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ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE DISEÑO Y ESTABILIZACION DE TALUDES EN EL TRAMO 5 Y 6, PROYECTO VIAL RUTA DEL SOL, SECTOR 2

PUERTO SALGAR-SAN ROQUE.

CASTRO SANCHEZ EMERSON

UNIVERSIDAD DE SANTANDER - UDES

ESCUELA INTERNACIONAL - FACULTAD DE POSTGRADOS

BUCARAMANGA

2014

ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE DISEÑO Y ESTABILIZACION DE TALUDES EN EL TRAMO 5 Y 6, PROYECTO VIAL RUTA DEL SOL, SECTOR 2

PUERTO SALGAR-SAN ROQUE

Trabajo de grado para optar el título de especialista en Geotecnia Ambiental

Director:

María Lucia Sierra Sierra

Socióloga, Especialista en Métodos y Técnicas de Investigación Social, Especialista en Gerencia Pública, Especialista en Administración de la

informática educativa.

UNIVERSIDAD DE SANTANDER - UDES

ESCUELA INTERNACIONAL DE POSTGRADOS

BUCARAMANGA

2014

ÍNDICE

GLOSARIO ........................................................................................................... 10

RESUMEN............................................................................................................ 13

ABSTRAC............................................................................................................. 14

INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 15

1. OBJETIVOS ..................................................................................................... 16

1.1. OBJETIVOS GENERALES. ........................................................................... 16

1.2. OBJETIVO ESPECÍFICO............................................................................... 16

2. LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO. .................................................. 17

3. MARCO TEÓRICO ........................................................................................... 19

3.1. ANTECEDENTES. ........................................................................................ 19

3.2. CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DE LAS ROCAS ............................ 19

3.2.1. Rocas Igneas. ............................................................................................. 19

3.2.2. Rocas Sedimentarias .................................................................................. 20

2.2.3. Rocas Metamórficas. .................................................................................. 21

3.3. CARACTERISTICAS DE SUELOS. ............................................................... 21

3.3.1. Suelo residual. ............................................................................................ 21

3.3.2. Depósitos aluviales. .................................................................................... 21

3.4. ELEMENTOS GEOTECNICOS DE TALUDES. ............................................. 22

3.4.1. Talud........................................................................................................... 23

3.4.2. Partes de un Talud...................................................................................... 23

3.5. TALUDES EN SUELOS ................................................................................. 25

3.6. TALUDES EN ROCA ..................................................................................... 26

3.6.1. Estabilidad del macizo rocoso ..................................................................... 26

3.6.2. Calidad del macizo de roca ......................................................................... 27

3.6.3. Discontinuidades en macizo de roca. .......................................................... 27

3.6.3.1. Sistema de diaclasas ............................................................................... 28

3.6.3.2. Parámetros de las discontinuidades......................................................... 28

3.7. MECANISMOS DE FALLA EN MACIZOS DE ROCA..................................... 29

3.7.1. Rotura plana. .............................................................................................. 29

3.7.2. Rotura en cuña ........................................................................................... 31

3.7.3. Falla por volteo. .......................................................................................... 33

3.7.4. Rotura por pandeo. ..................................................................................... 34

3.7.5. Rotura curva. .............................................................................................. 34

3.8. FACTORES INFLUYENTES EN LA INESTABILIDAD DE LOS TALUDES. ... 35

3.9. MEDIDAS DE REMEDIACION Y ESTABILIZACION. .................................... 36

3.9.1. Diseño de revegetalización. ........................................................................ 38

3.9.1.1. Limitaciones de la protección vegetal. ...................................................... 38

3.9.1.2. Selección de especies vegetales. ............................................................ 39

3.10. BIOINGENIERIA. ......................................................................................... 39

3.11. RECOMENDACIONES EN LA FASE DE CONSTRUCCIÓN. ...................... 40

4. METODOLOGÍA ............................................................................................... 42

4.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN............................................................................ 42

4.2. POBLACIÓN Y MUESTRA ............................................................................ 42

4.3. TRABAJO DE CAMPO .................................................................................. 43

4.4. PROCESO METODOLOGICO. ..................................................................... 43

5. ANALISIS DE INFORMACION ......................................................................... 46

5.1. ASPECTOS DE LA FASE DE DISEÑO TRAMO 5. ........................................ 46

5.1.1. Talud del PR 57+950 ................................................................................ 47

5.1.1.1. Geología y parámetros geotécnicos. ........................................................ 47

5.1.1.2. Características diseño del talud. ............................................................. 49

5.1.2. Talud del PR 61+400 ................................................................................ 49


5.1.2.2. Características diseño del talud. ............................................................. 51

5.2. ASPECTOS DE LA FASE DE DISEÑO TRAMO 6. ........................................ 52

5.2.1. Talud PR 71+550. ....................................................................................... 53


5.2.1.2. Características diseño del talud. .............................................................. 55

5.2.2. Talud PR 72+130. ....................................................................................... 56



5.2.3. Talud PR 75+170. ....................................................................................... 58



5.2.4. Talud PR 77+830. ....................................................................................... 62



5.2.5. Talud PR 82+100. ....................................................................................... 64



5.3. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS Y ESTABILIDAD EN TRAMO 5. ................. 67

5.3.1. Talud PR 57+950. ....................................................................................... 67

5.3.2. Talud PR 61+400. ....................................................................................... 69

5.4. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS Y ESTABILIDAD EN TRAMO 6. ................. 71

5.4.1. Talud PR 71+550. ....................................................................................... 71

5.4.2. Talud PR 72+130. ....................................................................................... 76

5.4.3. Talud PR 75+170 ........................................................................................ 82

5.4.4. Talud PR 77+830 ........................................................................................ 88

5.4.5. Talud PR 82+100. ....................................................................................... 93

6. PROCESO DE HIDROSIEMBRA TRAMOS 5 Y 6. ........................................... 96

6.1. PROBLEMÁTICAS OBSERVADAS EN LA HIDROSIEMBRA. ..................... 103

6.2. NUEVO PROCEDIMIENTO EN HIDROSIEMBRA. ...................................... 104

7. ALTERNATIVAS DE SOLUCION. .................................................................. 108

8. CONCLUSIONES. .......................................................................................... 111

9. RECOMENDACIONES. .................................................................................. 112

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 113

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Localización general de la zona del proyecto. ........................................ 17

Figura 2. Localización de los tramos 5 y 6. ........................................................... 18

Figura 3. Inclinación recomendada en zona de corte. .......................................... 41

Figura 4. Geología general en el tramo 5. ............................................................. 46

Figura 5. Geología en el talud PR 57+950. ........................................................... 47

Figura 6. Detalle Geología del talud PR 57+950. .................................................. 48

Figura 7. Diseño constructivo del Talud Tramo 5_PR 57+950. ............................. 49

Figura 8. Geología en el talud 61+400. ................................................................. 50

Figura 9. Detalle de Geología en el talud 61+400. ................................................ 50

Figura 10. Diseño constructivo del Talud Tramo 5_PR 61+400. ........................... 51

Figura 11. Geología general del tramo 6. .............................................................. 52

Figura 12. Geología en el talud 71+550. ............................................................... 54

Figura 13. Detalle de geología en el talud 71+550. ............................................... 54


Figura 15. Detalle de Geología en el talud 72+130. .............................................. 57


Figura 17. Detalle Geología en talud 75+170. ....................................................... 59

Figura 18. Aglomerado Volcánico, Formación Noreán. ......................................... 59

Figura 19. Contacto Rocas Jurásicas y depósitos Cuaternarios. .......................... 60


Figura 21. Geología talud 77+830......................................................................... 62


Figura 23. Geología del talud 82+100. .................................................................. 64

Figura 24. Detalle Contacto litológico de Arenas, Limos areno-gravosos. ............. 65

Figura 25. Detalle de litologías reconocidas. ........................................................ 65


Figura 27. Estado actual del PR 57+950 .............................................................. 67

Figura 28. Caída de rocas a berma y cuentas. ..................................................... 68

Figura 29. Erosión puntual en talud. ..................................................................... 68

Figura 30. Estado actual del PR 61+400............................................................... 69

Figura 31. Cuneta en la parte inferior del talud PR 61+400. ................................. 70

Figura 32. Disposición de vías en el proyecto. ...................................................... 71

Figura 33. Perdida de bermas y cunetas de las terrazas. ..................................... 72

Figura 34. Estado actual del talud. ........................................................................ 73

Figura 35. Desprendimiento de material bajo agromantos. ................................... 74

Figura 36. Inadecuado manejo aguas escorrentía. ............................................... 75

Figura 37. Obstrucción en cuneta vertical. ............................................................ 75

Figura 38. Panorámica 1 taludes del 71 y 72. Norte a Sur. ................................... 77

Figura 39. Panorámica 2 taludes del 71 y 72. Sur a Norte. .................................. 77

Figura 40. Estado actual del talud PR 72+130. ..................................................... 79

Figura 41. Desprendimiento y acumulados de materiales. .................................... 80

Figura 42. Obstrucción de cunetas verticales. ...................................................... 80

Figura 43. Antigua estructura de cuneta vertical. .................................................. 81

Figura 44. Apertura de cajón para la vía. .............................................................. 82

Figura 45. Cajón de vía estabilizado con concreto lanzado. ................................. 83

Figura 46. Pernos anclados y drenes.................................................................... 83

Figura 47. Talud costado derecho perforado para colocar anclajes. ..................... 84

Figura 48. Cunetas parte alta costado izquierdo talud PR 75+170. ...................... 85

Figura 49. Parte baja costado izquierdo talud PR 75+170. ................................... 85

Figura 50. Parte alta costado derecho talud PR 75+170. ...................................... 86

Figura 51. Anclaje sobre el talud. .......................................................................... 87

Figura 52. Aspecto general del talud PR 77+830. ................................................. 88

Figura 53. Malla eslabonada colmatada de material. ............................................ 89

Figura 54. Talud después de retirada la malla eslabonada. .................................. 90

Figura 55. Colmatación en alcantarilla y abundante vegetación en cunetas. ........ 91

Figura 56. Detalle del tamaño de gravas desprendidas desde el talud. ................ 92

Figura 57. Crecimiento de vegetación en parte baja del talud. .............................. 92

Figura 58. Estado actual del talud PR 82+100. .................................................. 93

Figura 59. Erosión en contacto litológico. ............................................................. 94

Figura 60. Detalle de la magnitud de proceso erosivo. ......................................... 95

Figura 61. Aplicación proceso de Hidrosiembra .................................................... 97

Figura 62. Aplicación proceso de Hidrosiembra .................................................... 97

Figura 63. Instalación Prueba con manto TMR500 y Geomalla R50. .................... 99

Figura 64. Geomanto TMR-500 y Geomalla fibra de vidrio R-50......................... 100

Figura 65. Inspección talud PR 72+130 (Julio 25 de 2013). ................................ 101

Figura 66. Inspección talud PR 72+130 (Agosto 29 de 2013). ............................ 101

Figura 67. Inspección en Talud PR 72+130. (Agosto 29 de 2013). ..................... 102

Figura 68. Inspección talud PR 72+130 (Septiembre 18 de 2014). ..................... 103

Figura 69. Panorámica de talud revegetalizado con leguminosa Kudzu. ............ 106

Figura 70. Detalle de aplicación de Kudzu en el talud. ........................................ 106

Figura 71. Detalle del talud y nueva revegetalización. ....................................... 107

LISTA DE TABLAS.

Tabla 1. Tipos principales de discontinuidades es macizos rocosos. .................... 27

Tabla 2. Factores influyentes en la inestabilidad de los taludes. ........................... 35

Tabla 3. Medidas de remediación y estabilización. ............................................... 36

Tabla 4. Ventajas y desventajas de los diversos tipos de plantas. ........................ 39

Tabla 5. Detalle del proceso metodológico. .......................................................... 43

Tabla 6. Resumen de propiedades geotécnicas talud PR 57+950. ....................... 48




Tabla 10. Resumen de propiedades geotécnicas talud PR 75+170. ..................... 61



Tabla 13. Formula usada en el proceso de Hidrosiembra de CONSOL. ............... 96

Tabla 14. Aplicación de hidrosiembra para los taludes del proyecto ..................... 98

Tabla 15. Segunda prueba de hidrosiembra en el PR 72+130. ........................... 102

Tabla 16. Resumen estado actual taludes del estudio. ....................................... 104

Tabla 17. Formula rediseñada para proceso de Hidrosiembra. ........................... 105

Tabla 18. Alternativas de solución para cada talud del estudio. .......................... 108

LISTA DE ILUSTRACIONES.

Ilustración 1. Nomenclatura y partes generales de taludes y laderas. ................... 24

Ilustración 2. Tipos de superficies de rotura en suelos. ......................................... 25

Ilustración 3. Esquema general de la falla planar. ................................................. 30

Ilustración 4. Condicionantes requeridas para que ocurra falla planar en roca. .... 31

Ilustración 5. Esquema general de la falla en cuña. .............................................. 32

Ilustración 6. Condicionantes para que ocurra la falla en cuña. ............................ 32

Ilustración 7. Esquema de la falla por volteo. ........................................................ 33

GLOSARIO

Aguas subterráneas. Flujo de aguas por debajo la superficie de un terreno.

Aislamiento. Franja mínima de terreno medida horizontalmente desde un punto crítico de control (pié o corona de talud, borde de cañada, línea de inundación, etc.) hasta el sitio donde se permite localizar los muros de cerramiento, o el paramento de las edificaciones más cercanas a los taludes o cauces.

Estudio geológico. Análisis de la geología del terreno, realizado de acuerdo a los criterios contenidos en las presentes Normas técnicas.

Estudio geomorfológico. Análisis de los procesos geomorfológicos que afectan la estabilidad de un terreno, realizado de acuerdo a los criterios contenidos en las presentes Normas técnicas.

Estudio geotécnico. Es un estudio realizado por un Ingeniero Geotecnista, de acuerdo a las Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo resistentes vigentes en la República de Colombia y de acuerdo a los criterios contenidos en las presentes Normas técnicas.

Eventos sísmicos. Movimientos ondulatorios de la corteza terrestre originados en causas naturales.

Factor de seguridad. Relación entre las fuerzas que ayudan a la estabilidad del terreno y las que producen su inestabilidad.

Falla activa. Es una falla que ha tenido desplazamientos en la superficie del terreno durante el Holoceno (aproximadamente los últimos 11.000 años) y por lo tanto, existe la amenaza de afectar las estructuras que se construyen sobre ella.

Falla geológica. Fractura en el basamento rocoso en la cual se han producido desplazamientos a lado y lado de la fractura. La falla puede ser detectada directamente en campo o inferida mediante análisis de fotografías aéreas, ensayos geofísicos, etc.

Inestabilidad. Proceso en el cual los materiales geológicos como el suelo o rocas representan baja capacidad de resistencia a esfuerzos externos e incluso a su propio peso, como consecuencia de saturación por agua, presión de poros u otros agentes que disminuyen su resistencia.

Mapa de amenaza geotécnica. Mapa que muestra el nivel y las áreas de afectación de una determinada amenaza geológica, geotécnica o hidrológica.

Mapa de zonificación geotécnica. Mapa de las áreas que de acuerdo a los estudios técnicos realizados poseen determinadas limitaciones de origen geológico, geotécnico o hidrológico.

Nivel de amenaza. Magnitud relativa o gravedad de un fenómeno capaz de producir un riesgo. El nivel de amenaza debe definirse de acuerdo a los criterios contenidos en las presentes normas técnicas.

Norma invias. Normas técnicas aprobadas por el Instituto nacional de Vías, del Ministerio del Transporte de la república de Colombia.

Obras de mitigación de la amenaza. Son aquellas obras que conducen a reducir la amenaza y el riesgo a niveles aceptables

Pendiente del talud. Identifica el ángulo o nivel de conformación del talud natural o artificial con respecto a la horizontal; se puede medir en grados, ángulo, porcentaje o relación horizontal/vertical.

Permeabilidad. Factor que mide la resistencia de los materiales al libre flujo del agua, y puede definir el régimen de aguas subterráneas, concentración de corrientes, etc.

Pie del talud. Corresponde al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte inferior del talud. Un talud puede tener varios puntos de pié. Los criterios de las presentes normas deben cumplirse para todos y cada uno de los puntos de pié de talud identificados.

Piezómetros. Equipos instalados para medir las fluctuaciones del nivel freático de un acuífero en una localidad determinada.

POT. Plan de Ordenamiento territorial del Municipio en el cual se encuentra localizado el terreno.

Precisión cartográfica. Es el proceso cartográfico en el que previo estudio geológico y control de campo, se detalla en mapas a escalas 1:10000, 1:5000 y 1:2000 los contactos entre unidades geológicas, geomorfológicas y se define la distribución de las unidades geotécnicas identificadas en el mapa de zonificación geotécnica.

Relleno. Proceso de instalación y conformación de un depósito de terraplén de tierra, grava u otro material, el cual debe cumplir con ciertas condiciones mínimas de compactación.

Remoción en masa. Son todos los procesos en los cuales ocurre movimiento ya sea lento o rápido, de masas de materiales geológicos como rocas y suelos en áreas inestables del terreno, que se convierten en agentes que pueden causar daño a los bienes, infraestructura y personas.

Riesgo. Es una medida de la probabilidad de pérdida de vidas humanas, daño a las personas y pérdidas económicas causadas por un fenómeno natural o amenaza.

Sedimentación. Es la depositación de materiales de suelo transportados por las corrientes del agua o el viento.

