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LA “GUÍA PARA EL PROYECTO Y LA EJECUCIÓN DE MUROS DE ESCOLLERA EN OBRAS DE CARRETERA”

DE LA DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS

Álvaro Parrilla Alcaide y Ángel Juanco García; Servicio de Geotecnia

Mercedes Lorena Gómez Álvarez; Servicio de Tecnología de Carreteras

Dirección Técnica - DG de Carreteras – Ministerio de Fomento

La Guía para el proyecto y la ejecución de muros de escollera en obras de

carretera (2006) es un documento de divulgación tecnológica elaborado por la Direc-

ción Técnica de la Dirección General de Carreteras, que sustituye a las Recomenda-

ciones para el diseño y construcción de muros de escollera en obras de carreteras,

de 1998.

Desde la publicación del último texto citado se han llevado a cabo importantes

realizaciones en este campo y se han producido innovaciones en el terreno de la

normativa europea, relativas a la caracterización de los materiales pétreos de uso

específico en escolleras.

Para la elaboración de esta Guía se ha partido de un primer borrador elabora-

do por el equipo redactor del documento de 1998, el Departamento de Transportes y

Tecnología de Proyectos y Procesos de la ETSICCP de la Universidad de Cantabria.

La redacción definitiva ha correspondido a los funcionarios de la Dirección Técnica,

quienes han contado con las opiniones y experiencias de técnicos de la DGC, cate-

dráticos y profesores de universidad y especialistas en geotecnia de empresas cons-

tructoras de ámbito nacional.

La Guía se estructura en cinco capítulos y cuatro apéndices, cuyo contenido

se sintetiza a continuación.

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1 CONSIDERACIONES GENERALES

Las obras de escollera están constituidas por bloques pétreos, obtenidos ge-

neralmente mediante voladura, con formas más o menos prismáticas y superficies

rugosas. Se pueden distinguir los siguientes tipos de escollera, en función del méto-

do de puesta en obra.

− Escollera vertida: se emplea fundamentalmente en obras marítimas y flu-

viales, y en ciertos casos en presas y otras aplicaciones de tipo medioam-

biental. En obras de carretera suele utilizarse en la construcción de mantos

drenantes, en la resolución de patologías geotécnicas –deslizamientos por

ejemplo– que requieren peso estabilizador en una determinada zona, co-

mo cimiento de terraplenes sobre suelos blandos, etc.

− Escollera compactada: de amplio uso en pedraplenes, presas y obras ma-

rítimas en general.

− Escollera colocada: se utiliza en encauzamientos, restauraciones fluviales

y mantos de diques marítimos en talud. En obras de carretera se emplea

como protección contra la erosión de entradas y salidas de obras de dre-

naje y de pilas y estribos de estructuras en cauces, así como en contra-

fuertes drenantes, taludes vistos de pedraplenes de fuerte inclinación y

muros de contención o sostenimiento. Las principales ventajas de la esco-

llera colocada en la construcción de muros, son:

a) Facilidad de drenaje a través de los intersticios entre bloques

b) Facilidad de adaptación a movimientos diferenciales del terreno

c) Facilidad de integración ambiental

Se entienden por muros de escollera colocada, los constituidos por bloques

de roca irregulares, de forma poliédrica, sin labrar y de gran tamaño (masa compren-

dida entre 300 y 3000 kg), que se colocan uno a uno mediante maquinaria específi-

ca, con funciones de contención o sostenimiento, siguiendo las recomendaciones

formulados en la Guía. Se distinguen dos tipos de muro, de acuerdo con su función:

a) Muros de contención de laderas y taludes en desmonte. Su función es

la estabilización de terrenos, sobre los que únicamente puede actuarse

incidiendo en determinados aspectos

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b) Muros de sostenimiento de rellenos. En general el muro es una parte

más de un relleno que se proyecta como obra nueva en su totalidad

Muro de contención de escollera colocada

Muro de sostenimiento de escollera colocada

Se excluyen del alcance de la Guía: la escollera vertida, la compactada, las

aplicaciones de la escollera colocada que no supongan su empleo exclusivo como

muros en obras de carretera (diques marítimos, encauzamientos fluviales, etc.,

cuando sirvieran como sostenimiento de una carretera), los contrafuertes drenantes,

los paramentos de revestimiento sin función estructural (encachados o pieles de es-

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collera), los muros de bloques paralelepipédicos y los de de escollera hormigonada,

así como aquéllos que, no habiéndose definido en la relación precedente, no se co-

rrespondan con los planteamientos que se exponen en dicha Guía.

2.- CRITERIOS DE PROYECTO

Se formulan criterios básicos y se indica que se deben seguir, con carácter

general, las recomendaciones de la Guía de cimentaciones en obras de carretera:

− La geometría de la sección tipo (muros de contención y sostenimiento) de-

be cumplir las condiciones que se indican en las figuras que siguen.

− Los bloques de escollera deben reunir las características del capítulo 3.

− El cálculo se puede efectuar según el capítulo 4, o mediante los criterios

que justifique el proyectista.

− Las prescripciones para la ejecución y el control se deben establecer de

acuerdo con las recomendaciones del capítulo 5.

