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• Alberto Pinto Arroyo

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA

INTRODUCCIÓN

En el Perú, por su ubicación geográfica, tiene una gran variedad de relieves y que por su perfil altitudinal ha dado origen a tres regiones claramente diferenciadas: Costa, Sierra y Selva. La Sierra es considerada la despensa alimentaria de país, en donde se producen la mayoría de los productos agrícolas que son trasportados a la costa y selva, en este sentido, además se añade, que es donde se encuentran ubicados los más importantes yacimientos mineros del país. En base a lo anteriormente expuesto, se ha visto la necesidad y reconocido, la importancia de crear obras viales que faciliten el acceso a esta región. A lo largo de nuestra historia se han buscado las maneras seguras de crear vías de comunicación mediante obras de infraestructura como carreteras, puentes, túneles, vías férreas, etc. Dado el suelo agreste que presenta la sierra, es todo un reto llevar a cabo los diferentes trabajos que se requieren para poder crear una obra vial de cualquier tipo, como por ejemplo el acceso de maquinaria a la zona de trabajo, el abastecimiento del material, la movilización de los recursos humanos, etc. El presente trabajo pretende informar acerca de los diferentes procedimientos que se puedan ejecutar en la construcción de las diferentes obras viales en la sierra.

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA

ÍNDICE

I.

ESTUDIOS PRELIMINARES ................ 3 I.1.Topografía y Georreferenciación ................ 3 I.2.Estudio de Suelos ................ 3 I.3.Planes de Desvío, Señalización y Seguridad vial ................ 4

II.

MOVIMIENTO DE TIERRAS ................ 4 II.1. Limpieza, Cortes y Rellenos ................ 4 II.2. Voladura en zonas rocosas ................ 5 II.3. Extracción y movilización de material de canteras ................ 6

III.

TRABAJOS PARA SUB BASES Y BASES ................ 7 III.1. Descripción de Actividades ................ 7

IV.

PAVIMENTO ASFÁLTICO ................ 8 IV.1. Imprimación Asfáltica ................ 9 IV.2. Riego de Liga ................ 9 IV.3. Tratamientos Superficiales . . . . . . . . . . . . . . . . 10 IV.4. Sello de Arena – Asfalto . . . . . . . . . . . . . . . . 10 IV.5. Lechada Asfáltica . . . . . . . . . . . . . . . . 10 IV.6. Pavimento de Concreto Asfáltico Caliente . . . . . . . . . . . . . . . . 10 IV.7. Cemento Asfáltico . . . . . . . . . . . . . . . . 11 IV.8. Emulsión Asfáltica . . . . . . . . . . . . . . . . 11 IV.9. Asfaltos Diluidos (Cut Back) . . . . . . . . . . . . . . . . 11

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA IV.10. IV.11. V.

Filler o Relleno Mineral . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Mejoradores de Adherencia . . . . . . . . . . . . . . . . 11

ESTABILIZACIÓN DE TALUDES . . . . . . . . . . . . . . . . 12 V.1. Muro de Contención . . . . . . . . . . . . . . . . 12 V.2. Lanzamiento de Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . 12 V.3. Muros Pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . 13 V.4. Reforestación . . . . . . 13 V.5. Gaviones . . . . . . 13

VI.

OBRAS DE ARTE Y DRENAJE . . . . . . . . . . . . . . . . 14

VII.

CONCLUSIONES . 15

.......... ..........

...............

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA I.

ESTUDIOS PRELIMINARES Antes del inicio de un proyecto vial se deben ejecutar diferentes estudios, que si bien es cierto no están directamente relacionados con la construcción en sí, pero deben ser ejecutados durante la ejecución del proyecto. I.1.Topografía y Georreferenciación. Como se sabe, la topografía es la ciencia que estudia el conjunto de principios y procedimientos que tienen por objeto la representación gráfica de la superficie terrestre, con sus formas y detalles; tanto naturales como artificiales, del mismo modo, la georreferenciación es la técnica de posicionamiento espacial de una entidad en una localización geográfica única y bien definida en un sistema de coordenadas, en otras palabras, los trabajos ejecutados en este punto ayudarán a reconocer el terreno y tomar una mejor decisión para el trazado del eje vial y ubicación del campamento base de ser necesario.

