y estribos.



Puentes anchos: En puentes de autopista o en puentes de ferrocarril de varias vías se inicia la investigación situando las calas alternadas de modo que coincidan con los ejes de pilas y estribos.

Es conveniente que al menos en una de las calas, sobre todo en las ubicadas en las pilas cercanas al cauce, se alcance el lecho rocoso, aun cuando la profundidad sobrepase las 2 veces del ancho de la estructura. Los estudios geofísicos permiten obtener la estratigrafía de una zona determinada mediante los métodos de prospección geológica. Además de la determinación de la capacidad resistente del suelo y del asentamiento del mismo, se solicitará al laboratorio una información complementaria para el cálculo de la socavación, es decir, para los estratos superiores o más superficiales. En estos estratos si son cohesivos se requiere conocer el peso específico y si son no cohesivos se requiere la granulometría de las arenas o más precisamente el diámetro medio de ellas. 1.1.2.3 Informe técnico de las investigaciones realizadas. En el informe que se entregará al proyectista con el resultado de las investigaciones que se realizan se deben especificar: 

Nombre de la obra.



Ubicación.



Coordenadas X, Y referidas al Sistema Geodésico Nacional.



Características generales del puente y solicitaciones.

1. Se debe realizar un corte ingeniero-geológico del área donde se señalen:  Las distintas capas que forman parte del estrato y sus propiedades, tales como: 

Granulometría.



Límites de Atterberg.



Peso específico de la parte sólida.



Relación de vacíos.



Densidad natural.



Densidad saturada.



Densidad sumergida.



Saturación.



Cohesión.



Ángulo de fricción interna.



Módulo de deformación.



Humedad natural.



Hinchamiento (libre y controlado).

Además se deben especificar:  Nivel freático, permeabilidad y gastos específicos.  Características químicas de las aguas subterráneas, haciendo énfasis en su agresividad al hormigón y al acero. 2. Se realizará un perfil ingeniero-geológico longitudinal. 3. Se entregarán las recomendaciones generales para la cimentación. Las investigaciones ingeniero-geológicas se acompañarán de un plano de microlocalización a escala 1:50000 y otro de macrolocalización a escala 1:500. 1.1.3 Investigaciones Ingeniero-Geológicas en explanaciones para obras industriales. En este acápite se describen los elementos fundamentales para las investigaciones ingeniero-geológicas en explanaciones para la ejecución de las cimentaciones de los distintos objetos de obra que conforman el Plan General y del mismo forman parte el movimiento de tierra, viales, materiales de préstamo y obras de fábrica. En la etapa de Ingeniería de Detalle para la construcción de obras industriales y específicamente de centrales azucareros se necesitan conocer de forma detallada las características del sub–suelo sobre el que se situarán los distintos objetos de obra que forman parte del Plan General, de manera que se puedan proyectar los cimientos y excavaciones de forma segura y económica, así como localizar los materiales para la realización de las explanaciones y viales necesarios, poder determinar los coeficientes de filtración del terreno y recomendar los materiales para la impermeabilización de lagunas para residuales; brindando las conclusiones y recomendaciones al respecto. 1.1.3.1 Descripción y solicitaciones de los objetos de obra. Se entregará a la empresa encargada de realizar los estudios ingenierogeológicos un Plan General a escala 1:1000 con la ubicación de las calas a realizar y se realiza la descripción de las características principales de los distintos objetos de obra (tipo de cimentación, luces, tipo de cubierta, etc.), así como las solicitaciones de los mismos.

1.1.3.2 Sondeos, métodos de perforación y toma de muestras. 

Estructuras.

