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1
EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO COMPLEMENTARIA CON TALADROS DE ROTACIÓN Y
PERCUSIÓN
Se presentan los lineamientos para la realización de la exploración del subsuelo
complementaria con equipo de percusión y rotación, para torres de líneas de transmisión
eléctrica.
1.1
REQUISITOS
En este numeral se presentan los requisitos de personal, equipos y otros elementos necesarios
para la ejecución de la exploración del subsuelo profunda (complementaria) para torres de
líneas de transmisión eléctrica.
Todos los trabajos geotécnicos deben realizarse de acuerdo con las normas vigentes de la
ASTM, o las Normas Técnicas Peruanas (NTP) equivalentes.
1.1.1
Personal
Para la exploración del subsuelo profunda (complementaria) para líneas de transmisión, se
requiere el siguiente personal mínimo.
1. Geotecnólogo o técnico con experiencia de al menos cinco (5) años en
exploración del subsuelo (técnicas de perforación y muestreo), y ensayos de
campo y laboratorio. El geotecnólogo debe estar familiarizado con las normas de
exploración del subsuelo y ensayos requeridas (ver numeral 2).
2. Operador del equipo de perforación.
3. Dos (2) ayudantes.
4. Ingeniero geotecnista y/o geólogo para interpretación y evaluación de
información en oficina.
La supervisión de la exploración del subsuelo., debe ser realizada por un ingeniero
geotecnista o un inspector calificado, el cual tendrá una rotación periódica. El ingeniero
geotecnista o el ingeniero residente de campo aprobarán las movilizaciones y el inicio de la
perforación, podrán ordenar cambios en los procedimientos utilizados y en las longitudes y
profundidades a perforar, supervisarán los trabajos y el personal, y medirán la obra ejecutada.
1.1.2
Equipos
Para la exploración del subsuelo profunda (complementaria) para líneas de transmisión, se
requieren los siguientes equipos como mínimo.

Trabajos de Campo:
 Tomamuestras tipo Shelby
 Tomamuestras tipo Split spoon (cuchara partida)
 Equipo de perforación con una capacidad de avance en profundidad de 20 m,
de una manera eficiente.
 Equipo para ensayo de penetración (SPT).
 Cualquier equipo adicional que se requiera para ejecutar la exploración del
subsuelo complementaria planteada.
 Elementos de seguridad y protección personal (casco, lentes de seguridad,
zapatos con puntera de acero, guantes de carnaza o similar, tapones auditivos,
arnés con faja lumbar).

