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ESTUDIO GEOTÉCNICO
INDICE PÁGINA
1. PROCEDIMIENTOS GEOTÉCNICOS EJECUTADOS............................................ 1
2. REGISTRO PROGRESIVO DE LA INVESTIGACIÓN............................................. 1
- zonificación geotecnica............................................................................................ 5
- geotecnia para puentes............................................................................................ 9 4.1 Puente Arque.................................................................................................... 9
- materiales de construcción..................................................................................... 10 5.1 Subrasantes.................................................................................................... 10 5.2 Sub bases....................................................................................................... 10
- Anexo 7.1 Anexo Mapa Banco de Préstamo 7.2 Fotografías 7.3 Ensayos de Laboratorio
ESTUDIO GEOTÉCNICO
1. PROCEDIMIENTOS GEOTÉCNICOS EJECUTADOS
Conforme a las especificaciones técnicas del contrato y a las normas T86-70 del sistema AASHTO, se efectuaron las investigaciones de campo en la forma siguiente: Para las ubicaciones de los puntos de investigaciones se utilizó navegador GPS previamente programado. Dichos puntos están ubicados en todos los sitios necesarios como cambios de terrenos evidentes o aparentes. Las distancias de separaciones de los puntos investigados fueron menores a los 500 metros. Los terrenos de rocas fueron examinados con Clasificador Standard de Rocas (martillo Schmidt) y Brújula-clinómetro. Los terrenos de suelos fueron examinados por calicatas de 1.50 metros de profundidad con muestreo sistemático parra laboratorio y ensayo in situ con equipo DCP. Las rocas son clasificadas en gabinete según el “Engineering Classification and Index Propierties for Intact Rock” 1966. Los suelos son clasificados en laboratorio según los procedimientos y normas de AASHTO.
2. REGISTRO PROGRESIVO DE LA INVESTIGACIÓN Los puntos más notables de la investigación son los siguientes: Progresiva 0+600 (G1 – H16) Pizarra arcillosa gris negruzca escindibles en lajas finas plegadas. Estratificación 056-45. Ladera 134-45. Resistencia 150 Kg/cm^2. Progresiva 0+950 (G2 – H15) Pizarra limosa gris hendibles en lajas mayores a 1-3 cm de espesor. Estratificación 056-46. Ladera 158-65. Resistencia 440 Kg/cm^2. Ver fotografía Nº 1 cerro Alta Raca. Progresiva 2+130 (G3 – H14) Grava pizarrosa. Ensayo Nº 1 muestra grava y arena con escaso fino LL= 20.15 e IP= 0.00. Ver fotografía Nº 2. El material o no tiene arcilla o ésta es inactiva. Progresiva 2+530 (G4 – H13) Grava pizarrosa. Ensayo Nº 2. Grava arenosa con poco fino LL= 23.65, IP= 2.79. Ladera 20. El material o no tiene arcilla o ésta es inactiva.
