Ejemplo de Trabajos de Geotecnia en un proyecto de tipo empresarial

Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, TamaulipasAnexo C. Elaboración del Anteproyecto

Consultores Mexicanos en Proyectos de Ingeniería, S.C.


C.2.-TRABAJOS DE GEOTECNIA EN SITIOS PARA DESPLANTE DE ESTRUCTURAS

INFORME FINAL JULIO 2001

Consultores Mexicanos en Proyectos de Ingeniería, S.C. C.2-1


C.2.- TRABAJOS DE GEOTECNIA EN SITIOS PARA DESPLANTE DE ESTRUCTURAS

RESUMEN EJECUTIVO Los estudios geotécnicos se realizaron con la finalidad de conocer las condiciones geológicas y

características geotécnicas del terreno natural donde se alojarán las diversas estructuras

hidráulicas que constituyen al sistema de saneamiento de Ciudad Miguel Alemán, Tamps.

Particularmente los estudios geotécnicos se programaron y ejecutaron para determinar los tipos

de suelos, secuencias estratigráficas, características índice y propiedades mecánicas, con la

finalidad de definir los procedimientos constructivos más adecuados, así como contar con los

elementos geotécnicos que requieren los proyectos ejecutivos.

Los estudios geotécnicos que se realizaron corresponden a los sitios donde se construirán los

colectores, subcolectores y estructuras especiales del sistema de saneamiento. Dichas

estructuras corresponden a:

Colectores Los Guerra y Marginal, Subcolectores Lucha Social, Del Norte y Villa del Mar, línea a

presión, Estación de Bombeo y Planta de tratamiento.

Las conclusiones y recomendaciones que se derivan de los estudios se pueden resumir en:

Los suelos que existen en la zona donde se construirán los colectores, son transportados de

origen aluvial y están representados por arenas finas limosas o limos arenosos de color café

claro, de consistencia muy firme a dura, incrementándose con la profundidad su compacidad o

consistencia, de tal manera que las excavaciones para alojar la tubería se podrán efectuar con

taludes verticales, por otro lado las estructuras especiales no tendrán problemas de capacidad

de carga o de asentamientos puesto que los suelos tienen propiedades mecánicas favorables,

es decir alta resistencia al corte y baja compresibilidad.



RELACIÓN DE FIGURAS Y TABLAS

FIGURAS

FIGURA No. 1 Localización general de la zona en estudio.

FIGURA No. 2 y 3 Localización particular de los pozos a cielo abierto.

FIGURA No. 4 Regionalización Climática de la República Mexicana

FIGURA No. 5 Carta de Eólica de la República Mexicana

FIGURA No. 6 Regionalización Sísmica de la República Mexicana

FIGURA No. 7 Perfil estratigráfico típico de la zona en estudio.

FIGURAS No. 8 a la 43 Perfiles estratigráficos de los sondeos realizados.

FIGURAS No. 44 y 45 Taludes en zanjas

FIGURA No. 46 Empuje lateral cárcamo de bombeo.

FIGURA No. 47 y 48 Sección transversal tipo de bordo para la Planta de Tratamiento.

TABLAS

TABLA No. 1 Coeficientes Sísmicos

TABLA No. 2 Relación de sondeos someros

TABLA No. 3 Resultados de pruebas de laboratorio



C.2.1.- GEOTECNIA EN SITIOS PARA ESTRUCTURAS

INTRODUCCIÓN

El Proyecto Ejecutivo se enmarca dentro de las prioridades de la Comisión de Cooperación

Ecológica Fronteriza, en particular dentro del contexto de Saneamiento Integral, el cual

contempla obras de recolección de aguas residuales, rehabilitación de plantas de bombeo, una

nueva planta de bombeo, así como una nueva planta de tratamiento de aguas residuales; en

términos generales en el cuadro siguiente se indican las obras hidráulicas que se pretenden proyectar:

Obra Longitud(m)

Diámetro(cm)

Colector Los Guerra 6,419.38 45, 61 y 76

Colector Marginal 5,328.86 38 y 45

Subcolector Lucha Social 587.12 38

Subcolector Del Norte 607.45 30

Subcolector Villa del Mar 1,040.08 38

Línea a presión 1,680.00 50

Estructuras

Planta de tratamiento

Cárcamo de bombeo

Marginal

DATOS GENERALES

LOCALIZACION Y ACCESOS

La zona donde se localizan los colectores, subcolectores y por ende las estructuras especiales

(planta de tratamiento y cárcamo de bombeo), se localiza en forma general hacia la parte Norte

de Ciudad Miguel Alemán.

