LIMPIEZA DE ALCANTARILLAS MANTENIMIENTO DE CARRETERAS ALUMNA: ABARCA ESTRADA ZARELA JUDITH
LIMPIEZA DE ALCANTARILLAS MANTENIMIENTO DE CARRETERAS
ALUMNA: ABARCA ESTRADA ZARELA JUDITH
LIMPIEZA DE ALCANTARILLAS
CURSO: MANTENIMIENTO DE CARRETERAS 1
INTRODUCCION
El drenaje transversal de la carretera tiene como objetivo evacuar
adecuadamente el agua superficial que intercepta su infraestructura, la
cual discurre por cauces naturales o artificiales, en forma permanente o
transitoria, a fin de garantizar su estabilidad y permanencia.
Se define como alcantarilla a la estructura cuya luz sea menor a 6.0 m y
su funcin es evacuar el flujo superficial proveniente de cursos
naturales o artificiales que interceptan la carretera.
La densidad de alcantarillas en un proyecto vial influye directamente en
los costos de construccin y de mantenimiento, por ello, es muy
importante tener en cuenta la adecuada eleccin de su ubicacin,
alineamiento y pendiente, a fin de garantizar el paso libre del flujo que
intercepta la carretera, sin que afecte su estabilidad.
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ALCANTARILLAS
1. DEFINICIN
Son ductos que permiten el paso del agua de un lado a otro de la va.
Las alcantarillas deben clasificarse principalmente desde el punto de
vista de su ubicacin. Capacidad (diseo hidrulico) y resistencia
(diseo estructural). Se requiere la ayuda de personal calificado para
escoger debidamente la alcantarilla de acuerdo con los factores
mencionados.
Las alcantarillas pueden tener forma circular, rectangular o elptica. Las
alcantarillas pueden prefabricarse o construirse en el sitio, a criterio del
encargado. Por lo general, aquellas construidas en el sitio tienen forma
cuadrada o rectangular, mientras que las prefabricadas son circulares o
elpticas. A menudo se construyen pasos de dos o tres ductos en forma
cuadrada o rectangular una al lado de la otra, o bateras de tubos unos
al lado de los otros.
Las alcantarillas de seccin cuadrada o rectangular se fabrican de
concreto armado, las de forma circular se hacen con tubos de concreto o
de acero corrugado. Las secciones elpticas se fabrican, por lo general,
con planchas de hierro corrugado.
La alcantarilla, es considerada como una estructura menor, su densidad
a lo largo de la carretera resulta importante e incide en los costos, por
ello, se debe dar especial atencin a su diseo.
Las otras estructuras que forman parte del drenaje transversal es el
badn y el puente.
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2. CONSIDERACIONES DE DISEO
a. Caractersticas topogrficas.- Para el caso de obras de cruce
menores (alcantarillas), el levantamiento topogrfico realizado para la
carretera, deber cubrir aquellos sectores donde se emplazarn dichas
obras, de tal manera que permita definir el perfil longitudinal del cauce
tanto aguas arriba y aguas abajo de la seccin de cruce.
b. Estudio de cuencas hidrogrficas.- Se refiere a la identificacin de las
cuencas hidrogrficas que interceptan el alineamiento de la carretera,
con el objetivo de establecer los caudales de diseo y efectos de las
crecidas. Se deber indicar la superficie, pendiente y longitud del cauce
principal, forma, relieve, tipo de cobertura vegetal, calidad y uso de
suelos, asimismo; los cambios que han sido realizados por el hombre,
tales como embalses u otras obras de cruce que pueden alterar
significativamente las caractersticas del flujo.
3. PROYECCIN E INSTALACIN DE ALCANTARILLAS
En la proyeccin e instalacin de alcantarillas el aspecto tcnico debe
prevalecer sobre el aspecto econmico, es decir que no pueden
sacrificarse ciertas caractersticas hidrulicas slo con el objetivo de
reducir los costos. Sin embargo, es recomendable que la ubicacin,
alineamiento y pendiente que se elija para cada caso, estar sujeta al
buen juicio del especialista, quien deber estudiar los aspectos
hidrolgicos, hidrulicos, estructurales y fenmenos de geodinmica
externa de origen hdrico, para obtener finalmente la solucin ms
adecuada compatible con los costos, operatividad, servicialidad y
seguridad de la carretera.