Se indicará el número de sondeos, el objeto u objetos de obra principales de referencia, el tipo de cada sondeo, así como las coordenadas de cada cala referidas al Sistema de Coordenadas utilizado en el Plan General. Se señalarán las profundidades a alcanzar en los sondeos a realizar. Si existiera una zona reblandecida o en caso de encontrarse materiales arcillosos que se considere pudieran influir en la estabilidad y/o deformabilidad bajo la cimentación, se extraerán muestras inalteradas de estos materiales. Se describirán cuidadosamente las muestras extraídas durante la perforación, considerando su comportamiento geotécnico, así como su origen geológico, se registrará el nivel de agua que pudiera presentarse en los sondeos realizados especificándose su origen, señalándose el nivel al que aparecieron fugas de agua, en caso de que estas ocurrieran, así como las caídas de barreno u otras incidencias que puedan suceder durante la perforación. En caso de que a la profundidad en que se ha planificado concluir los sondeos, se encontrara algún material diferente a los usualmente detectados o una zona reblandecida debe continuarse la perforación hasta que se sobrepase y si no estuviera en la zona activa de la cimentación como mínimo perforar 4 m adicionales. Si se encontrara agua en las perforaciones y se considerara que pudiera llegar al nivel de cimentación o a la base de los objetos con excavaciones profundas, se tomarán muestras del agua. Las muestras deben tomarse después del reposo, cuando el material del fondo del sondeo está sedimentado. Al perforar con lavado a presión de agua, el reposo debe durar 24 horas por lo menos. Es conveniente extraer el agua de lavado con bombeo. Las muestras para el análisis químico del agua, se tomarán en botellas de tapa hermética, tamaño 1,5 litros de agua para cada análisis. Se tomarán 3 muestras para caracterizar el agua que apareciera en toda el área. Es necesario transportar inmediatamente las muestras de agua al laboratorio, protegiéndolas convenientemente. En caso de que en algún objeto se prevea que el agua pudiera llegar hasta la base de los cimientos, debe dejarse una cala de observación para realizar mediciones de nivel de agua cada 20 días y en caso que se determine que el

agua pudiera llegar al nivel de excavación, se realizarán pruebas de aforo para determinar el coeficiente de permeabilidad y el gasto. 

Lagunas del Sistema de Residuales.

Se ejecutarán dos calas en esquinas opuestas de la ubicación de las lagunas y a los 5 metros fuera de la zona de embalse, tal como se representa en el esquema siguiente:

Laguna 1

Laguna 2

B 5m

5m

5m



A

D

Laguna 3

5m

F 5m

5m

C E

La denominación de las calas será la que se señaló anteriormente realizándose las calas A, C y E hasta los 6 metros de profundidad. Se realizarán pruebas de permeabilidad de manera de determinar el coeficiente de permeabilidad a los 3 m de profundidad en las lagunas 1 y 2 y a los 2 m, en la laguna 3, utilizándose el método de prueba de acuerdo a la presencia o no del agua y al tipo de material existente. En caso de que se detectara el agua, debe determinarse su origen. Las calas B, D y F, se realizarán hasta los 4 m de profundidad y servirán para verificar los materiales que se encontraron en las calas A, C y E, realizándose el mismo tipo de muestreo planteado anteriormente, aunque sin realizar pruebas de permeabilidad a menos que hubiera una variación importante del material en lo que será la base de la laguna. En la zona en que se construirá cada laguna y del material arcilloso superficial, se tomará un anillo a presión a una profundidad en la que la muestra extraída sea representativa del tipo de suelo y se abrirá una pequeña calicata (de alrededor de 1,2 m de profundidad), para la extracción de muestras alteradas. En caso de que el estrato arcilloso superficial se considere no apropiado para la impermeabilización de la laguna se tomarán las muestras antes señaladas en zonas apropiadas preferentemente en áreas en que tendrá que ser desmontado el material superficial.



Materiales de Préstamo.

Se debe coordinar con el constructor y el inversionista, la zona en que de acuerdo a las condicionales del área, se deban estudiar los préstamos, creando la menor afectación posible. Para las zonas que se estudiarán como préstamo, previa coordinación con el constructor y el inversionista, se realizarán 4 calicatas por cada 150 000 m3 de material investigado hasta 3,5 m de profundidad. Se hará un muestreo del material que se encuentra bajo la arcilla con vistas a la realización de los ensayos correspondientes. 1.1.3.3 Ensayos de laboratorio. 