Socavación. Degradación y descenso del fondo del cauce por efecto de altas velocidades erosionantes, generalmente cuando se presentan avenidas y crecientes.

Sondeo. Excavación profunda de forma circular realizada con equipos mecánicos, con el objeto de recuperar muestras de suelo y/o roca o conocer las propiedades de estos materiales

Superficie de falla. Zona dentro del talud que delimita la superficie probable de rotura o deslizamiento

Surcos. Canales en la superficie del terreno producidos por la erosión. La profundidad de los surcos es de menos de 30 centímetros. Los canales de profundidades mayores se les denominan como cárcavas.

Talud. Es una superficie inclinada del terreno. Las pendientes con ángulo superior a 30º con la horizontal y de altura total acumulada superior a tres metros se consideran como talud.

Traza de falla. Es la línea formada por la intersección de una falla y la superficie de la tierra y es la representación de la falla en el mapa geológico.

Zona de falla. Son las áreas de terreno localizadas a menos de 15 metros de las trazas de falla o áreas a distancias mayores, las cuales podrían ser afectadas por desplazamientos del terreno en el caso eventual del movimiento de la falla

RESUMEN

Titulo: ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE DISEÑO Y ESTABILIZACION DE TALUDES EN EL TRAMO 5 Y 6, PROYECTO VIAL RUTA DEL SOL, SECTOR 2 PUERTO SALGAR-SAN ROQUE. Autor: EMERSON CASTRO SANCHEZ. Geólogo UIS. Palabras claves: ruta del sol, taludes, hidrosiembra, inestabilidad, estabilidad. Descripción:

El proyecto Vial RUTA DEL SOL, fue estructurado atendiendo a diferentes obras según las complejidades de las regiones o municipios por los ocurre su trazado. En sus 528 Km en doble calzada se caracteriza principalmente tener sectores bajos e inundables y los pocos cortes para conformar terraplén se localizan unos kilómetros del sub tramo 5 y 6.

En el proyecto participaron diferentes consultores, y para el caso de los sub tramo 5 y 6; se hicieron los diseños de estabilidad de los taludes aplicando el software SLIDE. La Geología de la zona correspondía a depósitos Cuaternario semiconsolidados de tipo abanico aluvial constituido por gravas y arenas, y puntualmente un afloramiento de rocas de edad Jurasica. Los análisis y diseños fueron concluidos durante el 2010.

Desde noviembre del 2011 y primeros meses del 2012, fueron desarrollados los trabajos de movimientos de tierra y conformación de los taludes, pero durante la parte constructiva se realizaron cambios sin atender a un nuevo diseño totalmente evaluado desde el punto de vista de la estabilidad del talud.

De acuerdo a las revisiones en campo de la estabilidad de taludes se observó que durante la etapa de movimiento de tierras y conformación de taludes no se realizaron los mismos conforme el diseño. Esta situación ha generado serios problemas de inestabilidad de los materiales sin que hasta el momento se haya generado deterioro de la movilidad, pero con una tendencia al aumento de los procesos erosivos.

En campo, la evidencia de cunetas expuestas por la caída de materiales, la escorrentía de aguas lluvias y procesos fallidos de revegetalización; son los indicadores más relevantes que dan la magnitud de la complejidad.

Desde el punto de vista de garantizar la estabilidad de los taludes, se hace necesario realizar el análisis de condiciones de diseño estipuladas al inicio del proyecto y reevaluar frente a las condiciones actuales, porque solo de esta manera se puede llegar a entender cuál va a ser el comportamiento que van a tener los materiales y si van a considerar serios problemas para la movilidad.

ABSTRAC

Title: ANALYSIS OF THE CONDITIONS OF DESIGN AND CURRENT STATUS OF THE SLOPES IN TIER 5 AND 6, ROAD PROJECT "RUTA DEL SOL", SECTOR 2 PUERTO SALGAR-SAN ROQUE. Author: EMERSON CASTRO SANCHEZ. Geologist UIS. Key words: RUTA DEL SOL, SLOPE, HYDROSEEDING, INSTABILITY, STABILITY. Description:

The road project RUTA DEL SOL, was structured in response to different works according to the complexities of the regions or municipalities by the happens, your path. In its 528 km of dual carriageway is characterized mainly have low sectors, flood and the few slices to form embankment are located a few kilometers from the sub tier 5 and 6.

Participated in the project different consultants, and in the case of the sub tranche 5 and 6; were the designs of the stability of slopes by applying the software SLIDE. The geology of the area was a few consolidated deposits of quaternary alluvial fan type consisting of gravels and sands, and promptly an outcrop of rocks of Jurassic age. The analyzes and designs were completed during 2010.

Since November of 2011 and early months of 2012, were developed the work of earth movement and conformation of the slopes, but during the constructive part changes were made without regard to a new design fully evaluated from the point of view of the stability of the slope.

According to the revisions in the field of the stability of slopes it was noted that during the movement phase of land and shaping of slopes were not the same as the design. This situation has created serious problems of instability of the materials without that so far has been generated deterioration of mobility, but with a tendency toward an increase of the erosive processes.

In the field, the evidence of ditches exposed by the fall of materials, the runoff of stormwater and failed processes of revegetalización; they are the most relevant indicators that give the magnitude of the complexity

From the point of view of ensuring the stability of the slopes, it becomes necessary to carry out the analysis of design conditions stipulated at the beginning of the project and to reassess compared to current conditions, because only in this way you can get to understand what is going to be the behavior they are going to have the materials and if you are going to consider serious problems for mobility.

INTRODUCCIÓN

El proyecto Ruta del Sol, sector II, está comprendido desde el Kilómetro 34 de la ruta 4510 hasta el kilómetro 89 de la ruta 4515; el primero ubicado en el Municipio de Puerto Salgar y el segundo en la población de San Roque, Municipio de Curumaní; totalizando 528 km de vía Nueva y rehabilitación de la existente. Internamente el proyecto se divide en los sub tramos 1, 2A, 2B, 3, 4A, 4B, 5, 6, 7A y 7B.

Para la zona de estudio se tiene que los tramos a revisar en el presente estudio son el tramo 5 y 6. En el primero los cortes que se extienden desde el PR 58 hasta el 62; en el segundo los cortes se concentran desde el PR 71 hasta el PR 82.

Se hizo verificación documental para establecer la necesidad planteada y los diferentes tipos de obras y soluciones geotécnicas según los diseños y complejidades de sectores críticos o puntuales. Las obras de cortes y movimiento de tierras para conformar taludes se localizan en el tramo 5 y 6; y sobre los cuales el diseñador realizo según los estudios de campo un moldeamiento a través del software SLIDE para verificar la estabilidad de los taludes.

Con el trabajo de campo realizado se analizó que después de obtenidas las licencias se hizo intervención de los tramos de obra por parte de movimiento de tierras con el personal de producción. El esquema aplicado fue modificado con respecto al diseño sin evaluación de estabilidad del talud bajo las nuevas circunstancias.

El trabajo de campo también permitió identificar el estado actual de los taludes, que en su mayoría se puede definir como sectores que requieren obras adicionales o la implementación combinada de técnicas de remediación para evitar el deterioro total de la movilidad vehicular.

1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVOS GENERALES.

Realizar análisis de las condiciones iníciales de diseño y estabilización de los taludes de tramo 5 y 6, en el proyecto RUTA DEL SOL.

1.2. OBJETIVO ESPECÍFICO.

Analizar los parámetros Geológicos y Geotécnicos usados para el modelamiento de estabilidad a través del software SLIDE.

Identificar los parámetros de la fase de construcción aplicados durante la construcción de los taludes.

Identificar los elementos que actúan de forma desfavorable a la estabilidad del talud de acuerdo a los parámetros geológicos y geotécnicos.

Establecer por cada sector con inestabilidad si el talud fue construido de acuerdo al diseño o el tipo de cambio que fue realizado.

Evaluar la eficiencia en los procesos de hidrosiembra aplicados a los diferentes taludes del proyecto.

Recomendar obras o técnicas de remediación para los sitios considerados como de mayor complejidad por cambio de las condiciones iniciales de diseño.

2. LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO.

Figura 1. Localización general de la zona del proyecto.

Fuente: Datos del Proyecto.

La zona de estudio se localiza en el sur del Departamento del Cesar, en el municipio de Aguachica. El sub tramo 5 se extiende desde el kilómetro 58 a 62 sobre la ruta 4514. En el sub tramo 6 se extiende desde el kilómetro 71 a 78 sobre la ruta 4514. Para ubicar de forma general se puede indicar que la ruta 4514 comprende 100 Kilómetros desde el casco urbano del municipio de San Alberto hasta el corregimiento de la Mata en el municipio de la Gloria.

Figura 2. Localización de los tramos 5 y 6.

a) Tramo 6

b) Tramo 5

Fuente: Datos del Proyecto - imagen Google Earth.

3. MARCO TEÓRICO

3.1. ANTECEDENTES.

El trabajo de JARAMILLO C. (2010), describe una metodología aplicada para el análisis geotécnico de un deslizamiento ubicado en el Sur de Ecuador, Provincia de Loja.

El análisis comienza con la caracterización detallada de las evidencias de campo, toma de muestras para ensayos de laboratorio y aplicar unas herramientas de software que permita comparar valores del comportamiento de fenómeno de remoción en masa. Los datos obtenidos son la base para realizar las recomendaciones desde el punto de vista de obras de geotécnicas y de bioingeniería.

El trabajo de ESCOBAR T. (2011), realiza un análisis detallado de las condiciones mineralógicas de los suelos tropicales y las implicaciones de los parámetros geotécnicos especialmente los de succión y colapso. La zona de estudio para esta tesis en calidad de maestría abarco sobre la vía Medellín - Bogotá, los kilómetros de 41+500 a 49+200.

Por otro lado, el trabajo de tesis para maestría en Geotecnia de PALOMINO S. (2011), sobre la vía Bogotá- Medellín, entre los kilómetros 64+600 a 65+850; hace un análisis del tipo de obras diseñadas como solución a los sitios inestables previamente identificados en la fase de estudios. En este sector el principal problema de inestabilidad se presenta por las características geotécnicas reconocidas a las rocas lodosas (lutitas) y los coluviones de la región.

3.2. CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DE LAS ROCAS

3.2.1. Rocas Igneas.

Son las que se han originado a partir de un magma que, al enfriarse, se ha solidificado. Teniendo en cuenta las condiciones en que se produce esta solidificación, se distinguen tres tipos de rocas magmáticas:

Rocas ígneas plutónicas.- Son las que se forman cuando el enfriamiento tiene lugar a una gran profundidad. El proceso es lento y, por ello, todos los minerales cristalizados tienen un tamaño parecido. Por ejemplo, el granito blanco, el granito rosa y la sienita (esta última se diferencia del granito rosa en no tener cuarzo).

Rocas ígneas filonianas.- Son las que se forman cuando el magma se enfría en el interior de grietas. El enfriamiento es más rápido que en el caso anterior y suelen presentar un minerales que han cristalizado en cristales grandes rodeados de minerales que han cristalizado dando cristales pequeños. Podemos señalar el pórfido granítico y el pórfido sienítico.

Rocas ígneas volcánicas.- Son las que se forman cuando el magma sale al exterior por los volcanes y se enfría en el exterior. El enfriamiento es muy rápido y, debido a ello, normalmente sus componentes no tienen tiempo suficiente para cristalizar y formar minerales. Debido a ello forman una masa amorfa, como sucede en los vidrios volcánicos como la obsidiana y en las laves, o bien solo cristalizan unos cuantos minerales y los otras componentes quedan como una masa sin forma determinada, como pasa en la roca denominada basalto.1

3.2.2. Rocas Sedimentarias.

Son las rocas formadas por la unión de partículas sueltas, denominadas sedimentos, que se acumulan en los fondos de los valles, de los mares y de los océanos. Teniendo en cuenta el origen de estas partículas, se distinguen cuatro tipos de rocas sedimentarias denominados: detríticas, químicas, bioquímicas y orgánicas.

Detríticas. Son las rocas formadas por la compactación de partículas procedentes de la erosión de las montañas, debido al aire, la lluvia, los ríos, los glaciares, etc. Estos agentes desgastan el relieve, transportan las partículas arrancadas y, por último, las depositan en forma de capas horizontales, en lugares más o menos alejados de sus puntos de origen. Una vez depositadas allí y, mediante un proceso que dura millones de años denominado diagénesis, las partículas se unen entre si y originan los estratos de rocas sedimentarias detríticas.

Químicas. Son las rocas formadas por la unión de partículas surgidas dentro el agua como resultado de una reacción química. Así se forman la caliza de precipitación química y el yeso.

Bioquímicas. Son las rocas formadas por la compactación y cimentación de estos inorgánicas (esqueletos) de seres vivos, como por ejemplo conchas de moluscos, fragmentos de coral, caparazones de organismos microscópicos, etc. Todos estos organismos han fabricado sus esqueletos a partir de las sales disueltas y mediante reacciones químicas producidas dentro del organismo.

Orgánicas. Son las rocas formadas a partir de la acumulación de restos orgánicos de seres vivos. Ejemplos de estos restos orgánicos son los troncos y las hojas de especies vegetales que vivieron hace millones de años y que

1 JARAMILLO C, Victoria (2010). ANALISIS GEOTECNICO Y DISEÑO DE SOLUCIONES PARA EL DESLIZAMIENTO DETECTADO EN EL SECTOR DE LA QUEBRADA CHIRIMOYO.

quedaron sepultados bajo tierra, lo cual impidió su descomposición. Con el tiempo dieron lugar a los denominados carbones minerales.

2.2.3. Rocas Metamórficas.

Son las rocas formadas a partir de otras rocas ya existentes, cuando estas son sometidas a un aumento tal de presión o de temperatura, o de ambas variables a la vez, que, a consecuencia de ello, sus minerales, sin llegar a fundirse, se transforman en otros minerales, capaces de soportar las nuevas condiciones. Debido a ello, la nueva roca presenta una apariencia y unas propiedades diferentes de las de la roca inicial.

3.3. CARACTERISTICAS DE SUELOS.

3.3.1. Suelo residual.

Los depósitos de suelo residual son comunes en los trópicos, en Hawái y en el sureste de Estados Unidos. La naturaleza de un depósito de suelo residual dependerá generalmente de la roca madre. Cuando las rocas duras como el granito y el gneis sufren intemperismo, la mayor parte de los materiales tienden a permanecer en ese sitio. Esos depósitos tienen generalmente una capa superior de material arcilloso o de arcilla limosa debajo de la cual se encuentran capas de suelo limoso y/o arenoso. Debajo se encuentra generalmente una capa de roca parcialmente intemperizada y luego una roca sana. La profundidad de la roca sana puede variar ampliamente, aun dentro de una distancia de unos pocos metros.

A diferencia de las rocas duras, algunas rocas químicas como la caliza, están hechas principalmente de mineral de calcio (CaCO3). El yeso y la dolomita tienen grandes concentraciones de minerales dolomíticos [CaMg(CO3)2]. Esas rocas tienen grandes cantidades de materiales solubles, algunos de los cuales son removidos por el agua freática, dejando atrás la fracción insoluble de la roca. Los suelos residuales derivados de intemperización de rocas tipo calizas son casi todos de color gris; aunque de tipo uniforme, la profundidad de la intemperización puede variar considerablemente. Los suelos residuales inmediatamente arriba del lecho rocoso están normalmente consolidados.2

3.3.2. Depósitos aluviales.

Los depósitos de suelo aluvial son generados por la acción de corrientes de aguas y ríos, y la categoría que nos interesa por las implicaciones del estudio son los depósitos formados por corrientes interconectadas.

2 BRAJA M DAS. (1999). Principios de Ingeniería de Cimentaciones. Pag. 80.

Estas se caracterizan por ser de rápido flujo y alto gradiente. Son altamente erosivas y arrastran grandes cantidades de sedimentos. Debido al alto acarreo de fondo, un cambio pequeño en la velocidad del flujo ocasionara el depósito de sedimentos y así generara una compleja maraña de canales convergentes y divergentes separados por bancos e islotes de arena.

Los depósitos formados por corrientes interconectadas son muy irregulares en su estratificación y tienen un amplio rango de tamaños de grano. Características comunes en estos depósitos son3:

1. Los tamaños de grano varían generalmente entre los de grava y limos. Las partículas con tamaño asociados a las arcillas no se encuentran regularmente en estos depósitos.

2. Aunque el tamaño de los granos varía ampliamente, el suelo en una lente o bolsón dado es bastante uniforme.

3. En cualquier profundidad, la relación de vacios y el peso unitario pueden variar enormemente dentro de una distancia lateral de solo unos pocos metros.

3.4. ELEMENTOS GEOTECNICOS DE TALUDES.

En el siguiente apartado, se toman los principales conceptos de la Geotecnia para el entendimiento del comportamiento de los taludes y las condiciones que generan los procesos de fenómenos de remoción en masa.

Los deslizamientos producen cambios en la morfología del terreno, diversos daños ambientales, daños en las obras de infraestructura, destrucción de viviendas, puentes, bloqueo de ríos, etc. El volumen total de daños es superior al de los terremotos y las inundaciones. Sin embargo, un gran porcentaje de las pérdidas por deslizamientos son evitables si el problema se identifica con anterioridad y se implementan las medidas de prevención o control. Aunque en todos los sistemas de montañas ocurren deslizamientos de tierra, algunas regiones son más susceptibles a las amenazas por movimientos del terreno.4

Las zonas montañosas tropicales son muy susceptibles a sufrir problemas de deslizamientos de tierra, debido a que generalmente se reúnen cuatro de los elementos más importantes para su ocurrencia tales como el relieve, la sismicidad, la meteorización y las lluvias intensas.

