Estudio de Suelos y Botaderos

ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS, BOTADEROS Y FUENTES DE AGUA

3.2.3ESTUDIO DE SUELOS,

CANTERAS, BOTADEROS

CIDERCON EIRLORIA Y SERVICIO INGENIERIA EN SUELOS Y TECNOLOGIA DE MEDICION




“ASFALTADO DE LAS CALLES DE LA URB. LARAPITA”

”ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS, BOTADEROS Y FUENTES DE AGUA”

INDICE

1GENERALIDADES

1.1 OBJETIVO

2 ESTUDIO DE SUELOS

2.1 INVESTIGACIONES GEOTÉCNICAS

2.1.1 TRABAJOS DE CAMPO

2.1.2 ENSAYOS DE LABORATORIO

2.2 TIPOS DE SUELOS ENCONTRADOS

2.3 SECTORIZACIÓN DEL TRAMO

2.4 SECTOR CRITICO

3 ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

3.1 CANTERAS



3.1.3 ANALISIS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO – CANTERAS

3.1.4 DESCRIPCIÓN DE CANTERAS

3.2 FUENTES DE AGUA

3.3 DEPÓSITOS DE MATERIALES EXCEDENTES

4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


GENERALIDADES

1.1 OBJETIVO

Entre los principales objetivos para la ejecución del proyecto tenemos:

Evaluar los procesos de geodinamica externa y la estabilidad de estructuras.

Evaluación cualitativa del estado de la plataforma existente.

Clasificar los suelos a lo largo del camino, basado en un programa de exploración de campo y ensayos de laboratorio, determina el C.B.R para tramos típicos.

Clasificar los materiales constituyentes de las Canteras y cuantificar la potencia bruta y neta que poseen, así como determinar la calidad del agua que Interviene en el proceso constructivo.

Determinar el espesor de la estructura del pavimento a nivel de afirmado, tramos de mejoramiento de la sub rasante.


ESTUDIO DE SUELOS

1.1 INVESTIGACIONES GEOTÉCNICAS

TRABAJOS DE CAMPO

Con la finalidad de caracterizar el terreno de fundación de las vías, se realizó un programa de exploración de campo, las cuales citamos a continuación:

A. EXCAVACIÓN MANUAL A CIELO ABIERTO (CALICATAS) Y MUESTREO

En cada calle se realizaron 05 calicatas distribuidas a lo largo de la vía hasta una profundidad de 1.50m.

Inmediatamente después de realizada la excavación se procedió a extraer las muestras representativas por cada estrato, las cuales serán reducidas mediante el cuarteo, en una cantidad suficiente para realizar los diversos ensayos de laboratorio.

CUADRO Nº1


CalicataProgresiva

(Km)

C-01 01+100 km

C-02 02+300 km

C-03 03+400 km

C-04 04+400 km

C-05 05+150 km

ASFALTADO DE LAS CALLES DE LA URB. LARAPITA-DISTRITO DE SAN JERONIMO

REGISTRO ESTRATIGRÁFICO

Terminada la excavación de las calicatas y la extracción de las muestras representativas por estratos característicos, se procede a la descripción detallada de estos, por su color, forma y porcentaje presente de arenas, cantidad de finos, plasticidad, compresibilidad, entre sus principales características.

La configuración de la sub rasante de la vía presenta lo siguiente:

00+000 – 01+600 y 03+000 – 03+800: Presenta una secuencia de grava limosa con arena, de bajo contenido de humedad de compacidad dura, las gravas tienen la forma subangulosa de origen sedimentario de ø 1.5” de tamaño máximo, no tiene plasticidad esta muestra.

01+600 – 03+000: Se presenta suelos de origen sedimentario tiene la forma sub angulosa, tiene un bajo contenido de humedad, tiene la compacidad dura , carece de plasticidad esta muestra; A este suelo se le clasifica como Grava mal graduadaza limosa con arena. renas mal graduadas, en estado suelto, no tienen plasticidad, tiene un bajo contenido de finos menores a 5%.