Trabajos de Laboratorio:
 Equipo para ensayos de clasificación (límites de consistencia, humedad
natural, peso unitario, granulometrías).
 Equipos para ensayos de resistencia (compresión inconfinada, compresión
uniaxial en núcleos de roca y/o carga puntual).
Todos los equipos deben cumplir con los requerimientos de cada uno de los trabajos de
campo y laboratorio exigidos en las normas vigentes de la ASTM, o las Normas Técnicas
Peruanas (NTP) equivalentes.
Los equipos deberán mantenerse en condiciones óptimas de operación en todo momento y
contar con certificados de calibración vigentes (máximo un año desde su realización).
1.1.3
Medidas de Seguridad y Salud en el Trabajo
A continuación se presentan las medidas de seguridad y salud en el trabajo, que deberán ser
tenidas en cuenta durante la planificación de la exploración del subsuelo complementaria, y
en campo, previo al inicio de las labores.
1.1.3.1 Durante la planificación:
En la fase de planificación de las actividades de campo será de necesario que se realice lo
siguiente:
 Elaborar la matriz de riesgos de la actividad, considerando las condiciones
geográficas, geomorfológicas y climáticas del lugar.
 Capacitar al personal sobre el presente documento y las medidas de seguridad
establecidas en la Matriz de Riesgos.
 Verificar la condición médica de los trabajadores y la falta de exámenes
complementarios (vacunas en zona de selva, certificado de aptitud para trabajos en
altura geográfica, etc.)
 Asegurar al personal al Seguro Complementario contra Trabajos de Riesgo (SCTR).
 Determinar el tipo de EPP a usar por cada trabajador (Matriz de EPP).
1.1.3.2 En campo previo al inicio de las labores
Previo al inicio de las labores, se tendrá que llevar en campo las siguientes medidas:
- Verificar las medidas de seguridad en campo (T-F-11 Pag. 1).
- Revisar los riesgos de la actividad e identificar los nuevos riesgos (T-F-11 Pág. 2).
- Impartir una charla de seguridad de mínimo cinco (05) minutos (T-F-11 Pág. 3).
- Realizar la revisión e inspección de todos los equipos o herramientas a utilizar.
- Diligenciar la declaración firmada por el conductor sobre las condiciones del
vehículo.
1.1.4
Otros
De acuerdo con la metodología usual, en cada sitio de torre se realiza un punto de exploración.
Normalmente la exploración del subsuelo es realizada en el centro de la torre, aunque en ocasiones
se realiza en una pata representativa, a criterio del ingeniero geotecnista o del ingeniero residente de
campo. En el caso de la exploración profunda complementaria (objeto de este numeral), se trata de
realizar perforaciones para verificar las condiciones geotécnicas en profundidad en algunos sitios de
torre seleccionados; el sitio de ejecución de esta exploración complementaria, en el sitio de torre
seleccionado, será localizado a criterio del ingeniero geotecnista o del ingeniero residente de campo.
La exploración del subsuelo complementaria será realizada por medio de equipos de percusión y
rotación, a profundidades que se prevén de 20 m de profundidad.
Cada punto de exploración geotécnica deberá mantener en el sitio registros precisos de la perforación,
en formatos aprobados por ISA o PDI . Cada registro deberá ser entregado a ISA – PDI al terminar
la exploración.
Se recomienda que la perforación sea realizada en una de las patas de la torre en donde las condiciones
geológico-geotécnicas se consideren como representativas (la pata que más información relevante
pueda brindar) o críticas para los análisis de fundaciones (aquella que pueda comprometer la
estabilidad de la estructura).
Finalizada la exploración geotécnica y el debido muestreo, se procederá a sellar la perforación. Para
tal fin, deberá sellarse la cabeza de la perforación mediante una mezcla de mortero (arena y cemento)
en un espesor de 0.30 m.
1.2
1.2.1
METODOLOGÍA
Perforación en Suelo
En material arcilloso ó limoso se debe intentar, en primera instancia, tomar muestras con tubo de
pared delgada tipo Shelby. Si esto no es posible por la dureza del material, se intentará, en segunda
instancia, tomar muestras con la cuchara partida. Se realizarán ensayos de penetración estándar cada
0.5 m y en cada cambio de estrato.
En suelos granulares tales como arenas y gravas se deben ejecutar, también cada 0.5 m, ensayos de
penetración estándar y siguiendo, en general, los procedimientos establecidos en la norma ASTM1586. En caso de encontrar gravas de tamaño tal que no permitan el paso del muestreador (se presenta
rechazo durante el procedimiento de hincado), este se retira y se utiliza una barrena de doble tubo,
con diámetro NQ, para perforar hasta una longitud tal que permita el avance posterior de la prueba.
Una vez superado el obstáculo se retira la barrena de la sarta de perforación, se ensambla el
muestreador y se continúa ejecutando el ensayo de penetración estándar. En el caso de encontrarse
suelos finos, se tomarán muestras con tubo Shelby.
Las muestras recobradas deberán protegerse y almacenarse adecuadamente para evitar cualquier
alteración, que pueda afectar su calidad.
Las muestras recuperadas serán utilizadas para la realización de ensayos de laboratorio. Sobre las
muestras alteradas, se realizarán ensayos de clasificación (granulometría, límites de consistencia) y
humedad; sobre las muestras ‘inalteradas”, se realizarán pruebas para evaluar la resistencia al corte y
compresibilidad de los materiales, tales como corte directo, compresión inconfinada y consolidación.
1.2.2
Perforación en Aluvión y Materiales Similares
Las perforaciones en materiales aluviales ó similares, que presenten un alto contenido de
bloques de roca, serán realizadas por percusión y rotación.
1.2.3
Perforación en Roca, Diámetro NQ
El diámetro de las perforaciones deberá ser NQ. En todo momento durante el proceso de perforación,
se deberá tomar todas las precauciones del caso para asegurar que los huecos no se tapen o se
obstruyan en cualquier forma. Si cualquier hueco se tapa o se obstruye por cualquier motivo, durante
la ejecución de la perforación, deberá limpiarse o reemplazarse por y a cuenta del contratista y a
satisfacción de ISA – PDI o su representante. .
Se requerirá recobro de núcleos en todas las perforaciones. Se deberá ejecutar la perforación de tal
manera que se recobre la mayor cantidad posible de núcleos, lo cual requerirá, especialmente cuando
se trate de roca fracturada o meteorizada, el uso de elementos de perforación adecuados; un control
estricto del agua de lavado, lodos de perforación y presiones de perforación; una longitud adecuada
del tramo perforado; y todos los factores que tengan influencia según la clase de roca que se esté
perforando.
Los núcleos deberán ser colocados en cajas portanúcleos metálicas, las cuales serán suministradas
por el contratista. Los núcleos deberán colocarse en secuencia apropiada, asegurando firmemente
todos los fragmentos de roca. Los núcleos se deberán guardar, almacenar y conservar de acuerdo con
lo establecido en la Norma ASTM-1586, y deberán ser transportados por el contratista al sitio de
almacenamiento que indique ISA – PDI o su representante.
1.3
REGISTRO FOTOGRÁFICO DE PERFORACIONES
Con el fin de identificar las características estratigráficas y complementar la información
obtenida en campo e incluida en los registros de cada uno de los sitios de torre de las líneas
de transmisión de energía estudiados es importante contar con un registro fotográfico de las
perforaciones profundas complementarias, que incluya la siguiente información:


