CIMENTACIONES EN OBRAS DE CARRETERAS - SOLUCIÓN DE PATOLOGÍAS

Las cimentaciones en obras de carretera son en general susceptibles a una serie de fallos típicos que deben evitarse «a priori», mediante las disposiciones convenientes. A pesar de acentuarse el carácter preventivo, tanto durante el proyecto como durante la construcción, siempre será posible que, por algún imprevisto, ocurra algún caso patológico que haya que resolver.

En esta parte de esta Guía se formulan algunas recomendaciones específicas relacionadas con los procedimientos que conviene usar en la solución de algunas de las patologías más frecuentes.

1. RECOMENDACIONES COMUNES
Independientemente del tipo de patología, existen una serie de aspectos comunes cuya consideración se recomienda. Son los siguientes:

1.1. Determinación de casos patológicos
A efectos de esta Guía se entiende como «patología», aquella situación que o bien no resulta admisible en el momento actual, o bien conduce a un pronóstico inadmisible en un futuro próximo dentro de la vida útil de la obra.

Los síntomas patológicos en cimentaciones de obras de carretera suelen ser:

• Agrietamientos, ya sea del terreno, del firme, de los elementos estructurales de puentes, pasos inferiores, caños, etc.
• Movimientos excesivos, inadmisibles por razones de tráfico y/o estéticas.
• Riesgos teóricos, basados en cálculos u otro tipo de procedimientos de análisis, que conducen a un pronóstico de probabilidades de rotura o deformación excesiva, mayores que las admisibles.
• Deterioro del hormigón en contacto con el terreno. Agresiones químicas.
• Socavones, erosiones y descalces.

En ocasiones, la existencia de un caso patológico puede resultar evidente, si bien, en otras circunstancias, puede no resultar claro si es preciso mejorar las condiciones de la obra (caso patológico), o si es razonable mantenerla sin actuaciones específicas de mejora. Los criterios de seguridad y de movimientos admisibles que se recomiendan en esta Guía pueden ayudar al ingeniero a decidir sobre la necesidad o no de actuar en un determinado caso concreto.

1.2. Investigación de patologías
Cuando pueda suponerse la existencia de una situación patológica, se debe proceder al estudio de la misma. Para ello es preciso, en general, lo siguiente:

• Toma de datos de campo suficientemente precisos para la correcta descripción de la patología en cuestión.
• En ciertas ocasiones, realización de mapas de daños.
• Recopilación de información básica de utilidad: antecedentes, topografía, planos, lluvias, etc.
• Caracterización geológica y geotécnica del terreno involucrado en la patología, lo que requerirá generalmente la realización de una serie de prospecciones, que completen la información del proyecto y de la construcción.
• Análisis del problema y conclusiones sobre las causas de la patología, y su posible evolución.

1.3. Estudio de soluciones
La mejora de la situación de un caso patológico puede conseguirse normalmente por más de un procedimiento. Es recomendable analizar cada uno de ellos, tratando de evaluar ventajas e inconvenientes al compararlos entre sí. Para ello, debe realizarse un estudio de cada una de las posibles soluciones que, aunque no desarrolle todos sus detalles, permita una comparación rigurosa y objetiva, y facilite la decisión a adoptar.

En los apartados que siguen se enumeran algunas de las patologías más frecuentes y se indican algunos procedimientos de reparación que deben considerarse al realizar el estudio comparativo de soluciones alternativas.

1.4. Proyecto de la solución
El proyecto de la solución que resulte más conveniente debe realizarse siguiendo las mismas pautas generales que rigen los proyectos, aunque conviene tener en cuenta, en su caso, la singularidad de contar con un mejor conocimiento de la obra ya construida y del terreno, puesto que generalmente existirá un reconocimiento complementario necesario para investigar las causas de la situación patológica, según se ha indicado en 1.2.

