Curso de Geotecnia de Oleoductos

TRANSGAS DE OCCIDENTE

CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS

INGENIERIA Y GEOTECNIA LTDA. Ingenieros Consultores Trabajo No. 2053

Manizales, Caldas Noviembre de 2003

INDICE

1.

INTRODUCCION

3

2.

DESCRIPCION GENERAL DE LA GEOGRAFIA FISICA DE COLOMBIA

7

2.1 Generalidades 2.2 Geología General 2.2.1

Las rocas del territorio colombiano

14

2.4 Hidrografía

15

Hoyas Hidrográficas Orografía

2.5 Clima y sus variaciones regionales y locales 2.5.1 Pluviosidad 2.5.2 Caracterización climática de la Cordillera Central: 2.2.5.3 Vientos

2.6 Ecología 2.6.1 Consideraciones generales 2.6.2 Ecología del corredor del gasoducto

4.

7 10

2.3 Regiones naturales 2.4.1 2.4.2

3.

7

LA INGENIERIA GEOTÉCNICA Y LOS SISTEMAS LINEALES

20 22

24 25 30 32

33 33 35

48

3.1 Generalidades

48

3.2 Descripción e identificación de suelos

48

3.3 Estudio de las amenazas naturales

50

CONCEPTOS BÁSICOS DE DISEÑO

52

4.1 Examinar con detalle los factores que pueden contribuir a desencadenar fallas del terreno. Dilucidar y comprender mecanismos de falla de taludes y laderas. 52 4.2 Planear el proyecto de manera que se disminuyan en todo lo posible los efectos desfavorables sobre el medio ambiente

53

4.3 Definir la geometría de excavaciones de manera que se logre un factor de seguridad apropiado, según la vida útil del proyecto, su importancia relativa y la gravedad de las consecuencias de una posible falla 54 4.4 Analizar diversas combinaciones de geometría de cortes y rellenos y obras estabilizantes como el drenaje, la contención u otras, que ofrezcan un factor de seguridad adecuado dentro de condiciones económicas y prácticas (posibilidad y facilidad de construcción). 55 4.5 Definir el tipo y características de las obras preventivas, dar sus dimensiones típicas, señalar los procedimientos de construcción y prever la localización y magnitud de

ellas, así como suministrar los criterios que deben seguirse para adoptarlas. 4.6 Cuando sea posible, estudiar y adaptar para el caso bajo estudio los adelantos ofrecidos en la geotecnia nacional e internacional (extrapolar comportamiento).

56 57

4.7 Dar entidad a los resultados y recomendaciones de los estudios geotécnicos en los contratos y las especificaciones de construcción. 57

5.

FACTORES DE EVALUACIÓN GEOTÉCNICA

61

5.1 Introducción

61

5.2 Factores geológicos, hidrológicos y topográficos

61

6. LA EROSIÓN 6.2 Parámetros y factores de erosión y los riesgos correspondientes

86 86

7. CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA FLUVIAL Y SOCAVACION DE CAUCES95 7.1 Tipos de ríos 7.1.1 Aluviales 7.1.2 Encañonados 7.2.1 Clasificación de los cauces aluviales desde el punto de vista de carga y transporte de sedimentos

7.3 Patrones de flujo 7.3.1 7.3.3

Características principales de los cauces rectos Características principales del patrón meándrico

95 95 95 98

99 99 103

7.4 Estabilidad de cauces

105

7.5 R íos inestables

106

7.7 Geometría hidráulica

106

7.8 Socavación del cauce.

108

7.8.1 7.8.3 7.8.4 7.8.5 7.8.6 7.8.7 7.8.8 7.8.9

Socavación general Socavación en curvas Erosión aguas abajo de embalses Erosión aguas arriba de una rectificación Socavación local alrededor de las pilas de puentes Socavación al pie de estribos y espigones de defensa Socavación bajo tuberías Estructuras de cruce

