terminos de terracerias ingles - español

INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES: i

Guía de Campo para las Mejores Prácticasde Administración de Caminos Rurales

INGENIERÍA DECAMINOS RURALES

Gordon Keller&

James Sherar

INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES: i

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Guía de Campo para las MejoresPrácticas de Administración

de Caminos Rurales

por

Gordon Keller, PEIngeniero Geotécnico

USDA, Forest ServicePlumas National Forest, California

y

James Sherar, PEIngeniero Forestal

USDA, Forest ServiceNational Forests of North Carolina

Producido porUS Agency for International Development (USAID)

En Cooperación conUSDA, Forest Service, International Programs

&Conservation Management Institute,

Virginia Polytechnic Institute and State University

Versión en Español producida porInstituto Mexicano del Transporte

Órgano Desconcentrado de la Secretaría de Comunicaciones y TransportesMéxico

Septiembre 2004

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La información contenida en este documento ha sido desarrollada como una guía para los constructoresy administradores de caminos, así como especialistas en recursos de la mayoría de las regionesgeográficas, para ayudar a construir mejores caminos y con mayor relación costo-beneficio,considerando el mínimo impacto ambiental adverso y protegiendo la calidad del agua. El Departamentode Agricultura (USDA por sus siglas en inglés) o la Agencia para el Desarrollo Internacional (USAIDpor sus siglas en inglés) no asume ninguna resposabilidad por la interpretación o uso de esta información.El uso de nombres de firmas, comercios o corporaciones, es para la información y conveniencia delusuario. Dicho uso no constituye una evaluación oficial, conclusión, recomendación, aprobación ovalidación de ningún producto o servicio con la exclusión de otros que pudiesen ser adecuados.

El Departamento de Agricultura y la Agencia para el Desarrollo Internacional de los USA, prohiben entodos sus programas y actividades la discriminación con base en la raza, color, orige, sexo, religión,edad, capacidades diferentes, creencias políticas, orientación sexual o estado marital o familiar . (Notodas las bases de prohibición aplican a todos los programas) . Las personas con capacidades diferentesque requieran medios alternativos de comunicación acerca de la información de los programas (Braille,impresión en letras grandes, cassettes, etc.) deben contactar al Centro TARGET de la USDA al Tel(202)-720-2600 (voz and TDD).

Para emitir una queja por discriminación, escriba a USDA, Director, Office of Civil Rights, Room326-W, Whitten Building, 1400 Independence Avenue, SW, Washington, D.C. 20250-9410, ollame al Tel (202) 720-5964 (voz y TDD). USDA es un proveedor y empleador con oportunidadesiguales.

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INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES Guía de Campo para las Mejores Prácticas de Administración

de Caminos Rurales

PRÓLOGO

Sin duda, los caminos rurales son elementos esenciales para el desarrollo social y económico de las comunidadeshumanas poco numerosas y, muchas veces, situadas en sitios montañosos o semidesérticos, en los que el acceso a losservicios básicos de salud y educación es muy complicado.

Si bien su construcción es indispensable, ésta debe planearse de manera respetuosa del medio ambiente, asícomo cumplir con una serie de requisitos técnicos que la faciliten y abaraten.

Tomando esto en cuenta y que una de las funciones sustantivas del Instituto Mexicano del Transporte (IMT) esla capacitación del personal técnico que labora en el sector transporte, se tomó la decisión de aprovechar el ofrecimientodel Ing. Gordon Keller para publicar este libro, previa traducción del inglés al español por parte del propio IMT.

La versión original del libro fue publicada por los ingenieros Gordon Keller y James Sherar, con el titulo“Manual de Prácticas Mejoradas de Caminos Forestales”, ha sido actualizada y complementada en muchos conceptos,por lo que para esta nueva versión en español, se considera que un título más adecuado sería el de “Ingeniería deCaminos Rurales”, del cual me es muy grato escribir este prólogo.

Se considera que el contenido del libro, es un valioso auxiliar para los ingenieros que tienen que ver con loscaminos rurales, desde la planeación, diseño, construcción y conservación, hasta su administración y toma de decisiones,con el objetivo principal de contar con ese tipo de obras de infraestructura, previniendo, mitigando o evitando losimpactos ambientales adversos que pudieran generarse.

Se incluye una definición de la terminología empleada, con esquemas y figuras explicativas, lo que facilita allector de esta publicación su entendimiento. Dentro del contenido, se observa la importancia que los autores le dan ala planeación y proyecto del camino, con el fin de controlar o minimizar los impactos negativos, lo cual es indispensablepara garantizar un desarrollo sustentable de las regiones que atravieza. Otro concepto que es fundamental en este tipode obras, y que los autores enfatizan, es la consideración de un buen drenaje y subdrenaje, tanto para proteger lacalidad del agua superficial y subterránea de la naturaleza, como para proteger la estructura del camino y su buencomportamiento a lo largo de su vida útil.

A lo largo de los capítulos del libro en cuestión, es grato observar diversas series de prácticas, las cuales sonproducto de la amplia experiencia de los autores en ese tipo de obras, conceptos que seguramente repercutirán enobras de mayor calidad, durables y con gran respeto al medio ambiente.

El libro inicia con un capítulo sobre normatividad en materia del impacto ambiental, así como la importancia desu cumplimiento para una adecuada planeación, considerando áreas vulnerables, potencial de desastres naturales,zonas de alto riesgo desde el punto de vista geotécnico e hidrología de detalle, acerca de las zonas de inundación y la

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correcta consideración del drenaje y subdrenaje para encauzar el agua a través de bordos de contención adecuados,alcantarillas y otras obras.

Más adelante se incluyen normas típicas para diseño de caminos rurales cubriendo aspectos geométricos,operacionales, volúmenes de obras, aspectos estructurales y costos. En la parte de hidrología se describen con detallelos métodos para cuantificar caudales de agua superficial y determinar sus correspondientes obras de drenaje, tomandoen consideración áreas de influencia, intensidad de lluvias, coeficientes de escurrimiento, etc. No hay duda que losaspectos hidrológicos son fundamentales para el buen diseño de los caminos; se observa que los autores danrecomendaciones sobre enrocamientos, filtros adecuados y geotextiles para mejorar el comportamiento del suelo, loque demuestra la experiencia geotécnica del profesor Keller y su colaborador.

En cuanto a las obras de drenaje, los autores involucran el dimensionamiento apropiado, su instalación, losdiferentes tipos de material para alcantarillas y las obras de arte complementarias para un buen acceso y salida del flujohidráulico, con el fin de evitar la erosión, así como el material soporte de las mismas para evitar su falla. Se maneja laopción de vados y cruces de agua en épocas de estiaje, como una alternativa de menor costo para caminos de bajasespecificaciones, en vez de grandes alcantarillas o puentes costosos.

Es de felicitar a los autores porque consideran un aspecto del que a menudo se minimiza su importancia; estoes, la estabilidad de cortes, terraplenes y taludes. Se recomienda en el libro una construcción balanceada para minimizarmovimientos de tierra, con su impacto ambiental consecuente, y también se sugieren pendientes de talud para diferentesmateriales, como rocosos, granulares o arcillosos, cubriendo medidas para estabilizar taludes, tanto en cortes como enterraplenes, tales como la revegetación, enrocamiento y geotextiles.

En cuanto a los materiales para este tipo de caminos, se analizan varias posibilidades que funcionan en estasobras, así como su estabilización con diferentes agentes como la cal, asfalto, cemento y aditivos para mejorar sucomportamiento mecánico. En relación a los bancos de materiales para suministro de insumos del camino, se recomiendaampliamente su explotación racional y operación adecuada, minimizando los impactos al medio ambiente.

En el último capítulo se observan medidas para el control de la erosión, utilizando métodos físicos, de vegetacióny biotécnicos, resaltando la importancia del fenómeno de erosión severa conocido como barranquillas, que debecontrolarse para evitar su progresión, a través de un adecuado control del flujo del agua mediante cunetas, bermas,taludes externos, diques de contención, tablaestacados, gaviones o roca suelta.

Toda esta información está complementada con fotos de gran valor visual, que permiten al lector obtener unaidea muy clara del contenido del libro en cada capítulo. Es de resaltar que a lo largo de los últimos cinco años, losasistentes a los Cursos Internacionales sobre Impactos Ambientales Generados por los Caminos Rurales que haorganizado el IMT, con alumnos de Centro y Sudamérica, de personal de la SCT, de Gobiernos Estatales e iniciativaprivada, han expresado siempre elogios, tanto para el profesor Keller como para el material didáctico empleado.

Finalmente, considero que este libro en su versión en español, constituye una valiosa herramienta, tanto parafines académicos como para aplicaciones prácticas en la ingeniería de vías terrestres, y que seguramente cumplirá conel objetivo principal de mejorar los caminos rurales, con una adecuada planeación, diseño, construcción y conservación,protegiendo los recursos naturales.

Octavio A. Rascón-Chávez

Director General del IMT

Secretaría de Comunicaciones y Transporte

México

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AGRADECIMIENTOS

L OS AUTORES AGRADECEN la oportunidad de haber podido desarrollar esta guía para la US Agency forInternational Development (USAID) con la cooperación de USDA, Forest Service, Office ofInternational Programs, y del Departamento de Programas Internacionales de Virginia Polytechnic

Institute and State University. La versión original de esta Guía de Campo de las Mejores Prácticas deAdministración de Caminos (BMP, por sus siglas en inglés) fue financiada por USAID/Honduras, en apoyo a suprograma Forestry Development Program (FDP) y a su escuela National Forestry School (ESNACIFOR).A partir de entonces, ha sido revisada y ampliada para servir de complemento y ser consecuente con el manual decapacitación intitulado “Minimum Impact Low-Volume Roads” (“Caminos Rurales con Impactos Mínimos”),aplicado a obras caminos en regiones en proceso de desarrollo.

La intención de esta Guía de Campo para las Mejores Prácticas en Administración de Caminos Rurales esproporcionar una visión general de los aspectos clave relacionados con planeación, ubicación, diseño, construccióny mantenimiento de caminos que pueden causar impactos ambientales negativos y enumerar las maneras másadecuadas de prevenir esos impactos. Las denominadas Mejores Prácticas de Administración (Best ManagementPractices, BMP) son técnicas o métodos de diseño las cuales, cuando se aplican, evitarán o disminuirán lacontaminación y mantendrán la calidad del agua. Las prácticas BMP relacionadas con caminos han sidodesarrolladas por muchos organismos, en vista de que la construcción de las mismas produce con frecuencia unimportante impacto negativo en la calidad del agua y de que la mayoría de esos impactos se pueden evitar conbuenas prácticas de ingeniería y de administración. Los caminos que no tienen una buena planeación o que no selocalizan correctamente, y que no se diseñan ni construyen debidamente ni tampoco se les da el mantenimientoadecuado, o que no están hechas con materiales durables, con frecuencia producen efectos negativos en lacalidad del agua y en el medio ambiente.

En esta guía se presentan muchas de esas prácticas benéficas. Afortunadamente, muchas de estas “MejoresPrácticas de Administración” también constituyen prácticas de ingeniería fiables que son además redituables encuanto a costos al evitar las fallas y reducir las necesidades de mantenimiento y los costos de reparación. Por otrolado, debe tenerse en cuenta que el superlativo “mejor” es algo relativo ya que las prácticas adecuadas dependenen cierta medida de la ubicación o del país, del grado de necesidad de mejoras y de las leyes y reglamentacioneslocales. Las mejores prácticas también evolucionan constantemente con el tiempo.En esta guía se han intentado tomar en cuenta los aspectos más fundamentales de los caminos de una manera lomás sencilla posible. Los aspectos complejos deberán ser abordados por ingenieros y especialistas con experiencia.Se incluyen los conceptos clave de lo que debe hacerse (PRÁCTICAS RECOMENDADAS) y de lo que nodebe hacerse (PRÁCTICAS QUE DEBEN EVITARSE) en el caso de caminos rurales, junto con informaciónbásica pertinente relacionada con el diseño. Estas prácticas fundamentales se aplican a caminos de todo el mundoy a una amplia gama de usos y estándares de los caminos. Con frecuencia se tienen que adaptar las prácticasrecomendadas para satisfacer las condiciones locales y los materiales disponibles. Información adicional sobreCÓMO realizar el trabajo se puede encontrar en referencias específicas, tales como en el manual “CaminosRurales con Impactos Mïnimos” (“Minimum Impact Low-Volume Roads Manual”).

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La mayor parte de las prácticas se aplica a un amplio rango de normas para caminos, desde caminos de unsolo carril recubiertos con materiales del lugar hasta carreteras pavimentadas de doble carril. Entre las prácticasgenerales recomendadas se incluye una buena planeación y ubicación, el análisis de impacto ambiental, la necesidadde contar con drenaje superficial eficiente, las estructuras de drenaje transversales con las dimensiones adecuadas,taludes de cortes y terraplenes estables, aplicación de medidas de protección contra la erosión, y explotación debancos de materiales y recuperación posterior de los terrenos.

Ciertas prácticas de diseño, tales como el uso de vados ondulantes superficiales, caminos con peralte haciaafuera, o cruces de arroyos en estiaje, son de aplicación práctica y muy redituables en cuanto a costo, pero entérminos generales sólo se aplican a caminos rurales y de baja velocidad debido a restricciones de seguridad,aspectos relacionados con el alineamiento vertical, o retrasos inaceptables en el recorrido. Otros aspectos, talescomo el uso de puentes con largueros de madera, resultan muy adecuados en regiones en vías de desarrollopara el cruce de arroyos a fin de evitar la circulación por el agua, aunque su uso no es recomendado por algunosorganismos, como es el caso en nuestros días del U.S. Forest Service, debido a su corta vida útil y a sucomportamiento potencialmente impredecible. Por lo tanto, la información que aquí se presenta se debe tomaren cuenta con base en las condiciones locales, los materiales disponibles, las normas para caminos, y las prioridadesdel proyecto o de los recursos, para luego aplicarse de manera práctica y segura donde así proceda.

Los reglamentos locales, las políticas o reglamentaciones de los organismos operadores, o las leyes puedenentrar en conflicto con cierta parte de esta información o pueden tener información más específica que la queaquí se incluye. Por lo tanto, se deben usar criterios adecuados al aplicar la información presentada en esta guía,y se deben respetar omodificar, en caso necesario, las leyes y reglamentos.

Usted puede reproducir o copiar cualquier parte de esta guía. Le suplicamos darle el crédito a esta guíacomo la fuente de información.

¡Se Recomienda Ampliamente la Reproducciónde esta Guía de Campo!

Esta guía de campo no constituye una norma, especificación o regulación emitida por o de laresponsabilidad de algún grupo profesional, organismo, o entidad política. Su única intención es la de

servir como guía para el diseño adecuado de caminos rurales y para la administración correcta deéstos, tomando como base el criterio profesional y la experiencia de los autores.

Desde 1997 el profesor Ing. Gordon Keller ha participado en los Cursos Internacionales sobre ImpactoAmbiental Generado por la Infraestructura Carretera, impartiendo cátedras y prácticas de campo sobre loscaminos rurales. Para ello, el citado profesor utilizó apuntes y primeras versiones de su libro titulado “Manual dePrácticas Mejoradas de Caminos de Bajo Costo y Volumen”.

A partir del año 2001, el profesor Keller y su coautor el Ing. James Sherar, se abocaron a la revisión yactualización de la versión original escrita en el idioma inglés, entablándose pláticas entre los autores y el InstitutoMexicano del Transporte, para realizar una traducción al español de la última versión.

Durante el año 2002 el Instituto Mexicano del Transporte se abocó a la traducción de la versión mejorada,trabajo que efectuó el Ing. Raúl Esquivel Díaz, consultor del IMT. Posteriormente los ingenieros Rodolfo TéllezGutiérrez y Sandra Torras Ortiz, de la Coordinación de Infraestructura y Área de Medio Ambiente del IMT,respectivamente, realizaron una revisión detallada del material, para utilizar terminología y conceptos adecuadosen el medio de carreteras mexicanas.

Esta segunda versión, es resultado de la actualización y mejora de la primera versión en español. Ha sidocuidadosamente revisada y cuenta con un diseño más amigable para el usuario, lo que facilitará su comprensióny uso.

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INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES Guía de Campo para las Mejores Prácticas de Administración

de Caminos Rurales

ÍNDICE

Prólogo iii

Agradecimientos v

Definición de Términos ix

Capítulo 1 Introducción 1

Capítulo 2 Análisis Ambiental 5

Capítulo 3 Aspectos de Planeación y Aplicaciones Especiales 11Aspectos Clave relacionados con los CaminosReducción de la Vulnerabilidad ante Desastres NaturalesAdministración de Zonas Protectoras de AguaExplotación Maderera

Capítulo 4 Ingeniería de Caminos Rurales 21Planeación de CaminosLocalización de CaminosLevantamiento, Diseño y Construcción de CaminosCosto de CaminosMantenimiento de CaminosCierre de Caminos

Capítulo 5 Hidrología para el Diseño de Cruces de Drenaje 37

Capítulo 6 Herramientas para Diseño Hidráulico y de Caminos 43

Capítulo 7 Drenaje para Caminos Rurales 53Control del Drenaje Superficial de CaminosControl de Entradas y Salidas de Drenes y Cunetas TrasnversalesCruces de Arroyos NaturalesCruces de Zonas Inundadas y de Praderas; Uso de Subdrenaje

Capítulo 8 Uso, Instalación y Dimensionamiento de Alcantarillas 75

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Capítulo 9 Cruces de Vados y Cruces en Estiaje 91

Capítulo 10 Puentes 97

Capítulo 11 Estabilización de Taludes y Estabilidad de Cortes y Rellenos 103

Capítulo 12 Materiales para Caminos y Bancos de Materiales 115

Capítulo 13 Control de la Erosión 129

Capítulo 14 Estabilización de Barranquillas 141

Referencias Seleccionadas 147

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I. COMPONENTES DEL CAMINO

Figura (I.1): Términos Usados para Definir a los Caminos Rurales

Definición de TérminosDefinición de TérminosDefinición de TérminosDefinición de TérminosDefinición de TérminosOrdenados por Tema:

Sección I Componentes del Camino ixSección II Sección Estructural y Materiales del Camino xiiSección III Drenaje Superficial xiiiSección IV Alcantarillas y Cruces de Drenaje xvSección V Vados y Cruces en Estiaje xviiSección VI Control de la Erosión xviiiSección VII Términos Varios xxi

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Camino a travésde corte

Talud de Corte(Talud Exterior)

Talud de Relleno(Terraplén)

Carriles de

Circulación

Acotamiento

Alcantarilla

Superficie de Rodamiento Capa de Base Subrasante

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Acotamiento (Shoulder) – Franja pavimentada o no pavimentada a lo largo del borde de los carriles de circulacióndel camino. Un acotamiento interior está junto al corte en talud. Un acotamiento exterior está junto al talud de unterraplén.

Ancho del cuerpo del terraplén (Roadbed) – Ancho de la calzada recorrida por los vehículos incluidos losacotamientos, medido en la parte superior de la subrasante.

Ancho total del camino (Límites de construcción o Ancho de formación) [Roadway (Construction Limits orFormation Width)] – Ancho horizontal total del terreno afectado por la construcción del camino, desde la partesuperior del corte en talud hasta el pie del relleno o de la zona con pendientes uniformes.

Berma (Berm) – Camellón de roca, suelo o asfalto generalmente a lo largo del borde exterior del acotamiento delcamino, usado para controlar el agua superficial. Encauza el escurrimiento superficial a lugares específicos donde elagua se puede eliminar de la superficie de rodamiento sin producir erosión.

Camino a través de corte (Through Cut) – Camino cortado a través del talud de una ladera o, más frecuentemente,de una loma, en la cual existe un corte en talud a ambos lados del camino.

Camino rural (Low-Volume Road) – Un tipo de sistema de transportación que se construye generalmente paramanejar o explotar recursos de zonas rurales o no desarrolladas. Estos sistemas únicos en su género han sido diseñadospara alojar volúmenes bajos de tránsito con cargas por eje potencialmente extremas. Se les define

comúnmente dentro del rango de menos de 400 TDPA (Tráfico Diario Promedio Anual).

Camino sobre terraplén (Through Fill) – A diferencia de un corte pasado, un relleno pasado es un segmento decamino formado por material de relleno, con taludes de terraplén a ambos lados de la calzada.

Capa de base (Base Course) – Véase la Sección II más adelante.

Carriles de circulación (Calzada) [Traveled Way (Carriageway)] – Parte del camino construida para la circulaciónde vehículos en movimiento, incluidos los carriles de tránsito y los apartaderos de paso (se excluyen los acotamientos).

Contrafuerte o machón (Buttress) – Estructura diseñada para resistir empujes laterales. Generalmente se construyea base de enrocamiento de protección, gaviones o suelo drenado, para soportar el pie de un talud en una zona

Figura (I.2) Términos Usados para Definir a los Caminos Rurales (Sección Transversal)

Límite de la

Propiedad

Límite de la

Propiedad

Derecho deVía

Límite delDesmonte

Camino(Límites de Construcción)

Terreno Natural

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Talud del Corte

Cuneta

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Carriles deCirculación

Cuerpo del Terraplén

Subrasante

Pie del Talud

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inestable.

Corte en balcón y transporte al sitio final (Full Bench Cut and End Haul) – Método de construcción decaminos en el cual se construye el camino recortando todo el talud y acarreando todo el material sobrante (transportelongitudinal) hasta un tiradero fuera del sitio de la obra.

Corte y relleno (Cut-and-fill) – Método para construir caminos en el cual la vialidad se construye al cortar en unaladera y extender los materiales excavados en lugares adyacentes bajos y como material compactado o a volteo pararellenos en talud a lo largo de la ruta. En un “corte y relleno balanceado” (“balanced cut-and-fill”) se utiliza todoel material “cortado” para construir el “relleno”. En un diseño de corte y relleno balanceado no se tiene materialsobrante en exceso y no hay necesidad de acarrear material de relleno adicional. Con esto se minimiza el costo.

Cuneta (Dren lateral) [Ditch (Side Drain)] – Canal o zanja poco profunda a lo largo del camino para colectar elagua del camino y del terreno vecino y transportarla hasta un punto adecuado para eliminarla. Generalmente se ubicaa lo largo del borde interior del camino. Puede localizarse a lo largo del borde exterior o a lo largo de ambos lados delcamino.

Derecho de vía (Right-of-Way) – Franja de terreno sobre la cual se construyen obras tales como caminos, vías deferrocarril o líneas de energía eléctrica. Legalmente constituye una servidumbre que otorga el derecho de paso sobreel terreno de otra persona.

Eje del camino (Road Center Line) – Línea imaginaria que corre longitudinalmente a lo largo del centro del camino.

Estructura de retención o de contención (Retaining Structure) – Estructura diseñada para resistir desplazamientoslaterales del suelo, agua, u otro tipo de material. Se emplea comúnmente como apoyo de la calzada o para ganaranchura del camino en terrenos escarpados. Con frecuencia se construyen usando gaviones, concreto reforzado,encofrados de madera o tierra estabilizada mecánicamente.

Pendiente (Gradiente) [Grade (Gradient)] – Inclinación de la rasante del camino a lo largo de su alineamiento. Estetalud se expresa en porcentaje –la relación entre el cambio en elevación y la distancia recorrida. Por ejemplo, unapendiente de +4% indica una ganancia de 4 unidades de medición en elevación por cada 100 unidades de distancia

recorrida medida.

Relación de talud (Talud) [Slope Ratio (Slope)] – Una forma de expresar los taludes construidos en función de larelación entre la distancia horizontal y el ascenso vertical, como por ejemplo 3:1 (3 m horizontales por cada 1 m deascenso o descenso vertical).

Relleno lateral a volteo (Side-Cast Fill) – Material excavado vaciado sobre un talud preparado o natural junto ala excavación para construir el cuerpo del terraplén. El material generalmente no se compacta.

Relleno reforzado (Reinforced Fill) – Relleno en el que se ha colocado refuerzo trabajando a tensión mediante elcontacto por fricción con el suelo circundante con la finalidad de mejorar la estabilidad y la capacidad de carga. Losrellenos reforzados están formados por suelo o por materiales rocosos colocados en capas con elementos de refuerzopara formar taludes, muros de contención, terraplenes, presas y otro tipo de estructuras. Los elementos de refuerzovarían desde una simple vegetación hasta productos especializados tales como tiras metálicas, emparrillados de acero,geomallas de polímeros y geotextiles.

Sección transversal (Cross-Section) – Dibujo en el que se muestra una sección del camino cortada a todo lo anchode la vialidad (véase la Figura i.2 anterior). También se puede aplicar a un arroyo, a un talud, a un deslizamiento,etcétera.

Subrasante (Subgrade) – Véase la Sección II más adelante.

Superficie de Rodamiento (Revestimiento superficial) [(Surface Course (Surfacing)] - Véase la Sección IImás adelante.

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Talud de corte (talud exterior o corte marginal) [Cut Slope (Back Slope or Cut Bank)] – La cara artificial o eltalud cortado en suelo o en roca a lo largo del borde interior del camino.

Talud del relleno (Talud del terraplén) [Fill Slope (Embankment Slope)] – Talud inclinado que abarca desde elborde exterior del acotamiento del camino hasta el pie (parte inferior) del relleno. Esta es la superficie que se formadonde se deposita el material para la construcción del camino.

Terraplén (Relleno) [Embankment (Fill)] – Material excavado que se coloca sobre la superficie de un terrenopreparado para construir la subrasante del camino y la plantilla de base del camino.

Terreno natural (Nivel del terreno natural) [Natural Ground (Original Ground Level)] – La superficie delterreno natural que existía antes de la afectación y/o de la construcción del camino.

Transporte al sitio final (End Haul) – La remoción y acarreo del material excavado fuera del sitio de la obra hastauna zona estable de desecho (en vez de colocar el material de relleno cerca del lugar de excavación).

Vista en planta (Levantamiento cartográfico) [Plan View (Map View)] – Vista tomada desde el cielo hacia elterreno. Un plano con esta vista es semejante a lo podría ver un ave al volar sobre el camino.

II. SECCIÓN ESTRUCTURAL Y MATERIALES DEL CAMINO

Figura (II): Sección Estructural del Camino

Banco de préstamo (Sitio de préstamo) [Borrow Pit (Borrow Site)] – Zona en la que se ejecutan excavacionespara producir materiales para obras térreas, tales como material de relleno para terraplenes. Generalmente es unazona pequeña que se usa para explotar arena, grava, roca o suelo sin ningún procesamiento posterior.

Capa de base (Base) [Base Course (Base)] – Ésta es la capa principal de transmisión de cargas en los carriles decirculación. El material de la capa de base está constituido normalmente por piedra triturada, o grava, o suelos congrava, roca intemperizada, arenas y arcillas arenosas estabilizadas con cemento, cal o asfalto.

Capa de rodamiento (Superficie de rodamiento) [Wearing Course (Wearing Surface)] – Es la capa superior dela superficie del camino sobre la cual circulan los vehículos. Deberá ser durable, podrá tener una alta resistencia alderrapamiento y, en general, deberá ser impermeable al agua superficial. Las superficies de rodamiento podrán serconstruidas con el material local, agregados, capas selladoras o asfalto

Capa superficial (Revestimiento superficial) [Surface Course (Surfacing)] – Es la capa superior de la superficiedel camino, llamada también superficie de rodamiento. Entre los materiales de revestimiento usados para mejorar elconfort del conductor, para proporcionar apoyo estructural y para impermeabilizar la superficie del camino a fin de

usarse en la temporada de lluvias, está la roca, cantos rodados, agregados triturados y pavimentos, tales como

Capa de base o Capa Superficial

Sub-base

Subrasante

Revestimiento Superficial

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tratamientos superficiales bituminosos y concreto asfáltico.

Desmoronamiento (Raveling) – Proceso en el cual el material grueso de la superficie del camino se suelta y se separade la base del camino debido a falta de ligante o a una granulometría pobre del material. El término también se aplica aun talud en el cual la roca o el material grueso se afloja y rueda por el talud del corte o del relleno.

Ondulaciones (Corrugaciones) [Washboarding (Corrugations)] – Una serie de lomos y depresiones a través delcamino causados en caminos con superficies de suelo y de agregados como resultado de la falta de cohesión superficial.Éste es generalmente el resultado de la pérdida de finos en la superficie del camino debida a condiciones secas o amateriales pobremente graduados. Estas condiciones empeoran con las velocidades excesivas de los vehículos y conlos altos volúmenes de tránsito.

Pedrera (Quarry) – Sitio donde se explota piedra, enrocamiento de protección, agregados, y otros materiales deconstrucción. Con frecuencia el material debe ser excavado mediante escarificado o con explosivos, y el material esgeneralmente procesado mediante trituración o cribado para producir la granulometría especificada para el agregado.

Subbase (Sub-Base) – Esta es la capa secundaria de distribución de la carga y que subyace a la capa de base.Normalmente está constituida por un material que tiene una menor resistencia y durabilidad que la del material usado enla base, por ejemplo, grava natural sin procesar, grava y arena o una mezcla de grava, arena y arcilla.

Subrasante (Subgrade) – La superficie del cuerpo del terraplén sobre la cual se colocan las capas de subbase, baseo superficie de rodamiento. En el caso de caminos sin una capa de base o sin capa superficial, esta parte del cuerpo deterraplén se convierte en la superficie final de rodamiento. La subrasante está generalmente al nivel del material insitu.

III. DRENAJE SUPERFICIAL

Figura (III.1): Drenaje Superficial del Camino

Caballete desviador (Waterbar) – Dispositivo artificial de drenaje frecuentemente colocado a ciertas distanciasentre sí, que se construye dejando montículos de suelo sobre la superficie del camino que interrumpen el flujo de aguay que desvían el agua fuera de la superficie de la calzada. Se puede circular sobre ellos con vehículos de rodada alta oconstituirán un paso infranqueable.

Coraza (Armor) – Rocas u otro tipo de material que se colocan en muros cabeceros, en suelos, o en cunetas para

cuneta exterior

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Cunetas desalida

Camino

Talud de corte

Maleza para controlde erosión

Cuneta de captación de aguaen la parte superior del talud

Vado transversalde drenaje

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evitar que el agua erosione y socave o arrastre el suelo.

Corona (Crown) – La corona o cresta de una superficie tiene la mayor elevación al centro de línea (convexa) y tienetaludes descendentes en ambos lados. La corona se usa para facilitar el drenaje del agua fuera de una amplia superficiedel camino.

Cuneta de captación de agua (Dren de intercepción) [Catch Water Ditch (Intercept Drain)] – Excavación ozanja de fondo plano ubicado por arriba de un talud del corte y que está diseñada para interceptar, captar y eliminar elagua que escurre superficialmente antes de que pase sobre el talud del corte, cuyo objetivo es proteger el talud delcorte y la calzada contra la erosión.

Cunetas de salida (Desvíos, Cuneta exterior o Drenes de inglete) [Lead-Off Ditches (Turnouts, OutsideDitch, or Mitre Drains)] – Excavaciones diseñadas para desviar el agua fuera de la cuneta y de la calzada (en unpunto donde esto no ocurra naturalmente) con el fin de disminuir el volumen y la velocidad del agua que escurre por lascunetas a lo largo del camino.

Desagüe de piedra en zanja (subdren) [French Drain (Underdrain)] – Trinchera enterrada llena con agregadogrueso y colocada generalmente en la línea de zanjas a lo largo del camino, que tiene la función de drenar el aguasubterránea de una zona húmeda y de descargarla en un lugar seguro y estable. Para la construcción de estos desagüesse podrá usar roca de diversos tamaños pero no cuentan con una tubería de drenaje en el fondo de la zanja.

Dren transversal [Cross-Drain (X-Drain)] – Estructuras instaladas o construidas como pueden ser las alcantarillasy los drenes transversales empedrados, que conducen el agua de un lado del camino al lado contrario.

Enrocamiento de protección (Riprap) – Fragmentos grandes y durables de roca bien graduada idealmente consuperficies fracturadas, con tamaños adecuados para resistir la socavación o el movimiento por el agua, los cuales secolocan para evitar la erosión del suelo nativo en el sitio.

Escombro (Debris) – Materia orgánica, rocas y sedimentos (hojas, maleza, madera, rocas, cascajo, etc.) con frecuenciaentremezclados, que se considera indeseable (en un canal o en una estructura de drenaje).

Estructura de drenaje (Drainage Structure) – Estructura instalada para controlar, desviar o conducir el agua haciafuera o a través de un camino, incluyendo pero no limitándose a alcantarillas, puentes, zanjas de drenaje, vados ydrenes transversales empedrados.

Interior/Exterior (Inside/Outside) – Referencia a un elemento en la parte interna de un camino, que es generalmenteel lado del corte en talud (talud posterior) / Referencia a un elemento en la parte externa de un camino, que es

Talud del corte

Vados ondulantes superficiales

Talud interior oexterior

Descarga protegidacon enrocamiento

Camino

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generalmente el lado del talud del relleno.

Peralte hacia adentro (Inslope) – El talud transversal anterior de la subrasante o superficie de un camino quegeneralmente se expresa como un porcentaje. La pendiente transversal hacia adentro se usa para facilitar el drenajedel agua de la superficie hacia una cuneta interior. Un camino con taludes interiores tiene su punto más alto en el bordeexterior de la calzada y su pendiente es descendente hacia la cuneta al pie del talud del corte, a lo largo del bordeinterior del camino.

Peralte hacia afuera (Outslope) – El talud transversal exterior de la subrasante o superficie de un camino, generalmenteexpresado en porcentaje. La pendiente transversal hacia fuera se usa para facilitar el drenaje del agua del caminodirectamente fuera del borde exterior del camino. Un camino con taludes exteriores tiene su punto más alto en el ladodel cerro o en el lado interior del camino y desciende hacia el borde exterior del camino y hacia el talud del terraplén.

Presa de detención (Control de socavación o Dique) [Check Dam (Scour Check, or Dike)] –Presa pequeñaconstruida en una garganta o zanja para disminuir la velocidad del flujo, para minimizar la socavación en el canal y paraatrapar sedimentos.

Subdrenaje (Dren subterráneo) [Underdrain (Subsurface Drain)] – Zanja enterrada rellenada con agregadogrueso, arena gruesa o grava, que generalmente se coloca en la línea de cunetas a lo largo del camino y cuya funciónes la de drenar el agua subterránea de una zona húmeda y descargarla en un lugar seguro y estable. Los subdrenes sepueden construir con un tamaño uniforme de roca, pueden envolverse en un geotextil y pueden tener un tubo perforadode drenaje en el fondo de la zanja.

Vado ondulante superficial (Vado, vado de base ancha) [Rolling Dip (Dip, Broad- Based Dip)] – Estructurapara drenaje superficial, con un quiebre integrado a la pendiente del camino, diseñado específicamente para drenar elagua desde una cuneta interior o a través de la superficie del camino, mientras que la velocidad de desplazamiento delos vehículos se reduce en cierta forma (véase la foto inferior de la portada de esta guía).

IV. ALCANTARILLAS Y CRUCES DE DRENAJE

Figura (IV.1): Componentes de una Alcantarilla

Alcantarilla - Tubería de drenaje hecha generalmente de metal, concreto o plástico, e instalada por debajo de lasuperficie del camino, para desalojar el agua desde el interior del camino hasta el exterior del mismo, o por debajo delcamino. Las alcantarillas se usan para drenar las cunetas, los manantiales y los arroyos que cruzan el camino. La cubetaes el piso o el fondo de la estructura en su punto de entrada.

Ancho total de la margen (Ancho en el nivel de aguas máximo ordinario) [Bank Full Width (Ordinary High

Ancho delCamino

Longitud totalde tubería

Distancia entre muros de cabeza o de remate

Rellenocompactado

Muro de cabezacon o sin aleros

EntradaTerrenonatural Alcantarilla

Vertedero

Salida

Talud delTerraplén

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Water Width)] – Ancho de la superficie del arroyo medido en la etapa de caudal máximo. Este flujo, en promedio,tiene un periodo de recurrencia del orden de 1,5 años. La etapa de caudal máximo corresponde al flujo dominante deformación del canal y se identifica generalmente como el límite superior normal de la socavación del canal del arroyopor debajo del cual no puede crecer vegetación perenne.

Arrastre de fondo (Bedload) – Sedimentos u otro tipo de materiales que deslizan, giran o rebotan a lo largo delfondo del cauce o del canal debido al movimiento del agua.

Arroyo perenne (Perennial Stream) – Arroyo que normalmente tiene agua corriente durante todo el año.

Figura (IV.2): Cruce Natural de Drenaje con una Alcantarilla

Boca de caída (Drop Inlet) – Cuenca de mampostería o de concreto, o pozo vertical a la entrada de una alcantarillametálica, usualmente del mismo diámetro que el de la alcantarilla, y con frecuencia ranurado, para permitir que el aguafluya hacia la alcantarilla a medida que el nivel del agua asciende alrededor de la parte exterior. Con frecuencia secolocan las bocas de caída en alcantarillas de alivio de cunetas en donde los sedimentos o escombros podrían obturarla tubería. Una boca de caída también ayuda a controlar la elevación de la cuneta.

Bordo libre (Freeboard) – La altura adicional de una estructura por arriba del nivel de aguas máximo de diseño paraevitar derrames y desbordamientos. Además, el bordo libre, en cualquier momento, es la distancia vertical entre elnivel del agua y la parte inferior de la cubierta, las vigas o la estructura de un puente.

Cuenca de captación (Catch Basin) –Cuenca excavada o construida a la entrada del tubo de drenaje transversal dela alcantarilla, la cual se usa para almacenar agua y para dirigirla hacia el tubo de la alcantarilla.

Entrada (Inlet) – La abertura en una estructura de drenaje o en una tubería donde el agua ingresa por primera vez ala estructura.

Espolón de arroyo (espigón) [(Stream Barb (Jetty)) – En términos generales, dentellones de roca de baja alturaque sobresalen de las márgenes de un arroyo extendiéndose hasta el canal del arroyo para reencauzar el flujo y alejarlode una margen propensa a la erosión.

Llanura de inundación (Flood Plain) – Zona a nivel o con ligera pendiente a cada lado del canal activo (principal)que se encuentra sumergido a veces durante niveles altos de agua o durante periodos de inundación. El limo y la arenase depositan y se acumulan en esta zona a lo largo del canal principal.

Camino

Vado ondulante superficial o Dren transversal

Vegetación para controlde la erosión

Vado acorazadopara derrames

Alcantarilla

Arroyo o canalnatural de drenaje

Canal revestido conenrocamiento de protección Caballetes

desviadores

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Muro de cabeza o de remate (Headwall) – Muro construido de concreto, gaviones, mampostería o troncosalrededor de la entrada o de la salida de una tubería o estructura de drenaje para aumentar la capacidad de flujo deentrada, reducir el riesgo de daños por escombros, retener el material de relleno y minimizar la socavación alrededorde la estructura.

Muros alero (Wing Walls) – Estructuras de mampostería o de concreto construidas a los lados de los muros decabeza a la entrada y a la salida una alcantarilla y que han sido diseñadas para retener el relleno de la calzada y paraconducir el agua hacia la estructura de drenaje y fuera de ésta mientras que al mismo tiempo se protege el camino y elrelleno contra la erosión.

Nivel de aguas máximas (High Water Mark) – La línea sobre una margen o en la orilla establecida por el nivelmáximo de agua. Generalmente se identifica por evidencias físicas tal como una impresión natural (berma pequeña)sobre la margen, por cambios en el tipo de suelo, por destrucción de la mayor parte de la vegetación, o por lapresencia de basura y de escombros.

Protección de salida (Outlet Protection) – Dispositivos o materiales, tales como un muro de cabeza o el enrocamientode protección, colocado a la salida de las tuberías o de las estructuras de drenaje para disipar la energía del agua quefluye, reducir su velocidad de flujo, y prevenir la socavación del canal o de las márgenes.

Salida (Outlet) – La abertura en una estructura o tubería de drenaje donde el agua abandona la estructura. La salidaes generalmente más baja que la entrada para garantizar que el agua fluye a través de la estructura.

Sección terminal metálica (Metal End Section) – Muro artificial de cabeza o de alero, fabricado generalmente conel mismo tipo de metal que el de la alcantarilla, para mejorar la capacidad de entrada del caudal.

Socavación (Scour) – Erosión o arrastre de suelo en el fondo de un arroyo, en las márgenes de un río, en un canal opor detrás de una estructura, causado en general por un aumento en la velocidad del agua o debido a la falta deprotección.

Tocón (Rootwad) – La bola de raíces de árbol y de tierra que se extrae del suelo al desenraizar un árbol.

Tubificación (Piping) - El arrastre de suelo fino por debajo de una tubería, terraplén o estructura, causado porfuerzas de filtración y por el agua en movimiento, que puede hacer que una estructura sea socavada y llegue a fallar.

V. VADOS Y CRUCES EN ESTIAJE

Figura (V.1) Vado Simple

Fondo

endurecido

del arroyo

Desperdiciomaderero

Recubrimientocon grava opiedraVado

Vadohúmedo

Vado ondulante odren transversal

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Vado con alcantarillas (Vented Ford) – Estructura diseñada para dejar pasar el flujo de agua normal o bajo en elcanal de un arroyo o de una corriente de manera segura a través de la estructura (por ejemplo, alcantarillas) quesubyace a una superficie de rodamiento endurecida o reforzada. Durante periodos de altos niveles del agua o deavenidas, el flujo pasa por encima de la estructura y generalmente impide el paso de vehículos.

Vado (Cruce en estiaje) [Ford (Low-Water Crossing) (Drift)]; Mejorado (Improved) – Estructura de mampostería,concreto, gabiones u otro tipo de material con superficie endurecida construido a través del fondo de un arroyointermitente o permanente para mejorar el paso de vehículos durante periodos de estiaje y para minimizar la alteracióndel canal o la producción de sedimentos.

Vado (Cruce en estiaje) [Ford (Low-Water Crossing); Simple (Simple) – Estructura de roca o de otro materialendurecido que se construye a través del fondo de un bajío, barranca o lecho de un arroyo que está generalmenteseco, para poder mejorar el paso de vehículos durante periodos de estiaje o de sequía.

Figura (V.2) Vado con Alcantarilla Mejorado

VI. CONTROL DE LA EROSIÓN

Barrera contra azolves (Silt Fence) – Barrera temporal usada para interceptar los escurrimientos cargados deazolve que bajan por los taludes. Está hecha generalmente de materiales geotextiles porosos.

Barrera de maleza (Brush Barrier) – Estructura para el control de sedimentos formada por vegetación del tipomaleza o por desperdicio vegetal apilado al pie de un talud de relleno, siguiendo el contorno de un talud, a lo largo deun camino, o a la salida de alcantarillas, de cunetas de desalojo, de drenes empedrados o de caballetes desviadorespara atrapar los sedimentos.

Camellón (Windrow) – Hileras de desechos de tala de árboles y de vegetación leñosa que se han apilado paraatrapar a los sedimentos, así como para que se descomponga por sí sola o para su eventual incineración; la acción decolocar camellones.

