CAPÍTULO 2. INFORME GEOTÉCNICO INTRODUCCIÓN · PDF fileINFORME DISEÑO DETALLADO - PROYECTO 1 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto 2013 1 CAPÍTULO 2. INFORME GEOTÉCNICO INTRODUCCIÓN

DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR

DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO

INFORME DISEÑO DETALLADO - PROYECTO 1 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02

Agosto 2013 1

CAPÍTULO 2. INFORME GEOTÉCNICO

INTRODUCCIÓN

En este informe se presentan los resultados de las exploraciones de campo,

efectuadas para caracterizar la geología del denominado Proyecto 1 de Alcantarillado

del Grupo 2. Este proyecto está comprendido principalmente por los colectores de

aguas residuales paralelos a la cobertura La Loca, los cuales están ubicados en la

calle 57 desde las carreras 39 hasta la carrera 57 de la ciudad de Medellín.

Adicionalmente, se incluyen en este proyecto algunas redes de aguas residuales y de

aguas lluvias localizadas en las carreras que cruzan la calle 57 y que descargan a los

colectores de aguas residuales o a la cobertura de la quebrada La Loca.

El informe incluye los resultados de los ensayos de laboratorio, se enuncia la

metodología empleada y se relacionan los parámetros de resistencia obtenidos del

estudio.

Contiene además las conclusiones y las observaciones que se consideraron

pertinentes dentro de la aplicación de los estudios y análisis efectuados. Finalmente, se

presentan las recomendaciones necesarias para las etapas siguientes del proyecto.




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1 EXPLORACIONES DE CAMPO

1.1 CUMPLIMIENTO DE LA NORMA RAS 2000

El Título G “Aspectos Complementarios” de la Norma RAS-2000, en su numeral

G.2 “Aspectos Geotécnicos” establece los requerimientos geotécnicos mínimos que

deben cumplir los proyectos que se desarrollen en Colombia. Particularmente, se

define la cantidad y profundidad mínima de los sondeos requeridos, dejando a criterio

del ingeniero Geotecnista la libertad de realizar exploraciones complementarias. Para

este proyecto en general correspondería a sondeos cada 100 m dado que se trata de

un proyecto de alta complejidad en una zona aluvial relativamente “homogénea”.

Sin embargo, se consideró muy costoso e innecesario ejecutar toda la exploración

exigida por la RAS-2000 por las razones expuestas a continuación. La exploración

finalmente estudiada se indica en la el Numeral 1.2.

1.2 FINALIDAD DE LA NORMA

El espíritu de la norma está enfocado al diseño donde se requieren excavaciones a

cielo abierto; es decir, con zanjas donde su construcción en cercanía a edificaciones u

otras estructuras puede resultar en daños a las mismas. La norma no es precisa en el

caso de instalaciones de redes con metodología no convencionales como las que se

pretende realizar en este proyecto, por ejemplo las tecnología sin zanja como PIPE

BURSTING y CIPP, en las cuales se realiza la instalación del tubo nuevo

aprovechando el tubo existente y sin realizar intervenciones significativas al suelo

circundante, que corresponde al material de lleno de la zanja de la red antigua.

Por otro lado, la tecnología de MICROTUNELACIÓN es un método que genera una

perturbación muy baja al terreno ya que consiste, como su nombre lo dice, en un túnel

de muy poco diámetro y el radio de afectación es igualmente muy pequeño, sin llegar a

afectar las estructuras vecinas.

Finalmente, según información de los diseñadores hidráulicos, sólo en algunos

sectores se hará la sustitución de la red recurriendo a la zanja abierta, pero en estos

casos la profundidad de la zanja será del orden de 1,00 m, que como se verá

posteriormente, corresponde a principalmente a llenos antrópicos asociados a la

construcción de las vías y edificaciones. Para estas profundidades y estos tipos de

materiales, no es necesario realizar una exploración detallada y basta con información

puntual ya que los ajustes (de requerirse) se pueden realizar durante construcción.




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1.3 RAZONES GEOLÓGICAS

A partir del conocimiento geológico que se tiene del Valle de Aburrá por los proyectos

en que se ha participado, y de las exploraciones realizadas para este proyecto, se

logra determinar que el trazado de las redes de acueducto y alcantarillado en el área

de estudio transcurren en su totalidad por materiales de origen aluvial, sean estos

derivados por el río Medellín o sus corrientes afluentes, con una cobertura somera y

muy continua en extensión de llenos antrópicos derivados de las obras de construcción

a todo lo largo de la historia de la ciudad.