03+800 – 04+200: En este tramo se tiene el suelo arena mal graduada limosa con arena sus granos tiene la característica sub angulosa, su compacidad es dura, de bajo contenido de humedad, su plasticidad es nula, su contenido de finos oscila entre 5% -12%.

04+200 – 05+300:.En este tramo se presenta Arena limosa con grava, los granos de arena son sub angulosa, la compacidad de esta muestra es dura, carece de plasticidad, el porcentaje de finos es menor al 5%.


Los ensayos de laboratorio a ejecutarse para la caracterización de los materiales en la vía se tomara en base al Manual de Ensayo de Materiales para carreteras del MTC (2000), la cual será complementada con la Norma del American Society for Testing and Materials (ASTM).

Entre los ensayos a realizarse tenemos los siguientes:

A. CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL

Es la determinación de la cantidad de agua presente en la muestra, comparada con respecto a su peso seco, nos sirve para obtener la humedad in-situ del momento en el cual se realizaron las exploraciones geotécnicas, debido al efecto importante que tiene este contenido de agua en la influencia de la resistencia mecánica.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- AV. LOS INCAS 933 –WANCHAQ-CUSCO TELEFONO: 232596- RPC: 984319756 Página 5


ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO

Consiste en determinar el tamaño promedio de los granos que conforman la masa de suelo, en el laboratorio se realiza este ensayos con el material desde 0.0745mm (Nº200) hasta de 3”.

LIMITES DE CONSISTENCIA (LÍMITE LÍQUIDO Y PLÁSTICO)

El límite Líquido y Plástico, consiste en determinar el contenido de agua en la muestra que son los límites entre los estados líquido-plástico y plástico-no plástico. El ensayo de realiza con el material menor a la malla Nº40.

CLASIFICACIÓN DE SUELOS

Las muestras extraídas se clasificaron mediante el método de la AASHTO y SUCS.

CBR

Para determinar la capacidad de soporte del suelo de la subrasante se realizo el ensayo de CBR (California Bearing Ratio), para las muestras más representativas a lo largo de la vía.

A continuación se muestra el cuadro con los resúmenes de los ensayos estándar de laboratorio efectuados:

Cuadro Nº2

NºCalicata

Progresiva (Km)

SUCS

AASHTO

HUMEDAD(%)

Limites deGrav

asAren

asFinosConsisten

cia (%)LL LP IP (%)

1 C-0101+100

kmGM

A-1-b (0)

2.9221.75

N.T.

NP

53.92

32.55

13.53

2 C-0202+300

kmGP-GM

A-1-b (0)

12.3123.23

N.T.

NP

57.03

34.75

8.22

3 C-0303+400

kmGM

A-1-b (0)

3.3524.03

N.T.

NP

53.66

33.04

13.31

4 C-0404+400

kmSM

A-1-b (0)

2.7023.42

N.T.

NP

38.73

47.32

13.95

5 C-0505+150

kmSP-SM

A-1-b (0)

2.4023.13

N.T.

NP

43.46

48.13

8.41



Cuadro Nº3: Ensayos Especiales.

Calicata Muestra

ProfundidadProgresiva

( KM )SUCS AASHTO

M.D.S O.C.H CBR %(m) gr/cm3 % 100% 95%

MDS MD

S

C-03 M-01 0.00 - 1.503 +4000

KM GM A-1-b (0) 1.919 15.4 22 17

ANALISIS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO – DE LA SUBRASANTE

Los ensayos de laboratorio realizados han presentado las siguientes características:

CLASIFICACIÓN DE SUELOS:

Los suelos encontrados son los siguientes GM, GP-GM, SM y SP-SM

Los suelos de característicos ensayos son los siguientes: GM y GP-GM representan el 60% este tipo de suelo es el principal tipo de suelo, SM y SP-SM representa el 40% es el segundo Grupo que conforma esta vía. Los suelos no presentan plasticidad, los suelos se encuentran en estado suelto.

ENSAYOS ESPECIALES - CBR:

Los suelos GM y GP-GM representan el mayor sector, por ser el de mayor importancia se sectorizo en solo tramo, los cuales poseen un O.C.H de 15.40%, una MDS correspondiéndole una media de 1.919gr/cm3, y un CBR de por lo tanto posee buenas cualidades de capacidad de soporte.