3 BRAJA M DAS. (1999). Principios de Ingeniería de Cimentaciones. Pag. 80. 4 SUAREZ DIAS, Jaime. (1998). Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en zonas tropicales.

La nomenclatura más comúnmente utilizada en las ciencias geotécnicas, se basa en los sistemas de clasificación propuestos por Hutchinson (1968)) y por Varnes (1958 y 1978). Este último sistema fue actualizado por Cruden y Varnes en el “Special Report 247” del Transportation Research Board de los Estados Unidos (1996) y es el sistema de nomenclatura y clasificación más utilizado en el mundo. A esta clasificación se le agregaron a algunos elementos nuevos e importantes, aunque en términos generales, se mantuvieron los principios básicos de la clasificación del TRB, complementándolos con otros vocablos términos, los cuales no se encontraban en la terminología original del TRB. Por otra parte, en cada país o región se utilizan algunos vocablos propios. Los términos básicos más aceptados universalmente son el de “talud” para identificar una superficie con relieve inclinado y el de “deslizamiento” para los movimientos del talud5.

3.4.1. Talud

Un “talud” o ladera es una masa de tierra que no es plana sino que presenta una pendiente o cambios significativos de altura. En la literatura técnica se define como “ladera” cuando su conformación actual tuvo como origen un proceso natural y “talud” cuando se conformó artificialmente (Figura 1.3). Los taludes se pueden agrupar en tres categorías generales: los terraplenes, los cortes de laderas naturales y los muros de contención. Se pueden presentar combinaciones de los diversos tipos de taludes y laderas.

Las laderas o taludes que han permanecido estables por muchos años, pueden fallar debido a cambios topográficos, sísmicos, a los flujos de agua subterránea, a los cambios en la resistencia del suelo, la meteorización o a factores de tipo antrópico o natural que modifiquen su estado natural de estabilidad. Un talud estable puede convertirse en un “deslizamiento”.

3.4.2. Partes de un Talud

Existen algunos términos para definir las partes de un talud. El talud comprende una parte alta o superior convexa con una cabeza, cima, cresta o escarpe, donde se presentan procesos de denudación o erosión; una parte intermedia semi-recta y una parte baja o inferior cóncava con un pie, pata o base, en la cual ocurren principalmente procesos de depositación (Figura 3).

En un talud o ladera se definen los siguientes elementos constitutivos:

Pie, pata o base.

El pie corresponde al sitio de cambio brusco de la pendiente en la parte inferior del talud o ladera. La forma del pie de una ladera es generalmente cóncava.

Cabeza, cresta, cima o escarpe

Cabeza se refiere al sitio de cambio brusco de la pendiente en la parte superior del talud o ladera. Cuando la pendiente de este punto hacia abajo es semi-vertical o

5 SUAREZ DIAS, Jaime. (1998). Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en zonas tropicales.

de alta pendiente, se le denomina “escarpe”. Los escarpes pueden coincidir con coronas de deslizamientos. La forma de la cabeza generalmente es convexa.

Altura

Es la distancia vertical entre el pie y la cabeza, la cual se presenta claramente definida en taludes artificiales, pero es complicada de cuantificar en las laderas debido a que el pie y la cabeza generalmente no son accidentes topográficos bien marcados.

Ilustración 1. Nomenclatura y partes generales de taludes y laderas.

(SUAREZ, 2008).

Altura de nivel freático

Es la distancia vertical desde el pie del talud o ladera hasta el nivel de agua (la presión en el agua es igual a la presión atmosférica). La altura del nivel freático se acostumbra medirla debajo de la cabeza del talud.

Pendiente

Es la medida de la inclinación de la superficie del talud o ladera. Puede medirse en grados, en porcentaje o en relación m: 1, en la cual m es la distancia horizontal que corresponde a una unidad de distancia vertical. Ejemplo: 45º = 100% = 1H:1V.

Los suelos o rocas más resistentes generalmente forman laderas de mayor pendiente y los materiales de baja resistencia o blandos, tienden a formar laderas de baja pendiente.

También existen otros factores topográficos en los taludes, los cuales se requiere definir, tales como: longitud, convexidad (vertical), curvatura (horizontal) y área de la cuenca de drenaje, los cuales pueden tener influencia sobre el comportamiento geotécnico del talud. 6

3.5. TALUDES EN SUELOS

Los taludes en suelos rompen generalmente a favor de superficies curvas, con forma diversa condicionada por la morfología y estratigrafía del talud:

Puede ser circular, con su extremo inferior en el pie del talud, cuando este está formado por terreno homogéneo o por varios estratos de propiedades geotécnicas homogéneas.

Puede ser casi circular pero pasando por debajo del pie del talud.

Ilustración 2. Tipos de superficies de rotura en suelos.

(González de Vallejo, 2004)

6 SUAREZ DIAZ, Jaime (1998). Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en zonas tropicales.

Las roturas de taludes en suelos a favor de un único plano paralelo al talud son prácticamente inexistentes, aunque este modelo puede ser válido en el caso de laderas naturales con recubrimientos de suelos sobre rocas, o en el caso de taludes rocosos, donde la presencia de discontinuidades paralelas al talud puede definir superficies de roturas planas, aunque en general estas no alcanzan la cabecera del talud. El modelo infinito puede adoptarse en muchas laderas naturales donde la superficie de rotura está definida por el contacto, prácticamente paralela al talud entre el terreno superficial (coluvial o suelo residual) y la roca subyacente.7

3.6. TALUDES EN ROCA

La estructura que presentan las rocas es complicada, debido a que bajo su apariencia solida se esconden anisotropías originadas por grietas, planos de fractura o estratificación, diaclasas y plegamientos que hacen que su comportamiento mecánico no sea el esperado a simple vista.

En los taludes rocosos, las inestabilidades son debidas a las características geomecánicas del macizo rocoso, al estado de conservación del propio talud y a las condiciones de penetración del agua.

Una vez que ha comenzado el movimiento de las rocas, el factor clave es la inclinación del talud. Por otro lado, el tamaño del talud también influye en la probabilidad de que se caigan o no las rocas. Si el talud es alto y largo, tendrá una mayor masa rocosa con riesgo de caerse. Cuanto mayor sea dicha masa, mayor será el riesgo de que se produzca el desprendimiento.

En macizos rocosos duros o resistentes, las discontinuidades determinan la situación de los planos de rotura. En macizos formados por rocas blandas poco competentes, la matriz rocosa también juega un papel importante en la generación de estos planos y en el mecanismo de rotura.

3.6.1. Estabilidad del macizo rocoso

En un macizo rocoso se evalúa el material rocoso, el sistema de diaclasas, las condiciones del agua y las condiciones de esfuerzos. En el material rocoso se evalúa la compresión inconfinada y la resistencia a la tracción. En el sistema de diaclasas se evalúan los parámetros de rugosidad, separación, abertura, rellenos, orientación, persistencia y continuidad. Se evalúan la cantidad y los efectos del agua, las características físicas y químicas del agua, y las modificaciones del caudal en el tiempo pueden importar. En las condiciones de esfuerzos se evalúan,

7 BAÑON BLAZQUEZ. Luis. (). Manual de carreteras 2. Taludes en Roca. 17 p.

cantidad, tasa y dirección, los cambios en la masa y los cambios en la carga. Aquí es posible considerar la necesidad de estudios de sismicidad local.

3.6.2. Calidad del macizo de roca

Se considera que un suelo o roca es blando o duro, según su resistencia a la compresión este en los siguientes rangos:

Suelo blando menos de 4 Kg/cm2

Suelo duro entre (4 a 10) Kg/cm2

Roca blanda de (10 a 375) Kg/cm2

Roca intermedia de (375 a 700) Kg/cm2

Roca dura más de 700 Kg/cm2

El concreto corriente es de solo 210 Kg/cm2

Las rocas blandas son aquellas que pueden fallar a través de material intacto a los niveles de esfuerzos existentes que se pueden dar en el área de influencia de una excavación, sin que tenga sentido un valor numérico para definir la resistencia de dichas rocas, más aun si se tiene en cuenta que los macizos de roca más dura pueden fallar y fallan en las excavaciones más profundas.8

3.6.3. Discontinuidades en macizo de roca.

Las discontinuidades están presentes en la roca y afectan la resistencia, permeabilidad y durabilidad de la masa. Es importante evaluar la geometría, naturaleza, estado y condición de las discontinuidades, porque ellas definen la fábrica estructural del macizo rocoso. Además de su génesis, la influencia en el comportamiento del macizo, exige evaluar la génesis de los rellenos, la cantidad de agua, las cicatrices y revestimientos en las paredes por materiales solubles, la abertura, rugosidad y persistencia de las discontinuidades, y el número de familias.

Las discontinuidades pueden ser:

Tabla 1. Tipos principales de discontinuidades es macizos rocosos.

ORIGEN ROCA CLASE MECANISMO

Genético

Ígneas

Estructura de flujo Contactos entre coladas de lavas sucesivas.

Estructuras de retracción

Grietas de retracción por enfriamiento

Metamórficas Foliación Por gradientes térmicos de presión y anatexia

Sedimentarias estratificación Contactos entre eventos de depositación

Físico - químicos

Todas

Termofracturas Ciclos de calentamiento-enfriamiento o humedecimiento-secado

Halifracturas Expansión de sales y arcillas en fracturas

gelifracturas Ciclos de congelamiento y fusión de agua

Gravedad Todas Relajación Perdida de presión de sepultura y esfuerzos de tracción

8 DUQUE, Gonzalo. (2003). Manual de Geología para Ingenieros.

Corte Concentración de esfuerzos horizontales en valles

Tectónico Todas

Estructuras de placa

Bordes constructivos, pasivos y destructivos

Fallas Rupturas con deslizamientos por esfuerzos de compresión, tracción y corte

Diaclasas Rupturas con deslizamientos por esfuerzos tectónicos, pero sin desplazamiento de bloques

Fracturas de pliegues

Radiales en la zona de tracción y de corte en la parte interna de la chanela

Biológico Todas Acción de raíces Penetración y crecimiento de las raíces de los arboles

(Álvaro J. González G., 1995).

3.6.3.1. Sistema de diaclasas

Una familia de diaclasas es un grupo de diaclasas con igual orientación y varias familias presentes en un macizo, intersectándose, se denominan sistema de diaclasas del macizo.

Las diaclasas pueden ser abiertas o cerradas y estar cementadas o no. También pueden ser paralelas a los planos de estratificación (rocas sedimentarias) o de clivaje (rocas metamórficas).

Por regla general un macizo tiene tres familias de fracturas o diaclasas asociadas a esfuerzos y cuando hay más de tres es porque existe superposición de esfuerzos.

3.6.3.2. Parámetros de las discontinuidades

Los parámetros de descripción de discontinuidades son diez9:

Orientación: posición espacial y se da con el rumbo y buzamiento de la superficie de discontinuidad. Es importante ver la actitud de los bloques y fracturas para efectos de estabilidad.

Espaciamiento: distancia perpendicular entre dos continuidades de una misma familia. Debe advertirse que el espaciamiento aparente, el que muestra en superficie la roca, por regla general es mayor que el real. Se utiliza el promedio.

Persistencia: longitud de la traza de una discontinuidad en un afloramiento (se trabaja estadísticamente y con criterios probabilísticos como el espaciamiento). Cuando hay persistencia se garantiza el flujo de agua a través de la masa.

Rugosidad: alude a la rugosidad de la superficie y a la ondulación de la discontinuidad, pues ambos afectan la resistencia del macizo rocoso. Una alta rugosidad aumenta la resistencia a la fricción.

9 DUQUE, Gonzalo. (2003). Manual de Geología para Ingenieros.

Resistencia de las paredes de la discontinuidad: generalmente es la resistencia a la compresión inconfinada, pues es una buena medida de la alteración de las paredes de la discontinuidad. La resistencia aumenta con la presencia de dientes de roca en la discontinuidad.

Abertura: distancia perpendicular entre las paredes de las distancias de las diaclasas cuando estas no tienen relleno (solo agua o aire). Hay diaclasas cerradas.

Relleno: alude al material entre las paredes de la discontinuidad, casi siempre más blando que el macizo rocoso. Un parámetro en el material de relleno es su grado de cementación

Flujo: agua presente en la discontinuidad que se encuentra libre o en movimiento. Se describe por el caudal y debe evaluarse si el agua brota o no con presión.

Número de familias presentes: indicativo del grado de fracturamiento del macizo y depende de la dirección y tipo de esfuerzos. El menor número de familias en un macizo es tres; también las familias presentan características distintivas, no solamente en dirección y espaciamiento sino también en condiciones de relleno, caudal e incluso edad y tipo de esfuerzos que la origina.

Tamaño de bloque: el que se cuantifica con algunas metodologías específicas. Deben identificarse además los bloques críticos: aquellos que tienen tamaños finitos y posibilidad de desprenderse.

3.7. MECANISMOS DE FALLA EN MACIZOS DE ROCA.

Los diferentes tipos de roturas están condicionados por el grado de fracturación del macizo rocoso y por la orientación y distribución de las discontinuidades con respecto al talud, quedando la estabilidad definida por los parámetros resistentes de las discontinuidades y de la matriz rocosa. En macizos rocoso duros o resistentes, las discontinuidades determinan la situación de los planos de rotura.

En macizos formados por rocas blandas poco competentes, la matriz rocosa también juega un papel importante en la generación de estos planos y en el mecanismo de rotura.

Los modelos de rotura más frecuentes son:

3.7.1. Rotura plana.

La falla planar es la falla por desplazamiento de la roca sobre una discontinuidad. En una falla planar una masa o un bloque de roca que se mueve a lo largo de una superficie planar basal. Esta falla se puede analizar como una superficie recta. Debe analizarse la proporción de discontinuidad intacta, separada o rellena y las

propiedades de fricción y cohesión a lo largo de cada sector homogéneo de discontinuidad. Para que ocurra este tipo de deslizamiento debe existir una discontinuidad que conforme una superficie de falla suficientemente larga.

Ilustración 3. Esquema general de la falla planar.

(Suarez, 2008)

Además, la discontinuidad debe aflorar sobre la superficie del talud. A mayor espesor de roca considerada la probabilidad de ocurrencia es menor. Por esta razón los deslizamientos profundos no son comunes en taludes en roca.

El tipo de falla planar corresponde a mecanismos traslacionales y ocasionalmente rotacionales a lo largo de superficies estructurales más débiles, donde la resistencia al cortante es menor y existe susceptibilidad al desplazamiento.

Condiciones para que se presente una falla plana:

Para que el movimiento planar ocurra se deben satisfacer las siguientes condiciones básicas10:

El plano de la discontinuidad sobre la cual ocurriría el deslizamiento, debe tener una dirección aproximadamente paralela a la superficie del talud con un margen de 20° con la pendiente de la superficie.

Las fronteras o límites laterales de la superficie a deslizarse, deben tener muy poca resistencia.

No deben existir resistencias importantes laterales para el movimiento de la masa de roca.

10 SUAREZ DIAZ, Jaime. (2008). Deslizamientos. Tomo 1. Análisis Geotécnico.

El plano de deslizamiento debe aflorar sobre la superficie del talud.

El ángulo de buzamiento del plano de deslizamiento debe ser mayor que el ángulo de fricción de esta superficie.

La cabeza o parte superior del deslizamiento debe interceptar la superficie del talud o terminar en una grieta de tensión.

Ilustración 4. Condicionantes requeridas para que ocurra falla planar en roca.

(Eberhardt, 2007)

3.7.2. Rotura en cuña

Se denomina rotura por cuna aquella que se produce a través de dos discontinuidades oblicuamente a la superficie del talud, con la línea de intersección de ambas aflorando en la superficie del mismo y buzando en sentido desfavorable11.

Al proyectar el plano del talud y las discontinuidades en una proyección semiesférica equiareal de Schmidt, la disposición típica de los casos en que es posible este tipo de rotura, es como el que aparece en la Figura 2.4. En ella se aprecian dos familias de discontinuidades de rumbos oblicuos respecto al del talud, quedando el rumbo de este comprendido entre los de las familias de discontinuidades.


Ilustración 5. Esquema general de la falla en cuña.

(Suarez, 2008).

Condiciones para que ocurra falla en cuña:

La parte inferior de la línea de intersección entre los dos planos de cuna debe aflorar sobre la superficie del talud, arriba del pie.

La parte superior de línea de intersección entre los dos planos debe interceptar la superficie del talud en su cabeza, arriba de esta o terminar en una grieta de tensión.

El buzamiento de la línea de intersección debe exceder los ángulos de fricción de los dos planos de deslizamiento. Los esfuerzos de cortante deben superar la resistencia conjunta de los dos planos que conforman la cuna.

El ángulo de inclinación del talud debe ser mayor que el ángulo de la línea de intercepción de los dos planos que conforman la cuna.

Ilustración 6. Condicionantes para que ocurra la falla en cuña.

(Suarez, 2008).

3.7.3. Falla por volteo.

La falla al volteo es un mecanismo de falla muy común en macizos de roca y se caracteriza por la inclinación de estructuras semi – verticalizadas como resultado de la acción de la gravedad.

En masas de roca cristalina, la inclinación o volteo puede ocurrir solamente si hay una estructura (esquistosidad o foliación) con buzamiento de alta pendiente y con un rumbo o dirección más o menos paralelo a la dirección general del talud.