Capas de maleza (Brush Layers) – La práctica biotécnica de excavar terrazas de poca altura en la superficie de untalud, colocar en capas cortes de la vegetación que volverán a crecer, y tapar (enterrar) los cortes con suelo. Losrecortes se colocan en dirección perpendicular al contorno del talud.

Vado con alcantarilla

Nivel de aguas normales

Camino

Arroyo perenne Nivel deaguas máximas

Vado ondulante superficial o drentransversal de alcantarilla

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Control biotécnico de erosión (Biotechnical Erosion Control) – Combinación de medidas de vegetación yestructurales empleadas para prevenir la erosión o para estabilizar taludes y márgenes de arroyos. Dentro del término“biotécnico” se describen varios métodos para colocar una cubierta vegetal al sembrar una combinación de plantasvivas, latentes y/o en descomposición en las márgenes y en las orillas de manera que actúen estructuralmente, o encombinación con enrocamiento de protección o con estructuras físicas tales como encofrados o gaviones.

Control de erosión (Erosion Control) – Es la acción de disminuir o eliminar la erosión en progreso producida porel impacto de las gotas de lluvia, la formación de surcos, la formación de barrancas, el desmoronamiento de losbordos, y otros procesos superficiales.

Cubierta vegetal (Mulch) - Material colocado o extendido sobre la superficie del terreno para protegerlo contragotas de lluvia, formación de surcos o erosión en barrancas, y para retener la humedad a fin de promover el crecimientode vegetación. Entre las cubiertas vegetales se incluye ramas de poda de árboles, pastos, troceados de madera, rocas,paja, fibra de madera y una gran variedad de otros materiales y esteras naturales y sintéticas.

Cubrimiento vegetal (Mulching) – Colocación de una cubierta suelta sobre áreas expuestas del suelo, usandomateriales tales como pasto, paja, corteza o fibras de madera, para ayudar a controlar la erosión y proteger el sueloexpuesto.

Cuenca de captación de sedimentos (Sediment Catchment Basin) – Cuenca artificial diseñada para disminuir lavelocidad del agua y para atrapar sedimentos a medida que se van depositando en el agua.

Desperdicio maderero (Slash) – Todas las copas de árboles, ramas, corteza y productos forestales de desecho,ramas tiradas por el viento, u otros tipo de escombros dejados en el terreno como resultado del corte de madera o deotros productos forestales.

Erosión (Erosion) – Proceso mediante el cual la superficie del terreno es arrastrada y las partículas de suelo sondesplazadas por la acción del viento o del agua en forma de gotas de lluvia, escurrimientos superficiales y oleaje.

Escarificación (Scarification) – Acción de desgarramiento o de desmonte de la superficie del bosque o de uncamino y de mezclado de esos materiales con un suelo mineral, generalmente mediante equipo mecánico, para aflojarel suelo, disminuir la compactación y preparar la zona para sembrar pastos o árboles.

Figura (VI.1): Empleo de Vegetación, Materiales Forestales y Roca para Control de la Erosión

Pastos, cubierta vegetal yotro tipo de vegetación

(Control vegetal de la erosión)

Desperdicio de tala de árboles ymateriales forestales diseminados en el

terreno ( Control físico de la Erosión)

Setos vivos o arbustos(Control biotécnico de la Erosión

Barrera contra azolves

Zona deConcentraciónCamino revestido

con agregados(Control físicode la erosión)

Enrocamiento deProtección

Cuenca decaptación desedimentos

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Especies nativas (Native Species) – Se encuentran o viven naturalmente en una cierta zona (nativas), como puedenser las plantas nativas cultivadas localmente. Estacas vivas (Live Stakes) – Secciones de plantas leñosas que secortan en tramos (estacas) y se colocan o se hincan en el talud. La materia vegetal se coloca durante el otoño o en laprimavera cuando la planta original (y en consecuencia los cortes que se hagan de ella) está latente. La material vegetalusada para estacas es generalmente de las especies resistentes que enraizarán fácilmente a partir de las estacas y conel tiempo crecerán hasta convertirse en matorrales leñosos que refuerzan la estructura del suelo que recubre al talud.

Juncos (Haz vivo) [Wattles (Live Fascine)] – Haces largos de maleza o de ramas cortadas amarrados entre sí enforma de estructuras alargadas, las cuales se entierran o se colocan como estacas siguiendo el contorno de un talud, depreferencia para que retoñen y formen una trampa para sedimentos o para desviar el flujo laminar que baja por el talud.

Medidas de control de erosión con vegetación (Vegetative Erosion Control Measures) – Uso de cortes oestacas vivas, semillas, césped y trasplantes para generar vegetación (pasto, maleza, árboles) para el control de laerosión y para trabajos de protección de taludes.

Medidas físicas de control de la erosión (Physical Erosion Control Measures) – Medidas que no son de origenvegetal usadas para controlar la erosión, tales como el blindaje del suelo con enrocamiento de protección, barrerascontra azolves, esteras tejidas, gaviones, extendido o colocación de hileras de desperdicio vegetal de explotacionesforestales o de materiales leñosos, etc., así como para controlar el agua mediante estanques de sedimentación, cunetasde drenaje revestidas, etcétera.

Pasto Vetiver (Vetiver Grass) – Una de las muchas variedades de pasto no agresivo de grandes atados que se usaampliamente para control de erosión y conservación de humedad. Cuando se siembra en hileras hace más lento elescurrimiento y sirve de filtro para los sedimentos. Su sistema de raíces en forma de cortina ayuda a anclar al suelo ycompite mínimamente con raíces de cultivos vecinos.

Prevención de la erosión (Erosion Prevention) – Se trata de evitar la erosión antes de que ésta ocurra. Laprevención de la erosión es generalmente menos costosa y más efectiva que el control de la erosión. El objetivo de laprevención de la erosión es la protección de un camino, incluidas sus estructuras de drenaje, los taludes de corte yterraplén y las zonas afectadas, así como la protección de la calidad del agua.

Figura (VI.2): Medidas Biotécnicas de Control de Erosión - Muros con Estacas Vivas

Retoños conraíces

Relleno

Camino

Cimentación

Muro de roca

Estacas vivas

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Sedimentación (Sedimento) [Sedimentation (Sediment)] – Suelo, generalmente arcilla, limo y arena, que eserosionado del terreno o de caminos pobremente construidos y llega a un arroyo o a una corriente de agua, disminuyendopor lo general la calidad del agua en los ríos, arroyos y lagos.

Setos vivos de árboles (Vegetative Contour Hedgerow) – Hileras de árboles y de arbustos que generalmente seplantan en los contornos a través de los taludes que constituyen una frontera y que pueden proporcionar control deprotección contra la erosión inducida por flujo laminar, y al mismo tiempo producir alimento y refugio para la vidasilvestre.

Suelos erosionables (Erosive Soils) – Suelos que son relativamente susceptibles a la erosión y al movimientoocasionado por el impacto de las gotas de lluvia al caer y por los escurrimientos superficiales. Es de todos conocidoque los suelos finos granulares sin cohesión tales como arenas finas producidas por la descomposición de granito,limos o arenas finas, son muy propensos a la erosión.

VII. TÉRMINOS VARIOS

Ángulo de reposo (Angle of Repose) – El talud o ángulo máximo que puede adoptar un material granular, tal comoroca suelta o suelo, y permanecer estable.

Área amortiguadora (Buffer area) – Zona designada a lo largo de un arroyo o alrededor de un cuerpo de agua o deuna zona con ancho suficiente como para minimizar la entrada de substancias químicas forestales, sedimentos u otrotipo de contaminantes en el cuerpo de agua o para proteger la zona.

Camino de arrastre (Arrastre) [Skid Trail (Skidding)) – Sendero temporal no estructural sobre el piso delbosque que se usa para arrastrar los árboles talados o los troncos hasta un embarcadero de troncos.

Cancelación del camino (Road Obliteration) – Una forma de cerrar el camino en la que se rellenan de nuevo laszonas excavadas, se retiran los rellenos y las estructuras de drenaje, se restauran los contornos a su condición natural,se reforesta el área, y a final de cuentas se intenta restaurar la configuración y la condición natural del terreno. De estamanera se eliminan los impactos ambientales más desfavorables producidos por el camino.

Cierre del camino (Temporal) [Road Closure (Temporary)] – Cierre del acceso vehicular a un camino medianteel uso de barricadas tales como puertas, barreras de troncos, montones de tierra, u otro tipo de estructuras provisionales.El resultado final es la restricción en el uso del camino durante un cierto tiempo.

Curva de nivel (Contour) – Líneas dibujadas en un plano que conecta puntos con la misma elevación. Las curvas denivel representan números pares y el intervalo de elevaciones debe seleccionarse de manera que sea congruente con elterreno, la escala y el uso previsto para el plano. Las curvas están a nivel.

Explotación forestal (Tala de madera) [Logging (Harvesting)] – La explotación forestal es el proceso de tala deárboles para sacar madera. Éste incluye el derribo, el arrastre, la carga y el transporte de los productos forestales, enparticular de troncos.

Gaviones (Gabions) – Jaulas (generalmente de alambre) empacadas con fragmentos de roca de entre 10 y 20 cm (ode fragmentos de concreto triturado) que se usan para la construcción de estructuras de control de la erosión, cimacios,protección de márgenes o estructuras de contención.

Geotextil (Tela de filtro) [Geotextile (Filter Fabric)] – Textil fabricado con fibras sintéticas de “plástico”, quegeneralmente no son biodegradables, para formar un producto semejante a un delantal. Los geotextiles pueden sertejidos o no tejidos y pueden tener diferentes grados de porosidad, área abierta y propiedades de resistencia. Se usancomo barreras contra la humedad, para separación o refuerzo de suelos, para filtración y para drenaje.

Hábitat (Habitat) – El medio ambiente natural que forma el hogar de plantas y animales nativos. Por ejemplo, los

INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES: xxii

márgenes de los ríos constituyen el hábitat para insectos que son la principal fuente de alimentación de muchos peces.

Impacto ambiental (Environmental Impact) – Acción o serie de acciones que tienen un efecto sobre el medioambiente. Con una Evaluación de Impacto Ambiental se pueden predecir y evaluar estos efectos, tanto positivos comonegativos, y las conclusiones se usan como una herramienta para la planeación y para la toma de decisiones.

Mejoramiento (Upgrading) – El proceso mediante el cual se mejora el estándar de un camino existente o se alterapara permitir una mayor capacidad y un recorrido más seguro por parte de un mayor volumen de tránsito.

Mejores Prácticas de Administración [(Best Management Practices (BMP)] – Lineamientos prácticos que sepueden aplicar para disminuir el impacto ambiental de los caminos y de las actividades de administración de bosques(tales como la construcción de caminos, veredas de arrastre y desembarcaderos de troncos) y para proteger la calidaddel agua. En las prácticas BMP se incluyen los aspectos clave de planeación, ubicación, diseño, construcción ymantenimiento de caminos u otras actividades que pueden ser causa de impactos ambientales adversos, así comométodos sugeridos para prevenir esos impactos.

Mitigación (Mitigation) – La acción o elemento específico usado para disminuir o eliminar un impacto ambientaladverso.

Objetivos de la administración de caminos (Road Management Objectives) – Son los objetivos en los que seestablece la finalidad que se busca en un camino en particular con base en lineamientos de administración y en objetivosde administración de acceso. Entre los objetivos de administración de caminos se incluyen los criterios de diseño, loscriterios de operación y los criterios de mantenimiento.

Plataforma de carga (Plataforma de troncos) [Landing (Log Deck)] – Cualquier lugar en el sitio de la explotacióno junto a éste, donde se apilan los troncos después de ser encerrados, en espera de su manejo subsecuente, carga ytransporte. Ésta es un área relativamente plana, comúnmente con un diámetro entre 20 y 50 metros.

Poner fuera de servicio un camino (Road Decommissioning) – Cierre permanente de un camino mediante técnicasque incluyen el bloqueo de la entrada, la colocación de ramas y de matorrales sobre la carpeta de rodamiento, dejarcrecer nuevamente a la vegetación, colocar caballones desviadores, eliminar los rellenos y las alcantarillas, o restablecerlos patrones naturales de drenaje. Sin embargo, la configuración básica del camino, o la plantilla sigue estando en ellugar. El resultado final es dar por terminada la función del camino y mitigar los impactos adversos ambientales producidospor el camino.

Reciclado (Rehabilitación) [Reclamation (Rehabilitation)] – Actividades en las que se recicla, repara o mejorauna parte o todo un camino existente, banco de préstamo o zona alterada y se restaura a su condición original o aalguna condición final preestablecida.

Suelo nativo (Native Soil) – Suelo natural, en el lugar o in situ que se ha formado en el sitio y que no ha sidoimportado artificialmente al sitio.

Zonas Protectoras de Aguas (ZPA) [Streamside Management Zone (SMZ)] – El terreno, junto con la vegetaciónque ha crecido dentro de él, inmediatamente en contacto con el arroyo y suficientemente cercana a éste como paratener una influencia importante sobre el carácter ecológico total y sobre la función del arroyo. Constituye una zona deamortiguamiento a lo largo de un arroyo en la cual las actividades están limitadas o prohibidas.

1INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES:

Capítulo 1 In

trod

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ció

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Capítulo 1

Introducción

LOS CAMINOS RURALES de bajo volumen de tránsito, como pueden ser los de acceso del agricultor al mercado, los que enlazan a las comunidades y

los usados para explotaciones mineras y forestales sonpartes necesarias de cualquier sistema de transportaciónque le dé servicio al público en zonas rurales, para mejorarel flujo de bienes y servicios, para ayudar a promover eldesarrollo, la salud pública y la educación, y como unaayuda en la administracióndel uso del suelo y de losrecursos naturales (Foto1.1). Al mismo tiempo, loscaminos y las zonasafectadas pueden producircantidades importantes desedimentos (Foto 1.2) ypueden constituir uno de losmás grandes impactosnegativos sobre el medioambiente local, la calidaddel agua y la vida acuática.Los caminos pueden inducirerosión significativa, crearbarrancas, causar efectosen el agua subterránea, lafauna silvestre y lavegetación, afectar laestructura social, degradarlos valores escénicos,

desperdiciar los fondos limitados, y hacerimproductivas las tierras útiles (Foto 1.3).

El objetivo fundamental de esta guía es poderayudar a ingenieros, planificadores, especialistasambientales y administradores de caminos atomar buenas decisiones, proteger el ambiente,y construir buenos caminos de bajo volumen. Losaspectos clave que deberían tomarse en cuenta

“Las ideas valen unos cuantos centavos la docena. La gente que las poneen práctica, no tienen precio.”

-A. Einstein

Foto 1.1 Un camino con impacto mínimo que está bien drenado, tiene unasuperficie estable de rodamiento, terraplenes estables , y es satisfactoriopara el usuario.

2 INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES:

durante la planeación de un proyectode camino son los cambios o losimpactos negativos que puedeninducirse en una cierta región por lapresencia del camino, los cualespueden resultar importantes a la vezque irreversibles o que pueden serdifíciles de mitigar. Por lo tanto, habránecesidad de analizar la rentabilidada largo plazo de un proyecto decamino, en lo que se refiere a costosen los aspectos sociales, ambientalesy fiscales. El análisis ambientalconstituye una herramienta principalpara examinar todos los aspectos deun proyecto, maximizar su utilidad yminimizar los problemas. Se deberáprestar atención especial al empleode un enfoque de Equipo de TrabajoInterdisciplinario. No todos losimpactos adversos de los caminos sepueden evitar, aunque muchos deellos sí se pueden prevenir, por lo queluego se podrán sopesar y evaluar losimpactos negativos y positivos de unproyecto de camino.

Los caminos son necesarios,

pero deben construirse y conservarsede tal manera que se puedancontrolar o evitar los impactosambientales negativos. Un caminobien planeado, ubicado, diseñado yconstruido producirá impactosadversos mínimos en el medioambiente y será rentable en cuanto acostos a largo plazo, con costos

Foto 1.2 Camino con drenaje inadecuado que tiene una superficie derodamiento rugosa para los usuarios, en una fuente de contaminaciónpor sedimentos, y resulta relativamente cara para darle mantenimiento.

Foto 1.3 Camino problemático debido a fallas en los cortes del camino.Los problemas de inestabilidad ocasionan retrasos en los usuarios delcamino y altos costos de mantenimiento o de reparación.

razonables de mantenimiento yreparación. El control de la erosióny la protección o mejoramiento dela calidad del agua son esencialespara la calidad de vida, la salud delbosque y de los ecosistemas de laregión arbolada, y de lasustentabilidad a largo plazo de losrecursos rurales. Las áreas verdestales como las zonas arboladas y losbosques juegan un papel vital en laproducción, purificación ymantenimiento del agua limpia. Loscaminos deben proteger la calidaddel agua y el medio ambiente biótico.

Las Mejores Prácticas deAdministración (BMP, por sussiglas en inglés) corresponden aaquellos principios y prácticas deingeniería y diseño que permitenproteger la calidad del agua, así comola función del camino cuando seaplican adecuadamente. LasMejores Prácticas deAdministración que aquí se presentanconstituyen una recopilación de ideasy de técnicas que se pueden aplicara la administración de caminos, a fin


de reducir o de eliminar muchos delos impactos potenciales derivadosde la operación de caminos yproteger la calidad del agua.También representan buenasprácticas de diseño y construcciónde caminos, que son rentables entérminos generales a largo plazo alprevenir fallas, eliminar lasnecesidades de reparación yreducir el mantenimiento.

El alcance de este manual espresentar las prácticasrecomendadas para caminosrurales. Generalmente se define aun camino rural como un caminoque tiene un tránsito diariopromedio (ADT, por sus siglas eninglés y TDPA en español) demenos de 400 vehículos por día yes usual que las velocidades dediseño sean de menos de 80 kph(50 mph). Esta información esválida para caminos rurales, y lamayor parte de la información seaplica a todos los tipos de caminos,aunque las carreteras de altasespecificaciones no son el motivode este manual. Los aspectosrelacionados con la calidad delsuelo y del agua que se refieren atemperatura, nutrientes,contaminación química,escombros, gasto, etc., tambiénestán fuera del alcance de estemanual, aunque existe una granvariedad de beneficios derivadosde la aplicación de estas prácticas.

Cada uno de los tópicos de estemanual contiene el enunciado de unproblema que presenta lasinquietudes, ventajas e impactospotenciales de cada aspecto enparticular. Se presentan lasP R Á C T I C A SRECOMENDADAS y la

Los objetivos clave de las Mejores Prácticas deAdministración son poder lograr lo siguiente:

• Producir un diseño del camino seguro, rentable,amigable con el ambiente y práctico que cuenta con elapoyo de los usuarios y que satisface las necesidades deéstos;

• Proteger la calidad del agua y reducir la acumulaciónde sedimentos en los cuerpos de agua;

• Evitar los conflictos con el uso del suelo;

• Proteger las zonas sensibles y reducir los impactosen los ecosistemas;

• Mantener canales naturales y el flujo de arroyosnaturales, y mantener el paso de organismos acuáticos;

• Minimizar las afectaciones al terreno y al canal de drenaje;

• Controlar el agua superficial sobre el camino y estabilizarla superficie de rodamiento de la base del camino (Foto1.4);

• Controlar la erosión y proteger las áreas expuestas desuelo;

• Poner en práctica las medidas necesarias de estabilizaciónde taludes y reducir el desperdicio de materiales;

• Evitar las zonas problemáticas; e

• Impermeabilizar y alargar la vida útil del camino.

MEJORES PRÁCTICAS DEADMINISTRACIÓN

4 INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES:

información acerca de la manera másadecuada o más deseable de planear,localizar, diseñar, construir yconservar los caminos, junto condibujos y tablas. Por último, seenumeran las PRÁCTICAS QUEDEBEN EVITARSE paradesalentar las prácticas pobres eindeseables.

En este manual se presentan lasMejores Prácticas de Administraciónasociadas a los muchos aspectos dela gestión de caminos. La informaciónpresentada en este manual deberíaconvertirse en una parte integral dela planeación del transporte y deldiseño de caminos rurales. Unaspecto clave para su aplicación esla necesidad de contratar y deretener a buenos ingenieros biencapacitados y experimentados enlos organismos operadores a fin deevaluar problemas, tomar en cuentalas condiciones locales y los recursos,e implantar o adoptar esas prácticas,según sea el caso.

“Las ideas valen unos cuantoscentavos la docena. La genteque las pone en práctica, no

tiene precio”

Es obvio que existen algunasdiferencias significativas en lasnecesidades de caminos y en losdetalles de diseño de los mismos endiferentes regiones geográficas. Enocasiones resulta necesario emplearsoluciones únicas. Las regionesmontañosas se caracterizan engeneral por tener taludes de fuertependiente y condiciones climáticascorrespondientes a regiones frías; losdesiertos tienen poca humedad parapoder aplicar medidas de control dela erosión con el uso de vegetaciónpero tienen precipitaciones pluvialesintensas de corta duración; las selvastienen con frecuencia suelos pobresy problemas de drenaje; las regionesen valles altos tienen terrenosabruptos bisectados y cruces paradrenaje difíciles, etc.

Sin embargo, los conceptosbásicos de planeación, ubicación,diseño y mantenimiento y la selecciónde las prácticas BMP se aplican acualquier área. En cualquiera de lossitios se necesita una buenaplaneación y una adecuadalocalización del camino. El drenaje dela calzada debe controlarse y loscruces para el drenaje debenseleccionarse cuidadosamente ydiseñarse de manera correcta. Todoslos caminos necesitan contar contaludes estables, usar buenosmateriales y recurrir a medidas decontrol de erosión aplicadasdebidamente.

Únicamente algunos detalles dediseño varían en función de regionesgeográficas y climáticas específicas.A esto se debe que la experiencia yconocimiento local sea tan importanteen el caso de caminos rurales.

Estas prácticas BMP se aplicana la construcción de caminos en lamayoría de las situaciones decampo. Sin embargo, las prácticasBMP se deberán seleccionar (y sepodrán modificar) de acuerdo a lascondiciones específicas de cada sitio,con la asesoría de ingenieros,administradores y otrosprofesionales con experiencia en elramo y todos ellos deben tomar encuenta los reglamentos locales onacionales. Las modificacionesdeberán investigarse, diseñarse ydocumentarse antes de ponerlas enpráctica; además, deberán vigilarsey con ellas se deberá obtener unaprotección igual o mejor de lacalidad del agua.

Foto 1.4 Camino bien diseñado de “impacto mínimo” que tiene unaespecificación adecuada para su uso, así como una superficie derodamiento (empedrado) estabilizada.

5 INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES :

Capítulo 2 A

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Capítulo 2

Análisis AmbientalAnálisis AmbientalAnálisis AmbientalAnálisis AmbientalAnálisis Ambiental

ANÁLISIS AMBIENTAL (AA) es un proceso sistemático e interdisciplinario usado para

identificar el objetivo de una acción propuesta,para desarrollar alternativas prácticas a la acciónpropuesta, y para predecir efectos ambientales potencialesderivados de la acción.Entre los ejemplos de las acciones propuestas se puedemencionar la construcción de caminos, la tala de árboles,el desmonte de árboles para el control de enfermedades,la reforestación, la construcción de una presahidroeléctrica, o la explotación de una pedrera. En la

Figura 2.1 se ilustran algunas de las diferencias eimpactos ambientales de los caminos rurales encomparación con los de altas especificaciones.Dos de las principales leyes ambientales aplicadashoy en día son la NEPA (National EnvironmentalPolicy Act o Ley Nacional de PolíticasAmbientales), establecida en los Estados Unidosen 1964, y los reglamentos USAID 216, los cualesgobiernan el proceso de análisis ambiental de losproyectos patrocinados en todo el mundo por laUS Agency for International Development.

¡Involucre a todos los interesados!, ¡Comunicación, comunicación,comunicación!

Figura 2.1 Figura 2.1 Figura 2.1 Figura 2.1 Figura 2.1 Caminos de bajo impacto comparados con los de alto impacto: En estas figuras semuestra el menor trabajo y los menores impactos de los caminos de bajas especificaciones que seadaptan a la topografía. Con un camino de bajas especificaciones se reduce el volumen de cortesy de rellenos, disminuyen los movimientos de tierra y los impactos visuales, y se minimizan loscambios a los patrones de drenaje natural.

Camino de Bajo ImpactoCamino de Alto Impacto


Muchos otros países yorganizaciones tienen leyesambientales, reglamentos yprocedimientos basados en estosdocumentos fundamentales.

Con un Análisis Ambiental seidentifican problemas, conflictos olimitaciones de recursos que puedenafectar al ambiente natural o a laviabilidad de un proyecto. Tambiénse examina la forma en que unaacción propuesta podría afectar a lagente, a sus comunidades y a sumedio de sustento (Foto 2.1). Elanálisis debe ser realizado por unGrupo Interdisciplinario de Trabajo,constituido por personal condiferentes habilidades y disciplinasrelevantes para el proyecto. Entre losmiembros del equipo se incluye unJefe de Grupo y puede estarintegrado por ingenieros, geólogos,biólogos, arqueólogos, economistas,trabajadores sociales, etc. Elproceso de AA y sus resultados secomunican a las distintas personasinteresadas y a los grupos afectados.Al mismo tiempo, el públicointeresado puede ayudar a

proporcionar datos de entrada ycomentarios acerca del proyectopropuesto (Foto 2.2). El documentoque se genera como resultado del AAguía al encargado de tomar lasdecisiones y lo induce hacia unadecisión informada, lógica y racionalrelacionada con la acción propuesta.

El proceso de Análisis Ambientaly los estudios del Grupo

Interdisciplinario pueden revelarrazones sólidas ambientales, socialeso económicas tendientes a mejorarun proyecto. Después de predecir losaspectos potenciales, con el AA seidentifican medidas para minimizarproblemas y se esbozan las manerasde mejorar la factibilidad delproyecto. En las Figuras 2.2 a, b yc se muestra un par de ejemplos deacciones de mitigación ambientalesdisponibles para un diseñador a finde evitar impactos potenciales en lavida silvestre, como pueden ser lospasos a desnivel para animales y losrequisitos de las alcantarillas para elpaso de peces (Foto 2.3).

El proceso de AnálisisAmbiental puede proporcionarmuchos beneficios al constructor decaminos, a los organismos locales ya las comunidades que pudieranresultar afectadas por la construccióndel camino y por las actividades demantenimiento. El proceso y losinformes resultantes son herramientasque los gerentes de caminos puedenusar como guía para sus decisiones,

FotoFotoFotoFotoFoto 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 Un camino bien construido que contribuye al servicio de lapoblación local en una zona rural.

Foto 2.2 Foto 2.2 Foto 2.2 Foto 2.2 Foto 2.2 Un aspecto clave del proceso de Análisis Ambiental es lacomunicación con los usuarios y entre los miembros del EquipoInterdisciplinario.


PRÁCTICASRECOMENDADAS

Figura 2.2cFigura 2.2cFigura 2.2cFigura 2.2cFigura 2.2c Una alcantarilla “amistosa” para los peces (tubo en arco)con el cauce natural del arroyo como fondo para promover el paso depeces y que es lo suficientemente amplia para impedir el estrechamientodel flujo normal.

Figura 2.2aFigura 2.2aFigura 2.2aFigura 2.2aFigura 2.2a Ejemplo de un paso inferior para animales usado en laconstrucción de caminos, para minimizar el impacto en la migración dela fauna silvestre. Los pasos inferiores permiten a los animales cruzarcon seguridad y minimizar los atropellamientos en el camino.

Figura 2.2bFigura 2.2bFigura 2.2bFigura 2.2bFigura 2.2b Alcantarillas mal diseñadas o instaladas, con “barreraspara peces” que evitan el paso de peces. (Redibujado de Evans andJohnston, 1980.)

• Usar el proceso de AnálisisAmbiental desde el principio dela planeación y desarrollo delproyecto.

• Exponer la información acercadel proyecto al escrutinio público

• Hacer participar a todas laspartes afectadas por el proyecto,así como a miembros clave delGrupo Interdisciplinario.

• ¡¡¡Comunicación,comunicación,communicación!!!

La comunicación entre todas laspartes interesadas es la clavepara el buen entendimiento delos problemas y poderencontrarles solución.

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Sin tanqueSin tanqueSin tanqueSin tanqueSin tanquede remansode remansode remansode remansode remanso

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PRÁCTICAS QUEDÉBEN EVITARSE

• Esperar hasta que la planeacióndel proyecto esté completamenteterminada o a que se presentenproblemas, antes de realizar elAnálisis Ambiental.

• Perderse en el proceso de losestudios de Análisis Ambiental.


TTTTTaaaaabbbbbla 2.1la 2.1la 2.1la 2.1la 2.1

Proceso de OCHO Etapas del Análisis Ambientaly sus Resultados Asociados

1. Identificación del proyecto Identifique el objetivo y la necesidad de la acción propuesta.Desarrolle una meta para proporcionar un marco de referencia para elAnálisis Ambiental.

2. Establezca el objetivo Identifique los conceptos, oportunidades y efectos de la implantación dela acción propuesta.

3. Recopilación e interpretación Recopile datos. de los datos Identique los efectos probables derivados de la implantación del proyecto.

4. Diseño de alternativas Tome en cuenta un rango razonable de alternativas.Generalmente se consideran cuando menos tres alternativas.Incluya la alternativa de Ninguna Acción.Tome en cuenta la mitigación de los impactos negativos.

5. Evaluación de efectos Prediga y describa los efectos físicos, biológicos, económicos y socialesde la implantación de cada alternativa.Tome en consideración los tres tipos de efectos: directos, indirectos yacumulados.

6. Comparación de alternativas Mida los efectos anticipados de cada alternativa con respecto a loscriterios de evaluación.

7. Aviso de la desición y Seleccione la alternativa preferida. consulta pública Permita la revisión y comentarios por parte de los afectados y del público

interesado.

8. Implementación Registre los resultados. y vigilancia Implemente la alternativa seleccionada.

Desarrolle un plan de seguimiento.Asegurese de que las medidas de mitigación del AA se están siguiendo.

FotoFotoFotoFotoFoto 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 Alcantarilla en arco sinfondo que cubre la mayor parte delclaro del cauce del arroyo,mantiene inalterado el fondonatural del arroyo, minimiza laafectación al sitio y ayuda apromover la migración de peces.(Foto proporcionada por S. Wilson-Musser).


para generar mejores diseños decaminos y de planes demantenimiento, para identificar yprevenir problemas, y para ganarseel apoyo del público para eldesarrollo de sus actividades. Undocumento de AA puede ser largo ycomplejo para el caso de grandesproyectos con altos impactospotenciales, o puede contener unascuantas páginas si se refiere a unsimple proyecto de caminos. En laTabla 2.1 se presenta un procesoconstituido por ocho etapas, queresulta útil para llevar a cabo elAnálisis Ambiental.

Entre los beneficios clave de un AAaplicado al proyecto de un camino,se pueden incluir los siguientes:

• Reducir en costo y tiempo laimplantación de un proyecto;

• Evitar modificaciones costosasdurante la construcción;

• Determinar el equilibriocorrecto entre la necesidad decaminos y los impactos ambientales(Figura 2.1);

• Aumentar la aceptación delproyecto por parte del usuario;

• Evitar los impactos negativos(Foto 2.4) y la violación de lasleyes y reglamentos;

•Mejorar el diseño ycomportamiento del proyecto(Foto 2.5);

• Producir un ambiente mássaludable al evitar o mitigar losproblemas (Figura 2.2, foto2.6);y

• Minimizar los conflictosrelacionados con el uso de losrecursos naturales.

Entre los ejemplos de medidastípicas de mitigación de losproblemas ambientales asociadas aproyectos de caminos, que han sidodesarrolladas como resultado de losanálisis ambientales, están lassiguientes:

• Estructuras adicionales dedrenaje transversal a la superficie

FotoFotoFotoFotoFoto 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 Impacto ambiental adverso producido por la erosión de lasuperficie del camino, derivada de pendientes abruptas y de drenestransversales. El mantenimiento de este camino también se vuelvedifícil.

FotoFotoFotoFotoFoto 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Camino bien diseñado de “impacto mínimo”, que tiene unaespecificación adecuada para su uso, buen drenaje y taludes estables.

del camino para disminuir laconcentración de agua y losproblemas de erosiónsubsecuentes;• Relocalización de un camino paraevitar cruzar una pradera o unazona sensible• Adición de tubos extra dealcantarilla para permitir que losflujos se diseminen a través de una


Foto 2.6Foto 2.6Foto 2.6Foto 2.6Foto 2.6 Localice y opere los caminos para minimizar la degradaciónde la calidad del agua en los arroyos locales. Minimice la “conectividad”entre los caminos y los arroyos.

Foto 2.8Foto 2.8Foto 2.8Foto 2.8Foto 2.8 La estabilización de las márgenes del arroyo y los trabajosde reforestación se pueden hacer en combinación con los proyectosde construcción de carreteras cerca de un arroyo, como una medidade mitigación ambiental.

Foto 2.7Foto 2.7Foto 2.7Foto 2.7Foto 2.7 Una alcantarilla de paso inferior construida para permitir quelos animales se desplacen con seguridad entre ambos lados del camino.

pradera y así evitar la formación debarranquillas producidas por loscaudales concentrados;• Ubicación de la ruta para evitarla fragmentación del hábitat de lafauna silvestre y para no pasar porzonas de especies en peligro;• Adición de cruces para faunasilvestre, tales como pasossuperiores e inferiores (Foto 2.7),o establecimiento de zonas dereducción de la velocidad en rutasmigratorias de animales paradisminuir el número de animalesarrollados al cruzar las carreteras;• Aumentar el diámetro del tubo dealcantarillas, usando alcantarillas dearco sin fondo o construyendo unpuente para mantener el fondo delcauce de un arroyo natural, evitarla afectación del canal y losimpactos sobre los organismosacuáticos, y promover el paso depeces;• Colocar agregado o algún otrotipo de pavimento a la superficiede rodamiento del camino, parareducir la erosión, la pérdida demateriales y los problemas depolvo, así como para disminuir lafrecuencia de mantenimiento ymejorar el confort del conductor;• Desarrollar una pedrera deproyecto usando materiales locales,pero ubicada en una zona no sen-sible, y rehabilitar el sitio a laterminación del proyecto;• Aplicar medidas específicas dereforestación y de control deerosión para un proyecto,utilizando especies nativasadecuadas de vegetación y unvivero local para el proyecto queproporcione los tipos adecuadosde plantas de rápido crecimiento,buena cobertura del suelo y raícesprofundas (Foto 2.8).

11INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES :

Capítulo 3 A

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Capítulo 3

Aspectos de PlaneaciónAspectos de PlaneaciónAspectos de PlaneaciónAspectos de PlaneaciónAspectos de Planeacióny Aplicaciones Especialesy Aplicaciones Especialesy Aplicaciones Especialesy Aplicaciones Especialesy Aplicaciones Especiales

ASPECTOS CLAVES del camino deberán ser tomadosen cuenta durante la fase de planeación de unproyecto de caminos, antes de la construcción o

antes de mejorar los caminos de acceso hacia una ciertaregión. Estos aspectos clave incluyen cambios o impactosque un camino puede producir en una zona que puedanconsiderarse como significativos, irreversibles o difícilesde mitigar. Los beneficios de un proyecto de caminosdeben sopesarse con respecto a los costos e impactos alargo plazo de ese proyecto en particular. Una vez que seconstruye un camino en esa zona, puede dar lugar acambios a largo plazo en el uso del suelo y a un crecimientono planeado, como se puede observar en la Figura 3.1.Los caminos también pueden constituir una fuente directade contaminación del agua a través de los sedimentos.En la Figura 3.2 se ilustran algunas de las maneras enque los caminos contaminan directamente con sedimentosa los arroyos cercanos, cuando éstos están a cortadistancia y se encuentran “conectados hidráulicamente”.Es por ello que se tendrán que analizar la relación costo-efectividad del camino, en cuanto a los aspectos sociales,ambientales y fiscales.

Entre los aspectos clave, se incluyen los siguientes:

• Impactos en el crecimiento de la zona, uso del suelo,deforestación e impactos en comunidades locales oen poblaciones nativas (influencias más allá del

derecho de vía del camino) (Figura 3.1);• Localización óptima del camino y del sistema,

para satisfacer tanto las necesidades locales,como las necesidades específicas delproyecto;

• Uso potencial a largo plazo del camino encomparación con el uso actual;

• El mínimo de especificaciones de diseño, paradar servicio al usuario del camino y parasatisfacer al usuario del mismo (!hacer uncamino a la medida!) (Foto 3.1);

• Evitar impactos locales en la calidad del aguay su degradación (mantener los caminosalejados de las corrientes de agua y desligadosde éstas), así como mejorar o mantener losestándares de calidad del agua (Figura 3.2)(Foto 3.2 y 3.8);

• Minimizar los impactos en las plantas yanimales locales, tanto directa comoindirectamente;

• Capacidad para proporcionar mantenimientosuficiente a largo plazo del camino;

• Capacidad de contar con personal técnicobien informado así como con personascapaces y con experiencia local relacionadascon proyectos de caminos. Contratar apersonal capacitado. Asegurarse de que ellos

“Evalúe los impactos y beneficios a largo plazo del camino.”


cuentan con las herramientas de trabajonecesarias para llevar a cabo el trabajo;

• Identificar y evitar las zonas problemáticas,tales como deslizamientos de tierra,pantanos, suelos pobres o pendientesexcesivamente fuertes.

Indicadores y evaluación de cuencascolectoras para caminos problemáticos

¿Cómo podemos definir cuándo un caminoestá creando problemas o es probable que losproduzca? Los administradores de caminosactuales con frecuencia se enfrentan conexpectativas adicionales de la sociedad, encomparación con aquéllas bajo las cuales seconstruyeron originalmente muchos de loscaminos rurales. Las preocupaciones acercade la calidad del agua, la conexión con caminosy arroyos, las especies en peligro de extinción,la mortalidad de la fauna silvestre y de losimpactos en ésta, el uso del suelo, y el buenestado de la cuenca de captación y delecosistema, son todos ellos factores queinfluyen en la manera en que se aprecian yadministran los caminos. Estas preocupaciones,junto con los problemas económicos y lospresupuestos cada vez más reducidos para elmantenimiento de los caminos rurales, estánpresionando a los administradores de caminospara mejorar la evaluación de las condicionesdel camino y los impactos causados por éste.Ellos están efectuando actualmentereevaluaciones acerca de sus niveles demantenimiento de caminos, necesidades dediseño, opciones de cierre, protección decaminos contra tormentas, etcétera.

Los indicadores son hechos o condicionestangibles simples que pueden mostrar avanceshacia metas o impactos. Con ellos se puedendestacar las tendencias, la necesidad deestudios adicionales, las oportunidades deadministración, o las modificaciones necesariasde diseño y construcción. Las metas de laevaluación son la búsqueda de indicadores yla determinación de impactos de los caminossobre el agua, el suelo, la gente y los recursosafines, mediante la revisión de los sistemas de

Figura 3.1Figura 3.1Figura 3.1Figura 3.1Figura 3.1 Crecimiento planeado y no planeado, a lo largo deun camino. Tómese en cuenta el impacto a largo plazo y lasconsecuencias del desarrollo de caminos.(Adaptado de Citizens for Responsible Planning).

3.1a3.1a3.1a3.1a3.1a Un camino con bajo volumen de tránsito se puedeconvertir en....

3.1b3.1b3.1b3.1b3.1b .... Un camino pequeño dentro de un poblado, después demuchos años ....

3.1c3.1c3.1c3.1c3.1c .... y eventualmente llegar a ser una calle muycongestionada en una ciudad.


caminos en la cuenca de captación oa escala regional.

Los siguientes aspectos deberíantomarse en cuenta:

• Posición del talud y riesgo defalla del talud. ¿Existe laposibilidad de una falla delcamino o del talud (con laconsecuente descarga desedimentos en los arroyos y enlos recursos sensibles) debido ala localización de un caminosobre el talud de una laderainestable o saturada, de un cañóno de su ubicación en el fondo deun valle, en la llanura deinundación?.

• Riesgo de falla del crucecamino-arroyo.¿Tiene laestructura de cruce del caminola capacidad suficiente para elsitio y la adecuada protección delas márgenes del arroyo?.

• Proximidad de arroyos y

Foto Foto Foto Foto Foto 3.13.13.13.13.1 Camino local con bajo volumen de tránsito que produce unmínimo impacto negativo en el medio ambiente y que da servicio a losusuarios locales al proporcionar un enlace entre comunidades.

FFFFFiguraiguraiguraiguraigura 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 Muchas de las maneras en que los caminos se pueden“conectar” a los arroyos y aportar sedimentos. Mantenga los caminosalejados de los arroyos para proteger la calidad del agua y parareducir el mantenimiento y los daños al camino. (Adaptado de M.Furniss, 1991.)

descarga de sedimentos enlos cuerpos de agua y en laszonas ribereñas(Foto 3.8).¿Está el camino demasiado cercade un arroyo, y están lossedimentos producidos por el

camino siendo descargados entierras húmedas, lagos oarroyos?.

•Regímenes de aguassubterráneas y superficiales.¿Los caminos interceptan lasaguas subterráneas o interfierencon la dirección, variaciónestacional o cantidad de loscaudales de aguas subterráneaso superficiales?.

• Fauna silvestre, pesquerías yhábitat acuático. ¿Cuáles sonlos impactos de los caminos enlas poblaciones de peces y defauna silvestre, en las rutasmigratorias, en la fragmentaciónde los hábitat y particularmenteen las especies sensibles y en sushábitat, a escalas tanto localcomo regional?.

•Trastornos causados por elhombre. ¿Es la red de caminosresponsable de la caza ilegal, detiraderos de basura, del uso devehículos todo terreno, de

Falla de un corte delcamino

Escombros del deslizamientode tierra hacia el drenaje

Erosion de lasuperficie delcamino

Arroyo

Plumas desedimentos

Drenajenatural

Desprendimientosdel relleno hacia elarroyo

— Calzada —


Foto Foto Foto Foto Foto 3.33.33.33.33.3 Un camino mal ubicado, en la peligrosa llanura de inundaciónde un río, que ha sido barrido durante una tormenta importante.

ocupación ilegal y acopio, o decontaminación?.

•Densidad de caminos. ¿Es elsistema de caminos demasiadogrande, ineficiente, o desperdiciatierras valiosas, con respecto aotros usos mejores de esa tierra?

•Especies exóticas. ¿Es la red

de caminos responsable de laintroducción y diseminación deplantas y animales exóticos nonativos?

Una respuesta afirmativa a cualquierade las preguntas arriba señaladasindica la necesidad de una evaluaciónmás a fondo de los impactos

existentes o potenciales producidospor el camino. Información adicionalacerca de las evaluaciones se puedeencontrar en referencias tales comola publicación del USDA ForestService Roads Analysis, 1999, o lade Environmental Protection Agency,National Management Measures toControl Nonpoint SourcePollution, Draft 2001.