Los suelos ensayados no presentan características expansivas.

TIPOS DE SUELOS ENCONTRADOS

Evaluando la totalidad de la información disponible se pudo obtener la siguiente configuración del suelo de la subrasante de la vía, el cual es resumido en el presente,cuadro:



Cuadro Nº4

TIPO

PROGRESIVA (KM)

TIPO DE

SUELO

W (%)

Limites deGrava

sArena

sFino

sConsistencia (%)

LL LP IP (%)

I01+100 – 04-

000 GP-GM 3.3823.6

9 NT NP 57.03 34.75 8.22

II04+00 –

05+300.53 SP-SM 5.3222.9

2 NT NP 43.46 48.12 8.41

En esta tabla se muestra los valores promedios de limites de humedad, LL, LP, IP, porcentaje de gravas, arenas y finos; para cada tipo se suelos, los cuales fueron obtenidos mediante un análisis estadístico para cada tipo de suelos.

Descripción de las características de los tipos de suelos:

Tipo I (GP-GM) Grava mal graduada limosa con arena de color beige, compacto, de poca húmeda, La matriz posee a la grava no tiene plasticidad. Tien una buena capacidad de soporte.

Tipo II (SP-SM) : Arena mal graduada con limos, color beige, compacta, húmeda, La matriz es arena no posee plasticidad. tIene una buena capacidad de soporte.

SECTORIZACIÓN DEL TRAMO

Del perfil estratigráfico se puede establecer un sector homogéneo conformado por suelos de sub-rasante predominantes de Gravas pobremente graduadas con limo (GM, GP-GM) y que pueden ser agrupados en una zona claramente definida por el tipo de suelo que predomina.

Con los resultados obtenidos de los ensayos de laboratorio. Se procedió a correlacionar los suelos encontrados y determinar el CBR para el diseño del pavimento.

De esta manera tenemos el siguiente cuadro resumen de ensayos CBR realizados:



CUADRO:5 RESUMEN DE ENSAYOS C.B.R. SUB-RASANTE

Calicata

MuestraProfundidad

Progresiva ( KM )

SUCS AASHTOM.D.S

O.C.H CBR %

(m) gr/cm3 % 100% 95%

MDS MD

S

C-03 M-01 0.00 - 1.503 +4000

KM GM A-1-b (0) 1.919 15.4 22 17

SECTOR CRÍTICO

En la inspección de campo, se observó suelos blandos, producto del estancamiento de aguas superficiales, en donde se requiere el mejoramiento de la subrasante para mejorar su capacidad portante, lo cual se dará a través de la sustitución del material en un espesor de 40 cm como, puede observarse en el siguiente cuadro:

Cuadro Nº6


Nª UBICACIÓN

1 05+000 05+300.53


ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

1.1 CANTERAS


A lo largo de la vía se ejecuto un programa de exploraciones para determinar posibles canteras, de tal forma de cuantificar su volumen, propiedades físicas, de resistencia, ubicación respecto a al camino, entre otras características.

La exploración de campo se encontró canteras existentes que son utilizadas en este momento de gran volumen, uno para la elaboración de afirmado (Cantera la soledad ) y para los agregados para construcción se tiene la Cantera Garachupampa y la Cantera en la progresiva 01+600km de la margen izquierda de la via.


Los ensayos de laboratorio ha ser realizados tienen por objetivo conocer la calidad de los materiales que será usado principalmente como estructura de pavimento (Afirmado,y concreto simple) cumpliendo especificaciones en cuanto a su calidad y resistencia mecánica.

Entre los ensayos de laboratorio ha ejecutarse tenemos los siguientes:

CONTENIDO DE HUMEDAD

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO

LIMITES DE CONSISTENCIA (LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE PLÁSTICO)

PESO UNITARIO SUELTO Y COMPACTADO

CBR



Ensayos realizados para cada cantera explorada.

