ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS, FUENTES DE AGUA I. ESTUDIO DE
SUELOS.1. GeneralidadesEl estudio de suelos y canteras tiene por
objeto determinar las propiedades fsicas, mecnicas y qumicas del
suelo para el proyecto en estudio. El estudio se debe realizar por
medio de trabajos de exploracin de campo y ensayos de laboratorio,
necesarios para definir el perfil estratigrfico del rea en estudio,
as como sus propiedades de esfuerzo y deformaciones, proporcionando
las recomendaciones para construccin del pavimento rgido. Para
alcanzar el objetivo principal, previamente se requiere lograr los
siguientes objetivos secundarios: Elaboracin de un estudio geolgico
superficial de la zona, que sirva de marco para las investigaciones
geotcnicas. Realizacin de los ensayos estndares de laboratorio de
mecnica de suelos y ensayos especiales. Interpretacin de los
resultados de las investigaciones geotcnicas de campo y los ensayos
de laboratorio. Elaboracin de los perfiles geotcnicos del rea del
estudio.
2. Trabajos de campo.Con la finalidad de identificar y realizar
la evaluacin geotcnica del suelo de subrasante existente a lo largo
del trazo, se lleva a cabo un programa de exploracin de campo,
excavacin de calicatas y recoleccin de muestras para ser ensayadas
en el laboratorio.
La profundidad alcanzada en las perforaciones vara entre 1.5 m.
a 2.00 m, tal que no sea menor de 1.50 m por debajo de la
subrasante proyectada y ubicadas en forma alternada (derecha e
izquierda) de la carretera.En cada ubicacin se registr el perfil
estratigrfico del suelo de subrasante, clasificando visualmente los
materiales mediante el procedimiento de campo establecido por el
sistema Unificado de Clasificacin de suelos (S.U.C.S.). Cuando se
detect la presencia de cambios de las caractersticas de los
materiales encontrados en la excavacin, se tom una muestra
representativa para la evaluacin e identificacin correspondiente.De
cada estrato de suelo identificado, se tomaron muestras
representativas, las que convenientemente identificadas, fueron
empaquetadas en bolsas de polietileno y trasladadas al laboratorio
para efectuar ensayos de sus caractersticas fisicas y
mecnicas.Sobre la base de la clasificacin visual de los suelos, se
elabor un perfil estratigrfico preliminar del tramo, el cual
permiti determinar secciones de caractersticas similares,
escogindose puntos representativos generales y especficos, los
generales para determinar las caractersticas de los suelos
predominantes y similares en las calicatas escogidas, y los
especficos para determinar las caractersticas mecnicas de los
suelos de subrasante.
3. Ensayos de campo y de laboratorio realizados.a. Ensayos para
determinar las caractersticas de la subrasante.A fin de realizar la
evaluacin geotcnica del suelo de subrasante se realizaron los
siguientes ensayos: Ensayos de campo.
104Densidad natural (Cono de arena)AASHTO T 191ASTM D 1556MTC E
117
Ensayos de laboratorio. Caractersticas Fsicas:
169Anlisis GranulomtricoAASHTO T 88ASTM D 422MTC E 204
165Lmites de ConsistenciaAASHTO T 89ASTM D 4318MTC E110/111
169Contenido de HumedadASTM D 2216MTC E 108
Caractersticas Mecnicas:
16Compactacin Prctor ModificadoAASHTO T 180ASTM D 1557MTC E
115
16Relacin Soporte California (C.B.R.)AASHTO T 193ASTM D 1883MTC
E 132
b. Para la estabilizacin de taludes.Para realizar la evaluacin
geotcnica del suelo para la estabilizacin de taludes se realizaron
los siguientes ensayos:
Ensayos de campo
1Penetracin Dinmica Ligera (DPL)DIN 4090 DP
Ensayos de laboratorio
Caractersticas Fsicas:
27Anlisis GranulomtricoAASHTO T 88ASTM D 422MTC E 204
27Lmites de ConsistenciaAASHTO T 89ASTM D 4318MTC E110/111
25Lmites de ContraccinAASHTO T 92ASTM D 427MTC E112
27Contenido de HumedadASTM D 2216MTC E 108
Caractersticas Mecnicas:
16Corte Directo AASHTO T 236 ASTM D 3080MTC E 123
c. Para el estudio de socavacin.Con la finalidad de identificar
y conocer las propiedades fsicas del lecho, para el estudio de
socavacin se realizaron los siguientes ensayos:
Ensayos de laboratorio Caractersticas Fsicas:
5Anlisis GranulomtricoAASHTO T 88ASTM D 422MTC E 204
5Lmites de Consistencia AASHTO T 89ASTM D 4318MTC E110/111
4Slidos en Suspensin (ppm)AASHTO T 26MTC E 716
4. C.B.R. (California Bearing Ratio)El CBR de un suelo es la
carga unitaria correspondiente a 0.1 0.2 de penetracin, expresada
en por ciento en su respectivo valor estndar. Tambin se dice que
mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de
humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un nmero
de la relacin de soporte, que no es constante para un suelo dado
sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo
durante el ensayo.