Estructuras.

A las muestras extraídas, tomadas de los sondeos en los Objetos de Obra, se le harán ensayos triaxial a los más importantes y al resto de ellos se le realizarán ensayos de compresión axial. En caso de que en la zona activa de las cimentaciones se encontraran materiales compresibles, hechas las muestras de manera inalterada, se le realizarán ensayos de cortante rápido, de consolidación hasta 4 kg/cm 2 y de clasificación. A las muestras de agua se le realizarán ensayos químicos para determinar su agresividad al hormigón y al acero. Se realizarán ensayos químicos a dos muestras del material en que se recomendarán cimientos, con vistas a determinar la agresividad al hormigón hidráulico y al acero de los materiales típicos que se apoyarán los cimientos y losas. 

Lagunas del Sistema de Residuales.

En caso de que los materiales lo permitan, se les realizarán ensayos de clasificación a los materiales que se encuentran bajo los 3 metros de profundidad, uno por cada sondeo en caso de ser homogéneos los materiales o por cada tipo de material detectado, en caso de ser estos heterogéneos. Se clasificará el suelo por el sistema SUCS. A los materiales superficiales (los que pudieran servir para impermeabilizar la laguna), se les realizará un ensayo hidrómetro, de granulometría (en caso de tener gravas), de plasticidad y un Proctor Estándar por cada calicata, además

se realizará un ensayo de permeabilidad al 95% de compactación, recomendado para la impermeabilización de la laguna. A las muestras extraídas con anillo se les realizará un ensayo de humedad por laguna. 

Materiales de Préstamo.

En la zona de préstamos coordinada con el constructor y el inversionista, se realizará un ensayo de clasificación en cada estrato o tipo de material que se encuentre bajo el material arcilloso, se clasificarán los materiales por el sistema HRB. Se integrarán por banco las muestras de materiales que hayan dado clasificaciones similares, realizándose un Proctor Modificado y un CBR estándar por cada 75 000 m3 de material. 1.1.3.4 Informe. En el informe se describirán brevemente las características topográficas de la zona en cuestión, se señalará el período en que se realizaron los trabajos de campo, indicándose las características de los equipos empleados durante la perforación, así como los implementos y métodos de muestreo utilizados, señalándose el número y características de las muestras para ensayos en el laboratorio. Se describirán de forma general, los suelos y rocas detectados, dando a conocer su composición fundamental, posición y espesor de los estratos definidos, así como sus características tacto – visuales. Se hará referencia a los niveles de las aguas que se pudieran detectar, su composición química en caso de que pudieran afectar a las cimentaciones y el grado

de

agresividad

al

hormigón

hidráulico

y

al

acero,

dando

recomendaciones en caso de que las aguas fueran agresivas. En caso de que el agua pudiera llegar hasta el nivel de excavación, se dará el coeficiente de permeabilidad del material y valorar el gasto correspondiente, así como recomendaciones para el achique de la excavación. Se reflejarán los resultados de los ensayos químicos realizados para determinar la agresividad de los suelos al hormigón hidráulico y al acero, reflejando su posible agresividad y recomendaciones al respecto. Se darán los coeficientes de permeabilidad de los diferentes tipos de suelos que se encuentran cercanos a la superficie (después de realizar el movimiento de tierra), con vistas al diseño del drenaje.