Como se verá más adelante, los aluviales presentan variaciones principalmente en

cuanto a su granulometría, se encuentran desde materiales finos como limos y arcillas,

con una consistencia media a baja y localizados hacia las partes más superficiales en

la columna estratigráfica, continuando con arenas y gravas de compacidad media a

baja y finalmente encontrando un depósito aluvial grueso, consolidado y muy

cementado. Existen además, algunos lentes o bolsas de materiales finos con un

importante aporte de materia orgánica, los cuales no son continuos y tienen un origen

lacustre o lagunar. Por encontrarse el área de estudio dentro del centro de la ciudad,

en un sector totalmente urbanizado, estos depósitos se presentan con una cobertura

de llenos de carácter antrópico, que muestran variaciones en cuanto su constitución la

cual incluye arcillas negras, limos, arenas, escombros entre otros.

De acuerdo con los estudios realizados, el modelo geológico es bastante homogéneo,

lo que permite tener una confiabilidad alta en los materiales a excavar durante la

construcción del proyecto y su comportamiento geo-mecánico. No obstante, es difícil

predecir con exactitud la composición tanto de los depósitos aluviales como de los

llenos antrópicos a lo largo de los alineamientos proyectados. Reducir la incertidumbre

en cuanto a la presencia de un determinado estrato, implica realizar tantos sondeos

que sería técnicamente inviable llevar a cabo los estudios del proyecto, y realizar los

sondeos requeridos por el RAS no incrementará sustancialmente la certeza que se

tiene actualmente del modelo geológico.

1.4 RAZONES ECONÓMICAS

El cumplimiento de la norma RAS-2000 exigiría la realización de las siguientes

cantidades de sondeos exploratorios, según se considere el área o red a estudiar. Para

efectos de cuantificarla, se hicieron las siguientes valoraciones:

El área de estudio es de aproximadamente 1,500 m de ancho por 3,000 m de largo,

para un área total de 4’500,000 m2. Al realizar una red de sondeos espaciados cada

80 m, se requiere un total de 703 sondeos de mínimo 5,0 m de profundidad y con

taladro rotatorio, por lo que daría un total de 3,515 m de perforación con un costo




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aproximado de $885’000,000 sin sumar los costos de los ensayos de laboratorio que

podrían ser mínimo del orden de 1,400 ensayos de clasificación que tienen un costo de

$115’000,000.

En consecuencia, se requerían aproximadamente $1,000’000,000 para exploración y

ensayos de laboratorio, lo cual haría muy costoso el estudio y aun así no se lograría

tener una certeza aceptable en la ubicación de cualquier estrato de suelo.

2 EXPLORACIÓN EJECUTADA

Las investigaciones de campo realizadas para la caracterización geotécnica y

estimación de los parámetros de resistencia del suelo, consistieron básicamente en la

excavación de cuatro apiques y la realización de tres ensayos de penetración estándar

SPT, con el fin de tomar muestras en bolsa y muestras en tubo de pared delgada

(shelby) de los estratos encontrados, junto con la descripción y registro fotográfico de

cada apique.

Estas exploraciones se complementaron con la información obtenida de estudios

anteriores, como los estudios de la Microzonificación Sísmica de Medellín y del Valle

de Aburrá de los años 1999, 2002 y 2006, además de estudios llevados a cabo por

SOLINGRAL S.A.S. (empresa filial de INTEGRAL S.A.), para la construcción del

proyecto Prados de Villa Nueva en el año 2003 y el estudio de Vulnerabilidad Sísmica

de la Catedral Metropolitana de Medellín del año 2011.

La ubicación de las exploraciones realizadas se muestra en la Figura 1. En esta figura

los puntos en color verde corresponden a sondeos del estudio de Microzonificación

Sísmica de Medellín y del Valle de Aburrá.

La profundidad de los niveles freáticos encontrados se muestra en la Tabla 1.

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Figura 1. Sondeos ejecutados y disponibles en el Sector 1



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En la Figura 1 las exploraciones P3 y P5 corresponden a los ensayos de penetración

estándar (SPT) realizados para el estudio de Vulnerabilidad Sísmica de la Catedral

Metropolitana de Medellín y el proyecto Prados de Villa Nueva, respectivamente. Para

mayor detalle de la Figura 1, puede consultarse el plano P-2213-G-001, adjunto.

Las profundidades de las exploraciones ejecutadas y disponibles se presentan en la

Tabla 1. Los registros de las perforaciones y de los apiques se presentan al final del

documento.

