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IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniería Civil UNI-FIC

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CONSTRUCCION DE DIQUES DE TIERRA SOBRE SUELOS LACUSTRICOS (Suelos Orgánicos Saturados) – MALECÓN TURÍSTICO DE

PUNO

ESTEBA FLORES Ruben – GUTIERREZ SILA John – HERBAS VILCA Juan Carlos UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

I.- INTRODUCCIÓN

- El Presente trabajo se refiere esencialmente al Proceso Constructivo y solución de diques de tierra sobre suelos orgánicos saturados empleando el uso de los geosintéticos y las aplicaciones en obras de Ingeniería; para la elección de este estudio se ha tomado en cuenta nuestro interés a la solución de trabajo que hasta hace poco eran considerados imposibles de efectuar

- Este estudio es oportuno si tomamos en cuenta que en nuestro país se debe perfeccionar la técnica constructiva de obras de ingeniería

- Teniendo en cuenta que en la ciudad de Puno se encuentra el Lago Sagrado de los Incas el cual forma parte del eje turístico del Perú y como objetivo y propósito de desarrollo regional y local ; incentivando el turismo como actividad económica y de generación de empleo , el INADE por medio del PELT es que realiza el Proyecto Malecón Turístico de Puno – Dique Principal Norte ( Primera etapa); el cual se inicia a partir del muelle de Puno hacia el Norte con una longitud total de 0.90 km. Más un camino de acceso de 227.70 m. que integra la Av. Floral frente a la UNA – Puno y para ello se emplearón el uso de GEOSINTÉTICOS en este suelo orgánicos saturados

II.- OBJETIVOS

- Hacer conocer el procedimiento constructivo de Terraplenes y diques en suelos

lacustres (suelos orgánicos saturados) - Prevenir y actuar evaluando a la naturaleza la cual no es predecible para las obras de

ingeniería. - Beneficios que ofrecen los geosintéticos en estos terrenos lacustricos (suelos orgánicos

saturados) III.- CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DEL SUELO DE FUNDACIÓN –

GEOLOGÍA - De acuerdo a la información obtrenida del levantamiento geológico, asi como los

trabajos de exploración de campo y los ensayos de laboratorio, cuyo resultados se presentan en los perfiles estratigráficos, se concluye que los suelos que conforman el terreno de fundación para el proyecto del Malecón Turístico en toda su extensión presentan características especiales, cuyo comportamiento será deficiente bajo el efecto de las cargas transmitidas .

- Estos suelos por su origen fluvio - lacustre , presenta un perfil estratigráfico constituido por estratos intercalados de arcillas y arenas.

- En general las arcillas presentan una plasticidad media y una alta compresibilidad por encontrarse en un estado blando.


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- Por otro lado , las arenas se encuentran en su mayor parte en estado suelto siendo potencialmente licuables.

- El nivel freático se encuentra superficialmente a 0,80m. de profundidad - El contenido de humedad es alto y los estratos se encuentran en estado saturado - En función a las características de los suelos de fundación y la distribución espacial de

las mismas se ha n definido dos zonas geotécnicas bien marcadas las cuales se describen a continuación:

- ZONA GEOTÉCNICA I - Comprende el área cercana al muelle , donde se ubican los sondajes S – 1, S – 2 ,S – 3 ,S

– 4 . Esta zona presenta la siguiente estratigrafía : hasta la profundidad de 3.00m , se encuentra un estrato constituido por arcilla orgánica de plasticidad , media consistencia muy blanda, con restos de raíces como pastos totorales y conchuelas lacustres.

- Según los resultados del Análisis químico este material presenta un contenido de sulfatos que ocasionaría un ataque químico al concreto generando una desintegración cebera

- Seguidamente se presenta un estrato de arcilla limosa inorgánica de 2 a 3.00 m de espesor y de consistencia media. Subyace a este material se encuentra un estrato de arena limosa SM , de 3.00 a 12.50m de espesor , de compacidad media a suelta, que presenta un potencial de licuación ante solicitaciones dinámicas moderadas.

- El espesor de este estrato disminuye a 1.00m en área donde se ubican los sondajes S-3 , S- 4 ( perfil 2). Continuando estratos de arcillas limosas de consistencia media a rígida y arenas arcillosas de compacidad media hasta la profundidad explorada de 32,80m S-1 .

- - ZONA GEOTÉCNICA II - Comprende el área donde se ubican los sondajes S – 5, S – 6 ,S – 7 ,S – 8. Esta zona

presenta un estrato superficial de características similares que la zona geotécnica I constituido por una arcilla orgánica de plasticidad media , de consistencia blanda , con restos de raíces y conchuelas lacustres, y alto contenido de sulfatos.

- El estrato subyacente está constituido por arcillas de alta plasticidad y una arcilla limos de plasticidad media y de consistencia muy blanda cuyo espesor varía de 9.00 a 11.00.