a. Definicin de nmero CBR.El nmero CBR (o simplemente CBR), se
obtiene de la relacin de la carga unitaria (lbs/pulg2.) necesaria
para lograr una cierta profundidad de penetracin del pistn de
penetracin (19.4 cm2) dentro de la muestra compactada de suelo a un
contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga
unitaria patrn (lbs/pulg2.) requerida para obtener la misma
profundidad de penetracin en una muestra estndar de material
triturado.Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras
compactadas al contenido de humedad ptimo para un suelo especfico,
determinado utilizando el ensayo de compactacin estndar o
modificado del experimento.
El mtodo CBR comprende los 3 ensayos siguientes: Determinacin de
la densidad y humedad. Determinacin de las propiedades expansivas
del material. Determinacin de la resistencia a la penetracin.El
comportamiento de los suelos vara de acuerdo a su grado de
alteracin (inalterado y alterado) y a su granulometra y
caractersticas fsicas (granulares, finos, poco plsticos).El mtodo a
seguir para determinar el CBR ser diferente en cada caso.b.
Determinacin del CBR de Suelos Remoldados ASTM D 1883. Preparacin
del material. Densidad y humedad Expansin del material Determinacin
de la resistencia a la penetracin
El equipo manual de CBR. La muestra est instalada, el anillo y
su dial de deformaciones, el dial para medir las deformaciones y el
pistn de 19.4 cm2 de rea transversal.
CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrn.
Para determinar el CBR se toma como material de comparacin la
piedra triturada que sera el 100%, es decir CBR = 100%. La
resistencia a la penetracin que presenta a la hinca del pistn es la
siguiente:
I. ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA
1. Generalidades
En lugares circundantes a la franja del proyecto, se debe
realizar el reconocimiento de aquellos lugares considerados como
probables fuentes para el aprovisionamiento de materiales, tanto
para la construccin del pavimento como para las obras de arte
(cunetas, alcantarillas, badenes y muros). Esto se realiza de la
informacin existente de estudios anteriores e investigando en las
Entidades Estatales y Municipales del rea, as como a los
constructores de la zona.
A travs de todo el trazo se debe hacer una exploracin detenida,
a fin de ubicar puntos con existencia de bancos de materiales
fluvio-aluvionales, debido a que estos constituyen las fuentes mas
apropiadas de insumos, ya sea por la relativa facilidad para los
procesos de explotacin, as como por su relativa calidad respecto a
otras alternativas.As mismo incluy la investigacin de fuentes de
agua para la elaboracin del concreto de cemento Prtland, as como
para la mezcla y compactacin de las capas de relleno, sub-base y
base granular.
2. Trabajos de campoEl trabajo de campo efectuado ha consistido
en la exploracin, ubicacin, levantamiento planimtrico, calicateo y
muestreo de las canteras existentes en la zona del proyecto, las
cuales han suministrado material con anterioridad para el trabajo
de la actual carretera encontradas aptas luego de una inspeccin
previa.
Se procedidera a su investigacin geotcnica mediante la ejecucin
de pozos exploratorios a razn de 5 por Ha, hasta la profundidad de
3 m. bajo el nivel del terreno natural y hasta 1.20 m por debajo
del nivel fretico, en donde se ubic este. Del material extrado se
separ el material mayor a 3, material entre 2 3 y material menor de
2, esto con la finalidad de conocer la cantidad de material a
triturar y consecuentemente su rendimiento.
Se realizara tambien la descripcin de la calicata, obteniendo
muestras representativas del material, anotndose el espesor de las
capas. Las muestras representativas fueron remitidas al laboratorio
de Mecnica de Suelos. Con la finalidad de determinar el rea por
explotarse se realizaron levantamientos topogrficos de la
superficie seleccionada y que se delimit con hitos de madera.
Adicionalmente se determinaron las distancias de transporte, las
condiciones de los caminos de acceso desde la carretera en estudio
hasta el centro de gravedad de la cantera y desde este punto hasta
una zona de tratamiento de agregados y/o planta de asfalto.