En la figura No. 1 se ilustra gráficamente la localización general de la zona en estudio, y en las

figuras No. 2 y 3 la localización particular de las diferentes obras a proyectar.



El acceso a la zona de estudio se puede realizar fácilmente por las calles urbanas de la ciudad,

como puede apreciarse en las citadas figuras No. 2 y 3 gran parte de la longitud de las líneas

de colectores y subcolectores se realizan por zona urbana por lo que no existen problemas de

acceso.

CONDICIONES CLIMATICAS

De acuerdo con la clasificación o regionalización climática propuesta por Koppen Geiger y

modificada por E. García para la República Mexicana, (ver figura No. 4), se puede decir que el

clima predominante del área en estudio es tipo BSk, que se interpreta como estepario, caluroso

a templado medio, con tiempo seco y caliente en verano y frío en invierno.

La vegetación predominante del área es de arbustos tipo uña de gato y ortiguilla, existen

también áreas de pasto silvestre y terrenos de cultivo de maíz.

El régimen pluviométrico se considera como tropical con precipitaciones torrenciales en verano

y lluvias ciclónicas en invierno; la precipitación media anual es de 800 mm aproximadamente.

Con relación a las condiciones eólicas de la zona donde se ubicarán las estructuras, se puede

decir que predominan las correspondientes a la zona 4 de la regionalización eólica de la

República Mexicana (Figura No. 5); de tal manera que para fines de diseño, considerando a las

estructuras como del grupo A, la velocidad regional del viento será de 185 Km/hr asimismo si se

considera que la configuración topográfica de la zona es de lomeríos, el factor de topografía

será de 1.20 valor que permite calcular una velocidad básica de 222 Km/hr.

GEOLOGIA REGIONAL

Para tener una mejor comprensión de las características y propiedades de los materiales

existentes en la zona de estudio, es conveniente describir el marco geológico, ya que es

indudable que las propiedades de los suelos y/o rocas dependen de los procesos naturales que

los formaron o transformaron.



La zona donde se ubica las obras se encuentra enclavada en la frontera de la unidad

fisiográfica conocida como subprovincia "Curvatura de Monterrey" (parte norte de la provincia

fisiográfica de la Sierra Madre Oriental); con la Provincia del Golfo de México, por lo que

participa de las características litológicas y estructurales de ambas provincias. Sin embargo

geográficamente se puede ubicar dentro de la provincia del Golfo de México.

Desde el punto de vista fisiográfico, la zona donde se ubica el estudio, corresponde a la región

fisiográfica denominada Planicie Costera del Golfo de México, muy cerca con los límites con la

provincia de la Sierra Madre Oriental, por lo que participa de las mismas manifestaciones

geológicas.

Regionalmente se tienen bordeando al litoral materiales cuaternarios, representados por dunas;

depósitos de playa, de barra y depósitos aluviales, es decir arenas, arenas limosas, con

alternancias de arcillas. Conforme se aleja uno de la costa, hacia tierra adentro (al Oeste), se

encuentran afloramientos terciarios que forman lomeríos y ocasionalmente se encuentran

formaciones del Cretácico, precisamente en los límites con la provincia de la Sierra Madre

Oriental.

Las rocas o sedimentos terciarios, en esta provincia incluyen, arenas, arcillas lutitas, limolitas y

areniscas cuyas edades van del Eoceno al Plioceno, encontrándose burdamente orientados

paralelamente a las costas del Golfo, de forma tal que sus edades son menores a medida que

se acercan al litoral.

Las rocas cretácicas están representadas por calizas estratificadas.

Particularmente de la zona de Cd. Alemán, se puede decir que el panorama fisiográfico

corresponde a una etapa madura a senil, donde los procesos de erosión, sedimentación han

sido muy importantes, y los materiales superficiales corresponden al valle del Río Bravo. Los

lomeríos redondeados que se ven en la zona están formados por arenas limosas muy

compactas, estratificadas, lutitas calcáreas y conglomerados correlacionables con la formación

Reynosa, con alto grado de alteración principalmente de tipo mecánico.



CONDICIONES SISMICAS

La zona de Cd. Miguel Alemán y por ende, los sitios de estudio se encuentran ubicados, en la

región sísmica denominada A o No. 1 tipificada como asísmica, donde los sismos son poco

frecuentes y cuando acontecen lo hacen con focos profundos. En la figura No. 6 se reproduce la

Regionalización sísmica de la República Mexicana.