La inclinación generalmente está acompañada por falla al cortante, en la interface entre capas perturbadas sucesivas dentro de la masa de roca. Las discontinuidades que permiten el volteo corresponden generalmente a las direcciones predominantes de fractura, la estratificación en rocas sedimentarias y la foliación o esquistosidad en rocas metamórficas.

Ilustración 7. Esquema de la falla por volteo.

(Suarez, 2008).

En el largo plazo, el volteo generalmente actúa formando un sistema de fracturas que se desarrolla y extiende progresivamente en la base de los bloques volteados, la cual se convierte en una superficie de falla en el fondo de la masa en movimiento.

Esta superficie de falla facilita un proceso de falla planar o rotacional, la cual combinada con el volteo genera una cinemática en toda la masa de deslizamiento.12


Antes de determinar la resistencia a lo largo de un plano especifico debe establecerse la proporción de juntas y roca sana que cubre la superficie de falla y la proporción de superficies a corte y tensión, lo cual puede determinarse estudiando la orientación en el espacio de los varios grupos de discontinuidades y conociendo la resistencia al corte y a tensión de las juntas y de la roca sana.

3.7.4. Rotura por pandeo.

Este tipo de rotura se produce a favor de planos de estratificación paralelos al talud ( = ), con buzamiento mayor que el ángulo de rozamiento interno ( > ). La rotura puede ocurrir con o sin flexión del estrato; la condición necesaria es que los estratos sean suficientemente esbeltos, en relación con la altura del talud, para poder pandear.

Las causas que pueden generar la rotura por pandeo son:

Altura excesiva del talud.

Existencia de fuerzas externas aplicadas sobre los estratos.

Geometría desfavorable de los estratos.

Existencia de depresiones de agua sobre los estratos.

Concentración desfavorable de tensiones.

Este tipo de rotura suele darse en los taludes de muro de cortas mineras, al ser excavados paralelos a la estratificación, cuando los planos presenten espacios pequeños.

3.7.5. Rotura curva.

Este tipo de mecanismo de falla que es muy común en suelos también puede ocurrir en masas de roca generalmente como la etapa final de algunos de los mecanismos indicados anteriormente, especialmente en rocas blandas y meteorizadas.

A medida que progresan los procesos de movimientos internos dentro de los macizos rocosos, se puede ir generando en forma progresiva un comportamiento de los bloques como si fuesen elementos que conforman una masa gravitacional que puede fallar a lo largo de superficies curvas, las cuales no corresponden a discontinuidades existentes previamente.13


3.8. FACTORES INFLUYENTES EN LA INESTABILIDAD DE LOS TALUDES.

La estabilidad de un talud está determinada por factores geométricos (altura e inclinación), factores geológicos (que condicionan la presencia de planos y zonas de debilidad y anisotropía en el talud), factores hidrogeológicos (presencia de agua) y factores geotécnicos o relacionados con el comportamiento mecánico del terreno (resistencia y deformabilidad).

La combinación de los factores citados puede determinar la condición de rotura a lo largo de una o varias superficies, y que sea cinemáticamente posible el movimiento de un cierto volumen de masa de suelo o roca. La posibilidad de rotura y los mecanismos y modelos de inestabilidad de los taludes están controlados principalmente por factores geológicos y geométricos. Los factores geológicos, hidrogeológicos y geotécnicos se consideran factores condicionantes y son intrínsecos a los materiales naturales.

Tabla 2. Factores influyentes en la inestabilidad de los taludes.

FACTORES CONDICIONANTES FACTORES DESECADENANTES

Estratigrafía y litología.

Estructura geológica.

Condiciones hidrogeológicas y comportamiento hidrogeológico de los materiales.

Propiedades físicas, resistentes y deformaciones.

Tensiones naturales y estado tenso-deformacional.

Sobrecargas estáticas.

Cargas dinámicas.

Cambios en las condiciones hidrogeológicas.

Factores climáticos.

Variaciones de la geometría.

Reducción de parámetros resistentes.

(González de Vallejo, 2004).

Junto a los factores condicionantes de la estabilidad de los taludes (también denominados “pasivos”), los factores desencadenantes o “activos” provocan la rotura una vez que se cumplan una serie de condiciones.

Estos últimos son factores externos que actúan sobre los suelos o macizos rocosos, modificando sus características y propiedades y las condiciones de equilibrio del talud. El conocimiento de todos ellos permitirá un correcto análisis del

talud, la evaluación del estado de estabilidad del mismo y, en su caso, el diseño de las medidas que serán adoptadas para evitar o estabilizar los deslizamientos.14

3.9. MEDIDAS DE REMEDIACION Y ESTABILIZACION.

En este apartado se colocara de forma comparativa en términos de ventajas y desventajas, los diferentes procedimientos para generar estabilidad de un talud o ladera. Cualquier tipo de obra o solución que se presente busca establecer desde el punto de vista aplicativo las mejores medidas de prevención, control, remediación y/o estabilización para reducir los niveles de amenaza y riesgo.

Se han desarrollado gran cantidad de técnicas probadas para el manejo de los taludes inestables o los deslizamientos, donde generalmente, los beneficios más significativos desde el punto de vista de reducción de amenazas y riesgos, se obtienen con las medidas de prevención.

Tabla 3. Medidas de remediación y estabilización.

REFUERZO DEL MACIZO

MEDIDA VENTAJA DESVENTAJA

Malla ancladas.

Evitan la ocurrencia de desprendimiento de bloques de roca o material.

No presentan estabilidad en el caso de fallas de bloques grandes.

Pantallas ancladas.

Utiles como estructuras de contención de masas, de tamaño pequeño a mediano.

Incertidumbre sobre su efectividad cuando hay aguas subterráneas.

Muros de contención.

Soportan el pie del talud y disminuyen el potencial de deterioro de la superficie del macizo.

Inestabilidad hasta que el muro este completamente terminado.

Bloques de soporte ("pie de amigo").

Actúan como soporte inferior de bloques en negativo o en voladizo.

Son demasiado grandes, muy difíciles o peligrosos de remover.

Concreto lanzado o Gunita.

Rellena los vacíos de suelo o roca aumentando la resistencia y controlando los flujos internos de agua.

Se necesita una ampliación correcta para evitar que la presión de los poros aumente.

14 GONZALEZ DE VALLEJO, L., FERRER, M., ORTUÑO, L. OTEO C, C (2004). Ingeniería Geológica.

Llaves de cortante.

Impiden el movimiento de los bloques.

DRENAJE Y SUBDRENAJE

Canales superficiales para control de escorrentía.

Se recomienda construirlos como obra complementaria. Las zanjas se construyen arriba de la corona del talud.

Se deben construir estructuras para la entrega de las aguas y la disipación de la energía.

Subdrenes de zanja.

Muy efectivos para estabilizar deslizamientos poco profundos, en suelos saturados superficialmente.

Pocos efectivos para estabilizar los deslizamientos profundos o con nivel freático profundo.

Subdrenes horizontales de penetración.

Efectivos para interceptar y controlar las aguas subterráneas relativamente profundas.

Se requieren equipos especiales de perforación y su costo puede ser alto.

Galerías o túneles de subdrenaje.

Estabiliza los deslizamientos profundos en las formaciones con permeabilidad significativa y aguas subterráneas.

Muy costosos y complejos de construir.

Pozos profundos de subdrenaje.

Utiles en los deslizamientos profundos con aguas subterráneas. Efectivos para las excavaciones no permanentes.

Su uso es limitado debido a la necesidad de operación y mantenimiento permanente.

CONFORMACION DE LA SUPERFICIE.

MEDIDA VENTAJA DESVENTAJA

Descargue de la parte superior del macizo.

Efectivo en la estabilización de los deslizamientos rotacionales.

En movimientos muy grandes, las masas que se van a remover tendrían una gran magnitud.

Terraceo

Mejoran la estabilidad general del talud en roca, permite construir obras para controlar erosión.

En ocasiones este trabajo es difícil y se requiere de operarios especializados en alpinismo.

Cobertura vegetal.

Representan una alternativa ambientalmente excelente. Las raíces refuerzan el suelo, aumentando la resistencia al cortante.

Pueden necesitar mantenimiento para su establecimiento.

(Jaramillo, C. 2010).

3.9.1. Diseño de revegetalización.

La revegetalización de un talud ayuda a controlar la erosión y ayuda a aumentar el factor de seguridad. Por esta razón cada día se utiliza más la vegetación en la estabilización de taludes. El efecto de la vegetación es una interacción compleja entre factores hidrológicos y mecánicos de difícil cuantificación.

El establecimiento de vegetación no es fácil y deben realizarse consideraciones especiales para su diseño, sin embargo, todo diseñador debe considerar la vegetación como el sistema básico de estabilización para los taludes en suelo o roca meteorizada (Grados IV, V y VI).

Generalmente el proceso de revegetalización de taludes se ha concentrado en el uso de pastos olvidándose de los arbustos, hierbas y árboles. Como regla general nunca debe plantarse una sola especie sino una sucesión de variedades en tal forma que se recupere el sistema vegetativo original.

Se debe considerar, además, el manejo apropiado de las técnicas de vegetación para ayudar en el proceso natural de sucesión15.

3.9.1.1. Limitaciones de la protección vegetal.

El establecimiento exitoso de vegetación en un talud está determinado por muchos factores tales como: época de siembra, pendiente del talud, localización, y composición de los materiales del talud. Las épocas ideales de plantación son las semanas anteriores a la temporada de lluvias, sin embargo se puede realizar el plante en épocas secas disponiendo de un programa adecuado de riego.

La pendiente de los taludes tiene un efecto importante en el esfuerzo requerido para establecer la cobertura vegetal. Para taludes de pendiente alta se requiere colocar elementos de anclaje para los pastos y bermas para los árboles. En taludes de pendiente fuerte se aconseja no sembrar árboles, sino arbustos para disminuir las fuerzas del viento sobre ellos.

Si los materiales son muy duros se puede requerir la excavación de cajas profundas para la siembra de cada arbusto y deben utilizarse cantidades importantes de suelo orgánico o fertilizantes.

Con referencia a la localización del talud, los taludes que reciben la exposición directa del sol de la tarde presentan mayores dificultades para la vegetación, que los que reciben el sol de la mañana o poseen condiciones de sombra relativa.

15 SUAREZ DIAZ, Jaime. (1998). Deslizamientos y estabilidad de taludes en zonas tropicales. Pag. 296

3.9.1.2. Selección de especies vegetales.

Como no existen especies universales se debe acudir a los expertos forestales para escoger la especie de pasto, hierba, arbusto o árbol que se debe utilizar para cada caso específico, teniendo muy en cuenta la experiencia local y las diferencias de tolerancias y hábitos de las diferentes especies.

El tipo de vegetación que cubre la superficie del talud tiene efecto sobre la estabilidad. , Campbell (1975), en SUAREZ (1998) reportó que los deslizamientos de suelo eran 3 a 5 veces más frecuentes en aquellos taludes cubiertos por pastos que en aquellos cubiertos por maleza y arbustos. Los deslizamientos en taludes cubiertos por pasto eran más cortos y más anchos y ocurren a ángulos de inclinación menores que aquellos cubiertos por maleza. La especie vegetal debe seleccionarse que sea compatible con las condiciones del suelo y el sitio, incluyendo disponibilidad de agua, nutrientes, PH, clima, regulaciones gubernamentales, etc. Ciertos tipos de planta son intrínsecamente mejores que otras para objetivos de estabilización específicos. La vegetación maderable posee raíces más profundas y más resistentes que las plantas herbáceas y pastos, y provee un mejor refuerzo y efecto de arco.

3.10. BIOINGENIERIA.

La estabilización de taludes por el uso combinado de vegetación y elementos estructurales adicionales trabajando de una manera conjunta e integrada, se le conoce como estabilización Biotecnológica de taludes. Este concepto de estabilización comprende parámetros ambientales muy importantes y su efectividad ha sido extraordinaria.

Tabla 4. Ventajas y desventajas de los diversos tipos de plantas.

TIPO VENTAJAS DESVENTAJAS

Pastos Versátiles y baratos; variedades para escoger con diferentes tolerancias; fácil de establecer, buena densidad de cobertura.

Raíces poco profundas y se requiere mantenimiento permanente.

Juncos Crecen rápidamente y son fáciles de establecer en las riberas de los ríos.

Difíciles de obtener y el sistema de plantación no es sencillo.

Hierbas Raíces relativamente profunda.

Algunas veces son difíciles de establecer y no se consiguen raíces.

Arbustos Variedades para escoger. Algunas veces son difíciles de

Existen especies que se reproducen por estaca. Raíz profunda, buena cobertura bajo mantenimiento.

establecer.

Arboles Raíces profundas, no requieren mantenimiento.

Es demorado su establecimiento y generalmente son más costosos.

(SUAREZ, 1998).

Pastos y plantas diseñadas con el propósito de producir refuerzo del suelo se pueden plantar junto con muros de contención o sistemas estructurales de estructura abierta, en forma de grilla, con espacios para el crecimiento de la vegetación. El uso de piedra conjuntamente con vegetación para la estabilización de un talud, en el cual la vegetación ayudó a retener los bloques de roca y al mismo tiempo reforzar el talud.

La utilización de mantos orgánicos o mantos sintéticos junto con la vegetación conforman una protección integral contra la erosión. Generalmente, estos materiales se desintegran después de que las plantas crecen y se establecen en forma permanente.

Plantas maderables utilizadas como refuerzo. Estacas vivas y colchones de maleza. Estructuras con vegetación. Gaviones, estructuras de llantas usadas, muros criba, geomallas, revestimientos sintéticos. La utilización de trinchos utilizando estacas vegetales y de muros criba con maderas y ramas de maleza representan soluciones muy interesantes para el manejo de taludes. La biotecnología por sus características ambientales es muy atractiva para la estabilización de taludes16.

3.11. RECOMENDACIONES EN LA FASE DE CONSTRUCCIÓN.

De acuerdo a las características litológicas de las rocas se debe plantear la forma de realizar los respectivos cortes en la roca o suelos.

En terrenos no rocosos, el talud máximo generalmente viene determinado por el ángulo de rozamiento interno del suelo. Son habituales en obras de carreteras taludes de 1 H : 1 V para suelos granulares, 3 H : 2 V para los intermedios y 2 H : 1 V o incluso más para suelos arcillosos, limosos o con características especiales.

16 SUAREZ DIAZ, Jaime. (1998). Deslizamientos y estabilidad de taludes en zonas tropicales. Pag. 294.

Si el desmonte o corte del talud se realiza en un macizo rocoso de buena calidad -poco fracturado y meteorizado- y los planos de discontinuidad tienen una orientación que favorezca su estabilidad, podría excavarse con talud vertical, aunque para evitar la tendencia de inestabilidad que se causa a los usuarios de la vía suelen usarse taludes desde 1 H : 4 V hasta 1 H : 10 V. No obstante, es recomendable proteger el talud para evitar desprendimientos fortuitos.17

Figura 3. Inclinación recomendada en zona de corte.

(BAÑON BLAZQUEZ, 2010).

17 BAÑON BLAZQUEZ. Luis. (2010). Manual de carreteras 2. 17 p

4. METODOLOGÍA

4.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN.

Para el desarrollo de esta tesis se acudió al tipo de investigación documental y de campo. En la fase documental, se tomó como principal información los diseños aportados por los consultores en la fase de diseño de trazados de vías. El trabajo de campo, estuvo fundamentado en la revisión de cada uno de los taludes para identificar la relación de la fase de diseño, la fase operativa y de obra y finalmente el hallazgo de problemáticas de inestabilidad.

4.2. POBLACIÓN Y MUESTRA

4.2.1. Población.

En el proyecto RUTA DEL SOL, sector 2, comprendido entre PUERTO SALGAR - SAN ROQUE, dividido en los sub tramos 1, 2, 3, 4A, 4B, 5, 6, 7A y 7B; la población se identifica como los sub tramos 5 y 6.

El sub tramo 5, está conformado por el tramo 5, localizado entre las centros poblados de SAN ALBERTO-AGUACHICA, con 65 km de longitud. Iniciando en el PR 0 de la ruta 4514 y terminando en el PR 65 de la misma ruta.

El sub tramo 6, está conformado por el tramo 6, localizado entre los centros poblados AGUACHICA-LA MATA, con 36 km de longitud. Iniciando en el PR 65 de la ruta 4514 y terminando en el PR 101 de la misma ruta.

4.2.2. Muestra.

Corresponde a los taludes de interés para el presente estudio, y se distribuyen por tramos así:

En el tramo 5, los taludes del PR 57+950 y PR 61+400.

En el tramo 6, los taludes del PR 71+550, PR 72+130, PR 75+170, PR 77+830 y PR 82+100

4.3. TRABAJO DE CAMPO

El trabajo de campo desarrollado en el presente estudio, se estipulo como revisiones de campo a las condiciones finales de la obra, realización de descripciones de las condiciones actuales y reconocer el tipo de anomalías mediante análisis de observación directa en los taludes.

4.4. PROCESO METODOLOGICO.

De acuerdo a los objetivos propuestos se tiene el siguiente proceso de la metodología empleada.

Tabla 5. Detalle del proceso metodológico.

FASE OBJETIVOS ESPECIFICOS

ACTIVIDADES METODOLOGIA RESULTADOS

OF

ICIN

A

Analizar los parámetros Geológicos y Geotécnicos usados para el modelamiento de estabilidad a través del software SLIDE.