En lo que respecta a las fuentes de agua una vez ubicadas se
procedera a tomar muestras representativas las que sern remitidas a
los laboratorios para los correspondientes ensayos de calidad.3.
Ensayos de Laboratorio realizados.Las muestras obtenidas de las
canteras han sido sometidas a los ensayos de laboratorio que
corresponden al uso asignado preliminarmente. Los ensayos
programados son:
26Anlisis GranulomtricoAASHTO T 88ASTM D 422MTC E 204
26Lmites de ConsistenciaAASHTO T 89ASTM D 4318MTC E 110/111
13Contenido de HumedadASTM D 2216MTC E 108
16Peso UnitarioASTM C 29MTC E 203
3Gravedad Especfica y Absorcin del Agregado FinoAASHTO T 84ASTM
C 128MTC E 205
3Gravedad Especfica y Absorcin del Agregado GruesoAASHTO T
85ASTM C 127MTC E 206
3Porcet. Parti. Con Caras de FracturaASTM D 5821MTC E 210
3Porcet. Parti. Con Chatas y AlargadasASTM D 4791MTC E 221
6Sales SolublesASTM D 1888MTC E 219
5Equivalente de ArenaAASHTO T 176ASTM D 2419MTC E 114
5Compactacin Prctor ModificadoAASHTO T 180ASTM D 1557MTC E
115
5Relacin Soporte California (CBR)AASHTO T 193ASTM D 1883MTC E
132
5Abrasin en la Maquina Los ngelesAASHTO T 96ASTM C 131MTC E
207
10Inalterab. Agregados: Sulfato de SodioAASHTO T 104ASTM C 88MTC
E 209
1Adherencia Agregado Grueso BitumenAASHTO T 182ASTM D 1664MTC E
517
1Adherencia Agregado Fino BitumenRiedel-Weber.NLT 355/74MTC E
220
5Contenido de Materia OrgnicaAASHTO T 21ASTM C 40MTC E 204
1Diseo Marshall (Mezcla Asfltica)AASHTO T 245ASTM D 1559MTC E
204
Paralelamente las muestras de las fuentes de agua fueron
remitidas al laboratorio para su respectivo anlisis fsico qumico,
los cuales determinaron su utilizacin en obra. Los ensayos
programados fueron:
4PHAASHTO T 26MTC E 716
4Sales Solubles Totales (ppm)AASHTO T 26MTC E 716
4Cloruros (Cl-) (ppm)AASHTO T 26ASTM D 512MTC E 716
4Sulfatos (SO4=) (ppm)AASHTO T 26ASTM C 516MTC E 716
4Materia Orgnica (ppm)AASHTO T 26MTC E 716
4Slidos en SuspensinAASHTO T 26MTC E 716
4. Trabajos de Gabinete.
Basndose en la informacin de los espesores de las capas
utilizables, de los reportes de perforaciones y el rea disponible
de la cantera se calcul el volumen bruto de material Asimismo
teniendo en consideracin la informacin de los tamaos mximos y
proporcin de material para chancar se determino el rendimiento de
cada cantera.
Con la finalidad de determinar si las potencias disponibles son
suficientes, se procedi a calcular los volmenes de material
requerido, calculando el metrado afectado por los factores de
rendimiento, esponjamiento y sobreanchos para pavimentos,
incluyndose tambin los metrados de concreto de cemento Prtland.
Disponindose de la informacin tcnica requerida de los trabajos
de campo y laboratorio se seleccionaron las canteras y fuentes de
agua a utilizarse en cada tramo, dibujndose el grfico de canteras
en que se muestra la ubicacin y caractersticas principales de cada
depsito.
Con la finalidad de satisfacer las demandas de material
apropiado para las necesidades del proyecto, se efectu una
exploracin que permiti ubicar las siguientes canteras:
Ramaz Pea flor I Pea flor II Santa Clara El Ripio
Cantera RamazuUbicacin:Esta cantera se ubica en el km 0+000
hacia el lado izquierdo de la carretera, con un acceso de 1700m y
en la margen derecha del ro Paucartambo.Acceso:1700m, trocha
carrozable en mal estado.Potencia:29,803.93 m3.Tipo de
material:Hormign fluvial, compuesto por grava y canto rodado,
pobremente graduado con arena no plstica, de forma
redondeada.Clasificacin AASHTO:A-1a (0)Explotacin:Cargador frontal
y retroexcavadora.Propietario:Fundo Manfer (Sr. Mancheo
Fernndez).