Cuando la patología en cuestión esté dominada por las características del terreno, y se hayan efectuado los correspondientes reconocimientos geotécnicos específicos según se determina en 8.2.1.2, que permitan una caracterización del mismo considerablemente mejor que la existente cuando se procedió a la redacción del

Proyecto de la obra preexistente, a criterio del Proyectista, será posible reducir los coeficientes de seguridad especificados en esta Guía según se determine en cada caso concreto, a la luz de la mejora de la información geotécnica obtenida con dichos reconocimientos.

Para situaciones normales, y previa justificación expresa de la mejora de la calidad de la información geotécnica obtenida, el Proyectista podrá determinar, en su caso, una reducción de los valores de los coeficientes de seguridad, en principio no mayor que de un 5 a un 10% de los primitivos, no recomendándose en ningún caso llegar hasta valores considerados como reducidos según el criterio de esta Guía, cuando las situaciones a considerar deban calificarse como normales.

No se recomienda reducción alguna del coeficiente de seguridad cuando las obras hubieran sido calculadas inicialmente con coeficiente de seguridad reducido según se especifica anteriormente de esta Guía.

En los epígrafes que siguen, se formulan algunas recomendaciones más específicas para al- gunas de las patologías de más frecuente aparición.

1.5. Observación del comportamiento
Resulta imprescindible observar la evolución de los síntomas patológicos durante las obras de reparación y después, durante la explotación de la obra reparada.

La auscultación necesaria en su caso para llevar a cabo dicho seguimiento debe definirse en el proyecto de reparación, instalarse al comienzo de dichas obras (antes puede existir cierta auscultación necesaria para investigar las causas de la patología) y controlarse hasta confirmar que el caso queda resuelto.

En los epígrafes 2 a 7 se incluyen otras recomendaciones relativas al aspecto de referencia.

2. DESLIZAMIENTO DE TERRAPLENES POR FALLO DEL CIMIENTO
El deslizamiento de un terraplén por su base de apoyo puede ocurrir durante la construcción (situación más frecuente) o después de ésta, con la carretera en servicio.

El deslizamiento del terraplén puede provocar grietas y movimientos que impidan la circulación o bien puede provocar únicamente ligeros agrietamientos y asientos que, aunque sea de manera limitada, permitan aún el tráfico.

2.1. Investigación previa
Ante los primeros indicios de rotura de un terraplén debe abordarse la investigación de la situación. No se debe iniciar en general una solución, sin conocer con cierto detalle las causas y el mecanismo del deslizamiento.

Los métodos que se recomiendan para investigar el deslizamiento son similares a los ya descritos para los reconocimientos geológico-geotécnicos generales, en la Parte 3 de esta Guía, es decir:

• Cartografía geológica detallada de la zona.
• Reconocimiento geotécnico.
• Información hidrogeológica local: censo de fuentes o afloramientos de agua y definición de los niveles piezométricos. Puede ser necesario realizar sondeos, como más adelante se indica.
• Topografía y planos de construcción originales, antes del movimiento.
• Topografía de detalle de la zona movida. A modo de ejemplo, se sugiere levantar una planta taquimétrica, a escala E = 1/200 con curvas de nivel cada 50 cm. En algunos casos puede ser conveniente incluso un detalle mayor y, por contra, en algunos corrimientos de grandes dimensiones bastará con datos topográficos a escala E = 1/1.000, por ejemplo.

2.2. Estudio previo del movimiento
La información general disponible proveniente del Proyecto, por ejemplo, y la información previa específica obtenida al efecto según se determina en 8.2.2.1 debe ser suficiente para realizar un estudio preliminar que permita evaluar en primera instancia, los siguientes aspectos de interés:

• Límites, en planta, de la zona movida.
• Perfiles transversales más representativos del deslizamiento. Para ello será necesario postular cierta profundidad de la superficie (o superficies) de rotura que se comprobarán más adelante.
• Estudio previo de resistencias del terreno, y régimen de presiones intersticiales que han conducido a la rotura del terraplén. Este aspecto requerirá realizar cálculos de estabilidad con distintas combinaciones de parámetros, de manera que el coeficiente de seguridad re- sultante sea igual (o muy próximo) a la unidad.