Reducción de la vulnerabilidad decaminos ante desastres naturales

Los desastres naturales tales comolas grandes tormentas o temblorespueden tener un impacto importanteen todos los aspectos de la vida y enla infraestructura. Cuando más senecesitan los sistemas de transportees posible que no estén en operación.Los caminos que resultan dañados ocerrados durante desastres naturalescon frecuencia empeoran los efectosdel desastre.

Se deberá llevar a cabo unaevaluación de la vulnerabilidad de loscaminos planeados o existentes,tomando en cuenta los factoresarriba mencionados, así como losfactores sociales y físicos que afectanla selección o prioridad de unproyecto. Entre los factores socialesestá el apoyo de la comunidad localy la necesidad identificada de unproyecto, la capacidad de ejecutarmantenimiento a largo plazo, y lacontribución de organismos o decomunidades. Dentro de los factoresfísicos se incluye eludir zonasproblemáticas, la factibilidad dereparaciones o de reconstrucción, elmovimiento del tránsito y laespecificación del camino, así comoel costo. Una evaluación resulta muyútil para identificar y minimizar losproblemas e idealmente, para reducirel impacto potencial de los desastres

Foto Foto Foto Foto Foto 3.23.23.23.23.2 Ubicación inadecuada de un camino, el cual se ha convertido en“riachuelo” y está hidrológicamente “conectado” a los arroyos que locircundan


FotoFotoFotoFotoFoto 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 Camino que ha sufrido grandes daños durante unatormenta, debido al tamaño insuficiente del tubo de alcantarilla, quese tapó y a la falta de protección contra desbordamiento.

a los caminos ¡antes de que ocurran!

Muchos factores de planeación yde diseño se pueden usar parareducir la vulnerabilidad de loscaminos ante desastres naturales o,en otras palabras, para hacerlos“resistentes a las tormentas” o paralimitar el daño a caminos durantedesastres o eventos catastróficos. Enla publicación de la PIARC WorldRoads Association, NaturalDisaster Reduction for Roads,1999, se proporciona excelenteinformación acerca de este tema.Entre algunas de las consideracionesclave aplicables a caminos de bajovolumen de tránsito se incluyen lassiguientes:

• Identificar las zonas devulnerabilidad histórica opotencial, tales como materialeso áreas geológicamenteinestables, zonas propensas ainundación, o zonas de altoriesgo volcánico o sísmico.

• Evitar zonas problemáticas asícomo la ubicación de caminos enzonas de alto riesgo de peligrosnaturales, tales comodeslizamientos de tierra, zonas decaídas de roca, taludes de fuertependiente (de más de 60-70%),zonas de inundación, suelossaturados, etcétera.

• Evitar o minimizar la construcciónen el fondo de cañones estrechoso en las llanuras de inundaciónde ríos que resultaráninevitablemente inundadasdurante la ocurrencia de eventosde tormentas importantes (Foto3.3).

• Proporcionar un buen drenajesuperficial a la calzada y ondularla pendiente del camino, de talmanera que se aleje el agua del

camino y se minimice laconcentración de agua.

• Minimizar los cambios a lospatrones naturales de drenaje yde los cruces hacia los drenajes.Los cruces de drenaje soncostosos y potencialmenteproblemáticos, por lo quedeberán estar bien diseñados.

Los cambios a los patronesnaturales de drenaje o a loscanales, con frecuencia traencomo resultados ya sea dañosambientales o fallas.

• Localizar los caminos lejos detaludes siempre que esto resultepráctico y use drenaje transversalcon vados ondulantes, en lugarde un sistema de cunetas y de

FotoFotoFotoFotoFoto 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 Se deberá dar mantenimiento a los caminos y a las obras dedrenaje para resistir los efectos de grandes tormentas con unaerosión mínima, por ejemplo con enrocamientos de protección en lascunetas, las cuales deben mantenerse limpias.


alcantarillas que demandanmayor mantenimiento y que sepueden fácilmente obstruirdurante eventos de tormentasimportantes (Foto 3.4).

• Usar vados simples o conalcantarillas para cruces enestiaje, para cruzar arroyospequeños o de bajo caudal, enlugar de alcantarillas tubularesque son más susceptibles altaponamiento y a la falla.Mediante vados, proteja todo elperímetro mojado de laestructura, proteja el borde deaguas abajo de la estructuracontra socavación, yproporcione pasos para lospeces donde se necesite.

• Llevar a cabo mantenimiento

FFFFFigurigurigurigurigura 3.3a 3.3a 3.3a 3.3a 3.3 Actividades dentro de la Zona Protectora de Agua (ZPA)

programado para estarpreparado en el caso detormentas. Asegúrese de que lasalcantarillas estén a su máximacapacidad, de que las cunetasestén acorazadas y limpias (Foto3.5), y de que los canales esténlibres de escombros y de malezaque pudieran obstruir a lasestructuras. Mantenga bienconformada la superficie de lacalzada para dispersar el aguarápidamente y evite las zonasdonde se concentra el agua.

• En términos generales, mantenerlos taludes de cortes y terrapléncon la mínima inclinación posibley bien cubiertos (estabilizados)con vegetación a fin de minimizartanto los desprendimientos comola erosión superficial. Los suelos

bien cementados pero altamenteerosionables pueden resistirmejor la erosión superficial contaludes cercanos a la vertical, queminimizan el área superficialvertedoras expuesta a erosión.

•Usar vegetación con raícesprofundas para la estabilizaciónbiotécnica de taludes. Use unacombinación de coberturavegetal de buena calidad conplantas de raíces profundas, depreferencia especies nativas,para minimizar la inestabilidad dela masa a gran profundidad, asícomo para ofrecer proteccióncontra la erosión superficial.

• Ubicar los puentes y otrasestructuras hidráulicas ensecciones estrechas de los ríos y

El puente cruza el arroyoperpendicularmente

Plataforma de carga pequeña

Arroyo

ZPA

Construya caminos de arrastre detroncos con columpios ondulantres y

vados(15% de pendiente máxima)

ZPA

Arrastre los troncos con malacates dentro de la ZPA. Construya plataformas de carga pequeñas,seguras y eficientes. Minimice actividades dentro de la ZPA. Mantenga las plataformas de carga ylos caminos de arrastre fuera de la ZPA.


FFFFFigurigurigurigurigura 3.4a 3.4a 3.4a 3.4a 3.4 Anchos de la Zona Protector a deAgua (ZPA), en función de la inclinación del talud . (Vea Tabla 3.1)

ZPA10 m

(mínimo)

ZPA30 m

(mínimo)

Actividades

Talu del 50%

Actividades

Talud del 10%

ZPA

ZPA

Zonas Protectoras de Agua

en zonas subyacidas por rocasana, donde sea posible. Evitedepósitos aluviales finos de granespesor (de arena fina y limo),que resultan susceptibles a lasocavación y son problemáticos,o que de otra manera implicaríanla construcción de cimentacionescostosas.

•Diseñe los puentes y alcantarillascríticos con zonas vertedorasacorazadas cercanas a laestructura, a fin de poder resistirel desbordamiento, o que tengan


Anchos Mínimos Recomendados para las ZPA’s

*Distancia al taludTalud del terreno Ancho de ZPA0 - 20 % 10 m21 - 40 % 20 m41 - 60 % 30 m60% + 40 m

*Nota - Las distancias al talud indicadas deberían ser prácticamente duplicadas enzonas con suelos altamente erosionables, en zonas con suelos desnudos o con unmínimo de cobertura vegetal, en zonas con lluvia intensa y cerca de arroyos conpeces.

Camino


buenas cimentaciones para evitarfallas durante temblores.

• Coloque estructuras decontención, cimentaciones ymedidas de estabilización detaludes sobre roca sana osobre material firme colocadoin situ con buena capacidad decarga para reducir lasocavación, en vez dedesplantar estas estructurassobre suelos coluviales de pocoespesor o sobre materiales derelleno sueltos.

Administración de ZonasProtectoras de Agua

Las Zonas Protectoras de Agua(ZPA), o reservas ribereñas, sonaquellas áreas adyacentes a arroyosnaturales y a ríos que demandan unaatención especial durante la

Foto 3.6 Seleccione el ancho de la ZPA de conformidad con el gradientedel terreno natural, la cantidad de vegetación y el tipo de suelo. Minimicelas actividades y alteraciones dentro de la ZPA.

PRACTICAS QUEDEBEN EVITARSE

• Depositar los escombros de laconstrucción en lagos y arroyos.

• Usar equipo mecanizado dentrode la ZPA.

• Construcción de caminos y deplataformas de carga de troncosdentro de la ZPA.

•Contaminación de combustibles ylubricantes en los suelos delbosque.

• Tala de árboles que dan sombraal arroyo y refrescan el agua.

PRÁCTICAS RECOMENDADAS

• Ubicar las plataformas de cargade tal manera que se evitenpatrones de arrastre de troncosque concentren agua provenientede los caminos en la mismaplataforma o que la descarguenfuera de la plataforma en arroyoslocales.• Dar mantenimiento a lasplataformas de carga antes ydespués de las temporadas delluvias para evitar problemas deerosión.• Durante las operaciones y unavez que éstas han concluido,rehabilitar las plataformas decarga y los caminos de accesocon estructuras de desvío delagua y con medidas de controlde la erosión.

• Planear las plataformas de cargay los caminos de acceso como partede las actividades previas a laexplotación forestal.• Limitar el número de plataformasde carga y de caminos de accesoconstruidos.• Mantener de pequeño tamaño lasplataformas de carga de troncos,congruentes con una operaciónsegura y eficiente (Foto 3.7).• Ubicar las plataformas de cargafuera de la zona ZPA (Figura 3.3).• Construir las plataformas decarga con suficiente inclinaciónpara que drenen adecuadamente,pero sin que la pendiente excedade 5 por ciento.

un punto controlado de “falla”(fusible) que resulte fácil dereparar. Alternativamente,exceda las dimensiones de laestructura y permita la existenciade un bordo libre adicional en elcaso de puentes, para maximizarla capacidad y minimizar elriesgo de taponamiento. Por otrolado, evite estrechar el canalnatural.

• Asegúrese de que el diseñoestructural de puentes, muros deel desbordamientocontención yotras estructuras críticasincorporan criterios adecuadosde diseño sísmico y construya


construcción o durante lasoperaciones de explotaciónmaderera. Estas ZPA constituyen unaprotección importante de la calidaddel agua al actuar como zonasamortiguadoras para filtrar lasedimentación que puede resultar dela construcción del camino y de otrasactividades de alteración del terreno,tales como la tala de árboles o laexplotación de canteras.

Tal vez no haya necesidad desuprimir actividades a lo largo de lasZPA, pero deben minimizarse ymodificarse para garantizar que loscanales de los arroyos y las márgenesde los mismos estén protegidoscontra alteraciones, como se muestraen la Figura 3.3. El ancho de la ZPAvariará de acuerdo con el talud delterreno natural a cada lado delarroyo y con el potencial de erosióndel suelo (véase Figura 3.4).Mientras más escarpados estén lostaludes del terreno natural, másaumentará la posibilidad de que lossedimentos lleguen al arroyo. En la

Tabla 3.1 se establece el anchomínimo recomendado de la ZPA. Elancho real de la ZPA deberíadeterminarlo el administrador local dela zona o un grupo interdisciplinariode trabajo, tomando como base lasleyes y reglamentos locales, así comola inclinación del talud, el tipo desuelo, la cubierta vegetal y la

Foto 3.7 Ubique los caminos de arrastre de troncos y las plataformasde carga alejados de la ZPA y de las vías fluviales. Mantenga loscaminos y las plataformas de carga pequeños y eficientes.

Foto 3.8 Estabilice los caminos y senderos de arrastre de troncos despuésde concluir su uso, mediante caballetes desviadores y aplique cubiertas devegetación u otros tipos de medidas para el control de la erosión.

sensibilidad del área (Foto 3.6). Explotación maderera

Las actividades de explotaciónmaderera deben llevarse a cabo demanera que se garantice la proteccióna largo plazo de la calidad del agua.La tala de árboles requiere decaminos de acceso y de plataformasde carga para poder llevar losproductos forestales a los mercados.Los diferentes tipos de explotacionesforestales necesitan distintasespecificaciones de caminos y deseparación entre caminos para poderser lo más eficientes. En términosgenerales, los caminos y lasplataformas de carga (que no seanlas operaciones de arrastre y deacarreo) son los que poseen el másalto potencial de afectar la calidad delagua. Cuando se toma lasprecauciones necesarias, se puedeminimizar tanto la erosión como lasedimentación.Separación entre caminosLa eficiencia total de la explotaciónforestal es una combinación decostos de tala de los árboles y decostos de los caminos. El arrastre detroncos con animales es efectivo en


PRÁCTICAS RECOMENDADAS PRACTICAS QUEDEBEN EVITARSE

• Contaminar los suelosforestales con combustibles ylubricantes.• Localizar plataformas de cargade troncos y caminos de arrastredentro de la ZPA.• Usar los arroyos comosenderos de arrastre de troncos.• Construir caminos de arrastreen senderas escarpadas o confuertes pendientes en el camino.• Operar equipos de arrastredentro de la ZPA.• Realizar operaciones de tala ycosntrucción en temporada delluvias.

• Diseñar y ubicar los principalescaminos y senderos de arrastreantes de dar inicio a lasoperaciones de explotaciónforestal.• Ubicar los caminos de arrastre

de tal manera que se adapten alcontorno del terreno natural.• Arrastrar con malacates desde

la zona ZPA o desde áreas contaludes empinados, para evitar elmovimiento del equipo en estaszona• Ubicar los caminos y senderos

de arrastre de tal manera que elagua acumulada en el sendero dearrastre no se vaya a concentraren la plataforma de carga detroncos• Cruzar los drenajes naturales

en ángulos rectos con respecto alos caminos de arrastre.

• Construir los caminos dearrastre con pendientesondulantes y con quiebres en lapendiente.

• Estabilizar los caminos ysenderos de arrastre concaballetes desviadores y cubra elterreno desnudo con desechos dela tala de árboles una vez quecesen las operaciones a fin deminimizar la erosión de los suelosexpuestos (Foto 3.8).

• Construir los caminos dearrastre con pendientes de 15%o menores excepto en distanciascortas (20 metros) para las cualesson aceptables inclinaciones(gradientes) de 30%.

• Poner fuera de servicio o cierrelos caminos de arrastre una vezconcluidas las operaciones deremoción de la madera.

especiales para definir lasespecificaciones del camino. Eltamaño y ubicación de las plataformasde carga también queda determinadopor el tipo de sistema de explotacióny además por otros factores talescomo el volumen y tipo de producto.Para los sistemas de alta producciónharán falta plataformas de carga másgrandes y mejor estabilizadas yprotegidas, en comparación con lasnecesarias para sistemas de bajaproducción. Las plataformas decarga más grandes y los sistemas demás alta producción tienen un mayorpotencial de causar efectos negativosen la calidad del agua.Plataformas de carga de troncosLas plataformas de carga de troncosdeberán ubicarse de tal forma que elmovimiento del suelo producido porla descarga y por las operaciones de

arrastre sea minimizado, tantodurante las operaciones de tala deárboles, como después de ellas. Sedebe planear la aplicación demedidas de control de la erosión afin de estabilizar efectivamente elembarcadero usando la nivelación delterreno para controlar elescurrimiento de agua, los caballetesdesviadores y la reforestación u otrotipo de cubierta de protección delterreno.Caminos de arrastre y senderosde arrastreDebe realizarse de tal modo que seminimice la alteración del suelo.Los senderos de arrastre y loscaminos de arrastre construidospueden afectar en gran medida elsuelo y los recursos hídricos. Sedebe tener cuidado y prestaratención a los caminos de arrastrede la misma manera que para loscaminos de camiones; en ambostipos de caminos se aplican lasmismas Mejores Prácticas deAdministración.

distancias cortas de acarreo e implicauna red densa de caminos y deplataformas de carga, mientras queel acarreo con helicópteros puederesultar efectivo a distancias muchomayores y por lo tanto se usanseparaciones más amplias decaminos y de plataformas de carga.Especificaciones de caminosEl tipo de sistema de explotaciónusado determina el tamaño y lalocalización de los caminosforestales. En general, el tipo devehículo de acarreo determina lasespecificaciones del camino encuanto a ancho, superficie derodamiento, alineamiento, gradiente,y posición del talud. En algunoscasos, una pieza grande de equipode explotación, como puede ser uncabrestante de remolque concable,puede necesitar criterios


Capítulo 4

IngIngIngIngIngeniería de Caminos Reniería de Caminos Reniería de Caminos Reniería de Caminos Reniería de Caminos Rurururururales:ales:ales:ales:ales:Planeación, Localización,Planeación, Localización,Planeación, Localización,Planeación, Localización,Planeación, Localización,

LeLeLeLeLevvvvvantamientoantamientoantamientoantamientoantamiento, Diseño, Diseño, Diseño, Diseño, Diseño, Constr, Constr, Constr, Constr, Construcción,ucción,ucción,ucción,ucción,Mantenimiento y CierMantenimiento y CierMantenimiento y CierMantenimiento y CierMantenimiento y Cierrrrrreeeee

S E CONSIDERA COMO CAMINO RURAL a una vía que seusa relativamente poco (tránsito diario promediode menos de 400 vehículos por día), que tiene

bajas velocidades de diseño (típicamente menores de 80kph), y geometría correspondiente. Un sistema decaminos rurales bien planeado, localizado, diseñado,construido y mantenido, resulta esencial para el desarrollocomunitario, para el flujo de bienes y servicios entre lascomunidades, y para las actividades de administraciónde recursos. Sin embargo, los caminos, y sobre todo laconstrucción de caminos, pueden producir más erosiónen el suelo que la mayor parte de otras actividades quetienen lugar en zonas rurales. Con una planeación y undiseño adecuados del sistema de caminos se podránminimizar los efectos adversos sobre la calidad del agua.Los sistemas de caminos pobremente planeados puedenllegar a tener altos costos de mantenimiento y dereparación, pueden contribuir a una erosión excesiva ypueden no satisfacer las necesidades de los usuarios.

Resulta muy importante desde el principio localizar alos caminos sobre terreno estable, en taludes moderados,en zonas secas alejadas de drenajes, y apartados de otraszonas problemáticas y difíciles. Al evitar las zonasproblemáticas se pueden ahorrar importantes costos dediseño, construcción y mantenimiento, y se puedenminimizar muchos impactos indeseables.

Para que un proyecto de caminos tenga éxito, cada

“Se obtiene lo que se inspecciona, no lo que se espera.”

Capítulo 4 In

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uno de los pasos del proceso de administraciónde caminos debe llevarse a cabo. Las etapasbásicas son las siguientes:- Planeación- Localización- Levantamiento- Diseño- Construcción- Mantenimiento

Si se llega a omitir una de estas etapas, elcomportamiento de un camino puede resultardeficiente, incumplir sus expectativas, fallarprematuramente, o causar impactos demantenimiento o ambientales innecesariamentealtos. Sin una planeación y una buena localización,un camino puede no servir adecuadamente a sususuarios o pueden ubicarse en una zonaproblemática. Hace falta el levantamiento y eldiseño para adecuar el camino al terreno y hacerque funcione correctamente. Con una buenaconstrucción se garantiza que el diseño se pone enpráctica y se construye con cierto grado de controlde calidad. El mantenimiento es necesario paramantener la superficie en buenas condiciones demanejo y los drenajes funcionando correctamente.Por último, es posible que un camino malo tengaque reconstruirse o cerrarse (ponerlo fuera deservicio) a fin de eliminar los problemas

INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES: 22

Entre algunas de las Mejores Prácticas de Administración (MPA) clavesaplicadas al diseño y construcción de caminos, se pueden mencionar lassiguientes:

• Minimizar el ancho del camino y el área alterada;

• Evitar la alteración de los patrones naturales de drenaje;

• Proporcionar drenaje superficial adecuado;

• Evitar terrenos escarpados con taludes de más de 60%;

• Evitar problemas tales como zonas inundadas o inestables;

• Mantener una distancia o separación adecuada de riachuelos yminimizar el número de cruces de drenaje;

• Minimizar el número de “conexiones” entre caminos y corrientesde agua, y minimizar el “potencial de desvío”;

• Diseñar los cruces de arroyos y ríos con la suficiente capacidad,con protección de las márgenes contra la erosión, y permitiendoel paso de peces en todas las etapas de su vida;

• Evitar la constricción del canal activo del arroyo (ancho con elcaudal máximo);

• Conseguir una superficie del camino estable y estructuralmentesana;

• Instalar subdrenaje donde se necesite;

• Reducir la erosión colocando cubiertas vegetales o físicas sobreel terreno en cortes, terraplenes, salidas de drenajes y cualquierzona expuesta o alterada;

• Usar ángulos de talud estables en cortes y terraplenes;

• Usar medidas de estabilización de taludes, estructuras y obrasde drenaje conforme se necesiten;

• Aplicar técnicas especiales al cruzar praderas, zonas ribereñas,y cuando se tienen que controlar las barranquillas;

• Proporcionar un mantenimiento minucioso y periódico del camino;

• Cerrar o poner fuera de servicio a los caminos cuando no seusen o cuando ya no se necesiten.

Planeación

• Realizar el análisis detransportación para el camino, afin de determinar el sistema decaminos óptimo para una ciertazona, así como las necesidadesde los usuarios y la evaluaciónde las opciones futuras.• Mantener las especificacionesmínimas de caminos congruentescon las demandas y necesidadesde los usuarios, con losObjetivos de Administración deCaminos y con la seguridadpública.• Usar un enfoque de EquipoInterdisciplinario de trabajo parala planeación de caminos ycoordinar el desarrollo con lospropietarios locales de la tierra.• Usar mapas topográficos,fotos aéreas, información desuelos, etc. para la planeaciónde la ruta óptima.• Considerar necesidades deacceso de los usuarios delcamino, tanto a corto plazocomo a largo plazo.• Limitar el área total alterada alminimizar el número, ancho ylongitud de los caminos.• Usar los caminos existentesúnicamente si satisfacen lasnecesidades a largo plazo de lazona y si se pueden reconstruirpara proporcionar drenajeadecuado y seguridad.• Minimice el número de crucesde arroyos.

MEJORES PRÁCTICASDE ADMINISTRACIÓN



inaceptables.

Planeación de caminosLa planeación y el análisis de

caminos son actividades clave paragarantizar que un camino satisface lasnecesidades presentes del usuario,que no esté sobrediseñado, queminimice los impactos al medioambiente y a la gente a lo largo delcamino y que tome en cuenta lasnecesidades futuras de una región.Con los Objetivos de Administraciónde Caminos se ayuda a definir y adocumentar la finalidad del camino,las especificaciones y la manera enque un camino se va a usar,administrar, mantener y financiar, asícomo las prácticas BMP aplicablesal camino.

Localización de caminosLa localización de caminos es

clave para garantizar que un caminose ubica en una zona adecuada, quese evitan rasgos o zonasproblemáticas en las que laconstrucción es muy cara, queconstituye el mejor acceso a zonasen donde hace falta el camino, y queminimiza la distancia de recorridoentre puntos de destino. Coloquemarcas o banderolas a lo largo de laruta propuesta para el camino a finde garantizar que cumple con loscriterios de diseño del camino (Foto4.1).

Resulta mucho mejor tener unmal camino en una buena

ubicación, que un buen caminoen un lugar inadecuado. Un

mal camino se puede arreglar.Una mala ubicación no puede

cambiarse. La mayor parte de lainversión en el camino malo se

puede recuperar, pero si laubicación es mala, ¡muy poco o

nada se puede recuperar!

PRÁCTICAS RECOMENDADASLocalización• Usar puntos topográficos decontrol y rasgos físicos paracontrolar o definir la ubicaciónideal para el camino. Use bordosdel terreno, registre lasprotuberancias del terreno y evitelos afloramientos de roca, lasladeras abruptas, los cruces dearroyos, etcétera.• Localizar los caminos a fin deevitar los efectos adversos sobrela calidad del agua y fuera de laszonas ribereñas y de las zonasSMZ, excepto en los cruces conarroyos. Aproxímese a los crucesde arroyos con la menor pendienteposible.• Ubicar los caminos en la partealta de la topografía para evitartaludes empinados interiores hacialos cañones y deje una mayordistancia entre el camino y losarroyos.• Localizar los caminos en sueloscon buen drenaje y en laderasdonde el drenaje fluirá alejándose

del camino.• Localizar los caminos de modoque sigan el terreno naturaladecuándose al contorno delsitio, con pendientes ondulantesy minimizando los cortes y losrellenos (Figura 2.1 y Figura4.1) (Foto 4.2).• Localizar los caminos, caminosen zigzag y las plataformas decarga de troncos, sobresecciones en balcón y enterrenos relativamente planos.• Evitar ubicacionesproblemáticas, tales comomanantiales, zonas inundadas,deslizamientos de tierras,laderas escarpadas,afloramientos masivos de roca,llanuras de inundación y suelosaltamente erosivos.• Evitar terrenos muy abruptos(más de 60%) y terrenosdemasiado planos en los que eldrenaje resulte difícil decontrolar.

Foto 4.1Foto 4.1Foto 4.1Foto 4.1Foto 4.1 Planee y localice los caminos usando puntos topográficos decontrol y los rasgos del terrenos natural. ¡Verifique sobre el terreno laubicación del camino!


Levantamiento, diseño yconstrucción de caminosSon las etapas dentro del proceso enlas cuales se combinan las necesidadesde los usuarios del camino con losfactores geométricos y los rasgostopográficos, y el camino se construyesobre el terreno. Es necesario ellevantamiento del camino o del sitiopara identificar los rasgos topográficostales como drenajes, afloramientos ypendientes del terreno, así como paraagregar un cierto nivel de controlgeométrico a un proyecto. Unlevantamiento puede ser muy simple,como el ejecutado con una brújula yuna cinta métrica de tela en el caso deun camino rural, o puede resultar muydetallado usando instrumentos y unalto grado de exactitud en terrenosdifíciles o para un camino de altas

Figura 4.1Figura 4.1Figura 4.1Figura 4.1Figura 4.1 Alteraciones del alineamiento del camino en función de la topografía.

a. El corte a través de la topografía produce movimientos de tierra excesivos, congrandes cortes y rellenos.

b. Adecuándose a la topografía para minimizar los movimientos de tierra.

Vista en planta de uncamino trazado sobreun plano topográfico

Vista en perspectivadel camino

Foto 4.2Foto 4.2Foto 4.2Foto 4.2Foto 4.2 Localice los caminos detal manera que se adapten a laconfiguración del terreno naturaly deje ondulaciones que permitandispersar el agua frecuentemente.

especificaciones. Entre los elementos de diseño seincluye la geometría de la calzada, lavelocidad de diseño, el drenaje, lasestructuras para cruzar arroyos, lasnecesidades de estabilización detaludes, los tipos y usos de materiales,y los gradientes del camino (Tabla4.1). En la construcción intervienentodos los aspectos de la aplicacióndel diseño y de la adecuación delproyecto al terreno. Un enlace claveentre el diseño y la construcción loconstituye el uso de planos ydibujos estandarizados quemuestran la manera en que deberíaquedar el proyecto, así como lasespecificaciones en las que sedescribe cómo se debe hacer eltrabajo. Otro aspecto clave de laconstrucción, es el control de la

calidad y la inspección, paragarantizar que el trabajo se lleva a


PRÁCTICAS RECOMENDADAS Diseño general

• Aplicar las especificacionesmínimas de caminos necesariaspara seguridad y tránsito (Tabla4.1).

• Usar planos y especificacionesestandarizadas, con dibujosestándar, en la mayor parte de lostrabajos generales deconstrucción. Desarrollarespecificaciones y planosespeciales de proyecto para tiposde trabajo únicos.

• Extraer toda la madera que sepueda comercializar del derechode vía del camino antes deproceder a las excavaciones.Apilar el material en los lugaresestablecidos para ese fin.

• En zonas comunales y urbanas,construir sendas para peatones ala orilla del camino para laseguridad de la gente que caminea lo largo del mismo. Aplicar untratamiento superficial al caminoy coloque reductores develocidad, para controlar el polvoy la velocidad del tránsito,respectivamente.

• Construir caminos conpendientes de 12% o menores,usando tramos cortos con 15%de inclinación donde seanecesario. ¡En el caso decaminos empinados, el drenajeresulta difícil de controlar (Foto4.3)!

• Construir el camino con elancho mínimo suficiente para quelos vehículos puedan circular conseguridad, normalmentecomprendido entre 3,5 y 4,5

metros para caminos de un solocarril y de 5 a 7 metros para caminosde doble circulación. Minimizar elárea de despalme.

• Localizar los caminos con un radiode curvatura mínimo de 15 metros.

Materiales

• Compactar los terraplenes delcamino, el material de la subrasantey los materiales de la superficie derodamiento, sobre todo en el casode zonas sensibles (Foto 4.4), opermita que los nuevos caminos se“asienten” durante varias semanasantes de poner en uso el camino.En climas húmedos, resulta deseableun periodo más largo.

• Usar medidas de estabilización dela superficie del camino, como el usode agregados o la colocación depavimentos, donde sea necesario ytan a menudo como sea posible(Foto 4.5). Utilizar materialesduraderos que no se degraden alextremo de generar sedimentosfinos bajo el tránsito.

• Deshacerse del material deexcavación inadecuado o sobranteen sitios donde se eviten impactosnegativos en la calidad del agua yen otros recursos naturales.

• Establecer requisitos mínimos demuestreo y ensaye y programe laspruebas de control de calidad de losmateriales.

Taludes

• Típicamente construir los taludesde corte con inclinaciones de 3/4:1o menores. Construir los taludes deterraplén con pendientes de 1½:1o menores. Reforestar los taludes.

• En general, usar construcciónbalanceada de cortes y rellenos enterrenos de suave pendiente. Usarconstrucción totalmente en balcónen laderas de más de 65% ytransporte el material excavadohasta un sitio adecuado dedesecho.

• En terrenos muy abruptosconstruir caminos angostos (entre3 y 4 metros de ancho) conapartaderos, o usar muros decontención, según sea el caso.Transportar la mayor parte delmaterial excavado hasta su destinofinal, evite desecharlo a los lados.

Drenaje

• Construir la superficie delcamino con peralte hacia afuera de2-5% para pendientes del caminode menos de 10% en suelosestables, usando vados ondulantessuperficiales para estructuras dedrenaje transversal. En suelosresbalosos, dejar el peralte haciaadentro del camino o agregar unrecubrimiento de agregados a lasuperficie del camino.

• Construir cunetas sólo cuandosea necesario. Un camino conperalte hacia fuera y sin cunetasaltera menos el terreno y suconstrucción es menos costosa.

• Construir la superficie delcamino con peralte hacia adentrode 2-5%, con un tramo en cunetapara el caso de pendientes delcamino mayores de 10% o enzonas con taludes naturalesempinados, suelos erosionables oresbalosos, o en curvas


PRÁCTICAS RECOMENDADAS (continuación)pronunciadas. Instalar drenajetransversal mediante tubos dealcantarilla o vados ondulantessuperficiales.

• Usar una sección transversal delcamino con corona en una calzadaancha con taludes suaves o sobreterreno plano para evitar laacumulación del agua en lasuperficie de rodamiento.

•Construir caminos conpendientes ondulantes paraminimizar la concentración deagua.

• Proporcionar franjas filtrantes oáreas de infiltración para atrapara los sedimentos entre las salidasde drenaje y los arroyos.¡Mantener incomunicados a loscaminos de los arroyos!

• Usar estructuras de drenaje deltipo adecuado y con lasdimensiones apropiadas para loscruces con los arroyos naturales.Diseñar los puentes y lasalcantarillas para que sean losuficientemente grandes comopara librar el ancho de aguasmáximas ordinarias del flujo(ancho con caudal máximo).Emplear acorazamiento, murosde cabeza, rejillas, etc. comomedidas necesarias para protegera las estructuras (Foto 4.6).

• Desviar el agua y el caudal delarroyo alrededor de las zonas deconstrucción siempre que seanecesario para mantener seco elsitio de la obra y para evitar ladegradación de la calidad delagua. Restaurar los canales

naturales a su estado original tanpronto como sea posible despuésde terminada la construcción.

Control de erosión

• Se debe retirar el desperdiciomaderero, las copas y los troncosde los árboles, así como lostocones, del derecho de vía al piedel talud del relleno, antes deproceder a la excavación paracontrol de erosión (Figura 4.2). Lacantidad de material puede estarlimitada por riesgo de incendiosforestales.

•Exigir un plan final de control deerosión y la aplicación de medidasinternas de control de erosióndurante cierres estacionales.Estabilizar todas las áreasalteradas, los sitios de trabajo, loscaminos temporales, etc. Incluirplanos típicos de las trampas desedimentos, las barreras de maleza,las barreras contra azolves, lasestructuras biotécnicas, etcétera.

Otros aspectos a considerar

• Explotar fuentes localesconfiables de agua para laconstrucción del proyecto y paralas necesidades de mantenimientodonde sea posible hacerlo.Construir un sitio estabilizado, bienubicado y durable que permitaproteger la calidad del agua y la vidaacuática. La programación y elvolumen de agua extraído puedenser motivo de control.

• Usar técnicas constructivas queresulten las más adecuadas yefectivas en cuanto a costo para el

proyecto y para el área geográfica,usando equipo o trabajo manual(Foto 4.7).

• Aplicar las mejores y másadecuadas tecnologías disponibles,tales como GPS (GlobalPositioning System), programas decomputadora personal, geotextiles,medidas de control biotécnico dela erosión, estructuras térreas decontención estabilizadasmecánicamente, materiales paraestabilización de suelos, etc.,donde sea necesario en los caminosrurales.

• Minimizar las actividades demovimiento de tierras cuando lossuelos estén muy húmedos o muysecos, o ante amenazas detormentas. Programar laconstrucción del camino y el usode éste durante estaciones mástempladas y más secas, siempreque esto sea posible (Foto 4.8).

• Usar dispositivos de control deltránsito en caso necesario paraproporcionar seguridad al personalde construcción y a los usuarios delcamino.

• Hacer visitas al sitio durante lasfases tanto de diseño como deconstrucción de un proyecto.Asegúrarse de que cuenta coninspectores adecuados, convehículos y con pruebas de controlde calidad para supervisar que eltrabajo se construya correctamente(Foto 4.8).


cabo de conformidad con los planosy con las especificaciones.Generalmente se especifica un ciertovolumen de muestreo y ensaye paraasegurarse que los materialesempleados en la construccióncumplen con las especificaciones.

Recuerde: ¡Usted obtiene lo queinspecciona y no lo que espera!

Elemento de diseño Camino rural de acceso Camino alimentadorVelocidad de Diseño 25-35 kph 45-60 kphAncho del camino 3,5 - 4,5 m 4 - 5,5 mGradieente del camino 15% max. 12% max.Radio de curvatura 15 m min. 25 m min.Corona/Geometría talud ext./int. (5%) talud ext./int. o corona (5%)Tipo de superficie natural o grava grava, canto rodado o

pavimento


NORMAS TÍPICAS DE DISEÑO PARA CAMINOSDE BAJO VOLUMEN DE TRÁNSITO

Foto 4.3Foto 4.3Foto 4.3Foto 4.3Foto 4.3 Evite la construcción de caminos con pendientesescarpadas o en laderas empinadas. Resulta dificil controlar eldrenaje cuando el gradiente del camino es muy pronunciado.

Foto 4.4 Foto 4.4 Foto 4.4 Foto 4.4 Foto 4.4 Compacte la superficie de la calzada y el material de rellenocuando el camino se localice cerca de arroyos, sobre laderasescarpadas o en zonas con suelos erosionables.

FACTORES CLAVE DECOSTOS

• Las laderas empinadas(particularmente en caminosanchos) rápidamente aumentanlos volúmenes de obra, incluidael área necesaria para despalmey reforestación, y el materialexcavado. De ahí que los taludesde fuerte pendiente en el terrenonatural aumenten el costo de laconstrucción (véase la Figura4.3 y la Tabla 4.2).• Los materiales de altasespecificaciones para la superficiede rodamiento (agregados,asfalto, etc.) aumentanconsiderablemente el costo delcamino, aunque también mejorangrandemente el confort delusuario del camino y reducen laerosión de la superficie delcamino.• Cruces de drenaje (de arroyos)frecuentes o en gran númeroaumentan considerablemente loscostos del camino –pero sonnecesarios, sobre todo enterrenos bisectados.Las pendientes escarpadasaumentan los costos demantenimiento a largo plazo delcamino


Foto 4.5Foto 4.5Foto 4.5Foto 4.5Foto 4.5 Camino estable para acarreo de troncoscon superficie de agregados. Use materiales pararecubrimiento de caminos tan frecuentemente comosea posible, para disminuir la erosión, mejorar elsoporte estructural de la base del camino y el confortdel conductor.

Foto 4.6Foto 4.6Foto 4.6Foto 4.6Foto 4.6 Una alcantarilla bien diseñada e instaladacon muros de cabecera, para mejorar la eficiencia ypara la protección o retención del material derelleno.

Figura 4.2Figura 4.2Figura 4.2Figura 4.2Figura 4.2 Camellones de maleza construidos al pie de un talud derelleno para controlar la erosión. Coloque la maleza antes de darinicio a la excavación. No entierre la maleza dentro del terreno.

Foto 4.7Foto 4.7Foto 4.7Foto 4.7Foto 4.7 Aplique las técnicas de construcción de caminos quesean más redituables en cuanto a costo para el proyecto y el áreageográfica en particular. La comparación de la mano de obra contrael uso de equipo depende de los costos, la disponibilidad del equipoy las tasas de producción.

Ramas pequeñas ymaleza de desmonte,aplastadas al pie delrelleno

relleno

corte

Camino enconstrucción

Costos del caminoLos costos de la construcción de

caminos se ven mayormente afectadospor las especificaciones del caminoconstruido, sobre todo el ancho delcamino y el tipo de superficie derodamiento, así como la pendiente delterreno. La ubicación de un camino concortes y rellenos sobre laderastransversales abruptas aumentagrandemente el tiempo de construcción,el volumen de excavación y demovimientos de tierra, las zonas dedespalmado y de reforestación necesaria,y le agrega longitud a los drenestransversales y a otras estructuras dedrenaje. En la Figura 4.3 se aprecia ladiferencia en volúmenes de obra para laconstrucción del camino sobre una laderalateral con 10% de pendiente encomparación con un talud de 50%. En laTabla 4.2 se presentan esas cantidadesde obra típicas para la mayoría de losconceptos principales de trabajo delcamino. La construcción ideal es enterrenos con taludes transversales quevarían entre 25 y 35 por ciento.

Las estimaciones de costos de caminosson importantes para el proceso de


PRÁCTICAS QUEDEBEN EVITARSE

Diseño general

• Construir el camino en laderasescarpadas.

• Colocar material a volteo enladeras transversales inclinadas másde 50 a 60%.

• Enterrar tocones, troncos,desperdicio maderero o desechosorgánicos en el material de rellenoo en el prisma del camino.

• Actividades de construcción y deexplotación de recursos duranteperiodos lluviosos (véase Foto 4.8).

• Pendientes empinadas en elcamino (más de 12-15%). Resultamuy difícil controlar el agua.

• Cortes verticales, sobre todo encaminos con cunetas interiores.

• Zonas muy planas (en las que eldrenaje no se puede controlar).

• Localización de caminos dentrode llanuras de inundación, zonasribereñas, pantanos, o dentro de laZPA (excepto en cruces).

• Zonas húmedas y de manantiales,zonas de deslizamientos y grandesafloramientos de roca.

• Construcción de proyectos confondos insuficientes para unadecuado diseño, construcción,inspección, y mantenimiento futuro.Considere la posibilidad deconstruir menos kilómetros decaminos pero que estén bienhechos.

Figura 4.3 Variación del volumen de obra del camino en función de lapendiente del terreno

CANTIDADES TÍPICAS DE TRABAJO Y MATERIALES PARALA CONSTRUCCIÓN DE CAMINOS EN TERRENOS CONPENDIENTES SUAVES Y FUERTES (PARA UN CAMINO DE

4,5 m DE ANCHO)

Concepto de trabajo Talud lateral 10% Talud lateral 50%

Desmonte 0,62 ha/km 0,95 ha/km

Excavación 237 m3/km 2220 m3/km

Reforestación 0,10 ha/km 0,89 ha/km(taludes de corte y terraplenes)

Longitud alcantarilla 8 m 22 m(cauce natural)

Longitud alcantarilla 6 m 11 m(cuneta de alivio)


Reforestación

Desmonte

ExcavaciónCalzadaReforestación

Longitud de la alcantarilla

+ 1m

CTalud lateral del 10%

L

Desmonte

Refores

tación

Refo

resta

ción

Calzada

Excavación

Relleno

CTalud lateral del 50%

L

Longitud de la alcantarilla de drenaje transversal

+ 1m


planeación, así como para lospresupuestos generales delproyecto a fin de garantizar que secuenta con los fondos suficientespara poder construir correctamenteel camino. Las técnicas adecuadasde diseño y de construcciónimplican costos inicialesrelativamente altos pero puedenreducir en gran medida lasnecesidades futuras demantenimiento y evitar costosasfallas, reparaciones e impactosadversos al medio ambiente.

Mantenimiento del camino

Los caminos rurales debenmantenerse durante su uso activo,una vez terminadas las operacionesperiódicas, y después de ocurrirtormentas importantes, paraasegurarse de que las obras dedrenaje están funcionandocorrectamente. Las lluvias fuertesproducirán fallas en los taludes decortes que obstruirán las cunetas,haciendo que el agua escurra sobrela superficie del camino,erosionando ésta y el talud delterraplén (véase la Figura 4.4).Los escombros son arrastrados porlos cauces naturales durante laslluvias fuertes y bloquean lasestructuras de drenaje, haciendoque el agua desborde sobre elcamino y erosionando el relleno. Lasroderas, ondulaciones y baches enla superficie de rodamientoalmacenarán agua, debilitarán lasección estructural de la calzada,acelerarán el daño superficial, ydificultarán el manejo, como semuestra en la Figura 4.5. Esnecesario el mantenimiento de rutinaen cualquier camino para mantenerlas condiciones de servicio de éstey que su sistema de drenaje funcionecorrectamente. Con un camino bien

Algunos aspectos clave que se deben ejecutar de manera rutinaria son:• Nivelar y conformar la superficie de la calzada para mantener bien definidoun gradiente hacia adentro o hacia afuera o un coronamiento que permitadesalojar el agua rápidamente de la superficie de rodamiento.• Compactar la superficie nivelada de la calzada para mantener una superficiedura de rodamiento y evitar la pérdida de finos. Reemplazar el material derevestimiento cuando sea necesario. ¡Mantenga humedecida la superficiedel camino!• Remover las roderas a través de los vados ondulantes superficiales y delos caballetes desviadores. Reconfigurar las estructuras para que funcionendebidamente.• Limpiar las cunetas y reconfigurarlas cuando sea necesario para tener unacapacidad de flujo adecuada. ¡No nivele las cunetas que no lo necesiten!• Retirar los escombros de la entrada de alcantarillas para evitar eltaponamiento y el desbordamiento. Revisar que no hayan daños ni indiciosde tubificación o de socavación.• Sustituir o reparar el acorazamiento de roca, concreto o vegetación usadopara protección de taludes, protección contra la socavación, o disipaciónde energía.• Podar la vegetación a los lados del camino (quitar la maleza) para mejorarla distancia de visibilidad y la seguridad del tránsito.• Sustituir las señales faltantes o dañadas de información sobre el camino,seguridad y reglamentación.