- Seguidamente se presentan estratos constituidos por arenas arcillosas y arenas limosas de compacidad media suelta , y arcillas limos de consistencia blanda media , que se encuentran intercalados con espesores promedios de 1.00 m según el análisis de licuación , los estratos que se encuentran a estas profundidades también son potencialmente licuables.

IV.- CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS – REGIONAL

- La bahía de Puno se encuentra dentro del sistema del Lago Titicaca , Río desaguadero . Lago Popoó y Lago Salar de Coipasa a la cual denominamos sistema TDPS.El lago Titicaca es una cuenca Endorreica, lo encontramos ubicada entre los Países de Perú y Bolivia y los departamentos la Paz y Oruro en Bolivia y Puno en Perú, teniendo las siguientes características :


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- Cuenca vertiente : 56270 km2 - Superficie del lago 8400km2 - Cota media 3809.50 m/s/n/m

- - Profundidad máxima 270.00m - Los principales afluentes de su cuenca por el lado Peruano son los ríos Ilave , Huancané

, Ramis , Coata y el Desaguadero el cual es un afluente principal los aportes de caudal tiene mucha variabilidad y en oportunidades superan los 500m3 por segundo estos afluente , hacen que las cotas del nivel del lago tengan variaciones conforme oicurre los periodos hidrológicos secos y húmedos, debido a las intensas o escasas precipitaciones que se dan en la cuenca .

- En el año 1943 el Lago Tticaca registro la cota más baja con un nivel de 3806.21m/s/n/m. y un nivel máximo en el año de 1986 registrándose una cota máxima de 3812.57m/s/n/m. causando inundación en la bahía interior de Puno , zonas aledañas al lago Titicaca y en el resto del anillo cincunlacustre.

- -

V.- CONSIDERACIONES GENERALES DE LA CONSTRUCCIÓN DEL DIQUE PRINCIPAL NORTE – I ETAPA.

FASE I

SEMICOMPACTADO

1. El terreno de fundación será el mismo terreno natural existente. 2. El geotextil sera colocado sobre la superficie del terreno sin realizar ningun desbrose,

con un traslape minimo de 0.80m. 3. La geomalla BX-1100 subyacera sobre el geotextil con un traslape minimo de 0.80m. 4. El tamaño máximo de clastos sera de un diámetro de una pulgada y media (φ = 1 ½”). 5. El material de la plataforma será compactada con rodillo vibratorio de mediano peso . 6. El material que irá por encima de la geomalla estará conformado por un material gravo

areno arcilloso ( GC – SC ) semicompactado. 7. La bolonería que sobrepase el tamaño máximo recomendado se usará para la protección

de taludes. 8. El talud del dique es de H:V (1.5 : 1).

FASE II CONFORMACIÓN DEL CUERPO DEL DIQUE

1. El geotextil será colocado sobre la superficie del terreno sin realizar ningún desbroce con un traslape mínimo de 0.40m.

2. E l cuerpo del dique será compactado en capas de 0.25m. con maquinaria pesada. 3. El control de la compactación se realizará con pruebas de densidad a 95% como mínimo

de la máxima densidad del Proctor Modificado. 4. S e colocará una geomembrana en el talud mojado y sobre ella un geotextil para luego

acomodar el enrocado de protección . 5. El enrocado en la corona y taludes se realizará una vez que el dique se consolide . 6. El enrocado de protección colocado a mano tendrá un diámetro mínimo de 0.30 m. hasta

un máximo de 0.60m.


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7. La protección del enrocado serán colocados a mano con un diámetro igual a 0.30m. 8. El cuerpo del dique compactado será con un material grava arcilloso (GC) ó arena

arcillosa (SC). UÑA DE CIMENTACIÓN 1. La profundidad de desplante de la cota de fundación para la Uña de cimentación fue de

0.80m. con referencia al terreno natural. 2. La Uña de cimentación posee una cota de fundación de 3808.00m/s/n/m. 3. Una vez realizada la excavación; desalojando el material excedente, se procedió al

colocado de la geomembrana siendo el traslape mínimo de 0.40m. 4. El geotextil se puso por encima de la geomembrana debiendo tener este también un

traslape mínimo de 0,40m. 5. Se colocará una capa de material granular semicompactado por encima del geotextil. 6. Se procedió a colocar el enrocado para la uña de cimentación.