Nombre del proyecto.
Fotografía del “Hito”.

Fotografía del sitio donde se ejecutó la perforación, con vista panorámica y vista
cercana.

Fotografías de las cajas portanúcleos. Se debe incluir el nombre de la perforación,
vista panorámica de las cajas donde se vean las profundidades, y detalles de los
núcleos incluyendo las profundidades, en secuencia creciente.
1.4
INFORMES Y REGISTROS
1.4.1
Generalidades
El contratista llevará un registro diario detallado de las exploraciones en formatos aprobados
por ISA- PDI o su representante. y elaborará un informe al finalizar cada exploración.
1.4.2
Informe diario
Cada informe diario de perforación o exploración deberá contener como mínimo la siguiente
información:

Identificación: nombre del proyecto, localización de la perforación, fecha de
iniciación y terminación, nombre del supervisor.

Equipos y elementos de perforación empleados.

Métodos o implementos utilizados durante la perforación, con intervalos de avance.

Profundidad a la cual se presentan cambios en las características del suelo o roca.

Rango de avance de la exploración en los diferentes estratos.

Horas de interrupción causadas por impedimentos tales como derrumbes en las
paredes del sondeo y otras dificultades que no permitan trabajar normalmente.

Eventuales horas de interrupción que hayan sido ordenadas o imputables a ISA PDI
o su representante

Cualquier otra información que a juicio del contratista sea de interés para ISA PDI.
1.4.3
Registros de perforación
El registro de perforación debe elaborarse simultáneamente con la ejecución del sondeo y
deberá contener como mínimo la siguiente información:

Sistema y diámetro de perforación empleado, indicando gráficamente la profundidad
hasta la cual se utilizó cada sistema y diámetro.

Diámetro de revestimiento utilizado, indicando gráficamente la profundidad hasta la
cual se utilizó revestimiento.

Elevación sobre el nivel del mar de los límites de las formaciones, niveles o
subniveles geológicos y los cambios de roca.

Descripción del material encontrado, de acuerdo con sus características geológicas,
incluyendo los siguientes aspectos: Nombre de la roca o suelo, seguido del símbolo
de la formación geológica a la que pertenece; color; textura y minerales
sobresalientes; dureza; meteorización; descripción de intercalaciones de otras rocas,
si las hay; fracturación; valores límites de buzamiento y espesor de los estratos;
descripción general de las diaclasas, su espaciamiento y relleno.

Representación gráfica del RQD de la roca.

Porcentaje de recobro.

Color del agua recuperada en cada tramo de perforación, o si ésta se perdió durante
la ejecución de algún tramo del sondeo.

Nivel del agua en el pozo antes y después de cada jornada de perforación.

Presión de perforación y rata de penetración.

Observaciones de interés que permitan interpretar correctamente el estado de la roca
ante determinados valores de recobro y RQD, como por ejemplo: razones que
llevaron a cambiar el sistema de perforación, daños en el equipo que repercutan en la
muestra recobrada, vibraciones excesivas en la tubería de perforación, descensos
bruscos de la tubería, etc.