Aspectos clave del mantenimiento de caminos

Foto 4.8Foto 4.8Foto 4.8Foto 4.8Foto 4.8 Evite las actividades de construcción y de otro tipo durantelas temporadas de lluvia siempre que sea posible. Alternativamente,añada estabilización de la superficie y del drenaje en zonas de suelospobres, para su uso en cualquier tipo de clima.



Mantenimiento• Llevar a cabo el mantenimientocuando sea necesario. ¡NOESPERE! Mientras más tiempo seespere mayores serán los dañosque podrán ocurrir y lasreparaciones serán más costosas.• Mantener las cunetas yalcantarillas libres de escombros,pero conserve una superficieresistente a la erosión como puedeser el pasto o la roca en el fondode las cunetas. Retirar losescombros durante lasinspecciones (Figura 4.4 y Foto4.9). También mantener limpios loscanales de desbordamiento.•Renivelar y configurarperiódicamente la superficie delcamino para mantener un drenajesuperficial adecuado (Foto 4.10).•Mantener humedecida lasuperficie del camino durante lanivelación. Rellenar las roderas y

los baches con grava o con materialcompactado tan frecuentementecomo sea posible (véase la Figura4.5). Mantener los vadosondulantes superficialesconfigurados y nivelados. Seríaideal compactar la superficie finalnivelada del camino.• Mantener el lado de bajada delcamino libre de bermas, exceptoque se construya intencionalmenteuna berma para controlar agua otránsito.• Aplicar un material para estabilizarla superficie, como puede seragregados, cantos rodados, opavimentos, a la superficie delcamino para proteger a la calzadacontra daños y disminuir lafrecuencia de mantenimientonecesario.• Evitar la alteración del suelo y dela vegetación a menos que seanecesario. Dejar la mayor cantidad

de vegetación (pastos) en lascunetas, en las zonas delacotamiento del camino, y en lostaludes de cortes y rellenos (sobretodo pastos y maleza de crecimientolento) siempre que sea posible. Sinembargo, asegúrese de que lossistemas de drenaje siganfuncionando correctamente.• Retirar materiales desprendidosde la calzada o del interior de lascunetas donde el material puedaobstruir el drenaje normal de lasuperficie de la calzada (Foto 4.11).• Evitar ensanchar el camino o elexceso de inclinación de los taludesde relleno formados al empujar concuchilla el material superficial fueradel camino.• Cierre el camino durantecondiciones de mucha lluvia o enperiodos de inactividad.• Inspeccionar el camino a intervalosregulares, sobre todo después deperiodos de lluvias fuertes.

Figura 4.4Figura 4.4Figura 4.4Figura 4.4Figura 4.4 El mantenimiento de caminos es necesario para conservar lospatrones de drenaje de la calzada y para retirar los deslizamientos quebloquean las cunetas y las entrada de alcantarillas.


conservado se reducirán los costosde los usuarios del camino, seevitarán daños a la calzada y seminimizará la producción desedimentos.

La forma en que se le darámantenimiento al camino deberesolverse antes de que éste se vayaa construir o a reconstruir. El trabajode mantenimiento se puede lograr yasea con personal de los organismosestatales o locales, por medio decontratistas, o mediante gruposcomunitarios locales. Elfinanciamiento para el mantenimientopuede provenir directamente de losfondos asignados por el organismooperador de caminos, de impuestoslocales o sobre la gasolina, de cuotaspagadas por los usuarios del camino,o de mano de obra local donada porlos usuarios del camino interesados.

Cierre de caminosUn camino se puede cerrar

porque ya no es necesario, comopuede suceder al agotarse un recursoo si se ha desplazado una comunidad,cuando no se vaya a usar durante uncierto intervalo de tiempo, o si elcamino está representando un altocosto inaceptable de mantenimientoo de afectación al medio ambiente.El cierre de un camino con frecuenciaimplica la participación del público yde otros usuarios del camino queresulten afectados. Entre las opcionesbásicas para el cierre de caminos seencuentran las siguientes: Cierretemporal o bloqueo con barreras,barricadas o bermas; Cierrepermanente donde la superficie delcamino sea estabilizada y lasestructuras de drenaje seaneliminadas, pero dejando en su lugarla plantilla del camino; o Cancelacióndel camino donde se retire en sutotalidad la calzada y las obras dedrenaje y la zona sea reconfigurada

Baches Roderas

Superficie de rodamiento blanda ylodosa

Grietas y barranquillas

¡Realice el mantenimiento del camino antesde que se presenten daños importantes en la superficie!

Foto 4.10Foto 4.10Foto 4.10Foto 4.10Foto 4.10 Usem o t o c o n f o r m a d o r a ssiempre que sea posiblepara conservar el caminocon la geometría correctay debidamente drenado.

Foto 4.9 Foto 4.9 Foto 4.9 Foto 4.9 Foto 4.9 Realice el mantenimiento del camino, ya sea con equipo o amano, para conservar la geometría de la calzada y el funcionamientocorrecto de las estructuras de drenaje. Mantenga limpias las cunetas,pero no retire la capa de estabilización vegetal (pasto).

Figura 4.5Figura 4.5Figura 4.5Figura 4.5Figura 4.5 Evidencias de la necesidad del mantenimiento decaminos . (Adaptado de PIARC Road Maintenance Handbook)


para devolverle su condición naturalprevia a la construcción del camino.En la Figura 4.6 se muestra la gamade opciones que generalmente seconsideran como antecedente alcierre de caminos.

Si ya se terminó el uso provisionaldel camino, como en el caso deexplotaciones forestales o mineras,los caminos se deberán cerrartemporalmente o ponerlos fuera deservicio con el fin de protegerloscontra erosión durante el periodo enque no se vayan a usar. Los caminoscerrados temporalmente deberánbloquearse con una barrera,barricada o berma para evitar elacceso de vehículos, pero deberánconservarse las estructurastransversales de drenaje. La superficiedel camino se deberá volver aconfigurar para que tenga un buendrenaje y se estabilizará concaballones desviadores yposiblemente se escarificará, sesembrará y se le colocará una cubierta

vegetal. Las estructuras permanentesde drenaje tales como alcantarillas ycunetas necesitarán una limpiezaperiódica. El empleo de técnicas decierre de caminos y de mantenimientode rutina una vez concluidas lasoperaciones permitirá proteger lainversión en el camino hasta que sevuelva a necesitar en el futuro.

Cierre permanente de caminosimplica el bloqueo del camino, laremoción de todas las estructurastransversales de drenaje y delmaterial de relleno, y la estabilizaciónde la superficie del camino. Estogeneralmente se logra al desgarrar lasuperficie de rodamiento

(escarificación),para luego sembrar ycolocar una cubiertavegetal, de talmanera que elcamino se reforestenaturalmente con eltiempo (Foto 4.12).El costo de estetrabajo esrelativamente bajo,se elimina la mayorparte del dañoambiental producidopor el camino, y semantiene en pie lageometría básica dela base del caminopara el caso en que

Foto 4.11 Foto 4.11 Foto 4.11 Foto 4.11 Foto 4.11 Retire el material de los deslizamientos que bloqueen lascunetas de drenaje y que reduzcan el ancho del camino.

Foto 4.12 Foto 4.12 Foto 4.12 Foto 4.12 Foto 4.12 Cierre los caminos que ya no se necesiten o que se usaron para accesotemporal. Estabilice la superficie con barreras hidráulicas, bermas y con coberturavegetal.


a. Cierre con barrera (temporal) b. Cierre con montón de tierra o con berma (temporal)

c. Puesta fuera de servicio - Cierre permanente del camino mediante escarificación de la superficiey siembra de semillas para reforestación, pero manteniendo la mayor parte de la plantilla del camino.(geometría).

d. Cancelación del camino

Antigua superficie de lacalzada, después de ser

reforestada

(1) Plantilla del camino antesde la cancelación.

(2) Durante la cancelación, elantiguo camino esescarificado y rellenado.

(3) Cancelación final, con elrellenado y la reconfiguraciónpara recuperar la topografíaoriginal, seguido por lareforestación.

1

2

3

Figura 4.6 Figura 4.6 Figura 4.6 Figura 4.6 Figura 4.6 Opciones de cierre de caminos, incluyendo cierre temporal (a,b), poner fuera deservicio (c) y cancelación total del camino (d).


PRÁCTICAS RECOMENDADASCierre del camino• Haga participar a la poblaciónafectada o a los usuarios delcamino en la toma de decisionesrelacionadas con el cierre delcamino, en general usando unproceso interdisciplinario.

• Cierre temporalmente loscaminos mediante barreras,barricadas o grandes bermas.

• Coloque caballones desviadores(Véase el Capítulo 7, Drenaje) encaminos cerrados para desviarfrecuentemente el agua de lasuperficie del camino.

• Retire todas las estructuras de

desviadores.

• Retire las bermas que puedanimpedir el drenaje superficial encaminos cerrados.

• Ponga a los caminos fuera deservicio mediante estructuras decierre, control de drenaje yprotección contra la erosión, perosin volver a configurar la plantilladel camino, si es probable volverloa usar en el futuro.

• Cancele los caminos siempre quesea posible y donde resulte rentableen cuanto a costos paraproporcionar el más alto grado deeliminación del camino y derecuperación del terreno.

drenaje y de cruce de arroyos encaminos cerradospermanentemente.

• Cierre los caminos mediante lareconfiguración de la base delcamino para mantener lospatrones naturales de drenajesuperficial y evitar laconcentración de agua.

• Reforeste el terreno expuesto enlos caminos cerrados. Untratamiento común incluyeescarificación, siembra de semillasy aplicación de cubierta vegetalpara promover el crecimiento depasto y de maleza. Se puedenplantar árboles. En las pendientes,se deberán colocar caballones


• Dejar las estructuras de drenajeen caminos cerrados (puestosfuera de servicio o cancelados).

• Hacer caso omiso de caminoscerrados temporalmente.

el camino eventualmente se vaya areconstruir en el futuro.

El cierre del camino condestrucción total, se logra en aquelloscasos en que la base del camino seelimine totalmente y el terreno serestaure a su configuración original.Todos los materiales de drenajestransversales se retiran, el terreno sevuelve a configurar, y se restauran lospatrones naturales de drenaje,incluyendo idealmente los patronesde flujo del agua subterránea, paraterminar con la reforestación de lazona. Resulta particularmenteimportante retirar todo el material derelleno que se haya colocado en losdrenajes, como es el caso de losmateriales de respaldo de lasalcantarillas. Estas medidasrelativamente costosas se aplicanidealmente en zonas sensibles tales

como parques o reservas, cerca deáreas recreativas, o cerca de arroyosy lagos. Estas medidas resultan muyefectivas para eliminar toda traza deun camino y eventualmente restaurarla zona a su condición natural previaa la construcción del camino. Sinembargo, debido a su alto costo, lasimple puesta fuera de servicio de uncamino resulta la más redituable parael cierre de un camino, y es por lotanto la opción utilizada con mayorfrecuencia.


El camino pavimentado (arriba) y el camino revestido (abajo) soncaminos de bajo impacto, relativamente bien lozalizados y diseñados,debido a que sus superficies están reforzadas y se adaptan al terreno,para así dispersar efectivamente el agua y evitando movimiento de

tierras excesivo.


Capítulo 5

HidrHidrHidrHidrHidrología parología parología parología parología para ela ela ela ela elDiseño de CrDiseño de CrDiseño de CrDiseño de CrDiseño de Cruces de Druces de Druces de Druces de Druces de Drenajeenajeenajeenajeenaje

Las dimensiones de las estructuras de drenajedeberán estar basadas en un cierto caudalrazonable de diseño, así como en las

características del sitio y en consideraciones ambientalestales como zonas pesqueras (Foto 5.1). La determinacióndel caudal correcto de diseño o de un valor razonable esde importancia fundamental, para que la estructura puedafuncionar correctamente y paraprevenir fallas en las estructuras. Uncaudal razonable de diseño se basacomúnmente en una tormenta quetiene una frecuencia de recurrencia(periodo de retorno) de 20 a 100años, dependiendo del tipo y valorde la estructura y de los reglamentoslocales. Cualquier alcantarilla tieneuna capacidad de flujo finita que nodebería excederse. Los puentestambién tienen una capacidadespecífica para la sección transversalde diseño, pero es generalmentegrande. El diseño de cruces paracondiciones de estiaje se basa enestimaciones tanto de los caudalesmínimos como de los máximos paraese drenaje en particular.

La mayoría de los métodos dedeterminación del caudal implica ladefinición o estimación del área de

drenaje. Este trabajo usualmente se realizamediante la delineación del área de la cuenca decaptación sobre un mapa topográfico (Figura5.1).Idealmente, deberían usarse mapas topográficosa una escala de 1:10 000 o 1:20 000 para el diseñodel proyecto de drenaje. Sin embargo, esfrecuente que en muchos países la escala del mapa

“Determine el tamaño de la estructura de drenaje con base en unproceso de diseño racional o estadístico.”

Foto 5.1Foto 5.1Foto 5.1Foto 5.1Foto 5.1 Determine un caudal máximo de diseño adecuado paraun sitio particular, usando los métodos hidrológicos apropiados.Instale estructuras transversales de drenaje con base en estecaudal de diseño y otras características del sitio.

Capítulo 5 H

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En cuencas de captación extensas sepuede contar con datos específicosde estaciones de aforo, los cuales sepodrían analizar estadísticamente yusarse en el diseño hidráulico paradeterminar los caudalescorrespondientes a distintos periodosde retorno. Las marcas de nivelesaltos del agua y las mediciones de lageometría del cauce se pueden usarjunto con la Ecuación de Manning(véase el Capítulo 6) para determinarla velocidad de flujo y por lo tanto elvolumen de flujo (descarga, ocapacidad) a través del cauce paraun cierto nivel máximo del agua. Sepuede recurrir a una gran variedadde métodos disponibles para eldiseñador, a fin de determinar loscaudales de diseño. Se debería usarcuando menos un método analítico eidealmente un par de métodos paracomparar los resultados entre sí yganar confianza en sus valores delcaudal de diseño. Los métodostípicos de análisis para diferentes

Figura 5.1Figura 5.1Figura 5.1Figura 5.1Figura 5.1 Determine el área de drenaje de las cuencas de captación sobre un plano topográfico,para ayudar a definir los caudales adecuados para el diseño de las obras de drenaje.

más detallado disponible sea de 1:50000, por lo que este tipo de mapadebería emplearse.

Cuando menos debería usarse elllamado Método Racional, basado enla precipitación pluvial, paradeterminar la descarga de pequeñascuencas de captación, con un áreade drenaje de no más deaproximadamente 120 hectáreas. ElMétodo Talbot recurre directamenteal Método Racional y puede resultarútil para hacer una estimaciónpreliminar del diámetro de tuberíanecesario, en función del área dedrenaje. Sin embargo, el MétodoTalbot no toma en consideración laintensidad variable de la lluvia ni elperiodo de retorno, por lo que carecede precisión. En situaciones idealesse podrá contar con métodosestadísticos basados en análisis deregresión de datos regionales de flujoen arroyos o con datos reales degastos en arroyos locales, y se podráusar esta información.

tamaños de cuencas de captación semuestran en la Tabla 5.1.

Método RacionalSe usa con mucha frecuencia para

la determinación de caudales encuencas de captación pequeñas y sepuede aplicar en las mayoría de laszonas geográficas. Resultaparticularmente útil cuando no setienen datos de flujo de arroyos lo-cales y se puede usar para hacer unaestimación aproximada del caudalpara grandes cuencas de captación,a falta de otras opciones. Es por esoque la Fórmula Racional se presentaa continuación y se explicarábrevemente. Mayor informacióndetallada acerca de su uso se puedeencontrar en referencias tales comoMinimum Impact Low-VolumeRoads Manual o en el ManualFHWA HDS4 - Introduction toHighway Hydraulics.

Escala = 1: 50 000Área = 820 Hectáreas (8,2 km2)


LA FÓRMULA RACIONAL

Para determinar el volumen de flujo... Q = Caudal (escurrimiento), en metros cúbicos porsegundo (m3/s).

C = Coeficiente de escurrimiento. Este coeficiente seselecciona de tal manera que refleje las características de la

donde: cuenca de captación, tales como topografía, tipo de suelo,vegetación y uso de suelo.

i = Intensidad promedio de lluvia para la frecuenciaseleccionada y para una duración igual al Tiempo deConcentración, en milímetros por hora.

A = Área de la cuenca de captación, en hectáreas.

Coeficiente de Escurrimiento (C), su valores se presentan en la Tabla 5.2. En estos valores se reflejan lasdiferentes características de la cuenca de captación que afectan el escurrimiento. El diseñador debedesarrollar experiencia y usar su criterio para seleccionar el valor apropiado de C dentro del intervalo devariación mostrado. Puede observarse que el valor de C es posible que cambie en el curso de la vida útilde la estructura, como puede ser debido a cambios en el uso del suelo de un bosque para convertirse enterrenos agrícolas, o como resultado de un incendio en la cuenca de captación.

Área (A) es simplemente la superficie de la cuenca de captación que contribuye con escurrimientos hacia elcruce de drenaje. Sus límites abarcan desde uno de los parteaguas de drenaje hasta el opuesto y haciaabajo hasta llegar al cruce. En la superficie de un camino, el “área de drenaje” es el talud del corte y el áreade la superficie de la calzada entre drenes transversales o las cunetas de salida.

Intensidad de lluvia (i) es el tercer factor, y el que resulta más difícil de obtener. Se expresa como la intensidadpromedio de lluvia en milímetros por hora (mm/h) para una cierta frecuencia de recurrencia y para unaduración igual al Tiempo de Concentración de la cuenca de captación. Al inicio de una tormenta, elescurrimiento desde partes distantes de la cuenca de captación no ha llegado al punto de descarga. Unavez que el escurrimiento alcanza el punto de descarga, más allá del tiempo de concentración, tendrá lugarun régimen de flujo estable. Este periodo inicial constituye el “Tiempo de Concentración”. Para el caso decuencas de captación muy pequeñas, se recomienda un tiempo mínimo de concentración de 5 minutospara encontrar la intensidad que se usará en la determinación de los caudales de diseño.

En la Figura 5.1 se muestra una familia típica de curvas de intensidad-duración para una frecuencia derecurrencia de 2 a 50 años. Tales curvas, desarrolladas a partir de datos locales de precipitación pluvial,deberían localizarse o generarse cuando se trabaja en una zona en particular. Los valores típicos máximosde intensidad para un evento de 25 a 50 años en regiones desérticas es de entre 75 y 100 mm/h,aproximadamente; algunas regiones costeras y selváticas, o tropicales presentan intensidades máximas deentre 200 y 400 mm/h, o mayores; y la mayoría de las regiones, incluyendo las zonas semiáridas, losbosques de montaña, y las áreas costeras, poseen típicamente valores de entre 100 y 250 mm/h. Debidoa la amplia gama de valores, y a la magnitud de la variación local que puede ocurrir alrededor de islas y demontañas, los datos locales son muy deseables para el trabajo de diseño del proyecto.

Q =

CiA362



MÉTODOS DE ANÁLISIS PARA DIFERENTESTAMAÑOS DE CUENCAS DE CAPTACIÓN

Tamaño de la cuenca Análisis típico

Pequeña (hasta 120 ha Método Racional, Método de Talbot,ó 300 acres) Experiencia Local

Mediana (hasta 4,000 ha Analisis de regresión, Marca de Nivelesó 10 000 acres) Altos de Agua - Manning, Experiencia

LocalGrande (más de 4 000 ha) Datos de aforos, Marca de Niveles Altos

de Agua, Análisis estadísticos o deregresión.

Uso o tipo de suelo Valor de “C”

AgriculturaSuelo desnudo 0,20-0,60Campos cultivados (suelo arenoso) 0,20-0,40Campos cultivados (suelo arcilloso) 0,30-0,50

PastoPraderas de césped 0,10-0,40Áreas escarpadas con pastos 0,50-0,70

Regiones Arboladas / BosquesZonas arboladas con terreno a nivel 0,05-0,25Zonas boscosas con laderas empinadas 0,15-0,40Zonas desnudas, abruptas y rocosas 0,50-0,90

CaminosPavimento asfáltico 0,80-0,90Pavimento de cantos rodados o concreto 0,60-0,85Superficie de grava 0,40-0,80Superficie con suelo nativo 0,30-0,80

Zonas UrbanasResidenciales, planas 0,40-0,55Residenciales, moderadamente empinadas 0,50-0,65Comerciales o céntricas 0,70-0,95

MÉTODO RACIONALVALORES DE “C”



• Usar los mejores métodoshidrológicos disponibles paradeterminar los caudales de diseño.

• Donde resulte apropiado, usarestructuras de drenaje que nosean sensibles a las prediccionesexactas de flujo, tales comocruces en estiaje (vados) y vadossuperficiales transitables, encomparación con tubos dealcantarilla.

• Agregar un bordo libre ocapacidad adicional a estructurasen drenajes con caudales inciertoso en cuencas de captación quetengan usos cambiantes del suelo,generalmente del orden de 120 a150%.

• Para minimizar riesgos aestructuras, la frecuenciarecomendada de tormentas(periodo de retorno) para eldiseño de alcantarillas es de 20 a50 años, y se recomienda de 100a 200 años para puentes odrenajes con problemasambientales críticos.

• Para alcantarillas instaladas enzonas con datos hidrológicoslimitados o con diseñosinadecuados, incluir protecciónpor derrames (desbordamiento)para reducir el riesgo de falla totalo el desvío de arroyos (véase laFigura 7.10).

• Hacer participar a hidrólogos,biólogos de pesquerías eingenieros en el proceso dediseño hidrológico e hidráulico


Nota: Valores comunes de intensidad máxima para una frecuencia de eventos de 25-50 años:• Zonas selváticas: 200-400 mm/hr• Desiertos: 50-100 mm/hr• La mayor parte de las zonas (Semiáridos, Montañosas y costeras): 100-250 mm/hr

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• Instalación de estructuras dedrenaje sin haber hecho algúntipo de evaluación racional oestadística del caudalesperado.

Figura 5.2 Figura 5.2 Figura 5.2 Figura 5.2 Figura 5.2 Curvas típicas de frecuencia de intensidad - duración de la precipitación pluvial(Adaptado de FHWA Hydraulic Design Series No. 4, 1997).

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Un cruce de drenaje puede ser un punto crítico y vulnerableen el camino si la estructura de drenaje falla. Por ello,

los cruces de drenaje deben ser diseñados para resistir elescurrimiento de la tormenta apropiada, más los escombros o

para sobrevivir un desbordamiento.


Capítulo 6 H

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Capítulo 6

HerHerHerHerHerrrrrramientas paramientas paramientas paramientas paramientas para Diseñoa Diseñoa Diseñoa Diseñoa DiseñoHidráulico y de CaminosHidráulico y de CaminosHidráulico y de CaminosHidráulico y de CaminosHidráulico y de Caminos

EL DISEÑO HIRÁULICO comprende varios conceptosbásicos que se deben tomar en cuenta paraconstruir proyectos exitosos con un mínimo

riesgo de falla (Foto 6.1). La aplicación de la Fórmulade Manning para determinar la capacidad y velocidaddel flujo, la colocación de Enrocamiento para laprotección de las márgenes de un arroyo y contra lasocavación, y de Zonasde Filtros para evitartubificación y socavación,combinado con el empleode grava o deGeotextiles, son todas ycada una de ellasi m p o r t a n t e sconsideraciones de diseñoen el caso de estructurashidráulicas y de caminos.Para el diseño básico dedrenaje para caminos,con frecuencia se recurrea la Fórmula de Manningpara la determinación delas velocidades de flujo encauces naturales, paradeterminar el volumen deese escurrimiento (comoalternativa al método

“¡Proteja contra la socavación! Incorpore enrocamiento de protecciónde tamaño adecuado y filtros en las medidas de protección de

márgenes de arroyos.”

comentado en el Capítulo 5) y para ladeterminación de la capacidad de flujo de canalesy cunetas. El uso de la Fórmula de Manning paradeterminar las velocidades de la corriente y elcaudal está bien documentada en muchos manualesde ingeniería y de hidráulica, por lo que losingenieros de caminos que estén realizando diseños

Foto 6.1Foto 6.1Foto 6.1Foto 6.1Foto 6.1 Socavación de un suelo fino detrás del estribo de un puente, causadapor una protección insuficiente de las márgenes del arroyo durante unatormenta.


básicos hidráulicos deberíanfamiliarizarse con ese método y consus aplicaciones. Los canalescomplejos con flujos inestables ocríticos, que varían rápidamente,deben evaluarse con la participaciónde un ingeniero hidráulicoespecializado.

Fórmula de ManningEl caudal que fluye por un canal

(Q) es igual al producto de lavelocidad promedio del flujo por elcauce (V) por el área (A) de lasección transversal del canal. Paradeterminar la descarga (Q) endrenajes naturales, canales y tubostrabajando sin presión, se aplica lasiguiente ecuación:

Descarga = (Velocidad) x (Área)o

Q = VA

donde:Q = descarga, en metros cúbicos

por segundo (m3/s)V = velocidad promedio del

flujo, en metros por segundo(m/s)

A = área de la sección transver-sal, en metros cuadrados(m2).

La fórmula de Manning se puedeusar para calcular la velocidadpromedio del flujo (V) en cualquiercanal o arroyo natural con flujouniforme, como se muestra a laderecha. La fórmula de Manning sepuede resolver fácilmente para uncanal dado cuando se usa el tiranteconocido o supuesto. Sin embargo,para determinar el tirante queproducirá una cierta descarga dentrode un canal, hace falta una soluciónpor aproximaciones sucesivas. Mayorinformación detallada sobre el uso de

FÓRMULA DE MANNING

Para calcular la velocidad promedio del flujo...

V =

1

n( R 2/3 )(S 1/2 )

donde:

V = velocidad promedio del flujo (metros/segundo)

n = coeficiente de rugosidad (usualmente entre 0,04 -0,07 para canales naturales); véanse las tablas en el manualpara valores específicos de n.

S = gradiente del canal (metros/metro)

R = radio hidráulico (metros) = A/Pdonde A y P son:A = área de la sección transversal del canalP = perímetro mojado.

Coeficiente de Rugosidad (n) varía considerablemente dependiendo delas características de un canal o con la tersura de un canal, tubo, etc.Los valores “n” de Manning para diversos canales naturales y artificialesse encuentran en muchos manuales y guías de hidráulica. Los canalesabiertos lisos con fondo de gravas tienen valores comprendidos entre0,035 y 0,055. Los canales muy tortuosos con vegetación, o loscanales muy rocosos presentan valores de entre 0,055 y 0,075. Loscanales lisos de tierra o de roca tienen valores de 0,020 a 0,035. Losvalores de rugosidad generalmente se incrementan a medida queaumenta la vegetación y los escombros dentro del canal, conformeaumenta lo sinuoso de su trayectoria, y en la medida que aumenta eltamaño promedio de los materiales del canal. El valor disminuyeligeramente conforme aumenta el tirante de agua.

Pendiente (S) del cauce o del canal de drenaje se determina para eltramo local del canal que se va a analizar, al dividir la elevación, oaltura en ese tramo entre la longitud de dicho tramo. Esta pendientese mide generalmente dentro del cauce propiamente dicho, aguasarriba y aguas abajo del sitio, e idealmente también se verifica en unplano topográfico.

Radio Hidráulico (R) se determina a partir del área de la sección trans-versal (A) dividida entre el perímetro mojado (P). El perímetro mojadoes simplemente la distancia a lo largo del fondo del canal y/o de loslados que permanece bajo el agua, o dentro del área (A) del flujo.Las áreas deben obtenerse de una o varias secciones representativasdel canal de flujo.


Foto Foto Foto Foto Foto 6.26.26.26.26.2 Enrocamiento usado para la protección de márgenes del arroyocontra la socavación a la entrada de una estructura. Observe el empleode sauces para aumentar la resistencia “biotécnica” derivada de lasraíces.

FotoFotoFotoFotoFoto 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 Un fajo de raíces, troncos y márgenes del arroyo protegidascon enrocamiento, se usan como protección contra la socavación. Lostroncos y vegetación pueden brindar una alternativa atractiva alenrocamiento en zonas del arroyo con velocidades relativamente bajas.

la Fórmula de Manning se presentaen la literatura, como es el caso delMinimum Impact Low-VolumeRoads Manual, del manual FHWAHDS4-Introduction to HighwayHydraulics, o el texto Open-Chan-nel Hydraulics, de V.T. Chow.

Uso de enrocamiento deprotección

Las altas velocidades del flujo encanales o a lo largo de las márgenesde arroyos locales con frecuenciaproducen erosión, socavación o laformación de barranquillas en lasmárgenes. La socavación puedeerosionar la base de puentes yalcantarillas y producir la falla de estasestructuras. Generalmente se usaenrocamiento o grandes piedras paraproteger las márgenes del arroyo ylas estructuras contra la socavación(Foto 6.2). Se puede usar roca juntocon vegetación o con otras medidastales como tocones, gaviones odentellones para proporcionarprotección a las márgenes (Foto6.3). El tamaño de la roca

(enrocamiento), así como laaplicación de otras medidas,comúnmente se determina en funciónde la velocidad del flujo y de lascondiciones locales del cauce.

Las velocidades promedio en elcauce del arroyo (VAVE) se puedendeterminar mediante la Fórmula de

Manning. Por otro lado, lasvelocidades del flujo se puedendeterminar en el campo siempre ycuando se pueda medir el flujo su-perficial durante la ocurrencia detormentas. Ésta es la distancia queun objeto, como puede ser un troncoo una vara, recorre en la parte mediadel arroyo en el transcurso de (odividido por) un cierto intervalo cortode tiempo. La velocidad promediodel flujo será del orden de 0,8 veces,o de 80% del valor de la velocidadsuperficial. Las velocidades máximaspromedio más comunes en arroyosy ríos oscilan entre 1,5 y 3 m/s paraterreno plano y entre 2 y 4 m/s encauces montañosos abruptos. En loscanales más tendidos se podránencontrar de hecho velocidades másrápidas del flujo que en los canalesmás empinados debido a suscaracterísticas típicas de menorrugosidad.

En la Figura 6.1 se presenta unacorrelación útil entre la velocidad delagua (Velocidad del Flujo) y eltamaño del enrocamiento de


12:1

10 30 300 500 700 1500 2500

4:13:1

2:1

1 1/2:1

1:1

Para piedra con peso de 2 650 kilogramos/metro cúbico

(Gs =2,65)

(Adaptado de FHWA Hydraulic Engineering Circular No. 11, 1978)

7,9

7,3

6,7

6,1

5,5

4,8

4,2

3,6

3,0

2,4

1,8

1,2

0,6

00 8 15 30 60 90 120

Velo

cida

d de

l flu

jo d

e ag

ua (m

etro

s po

r seg

undo

)

Diámetro esférico equivalente de arena (centímetros)

Peso de la piedra (kilogramos)

2 5 20 50 100 200 350 900 2000

o a Nivel

Incl

inac

ión

de la

pen

dien

te la

tera

l

Nota:El enrocamiento deberá ser de una mezclabien graduada de roca, pero la mayorparte de los fragmentos deberán sermayores que el tamaño indicado en lascurvas. El enrocamiento se deberá colocaren una sola capa de 1,5 veces (o más) elespesor del diámetro de la piedra másgrande usada y se depositará sobre unacapa de filtro de geotextil o de apoyo degrava bien graduada.

VP = 2/3 VAVE VI = 4/3 VAVE

CURVA ISBASH (p

ara tamaño m

áximo)

VAVE

VP

VI

FFFFFigurigurigurigurigura 6.1 a 6.1 a 6.1 a 6.1 a 6.1 Tamaño de los fragmentos de piedra, para resistir el desplazamiento bajodiversas velocidades del flujo de agua y de la pendiente de los taludes.


protección (Diámetro) necesario paraproteger las márgenes del arroyo sinser arrastrado. El flujo a lo largo deuna sección tangente larga del arroyo,o el flujo paralelo (Vp) al arroyo sesupone que son iguales a las dosterceras partes o al 67% de lavelocidad promedio (VAVE). El flujoen una sección curva del arroyo, conun flujo que choca, tiene unavelocidad incidente supuesta (VI)igual a las cuatro terceras partes o1,33% de la velocidad promedio(VAVE). Por lo tanto, elenrocamiento de protección en unárea con flujo relativamente rápido,tal como en un meandro de un canal,soportará mayores esfuerzos ynecesitará fragmentos más grandes deroca que los del tamaño necesario enun tramo recto del canal.

Se puede observar que la mayorparte de los fragmentos de rocadeberá ser tan grande o más que eltamaño indicado en la Figura 6.1.La Curva Ibash Curve indica eltamaño máximo de roca que se podríaconsiderar en una aplicación crítica.Si no se dispone de roca grandeadecuada entonces se podrá recurrira roca inyectada con cemento,mampostería o gaviones.En la Tabla 6.1 se presentangranulometrías comunes, tamaños ypesos de diferentes tipos deenrocamiento de protección. Losdetalles para la colocación delenrocamiento de protección semuestran en la Figura 6.2, así comoen la nota dentro de la Figura 6.1.Idealmente el enrocamiento deprotección debería colocarse sobreuna cimentación estable y encima deuna capa de filtro constituida ya seapor arena gruesa, grava o un geotextil.El enrocamiento en sí deberá estargraduado para tener una gama detamaños que permita minimizar loshuecos y formar una capa compacta.

El enrocamiento debería colocarse enuna capa con un espesor que seacuando menos igual a 1,5 veces eltamaño (diámetro) de la roca demayor tamaño especificado, estandola zona más gruesa en la base de laroca. En el cauce de un arroyo, lacapa de enrocamiento de proteccióndeberá cubrir completamente loslados mojados del canal, con un ciertobordo libre, y deberá colocarse hastauna profundidad igual o mayor quela profundidad de la socavaciónesperada.

FiltrosUn filtro funciona como una capa detransición entre grava pequeña o ungeotextil colocado entre unaestructura, como puede ser elenrocamiento de protección, y elsuelo subyacente. Su finalidad es: 1)evitar el movimiento del suelo detrásdel enrocamiento de protección o delos gaviones, o hacia el subdrenaje;y 2) permitir que el agua subterráneasea expulsada del suelo sin que segeneren presiones de poro. Con loscriterios específicos para filtros,

documentados en otras referencias,se establecerá el tamaño departículas y las relacionesgranulométricas necesarias entre elsuelo fino local, un material de filtro yroca gruesa como puede ser la rocadrenante o el enrocamiento deprotección. Existen además requisitosespecíficos para geotextiles usadoscomo filtros.

De manera tradicional, se ha usadoarena gruesa o grava bien graduadacon drenaje libre como material defiltro. Una capa de filtro de arena ode grava tiene comúnmente entre 15y 30 cm de espesor. En algunasaplicaciones entre suelo fino yfragmentos grandes de roca, sepodrán necesitar dos capas de filtro.En la actualidad los geotextiles sonde uso común para proporcionar zo-nas de filtro entre materiales dediferentes tamaños y granulometríasdebido a que resultan económicos,son fáciles de instalar, y se comportanbien dentro de una amplia variedadde suelos (Foto 6.4). En la Figura6.2 se muestra la aplicación de unagrava o de un geotextil como filtro

Foto 6.4 Foto 6.4 Foto 6.4 Foto 6.4 Foto 6.4 Uso de geotextiles colocados encima de suelos finos paraproporcionar una filtración adecuada a un subdren.


Porcentaje que pasa(Porcentaje del enrocamiento

Categoría Peso Tamaño de la roca* menor que el tamaño indicado)

Kilogramos(libras) Centímetros

Clase I 5 (11) 15 1002,5 (5) 12 800,5 (1) 7 50

0,1 (0,2) 3 10 máximoClase II 25 (55) 25 100

15 (35) 20 805 (11) 15 500,5 (1) 8 10 máximo

Clase III 50 (100) 30 10030 (60) 25 8010 (25) 20 50

1 (2) 10 10 máximoClase V 100 (220) 45 100

70 (150) 35 7035 (75) 25 307 (15) 15 10 máximo

Clase VII 300 (650) 60 100200 (440) 50 70100 (220) 40 30

10 (22) 20 10 máximoClase VIII 1 000 (2 200) 90 100

600 (1 320) 70 70200 (440) 50 30

30 (65) 25 10 máximoClase X 2 000 (4 400) 120 100

1 000 (2 200) 90 80300 (660) 60 50

40 (90) 30 10 máximo

Fuente: Adaptado de USDA-Forest Service. *diámetro esférico equivalente

CLASIFICACIÓN Y GRANULOMETRÍA DEL ENROCAMIENTO DEPROTECCIÓN

(en peso y tamaño de los fragmentos de roca)


entre el suelo de la margen de un ar-royo y la capa de enrocamiento deprotección.

Empleo de geotextilesLos geotextiles tejidos o no tejidos

punzados con aguja se usangeneralmente para lograr un filtro en-tre la roca y el suelo, con lo cual seevita la socavación y el movimiento

del suelo. Son relativamente fácilesde instalar bajo la mayoría de lascondiciones, jalando la tela hasta quequede estirada sobre el área del sueloque se va a proteger antes deproceder a colocar el enrocamiento(Foto 6.5). Se puede usar un geotextiltejido de un solo filamento o uno deltipo no tejido y punzado con aguja, yademás debe ser permeable. Es

necesario que el geotextil tenga unTamaño Aparente de Abertura de en-tre 0,25 y 0,5 mm. A falta de mayorinformación, se usa comúnmente ungeotextil no tejido punzado con agujacon peso de 200 g/m2 (6,0 oz/yd2)para muchas aplicaciones de filtracióny separación de suelos.

Entre otras aplicaciones comunesde geotextiles o de materiales


Figura 6.2 Dos ejemplos de protección típica de márgenes de arroyos medianteFigura 6.2 Dos ejemplos de protección típica de márgenes de arroyos medianteFigura 6.2 Dos ejemplos de protección típica de márgenes de arroyos medianteFigura 6.2 Dos ejemplos de protección típica de márgenes de arroyos medianteFigura 6.2 Dos ejemplos de protección típica de márgenes de arroyos medianteenrenrenrenrenrocamientoocamientoocamientoocamientoocamiento.....

0,5-1,0 mBordo libre Nivel de aguas

máximas

Sembrar pastoo setos en elrellenocompactado

30-90 cmEspesor(Típico)

Talud 2:1Fondo actualestabilizado delarroyo

Empotramiento delgeotextil. Asegura un buencontacto entre el geotextil yel suelo

10-15 cm capa de filtrode grava o geotextil

30% de roca como hilada de cabeza,abarcando 2/3 partes del espesor deenrocamiento. Si ésto no es posible,tire a volteo la parte inferior delenrocamiento y acomode la capasuperior para nivelarse a mano

a. Detalle del pie de roca y de la capa de filtro

b. Detalles de la capa de enrocamiento de protección colocado en el fondo del cauce delarroyo.

± 1 m de profundidadpara proteccióncontra la socavación

1-2 m

Nivel de aguas máximo esperado

Bordo libre

capa de enrocamientoTalud 1 ½: 1

1 mMínimo

2 m mínimo ó1,5 veces laprofundidad desocavaciónesperada

Capa defiltro(geotextil ograva)


FFFFFoto oto oto oto oto 6.56.56.56.56.5 Tela de filtro (geotextil) como respaldo de un contrafuerte de talud, hecho conroca suelta que se usa para proporcionar filtración, permitir la infiltración y evitar eldesplazamiento del suelo fino hacia la roca (Foto de Richard Van Dyke).

Foto 6.6 Foto 6.6 Foto 6.6 Foto 6.6 Foto 6.6 Uso de geotextiles como “barreras contra asolves” para atrapar sedimentosde una zona en construcción.


a. Filtro bajo el enrocamiento para protecciónde las márgenes del arroyo.

b. Separación de la subrasante y refuerzo.

d. Filtración en un subdren.

c. Refuerzo del terraplén sobre depósitosde suelo blando.

e. Estructuras de contención a base desuelo reforzado.

f. Barrera contra azolves para atraparsedimentos.

Capa degeotextil

Enrocamiento deprotección

Empotramientodel geotextil

Geotextil

Singeotextil

Congeotextil

Geotextil

Materialpermeable

(típicamentearena o grava)

Cuneta

∆

Estaca

Barrera degeotextil

Sedimentoatrapadoy agua

Agua

Material derefuerzo delgeotextil

Materialpara la caradel muro

Superficiepotencial defalla

Capas derefuerzo congeotextilesRelleno

Suelo blando

Cuerpo deterraplen del

camino

Figura 6.3 Figura 6.3 Figura 6.3 Figura 6.3 Figura 6.3 Aplicaciones típicas de geotextiles para caminos rurales (Adaptado con permiso de AMOCOFibers Corporation).


• Determinar las velocidades en elcauce del arroyo para analizar elpotencial de socavación, lasnecesidades de protección de lasestructuras y los impactos sobre lavida acuática.• Usar enrocamiento bien graduado,duro, anguloso, y con los tamañosadecuados donde se necesiteprotección contra la socavación. Eltamaño de roca necesario (y el peso)en función de la velocidad promediodel flujo de agua se muestra en laFigura 6.1. Si se tienen meandros(flujo de choque), aumente el tamañode los fragmentos de roca entre 30y 50 por ciento con respecto almostrado en la Figura 6.1 para elcaso de velocidades promedio deflujo.• Usar arena limpia, grava limpia biengraduada con tamaños de 0,5 a 1cm, o un geotextil como filtro entresuelos finos erosionables y una rocapermeable gruesa o enrocamiento deprotección (véase en la Figura 6.2la instalación típica de unenrocamiento de protección con un

respaldo de filtro).• Usar medidas contra lasocavación para proteger a lasestructuras, para evitar la falla delas mismas, y para evitar impactosadversos a los arroyos. Es comúnel empleo de enrocamiento deprotección en zonas de altavelocidad o en áreas críticas(Foto 6.7). También se puedeusar vegetación, tocones, troncoso espolones para la estabilizaciónde las márgenes de un arroyo.• Poner atención a los detalles dediseño donde sea necesariocolocar protección de roca yfiltros.• Usar geotextiles en aplicacionespara caminos y para obrashidráulicas a fin de proporcionarun filtro por detrás delenrocamiento de protección oalrededor de un subdren. Usemateriales geosintéticos en otrasaplicaciones, tales comoseparación y refuerzo, siempre ycuando resulten rentables encuanto a costo y prácticos.

PRÁCTICAS QUEDEBEN EVITARSE• Instalación de estructuras sintomar debidamente en cuenta lasvelocidades esperadas del flujoy los tamaños adecuados de losfragmentos de roca, paraprotección de las márgenes.