En ocasiones, cuando las causas de la rotura sean suficientemente claras y no existan dudas sobre el mecanismo (extensión del deslizamiento en planta, y situación en profundidad de la superficie de rotura), ni sobre las causas del deslizamiento, se podría proceder a definir una solución.

En el caso más general, cuando dichos extremos no resulten totalmente claros, es preciso realizar una investigación de detalle.

2.3. Investigación de detalle y auscultación
Nunca debe abordarse una investigación de detalle en una zona de deslizamiento, sin antes haber dado los pasos que se recomiendan en los epígrafes 2.1 y 2.2 de esta Guía.

La mejor investigación de detalle consiste en la realización de sondeos que atraviesen la línea de rotura, para poder tomar muestras (incluso de la misma), y ensayarlas después en laboratorio.

Esta tarea requiere una ejecución de los sondeos muy cuidada, pero no por ello debe omitirse cuando no exista otro método para conocer la ubicación de la línea de rotura, y las características del terreno a través del cual se produce el deslizamiento.

Los sondeos de reconocimiento pueden aprovecharse para colocar auscultación. Los elementos más interesantes para auscultar los deslizamientos son:

• Referencias topográficas: Preferiblemente, deben ser bases de colimación (medida de desplazamientos horizontales según direcciones transversales a algunas alineaciones de interés) y las bases de nivelación (que pueden coincidir con las anteriores). Cuando no se requiera gran precisión, puede disponerse un sistema sencillo de bases de replanteo. Una adecuada precisión del sistema de observación puede acortar notablemente el período necesario para la obtención de conclusiones.

• Piezómetros: La mejor información puede obtenerse mediante piezómetros puntuales (usual-mente con sensores de cuerda vibrante). En casos muy sencillos puede ser suficiente con piezómetros abiertos.
• Inclinómetros: Estos equipos permiten ubicar con bastante precisión la situación de la línea de rotura cuando se instalan en zonas donde aún existe movimiento remanente, siempre que su fondo se encuentre claramente bajo dicha línea. Su duración temporal es limitada, pues los desplazamientos normales a su eje pueden dejarlos fuera de servicio, bien porque debido a su curvatura en algún punto, no permiten la entrada del torpedo de lectura, o bien por la propia ruina estructural de la entubación. Es por todo ello que deben instalarse tuberías inclinométricas suficientemente profundas, resistentes a los esfuerzos de corte, y de diámetro interior lo más amplio posible, siempre que sean de esperar movimientos importantes después de su instalación.

Dependiendo de los casos, puede ser conveniente alguna otra medida de auscultación específica. Por el contrario, en algunos deslizamientos estabilizados que se encuentren en reposo, la auscultación de movimientos, puede no ser ya relevante.

Con la información obtenida mediante ensayos de laboratorio (identificación y resistencia), y mediante la auscultación, debe profundizarse en el estudio del corrimiento, detallando su geometría y analizando las causas que lo motivaron.

2.4. Proyecto de solución
Las soluciones de los deslizamientos de los terraplenes pueden ser muy variadas dependiendo de los detalles particulares en cada caso. Entre las soluciones posibles, a continuación se citan algunas de uso frecuente:

• Eliminación del terraplén y del cimiento en su caso hasta atravesar la superficie de rotura, preparación del nuevo cimiento con los abancalamientos y las obras de drenaje correspondientes, y reconstrucción del terraplén. Es una de las soluciones más habituales (véase figura 8.9.a).