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a. Ubicacin en planta
La ubicacin en planta ideal es la que sigue la direccin de la corriente,
sin embargo, segn requerimiento del Proyecto la ubicacin natural
puede desplazarse, lo cual implica el acondicionamiento del cauce, a la
entrada y salida con la construccin de obras de encauzamiento u otras
obras complementarias.
b. Pendiente longitudinal
La pendiente longitudinal de la alcantarilla debe ser tal que no altere
desmesuradamente los procesos geomorfolgicos, como la erosin y
sedimentacin, por ello, los cambios de pendiente deben ser estudiados
en forma cuidadosa, para no incidir en dichos procesos que pueden
provocar el colapso de la estructura.
En los Anexos: Lmina N 01, se aprecia la ubicacin tpica de
alcantarillas respecto a la pendiente del cauce.
4. ELECCIN DEL TIPO DE ALCANTARILLA
a. Tipo y seccin
Los tipos de alcantarillas comnmente utilizadas en proyectos de
carreteras en nuestro pas son; marco de concreto, tuberas
metlicas corrugadas, tuberas de concreto y tuberas de polietileno
de alta densidad.
Las secciones ms usuales son circulares, rectangulares y
cuadradas. En ocasiones especiales que as lo ameriten puede
usarse alcantarillas de secciones parablicas y abovedadas.
En carreteras de alto volumen de trnsito y por necesidad de limpieza
y mantenimiento de las alcantarillas, se adoptar una seccin mnima
circular de 0.90 m (36) de dimetro o su equivalente de otra seccin,
salvo en cruces de canales de riego donde se adoptarn secciones
de acuerdo a cada diseo particular.
Las alcantarillas tipo marco de concreto de seccin rectangular o
cuadrada pueden ubicarse a niveles que se requiera, como colocarse
de tal manera que el nivel de la rasante coincida con el nivel superior
de la losa o debajo del terrapln. Generalmente, se recomienda
emplear este tipo de alcantarillas cuando se tiene la presencia de
suelos de fundacin de mala calidad.
Es importante instalar alcantarillas permanentes con un tamao lo
suficientemente grande como para desalojar las avenidas de diseo
ms los escombros que se puedan anticipar.
En cauces naturales que presentan caudales de diseo importantes
donde la rasante no permite el emplazamiento de una alcantarilla de
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dimensin considerable, se suelen colocar alcantarillas mltiples, sin
embargo, este diseo debe tener en cuenta la capacidad de arrastre
del curso natural (palizada, troncos y material de cauce) y su
pendiente longitudinal para evitar obstrucciones, recomendndose
utilizar obras con mayor seccin transversal libre, sin subdivisiones.
En el caso del proceso constructivo de tuberas para alcantarillas
mltiples, se recomienda que la separacin de los tubos, medida
entre las superficies externas, deber ser tal que facilite la
compactacin del material de relleno igual a la mitad del dimetro de
la tubera con un mximo de 1.0 m y 0.4 m como mnimo.
Asimismo, en cauces naturales con caudales de diseo
considerables, pendiente longitudinal reducida y transporte de
palizada como es el caso de cursos naturales ubicados en la regin
selva de nuestro 73 pas, se recomienda la colocacin de obras con la
mayor seccin hidrulica posible que dependiendo del aspecto
econmico podrn utilizarse alcantarillas tipo arcos parablicos o
abovedadas.
En los Anexos: Lamina N 02, se aprecia una seccin tpica de
alcantarilla tipo tubera metlica corrugada (TMC) con proteccin a la
entrada y salida.
En la Lmina N 03, se aprecia secciones tpicas de alcantarillas tipo
marco de concreto con protecciones de entrada y salida.