Hormigón

Cuneta depie del muro

Linea teórica decontrainclinación

Drenaje subterráneodel trasdós del muro

Terreno natural

Escollera delcuerpo del muro

Escollera de lacimentación

Relleno granular del trasdós

Geotextil

Cuerpo delmuro

Cimentación �1m

b

e

ancho, b

espesor mínimodel trasdós, e

1

1

1

3

nn 3�

� 2 bloques

e � 1m

� 1,5-2,0 m

3

Sección tipo de un muro de escollera colocada con función de contención

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Cimiento del relleno*

Drenaje subterráneo del trasdós del muro

Cimiento

Cuerpo del murode escollera

Drenaje superficialdel pie del muro

Coronación hormigonada

Terreno natural

Sección de firme

Núcleo*

1

1

3

3

Coronación + explanada*

z 1m�

b

Lámina impermeable

Cimentación

Cuerpo delmuro

ancho, b� 2 bloques

� 1,5-2,0 m

1

nn 3�

e

Trasdós granularespesor mínimo, e 1m�

< 1,5-2,0m

* Características del relleno a definiren el proyecto según PG-3

Sección tipo de un muro de escollera colocada con función de sostenimiento

A continuación se indican los principales aspectos a considerar en el proyecto

de los elementos que componen la sección tipo de un muro de escollera: cimiento,

cuerpo del muro, trasdós y elementos de drenaje.

2.1 Cimiento

• La cota de cimentación presentará una profundidad mínima1 de 1 m

• El fondo de excavación se ejecutará normalmente con una contrainclinación

respecto a la horizontal de valor aproximado 3H:1V.

• En general, la escollera del cimiento se debe hormigonar, pudiendo en oca-

siones utilizarse recebo pétreo. El hormigonado del cimiento es necesario pa-

ra poder considerar que trabaja como un elemento rígido (a priori se reco-

mienda HM-20/B/40/A). El proyecto definirá la cota a alcanzar con el hormigón

y las pendientes a dar a su superficie para evitar acumulaciones de agua, en-

rasando normalmente con los bordes de la excavación o elementos de drena-

je.

1 En caso de que exista cuneta por el intradós, la profundidad se medirá a partir de su vértice.

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2.2 Cuerpo del muro

• La superficie de apoyo de la primera hilada de escollera sobre la cara superior

del cimiento, debe tener una inclinación hacia el trasdós en torno al 3H:1V y

presentar una superficie dentada e irregular, que garantice la trabazón entre

cuerpo del muro y cimentación.

• Las hiladas del cuerpo del muro mantendrán la inclinación 3H:1V hacia el

trasdós.

• El paramento visto (intradós) no deberá ser más vertical que 1H:3V.

• La anchura del muro, que se determinará en el cálculo, podrá ser variable con

la altura y deberá:

o Permitir que en cada hilada se puedan colocar al menos dos bloques.

o Presentar un valor mínimo de unos 2 m, que el proyecto podría rebajar

justificadamente hasta 1,50 m, en muros de menos 5 m de altura.

2.3 Trasdós

Las características del trasdós del muro tienen una influencia decisiva en el

comportamiento del mismo y de ellas depende, en buena medida, su estabilidad.

Se debe disponer un relleno de material granular en el trasdós, con un espe-

sor mínimo de 1 m, si bien en casos excepcionales de muros de contención, el pro-

yecto puede justificar un espesor menor, o incluso prescindir del mismo. Se preten-

den las siguientes funciones:

− Materializar una transición granulométrica entre terreno natural o relleno y

cuerpo del muro.

− Repartir, de modo relativamente uniforme, los empujes sobre el cuerpo del

muro. Deberán buscarse valores altos del ángulo de rozamiento para el re-

lleno de trasdós.

− Interponer una capa granular con buenas características drenantes entre el

terreno o relleno y el muro.

− Dificultar la salida de material del terreno natural o relleno, a través de los

huecos entre bloques de escollera.

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Entre las diversas granulometrías o entre éstas y el terreno natural, se podrán

disponer en general, geotextiles con función de separación o filtro.

2.4 Elementos de drenaje

En lo referente al drenaje superficial, se proyectarán medidas para evitar que

el agua de escorrentía desagüe al relleno granular del trasdós o al propio muro de

escollera.

En lo referente al drenaje subterráneo debe evitarse la acumulación de aguas

en el trasdós y cimiento del muro. Cuando sean de prever afloramientos de agua en

los fondos y taludes de las explanaciones, deberán adoptarse las correspondientes

medidas de drenaje de estabilización, en coordinación con el proyecto del trasdós,

según lo especificado en la OC 17/2003.

2.5 Particularidades de los muros de contención Su principal condicionante es que se ejecutan sobre una ladera natural o

desmonte, donde únicamente se podrán emprender ciertas actuaciones puntuales.

Con frecuencia el motivo de la ejecución del muro es que dichas laderas presentan

problemas de estabilidad, pretendiéndose proporcionar un nivel de contención ade-

cuado respecto de la carretera.