En general, la solicitación sísmica que pudiera incidir en las estructuras proyectadas, se puede

estimar de acuerdo a lo siguiente:

Según su destino: Grupo B

Según su estructuración Tipo 10

Según el terreno de cimentación Tipo II

De la clasificación anterior, se puede deducir que el coeficiente sísmico básico que se puede

asignar al área de estudio es de 0.16 (ver Tabla No.1).

En los capítulos e incisos siguientes se procederá a efectuar la descripción detallada de cada

una de las estructuras estudiadas, así como los trabajos de exploración geotécnica de campo,

laboratorio y gabinete

De acuerdo con la información de proyecto disponible, las estructuras hidráulicas que se

construirán consisten en los colectores y subcolectores ya mencionados y estructuras

especiales tales como el cárcamo de bombeo y la planta de tratamiento.

Debido a la homogeneidad y uniformidad de los suelos en la zona donde se localizan las

estructuras, es posible efectuar la descripción de las condiciones geotécnicas y

recomendaciones de manera global para todos los colectores y estructuras especiales.

Los colectores presentan como problemática particular la profundidad en que se colocarán la

tubería de concreto, dado que el desplante varía entre 2 y 9 m



En el cuadro siguiente se detallan las profundidades de los colectores y subcolectores:

Colector y Subcolector

Profundidad(m)

Los Guerra Hasta 8

Marginal Hasta 9

Colector de Refuerzo

calle 5ª

Hasta 5

Subcolector Lucha

Social

Hasta 4

Subcolector Del Norte Hasta 4

Subcolector Villa del

Mar

Hasta 6

Emisores a presión Hasta 2

EXPLORACION DE CAMPO Y ENSAYES DE LABORATORIO

Los trabajos de campo en primera instancia consistieron en un recorrido de campo a lo largo de

las Líneas de Colectores y subcolectores, a fin de detectar los detalles geotécnicos más

relevantes del terreno natural donde se alojará la tubería.

Para conocer el tipo de material que existe a lo largo del trazo de los colectores y definir la

secuencia estratigráfica del terreno natural, así como detectar a priori los posibles problemas de

estabilidad de las excavaciones que se realizarán para alojar la tubería, se programaron y

ejecutaron sondeos someros del tipo de pozo a cielo abierto, ubicados sobre el trazo de

las Líneas, distanciados a cada 500 metros aproximadamente. La profundidad de los sondeos

fue del orden de los 3.00 m. sin embargo ésta varió de acuerdo con el grado de consistencia de

los materiales excavados al no permitir su ataque con herramienta manual a base de pico y

pala.

De cada pozo a cielo abierto se tomaron muestras alteradas de los suelos encontrados, las

cuales se recuperaron de las paredes de los sondeos, clasificando en campo el tipo de suelo

muestreado, de acuerdo con la metodología que marca el S.U.C.S. (Sistema Unificado de

Clasificación de Suelos ).



Se excavaron un total de 36 pozos a cielo abierto, 31 a lo largo de la Línea de Colectores,

Subcolectores, y Línea a Presión; 1 en el Cárcamo Marginal de Proyecto y 4 en el sitio de la

Planta de Tratamiento, cuya localización respecto al cadenamiento de la línea y su número

secuencial de identificación se muestran en la Tabla No 2.

En la mayor parte de los pozos realizados no se encontró el nivel freático, sólo en los sondeos

No 1 y 4 de la planta de tratamiento. se llegó a detectar filtraciones de agua subterránea,

procedentes de las lagunas existentes.

En la figura No. 7 se representa la composición estratigráfica del terreno natural en la zona

donde se ubican los colectores, subcolectores y estructuras especiales, de acuerdo con lo

obtenido en la exploración de campo. En las figuras No. 8 a la 43 se muestran todos los perfiles

estratigráficos de los sondeos.

Las muestras obtenidas se enviaron al laboratorio de mecánica de suelos, sito en la Cd. de

México, donde se les realizaron las siguientes pruebas:

+ Contenido natural de agua

+ Clasificación visual y al tacto según SUCS

+ Límites de Consistencia de Atterberg

+ Granulometría

+ Densidad de sólidos

+ Peso volumétrico máximo

+ Compresión axial no confinada

+ Triaxial tipo UU

+ Consolidación unidimensional

En la Tabla No. 3 se presentan los resultados de las pruebas de laboratorio realizadas.