Tabla 1. Profundidades de Exploraciones Ejecutadas y Disponibles

DETALLE SONDEO Profundidad

Explorada (m)

Profundidad

del Nivel

Freático (m)

Exploración realizada

Apique 1 (A1) 1,70 > 1,70

Apique 2 (A2) 3,30 > 3,30

Apique 3 (A3) 2,00 > 2,30

Apique 4 (A4) 3,40 > 3,40

Perforación 1 (P1) 10,50 > 10,50

Perforación 2 (P2) 7,55 5,30


Estudio de vulnerabilidad

sísmica de la Catedral

Metropolitana


Prados de Villanueva Perforación 5 (P5) 24,2 5,00

Sondeos del estudio de

Microzonificación sísmica de

Medellín y el Valle de Aburrá

14 TD-1 15,50 0,92

408 TD-1 12,50 2,60

263 TD-1 20,00 3,20

182 TD-1 20,00 3,20

496 SAN-5 15,20 > 15,20

594 SAN-2-30 18,12 12,00

632 SAN-2-64 15,05 1,60

626 SAN-2-57 17,45 > 17,45

595 SAN- 2-31 19,02 7,00

447 TD-6 7,60 1,70

445 TD-3 11,60 2,20

443 TD-1 14,70 2,50

446 TD-4 8,80 2,20

444 TD-2 14,75 2,75

344 TD-2 14,75 2,75




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3 ENSAYOS DE LABORATORIO

En la Tabla 2 se listan los ensayos de laboratorio realizados para las exploraciones

ejecutadas y disponibles.

Los resultados de laboratorio detallados para las exploraciones ejecutadas se

presentan al final del documento.

Tabla 2. Resumen Ensayos de laboratorio

Ensayo Ejecutada

Microzonificación

sísmica de

Medellín y el

Valle de Aburrá

Metropolitana Prados de

Villanueva TOTAL

Compresión

Simple -- 8 -- 4 12

Consolidación

unidimensional 1 -- -- 1 2

Granulometría por

mallas 6 4 8 9 27

Granulometría

combinada -- -- -- 3 3

Humedad Natural 7 93 13 9 122

Límites de

Atterberg 6 6 8 7 27

Peso Específico 2 -- -- 4 6

Triaxial 1 -- -- 1 2

El resumen de los resultados de laboratorio se presenta en las, Tabla 3, Tabla 4, Tabla

5, Tabla 6


CIRCUITO ORFELINATO


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Tabla 3. Ensayos de laboratorio en este estudio


CIRCUITO ORFELINATO


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Tabla 4. Resultados de Ensayos del Estudio de Microzonificación


CIRCUITO ORFELINATO


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Tabla 5. Resultados de Ensayos del proyecto Prados de Villanueva


CIRCUITO ORFELINATO


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Tabla 6. Resultados de Ensayos del proyecto Catedral Metropolitana




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El número de golpes obtenido en cada ensayo de penetración estándar (SPT) se

muestran en la Figura 2. El registro más detallado de estas perforaciones se

encuentra al final del documento.

Figura 2. Resistencia a la Penetración (Nspt) vs Profundidad

4 CONDICIONES GENERALES DEL TERRENO Y DEL SUBSUELO

A continuación, se presentan las condiciones geológicas y geomorfológicas de

los terrenos por los que transcurre el sistema de alcantarillado del sector

denominado Centro Parrilla, que comprende la zona ubicada entre la margen sur

de la quebrada Santa Elena y la calle 38, y el río Medellín y la carrera 38;

incluyendo los barrios Prado Centro, Boston, Villa Nueva, El Chagualo y Jesús

Nazareno.

Los resultados geológicos y geomorfológicos que aquí se definen son derivados

de la revisión bibliográfica relacionada con estudios anteriores, tomando como




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base los estudios de la Microzonificación Sísmica de Medellín y del Valle de

Aburrá de los años 1999, 2002 y 2006, además de estudios llevados a cabo por

SOLINGRAL S.A.S. (empresa filial de INTEGRAL S.A.), para la construcción del

proyecto Prados de Villa Nueva en el año de 2003 y el más reciente con el

estudio de Vulnerabilidad Sísmica de la Catedral Metropolitana de Medellín del

año 2011. Como fuente de información primaria se llevó a cabo el

reconocimiento del terreno y exploraciones del subsuelo representadas por

cuatro apiques y tres perforaciones a percusión a lo largo del corredor de interés

para el Sector 1, Orfelinato.