Fig. 01 Trabajos topográficos I.2.Estudio de suelos Por lo general el estudio de suelos se hace mediante el procedimiento de calicatas, los cuales nos darán un adecuado perfil estratigráfico de suelo por donde se encuentra el eje vial y se determinarán los diferentes tipos de materiales por lo que están compuesto, en tal sentido esta información ayudaría a determinar la maquinaria y equipo y los recursos humanos a emplear.

Fig. 02

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA Calicata para estudio de suelos I.3.Planes de desvío, señalización y seguridad vial Frente a una ampliación o una nueva construcción de una carretera es necesaria una señalización adecuada de tal manera que no interrumpa el tráfico normal y no se vea interrumpido.

Fig. 03 Señalización vial II.

I.4. MOVIMIENTO DE TIERRAS II.1. Limpieza, Cortes y Rellenos Dentro de la preparación de la zona a trabajar existen varios trabajos a ejecutar, los cuales mencionamos a continuación:      

Desbroce y Limpieza Demolición y Remoción Excavación para Explanaciones Remoción de Derrumbes Terraplenes Mejoramiento de suelos a nivel de Sub rasante

De los anteriores mencionados es necesario definir que el terraplén es un material de relleno puesto sobre el terreno con la finalidad de levantar su nivel y obtener una plano de apoyo adecuado para ejecutar la obra. Las partes de un terraplén están dadas por: Coronación, núcleo, espaldón y cimiento. Para la ejecución del terraplén se ejecutan tres etapas bien diferenciadas: El extendido, que consiste en extender el material de préstamo en capas de 15 a 20 cm normalmente cuando se trata de suelos finos y secos y en 20 a 40 cm cuando se trata de suelos granulares o húmedos. Humectación o desecación, una vez extendida la capa de terreno, se procede a acondicionar la humedad del suelo. Este proceso es importante ya que cumple una doble función: Asegura una óptima compactación del material, asegurando la suficiente resistencia y reduciendo los posteriores asentamientos del terraplén y evita que las variaciones de humedad que se produzcan después de la construcción provoquen cambios excesivos de volumen en el suelo, ocasionando daños y deformaciones en la

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA carpeta de rodadura. Suele tomarse como humedad de referencia la determinada en el ensayo de proctor Normal o modificado. Compactación, efectuada la humectación se procede a la compactación, cuyo objetivo es el de aumentar la estabilidad y resistencia mecánica del terraplen, la que se consigue comunicando energía de vibración a las partículas que conforman el suelo, produciendo una reordenación de estas, que adoptarán una configuración energéticamente más estable. En términos más explícitos, la compactación trata de forzar el asiento prematuro del terraplén para que las deformaciones durante la vida útil de la carretera sean menores, ya que “cuanto más compacto esté un suelo, más difícil será volverlo a compactar. La calidad de la compactación suele referirse a la densidad máxima obtenida en el ensayo Proctor. En cimientos y núcleos se exigen densidades de al menos el 95% del Proctor Normal, mientras que en la coronación, la densidad obtenida debe superar el 100% de la obtenida en dio ensayo.

Fig. 04 Carretera sobre terraplén con muro de contención II.2. Voladura en zonas rocosas Dada la compleja configuración del relieve andino, a veces es necesario el movimiento de tierras mediante el uso de explosivos, ya sea para hacer un corte a la ladera y formar un talud para el camino o atravesar un cerro para lograr dar continuidad al trazo de la carretera.

