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El Proyecto carretero “Mitla -Tehuantepec II” en el contexto geológico del
Estado de Oaxaca, México.
Highway Project “Mitla-Tehuantepec II” in the geological context of the State of Oaxaca, Mexico.
Adonai MARTINEZ1, Luis GODINEZ2
1ICA
2
Construcción pesada
ICA Construcción pesada
La Autopista Mitla-Tehuantepec será por sus dimensiones y estratégica ubicación una obra clave para el desarrollo
regional. Esta comienza en los cruces de las carreteras de Oaxaca-Tehuantepec y termina en el Entronque Tehuantepec
II en la carretera Juchitán-La Ventosa, y comunicará al centro del país con la productiva región sur-sureste del estado.
Uno de los grandes retos en la construcción de esta vía es enfrentarse a uno de los rasgos geomorfológicos más
prominentes del sur de México el cual consiste en una depresión alargada con relleno fluviolacustre, limitada en su parte
central, hacia el oriente, por la falla de Oaxaca, en donde se intersecta con otra falla denominada Donají. Estas
presentan una considerable complejidad petrográfica y estratigráfica, reflejada en la acreción de terrenos tectonoestratigráficos heterogéneos, caracterizados por diferentes complejos lito-estratigráficos y edades de emplazamiento. Por
lo que la estabilidad de taludes de corte para este proyecto se considera un trabajo de ingeniería muy elaborado y
complejo, ya que debido a la estratigrafía tan cambiante en tramos cortos, implica un análisis detallado para cada tipo de
corte, proponiendo diversos métodos de estabilidad y de control de erosión.
ABSTRACT: The Mitla-Tehuantepec highway is for its size and strategic location a key work for regional development.
This begins at cross roads of Oaxaca-Tehuantepec and ends in the Tehuantepec Junction II in Juchitán-La Ventosa road,
and communicates the Midwest with the Southeast productive region of the state. One of the major challenges in the
construction of this road is to face one of the most prominent southern Mexico geomorphological features which consists
of an elongated lacustrine fluvial filled depression which at its center is limited to the east, by the Oaxaca fault; where it
intersects another fault called Donaji. These shows considerable petrographic and stratigraphic complexity, reflected in
the heterogeneous accretion of land tectonostratigraphic complexes characterized by different litho-stratigraphic and age
of emplacement. The stability of cut slopes for this project is considered a very elaborate and complex engineering job,
since involves a detailed analysis for each type of cut analysis, proposing various methods of stability and erosion control
due to the rapidly changing stratigraphy in short sections.
1 REGIONES GEOLÓGICAS PRESENTES EN EL
TRAZO DEL PROYECTO CARRETERO
1.1 Composición geológica en la zona del Istmo de
Tehuantepec
En la estratigrafía de la zona sureste del país,
particularmente la presentada en la Cuenca Salina
del Istmo, se tienen estudios y levantamientos
geológicos suficientes para poder definir la
existencia de lutitas, arenas, areniscas, a veces
conglomerados y muy escasas calizas.
Esa sucesión, por lo general, es bastante
monótona y no permite definir formaciones
características que se extiendan sobre áreas
considerables. Los cambios de estratos son más o
menos
rápidos
y
más
bien
irregulares.
Habitualmente las lutitas de una serie se parecen a
las de la siguiente, y lo mismo puede decirse de
otros tipos de roca.
Las épocas geológicas que se pueden identificar
en estas zonas son las siguientes: Pleistoceno,
Plioceno, Mioceno, Oligoceno y Eoceno, todas
pertenecientes al Cenozoico. En este conjunto de
formaciones se pueden identificar arcillas gris a gris
obscuro, lentes de arena y de grava, lutitas
generalmente muy suaves intercaladas con capas
de arena que varían de grano fino a grueso,
considerando la arena casi exclusivamente de
granos de cuarzo y pedernal blanco bastante
angulares.
Es común también observar conglomerados de
arcillas entre planos de estratificación, grietas de
lodo (mud cracks) rellenas de arena cementada por
óxido de fierro; además, se pueden visualizar capas
de arenisca dura, bien cementadas, generalmente
con un porcentaje alto de carbonato de calcio.
