CARRETERAS - TERRAPLENES, PEDRAPLENES Y RELLENOS TODO-UNO

La cimentación de los rellenos en obras de carretera debe estudiarse caso a caso, igual que el resto de las cimentaciones. Ello exigirá un reconocimiento previo del terreno de apoyo, la realización de una serie de estudios, la definición de la cimentación mediante planos y la consideración explícita del cimiento en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares y en el Presupuesto, así como una serie de instrucciones sobre inspección y conservación que deben esbozarse en el Proyecto y concretarse al final de la construcción. En este apartado se formulan algunas recomendaciones que el ingeniero debe considerar en cada una de las partes de esa actividad.

En todo caso se estará a lo especificado en los artículos 330 «Terraplenes», 331 «Pedraplenes», y 333 «Rellenos todo-uno», del Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3).

1. RECONOCIMIENTO DEL TERRENO
Los estudios que deben realizarse para proyectar la cimentación de un determinado relleno son los relativos al drenaje del apoyo, a la estabilidad global de la obra y a las deformaciones. Estos estudios requieren conocer la estratigrafía del terreno de apoyo, el régimen hidrogeológico local y la deformabilidad del cimiento. El reconocimiento geotécnico debe planificarse de cara a la obtención de información relativa a esos tres aspectos fundamentalmente.

La intensidad del reconocimiento geotécnico debe ser acorde con las dificultades previstas en la cimentación. A estos efectos, es conveniente clasificar la dificultad del cimiento del relleno en alguna de las categorías siguientes:

a) Cimientos teóricamente poco peligrosos: Serían aquellos que cumplen los requisitos siguientes:
— Topografía suave: Pendiente transversal menor que el 10%.
— Terrenos resistentes: No es previsible un deslizamiento profundo a través del cimiento.
— Terrenos poco deformables: A cualquier profundidad (dentro del rango z = 0 a z = 5H, siendo H la altura del terraplén) el módulo de deformación del terreno es superior a 20 MPa.
— Nivel freático «poco pendiente»: El régimen hidrogeológico local es tal que las pendientes de la capa freática no superan el 10%.

b) Cimientos potencialmente peligrosos: Serían aquellos en los que no se cumple alguna de las cuatro condiciones recién mencionadas.

c) Cimientos especialmente peligrosos: Serían aquellos en los que los riesgos de rotura del terraplén son más evidentes. A título de ejemplo, se citan los siguientes:
— Terraplenes a media ladera en zonas de inestabilidad natural previa (antiguos deslizamientos).
— Terraplenes sobre suelos arcillosos blandos, cuya resistencia al corte sin drenaje puede ser insuficiente para soportar el peso del relleno.
— Suelos blandos que requieren técnicas especiales de tratamiento del terreno, para apoyar el terraplén con asientos moderados.
— Terraplenes sobre suelos yesíferos, en los que existan fenómenos de disolución o puedan producirse como consecuencia de la modificación de las condiciones de drenaje, que introduce el propio relleno.
— Terraplenes a media ladera, con pendientes transversales superiores al 15%.
— Condiciones hidrogeológicas localmente adversas. Existencia de fuentes o presiones de agua en el terreno que puedan aumentar con la construcción del terraplén, etc.

Una vez clasificada la dificultad de la cimentación, los reconocimientos geotécnicos deben planificarse según los criterios siguientes, de acuerdo con lo especificado en 3.6:

a) Cimientos teóricamente poco peligrosos: En los casos de cimientos sencillos e independientemente de la importancia de la obra, basta con reconocer el terreno mediante rozas y/o calicatas, al objeto de definir los espesores de suelo a desbrozar para preparar el apoyo del terraplén.

b) Cimientos potencialmente peligrosos: Se debe reconocer el terreno en una serie de perfiles transversales, con un mínimo de:
— Un perfil, para rellenos poco importantes, de menos de 50 m de longitud y menos de 5 m de altura máxima.
— Dos perfiles en rellenos con longitudes comprendidas entre los 50 y 100 m. Esta última cifra puede alcanzar los 200 m si el relleno es de menos de 10 m de altura.
— Un perfil cada 50-100 m de longitud en terraplenes muy largos, dependiendo de la im- portancia de la obra.