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Fig. 05 Obtención de paso mediante voladura

Fig. 06 Abertura en macizo rocoso (túnel) II.3. Extracción y movilización de material de canteras En esta etapa, aunque el terraplen es ejecutado en base a la compactación del material de préstamo, aquí se menciona que el material de préstamo en general puede ser extraído y movilizado desde una cantera, según las condiciones que presente el terreno natural, por lo general el terreno o suelo extraído puede ser usado para la construcción de la obra vial, sin embargo si el suelo no tiene las propiedades adecuadas, es necesario obtener material de préstamo adicional previo a la conformación del terraplen, en este sentido la explotación de una cantera cercana a la zona es de vital importancia. Esta operación deberá contar como mínimo con la siguiente maquinaria:  Cargador frontal  Excavadora  Volquete  Chancadora  Zaranda  Faja transportadora

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Fig. 07 Cantera: Cargador frontal, excavadora, chancadora y faja transportadora

Fig. 08 Transporte y colocación de material de préstamo III.

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TRABAJOS PARA SUB BASES Y BASES Las actividades o partidas señaladas a continuación presentan las disposiciones que son generales a los trabajos sobre afirmados, sub bases granulares y estabilizadas, siendo estas: Capa Anticontaminante Afirmado Sub Base Granular Base Granular Suelo Estabilizado con Cemento Portland Suelo Estabilizado con Cal Suelo Estabilizado con compuestos Multienzimáticos Orgánicos Para la conformación de estas estructuras los materiales a utilizarse son agregados naturales procedentes de los excedentes de las excavaciones efectuadas en la vía o de canteras clasificadas y aprobadas por el proyectista y Entidad, las mismas que podrán requerir de procesos de trituración mecánica (rocas y gravas)

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA III.1. Descripción de las actividades Capa Anticontaminante, determina a la capa de arena que se coloca sobre la subrasantes de material fino como arcillosas, limosas, húmedas o susceptibles de humedecimiento para impedir la intrusión de materiales inadecuados que puedan contaminar las capas superiores de la estructura del pavimento Afirmado, se utilizará en carreteras que no van a llevar otras capas de pavimento. Los trabajos comprendidos para la realización de esta partida consisten en el suministro, transporte, colocación y compactación de los materiales de afirmado sobre la sub rasante terminada. Sub base Granular, consiste en el suministro, transporte, colocación y compactación de material de sub-base granular sobre una superficie preparada, en una o varias capas. En lo correspondiente al tema ambiental, se observan los procesos del suministro, transporte, colocación y compactación de material de sub-base granular, ello por los posibles impactos ambientales referidos a la emisión de partículas en suspensión, ruido, emisión de gases de los equipos y otras contaminaciones derivadas del uso de maquinaria pesada. También se tiene atención al proceso de combinación del material de ser requerido por el proyecto, el mismo que pudiera ser mediante la utilización de plantas dosificadoras ó con el uso de cargadores u equipos similares. Base Granular, consiste en el suministro, transporte, colocación y compactación de material de base granular sobre una sub-base, afirmado o sub-rasante, en una o varias capas. Para la elaboración de la base se podría efectuar en planta, utilizando para ello dosificadoras de suelo o con el uso de cargadores u equipos similares. Para el trabajo de extendido de dicha base, se utilizarían equipos como una terminadora mecánica o una motoniveladora. Suelo estabilizado con cemento portland, Consiste en la construcción de una capa, constituida por material natural o por material de préstamo estabilizado con cemento Portland, material colocado en los espesores señalados por el proyectista. Suelo estabilizado con Cal, Consiste en la construcción de una o más capas constituidas por material natural o por material de préstamo mezclados con cal y agua. Como todo proyecto o mezcla de obra, las proporciones son determinadas por el proyectista. Una de las consideraciones importantes para este tipo de suelo estabilizado, es que los suelos que se usan deben estar limpios y no deben de tener más de tres por ciento (3%) de su peso en materia orgánica, el tamaño máximo del agregado que tenga el suelo no debe ser mayor a 1/3 de la capa compactada del suelo. Asimismo, la fracción del suelo que pasa la Malla Nº 40 debe tener un índice de Plasticidad comprendido entre 10% y 50%.