Las rocas metamórficas en la región de
Tehuantepec comprenden grandes espesores de
esquistos sericíticos cuyo grado de metamorfismo
puede considerarse como mediano, ya que se han
encontrado en algunas muestras pequeñísimos
cristales de pizarras negras, areniscas que no han
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El Proyecto Carretero “Mitla-Tehuantepec” en el contexto geológico del Estado de Oaxaca, México.
sido metamorfizadas suficientemente para formar
cuarcitas, y unos 150 metros de calizas negras
afaníticas, duras, con vetas blancas de calcita,
arenosas y con abundante carbón y pirita; estas
calizas tienen un aspecto litológico muy semejante a
las clasificadas como pérmicas. Se encuentran
también mármoles de calizas semejantes y cuya
edad no es posible determinar. Todas estas rocas
metamórficas están sumamente plegadas y
contorsionadas, pero se pueden distinguir pliegues
mayores orientados casi de este a oeste.
1.2 Composición geológica en la zona centro de
Oaxaca
La edad geológica predominante en la Sierra Madre
del Sur es el Cenozoico volcánico, y la zona centro
de Oaxaca muestra derrames andesíticos, riolitas,
ignimbritas tobáceas y dacitas. Morfológicamente
constituyen sierras altas, lomas con pendientes
abruptas y lomeríos de escasa elevación.
Petrográficamente
están
constituidas
por
plagioclasas, cuarzos, feldespatos, micas y
ferromagnesianos alterados; la matriz se presenta
de textura de grano fino con escaso desarrollo de
zeolitas en fragmentos.
La estratigrafía de la zona central se encuentra
representada por rocas calizas, una alternancia de
lutitas, areniscas y depósitos de aluvión, cuyas
edades varían del Cretácico Inferior al Pleistoceno.
Ocasionalmente existen conglomerados y tobas
ácidas de color pardo a gris rojizo, de textura
clástica,
asimétrica,
cementante
calcáreo,
semicompactas, formadas por cuarzo, plagioclasas,
fragmentos de rocas ígneas andesíticas, vidrio y
pedernal; se presentan seudoestratificadan en capas
medianas.
Figura 1. Talud de corte en donde se puede apreciar la
diversa estratigrafía de la zona.
2 COMPLICACIONES GEOLÓGICAS EN LOS
FRENTES DE CONSTRUCCIÓN
2.1 Excavación de taludes en corte
Durante la construcción del proyecto carretero
Mitla - Entronque Tehuantepec II, se han venido
presentando diversos problemas constructivos, siendo uno de los más importantes los relacionados con
la estabilidad de los cortes, ya que por las
condiciones topográficas y geológicas de la zona
montañosa donde se ubican estos tramos, se han
presentado constantes caídos de bloques de roca
y/o deslizamientos de masas rocosas.
La zona por donde corre el trazo de la carretera
se encuentra localizada en un una región
geológicamente compleja, característica que se
atribuye a la diversidad de los tipos de roca
existentes que se encuentran aflorando, así como a
las características geológico-estructurales de la
región, implícitamente ligadas a su evolución
tectónica, lo cual se manifiesta con cambios
litológicos de manera abrupta, producidos por el
emplazamiento de rocas intrusivas, la segmentación
de bloques de terreno con desplazamientos
producidos por la dinámica de las fallas laterales,
que regularmente llevan asociadas de manera
secundaria, fallas normales y un mayor grado de
fracturamiento de los macizos rocosos, ambas
discontinuidades conjuntamente juegan un papel
importante en la formación de zonas con un alto
grado de inestabilidad.
El proyecto ejecutivo autorizado por la Secretaría
de Comunicaciones y Transportes está soportado
con estudios geotécnicos y levantamientos
geológicos de superficie, incluyéndose también
estudios de geofísica para los cuales se realizaron
diversos tendidos a lo largo del trazo, conformado
por 94 kilómetros de construcción nueva.
Con base en estos estudios, se diseñó el proyecto
de estabilidad de taludes para cada uno de los
tramos de construcción en los que está dividida la
obra, y los cuales de forma general, indican el uso
combinado de taludes de 0.5H:1.0V para la parte
inferior y de 0.75H:1.0V en la parte superior. El
proyecto contempla realizar cambio de taludes a la
mitad de la altura del corte (H/2); mientras que para
cortes menores de 20 metros debe emplearse el
talud de corte de 0.5H:1.0V.
Dentro de la recomendación de estabilidad en
taludes establecida en el proyecto ejecutivo, se
considera para la estabilización de los cortes un
tratamiento que consiste en la instalación de una
malla triple torsión, fijada con anclas cortas, así
como la construcción de una contracuneta tipo
murete aguas arriba del cero de corte. Dichas
recomendaciones se han venido ejecutando
conforme al proyecto autorizado, pero la diversidad
estratigráfica y morfología de la zona ha originado
complicaciones en los procesos de excavación.
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MARTINEZ A et al.
3
Figura 3. Corte con presencia de conglomerados de rocas
sedimentarias en forma de canto, bajo una capa de
material de depósito areno arcilloso.