FASE III ENROCADO FINAL Y OBRAS COMPLEMENTARIAS

1. El geotextil será colocado sobre la superficie del terreno sin realizar ningún desbroce con un traslape mínimo de 0.40m

2. El cuerpo del dique será compactado en capas de 0.25m. con maquinaria pesada. 3. El control de la compactación se realizará con pruebas de densidad al 95% como

mínimo de la máxima densidad del Proctor Modificado. 4. Se colocará una geomembrana en el talud mojado y sobre ella un geotextil , para luego

acomodar el enrocado de protección . 5. El enrocado de la corona y taludes se realizará una vez que el dique se consolide. 6. El diámetro del enrocado que conformará la corona del dique será de 0.30m. 7. El filtro de la grava graduada tiene los diámetros de 3/16” @ 3 1/2”. 8. El enrocado de protección será colocado a mano con un diámetro mínimo de 0.30m

hasta un máximo de 0.60m. la protección de bloques de concreto reciclado tiene un espesor de 0.30m.

9. El cuerpo del dique compactado será con material grava arcillosa (GC) ó arena arcillosa (SC).

COMENTARIO: Los fundamentos científicos para aplicar este sistema que se hizo en el proyecto malecón turístico de puno-dique principal Norte ( I etapa) .que consiste en estructuras de control que están sujetas a la acción de las olas; el diseño se dirige a que la energía provocada por el impacto de las olas se disipe al comprimir el aire presente en los grandes vacíos que existen entre las rocas, y entre la generación de turbulencias. Si los finos del suelo natural migran y llenan los vacíos que existen entre las rocas, la energía no puede disiparse, lo cual produce serios daños y movimientos de las rocas y eventualmente el colapso de la estructura. La separación de las dos capas puede obtenerse mediante la colocación de un geotextil en la interfase.


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VI.- CONDICIONES ACTUALES DE LA OBRA

1. ASENTAMIENTOS - Se ha producido el asentamiento de acuerdo a lo previsto el cual tiene un valor de 0.30m. - Además haciendo la respectiva nivelación actual se ha observado que existe un

asentamiento de 0.06m. aparte del asentamiento previsto - Estos asentamientos se han producido debido a los suelos que se presentan por debajo

del dique. 2. COMPACTACIÓN

- La densidad natural de la última capa del dique obtenida por ensayo reciente es de

2.00gr/cm3. - De la misma forma el Grado de Compactación actual estimado es de 92.6%. 3. TALUD MOJADO - El talud de la zona que esta directamente en contacto con el lago está en la relación de

vertical : horizontal ( V:H = 1:1.5 ) - Actualmente el enrocado de la zona húmeda ( parte concluida) no presenta

deslizamientos gracias a la uña de cimentación prevista. - El enrocado actualmente no presenta un buen acabado debido al impacto de las olas del

lago, vientos y la intervención de la mano del hombre; como inicialmente se concluyó el enrocado.

- Para determinar si se sigue cumpliendo la relación V:H del talud del enrocado se realizó la verificación con un eclímetro, del cual resultó que se mantiene dicha relación original.

4. TALUD SECO - El talud seco actualmente no se encuentra protegido como en la zona húmeda (

geosintéticos y enrocado). - El talud seco actualmente se encuentra sometida a cargas hidráulicas estáticas ,

afectando horizontalmente al talud con la laguna que se formó debido a la crecida del lago; y verticalmente debido a las fuertes precipitaciones pluviales.

- La infiltración de agua en la zona del talud seco es producido por la laguna que se formó, hasta el momento gracias a un corte realizado en la zona afectado se determinó que la infiltración es de 0.35m lineales .

5. CAPA DE PROTECCIÓN

- En el dique a su vez se ha colocado una capa compactada que servirá como protección del intemperismo que se da en la región.

- La densidad natural de la capa de protección tiene un valor estimativo de 1.934gr/cm3.


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VII.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES - Se concluye que se considerarón en el diseño los niveles de las cotas del lago como

máximo la del año 1985 siendo su cota de 3812.57 m/s/n/m.; y como un mínimo la del año 1943 siendo la cota de 3806.21 m/s/n/m.

- Los suelos que se encuentran por debajo del dique están conformados por arcillas ,limos, suelos orgánicos (compresibles) y arenas.

- Los geosintéticos siendo una de sus características el de reducir costos complementarios en las obras civiles evitando la sobre-escavación y la mejora del suelo de fundación como también reduciendo los materiales de préstamo .

- Reducción de plazo de ejecución , gastos relacionados con el tiempo de ejecución, brindando una pronta puesta de operación del proyecto mejorando su rentabilidad.

- El asentamiento total del dique fue de 0.36m debido a que por debajo del dique existen suelos de alta y baja compresiblidad.

- El cuerpo del dique presenta una capa de protección, el cual cumple la función de que no haya disminuido en un alto porcentaje el grado compactación prevista. El cual se verificó obteniéndose los siguientes resultados: GRADO DE COMPACTACION % de compactción

En obra 95 Control 92.6 Diferencia de compactación 2.4

- - Del cuadro anterior se deduce de que no se presentó una gran variación en el grado de

compactación de la última capa conformante del cuerpo del dique . - La infiltración en el talud seco es de aproximadamente de 0.35m. el cual ocasiona la

saturación de las capas que se encuentran bajo el nivel del lago. - Se recomienda que en la zona afectada por la infiltración esta debe ser remplazada por

un nuevo material el cual será compactada de acuerdo a lo establecido (grado de compactación requerida mínimo de 95%).