ESTRATIGRAFIA Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS

Los resultados que se obtuvieron de la inspección geotécnica realizada y de la exploración de

campo y laboratorio, resultaron congruentes con lo esperado de acuerdo con el panorama o

marco geológico de la zona, la cual fue descrita en párrafos anteriores.



En términos generales se puede decir que a lo largo de los trazos de los colectores de

referencia, se encontraron superficialmente suelos areno limosos de color café claro con alto

contenido de carbonatos en forma de grumos, sobre todo a mayor profundidad.

El suelo aluvial regional areno limoso, presenta una compacidad de media a alta,

incrementándose con la profundidad, tiene un color en estado seco café claro y húmedo café.

Este suelo areno limoso tiene un límite líquido comprendido en un estrecho margen entre 33 y

38% y un carácter plástico definido por un índice plástico entre 9 y 13 %, de tal manera que se

encasilla dentro del grupo SM de acuerdo al SUCS.

En los sondeos con la profundidad explorada no se encontró nivel freático, por lo que se puede

decir que es poco probable que se tengan problemas con el agua subterránea.

La composición granulométrica de la arena limosa indica un predominio del material o fracción

gruesa, con un porcentaje del orden de 60% y el resto finos limosos.

Este tipo de suelo ocasionalmente y en pequeños subtramos se halla cubierto o enmascarado

por una costra de caliche arcillosos.

Con base en los perfiles estratigráficos de los sondeos someros realizados, los cuales se

reportan en las figuras No. 8 a la 43 así como en el anexo No. 1 donde se incluye la reseña

fotográfica de los mismos, se puede generalizar que el perfil estratigráfico del terreno natural

donde se construirán los colectores y sus correspondientes subcolectores es el siguiente:

0.00-0.20 m Cobertura de suelo vegetal

0.20-3.00 m Arena limosa de color café claro compacta a muy compacta, con la

profundidad

3.00-Indefinido Arena limosa muy compacta. El espesor no se logró determinar con la

profundidad explorada,

El nivel freático no se detectó, solo en dos sondeos (S1 Y S4) de la planta de tratamiento,

puesto que existen cuerpos de agua superficiales que generaron filtraciones en los sondeos. En

forma gráfica se presenta la composición estratigráfica en la figura No. 7



En el sitio del cárcamo de proyecto el cual se ubica al final del colector Marginal, se realizó un

sondeo de mayor profundidad, encontrándose el mismo tipo de suelo y la secuencia

estratigráfica ya comentada y sin presencia del NAF, por lo que se puede afirmar que la

excavación se efectuará en suelos similares a los descritos, sin embargo dada la proximidad del

Río Bravo y la profundidad de la excavación (9.00 m), existe una alta probabilidad que se

encuentre agua subterránea a partir de los 6.00 m

Del sondeo realizado se logró obtener una muestra cúbica inalterada, la cual permitió efectuar

una prueba de resistencia en la arena limosa, encontrándose que este tipo de suelo tiene una

resistencia no drenada, definida por una cohesión de 4.4 Ton/m2 con un ángulo de fricción

interna entre 15o En el Anexo No. 2 se incluye la carátula del ensaye, mostrando la envolvente

de falla Mohr-Coulomb obtenida en prueba triaxial no consolidada, no drenada; también se

muestra la gráfica de compresibilidad de la arena limosa, de la cual se puede obtener un

coeficiente de variación volumétrica del orden de 0.003 cm2/Kg.

En la planta de tratamiento igualmente se efectuaron pozos a cielo abierto, encontrándose

suelos aluviales similares, aunque en este caso dada la presencia de los cuerpos de agua

superficiales, en dos sondeos se tuvieron filtraciones de agua subterránea.

Se recuperó una muestra cúbica inalterada del sondeo No. 4 obteniéndose una cohesión de 2.5

Ton/m2 y un ángulo de fricción interna de 10°

DISCUSION DE RESULTADOS

Como ya se hizo mención al inicio del presente estudio, la tubería de los colectores y

subcolectores será de concreto simple y reforzado con diámetros variables, la cual igualmente

estará enterrada a una profundidad variable entre 4 y 9 m pero que en promedio será del orden

de los 6.00 m.

Con base en la exploración realizada se puede decir que las tuberías en la mayor parte de su

longitud se alojarán en suelos areno limosos carbonatados, compactos a muy compactos, con

finos de baja compresibilidad.



La configuración topográfica del terreno en términos generales se puede considerar de lomerío

moderado a suave y desde el punto de vista geotécnico formado por suelos transportados de

origen aluvial y naturaleza areno-limosa.