Con carácter general se dispondrá un trasdós granular, como materialización

de la transición granulométrica entre terreno natural y escollera. No se emplearán

para el trasdós, materiales procedentes de rocas que no sean estables según el

PG-3. El material estará limpio y exento de materiales extraños y cumplirá las limita-

ciones que se indican en la tabla siguiente:

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Características del material de trasdós, en muros de contención

PROPIEDAD NORMA VALOR

Tamaño máximo UNE 103101 Dmáx ≤ 100 mm Cernido por tamiz 0,080 UNE UNE 103101 # 0,080 mm < 5%Coeficiente de uniformidad - 2 ≤ Cu ≤ 10

Plasticidad UNE 103103 UNE 103104

LL < 30 IP < 10

Contenido de materia orgánica UNE 103204 MO ≤ 0,2% Contenido de sales solubles incluido el yeso UNE 103205 SS ≤ 0,2%

Pueden darse casos en que la geometría del emplazamiento no permita la

disposición de espacio suficiente para la ejecución del trasdós, por lo que, previa jus-

tificación del proyecto se podrá considerar su reducción de espesor, o incluso su su-

presión (en este caso deberán interponerse geotextiles con funciones de separación

y filtro, para que se evite la migración de materiales del terreno natural hacia la esco-

llera, no siendo posible garantizar el resto de funciones del trasdós).

2.6 Particularidades de los muros de sostenimiento En los muros de sostenimiento de escollera colocada, ésta puede considerar-

se como una parte de un relleno que se diseña como obra nueva en su totalidad.

Hay un abanico amplio de soluciones para el diseño de la sección tipo conjunta, de-

biendo tenerse en cuenta:

− Las condiciones de apoyo del relleno, deben determinarse a partir de un

adecuado reconocimiento, acondicionamiento y captación de las aguas del

terreno natural.

− Deben establecerse transiciones granulométricas entre el muro y las dis-

tintas zonas que componen el relleno. No será admisible la eliminación del

relleno de material granular del trasdós especificado para los muros de con-

tención en ciertas ocasiones, ni su reducción de espesor.

− Se estudiarán los detalles constructivos de la coronación del muro junto

con el drenaje superficial de la carretera y se dispondrán medidas que im-

pidan el vertido o desagüe de la escorrentía superficial al muro o a su tras-

dós.

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3 BLOQUES DE ESCOLLERA

El elemento principal esta tipología de muros es el bloque de escollera, unidad

básica a partir de la cual, por agregación, se construye éste. En consecuencia, sus

propiedades tienen gran incidencia en el comportamiento de la obra. Los bloques de

escollera deben provenir de macizos sanos, de canteras, préstamos, o de las exca-

vaciones de la propia obra y se obtendrán mediante voladuras.

Las propiedades más relevantes de los bloques se clasifican en tres grupos:

geométricas, físicas y por último, químicas y de durabilidad. Para muchas de ellas se

toma como referencia la norma europea UNE EN 13383 Escolleras

• Propiedades geométricas

o Granulometría

o Forma

o Proporción de superficies trituradas o rotas

• Requisitos físicos

o Densidad seca

o Resistencia a compresión simple

o Integridad de los bloques

o Resistencia a la fragmentación

• Requisitos químicos y de durabilidad

o Estabilidad química

o Estabilidad frente a la inmersión en agua

o Estabilidad frente a los ciclos humedad-sequedad

o Absorción de agua

o Resistencia a congelación y deshielo

o Resistencia a la cristalización de las sales

o Efecto Sonnenbrand

Los requisitos exigibles para cada una de las propiedades referidas se presen-

tan a continuación, en forma de tabla-resumen.

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CARACTERÍSTICAS DE LOS BLOQUES DE ESCOLLERA GRUPO DE

REQUISITOS PROPIEDAD NORMA REQUISITO OBSERVACIONES

Granulometría UNE EN 13383-2 Husos HMB300/1000 HMB1000/3000

-

Forma UNE EN 13383-2 (L/E > 3) ≤ 15% -

GE

OM

É-

TRIC

OS

Proporción de superficies trituradas o rotas UNE EN 13383-1 Bloques redondeados; RO < 5% Se consideran redondeados los bloques con caras

trituradas o rotas ≤ 50%

Densidad seca UNE EN 13383-2 ρd ≥ 2500 kg/m3 - Valor medio de la serie, tras despre-ciar el mínimo; qu ≥ 80 MPa Resistencia a compresión simple, qu

Series de diez (10) probetas

UNE EN 1926 Valor mínimo de la serie, desechando los dos más bajos; qu ≥ 60 MPa

El proyecto puede justificar otros valores inferiores; (∆qu ≤ 20 MPa)

Inspección visual Ensayos destructivos Integridad de los bloques UNE EN 13383-1 Ensayos no destructivos

- FÍS

ICO

S

Resistencia a la fragmentación UNE EN 1097-2 LA < 35% Series de seis (6) piezas cuyas masas no difieran entre sí, más del veinticinco por ciento (25%)

Estabilidad química - Composición mineralógica estable Obtención de lixiviado segúnUNE EN 1744-3 Estabilidad frente a la inmersión en agua UNE 146510 Sin fisuración; ∆m/m ≤ 0,02 -

Estabilidad frente a los ciclos hume-dad-sequedad UNE 146511 ∆m/m ≤ 0,02

Deben realizarse al menos, cuando la escollera se encuentre en una zona inundable

Absorción de agua UNE EN 13383-2 was ≤ 2% Si was ≤ 0,5% la muestra puede considerarse resis-tente al hielo-deshielo