Por cada Objeto de Obra se dará la Capacidad Soportante Admisible, el nivel y el área de cimentación recomendado, los asientos absolutos y diferenciales que se espera se produzcan para la presión admisible recomendada. Se darán recomendaciones acerca del equipo a emplear en las excavaciones, así como recomendaciones sobre taludes (estabilidad de los mismos); en caso de requerir protección, su tipo y altura, esto particularmente en los objetos que presentan fosos. Con vistas al diseño de los viales y de los parqueos, se asumirá el CBR del terreno de cimentación de la vía o parqueo y se darán recomendaciones del laboreo a ejecutar antes de situar el pavimento. De los materiales de préstamos se expresarán los volúmenes investigados, así como se darán las curvas Proctor (Estándar y Modificado) y de CBR de los materiales por frente, sus clasificaciones HBR y recomendaciones sobre la humedad, densidad y CBR a considerar para los materiales y los lugares de pavimento o explanación en que deben emplearse, asimismo, se recomendará el espesor de capa y el número de pasadas del compactador, además de su tipo y tonelaje. Del estudio del Sistema de Lagunas, se ofrecerán los coeficientes de permeabilidad del subsuelo, el tipo de material a excavar y el existente en la base de la laguna, el equipo recomendado para realizar las excavaciones, el laboreo de la capa superior del material natural en la base de la excavación, se recomendará el material a emplear para impermeabilizar el fondo de la laguna y los taludes, así como el ángulo recomendable de éstos. Se dará la curva Proctor del material, la humedad y densidad recomendada, el coeficiente de permeabilidad para esa humedad. Se determinará el espesor total de material impermeable, las características del equipo de compactación a emplear, el espesor de la capa suelta y compactada, el número de pasadas del compactador, así como otras recomendaciones para la construcción. Además se entregará un resumen con todos los ensayos realizados. Se darán los módulos de deformación asumidos de los materiales por capa por debajo del nivel de desplante de los cimientos, reflejándose cualquier asunto que resulte de interés al respecto.

Se reflejarán en el informe las experiencias de cimentación realizadas en la zona. Se entregarán los anexos al informe siguientes: 

Plano de microlocalización, escala 1:1 000 en que se sitúen los Objetos de Obra y los sondeos realizados para esta etapa de investigación, así como cualquier otro sondeo de las etapas anteriores que se encontrarán en el área de ubicación de la microlocalización.



Plano con coordenadas nacionales a escala apropiada con la ubicación de los bancos de préstamo y localización de los lugares en que se realizarán las calicatas.



Plano escala 1:10 000 ó 1:5 000 en que se sitúen las zonas en que se construirán las lagunas del sistema de residuales, con situación de los lugares en que se realizaron las calas.



Columnas litológicas de los sondeos realizados, reflejando la descripción tacto visual de los materiales detectados, su clasificación de acuerdo al SUCS, en caso de que por la característica de los materiales se hubiera realizado, el número de golpes por pie de la cuchara normal, el tipo de muestreador empleado en los materiales semi rocosos y rocosos, el tanto por ciento de recuperación obtenido, las profundidades a las que en caso de que fuera necesario se tomaron muestras inalteradas y el tipo de muestreador empleado, la profundidad a la que se haya detectado el nivel o niveles de agua, la profundidad de las posibles fugas de agua, de las caídas de muestreador, en caso de que se produjesen, etc.



Se entregarán cortes geológicos en distintas secciones del área fundamentalmente por Objeto de Obra.



Gráfico de las granulometrías de los materiales de préstamo.

1.1.3.5 Resumen del informe. 

Columnas litológicas.

 Perfiles ingeniero-geológicos señalados en el plano de situación de calas. Para cada tipo de suelo que aparezca en las columnas litológicas deben brindarse los siguientes datos:  Clasificación general de los suelos, según el sistema AASHO.  Granulometría del suelo en %.