7.9 Ilustración del análisis de socavación - caso del Río Ariari 7.9.1 7.9.2 7.9.3 7.9.4 7.9.5

Geomorfología Geología Clima e Hidrología Regional Hidrología de la hoya del Ariari Análisis de socavación

7.10 Inventario de cruces

109 113 117 118 119 121 125 126

126 126 126 127 127 128

130

8. CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS DE FALLA DE TALUDES

139

8.1 Introducción

139

8.2 Sistemas de clasificación

139

8.3 Caídas

140

8.4 Volcamiento

150

8.5 Deslizamientos

150

8.6 Flujos

129

8.7 Movimientos complejos

164

8.8 Represas causadas por deslizamientos

164

9. CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE EL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD ESTÁTICA

168

9.1 Introducción

168

9.2 Condiciones del análisis de estabilidad y la resistencia al corte

168

9.3 Factor de seguridad

169

9.4 Métodos prácticos de análisis

172

10. ASPECTOS AMBIENTALES

176

10.1 Introducción

176

10.2 Políticas ambientales de ECOPETROL

176

10.2.1 Marco Ambiental 10.2.2 Principios Generales 10.2.3 Estudios previos a la construcción del proyecto

10.3 Plan de manejo ambiental 10.3.1 Objetivos 10.3.2 Contenido del Plan de Manejo Ambiental 10.3.3 Actividades y medidas de mitigación 10.3.4 Consideraciones especiales de manejo

11. ELEMENTOS DE PROTECCIÓN GEOTÉCNICA Y AMBIENTAL

176 177 178

178 178 179 180 181

223

11.1 Introducción

223

11.2 Prevención de problemas de inestabilidad

223

11.3 Prácticas culturales

224

11.3.1 Siembras en contorno 11.3.2 Coberturas vegetales 11.3.3 Barreras vivas 11.3.4 Fajas

11.4 Prácticas mecánicas 11.4.1 Escalonamiento 11.4.2 Obras transversales 11.4.3 Drenaje 11.4.4 Revestimiento de taludes

224 224 224 225

225 225 225 226 230

11.4.5 Zanjas y bermas de coronación, canales y zanjas de desvío

230

11.5 Normas generales

239

11.6 Corrección

239

11.7 Definición y diseño de obras de reconstrucción y estabilización del derecho de vía y elaboración de planos de detalle 240

12. DISEÑO DE OBRAS CIVILES CON GEOSINTETICOS

241

12.1 Introducción

241

12.3 PROPIEDADES Y ENSAYOS

245

12.4 Funciones ingenieriles de los geosintéticos

245

12.6 Interacción suelo-geosintético

251

12.9 Investigación y desarrollo

255

12.10 Geosintéticos para el mejoramiento de suelos - aplicaciones y funciones

255

12.11 Diseño y selección

256

12.12 Propiedades y ensayos

256

12.13 Filtración, drenaje y control de erosión

257

12.13.1 Aplicaciones 12.13.2 Conceptos de diseño de filtros 12.13.3 Drenes prefabricados

257 257 264

12.14 Geosintéticos en trabajos temporales y permanentes de carreteras y ferrocarriles 264 12.14.1 Aplicaciones 12.14.2 Enfoques de diseño 12.15.1 Aplicaciones 12.15.2 Terraplenes reforzados 12.15.3 Estabilidad de taludes 12.15.4 Muros de contención y estribos reforzados

264 266 266 266 268 268

12.16 Geosintéticos en sistemas de disposición de desechos

272

12.17 Los geosintéticos como materiales de la práctica actual

273

12.18 Necesidades del futuro inmediato

274

13. MEDIDAS CORRECTIVAS Y PREVENTIVAS DE DESLIZAMIENTOS

280

13.2 Alteraciones (cambios) en los taludes y medidas correctivas

280

13.3 S istemas correctivos

281

13.4 Eludir o pontear el deslizamiento

282

13.5 Movimineto de tierras

288

13.5.1 Excavar en la pata hasta alcanzar estabilidad 13.5.2 Descarga del talud 13.5.3 Retirar el material deslizado en todo o en parte, y reemplazarlo por material resistente y drenante 13.5.4 Rellenos de contrapeso