• Drenaje de la zona movida, tanto superficial, desviando las escorrentías fuera de las zonas agrietadas, como profundo. Por lo general esta solución resulta bastante eficaz en corrimientos de grandes dimensiones y en los que las presiones de agua son uno de los principales agentes desencadenantes.
• Obras de contención: En ocasiones, particularmente cuando el movimiento no está plenamente desarrollado, se utilizan obras de contención para de detener los movimientos (véase figura 8.9.b). Entre las obras de contención más habituales, deben destacarse los elementos siguientes:
• — Muros flexibles (escolleras, otros materiales granulares, gaviones, etc.).
• — Muros rígidos (escolleras hormigonadas, muros de hormigón armado o en masa, etc.).
• — Anclajes que normalmente se usan en combinación con muros, como elementos transmisores de la carga.
• — Pilotes y/o micropilotes –normalmente en alineaciones, o con otras disposiciones típicas en planta- que pueden actuar conjuntamente con otros elementos (anclajes en las cabezas de los pilotes por ejemplo), que mejoren su eficacia.
• Jet-grouting atravesando la línea de rotura o tratamientos del terreno similares (inyecciones armadas, claveteado).
• Ciertas combinaciones de las técnicas enumeradas previamente.
• Sustitución del terraplén por un viaducto. Suele usarse en el caso de grandes deslizamientos difíciles de reparar por otros medios.

EJEMPLOS DE POSIBLES ACTUACIONES FRENTE AL DESLIZAMIENTO DE UN TERRAPLÉN
FIGURA 8.9. EJEMPLOS DE POSIBLES ACTUACIONES FRENTE AL DESLIZAMIENTO DE UN TERRAPLÉN
NOTA: Sólo se indican algunas opciones especificadas en el texto.

El coeficiente de seguridad global del terraplén en el momento de la rotura podrá suponerse igual a la unidad. Esta hipótesis, junto con los datos obtenidos en los reconocimientos, debe permitir una estimación de los parámetros resistentes del terreno, y de las condiciones de presión intersticial en el momento de la rotura. Permitirá también estimar el coeficiente de seguridad correspondiente a la situación posterior a las obras de reparación.

Debe considerarse, de forma explícita, el procedimiento de auscultación que se disponga para continuar el control del movimiento durante cierto tiempo después (a estipular en el propio Proyecto), una vez concluidas las obras de corrección.

2.3. FALLOS DEL CIMIENTO EN MUROS DE CONTENCIÓN
Las estructuras de contención de tierras pueden fallar entre otras causas, por motivos estructurales (agotamiento estructural de alguna sección resistente crítica), o por falta de capacidad de soporte del cimiento. Existen también otros posibles motivos de fallo.

Cuando la rotura se produce en el cimiento, la situación debe tratarse siguiendo los pasos ge-
nerales indicados en 8.2.1, a los que deben añadirse los siguientes aspectos y consideraciones:

3.1. Investigación previa
Debe consistir en la recopilación de la información existente (Proyecto, por ejemplo), y en una revisión y ampliación local de las características geológico-geotécnicas e hidrogeológicas de la zona del cimiento del muro. Puede ser conveniente elaborar una topografía de detalle.

3.2. Estudio previo de las causas de fallo
Con la información anteriormente obtenida se debe intentar una explicación del fallo, y sobre todo, desvelar si se trata de un hundimiento o un vuelco del muro, o si se trata de un deslizamien- to a lo largo de su base de apoyo.

Este paso conllevará, normalmente, la revisión crítica de los cálculos del Proyecto, reevaluan- do los empujes estimados sobre el muro. Si el modo de fallo fuera de «estabilidad global» segúnlíneas de rotura que engloban al muro completo, a su trasdosado y a la cimentación, el problema puede abordarse como se ha indicado en el epígrafe 2 para el caso de los terraplenes. En esta etapa debe decirse si la información existente es suficiente, o si se requiere mayor detalle sobre algún aspecto.

3.3. Investigación de detalle
Las investigaciones de detalle pueden omitirse, cuando las causas de la rotura resultan totalmente claras, y cuando el procedimiento de reparación que se piensa adoptar no es sensible a los detalles del mecanismo de  rotura.

