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SUBDRENAJE EN OBRAS VIALES

I.

GENERALIDADES 1.1.INTRODUCCIÓN El subdrenaje vial es un sistema de vital importancia para garantizar la durabilidad de las estructuras de pavimento, permite interceptar el agua subterránea evitando que la misma provoque daños irreversibles en las carreteras. El presente estudio analiza los tipos de subdrenaje vial existentes; y los elementos característicos que compone un subdrén. El agua subterránea que capta un subdrén proviene del agua de infiltración, del nivel freático, e incluso de la escorrentía superficial, dando lugar en épocas de lluvia a un caudal considerable. Un buen manejo del agua en las estructuras viales conlleva a una reducción notable de los costos por mantenimiento de la misma, recalcando la importancia que el subdrenaje tiene independientemente de los costos necesarios de diseño y construcción del mismo. Para optimizar el funcionamiento del sistema de subdrenaje vial, es recomendable la colocación de obras de drenaje superficial como cunetas de coronación, drenes en espina de pescado, reduciendo con ello el caudal de aporte al subdrenaje. 1.2.OBJETIVOS El objetivo principal del presente trabajo es analizar y establecer la necesidad y/o mejorar alternativa de subdrenaje en las construcciones de obras viales.

1.3.EL AGUA EN EL SUBSUELO La cantidad de agua que penetra a la tierra queda determinada por varios factores: 1. Cantidad y tipo de precipitación. 2. Ritmo de precipitación. Cuando más rápidamente cae la lluvia, menos agua penetra, pues se satura la superficie del terreno. 3. Declive superficial. La infiltración es mayor en terrenos más planos, a los que corresponden velocidades de escurrimiento superficial menores. 4. La porosidad de los suelos y las rocas.

5. La permeabilidad de los suelos y las rocas. Una formación muy porosa no es necesariamente muy permeable. La arcilla, por ejemplo, es muy porosa y muy poco permeable. 6. La estructuración de suelos y rocas, especialmente en lo que se refiere a fracturación, estratigrafía y a la secuencia de los estratos permeables y los impermeables. 7. Cantidad y tipo de vegetación. 8. Humedad atmosférica. Si la humedad es baja, gran parte del agua caída se evapora antes de penetrar en el terreno (Rico Alfonso, 2005). IV.

USO DE GEOTEXTILES EN EL SUBDRENAJE GEOTEXTILES El Geotextil es un material sintético plano formado por fibras poliméricas (polipropileno, poliéster o poliamidas), similar a una tela y de gran deformabilidad. Los geotextiles como su nombre indica, se asemejan a textiles, telas, que se pueden enrollar, cortar, coser, etc.

PROPIEDADES El Geotextil es una malla compuesta por fibras sintéticas cuyas funciones principales se basan en su resistencia mecánica a la perforación y tracción, y a su capacidad drenante. Sirven en la construcción de sub-bases de carreteras y ferrocarriles, en presas, evitan posibles erosiones, realizan funciones de drenaje en canales, muros de contención, etc. Los geotextiles sirven para separar tierras de diferente granulometría estabilizando el terreno, para protección de láminas impermeabilizantes, para jardinería y minería.

USO DEL GEOTEXTIL En obras de ingeniería, especialmente cuando se trata de construcciones donde intervienen diferentes tipos de suelo, cumpliendo diversas funciones, como son: • Separar estratos diferentes, evitando la mezcla indeseada de los materiales, por ejemplo delimitando una capa de drenaje de arena gruesa, del resto de un terraplén construido en arcilla, evitando así que los flujos internos de agua arrastren el material fino y llegue a colmatarse la capa drenante. • Evitar la mezcla indeseada de suelos con características diversas, por ejemplo evitando la mezcla del material de un terraplén o dique con el material original que se encuentra debajo de él. GEOTEXTILES USADOS EN SUBDRENAJE Deben cumplir las exigencias mostradas en la Tabla N° 650-2. Si se hace una evaluación detallada de las condiciones del sitio, se podrán disminuir los requerimientos a los exigidos para la clase 3 de la Tabla N° 650-1.para Construcción de Carreteras. Tabla 650-2 Geotextiles para Subdrenaje – Requerimientos Propiedad