13.6 Drenaje

288 288 289 289

294

13.6.1 13.6.2 13.6.3 13.6.4 13.6.5 13.6.6 13.6.7 13.6.8 13.6.9

Control de la erosión Drenaje superficial interceptor y de conducción Medios para evitar la creación de presiones de agua en las grietas de tracción Cubrimiento del talud con materiales drenantes adicionando filtros cuando sea necesario: Filtros en trinchera Trincheras estabilizantes Drenes horizontales Galerías Drenes verticales

13.7 Estructuras de contención rígidas 13.7.1 13.7.2 13.7.3 13.8.2 13.8.3 13.8.4 13.8.5 13.8.6

Muros de contención Pilotes y caissons Escudos contra caidas de roca Revestimientos estructurales livianos Muros de gaviones Muros de encofrado (o de cribas) Estructuras de suelo reforzado Anclajes en suelo y roca; suelo empernado ("soil nailing")

13.9 Tratamiento bio-técnico de taludes 13.9.1 13.9.2 13.9.3 13.9.4 13.9.5

Metodos de bio-ingeniería de suelos Manejo de cultivos Barreras vivas Barreras estériles Empradización y reforestación

294 294 299 300 300 304 304 307 307

315 315 319 322 323 324 330 330 330

340 354 354 355 355 355

13.10 Métodos misceláneos

362

13.10.1 Electro-ósmosis 13.10.2 Tratamiento térmico 13.10.3 Uso de explosivos 13.10.4 Inyecciones 13.10.5 Estabilización química

362 362 369 369 369

14.

EVALUACIÓN DE DERECHOS DE VÍA

375

14.1 Información previa sobre el proyecto

375

14.2 Problemas de estabilidad de taludes

375

14.3 Supervisión y asesoría durante la construcción y la operación

376

14.4 Procedimiento de evaluación

377

14.5 Procedimiento de reparación

378

15. AGRADECIMIENTOS

381

PRESENTACIÓN La Empresa Transportadora de Gas de Occidente TRANSGAS, encomendó a Ingeniería y Geotecnia Ltda. (IGL), la realización de un Curso de Mantenimiento Geotécnico de Oleoductos dirigido a Ingenieros y Supervisores, para el cual se elaboraron estas memorias a manera de texto que se concibieron como un "Manual de Geotecnia de Proyectos Lineales", aplicable al estudio y selección de ruta y el mantenimiento de derechos de vía. Para la elaboración de este Manual se contó con diversos trabajos previos del autor, presentados como ponencias en congresos y seminarios de Geotecnia, o preparados como capítulos de cursos semestrales o de actualización y educación continuada en los cuales ha participado el autor en la Universidad Nacional de Colombia, Sedes de Bogotá y Manizales, y en la Escuela Colombiana de Ingeniería. Algunos capítulos o partes importantes de ellos fueron elaborados específicamente para este Manual. Sirvieron como base el Manual de Protección Geotécnica y Ambiental del Oleoducto de Colombia, preparado para ECOPETROL-HOCOL (1991) y el texto del Curso de Capacitación en Mantenimiento Civil de Línea, dictado para el Distrito Caño Limón-Coveñas de ECOPETROL en Cúcuta, Julio de 1993, ambos elaborados por el autor con la colaboración de sus colegas de IGL. Se consultaron los resultados de diferentes estudios y diagnósticos del estado de un buen número de derechos de vía de oleoductos y poliductos colombianos, encomendados a INGENIERIA Y GEOTECNIA LTDA, así como otros manuales elaborados por IGL para ECOPETROL, OCCIDENTAL y LASMO OIL (COLOMBIA) LIMITED. El Manual contiene elementos generales de Ingeniería Geotécnica y Ambiental, así como los procedimientos generales para la identificación de zonas críticas, la evaluación del estado de la línea, los criterios para reparaciones menores. En algunos aspectos se acudió a normas de reciente aprobación por parte de ECOPETROL, elaboradas por IGL bajo la dirección del Ing. José Vicente Amórtegui Gil, cuya invaluable contribución en el diseño de obras de protección geotécnica y de recuperación ambiental de derechos de vía se destaca con aprecio y gratitud. Aunque una obra de carácter lineal se diseña teniendo en cuenta criterios geotécnicos y ambientales, su alineamiento debe evitar en lo posible el paso por terrenos inestables y debe ser dotado de elementos de protección; existe además la necesidad de mantener una observación permanente del estado de las obras de protección y repararlas en su debida oportunidad para así minimizar el riesgo de enfrentar emergencias por este concepto. En este manual se presentan los procedimientos para evaluación, recuperación y mantenimiento del Derecho de Vía y los elementos de protección geotécnica y ambiental de un Oleoducto, Gasoducto o Poliducto en general. Se busca evitar al máximo que la tubería sea afectada por fenómenos naturales, tales como la erosión, los deslizamientos y la socavación por las corrientes de agua. Los conceptos básicos y conocimientos teóricos de Mecánica de Suelos, Geomorfología, Geología para Ingeniería y Conservación Ambiental, contenidos en el presente manual, pueden ser aplicados en