En general, siempre es recomendable realizar ciertas comprobaciones «in situ» acerca de los detalles de mayor interés. Los procedimientos de reconocimiento mediante sondeos, toma de muestras y ensayos de laboratorio, deben complementarse con observaciones de campo. Entre estas últimas conviene destacar la determinación de niveles freáticos (en ocasiones puede ser necesario instrumentar el cimiento con piezómetros) y el control de movimientos del muro (si el fallo está aún en progreso, o sólo se ha manifestado de modo incipiente).

3.4. Proyecto de solución
Las soluciones de las patologías de los cimientos de los muros son muy variadas dependiendo de las causas que las hayan motivado. En lo que sigue se enumeran las dos formas de corrección (véase figura 8.10) que se consideran de uso más frecuente:

• Demolición y reconstrucción del muro: Normalmente será la mejor solución cuando la rotura se haya desarrollado como consecuencia de algún defecto, que incluso puede que no impida totalmente la propia reconstrucción.
• Recalce del muro: Este tipo de solución es aplicable cuando los movimientos han sido aún moderados (inclinaciones i < 1%, por ejemplo).


ESQUEMA DEL FALLO DE UN MURO Y DE DOS POSIBLES SOLUCIONES
FIGURA 8.10. ESQUEMA DEL FALLO DE UN MURO Y DE DOS POSIBLES SOLUCIONES
Dependiendo de las circunstancias de cada caso particular, pueden resultar convenientes otros tipos de soluciones, basadas en la construcción de nuevos muros, reforzando al que se ha movido, basadas en el uso de anclajes, o simplemente consistentes en un refuerzo del sistema de drenaje cuando el empuje anormal del agua, o las presiones intersticiales en el cimiento fueron la causa principal del fallo, etc.

4. MOVIMIENTO DE PILAS
Si se exceptúan los casos de socavación, el fallo de la cimentación de la pila de un puente es muy poco frecuente, aunque cuando ocurre resulta ser una patología generalmente grave. Con dicha excepción, el fallo del terreno puede deberse a:

• Defecto de estabilidad global (cimientos a media ladera por lo general).
• Falta de capacidad de soporte del terreno de cimentación.
• Deformabilidad excesiva del terreno de cimentación.

En ocasiones, estos hechos (escasa resistencia y excesiva deformabilidad), pueden estar íntimamente unidos por lo que no es posible discernir claramente entre ambas causas.

Cuando se detecte un movimiento inadmisible en un elemento de cimentación, ha de analizarse el problema para evaluar la seguridad de la cimentación y tratar de determinar la razón del movimiento observado. El trabajo deberá comenzar, por la revisión de los datos de Proyecto: reconocimientos del terreno que hubiera, y cálculos justificativos de la cimentación construida.

En general será conveniente realizar un reconocimiento específico del terreno, salvo que la causa del movimiento, y el procedimiento de reparación resulten evidentes con la sola ayuda de la información preexistente.

La solución más común de este tipo de problemas es el recalce del elemento de cimentación con pilotes, micropilotes o jet-grouting (cimentaciones superficiales que pasarían a ser profundas), o el incremento del número de pilotes y/o su longitud, de micropilotes o columnas de jet-grouting (cimentaciones profundas), etc.

Los problemas de falta de estabilidad global pueden requerir reparaciones de mayor envergadura.

Cuando la seguridad frente al hundimiento, deslizamiento y vuelco (cimentaciones superficiales), o frente al hundimiento y rotura horizontal del terreno (cimentaciones profundas), y en todo caso la estabilidad global, queden suficientemente aseguradas sin necesidad de actuación alguna, es decir, cuando se trate exclusivamente de un problema de deformación, entonces podrán analizarse medidas correctoras del movimiento, en principio menos onerosas que las mencionadas en los párrafos precedentes.

El Proyecto de reparación, en cualquier caso, incluirá una descripción de los hechos observados y sus posibles causas, y una justificación de los beneficios de la solución propuesta en cuanto a la mejora de la seguridad, y en cuanto a la reducción de los movimientos posteriores.

