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Ingeniería de Suelos en Vías
Terrestres
Hugo S. Haas Mora
Objetivos
Presentar los diversos aspectos que se
deben tomar en cuenta en la actividad
geotécnica en los ámbitos del proyecto,
construcción y mantenimiento de las
diversas obras que integran las vías
terrestres, de tal manera que estas
resulten
seguras,
económicas
y
duraderas, y que armonicen con el medio
ambiente.
Camino Maya
Introducción
La Ingeniería de Suelos participa
activamente en el proyecto y construcción
de las Vías Terrestres, y se debe
reconocer las aportaciones que esta
especialidad ha tenido en los últimos 50
años
en
el
desarrollo
de
la
infraestructura en nuestro país.
Para estimar el grado en que la Ingeniería
de Suelos puede ser útil, es necesario
señalar que las propiedades de los suelos
involucrados suelen ser críticas y que sin
soluciones ingenieriles sería imposible y
arriesgado afrontar los problemas que se
presentan.
Camino
Real de Catorce
En
ocasiones
los
suelos
poseen
características tan favorables que existe
la tentación de proceder al margen de las
normas técnicas correspondientes. Pero
es de suma importancia convencer a los
colegas de la aplicación razonable de
estas ante situaciones difíciles y
peligrosas.
Los estudios geotécnicos deben realizarse
buscando entre otras cosas:
• niveles de información general,
• detección de casos especiales como:
– presencia de suelos blandos.
– zonas inundables.
– geología desfavorable con inestabilidad de
laderas naturales.
• justificación de los estudios de detalle.
Talud Rocoso
La Geotecnia se ha venido aplicando a
las vías terrestres de una manera
aislada sin integrarla en forma general,
por lo que se desaprovecha la
posibilidad de retroalimentar los
conocimientos obtenidos al analizar
problemas aislados, que permitan la
eficiencia de la disciplina.
La Geotecnia se aplica tanto a
* Muros de contención.
* Estabilidad de taludes.
* Cimentación de puentes.
* Problemas de compactación.
* Obtención de datos para el cálculo de
la curva-masa así como a otros
aspectos diversos.
Protección de talud
El estudio geotécnico es uno de los
esfuerzos en los que México ha sido
pionero, en el se integran los conocimientos
de la Geología, la Mecánica de Suelos, y la
Mecánica de Rocas, en un intento de situar
a la Vía Terrestre como un conjunto dentro
de un ambiente natural, armonizando la
ubicación de la obra, considerando la
topografía afectada, las formaciones de
suelos y rocas presentes así como los
métodos de exploración y transporte de los
materiales, que permiten definir el
costo de la obra, se dan las
recomendaciones para la construcción,
el tratamiento de los materiales a
emplear, la detección de los problemas
especiales que requieren de un estudio
detallado, se puntualiza la protección de
las obras ante el medio ambiente,
señalando la necesidad de las obras de
drenaje,
así
como
las
obras
complementarias de protección.
Muros de Gavión
Se contempla en conjunto la obra vial de
un ambiente geológico y geotécnico, como
un todo que ha de preservarse durante su
vida útil.
Es frecuente encontrar en la literatura
numerosos ejemplos de costosas fallas
ocurridas
como
resultado
de
un
comportamiento no previsto del sistema
suelo-cimentación.
Puente Mezcala
Pocas veces se hace mención de los que
han sido llevados a cabo con éxito, o de
los que están sobrediseñados.
En uno u otro caso el error cometido
puede atribuirse a una inadecuada o
poco confiable información que se
obtuvo acerca de las características del
subsuelo y las implicaciones de éstas en
el proyecto.
La práctica de la Geotecnia constituye
una especialidad apasionante, que exige
del especialista los conocimientos
básicos y suficientes de las técnicas
auxiliares de la Geotecnia, que le
permitan
conformar
un
modelo
geotécnico del proyecto.
Puente Belisario Domínguez
Esta especialidad, requiere del apoyo de
un grupo de técnicos en donde
destacan:
– Geólogos.
– Fotointerpretadores.
– Geofísicos.