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA Suelo estabilizado con Compuestos Multienzimáticos Orgánicos, Consiste en la construcción de una capa constituida por material de préstamo seleccionado o resultante de la escarificación de la capa superficial existente, o una mezcla de ambos, estabilizándolos con compuestos multienzimáticos orgánicos. Los materiales por estabilizar podrán ser triturados, clasificados o una mezcla de ambos y deberán estar exentos de materia orgánica y cualquier otra sustancia perjudicial. IV.

PAVIMENTO ASFÁLTICO A continuación detallaremos las actividades a realizar sobre la preparación del concreto asfáltico, desde su trasporte, hasta la disposición de sus desechos, siendo las actividades principales las siguientes:  Imprimación Asfáltica  Riego de Liga  Tratamientos Superficiales  Sello de Arena - Asfalto  Lechada Asfáltica  Pavimento de Concreto Asfáltico Caliente  Cemento Asfáltico  Emulsión Asfáltica  Asfaltos Diluidos (Cut Back)  Filler o Relleno Mineral  Mejoradores de Adherencia IV.1. Imprimación Asfáltica, Corresponde al suministro y aplicación de material bituminoso a una base o capa del camino, preparada con anterioridad, lo que significa la incorporación de asfalto a la superficie de una Base, a fin de prepararla para recibir una capa de pavimento asfáltico. El material bituminoso a que se refiere esta partida son las emulsiones asfálticas de curado rápido (CRS-1, CRS-2) diluido con agua y también considera al asfalto líquido de grados MC-30, MC70 o MC-250. Para la ejecución de los trabajos de esta partida se requeriría de equipos de limpieza conformados por una barredora mecánica y/o una sopladora mecánica, compresoras y carro tanques irrigadores de agua y asfalto.

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Fig. 09 Imprimación asfáltica IV.2. Riego de Liga, Corresponde a los trabajos a efectuarse para la aplicación del material de adherencia entre la superficie bituminosa o de concreto de cemento portland y la capa bituminosa superior. El material de liga debe ser muy delgado y debe cubrir uniformemente el área hacer pavimentada. Los materiales considerados para el riego de liga es el cemento asfáltico 40/50; 60/70; 85/100 o 120/150 y la emulsión catiónica de rotura rápida CRS-1 o CRS-2.

Fig. 10 Riego de liga IV.3. Tratamientos Superficiales, Consiste en la ejecución de una capa o de capas múltiples de tratamiento asfáltico. Los tratamientos a los que hace referencia esta partida comprenden en el caso de un tratamiento simple la aplicación inicial de un revestimiento de imprimación, un revestimiento de liga y un revestimiento de agregado pétreo. Para los casos de tratamientos múltiples se repite la aplicación de un revestimiento de liga y un revestimiento de agregado pétreo, para cada una de las capas a ser aplicadas. IV.4. Sello de Arena – Asfalto, Consiste en la aplicación de un material bituminoso sobre la superficie de un pavimento existente, seguida por la extensión y compactación de una capa de arena.

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA IV.5. Lechada Asfáltica, Consiste en la elaboración de una mezcla de agregados pétreos, agua, emulsión asfáltica, polvo mineral y, eventualmente, aditivos, y su posterior aplicación sobre la superficie de una vía.