Resistencia a congelación y deshielo UNE EN 13383-2 F ≤ 6%

− Solamente se determina si: • was ≥ 0,5% • Zona de heladas

− El proyecto puede justificar hasta F ≤ 10%

Resistencia a la cristalización de las sales UNE EN 1367-2 Sulfato de magnesio; MS ≤ 8%

− No se determina si: • was ≤ 0,5% • 0,5% ≤ was ≤ 2%, y además verifique, simultá-

neamente: ∗ Roca sin minerales solubles ni exposición

a aguas con sales disueltas ∗ Resistencia adecuada a ciclos hielo-

deshielo − Puede ser necesario realizar ensayos adicionales

QU

ÍMIC

OS

Y D

E D

UR

AB

ILID

AD

Efecto Sonnenbrand UNE EN 13383-2 Inspección visual Únicamente en rocas de origen basáltico

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4 PARÁMETROS GEOMECÁNICOS Y MÉTODOS DE CÁLCULO

4.1 Parámetros geomecánicos de la escollera colocada Peso específico

De los de los muros de escollera, el peso específico seco de los bloques γd, suele ser

el parámetro geomecánico mejor conocido. La tabla siguiente incluye valores orienta-

tivos para algunas rocas.

Peso específico seco aproximado de algunas rocas

CLASIFICACIÓN ROCA γd (kN/m3)

PLUTÓNICAS

Granitos sanos

Sienitas y monzonitas

Dioritas

Gabros y peridotitas

26-27,5

25-27

25-27

29-30,5

FILONIANAS Pórfidos

Diabasas y ofitas

27-29

29-31

VOLCÁNICAS

Riolitas y traquitas

Andesitas, traquiandesitas y dacitas

Basaltos

24,5-26

23-27,5

27,5-30

METAMÓRFICAS

Cuarcitas

Gneises

Esquistos y pizarras muy sanas

Piroxenitas y anfibolitas

Mármoles

26-26,5

23-28

22-26

28-30

26,5-27,5

DETRÍTICAS

Conglomerados, pudingas y brechas muy cementados

Areniscas muy cementadas

Grauwacas

20-27

19-29

22-29

CARBONATADAS Calizas

Dolomías

21-28,5

22-28,5

Se define el peso específico aparente del muro de escollera como:

γap = γd (1 – n)

donde:

γap Peso específico aparente del muro de escollera

γd Peso específico seco de los bloques

n Porosidad del muro de escollera

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En los ensayos realizados para la DGC, se han obtenido pesos específicos

aparentes de la escollera 17 ≤ γap (kN/m3) ≤ 19, en función de las características de

su colocación.

Porosidad

Cociente entre volumen de huecos y volumen total del muro. Es función de:

− Curva granulométrica del material

− Tamaño relativo de los bloques frente a las dimensiones del muro

− Calidad de la colocación de los bloques

− Forma de los bloques

− Rugosidad de los bloques

Se recomienda la obtención de porosidades en los muros de escollera coloca-

da 0,25 ≤ n ≤ 0,35, con preferencia en la mitad inferior de dicho rango.

Ángulo de rozamiento interno La mayoría de las investigaciones teóricas se basan en ensayos de laborato-

rio realizados con materiales de menor tamaño que los realmente puestos en obra,

por lo que uno de los problemas más importantes que se plantean es el de la repre-

sentatividad de dichos ensayos.

Resulta habitual el empleo de criterios empíricos basados en el comporta-

miento real de estructuras similares, aplicándose cohesiones nulas (c = 0) y ángulos

de rozamiento que dependen de:

− Porosidad: en general se ha constatado un incremento del ángulo de ro-

zamiento interno con la disminución de la porosidad, aspecto relacionado

con una cuidada ejecución del muro.

− Tensión normal: el ángulo de rozamiento interno disminuye al aumentar las

tensiones normales.

− Resistencia a compresión simple de la roca: a igualdad en el resto de fac-

tores, se suelen obtener mayores valores del ángulo de rozamiento cuanto

mayor es la resistencia a compresión simple de la muestra de roca, si bien

únicamente hasta un cierto límite.

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− Otros factores: suponen una mejora de las características de fricción de los

bloques, su rugosidad, el coeficiente de uniformidad, etc.

Apenas existen referencias publicadas sobre valores del ángulo de rozamiento

interno en escolleras colocadas. Se puede considerar que la colocación específica

de los bloques, da lugar a mejores parámetros de resistencia al corte que si se trata-

ra de escollera vertida.

Para definir el ángulo de rozamiento interno de la escollera colocada, se

parte del ángulo de rozamiento básico, que se corresponde aproximadamente con el

de la escollera vertida, se aplica un ligero aumento asociado a las características de

la escollera colocada (aspectos de ejecución) y una pequeña disminución en función

de las tensiones normales:

neb φ∆φ∆φφ −+=

donde:

φ Ángulo de rozamiento interno de la escollera colocada

φb Ángulo de rozamiento básico

∆φe Incremento del ángulo de rozamiento por características de ejecución

∆φn Disminución del ángulo de rozamiento por tensiones normales

Para los bloques que se usan habitualmente en la formación de muros de es-

collera colocada y, en ausencia de datos más específicos, se pueden tomar como

referencia, los valores φb, ∆φe (º) que se indican en la tabla siguiente. El proyectista

podrá justificar la adopción de valores diferentes, no resultando recomendable que

se encuentren por encima del rango propuesto.