Los que participan conjuntamente en la
investigación, acumulación y evaluación
de datos, que se traducen en
recomendaciones prácticas.
Técnicas de apoyo
•
•
•
•
•
Proyecto Geométrico.
Ingeniería de Tránsito.
Ingeniería de Sistemas.
Diseño Estructural.
Hidrología e Hidráulica.
La concepción de una vialidad es por
tanto el producto de un equipo
multidisciplinario, siendo evidente que
todas ellas están afectadas por el costo
que ha de pagarse para alcanzarse. El
cual no se refiere únicamente a su
construcción sino también a la
conservación y operación del sistema.
Desarrollo de los estudios
Geotécnicos
• Estudios de reconocimiento.
• Estudios de proyecto preliminar.
• Estudios para proyecto definitivo.
ESTUDIOS GEOTECNICOS PARA VIAS TERRESTRES
DIAGRAMA CONCEPTUAL
ACTIVIDADES PARA
PLANEACION
1. DEFINIR OBJETIVOS Y
PLANTEAR INCOGNITAS
2. EVALUAR INFORMACION EXISTENTE,
RESOLVER INCOGNITAS
3. PLANEACION DE INVESTIGACIONES
PARA RESOLVER INCOGNITAS
PENDIENTES
ACTIVIDADES PARA
PROYECTO
4. ESTUDIOS DE CAMPO, OBTENCION DE
DATOS SEMICUANTITATIVOS
PRUEBAS DE CAMPO Y DE LABORATORIO,
CUANTIFICACION DE PARAMETROS
5. ANALISIS DE DATOS, RESPUESTA A LAS
INCOGNITAS
6. EVALUACION DE ALTERNATIVAS Y
OPTIMIZACION, FORMULACION DE
RECOMENDACIONES
ACTIVIDADES DURANTE
LA CONSTRUCCION
INVESTIGACION
BANCO DE
DATOS
ACTIVIDADES
PARA MANTENIMIENTO
ACTIVIDADES
PARA EVALUACION
Viaducto Pensil
Estudios de Reconocimiento
• Información necesaria para analizar
diversas alternativas, estudios de
prefactibilidad, planeación de la
siguiente etapa.
• Participan un geotecnista y un geólogo
• No
se
recurre
a
métodos
exploratorios o bien a mínima escala.
Información obtenida
•
•
•
•
•
•
•
acceso al sitio.
topografía.
formaciones de suelos y rocas.
litología.
geomorfología.
drenaje y subdrenaje.
presencia de suelos blandos.
• problemas especiales de estabilidad.
• comportamiento de corrientes
superficiales de agua, acuíferos.
• bancos de materiales.
Esta información servirá como base
para la elaboración del anteproyecto y
para el análisis de alternativas y
estudios de prefactibilidad.
Bajada de Agua
Estudios de proyecto
preliminar
Estos deben realizarse con suficiente
amplitud para conocer a detalle:
• la estratigrafía del subsuelo.
• las propiedades ingenieriles para
construcción, definidos en calidad y
cantidad.
• posición del nivel de agua freática.
• flujo
de
agua
subterránea
y
superficial.
• identificación de áreas que requieran
mayor investigación (suelos blandos y
compresibles, zonas de
deslizamientos, cimentaciones de
puentes, túneles, etc.).
En esta fase se incluye el programa de
exploración en el campo, pruebas de
laboratorio y algunos análisis de
Mecánica de Suelos.
La exploración de campo puede
realizarse mediante métodos directos e
indirectos.El número y espaciamiento de
las exploraciones será la que permita
obtener la información requerida a un
mínimo costo.
Puente Papagayo
Se establece como regla general que las
exploraciones deben realizarse a
espaciamientos comprendidos entre 50
y 300 m., en cuanto a su profundidad,
se debe tomar en cuenta la magnitud y
la distribución de cargas aplicadas , así
como las características del terreno de
cimentación ubicándolos de tal manera
que coincidan con:
• Terraplenes y cortes a lo largo de la
vialidad, en zonas de préstamo lateral
de terraplenes, en sitios en que se
localicen obras menores de drenaje.