• Instalación de medidas paradrenaje subterráneo, tales comosubdrenes, sin protección confiltros (como puede ser el empleode geotextiles y de materiales defiltro con arena o grava deltamaño adecuado).


Foto 6.7Foto 6.7Foto 6.7Foto 6.7Foto 6.7 Un enrocamiento deprotección con respaldo de unfiltro de geotextil están siendousados para proteger al camino degrandes flujos de agua. Observeque el camino está mal ubicado,muy cerca del arroyo.

geosintéticos para caminos, se incluyeel refuerzo de la subrasante a fin dereducir el espesor necesario de lacapa de agregado colocada sobresuelos muy débiles; la separación delagregado de los suelos blandos de lasubrasante; el refuerzo de estructurastérreas como pueden ser muros deretención y rellenos reforzados; y larecolección de sedimentos mediantebarreras contra azolves (Foto 6.6),como se ilustra en la Figura 6.3. Sino se cuenta con ingenierosexperimentados, entonces deberáconsultarse con los distribuidores o

fabricantes de geotextiles en lo quese refiere a la función y a los tiposadecuados de geotextil para usarseen diversas aplicaciones deingeniería.


Capítulo 7

DrDrDrDrDrenaje parenaje parenaje parenaje parenaje paraaaaaCaminos RCaminos RCaminos RCaminos RCaminos Rurururururalesalesalesalesales

LA UBICACIÓN DEL CAMINO y el drenaje de caminos,así como las zonas de construcción y otras áreasde actividad, constituyen los factores más

importantes que pueden afectar la calidad del agua, laerosión y los costos de los caminos. Como parte deldrenaje se incluye el control del agua superficial y eldesalojo adecuado del agua bajo los caminos en los caucesnaturales. Entre los aspectos relacionados con el drenajeque deben tomarse en cuentapara el diseño y construcciónde caminos se incluyen lossiguientes: drenaje superficialde la calzada; control delagua en cunetas y a lasentradas y salidas de tuberías;cruces de cauces naturales yde arroyos; cruces enhumedales; subdrenaje; yselección y diseño dealcantarillas (Capítulo 8),cruces en estiaje (Capítulo9), y puentes (Capítulo 10).Tres de los más importantesaspectos del diseño decaminos son los siguientes:¡drenaje, drenaje ydrenaje!

El diseño adecuado del

drenaje de caminos requiere una cuidadosaatención hacia el detalle. Las condiciones y lospatrones de drenaje se deberán estudiar en el sitio.El funcionamiento del drenaje se debería observardurante los periodos de lluvia para observar laforma en que se desplaza realmente el agua, endónde se concentra, qué daños puede causar, yque medidas se necesitan para evitar daños y para

“Tres de los aspectos más importantes en el diseño de caminos:drenaje, drenaje y drenaje”

Foto 7.1 Foto 7.1 Foto 7.1 Foto 7.1 Foto 7.1 Diseñe los caminos para que eliminen el agua rápidamente dela superficie de rodamiento y minimicen las concentraciones de agua,mediante el uso de peralte hacia afuera, hacia adentro o coronamientos yagregue pendientes ondulantes.

Capítulo 7 D

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sa

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mantener a los sistemas de drenajefuncionando adecuadamente.

Control del drenaje superficial decaminos

La superficie del camino necesitaconfigurarse de tal forma que el aguase disperse y se desplace fuera delcamino lo más rápido y frecuente quesea posible (Foto 7.1). El aguaestancada en los baches, roderas yondulaciones debilitará la capa desubrasante y acelerará los daños. Elagua concentrada en las roderas oestancada en la superficie derodamiento a lo largo de tramoslargos puede llegar a acelerar laerosión. Las pendientes fuertes delcamino hacen que el agua superficialy el de las cunetas se desplacerápidamente y que se dificultecontrolar el drenaje superficial. Estacondición acelera la erosión a menosque las superficies se protejan o queel agua se disperse o se eliminefrecuentemente.

El agua superficial de la calzadadebe controlarse mediante medidas

de drenaje positivas usandosecciones con peralte haciaafuera, peralte hacia adentro, oen corona del camino, según semuestra en la Figura 7.1. Loscaminos con peralte hacia afuerapermiten dispersar mejor el agua,con lo que se minimiza el ancho del

Figura 7.1 Opciones típicas para drenaje de la superficie delFigura 7.1 Opciones típicas para drenaje de la superficie delFigura 7.1 Opciones típicas para drenaje de la superficie delFigura 7.1 Opciones típicas para drenaje de la superficie delFigura 7.1 Opciones típicas para drenaje de la superficie delcaminocaminocaminocaminocamino.....

camino, aunque tal vez necesitensuperficie de rodamiento yestabilización del relleno en talud. Conun camino con pendiente transversalhacia fuera se minimiza laconcentración de agua, se minimizael ancho necesario del camino, seevita la necesidad de una cunetainterior, y se minimizan los costos. Loscaminos con peralte hacia fuera quetengan materiales de cobertura conabundante arcilla y por tantoresbaladizos, con frecuencia necesitanque la superficie se estabilice con rocao que se limite su uso durante latemporada de lluvias para garantizarla seguridad del tránsito. En caminoscon pendiente de más de 10 a 12%así como en zonas de laderas confuerte inclinación, los caminos resultandifíciles de drenar y pueden “sentirseinseguros”.

Con los caminos dotados deperalte hacia adentro se puedecontrolar mejor el escurrimientosuperficial del camino pero el aguase concentra y por lo tanto serequiere un sistema de cunetas,drenes transversales y un ancho

Sección en corona

Sección con peraltehacia afuera

Sección con peralte haciaadentro, con cuneta

Desperdiciovegetal de talade árboles omaleza

Cunetaacorazada

3-5%

2:12:1

2:1

2:12:1

1:1

1:1

3-5%

3-5%

3-5%

Foto 7.2 Foto 7.2 Foto 7.2 Foto 7.2 Foto 7.2 Use un vado ondulante superficial de base ancha como drentransversal, para desalojar el agua fuera de la superficie del camino demanera eficiente y económica, sin tener que usar tubos de alcantarilla.


adicional del camino para alojar lacuneta. Los vados ondulantessuperficiales de base ancha oalcantarillas de tubo, deben estarcolocados a intervalos frecuentes afin de eliminar toda el agua superficialesperada sobre el camino antes deque se presente la erosión (Véase laTabla 7.1). Estas distancias máximasrecomendadas deberían usarse comoguía para la localización de los drenestransversales y de las estructuras decunetas de alivio. Se deberándeterminar las ubicaciones específicasen el campo tomando como base lospatrones reales de flujo del agua, laintensidad de la lluvia, lascaracterísticas de erosión de lasuperficie del camino, y las zonasdisponibles para descarga resistentesa la erosión.

Las secciones en coronaresultan adecuadas para caminos dedos carriles de más altasespecificaciones con pendientessuaves. También requieren de unsistema de cunetas interiores y dedrenes transversales. Resulta difícilcrear y mantener una corona sobreun camino angosto, por lo quegeneralmente el drenaje conpendiente transversal hacia adentroo hacia afuera resulta más efectivo.

Los drenes transversales dealcantarilla se usan para desplazarel agua de las cunetas a través delcamino. Constituyen el tipo máscomún de drenaje superficial decaminos y resultan los másadecuados para el caso de caminosde altas velocidades en los que sedesea un perfil suave de la superficiedel camino. Sin embargo, los tubosson caros y las tuberías de relativopoco diámetro de las alcantarillasnecesitan limpieza y son susceptiblesal taponamiento.

Los vados ondulantessuperficiales de base ancha estándiseñados para dejar pasar tránsito

Pendiente Suelos de baja a Suelos del camino % nula erosionabilidad (1) erosionables (2)

0-3 120 75

4-6 90 50

7-9 75 40

10-12 60 35

12+ 50 30


Distancias máximas recomendadas entre drenes transversalesempedrados o de alcantarilla (en metros)

Pendiente Suelos de baja a Suelos del camino % nula erosionabilidad (1) erosionables (2)

0-5 75 40

6-10 60 30

11-15 45 20

16-20 35 15

21-30 30 12

30+ 15 10


Separación recomendada entre caballetes desviadores(metros)

Nota: (1) Suelos de baja erosionabilidad = Suelos rocososgruesos, grava y ciertas arcillas

(2) Suelos altamente erosionables = Suelos finosdeleznables, limos, arenas finas

Adaptado de Packer and Christensen (1964) y de Copstead, Johansen, yMoll (1998).



CONTROL DEL DRENAJE

SUPERFICIAL DEL CAMINO

• Diseñar y construir los caminosde tal manera que puedan desalojarel agua rápidamente fuera de lasuperficie de rodamiento, a fin demantener drenada la superficie sinponer en riesgo su integridad.

• Evitar caminos con pendientesmuy pronunciadas que sobrepasende entre 12 y 18%. Resulta muy difícily caro controlar debidamente eldrenaje en pendiente muy inclinadas.

• Mantener un drenaje superficialpositivo mediante una sección conperalte hacia fuera, hacia adentro oen coronamiento usando pendientesde 2 a 5% de inclinación (Figura7.1).

• Hacer que las pendientes seanondulantes o forme ondulacionesfrecuentemente en el perfil delcamino para dispersar el agua, sobretodo hacia adentro o hacia afuera decruces de arroyos (Figura 7.2a)(véase la Foto 7.1).

• Usar con frecuencia cunetas dedesvío (Figura 7.2b y Figura 7.8)para evitar la acumulación de aguaen exceso en las cunetas de lacalzada.

• Usar estructuras de drenajetransversal al camino (ya vadossuperficiales, alcantarillas de tubo, oalcantarillas abiertas (canalones))para desalojar el agua a través delcamino desde la cuneta interior hastael talud por debajo del camino.Colocar las estructuras de drenajetransversal muy cercanas entre sícomo para eliminar toda el aguasuperficial. En la Tabla 7.1 se

proporcionan separacionesrecomendadas para los drenestransversales.

• Protejer las salidas de drenestransversales con roca (enrocamientode protección), maleza odesperdicio maderero, para disiparla energía y evitar la erosión, olocalice la salida de los drenestransversales sobre suelos establesresistentes a la erosión, roca o enzonas con abundante vegetación(Figura 7.2b).

• Construir vados ondulantessuperficiales en lugar de alcantarillasde drenaje transversal, en el casotípico de caminos rurales de bajavelocidad con pendientes de menosde 12%. Construir vadossuperficiales con suficienteprofundidad para permitir un drenajeadecuado, y formando un ángulo deentre cero y 25 grados con laperpendicular al camino, con unaperalte hacia afuera de 2-5%, y consuficiente longitud (15 a 60 metros)para que circulen vehículos yequipos (véase la Foto 7.2). En elcaso de suelos blandos, reforzar elpromontorio y el fondo del dren congrava o con roca así como a la salidadel dren (Figura 7.3).

• Instalar alcantarillas de drenajetransversal con un ángulo de 0-30grados perpendicular al camino,usando una peralte hacia afuera de2% más alto que la pendiente de lacuneta, a fin de evitar taponamientos(Figura 7.4). (Mayor informaciónacerca de las alcantarillas se puedeencontrar en el Capítulo 8). Usaralcantarillas de drenaje transversal encaminos con una cuneta interior y

con velocidades de recorridomoderadamente altas.

• Construir caballetes desviadoresen caminos con poco uso o encaminos cerrados para controlar losescurrimientos superficiales. Colocarlos caballetes desviadores muycercanos entre sí formando un ángulode entre cero y 25 grados con unaperalte hacia afuera de entre 2 y 5%y una profundidad de 0,3 a 0,6metros. Instalar caballetesdesviadores como se muestra en laFigura 7.5. La separación entrecaballetes desviadores se presentaen la Tabla 7.2.

• Usar cunetas de captación de agua(cunetas de intercepción)perpendiculares al terreno natural porarriba de un talud de corte, sólo enaquellas zonas con una altaprecipitación pluvial y escurrimientossuperficiales altos. Estas cunetasresultan útiles para captar el flujolaminar superficial antes de quederrame sobre el talud del corte ypueda erosionar o desestabilizar elcorte. Sin embargo, ellosgeneralmente no recibenmantenimiento y pueden dar lugar aun estancamiento contraproducentede agua encima del talud, lo cualaumenta las posibilidades de una falladel talud.

• Evitar el uso de cunetas exterioresa lo largo del borde externo delcamino, excepto en zonasespecíficas que deben protegerse delflujo laminar para desalojarlo fuerade la superficie del camino. Depreferencia use bermas. Paraconstruir una cuneta o berma exteriorse necesita ampliar el ancho delcamino.


a. a. a. a. a. Drenaje básico de la superficie de rodamiento con peralte hacia afuera, pendientes ondulantes y vadosreforzados

Talud de corte

Vado

reforzado

Talud del

relleno

Pendiente del

terreno natural

bbbbb..... Drenaje superficial básico del camino, con cunetas de descarga y drenes transversales dealcantarilla que descargan en la vegetación o en otro tipo de amortiguamiento a los lados del camino.(Adaptado de Montana State Univ. 1991)

PRÁCTICAS QUE DEBEN EVITARSE

• Pendientes largas sostenidas delcamino sobre las que se concentranlos escurrimientos.

• Descarga de agua sobre suelos

erosionables sin protección.

• Fijar a “simple vista” las pendientesen terrenos planos. Use unclinómetro o un nivel Abney para

garantizar que usted cuenta conlos taludes o pendientesadecuados.

Figura 7.2Figura 7.2Figura 7.2Figura 7.2Figura 7.2


Vadoacorazado

MontículoPeralte hacia afuera o

hacia adentro

Enrocamientocolocado ala salida delvado

Vado Pendiente promedio del caminoVado

2-5%Peralte hacia afuera

c. Detalle del perfil del vado ondulante superficial

Gradiente promedio del camino

En caso necesario, acorace lasuperficie del dren y delmontículo con una capa de 5a 15 cm de espesor deagregado

Para camino con peralte hacia adentro: talúd hasta la profundidad de lacuneta interna

Para caminos con peralte hacia adentro: de 3 a 5 cm de profundidad oajuste a la profundidad de la cuneta interna a la entrada y de 15 a 30 cm deprofundidad a la salida.

Gradiente invertido3-6%

Gradiente del camino2-12%

7-12m8-30m 8-30m

0-25o

b. Perfil

a. Vista en perspectiva

Separación 30 - 150 m

FFFFFigurigurigurigurigura 7.3 a 7.3 a 7.3 a 7.3 a 7.3 Vados ondulantes superficiales (de base ancha).

2-5%Peralte hacia afuera


Estructura deentrada, si senecesita

Salida al terrenonatural o proteccióncon enrocamiento

Berma

Separación 30–150 m

0o -30o

Descarga a unterreno estableo acorazado

Berma incorporadaal terraplén

Separación 10–75 m

Pendiente del camino

30-60 cm 30-60 cm○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

1 - 2 m 1 - 2 m 1 - 2 m

0-25

o

a. Vista en perspectiva

FFFFFigurigurigurigurigura 7.4 a 7.4 a 7.4 a 7.4 a 7.4 Drenajes transversales con alcantarillas.

FFFFFigurigurigurigurigura 7.5a 7.5a 7.5a 7.5a 7.5 Construcción de un caballete. (Adaptado de Wisonsin’s Forestry Best ManagementPractices for Water Quality. 1995, Publication FR093, Wisconsin Department of Natural Resources)

b. Sección transversal


lento al mismo tiempo que dispersanel agua superficial (Foto 7.2). Losvados superficiales generalmentecuestan menos, implican menosmantenimiento y son menospropensos a taparse y a fallar que lostubos de alcantarilla. Los vadossuperficiales son ideales para caminosrurales y para velocidades de bajasa moderadas (20-50 kph). Laseparación es función de la pendientedel camino y del tipo de suelo, como

se aprecia en la Tabla 7.1. Entreotros tipos de estructurastransversales a la superficie del caminoque se usan ocasionalmente seincluyen canalones abiertos demadera o metal, y deflectores de hulepara agua.

Las pendientes fuertes decaminos no son recomendables yresultan problemáticas, peroocasionalmente son necesarias. Engradientes de hasta 10% se facilita el

Foto 7.3 Foto 7.3 Foto 7.3 Foto 7.3 Foto 7.3 Use estructuras de toma hechas de mampostería, concretoo metal para controlar el agua en la cuneta y encauzarla hacia el tubode drenaje transversal y evitar la socavación de la cuneta.

Foto 7.4 Foto 7.4 Foto 7.4 Foto 7.4 Foto 7.4 Agregue protección a la salidad del drenaje y/o disipadores deenergía, apra evitar la erosión y formación de barranquillas aguas abajode la estructura protegida.

uso de drenes transversales conalcantarillas o de drenes empedrados.Si está entre 10 y 15%, funcionan lascunetas de drenaje transversal muycercanas entre sí, a menudo encombinación con cunetas acorazadas.Con inclinaciones de más de 15%,resulta difícil hacer más lento el flujode agua o eliminarla rápidamente dela superficie del camino. En este casoresulta mejor usar alcantarillas dedrenaje transversal muy cercana entresí junto con cunetas acorazadas yademás la superficie del caminogeneralmente necesita ser reforzadao recubierta con algún tipo depavimento para resistir la erosión.Para usos estacionales o de bajovolumen de tránsito, también sepueden construir caballetesdesviadores provisionalestransitables.

Los caballetes desviadores seemplean para controlar el drenaje enel caso de caminos cerrados oinactivos, en caminos para tracciónen las cuatro ruedas, para caminosde arrastre y para senderos dearrastre. Con frecuencia se colocanlos caballetes desviadores muycercanos entre sí (véase la Tabla 7.2)para lograr el máximo control de laerosión y se pueden configurar paraque circulen vehículos de rodada altao para bloquear el tránsito.

Control en entradas y salidas dedrenes y cunetas transversales

El agua debe controlarse,encauzarse o disiparse su energía ala entrada y a la salida dealcantarillas, vados superficiales uotro tipo de estructuras transversalesde drenaje. Con esto se garantiza queel agua y los escombros entren aldren transversal eficientemente sinobstruirlo, y que salgan del drentransversal sin dañar a la estructura ysin causar erosión a la salida.

Las estructuras de entrada de


alcantarillas generalmente se colocanen la línea interior de cunetas en dondese ubica un dren transversal en formade alcantarilla. Comúnmente seconstruyen a base de concreto,


Control en entradas y salidas

• Use estructuras de bocas de caídaen los drenes transversales dealcantarilla cuando haga faltacontrolar la pendiente de la cuneta,para evitar la erosión descendente dela cuneta, o donde el espacio estélimitado con respecto al corte en lasmárgenes (Figura 7.6).Alternativamente use cuencas decaptación excavadas en suelo firme.

• Descargue las alcantarillas y losdrenes empedrados de drenajetransversal al nivel del terreno natural,sobre suelo firme no erosionable oen zonas rocosas o con matorrales.Si se descarga sobre los taludes delterraplén, acorace las salidas conenrocamiento de protección o condesperdicio maderero, o useestructuras de drenaje hacia abajo

(Figuras 7.3, 7.4, 7.7 y Figura 8.1).Haga sobresalir el tubo entre 0,5 y1,0 m con respecto al pie del taludde terraplén para evitar erosión delmaterial de relleno.

• En suelos erosionables, proteja lascunetas de la calzada y las cunetasde descarga con enrocamiento (Foto7.7), mampostería, revestimiento deconcreto, o, como mínimo, conpasto. También se puede usar lasestructuras de diques de cuneta paradisipar la energía y para controlar laerosión de las cunetas (Figura 7.8).

• Descargue los drenes de lacalzada en una zona con capacidadde infiltración o en franjas filtrantespara atrapar a los sedimentos antesde que lleguen a una vía fluvial.Mantenga “desconectados”hidrológicamente al camino conrespecto a los arroyos.

PRÁCTICAS QUEDEBEN EVITARSE•Descargar un tubo de drenajetransversal o dren empedrado enalgún talud de terrapléndesprotegido o en suelo desnudosusceptible a la erosión.

•Descargar los tubos de drenajetransversal a media altura deltalud del terraplén.

•Descargar los tubos de drenajetransversal o los drenesempedrados sobre laderasnaturales inestables.

Foto 7.5Foto 7.5Foto 7.5Foto 7.5Foto 7.5 Proteja la descarga del tubo de alcantarilla y los drenes devados superficiales mediante enrocamiento o un vertedero de protecciónde mampostería, o seleccione áreas con roca sana o con vegetacióndensa.

mampostería (Foto 7.3), o de untubo metálico de sección circular,como se muestra en la Figura 7.6.Típicamente se usan donde la cunetaesté erosionando y socavando, de tal

forma que la estructura controla laelevación de la cuneta. Lasestructuras de entrada resultantambién de utilidad para cambiar ladirección del agua que fluye hacia lacuneta, sobre todo en pendientesempinadas, y ayudan a estabilizar lamargen excavada por detrás de laentrada del tubo.

La salida de los tubos y de losdrenes se localiza idealmente en unazona estable de suelo no erosionable,o en un área con mucha vegetación orocosa. La velocidad acelerada delagua que se elimina de una calzadapuede originar una erosión severa oformar barranquillas si se descargadirectamente sobre los sueloserosionables (Foto 7.4). Se puedeestabilizar el tubo, el dren o la bocade salida del dren, y se puede disiparla energía del agua al descargarlasobre 1 a 2 metros cúbicos de unenrocamiento de protección biengraduado, como se observa en laFigura 7.7. Entre otras medidas dedisipación de energía se incluye el usode tanques amortiguadores,vertedores de protección reforzados,o el empleo de vegetación densa ode roca sólida (Foto 7.5).Lascunetas en pendientes abruptas de


Talud

Tubo de alcantarilla (30-60 cm de diámetro)

Trampa dearena

0,6-1,2 m

Superficie de rodamiento

Estructura deboca de caída

Fondo de la cuneta

Superficie de rodamiento Disipación dela energía conenrocamiento,vertedor deconcreto oestanque desalpicaduracon agua.

Use una estructura de boca de caída para controlar el nivel del agua, orientar el aguahacia el tubo y evitar la socavación y erosión de la cuneta

Detalles de diseño e instalación

"1 m

Información General

MetalMampostería

Ventana

45 cm

45 cm

30 cm

90 cm

30 cm

Talud

Pasto aprael controlde laerosión

Figura 7.6 Figura 7.6 Figura 7.6 Figura 7.6 Figura 7.6 Tipos comunes de estructuras de boca de caída (con drenes transversales de alcantarilla).

Foto 7.6 Foto 7.6 Foto 7.6 Foto 7.6 Foto 7.6 Proteja a las cunetas con vegetación, roca, mampostería oconcreto para resistir la erosión de la cuneta y desalojar el agua hacia unpunto de salida establecido.


Talud del relleno

0,5 mmínimo

15-30 cm deespesor mínimo

Línea del terreno1-2 m

Rocas:15-50 kg5% mayores de 25 kg

Figura 7.7 Figura 7.7 Figura 7.7 Figura 7.7 Figura 7.7 Detalle de la protección a la salida de una alcantarilla.

Foto 7.7Foto 7.7Foto 7.7Foto 7.7Foto 7.7 Cuneta protegida con enrocamiento y boca de caída paracontrolar el agua y evitar la socavación de la cuneta.

caminos, en suelos erosionables y convelocidades de flujo de más de unmetro por segundo pueden tener queacorazarse o colocar un diquepequeño de cuneta, o tambiénconstruir estructuras de contencióndentro de la cuneta para reducir lavelocidad del agua, como se ilustraen la Figura 7.8. Las cunetasgeneralmente se protegen con pasto,

con esteras para control de la erosión,roca o pavimento de mampostería ode concreto (Foto 7.6). Los pastospueden resistir velocidades de flujode entre 1 y 2 metros por segundo.Un acorazamiento durable comopuede ser enrocamiento deprotección bien graduado serecomienda en pendientes de más de5% en suelos erosionables o para

velocidades de más de unos cuantosmetros por segundo.

Los diques de cuneta evitarán laerosión de la cuneta y pueden servirpara detener los sedimentos, aunquese necesita limpiarlosperiódicamente, por lo que elmantenimiento es imprescindible.Entre los materiales más comunespara la construcción de diques encunetas está la roca suelta,mampostería, concreto, bambú,postes de madera, etc. Todas lasestructuras de los diques debenanclarse a las paredes de la cuneta yse necesita una ranura sobre cadaestructura para mantener el flujo enla parte media de la cuneta.

Cruces de arroyos naturales

Los cruces de caminos sobrecauces de drenaje naturales oarroyos requieren de conocimientoshidrológicos e hidráulicos para sudiseño, a fin de poder determinar eltamaño adecuado y el tipo deestructura, según se comentó en losCapítulos 5 y 6. Las dimensiones deestructuras para drenajes pequeñosse pueden definir mediante la Tabla8.1. La selección de la estructura


a. Configuración de la cuneta y descarga (Adaptado de Wisconsin’s Forestry Best Management Prac-tices for Water Quality, 1995)

Excave la cuneta en suelo firme.Acorace la cuneta en zonas desuelos erosionables.

Salida de la cunetaen zona establecon vegetación

Camino con peralte hacia adentro Acorace la cuneta conroca, mampostería o pasto

1 m

30 cm min.

Talud d

e

corte

b. Acorazamiento y geometría típicos de una cuneta

talud decorte

Diques de cuneta hechos conroca o con madera para reducirla velocidad de flujo

c. Uso de diques de cunetas

Forma de cimaciopara mantener el flujoenmedio de la cuneta

Camino

Flujo

Camino

FFFFFigurigurigurigurigura 7.8 a 7.8 a 7.8 a 7.8 a 7.8 Cunetas y acorazamiento de cunetas.


a. Puente b. Cruce en estiaje (Vado)

c. Tubo en arco d. Alcantarilla con uno ovarios tubos

FFFFFigurigurigurigurigura 7.9 a 7.9 a 7.9 a 7.9 a 7.9 Opciones estructurales para el cruce de arroyos naturales. (Adaptado de Ontario Minis-try of Natural Resources, 1988)

incluye por lo general tubos dealcantarilla, alcantarillas en arco o decajón, vados para caudales enestiaje, o puentes, como se muestraen la Figura 7.9.

Debido a que los cruces dedrenaje se ubican en zonas de aguaen movimiento, su construcciónpuede resultar costosa y puedentener impactos negativos importantessobre la calidad del agua. Entre losimpactos de un diseño inadecuado ode la instalación de estructuras sepueden mencionar la degradación dela calidad del agua, la erosión de lasmárgenes, la socavación del cauce,retrasos en el tránsito, y reparacionescostosas en caso de falla de unaestructura. Por otro lado, lasestructuras pueden afectar en granmedida a los peces en todas lasetapas de su vida, así como a otrasespecies acuáticas. Los cruces de

arroyos deben ser tan cortos comoresulte posible y colocarseperpendiculares al cauce (Foto 7.8).Se deberá acorazar tanto el caminocomo las cunetas, las cunetasdeberán desviar el agua superficialantes de que llegue al cauce delarroyo, y la construcción deberáminimizar la zona de afectación,como se observa en la Figura 7.10.Los cruces grandes de drenajedeberán someterse a un análisisadecuado al sitio en particular conparámetros de diseño locales,idealmente realizado por un ingenierocon experiencia en hidráulica y porotros especialistas.

En drenajes con valores inciertosdel caudal, con grandes cantidadesde escombros en el cauce, o en sitiosdonde existan tubos escasos endiámetro, existe un gran riesgo de quese obturen los tubos de alcantarilla y

de que el sitio sea erosionado o lleguea fallar. En tales áreas, o en cuencasde captación particularmentesensibles, es muy aconsejable laprotección contra derramamiento.Un punto bajo en el relleno y un“vertedor” acorazado para derrames,como se ilustra en las Figuras 7.11 ay b, servirán para proteger el rellenoy para mantener el flujo dentro delmismo drenaje, con lo que se reduceel potencial de desvío y generalmentese evita una falla. Un tubo tapado quedesvía el agua del arroyo hacia uncamino puede ocasionar una grancantidad de daños fuera del sitio, darlugar a la formación de barrancas, ocausar deslizamientos, como seaprecia en las Figuras 7.11 c y d. Lasestructuras de desbordamiento no sedeberían usar en sustitución de unbuen diseño hidráulico, sino que másbien deben ofrecer un “seguro



• Trabajar con equipos en el cauce natural desprotegido.

• Localizar los cruces de arroyos en canales sinuosos o inestables.

• Afectar de manera negativa la vida de los peces con una estructura decruce de arroyos.

•Permitir que el escurrimiento de cunetas a los lados del camino descarguedirectamente en los arroyos.

PRÁCTICAS RECOMENDADASCruces de arroyos naturales

• Usar estructuras de drenaje quemejor se adapten a la configuracióndel cauce natural y que idealmentesean tan anchas como el canalactivo del arroyo (ancho con elcaudal máximo). Minimizar loscambios en el cauce natural y elvolumen de excavación o de rellenoen el canal.

• Limitar las actividades deconstrucción a periodos de bajocaudal en arroyos perennes.Minimizar el uso de equipos dentrodel arroyo.

• Diseñar estructuras y usarprocedimientos de construcción queminimicen los impactos sobre lospeces y otras especies acuáticas, oque puedan mejorar el paso de peces.

• Cruzar canales de drenaje lo menosposible. En caso necesario, cruzar losarroyos en ángulo recto, exceptodonde no lo permitan los rasgos delterreno (Figura 7.10).

• Mantener los accesos a cruces dearroyos con una pendiente lo mássuave posible en la práctica. Hacer

que las pendientes sean ondulantesal llegar y al alejarse de los cruces afin de dispersar el agua.

• Estabilizar el suelo alteradoalrededor de los cruces tan prontotermine la construcción. Retirar oproteger el material de rellenocolocado dentro del cauce y en lallanura de inundación.

• Usar puentes, vados para caudalesen estiaje o vados mejorados, asícomo grandes tubos en arco con elfondo natural del arroyo siempre quesea posible para maximizar lacapacidad de flujo, minimizar laposibilidad de una tubería tapada, ominimizar los impactos sobre especiesacuáticas.

• Ubicar los cruces donde elalineamiento del arroyo sea recto,estable y no cambie su geometría.Los lugares subyacidos por roca sanason recomendables para estructurasde concreto.

• Para la protección por derrames,construir los rellenos sobrealcantarillas con un punto bajoprotegido cercano al tubo en el caso

de rellenos de baja altura, o agregarun vado superficial acorazado sobreel terreno natural justamente alterminar un relleno grande pararegresar el agua al drenaje y evitar lafalla lejos del sitio (Figura 7.11).

• Estabilizar los accesos del caminoa cruces de puentes, vados oalcantarillas con grava, roca u otrotipo de material adecuado a fin deevitar en lo posible que lossedimentos sobre la superficie delcamino lleguen al arroyo (Figura7.12). Instalar drenes transversalesa ambos lados de un cruce para evitarque los escurrimientos sobre elcamino y a lo largo de la cunetadescarguen en el canal de drenaje.

• Construir los rellenos para puentesy para alcantarillas más altos que elacceso del camino para evitar que elescurrimiento de la superficie delcamino drene directamente en elarroyo –pero ÚNICAMENTE si laprobabilidad de falla de la alcantarillaes MUY pequeña (Figura 7.13).Típicamente el cruce deberíadiseñarse para minimizar el volumende relleno.

barato” contra fallas en los cruces dealcantarillas.

Cruces de zonas inundadas y depraderas; uso de subdrenaje

Los cruces de caminos en zonas dehumedales, incluyendo praderasinundadas, pantanos, zonas con altosniveles freáticos, y fuentes demanantiales son problemáticos ypoco recomendables. Los humedalesson ecológicamente zonas valiosas,y resulta difícil construir sobre ellas,explotar la madera o realizar otrasoperaciones. Los suelos en estasáreas son generalmente débiles y se


Cruce inadecuado del arroyo Cruce adecuado del arroyo

Los cruces de drenaje perpendiculares al arroyominimizan el área alterada. Acorace el cruce delarroyo y la superficie de rodamiento.

DrenTransversal

Camino

Camino

FFFFFigurigurigurigurigura 7.10 a 7.10 a 7.10 a 7.10 a 7.10 Cruces de drenaje naturales. Minimice el área alterada mediante una lineación delcruce perpendicular al arroyo y acorace la superficie de rodamiento.

Los cruces casi paralelos al drenaje ocasionan una áreaalterada grande en el canal, los márgenes del arroyo ylos cortes de acceso.

Áreagrande deltalud decorte

Camino

Camino

Foto 7.8Foto 7.8Foto 7.8Foto 7.8Foto 7.8 Evite cruces del drenaje natural que sean anchos y que nosean perpendiculares al drenaje. ¡Aléjese del arroyo! Este canal anchoes un buen sitio para un vado con alcantarillas.

Taludes decorte


B

C

Alcantarilla instalada con protección, usando un vado dedesbordamiento acorazado para evitar el arrastre y la falla del

terraplén

D

A

Perfil del camino a través del drenaje y del vado

DCB

Tubo

Vadoacorazado

Relleno

(A) Dren transversal a la calzada (Vado)(B) Alcantarilla(C) Vado de protección por desbordamiento(D) Punto alto en el perfil del camino

A

Figura 7.11Figura 7.11Figura 7.11Figura 7.11Figura 7.11

a. a. a. a. a. Protección de un vado de desbordamiento en un cruce en terraplén de un arroyo. (Adaptadode Weaver and Hagans, 1994)


Figura 7.11 (continuación)Figura 7.11 (continuación)Figura 7.11 (continuación)Figura 7.11 (continuación)Figura 7.11 (continuación)

bbbbb. . . . . Vado acorazado por encima de un relleno de baja altura para evitar el desvío del arroyo.

ccccc. . . . . Croquis de un arroyo desviado hacia abajo de un camino, formando un nuevo cauce.

d. d. d. d. d. Consecuencias del desvío de un arroyo fuera de su cauce natural. (Adaptado de M. Furniss, 1997)

Buena práctica de instalación

Mala instalación

Cauceabandonado

Derrumbe

Nuevo cauceen unabarranquilla

Alcantarilla tapada


FFFFFigurigurigurigurigura 7.12a 7.12a 7.12a 7.12a 7.12 Medidas de protección en cruces de arroyos.

Acorace o estabilice el cruce actual del arroyo (vado), agregue un revestimiento a la base delcamino y drene el agua fuera de la superficie del camino, antes de llegar al cruce. Establezca elacorazamiento del cuace del arroyo a la elevación del fondo natural del arroyo.

Acceso de piedrao de grava

de 15 a 30 m

Fondo

endurecido

del arroyo

Cuneta

Enrocamiento(roca)

Recubrimeintocon grava opiedra

Escombros

Vado ondulanteo

drentransversal

Si son pocas las posibilidades de que ocurra una falla por taponamiento, coloque el rellenodirectamente sobre una alcantarilla más alta que el acceso del camino, para evitar que elescurrimiento de la superficie del camino fluya hacia la estructura de cruce y descargue en elarroyo.

Camino

FFFFFigurigurigurigurigure 7.13 e 7.13 e 7.13 e 7.13 e 7.13 Punto alto por encima del cruce. (Adaptado de Wisconsin’s Forestry Best Manage-ment Practices for Water Quality, 1995)


FFFFFoto 7.9oto 7.9oto 7.9oto 7.9oto 7.9 Evite el cruce de zonas de praderas inundadas. Si se tieneque cruzar, use tubos múltiples para poder dispersar el flujo de aguaa través de la pradera.


• Cruce innecesario de zonasinundadas.

• Concentrar el flujo de agua enpraderas o cambiar los patronesnaturales de flujo del aguasuperficial y subterránea.

• Colocar alcantarillas por debajode la elevación de la superficie dela pradera.

necesita un refuerzo considerable dela subrasante. Las soluciones dedrenaje resultan costosas y puedentener una eficiencia limitada. Por lotanto, ¡se debería evitar las zonasinundadas!

Si se tienen que cruzar humedalesy no se pueden evitar, se deberánutilizar métodos especiales de drenajeo de construcción para reducir losimpactos originados por el cruce.Entre ellos se incluyen tuberíasmúltiples de drenaje (Foto 7.9) oroca gruesa permeable para dispersarel flujo, reforzar la subrasante conroca gruesa permeable, controlar elgradiente y el uso de capas de filtro ygeotextiles, como se muestra en laFigura 7.14. La finalidad esmantener el nivel natural de las aguassubterráneas y que los patrones deflujo se dispersen por toda la pradera,y al mismo tiempo proporcionar unasuperficie estable y seca para lacalzada.

Las zonas húmedas locales sepueden cruzar temporalmente, o“puentear” usando troncos, esterasde aterrizaje, llantas, agregados, etc.

(véase la Figura 7.15). Idealmente,la estructura temporal quedaráaislada de la zona húmeda medianteuna capa de geotextil. El geotextilfacilita la remoción del materialtemporal y minimiza el daño al sitio.Por otro lado, una capa de geotextilpuede proporcionar un cierto refuerzoasí como una barrera de separaciónpara evitar que el agregado y otrosmateriales penetren en la subrasanteblanda.

El subdrenaje, mediante eluso de subdrenes o de capas deagregado para filtro, se empleacomúnmente a lo largo de un caminoen zona húmedas o de manantialeslocalizadas, tales como una margenexcavada mojada con filtraciones,para eliminar específicamente el aguasubterránea y para mantener seca lacapa subrasante del camino. En undiseño típico de subdrenaje se usauna zanja de intercepción de entre 1y 2 metros de profundidad, rellenadacon roca permeable, como se ilustraen la Figura 7.16. El subdrenaje senecesita generalmente en zonashúmedas localizadas y resulta mucho

más redituable en cuanto a costos quetener que agregar una secciónestructural gruesa al camino o hacerfrecuentes reparaciones al camino. Eldiseño y los requisitos de filtraciónpara el subdrenaje se comentan en elCapítulo 6 y en otras referencias.

En grandes zonas inundadas o depantano el subdrenaje con frecuenciano resulta efectivo. En este caso habránecesidad de elevar la plataforma delcamino muy por arriba del nivelfreático, como puede ser un tramode una carretera de cuota, y el diseñodel espesor de la superficie derodamiento podrá estar basada encondiciones de subrasante débil ysaturada para las cuales se necesitaráuna sección estructural relativamentegruesa. Comúnmente se recurre a unacapa gruesa de agregados cuyoespesor está basado en la resistenciadel suelo y en las cargas anticipadastransmitidas por el tránsito.


ENROCAMIENTO SIN ALCANTARILLAS(Para flujo mínimo superficial)

RELLENO PERMEABLE CON ALCANTARILLAS(Para avenidas altas periódicas en llanuras de inundación y praderas)

AlcantarillasBerma

Berma

FlujoPrad

era

Flujo

Calz

ada

Superficiede pradera

Geotextil

Flujo

Calzada

Roca de 10- 15 cm máximo

Calzada

FlujoFlujo

Capa de base conagregados de 15 cmde espesor

Roca de 15 cm máximo,colocada en capas deaproximadamaente 30 cm deespesor

FFFFFigurigurigurigurigura 7.14 a 7.14 a 7.14 a 7.14 a 7.14 Opciones para cruce de una pradera inundada de un camino. (de Managing Roads for WetMeadow Ecostream Recovery por Wm. Zeedyk, 1996)

c.

b.

a.

Geotextil


FFFFFigurigurigurigurigura 7.15a 7.15a 7.15a 7.15a 7.15 Vado de postes o de tubos de plástico para el cruce de humedales y pantanos. Los vados depostes se deben retirar inmediatamente después de haber terminado su uso, antes de que el extremoaguas arriba se tape con escombros e impida el paso del agua. (Adaptado de Vermont Department ofForests, Parks and Recreation, 1987)

PRÁCTICAS RECOMENDADASCruces de zonas inundadas y depraderas, subdrenaje

• Para el caso de cruces permanentesde praderas y de zonas inundadas,mantenga los patrones naturales deflujo del agua subterránea medianteel uso de tuberías múltiples colocadasal nivel de la pradera para diseminarcualquier escurrimiento superficial(véase la Foto 7.9).Alternativamente, se puede usar unrelleno permeable de roca donde elescurrimiento superficial sea mínimo(véase la Figura 7.14).

• En zonas con lugares puntualeshúmedos y tránsito limitado sobre elcamino, refuerce la calzada con unacapa de roca bien graduada o desuelo granular muy grueso de cuandomenos 10 a 30 cm de espesor.Idealmente separe la roca gruesa del

suelo saturado mediante una capa defiltro de geotextil o de grava.

• Para cruce temporal de drenajesinundados pequeños o de pantanos,construya un “camino de rollizos”mediante capas de troncos colocadosperpendicularmente al camino ycubiertos con un suelo o con gravacomo superficie de rodamiento.También se han usado tubos de PVC,esteras de aterrizaje, tablones demadera, capas de llantas y otrosmateriales (véase la Figura 7.15).Coloque una capa de geotextil entreel suelo saturado y los troncos ocualquier otro material usado paraproporcionar apoyo adicional y paraseparar a los materiales. Retire lostroncos de cualquier canal de drenajenatural antes de que empiece latemporada de lluvias (véase la Foto8.8). Una capa de malla ciclónica de

eslabones de cadena o de alambradocolocada bajo los troncos puedeayudar a facilitar el retiro de lostroncos.

• En zonas con manantiales use obrasde drenaje tales como subdrenes ocapas de filtro permeables paraeliminar el agua subterránea y paramantener seca la subrasante delcamino (Figura 7.16, Foto 7.10).

• Use subdrenes en el respaldo deestructuras de retención para evitarla saturación del relleno. Empleesubdrenes subterráneos o capas defiltro permeables por debajo derellenos (terraplenes) colocadossobre manantiales o sobre humedalesa fin de aislar el material de relleno yevitar la saturación y la potencial fallasubsecuente del relleno.


Figura 7.16Figura 7.16Figura 7.16Figura 7.16Figura 7.16 Subdren típico para caminos usado para eliminar el agua subterránea .

Foto 7.10 Foto 7.10 Foto 7.10 Foto 7.10 Foto 7.10 Utilice subdrenes o capas de filtro permeables cuando sea necesario,para eliminar el agua de la subrasante del camino en zonas de humedales o demanantiales.

Profundidadvariable(Típicamente+/- 1,5 m deprofundidad)

5-10 cm60 cmmin.