Evaluación de estudios previos.

Revisión de elementos técnicos en trabajos de campo anteriores.

Análisis de información.

Determinar la concordancia de la información.

CA

MP

O

Identificar los parámetros de la fase de construcción aplicados durante la construcción de los taludes.

Identificación y medición de los elementos de construcción.

Toma de datos.


Identificar para cada talud los elementos de la fase de diseño de la obra.

CA

MP

O

Identificar los elementos que actúan de forma desfavorable a la estabilidad del talud de acuerdo a los parámetros geológicos y geotécnicos.

Análisis y observación de la inestabilidad o anomalía.

Inspección visual de cada talud.

Establecer el factor que genera la anomalía de la obra.

CA

MP

O

Establecer por cada sector con inestabilidad si el talud fue construido de acuerdo al diseño o el tipo de cambio que fue realizado.

Análisis en campo de los elementos de la obra finalmente establecida.


Establecer los aspectos constructivos finales de la obra.

CA

MP

O

Evaluar la eficiencia en los procesos de hidrosiembra aplicados a los diferentes taludes del proyecto.

Análisis y observación de los procesos realizados.


Reconocer el porcentaje de eficiencia de la técnica usada.

CA

MP

O/O

FIC

INA

Recomendar obras o técnicas de remediación para los sitios considerados como de mayor complejidad por cambio de las condiciones iniciales de diseño.

Estudio de casos externos al proyecto y sitios dentro del proyecto con mejores resultados.

Comparación de resultados.

Establecer actividades a corto plazo para ejecutar y mejorar la estabilidad.

Aplicación de nuevas técnicas o mejoras de procedimientos.

Fuente: Datos del estudio.

5. ANALISIS DE INFORMACION

5.1. ASPECTOS DE LA FASE DE DISEÑO TRAMO 5.

Durante la fase de diseño se determinaron las condiciones iniciales a través del trabajo de campo en sondeos y apiques.

Para el tramo 5, la geología de la zona presenta monotonía en la unidad aflorante encontrada desde el PR 50 a 65.

Depósitos de conos y terrazas (Qcal). Aparecen en las regiones oriental y central, cubriendo un área aproximada de 200 Km2, en los alrededores de Aguachica, Gamarra, y al oriente de Palenquillo. Son depósitos de piedemonte, parecidos a los depósitos de conos aluviales (Qtcal); pero más recientes, de granulometría más fina y mayor extensión, algunos de ellos llegan hasta la cercanía de los puertos sobre el rio Magdalena, como Gamarra y Palenquillo. Presentan un relieve más bajo que los depósitos Qtcal, y un espesor estimado de 200 metros.

Figura 4. Geología general en el tramo 5.

Fuente: datos del estudio - imagen de Google Earth.

Están constituidos por una alternancia de gravas, arenas y lodos; las primeras predominan en cercanías del piedemonte y las dos últimas en las zonas

topográficas más bajas, en cercanías del rio (facies distantes); los fragmentos (50 cm de diámetro máximo) son de composición variada, predominando los derivados de rocas volcánicas; son sub redondeados y sub angulares. Las arenas varían en granulometría de gravosas (cerca al piedemonte) a arenas de grano fino (facies distantes) presentando disminución de tamaño de grano siempre en dirección E-W, de manera similar como sucede con las gravas. 18

5.1.1. Talud del PR 57+950

Esta zona de estudio corresponde a un talud ubicado en el costado derecho de la vía en doble calzada que de San Martin conduce a la ciudad de Aguachica, sentido SUR-NORTE, a la altura del caserío de COLUMPIOS. Es un talud que tiene una longitud de 180 metros con altura máxima de 9 metros.

5.1.1.1. Geología y parámetros geotécnicos.

El talud se caracteriza por presentar niveles conglomerático de geometría irregular en contacto erosivo e intercalado con niveles de arenas limo-arcillosas y capas de limos y arcillas de geometría lenticular con espesores no mayores a 40 cms. Las gravas referidas en el talud tienen diámetro de hasta 30 cms, alargados y con bordes subredondeados.

Estas unidades de roca corresponden a depósitos cuaternarios aluviales conformados por arenas y gravas.

Figura 5. Geología en el talud PR 57+950.

Fuente: AUTOR.

18 CLAVIJO, TORRES., Jairo. (1995). MEMORIA EXPLICATIVA - PLANCHA GEOLOGICA 75 - AGUACHICA.

Figura 6. Detalle Geología del talud PR 57+950.

Fuente: AUTOR.

Se realizó sondeo a 9 metros de profundidad como se indica en la tabla siguiente de caracterización.

Tabla 6. Resumen de propiedades geotécnicas talud PR 57+950.

ABSCISA PROF. (m) DESCRIPCION CLAS NF ɤ

KN/m3

C KN/m2

ᶲ SPT

Incl. F.S

K57+

950

0 2,9 ARCILLA

LIMOSA CON GRAVA

CL

1,5

18 25 29 24

0,75:1 1.658 1.609 1.645 1.398 2,9 6 ARENA

LIMOSA CON GRAVA

SM 18 15 32

6 9 ARCILLA

LIMOSA CON GRAVA

CL 18 25 33


El análisis de estabilidad del talud se realizo mediante la aplicación del software SLIPE 5.0 de ROCKSCIENS, y asume las siguientes condiciones: 1. Con Presencia de Nivel freático. (De izquierda a derecha en la tabla) a. Caso estático b. Caso estático + Nivel Freático

c. Con sismo - =0.09

d. Con sismo - =0.09 + Nivel Freático 2. Sin nivel freático a. Caso estático

b. Caso con sismo, =0.09

5.1.1.2. Características diseño del talud.

El esquema de la figura 7, se puede apreciar unas condiciones del diseño típico pera los taludes de este sector.

La conformación del talud fue definida con inclinación 0.75 H : 1 V; atendiendo al factor de seguridad el cual bajo las condiciones más criticas obtuvo un valor de 1.398.

Figura 7. Diseño constructivo del Talud Tramo 5_PR 57+950.


5.1.2. Talud del PR 61+400

Esta zona de estudio corresponde a un talud ubicado en el costado derecho de la vía en doble calzada que de San Martin conduce a la ciudad de Aguachica, sentido SUR-NORTE, aproximadamente 400 metros adelante del intercambiador AGUAS CLARAS, en el cual se toma desvío hacia la población de Ocaña y en sentido opuesto la variante de Aguachica y el municipio de Gamarra. Es un talud que tiene una longitud máxima de 220 metros con altura máxima de 10 metros.


El talud se caracteriza por presentar un nivel conglomerático con gravas hasta de 45 cms, embebidos en matriz areno-limosa, intercalado con pequeños cuerpos lenticulares de poca continuidad constituidos por limos arcillosos.

El contacto entre las gravas es puntual y tangencial, bordes subangulares a redondeados y parcialmente meteorizados.

En general esta unidad litológica corresponde a depósitos cuaternarios aluviales conformados por arenas y gravas.

Figura 8. Geología en el talud 61+400.

Fuente: AUTOR.

Figura 9. Detalle de Geología en el talud 61+400.

Fuente: AUTOR.

Gravas y arenas

Limos arenosos

Gravas y arenas



ABSCISA

PROF. (m)

DESCRIPCION CLAS NF ɤ

KN/m3

C KN/m2

ᶲ SPT

Incl F.S

K61+

400

0 0,5 ARENA

ARCILLOSA CON GRAVA

SC

2,8

33 17 18

0,75:1 berma de 5 m

de ancho a 8 m

de altura

1.847 1.625 1.708 1.529

0,5 1 ARENA

LIMOSA CON GRAVA

SM 33 17 18

1 8.7 ARENA

ARCILLOSA CON GRAVA

SC 33 17 18

8.7 12 ARENA

LIMOSA CON GRAVA

SM 33 17 18




La conformación del talud fue definida con inclinación 0.75 H : 1 V; atendiendo al factor de seguridad de 1.529 bajo las condiciones más críticas para el talud; con una berma de 5 metros a 8 metros de altura.


Fuente: Datos del Estudio.

5.2. ASPECTOS DE LA FASE DE DISEÑO TRAMO 6.

Durante la fase de diseño se determinaron las condiciones iniciales a través del trabajo de campo en sondeos y apiques.

Para el tramo 6, la geología de la zona presenta monotonía en la unidad aflorante encontrada desde el PR 65 a 86, se observan depósitos del cuaternario tipo conos aluviales disectados y en contactos discordante con la unidad de la Formación Volcanoclástica Noreán.

Depósito de Conos Aluviales (Qtcal). Son típicos depósitos de piedemonte que forma mesetas suavemente basculadas hacia el SW, cubriendo un área aproximada de 60 Km2 y espesor entre 100-150 metros de espesor.

Están constituidos por una alternancia de gravas, arenas gravosas y capas aisladas de limos; son de color gris amarillento. Los fragmentos de gravas provienen de rocas volcánicas y efusivas, así como de las epiclásticas (areniscas y lodolitas volcánicas) y sedimentarias (calizas); los fragmentos son subredondeados, y los mayores miden hasta 1.2 m. gravas y arenas se disponen en capas gruesas subparalelas a cuneiformes, con superficies de contacto no bien definidas.19

Figura 11. Geología general del tramo 6.

Fuente: Datos del estudio - imagen de Google Earth.

19 CLAVIJO, TORRES., Jairo. (1995). MEMORIA EXPLICATIVA - PLANCHA GEOLOGICA 75-AGUACHICA.

Unidad Volcanoclástica de Noreán (Jncp, Jnpe, Jned, Jnha). Dentro de la plancha geológica 75 es la unidad con mayor extensión tanto en la zona oriental como occidental.

Con base en su litología, composición y estilo de emplazamiento, la unidad Volcanoclástica de Noreán se ha dividido en cuatro conjuntos: clástico-piroclástico (Jncp), piroclástico-epiclástico (Jnpe), efusivo dacítico (Jned) e hipoabisal andesítico (Jnha).

Dentro del corredor vial de la zona de estudio el grupo que tiene directa incidencia corresponde a la denominación Jnpe a la altura del PR 75+170, en el sector conocido como NOREAN.

Conjunto piroclástico-epiclástico (Jnpe). Se extiende de Sur a Norte formando una franja de dirección NW-NS-NE, que se bifurca a la latitud de Noreán. Los mejores afloramientos se encuentran por la quebrada Noreán, Buturama y Besote; y por las carreteras Buturama-Bombeadero y Aguachica-Rio de Oro.

Esta unidad está constituida por tobas cristalinas y cristalolíticas alternadas con lapillitas, aglomerados y capas aisladas de lodolitas, conglomerados lodosos y lavas. Las tobas son predominantemente andesítica y minoritariamente dacíticas, sus componentes son fragmentos piroclásticos y cristales fragmentados de feldespatos, en una matriz devitrificada de color purpura grisáceo. Las lapillitas y aglomerados presentan fragmentos de 2 a 6 mm de diámetro las primeras y de 3 a 15 cms los segundos; son angulares en el primer caso y subredondeados y subangulares en el segundo; los mayores parecen ser bombas o fragmentos de las mismas que flotan en una matriz piroclástica de tamaño lapilli y ceniza multicolor. Las lodolitas son predominantemente limolíticas y subordinadamente arcillolíticas con una fracción arenosa importante.

El conjunto está bien estratificado en capas medianas y gruesas, planas y cuneiformes, espesor 1500 metros con edad Jurasica.20

5.2.1. Talud PR 71+550.

Esta zona de estudio corresponde a un talud ubicado en el costado izquierdo de la vía en doble calzada que de la ciudad de Aguachica conduce a la población de Pelaya, sentido SUR-NORTE. En general es un talud de 1.8 Km de longitud el cual es homogéneo en cuanto a su descripción, por lo cual para efectos del estudio se tomara un solo punto de diseño asociado a un punto de la descripción. Las alturas de este talud van hasta los 45 metros en su parte más alta.

20 CLAVIJO, TORRES., Jairo. (1995). MEMORIA EXPLICATIVA - PLANCHA GEOLOGICA 75-AGUACHICA.


Depósitos de gravas y arenas gravosas conformando el abanico aluvial de Aguachica, sobre el cual se haya la ciudad del mismo nombre. Presenta basculamiento ligero hacia el SW. Se observan puntualmente bloques de hasta 1 metro flotando en matriz limo arcilloso y limo arenoso en la parte superior del talud. Las gravas son alargadas con bordes redondeados, en contacto puntual y flotando dentro de la matriz.

Figura 12. Geología en el talud 71+550.

Fuente: AUTOR.

En la parte baja del talud se aprecia arenas gravosas con espesor de aproximadamente 4 metros, las gravas se aprecian dispuestas de forma homogénea en toda la capa, en contacto puntual embebidas dentro de la matriz arcillosa.

Figura 13. Detalle de geología en el talud 71+550.

Fuente: AUTOR.

Se realizó sondeo a 22.5 metros de profundidad como se indica en la tabla siguiente de caracterización.


ABSCISA

PROF. (m) DESCRIPCIO

N CLAS NF

ɤ KN/m3

C KN/m2

ᶲ SPT

Incl F.S

K71+

550

0 2 ARENA

ARCILLOSA CON GRAVAS

SC

2

18 20 30 16

0,5:1 berma de 5 m

de ancho a 10 y 20 m de

altura, anclajes de 50

T espaciados 3

m horizontalment

e

1,779 1,503 1,535 1,288

2 5

DEPOSITO ALUVIAL MATRIZ ARCILLO

ARENOSA

CL 18 25 32

5 8

DEPOSITO ALUVIAL MATRIZ ARENO

ARCILLOSA

SC 18 30 33

8 16

ARENA LIMOSA CON

GRAVAS SM 18 25 35

16 18

DEPOSITO ALUVIAL

MATRIZ LIMO ARENOSA

ML 18 25 32

18 21

DEPOSITO ALUVIAL CON

GRAVAS MATRIZ ARENO

ARCILLOSA

GC 19 25 35

21 22,5

DEPOSITO ALUVIAL MATRIZ ARENO

ARCILLOSA

SC 18 25 35

22,5

DEPOSITO ALUVIAL CON

GRAVAS MATRIZ LIMO

ARENOSA

SM 20 25 35




La conformación del talud fue definida con inclinación 0.5 H : 1 V; atendiendo al factor de seguridad modelado desde 1,779 hasta 1,288; una berma de 5 metros a 10 y 20 metros de altura, con anclajes de 50 Ton espaciados cada 3m horizontalmente.


Fuente: Estudio.

5.2.2. Talud PR 72+130.

Este otro talud se encuentra localizado en el costado izquierdo de la vía en doble calzada que de la ciudad de Aguachica conduce a la población de Pelaya, sentido SUR-NORTE; y hace parte del gran talud que se extiende por 1.8 Km de longitud. Se tomó para efectos del estudio por las condiciones de diseño contempladas para este sector.


Depósitos de gravas y arenas gravosas conformando el abanico aluvial de Aguachica, sobre el cual se haya la ciudad del mismo nombre. Presenta basculamiento ligero hacia el SW. Puntualmente se encuentran lentes de limos algunos dispuestos secuencialmente con espesor no mayor a 40 cms.

La grava en esta sección del talud se encuentra principalmente en el nivel superior y el tamaño esta en 3 y 6 pulgadas. Es común observar erosión gravitacional en los contactos entre capas por acción del agua sobre el frente del talud.

Figura 15. Detalle de Geología en el talud 72+130.

Fuente: AUTOR.



ABSCISA


N CLAS NF

ɤ KN/m3

C KN/m2

ᶲ SPT

Incl F.S

K72+

130

0 1,5

GRAVA ARCILLOSA CON ARENA

GC

0,3

20 30 35 0,75:1 berma de 5 m

de ancho a 10 y 20 m de

altura, anclajes de 60

T espaciados 3

m horizontalment

e Drenaje

1,784 1,505 1,534 1,284

1,5 3

ARENA ARCILLOSA CON GRAVA

SC 18 25 35

3 9


GC 20 25 35

9 10,5

ARENA LIMOSA CON

GRAVA SM 18 28 33

10,5 18

GRAVA LIMOSA Y

ARENA GM 20 25 35

18 19,5

ARENA LIMOSA CON

GRAVA SM 18 30 35

19,5 20


GC 20 30 35



El esquema de la figura 16, se puede apreciar unas condiciones del diseño típico pera el talud de este sector.

La conformación del talud fue definida con inclinación 0.75 H : 1 V; atendiendo al factor de seguridad modelado desde 1,7849 hasta 1,284; una berma de 5 metros a 10 y 20 metros de altura, con anclajes de 60 Ton espaciados cada 3m horizontalmente.



5.2.3. Talud PR 75+170.

El talud se encuentra localizado en el costado derecho de la vía en doble calzada que de la ciudad de Aguachica conduce a la población de Pelaya, sentido SUR-NORTE; Corresponde a un talud de aproximadamente 90 metros de longitud con altura máxima de 28 metros.

El diseño de la vía requiere la excavación y uso de explosivos sobre una roca aflorante en este sector, con presencia de rocas ígneas extrusivas en contacto discordante con rocas del cuaternario.


En el talud se encuentran aflorando rocas pertenecientes a la Formación Noreán constituidos por un Aglomerado volcánico (Av) en contacto fallado con una Toba

andesítica (Ta). El Aglomerado volcánico presenta fragmentos angulares de color pardo oscuro, gris verdoso y gris oscuro a negro, flotantes en matriz de grano fino de color gris claro a amarillo grisáceo. La toba andesítica de grano muy fino es de color amarillo claro y verde claro.