Los suelos recientes y consolidados que se encuentran en la superficie de la zona estudiada,

son materiales que han sufrido un retrabajo aluvial y depositados en un ambiente árido, donde

los procesos de evaporación han sido importantes originando las costras o capas de caliche.

En términos generales y desde el punto de vista geotécnico, los suelos que constituyen al

terreno natural, se pueden clasificar preferencialmente como arenas finas uniformes limosas, de

compacidad alta, ya que atendiendo a sus propiedades plásticas se ubican dentro de los grupos

SM o ML según el SUCS.

Los sondeos realizados a lo largo de los trazos de los colectores, en todos los casos se

presentaron una compacidad alta o consistencia muy firme a dura. El nivel freático no se

encontró en el mayor número de los sondeos, salvo en el sondeo que por su cercanía a la

planta de tratamiento se detectaron filtraciones a una profundidad de promedio de 2.50 m. De

hecho debe considerarse una alta probabilidad de encontrar agua subterránea en los tramos

donde las líneas de colectores se aproximen a cuerpos de agua superficial.

Superficialmente se tiene una capa de suelo vegetal con espesor de 0.20 m definida por un limo

arcilloso, contaminado con material orgánica producto de la actividad agrícola.

De acuerdo con lo anterior la clasificación para presupuesto en forma global de los materiales

resulta ser:

Despalme 100-00-00

Arena limosa entre 0.20 a 3.00 m 60-40-00






Aunque las excavaciones se realizarán en el mismo material atendiendo a su naturaleza, este con la profundidad presenta mayor grado de litificación, por lo que a partir de los 5 m prácticamente se excava una arenisca o limolita alterada.

Debido a la consistencia o compacidad de los suelos donde se alojará la tubería, las excavaciones podrán realizarse con taludes prácticamente verticales, sin problemas de estabilidad de las paredes o con el agua freática; en los casos aislados en que ésta se detecte se podrá resolver con bombeo convencional, dada la impermeabilidad de los suelos limosos.

No obstante se pueden efectuar las excavaciones con taludes prácticamente verticales, atendiendo a su resistencia, por tratarse de suelos areno limosos susceptibles a la intemperización, es recomendable en principio que las cepas no se mantengan durante mucho tiempo abiertas, de tal manera que el proceso constructivo de la excavación debe contemplar un periodo corto durante el cual se mantenga abierta, es decir no más de 76 hrs. lo cual de acuerdo al rendimiento de la empresa constructora, se estima que se abran tramos de excavación cortos aproximadamente de 10 m que puedan rellenarse en el tiempo indicado.

En el cuadro siguiente se indican los taludes que se recomiendas en función de la profundidad.

Profundidad

de

excavación

talud Recomendaciones

0.00 a 3.00 m Talud vertical No mantener la excavación abierta por más de 76 hrs.

0.00 a 6.00 m Talud compuesto

0.0-3.0 ¼: 1

3.0-6.0 vertical

Para profundidades

intermedias el cambio del

talud se efectúa a la mitad de

la profundidad

No mantener la excavación abierta por más de 76 hrs.

Es posible efectuar toda la excavación con taludes

prácticamente verticales, empleando un apuntalamiento a

base de ademe abierto y troqueles

Si por procedimiento constructivo, se decide por un talud

simple se recomienda ¼:1

El material producto de la excavación no debe colocarse de

la orilla de la zanja, a una distancia menor de una vez el

ancho de la excavación

0.00 a 9.00 m Talud compuesto

0.00 a 3.00 0.5: 1

3.00 a 6.00 ¼: 1

6.00 a 9.00 vertical

Para profundidades

intermedias el cambio del

talud se efectúa a 1/3 y 2/3

efectúa de la profundidad

No mantener la excavación abierta por más de 76 hrs.

Es posible efectuar toda la excavación con taludes

prácticamente verticales, empleando un apuntalamiento a

base de ademe abierto y troqueles

Si por procedimiento constructivo, se decide por un talud

simple se recomienda ¼:1

El material producto de la excavación no debe colocarse de

la orilla de la zanja, a una distancia menor de una vez el

ancho de la excavación



En general los materiales producto de la excavación pueden emplearse para el acostillado del

tubo, con excepción de los materiales contaminados con materia orgánica.

Los suelos areno limosos presentan la característica de ser erosionables, por lo que sí en el

proyecto se contempla efectuar excavaciones permanentes en este tipo de materiales deberá

considerarse su protección contra la denudación a través de un revestimiento.