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b. Materiales
La eleccin del tipo de material de la alcantarilla depende de varios
aspectos, entre ellos podemos mencionar el tiempo de vida til, costo,
resistencia, rugosidad, condiciones del terreno, resistencia a la
corrosin, abrasin, fuego e impermeabilidad. En conclusin no es
posible dar una regla general para la eleccin del tipo de material a
emplear en la construccin de la alcantarilla, sino que adems de los
aspectos mencionados anteriormente depende del tipo de suelo, del
agua y principalmente de la disponibilidad de materiales en el lugar.
5. RECOMENDACIONES Y FACTORES A TOMAR EN CUENTA PARA
EL DISEO DE UNA ALCANTARILLA
A continuacin se presentan algunas recomendaciones prcticas y
factores que intervienen para el diseo adecuado de una alcantarilla.
Para asegurar la estabilidad de la carretera ante la presencia de
asentamientos provocados por filtraciones de agua, la alcantarilla debe
asegurar la impermeabilidad.
Asimismo, dentro de los factores se mencionan los siguientes:
a. Como factores fsicos y estructurales, tenemos: la durabilidad, altura de
relleno disponible para la colocacin de la alcantarilla, cargas actuantes
sobre la alcantarilla y calidad y tipo de terreno existente.
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b. Dentro de los factores hidrulicos, tenemos: el caudal de diseo,
pendiente del cauce, velocidad de flujo, material de arrastre, pendiente
de la alcantarilla y rugosidad del conducto.
c. Otros factores importantes que deben ser tomados en cuenta para la
eleccin del tipo de alcantarilla, son la accesibilidad a la zona del
proyecto y la disponibilidad de materiales para su construccin.
6. DISEO HIDRULICO
El clculo hidrulico considerado para establecer las dimensiones
mnimas de la seccin para las alcantarillas a proyectarse, es lo
establecido por la frmula de Robert Manning* para canales abiertos y
tuberas, por ser el procedimiento ms utilizado y de fcil aplicacin, la
cual permite obtener la velocidad del flujo y caudal para una condicin
de rgimen uniforme mediante la siguiente relacin.
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Se debe tener en cuenta la velocidad, parmetro que es necesario
verificar de tal manera que se encuentre dentro de un rango, cuyos
lmites se describen a continuacin.
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Se deber verificar que la velocidad mnima del flujo dentro del
conducto no produzca sedimentacin que pueda incidir en una reduccin
de su capacidad hidrulica, recomendndose que la velocidad mnima
sea igual a 0.25 m/s.
Asimismo, se debe tener muy en cuenta la velocidad de flujo a la salida
de la alcantarilla, generalmente esta velocidad es mayor que la
velocidad de escurrimiento en el cauce natural y debe limitarse a fin de
evitar procesos de socavacin del cauce aguas abajo de la estructura y
no afecte su estabilidad.
A continuacin, se presenta una tabla con valores mximos admisibles
de velocidades de flujo segn el tipo de material donde se desplaza.
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7. CONSIDERACIONES PARA EL DISEO
a. Material slido de arrastre
La palizada, material slido y hasta desperdicios arrojados a los cauces
naturales y que son arrastrados por la corriente, son elementos muy
perjudiciales si se acumulan en la alcantarilla e inciden en su
comportamiento hidrulico. No solamente afecta a la alcantarilla,
tambin afecta las zonas aledaas de la carretera.
Consecuentemente, es importante que las carreteras cuenten con un
programa de mantenimiento rutinario, a fin de identificar los sectores
vulnerables, propensos de ser afectados por este fenmeno.
b. Borde libre
El borde libre en alcantarillas es un parmetro muy importante a tomar
en cuenta durante su diseo hidrulico, por ello, las alcantarillas no
deben ser diseadas para trabajar a seccin llena, ya que esto
incrementa su riesgo de obstruccin, afectando su capacidad hidrulica.
