Construcción de Un Terraplén Reforzado Con Geomallas Sobre Suelos

CONSTRUCCIÓN DE UN TERRAPLÉN REFORZADO CON GEOMALLAS SOBRE SUELOS BLANDOS Y TURBA EN PUNTA ARENAS Ramón Carrasco Poll Ingeniero Civil, Geotecnia Patagonia Ltda. [email protected]

Resumen Para acceder a un conjunto habitacional ubicado en el sector Nor-Poniente de la ciudad de Punta Arenas, era necesario pasar sobre un terreno conformado por suelos compresibles y de muy baja capacidad de soporte (mazacote[9] y turba[2] []!" Para materializar la construcci#n de la calle, se proyect# como soluci#n constructi$a un terrapl%n reforzado con &eomallas 'iaiales" )e realiz# un an*lisis de estabilidad y se elabor# un modelo +eot%cnico simplificado para estimar el asentamiento te#rico esperado" Adem*s, para acelerar el proceso de consolidaci#n, se coloc# una pre-car+a, constituida por una base +ranular estabilizada, la ue sera utilizada a su $ez como carpeta de rodadura" .n el terrapl%n, se tomaron lecturas topo+r*ficas en superficie y se e$alu# su comportamiento en el tiempo" /na $ez corroborado el cese de los mo$imientos $erticales del terrapl%n, se procedi# al retiro de la pre-car+a y se materializ# el proyecto de pa$imentaci#n, cumpliendo con el factor de se+uridad establecido para su buen desempe0o y durabilidad se+1n el dise0o propuesto"

Palabras-Clave: errapl%n reforzado, &eomalla, urba bs!rac! 3n order to access a residential project north-4est of the city of Punta Arenas, it is neccesary to cross o$er hi+hly compressible soils 4ith $ery lo4 bearin+ capacity" he soil consist of 5mazacote6 and peat" he implemented solution to build the access road, consists on a biaial +eo+rid reinforced emban7ment" A stability analysis 4as performed alon+ 4ith a simplified +eotechnical model to estimate settlements" As a result of the analyses, a pre-load consistin+ of a stabilized base 4as used to accelerate the consolidation process, 4hich 4ould also be used as a road surface" )ur$eyin+ 4as performed on the emban7ment to monitor its consolidation beha$ior o$er time" 8nce the $ertical mo$ements of the emban7ment finished, the pre-load 4as remo$ed and the pa$in+ project started, fulfillin+ the established safety factor for +ood performance and durability accordin+ to the proposed desi+n"

"e#words: &eo+rid reinforced emban7ment, peat

05 al 07 de Diciembre de 2016 www.congresosochige.cl

1

Introduccin

Para la construcci#n y pa$imentaci#n de la prolon+aci#n de la calle os Acacios en la ciudad de Punta Arenas, era necesario pasar sobre un terreno con suelos blandos de muy baja capacidad de portante y altamente compresibles" Para cumplir con el objeti$o, se proyect# como soluci#n constructi$a, un terrapl%n reforzado con &eomallas ':-;2<< .N)A= [>] y para lo cual, se elabor# un modelo +eot%cnico simplificado en base a informaci#n +eot%cnica eistente del sector [9] y la de un sondaje rotatorio con recuperaci#n de muestras y ensayo )P" ?ada las caractersticas especiales de los suelos detectados, los par*metros de in+eniera se estimaron a partir de ensayos de aboratorio de muestras etradas del sondaje y de la utilizaci#n de correlaciones empricas y tablas eistentes en la biblio+rafa especializada [;] y iteratura +eot%cnica de uso habitual" .l modelo elaborado en base al perfil estrati+r*fico obtenido del sondaje, entre+# los resultados del asentamiento te#rico esperado y una $ez construido el terrapl%n, se tomaron lecturas topo+r*ficas en superficie para controlar el descenso del terrapl%n en el tiempo" )e estimaron tiempos de consolidaci#n te#rico y para acelerar el proceso de consolidaci#n, se propuso colocar una base estabilizada ue sera utilizada como carpeta de rodadura y a su $ez como de pre-car+a hasta la fecha propuesta y e$aluar su comportamiento en el tiempo" @onitoreado topo+r*ficamente el terrapl%n durante el tiempo establecido, a tra$%s de puntos inamo$ibles del terreno y una $ez corroborado ue el descenso haba cesado (tendencia constante de las mediciones!, se retir# la pre-car+a y se materializ# el proyecto de pa$imentaci#n, cumpliendo con el factor de se+uridad establecido para su buen desempe0o y durabilidad se+1n el dise0o propuesto"

!