Los coeficientes de seguridad a adoptar en los cálculos de comprobación, los movimientos ad- misibles tras la reparación, y los procedimientos de control posterior, quedarán suficientemente explícitos en el Proyecto, tal como se recomienda en esta Guía.

El Proyecto debe considerar la conveniencia de apeo del puente e incluso la restricción del tráfico hasta completar la reparación.

5. MOVIMIENTOS EXCESIVOS EN LOS ESTRIBOS DE PUENTES
En la publicación Obras de paso de nueva construcción. Conceptos generales de la Dirección General de Carreteras, se describen de manera sucinta algunos de los tipos de estribo de puente más usados en la práctica.

A efectos del estudio y de la solución de patologías de estribos de puentes, éstos podrán asimilarse, según el caso de que se trate, a los muros de contención tratados en el epígrafe 3, o a las pilas de puente abordadas en el 8.2.4. Lo indicado en aquellos casos puede ser de utilidad en ciertas tipologías de estribos que puedan considerarse similares.

Los estribos flotantes o durmientes, que consisten en elementos de apoyo directo sobre terraplenes, son los que se consideran de manera expresa en el presente epígrafe.

Los mecanismos de deformación más usuales se representan de modo esquemático en la figura 8.11 adjunta, si bien pueden existir otras situaciones no representadas en esos esquemas, tales como la socavación (o excavación accidental), o situaciones debidas a cargas anómalas o situaciones excepcionales (sismos, inundaciones, etc.).

EJEMPLOS DE MOVIMIENTOS DE ESTRIBOS FLOTANTES
FIGURA 8.11. EJEMPLOS DE MOVIMIENTOS DE ESTRIBOS FLOTANTES
NOTA: Pueden existir otras causas de movimientos excesivos de durmientes de apoyos de puentes.
Las causas que pueden motivar el movimiento excesivo de un estribo flotante de puente, son también muy variadas. Los casos que se consideran en este apartado son aquellos en los que el movimiento en cuestión está provocado por alguna de las siguientes causas:
 
1. Defecto de capacidad de soporte del terreno.
2. Deformabilidad excesiva del terreno.
3. Erosiones (o socavaciones).

El examen de la causa concreta que ha provocado el movimiento excesivo permitirá, en la mayoría de los casos, clasificar la situación en alguna de las tres precedentes. Este examen requerirá la realización de prospecciones adicionales (toma de datos de movimientos, labores de cartografía geológica, reconocimiento geotécnico del cimiento, etc.). La intensidad de estas prospecciones será la suficiente para conocer fehacientemente y con el necesario grado de detalle, la causa del movimiento.

Además de las recomendaciones generales indicadas en el epígrafe 1, deberán tenerse en cuenta los aspectos siguientes:

5.1. Reconocimientos y estudios necesarios
Entre los estudios y prospecciones necesarias para proyectar una solución a este tipo de patologías, cabe mencionar los siguientes:

a) Estudio detallado de los movimientos ocurridos y de la necesidad de la reparación, lo cual
puede requerir la toma de datos de campo (medida de movimientos locales, huelgos, ni-
velaciones, etc.) y la realización de una evaluación a priori, de movimientos en caso de no
reparar la obra.
b) Caracterización geotécnica del terraplén y de su cimiento, con especial énfasis en el con-
tacto terraplén-terreno natural, cuando se sospeche que el mismo pueda resultar un as-
pecto determinante en el problema en cuestión.
c) Cálculos de estabilidad y de deformaciones del conjunto, terreno natural-terraplén-estribo,
que permitan reproducir la situación patológica existente y evaluar el comportamiento ante
distintas medidas correctoras del movimiento.