Progresiva 6+570 (G11 – H6) Mismo tipo de material anterior. Según el ensayo Nº 7 es una grava arenosa con 0.00% de índice de plasticidad. Este tipo de material se extiende hasta cerca del punto G13-H4. Este material por meteorización erosiona en forma de “tierras malas” (bad lands) como se muestra en la fotografía Nº 8. Progresiva 7+020 (G12 – H5) Mismo tipo de material que anteriores. Según el ensayo Nº 8 tiene gravas 67.82%, arenas 22.92%, finos 9.26% e IP = 3.48%. DCP 13 mm/golpe. Ver Ensayo Nº 13. Progresiva 7+450 (G13 – H4) Pizarra limosa gris que se parten en lajas mayores a los 1-3 cm de espesor. Ver fotografías Nº 9 y 10. Extremo de nariz o espolón de estratos torsionados desde el punto G15-H2 (ver mapa geológico). El extremo agudo del espolón se debe a las pizarras gris que forman lajas mayores a los 50 cm (ver fotografías Nº 9, 10 y 11), donde su resistencia a la compresión alcanza a 700 Kg/cm^2 según el martillo Schmidt. Progresiva 7+950 (G14 – H3) Desde G13 – H4 hasta cerca MI de futuro puente, hay una gruesa capa de morrena que de derrubio de falda. En el punto según el ensayo Nº 9, el material es arena 85.72% con finos del 12.41% y gravas del 1.87% con límite líquido de 30.96% e índice de plasticidad del 18.75% contiene arcilla que le confiere cohesividad en el punto examinado y en la ladera de 50º de pendiente estable. Ver fotografía Nº 11. Progresiva 8+150 (G15 – H2) Punto donde aflora pizarra limosa gris que escinde en lajas mayores a 1-3 cm de espesor. La posición de estos estratos es de 190-50 diferente a los de MI y de G
- H4. Progresiva 9+250 (G16 – H1) Material que según el ensayo Nº 10 es grava limosa arcillosa. Esto es que tienen alguna cohesividad, sin embargo este material es meteorizado como “tierras malas” (ver fotografía Nº 12). DCP 8 mm/golpe. Ver Ensayo Nº 14. Progresiva 10+200 (G18 – MI) En el material de grava limosa arcillosa estable a 39º aflora un banco de pizarras gruesas 213-55 (ver fotografía Nº 13). La resistencia de 195 Kg/cm^2 lo clasifica como roca de resistencia débil con capacidad de soporte de 130 Kg/cm^2.
Progresiva 10+480 (G19 – MD) Al frente aflora el mismo banco que puede verse en la fotografía 14. La posición de 210-55. Con 260 Kg/cm2 de resistencia clasifica como roca de resistencia reducida de soporte de 173 Kg/cm^2. Progresiva 10+480 (G19) Población Arque. Tramo entre G19 – MD y Población de Arque G20. Ver fotografía Nº 15. Población como todo el tramo están asentados en material de pie de monte de gravas limosas igual que el ensayo Nº 1. Progresiva 12+450 (Población Arque G20 – G21) Pizarra limosa gris clara en posición 240-30 con resistencia de 600 Kg/cm^2 a la compresión. Roca moderadamente fuerte que conforma ladera 60º. Este punto será asiento de puente M5. Progresiva 12+450 (MD Frente del G21) Arenisca gris clara, bien estratificada en bancos mayores a los 3-5 cm de espesor. Ver fotografía Nº 16. La resistencia a la compresión es de 360 Kg/cm^2. La posición 225.40 tiende a cambiar de rumbo. Progresiva 13+900 (G22 - K20) Arenisca fina rojiza, estratificación masiva, resistencia a la compresión 150 Kg/cm^2. Progresiva 16+300 (G23 - K19) Arenisca fina rojiza, estratificación masiva. Resistencia a la compresión. El material de meteorización es una arena muy fina sin arcilla según el Ensayo Nº 11. Ver fotografía Nº 17. Resistencia 140 Kg/cm^2. Posición de los estratos 223-50. DCP 30 mm/golpe. Ver Ensayo Nº 15. Progresiva 16+950 (G24 - K18) Arenisca fina blanquecina. Posición 232-60. Resistencia 190 Kg/cm^2. Ladera a 50º. Ver fotografía Nº 18. Progresiva 18+030 (G25 – K16) Arenisca fina marrón rojiza, estratificación masiva. Ver fotografía Nº 19. Progresiva 18+150 (G26 - K17) Arenisca fina gris clara. Resistencia 400 Kg/cm^2. Ladera a 300. Estratificación masiva.