Tubo perforado de15 cm de diámetro(mínimo)

Material de filtro: Grava arenosapermeable bien graduada

Aguasubterránea

Geotextil que rodea al materialde filtro

CunetaCubierta de sueloimpermeable de 15cm de espesor

Calzada

Corte

NOTA: Con geotextil, use grava limpiagruesa.Sin geotextil, use arena limpia


Capítulo 8

UsoUsoUsoUsoUso, Instalación y, Instalación y, Instalación y, Instalación y, Instalación yDimensionamiento deDimensionamiento deDimensionamiento deDimensionamiento deDimensionamiento de

AlcantarillasAlcantarillasAlcantarillasAlcantarillasAlcantarillas

LAS ALCANTARILLAS SE USAN generalmente tantocomo drenes transversales para desalojar el aguade cunetas, como para dejar pasar el agua por

debajo de un camino en drenajes naturales y arroyos.Cualquiera que sea el caso, sus dimensiones se debendiseñar correctamente, se deben instalar adecuadamentey se deben proteger contra socavación (Foto 8.1). Losdrenajes naturales necesitan contar con tubos de suficientediámetro como para desalojar el flujo esperado más unacapacidad adicional para evitartaparse con escombros (Foto 8.2).El paso de peces también debeconsiderarse en el diseño. Ladescarga (flujo de diseño)dependerá del área de drenaje dela cuenca de captación, de lascaracterísticas del escurrimiento, dela intensidad de la precipitaciónpluvial de diseño, y del periodo deretorno (frecuencia) de la tormentade diseño. Para el diseño dealcantarillas típicamente se utiliza unevento mínimo de tormenta de 20años y se puede diseñar aun paradesalojar un evento con periodo dediseño de hasta 100 años (Foto8.3), dependiendo de losreglamentos locales y de la

“Asegurese de que las alcantarillas tienen el tamaño adecuado o quecuentan con protección de sobreflujo”

Capítulo 8

Uso

Uso

Uso

Uso

Uso

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sensibilidad del sitio (como puede ser el caso deespecies en peligro de extinción).

Para cuencas de captación pequeñas (de hasta120 hectáreas) el tamaño del tubo se puede estimara partir de la Tabla 8.1 (siempre que no se cuentecon mejores datos locales). Para drenajes grandes,se deberán llevar a cabo análisis hidrológicos ehidráulicos específicos para cada sitio. En estosanálisis se deberán tomar en cuenta las

Foto 8.1 Foto 8.1 Foto 8.1 Foto 8.1 Foto 8.1 Proteja la salida de alcantarillas contra la corrosión. Elenrocamiento bien graduado puede utilizarse para este propósito.

Foto 8.1Foto 8.1Foto 8.1Foto 8.1Foto 8.1 Proteja la salida de alcantarillas contra la corrosión. Elenrocamiento bien graduado puede utilizarse para este propósito.


Foto 8.2Foto 8.2Foto 8.2Foto 8.2Foto 8.2 Falla de una alcantarilla debido a la capacidad de flujoinsuficiente o tamaño inadecuado del tubo para dejar pasar escombros(boleos) encontrados en el drenaje.

Foto 8.3Foto 8.3Foto 8.3Foto 8.3Foto 8.3 Instale alcantarillas de mampostería, de cajones de concretoo de metal, con un tamaño (capacidad) lo sufientemente grande paradesalojar con seguridad la avenida de diseño anticipada (típicamentepara un periodo de recurrencia de 20 a 50 años), con base en un análisishidrológico. Use muros de cabeza o de alero siempre que sea posible.

características de la cuenca decaptación y del cauce, los niveles deaguas máximos, los datos de lluvialocal, y otro tipo de informacióndisponible sobre el flujo (véanse loscapítulos 5 y 6 y la parte de crucesde arroyos naturales del Capítulo 7).

Las alcantarillas se construyennormalmente de concreto o de metal(corrugado de acero o aluminio) yocasionalmente se usa tubería deplástico, así como madera ymampostería. El tipo de material porusar depende generalmente del costoy de la disponibilidad de losmateriales. Sin embargo, el tubometálico corrugado (CMP, por sussiglas en inglés) y el tubo de concretoson normalmente más durables queel tubo de plástico. La geometría dela alcantarilla, como puede ser untubo de sección circular, una tuberíaen arco, un arco estructural o unacaja, dependerá del sitio, del claropor cubrir, y del espesor permisiblede la cubierta de suelo. Los factoresclave para la selección de alcantarillasson una adecuada capacidad de flujo,que la alcantarilla sea adecuada al sitio

y a la necesidad, y que la instalaciónsea redituable en cuanto a costo.

Las opciones y detalles deinstalación de alcantarillas de drenajetransversal se observan en la Figura8.1, así como en las Figuras 7.6 y7.7 anteriores. El tubo de drenajetransversal se debería colocaridealmente en el fondo del relleno, la

entrada se debería proteger con unaestructura de boca de caída o cuencade captación, y la zona de descargase debería proteger contra lasocavación.

Los factores de instalación yalineación de alcantarillas se muestranen las Figuras 8.2 a 8.5. Entre losdetalles importantes de instalación seincluyen los siguientes: minimizaciónde modificaciones al cauce; evitarconstricciones del ancho del canal deflujo con el caudal máximo;mantenimiento del gradiente yalineación naturales; utilización demateriales de calidad y biencompactados para apoyo y pararelleno; y empleo de medidas deprotección para la entrada, salida ymárgenes del arroyo (Foto 8.4). Lasrejillas (véase la Figura 8.6) son confrecuencia deseables en cauces concantidades importantes deescombros a fin de evitar eltaponamiento (Foto 8.5).

El material para apoyo ypara relleno de alcantarillas seespecifica comúnmente como


“material granular seleccionado” ocomo “suelo mineral seleccionado”.De hecho, muchos suelos sonsatisfactorios siempre que esténexentos de humedad en exceso, deescombros, de terrones de suelocongelado o de arcilla altamenteplástica, de raíces o de fragmentosde roca de más de 7,5 cm detamaño. El material de apoyo pordebajo del tubo no debe contenerrocas de más de 3,8 cm de tamaño.Se podrá usar suelo arcilloso siempreque se compacte cuidadosamentecon un contenido de humedaduniforme cercano al óptimo. Elmaterial ideal para relleno es un suelogranular bien graduado o una mezclade grava y arena bien graduada conno más del 10% de finos y exento defragmentos de roca. El materialdeberá compactarse perfectamente,

cuando menos para que sea tandenso como el terreno adyacente, yde preferencia hasta alcanzar unacompacidad de 90-95% del pesovolumétrico máximo AASHTO T-99,y se colocará en capas de 15 cm deespesor. Es importante tener unrelleno uniforme compacto parasoportar estructuralmente el empujelateral transmitido por el tubo.

La arena fina uniforme y lossuelos limosos pueden resultarproblemáticos cuando se usan comomaterial de apoyo o de relleno paraalcantarillas. Estos suelos finos nocohesivos son muy susceptibles a lasocavación y a la tubificaciónproducida por el agua en movimiento(Foto 8.6). Es por ello que su usono se recomienda. En caso deusarlos, deben compactarseperfectamente contra el tubo.

Idealmente, los collares contrafiltraciones hechos de metal, concretoo incluso geotextiles, deberáncolocarse alrededor del tubo dealcantarilla para forzar a cualquiercauce de agua a fluir a lo largo deuna trayectoria más larga a través delsuelo. Con los muros de cabeza deconcreto también se impide latubificación.

Debido a las condicionescambiantes del clima, escombros yarrastres en canales, al cambio en lospatrones de uso del suelo, y a lasincertidumbres en las estimacioneshidrológicas, la capacidad y el tamañode las alcantarillas deberán serconservadoras y en general estascaracterísticas deberán estar enexceso y no en defecto. Idealmenteuna alcantarilla tendrá un anchoequivalente al ancho del cauce natural

DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE DRENAJE

Área de drenaje Tamaño de la estructura de drenaje(Hectáreas) Pulgadas y Área (m2)

Taludes empinados Taludes suavesCon troncos, cubierta ligera Sin troncos, cubierta gruesa

C= 0,7 C=0,2 Tubo circular (in) Area (m2) Tubo circular (in) Area (m2)

0-4 30” 0,46 18" 0,174-8 42" 0,89 24" 0,298-15 48" 1,17 30" 0,4615-30 72" 2,61 42" 0,8930-50 84" 3,58 48" 1,1750-80 96" 4,67 60" 1,8280-120 72" 2,61120-180 84" 3,58

Notas: Si el diámetro del tubo no está disponible, use el tamaño más grande siguiente para el área dedrenaje considerada. Para terreno intermedio, interpole entre los tamaños del tubo.- El tamaño del tubo se basa en la Fórmula Racional y en las curvas de Capacidad de Alcantarillas. Sesupone una intensidad de lluvia de 75 mm/h (3"/h) a 100 mm/h (4"/h). Los valores de “C” correspondena los Coeficientes de Escurrimiento para el terreno.- Para regiones tropicales con lluvias frecuentes intensas (más de 250 mm/h), estas áreas de drenajepara cada tamaño del tubo deben reducirse cuando menos a la mitad.



La boca de salida del tubo deberá sobresalir con respecto al pie del rellenoy nunca deberá descargar en el talud del terraplén, a menos de que éste

cuente con proteción contra la erosión.

SíDren transversal dealcantarill

Protección a la salidacon enrocamiento

NoErosión osocavación, amenos que seagregueprotección altalud

Estructurade entrada

Relleno compactado

Ancle el tubo de drenajede bajada al talud derelleno con estacas,cables, aspas de anclaje,etc..

Opcional

El uso de un tubo de drenaje de bajada es opcional, sobre todo en grandes rellenos consuelos pobres y en zonas de alta precipitación pluvial, en donde el asentamiento delrelleno puede requerir reparaciones de la alcantarilla.

Calzada

Tubo

Terreno natural

FFFFFigurigurigurigurigura 8.1a 8.1a 8.1a 8.1a 8.1 Opciones para la instalación de un dren transversal de alcantarilla en un relleno.

Foto 8.4Foto 8.4Foto 8.4Foto 8.4Foto 8.4 Alcantarilla tipo arco con placa estructural, con protecciónde las márgenes del arroyo a base de enrocamiento de gran tamaño,colocado sobre una capa de filtro de geotextil.

para evitar la constricción del canal.La protección del cauce, elenrocamiento de protección, losdrenes de desbordamiento, los murosde cabeza y las rejillas pueden engeneral mitigar los problemas enalcantarillas, pero ninguno de ellosserá tan bueno como un tubo deltamaño adecuado bien colocado.Para evitar reparaciones al tubo oincluso su falla, así como paraprevenir daños ambientales, unaalcantarilla sobrediseñada pueden sera la larga más redituable en cuanto acosto. Por otro lado, la colocaciónde muros de cabeza de concreto ode mampostería ayudan a disminuir


a. a. a. a. a. Opciones para la alineación de la alcantarilla.

bbbbb. . . . . Instalación de alcantarillas dentro de un cauce amplio.

Pobre – En un solo tubo se concentra el flujodel canal amplio o de la llanura de inundación.

Mejor – Los tubos múltiples dispersan elflujo a través del cauce. El tubo del centropuede colocarse ligeramente más abajo, paradesalojar el flujo normal en estiaje y promoverla migración de peces.

Pobre – Implica la modificación delcauce del arroyo.

Adecuado – No hay modificaciones al cauce,pero requiere una curva en el camino.

La mejor – No hay modificaciones al cauce y el camino es perpen-dicular a la alcantarilla sin una curva en el alineamiento del camino.

Figura 8.2 Figura 8.2 Figura 8.2 Figura 8.2 Figura 8.2 Alineación de la alcantarilla y detalles de instalación (continúa en la página siguiente).


Talud 1

¡No altere la elevación del fondo del canal!

ccccc. . . . . Instalación de alcantarillas al nivel del gradiente natural.

SÍCalzada

Semillas y cubierta vegetal

2

NO - MUY PROFUNDO NO - MUY ALTO

30 cm min.

Figura 8.2 Figura 8.2 Figura 8.2 Figura 8.2 Figura 8.2 (continuación)

Figura 8.3 Figura 8.3 Figura 8.3 Figura 8.3 Figura 8.3 Relleno y compactación de un alcantarilla. (Adaptado de Montana Department of StateLands, 1992)

Calzada

Cuando menos 30 cm decobertura para CMP o untercio del diámetro apraalcantarillas grandes.Use una cubierta de 60 cmpara tuberías de concreto..

Material de apoyo de laalcantarilla, constituido por gravao suelo (con fragmentos de roca

menores de 8 cm).

Apisone el material de rellenoen capas de 15 a 20 cm.

Terreno existente

Alcantarilla Nivel delfondo delcaucenatural.

El material de apoyo y elde relleno lateral se debecompactar.Compacte el relleno hastauna distancia mínima de undiámetro de la alcantarilla,a cada lado de la misma.


Geotextil o filtro de grava (o ambos)

FFFFFigurigurigurigurigura 8.4a 8.4a 8.4a 8.4a 8.4 Protección a la entrada y salida de las alcantarillas.

a. Instalación normal de alcantarillas de metal usando enrocamiento alrededor de laboca de entrada y salida. Se usan también geotextiles (tela de filtro) o filtros de gravapor debajo del enrocameinto en la mayoría de las instalaciones . (Adaptado deWisconsin’s Forestry Best Management Practice for Water Quality, 1995)

b. Alcantarilla de cajón de concreto con muros de alero de concreto paraprotección de la enteada y de la salida, así como para la contención del relleno.


Instalación típica de una alcantarilla con muros de cabeza y vertedorcontra salpicaduras o con tanque amortiguador revestido conenrocamiento, para disipación de la energía y control de la erosión

Ancho de calzada

Rellenocompactado

Relleno30 cm min.

Elevaciónde laentrada

Terrenonatural

Muro de cabeza,con o sin murosde alero

Longitud total del tubo

Pendiente del canal

Distancia entre muros de cabeza

Talud 1½ : 1 Talud 1½ : 1 o más

tendido

Elevación de la salidaal nivel del terrenonatural

Detalle de la salida con enrocamiento y contanque amortiguador

Detalle de vertedor contra salpicaduras condentellón impermeable contra la socavación

Estanque paradisipar energía

Nivel de agua

Revestimiento delenrocamiento

Dentellón de 0,3 a 1,0de profundidad

Figura 8.5 Figura 8.5 Figura 8.5 Figura 8.5 Figura 8.5 Instalación de alcantarillas y detalles de protección de la boca de salida, con vertedorescontra salpicaduras o con tanque amortiguador revestido de enrocamiento.

1-2 m de ancho consuperficie rocosa orugosa

Vertedorcontrasalpicadurascon dentellón

o


FFFFFigurigurigurigurigura 8.6 a 8.6 a 8.6 a 8.6 a 8.6 Opciones de rejilla en alcantarillas para evitar el taponameinto con escombros. Observeque algunas rejillas están ubicadas en el tubo y otras se localizan aguas arriba del tubo, dependiendode las condiciones locales y del acceso para limpieza y mantenimiento.

Foto 8.5 Foto 8.5 Foto 8.5 Foto 8.5 Foto 8.5 Use rejillas en lasalcantarillas donde exista laposibilidad de una gran cantidadde escombros en el cauce.Recuerde que las rejillasnecesitan limpiarse y darlesmantenimiento.

Foto 8.6 Foto 8.6 Foto 8.6 Foto 8.6 Foto 8.6 Puede presentarsetubificación por debajo de unaalcantarilla instaladaincorrectamente, lo que darálugar a una falla. Evite el uso dearena fina y de limo comomateriales de apoyo y de relleno yasegurese de que el material estébien compactado.


Figura 8.7aFigura 8.7aFigura 8.7aFigura 8.7aFigura 8.7a Altura del agua río arriba y capacidad para alcantarillas de tubo metálicotubo metálicotubo metálicotubo metálicotubo metálicocorrugadocorrugadocorrugadocorrugadocorrugado, con control a la entrada (sistemá métrico9. (Adaptado de FHWA, HDS 5, 1998)

He

D

∆∆∆∆∆

Ejemplo

Plac

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ural

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álic

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met

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Tubo

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gua

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s -( H

e/D

)EscalaHe/D Tipo de entrada

(1) Muro de cabeza(con aleros)

(2 ) Oblicua (paraadaptarse al talud)

(3 ) Sobresaliente

Para usar las escalas (2) o (3)proyecte horizontalmente a laescala (1), luego use una línearecta inclinada a través de lasescalas D y Q, o en sentidoinverso como se ilustra en elejemplo de arriba

○○○○○○○○○○○○○○○

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

○

○

○

○

He/D ESCALAS

EJEMPLO

D = 0,9 mQ = 1,8 m3/s

Tipo de He/D He Entrada (metros)

(1 ) 1 ,8 1,67(2 ) 2 ,1 1,89(3 ) 2 ,2 1,98

Oblicua (Tipo 2)Muro de cabeza con muros dealero (Tipo 1)

Sobresaliendo del terraplén (Tipo 3)


Figura 8.7bFigura 8.7bFigura 8.7bFigura 8.7bFigura 8.7b Altura del agua río arriba y capacidad para alcantarillas de tubo de con-tubo de con-tubo de con-tubo de con-tubo de con-creto creto creto creto creto con control a la entrada. (Adaptado de FHWA, HDS 5, 1998)

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EJEMPLO

D = 0,8 mQ = 1,7 m3/s

Entrada He/D He(metros)

(1 ) 2 ,5 2,00(2 ) 2 ,1 1,68(3 ) 2,15 1,72

Ejemplo

He/DEscala Tipo de Entrada

(1 ) Bordes a escuadra conmuros de cabeza deconcreto

(2 ) Extremo ranurado conmuro de cabeza deconcreto

(3 ) (1 ) Extremoranurado con tubosobresaliente

Para usar las escalas (2) o (3)proyecte horizontalmente a laescala (1), luego use una línearecta inclinada a través de lasescalas D y Q, o en sentidoinverso como se ilustra en elejemplo de arriba

ESCALAS


Figura 8.7c Figure 8.7c Figure 8.7c Figure 8.7c Figure 8.7c Altura del agua río arriba y capacidad par alcantarillas de cajones decajones decajones decajones decajones deconcretoconcretoconcretoconcretoconcreto con control a la entrada. (Adaptado de FHWA, HDS5, 1998)

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)

He/D Abocinado delEscala muro de alero

(1 ) 30° a 75°(2 ) 90° y 15°(3 ) 0°(extenciones

a los lados)

Para usar las escalas (2) o(3) proyectehorizontalmente a la escala(1), luego use una línearecta inclinada a través delas escalas D y Q/B, o ensentido inverso como seilustra en el ejemplo dearriba

Ángulo delabocinado de losmuros de alero

EJEMPLO

D x B = 0,60 x 0,80 mQ = 1,08 m3/s

Q/B = 1,35 m3/s/m

Entrada He/D He (Metros)

(1 ) 1,75 1,05(2 ) 1,90 1,14(3 ) 2,05 1,23

Ejemplo

ESCALAS


PRÁCTICAS RECOMENDADASAlcantarillas de drenajetransversal para aliviar cunetas

• Los tubos de drenaje transversalpara vaciar cunetas deberían tenertípicamente un diámetro de 45 cm(diámetro mínimo de 30 cm). Enzonas con escombros, con taludes decorte inestables y con problemas dedesmoronamientos, usar tubos de 60cm de diámetro o mayor.

• La pendiente del tubo de drenajetransversal para aliviar cunetas debeser de por lo menos 2% o mayor (másinclinada) que el gradiente de lacuneta y esviajada entre 0 y 30 gradosperpendicular al camino (véase laFigura 7.4). Esta inclinaciónadicional ayuda a evitar que el tubose tapone con los sedimentos.

• Los drenes transversales de aliviode cunetas deberán descargar al piedel terraplén cerca del nivel del terrenonatural, cuando menos a una distanciade 0,5 metros hacia fuera del pie deltalud del terraplén. Acorazar la bocade salida del tubo (véanse las Figuras7.6 y 7.7 anteriores y Figura 8.1).No descargar el tubo sobre materialde relleno desprotegido, en taludesinestables o directamente en losarroyos (véase la Foto 8.1).

• En rellenos grandes se podránnecesitar drenes de bajada dealcantarilla para transportar el aguahasta el pie del talud del relleno(Figura 8.1). Anclar los drenes debajada al talud mediante varillasmetálicas, bloques de anclaje deconcreto, o cables. Se pueden usartubos, canalones o cunetasacorazadas.

Alcantarillas transversales dedrenaje

• Instalar alcantarillas permanentescon un tamaño lo suficientementegrande como para desalojar lasavenidas de diseño más losescombros que se puedan anticipar.Por lo general, diseñar para eventosde tormenta de 20 a 50 años. Losarroyos sensibles pueden necesitardiseños para descargar avenidas conperiodos de retorno de 100 años. Eltamaño de la tubería se deberádeterminar usando criterios de diseñoreales, tales como los de la Tabla 8.1,o los que estén basados en análisishidrológicos específicos para el sitio.

• Tomar en cuenta impactos decualquiera de las estructuras en elpaso de peces y en el ambienteacuático. Idealmente seleccionar unaestructura como puede ser un puenteo una alcantarilla de arco sin fondoque sea tan ancha como el anchocorrespondiente al nivel de aguasmáximas ordinarias (ancho con elcaudal máximo) que minimice laalteración del cauce y que mantengael material de fondo del canal natural(Foto 8.7).

• Colocar los cruces de caminossobre drenajes naturalesperpendiculares a la dirección deldrenaje a fin de minimizar la longituddel tubo y el área afectada (Figura8.2a).

• Usar tubos individuales de grandiámetro o un cajón de concreto envez de varios tubos de menordiámetro para minimizar el potencialde taponamiento en la mayoría de loscanales (a menos que la elevación de

la calzada sea crítica). En cauces muyanchos los tubos múltiples son másrecomendables para mantener ladistribución del flujo natural a travésdel canal (Figura 8.2b).

• Para sitios con altura limitada, usar“tubos aplastados” o tubos desección en arco que maximizan lacapacidad al mismo tiempo queminimizan la altura.

• Instalar alcantarillas losuficientemente largas de tal formaque ambos extremos de la alcantarillasobrepasen el pie del relleno delcamino (Figura 8.2c) (Foto 8.8).Alternativamente, usar muros decontención (muros de cabeza) parasoportar el talud del terraplén(Figura 8.5).

• Usar muros de cabeza de concretoo de mampostería en los tubos dealcantarilla con tanta frecuencia comosea posible. Entre las ventajas de losmuros de cabeza de mampostería entubos de alcantarilla se incluyen lassiguientes: evitar que los tubosgrandes emerjan del terreno cuandose obturan; reducir la longitud deltubo; aumentar la capacidad deltubo; ayudar a eliminar losescombros a lo largo del tubo; retenerel material de relleno; y disminuir lasposibilidades de falla de la alcantarillaen caso de desbordamiento (Foto8.9).

• Colocar alineadas las alcantarillassobre el fondo y en la parte mediadel cauce natural de tal manera quela instalación no afecte la alineacióndel canal del arroyo ni la elevacióndel fondo del cauce. Las alcantarillasno deberán causar represamiento ni


PRÁCTICAS RECOMENDADAS (continuación)estancamiento de agua, ni tampocodeben aumentar significativamente lasvelocidades de la corriente (Figura8.2).

• Compactar firmemente material derelleno bien graduado alrededor delas alcantarillas, sobre todo alrededorde la mitad inferior, colocando elmaterial en capas para alcanzar unpeso volumétrico uniforme (Figura8.3). Idealmente usar grava arenosaligeramente plástica con finos. Evitarel uso de arena fina y de suelos conabundante limo como materiales deapoyo debido a su susceptibilidad ala tubificación. Poner particularatención en el material de apoyo dela alcantarilla y en la compactacióndel mismo alrededor de los costadosdel tubo. No permitir que lacompactación desplace o levante eltubo. En rellenos grandes, permitir elasentamiento al instalar el tubo conun cierto bombeo.

• Cubrir la parte superior de tubosde metal y de plástico de alcantarillascon material de relleno hasta unaprofundidad de cuando menos 30 cmpara evitar el aplastamiento del tuboal paso de camiones pesados. Usaruna cubierta mínima de 60 cm derelleno sobre la tubería de concreto(Figura 8.3). Para rellenos de granaltura, seguir las recomendaciones delfabricante.

• Usar enrocamiento de protección,secciones metálicas terminalesabocinadas o muros de cabeza o de

remate ya sea de mampostería o deconcreto alrededor de las bocas deentrada y de salida de las alcantarillasa fin de evitar que el agua erosione elrelleno y socave el tubo, así comopara mejorar la eficiencia del tubo.Para el enrocamiento, usar pequeñosfragmentos de roca bien graduados,grava o un filtro de geotextilcolocados bajo la protección deenrocamiento grueso del talud(Figura 8.4).

• En las bocas de salida de lasalcantarillas donde se aceleran lasvelocidades de flujo por el tubo,proteger el canal ya sea con un tanqueamortiguador (en pendientes suaves),con acorazamiento de roca(enrocamiento) o con un vertederode protección que tenga unasuperficie entrante rugosa o de rocay un dentellón de anclaje (Figura8.5).

• En los tubos existentes susceptiblesa taponarse, agregar una rejilla aguasarriba del tubo o a la entrada del tubo(boca de entrada) para detener a losescombros antes de que obturen eltubo (Figura 8.6 y Foto 8.5). Sepueden construir las rejillas controncos, tubos, varillas corrugadas,perfiles de ángulo, rieles de ferrocarril,pilotes de sección H, etc. Sinembargo, las rejillas en generalimplican mantenimiento y limpiezaadicional por lo que no serecomiendan si otras alternativas,tales como la instalación de un tubo

de gran diámetro, están disponibles.

• Examinar los cauces de los arroyosen busca de escombros, troncos yvegetación tipo maleza. En canalescon grandes cantidades deescombros considerar el uso devados con caudales en estiaje, tubosde gran tamaño o la colocación deuna rejilla aguas arriba de la boca deentrada al tubo.

• Instalar vados de desbordamientoa un lado de la alcantarilla en canalesde drenaje con un gran relleno quepudiera ser desbordado. Usartambién vados de desbordamiento enpendientes largas sostenidas decaminos, en los que una alcantarillatapada podría desviar el agua haciaabajo del camino, obstruyendo lasalcantarillas subsecuentes y causandodaños importantes fuera del sitio(Figura 7.11 del Capítulo 7).

• Las alcantarillas provisionales detroncos (alcantarillas tipo“Humboldt”) generalmente cuentancon una muy baja capacidad de flujo.Cuando se usen, asegurarse de quela estructura y todo el material derelleno sean extraídos del canal antesde la temporada de lluvias o degrandes avenidas pronosticadas(Foto 8.10).

• Realizar mantenimiento periódicoy limpieza del canal, a fin de conservarlas alcantarillas protegidas y libres deescombros que pudieran tapar eltubo.

la posibilidad de una falla de latubería.El tamaño del tubo, como una funcióndel caudal de diseño anticipado(capacidad) y del tirante río arriba,

se puede determinar fácilmentemediante el uso de los nomogramaspresentados en las Figuras 8.7a,8.7b y 8.7c. Estas figuras son válidaspara alcantarillas que se construyen

comúnmente a base de tubos demetal corrugados, tubos de concretode sección circular, y cajas deconcreto. Cada una de estas figurasse aplica a tubos con control a la



Foto 8.7 Foto 8.7 Foto 8.7 Foto 8.7 Foto 8.7 Use estructuras con el cauce natural como fondo, tales comoarcos sin fondo, alcantarillas de cajones de concreto o tuberías en arcocolocadas por debajo de la elevación del fondo del arroyo, para promoverla migración de peces y minimizar los impactos al arroyo.

Foto 8.8 Foto 8.8 Foto 8.8 Foto 8.8 Foto 8.8 Instale alcantarillas concapacidad suficiente y con murosde cabeza para mejorar lacapacidad de la alcantarilla,proteger el relleno de la calzada yevitar la socavación de lasmárgenes, sobre todo en unmeandro del canal.

entrada, donde no hay restriccionesen el tirante aguas abajo del agua quesale de la estructura. Idealmente, laelevación del agua a la entrada (tiranterío arriba) no debería excederdemasiado a la altura, o diámetro dela estructura, a fin de evitar lasaturación del relleno y de minimizarla probabilidad de taponamiento deltubo con los escombros flotantes.

Información detallada de estetema puede encontrarse en FHWAManual HDS-5, Hydraulic Design ofHighway Culverts, 1998).

• Descargar los tubos de drenajetransversal sobre el talud de unterraplén a menos que el talud estéprotegido o que se use un dren debajada.

• Usar tubos de menor tamaño queel necesario para el flujo esperado ypara la cantidad de escombros.

• Usar arenas finas no cohesivas ymateriales limosos para apoyo, quesean muy susceptibles a latubificación.

• Instalar tubos demasiado cortoscomo para adaptarse al sitio.

• Colocar tubos enterrados oalineados de manera incorrecta conrespecto al cauce natural del arroyo.

• Dejar en su lugar las estructurasprovisionales de baja capacidad paracruce de drenajes durante toda latemporada de lluvias.


Foto 8.10Foto 8.10Foto 8.10Foto 8.10Foto 8.10 La mayoría de las alcantarillas de troncos tienen una capacidadde flujo muy limitada. Retire las alcantarillas provisionales de troncos(Tipo Humbolt) antes de tormentas fuertes o de la temporada de lluvias.

Foto 8.9Foto 8.9Foto 8.9Foto 8.9Foto 8.9 Evite colocar bocas de salidad de alcantarillas en la partemedia de una talud de terraplén. Use alcantarillas lo suficientmeentelargas para sobresalir del pie del talud del terraplén, o use estructuras demuros de cabeza para retener el material de relleno y minimizar lalongitud del tubo.


Capítulo 9

VVVVVados y Crados y Crados y Crados y Crados y Crucesucesucesucesucesen Estiajeen Estiajeen Estiajeen Estiajeen Estiaje

LOS CRUCES EN ESTIAJE, vados como se les suelellamar, pueden ofrecer una alternativa satisfactoriaal uso de alcantarillas y de puentes para el cruce

de arroyos en caminos de bajo volumen de tránsito en losque el uso de la vía y las condiciones de flujo del arroyosean las adecuadas. Al igual que en el caso de otrasestructuras hidráulicas, para cruzar arroyos, para los vadosse necesitan conocer lascaracterísticas específicas del sitioy realizar análisis particulareshidrológicos, hidráulicos y bióticos.Idealmente se deben construir enlugares estrechos a lo largo delarroyo y deben ubicarse en una zonasubyacida por roca sana o por suelogrueso para lograr buenascondiciones de cimentación. Unvado puede ser angosto o amplio,pero no debe usarse en drenajesde gran profundidad que implicanrellenos altos o accesos carreterosexcesivamente inclinados.

Los cruces en estiaje puedentener como superficie derodamiento una simple capa deenrocamiento de protección(acorazamiento) o contar con unasuperficie mejorada formada por

“Mantenga el perfil del vado bajo, acorace la superficie de rodamientoy proteja contra la socavación”

Foto 9.1Foto 9.1Foto 9.1Foto 9.1Foto 9.1 Use cruces acorazados para temporadas de estiaje o vadoscon la mayor frecuencia posible, para cruzar caudales bajos endesagües naturales anchos y poco profundos para evitar el uso detubos. Note que la superficie de este cruce requiere reparación.

Capítulo 9 VV VVV

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gaviones o por una losa de concreto, como seobserva en la Figura 9.1a y Foto 9.1. En los vadoscon alcantarillas o mejorados se combina el uso detubos de alcantarilla o de alcantarillas de cajón paradesalojar flujos en estiaje con una superficie derodamiento reforzada encima de las alcantarillas parasoportar el tránsito y evitar que los vehículos circulen

INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES:92

Foto 9.2Foto 9.2Foto 9.2Foto 9.2Foto 9.2 Un vado con alcantarillas, usando tubos múltiples dealcantarillas para desalojar el flujo a través de los mismos y mantener alos vehículos fuera del agua, pero que dejan pasar sobre toda laestructura las avenidas grandes y escombros.

VENTAJAS DE LOS CRUCES EN ESTIAJE

DESVENTAJAS DE LOS CRUCES EN ESTIAJE

• La ventaja principal es que un vadono es generalmente susceptible aobstruirse con escombros o convegetación como sucede en el casode una alcantarilla de tubo que puedellegar a taparse.

• En general los vados sonestructuras menos costosas que lasalcantarillas grandes o los puentes.Pueden resultar inicialmente máscaros que las alcantarillas, pero senecesitará menos relleno en el cauce

y pueden dejar pasar un mayor cau-dal.

• Los vados con alcantarillas sepueden usar para desalojar flujos enestiaje y para mantener a losvehículos fuera del agua, evitandola degradación de la calidad delagua.

• La estructura se puede diseñarcomo un cimacio de cresta anchaque puede dejar pasar un gran cau-

dal de agua sobre la parte superiordel vado. No es muy sensible acaudales específicos debido a que unpequeño aumento en el tirante deagua incrementa de maneraimportante la capacidad. Los vadospueden ser más “indulgentes” ypueden permitir más incertidumbresen el caudal de diseño, por lo queson ideales como obras de drenajecon características desconocidas deflujo.

• Las estructuras tipo vado implicanciertos retrasos periódicos uocasionales en el tránsito duranteperiodos de alto caudal.

• La configuración no se adaptafácilmente a desagües talladosprofundamente en el terreno para loscuales se necesitarían rellenos de granaltura.

• Debido a que la geometría de laestructura implica una depresión enla superficie y retrasos periódicos, engeneral no son recomendables paracaminos de mucho tránsito ni de altavelocidad.

• Los vados con alcantarillas puedenrepresar los arrastres en el cauce deun arroyo y ocasionar eltaponamiento de la alcantarilla, lo cual

implica mantenimiento y origina otrosajustes en el cauce.

• La migración de peces puede seruna característica difícil de incorporaren el diseño.

• El cruce de la estructura puede serpeligroso durante periodos de altocaudal (véase la Figura 9.2).

por el agua, como se observa en lasFiguras 9.1 b y c. La superficie derodamiento reforzada por encima delos tubos también resiste la erosióndurante el desbordamiento al paso dealtos caudales de agua (Foto 9.2).Todo el perímetro mojado de laestructura debería protegerse hastaun nivel por encima de la elevaciónde aguas máximas anticipada.

Entre los factores clave que sedeben tomar en cuenta para el diseñoy localización de un vado, se incluyenlos siguientes: niveles mínimos ymáximos de agua para diseño;condiciones de la cimentación;potencial de socavación; retrasospermitidos en el tránsito; geometríade la sección transversal del cauce y


a. Cruce en estiaje simple con la base del camino reforzada con roca o concreto.

b. Vado simple mejorado o con tubos de alcantarillas en un cauce ancho.

c. Vado con alcantarillas de tubos o de cajones de concreto en un cauce profundo.

Nivel de aguasmáximo esperado


Base del caminoreforzada con roca o

losas de concreto

Nivel de terrenonatural Base del camino

reforzada

Nivel de aguas normal

Figura 9.1 Figura 9.1 Figura 9.1 Figura 9.1 Figura 9.1 Opciones básicas de cruces en estiaje (vados o desvíos). Nota: Acorace la superficiedel camino (con roca, refuerzo de concreto, etc.) hasta una elevación por arriba del nivel de aguasmáximas!

confinamiento; protección del bordeaguas abajo de la estructura contrasocavación local; estabilidad delcauce y de las márgenes del arroyo;materiales de construccióndisponibles localmente; y control del


Base del camino reforzadacon roca o losas de

concreto

Borde libre0.3-0.5m

gradiente para la migración de peces.Para la migración de peces o

especies acuáticas, debe mantenerseun un fondo del canal de flujo naturalo rugoso y la velocidad del agua nodebe ser acelerada. Las estructuras

ideales son los vados con alcantarillasy una fondo de cauce natural (verFoto 9.5) o un vado mejorado conuna superficie de rodamientoreforzada y rugosa (Figura 9.1 a).


b. Cruce en estiaje durante avenidas grandes – ¡ESPERE!

c. ¡El intentar cruzar durante avenidas grandes puede resultar peligroso!

a. Cruce en estiaje con niveles bajos de agua.

FFFFFigurigurigurigurigura 9.2 a 9.2 a 9.2 a 9.2 a 9.2 Peligro de cruzar un vado en avenidas grandes. Los pvados implicam retrasos ocasionalesen el tránsito durante periodos de avenidas grandes. (Adaptado de Martin Ochoa, 2000 and PIARC RoadMaintenance Handbook, 1994)



• Usar una estructura o una losasuficientemente largas paraproteger el “perímetro mojado” delcauce natural del arroyo. Agregarprotección por arriba del nivelesperado de aguas máximas (Foto9.3). Permitir un cierto borde libre,típicamente de entre 0,3 y 0,5metros en la elevación, entre laparte superior de la superficiereforzada de rodamiento (losa) yel nivel de aguas máximas esperado(véase la Figura 9.1). Lacapacidad de descarga de un vado,y por lo tanto el nivel de aguasmáximas, se pueden determinar apartir de cualquier fórmulaaplicable a “Cimacios de crestaancha”.

• Proteger toda la estructura conpantallas impermeables,enrocamiento, gaviones, losas deconcreto, u otro tipo de proteccióncontra la socavación. El borde aguasabajo de un vado es un puntoparticularmente crítico para efectosde socavación y necesita disipadores

de energía o enrocamiento deprotección debido al abatimientotípico del nivel del agua al salir de laestructura y a la aceleración del flujoa través de la losa.

• Para el caso de vados simples deroca, usar grandes fragmentos biengraduados en la base de la calzada através de la barranca, que tengan laresistencia suficiente para resistir elflujo del agua. Aplicar los criteriosmostrados en la Figura 6.1. Rellenarlos huecos con fragmentos pequeñosde roca limpia o con grava paraproporcionar una superficie derodamiento tersa. A estas rocaspequeñas se les deberá darmantenimiento periódico y sereemplazarán eventualmente.

• Usar vados para el cruce de caucessecos en temporadas o de arroyoscon caudales pequeños durante lamayoría de los periodos de uso delcamino. Emplear vados mejorados(con alcantarillas) con tubos ocajones de concreto paraalcantarillas a fin de dejar pasar

caudales en estiaje (Foto 9.4). Alojarpasos para peces donde se necesiten(Figura 9.1b).

• Ubicar los vados donde lasmárgenes del arroyo sean bajas ydonde el cauce esté bien confinado.En el caso de desagües deprofundidad moderada, usar vadosmejorados con alcantarillas de tuboo de cajón (Figura 9.1c).

• Idealmente construir lascimentaciones sobre materialresistente a la socavación (roca sanao enrocamiento grueso) o por debajode la profundidad esperada desocavación. Evitar la socavación dela cimentación o del cauce medianteel uso de enrocamiento pesadocolocado localmente, jaulas degaviones, o refuerzo de concreto.

• Usar marcadores de profundidadresistentes y bien colocados en losvados para advertir al tránsito dealturas peligrosas del agua (Figura9.2).

PRÁCTICAS QUE DEBEN EVITARSE• Construcción de curvas verticalespronunciadas en vados en las quepuedan quedar atrapados camioneslargos o remolques.

• Colocación de material de rellenopara accesos dentro del canal dedesagüe.

• Colocación de cruces en estiaje sobredepósitos de suelos de grano finosusceptibles a la socavación, o adopciónde diseños que no prevean proteccióncontra la socavación.

• Construcción de vados quebloqueen el paso de peces tanto haciaaguas arriba como hacia aguas abajo.


Foto 9.3 Con cruces en estiaje,el borde aguas abajo de laestructura debe generalmenteprotegerse contra la socavación,mientras que todo el perímetromojado (al nivel de aguasmáximas) de la calzada deberíareforzarse.

Foto 9.4 Vado mejorado conuna abertura de cajón de con-creto para desalojar los flujos enestiaje, para mantener eltránsito fuera del agua la mayorparte del tiempo, minimizar losretrasos en el tránsito y parapermitir el paso de peces.

Foto 9.5 Algunos vados puedenser diseñados como estructurasde “puentes de aguas bajas”.Deben ser diseñados para serrebasados ocasionalmente y tenerresistencia a la erosión en la base.Esta estructura es ideal para lamigración de peces.


Capítulo 10

PuentesPuentesPuentesPuentesPuentes

LOS PUENTES RESULTAN relativamente caros, perocon frecuencia representan la estructura de crucede arroyos más recomendable debido a que se

puede construir fuera del cauce del arroyo y con ello seminimizan los cambios al canal, la excavación o lacolocación de rellenos en el cauce natural. Con ellos seminimiza la alteración del fondonatural del arroyo y no implicaránretrasos en el tránsito una vezconstruidos. Resultan ideales parala migración de peces. Sinembargo, para ellos se necesitantomar en cuenta aspectosdetallados del sitio y hacer unanálisis y diseño hidráulicoespecífico.

La ubicación del puente y susdimensiones las deberíandeterminar idealmente un ingeniero,un hidrólogo y un biólogo de pescaque trabajen de manera conjuntaformando un equipo. Siempre quesea posible, se debe construir elpuente en un punto donde seestreche la sección transversal delcauce y debería ubicarse en unazona subyacida por roca sana o porsuelo grueso o enrocamientoadecuados como sitio de

“Puentes -- generalmente la mejor, pero la más cara estructura dedrenaje. Proteja los puentes contra la socavación.”

Capítulo 10 P

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construcción del puente con buenas condiciones decimentación. Muchas fallas de puentes tienenlugar debido a materiales finos de cimentaciónque son susceptibles a la socavación.

Los puentes se deben diseñar de tal forma quetengan la capacidad estructural adecuada para

Foto 10.1Foto 10.1Foto 10.1Foto 10.1Foto 10.1 Se pueden usar alcantarillas, vados o puentes para elcruce de arroyos. Use puentes para atravesar arroyos permanentesanchos, para minimizar las alteraciones al cauce y evitar retrasos enel tránsito. Use un claro lo suficientemnte ancho como para evitar laconstricción del canal natural. Ubique la cimentación sobre roca sanao por debajo de la profundidad de socavación.


Tronco deorilla

Tronconativo

(Típico)

Relleno deroca a volteo Revestimiento

Tronco deorilla

Cable de 19mm Ø

Sección transversal de un puente de largueros de troncos nativos

Guarnición

Superficie de rodamiento de madera no tratada

Guarnición

Viga de acero

Cubierta de madera tratada

Perfil W(Típico)

Diafragma estacionarioDiafragma móvil

Diafragma estacionario

Sección transversal de un puente tipo Hamilton EZ (Modular)

Guarnición Guarnición

Diafragma metálico(Típico)

Superficie de rodamiento de madera no tratadaCubierta de madera tratada

Viga de maderalaminada pegada

(Típica)

Sección transversal típica de un puente de madera tratada laminada pegada

Guarnición Guarnición

Doble “T” deconcretopretensado(Típica)

Sección transversal típica de un puente de concreto pretensado de sección simple o en doble “T”

FFFFFigurigurigurigurigura 10.1 a 10.1 a 10.1 a 10.1 a 10.1 Tipos representativos de puentes usados en caminos rurales.


soportar el vehículo más pesadoprevisto. Los puentes de un solo clarose pueden construir a base detroncos, maderos, vigas de maderalaminadas y pegadas, vigas de acero,plataformas de carros de ferrocarril,losas de concreto coladas en el lugar,losas ahuecadas de concretoprefabricado o vigas en “T”, o puedenser puentes modulares como los deltipo Hamilton EZ o Bailey (véase laFigura 10.1). Muchos tipos deestructuras y de materiales resultanapropiados, siempre y cuando sediseñen estructuralmente (Foto10.1).