En la figura 17, se puede apreciar un contacto entre las litologías citadas con clara observancia de la brecha de falla.

Figura 17. Detalle Geología en talud 75+170.

Bf: Brecha falla, Av: Aglomerado volcánico; Ta: Toba andesítica.

Fuente: AUTOR.

Figura 18. Aglomerado Volcánico, Formación Noreán.

Fuente: AUTOR.

Bf

Av

Ta

En la figura 19, se reconocen las características del aglomerado volcánico, con la configuración de los fragmentos de roca flotando en la matriz de ceniza volcánica de varios colores. Los fragmentos se hallan bien cementados en la matriz y sus dimensiones van de 3 a 18 cms.

Figura 19. Contacto Rocas Jurásicas y depósitos Cuaternarios.

Fuente: AUTOR.

En la parte superior se reconoce contacto discordante y erosionado con rocas del cuaternario pertenecientes al abanico aluvial de Aguachica, el cual se haya constituido por gravas y arenas como ha sido descrito para otros taludes del presente estudio.

Estructuralmente este afloramiento está fuertemente influenciado por las fallas Noreán de carácter inverso con dirección SW-NE la cual cruza justamente sobre la zona de estudio. La falla Aguachica con dirección NNW, de carácter inverso y cubierta hacia la zona Norte después de cruzar por la zona de estudio, pero hacia el sur de la zona de estudio el trazo se reconoce en superficie por varios elementos geográficos. La intersección de estos dos sistemas de fallas es lo que explica el contacto entre los sedimentos del cuaternario y rocas del Jurasico.



ABSCISA


N CLAS NF

ɤ KN/m3

C KN/m2

ᶲ SPT

Incl F.S

75+

170

0 2

ARENA ARCILLOSA

CON GRAVAS Y

FRAGMENTOS DE ROCA

SC

-

20 18 32

0,5:1 BERMA DE 3 m DE ANCHO A 10 Y A 20 m DE

ALTURA

anclajes de 75

T espaciados 3

m horizontalment

e

1,807 1,516 1,568 1,297

2 20.5 ROCA 25 40 40



El esquema de la figura 20, se puede apreciar Las condiciones del diseño típico para el talud de este sector, pero en el costado derecho.

El talud se definió con inclinación 0.5 H : 1 V; atendiendo al factor de seguridad modelado desde 1,807 hasta 1,297; berma de 3 metros a 10 y 20 metros de altura, con anclajes de 75 Ton espaciados cada 3 metros en la horizontal y drenes.



5.2.4. Talud PR 77+830.


El talud sobre la vía se extiende desde el PR 77+000 hasta el PR 77+950, el punto de estudio se tomo específicamente en el PR 77+830 por la configuración del diseño y el sondeo que se realizo en este sector.


Depósitos aluviales pertenecientes a la parte más al norte del abanico de Aguachica, conformado por niveles gravosos interdigitados con lentes de limos en forma de lentes irregulares de poca continuidad en la horizontal (contorno en color amarillo). Las gravas con tamaño máximo de 20 cms y puntualmente sobre tamaños, se encuentran en totalmente embebidos en la matriz limo-arcillosa. Dadas las posibles condiciones de bajas energías en la parte más distal del abanico se puede explicar el aumento de materiales finos. En la figura 21 (Línea en color rojo) se reconocen tendencia en la acomodación de niveles de gravas con dirección W-NW.

Figura 21. Geología talud 77+830.

Fuente: AUTOR.

Se realizó sondeo a 15 metros de profundidad en la tabla siguiente.


ABSCISA

PROF. (m)


KN/m3

C KN/m2

ᶲ SPT

Incl F.S

K77+

830

0 1

ARENA ARCILLOSA

CON GRAVAS COMPACIDAD

ALTA

SC

-

20 22 32 29

0,5:1 berma de 5 m

de ancho a 10 m

de altura, anclajes de 75

T espaciados 3

m horizontalment

e

1,986 1,685 1,663 1,406 1 7

DEPOSITO ALUVIAL

GRUESO EN MATRIZ

ARENOSA MAL GRADUADA

SP 20 20 32

7 15

DEPOSITO ALUVIAL EN

MATRIZ ARENO LIMOSA

SM 20 22 35



En la figura 22, se indican las condiciones del diseño típico de este talud.

La conformación del talud fue definida con inclinación 0.5 H : 1 V; atendiendo al factor de seguridad modelado desde 1,986 hasta 1,406; una berma de 5 metros a 10 metros de altura, anclajes de 75 Ton espaciados cada 3 metros de forma horizontal.



5.2.5. Talud PR 82+100.



Figura 23. Geología del talud 82+100.

Fuente: AUTOR.

En la zona de estudio se reconocen depósitos de la parte más distal del abanico aluvial Aguachica, dentro de un sistema de varios abanicos distribuidos a lo largo de las estribaciones de la cordillera oriental.

En campo se aprecian depósitos de arenas gravosas, en la parte superior del depósito, las gravas no superan los 10 cms y se encuentra en contacto puntual y neto dentro de la matriz areno limosa, y localmente arcillosa. (Ver figura 24).

En el afloramiento también se observo nivel de limos ligeramente gravo-arenosos con espesor de 35 cms, infrayaciendo a este nivel se observo un paquete de arcillas de color gris claro con erosión en surcos característicos por acción de la escorrentía de aguas sobre el talud. (Ver figura 25).

Arenas

gravosas

Limos gravo-arenosos

Arcillas

Figura 24. Detalle Contacto litológico de Arenas, Limos areno-gravosos.

Fuente: AUTOR.

Figura 25. Detalle de litologías reconocidas.

Fuente: AUTOR



ABSCISA

PROF. (m)


KN/m3

C KN/m2

ᶲ SPT

Incl F.S

K82

+1

00

0 1,5 ARENA

ARCILLOSA CON GRAVAS

SC

0,3

18 15 25

0,75:1 1,748 1,559 1,566 1,403 1,5 3

ARCILLA MEDIA

PLASTICISDAD ARENOSA

CL 18 20 25

3 4,5 GRAVA

ARCILLOSA GC 20 20 30

4,5 6 ARENA

ARCILLOSA SC 18 15 25

Fuente: datos del Estudio.


El esquema de la figura 26, se puede apreciar unas condiciones del diseño típico para el talud de este sector.

La conformación del talud fue definida con inclinación 0.75 H : 1 V; atendiendo al factor de seguridad modelado desde 1,784 hasta 1,403.



5.3. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS Y ESTABILIDAD EN TRAMO 5.

En este apartado se describe cada uno de los taludes del estudio la condición actual del diseño aplicado durante la fase de construcción, con las implicaciones favorables o desfavorables que se reconocen para el servicio de la vía.

5.3.1. Talud PR 57+950.

El talud fue conformado con altura máxima de 8 metros, y de acuerdo al diseño se definió un ángulo de 53° pero finalmente fue construido con ángulo que varía de 70° a 75°. No se realizaron cunetas en la corona del talud para el manejo de aguas. Las cunetas de la base se observan totalmente colmatadas de material.

Se encuentran procesos erosivos avanzados y caídos de rocas a la vía. Esta sección de la vía no se encuentra en servicio por inconvenientes con la comunidad de COLUMPIOS. El proceso de hidrosiembra fue aplicado pero su efectividad fue menor al 50%.

Figura 27. Estado actual del PR 57+950

Fuente: AUTOR.

En general se podría indicar que el talud es estable bajo las condiciones actuales, la caída de rocas es un proceso que se puede controlar con obras menores de remediación y la aplicación de un nuevo proceso de hidrosiembra bajo las nuevas técnicas implementadas por la empresa puede llegar a optimizarse hasta un 80%.

Los materiales de tipo conglomerático exhiben un comportamiento en la configuración actual el talud a pesar que no se realizo el diseño inicialmente indicado, los procesos erosivos son puntuales en el nivel inferior caracterizado por lentes arcillosos.

Figura 28. Caída de rocas a berma y cuentas.

Fuente: AUTOR.

Los materiales finos se acumulan en la cuenta actual por no estar conectada con el resto de las obras hidráulicas de la vía.

Figura 29. Erosión puntual en talud.

Fuente: AUTOR.

5.3.2. Talud PR 61+400.

El talud fue conformado con altura máxima de 14 metros, y de acuerdo al diseño se requería un ángulo de 53° pero finalmente fue construido con ángulo de 70°. El diseño contemplaba una terraza de 8 metros de alta con berma de 5 metros de ancho y finalmente una segunda terraza que alcanzaría hasta 6 metros de altura.

La configuración actual del talud ofrece una buena estabilidad a pesar que no se definieron los elementos del diseño, esta condición se justifica por la estructura que trasmite la estructura del material conglomerático en donde un porcentaje de gravas entre 50% a 65% de armazón de la roca le da suficiente estabilidad. No se hicieron cunetas en la parte superior pero la condición natural de la corona envía la mayoría de las aguas contraria a la cara del talud.

Figura 30. Estado actual del PR 61+400.

Fuente: AUTOR.

Es un talud el talud del proceso de aplicación de hidrosiembra solo cubrió el 20% del talud y la parte donde se implemento, no tuvo ningún porcentajes significativo de eficacia.

Esta falta de éxito en el proceso se explica en primera medida por la escasa materia orgánica dispuesta de forma natural en el talud, diferente al mulch del proceso de hidrosiembra.

Adicionalmente, es válido indicar que una superficie del talud, donde la cantidad de gravas supere el 50% por metro cuadrado expone un componente de fuerte incremento de la temperatura trasmitido directamente hacia la planta que germine y la retención de agua es deficiente. Se encontró germinación del 80%, y pasada una semana el número de áreas verdes ya había disminuido a la mitad.

En la figura 30 y 31 se puede apreciar que las semillas después de caer del talud se conservaron un tiempo en la base del mismo y fue la única parte donde encontraron condiciones favorables por un lapso corto de tiempo para germinar y desarrollar mejor un sistema radicular.

Figura 31. Cuneta en la parte inferior del talud PR 61+400.

Fuente: AUTOR.

El talud no presenta problemas de inestabilidad por caída de rocas hacia la vía, y como medida preventiva se dejo una zona de seguridad para el mantenimiento del talud.

En este mismo sector se diseño una cuneta en la base del talud como medida para el retiro de las aguas provenientes del talud y conducción hacia una obra hidráulica que garantice la adecuada disposición.

En el talud no se encontraron procesos erosivos de surcos, carcavamientos o desprendimientos de gravas por erosión gravitacional. Este sector es considerado el más estable de las zonas estudiadas para este informe.

5.4. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS Y ESTABILIDAD EN TRAMO 6.

5.4.1. Talud PR 71+550.

Como se indico anteriormente el talud tiene una longitud aproximada de 2 Km extendiéndose de acuerdo al odométrico desde el PR 71+000 a PR 72+900, y dentro del cual se tomo la muestra de estudio en el PR 71+550 y en el PR 72+130, tomando la sección tipo a partir de los sondeos realizados.

La configuración del diseño de la vía, como se puede apreciar en la figura 31, corresponde a una vía en doble calzada. La calzada sentido hacia el NORTE se considera vía existente en este sector con obras únicamente de mejoramiento y rehabilitación y la vía superior del sentido SUR es la vía totalmente nueva.

El talud de acuerdo al diseño fue conformado con altura variable, alcanzando un valor máximo de 42 metros, el diseño indico un ángulo de 53° pero finalmente fue construido con ángulo de 65° a 70°. El diseño contemplaba terrazas a 10 y 20 metros, con ancho de berma de 5 metros. Adicionalmente colocar en la terraza inferior recubrimiento en concreto lanzado y anclajes cada uno de 50 Toneladas a profundidad de 25 metros, espaciados cada 3 metros en la horizontal, y la utilización de drenes de 3 pulgadas a 10 metros de profundidad.

Figura 32. Disposición de vías en el proyecto.

Fuente: AUTOR.

El manejo de aguas de escorrentía se dispuso controlar mediante la construcción de cunetas revestidas en concreto, en forma de canal cóncavo con ancho de 70

N

cms, dispuestos en bermas y coronas del talud, comunicados hacia disipadores verticales dispuestos con cierto espaciamiento y finalmente descargados a box coulver o alcantarillas de la vía.

La configuración actual del talud tiene algunos inconvenientes de estabilidad, se presenta caída continua de material, carcavamiento profundo y puntualmente perdida de las cunetas de corona y de cada terraza. Los sistemas de cunetas verticales para la conducción de aguas hacia la parte baja presentan socavamiento dentro del talud y obstrucción por falta de mantenimiento en la parte baja de entrega de aguas.

En este sector del talud se puede observar las implicaciones de tener los taludes descubiertos de vegetación por falta de un sistema efectivo de revegetalización. Los procesos erosivos por acción de aguas actúan fuertemente causando caída constante de material y retroceso del talud hasta el punto de dejar al descubierto las cunetas. Esta inspección fue realizada en AGOSTO del 2013 y se habían identificado varios sectores críticos.

Figura 33. Perdida de bermas y cunetas de las terrazas.

Fuente: AUTOR.

Los sitios críticos indicados en la figura 33, y también referidos en la figura 34; claramente evidencian el deterioro y estado actual del talud. El punto A, corresponde a una pérdida de material por erosión hasta el punto de dejar al descubierto los cimientos de la cuneta para el manejo de aguas en el talud. De

A

B

acuerdo a las revisiones la caída de materiales a las cunetas ha generado obstrucción y el inadecuado manejo de las aguas de escorrentía.

En el punto B, el proceso erosivo ha alcanzado el nivel más crítico con la pérdida total de la berma y cuneta por un tramo de cerca de 10 metros, esto ha generado unión en un solo talud de las dos primeras dejando en grave situación la estabilidad en este sector de la vía.

Figura 34. Estado actual del talud.

Fuente: AUTOR.

Hasta el momento este sector considerado uno de los más críticos en la obra, especialmente en las épocas de lluvias no ha sido controlado adecuadamente, la caída de rocas de hasta 40 cms a cunetas.

Los procesos de revegetalización sobre este parte del talud se aplicaron al 100% combinando agromantos con hidrosiembra. Estos procesos generaron un peso adicional sobre los materiales inconsolidados del talud, lo cual aumento la inestabilidad y genero un mayor desprendimiento de bloques.

Se esperaba que los agromantos sirvieran para además de mantener las semillas por más tiempo hasta que germinaran y desarrollaran un sistema radicular resistente en el talud, pero el proceso no fue suficiente y el agua que no fue conducida por las cunetas termino generando unos deslaves y aumentando procesos de carcamiento. (Ver figura 35).

A

B

Estos agromantos fueron retirados después de notarse su falta de éxito.

Figura 35. Desprendimiento de material bajo agromantos.

Fuente: AUTOR.

Figura 36. Inadecuado manejo aguas escorrentía.

Fuente: AUTOR.

En la parte derecha de la figura 36 y detalle en la figura 37 se observa un canal vertical sin disipadores para la conducción de aguas desde los niveles superiores de la terraza. Específicamente en este punto del talud ocurrió obstrucción por aumento de vegetación y materiales finos, este represamiento de aguas hizo que la mayoría de desbordaran de la cuneta hacia la cara libre del talud ocasionando erosión y retroceso hacia el talud, el desprendimiento de material es constante y la cuneta se encuentra totalmente expuesta.

Figura 37. Obstrucción en cuneta vertical.

Fuente: AUTOR.

El talud descrito para la zona de estudio presenta varias situaciones que deben tener atención inmediata para evitar mayores inconvenientes en la estabilidad.

El talud no guardo las recomendaciones iniciales del diseño bajo los parámetros del factor de seguridad analizados, situación que actualmente genera el desprendimiento de gravas directamente hacia la vía, máxime cuando en este punto de la vía no se determino el alejamiento del talud a la vía por una zona de seguridad adicional de mínimo 2 metros.

La intervención del talud en técnicas de remediación deben iniciar desde el replanteo de la inclinación del talud y determinar una nueva configuración de cunetas para el manejo de aguas de escorrentía, especialmente sobre las terrazas, dado que son las que más presentaron anomalías por obstrucción.

5.4.2. Talud PR 72+130.

Puntualmente en el sitio PR 72+130, dentro del talud continuo de longitud aproximada 2 Km, extendiéndose desde el PR 71+000 hasta el PR 72+900; observamos una zona homogénea en la distribución de las anomalías del talud. El diseño contemplaba un talud con inclinación de 53° y finalmente fue conformado con aproximadamente 70° a 75°. Al igual que en el PR 71+550 tenía contemplado el uso de concreto lanzado en la parte baja o primer terraza con anclajes en la usando cargas de 60 Ton espaciados cada 3 metros, y la utilización de drenes horizontales. El aumento de la carga se entiende debido a trabajar justo en la parte más alta del talud y donde los materiales se encuentran dispuestos en forma más desfavorable hacia la vía.

En las figuras 38 y 39, se puede apreciar la distribución general de los taludes estudiados dentro de todo el conjunto del talud de cerca de 2 km de longitud.

Como elementos importantes a destacar se tiene que la actividad agrícola y ganadera es permanente en estos sitios generando una situación desfavorable por el posible aumento de aguas de escorrentía junto a materiales finos hacia el talud.

En general toda la zona tiene tendencia de manejar las pendientes hacia el sector del talud, lo que hace que las consideraciones de análisis de estabilidad bajo condiciones de saturación tengan la mayor importancia.

Figura 38. Panorámica 1 taludes del 71 y 72. Norte a Sur.