1.4.4
Una vez finalizado el sondeo, el ingeniero a cargo designado por el contratista, deberá
entregar copia del registro al ingeniero de campo de ISA PDI o su representante..
Informe final
Una vez terminados los trabajos de perforación, el contratista preparará y entregará a PDI
ISA o su representante un informe final que contenga una memoria descriptiva completa de
los trabajos ejecutados.
2
ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO
De los puntos de exploración se recuperarán muestras alteradas e “inalteradas; para ensayos
de laboratorio; sobre las muestras “inalteradas” se realizarán ensayos de resistencia (tales
como compresión inconfinada, para materiales arcillosos y limosos) y peso unitario, con el
fin de caracterizar geotécnicamente los materiales y obtener los parámetros necesarios para
el diseño de las fundaciones de las torres; sobre las muestras alteradas se realizarán ensayos
de clasificación (límites de consistencia y granulometría) y ensayos de humedad natural, para
la caracterización geotécnica de los materiales. En el caso de encontrar el macizo rocoso y
para completar la clasificación geomecánica realizada en campo, se requiere medir la
resistencia a la compresión simple del material rocoso, lo que se hace mediante el ensayo de
carga puntual sobre fragmentos de roca (sirve para estimar la resistencia a la compresión
uniaxial) o compresión uniaxial sobre núcleos de roca . A continuación se realiza un análisis
más detallado de los ensayos a realizar en las muestras de suelo recuperadas.
Las muestras obtenidas de las exploraciones deberán ser clasificadas por el ingeniero
encargado de los trabajos de campo, quien deberá ordenar los ensayos de laboratorio
normales que se realizan para conocer con claridad la clasificación, pesos unitarios,
propiedades de resistencia al corte, deformaciones y permeabilidad de los materiales
encontrados en el sitio del proyecto.
Las propiedades relevantes de las muestras alteradas e inalteradas se deberán determinar
siguiendo los procedimientos de ensayo correspondientes (ASTM y NTP) y el número de los
ensayos realizados deberá ser suficiente para poder clasificar con precisión el suelo de cada
estrato. En materiales arcillosos se deberán hacer por lo menos tres determinaciones de
contenido de agua por cada metro de exploración en cada estrato individual identificable.
Las propiedades mecánicas (resistencia y deformabilidad al esfuerzo cortante, y
compresibilidad) e hidráulicas (permeabilidad) de los suelos, se deberán determinar mediante
procedimientos normalizados de campo o laboratorio.
Las muestras de materiales cohesivos que se ensayen deberán ser siempre de tipo inalterado.
Para la determinación de la compresibilidad se deberán hacer pruebas de consolidación
unidimensional y para la resistencia al esfuerzo cortante se deberán hacer pruebas de tipo
triaxial u otras que representen convenientemente las condiciones de drenaje y variación de
cargas que se desea evaluar, como es el caso del ensayo de corte directo.
Con el fin de especificar y controlar la compactación de los materiales cohesivos empleados
en los rellenos se deberá recurrir a la prueba Próctor Estándar u otra equivalente.
Si de acuerdo con los resultados de los ensayos de clasificación y el criterio del ingeniero se
identifican suelos de tipo expansivo, se deberán efectuar pruebas especiales que permitan
definir claramente el potencial expansivo del material y su incidencia sobre el tipo de
fundaciones proyectadas.
Cuando se trate de suelos potencialmente licuables identificados con base en los patrones de
riesgo y los registros de las perforaciones, como por ejemplo los estratos de arenas, entre los
3 y 10 m de profundidad, se deberán ejecutar ensayos triaxiales cíclicos para diferentes
presiones de confinamiento equivalentes a las condiciones reales del estrato de suelo a
diferentes profundidades, que permitan definir la profundidad y el riesgo de licuación en el
estrato de suelo ante las deformaciones generadas por el movimiento sísmico.
En algunos casos, la supervisión de la exploración puede solicitar la realización de ensayos
de laboratorio adicionales a los de la exploración del subsuelo convencional para líneas de
transmisión eléctrica, de acuerdo con las necesidades del proyecto, tales como gravedad
específica, corte directo, consolidación unidimensional y compresión triaxial.
En perfiles predominantemente en suelo, se requiere la realización del ensayo de penetración
estándar (SPT) al menos cada 0.50 m o cada cambio de estrato, iniciando a partir de 1.0 m
