COMPACTACIN DE ENROCAMIENTOS
El desarrollo moderno de las vas terrestres, exige mayores
requerimientos de pendiente y curvatura, y esto provoca la
necesidad de construir terraplenes de altura cada vez mayor. Como
consecuencia natural de la necesidad prctica de utilizar los
materiales en el sitio, es tambin muy comn que esos terraplenes
hayan de ser construidos con fragmentos de roca y suelos gruesos.
De esta manera la construccin de pedraplenes de gran altura es cada
vez ms frecuente y es de esperar que en el futuro sean cada da ms
numerosos y ms altos.
Los suelos gruesos y los fragmentos de roca dan lugar a serios
problemas de compresibilidad cuando estn sujetos a los altos
niveles de esfuerzos que suponen los actuales pedraplenes altos;
seguramente deben vigilarse estos problemas en estructuras cuyas
alturas sobrepasen los 20 o 30 m.
En pocas recientes ha tenido un gran impulso la tecnologa de la
construccin de pedraplenes; ello es debido a los aportes de la
experiencia de la construccin de grandes presas. Esta experiencia
es muy valiosa cuando se extrapola a carreteras, pero ello no
quiere decir que la extrapolacin pueda hacerse ciegamente, pues
entre ambos casos existen diferencias que no deben ignorarse, que
probablemente no se entiendan del todo y que ameritan investigacin
especializada en el campo de las vas terrestres. Basta sealar, como
un ejemplo, que en el caso de las presas los enrocamientos suelen
hacerse con materiales muy seleccionados y muy limpios, en tanto
que en las carreteras existe el imperativo econmico de utilizar
materiales mucho ms alterados y con porcentajes nada despreciables
de suelos finos.
Obviamente los fragmentos de roca se han usado siempre en las
vas terrestres y existe una definida tendencia de los ingenieros
interesados a considerarlos como un material inerte, del que no es
posible esperar serios problemas de comportamiento. En gran medida
esto fue cierto y debe entenderse que las preocupaciones que
motivan este prrafo se relacionan no tanto con el uso del material
en s, cuanto con el hecho de que la altura de los modernos
pedraplenes impone niveles de esfuerzos que hace que muchas
situaciones actuales difieran de las pasadas no en forma
cuantitativa, sino cualitativa.
La prctica usual en la construccin de carreteras acepta que la
base de pedrapln se forme rellenando el fondo de la barranca, sin
tratamiento previo de este, con enrocamiento a volteo, hasta
obtener una superficie de trabajo lo suficientemente amplia como
para que puedan operar los equipos de construccin. Sin duda resulta
mejor la prctica de desmontar y despalmar el terreno natural,
eliminando alguna formacin de suelo de baja resistencia que pudiese
romper la homogeneidad del apoyo; esto no puedo lograrse en
construccin bajo agua.
En muchas ocasiones la masa del pedrapln sobre la base no recibe
ningn tratamiento mecnico especial, el que se reserva cuando mucho
para una capa de mejoramiento de material ms fino y, desde luego,
para la subrasante y capas del pavimento. Esta prctica debe
abandonarse en lo que se refiere al cuerpo del pedrapln, en
beneficio del buen comportamiento de la estructura.
La colocacin de fragmentos de roca a volteo produce una masa
suelta totalmente segregada y muy compresible. Las observaciones
realizadas con terraplenes de prueba y los resultados de ensayos
recientes han modificado de manera fundamental el criterio de los
ingenieros sobre los problemas conectados con la construccin de
estas estructuras.
Es probable que el primer esfuerzo que deba hacerse en la
investigacin futura se refiera a una clasificacin adecuada de los
materiales para enrocamiento y en las pruebas ndice que sirven de
norma a tal clasificacin y que permitan distinguir los materiales
limpios de los contaminados, los gruesos de los finos, etc. En
Mxico se considera un enrocamiento limpio el que est formado por
fragmentos de roca y pequeas cantidades de finos mayores que la
malla No. 4, siendo mnimo el contenido bajo dicha malla.
Tentativamente, se ha dicho que un enrocamiento que contiene ms de
5% de material menor que malla No. 4 es contaminado. Es material
grueso el mayor de 6 mm y fino el menor. No existen pruebas estndar
universalmente aceptadas para catalogar la fraccin gruesa de los
pedraplenes (mayor de 6 mm) y en Mxico se han adoptado para ello
las normas tradicionales para juzgar la sanidad de los agregados de
concreto, a las que se aade un estudio sobre el tipo de roca, forma
de los fragmentos, caractersticas de la meteorizacin, etc. La
fraccin fina se juzga en Mxico con el SUCS.
La granulometra es una propiedad importante en el comportamiento
de los enrocamientos. En un material uniforme (Cu < 10) los
contactos entre los granos ocurren a travs de pocos puntos, en los
que se concentran mucho los esfuerzos, propicindose la rotura de
granos y el flujo plstico de la roca, todas causas de deformacin.
Correspondientemente un enrocamiento bien graduado debe resultar
menos deformable.
La rotura de granos puede comenzar a niveles de esfuerzos
relativamente bajos y se ha visto en pruebas triaxiales con
presiones de confinamiento menor que 5kg/ cm2.