Fig. 11 Aplicación de lechada asfáltica IV.6. Pavimento de Concreto Asfáltico Caliente, Consiste en los trabajos de colocación de una capa asfáltica bituminosa fabricada en caliente y, construida sobre una superficie debidamente preparada e imprimada. Estas mezclas bituminosas para empleo en pavimentación en caliente se compondrán de agregados minerales gruesos, finos, filler mineral y material bituminoso. Las mezclas podrán ser del tipo asfaltico normal (MAC) y Superpave Nivel 1. Los equipos a ser requeridos para la ejecución de esta partida estarían conformados por la planta de trituración que está conformada de una trituradora primaria y una secundaria obligatoriamente. Una terciaria siempre y cuando se requiera. Se deberá incluir también una clasificadora y un equipo de lavado. Además de una planta mezcladora de tipo continuo o discontinuo, capaces de manejar simultáneamente en frío el número de agregados que exija la fórmula de trabajo adoptada, pudiendo ser plantas del tipo tambor secador-mezclador. Las plantas que no sean del tipo tambor secador-mezclador, estarán dotadas, así mismo, de un sistema de clasificación de los agregados en caliente, de capacidad adecuada a la producción del mezclador, en un número de fracciones no inferior a tres (3) y de tolvas de almacenamiento. También las instalaciones de tipo discontinuo deberán estar provistas de dispositivos de dosificación por peso cuya exactitud sea superior al medio por ciento y las instalaciones de tipo continuo, el mezclador será de ejes gemelos. Además, los equipos para la extensión y terminación de las mezclas densas en caliente será una pavimentadora autopropulsada, adecuada para extender y terminar la mezcla con un mínimo de pre compactación, la misma que deberá estar equipada con un vibrador y un distribuidor de tornillo sinfín, de tipo reversible, capacitado para colocar la mezcla uniformemente por delante de los enrasadores. Para la compactación se utilizarán rodillos autopropulsados de cilindros metálicos, estáticos o vibratorios, triciclos o tándem y de neumáticos. Las consideraciones ambientales para las plantas a montarse en obra se señalan para la planta de trituración, la obligatoriedad de la provisión de los filtros para prevenir la contaminación del aire. Para la planta mezcladora además de las consideraciones para

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA prevenir la contaminación del aire, se exige los medios para prevenir el vertido de lodos a cauces de agua o instalaciones sanitarias.

Fig. 12 Compactación del asfalto IV.7. Cemento Asfáltico, Se refiere exclusivamente al suministro de cemento asfáltico en el sitio de colocación. Por consideraciones de seguridad y medio ambientales, debido a que este material durante su p1roceso de calentamiento genera emisiones de vapores, se recomienda ubicar los tanques que contienen dichos elementos en zonas alejadas de centros urbanos o asentamientos humanos con el propósito de que dichas emisiones no afecten la salud de las personas. IV.8. Emulsión Asfáltico, Al igual que la partida anterior, se refiere al suministro de una emulsión asfáltica, del tipo y características de rotura apropiados, en el sitio de ejecución de riegos de imprimación y liga, sellos de arena-asfalto, tratamientos superficiales y lechadas asfálticas. IV.9. Asfaltos Diluidos (Cut Back), Se refiere exclusivamente al suministro de un asfalto diluido del tipo y características apropiadas en el sitio de aplicación de riegos de imprimación y tratamientos superficiales. IV.10. Filler o Relleno Mineral, Se refiere a la utilización de un relleno mineral en las mezclas asfálticas preparadas y distribuidas en caliente. Deja en constancia la preferencia de la Cal Hidratada como mejorador de adherencia, pudiéndose utilizar también polvo calcáreo procedente de trituración de rocas. IV.11. Mejoradores de Adherencia, Se refiere exclusivamente al suministro de mejoradores de adherencia en el sitio de colocación de tratamientos o mezclas asfálticas. Los mejoradores de adherencia entre los productos bituminosos y los agregados pétreos pueden ser aditivos producidos comercialmente de calidad certificada, cenizas (AASHTO M 295), Cal (AASHTO M 303) y Base tipo amina. V.