D"#cri$cin d" $ro%&"'(

undar sobre un terreno pantanoso no es f*cil, sobre todo si estamos en presencia de turba, donde la consolidaci#n primaria y secundaria, tienen un efecto importante en las obras ue se construyan sobre %sta, con deformaciones +randes en la primera y con asentamientos menos importantes en la se+unda, pero su efecto puede estar presente durante mucho tiempo despu%s de materializado el proyecto" os asentamientos dependen b*sicamente de la ma+nitud de la car+a, la compresibilidad de los suelos y de la +eometra de la estructura" Para disminuir los asentamientos lo 1nico ue se puede $ariar es la +eometra, sin embar+o, esto afecta directamente la estabilidad +lobal" ?el punto de $ista del dise0o, los aspectos m*s importantes ue se deben considerar al proyectar un terrapl%n sobre suelos blandos son [B]C

a! a capacidad portante

i+" ;


b! .l desplazamiento lateral"

i+" 2

c! .stabilidad +lobal de taludes (falla =otacional!"

i+" D

/n terrapl%n sin refuerzo, necesita de un terreno competente para fundar y ue los taludes sean en lo posible muy planos para tener una estabilidad +lobal adecuada e incluso en al+unos casos recurrir a sobreanchos como las bermas de estabilizaci#n" )in embar+o, cuando el terreno es muy blando, reuiere de una plataforma de trabajo estable y una soluci#n para esta condici#n, es utilizar +eomallas biaiales, las cuales proporcionan entre otras funcionesC un refuerzo en la subrasante y una mejor distribuci#n de las car+as aplicadas al terreno (sistema de transferencia de car+a!E una diminuci#n de la p%rdida de soporte debido a las car+as de construcci#n (8la de lodo! y e$ita la sobreca$aci#n ya ue se instala directamente sobre la $e+etaci#n eistente disminuyendo los tiempos y costos de construcci#n" [F]

)

Ant"c"d"nt"# *"ot+cnico#

Para la caracterizaci#n +eot%cnica del terreno, se realiz# un sondaje aproimadamente en el punto medio del atra$ieso" .l perfil estrati+r*fico y las propiedades del suelo, estimadas a partir de la utilizaci#n de correlaciones empricas, tablas eistentes en la biblio+rafa especializada [;] y iteratura +eot%cnica de uso habitual, se muestran en la abla ;" abla ; G)ondaje NH;-Propiedades estimadas del suelo

Sond(,"

Pro-undid(d E#$"#or .'/ .'/ <"<<-;"9

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Ti$o d" #u"&o )uelo de =elleno, compuesto

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urba, suelo or+*nico" (P!

2

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Arenas limosas" ()@!

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2"2

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-

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)uelo fino arcilloso" (J!

F

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-

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por +ra$as y bolones" (&P! )uelo de relleno, compuesto por arenas limosas" ()@!


2

S"ccin $ro$u"#t(3 (n4&i#i# d" "#t(%i&id(d *&o%(& 5 '"dicin d" (#"nt('i"nto# Para el an*lisis de estabilidad, se propuso la si+uiente secci#n tpica del terrapl%n" i+" I

i+" I G )ecci#n final del terra pl%n(con precar+a! a estabilidad de taludes, fue realizada mediante el an*lisis de euilibrio lmite se+1n @%todo @odificado de 'ishop )oft4are &)8P. 2<<2, .@3N )istemas &eot%cnicos )"A" (K! os par*metros de suelo utilizados en el an*lisis considerando el terrapl%n reforzado con +eomallas se indican en la abla 2" a sobrecar+a de tr*nsito considerada fue de ;"2 tonLm 2 y las propiedades de la +eomalla ':-;2<< .N)A=, se muestran en la abla D"

abla 2 G Propiedades del suelo con refuerzo (K! Capas o Estratos

Espesor [m]