14.91, 2.40
-18.19 , 3.92
CL
-6.97, 17.56
6.98, -17.72
Talud 0.5H:1.0V
A lo largo del trazo del proyecto, se han
presentado infinidad de deslizamientos en los
taludes de corte, presentando comportamientos
distintos en mayores o menores dimensiones, pero
cada uno conlleva un análisis distinto para proponer
su estabilización, enfocándose en las formaciones y
discontinuidades propias de cada caso
Estación 89+960
Elevación Terr = 1785.24
Elevación Subr = 1762.46
Figura 2. Sección constructiva de proyecto ejecutivo.
2.2 Seguimiento geológico en campo.
Durante el proceso constructivo de taludes de corte
se han presentado deslizamientos de material que
originan complicaciones durante la excavación en
los frentes de trabajo, por lo que ingenieros del
departamento de Ingeniería de Sitio realizan
recorridos a las zonas conflictivas para evaluar las
afectaciones que ha generado la inestabilidad de los
cortes debido a la diversidad de materiales que los
componen y agentes externos como el intemperismo
y la erosión.
Estos recorridos se realizan con el apoyo de una
asesoría técnica en geología, la cual genera
informes de detalle basados en las formaciones y
afloramientos presentes en sitio. Dichos informes
presentan la descripción general de los tipos de
materiales presentes en la zona, indicando
espesores de cada estrato, rumbo de los planos de
estratificación, planos de falla y grado de
intemperismo con base al tiempo que la cara del
talud de corte ha estado expuesta sin ningún tipo de
tratamiento . Una vez presentado el análisis visual
en el informe, se hacen una serie de
recomendaciones para tratar el talud afectado y
asegurar su estabilidad.
Figura 4. Deslizamiento de material en talud de corte.
3 PROPUESTAS DE ESTABILIZACIÓN IN SITU
3.1 Análisis de los desplazamientos en taludes de
corte
Durante cada recorrido a los cortes afectados por
deslizamientos de material, se toma la información
necesaria para poder idear la propuesta de
estabilización que garantice la seguridad de la
excavación.
Para esto, se identifican los tipos de materiales
presentes en el corte, zonas de estratificación y
planos de falla, realizando una descripción de las
condiciones actuales del talud de corte, tales como
las que se presentaron en el frente de excavación
localizado en el subtramo 5 del trazo del proyecto ,
entre los km 89+960 al km 90+400, en donde se
presenta un deslizamiento considerable afectado por
una grieta de tensión ubicada en la parte alta del
corte, y que geológicamente está constituido por una
capa de roca tipo toba color café claro que, alterada,
adquiere un color rojo claro cuando se transforma en
suelo residual en la parte superior. La toba
sobreyace a una roca dacita color gris claro, la cual
alcanza a aflorar en la parte baja del corte. El plano
de falla se visualiza en el contacto de la toba con la
roca dacita. En la porción media de la longitud del
tramo excavado de este corte, se observa la
presencia de una falla que atraviesa de lado a lado
del camino.
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Terreno natural
Talud propuesto
1.2H:1.0V
Siembra de especies
vegetales o manto de
control de erosión
Recargue de roca
en la base del
talud de corte
RAS= 1772.83
RAS= 1769.40
Drenes
Transversales
CL
RAS= 1762.46
Figura 5. Zona de falla que afecta la toba y la dacita, en el
corte localizado entre los km 89+960 y km 90+400.
Esta propuesta de solución se plasma en un plano
conformado por una vista en planta marcando los
nuevos ceros del corte y los límites de derecho de
vía, así como las secciones transversales de
construcción en donde se visualice la nueva
geometría del talud propuesto.
RAS= 1809.40
La falla provocó una zona de materiales cizallados
y alterados que se extienden unos metros
lateralmente en los taludes, y que constituye uno de
los respaldos de cada uno de los deslizamientos
identificados.
RAS= 1831.50
4
ESTACIÓN 89+960
Figura 6. Sección transversal con la propuesta de solución
para el deslizamiento del corte localizado entre los
kilometrajes km 89+960 a km 90+400.
3.2 Métodos de estabilización aplicados a taludes
de corte fallados.