Cuadro N° 1: Resumen de Clases y Propiedades Físicas de Suelos y Rocas Zona Progresivas Punto Clase suelo Peso c fi % CBR De A Investigado AASHTO Unitario Higuerani 3 1+000 3+250 G25-H14 A-1-a 4 3+250 4+750 G24-H13 A.-1-a G23-H12 A-1-a G22-H11 A-1-a 6 5+060 5+750 G20-H9 A-1-a 7 5+750 7+440 G18-H7 A-1-a 1.81 42° 25 9 7+480 10+180 G14-H3 A-2- G12-H1 A-1-a 2.16 48° 40 10 10+400 12+000 94.25 A-1-b Arque 12 0+800 11+100 G36-K19 A-2-4 1.88 29° 8 15 15+500 16+700 G10-K2 A-2-4 1.83 29° 6 Abra K´asa Zona Progresivas Punto Investigado Clase roca Resistencia Direc. De Inclinación De A Kg/cm2 Incl. Ladera Higuerani 1 0+000 0+740 G27-H16 V 150 056 – 45 45° 2 0+740 1+000 G26-H15 IV 440 056 – 46 65° 5 4+750 5+060 G21-H10 III 760 70° 8 7+440 7+480 G15-H4 III 700 160 – 50 50° Arque 11 10+000 10+400 G3 III 600 240 – 30 60° 12 12+650 21+800 G37-K20 V 150 G36-K19 V 140 223 – 50 G35-K18 V 190 232 – 60 50° G28-K13 IV 600 G25-K10 V 200 225 – 75 13 21+800 25+100 G22-K8 IV 480 212 – 60 G19-K6 III 520 G14-K5 III 800 14 25+100 26+100 G12-K3 III 600 229 – 55 55° 15 26+100 26+528 G10-K2 VI 40 G7-K1 V 200 235 – 50 Abra K´asa Clase Roca Descripción Resistencia en Kg/cm^2 I Muy resistente > 2, II Resistente 1,000 a 2, III Resistencia mediana 500 a 1, IV Resistencia reducida 250 a 500 V Resistencia débil 100 a 250 VI Resistencia muy débil 10 a 100
Zona 1.- Progresivas 0+000 – 0+ El tramo afecta pizarras limosas grises de posición 056-45 que están cortadas casi en ángulo recto por cuesta suave de 45º (100%) como la resistencia es de roca débil (150 Kg/cm^2 ), puede ser cortado por tractor. El ángulo del talud estable del corte a 58º será estable a alturas mayores a los 22.5 m. El terraplén conformado con el material de corte compactado a T-180 tendrá CBR
- Las obras de arte tendrán cimentación a 2.34 Kg/cm2 de capacidad de soporte. Precisarán protección contra las aguas encausadas. Zona 2.- Progresivas 0+740 – 1+ En G2 se presenta un murallón o espolón sobresaliente de la ladera en pizarras grises más duras con 440 Kg/cm^2 de resistencia a la compresión. La ladera de 65º es casi transversal a los estratos de 056-46 de posición. La mayor resistencia anotada es clasificada como roca de resistencia escasa, es decir, que puede ser cortada por tractor. Se puede usar 65º como ángulo estable de talud de corte a más de 22.5 m de altura. El terraplén conformado con el material del corte tendrá las mismas características de la zona 1 anterior. Zona 3.- Progresivas 1+000 – 3+ El tramo está cubierto de grava pizarrosa. Según los Ensayos Nº 1 y 2, el material clasifica con A-1-a del sistema AASHTO. Con = 1.81 tons/m3, Ø = 42° el talud general estable recomendado es de 66°. El subrasante natural o relleno compactado a T-180 tendrá CBR 25. Las obras tendrán una capacidad de soporte de 2.34 Kg/cm2 y son susceptibles a la erosión de aguas encausadas. Obra 1 – Quebrada Cala Cala (3+250) En los puntos MI y MD afloran estratos de pizarras limosas grises que se parten en lajas mayores a 5 cm y meteorizan en astillas pizarrosas. La posición de estos estratos es de 265-65. Los 200 Kg/cm^3 de resistencia lo clasifica como roca de Clase V. La capacidad de soporte es 133 Kg/cm2 para un coeficiente de seguridad de 1.5. Las pizarras o no tienen arcilla, o son inactivas (ver Ensayo Nº 2) por el que no se hincharán por humidificación pero como es de resistencia débil, deberán ser protegidas contra la erosión mecánica. El material que transporta la quebrada Cala Cala tiene 61.14% de gravas según el Ensayo Nº 3 y además cantos mayores a los 30 cm de tamaño (ver fotografía Nº 4). Este material durante las estaciones lluviosas azolvaría alcantarillas u obstruiría badenes.