 Plasticidad del suelo. Límite de Atterberg en %. - Límite líquido. - Límite plástico. - Índice de plasticidad.  Humedad en %.  Densidad natural en g/m3.  Densidad seca en g/m3.  Peso específico en g/m3  Saturación en %.  Relación de vacíos (adimensional).  Índice de consistencia.  Angulo de fricción interna en grados.  Cohesión en kg/cm2.  Capacidad de carga para los distintos estratos.  Información sobre experiencia de cimentación en la zona.  Características hidrológicas de la zona.  Nivel del manto freático (Referido al levantamiento altimétrico de la zona)  Análisis químico de las aguas subterráneas, si las mismas pueden tener incidencias en las cimentaciones.  Características geológicas desfavorables en el área (fallas, tectonismo, carso, suelos expansivos, etc.)  Recomendación de profundidad de cimentación en cada zona.  Espesor de la capa vegetal.  Permeabilidad del suelo  Resistividad eléctrica del terreno ( Ohm-cm)  Coeficiente de balasto.  Módulo de cortante o dinámico.  Coeficiente de Poisson.  Velocidad de propagación de las ondas de corte (m/s)  Coeficiente de fricción del suelo - cimiento.  Adhesión del suelo – cimiento.  Sensibilidad

Todas

las

perforaciones

planimétricamente

como

deben

estar

situadas

altimétricamente,

en

en

un

plano

concordancia

tanto

con

el

levantamiento topográfico de la zona. Es muy importante conocer la cota altimétrica donde se comienza la perforación. También es necesario que se entreguen los parámetros representativos de cada capa de suelo que se encuentren en las perforaciones que se realicen, es decir, de acuerdo al número de muestras ensayadas se deben brindar los parámetros característicos de cada tipo de suelo, utilizando para ello los métodos estadísticos correspondientes. Con vista a

trazar la curva de

Deformación Unitaria Vs Tensión Efectiva que se obtiene a partir del Ensayo Triaxial, aplicando los diferentes escalones de cargas según establece la norma. 1.1.4 Terraplén de pruebas. Es una obra de movimiento de tierra que se realiza como parte de la investigación geotécnica del suelo como material de construcción, con la finalidad de conocer los parámetros de compactación más eficientes de un suelo, de acuerdo con las características de un compactador determinado y las condiciones de trabajo del suelo. 1.1.4.1

Aprobación del material a emplear.

Se comprobará si el material a utilizar corresponde, según sus características de compactación, con el aprobado por el proyecto de la obra. Para ello se tomarán varias muestras de la zona de préstamo o donde esté ubicado el material, con vistas a determinar las siguientes características: - Humedad natural del suelo (w). - Humedad óptima para la energía de compactación seleccionada (wo). - Peso específico seco máximo para la energía de compactación seleccionada (gd máx.). 1.1.4.2 

Preparación previa del trabajo

Se verificarán los parámetros del equipo de compactación según las especificaciones del fabricante y en caso del compactador neumático es fundamental calcular el peso específico húmedo de la arena utilizada como lastre, exigiendo que se humedezca cada día al amanecer y si existe mucha evaporación, también al medio día, para conocer la masa

real o masa bruta del compactador neumático, que es la masa neta del equipo vacío más el lastre de suelo utilizado en su llenado. También es necesario verificar la presión de inflado de los neumáticos del compactador cada cierto tiempo, la cual debe ser de alrededor de 80 lb/pulg² a 100 lb/pulg² o sea aproximadamente de 5,6 kg/cm² a 7 kg/cm² en cada neumático. 

Se escoge el área de trabajo, preferentemente dentro de la obra, con dimensiones mínimas de 10 m x 50 m para ejecutar los terraplenes de prueba requeridos, seleccionándose uno o varios espesores de capa suelta según el caso y teniendo en cuenta los espesores mínimos planteados en la NC 158:2002.



La base o fundamento del terraplén será de suelo poco compresible y sin materia orgánica, teniendo que ser nivelado y bien compactado previamente, de manera que el compactador no deje huellas visibles en el suelo.



En dependencia del rango de humedad natural y el valor de humedad óptimo representativo se definirá si el suelo requiere un tratamiento previo de secado o riego de agua para utilizarlo, o se utiliza directamente por ser semejantes los valores de humedad natural a los de la humedad de trabajo requeridos, teniendo en cuenta la pérdida de humedad por explotación, transportación y tendido del material en el terraplén.