4.1 GEOLOGÍA

Las unidades litoestratigráficas de este sector corresponden a un basamento

conformado por rocas ígneas de tipo dunita, la cual en la literatura se denomina

como Dunitas de Medellín (JKuM) que hacen parte del Complejo Ofiolítico de

Aburrá. Estas son rocas de carácter ultrabásico se presentan serpentinizadas,

con desarrollo de perfiles de meteorización potentes por lo que es difícil de

encontrarlas en estado fresco; además, en el área de estudio aparece en su

totalidad cubierta por depósitos del cuaternario, que incluyen de vertiente y/o

flujos de lodos y/o escombros (Qd), depósitos aluviales (Qal) del fondo del valle

asociados al río Medellín y sus quebradas afluentes que drenan el sector;

adicionalmente se muestra con una cobertura muy generalizada de llenos de

origen antrópico (Qll), en general de bajas especificaciones técnicas con alto

contenido de escombros y basura dada la premisa de trabajo en un área

totalmente urbana. Estas unidades se encuentran cartografiadas en el Mapa

Geológico del Sector 1 (Véase Figura 3. Mapa Geológico Sector 1).

Información más detallada de la se encuentra en el Plano P-2213-G-001.

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Figura 3. Mapa Geológico Sector 1




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Una columna estratigráfica típica para estos terrenos se muestra en la Figura 4 y el

perfil correspondiente hace parte del Mapa Geológico (Véase plano P-2213-G-001). En

la columna se observa la secuencia total y más adelante se presenta la descripción

detallada de cada una de las secuencias litológicas que lo conforman.

Figura 4. Columna Estratigráfica del Sector 1. Orfelinato

Según las condiciones mencionadas, el Sector 1 (Orfelinato), presenta un perfil

estratigráfico donde predomina la cobertura de llenos antrópicos que alcanzan entre

uno y cuatro metros de profundidad. Estos depósitos están conformados por gravas,

fragmentos rocosos, cuarzo lechoso, además de basuras, plásticos, madera, cemento,

ladrillos y escombros en general, todo esto embebido en una matriz limo arenosa de

color gris claro y limo micáceo y arcillas parda y rojizas, son materiales de baja

humedad, con baja plasticidad y compacidad baja, en estos depósitos es normal

encontrar además un importante aporte de materia orgánica y abundantes raíces.

Estos materiales se encuentran asentados sobre los depósitos aluviales y de vertiente,

hacia la parte alta (Boston) dominan los depósitos de vertiente y hacia la parte central y

baja los depósitos aluviales.

Las características de los depósitos de vertiente están definidas por espesores que

pueden superar los seis metros llegando a profundidades de 7,40 m, según algunas de

las exploraciones llevadas a cabo. La composición de estos depósitos es de arcillas y

limos de plasticidad media a alta, con poco aporte de arenas y gravas y diferentes




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fragmentos rocosos de anfibolita, dunita, granodiorita que pueden estar desde frescos

hasta totalmente meteorizados; las coloraciones son rojizas, cafés, grises y

amarillentas. Presentan una consistencia blanda a firme, de humedad media a alta,

aumentando a profundidad, hasta llegar localmente a un material saturado en las

zonas donde se da la presencia del nivel freático.

Los depósitos aluviales, son los que presentan mayores variaciones en cuanto a su

constitución y espesor, pues se muestran desde unos pocos metros hasta la totalidad

de la exploración llevada a cabo en cercanías de la Catedral Metropolitana, donde se

llegó hasta los 34 m de profundidad; además están distribuidos en franjas a lo largo del

río en hasta 7 km de longitud hacia la vertiente oriental del Valle de Aburrá. Los

horizontes aluviales están conformados por materiales diversos dentro de los que se

tienen secuencias finas y gruesas que incluyen arcillas, limos, arenas, gravas y cantos

rocosos de variado tamaño y constitución litológica.