proyectos de gran desarrollo lineal. Las recomendaciones, procedimientos o técnicas referentes a derechos de vía específicos, corresponden a los terrenos que atraviesan y sus condiciones o propiedades particulares; aquí se presentan sólo a manera de ejemplo. Por este motivo el uso del Manual en todo o en parte, para cualquier proyecto de conducción de hidrocarburos por tubería deberá hacerse con sumo cuidado, aplicando criterios geotécnicos y ambientales en la extrapolación a otros terrenos. Los diseños incluídos, los parámetros de diseño, las guías para la localización y construcción de obras de protección y en general todo lo establecido en este Manual, obedecen a la investigación de las condiciones del terreno en varias regiones del país, al conocimiento de teorías y modelos de comportamiento de suelos y rocas, la observación y la experiencia en diferentes proyectos, de manera que su modificación sólo podrá hacerse después de un estudio concienzudo y un detallado análisis de las condiciones geotécnicas y las características de la región en la cual se pretenda aplicarlos. En todo caso, en la utilización o adaptación de este Manual deberá darse crédito tanto al autor (Ing. Manuel García López) como a INGENIERIA Y GEOTECNIA LTDA. La reproducción total o parcial de este Manual sólo podrá hacerse con la autorización formal por escrito del Ingeniero y la firma consultora mencionados.

2

TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Por: Manuel García López1

1. INTRODUCCION La industria petrolera colombiana ha establecido y tiene en ampliación un sistema nacional de oleoductos, poliductos e instalaciones de almacenamiento y distribución, que permite transportar los crudos hasta los centros de refinación y asegurar el suministro oportuno de los combustibles a todas las regiones del país. En la actualidad han cobrado importancia los gasoductos para facilitar el consumo de gas natural. Durante los últimos 18 años se ha venido desarrollando en nuestro país la Geotecnia de Oleoductos y con ella ha recibido gran impulso un área de trabajo más amplia que es la Geotecnia de Sistemas Lineales. Ese desarrollo se hizo necesario en vista de las condiciones geológicas, topográficas y climáticas especiales del país, que dificultan la construcción y operación de dichos sistemas. En la figura 1.1 se presenta el mapa de Colombia, en el cual se destacan las cordilleras y los alineamientos de los oleoductos principales. El relieve tan variado, de plano a ondulado suave y abrupto, el clima tropical caracterizado por extrema pluviosidad, el intenso tectonismo asociado a la orogénesis andina, la abundancia de rocas de baja durabilidad y depósitos no consolidados y la meteorización, han impuesto a la ingeniería colombiana condiciones topográficas y geotécnicas muy complejas. En los oleoductos y gasoductos, por ser obras de gran desarrollo lineal, se ponen de presente de manera especial las dificultades asociadas con esa complejidad. El estudio geotécnico correspondiente se orienta en un comienzo a la selección de corredores y definición de la ruta más conveniente para localizar el sistema de transporte por tubería. En años recientes, se han incluido los estudios ecológicos, de impacto ambiental, los Planes de Manejo Ambiental y los Planes de Contingencia. Además, se amplió el campo de acción de la Ingeniería Civil al diseño, localización, construcción y mantenimiento de las obras de protección geotécnica y ambiental del derecho de vía o servidumbre y las fajas vecinas del terreno. Se han elaborado especificaciones técnicas muy completas para dichas obras, las cuales constituyen un capítulo importante de los contratos de construcción y mantenimiento.

