DRENAJE VIAL

INFORME DE SALIDA DE CAMPO

AUTORES: NELSON RICARDO BELTRÁN MOJICA

FUERZAS MILITARES DE COLOMBIA ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES

ESPECIALIZACIÓN EN DISEÑO DE VIAS Y AEROPISTAS COHORTE XXVII

BOGOTÁ MAYO DE 2013

INTRODUCCIÓN.

Dentro del desarrollo del curso de Drenaje Vial se realizó una salida de campo que permitió observar directamente todos los conocimientos adquiridos en la clase magistral. El desarrollo de esta Actividad se llevó a cabo en la vía Bogotá-Villavicencio, específicamente en el sector de Chipaque, en donde se visitaron tres sitios específicos, todos relacionados con las Obras de drenaje y/o de estabilización que se han venido desarrollando para hacer de esta vía un paso seguro para los usuarios que transitan frecuentemente.

1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL

- Presentar un informe en donde se describan los diferentes tipos de Obra desarrollados en el Sector visitado para controlar el drenaje superficial, subsuperficial y profundo.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Entender cómo se pueden determinar las soluciones que se pueden adoptar en la estabilización de vías, desde el punto de vista de drenajes viales.

- Adoptar las soluciones vistas al conocimiento adquirido, que sirva como refuerzo a los conceptos teóricos expuestos en clase por el profesor.

- Entender la afectación del entorno regional a una vía local, lo cual nos permite plantear las soluciones más económicas y eficientes que permiten controlar los movimientos en masa, sean estos naturales o causados por las mismas actividades desarrolladas para la construcción de una vía.

2. MARCO DE REFERENCIA

3. MARCO DE TEORICO

4. INFORME DE VISITA DE CAMPO. La visita de campo se realizó en la Vía que une a Bogotá con Villavicencio, específicamente en el sector de Chipaque. La vía Bogotá-Villavicencio es un corredor vial de gran importancia que comunica a los llanos orientales con el centro del país. Está situado en la cordillera oriental, la cual se caracteriza por presentar una morfología relativamente joven, en donde hay presencia de rocas sedimentarias del cretáceo (como shales, lodolitas, areniscas y calizas) cubiertas por rocas sedimentarias del terciario (como

arcillolitas, limolitas y conglomerados), predominante en la zona que visitamos, en la cual se percibe una contribución preponderante de la remoción en masa respecto de la erosión normal. Por su condición de morfología joven, las corrientes de agua se desplazan de forma muy rápida, lo cual origina cambios constantes en cuanto a su profundidad, formando con ello cambios significativos en su entorno, lo que a su vez genera fenómenos constantes de remoción en masa. Contribuye a ello que la zona se encuentra en una región de riesgo medio en cuanto a sismicidad se refiere. Además las condiciones climáticas del sector son caracterizadas por una pluviosidad alta, principalmente para los meses de Marzo a Junio y de Septiembre a Noviembre. Todos estos factores contribuyen a que la zona visitada presente muchos sectores con una condición de inestabilidad geológica alta, lo cual ha llevado a que se generen varios tipos de obra de drenaje y de estabilización para poder proteger la vía. Gráfico No. 1: Localización de la Vía Bogotá Villavicencio, fuente www.google.com/maps/via bogotá.villavicencio

4.2 Desarrollo de la visita de campo. La visita se realizó en cuatro (4) etapas, comenzando por el sector de la Entrada al Municipio de Chipaque, 19+000, donde se observaron obras de drenaje y de estabilización realizados para la banca de la vía así como obras de corrección para la quebrada del Guamo. Seguidamente se realizó una segunda observación en el K17+800, una curva de la vía que presentó muchos problemas de inestabilidad pero con la ejecución de obras a la fecha se encuentra estable. Una última observación se realizó en el K15+500 en donde se ve la presencia de obras

de varios tipos de drenaje superficial, subsuperficial y profundos, así como obras de estabilización de gran escala. Finalmente se observan obras de estabilización y drenaje en el K10+500.