Sobrecarga de transito Sobrecarga Adicional Relleno Estabilizado Arena Limosa Arena Limosa MSL 1y2 Turba Arena Limosa Arcilla Limosa

-

Peso Angulo Unitario Fricción ] γ [t/m 3 φ [º]

Cohesión c [t/m 2 ]

Su [t/m 2 ]

1.2

-

-

0.80

2.1

40

1.95

2.1

40

0

1.15

1.8

35

0

1.4

1.8

35

1 [3]

3.30

1.3

-

-

3 [1]

2.35

2.2

30

0

-

14.85

1.7

-

-

5

abla D G Propiedades +eomalla ':-;2<< .N)A= (K! Esfuerzo Ultimo KN/m F.S para daño MARV

28.8

1

Factor de Reducción Por Creep Largo Plazo75 años 3.56

Esfuerzo T (disponible) [kN/m]

estático sísmico


8.11 28.8

Para la falla +lobal se consider# un ")" M;"D ( Jaso .st*tico! y ")"M;"; (Jaso Pseudoest*tico! os resultados del an*lisis de estabilidad +lobal para el terrapl%n reforzado, se muestran en las i+"  y i+" >"

i+"  G .stabilidad de talud reforzado (caso est*tico! (K!

i+" > G .stabilidad de talud reforzado (caso pseudoest*tico! (K!


as mediciones de asentamientos o descensos del terrapl%n reforzado, se muestran en las i+" B y i+" F" Ti"'$o .d6(#/

Ti"'$o .d6(#/ <

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Punto 2

29-
F"c7( Punto ;

29-
;B-<-2<;<

F"c7(

@edido en terreno

Punto D

i+" B G @ediciones del asentamiento en terreno los primeros 2D das

8

2F

2>-<;-2<;; e#rico

i+" F G Asentamiento medido en terreno y te#rico a partir de los 2D das

M+todo Con#tructi9o

Jomo parte de la preparaci#n del terreno, fue necesario cortar a ras de la superficie, arbustos y malezas ue pudiesen da0ar la +eomalla o afectar su adecuada instalaci#n (oto ;!" [I]

oto ;" Preparaci#n del terreno

oto 2" 3nstalaci#n primera capa de ':-;2<<

Posteriormente se coloc# la primera capa de +eomalla ':-;2<< .N)A= directamente sobre la $e+etaci#n eistente y de acuerdo a las especificaciones del fabricante" Jomo se mencion# anteriormente, su funci#n principal es mejorar o aumentar la capacidad de soporte donde se fundar* el terrapl%n y a su $ez repartir uniformemente las car+as +eneradas por las mauinarias y $ehculos ue transiten sobre %ste" (oto2!


F

.l relleno de acuerdo a ei+encias del fabricante, deba ser una arena +ruesa y limpia, sin embar+o, considerando la eistencia de un banco de arena en el lu+ar, se acept# utilizar una arena limosa 5)@6 con un promedio de ; bajo malla 2<<" )obre esta arena limosa y a F< cm de la primera capa, se coloc# una se+unda capa de +eomalla ':-;2<< .N)A= para reforzar el cuerpo del terrapl%n, e$itar fallas de talud y alcanzar la altura y espesores de rellenos reueridos (oto D!" Jomo confinamiento lateral y s#lo en los bordes, se utiliz# un +eotetil estabilizador de suelos" (oto I!

oto D" 3nstalaci#n se+unda capa de ': ;2<< .N)A=

oto I" 3nstalaci#n +eotetil estabilizador de suelos

ue+o, se coloc# sobre la arena limosa, un relleno de material inte+ral de ;"9 m de espesor, para alcazar cota de rasante y ue sera utilizado inicialmente para el tr*nsito local de $ehculos li$ianos" (oto !

oto " =elleno de material inte+ral

oto >" Jalle terminada (L2<;>!

inalmente, se puso una base de material estabilizado como carpeta de rodadura y ue actu# a su $ez como de pre-car+a para acelerar el proceso de consolidaci#n y asentamientos esperados" /na $ez monitoreado topo+r*ficamente el terrapl%n en el tiempo establecido y corroborado ue el descenso haba cesado (tendencia constante de las mediciones!, se retir# parte de la pre-car+a y se materializ# el proyecto de pa$imentaci#n" A practicamente > a0os de su materializaci#n, no se obser$an a la $ista +rietas o da0os y la calle os Acacios mantiene un funcionamiento normal" (oto >!