1

Ingeniero Civil, Universidad Nacional de Colombia, MSCE, Purdue University, EUA. Profesor Emérito de la Universidad Nacional de Colombia. Socio y Director de Estudios Geotécnicos de Ingeniería y Geotecnia Ltda., Ingenieros Consultores, Santafé de Bogotá D.C., Colombia.

TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS La intervención de la Geotecnia es también necesaria en la solución de problemas propios de terrenos montañosos como los siguientes, (Ariza y Trujillo, 1987): a) b) c) d) e) f) g)

Apoyo o colocación de la tubería en lomos angostos. Presencia de roca de dureza considerable en el derecho de vía o servidumbre. Daños en las laderas vecinas por el derrumbe de roca u otros materiales. Disposición de desechos o sobrantes de la excavación del derecho de vía y de la zanja. Deslizamientos o procesos de erosión que afectan el derecho de vía. Problemas con el manejo de aguas superficiales y subterráneas. Carencia de accesos o mal estado de los existentes y cruce de cañadas profundas que obligan a realizar caminos adicionales para el paso de los equipos.

En el presente trabajo se describen los conceptos básicos requeridos para seleccionar el trazado, determinar el procedimiento de construcción y diseñar las obras de protección geotécnica y ambiental del corredor ocupado por sistemas lineales como los Oleoductos y Gasoductos, y se dan las pautas para el mantenimiento civil de éstos. El método que se expone proviene de la experiencia del autor y sus colaboradores de Ingeniería y Geotecnia Ltda, en especial del Ingeniero José Vicente Amórtegui Gil (quien ha diseñado o adaptado la mayor parte de las obras de protección geotécnica y ambiental que se presentan en algunos capítulos), en buen número de los oleoductos y gasoductos construidos en el país desde 1977, y se fundamenta en el sistema geomorfológico de evaluación del terreno. En general se tienen en cuenta los siguientes aspectos: -

Aplicación de conceptos geomorfológicos, utilizando técnicas de interpretación de imágenes de sensores remotos y reconocimiento de campo.

-

Estudio de las formas del terreno en relación con procesos de erosión y remoción en masa. Análisis de los factores contribuyentes y los mecanismos de falla de laderas y taludes de excavaciones.

-

Aplicación de los resultados de investigaciones recientes sobre el comportamiento de suelos y rocas en ambiente tropical. Determina la influencia de las obras de ingeniería sobre dicho comportamiento.

-

Poner en práctica técnicas de protección del terreno y de corrección o prevención de fenómenos de inestabilidad, desarrolladas o adaptadas para los proyectos lineales.

-

Atender a las necesidades de evitar o minimizar los efectos desfavorables sobre el medio ambiente y de recuperar el terreno afectado por las obras de ingeniería.

4

INGENIERIA Y GEOTECNIA LTDA.

TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS

REFERENCIAS - Ariza Gómez, Mario y Trujillo Jaramillo, Oscar (1987). "Sebastopol - Cartago: un Poliducto en Montaña", VIII Congreso Panamericano de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones, Sociedad Colombiana de Geotecnia, Cartagena. - García López, Manuel (1991). "Manual de Protección Geotécnica y Ambiental del Oleoducto de Colombia, Vasconia - Coveñas". Trabajo No. 989 de Ingeniería y Geotecnia Ltda. para el Instituto Colombiano del Petróleo y ECOPETROL-HOCOL. Segunda Edición, Bogotá. - García López, Manuel y Franco Latorre, Rodolfo (1987). "Geotecnia de Oleoductos en Colombia". VIII Congreso Panamericano de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones, Soc. Col. de Geotecnia, Cartagena.