Flecha amarilla talud PR 71+550 y flecha en color rojo talud PR 72+130.

Fuente: AUTOR.

Figura 39. Panorámica 2 taludes del 71 y 72. Sur a Norte.

Flecha amarilla talud PR 71+550 y flecha en color rojo talud PR 72+130.

Fuente: AUTOR.

Panorámicas tomadas en diciembre del 2011, previo al comienzo de la primera época de lluvias. Taludes con agromanto y próximos por aplicar el primer proceso de hidrosiembra.

En el talud el sector localizado en el PR 72+130, se reconoce que los mayores problemas de inestabilidad son originados por el inadecuado manejo de aguas de escorrentía, teniendo como punto de partida la des favorabilidad permanente por el manejo de pendientes justo hacia la zona intervenida con la obra civil.

En la figura 40, se aprecia de forma general el estado actual del talud, que en comparación con el sector del PR 71+550 se puede considerar como menos critico dados los elementos de obra que se reconocen con afectación.

El talud presenta cuatro niveles de terrazas con procesos erosivos iniciados a partir del inadecuado manejo de aguas de escorrentía sobre el talud, con retroceso de la erosión hacia la parte interna del talud y caída de material con acumulación en la parte baja del mismo.

Los procesos de hidrosiembra aplicados no tuvieron éxito y posterior a la colocación de agromantos y pérdida total de semillas y poca germinación se debió retirar los restos de los agromantos para evitar aumentar la inestabilidad.

Figura 40. Estado actual del talud PR 72+130.

Fuente: AUTOR.

En la parte superior de todas las terrazas la erosión ha dejado al descubierto las cunetas construidas para la conducción de aguas y debido al arrastre de semillas y parte material orgánico la germinación ocurrió principalmente en estos sitios. A partir de la obstrucción de cunetas el agua desbordo hacia el talud y se dieron los procesos de erosión de la figura 40.

En la figura 41, la caída de materiales hacia la vía no ocurre abruptamente, sino que hay tendencia a la caída y acumulación sobre la cuneta y pata del talud en la primera terraza de la vía. Las gravas desprendidas del talud tienen tamaños que alcanzan los 40 cms de diámetro.

En algunos sitios la caída de este material ha sido difícil de retirar en función a que la vía solamente cuenta con la berma como único espacio para la colocación de personal o maquinaria.

Figura 41. Desprendimiento y acumulados de materiales.

Fuente: AUTOR.

El análisis de los procesos de erosión evidenciados, comienza con la situación de obstrucción de las cuentas verticales dispuestas para la conducción de aguas a niveles inferiores del talud. Esta obstrucción (figura 42) ocurre por el incremento de la vegetación en las intersecciones entre cuentas horizontales de las bermas de la terraza con las cunetas verticales dispuestas para la conducción a las obras hidráulicas pertinentes para disponer aguas en los cuerpos de agua de la región.

Figura 42. Obstrucción de cunetas verticales.

Fuente: AUTOR.

Figura 43. Antigua estructura de cuneta vertical.

Fuente: AUTOR.

El continuo proceso de obstrucción y la falta de mantenimiento generan un proceso de erosión sobre las paredes de los canales verticales hasta el punto de generar la pérdida del cimiento de la obra al talud y su posterior caída. En este caso particular la obra fue necesario retirarla en diciembre del 2012, con solo un año de instala.

El talud, del sector estudiado en términos generales se puede definir como crítico en tema de estabilidad con la necesidad de realizar obras de tipo hidráulico para evitar que en el corto plazo empiecen procesos erosivos de mayor amplitud en comparación con el talud del PR 71+550.

5.4.3. Talud PR 75+170

El cajón para vía en el talud del PR 75+170, fue realizado mediante el uso de explosivos en la parte inferior dadas las condiciones de dureza exhibida por la roca volcánica del sector.

La configuración de la vía en este sector corresponde a la vía en doble calzada con diferencia de altura entre ellas de aproximadamente 35 metros en su parte más alta. En la figura 44 se aprecian los bloques de material producto de los procesos de voladura sin que se tenga el nivel de rasante.

Figura 44. Apertura de cajón para la vía.

Fuente: AUTOR.

Dentro de los aspectos constructivos de la propuesta del diseño se contemplo el uso de concreto lanzado sobre las paredes del talud utilizando malla con pernos de sujeción para lograr el máximo acople de la revestimiento sobre la roca expuesta. El diseño se complementaba con la colocación de anclajes de 75 Ton a 25 metros de profundidad con bulbo de 10 metros para evitar el desprendimiento de la masa en cuñas. Estos anclajes fueron colocados espaciados cada 3 metros en la horizontal con persistencia promedio en la vertical de 5 metros, o según la geometría del talud.

Se coloco drenes horizontales de 3 pulgadas con espaciamiento mínimo de 3 metros en diferentes niveles. (Ver figura 45 y 46).

Figura 45. Cajón de vía estabilizado con concreto lanzado.

Fuente: AUTOR.

Figura 46. Pernos anclados y drenes.

Fuente: AUTOR.

En la figura 47, se aprecia el detalle de los trabajos recientemente adelantados en perforación para colocación de anclajes y drenes horizontales.

Figura 47. Talud costado derecho perforado para colocar anclajes.

Fuente: AUTOR.

Dentro de las obras propuestas para garantizar la estabilidad del talud se puede indicar que fueron cumplidas o se están ejecutando en su gran mayoría. Hasta el momento no se ha evidenciado problemas por la estabilidad del talud dado que las obras todavía están en ejecución, por lo que dentro de las observaciones a la estabilidad del talud se indicaran situaciones potenciales de posible anomalía para una parte o la totalidad del talud, con la premisa que actualmente la obra trabaja para mejorar en dichos aspectos.

Dentro del proceso de aplicación del concreto lanzado se establecieron dos sitios con posible anomalía, que deben ser acondicionados antes que la vía entre en servicio para evitar inconvenientes posteriores.

En las figura 48 se puede apreciar el estado de la cuneta existente en el costado derecho del talud PR 75+170, con cantidad de materiales sobrantes de la obra y un sector continuo en donde la cuneta no entra en contacto con la pared del talud en lo que tiene que ver con la impermeabilización completa. Esta situación puede generar la filtración de aguas lluvias hacia la parte tratada del talud con acción directa desencadenante de inestabilidad a futuro.

En la figura 49, parte baja de talud en ese mismo costado resalta la ausencia de cuneta y la presencia de vegetación dentro del concreto lanzado que finalmente se convierte en un punto vulnerable por la acción de la raíz sobre el suelo.

Figura 48. Cunetas parte alta costado izquierdo talud PR 75+170.

Fuente: AUTOR.

Figura 49. Parte baja costado izquierdo talud PR 75+170.

Fuente: AUTOR.

En la parte baja de la figura 49, se aprecia la aparición de aguas filtrando del talud sobre la zona tratada con concreto lanzado.

Figura 50. Parte alta costado derecho talud PR 75+170.

Fuente: AUTOR.

En la figura 50, que corresponde al costado derecho dentro del mismo cajón de la vía se aprecian varias anomalías dentro de la construcción.

En círculo de color rojo se resalta una pérdida o falta de aplicación de concreto lanzado, se encuentra al descubierto el talud punto a través del cual se pueden presentar la filtración de aguas en los dos sentidos a través del tratamiento aplicado. Esta situación puede generar deterioro progresivo en el concreto aplicado.

La flecha en color amarillo resalta la incorporación dentro del tratamiento aplicado de una manguera de la comunidad, la cual con el paso del tiempo y por cambio de la presión se desprenderá totalmente del talud y dejara expuesto en una línea continua la roca del talud, produciendo el mismo efecto del caso anterior, ingreso y/o salida de aguas de escorrentía en el talud, con la misma consecuencia.

En la zona con la flecha en color azul se resalta la situación de falta de cuneta para la conducción de aguas lluvias a las respectivas obras hidráulicas, de igual forma en este mismo sitio la vegetación quedo incorporada con el tratamiento con concreto, lo cual terminara deteriorando la parte superior del talud.

Figura 51. Anclaje sobre el talud.

Fuente: AUTOR.

Finalmente dentro de los detalles de la fase de construcción se tiene la situación del tensionamiento de los anclajes. En esta actividad es probable que alcanzar la condición del diseño para el tensionamiento genere grietas o fisuras que coloquen en riesgo la estabilidad del tratamiento del talud.

La condición ideal para realizar el tensionamiento debe ser con la colocación de torones en cero que permitan el asentamiento de la platina en un área mayor para tensionar de manera uniforme sin que el concreto adyacente al anclaje sufra fractura.

En la figura 51, se aprecia fisura y acción de resane en la zona de la platina por posible deterioro del concreto inicialmente colocado.

FISURA

5.4.4. Talud PR 77+830

El sector caracterizado para el talud PR 77+830, se encuentra en un talud que se extiende desde el PR 77+000 hasta el PR 78+950, con longitud total de aproximadamente 1.95 Km.

La configuración de la vía nueva es la relacionada directamente con el talud del estudio. Dentro del diseño de estos taludes se determino una inclinación 0.5 H : 1 V; atendiendo al factor de seguridad modelado desde 1,986 hasta 1,406; una berma de 5 metros a 10 metros de altura, anclajes de 75 Ton espaciados cada 3 metros con drenes horizontales.

Figura 52. Aspecto general del talud PR 77+830.

Inspección en Agosto 2013.

Fuente: AUTOR.

En la fase de construcción del talud para la puesta en servicio de la vía se cambio el diseño y se determino diseñar en la mayoría del sector un solo talud con inclinación medida en campo de 65°. No se realizo tratamiento en concreto lanzado ni la colocación de los respectivos anclajes. Las obras de acondicionamiento del talud se dieron en Septiembre y Octubre del 2011.

En enero del 2012 se aplico proceso de hidrosiembra con efectividad de aproximadamente 70% hasta los primeros 6 meses. A partir de ese tiempo se empezaron a dar procesos acelerados de erosión gravitacional y con ello la perdida en la casi totalidad del procedimiento de hidrosiembra.

N

Para controlar la caída de rocas se dispuso una malla eslabonada rígida para los sitios de mayor altura dentro de la totalidad del talud. La configuración de la vía no dispuso de una zona adicional a la berma para mantenimiento o alejamiento del talud ante la caída de rocas.

En la figura 52 y 53, se puede apreciar la estructura de la malla eslabonada, con anomalías que eran propias ocurrieran, en lo que tiene que ver con la falta de mecanismos eficientes para el mantenimiento de la malla. El peso por la acumulación continua de materiales hizo que la malla fuera desprendida en varios puntos y se dio la necesidad de retirar la totalidad de la malla.

Figura 53. Malla eslabonada colmatada de material.

Inspección en Agosto 2013.

Fuente: AUTOR.

La figura 54, corresponde al mismo sector de la figura 53, en donde fue retirada la malla y es claro el retroceso y profundización del talud por acción de la erosión debido al inadecuado manejo de las aguas de escorrentía sobre el talud.

La característica de los materiales aflorantes en este talud debido a su poca o nula consolidación permiten el desprendimiento de materiales finos tamaños limo y arcilla. Composicionalmente se reconocen arcillas de tipo expansivas que al incorporar agua en el talud generan cambios volumétricos importantes que termina con el desprendimiento de materiales tamaño grava.

Figura 54. Talud después de retirada la malla eslabonada.

Fuente: AUTOR.

Este proceso de erosión se halla bastante acelerado en todo este sector, y combinado con el inadecuado manejo de aguas de escorrentía a través de los canales dispuestos para tal fin generan represamiento por materiales y obstrucción por demasiada vegetación.

En la figura 55, se puede apreciar el exceso de material vegetal en la parte superior de la intersección de las cunetas horizontales de las bermas y unión con la cuneta vertical de descarga a la obra hidráulica.

En la parte superior el desarrollo de vegetación excesiva genera retención de partículas finas y materia orgánica. Esta situación genera posterior desbordamiento del agua conducida a través de las cunetas en la berma y la incorporación de gran cantidad de agua hacia la parte baja del talud en forma torrencial, generando procesos de erosión y carcavamiento con el paso del tiempo y la acción constante de la anomalía.

En la parte baja de cuneta vertical de la figura 55, adicionalmente se tiene obstrucción de los materiales en la alcantarilla de la vía, quizás por la poca capacidad de bombeo cuando el aporte de materiales fino y grueso es superior al diseño de la obra hidráulica.

Figura 55. Colmatación en alcantarilla y abundante vegetación en cunetas.

Fuente: AUTOR.

La obstrucción de estos materiales sobre la vía a parte de colocar en riesgo el transito y servicio de la vía para el usuario, tiene implicaciones serias sobre el dren tipo francés que para efectos de este proyecto fue diseñado bajo la cuneta dentro de la configuración de la estructura de la vía.

En la figura 56, se puede observar el detalle del tamaño de gravas (máximo 36 cms) acumuladas en la cuneta de la vía.

En un sector puntual de la vía se ha encontrado un crecimiento inusual de vegetación en la base del talud (figura 57), lo cual no debe ser permitido. En primera instancia porque el desarrollo de un árbol maderable de gran envergadura coloca en riesgo el usuario dentro de una vía rápida en doble calzada. En segunda medida porque la acción de las raíces a parte de generar daño a filtro, cunetas y estructura de la vía genera mayor inestabilidad del talud por la presión que este finalmente ejerce sobre los materiales poco consolidados.

Figura 56. Detalle del tamaño de gravas desprendidas desde el talud.

Fuente: AUTOR.

Figura 57. Crecimiento de vegetación en parte baja del talud.

Fuente: AUTOR.

5.4.5. Talud PR 82+100.

El sector caracterizado para el talud PR 82+100, se encuentra en un talud que se extiende desde el PR 81+970 hasta el PR 82+150, con longitud total de aproximadamente 180 metros.

La configuración de la vía nueva es la relacionada directamente con el talud del estudio. Dentro del diseño de estos taludes se determino una inclinación 0.75 H : 1 V; atendiendo al factor de seguridad modelado desde 1,784 hasta 1,403.

Figura 58. Estado actual del talud PR 82+100.

Fuente: AUTOR.

Dentro de los aspectos constructivos el diseño indico realizar el talud con una inclinación de 53° conservando la relación propuesta. En el desarrollo de la obra el talud fue finalmente terminado con una inclinación de 60° a 65°.

Sobre el talud fue aplicado un proceso de hidrosiembra en enero del 2012, el cual a la fecha de hoy ha mantenido buenos resultados de forma continua por varios sectores dentro de la totalidad de la longitud del talud.

El talud se puede considerar como estable y teniendo en cuenta que el diseño de cunetas es el mismo implementando en los taludes anteriores objeto de este estudio, se resalta el hecho que todas las aguas de escorrentía discurren en sentido contrario al talud por configuración propia del terreno.

N

Figura 59. Erosión en contacto litológico.

Fuente: AUTOR.

Dentro del talud, puntualmente se evidencia un proceso de erosión específicamente en la parte media donde se reconoce un contacto litológico de tipo irregular en una antigua superficie de erosión. Los materiales conformados por limos y arcillas se encuentran en proceso erosivo acelerado en comparación con el resto de los materiales del talud, donde es claro el desprendimiento y acumulación de material en la base del talud.

En la figura 60 se puede apreciar la magnitud del sitio afectado por el proceso erosivo, el cual en la vertical no sobrepasa los 2 metros y en la horizontal alcanza los 40 metros.

En términos generales la estabilidad del talud no compromete el servicio de la vía para los usuarios, es evidente que requiere de unas actividades de mantenimiento y unas obras de pequeña escala para garantizar el debido tratamiento del proceso erosivo, ante lo cual el talud se puede indicar como estable

Figura 60. Detalle de la magnitud de proceso erosivo.

Fuente: AUTOR.

6. PROCESO DE HIDROSIEMBRA TRAMOS 5 Y 6.

En el proyecto RUTAL DEL SOL, para los tramos 5 y 6, se programó el proceso de Hidrosiembra para zonas de separadores, taludes de terraplén, taludes de corte de material, recuperación de canteras y zonas verdes de intercambiadores.

En los taludes el procedimiento para realizar la hidrosiembra consiste en preparar la mezcla (ver tabla 13) de los productos y aplicar sobre los áreas seleccionadas, posterior ocurre la colocación de agromantos biodegradables sujetados en la parte superior e inferior para garantizar que las semilla tenga protección a viento, aves, luz solar y posteriormente el deterioro del agromanto ayude al establecimiento definitivo de la plántula.

El Agromanto es un material para control de erosión, no tejido de fibras de fique y/o coco, entre una o dos mallas del mismo material natural o de polipropileno; se destaca por su excelente capacidad de resistir los agentes erosivos mientras se biodegrada integrándose finalmente al suelo. Se fabrican de forma que permiten el paso moderado de luz solar, facilitándola germinación y el desarrollo de la planta, favorecido a su vez por la cualidad de retener y liberar humedad, generando un microclima entre el suelo y el agromanto. El crecimiento de la planta se asegura mientras crecen sus raíces.

Tabla 13. Formula usada en el proceso de Hidrosiembra de CONSOL.

ORDEN DE

MEZCLACANTIDADES

COMPONENTE O

INSUMOUNIDAD

CAPACIDAD DEL

TANQUE (Gal)

RENDIMINET

O POR AREA

(m2)

OBSERVACIONES

1 940 AGUA GalonesDebe usarse sitios

autorizados

2 5BRACHIARIA

DECUMBENSKg.