4.2.1 Descripción de la visita al K19+000. Este sector presenta una serie de obras de drenaje superficial correspondientes a un Box Coulvert doble, que presenta cada uno una sección de 2x2 metros, tal como se observan en las fotos No. 1 y 2. Esta obra es relativamente nueva y permite el encauce de las aguas de escorrentía de la hoya que cruza la vía en este sector. Fotografías 1-2: Obra de drenaje superficial, Box Coulvert, K19+000, fuente los autores.

Así mismo se observaron obras de contención para el sector como fueron pantallas de contención en concreto reforzado, acompañadas de anclajes de contención. Las pantallas de contención se encuentran escalonadas, con una altura de unos 2.5 metros y escalonadas cada 1.5 m. El espesor de los muros que conforman la pantalla es de unos 20 cm. Cada anclaje presenta 4 torones, de acuerdo a la información recibida en campo, cada torón fue pre esforzado con una carga de 10 ton, de tal forma que cada anclaje fue pre esforzado con una carga de 40 ton. En cuanto a las bermas, escalas de las pantallas, se nota una inclinación de un 3%, pero esta inclinación está al contrario de lo aprendido en clase, en donde se planteaba que ésta debería ser hacia la cara interna del muro de contención, en donde debería rematar en una cuneta. Estas terrazas se encuentran con Empradización. También se puede observar en las pantallas la presencia de drenajes de 2” a lo largo y ancho de sus superficies, como se observa en el registro fotográfico No. 3-6. Se puede observar también el detalle de remate de los anclajes, los cuales se ha cubierto con dados de concreto, encima de la platina de apoyo de los mismos contra la pantalla, lo cual no permite dar algún tipo de mantenimiento en un futuro.

Fotografías 3-6: Obra de estabilización, muros de contención con anclajes, K19+000, fuente los autores.

Se pudo observar que en las bermas hay presencia de piezómetros tipo Casagrande (hechos con tubería de PVC de D=2”), como se observa en las fotografías 7-8. Aunque estas obras demuestran buena apariencia, se encontró que unas pantallas tenían ya un desplazamiento de unos 10 cm en promedio una de la otra, ver el detalle en las fotografías 7-8 Fotografías 7-8: detalles de muros de contención con anclajes, K19+000, fuente los autores.

Allí también se pudieron observar cunetas hechas en concreto y piedra pegada, con el fin de hacer el drenaje superficial de la parte alta de los taludes y encauzar las aguas a las partes más bajas de la ladera.

Fotografías 9: Obras drenaje superficial, cuneta-canal en concreto y piedra pegada, K19+000, fuente los autores.

Al lado derecho del Box Coulvert se encontraron pozos de abatimiento, los cuales tienen un diámetro de 3.00 metros y una profundidad de 25 m. Estos representan las obras de drenaje profundo del sector. En su alrededor había la presencia de obras de control hidráulico como eran piezómetros de Casagrande, para el control Del nivel freático y las presiones de poros del sector. Fotografías 10-11: Obras drenaje profundo, pozos de abatimiento de 3x25m y piezómetro de Casagrande para control nivel freático y presiones, K19+000, fuente los autores.

4.2.2 Descripción de la visita al K17+800. Siguiendo el recorrido se llega a una curva que presenta varios tipos de obra, tanto de drenaje como de estabilización, localizada en el K17+800. Según información recibida en campo y lo observado en el mismo sitio, esta curva era muy inestable a pesar de que se habían hecho varios tipos de obra de contención, las cuales fallaban continuamente, acompañadas de las obras de drenaje adecuadas. El problema era que las obras solo se hacían hasta la zona delimitada por las Especificaciones, es decir fuera del perímetro del corredor vial no se desarrollaba tipo alguno de obras. Fue necesario hacer un estudio más profundo del sector y así se pudo determinar que el problema de inestabilidad del sector se originaba en la quebrada presente en la parte baja del sector. La quebrada del Guamo es un afluente importante que se desplaza en la parte baja del sector, por estar en una zona de morfología joven ésta genera desgaste a su lecho, lo cual a su vez origina que haya desprendimientos en la ladera del lecho y finalmente estos desprendimientos generan falla progresiva de la ladera tal como se observa en el gráfico No. 2

Gráfico No. 2: Generación de falla progresiva a la ladera K17+800, por causa de la Quebrada, fuente visita de campo, modificado por los autores.