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FIGURA 1.1 6


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 2. DESCRIPCION GENERAL DE LA GEOGRAFIA FISICA DE COLOMBIA 2.1 Generalidades El territorio continental de la República de Colombia se encuentra situado en la esquina noroccidental de América del Sur, sobre la línea equinoccial en plena zona intertropical. Está bañado por las aguas del mar Caribe y del Océano Pacífico. Limita por el norte con el mar Caribe (1.600 km), por el oriente con Venezuela (2.219 km) y Brasil (1.645 km), por el sur con Perú (1.626 km) y Ecuador (586 km) y por el occidente con el Océano Pacífico (1.200 km) y Panamá (266 km). La superficie del territorio nacional se calcula en 1.141.748 km². (IGAC, 1992). Los puntos extremos del país son: - Al norte en Punta Gallinas, península de la Guajira, a 12° 26' 46" de latitud norte. - Al sur en la desembocadura de la Quebrada San Antonio al río Amazonas a los 4° 13' 30" de latitud sur. - Al oriente a los 66° 50' 54" de longitud al oeste de Greenwich, sobre la isla de San José en el río Negro, frente a la Piedra del Cocuy, punto común de límites entre las Repúblicas de Colombia, Brasil y Venezuela. - Por el occidente llega hasta los 79° 02' 33" de longitud al oeste de Greenwich, que corresponde al cabo Manglares en la desembocadura del río Mira en el Océano Pacífico. A su vez el territorio colombiano comprende el archipiélago antillano de San Andrés y Providencia en el mar Caribe cuyas islas principales son San Andrés, Providencia y Santa Catalina. En el Océano Pacífico se encuentran las islas de Malpelo, Gorgona y Gorgonilla que son las más próximas a la línea costera. En el Caribe se localizan cerca del litoral la isla Fuerte y los archipiélagos de San Bernardo y del Rosario; unidos al continente las de Barú y Tierra Bomba, ésta última próxima a Cartagena. 2.2 Geología General La geología actual del territorio colombiano es el resultado de la tectónica de placas y de los diferentes procesos de formación de las cordilleras por plegamiento y empujes tectónicos (orogenias) que se han llevado a cabo desde el Paleozóico hasta el Cuaternario, y que han dado como resultado la definición de tres zonas geológicamente diferentes, divididas por sistemas de fallas de tipo regional como son la del Borde Llanero y la de Romeral (figura 5.2). Zona Oriental Incluye las llanuras del Orinoco y del Amazonas. Presenta rocas de origen marino y continental acumuladas sobre el Escudo de Guayana, de edad Precámbrica, en donde aparecen las rocas más antiguas hasta ahora conocidas en Colombia, de aproximadamente 1780 millones de años (Complejo Migmatítico de Mitú).

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El Escudo, metamorfoseado e intruído por cuerpos de composición granítica, forma el basamento sobre el cual comenzó toda la depositación de los sedimentos que más adelante dieron origen a los sistemas montañosos. Esta zona presenta un contraste estructural estratigráfico bien marcado con respecto a las otras dos situadas más al occidente; como ejemplos de esas diferencias se pueden citar los siguientes: −

No se han reportado rocas ultrabásicas ni esquistos de composición básica de edad Precámbrica, que se encuentran en áreas extensas en las Cordilleras Central y Occidental.

−

Los sedimentos del Cretácico en la zona oriental de llanuras son principalmente continentales y litorales de poca variedad litológica y espesor reducido (menos de 1000 metros), mientras que en la Cordillera Oriental corresponde a dicho período la secuencia sedimentaria marina más variada de Colombia y una de las de mayor espesor (10.000 metros aproximadamente).