:

Conc&u#ion"#

a! ?espu%s de e$aluar $arias alternati$as para fundar el terrapl%n y descartando entre ellas, la soluci#n profunda o de pilotes por un tema de costo y tiempo de materializaci#n" inalmente, se opt# por construir un terrapl%n reforzados con +eomalla biaiales, cuyos beneficios o principales funciones fueronC •

•

•

•

•

)e elimin# la partida de sobreca$aci#n al trabajar directo sobre la $e+etaci#n eistente" a primera capa de +eomalla ':-;2<< .N)A=, pro$ee una refuerzo en la subrasante, mejorando la distribuci#n de las car+as aplicadas al terreno (sistema de transferencia de car+a!" )u f*cil instalaci#n permiti# trabajar de manera r*pida y epedita acelerando el proceso constructi$o, permitiendo un ahorro en tiempo y costo de la obra" )i bien es cierto, no se e$it# la 5ola de lodo6, debido principalmente a una inadecuada colocaci#n de importantes $ol1menes de relleno en $ez de capas, como indicaba la especificaci#n t%cnica, y no contar con un sistema de drenaje $ertical y horizontalE las +eomallas ayudaron a disminuir en parte, la potencial p%rdida de soporte debido a las car+as ue se aplicaron durante la construcci#n del terrapl%n" as +eomallas al intersectar el o los planos de falla, mejora la estabilidad +lobal y por ende los factores de se+uridad asociados"

b! ?e acuerdo al an*lisis de estabilidad +lobal, considerando los par*metros de suelos definidos para el terrapl%n reforzado, los factores de se+uridad en el caso est*tico y pseudoest*tico, fueron de ;">D y ;";B, respecti$amente, cumpliendo los $alores establecidos en el an*lisis de estabilidad +lobal" c! .l asentamiento real medido en terreno al cabo de 2D das fue de <"D; m" A partir de este dato, se recalcularon las propiedades +eot%cnicas estimadas para la turba, obteniendo a los 2FI das un asentamiento te#rico de <"D> m cercano al asentamiento real de <"I2 m medido en terreno" A los DF das, el asentamiento te#rico calculado fue de <"I9 m, pr#imo al asentamiento total medido en terreno de <"D m" inalmente, a ;"D a0os de instalada la pre-car+a y despu%s de al+unas mediciones del asentamiento sin $ariaci#n en torno a los <">; m, correspondiente al asentamiento del 9< de la consolidaci#n primaria, se decidi# remo$er en parte la pre-car+a hasta el ni$el de subrasante y proceder a la pa$imentaci#n de la calle" d! Por otro lado, es importante se0alar, ue la alternati$a analizada tu$o como principio fundamental el proporcionar una soluci#n constructi$a para el terrapl%n, es decir, materializarlo en terreno de manera r*pida, se+ura y cumpliendo los factores de se+uridad, bajo supuestos te#ricos ue no siempre se ajustan bien a la reali dad, dada las caracterticas especiales de la turba, +eometra de la estructura, superficies irre+ulares, $ariaciones de ni$el fre*tico, etc"


e! inalmente, si bien es cierto, el tiempo de espera para poder pa$imentar la calle super# los 2"B a0os, el acceso estu$o operti$o pr*cticamente desde ue finaliz# la co nstrucci#n del terrapl%n, permitiendo el tr*nsito normal de $ehculos y manteniendo un comportamiento satisfactorio y estable a la fecha"

R"-"r"nci(# [;] 'rou4er, O"O"@" 3n-situ soil testin+E 2<] Se+a =, )osa =, =amrez A, Narezo 3, Pico =" 5&eo+rid-reinforced road4ay emban7ment on soft soilsC A case staudy5" )oft )oil .n+ineerin+ G JhanTa4(eds!C 2<

Construcción de Un Terraplén Reforzado Con Geomallas Sobre Suelos

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