Semilla utilizada para

revegetalización de

3 2 AGLUTINANTE Kg.Insumo que permite

adherencia al talud

4 2 HIDRORETENEDOR Kg.Absorbe y conserva el

agua en tiempos secos

5 3 ABONO TRIPLE 15 Kg.Nutre la semilla para el

desarrollo de la planta

6 7 MULCH FLEXTERRA BultosCompuesto fibras de

madera y coco.

940 500

Fuente: datos del estudio.

En el proyecto el proceso de hidrosiembra, fue desarrollado de manera técnica con equipos especiales para tal fin, y con asesoría en el área de sostenibilidad de un Ingeniero Forestal y un Ingeniero Ambiental. (Ver figuras 61 y 62).

En la tabla 14 se puede apreciar una relación de fechas en el desarrollo del proceso de hidrosiembra.

Figura 61. Aplicación proceso de Hidrosiembra

Fuente: AUTOR.

La empresa CONSECIONARIA RUTAL DEL SOL posee el equipo para realizar directamente el proceso de hidrosiembra.

Figura 62. Aplicación proceso de Hidrosiembra

Fuente: AUTOR.

Tabla 14. Aplicación de hidrosiembra para los taludes del proyecto

PR TRAMO PROCESO FECHA MANTENIMIENTO

57+950

5 Hidrosiembra Febrero

2012 Riego

5 Hidrosiembra + Geomanto

Abril 2012

Riego

61+400 5 Se aplico parcialmente en el talud

71+550

6 Hidrosiembra Enero 2012

Riego

6 Hidrosiembra + Geomanto

Mayo 2012

Riego

6 Prueba

Geomalla + Hidrosiembra

Junio 2013

72+130

6 Hidrosiembra Enero 2012

Riego

6 Hidrosiembra Mayo 2012

Riego

6 Prueba

Geomanto + Hidrosiembra

Junio 2013

75+170 6 No se aplico ningún proceso

77+830 6 Hidrosiembra + Geomanto

Enero 2012

Riego

82+100 6 Hidrosiembra Enero 2012

Riego

Fuente: AUTOR.

Debido a los resultados con baja eficiencia y eficacia para los procesos de revegetalización de la mayoría de los taludes, se determino en las opciones del mercado el uso de materiales más especializados para realizar algunas pruebas.

En junio del 2013, una empresa acepto realizar una prueba y el respectivo control en el talud del PR 72+130, con los siguientes materiales:

La primera se realizó Hidrosiembra y establecimiento de la Geomalla de fibra de vidrio R 50 con manto TRM 500

La segunda Hidrosiembra con Geomalla fibra de vidrio R 50

La tercera Hidrosiembra con manto TRM 500

Semilla de Brachiaria Decumbens

Semilla de leguminosa Kudzu

Fertilizantes Orgánicos y químicos, Aglutinantes e hidroretenedor y Mulch.

Para los anteriores materiales, la empresa responsable de la prueba técnica no dio las cantidades o mayores especificaciones de productos.

Se escogió el PR 72+130, dentro del sector de tramo 6, por ser considerado el más afectado y potencialmente el de condiciones de mayor inestabilidad. En la figura 62 proceso de instalación y en figura 63 se puede apreciar la forma como quedo aplicada la prueba de revegetalización sobre este talud.

Figura 63. Instalación Prueba con manto TMR500 y Geomalla R50.

Fuente: AUTOR.

En el PR 72+130, revisada la prueba de revegetalización y control de erosión se encontró que los materiales no cumplieron de forma satisfactoria el objetivo para el cual se instalaron.

Un mes después de aplicado el producto se empezó a evidenciar el deterioro de las geomallas utilizadas en el proceso de hidrosiembra.

Figura 64. Geomanto TMR-500 y Geomalla fibra de vidrio R-50.

Primera inspección Junio 18 de 2013.

A= Geomalla fibra de vidrio R 50.

B= Geomalla fibra de vidrio R50 y manto TMR500

C= Manto permanente TMR500.

Fuente: AUTOR.

A B C

Figura 65. Inspección talud PR 72+130 (Julio 25 de 2013).

Fuente: AUTOR.

Al segundo mes de aplicación de la prueba las geomallas se encontraban deterioradas y desprendidas de los anclajes de varilla con el que fue sujetado al talud para dar protección y soporte al desarrollo de la mezcla de hidrosiembra.

Figura 66. Inspección talud PR 72+130 (Agosto 29 de 2013).

Fuente: AUTOR.

El resumen de la prueba aplicada sobre el talud se puede detallar en la tabla 15.

Tabla 15. Segunda prueba de hidrosiembra en el PR 72+130.

SECTOR CARACTERISTICAS DE LA PRUEBA EN

EL PR 72+130 RESULTADOS

A

Hidrosiembra y establecimiento de la Geomalla de fibra de vidrio R 50 con manto TRM 500

TMR-500 con Geomalla R-50, presento comportamiento satisfactorio. Relativamente menos vegetación porque el área es muy rocosa comparada con el área donde se instaló solo el manto TMR-500.

B

Hidrosiembra con Geomalla fibra de vidrio R 50

La Geomalla fibra de vidrio R-50 sola, ancla bien la roca pero sin el manto TMR-500, no previene la erosión debido a las lluvias intensas. No se recomienda instalarla sola.

C

Hidrosiembra con manto TRM 500

El manto TMR-500 solo no tiene la suficiente resistencia y se requiere la Geomalla fibra de vidrio para anclar la roca.

Fuente: AUTOR.

Figura 67. Inspección en Talud PR 72+130. (Agosto 29 de 2013).

Fuente: AUTOR.

Demostrado que la prueba de hidrosiembra no tuvo buenos resultados se dio retiro a los vestigios de geomallas y limpieza del talud, en la figura 68 se puede ver el estado actual del talud.

Figura 68. Inspección talud PR 72+130 (Septiembre 18 de 2014).

Fuente: AUTOR.

6.1. PROBLEMÁTICAS OBSERVADAS EN LA HIDROSIEMBRA.

Del análisis del proceso de hidrosiembra realizado por la empresa se pueden describir las siguientes condiciones como desfavorables para la solución implementada.

El proceso de hidrosiembra bajo las características técnicas realizadas por la empresa no tuvo los resultados esperados, en la mayoría de los casos el proceso de germinación ocurrió en valores superiores al 75%, pero finalmente las plantas terminaban muriendo a medida que los nutrientes y mulch se agotaban en el talud, principalmente porque no lograban buena adherencia.

Dentro de las condiciones litológicas se observa que la gran mayoría de los taludes presentan niveles tipo conglomerático con presencia de gravas que en algunos casos alcanzaba 50% y la matriz estaba conformada principalmente por arenas. Esta situación cuando se tiene un talud lo que termina es reduciendo el área efectiva sobre el cual el procedimiento de hidrosiembra puede tener éxito, ya

que una buena parte de los productos aplicados terminan directamente sobre rocas y suelo sin presencia de materia orgánica.

Complementando la problemática del procedimiento de hidrosiembra está el hecho de canales obstruidos por vegetación y materiales finos, lo cual término generando el ingreso de mayor cantidad de agua directamente a los taludes.

También se menciona el hecho de haber diseñado unos taludes con inclinaciones diferentes a las inicialmente propuestas, situación que promueve el tipo de erosión gravitacional.

Tabla 16. Resumen estado actual taludes del estudio.

PR TRAMO ESTADO REVEGETALIZACION ACCION A TOMAR

57+950 5 Estable Procedimiento fallido Intervención

61+400 5 Estable No requiere Control

71+550 6 Inestable Procedimiento fallido Intervención inmediata


75+170 6 Estable No Requiere Control


82+100 6 Estable Parcialmente exitoso Control

Fuente: AUTOR.

En la tabla 16, se encuentra de forma resumida la situación actual en materia del procedimiento de hidrosiembra aplicado y su resultado en términos de aplicación acorde a la necesidad de la obra.

6.2. NUEVO PROCEDIMIENTO EN HIDROSIEMBRA.

Teniendo en cuenta que sobre algunos taludes se vio el crecimiento esporádico de especies de leguminosas tipo hierba con buen desarrollo radicular en condiciones de poca presencia de materia orgánica y con tendencia a desplegarse rápidamente sobre superficies irregulares se decidió investigar por una especie que contenga buenas condiciones bajo condiciones extremas desde el punto de vista climático y de la geometría del talud.

Además con el antecedente de la prueba realizada por una empresa en junio del 2008, en donde usaron una mezcla que contenía una especie de este tipo; para mayo de 2014 se rediseño la fórmula del procedimiento de hidrosiembra, incluyendo dos variedades de semillas, y cambiando otros elementos.

En la tabla 17, se relaciona los nuevos materiales incluidos en la fórmula para el procedimiento de hidrosiembra sobre los taludes de la obra.

Tabla 17. Formula rediseñada para proceso de Hidrosiembra.

ORDEN DE

MEZCLACANTIDADES

COMPONENTE O

INSUMOUNIDAD

CAPACIDAD DEL

TANQUE (Gal)

RENDIMINET

O POR AREA

(m2)

OBSERVACIONES

1 940 AGUA GalonesDebe usarse de sitios

autorizados

2 2 HIDRORETENEDOR Kg.Absorbe y conserva el

agua en tiempos secos

3 2 AGLUTINANTE Kg.Insumo que permite

adherencia al talud

4 2 ABONO TRIPLE 15 Kg.Nutriente para el

desarrollo de la planta

5 6BRACHIARIA

DECUMBENSKg. Semilla de pasto.

6 3 KUDZU Kg. Semilla de leguminosa

6 1 COMPOST Bulto Materia orgánica

7 5 MULCH FLEXTERRA BultoCompuesto fibras de

madera y coco.

940 500


Dentro de la modificación y rediseño de la fórmula para la hidrosiembra se tuvo en cuenta el orden de aplicación de los productos dentro del tanque y su homogenización.

Dentro del tanque el proceso de homogenización se realiza mediante unos agitadores a muy baja revolución, teniendo en cuenta que la semilla es la parte esencial y más delicada se decidió ingresarla a la mezcla en la parte final de preparación.

Figura 69. Panorámica de talud revegetalizado con leguminosa Kudzu.

Fuente: AUTOR

Dentro de otro sector del proyecto vial RUTAL DE SOL, específicamente en el PR 11 y 12, del tramo 5, se implemento esta nueva fórmula, encontrando resultados altamente favorables. El proceso de aplicación y equipos utilizados correspondió con el anteriormente utilizado, pero esta vez no se coloco ningún agromanto.

Figura 70. Detalle de aplicación de Kudzu en el talud.

Fuente: AUTOR.

Dentro de la evaluación con la aplicación de este nuevo diseño de la formula se reconoció que aparte de ser más conveniente en términos económicos por la no utilización de agromantos, también se observa la tasa alta de germinación y expansión en cualquier dirección dentro del talud.

La adaptabilidad de la especie de leguminosa Kudzu cumplió con las expectativas esperadas para la empresa, se han empezado a realizar proyección para aplicación en taludes más complejos, especialmente aquellos que tengan alto contenido de gravas. Los taludes donde se aplicó esta nueva fórmula se clasificaron como suelos residuales limo-arcillosos y arcillosos, con altos índices de plasticidad.

Figura 71. Detalle del talud y nueva revegetalización.

Fuente: AUTOR.

7. ALTERNATIVAS DE SOLUCION.

En este capítulo y después de ver cada uno de los escenarios en que han ocurrido las afectaciones a los taludes en mayor o menor grado, se propone un orden de actividades para realizar tratamiento en cada talud.

Para efectos del manejo integral de la información, del área de producción de la empresa CONSOL, los datos de las diferentes alternativas serán analizados junto a los consultores y el área de ingeniería para el rediseño definitivo y establecer los mecanismos finales para aplicar como técnica de remediación sobre los taludes afectados.

Tabla 18. Alternativas de solución para cada talud del estudio.

PR TRAMO ESTADO OBRAS DE REMEDIACION

57+950 5 Estable

Sobre este talud no se recomienda realizar intervención para modificar el ángulo de inclinación.

Se debe realizar proceso de revegetalización utilizando la nueva fórmula para hidrosiembra, teniendo en cuenta que se debe colocar una buena cantidad de materia orgánica como sustrato para garantizar la germinación y la permanencia de la planta.

Se deben realizar cunetas en la parte alta del talud.

Teniendo en cuenta que la vía en este sector tiene una parte pendiente de terminarse, se debe hacer el mantenimiento y limpieza del talud.

61+400 5 Estable

Sobre este talud no se recomienda realizar intervención para modificar el ángulo de inclinación.

Se debe realizar proceso de revegetalización utilizando la nueva fórmula para hidrosiembra, teniendo en cuenta que se debe colocar una buena cantidad de materia orgánica como sustrato para garantizar la germinación y la permanencia de la planta.

Realizar mantenimiento periódico a la cuneta de la base del talud, para evitar que se acumulen aguas y terminen afectando la estabilidad.

71+550 6 Inestable

Este debe rediseñado nuevamente, realizando cambio de la inclinación por el recomendado en la fase de diseño 0.5 H: 1 V.

Realizar cunetas e impermeabilización de bermas para evitar retención de aguas en el talud.

Realizar cunetas con desnivel en la berma con ángulo mínimo del 3% para garantizar el adecuado manejo de aguas de escorrentía.

Realizar pruebas e revegetalización con la nueva fórmula de hidrosiembra.

No se recomienda aplicar concreto lanzado sobre la totalidad del talud teniendo en cuenta principalmente la litología del sector.

72+130 6 Inestable

Este debe rediseñado nuevamente, realizando cambio de la inclinación por el recomendado en la fase de diseño 0.75 H: 1 V.

Realizar cunetas e impermeabilización de bermas para evitar retención de aguas en el talud.

Realizar cunetas con desnivel en la berma con ángulo mínimo del 3% para garantizar el adecuado manejo de aguas de escorrentía.

Realizar pruebas e revegetalización con la nueva fórmula de hidrosiembra.

No se recomienda aplicar concreto lanzado sobre la totalidad del talud teniendo en cuenta principalmente la litología del sector.

75+170 6 Estable

Realizar monitoreo a los anclajes para evidenciar posibles fisuras en el proceso de tensionamiento.

Diseño de cunetas y empalmes en todo el talud para evitar filtraciones en la parte superior hacia el talud tratado.

Colocar nuevamente concreto en el sitio evidenciado en la inspección como falla en el proceso inicial de aplicación.

Determinar con topografía puntos fijos para realizar georeferenciación y mediciones periódicas para establecer un sistema de instrumentación.

77+830 6 Inestable

Este talud requiere intervención con mantenimiento y ajuste de la inclinación en por el recomendado en la fase de diseño de 0.5 H: 1 V.

Las cunetas y alcantarillas de la vía requieren mantenimiento.

Realizar cunetas e impermeabilización de bermas para evitar retención y filtración de aguas hacia el talud.

Se debe realizar un sistema para el manejo de aguas de escorrentía de mayor capacidad, por

Controlar la vegetación excesiva de las bermas.

No se recomienda la colocación de concreto lanzado en la totalidad del talud, solo para sitios considerados como de mayor inestabilidad.

82+100 6 Estable

Este talud no requiere intervención para cambio del ángulo de inclinación.

Se debe realizar mantenimiento de cunetas y retiro de material acumulado en cercanía a la berma.

Se debe complementar el proceso de revegetalización del talud con el nuevo diseño de la mezcla de hidrosiembra.

Fuente: AUTOR.

8. CONCLUSIONES.

Dentro de la zona de estudio se encontraron rocas del cuaternario caracterizados por ser gravas, arenas y niveles de limos y arcillas, susceptibles a procesos de erosión hídrica.

Analizada la información de cada uno de los taludes se pudo establecer que durante la fase de intervención y construcción del talud algunos de los parámetros de diseño no fueron aplicados totalmente, con la posible consecuencia de generar inestabilidad.

Los taludes considerados como críticos están localizados en los PR 71+550, 72+130 y 77+830, ubicados en el tramo 6, y dadas las implicaciones de su inestabilidad deben ser intervenidos con obras que garanticen una remediación sin que afecten el servicio de la vía.

Los taludes ubicados en los PR 57+950 y 61+400, localizados en el Tramo 5, se consideran estables y solamente requieren acciones menores de mantenimiento y limpieza.

Dentro de los diferentes procesos de revegetalización de taludes y establecimiento de plantas protectoras se identifico que la especie de leguminosa Kudzu ofrece una germinación y avance sobre el talud de más del 80%.

9. RECOMENDACIONES.

Se debe implementar en los taludes considerados como críticos o alta complejidad ubicados en el PR 71+550, PR 72+130 y PR 72+830, un sistema de instrumentación que garantice el monitoreo continuo a los aspectos que puedan generar a largo plazo un fenómeno de remoción en masa que afecte el servicio de la vía y coloque en riesgo la vida de los usuarios de la misma.

El talud del PR 61+400, no requiere ningún tipo de intervención como medidas de remediación, en función de la condición estable en el cual se haya este talud, y como medida complementaria para mejorar el aspecto visual se debe colocar el procedimiento de Hidrosiembra con la nueva fórmula.

El talud ubicado en el PR 75+170, bajo las actuales condiciones de diseño tiene condición estable y requiere la revisión a los detalles durante la fase de construcción para evitar que ocurra fallas al tratamiento del talud con concreto lanzado, especialmente en la parte superior del talud.

Los taludes considerados como críticos deben ser rediseñados atendiendo a ángulos menores de inclinación del talud y reducción en la altura de terrazas, con el fin aumentar el factor de seguridad.

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