ESTABILIZACIÓN DE TALUDES

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA Por lo general con la finalidad de ganar terreno debido a que el camino es muy accidentado y con quebradas que impiden un adecuado ensanchamiento de la vía, es necesario recurrir a hacer cortes en las laderas colindantes al terreno, por lo general cuando el tipo de suelo a cortar es rocoso no requiere mayores trabajos de estabilidad de taludes, por el contrario, si se tiene un talud con material suelto o tipo de suelo blando, es necesario recurrir a estabilizar el terreno con la finalidad de evitar deslizamientos que obstaculicen el tránsito en el futuro, por consiguiente procederemos a enumerar las formas más comunes de estabilizar el talud. V.1. Muro de Contención, generalmente usados para confinar el material de relleno del terraplen frentes el borde la ladera del camino.

Fig. 13 Muro de contención construido antes del relleno V.2. Lanzamiento de concreto, por lo general aplicado sobre suelos sueltos u no muy blandos, mediante el lanzamiento de concreto sobre la superficie del talud donde previamente se ha instalado una malla de acero, se afirma la capa superficial que dará como resultado la compactación y sostenimiento del suelo.

Fig. 14 Lanzado de concreto

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA V.3. Muros pantalla, los cuales serán vaciados y sostenidos mediante cables de anclaje fijados al terreno natural.

Fig. 15 Muro pantalla V.4. Reforestación, dependiendo la calidad del suelo y el grado de inclinación del talud se procederá a estabilizar el talud mediante las raíces de la vegetación puesta, a veces es necesario el uso de geomallas para asegurar a correcta estabilidad del talud mientras que la vegetación logra desarrollarse lo suficiente.

Fig. 16 Reforestación de Taludes V.5. Gaviones, bloques de piedra confinados generalmente por mallas metálicas (tipo gallinero) apiladas una sobre otras que debido a su gran peso, trabajan como un muro de gravedad y al mismo tiempo permiten una buena evacuación del agua debido a los vacíos que tiene entre sus elementos, muy aparte del carácter ornamental que tiene.

Fig. 17 Gaviones

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA VI.

Obras de Arte y Drenaje Las obras arte y drenaje son elementos estructurales que eliminan la posible inaccesibilidad de un camino provocada por el agua o la humedad. Los objetivos principales de estas estructuras son los siguientes:  Dar salida al agua para que no se llegue a acumular en el camino.  Evitar que el agua provoque daños estructurales. De la construcción de las obras de drenaje dependerá gran parte la vida útil, la facilidad de acceso y la vida útil del camino. Las obras de arte y drenaje serán de acuerdo a su ubicación y pueden superficiales y transversales. Se construye sobre la superficie del camino o terreno, con funciones de captación, salida, defensa y cruce, algunas obras cumplen con varias funciones al mismo tiempo:    

Cunetas Contra cunetas Bombeo Zampeados

Fig. 18 Cuneta Y en los transversales, cuya finalidad es permitir el paso transversal del agua:  Alcantarillas  Bóvedas

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES EN LA SIERRA Fig. 19 Alcantarilla VII. -

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CONCLUSIONES El agreste relieve topográfico de nuestra sierra, nos obliga a desarrollar carreteras donde priman las curvas y variaciones de pendiente longitudinal constante, sumado a ello la notable variación de temperatura a la que estarán sometidas por lo que es indispensable el empleo de materiales adecuados así como de un asfalto resistente a dichos cambios. El constante flujo comercial también es un factor preponderante en el diseño así como el control constante del estado de la vía. Dentro del proceso constructivo, la elección de las canteras así como la evaluación de la potencia de las mismas y la distancia a la zona del trabajo son factores primordiales para el correcto desarrollo del proyecto. Por suerte la variedad geológica del suelo andino facilita en la mayoría de los casos este proceso. Finalmente otro factor preponderante en el desarrollo de proyectos viales es la temporalidad ya que no se pueden desarrollar estos proyectos durante épocas de lluvia (Diciembre a Marzo) dadas las grandes precipitaciones que se presentan en la sierra peruana.

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