de profundidad.
Se deberá utilizar personal calificado, que tenga experiencia y conocimiento de las técnicas
de perforación, muestreo y ejecución de ensayos de laboratorio. Todos los ensayos realizados
deben cumplir con las normas ASTM o las Normas Técnicas Peruanas (NTP) equivalentes.
Algunas normas de la ASTM (American Society for Testing and Materials) y de la Sociedad
Internacional de Mecánica de Rocas (International Society for Rock Mechanics – ISRM),
para ejecución de ensayos de campo y laboratorio, son presentadas más adelante.
El tipo y número de ensayos de laboratorio dependerá de las características de los suelos, de
manera que permita conocer con claridad la clasificación del suelo, propiedades mecánicas
y demás parámetros.
Con base en las muestras recuperadas durante las exploraciones de campo, se deberán realizar
diferentes ensayos de laboratorio con el fin de caracterizar los diferentes estratos del perfil
del suelo desde el punto de vista físico – mecánico, para así modelar el comportamiento
esfuerzo – deformación de los materiales existentes. Los ensayos de laboratorio que se
deberán realizar sobre estas muestras son los siguientes, considerando la aplicación de la
última versión de las normas que se mencionan:
a) Descripción e identificación de suelos (procedimiento visual y manual). ASTM D-248809a.
b) Conservación y transporte de muestras de suelos. ASTM D-4220M-14.
c) Ensayo de penetración normal y muestreo con tubo partido de los suelos (SPT). ASTM
D-1586-11.
d) Granulometría por mallas con lavado sobre el tamiz No. 200 (ASTM D 421-85 (2007),
D422-63 (2007) Y D1140-00 (2006))
e) Granulometría combinada por mallas e hidrómetro de las muestras (ASTM D 421-85
(2007) Y D422-63 (2007))
f) Lavado sobre tamiz No. 200 (ASTM D-1140-00 (2006))
g) Gravedad específica (ASTM D854-14)
h) Límites de consistencia (Atterberg) de las muestras (Límite líquido: ASTM D423-66
(1972). Límite plástico: ASTM D 424-54 (1971))
i)
Humedad natural de las muestras (ASTM D2216-10)
j)
Resistencia a la compresión inconfinada y peso unitario de las muestras (ASTM
D2166M-13)
k) Peso unitario para suelos cohesivos (ASTM D2937-10)
l)
Densidad método cono de arena para suelos granulares. (ASTM D1556-07)
m) Ensayos triaxiales No Consolidados-No Drenados (ASTM D2850-03a (2007))
n) Ensayos triaxiales Consolidados-No Drenados (ASTM D4767-11)
o) Ensayos triaxiales Consolidados Drenados (ASTM D7181-11)
p) Ensayos de consolidación (ASTM D2435M-11)
q) Ensayos de compactación (ASTM D698-12e1 y D1557-12)
r) Expansión libre (ASTM D 4546-14)
s) Expansión controlada (ASTM D 4546-14)
t)
Ensayos químicos potencial rédox, Erédox (ASTM G200-09 (2014).
u) Ensayos químicos, PH (ASTM G51-95 (2012)).
v) Ensayos químicos, contenido de cloruros, Cl-. Cloruros en suelos y aguas subterráneas.
NTP 339.177 (AASHTO T291).
w) Ensayos químicos, contenido de sulfatos, SO42-. Sulfatos en suelos y aguas subterráneas.
NTP 339.178 (AASHTO T290).
x) Ensayos químicos, contenido de sulfuros, S 2y) Permeabilidad de suelos granulares, cabeza constante (ASTM 2434-68 (2006))
z) Corte directo bajo condiciones Consolidadas Drenadas (ASTM D3080M-11)
aa) Método ISRM para la determinación de la resistencia a la carga puntual de materiales
rocosos.
bb) Método ISRM para la determinación de la resistencia a la compresión uniaxial y
deformabilidad de materiales rocosos.
A continuación se presentan los procedimientos a seguir en los ensayos realizados en campo
en cada uno de los puntos de exploración.
2.1
ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR (SPT)
El ensayo de penetración estándar se realiza en el interior de sondeos durante la perforación.
Permite obtener un valor N de resistencia a la penetración que puede ser correlacionado con
parámetros geotécnicos para obtener propiedades de los materiales de fundación de
estructuras. En el ensayo también se obtiene una muestra alterada, para realizar ensayos de
laboratorio. Cada muestra debe estar debidamente rotulada, y deberá protegerse,
transportarse y almacenarse adecuadamente para evitar cualquier alteración, que pueda
afectar su calidad (Norma ASTM D-4220 o Normas Técnicas Peruanas (NTP) equivalentes.).
Este ensayo puede ejecutarse prácticamente en todo tipo de suelos, incluso en roca muy
alterada. El procedimiento a seguir debe cumplir con la Norma ASTM D-1586 o con las
Normas Técnicas Peruanas (NTP) equivalentes.
La descripción de la muestra recuperada y los resultados del ensayo se deben indicar en el
formato aprobado por ISA PDI o su representante.