Ensayo

Unidad

Clase de Geotextil

Requerimento (MARV**) Porcentaje de suelo a retener que pasa la malla 0.075 min. (N°200) < 15 15 – 50 > 50 Clase 2 de la Tabla 650-1

Permitividad

ASTM D4491

seg –1

0.5

0.2

0.1

Abertura aparente

ASTM D4751

Mm

0.43

0.25

0.42

Resistencia retenida UV

ASTM D4355

%

50% después de 500 horas de exposición

USO DE GEOTEXTILES EN LA FORMACION DE SUBDRENES Existen varios casos en donde pudieran utilizarse con este fin: Cuando se tienen caminos sobre de terraplenes: En estos casos podrían presentarse varias condiciones, de acuerdo a la posición del nivel de aguas freáticas (NAF): a) Cuando éste está muy elevado, casi coincidente con la superficie del terreno, cercano a ella o a pocos centímetros por debajo. En este caso, los sub-drenes, con geotextil deberán usarse en combinación con una capa rompedora de capilaridad, la cual también utilizará el geotextil, arriba del cual se comenzará a colocar la terracería

En este caso, la función del geotextil es de separar las dos capas, la terracería y rompedora, evitando de esta manera que el material fino ocupe los huecos dejados en la capa rompedora, succionando por capilaridad el agua y anulando de esa manera su utilidad. b) En presencia de suelos expansivos, cuando no se trata químicamente, y que el NAF no se encuentre demasiado superficial, se le puede crear subdrenes longitudinales que intercepten el flujo de agua pluvial y subterránea, evitando con ello las expansiones volumétricas al fijar el agua y su posterior enjutamiento al perderla, lo que crea fisuración y destrucción de caminos.

En estos casos, el subdrén puede llevar tubo o no, simplemente encontrarse lleno de piedra gruesa, envuelto por un geotextil. La cara interior del subdrén deberá ir revestida de una "L" de material impermeable, tipo geomembrana, la cual a su vez quedara protegida por dos capas de geotextil, una arriba y otra abajo de la geomembrana, para evitar punzonamiento. La totalidad del subdrén deberá estar revestida por geotextil, para evitar que el material granular grueso (tipo grava > 4") se contamine con material fino, producto del arrastre del flujo de agua.

c) En cortes en cajón o en balcón, en zonas con nivel freático elevado o que es afectado por dicho corte, el uso de subdrenes longitudinales es importante, pues se reduce el flujo del agua hacia el camino y evita las subpresiones.

En estos casos también podría utilizarse la solución propuesta en el inciso a), de la capa rompedora de capilaridad, cuando el NAF se encontrará cercano a la superficie

d) En casos en que además de presentarse un NAF elevado, se tengan problemas de suelos blandos, con baja capacidad de carga, se podrá utilizar una capa de geotextil entre la superficie del terreno natural y una capa rompedora de capilaridad, actuando como capa separadora, evitando que la capa rompedora se incruste o se indente dentro del suelo blando sobre del cual quedará desplantada. Sobre de esa capa rompedora se le colocará una segunda capa de geotextil, de diferente espesor, con la finalidad descrita previamente en el inciso a).