En cada uno de los perfiles, el reconocimiento mínimo consistirá en:
— Un sondeo de reconocimiento suficientemente profundo , hasta encontrar una zona resistente y poco deformable.
— Ensayos de penetración continuos (penetrómetros estáticos o dinámicos, según el caso). En algunos casos permiten completar el conocimiento de la estructura básica del terreno detectada en el sondeo del perfil. Será necesario al menos uno en terraplenes de menos de 10 m de altura y dos si se supera dicha altura.
— Ensayos de campo y/o laboratorio que permitan describir con precisión suficiente la resistencia y deformabilidad de los terrenos afectados por el terraplén.
— Estudio del régimen hidrogeológico local. Observación periódica del nivel freático en los sondeos de reconocimiento, censo de fuentes, etc.

c) Cimientos especialmente peligrosos: En estos casos se debe considerar siempre la alternativa de no construir el relleno. La posibilidad de solución en estructura o el cambio del trazado debe contemplarse de manera explícita.

El reconocimiento geotécnico debe ser programado especialmente en función de la causa que motive la peligrosidad. En cualquier caso, la intensidad del reconocimiento no será menor que la especificada en el caso anterior (cimientos potencialmente peligrosos).

Se recomienda proceder, al tiempo que se efectúan los reconocimientos, a la auscultación previa de los cimientos especialmente peligrosos, y al seguimiento del comportamiento de la obra, a medida que se carga el cimiento.

2. EVALUACIÓN DE LA ESTABILIDAD
En el Proyecto de la cimentación de cada terraplén debe existir una justificación expresa de la estabilidad global de la obra. Esa justificación puede estar basada al menos en los siguientes estudios:

a) Cimientos teóricamente poco peligrosos: Referencias a experiencias previas con rellenos y cimientos similares con buen comportamiento. Cálculos basados en tablas o ábacos publicados en referencias de reconocida solvencia.
b) Cimientos potencialmente peligrosos: Requerirán un cálculo con métodos basados en el equilibrio límite y referidos a cada una de las secciones transversales donde se han realizado los reconocimientos geotécnicos.
c) Cimientos especialmente peligrosos: El estudio de su estabilidad puede requerir técnicas de análisis específicas.

En cualquier caso los coeficientes de seguridad al deslizamiento (equilibrio global), serán iguales o superiores a los indicados en la tabla 6.12

ESTABILIDAD GLOBAL: COEFICIENTES DE SEGURIDAD MÍNIMOS PARA CIMENTACIÓN DE RELLENOS

3. EVALUACIÓN DE ASIENTOS
El Proyecto debe incluir una estimación de asientos de los rellenos que apoyen en cimientospotencial o especialmente peligrosos. También debe añadir una estimación de los desplazamientos horizontales de la, o las calzadas a construir sobre ellos.

El cálculo de asientos, en aquellos casos en los que el cimiento está poco inclinado (menos del 10%, a modo de ejemplo), puede hacerse con la ayuda de soluciones analíticas o semianalíticas que figuran en la literatura técnica. En general y especialmente cuando se trate de obras de gran importancia, la evaluación de asientos requerirá la utilización de métodos numéricos.

Para evaluar los movimientos, se tendrá en cuenta, además del movimiento causado por la deformabilidad del cimiento, aquél que se origina por la deformación diferida del propio cuerpo del relleno en cuestión.

Sólo a título orientativo y a falta de especificaciones concretas que puedan establecerse en otros documentos, no se consideran aceptables aquellos asientos o movimientos transversales al eje de la calzada que superen los límites de la tabla 6.13.

VALORES LÍMITE DEL MOVIMIENTO POSTCONSTRUCTIVO EN LA CALZADA

4. PLANOS DE EXCAVACIÓN Y DRENAJE
La excavación para la cimentación del relleno y el drenaje, son especialmente importantes para garantizar la estabilidad de la obra. Por ello se debe evitar que a nivel de Proyecto se resuelvan los problemas de cimentación de los terraplenes sobre cimientos potencial o especialmente peligrosos formulando únicamente algunas recomendaciones generales sobre las precauciones a tener en cuenta a la hora de ejecutar la obra.

Es imprescindible, en estos casos, que existan planos, con suficiente detalle (escala E = 1/200 o más detallada) donde se defina la excavación a realizar y el drenaje a disponer en la base del terraplén, así como los tratamientos del terreno que eventualmente el proyectista haya dispuesto.