Dentro de las secuencias de aluviales finos, inicialmente se menciona un horizonte

aluvial, que alcanza un poco más de los cinco metros de espesor y que se muestra con

un alto contenido de materia orgánica; conformado por una arcilla de color negro a

pardo muy oscuro, de alta plasticidad. Continuando con los materiales finos, aparecen

limos arcillosos y arcillas, en coloraciones cafés, rojizas, moteadas de gris y amarillo;

estos horizontes pueden contener diferentes fragmentos rocosos de anfibolita, dunita,

granodiorita, esquistos. Las fracciones finas son de consistencia blanda, plasticidad

media a alta y de humedad media. Para las secuencias gruesas se tiene en general,

una mayor consolidación que se traduce en una compacidad muy densa, y se

encuentran más profundas. Están conformados por arenas con fracciones menores de

arcilla, en coloraciones pardas rojizas, de compacidad baja, humedad media; contiene

abundantes cantos rocosos de anfibolita, cuarzo lechoso, dunita oxidadas, son

materiales de formas subredondeados, de tamaños variables, que alcanzan 30 cm de

diámetro, resistentes, bordeados localmente por arena arcillosa de color café rojizo.

Finalmente, los materiales litológicos que hacen parte del basamento no se encuentran

aflorando en la zona de estudio, se localizaron en la exploración P1, ubicada en el

barrio Boston, a una profundidad cercana a los siete metros de profundidad y hacen

parte del suelo residual derivado de las dunitas, es una mezcla de materiales

arcillosos, limosos, arenas y gravas pequeñas con nódulos ferrosos, además de

fragmentos rocosos intensamente meteorizados, pero donde se alcanza a reconocer la

textura de la roca de tipo dominante dunita, la cual se muestra en bandas en color

pardo, amarillo, rojizo, gris, verde y gris verdosa, fracciones micáceas que dan un brillo

y un tacto sedoso, se presenta oxidación en las fracciones finas y en las pequeñas

gravas de óxidos presentes. Estos materiales tienen una consistencia baja, el material

esta suelto y blando, de humedad media a alta, aumentando a profundidad.




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4.2 GEOMORFOLOGÍA

El área de estudio se localiza en la parte central del Valle de Aburrá, el cual

corresponde a una depresión topográfica alargada de dirección aproximada norte –

sur. Para el Sector 1 (Orfelinato), las condiciones geomorfológicas dividen el área de

estudio en dos unidades geomorfológicas, clasificadas en planicies aluviales y terrazas

y la unidad de depósitos de vertiente (Véase Figura 5 y plano P-2213-G-002).

La unidad de planicies aluviales, corresponde a la unidad más extensa,

morfogenéticamente está relacionada con la planicie aluvial del río Medellín y sus

quebradas o corrientes afluentes principales, e incluye algunas terrazas un poco más

altas pero igualmente de topes planos. Es una zona de topografía plana a suave con

pendientes menores de 5° y constituidas en su totalidad por los depósitos aluviales de

diferente composición y espesor como fueron definidos anteriormente.

La otra unidad geomorfológica corresponde a la unidad de depósitos de vertiente, se

localiza inmediatamente después de la anterior, hacia la parte baja y media de la

vertiente oriental del Valle de Aburrá. Las formas del relieve corresponden a los lomos

que ascienden en la vertiente, con pendientes suaves a moderadas, de geoformas

largas con topes redondeados de baja altura y están constituidos, como su nombre lo

indica por depósitos de vertiente del tipo flujos y/o lodos, de espesores desconocidos y

con un grado de consolidación y madurez.

Para la zona de estudio no se encontraron procesos morfodinámicos, pues los terrenos

en su mayor parte, están dominados por el desarrollo urbano de la ciudad.

Con base en las exploraciones ejecutadas y disponibles, a la geología de la zona de

estudio y a una revisión bibliográfica, se trazó el perfil estratigráfico por la calle 57 que

se muestra en la Figura 5 y que se puede consultar con más detalle en el Plano P-

2213-G-003.


CIRCUITO ORFELINATO


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Figura 5. Mapa Geomorfológico Sector 1


CIRCUITO ORFELINATO


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Figura 6. Perfil Estratigráfico por la Calle 57




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5 DESCRIPCIÓN GEOTÉCNICA DE LOS MATERIALES

La descripción desde el punto de vista geológico se presentó en el Numeral 3. Sin

embargo, para fines constructivos y de diseño se presentan las principales

características de los materiales que pueden encontrarse en la zona del proyecto.

5.1 LLENO ANTRÓPICO

Alcanzan entre uno y cuatro metros de profundidad. Se caracteriza por la presencia de

escombros y mezclas de materiales de diferente tipo desde excedentes de

construcción hasta tierra y material orgánico. Son ligeramente compactos y pueden

clasificarse como de pobres condiciones geotécnicas. Son materiales de baja

humedad, con baja plasticidad y compacidad baja. Exhiben altas permeabilidades, alta

deformabilidad, baja capacidad de soporte y bajos módulos de reacción asociado a la

baja resistencia a la penetración. No obstante, sus parámetros tienden a incrementarse

con la profundidad debido al mayor confinamiento de los mismos.