5.2. Posibles soluciones
Se sugieren a continuación algunas tipologías de solución que podrían considerarse:

• Apeo provisional del tablero del puente (incluso desmontaje del tablero) y reconstrucción del estribo: Puede ser la solución de mayor coste y de mayor garantía.
• Recalce con pilotes (o micropilotes): Estos elementos en general no soportan bien los esfuerzos horizontales que pueden inducirse en ellos con los desplazamientos horizontales. Puede ser necesario, o bien dar cierta inclinación a los elementos de recalce, o sujetar sus cabezas mediante anclajes. El recalce con jet-grouting puede ser adecuado en algunos casos.
• Renivelación del puente: Cuando se pueda garantizar que los movimientos futuros vayan a ser limitados, la solución más sencilla consiste en el izado del tablero y la preparación de nuevos apoyos al nivel conveniente. En cualquier caso, las operaciones de nivelación pueden ser necesarias en el contexto de las soluciones apuntadas anteriormente.
• Aumento de la longitud del puente: En ocasiones, los movimientos excesivos de los durmientes se deben a una altura excesiva del terraplén, que hubiera resultado menor proyectando un puente de mayor longitud. En ocasiones, puede ser de interés añadir un vano más a un puente cuyo estribo ha asentado notablemente.

En cualquier caso, junto con las operaciones de reparación recién enunciadas, pueden ser necesarias otras labores complementarias tales como el recrecimiento de los terraplenes de acceso, la reparación de muretes y/o impostas, barandillas, etc.

5.3. Proyecto de la solución
Examinadas las diferentes alternativas planteadas, debe seleccionarse la más adecuada, y redactar un Proyecto constructivo donde se incluyan todos los detalles necesarios para su correcta ejecución. Se recuerdan, a estos efectos, las recomendaciones de carácter general indicadas en el epígrafe 1 de esta Guía, relativas a la seguridad de la obra tras su reparación, y al necesario seguimiento de su evolución y comportamiento a posteriori.

6. SOCAVACIÓN DE CIMIENTOS
El lecho de los cauces fluviales, cuando está formado por materiales sueltos (gravas, arenas,
limos o arcillas no muy firmes), puede moverse en épocas de avenidas. El espesor de material que
puede moverse define en principio la profundidad de socavación. Para estimar las profundidades
de socavación debe consultarse la literatura técnica específica.

Tras la avenida, el cauce puede quedar con su fondo situado a una cota diferente de la original, normalmente el cauce queda a una cota más baja.

Como consecuencia del poder erosivo del agua, pueden provocarse daños en las cimentaciones, el más evidente de los cuáles, es la socavación de las pilas de los puentes que crucen cauces fluviales. También existen otros fenómenos similares en cimientos, en zonas costeras, o en obras de drenaje, particularmente en las aletas de encauzamiento que se suelen construir a su entrada y a su salida.

ESQUEMA DE EROSIÓN DE CIMIENTOS EN CAUCES
FIGURA 8.12. ESQUEMA DE EROSIÓN DE CIMIENTOS EN CAUCES
Normalmente el Proyecto debe haber previsto esta contingencia, y debe haber dispuesto las medidas necesarias para evitar los posibles daños causados por erosión. Es posible que ocurran avenidas imprevistas (superiores a la avenida de proyecto), y también es posible que la respuesta de la obra como consecuencia de una avenida prevista, sea peor de lo esperado; en ambos casos se podría producir una situación patológica que, de ocurrir, motivaría la realización de un estudio específico del problema, y la definición de las acciones a emprender para controlar la situación.

El estudio de las patologías causadas por la socavación, requerirá información en el siguiente sentido:

• Datos hidrológicos tanto de la avenida que causó el daño, como de las posibles avenidas
futuras, y del comportamiento general del tramo fluvial.
• Datos topográficos del terreno y de la obra, antes y después de la erosión.
• Caracterización geológico-geotécnica del terreno. Interesa especialmente identificar el posible nivel del terreno, capaz de soportar las acciones erosivas del río.