• Evidencias de flujo de agua, nivel
fréatico, deslizamiento potencial.
• Areas de ubicación de bancos de
materiales.
Falla en autopista
En cuanto a los métodos geofísicos
aplicables en las vías terrestres, los
más comunes son:
Geosísmico de refracción sísmica,
proporciona información sobre la
profundidad de las formaciones
rocosas, espesor de suelos granulares
en bancos de materiales, posición de
nivel freático y atacabilidad del
material y su uso se extiende al
estudio de cortes y bancos.
Uso de Métodos
Geofísicos
• Geoeléctrico de resistividad, se
emplea para estimar los espesores de
suelo o roca alterada que cubren el
manto rocoso y posición del nivel
freático.
Para la utilización óptima de estos
métodos, se debe recurrir a técnicos
y especialistas para la realización e
interpretación de las mediciones, la
información debe complementarse con
métodos de exploración directa.
Estudios de proyectos
definitivos
En está etapa se tendrán definidos
problemas específicos como:
• la presencia de suelos blandos.
• cortes de materiales inestables.
• cimentaciones de puentes.
• viaductos.
• túneles.
Bulevar La Quebrada
Investigaciones a realizar
• Condiciones del sitio. Topografía,
drenaje, acceso, erosión, peligro de
inundación, comportamiento de agua
superficial y subterránea.
• Condiciones
geológicas.
Geología
detallada, sismicidad.
• Condiciones
del
terreno
de
cimentación.
Estratigrafía,
y
zonificación de materiales.
• Agua subterránea. Nivel freático,
permeabilidad, flujo de agua, niveles
piezométricos.
• Formaciones rocosas. Posición y tipo
de roca, grado de intemperismo.
juntas, fallas, índice de calidad de la
roca, propiedades físicas y mecánicas.
• En está fase se llevarán a cabo
sondeos para obtener muestras
inalteradas y alteradas tanto en
suelos como en roca, excavaciones de
pozos, lumbreras y galerías, en
combinación
con
mediciones
geofísicas.
• Se requerirán pruebas especializadas
en suelos, para cimentación de
estructuras, para bancos y cortes en
roca.
• Al final de esta etapa se tendrán los
datos que permitan evaluar los
parámetros que permitirán resolver
los problemas planteados.
Sistema de clasificación de
carreteras
• Para fines de planeación, proyecto,
construcción,
conservación
y
operación de una red vial, es
preferible una clasificación más
consistente, en la que intervenga el
aspecto funcional de las vías.
• Bajo este contexto se propone un
sistema de clasificación:
Sistema de clasificación
técnico funcional
Libramiento Carretero
• Red de autopistas, conforman las
carreteras de la red troncal, de alta
velocidad,
sus
características
permiten el tránsito de todos los
vehículos.
• Red troncal, en conjunto con las
autopistas integran una red de rutas
continuas, deben cumplir
con lo
siguiente:
– Operar como corredores de tránsito de
largo itinerario y servir con movimientos
de largos recorridos estatales o
interestatales.
– Servir a las capitales de los estados, así
como a ciudades con 50,000 habitantes y
comunica a la mayoría de las zonas
urbanizadas con 25,000 habitantes.
– Proporcionar una red integrada sin
conexiones que representen cuellos de
botella.
• Red colectora, conforma una red de
carreteras para comunicación regional,
vinculadas con la red troncal y cuyas
características permiten velocidades de
recorrido relativamente altas y sus
principales funciones son las siguientes:
– Se integra para el servicio interestatal o
intermunicipal.
– Se ubica a intervalos consistentes con la
densidad de población.
• Red alimentadora, conforma una red de
caminos que principalmente prestan
servicios dentro del ámbito municipal y
con longitudes de recorrido promedio
relativamente cortos. Sus principales
características son:
– servir a los puntos más apartados de un
estado, enlazando poblaciones de 100 habs
o más.
– Conectar zonas parcialmente productivas
de un municipio con la red secundaria.
– Servir para el traslado de los productos
de la región y para el tránsito de
maquinaria agrícola.
Túnel Acapulco