5.2 DEPÓSITOS DE VERTIENTE

Pueden alcanzar varios metros de espesor (hasta 7,50 m). La composición de estos

depósitos es de arcillas y limos de plasticidad media a alta, con poco aporte de arenas

y gravas. Presentan una consistencia blanda a firme, de humedad media a alta,

aumentando a profundidad, hasta llegar localmente a un material saturado en las

zonas donde se da la presencia del nivel freático. Son materiales con resistencias a la

penetración media a alta, que repercute en la capacidad de soporte también media a

alta. Presentan baja permeabilidades debido al alto contenido de finos.

5.3 DEPÓSITOS ALUVIALES CON ALTO CONTENIDO DE MATERIAL

ORGÁNICO

Puede alcanzar hasta un poco más de los cinco metros de espesor y con un alto

contenido de materia orgánica; conformado por una arcilla de color negro a pardo muy

oscuro, de alta plasticidad. Por esta razón, corresponden a materiales de pobres

condiciones geotécnicas. Son materiales de mayor plasticidad, humedad y, por tanto,

de consistencia baja y de deformabilidad media a alta y una baja resistencia a la

penetración estándar. De acuerdo con lo anterior, puede esperarse que ofrezcan una

baja capacidad de soporte y bajos módulos de reacción.




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5.4 DEPÓSITOS ALUVIALES FINOS

Están conformados por limos arenosos y arcillas arenosas con fracciones menores de

arena y grava y bolos de roca. Estos materiales presentan bajas permeabilidades, baja

a media resistencia a la penetración estándar y por tanto, tienen capacidades de

soporte medias a altas (que se incrementan con la profundidad). Pueden encontrarse

con una consistencia baja más hacia la superficie hasta alcanzar consistencias altas a

medida que se profundizan, también su grado de consolidación se incrementa con la

profundidad. Debido al alto contenido de finos y alta consolidación, ofrecen bajas

permeabilidades.

5.5 DEPÓSITOS ALUVIALES GRUESOS

Están conformados por arenas con fracciones menores de arcilla; con abundantes

bolos de roca de orden decimétrico. Estos materiales presentan altas permeabilidades,

alta resistencia a la penetración estándar y por tanto, tienen altas capacidades de

soporte, son más duros y compactos y consolidados debido a la mayor profundidad a

la que se encuentran y a que se encuentran más consolidados.

5.6 PARÁMETROS GEOTÉCNICOS

En la Tabla 7 se muestran los parámetros geotécnicos recomendados para los

materiales encontrados en el Sector 1. Sin embargo, debido a que el perfil

estratigráfico es muy heterogéneo, tanto a lo largo como ancho de la zona de estudio y

a la imposibilidad de contar con exploración detallada, los parámetros geotécnicos

mostrados deben considerarse como indicativos, por lo que se definieron en base a las

exploraciones realizadas y disponibles, a datos bibliográficos, a la experiencia que se

tiene en estos tipos de materiales y a las características mencionadas en el numeral

anterior.

5.7 NIVEL FREÁTICO

En la Tabla 1 se puede observar que el nivel freático en general se encuentra a una

profundidad mayor de tres metros. Para el cálculo del espesor del recubrimiento, el

valor a usar debe corresponder con la condición más crítica de cada tramo.

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Tabla 7. Parámetros Geotécnicos

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SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y

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6 INTERVENCIÓN DE TUBERÍAS

En el plano P-2213-ALC-F01-DC01-AS01-R000 se presenta la distribución de las

zonas donde se ha propuesto realizar diferentes alternativas de intervención para la

reposición de las tuberías de acueducto y/o alcantarillado, de acuerdo con las

evaluaciones realizadas por los diferentes especialistas.

6.1 EXCAVACIONES CON ZANJA

En la Tabla 8 se presenta la longitud en metros y el respectivo material en el cual se

realizarán las excavaciones con zanja, según los tramos mostrados en el plano P-

2213-ALC-F01-DC01-AS01-R000.