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Valores aproximados de φb, ∆φe (º)

MATERIAL (*) φb (º) ∆φe (º) Granito muy sano 40-41 1-2

Gneis 41-42 1-2

Cuarcita sana 39-40 1-2

Basalto 40-41 1-3

Riolita y andesita 41-42 1-3

Sienita y granodionta 41-42 1-3

Dolomías y calizas muy sanas 39-40 1-2

Conglomerados y brechas bien cementadas 39-41 1-2

Areniscas bien cementadas 38-39 1-2

(*) Valor medio: qu ≥ 80 MPa (desechando el valor más bajo de una serie de diez probetas) Valor mínimo: qu ≥ 60 MPa (desechando los dos valores más bajos de una serie de diez probetas) Si en el proyecto se justificara el empleo de rocas de menor resistencia, admitiéndose valores medios qu ≥ 60 MPa y mínimos qu ≥ 40 MPa, con los mismos criterios y series de probetas, se deberán consi-derar valores del ángulo de rozamiento básico, en una primera aproximación, unos 5º más bajos

El hecho de disponer la escollera colocada, en lugar de vertida, implica un

efecto de incremento de su ángulo de rozamiento. Para que se pueda considerar

este aumento deben cumplirse las indicaciones relativas a la ejecución del capítulo 5

de la Guía, y en particular resulta imprescindible:

− El paramento del intradós no deberá ser más vertical que el 1H:3V.

− Contrainclinación de las hiladas, en general aproximadamente 3H:1V.

− La sección transversal debe contar con un canto mínimo n ≥ 2 bloques y

una anchura en coronación de b ≥ 2 m.

− Colocación de los bloques formando un entramado tridimensional que dote

al conjunto de la máxima trabazón posible.

Se recomienda la adopción de valores conservadores, si bien, en general se

podrá tender a tomar valores altos dentro de los del rango propuesto en la tabla an-

terior, si se observan además los siguientes aspectos:

− Consecución de valores bajos de la porosidad del muro

− Ejecución del muro por un maquinista experimentado asistido por un ope-

rario en la selección y colocación de cada bloque

− Vertido de pequeñas cantidades de hormigón de consistencia seca para

aumentar el número de contactos puntuales entre bloques

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La disminución del ángulo de rozamiento interno en función de las tensiones

normales, se estima como:

( ) 0p

logºa

n10nn ≥⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ σ⋅φ=φ∆

donde:

∆φn Disminución del ángulo de rozamiento interno por efecto de la

presión normal que, en ningún caso podrá resultar negativo

φn Coeficiente expresado en grados sexagesimales. Deberá adop-

tarse un valor φn ≥ 7º

σn Tensión normal máxima a que se encuentra sometida la sección

objeto de estudio

pa Presión atmosférica (pa = 0,1 MPa)

Se sugiere determinar la tensión normal en la sección más desfavorable (en

general, la base del muro) y obtener la disminución del ángulo de rozamiento ∆φn, en

dicha sección. Este valor puede considerarse aplicable en todo el muro.

4.2 Procedimientos de cálculo

La propia naturaleza del muro de escollera colocada -constituido por yuxtapo-

sición de bloques pétreos, de formas y tamaños diferentes, que permite cierta defor-

mación y reordenación interna de su fábrica ante esfuerzos externos-, genera singu-

laridades, imprecisiones e incertidumbres, en lo que a la adopción de un modelo de

cálculo se refiere.

La rotura del muro puede producirse a cualquier altura (por cualquier superfi-

cie interior al mismo) sin que, a diferencia de otras tipologías, funcione como elemen-

to rígido. Con carácter previo a la rotura se movilizará, únicamente la resistencia al

corte a través de la superficie en cuestión, cuyas condiciones en lo tocante a mate-

riales afectos, estado de los contactos, características de ejecución, etc., pueden ser

peores que las que podrían considerarse como medias para el muro en su conjunto.

16

Además resulta muy difícil imponer en los cálculos, mediante condiciones ma-

temáticas, cuestiones relativas a la colocación, forma, tamaño de los bloques, tipo y

cantidad de contactos, etc., aspectos todos ellos de gran importancia. Así, los muros

de escollera colocada, presentan importantes diferencias conceptuales respecto a

los muros de fábrica convencionales, que motivan que los cálculos puedan resultar

menos ajustados al comportamiento real que en estos últimos, o en cualquier caso,

menos avalados por la experiencia.

Propuesta de metodología de cálculo

El proyecto del muro de escollera colocada se deberá abordar en general, de

acuerdo con lo expuesto en la Guía de cimentaciones en obras de carretera. No obs-

tante, se indican a continuación algunas especificidades.

Los principales modos de fallo que deben comprobarse son: deslizamiento,

hundimiento, estabilidad global y estabilidad local (los tres primeros deberán abor-

darse según lo indicado en la Guía de cimentaciones en obras de carretera). Otros

modos de fallo -socavación, alteración química, etc.-, resultan difícilmente aborda-

bles a través de cálculos, debiendo evaluarse mediante comprobaciones específicas

y evitarse con una adecuada selección de los materiales y aplicación de criterios

constructivos que se reflejan en otros capítulos de la Guía.