Se recomienda que el diseo hidrulico considere como mnimo el 25
% de la altura, dimetro o flecha de la estructura.
c. Socavacin local a la salida de la alcantarilla
Si la velocidad del flujo a la entrada y particularmente a la salida de la
alcantarilla es alta, puede producir procesos de socavacin local que
afecte su estabilidad, por ello, se recomienda la proteccin del cauce
natural mediante la construccin de emboquillados de piedra, enchapado
de rocas acomodadas u otros tipos de revestimientos, los cuales
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debern extenderse hasta zonas donde la socavacin local no tenga
incidencia sobre la proteccin.
Clculo del dimetro medio de los elementos de proteccin a la salida de
alcantarillas en funcin de la velocidad del flujo.
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d. Mantenimiento y limpieza
Las dimensiones de las alcantarillas deben permitir efectuar trabajos de
mantenimiento y limpieza en su interior de manera factible. Es
importante realizar estos trabajos con la finalidad que funcionen
adecuadamente, tal como se ha previsto en el diseo.
Es necesario efectuar un programa de mantenimiento que incluyan
inspecciones antes y despus de perodos lluviosos para comprobar el
estado hidrulico estructural de la obra y obtener datos como marcas
dejadas por las crecidas, acumulacin de material, depsito
e. Abrasin
La abrasin es una accin mecnica de rozamiento que consiste en la
erosin del material de la alcantarilla por la accin de slidos flotantes
transportados por el cauce natural. Este fenmeno depende del carcter
y cantidad de material de arrastre, duracin, frecuencia y velocidad del
flujo.
Es importante tomar en cuenta este fenmeno al momento de elegir el
tipo de material del cual estar constituida la alcantarilla.
f. Corrosin
La corrosin se define como el deterioro de un material a consecuencia
de un ataque electroqumico por su entorno y puede manifestarse como
consecuencia de la accin de elementos activos presentes en el suelo,
agua o atmsfera.
Siempre que la corrosin est originada por una reaccin electroqumica
(oxidacin), la velocidad a la que tiene lugar depender en alguna
medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el
metal y de las propiedades de los metales en cuestin.
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Las condiciones ambientales que contribuyen a la corrosin de
alcantarillas son condiciones alcalinas y cidas presentes en el suelo y
en el agua, y la conductividad elctrica del suelo.
El agua con alta salinidad causa intensa corrosin a corto plazo en el
acero.
Es importante sealar que cualquier material utilizado en la construccin
de alcantarillas expuesto al agua de mar o cuando las alcantarillas se
ubiquen en zonas costeras cercanas al mar requieren algn tipo de
proteccin para asegurar su vida til. Lo mismo, sucede con los cidos
producidos por minas de carbn u otras operaciones mineras.
Se indica, asimismo que los suelos con alto contenido de materia
orgnica son nocivos para los metales ya que se corroen.
En el caso de alcantarillas de metal corrugado generalmente se utiliza
capas protectoras tales como recubrimientos asflticos, sin embargo,
esta medida muchas veces no es suficiente, por lo que un material de
mayor resistencia sera el ms adecuado para actuar en medios muy
agresivos.
g. Seguridad y vida til
El diseo de alcantarillas debe garantizar la adecuada y correcta
evacuacin del flujo que discurre hacia a la carretera mediante la
obtencin de diseos hidrulicos adecuados.
Existen medidas para prolongar la vida til de las alcantarillas y mejorar
sus condiciones de servicio.
Las medidas que se utilizan con mayor frecuencia se mencionan a
continuacin:
Con la finalidad de proteger las alcantarillas constituidas por tubos
metlicos corrugados de la presencia de agentes exteriores que
puedan afectarlas, se recomienda el uso de recubrimiento asfltico,
de esta manera se logra incrementar su vida til.
Cuando las condiciones de exposicin son muy agresivas, tales
como velocidades excesivas con presencia de elementos abrasivos
en el flujo, presencia de aguas salinas o cidas provenientes de
establecimientos mineros, suelos alcalinos y suelos con presencia
de turba, el recubrimiento asfltico no ofrece una proteccin
suficiente, bajo estas condiciones no es recomendable el uso de
alcantarillas metlicas, por ello, se recomienda el uso de otros
materiales para la construccin de alcantarillas, como concreto de
alta resistencia o tubos de alta densidad.