Tabla 8. Materiales a excavar con zanja

Material

Tuberías con Profundidades

< 1,5 m

(Normalmente Acueducto)

Tuberías con Profundidades

de 1,5 m a 3,0 m

(Normalmente alcantarillado)

Longitud (m) Porcentaje

(%) Longitud (m) Porcentaje (%)

Lleno Antrópico (Qll) 570,5 65,1 14,95 1,7

Depósito Aluvial con

materia orgánica 305,6 34,9 457,1 52,2

Depósito Aluvial

Fino (Qalf) -- -- 259,7 29,6

Depósito Aluvial

Grueso (Qalg) -- -- 80,2 9,2

Depósito de

vertiente (Qd) -- -- 64,2 7,3

Total 876,2 100 876,2 100

De la Tabla 8 se puede concluir que los tramos para los cuales se tiene previsto utilizar

esta tecnología, en general, están constituidos por depósitos aluviales con materia

orgánica y llenos antrópicos. No obstante, por ser un método de excavación a cielo

abierto, los imprevistos pueden ser fácilmente diagnosticados y manejados durante

construcción.

Para las excavaciones con zanja se hacen las siguientes recomendaciones:





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Utilizar entibado de madera (tablas, tacos y puntales) en excavaciones mayores a

1,5 m de profundidad.

El avance de la zanja debe ser por lo menos 1,5 veces la longitud del tramo de

tubería.

Tener en cuenta las especificaciones de los productores con relación a la deflexión

máxima que permite la tubería.

Es necesario que la excavación y la cimentación de la tubería se realicen según las

especificaciones de las Empresas Públicas de Medellín (EPM). Dentro de las cuales

se destacan las siguientes:

o Especificación 200 Excavaciones y Llenos

o Especificación 201 Excavaciones

o Especificación 202 Entibados en madera

o Especificación 204 Llenos compactados.

o Especificación 700 Instalación de tuberías.

o Especificación 800 Instalación de tuberías.

Para la instalación de la tubería:

- El material de relleno inicial cumplirá con la especificación NEGC 204 o ASTM

tipo II, III o IV compactado al 90%.

- El material de relleno final tanto para andén, zona verde o pavimento, será

material seleccionado proveniente de la excavación o en su defecto material de

préstamo.

- El material de la cimentación cumplirá con la especificación ASTM tipo I o

material granular Ø1/4” a Ø11/2”.

Cálculo de Presiones Laterales del Suelo

Para garantizar la estabilidad de las paredes de las excavaciones mayores a 1,50 m se

debe calcular la presión lateral del suelo.

La presión lateral del suelo se calcula haciendo uso de la distribución de presiones de

Terzaghi y Peck (1967) como se muestra en la Figura 7; y para el cálculo del

coeficiente de presión activa (Ka) se utiliza la teoría de Rankine.





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Figura 7. Distribución de presiones sobre entibados

Donde:

Ø = Ángulo de fricción

= Peso específico del suelo

H = Altura de la excavación

Ka = Coeficiente de presión activa

R = Resultante por metro lineal de longitud

Pm = Presión máxima lateral

Presión máxima = 0,65*Ka*ɣ*H

En la Tabla 9 se estimaron presiones laterales para diferentes alturas típicas.

Tabla 9. Estimación de presiones para el cálculo de entibados

Ƴ (KN/m3) φ ka H (m) Pm (KN/m2) R (KN/m)

19 20 0,49 1,5 9 14





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Ƴ (KN/m3) φ ka H (m) Pm (KN/m2) R (KN/m)

19 20 0,49 2,0 12 24

19 20 0,49 3,0 18 54

19 20 0,49 4,0 24 97

19 20 0,49 5,0 30 151

6.2 ALTERNATIVAS SIN ZANJA

En las tablas 25 y 26 se presenta la longitud en metros y el respectivo material en el

cual se desarrollarán las tecnologías CIPP y Pipe Bursting, según los tramos

mostrados en el plano P-2213-ALC-F01-DC01-AS01-R000.

Tabla 10. Materiales donde se localizan las tuberías que se intervendrán con la

tecnología Cured in Place Pipe (CIPP)

Material

Tuberías con

profundidades <1,5 m

(normalmente

acueducto)

Tuberías con profundidades

de 1,5 a 3,0 m (normalmente

alcantarillado)

Longitud

(m)

Porcentaje

(%) Longitud (m) Porcentaje (%)

Lleno Antrópico

(Qll) 2.162 57,3 277,6 7,4

Depósito Aluvial

con materia

orgánica

1.391,9 36,9 1.796,8 47,6

Depósito Aluvial

Fino (Qalf) 117,9 3,1 384,5 10,2

Depósito Aluvial

Grueso (Qalg) 103,6 2,7 1.187 31,4

Depósito de

vertiente (Qd) -- -- 129,4 3,4

Total 3.775 100 3.775 100





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Tabla 11. Materiales donde se localizan las tuberías que se intervendrán con la

tecnología Pipe Bursting (PB)