Los “diseños estandarizados” sepueden encontrar para el caso demucho puentes sencillos en funcióndel claro del puente y de lascondiciones de carga. Las estructurascomplejas deberán ser diseñadasespecíficamente por un ingenieroestructurista. Los diseños de puentescon frecuencia necesitan de laaprobación de organismos o

Foto 10.2 La estructura de un puente generalmente proporciona lamayor protección del canal al ubicarse fuera del arroyo. Empleemateriales locales (como pueder ser los troncos) para la construcciónde puentes, siempre que estén disponibles, tomando en cuenta la vidaútil, costo y mantenimiento. Inspeccione los puentes con regularidad ysustitúyalos cuando ya no resulten estructuralmente adecuados.

gobiernos locales. Son preferibles lasestructuras de concreto porquepueden ser relativamente simples ybaratas, requieren de unmantenimiento mínimo, y tienen una

Foto 10.3 La socavación es una de las causas más comunes de falla depuentes. Use un claro lo suficientemente ancho para minimizar laconstricción del canal natural. Ubique la cimentación del puente sobreroca sana siempre que sea posible, o por debajo de la profundidad desocavación, y recurra a medidas de protección de las márgenes, talescomo enrocamiento, a fin de evitar la socavación.

vida útil relativamente larga en lamayoría de los ambientes. Tambiénse usan con frecuencia los puentesde troncos debido a la disponibilidadde materiales locales, sobre todo enzonas remotas, pero tenga presenteque ellos tienen claros relativamentecortos y cuentan una vida útil más biencorta (Foto 10.2).

Entre las cimentaciones parapuentes se pueden mencionar solerasinferiores de troncos, gaviones,muros de retención de mampostería,o muros de retención de concreto sincontrafuertes apoyados en zapatas.En la Figura 10.2 se muestrandetalles de cimentación simple depuentes. Para cimentacionesprofundas con frecuencia se usanpilas excavadas en el lugar o piloteshincados. La mayoría de las fallas depuentes ocurren ya sea debido ainsuficiente capacidad hidráulica(demasiado pequeñas) o a lasocavación y erosión de unacimentación colocada sobre suelos


finos (Foto 10.3). Es por ello que lasconsideraciones de cimentación soncríticas. Ya que las estructuras depuentes son en general caras y lossitios se pueden complicar, la mayorparte de los diseños de puentes sedeberían hacer con los datosproporcionados por ingenierosexperimentados especializados enestructuras, hidráulica y geotecnia.

Es necesaria la inspecciónperiódica y el mantenimientofrecuente de los puentes a fin degarantizar que la estructura es segurapara circular sobre ella los vehículosprevistos, que el cauce del arroyoestá libre y para maximizar la vida útilde la estructura. Entre los aspectostípicos del mantenimiento de puentesse incluye la limpieza de la cubierta yde los “asientos” de las vigas; eldesmonte de la vegetación y laeliminación de escombros del caucedel arroyo; la sustitución demarcadores y de señalamientosvisuales; la reparación de obras deprotección de las márgenes delarroyo; el tratamiento y revisión dela madera seca; sustitución de tuercasy tornillos faltantes; y repintado de laestructura.



• Colocación de pilas o de zapatasdentro del cauce activo del arroyo ola mitad del canal.

• Colocación de material de rellenopara accesos dentro del canal dedesagüe.

• Colocación de cimentacionesestructurales sobre depósitos desuelos susceptibles a la socavacióntales como limos y arenas finas.

• Constricción o reducción delancho del cauce natural del arroyo.

• Usar un claro de puentesuficientemente largo o una estructurade longitud adecuada para evitarconstreñir el cauce natural de flujo delarroyo. Minimizar la constricción decualquier canal de desbordamiento.

• Proteger los accesos de aguasarriba y de aguas abajo a lasestructuras mediante muros de alero,enrocamiento, gaviones, vegetaciónu otro tipo de protección de taludesdonde sea necesario (Foto 10.4).

• Colocar las cimentaciones sobremateriales no susceptibles a lasocavación (idealmente roca sana(Foto 10.5) o enrocamiento grueso)o por debajo de la profundidadmáxima esperada de socavación.Evitar la socavación de la cimentacióno del cauce mediante la colocaciónlocal de enrocamiento de protecciónpesado, de jaulas de gaviones, o derefuerzo de concreto. Recurrir a laprotección contra socavaciónsiempre que sea necesaria.

• Ubicar los puentes donde el canaldel arroyo sea estrecho, recto yuniforme. Evitar colocar los estribosdentro de la cuenca activa del arroyo.Donde sea necesario, colocar losestribos dentro de la cuenca en unadirección paralela al flujo del agua.

• Considerar los ajustes al caucenatural y posibles cambios en lalocalización del canal durante la vidaútil de la estructura. Los canales queson sinuosos, que tienen meandros oque cuentan con extensas llanuras deinundación pueden cambiar de lugardentro de esa zona de flujo históricocomo resultado de un eventoimportante de tormenta.

• En el caso de estribos de puente ode zapatas colocadas sobre laderasnaturales, desplantar la estructura enterreno natural firme (no en materialde relleno ni en suelo suelto) a unaprofundidad mínima comprendidaentre 0,5 y 2,0 metros. Usarestructuras de retención en casonecesario en desagües profundos yescarpados para sostener los rellenosde acceso, o use un puente con clarorelativamente largo (Figura 10.2).

• Diseñar los puentes para unaavenida de 100 a 200 años deperiodo de recurrencia. Para lasestructuras caras y en aquéllas cuyafalla puede causar daños importantesmayores se justifica la realización dediseños conservadores.

• Permitir un cierto bordo libre,generalmente de cuando menos 0,5a 1,0 metro, entre la parte inferior delas vigas del puente y el nivel de aguasmáximas esperado con escombrosflotantes. Las estructuras en unambiente tropical con precipitacionespluviales muy intensas puedenrequerir un bordo libre adicional.Alternativamente, se puede diseñarun puente para que el agua pasesobre él, de la misma manera que unvado en estiaje, y así eliminar lanecesidad de bordo libre, pero estoaumenta la necesidad de tener unacubierta resistente a la erosión asícomo losas de aproximación (Foto10.6).

• Llevar a cabo inspecciones delpuente cada 2 a 4 años. Programe elmantenimiento del puente a medidaque se necesite para alargar la vidaútil y la función de la estructura.


Instalación típica de un puente de troncosAsegúrese de que el puente cuenta con una capacidad de flujo por debajo de la estructura adecuada.Coloque el material de relleno y los estribos o zapatas fuera del cuace del arroyo. Apoye las zapatas en lasmárgenes del arroyo, por encima del nivel de aguas máximas, pero por debajo de la profundidad de socavación,si se encuentran cerca del cauce , o coloque protección contra la socavación, como puede ser enrocamiento.

Coloque los largueros o la losa de cubierta cuando menos a una distancia de 0,5 a 2 metros por encima delnivel esperado de aguas máximas, para poder desalojar los caudales de avenidas grandes, más los escombros.

Detalle de los estribos del puenteDesplante la cimentación del puente (estribos de gaviones, zapatas o troncos) sobre la roca o sobre un suelofirme y estable. Empotre las zapatas entre 0,5 y 2 metros dentro del material firme.

Soportedetroncos

Install bottom of stringersat least .5 m above high water

Estribo detroncosEstribo de

gaviones

Base de 0,3 a 1,0 m de anchosobre el suelo firme (no en elrelleno), frente a los estribos

Gaviones de 1m x 1m oestribo de mampostería

Losa o Viga

Cubierta del puente Clazada

Desplante sobresuelo firme, a unaprofundidad entre0,5 y 2 m

1-2 m

Instale la parte inferior de loslargueros cuando menos 0,5 m porencima del nivel de aguas máximas.

Troncos

FFFFFigurigurigurigurigura 10.2 Instalación de un puente con detalles de cimentación simplesa 10.2 Instalación de un puente con detalles de cimentación simplesa 10.2 Instalación de un puente con detalles de cimentación simplesa 10.2 Instalación de un puente con detalles de cimentación simplesa 10.2 Instalación de un puente con detalles de cimentación simples.


Foto 10.4 Las estructuras de con-creto tienen una larga vida útil yen general resultan muyredituables con respecto a loscostos. Proteja las márgenes, porejemplo con enrocamiento, sobretodo a la entrada y a la salida delas estructuras.

F o t o 1 0 . 5 Desplante lacimentación del puente sobre rocasana o de ser posible sobre unmaterial no susceptible a asocavación. En materialespropensos a la socavación,protegerlos contra la misma ousar una cimentación profunda.

F o t o 1 0 . 6 Aquí se muestra unpuente de madera tratada bienconstruido, con buena protecciónde las márgenes del arroyo y unclaro adecaudo para minimizarimpactos del flujo del canal. Elbordo libre es marginalmenteadecuado.


Capítulo 11

EstaEstaEstaEstaEstabilización de Tbilización de Tbilización de Tbilización de Tbilización de Taludesaludesaludesaludesaludesy Estay Estay Estay Estay Estabilidad debilidad debilidad debilidad debilidad de

CorCorCorCorCortes y Rtes y Rtes y Rtes y Rtes y Rellenosellenosellenosellenosellenos

LOS OBJETIVOS DE LOS CORTES Y RELLENOS comunesen caminos son: 1) crear espacio para elcamino; 2) para balancear las cantidades de

materiales de corte y de relleno; 3) permanecer establescon el paso del tiempo; 4) no ser causa de la formaciónde sedimentos; y 5) minimizar los costos a largo plazo.Los deslizamientos de tierra y las fallas en los cortes yrellenos de caminos pueden ser la fuente principal de laformación de sedimentos, pueden causar el cierre delcamino, pueden requerirreparaciones mayores, y puedenaumentar en gran medida loscostos de mantenimiento delcamino (Foto 11.1). No sedeben dejar cortes con taludesverticales a menos que el cortesea en roca o en un suelo muycementado. Los cortes en taludestables a largo plazo en lamayor parte de los suelos y delas zonas geográficas tienen unainclinación típica de 1:1 o de ¾:1(horizontal:vertical) (Foto 11.2).Idealmente, los taludes tanto decortes como de terraplenesdeben construirse de tal formaque se puedan reforestar (Foto11.3), pero los cortes hechos ensuelos compactos y estériles oen materiales rocosos son

“Construya taludes y realice cortes que sean lo suficientemente planospara ser estables a través del tiempo y que puedan ser reforestados.”

FFFFFoto 11.1oto 11.1oto 11.1oto 11.1oto 11.1 Tanto laderas muy abruptas, como zonas inundadas o dedeslizamientos, pueden dar lugar a problemas de inestabilidad de uncamino y aumentar los costos de reparación y mantenimiento.

Capítulo 11

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difíciles de sembrar.Los taludes en rellenos se deben dejar con una

inclinación de 1½:1 o más tendidos. Los taludesde terraplenes demasiado escarpados (coninclinaciones mayores de 1½:1), generalmenteformados al vaciar a volteo material suelto derelleno, pueden seguirse desmoronando con eltiempo, son difíciles de estabilizar, y están sujetosa fallas del tipo de hendiduras longitudinales en el


Foto 11.2 Construya los taludesde corte con inclinaciones de ¾:1o más tendidos en la mayor partede los suelos, para lograrestabilidad a largo plazo. Ensuelos muy cementados y en roca(parte inferior del corte), un taludde ¼ :1 resultará generalmenteestable.

F o t o 1 1 . 3 Talud de corteperfectamente estable, con unapendiente aproximada de 1:1 ybien protegido con vegetación.

F o t o 1 1 . 4 Evite taludes deterraplén sueltos y excesivamenteescarpados (con inclinacionesarriba de 1 ½:1), sobre todo a loalrgo de arroyos y cruces de agua.


Foto 11.5 Construya los taludes de terraplenes con una inclinación de1 ½:1 o más tendidos, para promover el crecimiento de la vegetación yestabilizar la superficie.

relleno (Foto 11.4). Un relleno deroca puede ser estable con unapendiente de 1-1/3:1. Idealmente, losterraplenes deberían construirse contaludes de 2:1 o más tendidos parapromover el crecimiento de lavegetación y la estabilización de lostaludes (Foto 11.5).En la Tabla 11.1 se presenta unagama de relaciones de talud que seusan comúnmente para los cortes yterraplenes y que son apropiadospara los tipos de suelos y de rocasmencionados en la tabla. Por otrolado, en las Figuras 11.1 y 11.2 semuestran opciones típicas de diseñode taludes en cortes y terraplenes,respectivamente, para distintascondiciones de taludes y de sitios.Observe, sin embargo, que lascondiciones locales pueden variargrandemente, por lo que ladeterminación de taludes establesdebería basarse en experienciaslocales y en un buen criterio. El aguasubterránea es la causa principal defalla de taludes.

Las fallas de talud, odeslizamientos de tierra, sucedengeneralmente cuando un talud estádemasiado inclinado, donde elmaterial de relleno no estácompactado, o donde los cortes ensuelos naturales del lugar alcanzan elagua subterránea o penetran en zonasde material pobre. Con una buenaubicación del camino se puede confrecuencia evitar las zonas condeslizamientos de tierras y con elloreducir las fallas de talud. Cuando lasfallas llegan a ocurrir, se deberáestabilizar la zona de deslizamientoremoviendo el material caído,haciendo el talud más tendido,agregando drenaje, o empleandoestructuras, etc., como se comentamás adelante. En la Figura 11.3 semuestran algunas de las causas

RELACIONES COMUNES DE TALUDESESTABLES, PARA DIFERENTES

CONDICIONES DE SUELO/ROCA

Condición Suelo/Roca Relación de talud (Hor:Vert)

La mayoría de las rocas ¼:1 a ½:1

Suelos muy cementados ¼:1 a ½:1

La mayoría de los suelos locales ¾:1 a 1:1

Roca muy fracturada 1:1 a 1 ½:1

Suelos granulares gruesos sueltos 1 ½:1

Suelos muy arcillosos 2:1 a 3:1

Zonas blandas con abundantes arcillas 2:1 a 3:1o zonas humedecidas por filtraciones

Rellenos de la mayoría de los suelos 1 ½:1 a 2:1

Rellenos de roca dura angulosa 1 1/3:1

Cortes y rellenos de baja altura 2:1 o más tendidos(<2-3 m de altura) (para reforestación)

Tabla 11.1


FFFFFigurigurigurigurigura 11.1 a 11.1 a 11.1 a 11.1 a 11.1 Opciones de diseño para taludes de corte.

Use cortes en balcón completoscuando la pendiente del terrenoexceda de ± 60%

Corte alto,típicamente máspronunciado en ellado estable

Cortes típicosen roca, contaludes entre¼:1 y ½:1

Taludes típicos de cortesen la mayoría de lossuelos ¾:1 a 1:1

Terreno natural

Pendiente del terrenode 0 a 60%

+ del 60%

¾:1 1:1 ½

:1

¼:1

Camino

Camino

Camino Corte

Relleno

¾:1 a 1

:1

0 - 60%

Corte bajoEscarpado omás tendido

2:1

Use una sección balanceada decorte y relleno en la mayoría delos taludes en laderas.

Típicamente 2

:1

a. Corte y relleno balanceados

b. Corte en balcón completo

c. Corte completo


Figura 11.2 Figura 11.2 Figura 11.2 Figura 11.2 Figura 11.2 Opciones de diseño para taludes de terraplén.

a. Terraplén típico Terreno natural

Pendiente del terrenode 0 a 40%

40-60%

Típicamentemás de 60%

Capas reforzadas congeored o con geotextil

Dren

Camino

En terrenos donde los taludes excedande 40 a 45%, construya terrazas de ± 3m de ancho o con el ancho suficientepara el equipo de excavación y decompactación.

Escarifique y retire lamateria orgánica

Camino

Camino

Típicamente coloque el terraplén sobre

un talud de 2:1 o más tendido

Talud

largo del

terraplén

2:1

1:1

Típicamente 1

1/2:1

Camino 0-40%

Maleza

Maleza

Material de relleno colocado encapas. Use capas de 15 a 30 cm deespesor. Compacte el material hastaalcanzar la densidad específicada ocompacte con rodillos cada capa.

Note: Siempre que sea posible,use un talud del terraplén de 2:1o más tendido, para promoverreforestación.

Talud cortodel terraplén3:1

Nota: Tire a volteo el material derelleno únicamente en taludessuaves alejados de arroyos

Los terraplenes reforzadosse usan em terrenosescarpados como unaalternativa a las estructurasde contención. Las carascon inclinación 1:1(demasiado empinadas)requieren estabilización.

d. Terraplén completo

c. Terraplén reforzado

b. Terraplén con taludes enbalcón, colocado en capas


El Problema

Soluciones

Talud del corte muyescarpado (casi vertical) Falla del corte

Agua fuera decontrol Falla del relleno

en material malcompactado omuy escarpado

Relleno sueltoa volteo sobreuna laderaescarpada

Figura 11.3 Figura 11.3 Figura 11.3 Figura 11.3 Figura 11.3 Problemas en taludes y soluciones con medidas de estabilización.

El talud del corte se dejócon un ángulo estable

Falla del taludde corte

Contrafuerte deroca, dotado desubdren

Taludoriginal muyescarpado

Relleno compactado encapas de entre 15 y 30cm de espesor

Estructura de contención

Nota: En este dibujo se muestranvarias medidas para estabilizartaludes, que se pueden aplicartanto en cortes como enterraplenes.

Vegetación en lasuperficie del talud delterraplén, de preferenciade 2:1 o más tendido

Subdrenaje

Superficie de la falla delterraplén

1:1

2:1


comunes de fallas en taludes, juntocon soluciones generales. Los diseñosson típicamente particulares para cadasitio y podrán requerir la participaciónde ingenieros expertos en geotecniay en geología. Las fallas que ocurrentípicamente afectan las operacionesdel camino y el costo de sureparación puede ser alto. Las fallascercanas a arroyos y a cruces decanales tienen como riesgo adicionalla afectación de la calidad del agua.

Se cuenta con una amplia gamade medidas para la estabilización detaludes para que el ingeniero puedaresolver los problemas de estabilidadde taludes y poder atravesar una zonainestable. En la mayor parte de lostrabajos de excavación y deconstrucción de terraplenes,mediante taludes relativamentetendidos, una buena compactación yla dotación del drenaje necesario sepodrá eliminar en términos generalesla mayoría de los problemasrutinarios de inestabilidad (Foto11.6). Una vez ocurrida una falla, lamedida de estabilización másapropiada dependerá de lascondiciones particulares del sitio tales

como la magnitud del deslizamiento,el tipo de suelo, el uso del camino,las restricciones de alineamiento, y lacausa de la falla. A continuación sepresenta una gama de opcionestípicas para estabilización de taludesadecuadas para el caso de caminosde bajo volumen de tránsito, lascuales se presentan en términosgenerales desde las más sencillashasta las más complejas y caras, asaber:

• Retire el material del deslizamiento.

• Libre el deslizamiento con rampaso realinee el camino alrededor de lafalla.• Reforeste el talud y añadaestabilización en forma puntual (véasela Foto 13.10).• Tienda o reconstruya el talud.• Suba o baje el nivel del camino paraapuntalar el corte o retire peso deldeslizamiento, respectivamente.• Reubique el camino a un sitioestable.• Instale drenaje en el talud comopuede ser mediante zanjasimpermeables o extracción de aguapor medio de drenes horizontales.• Diseñe y construya contrafuertes(Foto 11.7), estructuras decontención, o anclajes en roca.

Las estructuras de contención sonrelativamente caras pero necesariasen zonas angostas y abruptas paraganar terreno para el camino o parasostener el cuerpo del terraplén delcamino sobre una ladera empinada,en lugar de hacer un corte grande dellado de la colina. También se puedenusar para la estabilización de taludes.

Foto 11.6 Compactación simple a mano, por detrás de un muro deroca. La compactación es importante en la parte posterior de cualquierestructura de contención o de un relleno.

Foto 11.7 Se puede usar ocasionalmente un contrafuerte de rocapermeable para estabilizar una zona de falla de talud en un corte.


Concreto

a .a .a .a .a . Tipos comunes de estructuras de contención.

CabezalesSeparador

Muro encofrado

Muro de gaviones

Muro de suelo reforzado

ParamentoSuelo reforzado

Ladrillo o mampostería Roca

Concreto reforzado

Pilotes “H"

Camino

Pilotes

Concreto con contrafuertes

Contrafuerte

Keys

Configuración para un muro deroca alto

Configuración para un muro de roca bajo

bbbbb..... Construcción típica de un muro de roca.

½ : 1 aVertical

Ancho(W)

ParaH = 0,5 m, W = 0,2 mH = 1,0 m, W = 0,4 mH = 1,5 m, W = 0,7 mH = 2,0 m, W = 1,0 m

Roca

Relleno deagregados

Roca Altura(H)± 70 cm

Hm

ax =

5 m

etro

s 1

2

0,7 H

0,3-0,5 m

Muros de gravedad

Figura 11.4 Construcción de varios tipos de estructuras de contención. (Adaptado de Gray & Leiser, 1982)


bbbbb..... Diseño estándar para estructuras de contención de gaviones de hasta 20 pies (6 metros)de altura, con relleno plano o inclinado (Adaptado de Gray and Lester, 1982).

No. deniveles

No. degabiones

(porunidad de

ancho)BH

1 3' 3" 3' 3" 1

2 6' 6" 4' 11" 11/2

3 9' 9" 6' 6" 2

4 13' 1" 8' 2" 21/2

5 16' 4" 9' 9" 3

6 19' 7" 11' 5" 31/2

Relleno con talud superficial de 1 1/2:1 (paramento escalonado)

6

B

1

H

4

2

1

5

6

3

1.5

H

20"

1

1

2

3

4

5

6

B

Relleno de superficie plana (paramento terso)

No. deniveles

No. degabiones

(porunidad de

ancho)BH

1 3' 3" 3' 3" 1

2 6' 6" 4' 3" 11/2

3 9' 9" 5' 3" 2

4 13' 1" 6' 6" 2

5 16' 4" 8' 2" 21/2

6 19' 7" 9' 9" 3

β = 34°

Nota: Las condiciones de carga corresponden a rellenos de arena limosa a grava. Para suelos más finos o arenosos,el empuje de la tierra sobre el muro aumentará y el ancho de la base del muro (B) deberá incrementarse para cadaaltura. El peso volumétrico del relleno es de = 110 pcf. (1.8 Tons/m3 ó 1 762 kg/m3)- Debe ser seguro contra volteamiento para suelos con una capacidad de carga mínima de 2 t/pie2 (19 500 kg/m2)- Para rellenos con supericie plana o inclinada, se puede usar un paramento plano o escalonado.

Figura 11.4 Continuación. (Adaptado de Gray & Leiser, 1982)


En la Figura 11.4a se presentainformación acerca de tipos comunesde muros de retención así comocriterios simples de diseño paramuros de roca (Figura 11.4b), enlos que el ancho de su base esgeneralmente 0,7 veces la altura delmuro (Foto 11.8). En la Figura11.4c se presentan diseños comunesde muros tipo gravedad a base degaviones y configuraciones de lasjaulas para diferentes alturas delmuro. Las estructuras de gavionesson muy populares para muros dehasta unos seis metros de alturadebido sobre todo a que se usa rocadisponible localmente y se necesitamucha mano de obra (Foto 11.9).Para el caso de muros bajos y altosen muchas zonas geográficas lasestructuras de Tierra EstabilizadaMecánicamente (MSE por sus siglasen inglés), o “Tierra Armada” son losmuros menos costosos disponibles

actualmente, son sencillos deconstruir y con frecuencia se puedeusar material granular de rellenoextraído en el sitio. Se construyencomúnmente usando capas degeotextiles o de malla de alambresoldado, colocadas entre capas desuelo de 15 a 45 cm de espesor conlo cual se agrega refuerzo a la tensión

Foto 11.8 Aplique métodos de estabilización física de taludes, talescomo muros de contención, rellenos reforzados o contrafuertes de rocaen caso necesario, en zonas con limitaciones de espacio o laderas muypronunciadas.

Foto 11.9 Generalmente se usan los gaviones como estructuras detención de baja altura tipo “de gravedad”, porque usan roca disponiblelocalmente y resultan relativamente baratas.

PRÁCTICAS QUEDEBEN EVITARSE• Construcción de cortes con

taludes verticales (excepto en suelosmuy bien cementados y en roca).• Localización de caminos donde el

pie del relleno termina en unabarranca. No use métodos decolocación de rellenos a volteo enladeras escarpadas adyacentes aarroyos.• Colocación de rellenos o de

materiales a volteo en laderas deterreno natural con inclinacionesmayores de 60%.• Localización de caminos en zo-

nas con inestabilidad natural oconocida.•Dejar los cortes, y particularmente

los taludes de terraplén, desnudos yexpuestos a la erosión.

al suelo (véase la Figura 6.3e). Confrecuencia, los pilotes H hincados olas tablestacas hincadas, con o sintirantes, constituyen los tipos de murode mayor aceptación ambientalporque causan menos alteracioneslocales que las estructuras degravedad o tipo MSE, las cualesrequieren una gran excavación para


PRÁCTICAS RECOMENDADAS• Usar construcción balanceada decorte y relleno en la mayoría de losterrenos para minimizar losmovimientos de tierra (Figura11.1a).

• Usar un sistema constructivo a basede terrazas en terrenos abruptos (másde 60%). Considerar la construcciónde un camino angosto de un solocarril con apartaderos de paso, paraminimizar la excavación (Figura11.1b).

• Construir taludes en corte en lamayor parte de los suelos usando unarelación de talud en corte de 3/4:1 a1:1 (horizontal a vertical) (Figura11.1). Dejar taludes en corte mástendidos en suelos granulares gruesosy en suelos no consolidados, en zonashúmedas y en suelos blandos o muyarcillosos. Usar taludes en corterelativamente planos (2:1 o mástendidos) en cortes de baja altura(<2-3 metros de alto), para ayudar apromover el crecimiento de lavegetación.

• Construir taludes en cortes de rocausando una relación de talud en cortede 1/4:1 a 1/2:1 (Figura 11.1).

• Usar cortes casi verticales (1/4:1 omás parados) únicamente en rocaestable o en suelos muy cementados,tales como ceniza volcánicacementada o suelo de granitointemperizado en el lugar, donde elriesgo de erosión superficial o dedesmoronamiento continuo de uncorte relativamente plano, sea grandey el riesgo de fallas locales en el corteempinado sea bajo.

• Donde se cuente con casos realesde larga duración, aplicar laexperiencia local, así como ensayes

y análisis ideales de materiales, paradeterminar el ángulo estable de cortepara un tipo de suelo en particular.

• Conducir el agua superficial(escurrimiento) hacia afuera de lostaludes de cortes y terraplenes.

• Colocar el desperdicio madererode la construcción y rocas a lo largodel pie de taludes de terraplenes(véase Diseño de caminos, Figura4.2). ¡No entierre el desperdiciomaderero en el terraplén!.

• Deshacerse del material deexcavación sobrante o no adecuadoen lugares que no vayan a causar ladegradación de la calidad del agua niotros daños a los recursos naturales.

• Construir rellenos con una relaciónde talud de terraplén de 1-1/2:1(horizontal a vertical) o más tendido.En la mayoría de los suelos un taludde terraplén de 2:1 o más tendidopromoverá el crecimiento devegetación (Figura11.2a). En suelostropicales con alto contenido dearcilla dentro de zonas muy lluviosas,un talud de terraplén de 3:1 esrecomendable.

• Compactar los taludes de terraplénen zonas sensibles o donde el rellenose construya con suelos erosionableso de mala calidad. Usarprocedimientos específicos deconstrucción tales comoapisonamiento con rodillos,colocación del relleno en capas (de15 a 30 cm de espesor), o uso deequipos de compactación específicoscuando estén disponibles (Figura11.2b).

• Retirar el material orgánicosuperficial, colocar una terraza al pie,y construir terrazas en la superficie

del terreno natural cuando las laderastengan una inclinación de entre 40 y60% antes de proceder a colocar elrelleno sobre el suelo original (Figura11.2b) con el fin de evitar una fallatipo “relleno de hendiduras” en elcontacto entre el suelo nativo y elrelleno. Si llegara a ocurrir una falladel relleno en un talud escarpado,hará falta para las reparaciones unaestructura de contención o un rellenoreforzado (Foto 11.10).

• Considerar la utilización de rellenosreforzados cuando un talud deterraplén de 1:1 se adapte al terrenonatural estable (véase la Figura11.2c). Usar rellenos reforzadoscomo una alternativa de bajo costoen comparación con las estructurasde retención.

• Aplicar medidas físicas ybiotécnicas de estabilización detaludes tales como estructuras decontención, contrafuertes, capas demaleza y drenaje, en caso necesariopara lograr taludes estables (Figuras11.3 y 11.4). Las estructuras decontención pueden estar formadaspor enrocamiento suelto, gaviones,concreto reforzado, pilotes,encofrados, tablaestacado, o murosde tierra estabilizada mecánicamentecon una gran variedad derevestimientos como geotextiles,malla de alambre soldado, madera,bloques de concreto o llantas (Foto11.11). El relleno en el respaldo delmuro se compacta generalmente al95% del peso volumétrico máximosegún la norma AASHTO T-99.

• Colocar las estructuras de retenciónúnicamente sobre buenos materialesde construcción, como puede se rocasana o suelos firmes locales (Foto11.12).


Foto 11.10 Falla del relleno deun camino en terreno escarpado,para el que ahora se requiere unaestructura de contención o unagran corte alto para alojar elcamino al rededor de la falla.

Foto 11.11 Muro de contenciónde tierra estabilizadamecánicamente (MSE), con la caraprotegida con llantas y con capasde refuerzo de geotextiles. Se usapara ganar terreno deconstrucción del camino en unazona con fallas en el terreno. Lasestructuras tipo MSE son amenudo las estructuras decontención menos carasdisponibles. También se usan amenudo muros de malla dealambre soldado.

Foto 11.12 Una estructura degaviones que fallará pronto debidoa la falta de una cimentaciónadecuada. Todas las estructurasde retención, ya sean MSE omuros de gravedad, requieren unabuena cimentación .

su cimentación. La mayor parte delos tipos de estructuras de retenciónproporcionadas por fabricantes sonestables internamente para el usoespecificado, las condiciones delsitio previstas y la altura establecida.La mayoría de las fallas de murosocurren como resultado de una fallade la cimentación. Por lo tanto lasestructuras deben colocarse sobreuna buena cimentación, como puedeser roca sana o suelo firme local.


Capítulo 12

MaMaMaMaMateriales parteriales parteriales parteriales parteriales para Caminos ya Caminos ya Caminos ya Caminos ya Caminos yBancos de MaBancos de MaBancos de MaBancos de MaBancos de Materialesterialesterialesterialesteriales

LOS CAMINOS RURALES se construyen generalmentede materiales locales que deben soportar avehículos ligeros, que quizá tendran que soportar

el tránsito de camiones de carga pesados. Además, debentener una superficie de rodamiento que, al estar húmeda,proporcione una tracción adecuada a los vehículos. Lasuperficie de los caminos con suelos locales tambiénconstituye un área expuesta que puede producircantidades importantes de sedimentos, sobre todo si tieneroderas (Foto 12.1).

Generalmente esrecomendable, y en muchos casosnecesario, agregar soporte adicionala la subrasante o mejorar lasuperficie natural del cuerpo delterraplén mediante materiales talescomo grava, suelo rocoso grueso,agregados triturados, cantosrodados, bloques de concreto, oalgún tipo de recubrimientobituminoso como riego de sello, oinclusive un pavimento asfáltico,como se muestra en la Figura 12.1.La superficie de rodamiento almismo tiempo mejora el apoyoestructural y reduce la erosión dela superficie del camino. Laselección del tipo de recubrimiento

“Seleccione materiales de calidad para el camino, que sean durables, biengraduados y que tengan buen desempeño en el camino. Mantega un buen

control de calidad.”

Capítulo 12 M

aM

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ate

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depende del volumen de tránsito, de los sueloslocales, de los materiales disponibles, de lafacilidad de mantenimiento y, a final de cuentas,del costo.

Existe una gama de opciones para mejorar lacapacidad estructural de la calzada en zonas desuelos blandos o de subrasantes pobres. Entreellas se pueden considerar generalmente lassiguientes:

Foto 12.1 Foto 12.1 Foto 12.1 Foto 12.1 Foto 12.1 Camino con roderas causadas ya sea por un suelo blandode subrasante o por drenaje inadecuado del camino (o ambos).


a. Suelo Nativo

b. Agregados

c. Agregados y Capa deBase

d. Empedrados

e.Bloques de Concreto

f. RecubrimientoAsfáltico

g. Plantilla típica de uncamino recubierto conagregados

— Suelo Nativo (en el lugar)

— Agregado superficial triturado o grava— Suelo Nativo

— Suelo Nativo

— Agregado superficial triturado o grava

— Base de agregados

— Bloques de concreto

— Suelo Nativo

— Arena

— Suelo Nativo

— Arena

— Empedrado

— Base de Agregados

— Pavimento asfáltico

— Subbase de Agregados (Opcional)

— Suelo Nativo

Talud delterraplén Superficie de

rodamiento Cuneta

FFFFFigurigurigurigurigura 12.1 a 12.1 a 12.1 a 12.1 a 12.1 Tipos de revestimientos usados comúnmente para superficies de caminos rurales.


• Agregar material de mayorresistencia y calidad sobre el sueloblando, como puede ser una capa degrava o de agregado triturado;

• Mejorar el suelo blando en el lugar(in situ) al mezclarlo con aditivosestabilizadores tales como cal,cemento, asfalto o productosquímicos;

• Cubrir o proteger el suelo blandocon materiales tales como geotextileso piezas de madera (camino detroncos);

• Remover el suelo blando o pobre ysustituirlo por un suelo de alta calidado por material rocoso;

• Limitar el uso del camino duranteperiodos de clima lluvioso que escuando los suelos arcillosos sereblandecen;

• Compactar el suelo local paraaumentar su peso volumétrico y suresistencia; y

• Mantener el suelo sin humedadmediante un drenaje efectivo de lacalzada o encapsulando al suelo paramantener el agua alejada de él.

Se pueden usar diversosmateriales para estabilización talescomo aceites, cal, cementos, resinas,lignina, cloruros, enzimas y productosquímicos con el propósito de mejorarlas propiedades físicas del suelo enel lugar. Pueden resultar muyredituables en cuanto a costo enzonas donde el agregado u otrosmateriales sean difíciles de conseguiro resulten caros. El mejor materialpara estabilización de suelos que sepuede usar depende del costo, tipode suelo, comportamiento yexperiencia local. Con frecuencia senecesitarán secciones de prueba paradeterminar el producto que sea el másadecuado y el más efectivo con

respecto al costo. Sin embargo, paramuchos estabilizadores de sueloseguirá haciendo falta un cierto tipode superficie de rodamiento. Unasuperficie estabilizada de rodamientomejora la tracción y ofrece proteccióncontra la erosión así como un apoyoestructural.

La grava, la roca de pedreras, oel agregado triturado son losmateriales más comunes paramejorar la superficie de rodamientoque se usan en la construcción decaminos de bajo volumen de tránsito.(Foto 12.2). A veces se usanagregados pero únicamente comomaterial de “relleno” de roderas, peroes más recomendable colocarlocomo una sección estructuralcompleta, como se ilustra en la Figura12.2. El agregado para la superficiede rodamiento del camino debecumplir con dos funciones básicas:(1) Debe tener calidadsuficientemente alta y el grosorsuficiente para proporcionar apoyoestructural para el tránsito, así comopara evitar la formación de roderas;y (2) Debe estar bien graduado y

mezclarse con suficiente cantidad definos, de preferencia con ciertaplasticidad, para evitar eldesmoronamiento y la formación deondulaciones.

El espesor necesario delagregado varía típicamente entre 10y 30 cm, dependiendo de laresistencia del suelo, del tránsito y delclima. En las referencias selectas sepueden encontrar los procedimientospara el diseño específico deespesores de agregados. Encima desuelos muy blandos (CBR de menosde 3) el espesor de los agregados sepuede reducir mediante el uso de unrefuerzo de la subrasante a base deun geotextil o de una geored. Por otrolado, las capas de geotextil resultanbenéficas sobre suelos blandos paraseparar el agregado del suelo, paramantener al agregado sincontaminación, y para alargar la vidaútil del agregado.

En la Figura 12.3 se presentanalgunas de las propiedades físicas yarreglos de diferentes mezclas desuelo y agregado, en primer términosin finos (ningún material pasa la malla

Foto 12.2 Estabilice la superficie de la calzada con roca triturada (ocon otro tipo de revestimiento) en gradientes empinados, zonas consuelos blandos o erosionables.


Como agregado para la superficie, use rocatriturada, grava o fragmentos de roca menoresde 3 cm con finos.

Si no se cuenta con rocatriturada o grava, use suelogrueso, troceados de madera oestabilizadores de suelos.

0-30 cm min.

10-30 cm

POBRE

MEDIOCRE– ADECUADO

LO MEJOR

a. Cantidad mínima deagregados para llenar lasroderas, a medida queéstas se producen.

b. Roderas rellenadas, másuna capa de entre 10 y 15cm de espesor deagregados.

c. Se coloca una secciónestructural completa sobreuna subrasante compactada yrellenada.

Superficie de agregados oRecubrimiento asfáltico

Capa de base de agregados o deroca limpia triturada (tamaños de 5 a

10 cm o menores)

Figura 12.2 Figura 12.2 Figura 12.2 Figura 12.2 Figura 12.2 Opciones utilizando agregados para evitar las roderas


Figura 12.3Figura 12.3Figura 12.3Figura 12.3Figura 12.3 Estados físicos de mezclas de suelos y agregados. (Adaptado de Yoder andWitczak, 1975)

Agregado sin Finos

• Contacto entre granos

• Densidad variable

• Alta permeabilidad

• No susceptible alcongelamiento

• Alta estabilidad estandoconfinado. Baja, si no loestá

• No es afectado por elagua

• Difícil de compactar

• Se desmorona fácilmente

Agregado conSuficientes Finos para

Máxima Densidad

• Contacto entre granos,con mayor resistencia a ladeformación

• Aumenta hasta alcanzar ladensidad máxima

• Baja permeabilidad

• Susceptible alcongelamiento

• Relativamente altaestabilidad en condicionescon y sin confinamiento

• No es muy afectado porlas condiciones adversasde agua

• Moderadamente fácil decompactar

• Buen desempeño encaminos

Agregado con AltoPorcentaje de Finos

(> 30 %)

• Se destruye el contacto entregranos; el agregado “flota”dentro del suelo

• Dismunución de la densidad

• Baja permeabilidad

• Susceptible al congelamiento

• Baja estabilidad y bajaresistencia

• Lo afecta mucho el agua

• Fácil de compactar

• Se vuelve polvo fácilmente



Figura 12.4 Intervalos de variación de la granulometría para amteriales de revestimeinto de caminos ysus características de comportamiento. (Adaptado de R. Charles, 1997 and the Association of AsphaltPaving Technologists)

• Operaciones de construcción o usointensivo durante periodos húmedoso lluviosos en caminos con superfi-cies de rodamiento construidas consuelos arcillosos o de grano fino, queforman roderas.• Dejar que se formen roderas ybaches de más de 5 a 10 cm deprofundidad en la superficie de

rodamiento.• Estabilización de la superficie delcamino usando enrocamiento gruesocon fragmentos mayores de unos 7,5cm. Es difícil circular sobre rocagruesa y se dificulta mantenerestabilizada la superficie derodamiento, y además, daña lasllantas.

• Uso de materiales de recubrimientoconstituidos por suelos de grano fino;empleo de roca blanda que sedegradará hasta convertirse ensedimentos finos; o uso de rocagruesa limpia mal graduada que seva a erosionar, a desmoronar o aformar ondulaciones.

Número de Malla - U.S. Estándar

No se recomienda

Demasiado Fina

Fino, sensible a la humedad

blando al humedecerse, form

a roderas

y polvo. Bueno para tránsito ligero

Se recomienda com

o agregado para capa de

rodamiento. Ideal com

o revestimiento

(aceptable en zonas de subtropicales a áridas)Se recomienda como agregado para capas

de base. Estable al confinarse (aceptable

en zonas húmedas tropicales)

Mezcla gruesa y áspera; la circulación

sobre ella es desigual. Se desmorona

No se recomienda

Demasiado gruesa

Distribución GranulométricaP

orc

enta

je d

e fi

no

s en

pes

o (%

qu

e p

asa)

Tamaño de la Partícula (mm)

GRAVA

Gruesa

NOTA: Los intervalos de variación de la granulometría son aproximados.Los mejores materiales para revestimiento de la base del camino son bien graduados, tienen granulometrías paralelas a las curvasarriba mostradas, y caen cerca de la curva “ideal” a la mitad de los intervalos de variación de la granulometría que se muestran.

Tamaño de la abertura en pulgadas

Análisis de MallasP

orcen

taje de g

rueso

s en p

eso

Fina Gruesa FinaMedia

ARENALIMO



No. 200, con tamaño de 0,074 mmde abertura), luego con un porcentajeideal de finos (6-15%), y finalmentecon exceso de finos (más de 15 a30%). En la Figura 12.4 se muestranlos intervalos típicos de granulometríade los agregados usados en laconstrucción de caminos, la forma enque los materiales, variando de

gruesos a finos, se comportan mejoren la construcción de un camino, ylas limitaciones aproximadas a losintervalos de variaciónrecomendables para la granulometría.Se puede observar que el porcentajedeseable de finos en un agregadopuede resultar sensible al clima, omedio ambiente del camino. En

regiones semiáridas a desérticas, unporcentaje relativamente alto definos, del orden del 15 al 20%, conplasticidad moderada, es lo másrecomendable. En un ambiente“húmedo” muy lluvioso, tal como elde regiones tropicales, costeras,montañosas o selváticas, unporcentaje bajo de finos,

• Estabilizar la superficie de la calzadaen el caso de caminos que formanroderas o que se desmoronanexcesivamente. Entre las técnicas máscomunes de estabilización superficialse incluye la colocación de una capade agregado triturado de entre 10 y15 cm de espesor; de materialesrocosos extraídos de pedrera ocribados (Foto 12.4); deempedrados; de recortes de maderao de desperdicio vegetal fino deexplotaciones forestales; o de suelosmezclados y estabilizados concemento, asfalto, cal, lignina,cloruros, productos químicos, oenzimas.

• Para el caso de tránsito pesadosobre suelos blandos de lasubrasante, usar una sola secciónestructural gruesa formada por unacapa de agregado pétreo de cuandomenos 20 a 30 cm de espesor.Alternativamente, usar una secciónestructural consistente en una capade 10 a 30 cm de agregado pétreopara base o de roca gruesafracturada, recubierta por una capade entre 10 y 15 cm de espesor deagregado para superficie derodamiento revestido(Figura 12.2).Observe que los suelos tropicalesblandos con alto contenido de arcillay las cargas por llanta de vehículospesados pueden hacer necesaria unasección estructural de mayor espesor.

El espesor estructural necesario esfunción del volumen de tránsito, delas cargas y del tipo de suelo, ydebería determinarse idealmentemediante experiencia local o conpruebas, como puede ser el uso dela prueba CBR (California BearingRatio o Valor Relativo de Soporte).