La solución de estabilización no solo conllevó a realizar nuevas obras de drenaje y/o estabilización sino que fue necesario realizar una intervención directa sobre la Quebrada, estas obras, cuyo objeto eran estabilizar el lecho de la quebrada y hacer que bajase la velocidad del agua mediante la generación de pendientes más suaves por medio de represamiento de material, se centraron principalmente en la construcción de diques y obras de amortiguación del agua, tal como se observa en el gráfico No. 3 y el registro fotográfico de las fotografías 12-14. Gráfico No. 3: Obras de tratamiento Quebrada K17+800, fuente visita de campo, modificado por los autores.

Fotografías 12-14: Obras de control Quebrada K17+800, fuente los autores.

A continuación se describen las obras que actualmente existen una vez se trató la quebrada para mitigar la pendiente del rio: Fotografías 15-19: Obras de drenaje superficial K17+800, fuente los autores.

En cuanto a obras de drenaje superficial se aprecian cuneta-canal en concreto con piedra pegada las cuales llevan el agua desde la parte más alta a la más baja de la ladera de la curva. También se aprecia otro tipo de cuneta transversal al talud, la cual está hecha en tierra y cubierta con lonas plásticas rellenas de material del mismo sector. Estas cunetas tienen una forma de canal trapezoidal. Se puede

observar también que el talud ha sido empradizado, para mitigar el efecto de la erosión. En cuanto a obras de estabilización encontramos en la parte superior una pantalla en concreto reforzado la cual tiene anclajes compuestos de 2 torones, cada uno de 10 ton según información suministrada en campo, es decir cada anclaje de 20 ton. Fotografías 20-22: Obras de contención K17+800, fuente los autores.

Fotografías 23-24: Detalle de anclajes Obras de contención K17+800, fuente los autores.

La pantalla descrita anteriormente también sirve como punto de apoyo para la salida de una Obra de drenaje superficial (alcantarilla) como se aprecia en las Fotografías 25 y 26. Los anclajes de la fotografía 23 y 24 son del tipo activo, al igual que los anclajes del K19+000, cada uno soporta una carga de 20 ton. A diferencia de los anteriores anclajes, éstos si se encuentran descubiertos pudiéndose ver los dos torones y lo cual seguramente permite medir las tensiones para saber si siguen trabajando o han perdido capacidad.

Fotografías 25-26: Detalle de Obra de drenaje superficial en Obras de contención K17+800, fuente los autores.

4.2.3 Descripción de la visita al K15+500. En este sector lo primero que observamos fue una obra de estabilización consistente en un concreto lanzado. El talud se encontraba estabilizado con unos anclajes, pero estos eran del tipo pasivo. Se pudo observar que el revestimiento hecho en concreto lanzado no tenían drenajes, lo cual seguramente ocasionarán problemas en la duración de los mismos ya que las presiones de agua generarán desestabilización de los mismos, principalmente por la parte baja donde deben ser mayores los efectos de presión del agua.

Fotografías 27-28: Detalle de Obra de contención K15+500,pantalla en concreto lanzado y anclajes pasivos, fuente los autores.