Material

Tuberías con

profundidades < 1,5 m

(normalmente

acueducto)

Tuberías con profundidades

de 1,5 a 3,0 m (normalmente

alcantarillado)

Longitud

(m)

Porcentaje

(%)

Longitud

(m) Porcentaje (%)

Lleno Antrópico

(Qll) 202,6 54,6 202,6 54,6

Depósito Aluvial

con materia

orgánica

168,6 45,4 81,3 21,9

Depósito Aluvial

Fino (Qalf) -- -- 87,3 23,5

Total 371,2 100 371,2 100





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7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De las tablas 22, 24 y 25 se puede concluir que tanto las excavaciones con zanja

como las alternativas sin zanja, se realizarán principalmente, para tuberías con

profundidades menores a 1,5 m en llenos antrópicos (entre el 55 % y el 65%) y

en depósitos aluviales con materia orgánica (entre el 35 % y el 45%).

Para tuberías con profundidades entre 1,5 m y 3,0 m principalmente las

alternativas se llevarán a cabo en llenos antrópicos (cerca del 55%), en depósito

aluvial con materia orgánica (entre el 22% y 52%), en depósito aluvial grueso

(entre el 9% y 31%) y en depósito aluvial fino (entre el 10% y el 30%).

Los llenos antrópicos pueden clasificarse como de pobres condiciones

geotécnicas (Véase Tabla 7), de alta permeabilidad y eventuales materiales

difíciles de excavar. No obstante, sus parámetros tienden a incrementarse con la

profundidad debido al mayor confinamiento de los mismos.

El depósito aluvial con materia orgánica corresponde a materiales de pobres

condiciones geotécnicas, con bajas permeabilidades y con un grado de

excavabilidad media a baja.

El depósito aluvial grueso puede ofrecer una dificultad importante para realizar

excavaciones. Estos materiales presentan altas permeabilidades y son más

duros y compactos.

Los depósitos aluviales finos presentan bajas permeabilidades y capacidades de

soporte medias a altas que se incrementan con la profundidad.

La intervención de tuberías con zanja por ser un método de excavación a cielo

abierto, los imprevistos pueden ser fácilmente diagnosticados y manejados

durante construcción. De la Tabla 8, puede observarse que esta metodología se

utilizaría principalmente en llenos antrópicos y/o depósitos aluviales con materia

orgánica, los cuales no ofrecen una dificultad constructiva importante.

Respecto a la tecnología de Pipe Bursting (PB) se considera que los suelos

existentes por donde cruza la tubería no serían un inconveniente importante por

cuanto éstas se encuentran embebidas en un lleno estructural de condiciones





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aceptables y fáciles de excavar. Por esta razón, se considera que la aplicación de

esta metodología no ofrecerá mayores dificultades.

Finalmente, la rehabilitación de tuberías con la metodología CIPP, por no requerir

excavación, se considera que el tipo de suelo existente en el sitio de la tubería no

es un limitante para su aplicación. Sin embargo, el principal aspecto a tener en

cuenta debe ser la permeabilidad del suelo y la posición del nivel freático por

cuanto se presenta mayor dificultad de instalación de la nueva tubería cuando se

presenta un gradiente importante entre las presiones hidrostáticas dentro y fuera

de la tubería a instalar. Al respecto se anota que esto no sería una dificultad

mayor por cuanto los niveles freáticos se encuentran relativamente profundos

respecto a la tubería, por lo que el gradiente sería muy bajo e incluso nulo. Una

eventualidad se daría en los sitios donde se presenten tuberías de acueducto con

fugas en suelos muy permeables (llenos antrópicos y aluvial grueso), pero esta

sería una condición muy puntual que se podría identificar durante construcción.





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DESCRIPCIÓN DE SONDEOS Y

REGISTRO GEOLÓGICO DE LAS PERFORACIONES

DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL

SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO


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RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO





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PARÁMETROS GEOTÉCNICOS.

VALORES DETALLADOS DE RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN ESTÁNDAR SPT




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CAPÍTULO 2. INFORME GEOTÉCNICO INTRODUCCIÓN · PDF fileINFORME DISEÑO DETALLADO - PROYECTO 1 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto 2013 1 CAPÍTULO 2. INFORME GEOTÉCNICO INTRODUCCIÓN