Las secciones tipo de la zanja se muestra en la figura No. 43 y 44 la cual como ya se ha

mencionado se podrá realizar con los taludes indicados y sin problemas con el NAF, salvo en

aquellas zonas cercanas a la Planta de tratamiento donde existe gran posibilidad de encontrar

filtraciones de agua; no obstante se podrán resolver con bombeo convencional.

El material para el acostillado del tubo se recomienda colocarlo en capas sensiblemente

horizontales con espesor de 0.20 m en estado suelto y compactarlas al 90 % de su PVSM

obtenido en el laboratorio de acuerdo a la prueba Proctor estándar.

Para la excavación de la zanja donde se alojará la tubería de los colectores y subcolectores se

recomienda seguir los siguientes lineamientos:

En todos los casos los cortes se deberán efectuar eliminando en primer lugar la capa de suelo

vegetal, (despalme) cuyo producto se colocará en el sitio que indique la Dependencia.

Inmediatamente después se realizará la extracción de los materiales hasta una profundidad

comprendida entre 10 y 15 cm. por debajo del nivel inferior del tubo para dar cabida a la plantilla

o cama del tubo.

El fondo de la excavación se afinará considerando la sección y pendiente de proyecto. Para dar

por terminado un corte, se verificará su alineamiento, perfil, sección y ancho. Todas las

excavaciones se deben mantener libres de azolves.

Una vez que se tenga abierto el tramo de zanja con las dimensiones que marca el proyecto, se

procederá a la iniciación de las diferentes actividades que involucre la colocación de la tubería.

La plantilla sobre la que descansará el tubo, se formará preferentemente con material producto

de la excavación proveniente de la zona profunda de la zanja donde el material tiende a ser



más limoso y con mayor contenido de fracción gruesa. El espesor mínimo de la plantilla se

recomienda sea de 0.10 o 0.15 m. Dependiendo del diámetro de la tubería y se colocará en una

sola capa compactada al 90 % de su PVSM según la Proctor estándar

Cuando se tenga colocado el tubo se puede iniciar el acostillado de los centros del tubo que

corresponde al relleno de la parte media inferior del mismo.

El acostillado se efectuará con material producto de la misma excavación, colocándolo en capas

sensiblemente horizontales, con espesor de 0.20 m., en estado suelto y compactadas al 90 %

de su PVSM según la Próctor Estándar La parte correspondiente a la mitad superior del tubo y

hasta 0.30 m. por encima del lomo del tubo, se rellenará con material producto de la propia

excavación, tendiendo capas sensiblemente horizontales de 0.20 m. de espesor en estado

suelto y compactas al 85 % de su PVSM.

En el caso en que el colector o subcolector se localice en zona urbana es decir donde existe

pavimento el grado de compactación del relleno deberá incrementarse al 90% como mínimo y

las capas del pavimento se formaran con material que cumpla con las características de calidad

para cada capa y grado de compactación, para las capas del pavimento en términos generales

se recomienda lo siguiente:

Base 15 cm de espesor 100% compactación

Subrasante 30 cm de espesor 95% compactación

El relleno de la zanja para restituir en nivel del terreno natural, se puede efectuar con material

producto de la misma excavación, el cual se colocará en estado suelto, procurando de ser

posible efectuar él bandeo de los materiales de relleno, así como colocarlos en forma uniforme.

Los materiales obtenidos de los cortes y que se emplearán para rellenar las excavaciones, una

vez colocadas las tuberías, deberán estar exentos de raíces, ramas, troncos o cualquier materia

orgánica.

Los materiales sobrantes de los cortes podrán desperdiciarse en el sitio que indique la

Dependencia.



En relación con los cruces de los colectores con las vías de comunicación terrestres y drenes

existentes, se puede decir que debido a la consistencia de los suelos areno limosos, el

procedimiento constructivo más conveniente es utilizando estructuras de cruce, es decir

procurar cruzar con sifones por arriba, construyendo atraques ( como en el caso de drenes y

canales) o bien realizando el cruce en forma convencional, abriendo la excavación y afectando

temporalmente el tránsito de vehículos,( como pueden ser los caminos y carreteras, en donde

se pueden realizar obras de desvío).

La excavación del cárcamo de bombeo, al igual que las de los colectores que descargan en él,

son las más profundas alcanzando hasta 9 m por lo que el problema fundamental radica en

garantizar la estabilidad de los cortes o paredes de la excavación.

El suelo de cimentación está formado por un depósito aluvial con espesor de 10 m., constituido

principalmente por una arena limosa, de alta compacidad y con una compresibilidad baja.