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8. LIMPIEZA DE ALCANTARILLAS
a. GENERALIDADES
Consiste en remover todo material extrao de las alcantarillas incluidas
sus obras de entrada y salida, de tal manera que permanezcan libres de
basuras y sedimentos.
El objetivo es mantener todos los elementos de la alcantarillas, caja
toma, ducto y aliviadero, trabajando eficientemente, permitiendo que el
agua fluya libremente.
Los trabajos se deben ejecutar antes del inicio de la estacin lluviosa y
peridicamente durante dicha poca. Inspeccionar con frecuencia el
estado de las alcantarillas.
b. MATERIALES
No se requiere del suministro de materiales para la ejecucin de esta
actividad.
c. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
Los equipos y herramientas necesarios para la ejecucin de esta
actividad son:
Lampas, rastrillos, carretillas, soga, baldes, machetes y una cmara
fotogrfica, etc.
d. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIN
206.4 El procedimiento a seguir para la ejecucin de los trabajos es el
siguiente:
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Colocar seales preventivas y dispositivos de seguridad.
El personal debe contar con los uniformes, cascos y todos los
elementos de seguridad industrial en concordancia con las normas
establecidas.
Distribuir los trabajadores de acuerdo con la programacin de esta
actividad.
Tomar algunas fotografas de casos sobresalientes y/o
representativos, en la situacin inicial y en actividades de avance.
Retirar basuras, piedras, sedimentos, vegetacin, y cualquier
material extrao, de los elementos de entrada, ducto y salida de las
alcantarillas.
Trasladar el material retirado, colocndolo en sitios que no afecten el
entorno ambiental y evitando depositarlos en puntos que interfieran
el sistema de drenaje de la va.
Depositar los materiales extrados segn sus caractersticas,
biodegradable o no, en los depsitos de excedentes definidos para
el efecto.
Inspeccionar visualmente que, despus de la limpieza, las
alcantarillas trabajen eficientemente.
Al terminar los trabajos, retirar las seales y dispositivos de
seguridad en forma inversa a como fueron colocados.
Tomar algunas fotografas de casos sobresalientes y/o
representativos, en la situacin final.
9. REPARACIN MENOR DE ALCANTARILLAS DE CONCRETO
a. GENERALIDADES
Consiste en reparar cabezales y daos puntuales de los elementos
deteriorados a la entrada y/o salida de la alcantarilla, y efectuar
reparaciones de agrietamientos, desprendimientos u otros daos
puntuales similares en la tubera de concreto, procurando dejarlos en
condiciones similares a las originales de construccin.
El objetivo es mantener las alcantarillas trabajando eficientemente y
cumpliendo con las funciones para las que fueron construidas,
permitiendo que el agua fluya libremente.
Los trabajos se deben ejecutar cuando se detecten grietas, desplomes,
pequeas socavaciones y otros daos, en los cabezales, elementos de
entrada y salida, tuberas de concreto y otros elementos de las
alcantarillas, procurando hacer los trabajos de reparacin en poca
seca. Reparar los cabezales y los elementos de entrada y salida con un
material similar a aquel con que fueron construidas y la tubera segn el
tipo de concreto.
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b. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
Los equipos y herramientas necesarios para la ejecucin de esta
actividad son: mezcladora de concreto, lampas, carretilla, varilla de
acero, baldes de construccin, tina o cubeta para agua, badilejo,
plancheta y una cmara fotogrfica, etc.
c. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIN
El procedimiento a seguir para la ejecucin de los trabajos es el
siguiente:
Colocar seales preventivas y dispositivos de seguridad.
El personal debe contar con los uniformes, cascos y todos los
elementos de seguridad industrial en concordancia con las normas
establecidas.
Distribuir los trabajadores de acuerdo con la programacin de esta
actividad
Tomar algunas fotografas de casos sobresalientes y/o
representativos, en la situacin inicial y en actividades de avance.
Inspeccionar las alcantarillas para determinar las reas de trabajo.