CUADRO Nº7

Nº

CalicataMuestr

aCantera SUCS AASHTO

HUMEDAD(%)

Limites deGravas Arenas Finos

Consistencia (%)

LL LP IP (%)

1 C-01 M-01Cantera

de Afirmado

GP-GC

A-1-a (0)

9.94 31.12 19.73 11.39 64.83 24.89 10.29

CUADRO Nº8

CANTERA DE AFIRMADO

Equivalente de Arena 29.00 %

Ensayos Especiales representativos de las Canteras de Afirmado

CUADRO Nº9

CalicataMuestr

aProfundidad

( m)Cantera SUCS AASHTO

M.D.S gr/cm3

O.C.H %

CBR %100% 95% MDS MDS

C-01 M-01 0.00 - 1.5La

SoledadGP-GC A-1-a (0) 1.973 12.3 45 19

Ensayos Especiales representativos de la Canteras de Concreto

ARNA GRUESA

CUADRO Nº10



PESO UNITARIO SUELTO

PESO UNITARIO SUELTO 1533 KG/M3

CUADRO Nº11

PESO UNITARIO COMPACTADOPESO UNITARIO COMPACTADO 1.685 KG/M3

HORMIGON

CUADRO Nº12

PESO UNITARIO SUELTOPESO UNITARIO SUELTO 1957 KG/M3

CUADRO Nº13

PESO UNITARIO COMPACTADOPESO UNITARIO COMPACTADO 2157 KG/M3

CUADRO Nº14

PESO ESPECIFICO DEL HORMIGONPORCENTAJE DE ABSORCION 1.89 %

PIEDRA

CUADRO Nº15

PESO UNITARIO SUELTOPESO UNITARIO SUELTO 1709 KG/M3

CUADRO Nº16

PESO UNITARIO COMPACTADOPESO UNITARIO COMPACTADO 1872 KG/M3

CUADRO Nº17

PORCENTAJE DE DESGASTE (ABRASION)Porcentaje de desgaste : 19.20 %



1.1.3 ANALISIS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO – CANTERAS

Los ensayos de laboratorio realizados han presentado las siguientes características:

Granulometría:

Las canteras seleccionadas para afirmado deben cumplir con la especificación Tipo 4.

Las figuras mostradas, presenta los requerimientos mínimos de los materiales para utilizarse como afirmado, por el Manual para el Diseño de Caminos no Pavimentados de Bajo Volumen de Transito, MTC.

La cantera la Soledad, posee una cantidad menor en los tamices a lo que te especifica la norma, esto se reducirá al ser zarandeado mezclarse con las gravas que se extraerán durante la explotación del banco.

En vista que los materiales para afirmado deben cumplir con la especificación mínima Tipo 4, se recomienda el empleo de la selección, zarandeo, mezcla, así como la extracción de los materiales de roca suelta existente en la zona.

El Manual para el Diseño de Caminos no Pavimentados de Bajo Volumen de Transito, exije un IP como máximo 9, extraordinariamente se empleara un IP hasta 12.



En la zona de estudio existen pocos bancos utilizables para material de afirmado, a fin de reducir los costos pero conservando la calidad de los materiales, utilizara la cantera propuesta.

Los materiales para las canteras de afirmado cumplen con la exigencia de abrasión, limite líquido, CBR, adicionalmente se han realizado ensayos de equivalente en arena cuyo mínimo exige 20% para esta calidad de materiales.

Las canteras seleccionadas para concreto simple, cumplen con la especificación de abrasión el cual limita a 40% como la perdida por este ensayo, así mismo, la poca absorción y elevada gravedad especifica evidencia gravas de buena calidad excelente para la preparación de los concreto.

DESCRIPCIÓN DE CANTERAS

A continuación describiremos las canteras encontradas para la zona del proyecto que servirá como material de afirmado para la conformación de la estructura de pavimento y concreto simple:

CANTERA HUAMBUTIO

UBICACIÓN : A 15 KM (desde la progresiva 05+300.53 del inicio de la via)

ACCESO : Directo,

RENDIMIENTO : Material para mezcla con afirmado 60%.