La compactacin de los enrocamientos tiene una influencia muy
marcada tanto en su compresibilidad como en su resistencia y ello
es vlido tanto para los enrocamientos limpios como para los
relativamente ms contaminados. La granulometra ejerce tambin una
influencia notable en los resultados de la compactacin de estos
materiales y, para la misma energa de compactacin, material bien
graduado adquiere una compacidad mayor que el uniforme. Sin
embargo, no siempre es fcil de obtener una buena composicin
granulomtrica, sobre todo en el caso en que la roca provenga de la
explotacin de macizos con explosivos, a no ser que el
fracturamiento natural de la roca induzca la obtencin de un
material bien graduado. Las mezclas de grava y arena de ro tienen
por lo general buena granulometra y granos sanos, por lo que
constituyen excelentes materiales. Otro hecho que favorece la
colocacin de un material con granulometra adecuada es el evitar la
segregacin de los fragmentos durante las maniobras de transporte y
tendido en el pedrapln; a ello contribuye el limitar la altura de
cada al mnimo posible y el uso de precauciones especiales de
tendido. La segregacin es poco significativa en materiales de
granulometra uniforme.
La compacidad de los materiales de enrocamiento despus de
compactados no es fcil de medir. Cuando los fragmentos no son muy
grandes se utiliza el concepto de compacidad relativa.
Los enrocamientos se compactan actualmente con rodillos
vibratorios de 10 a 15 toneladas de peso, cuando son relativamente
limpios y no estn formados por fragmentos muy grandes, de ms de 30
cm. Los enrocamientos ms gruesos o los de escasa altura, formados
por material muy bien graduado, pueden compactarse con un tractor
pesado, como mnimo de 4 pasadas. Los enrocamientos contaminados,
con ms de 15 % de material fino plstico, se han compactado
exitosamente con rodillos neumticos muy pesados, de 50 toneladas o
an ms.
MAQUINARIA UTILIZADA PARA LA COMPACTACIN DE ENROCAMIENTOS.
a) RODILLOS VIBRATORIOS DE 10 A 15 TON. DE PESO
Relativamente limpios y no estn formados por fragmentos muy
grandes, de ms de 30 cm.
b) TRACTOR PESADO CON MINIMO DE 4 PASADAS
Los enrocamientos ms gruesos o de escasa altura, formados por
materiales bien graduados
c) RODILLOS NEUMTICOS MUY PESADOS, DE 50 TON O AUN MAS
Con ms de 15% de material fino plstico.
El espesor de las capas de pedrapln depende del tamao mximo de
los fragmentos de roca. Los fragmentos de menos de 30 cm suelen
disponerse en capas de 50 cm de espesor en estado suelto. En el
caso de los grandes fragmentos, este espesor puede aumentar hasta
un metro o ms.
Es una norma muy recomendable para la construccin de grandes
pedraplenes el seleccionar cuidadosamente al material producto de
la excavacin de un corte o del prstamo de una roca, separndolo en
dos tipos, uno de ellos con fragmentos menores de 30 cm y el otro,
con los fragmentos mayores. Esta clasificacin ha de hacerse en el
frente de trabajo. Conviene colocar la parte ms fina en el centro
del pedrapln, dejando los fragmentos grandes para las zonas
adyacentes a los taludes.
La experiencia ha demostrado que es una prctica recomendable
para reducir la compresibilidad de los pedraplenes el
humedecimiento del material al colocarlo. Este hecho esta
corroborado por investigacin de laboratorio, donde se ha visto que
al hacer pruebas de compresibilidad a los materiales gruesos y
someterlos en un momento dado a un humedecimiento intenso, se
produce en ese momento un aumento drstico y muy rpido en la
deformacin. De esta manera, la prctica de humedecimiento conducira
producir la deformacin del pedrapln durante la construccin,
evitando que se presentase posteriormente. Las razones de ese
aumento rpido de deformabilidad con el humedecimiento no estn del
todo dilucidadas, pero se han relacionado con cierto
reblandecimiento de las aristas y picos de los fragmentos de roca,
que toleran menos, cuando estn humedecidos, las concentraciones de
esfuerzo que en ellos se producen.
Segn la informacin disponible en la actualidad, el agua debe
incorporarse a razn de 300 o 400 lt/m3. Un pedrapln importante debe
ser siempre instrumentado, para conocer su comportamiento y
adquirir experiencia para otras obras futuras.
Bibliografa: La Ingeniera de Suelos en las Vas Terrestres,
Carreteras, Ferrocarriles y Aeropistas, Rico Rodrguez, Alfonso,
Vol. 1.
ASIGNATURA:
GEOTECNIA APLICADA A LAS VAS TERRESTRES
HORARIO: L-V: 18:00-19:00 HRS. /B6
COMPACTACIN DE ENROCAMIENTOS
EQUIPO #4:
ELMIR IVN OZUNA LPEZ.
OMAR ANGELES HERNANDEZ.
EDER ISAAS CRUZ.
CATEDRTICO:
ING. JAIME SNCHEZ VIZCANO.
OAXACA DE JUREZ, OAXACA, A 20 DE JUNIO DE 2015.