Subdrén sin tubo y sin geomembrana, tan solo con material granular

Subdrén con tubo, con geomembrana con material granular

Subdrén con tubo y material granular, pero sin geomembrana

4.2. Función de los Geotextiles. El uso de los geotextiles tejidos y no tejidos en los diferentes campos de aplicación puede definirse mediante las funciones que va a desempeñar. A continuación se describen las distintas funciones y aplicaciones que pueden

desempeñar los geotextiles, así como las exigencias mecánicas e hidráulicas necesarias para su desarrollo (Monroy, 2010). a) Función de Separación. Consiste en la separación de dos capas de suelo de diferentes propiedades geotécnicas (granulometría, densidad, capacidad, etc.) evitando permanentemente la mezcla de material. De acuerdo con esta función, se presentan las siguientes aplicaciones (Monroy, 2010). Entre la subrasante y la base de piedra en caminos y pistas de aterrizaje pavimentados. • Entre rellenos y capas de base de piedra. • Entre taludes y bermas de estabilidad aguas abajo. • Debajo de campos deportivos y de atletismo. • Entre capas de drenaje en masas de filtro pobremente gradado. • Entre diversas zonas de presas de tierra. • Entre capas antiguas y nuevas de asfalto. Figura 02: Función de separación con geotextil, evita perdida de agregados

b) Función de Refuerzo. En esta función se aprovecha el comportamiento a tracción del geotextil para trabajar como complemento de las propiedades mecánicas del suelo, con el fin de controlar los esfuerzos transmitidos tanto en la fase de construcción como en el servicio de las estructuras, entre las principales aplicaciones están las siguientes (Monroy, 2010). Refuerzo de suelos débiles y otros materiales. • Para reforzar terraplenes. • Para ayudar en la construcción de taludes pronunciados. • Para reforzar presas de tierra y roca. • Para estabilización temporal de taludes. • Para detener o disminuir la reptación en taludes de suelo. • Para reforzar pavimentos flexibles con juntas. • Para mantener colchones de filtro de piedra gradada. • Para anclar bloques de concreto en muros de retención pequeños. • Para crear taludes laterales más estables debido a la alta resistencia friccionante.

Figura 03: Función de refuerzo a la tracción del geotextil

c) Función de Drenaje. La efectividad del drenaje de un suelo dependerá de la capacidad de drenaje del geotextil empleado y del gradiente de presiones a lo largo del camino de evacuación del fluido. A continuación se referencian las aplicaciones de los geotextiles cumpliendo la función de drenaje (Monroy, 2010): • • • • • •

Como cubierta de drenaje debajo de un relleno de sobrecarga. Como un dren detrás de un muro de retención. Como un dren debajo de campos deportivos. Como un disipador de presión de poros en rellenos de tierra. En reemplazo de drenes de arena. Para disipar el agua de filtración de las superficies de suelo o roca expuestas.

Figura 04: Drenaje del flujo a través del mismo tejido

d) Función Filtro. Esta función impide el paso a través del geotextil de determinadas partículas del terreno (según sea el tamaño de dichas partículas y del poro del geotextil) sin impedir el paso de fluidos o gases. En la práctica se utiliza el geotextil

como filtro en muchos sistemas de drenaje. A continuación se referencian las aplicaciones de los geotextiles cumpliendo la función de filtro (Monroy, 2010). • • • • • • •

En lugar de filtro de suelo granular. Debajo de base de piedras para caminos y pistas de aterrizaje pavimentados. Alrededor de piedra picada sin subdrenes (drenes franceses). Para filtrar rellenos hidráulicos y sanitarios. Para proteger el material de drenaje en chimeneas. Entre el suelo de relleno y vacíos en muros de retención. Entre el suelo de relleno y muros de gaviones.

Figura 05: Función de filtración del fluido

e) Función de Impermeabilización. Esta función se consigue desarrollando mediante la impregnación del geotextil con asfalto u otro material impermeabilizante sintético. El geotextil debe tener la resistencia y rigidez necesaria para la colocación del mismo, así como la capacidad de deformación suficiente para compensar las tensiones térmicas (Monroy, 2010).

BIBLIOGRAFIA http://documents.mx/documents/uso-de-geotextiles-en-la-formacionde-subdrenes-dr.html http://www.slideshare.net/MANUELAMARGARITACORO/drenaje57127632 http://civilgeeks.com/wp-content/uploads/2014/07/Geotextiles.pdf http://es.slideshare.net/MariaaMorales/geotextiles