Es importante conocer la pérdida de humedad del suelo en la práctica, aunque como guía técnica inicial se utiliza generalmente en suelos arcillosos (1% - 2%) y en suelos arenosos (2%-3%).



En caso de que existan diferencias notables entre los parámetros de compactación de la humedad ( w ), la humedad óptima ( wo ) y el peso específico seco máximo ( gd máx. ) de la investigación y las obtenidas en la verificación, es necesario que el Investigador defina la estrategia a seguir, siendo la mejor, el chequeo de las propiedades físicas de los suelos en el préstamo.

1.1.4.3 

Ejecución del terraplén de prueba

Se inicia la explotación del préstamo, incluyendo la transportación del material y su colocación en la zona seleccionada para el terraplén.



El material se colocará en pilas y será tendido mediante motoniveladora, de acuerdo al espesor de capa suelta deseado, hasta cubrir toda el área de prueba.



Una vez extendido y nivelado el suelo en toda el área del terraplén, se verificará la humedad del suelo mediante un método rápido de la determinación de la humedad ya sea el método establecido según la NC 54-140:86, mediante el Speedy o el equipo de isótopo radiactivo , realizando un mínimo de 5 ensayos, de manera que si falta humedad le sea añadida el agua requerida o si tiene exceso de humedad sea secado mediante escarificación y movimiento del material expuesto al aire y al sol.



El espesor de capa suelta establecido se garantizará introduciendo una varilla metálica graduada en diferentes lugares del terraplén, no menos de 3 lugares por cada sección o área de cada ciclo de pasadas del compactador. Otro método puede ser mediante un cordel de nylon estirado a una altura previamente indicada en diferentes estacas de madera ubicadas a ambos lados del terraplén.



Se indicará el límite de las diferentes secciones del terraplén mediante estacas de madera ubicadas en ambos lados del mismo , utilizándose generalmente la secuencia de ( 2-4-8-12-16 ) pasadas del compactador en cada sección, permitiéndose eliminar la primera y/o la última sección, en dependencia del tipo de compactador utilizado.



La velocidad del compactador será de 5 km/h que es aproximadamente 1m/s para poder obtener buena efectividad en la energía de compactación.



Se iniciará la compactación con el equipo seleccionado a partir de un extremo del terraplén y desde uno de los bordes, en línea recta hacia el extremo opuesto, retornando en marcha atrás durante la siguiente pasada, de manera que el desplazamiento del compactador sea entre 1/3 y ¼ del ancho del compactador, o sea, de solape entre una pasada y la otra; entendiéndose como una pasada el tránsito del equipo en un solo sentido.



Este proceso se continúa en todo el área del terraplén correspondiente a la primera sección de pasadas, de manera que después de concluida la misma, el compactador dejará de trabajar en dicha sección, ubicada al final del terraplén y así consecutivamente, de modo que van quedando terminadas las primeras secciones desde el final del terraplén y se continúa en las otras secciones, terminando por el inicio del terraplén que corresponde con la sección de mayor número de pasadas.



De cada préstamo o zona de explotación y para cada tipo de suelo se ejecutarán los espesores de capa suelta requeridos según las características de la obra, de modo que permita una mejor evaluación para definir los parámetros del espesor de la capa suelta y el número de pasadas del compactador más eficiente desde el punto de vista técnico y económico.

1.1.4.4

Pruebas de control.