Zona 10.- Progresivas 10+400 – 12+ Derrubio de pie de monte. Grava arenosa con poco fino. Material granular estable sin hinchamiento. El ángulo de corte recomendado es de 66° y la rasante natural o relleno compactado a T-180 tiene un CBR 25.
4. GEOTECNIA PARA PUENTES 4.1 Puente Arque Para interpretar la geología y la estratigrafía existente en el cruce del puente Arque (Progresivas 12+400 a 12+650 (G-21) se han tomado muestras superficiales representativas; se han efectuado observaciones aguas arriba y aguas abajo del cruce y se ha estudiado con detalle el contexto geológico – fisiográfico de la zona. Producto de este trabajo se ha llegado a la conclusión de que en la fase de construcción se deberá efectuar sondeos de comprobación para afinar las conclusiones sobre la fricción y sobre la profundidad a la que deben llegar las fundaciones ó los pilotes. Las muestras tomadas sin los bloques rodados, cantos rodados mayores a 5 cm, son gravas bien gradadas con escasa cantidad de fracciones finas. Las observaciones aguas arriba y aguas abajo del cruce refleja las siguientes condiciones: Los sedimentos depositados por las corrientes de agua son gruesas con predominio de cantos rodados de 30 a 60 cm, presentándose también bloques rodados por el metro cúbico. Por relación de los tamaños del sedimento depositado y la sección transversal del canal. Esta sección tendrá la forma de semi eclipse aplastado. Estas observaciones aguas arriba y aguas abajo correlacionadas a la probable sección en el sitio del puente, permiten concluir que se encontrarán conclusiones similares las mismas que deben considerarse en el diseño de las fundaciones de la estructura. El contexto geológico topográfico de la zona sugiere que el fondo y laderas del canal son rocas pizarra rodados depositados, son cuarcitas blanquecinas muy resistentes que sugieren un origen alejado aguas arriba. En conclusión, los trabajos geotécnicos efectuados sugieren que en el centro del cauce del Arque se encontrará hasta 25 m de depósitos aluviales. La clasificación AASHTO de estos depósitos según los ensayos N°28 y N°32 son: A-1-a. La resistencia a la abrasión está en el rango de 70 a 80°. Con los ensayos N°30, N°31, N°33, N°34 y N°35, se recomienda usar como ángulo de fricción interna Ø para el diseño de pilotes o de fundaciones el valor 45° a 50°.
5. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
5.1 Subrasantes En el tramo Higuerani – Arque, los rasantes naturales y los resultantes del corte son materiales gruesos pizarrosos que clasifican en el sistema AASHTO como A-1-a y A-1-b con una excepción. Estos materiales gruesos tienen muy escasa cantidad de ligante menor a malla 200 y éstos no tienen plasticidad o son muy poco plásticos. Son altamente estables y no son afectados por la humedad. El valor relativo CBR varía entre 25 a 40%. En el tramo Arque – Abra K’asa los rasantes naturales y los resultantes del corte son y tenderán a desintegrarse a arenas finas uniformes y sin ligantes de cohesión. Estos materiales finos carecen de estabilidad a las cargas de las ruedas. No cambian de volumen con la humedad pero tienden a absorber la humedad tendiendo a expandirse. Este material requerirá gruesa capa de ripio. 5.2 Sub bases El material de ripio puede extraerse del aluvión del río Arque, ver Banco de Préstamo, Aluvión del río Arque adjunto. El ripio menor a una pulgada de este aluvión solo constituye el 30% del total. La resistencia del ripio es alta, puesto que se desgasta solo el 24% en el ensayo “Los Angeles”.