Retirar el material suelto y picar la superficie estable para garantizar
la adherencia del concreto nuevo. Trasladar el material retirado,
colocndolo en sitios que no afecten el entorno paisajstico y
evitando depositarlo en puntos que interfieran el sistema de drenaje
del camino.
Colocar el encofrado donde y cuando sea necesario.
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Preparar y colocar la mezcla de concreto o preparar los materiales
para la mampostera.
Curar el concreto durante 7 das.
Retirar el encofrado a los 3 das de ser el caso.
Realizar la limpieza mediante el retiro de los materiales sobrantes en
la alcantarilla y en los sitios de las obras y trasladarlos al depsito
de excedentes previsto para el efecto.
Al terminar los trabajos, retirar las seales y dispositivos de
seguridad en forma inversa a como fueron colocados.
Tomar algunas fotografas de casos sobresalientes y/o
representativos, en la situacin final.
10. REPARACIN MENOR DE ALCANTARILLAS METLICAS
a. GENERALIDADES
Consiste en reparar cabezales y daos puntuales de los elementos
deteriorados a la entrada y/o salida de la alcantarilla y en reparar la
tubera metlica reemplazando las partes deformadas y/o apretar y
reemplazar tuercas y tornillos flojos o faltantes, procurando dejarlos en
condiciones similares a las originales de construccin.
El objetivo es mantener las alcantarillas trabajando eficientemente y
cumpliendo con las funciones para las que fueron construidas,
permitiendo que el agua fluya libremente.
Los trabajos se deben ejecutar cuando se detecten grietas, desplomes,
pequeas socavaciones y otros daos en los cabezales, elementos de
entrada y salida y en la tubera metlica de las alcantarillas, procurando
hacer los trabajos de reparacin en poca seca. Reparar los cabezales y
elementos de entrada y salida con material similar a aquel con que
fueron construidas ya sea con concreto o mampostera de piedra y
mortero y la tubera metlica empleando elementos del mismo tipo.
b. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
Los equipos y herramientas necesarios para la ejecucin de esta
actividad son: mezcladora de concreto, lampas, carretilla, varilla de
acero, baldes de construccin, tina o cubeta para agua, badilejo,
plancheta, herramientas especficas para la reparacin de la tubera
metlica y una cmara fotogrfica, etc.
c. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIN
El procedimiento a seguir para la ejecucin de los trabajos es el
siguiente:
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Colocar seales preventivas y dispositivos de seguridad.
El personal debe contar con los uniformes, cascos y todos los
elementos de seguridad industrial en concordancia con las normas
establecidas.
Distribuir los trabajadores de acuerdo con la programacin de esta
actividad Tomar algunas fotografas de casos sobresalientes y/o
representativos, en la situacin inicial y en actividades de avance.
Inspeccionar las alcantarillas para determinar los elementos de
reparacin ya sean cabezales, elementos de entrada y salida o en la
tubera metlica.
Efectuar los arreglos y las reparaciones necesarias en la tubera
metlica.
Proceder hacer las reparaciones en cabezales y elementos de
entrada y salida, retirando los materiales sueltos y picando la
superficie estable para garantizar la adherencia del concreto nuevo.
Colocar el encofrado donde sea necesario.
Preparar y colocar la mezcla de concreto o preparar los materiales
para la mampostera.
Reparar las reas afectadas dejndolas en condiciones
satisfactorias
Curar el concreto durante 7 das.
Retirar el encofrado a los 3 das de ser el caso.
Realizar la limpieza mediante el retiro de los materiales sobrantes en
la alcantarilla y en los sitios de obra y trasladar los materiales
sobrantes al depsito de excedentes previsto para el efecto.
Al terminar los trabajos, retirar las seales y dispositivos de
seguridad en forma inversa a como fueron colocados
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BIBLIOGRAFIA
MANUAL DE HIDROLOGA, HIDRULICA Y DRENAJE MTC.
ESPECIFICACIONES TCNICAS GENERALES PARA LA
CONSERVACIN DE CARRETERAS-MTC