 Se realizarán pruebas de humedad y peso específico de la masa de suelo

al

final

de

cada

ciclo

de

pasadas

del

compactador,

determinándose como criterio de ubicación de dichas pruebas el de perfiles diagonales o en forma de tres bolillos, creando perfiles en diagonal al eje de la obra, con un mínimo de 5 muestras por sección, teniendo que incrementarse hasta un máximo de 9 muestras cuando el suelo es heterogéneo.  Para la determinación del peso específico de la masa del suelo húmedo in situ se utilizarán los métodos conocidos según la NC 60:2000, de manera que abarque no menos de las 2/3 partes del espesor de la capa compactada. 1.1.4.5

Informe de los resultados

 Se plantea la ubicación del préstamo utilizado con relación a la obra en cuestión, adjuntando un mapa o croquis de la zona, donde se refleje la distancia y estado del camino a recorrer para el traslado de los materiales.  Se plantean las características de los suelos empleados, acorde con la investigación previa del préstamo, los obtenidos en su verificación para su explotación y los valores representativos seleccionados para el 100% de compactación, incluyendo la humedad de trabajo exigida.  Metodología tecnológica utilizada para la ejecución de los terraplenes de prueba, incluyendo los métodos utilizados para obtener los valores de peso específico húmedo de la masa de suelo ( gf ) , peso específico seco de la masa de suelo (gd ) y la humedad (w).  Resultado del trabajo obtenido en cada análisis de prueba ejecutado, detallando los valores promedios en cada sección o ciclo de pasadas del compactador para cada espesor de capa suelta utilizado y análisis de los gráficos requeridos para seleccionar los mejores parámetros de

eficiencia técnico – económica (espesor de capa suelta y número de pasadas del compactador fundamentalmente).  Recomendación respecto a la metodología de trabajo a establecer en la obra para mantener las características de los materiales o suelos utilizados, tales como: humedad del suelo, rango granulométrico o de plasticidad del suelo y verificación de las mismas cada determinado volumen de material utilizado.  Definir si el compactador utilizado resultó eficiente, donde en caso negativo se requiere una argumentación al respecto y la propuesta del compactador adecuado.  Recomendación del método de compactación y control a emplear según el tipo de suelo y su conveniencia productiva, a partir de los criterios fundamentales emitidos en el informe.

ANEXO A Sistema unificado de clasificación de suelos División principal Fracción fina

Grava

5%

Suelos de grano grueso

Plasticidad

Símbolo del Grupo

Requisitos suplementarios Cu y Cc Cu Cu Cu

4y1 4y1 4y1

Cc Cc Cc

3 3 3

No plástico

GW GP GW-GM

Cu

4y1

Cc

3

Plástico

GW-GC

Cu

4y1

Cc

3

No plástico

GP-GM

Cu

4y1

Cc

3

Plástico

GP-GC GM GC SW SP SW-SM

5%-12 %

12 % 5%

Cu 6 y 1 Cu 6 y 1 Cu 6 y 1

Cc Cc Cc

3 3 3

No plástico Plástico No plástico

Cu

6y1

Cc

3

Plástico

SW-SC

Cu

6y1

Cc

3

No plástico

SP-SM

Cu

6y1

Cc

3

Plástico

SP-SC

No plástico Plástico

SM SC

Arena

5%-12 %

12 %

-

Nombre del suelo

Grava Grava Grava limo Grava arcilla Grava limo Grava arcilla Grava Grava Arena Arena Arena limo Arena arcilla Arena limo Arena arcilla Arena Arena

bien graduada mal graduada bien graduada con bien graduada con mal graduada con mal graduada con limosa arcillosa bien graduada mal graduada bien graduada con bien graduada con mal graduada con mal graduada con limosa arcillosa

Sistema unificado de clasificación de suelos

Arcilla y limo Arcilla y limo

Suelos de grano fino

División principal

Requisitos suplementarios LL 50 %

50 %

Suelos altamente orgánicos

IP IP IP IP IP IP IP

IP 7 y sobre o arriba de la línea “A” 4 o debajo de la línea “A” 4 IP 7 4 y sobre o arriba de la línea “A” 4 o debajo de la línea “A” sobre o arriba de la línea “A” debajo de la línea “A” sobre o arriba de la línea “A”

Símbolo del Grupo CL ML CL-ML OL CH MH

Arcilla poco plástica Limo Arcilla limosa Arcilla orgánica Limo orgánico Arcilla muy plástica Limo plástico Arcilla orgánica