UTILIZACINPROCESAMIENTORENDIMIENTO
Concreto Cemento PrtlandZarandeo95%
Geologa
Consta de un depsito sedimentario en forma de lengua, con
material redondeado a sub redondeado, con caracterstica fluvio
aluvial compuestade rocas sedimentarias, intrusivas y metamrficas
como areniscas (25%),
granodoritas, granitos, sienitas (40%) y cuarcitas (35%),
respectivamente provenientes probablemente de las partes altas de
la cuenca del ro Ramaz, y de las formaciones aledaas al cauce del
ro antes mencionado.
Geotecnia Las granodioritas, granitos, sienitas y cuarcitas son
rocas de naturaleza dura por la presencia de cuarzo y feldespatos
sdicos y clcicos.
El perfil generalizado es el siguiente:De 0.00 a 3.00 a mas.-
material tpico de ro conformado por gravas bien graduadas con
arena, de densidad relativa suelta a media, no plastica, de color
plomo medio, poco hmedo hasta los primeros 0.55 m, por debajo del
cual se encontro nivel fretico, Gravas de textura media a lisa de
forma redondeada 3, 15.9% entre 2 a 3 y 49.8% menor a 2. Se
encintro bolones de 4 que representa el 5% en volumen
aproximadamente. Superficialmente se encontr residuos orgnicos
conformados por troncos y hojas secas dispersas.
5. Clculo de las Potencias Requeridas y DisponiblesLas canteras
consideradas dentro del proyecto cubren los requerimientos de todas
las partidas, las mismas que pueden verificar con los metrados
determinados.
CONCLUSIONES DEL ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA
Del anlisis de los resultados de los ensayos de laboratorio se
concluye lo siguiente:
a) Se ubic las siguientes canteras:
RamazUso: Concreto de cemento Prtland. Pea flor IUso: Base
granular. Pea flor IIUso: Sub-base granular. Santa ClaraUso:
Tratamiento Superficial Bi Capa y Concretode Cemento Prtland. El
RipioUso: Base y Sub-base granular.
b)La cantera para Tratamiento Superficial Bi Capa ser Santa
Clara, es de origen fluvio aluvional conformado por gravas y
arenas, para su uso se deber chancar y zarandear. c)Las canteras
para concreto de Cemento Prtland sern Ramazu y Santa Clara, ambas
son de origen fluvio aluvional conformado por gravas y arenas,
cumplen con todas las especificaciones del proyecto para su
uso.
e) El material a emplear para Base granular ser de la cantera
Pea Flor I. Presenta 18.5% de partculas chatas y alargadas; para
ser usado como material de Base granular, este valor no debe
superar el 15%. Se recomienda realizar el control permanente de
esta caracterstica fsica, mediante zarandeo durante la ejecucin de
la obra.
f) El material a emplear para Sub-base granular ser de la
cantera Pea Flor II. Presenta 22.30% de partculas chatas y
alargadas; para ser usado como material de Sub-base granular, este
valor no debe superar el 20%. Se recomienda realizar el control
permanente de esta caracterstica fsica, mediante zarandeo durante
la ejecucin de la obra.Adicionalmente se determin la ubicacin de la
cantera El Ripio, apropiado como material de base y sub-base
granular.
g) Se incluyen, el plano de canteras y los resultados de
laboratorio, en las especificaciones correspondientes se indica el
tratamiento especfico para el caso de los agregados.
h) Para la determinacin de los volmenes se ha efectuado
levantamientos topogrficos y calicatas exploratorias, los que nos a
permitido una apreciacin bastante aproximada del volumen
existente.
i) En lo que se refiere al tratamiento y rehabilitacin de las
reas destinadas a explotacin de materiales, se esta indicando en el
volumen correspondiente a Impacto Ambiental en cumplimiento de lo
estipulado en los trminos de referencia.Igualmente en las
Especificaciones Tcnicas se establece los procedimientos de trabajo
y forma de pago correspondiente.
j) A lo largo de la carretera se han ubicado seis puntos para
abastecimiento de agua para la obra, correspondientes a las fuentes
del ro Paucartambo, ro Pisco, ro Santa Cruz, y ro Llamaquizu, todas
de rgimen permanente.
k) Los resultados de los ensayos fsicos qumicos de las fuentes
de agua, determinan su utilizacin en obra, tanto para su empleo en
mezclas de concreto de cemento Prtland, como para mezclas de Base y
Sub-base granular.
l) De acuerdo a los resultados obtenidos, todas las fuentes de
agua estudiadas son aptas para su empleo en obra.