POTENCIA BRUTA: Mas de 150,000 m3, aprox.

TIPO DE FUENTE: Depósito Coluvial

TIPO DE MATERIAL: Secuencia de gravas mal graduadas con arcilla, de mediana plasticidad principalmente, gravas existentes de forma angulosas a sub redondeada, %>3” en 10% de Tmáx=6”, procede de deposito coluviales. ..

CLASIFIC. SUCS : GP-GC,

USO : Material para el Afirmado, concreto.

TRATAMIENTO : Acumulación, Zarandeo.



PERIODO DE EXPLOTACION: Todo el año, empleándose cargador frontal u tractor sobre orugas, así como volquetes.

PROPIETARIO : Comercial

CANTERA 01+600KM:

UBICACIÓN : . En la progresiva 01+600 de la carretera en estudio.

ACCESO : Directo, al lado izquierdo de la vía, encontrándose transitable, siendo trocha carrozable en regular estado.

RENDIMIENTO : Afirmado 60%

POTENCIA BRUTA: 20,000 m3, aprox.

TIPO DE FUENTE: Depósito Coluvial

TIPO DE MATERIAL: Grava mal graduada, suelta, gravas sub-redondeadas a subangulosas, %>3” en 5% de Tmáx=2”, procede de deposito coluvial...

CLASIFIC. SUCS : GM

USO : Material para afirmado.

TRATAMIENTO : Acumulación, Selección, Zarandeo y Mezcla.

PERIODO DE EXPLOTACION: Todo el año, empleándose cargador frontal u tractor sobre orugas, así como volquetes.

PROPIETARIO : Estado.

DEPÓSITOS DE MATERIALES EXCEDENTES

Las zonas donde se procederá a la acumulación de materiales producto de los cortes, mantenimiento de vías rutinario y periódico, etc, lo constituye zonas estables, no se encuentra sobre cursos de agua..

A lo largo de la vía hemos identificado los siguientes:



CUADRO Nº20

Descripción Ubicación

DME N° 1 (50 X 30 X 2.5 Sector ANGOSTURA a 3 Km

Los materiales que se colocarán, deberán estar debidamente compactados en capas mínimas de 0.30m, con un grado de compactación de 90% como mínimo, respecto a la máxima densidad del ensayo de Proctor Modificado, con un talud de relleno de H=1.0, V=1.0.



CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La exploración de la los materiales de la subrasante consistió en la excavación de 05 calicatas, de los cuales de extrajeron las muestras representativas para la caracterizar sus propiedades físico-mecánicas.

La vía esta representado por cuatro tipos de suelos, el primero es el GM, GP-GM, SM, SP-SM.%.

Del perfil estratigráfico y del CBR se puede establecer un solo sector homogéneo conformado por suelos de sub-rasante predominantes Gravas pobremente graduadas con limo (GM, GP-GW, SP-SM, SM) y que pueden ser agrupados en una zona claramente definida ( GM) por el tipo de suelo que predomina.

Las canteras seleccionadas para base y sub base del pavimento y concreto son las siguientes:

ITEM DESCRIPCIÓN POTENCIA (M3)

UBICACION USOS

01 CANTERA DE HUAMBUTIO

20,000.00 1+600 AFIRMADO

02 CANTERA DE BICHO-SAN SALVADOR

150,000 A 15+000 Km del inicio (Km

5+300.35)

CONCRETO Y AFIRMADO

En la progresiva 05+00 km al 05+300.53 km se hara un mejoramiento producto del estancamiento de las aguas de filtración de las sequias sustituyendo por material de cantera de 0.40m.

En la progresiva 00+000 km al 05+000 km se colocara un afirmado de 0.20m.

Fuentes de Agua: representativo de la zona, esta en la progresiva:


PROGRESIVA DESCRIPCIÓN

1+500 Canal de regadío

5+350 Qda. S/N

5+500 Río Huari


El DME esta ubicado en la zona.

Descripción Ubicación

DME N° 1 (50 X 30 X 2.5 Sector ANGOSTURA a 3 Km


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