Un aspecto importante para el diseño de las estructuras, lo representa el empuje de tierras que

actuará sobre los muros del cárcamo, que como ya se indicó, estarán desplantadas a una

profundidad de 9.0 m.

El empuje lateral que actuará sobre los muros, se indica gráficamente en la figura No. 45. Las

curvas que en ella aparecen, se calcularon con el criterio de Rankine, para empuje activo.

Para el caso particular del cárcamo de bombeo, las excavaciones temporales que se requieren

durante su construcción podrán efectuarse en forma similar a lo indicado para los colectores.

En caso de que se requiera taludes verticales, para no afectar propiedades vecinas, se podrán

efectuar dado que son estables, sin embargo se recomienda como medida adicional de

seguridad emplear un soporte a base de ademe abierto troquelado, según se indica en la figura

No. 44.

Construido el cárcamo se procederá a rellenar el hueco entre la pared del cárcamo y el talud de

la excavación con material seco producto de la misma excavación.



La cimentación de estructuras ligeras como oficinas y almacenes, podrá resolverse con zapatas

corridas de concreto desplantadas a 1.2 m., considerando una capacidad de carga admisible de

trabajo de 15 Ton/m2

Los análisis de estabilidad de taludes, capacidad de carga y de asentamientos se incluyen en el

anexo No. 2.

Con relación a la planta de tratamiento que como ya se ha mencionado consiste en lagunas

anaerobias, facultativas y de maduración se puede decir que estas se construirán en un terreno

poco permeable dado que se trata de limos y/o arenas limosas muy compactas por lo que la

permeabilidad vertical es reducida del orden de 10-5 m/seg lo cual permite afirmar que no existe

necesidad de colocar alguna membrana permeable o capa de arcilla. Los bordos que confinan a

las lagunas se recomiendan se formen con material producto de un préstamo lateral de tal

manera que el material disponible será la arena limosa por lo que los problemas principales que

se tendrán consisten en la susceptibilidad a la tubificación y a problemas de erosión por estas

razones se recomienda las secciones que se muestran en las figuras No. 11 y 12 donde los

criterios que se siguen son:

- Taludes tendidos para garantizar estabilidad y reducir erosión y además una longitud de apoyo

(B) que evite la tubificación con la base del bordo.

Para la formación de los bordos de la planta de tratamiento, se recomienda efectuar un

préstamo lateral, para obtener el material térreo que se requiere. De preferencia debe ubicarse

el préstamo dentro de lo que será la laguna puesto que eso aumentará su capacidad y

disminuirá la altura de los bordos.

De acuerdo con lo ya comentado respecto al tipo de suelo o material que se obtendrá, se

recomienda que los bordos se construyan con taludes tendidos del orden de 2:1 para evitar

problemas de tubificación y de filtraciones.

La arena limosa deberá colocarse en capas sensiblemente horizontales y compactada al 95%

de su PVSM.



En la corona de los bordos debe colocarse una capa de material de revestimiento para permitir

el paso de vehículos y reducir efectos de erosión, según se indica en las figuras No. 46 y 47.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De acuerdo con los resultados obtenidos es posible proporcionar en forma sucinta las

principales conclusiones y recomendaciones geotécnicas para el proyecto y construcción de los

colectores, subcolectores, líneas a presión y estructuras especiales.

a).- Las excavaciones a lo largo del trazo de los colectores se realizarán en la mayor parte

en suelos aluviales de naturaleza areno limosa, de color café claro, compactos a muy

compactos, de baja compresibilidad.

b).- En las excavaciones realizadas se observó un espesor de los suelos aluviales mayor de

2.5 m.

c).- La compacidad de la arena limosa se incrementa con la profundidad, llegando a ser

verdadera arenisca o limolita de acuerdo a su graduación y grado de litificación.

d).- Las paredes de las excavaciones se mantuvieron estables durante la exploración

geotécnica, por otro lado la consistencia o compacidad alta de los suelos permite

recomendar taludes prácticamente verticales para la zanja de la tubería, para

profundidades menores de 3.00 m.

e).- Para profundidades mayores de 3.00 m se debe dar una ligera inclinación a los taludes

de acuerdo al cuadro que se indica.

f).- El nivel freático no será problema en la mayor parte de la longitud de las excavaciones,

salvo en las zonas cercanas a la planta de tratamiento.

g).- El ancho de las excavaciones deberá tener una holgura mínima a cada lado del tubo de

0.50 m. con el fin de propiciar una adecuada colocación del acostillado.