Para la determinación del tipo de tratamiento que se
ejecutará para estabilizar el corte fallado, se toma
como base el informe geológico de detalle realizado
durante los recorridos de campo así como también
un levantamiento topográfico del deslizamiento, con
la finalidad de delimitar el derecho de vía requerido
para la solución. Una vez procesados estos datos se
procede a realizar un análisis de estabilidad
mediante el uso de un software (Figura 7), al cual se
le alimenta con los datos de las propiedades físicomecánicas de los materiales identificados en el sitio;
a la par de la propuesta geométrica que permita
garantizar la estabilidad del corte en estudio. Para el
caso antes mencionado en el corte del Km 89+960,
se maneja como propuesta de estabilización abatir la
pendiente del talud de corte de proyecto (0.5H:1.0V)
a una configuración de 1.2H:1.0V, realizar una
descarga de material en la parte superior del corte,
e incluir la colocación de drenes transversales sobre
la cara del talud de corte, con longitudes de 6 a 9
metros en un patrón 6x6 a tresbolillo. Para completar
el drenaje y la estabilización del corte, se sugiere
recargar material de enrocamiento sobre el corte una
vez abatido, ubicando el nivel de desplante del
enrocamiento al menos 2 metros en la roca dacita,
ya que se estima que el plano de falla es el contacto
con la toba sobreyacente. Adicionalmente se
recomienda cubrir la superficie del talud abatido con
un geotextil que induzca la reforestación y así evitar
la erosión progresiva de la superficie del talud.
Figura 7. Análisis de estabilidad de un corte, con el uso de
software especializado.
Así como el método de estabilización empleado
en el corte del km 89+960, existen muchos ejemplos
más a lo largo del trazo, en donde las propuestas de
solución emitidas por el Departamento de Ingeniería
de Sitio son variables y se adecuan a las
características de cada corte.
En los diferentes métodos para estabilizar los
cortes afectados, se ha contemplado el abatimiento
de los taludes de proyecto, ya que al disminuir la
pendiente del talud, se disminuyen las fuerzas
actuantes y adicionalmente el círculo crítico de falla
se hace más largo y más profundo aumentando en
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esta forma el factor de seguridad. Hay cortes en los
que se requiere proyectar taludes de pendiente
combinada, debido a que la resistencia y calidad de
los materiales varía de acuerdo con la profundidad
de la excavación. En conjunto con el abatimiento de
taludes, siempre se hace la recomendación de
colocar drenes transversales sobre la cara del corte,
con el objeto de reducir el peso de la masa y al
mismo tiempo aumentar la resistencia del talud, al
disminuir la presión de poro.
En algunos otros cortes en donde se presentan
diversos planos de estratificación se ha hecho uso
de un sistema de bermas intermedias en los sitios de
cambio de pendiente y en los sitios donde se
requiere garantizar un factor de seguridad adecuado
contra deslizamiento.
En los cortes que presentan zonas de roca
alterada, tales como tobas, brechas e ignimbritas
muy fracturadas dispuestas en secuencia más o
menos horizontal seudoestratificada, se propone
colocar
como
protección
superficial
malla
electrosoldada y concreto lanzado anclado al terreno
por medio de barras de acero de 3 metros de
longitud, de fricción y 1” de diámetro.
Cuando la opción del concreto lanzado no es
viable por cuestiones de obra y construcción, se
recomienda dejar una banqueta de 1.5 a 2.0 metros
de ancho al pie del corte y colocar un muro alcancía
de gaviones de 2.0 a 3.0 metros de altura, cubriendo
la superficie del talud con malla triple torsión.
Figura 8. Colocación de malla triple torsión sobre talud de
corte.
5
Figura 9. Taludes de corte estabilizados con anclas de
fricción, malla electrosoldada y concreto lanzado.
Figura 10. Implementación de muro alcancía hecho de
gaviones.
4. CONCLUSIONES
En el territorio oaxaqueño, y en específico en las
regiones donde se construye la carretera MitlaTehuantepec II, de forma general se destaca por su
estructura interna, las morfoestructuras masivas,
plegadas, de bloques en plegamientos y en
monoclinales, de estructura brechosa y caótica, y
otras; mientras que por su posición con respecto al
plano horizontal y a las unidades circundantes, se
dividen en basculadas, inclinadas, escalonadas,
arqueadas,
trenzadas
y
otras.
Dada
la
heterogeneidad litológica de los basamentos y de la
estructura específica del relieve se han determinado
más de 80 tipos de morfoestructuras.
El proyecto carretero Mitla-Tehuantepec, es sin
lugar a duda, un proyecto en donde la estabilización
de taludes es una actividad que se lleva día a día,
aplicando las técnicas tradicionales en combinación
con los métodos innovadores de nuestros tiempos,
interactuando con la geología tan variante y con la
topografía agreste que la Sierra Madre del Sur nos
presenta, reto que pone a prueba a la ingeniería
geotécnica, pero a su vez, nos brinda nuevos
conocimientos y experiencias.
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