• Mantener un gradiente transversalde 2-5% en el camino con pendienteshacia adentro, hacia afuera o concoronamiento para desalojarrápidamente el agua fuera de lasuperficie del camino ( Figura 7.1).• Nivelar o dar mantenimiento a lasuperficie de la calzada antes de quese produzcan baches, ondulacioneso roderas importantes (Figura 4.5).

• Compactar el material del terraplén,el material de superficie derodamiento o el agregado durante laconstrucción y el mantenimiento paralograr una superficie del caminodensa y tersa a la vez con lo cual sereduce la cantidad de agua que sepuede infiltrar en el camino (Foto12.5).

• Estabilizar “puntualmente” las zonashúmedas locales y las áreas blandascon una capa de entre 10 y 15 cm dematerial grueso rocoso. Agregar másroca en caso necesario (Figura12.2).

• Estabilizar la superficie del camino

en zonas sensibles cercanas a arroyosy en cruces de drenaje a fin deminimizar la erosión de la superficiede rodamiento.

• Controlar el exceso de polvo en elcamino con agua, aceites, otroceados de madera, o use otro tipode eliminadores de polvo.

• Mezclar el agregado grueso con unsuelo fino altamente arcilloso (cuandoesté disponible) para producir unmaterial satisfactorio combinado parala calzada que sea grueso y a la vezbien graduado con 5 a 15% de finoscomo ligantes (Figura 12.3).

• Aplicar medidas de control decalidad del proyecto de construcción,mediante la observación visual y elmuestreo y ensaye de los materiales,para alcanzar densidadesespecificadas y materiales de calidadbien graduados para el camino (Foto12.6).

• En el caso de caminos de más altasespecificaciones y de mayoresvolúmenes de tránsito (colectores,principales o secundarios) usemateriales adecuados y redituablesen cuanto a costo para superficies derodamiento como pueden ser aceites,cantos rodados, bloques depavimentación (Foto 12.7),tratamientos superficiales asfálticos(riegos de sello) (Foto 12.8), ypavimentos de concreto asfáltico.


F o t o 1 2 . 3 Un camino connecesidad de mantenimiento ysuperficie de rodamiento. Agregueestabilización en la superficie derodamiento o apliquemantenimiento con nivelación yconformación de la superficie,para eliminar las roderas y baches,antes de que aumenten los dañosimportantes al camino, para lograrun buen drenaje superfial delcamino y definir el cuerpo delterraplén.

Foto 12.4 Se puede usar un rodillocon nervaduras para producir ma-terial superficial adecuado,cuando la roca gruesa searelativamente blanda. Despuésnivele y compacte el agregado dela superficie de calzada, paraalcanzar una superficie derodamiento densa, lisa y biendrenada.

Foto 12.5 La compactación delsuelo y de los agregados esgeneralmente la forma más baratade mejorar la resistencia y eldesempeño de los materiales. Lacompactación resulta útil y esredituable en cuanto a costos,tanto para mejorar la estabilidadde los terraplenes de relleno,como para la superficie derodamiento.


Foto 12.6 Uso de un “ densímetronuclear ” para verificar ladensidad del agregado. Use con-trol de la calidad durante laconstrucción, tales como pruebasde granulometría y de pesovolumétrico, entre otras, paralograr las propiedades esperadasde los materiales, para el proyectoen cuestión.

Foto 12.7 Los bloques de con-creto (Adoquines) o empedradosofrecen una alternativaintermedia a las superficies derodamiento de agregados o depavimento. Estos materialesrequieren de mucha mano de obrapara colocarlos y darlesmantenimiento, pero resultan muyredituables en cuanto a costos, enmuchas regiones.

Foto 12.8 Compactación de unasuperficie con posterior riego desello. Se puede usar una granvariedad de materiales derecubrimiento, dependiendo de sudisponibilidad, costo ydesempeño.


comprendido entre 5 y 10%, esdeseable para evitar la formación deroderas y para mantener estable a lasuperficie de rodamiento del camino.Idealmente el agregado para lasuperficie de rodamiento es duro,triturado o tamizado hasta alcanzartamaños máximos de 5 cm y está biengraduado para lograr la densidadmáxima. Contiene entre 5 y 15% deligante arcilloso para evitar eldesmoronamiento, y tiene un Índicede Plasticidad de entre 2 y 10. Lacapa superficial aplicada al caminodebe recibir mantenimiento a fin deevitar la formación de roderas y deprotegerla contra la erosión. Puedetener lugar un deterioro significativodel camino cuando no es posiblecontrolar la ocurrencia de roderas,desmoronamientos, ondulaciones oerosión superficial (Foto 12.3). Sepueden reducir en gran medida losdaños si se restringe el uso del caminodurante la temporada de lluvias encaso que la operación del caminopermita la aplicación de esta medida.

La compactación es quizá elmétodo más eficiente en cuanto acosto para mejorar la calidad(resistencia e impermeabilidad) de lascapas de suelo de subrasante y paramejorar el comportamiento de lacapa superficial de agregados. Porlo tanto, la compactación resulta útilpara proteger la inversión en losagregados para el camino, paramaximizar su resistencia, paraminimizar la pérdida de finos, y paraevitar el desmoronamiento. Por otrolado, el comportamiento del caminoha sido excelente en algunas regionessemiáridas mediante el uso demateriales locales mezclados, normasmuy estrictas de compactación, y unamembrana impermeable como puedeser un riego de sello asfáltico.

La compactación puede lograrsecon el menor esfuerzo si el suelo oagregado está bien graduado y siestá húmedo. Idealmente, debe estárcerca del “Contenido Óptimo deHumedad”, como es determinado enpruebas como las de densidad dehumedad “Proctor”. Los suelosexpansivos deben ser compactadosen el lado húmedo del óptimo. Lacompactación a mano puede serefectiva, pero solo cuando se realizaen capas delgadas (2-8 cm) eidealmente con un contenido dehumedad con un porcentaje un pocomás alto del óptimo.

El mejor equipo para compactarsuelos granulares y agregados es unrodillo vibratorio. Un rodillo de patade cabra es más efectivo en suelosarcillosos. Un rodillo de tambor lisode acero es ideal para lacompactación de la superficie derodamiento. Placas vibratorias o“wackers”, son ideales en espaciosconfinados. Ningún equipo es idealpara todo tipo de suelos, pero elmejor equipo para todo tipo deprópositos en los trabajos decompactación en la mayoría de lossuelos mixtos, es un rodillo de llantasneumáticas, que proporciona unabuena compactación en una ampliagama de tipos de suelos, desdeagregados hasta suelos cohesivoslimosos.

Bancos de materiales

El uso de fuentes deabastecimiento de materiales locales,tales como bancos de préstamo ypedreras, puede dar lugar aimportantes ahorros en los costos deun proyecto, en comparación con elcosto de acarreo desde fuenteslejanas (generalmente comerciales).Sin embargo, la calidad del material

de bancos de préstamo o depedreras debe ser la adecuada. Lasfuentes pueden ser afloramientos deroca cercanos o depósitos de materialgranular, adyacentes al camino, odentro del derecho de vía. Elensanchamiento del camino o elabatimiento de la pendiente delcamino en zonas rocosas fracturadaspueden producir buenos materialesde construcción en una zona que yaestá afectada por las actividades deconstrucción. La excavación yproducción de roca se puede hacera mano (Foto 12.9), o mediante eluso de diferentes tipos de equipos,tales como cribas o trituradoras. Eluso de materiales locales de costorelativamente bajo puede traer comoresultado la aplicación de mayoresextensiones de superficie derodamiento y de mejor protección detaludes con roca ya que los materialesestán muy a la mano y no son caros.Sin embargo, los materiales de bajacalidad implicarán un mayormantenimiento del camino y puedentener un comportamiento pobre.

En general, los bancos depréstamo y las pedreras puedenproducir impactos negativosimportantes, incluyendo laproducción de sedimentos de un áreagrande desgastada por erosión, uncambio en el uso del suelo, impactosen la vida silvestre, problemas deseguridad, e impactos visuales. Espor ello que la planeación del sitio deuna pedrera, su ubicación y suexplotación deberían generalmentellevarse a cabo en combinación conun Análisis Ambiental para determinarla idoneidad del sitio y laslimitaciones. Se debe preparar un Plande Desarrollo de Bancos paracualquier explotación de pedreras ode bancos de préstamo a fin de


F o t o 1 2 . 9 Explote pedreras ybancos de préstamo (fuentes deabastecimiento de materiales)cercanos al sitio del proyecto,siempre que esto sea posible.Puede resultar adecuado hacerloa mano o con máquinas,dependiendo de las condicionesdel sitio y del ritmo de producción.

F o t o 1 2 . 1 0 Las pedreras ybancos de préstamo puedenproporcionar un recursoexcelente y relativamente baratocomo fuente de materiales para elproyecto. Un sitio de explotaciónpuede sólo necesitar unaexcavación simple, cribado otriturado, para producir losmateriales necesarios. Controle eluso de la zona con un Plan deDesarrollo de Bancos.

definir y controlar el uso del sitio yde los materiales que se van a extraer.En un plan típico de desarrollo sedefine la ubicación del depósito demateriales; el equipo de trabajo, lasáreas de almacenamiento y deextracción (Foto 12.10); los caminosde acceso; los límites de lapropiedad; los recursos hídricos; lageometría final del banco y de lostaludes circundantes; etc. Laextracción de los materiales del bancopuede dar lugar a importantescambios a largo plazo en el uso del

suelo, por lo que se necesita un buenanálisis del sitio.

Los depósitos fluviales de gravaso los depósitos de terrazas de ríosgeneralmente se usan como bancosde materiales. Idealmente, losdepósitos en los arroyos o en los ríoso cercanos a éstos no deberánusarse. La extracción de grava encauces de arroyos con corrientepuede causar daños importantes a lavía fluvial, tanto en el lugar comoaguas abajo (o aguas arriba) del sitio.Sin embargo, puede ser razonable

retirar ciertos materiales del canalprevio estudio adecuado del sistemafluvial y teniendo cuidado en laoperación. Algunos depósitos enbarras de grava o en terrazas puedenresultar adecuados como bancos demateriales, sobre todo si están porencima del canal activo. El equipo nose debe operar dentro del agua.

La regeneración del sitio es porlo general necesaria una vez concluidala extracción de los materiales, y larehabilitación deberá formar parteintegral del desarrollo del sitio. El




• Operaciones de extracción degravas dentro del cauce delarroyo y sobre todo el trabajocon equipos dentro del arroyo.

• Explotación de fuentes deabastecimiento de materiales sin

planeación y sin poner en prácticamedidas de recuperación.

• Uso de materiales de baja calidad,cuestionables o no probados sin unainvestigación y ensaye previos.

.

trabajo de regeneración se deberíaidentificar y definir en un Plan deRecuperación de Bancos. El trabajode rehabilitación puede incluir laconservación y la colocación de unanueva capa vegetal, lareconfiguración del banco, lareforestación, el drenaje, el controlde la erosión y las medidas deseguridad. Con frecuencia debentomarse en cuenta aspectos como eluso provisional del sitio, la clausura yel nuevo uso en el futuro. Un sitio sepuede explotar durante muchos años,pero se puede clausurar entreproyectos, por lo que es posiblellegar a necesitar actividadesprovisionales de recuperación. Laszonas de préstamos a los lados delcamino se usan comúnmente comofuentes de abastecimiento cercanasy económicas de materiales (Foto12.11). Estas zonas deberían estaridealmente ubicadas fuera de la vistadel camino y en ellas también hacefalta el trabajo de recuperacióndespués de su explotación.

La calidad del material localpuede ser variable o marginal, y parausar materiales locales con frecuenciase necesita un proceso adicional ocontrol de calidad. Material de bajacalidad se puede producir a un costomucho menor que el de materialdisponible comercialmente, pero sucomportamiento no será tan bueno.Se tendrán que separar las zonas conbuenos materiales de las que tienenmalos materiales. Sin embargo, el usode materiales locales puede ser muyrecomendable y redituable, en cuantoa costos.

• Explotar localmente bancos depréstamo, pedreras y fuentes deabastecimiento de materiales engreña siempre que resulte prácticoen el sitio de un proyecto.Asegurarse de que se ha llevado acabo un Análisis Ambiental para elestablecimiento de nuevas fuentes deabastecimiento de materiales.

• Usar un Plan de Desarrollo deBancos para definir y controlar el usode materiales locales. En un Plan deDesarrollo de Bancos se deberíaincluir la ubicación del sitio, laextensión de la explotación, laexcavación, las áreas dealmacenamiento y de trabajo, lageometría del banco, el volumen dematerial utilizable, las limitaciones delsitio, una vista en planta, lassecciones transversales de la zona,etc. En el plan se deberían tambiénconsiderar las clausurasprovisionales o temporales así comolas operaciones futuras.

• Preparar un Plan de Recuperaciónde Bancos en combinación con laplaneación del banco paradevolverle a la zona otros usosproductivos en el largo plazo. En unPlan de Recuperación de Bancos sedebería incluir información como lade conservación y reaplicación de lacapa vegetal, la configuración final,las necesidades de drenaje, lareforestación y las medidas decontrol de erosión (Foto 12.12).

• Reconfigurar, reforestar y controlarla erosión en bancos de préstamo alos lados del camino para minimizarsus impactos visuales y ambientales(Figura 12.5). De preferencia,localizar las fuentes deabastecimiento de materiales, ya seadentro del derecho de vía del caminoo fuera de la vista de la calzada.

• Mantener el control de calidad delproyecto mediante ensayes demateriales para garantizar laproducción de materiales de calidadadecuada en pedreras y en bancosde préstamo.


Prácticas adecuadas para la explotación de pedreras

Prácticas no adecuadas para la explotación de pedreras

• Oculte la zona de la salida de la vista del camino• Deje taludes suaves• Reconfigure y nivele la zona• Deje zonas de vegetación• Siembre y aplique cubiertas de vegetación en la zona• Use medidas de control del drenaje• Restituya la capa de suelo vegetal

¡Lo que debe hacerse!

Ubicación ideal y secuencia de excavación

4

12

3

• Dejar expuestas zonas abiertas extensas• Dejar la zona desgastada por la erosión• Dejar taludes verticales o escarpados

Cam

ino

Ubique las zonas de préstamo fuera de la vista del camino.(NOTA: La altura segura de excavación de una ladera dependerá del tipo de suelo. Mantenga eltalud excavado de baja altura, con cierta pendiente o terrazas, para fines de seguridad.)

FFFFFigurigurigurigurigura 12.5 a 12.5 a 12.5 a 12.5 a 12.5 Buenas y malas prácticas para la explotación de pedreras a los lados del camino.(Adaptado de Visual Quality Best Management Practices for Forest Management in Minnesota, 1996)

¡Lo que no debe hacerse!


Foto 12.12 Un banco de préstamo que ha sido rehabilitado y reforestado.Reconfigure, drene y restaure los bancos de préstamo y las pedreras, una vezque se han explotado los materiales útiles y el uso de la zona ha terminado.

Foto 12.11 Esta zona de préstamo al lado del camino carece de control deldrenaje y de la erosión. El desarrollo de pedreras a un lado del camino puederesultar económico y útil, pero las áreas deben esconderse si es posible, y lazona deber rehabilitarse una vez conluido el proyecto.


Capítulo 13

ContrContrContrContrControl de la Erol de la Erol de la Erol de la Erol de la Erosiónosiónosiónosiónosión

EL CONTROL DE LA EROSIÓN es fundamental para laprotección de la calidad del agua (Foto 13.1).Las prácticas de estabilización de suelos y de

control de la erosión son necesarias y se deberían usar enzonas donde el suelo esté expuesto y la vegetación naturalresulte inadecuada. El terreno desgastado por erosióndebería cubrirse, típicamente con pasto de semilla y conalguna forma de esteras o de cubierta vegetal. Estoayudará a prevenir la erosión y elarrastre subsecuente de sedimentoshacia los arroyos, lagos y humedales.Este desplazamiento de lossedimentos puede ocurrir durante laconstrucción del camino y despuésde ésta, posterior al mantenimientode la vía, durante actividades deexplotación minera o forestal,mientras el camino está en uso (estáactivo). Si un camino se cierra perono se estabiliza, o como resultadode prácticas inadecuadas deadministración de la tierra cerca delcamino (Foto 13.2). En términosgenerales, la mitad de la erosión deuna operación de tala de árboles, porejemplo, proviene de los caminos.Además, la mayor parte de laerosión ocurre durante la primera

“Control de la erosión: una de las mejores y de las más baratasmedidas para proteger el camino y el medioambiente. ¡Hágalo!”

Capítulo 13 C

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temporada de lluvias posterior a la construcción.Las medidas de control de la erosión necesitan

ponerse en práctica inmediatamente después determinada la construcción y cada vez que hayauna alteración en la zona. Los modelos depredicción de la erosión tales como el WEPP(Water Erosion Prediction Project) o el USLE(Unified Soil Loss Equation) se pueden aplicar

Foto 13.1Foto 13.1Foto 13.1Foto 13.1Foto 13.1 No deje las zonas alteradas o desgastadas por la erosiónexpuestas a la lluvia y escurrimientos. Emplee medidas de controlde la erosión para proteger la zona y cuidar la calidad del agua.


Foto 13.2 Erosión producida en un talud adyacente a una carretera,debida a la falta de vegetación o a un inadecuado de uso del suelo.Observe que la vegetación está evitando la erosión junto a la carretera.

para cuantificar la erosión y paracomparar la efectividad de diversasmedidas de control de la erosión. Elflujo de agua concentrado puedeiniciarse como un flujo laminarpequeño, producir riachuelos, yeventualmente dar lugar a la formaciónde una barranquilla importante (véaseel Capítulo 14).

Entre las prácticas de control dela erosión se incluye el acorazamientode la superficie y la cobertura delterreno con redes (Foto 13.3),material vegetal o desperdicio vegetal(Foto 13.4), roca, etc.; la instalaciónde estructuras para el control delagua y de los sedimentos; lacolocación de cubierta vegetal, lasiembra de pasto y diversas formasde reforestación, como se aprecia enlas Figuras 13.1 a 13.4. Para elcontrol efectivo de la erosión hay queponer atención especial a los detallesy para el trabajo de instalación hacefalta inspección y control de calidad.Mediante los métodos físicos, talescomo cunetas acorazadas (Foto13.5), bermas, troceados de madera,esteras de protección del terreno y

barreras contra azolves o sedimentos(Foto 13.6), se controla o se encauzael flujo del agua, se protege a lasuperficie del terreno contra laerosión, o se modifica la superficiedel suelo para hacerla más resistentea la erosión (Foto 13.7). Losmétodos de vegetación en los quese emplean pastos, maleza y árboles,ofrecen cobertura al terreno,

resistencia producida por las raíces,y protección del suelo con vegetación“natural” económica y estética, almismo tiempo que ayudan a controlarel agua y a promover la infiltración(Foto 13.8). Idealmente, lavegetación debería seleccionarse porsus buenas propiedades decrecimiento, resistencia, coberturadensa del terreno, y raíces profundaspara estabilización de taludes. Lasespecies locales nativas que tenganlas propiedades antes mencionadasse deberían usar preferentemente. Sinembargo, ciertos pastos como el tipoVetiver, se han usado ampliamente entodo el mundo debido a sus fuertes yprofundas raíces, su adaptabilidad ysus propiedades no agresivas (Foto13.9). Los métodos biotécnicos(tales como capas de maleza, estacasvivas y arbustos en hilera) ofrecenuna combinación de estructuras convegetación para impartir protecciónfísica así como un apoyo adicional alargo plazo para las raíces y aspectosestéticos (Foto 13.10).

Un Plan de Control de laErosión y el empleo de medidas de

Foto 13.3 Cubra los taludes de terraplenes, sitios de trabajo y otrasáreas expuestas del suelo con paja, redes roca u otro tipo de materiales,a fin de proteger el terreno y promover el crecimiento de la vegetación.


A. Descripción del Proyecto1. Objectivos del proyecto2. Ubicación del proyecto3. Descripción del ambiente local

B. Planeación1. Análisis del sitio

a.Clima y microclimab.Opciones de vegetaciónc.Suelos y fertilidad

2. Desarrollo del plan de reforestacióna.Especies de plantas adecuadasb.Preparación del suelo y del sitioc.Estética vs. necesidades de control de la erosiónd.Uso de especies “Nativas” locales

C. Implementación1. Métodos de cultivo — Estacas y transplantes

a.Herramientas y materialesb.Agujeros y métodos para sembrar

2. Métodos para sembrar —Semillas y cubiertas vegetalesa.Siembra al voleo, a mano o siembra hidráulicab.Perforación en seriec.Tipo / Cantidad de semillad.Tipo / Cantidad de cubierta vegetal y de fertilizantee.Fijación de la cubierta con tachuelas o redes

3. Protección de las plantasa.Jaulas de alambre alrededor de las plantasb.Cercas alrededor de todo el sitio

4. Mantenimiento y cuidado después de la siembraa.Riegob.Control de plagasc.Fertilización

5. Métodos biotécnicos para sembrara.Juncosb.Capas de maleza o esteras de malezac.Estacas vivas

D. Obtención de plantas y manejo de materiales para plantas1. Programación y planeación

a.Siembra en otoño o en primaverab.Siembras en verano

2. Tipos de materiales para plantasa.Estacasb.Tublingsc.Otras plantas de maceta

3. Endureceimiento y sostenimeinto de plantas (Aclimatación)4. Manejo de plantas vivas y de estacas


Elementos Clave de un Plan de Control de la Erosión y deReforestación para Proyectos de Construcción de

Caminos

control de la erosión deberían formarparte integral de cualquier proyectode construcción de caminos o deexplotación de recursos. La mayoríade las zonas alteradas, incluyendoplataformas de carga, patios dealmacenamiento durante laconstrucción, caminos de arrastre,rellenos de caminos, algunos cortespara caminos, cunetas de drenaje,bancos de préstamo, la superficie delcamino y otras áreas de trabajo,deberían recibir tratamiento paracontrolar la erosión. Resulta másredituable en cuanto a costos y másefectivo prevenir la erosión quereparar el daño o retirar el sedimentode los arroyos, lagos o aguassubterráneas.

Entre los elementos de un Plande Control de la Erosión y deReforestación, se incluye la ubicacióny las condiciones climáticas delproyecto; los tipos de suelos; el tipode medidas de control de la erosión;la programación de la aplicación delas medidas de control de la erosióncon vegetación; el origen de lassemillas y de las plantas; los métodosde siembra, etc. En la Tabla 13.1 sepresentan los variados aspectos deplaneación, implantación y cuidadoque intervienen en un plan de controlde la erosión para proyectos decaminos.

PRÁCTICAS QUEDEBEN EVITARSE• Alteración innecesaria degrandes extensiones.• Dejar sin protección contra laerosión al suelo nativo después deuna nueva construcción o de haberalterado el terreno.• Movimientos de tierras yactividades de construcción decaminos durante periodos de lluviao en el invierno


Semilla depasto ycubiertavegetal

Base delcamino,revestida conagregados

Antiguaplataforma decarga o sitio detrabajo

Cuenca decaptación desedimentos

Desperdiciomaderero de talade árboles omaterial leñoso,extendido entoda la zona

Entre los diversos controles de la erosión con cubiertasvegetales, se incluye la siembra de semillas de pasto ypaja, de pastos y otros tipos de cubiertas, vegetación,

rocas, desperdicio maderero, troceados de madera y hojas.

Vegetación conraíces profundaspara estabilizaciónde taludes

Desperdiciomaderero

Pastos

Revestimiento de agregados para el caminoo escarificación, siembra de pasto ycolocación de cubierta vegetal para

caminos cerrados

Cubierta vegetal del terreno

Pastos u otro tipode vegetación

Sección Transversal

Vista en Perspectiva

Barreras vivas,siguiendo el contorno

Figura 13.1 Figura 13.1 Figura 13.1 Figura 13.1 Figura 13.1 Uso de vegetación, material leñoso y roca para controlar la erosión y para proteger elterreno. (Adaptado de Wisconsin’s Forestry BMP for Water Quality, 1995)


P h o t o 1 3 . 4 Zona de trabajoalterada y cubierta conmateriales leñosos, comomaleza del desmonte odesperdicio vegetal de laexplotación forestal. Asegúresede que el material estáaplastado firmemente contra elterreno.

Foto 13.5 Cuneta a un lado delcamino, acorazada con rocasbien graduadas para el controlde la erosión.

Foto 13.6 Barreras de controlde sedimentos, barreras devegetación viva o barreras demaleza, se pueden usar paracontrolar el arrastre desedimentos sobre los taludes(véase también la Foto 6.6).


F o t o 1 3 . 7 Protección deenrocamiento, colocada sobre eltalud de un relleno de sueloerosionable adyacente a un ar-royo, que se usa para un controldurable y permanente contra laerosión.

Foto 13.8 Pasto de semilla ycubierta vegetal (capas paraprotección de semillas y pararetención de la humedad)aplicados a la superficie delterreno natural, para promoverel crecimiento de pasto sobre zo-nas desgastadas, caminoscerrados y en sueloserosionables.

Foto 13.9 Uso de pasto Vetiverpara estabilización de taludes ycontrol de la erosión. Seleccionevegetación que se adapte al sitio,que tenga raíces fuertes, y queproporcione una buenacobertura del terreno. Depreferencia usar especiesnativas.


a. Pacas de heno (o atados de pasto)

b. Barreras contra azolves

No dejehuecos entre

las pacas Paca de heno estacaday enterrada. (Use dos

estacas por paca)

Las pacas estánempotradas(enterradas) a unaprofundidad de 10 cm

FlujoSuperficial

Sueloapisonado

Escurrimiento

Barreracontraazolves,hecha defiltro de tela

Rellenocompactadoen la zanja

10cm

Escurrimiento

Figura 13.2aFigura 13.2aFigura 13.2aFigura 13.2aFigura 13.2a Estructuras para el control de la sedimentación usando pacas de paja o barrerascontra azolves. ¡Observe que las pacas de paja se deben instalar correctamente y anclarse alterreno!. (Adaptado de Wisconsin’s Forestry BMP for Water Quality.)

10 cm

Barreracontraazolves,hecha defiltro de tela

Estaca

Nota: Pueden presentarse problemas al correr el agua entre y por debajode las pacas de heno. Instálelas cuidadosamente. Las estructuras debenser limpiadas y conservadas periodicamente.


c. Barrera de maleza

Cerca de maleza (enterrada 10 cm dentro del suelo)

Descarga al dren transversal

o camino con peralte hacia

afuera

Barrera construida conmaleza pequeña y ramasaplastadas sobre el terreno,al pie del talud del terraplén

Flujosuperficial

Figura 13.2b Figura 13.2b Figura 13.2b Figura 13.2b Figura 13.2b Estructuras para el control de sedimentos usando barreras y cercas de maleza.


Protección del terreno conpasto

Cunetaacorazada conroca, concreto oagregados

Berma protegida conpastos y maleza

Profundidadde 30 a 50 cm

Anchode 30 cm

a. Control del agua mediante cunetas y/o bermas

Figura 13.3 Figura 13.3 Figura 13.3 Figura 13.3 Figura 13.3 Estructuras para el control del agua.

NO SÍMuros demampostería ode roca

Roto por elescurrimiento

Setos de pastoVetiver y murode roca en elcontorno

b. Control del agua con barreras devegetación (y terrazas). (Adaptado de Vetiver,1990)

Camino

Camino

Sembradíos

Sembradíos

Sembradíos

Muro demampostería

Sembradíos ocamino

Seto de pasto Vetiver

(Detalle)

Raíces profundasparaestabilización


F o t o 1 3 . 1 0 Uso de pastos,plantados en hileras, paraproporcionar estabilidad a lasuperficie del talud y control dela erosión en cortes escarpadosdel camino.

F o t o 1 3 . 1 1 Barreras devegetación viva (arbustos enhilera) usando pastos tipoVetiver y otros tipos devegetación, colocados sobre lascurvas de nivel para evitar laerosión descendente de taludesdesde zonas desgastadas oalteradas.

F o t o 1 3 . 1 2 Vivero local,desarrollado en conjunto con unproyecto de construcción, paraproporcionar una fuente deabastecimiento de plantas yvegetación crecida(preferentemente nativa),apropiadas para los trabajos decontrol de la erosión.



• Desarrollar para cada proyecto unPlan de Control de la Erosión quecontenga las necesidadesprovisionales y definitivas de controlde la erosión, las accionesespecíficas, y la manera de poner enpráctica o de instalar dichas acciones.Preparar planos típicos para trampasde sedimentos, setos contrasedimentos, barreras de maleza,cubiertas del suelo, diques dedetención, cunetas acorazadas ymedidas biotécnicas.

• Alterar lo menos posible el área delterreno, estabilizar esa área tan prontocomo sea posible, controlar eldrenaje a través del terreno, y atraparlos sedimentos en el lugar.

• Conservar la capa vegetal con susdesechos de hojas y materia orgánicay vuelver a colocar este material enzonas locales alteradas parapromover el crecimiento de lavegetación nativa local.

• Aplicar semillas de pasto localnativo y una cubierta vegetal en laszonas desgastadas con sueloserosionables o en la superficie de loscaminos cerrados. El material parala cubierta vegetal puede ser paja,troceados de madera, corteza,maleza, hojas y ramas, papel picado,grava, etc. (Figura13.1).

• Aplicar medidas de control de laerosión antes del inicio de latemporada de lluvias y después decada temporada de construcción, de

preferencia inmediatamente despuésde la construcción. Instalar medidasde control de la erosión conforme seva terminado cada tramo del camino.

• Cubrir las zonas alteradas oerosionables con ramas, copas deárboles y desechos de madera talescomo desperdicio maderero de cortede árboles colocado en el contornoy aplastado para lograr un buencontacto con el suelo (Figura 13.1).

• Instalar estructuras para el controlde sedimentos donde haga falta paradisminuir la velocidad delescurrimiento o para reorientarlo ypara atrapar sedimentos mientrascrece la vegetación. Entre lasestructuras de control de sedimentosse incluyen camellones dedesperdicio maderero de talas,bermas de roca, cuencas decaptación de sedimentos, pacas depaja, setos de maleza, y barrerascontra azolves (véanse las Figuras13.1, 13.2a y 13.2b).

• Controlar el flujo de agua a travésde los sitios de construcción o de laszonas alteradas mediante cunetas,bermas, estructuras de detención,barreras de pastos naturales, roca,etc. (Figura 13.3).

• Colocar camellones de troncos omaleza de desmonte a lo largo delpie de los taludes de relleno de lacalzada (véanse Figura 4.2).

• Estabilizar los taludes de cortes y

de rellenos, los rellenos de astillas,las zonas altas desgastadas, o lasbarranquillas con capas de maleza,estructuras de roca con estacas vivas,setos vivos en hilera (Foto 13.11),juncos, u otro tipo de medidasbiotécnicas (Figura 13.4).

• Mantener y volver a aplicarmedidas de control de la erosiónhasta que crezca la vegetación.Realizar pruebas de químicas en elsuelo en caso necesario paradeterminar los nutrientes del suelodisponibles.

• Usar fertilizantes en zonas consuelos pobres carentes de losnutrientes necesarios para promoverun crecimiento más rápido y lograrun mejor control de la erosión. Elfertilizante sólo deberá usarse cuandose necesite. Agregar agua o riegoúnicamente en caso necesario parahacer crecer inicialmente lavegetación.

• Desarrollar fuentes locales deplantas y viveros para contar conmateriales de origen vegetal para elcontrol de la erosión. Usar especiesnativas locales siempre que seaposible (Foto 13.12). Seleccionarespecies adecuadas para el uso, elsitio y el entorno biológico.


Setos de pastoVetiver siguiendo elcontorno

a. Arbustos siguiendo el contornoPara estabilización de taludes(Adaptado de Vetiver, 1990)

b. Capas de malezaPara estabilización de barranquillas ydeslizamientos

Estacas vivas de1,5 a 5,0 cm,colocadas encapas

Relleno compactadoen capas de entre 15 y20 cm de espesor

Camino

Retoños con raíces

Relleno

Muro de roca con altura deentre 1,5 y 3,0 m

Estacas vivas de 1 a 3 cmde diámetroCamino

0,3-0,5 m

c. Muros de retención vivosConstruidos con roca, gavionesy vegetación

Fondo de unabarranquilla ode una zonaderrumbada

FFFFFigurigurigurigurigura 13.4a 13.4a 13.4a 13.4a 13.4 Medidas biotécnicas para la estabilización de taludes.


Capítulo 14

EstaEstaEstaEstaEstabilización debilización debilización debilización debilización deBarBarBarBarBarrrrrranquillasanquillasanquillasanquillasanquillas

L AS BARRANQUILLAS CONSTITUYEN una formaespecífica de erosión severa causada típicamentepor el flujo concentrado de agua actuando sobre

suelos erosionables. En la Figura 14.1 se muestra unabarranquilla típica en una ladera y la manera en que puedeafectar a un camino y al uso del suelo. El flujo concentradode agua se puede iniciar como un flujo laminar pequeño,para luego producir riachuelos y a la larga dar lugar a laformación de una barranquilla importante. Lasbarranquillas pueden afectar en gran medida una cierta

““Un gramo de control de la erosión y estabilización de barranquillas,puede prevenir un kilogramo de pérdida de sedimentos.”

FFFFFigurigurigurigurigura 14.1a 14.1a 14.1a 14.1a 14.1 Una barranquilla causado por, o que afecta a un camino.

Capítulo 14 E

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zona al dejar improductiva una parte del terrenoy al abatir el nivel de aguas freáticas, y ademásconstituir una fuente importante de generación desedimentos (Foto 14.1). Pueden ser producidaspor el flujo concentrado de agua que escurre fuerade los caminos o pueden afectar a los caminos alrequerir cruces adicionales de desagüe y unmantenimiento más frecuente.

Una vez formados, las barranquillas seagrandan con el tiempo y seguirán su proceso de

A

Barranquilla

Camino

LB

Estructura deroca

Estructura dedetención


Foto 14.1Foto 14.1Foto 14.1Foto 14.1Foto 14.1 Barranquilla típica producida por agua concentrada sobresuelos erosionables y/o por prácticas inadecuadas de uso de suelo.

Pendiente del fondode la baranquilla

180

150

120

90

60

30

0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8

4%

6%

8%

20%

10%12%14%16%18%

25%

Altura efectiva H en metros

a.

2:1Altura (H)

2:1

b.

Nota: Use una pendientede 2:1 o más tendida paralos diques de roca.

L = Distancia suficiente entre los puntos A y B,de tal manera que los dos diques tengan lamisma elevación (entre el pie de uno y lacorona del otro).

Pendiente del cauce

2%

Figura 14.2Figura 14.2Figura 14.2Figura 14.2Figura 14.2 Detalles de separación de las estructuras de control de barranquillas.(Adaptado de D. Gray and A. Leiser, 1982)

socavación hasta que lleguen almaterial resistente. También seamplían lateralmente a medida quese profundizan. Con frecuencia lasbarranquillas se forman a la salidade las alcantarillas o de los drenestransversales debido a los flujosconcentrados y a las velocidadesrelativamente rápidas del agua enmovimiento. Por otro lado, lasbarranquillas se pueden formarcuesta arriba de los tubos dealcantarilla, sobre todo en praderas,cuando el tubo se coloca pordebajo de la elevación de lapradera. Esto ocasiona una caídaen la elevación de la pradera o del

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canal y el subsecuente avance haciadelante de la barranquilla. Lasbarranquillas que se forman a travésde praderas con frecuencia abaten elnivel local del agua subterránea ypueden llegar a desecar la pradera.

Para la estabilización debarranquillas generalmente se necesitala eliminación o la reducción de lafuente de agua que fluye a través dela barranquillas para luego rellenar denuevo la barranquilla mediante lacolocación de diques, o presaspequeñas, a intervalos determinadosa lo largo de la barranquilla. Tambiénpodrá hacer falta la reconfiguracióny la estabilización de las paredesdemasiado escarpadas. Lasestructuras típicas para laestabilización de barranquillas seconstruyen con roca, gaviones,troncos (Foto 14.2), estacas demadera con malla de alambre o conmaleza, bambú, barreras devegetación, etc. Los métodosbiotécnicos ofrecen una combinaciónde una estructura física con medidasde vegetación para la protecciónfísica así como para un soporteadicional de las raíces a largo plazo ypara mejorar el aspecto estético.También se necesitará en general unaestructura de retención para estabilizarla pendiente ascendente, es decir, laparte superior de la barranquilla yevitar el futuro avance hacia adelante(véase la Figura 14.1).

La separación recomendadaentre estructuras depende de lapendiente del terreno o del canal dela barranquilla, y de la altura de cadauna de las estructuras, como seobserva en la Figura 14.2. En laFigura 14.2a se muestra laseparación ideal necesaria entreestructuras en función de la pendientedel canal y de la altura de laestructura. En la Figura 14.2b se

ESTABILIZACIÓN EXITOSA DE BARRANQUILLAS

Foto 14.2 Uso de troncos para crear estructuras de estabilización debarranquillas en una área afectada por incendios. Presas físicas ovegetales (diques o estructuras de retención de sedimentos) puedenser usadas para controlar los sedimentos y estabilizar las barranquillas.Evite la concentración de agua, antes de que se formen las barranquillas.

Entre los detalles importantes para diseñar estructuras exitosas paraestabilización de barranquillas, según se muestra en las Figuras 14.2 y 14.3,se incluyen las siguientes:

• Colocar un cimacio, ya sea dentado o en forma de “U”, en la partesuperior de la estructura para mantener el flujo de agua concentrado a lamitad del cauce;• Acuñar con precisión la estructura en las márgenes adyacentes y conuna longitud suficiente para evitar la erosión alrededor de los extremosde las estructuras (Foto 14.3);• Empotrar las estructuras con suficiente profundidad en el canal paraevitar el flujo por debajo de la estructura;• Desbordar el agua sobre la estructura para descargarla en un vertederode protección contra derrames, en una capa de enrocamiento deprotección o en un estanque de agua a fin de evitar la socavación y elarrastre de la cimentación de la estructura;• Colocación de las estructuras muy cercanas entre sí para que el flujopor encima de la estructura derrame en el agua estancada represada porla estructura inmediatamente aguas abajo (Figura 14.2).

Nota: La roca comúnmente usada en diques de detención de roca sueltadeberá ser dura, durable, bien graduada con finos, y de tamaño suficientepara resistir el movimiento. A continuación se presenta una granulometríaque se usa comúnmente.

Tamaño (cm) Porcentaje que pasa60 cm 10030 cm 5015 cm 20 6 cm 10




Foto 14.3 Una estructura cara pero infructuosa de gaviones de controlde formación de barranquillas, que no se anclaron debidamente en lasmárgenes de las mismas, y tampoco se mantuvo el flujo por encima de laparte media protegida por la estructura.

Foto 14.4 Construya las estructuras de retención de escombros (presao diques) con un cimacio de herradura, para mantener el flujo por encimade las parte media de la estructura, coloque protección a la salida decada estructura y ancle las estructuras en las márgenes de suelo firme.

• Controlar el flujo de agua en casonecesario mediante cunetas, bermas,taludes exteriores, etc. para alejar elagua de la parte superior de lasbarranquillas.

• Usar diques de detención para elcontrol de la formación debarranquillas construidos con estacas,troncos, gaviones o rocas suelta, asícomo barreras de vegetación viva ocapas de maleza plantadas en hilerasa través de las laderas y de las zonasalteradas para controlar la erosión enlas barranquillas (véase la Figura13.4 y la Figura 14.3).

• Instalar estructuras de control debarranquillas tan pronto como seaposible después de la formacióninicial de una barranquilla. ¡Lasbarranquillas por lo general aumentande tamaño con el tiempo!

• Asegurarse de que las estructurasde control de barranquillas se instalancon los detalles de diseño necesariostales como una separación adecuada,bien anclados en las márgenes y enel fondo del canal, con una ranura enla parte superior para mantener losflujos sobre la parte media de laestructura, y protección contra laerosión en el talud descendente (Foto14.4).

• Instalar estructuras de detención enla parte superior de la barranquillapara evitar el avance hacia aguasarriba de las barranquillas en zonasde praderas.

• Desarrollar fuentes locales deplantas y viveros para vegetaciónnativa que se puedan usar en lasestructuras de control debarranquillas.

• Dejar las barranquillas sinprotección contra erosiónprogresiva.

• Instalar estructuras de diques dedetención con una parte superiorrecta y plana, sin protección contrala socavación, y sin empotrarseperfectamente en las márgenes.


Figura 14.3 Figura 14.3 Figura 14.3 Figura 14.3 Figura 14.3 Estabilización de barranquillas y de zonas muy erosionadas, con estructuras de detención.

Barranquilla producida porla erosión

Setos de pasto Vetiver

a. Estructuras de detención,hechas de roca

b. Estructuras de detención, hechas con vegetación (Adaptado de Vetiver Grass. “The HedgeAgainst Erosion,” World Bank, 1993.)

Vista Lateral

Vista Frontal

30-50 cm

Protección contra socavación

La estructura debe empotrarseen el suelo nativo, en el fondode la barranquilla.

Empotrar en las márgenes de suelonatural. Mantener una forma de“U” o de “V”, por encima de laestructura de detención.


Una estructura de control de barranquillas a base de roca suelta esusada para detener su evolución hacia la parte alta de la pradera.

Note que la estructura de roca está bien empotrada en lasmárgenes y fondo del canal.

presenta la relación física entre la altura de laestructura y la separación en un canal inclinadode tal manera que el agua y el material retenidospor la estructura inferior está a nivel con el piede la estructura superior. De esta manera el aguadesbordará sobre la estructura superior paracaer en el estanque por detrás de la estructurainferior.

En lo que se refiere a la prevención de laformación de barranquillas, un “gramo” de

medidas de control de la erosión puede a menudo evitarun “kilogramo” de pérdida de sedimentos y de dañoscausados por la erosión. Tome las medidas necesariaspara evitar la formación de barranquillas y para estabilizarlas barranquillas existentes ¡antes de que aumenten detamaño!

Una vez que crecen en tamaño, las medidas deestabilización de barranquillas pueden resultar muycostosas.


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Ordenadas por Tema:Mejores Prácticas de Administración - General 147Análisis Ambiental 148Aspectos de Planeación y Aplicaciones Especiales 148Consideraciones Básicas de Ingeniería de Caminos Rurales 149Hidrología para el Diseño de Cruces de Drenaje 151Herramientas para Diseño Hidráulico y de Caminos: Fórmula de Manning,Enrocamiento, Filtros y Uso de Geosintéticos 151Drenaje para Caminos Rurales 152Uso, Instalación y dimensionamiento de Alcantarillas 153Cruces de Vados y Cruces en Estiaje 154Puentes 155Estabilización de Taludes y Estabilidad de Cortes y Rellenos 155Materiales para Caminos y Bancos de Materiales 156Control de la Erosión: Métodos Físicos, Vegetal y Biotécnico 157Estabilización de Barranquillas 158

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