Como recomendación general se deben considerar las siguientes precauciones:

• Los terraplenes o rellenos a media ladera (pendiente superior al 10%) deben apoyarse en banquetas horizontales cuya anchura sea superior a 5 m.
• La base de apoyo de los terraplenes y sus contactos laterales con las laderas deben ser drenantes cuando se estime que la ladera pueda aportar agua al cimiento del terraplén.
• En caso de existir posibles afluencias de agua, se debe disponer una red de drenes con espaciamiento menor que 10 m entre ellos, en cualquier dirección. Tales drenes deben estar formados por los tres elementos fundamentales: filtro, dren y colector. El proyectista debe especificar el tipo de dren más adecuado en cada caso. Es conveniente que los drenajes principales sean inspeccionables (colectores con trazado regular y sección suficientemente amplia).
• Se prestará especial atención a aquellas zonas de apoyo por donde discurran corrientes naturales de agua.

En estas zonas debe especificarse una excavación de saneo hasta en- contrar un terreno similar al del resto de la cimentación y un relleno especialmente permeable (incluso con un dren específico) para evacuar posibles escorrentías que pudieran no haber sido captadas convenientemente.

5. DETALLES CONSTRUCTIVOS
El Proyecto de los cimientos de los terraplenes debe incluir ciertos detalles constructivos que afectan al buen comportamiento futuro de la obra. Entre ellos quieren destacarse los siguientes:

• Cunetas de pie de terraplén.
• Enlace de las cunetas con las boquillas de las obras de drenaje transversal.
• Definición de las boquillas de entrada y salida de las obras de drenaje transversal.

• Definición de las boquillas de salida de los drenajes profundos.
• Secciones y detalles de los sistemas de drenaje de la base del terraplén o relleno.
• Detalle de los saneos localizados a que haya lugar (captación de fuentes, saneo y relleno
drenante de cauces naturales, etc.).

6. AUSCULTACIÓN
La necesidad de auscultación de un relleno debe determinarse específicamente en el Proyecto, o incluso durante la construcción (véase 8.1.1.6).

Los cimientos que sean potencial o especialmente importantes o problemáticos, bien sea por su naturaleza, dimensiones, condiciones de cimentación o apoyo, o cualquier otra causa deben auscultarse durante la construcción o incluso previamente a la misma, debiendo controlarse al menos:

• Movimientos.
• Presiones de agua y caudales.

Un posible criterio para proceder al control de movimientos del cimiento puede ser el de auscultar el relleno cuando el asiento diferido estimado, atribuible al cimiento, sea mayor que un determinado valor, por ejemplo 10 ó 15 cm en obras de importancia menor a criterio del Director de las Obras. Este control puede realizarse mediante placas de asiento apoyadas en el cimiento, o mediante células hidráulicas (incluso líneas de asiento continuas). Cuando, además, se teman deformaciones horizontales importantes, se debe disponer algún inclinómetro en la zona donde se espera el mayor movimiento, o en la zona que el proyectista considere más representativa del comportamiento de la obra.

El control de presiones de agua puede hacerse, en general, mediante piezómetros abiertos ubicados en los puntos más significativos. En casos singulares, puede ser conveniente disponer piezómetros cerrados (por ejemplo, de cuerda vibrante) en aquellas zonas en las que, según los estudios de estabilidad, la situación pueda resultar más crítica. Debe disponerse, además, la posibilidad de aforo de caudales en las salidas de los drenes.

En cualquier caso, siempre que se esperen movimientos diferidos apreciables en la calzada después de su construcción (asientos o desplazamientos del orden de la mitad de los valores límite indicados en el epígrafe 3), se deben disponer referencias de nivelación espaciadas no más de 20 m entre sí y una serie de referencias topográficas que permitan detectar movimientos horizontales con precisión de 5 mm. Puede ser conveniente, en algunos casos, disponer la colimación de tramos de carretera apoyados sobre cimientos especialmente peligrosos.

7. INSPECCIÓN Y CONSERVACIÓN
La inspección puede consistir, durante la obra, en la lectura de la auscultación instalada, en su caso, la nivelación, así como en la inspección de posibles anomalías detectables visualmente (erosiones, agrietamientos, humedades, etc.).

Durante la obra puede resultar conveniente la realización de, al menos, tres informes específicos: uno al comenzarse la construcción del relleno, otro una vez haya concluido la ejecución del relleno propiamente dicho (inmediatamente antes de colocar el firme, por ejemplo), y otro al concluir la obra (una vez colocado el firme, por ejemplo).

Las operaciones de control posteriores podrán espaciarse para tener carácter anual o incluso superior, salvo que se aprecie alguna situación patológica que requiera un seguimiento más continuo.

A la hora de mantener la obra en condiciones óptimas de explotación, debe revisarse la operatividad del sistema de drenaje, tanto superficial (cunetas, boquillas, etc.) como profundo (drenes de la base de los terraplenes y sus salidas, drenaje californiano, etc.).

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