Ejemplo de superficie de deslizamiento para análisis de estabilidad global

17

Se entiende como modo de fallo de estabilidad local de un muro de

escollera colocada, a aquel en que la superficie de rotura corta a dicho muro, es

decir que implica la rotura del mismo a una altura determinada y por tanto la

movilización de sus características resistentes, dejando una parte del muro por

encima de la superficie de fallo y otra por debajo.

En la literatura técnica se recogen modelos de cálculo basados en el criterio

de Mohr-Coulomb, considerando la escollera como material no cohesivo (c = 0),

teniendo en cuenta únicamente la componente friccional de la resistencia, a través

del ángulo de rozamiento.

En la Guía se opta por considerar el muro como un terreno o material más,

con sus correspondientes parámetros adecuados al método de cálculo y modelo de

comportamiento elegido. Los parámetros del material tipo muro de escollera

colocada, podrán obtenerse de la Guía2; además deben definirse los del trasdós

(normalmente material granular) y los del resto de terrenos que intervienen, en un

entorno razonablemente amplio del muro.

Así, pese a sus deficiencias teóricas, debidas entre otros aspectos al tamaño

relativo de los elementos individuales frente al del muro, lo más habitual resulta el

análisis de la estabilidad local del muro de escollera, a través de modelos de cálculo

de estabilidad de taludes, basados en las teorías del equilibrio límite.

La metodología práctica de cálculo recomendada en la Guía, es la de

determinar, mediante teorías de equilibrio límite, el coeficiente de seguridad de

superficies de rotura que, en la parte en la que cortan al muro de escollera (y por

tanto movilizan sus parámetros resistentes), tengan un ángulo de salida

correspondiente al de la contrainclinación de las hiladas previsto en el proyecto, que

en general será aproximadamente el 3H:1V. Las superficies de rotura que tuvieran

un ángulo de salida distinto al de dicha contrainclinación, implicarían teóricamente la

rotura de bloques, por lo que serían, en principio menos desfavorables.

2 Cuando se dispusiera de datos propios, se recomienda confrontarlos con el contenido de la Guía

18

13

Ejemplo de superficies de deslizamiento para análisis de estabilidad local

En consecuencia, resulta de capital importancia garantizar que en obra se ma-

terialice la contrainclinación de las hiladas prevista en el proyecto, en todas y cada

una de ellas, ya que de lo contrario habría superficies con características reales más

desfavorables que las previstas en los cálculos de estabilidad.

Se debe analizar un número suficientemente elevado de superficies de rotura

que, cumpliendo dicho condicionante geométrico, corten al muro a distintas alturas y

afecten a diferentes zonas del terreno del trasdós, hasta encontrar la superficie con

menor coeficiente de seguridad3, que se tomará como coeficiente de seguridad frente

al modo de fallo de estabilidad local.

Se recomienda realizar un análisis de sensibilidad de la solución a ligeras va-

riaciones de los parámetros de cálculo, en especial con los parámetros geotécnicos

de los terrenos circundantes y al considerar distintos ángulos de rozamiento interno

del muro, así como analizar superficies de rotura con ángulos de salida de la superfi-

cie de fallo a través del muro, inferiores a la contrainclinación de las hiladas.

3 En el caso de que la superficie de rotura más desfavorable atravesara el cimiento del muro, habría

que realizar un análisis más detallado, teniendo en cuenta que los parámetros resistentes de la cimentación son superiores a los del cuerpo del muro, gracias al hormigón del cimiento.

19

Hipótesis de cálculo y coeficientes de seguridad

Dependerán de la combinación de acciones a considerar, obteniéndose según

se especifica en la Guía de cimentaciones en obras de carretera. El valor mínimo del

coeficiente de seguridad frente al modo de fallo de estabilidad local, se recomienda

considerarlo igual o superior al de estabilidad global.

5 RECOMENDACIONES PARA LA EJECUCIÓN Y CONTROL DE LOS MUROS DE ESCOLLERA COLOCADA

Se incluyen recomendaciones y reglas de buena práctica para la ejecución y

control de los muros de escollera colocada en obras de carretera. Buena parte de las

características del muro se alcanzan, además de por las de los materiales emplea-

dos, por una cuidada ejecución del mismo.

5.1 Cimentación

Se comprobará que el talud o ladera esté en condiciones adecuadas: superfi-

cie regular, ausencia de salientes, afloramiento de aguas, etc. Se limpiarán los mate-

riales extraños, se captarán las surgencias y se refinará la excavación hasta dejar

superficies regulares.

Se debe excavar la cimentación hasta la cota definida en el proyecto, siendo

recomendable una profundidad mínima de 1 m. El fondo de excavación de la cimen-

tación se ejecutará con una contrainclinación respecto a la horizontal de valor

aproximado 3H:1V, lo que facilita la colocación de las siguientes hiladas de escollera.

Una vez efectuada la excavación del cimiento, se debe colocar la escollera en su

interior, hasta alcanzar aproximadamente la cota del terreno natural en el intradós.

Posteriormente, se deberá proceder al vertido de hormigón de las

características especificadas en el proyecto, de forma que se rellenen los huecos

existentes entre los bloques de escollera -el volumen de hormigón a verter suele

estar comprendido entre 275-350 l/m3 -. El hormigonado es imprescindible para

considerar el cimiento como un elemento rígido.