- Para el cambio de dichas capas afectadas donde será necesario la ampliación del dique en el talud seco con la conformación de rellenos compactados de tal forma que por lo menos pueda trabajar con comodidad de la maquinaria a emplearse.

- En obras de gran envergadura como es el caso de la construcción del dique el cual forma parte del Malecón Turístico será necesario la culminación del tramo total, para evitar de esta manera los problemas ocasionados por la naturaleza que actúan de forma imprevista.

- Será de mucha importancia la consideración de la meteorología sobre todo en estos tiempos en que la naturaleza se torna muy cambiante , produciéndose fenómenos naturales imprevistos los cuales toman por sorpresa en la ejecución de cualquier obra.


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DIQUE PRINCIPAL NORTE I ETAPA (FASE 1,FASE 2, FASE 3)

geotextil

geomembrana

geotextil

3808.90

3809.60

14,06

1,03

FASE I : SEMICOMPACTADO

1,03

14,06

FASE II : CONFORMACION DEL CUERPO DEL DIQUE

3811.00

3808.90

1,4

1

1

1

3,5

5,49 5,49

3,5

FASE II : ENROCADO FINAL OBRAS COMPLEMENTARIAS

1,4m.

3811.50

1m.

1m.

1m.

3808.90

0,2m.

3,5m.

0,3m.

2,93m.

1m.

3,5m.

14,06m.

14,58m.

geomalla

geotextil

geotextil

geomembrana

geomalla

geotextil

geomalla


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FOTOS EN EL PROCESO CONSTRUCTIVO DEL DIQUE PRINCIPAL NORTE

EQUIPO DE BOMBEO TRABAJANDO EN EXTENDIDO Y RIEGO PARA LA CONFORMACIÓN DEL TALUD MOJADO(Nótese la instalación del Geosintético

ZONA DE LA UÑA DE CIMENTACION

EXTENDIDO Y RIEGO PARA LA CONFORMACIÓN DEL TALUD (Notese la instalación del geosintetico).

COLOCACIÓN DE GEOSINTETICOS EN CONFORMACIÓN DEL ZONA DE ALCANTARILLA MATERIAL PARA CAPA DE . PROTECCION


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TipoSuelo M Ds Pent Mstr

0.7

CL 1.1 1.75 1

CH 2 1.7 1.56 2

SC 2.1 1.75 3

CH 2.7 1.75 4

CH 3.3 7 6

GC 6 Limites del horizonte, roca en proceso de alteracion

TipoSuelo M Ds Pent Mstr

0.25

CL 0.5 1.5 1

CL 0.92 1.4 2

CH 1.22 0.75 3

CH 1.67 0.9 0.5 4

CH 2.05 0.75 6

CL 2.28 1 6

CL 2.85 7

CL 8

SMB: Clasificacion SUCSMt: MetrosDs: Densidad Natural

Pent: Penetracion visual tactil (Kg/cm2)Mstr: Numero de Muestras

Arcillas limosas con arenas muy finas

Zona de abundante cantidad de agua con presenciade gravas angulosas en matriz arcillo limosa

oscuro no muy compactos

Arcillas grasas (organica) de plasticidad media, de color pardo y resto de moluscos lacustres

Arcillas limosas de color gris marron

Arcilla limosa co bajo contenido de agua

Arcilla inorganica de color marron claro

Arcilla de alta plasticidad de color marron claro

Arcilla de alto grado de plasticidad, de color gris

GraficoProfundidad

Descripcion y clasificacion de Materiales

Capa edafica

y meteorizacion (caliza meteorizada)

ProfundidadGrafico Descripcion y clasificacion de Materiales

Arcillas inorganicas con granos de cuarzosubredondeados

Arcillas de color gris negrusco, con contenido de materia organica y clastos subredondeados

Arcillas grasas de alta plasticidad, de colorgris negrusco

Arenas con clastos, de color gris marron, con preesncia de materia organica

Arcillas inorganicas de baja plasticidad con presencia de feldespatos, color pardo marron

Capa edafica

COLUMNA ESTRATIGRAFICA


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FOTOS ACTUALES DE LA EVALUACIÓN DEL DIQUE

1.- Verificación de asentamiento (Nivelación).

2.- Condición actual del enrocado del talud mojado.

3.- Condición actual del talud seco (sometido a cargas hidráulicas estáticas).

4.- Dique no terminado (vemos una vía de acceso hacia el dique de la ciudad Universitaria).

5..- Vista panoramica actual (Zona inundada)

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