OH

IP debajo de la línea “A” Estos suelos están compuestos principalmente por materia orgánica, de color carmelita oscuro a negro y olor orgánico

Nombre del suelo

Limo orgánico

Pt

Turba

ANEXO B Clasificación de suelos para obras del transporte Suelos granulares 35 % o menos pasa por el tamiz 75 µm ( tamiz 200 )

Clasificación general

A-3*

A-1

Clasificación en grupos

Suelos limo arcillosos más del 35 % pasa por el tamiz 75 µm ( tamiz 200 )

A-2

A-4

A-5

A-6

A-7

36 min

36 min

36 min

36 min

Granulometría (% que pasa)

tamiz 2 mm (No 10 ) tamiz 425 µm (No 40) tamiz 75 µm (No 200) Características plásticas

50 máx. 51 min 25 máx. 10 máx. 35 máx.

Límite líquido (%). Índice de plasticidad (%) Índice de grupo

6 máx.

40 máx. 41 min 40 máx. 41 min 10 máx. 10 máx. 11 min 11 min 8 máx. 12 máx. 16 máx. 20 máx.

NP 4 máx.

Comportamiento general como subrasantes

De excelente a bueno

De regular a malo

Clasificación de suelos para obras del transporte Suelos granulares 35 % o menos pasa por el tamiz 75 µm ( No 200 )

Clasificación general Clasificación en Grupos

A-1

A-3*

A-1-a A-1-b

Granulometría (% que pasa) tamiz 2 mm (No 10) o tamiz 425 µm (N 40) o tamiz 75 µm (N 200)

50 máx. 30 máx. 50 máx. 51 min 15 máx. 25 máx. 10 máx.

Suelos limo arcillosos más del 35 % pasa por el tamiz 75 µm ( No 200 )

A-2

A-4

A-2-4 A-2-5 A-2-6

A-2-7

35 máx.

35 máx.

35 máx.

35 máx.

40 máx. 10 máx.

41 min 10 máx.

40 máx. 11 min

A-5

A-6

A-7

A-7-5 A-7-6

36 min

36 min

36 min

36 min

40 máx. 10 máx.

41 min 10 máx.

40 máx. 11 min

41 min 11 min

8 máx.

12 máx.

16 máx.

20 máx.

Características plásticas Límite líquido % Índice de plasticidad % Índice de grupo

Suelos que forman fundamentalmente estos grupos

Comportamiento general como subrasantes

6 máx.

NP

0

0

Fragmentos de piedra, grava y arena

Arena fina

0

41 min 11 min

4 máx.

Grava y arena limosas o arcillosas

De excelente a bueno

Suelos limosos

Suelos arcillosos

De regular a malo

          

BIBLIOGRAFÍA. Juárez Badillo Eulalio y Rico Rodríguez A. Mecánica de suelos, Tomo l – 1961. George B. Sowers y George F. Sowers, Introducción a la Mecánica de Suelos y cimentaciones, 1975. NC 10:1998. Geotecnia. Preparación de muestras. NC 11:1998. Geotecnia. Métodos de ensayos de carga sobre placa en suelos. NC 14:1998. Método de conservación y transportación de muestras de suelos y rocas. NC 58:2000. Geotecnia. Determinación del Límite Líquido, Límite Plástico e índice de Plasticidad de los suelos. NC 59:2000. Geotecnia. Clasificación geotécnica de los suelos. NC 63:2000. Clasificación de los suelos para obras del transporte. NC 157:2002. Determinación del índice CBR in situ. NC 158:2002. Terraplén de prueba. NC 324:2004. Geotecnia. Toma de muestras inalteradas de suelo con muestreadores de paredes finas (ASTM D-1587-83, MOD).

Elaborado por: Ing. Ángel Fernández Torrella. Especialista en Proyectos. IPROYAZ. UEB Centro-Este.