Seguidamente se observó una pantalla de pilotes de gran diámetro, en la parte inferior de la banca de la vía, los pilotes aquí presentes son de diámetros de 2 metros de longitud y espaciados cada 2 metros, no se sabe la profundidad, pero se supone que debe llegar al menos a unos cinco (5) metros más debajo de la zona de falla. Esta Obra además tiene tres tipos de control como son Control topográfico (mediante la presencia de unos mojones con una varilla roscada en donde se coloca la estación topográfica de control), control del Nivel freático y presión de poros (mediante la instalación de piezómetros tipo Casagrande de D = 2” y tubería en PVC) y control de desplazamiento (empleando para ello inclinómetros hechos en tubos de PCV de D= 2”, el cual se diferencia de los Piezómetros porque se ven las ranuras en donde se introduce el XXXXX para tomar las medidas de inclinación cada 50 cm). Aquí se pudo apreciar que la obra hecha cuenta con los elementos de instrumentación necesarios para controlarla.

Fotografías 29-31: Detalle de Obra de contención K15+500,pantalla en pilotes de gran diámetro, fuente los autores.

Fotografías 32-33: Instrumentación para control de inclinación, inclinómetros K15+500, fuente los autores.

En cuanto a obras de drenaje nuevamente se observan obras de drenaje superficial compuestos de cunetas-canal construidos en la parte transversal de los taludes, tanto para los taludes de la cara superior como la inferior de la vía, se observa allí la importancia de hacer los drenajes al talud superior de la vía, así mismo garantizar que los drenes del talud inferior se hacen por debajo de la banca de la vía hasta el talud superior y/o cruzando la zona de falla, de acuerdo a los conceptos adquiridos en clase. Fotografías 34-35: Obras de drenaje superficial y profundo K15+500, fuente los autores.

En este punto también se vió la importancia de la entrega de los drenes a las obras de evacuación como se observa en la fotografía 35, ya que de esta

disposición depende el funcionamiento integral de las obras a realizar la evacuación de las aguas de forma eficiente y segura. Este mismo principio se aplica a todas las obras de drenaje, lo cual se debe garantizar al momento de la construcción de las mismas.

4.2.4 Descripción de la visita al K10+700.

En este sitio se observaron obras de drenaje profundo, se encontró allí que se estaba construyendo un pozo de abatimiento de 2.1 metros de diámetro interno libre. Este pozo se estaba realizando mediante el método de anillos de concreto, los cuales se van fundiendo a medida que se va excavando, así forman directamente el pozo de abatimiento al cual se le colocarán también drenes horizontales dentro. El espesor de los anillos era de 20 cm y en el momento de la visita llevaba 15 metros de profundidad, se informaba en la visita que ya se había llegado a la zona de falla y que faltaban solo dos metros para su culminación. Fotografías 36: Obras de drenaje profundo K10+700,pozo de abatimiento de 2.1x17m e=20cm, fuente los autores.

Estos pozos se estaban construyendo en la parte alta del talud superior de la vía, su propósito es el de abatir el nivel freático de la cara superior del talud. Seguidamente en la parte inferior se encontraron obras de estabilización consistentes en muros en tierra reforzados con Geomallas. Dos clases de geomallas se identificaron en estos muros, una tipo Biaxial y otra uniaxial, como se muestra en el registro fotográfico 37 y 38. Este muro también contaba con su Empradización, para protección de la erosión, se nota que esta estructura estaba reemplazando a unos gaviones que ya habían fallado y se encontraban más debajo de la estructura recién construidos.

Fotografías 37-38-39: Obras de contención K10+700,Muros en tierra reforzados con malla Biaxial y uniaxial, fuente los autores.

Fotografías 40-41: Obras de drenaje superficial y profundo K10+700,talud superior e inferior de la banca de la vía, fuente los autores.

Se recalcó allí la importancia de los descoles de las alcantarillas, se hizo hincapié en la necesidad de llevarlos lo más cerca posible al afluente, así mismo se recalcó en la necesidad del empate de Obras de drenajes de todo tipo tanto de cunetas verticales y horizontales (foto 42) como de los drenes con las cunetas. De estas entregas depende también en gran parte la eficiencia de evacuación de las aguas tanto superficiales como profundas presentes en la zona a tratar. Fotografías 42: Obras de drenaje superficial K10+700,detalle de empates de estructuras de drenaje, fuente los autores.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.