20

Colocación de bloques en el cimiento

El hormigonado del cimiento normalmente se efectúa en dos fases: en la

primera se rellena la práctica totalidad del cimiento y la superficie resultante debe

estar conformada por caras rugosas de bloques pétreos en la mayor proporción po-

sible, recomendándose que sobresalgan 15-20 cm de la superficie de hormigonado,

para garantizar un mejor contacto con la primera hilada de bloques del cuerpo del

muro, que debe presentar una contrainclinación en torno al 3H:1V.

En la segunda fase el hormigón deberá enrasar con la cota del terreno natural

en el intradós y habrá de comprobarse que la superficie final no tenga puntos bajos

ni constituya un lugar de acumulación de aguas, para lo que se debe dotar al plano

superior del cimiento de una ligera pendiente.

21

2) Excavación de la cimentación

4) Hormigón cimentación 1ª fase

Si no hay dispositivo de drenaje del fondo del trasdósse debe dejar pendiente para recoger las aguasdrenadas por el relleno granular del tradós

5) Escollera 1ª hilada del cuerpo del muro

6) Hormigón cimentación 2ª fase(Espesor mínimo 10 cm)

Pendiente para vertidohacia el exterior del muro o cuneta

Los bloques de escollera de lacara superior de la cimentaciónsobre los que apoyará laprimera hilada del cuerpo delmuro deben sobresalir unmínimo de 15 a 20 cm sobre elhormigón de 1ª fase

3) Escollera de la cimentación

1) Excavación deltrasdós del muro

Cuneta depie del muro

Fases de ejecución de la cimentación

5.2 Cuerpo del muro

En todas las fases de la construcción del muro y en particular en la ejecución

del cuerpo del mismo, deberá contarse con un operario auxiliar que asista al maqui-

nista en la selección y colocación de cada bloque, así como en la materialización de

la geometría del muro: para ello deberá ir provisto de cinta métrica y escuadra con

nivel. Este trabajo deberá ser revisado por medio de equipos topográficos.

Durante la colocación de los bloques, el operario auxiliar comprobará que ca-

da uno de ellos cumple las características reflejadas en la Guía, que se puedan veri-

ficar visualmente.

Las piedras de escollera que conforman el cuerpo del muro se colocarán pro-

curando su propia estabilidad y la materialización de una contrainclinación en torno al

3H:1V, lo cuál tiene una repercusión directa en la estabilidad del muro y dificulta una

eventual caída de piedras tanto durante la construcción como durante su vida útil.

22

Formación del cuerpo del muro

Los bloques se colocarán formando un entramado tridimensional que dote al

conjunto de la máxima trabazón posible. Resulta recomendable alternar orientacio-

nes de bloques en que la dimensión mayor sea paralela al paramento con otras en

que su longitud mayor esté orientada del trasdós al intradós.

La sección transversal del muro debe estar constituida por bloques del mismo

huso granulométrico, evitando que quede constituido transversalmente por un bloque

en la cara vista, de los tamaños y características recomendados en la Guía y otros

peores hacia su interior.

Se tratará de evitar que los contactos entre bloques de una hilada coincidan,

según secciones por planos verticales, con los de la hilada inferior, impidiendo la

formación de columnas de bloques. También debe tratar de evitarse la formación de

filas horizontales de bloques es decir, las sucesivas hiladas deberán buscar la máxi-

ma imbricación que sea posible con las inmediatamente superior e inferior. Además

debe materializarse la contrainclinación de los bloques sobre planos normales al pa-

ramento visto.

23

Entramado de bloques que evita la formación de filas y columnas

En algunos casos pueden adoptarse medidas para aumentar la superficie de

contacto, o mejorar el rozamiento entre superficies:

− Podrán recebarse los bloques de escollera de mayor tamaño con fragmen-

tos de la misma procedencia obtenidos en el proceso de voladura. Los blo-

ques deberán apoyarse unos sobre otros y nunca sobre el recebo.

− Podrán verterse pequeñas cantidades de hormigón (en proporción prácti-

camente despreciable en relación al volumen del muro) de consistencia se-

ca sobre ciertos bloques, al objeto de aumentar el número de contactos

puntuales y la rugosidad entre caras de piedra de escollera contiguas.

Por reiteración de estos procesos, deberán colocarse las sucesivas hiladas de

bloques, hasta alcanzar la coronación del muro con la geometría prevista en el pro-

yecto.

Cuando la altura del muro exceda de la que puede alcanzarse con la maqui-

naria disponible, puede que sea necesario tener que recurrir a la ejecución de un

relleno provisional (generalmente un caballón de tierras) frente al paramento visto,

que sirva como plataforma de trabajo.

24

En determinadas circunstancias concretas, puede que sea necesario recurrir

con carácter puntual, al vertido de hormigón de consistencia blanda o fluida en el

cuerpo del muro, cuando se desee una reducción de la porosidad, el trabajo conjunto

de algunos bloques, etc. Finalmente, podrá efectuarse un recebado de los mayores

huecos que se observen en la cara vista. Habrá de garantizarse una porosidad

n ≥ 10% para permitir el drenaje.

5.3 Criterios básicos sobre control

Los aspectos a controlar en cada muro de escollera dependerán de factores

relativos a su ubicación, etapas constructivas, importancia y geometría de la obra,

etc. El proyecto deberá definir dichos aspectos objeto de control durante su cons-

trucción y vida útil. La Guía incluye algunas recomendaciones de aplicación en la

mayoría de los casos.