h).- La excavación de las zanjas se hará en primer lugar, eliminando la cobertura vegetal del

terreno natural para evitar contaminaciones, luego se extraerán los materiales

subyacentes hasta una profundidad comprendida entre 10 y 15 cm. abajo del nivel

inferior del tubo para dar cabida a la plantilla o cama del tubo.

i).- Todas las excavaciones deberán mantenerse libres de azolves y en caso necesario se

podrá utilizar para drenar la zanja bombeo convencional, previa autorización de la

Dependencia

j).- La plantilla sobre la que descansará el tubo, se formará preferentemente con material

producto de la excavación proveniente de la zona profunda de la zanja donde el material

tiende a ser más limoso y con mayor contenido de fracción gruesa. El espesor mínimo

de la plantilla se recomienda sea de 0.10 o 0.15 m dependiendo del diámetro del tubo y

se colocará en una sola capa compactada al 90 % de su PVSM según la Proctor

estándar

k).- Cuando se tenga colocado el tubo se puede iniciar el acostillado de los centros del tubo

que corresponde al relleno de la parte media inferior del mismo.

El acostillado se efectuará con material producto de la misma excavación, colocándolo

en capas sensiblemente horizontales, con espesor de 0.20 m., en estado suelto y

compactadas al 90 % de su PVSM según la Próctor Estándar La parte correspondiente a

la mitad superior del tubo y hasta 0.30 m. por encima del lomo del tubo, se rellenará con

material producto de la propia excavación, tendiendo capas sensiblemente horizontales

de 0.20 m. de espesor en estado suelto y compactas al 85 % de su PVSM.

En el caso en que el colector o subcolector se localice en zona urbana es decir donde

existe pavimento el grado de compactación del relleno deberá incrementarse al 90%

como mínimo y las capas del pavimento se formaran con material que cumpla con las

características de calidad para cada capa y grado de compactación, para las capas del

pavimento en términos generales se recomienda lo siguiente:

Base 15 cm de espesor 100% compactación

Subrasante 30 cm de espesor 95% compactación



l).- El relleno de la zanja para restituir en nivel del terreno natural, se puede efectuar con

material producto de la misma excavación, el cual se colocará en estado suelto,

procurando de ser posible efectuar el bandeo de los materiales de relleno, así como

colocarlos en forma uniforme.

m).- El relleno de la zanja se deberá efectuar apegándose estrictamente a los lineamientos

presentados en el inciso anterior.

n).- La excavación del cárcamo debe sujetarse a las mismas recomendaciones dadas para

los colectores, en cuanto a inclinación de taludes y medidas para garantizar su

estabilidad.

o).- Por la profundidad del cárcamo y cercanía con el río, se estima se tengan problemas de

agua subterránea a partir de los 6.0 m de profundad, no obstante se considera que se

pueden resolver con bombeo convencional.

p).- Los bordos de la planta de tratamiento se podrán construir con material existente del

sitio, habilitando un préstamo lateral, localizado en la zona donde se ubicará la laguna,

es decir en la parte interior.

q).- Los taludes de los bordos deberán tener una inclinación de 2:1 (H-V)

CARCAMO MARGINAL DE PROYECTO

De acuerdo con los resultados obtenidos es posible proporcionar en forma sucinta las

principales conclusiones y recomendaciones geotécnicas para el proyecto y construcción del

cárcamo.

a).- Las excavaciones que se requieren para la construcción del cárcamo de bombeo, se

realizarán en una arena limosa, muy compacta



b).- En el sitio el espesor de los suelos aluviales arcillosos de 10 m

c).- Las excavaciones tendrán una profundidad máxima de 9.0 m., por lo que se recomienda

emplear en los taludes indicados para los colectores

d).- Para las estructuras ligeras del cárcamo, se recomienda que su cimentación se resuelva

a base de zapatas corridas de concreto desplantadas a una profundidad mínima de 1.20

m. La capacidad de carga admisible de trabajo será de 15 Ton/m2 para las zapatas

aisladas

e).- Todas las excavaciones deberán mantenerse libres de azolves y en caso necesario se

podrá utilizar para drenar la zanja bombeo convencional, previa autorización de la

Dependencia.

f).- Las excavaciones se deberán efectuarse apegándose estrictamente a los lineamientos

presentados en este capítulo.

g).- La clasificación para presupuesto será la indicada en los colectores.

H).- No se tendrán problemas con el agua subterránea


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Ejemplo de Trabajos de Geotecnia en un proyecto de tipo empresarial