Las causas que han motivado la erosión deben en principio quedar patentes una vez estudiados estos datos. Puede ser necesario realizar cálculos hidráulicos simulando las avenidas para conocer las sobre-elevaciones de la lámina de agua y estimar las posibles profundidades de socavación. Tales cálculos o estimaciones, que deben existir en el Proyecto, deben ser revisados en caso de detectarse una situación patológica. Deben estudiarse especialmente, posibles causas artificiales del rebajamiento del nivel de base del cauce tales como la extracción de áridos, u otras excavaciones, que pueden ser causa de erosiones posteriores no previstas.

Las soluciones a estas patologías pueden clasificarse según se actúe para reducir la capacidad erosiva del agua, o para aumentar la capacidad resistente de la cimentación. Con frecuencia, se acu- de a soluciones mixtas.

La resistencia del cimiento frente a la erosión suele conseguirse mediante elementos de protección, o profundizando la cimentación bajo la cota de base de la zona móvil, lo cuál puede requerir, en cauces formados por materiales sueltos, la ejecución de una cimentación profunda capaz de soportar los empujes del agua y del «terreno móvil» durante las avenidas.

En general, y particularmente para el caso de las erosiones locales en las entradas y las salidas de las obras de drenaje, el mejor procedimiento para evitarlas es la profundización de los cimientos hasta cotas donde no se produzcan ya estos fenómenos, bien por la gran profundidad alcanzada, bien por apoyar sobre rocas competentes no erosionables.

7. ROTURA DE OBRAS DE FÁBRICA ENTERRADAS
La presión vertical pv, que actúa sobre las obras de fábrica enterradas, suele ser mayor que la carga geostática (peso de las tierras que gravitan sobre ella). La razón fundamental de dicho incremento de presión estriba en la rigidez vertical de la obra de fábrica, que suele ser mayor que la del terreno. Si en lugar de existir una obra de fábrica enterrada, el terraplén fuese homogéneo, las tensiones serían muy similares a las geostáticas.

La introducción de una obra de fábrica, generalmente más rígida que el terreno al que desplaza o sustituye, motiva que el asiento de la calzada pueda ser localmente menor sobre la obra enterrada y que, como consecuencia, los laterales transmitan rozamientos negativos que incrementen las tensiones verticales.

En algunos casos especiales, se puede evitar este efecto (denominado «proyección negativa»), introduciendo elementos deformables sobre el techo de la obra enterrada, reduciendo la compactación en esa zona, o mediante otros artificios similares. Este tipo de solución no resulta adecuada cuando existe poca distancia entre el techo de la estructura y la superficie del pavimento, ya que puede conducir a asientos difícilmente controlables que perjudiquen la utilización de la calzada suprayacente.

En ocasiones, por error, se ha postulado que existe algún límite físico al valor de pv, en obras enterradas a gran profundidad (teorías de arcos de descarga en túneles excavados). El error que lleva a asimilar los falsos túneles (obras de fábrica enterradas) con los túneles reales, ha sido causa, en varias ocasiones, de una patología posterior importante.

Cuando las presiones verticales son claramente mayores que las de Proyecto, se pueden producir agrietamientos visibles, como los indicados con los nºs 1, 3 y 5 en la figura 8.13, o no visibles por encontrarse en el trasdós de la obra de fábrica, como los indicados con los nºs 2 y 6 en esa misma figura, o encontrarse roturas por corte, nº 7, e incluso pandeo por compresión de la armadura comprimida, nº
4 en la referida figura.

El agotamiento estructural de la obra enterrada puede conducir incluso al colapso, o al cierre parcial o total del paso inferior. El diagnóstico y el remedio de estos casos tiene una componente estructural evidente, que sale fuera del ámbito de esta Guía.

ESQUEMA DE UN PASO INFERIOR Y EJEMPLOS TÍPICOS DE AGRIETAMIENTO
FIGURA 8.13. ESQUEMA DE UN PASO INFERIOR Y EJEMPLOS TÍPICOS DE AGRIETAMIENTO

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