Control de los bloques de escollera

Antes de iniciar la producción se reconocerá cada procedencia, préstamo o

acopio de bloques, determinando su aptitud para la ejecución de las obras. Se com-

probará que se cumplen los requerimientos de proyecto respecto de las propiedades

que se describen en la Guía. Para ello se tomarán muestras y se realizarán los co-

rrespondientes ensayos, según lo estipulado en la misma. Dichos ensayos deberán

repetirse si existe un cambio importante en la naturaleza de la roca o en las condi-

ciones de extracción.

Adicionalmente, por cada 20000 m3 de producción, se efectuarán los siguientes

ensayos:

- Distribución de masas

- Porcentaje de componentes de escollera con relación: L/E > 3

- Determinación de proporción de superficies trituradas o rotas

Se examinará la descarga al acopio o en el tajo, desechando los materiales

que, a simple vista no sean aceptables. Se debe tratar de evitar, en todas las fases

de manipulación de la piedra, la rotura de sus aristas. Durante la ejecución del muro,

25

puesto que los bloques de escollera se seleccionan y colocan uno a uno, el operario

auxiliar comprobará visualmente que los bloques cumplen los requisitos geométricos

de tamaño, forma y proporción de superficies trituradas o rotas.

Control de ejecución

Comprenderá cuando menos:

− Control de procedimiento: Debe verificarse la correcta colocación de cada

uno de los bloques, tratando de obtener la máxima trabazón entre ellos y el

mínimo volumen de huecos posible.

− Control geométrico: Deberán materializarse bases topográficas que permi-

tan llevar a cabo el control del muro durante la construcción. Particularmen-

te importante resulta el control topográfico de la alineación e inclinación. El

operario auxiliar comprobará en cada hilada, por medio de cinta métrica y

escuadra con nivel, la inclinación del intradós, el espesor, la contrainclina-

ción de las hiladas y su correcto apoyo.

Referencias geométricas para ayuda del maquinista

Auscultación Cuando se considere necesaria la auscultación de una obra, deberá elaborar-

se un plan específico, siguiendo las recomendaciones de la Guía de cimentaciones

en obras de carretera, que podrán servir como punto de partida.

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Se recomienda efectuar un seguimiento topográfico periódico, al menos de la

coronación. Para ello, puede resultar adecuada la materialización de una superficie

plana en la misma, preferiblemente de hormigón, sobre la que ubicar las correspon-

dientes referencias topográficas. En ciertos casos, también puede resultar conve-

niente el seguimiento topográfico de referencias dispuestas al pie o sobre el para-

mento visto del muro.

6 APÉNDICES

La Guía incluye cuatro apéndices, de los cuáles van a describirse somera-

mente los más relevantes:

- Apéndice 1: Principales características de la maquinaria y rendimientos para la

construcción de muros de escollera

- Apéndice 2: Escala de meteorización de las rocas (ISRM)

- Apéndice 3: Algunos estudios sobre escolleras vertidas y compactadas

- Apéndice 4: Normas UNE y bibliografía

6.1.- Principales características de la maquinaria y rendimientos para la cons-trucción de muros de escollera

La máquina más adecuada para la ejecución de un muro de escollera coloca-

da, resulta normalmente la excavadora de orugas con equipo retro-excavador con

cuchara o pinzas y potencia mínima de 115 kW.

Cuando se utilicen pinzas, las más adecuadas son las llamadas de demolición

o de escollera, que se acoplan al balancín de la excavadora. En caso de utilizar ca-

zo, la capacidad de éste deberá ser de aproximadamente 1,5 m3.

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Excavadora con cazo

Pinzas de escollera

El ciclo básico de colocación de un bloque de escollera en el cuerpo del muro

se compone de:

− Colocación de la piedra dentro del cazo o captura de la misma con las pinzas

− Maniobra con la piedra cargada

− Descarga de la piedra sobre el paramento del muro

− Posicionamiento correcto de la piedra en el muro

− Regreso al acopio de piedras de escollera

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El rendimiento en la construcción de muros de escollera depende de tres fac-

tores fundamentales:

− Tamaño y forma de los bloques de escollera

− Potencia de la máquina y capacidad del cazo o pinza

− Duración del ciclo básico y habilidad del maquinista

En la figura que sigue se recogen, a título orientativo, los rendimientos medios

que suelen obtenerse en la ejecución de muros de escollera colocada, obtenidos a

partir de diversas observaciones in situ. A los valores obtenidos de la figura se les

pueden aplicar coeficientes de corrección, en función de la habilidad del palista, for-

ma de la escollera y útil de colocación. Además existen otros factores difíciles de

evaluar a priori, como topografía, climatología, etc.

35

40

30

25

20

15

10

5

0

0 10 20 30 40

Rendimiento(t/hora)

Distancia alacopio (m)

Rendimientos medios en la construcción de muros de escollera colocada

6.2 Algunos estudios sobre escolleras vertidas y compactadas

En este apéndice se pasa revista a algunos de los principales estudios dispo-

nibles sobre porosidad y ángulo de rozamiento interno, tanto en escolleras vertidas,

como compactadas, e incluso en pedraplenes. La mayoría de los datos proceden de

la literatura técnica sobre presas, obras fluviales y marítimas.