Zona Central Está constituída por las Cordilleras Oriental y Central. Esta última es la más antigua de todas y su deformación y levantamiento data de tiempos Jurásicos; en ella se encuentra el conjunto plutónico y volcánico de mayor importancia mineralógica del país. Esta Cordillera consta principalmente de rocas metamórficas del Paleozóico (Grupo Cajamarca) con intrusiones de enormes masas de granito y cuarzodiorita de edad Jurásica (Batolitos de Ibagué y Mocoa) y Cretácica (Batolito Antioqueño y de Sonsón), responsables de las mineralizaciones de oro, cobre, zinc, etc. La Cordillera Oriental, la más joven de las tres cordilleras colombianas, es el resultado del plegamiento durante el Mioceno y posterior levantamiento a través de cabalgamientos con dirección SuroesteNoreste en el Plio-Pleistoceno, evento conocido como Orogenia Andina. Esta Cordillera constituye una cadena montañosa de rocas Paleozóicas y Mesozóicas intensamente plegadas y falladas, con algunas intrusiones de cuerpos graníticos y diapiros salinos. A lo largo de ella se encuentran macizos rocosos de edad Precámbrica y Paleozóica distribuidos de sur a norte con los nombres de: Macizo de Garzón, Macizo de Quetame, Macizo de Floresta y Macizo de Santander. Zona Occidental Presenta basamento de afinidad oceánica a diferencia de las dos zonas anteriores que descansan sobre basamento de composición continental. Esta importante variación en el tipo de corteza se encuentra delimitada por la Paleosutura de Romeral. Su rasgo morfológico principal es la Cordillera Occidental, cuya formación se postula como un arco de islas acrecionado al continente durante el Cretácico tardío, provocado por un salto de la zona de subducción hacia el occidente. En ella se observan lavas, basaltos, complejos ultramáficos2 y en 2

Ultramáfico: Rocas básicas compuestas principalmente por plagioclasa y como minerales secundarios piroxenos y

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS general una serie de rocas ofiolíticas, que al meteorizarse formaron depósitos importantes de hierro y níquel. Las relaciones tectónicas entre los tres dominios , así como las unidades rocosas que ellos incluyen, caracterizan períodos geológicos de depositación, plegamiento y levantamiento diferentes. En Colombia sin embargo se ha identificado el Paleozoico como una época de orogenias (Caledoniana y Hercínica) y de cambios eustáticos del nivel del mar que trajeron como resultado la acumulación de sedimentos marinos y continentales. Del Triásico no se ha encontrado aún registro litológico lo que puede corresponder a un período en el que no hubo depositación o que después del cual hubo una fuerte erosión. El Jurásico fué una época de intensa actividad volcánica y de formación de depósitos molásicos (Formación Saldaña, Grupo Girón, etc); posteriormente está el Cretácico caracterizado como un período de quietud tectónica en el cual se desarrolló la gran transgresión3 del mar que cubrió la mitad del actual territorio Colombiano. En contraste con el sistema anterior, el Terciario se identifica como una época de erosión y sedimentación principalmente continental. A partir del Mioceno se individualizan los valles del Magdalena y Cauca, limitados por grandes fallas como resultado de la Orogenia Protoandina. En el límite Terciario - Cuaternario se presenta el último evento orogénico de mayor magnitud (Orogenia Andina) que actúa sobre el sistema montañoso colombiano y que es el responsable del principal levantamiento de la Cordillera Oriental. Finalmente está el Cuaternario, época en la cual hubo glaciación de montaña en todas las cordilleras por encima de los 2600 msnm. y que produjo sedimentación y erosión por acción de los hielos. Hubo variaciones climáticas que causaron el avance y retroceso de los glaciares. En las tierras bajas aledañas a las cordilleras, los ríos provenientes del deshielo acumularon grandes cantidades de sedimentos (valles aluviales del Magdalena, Cauca, San Jorge, Meta, etc.) y algunos bajos de las altiplanicies fueron colmatados por los aportes de tributarios; vestigio de ello son la Laguna de Tota y La Cocha. Este período está caracterizado por la elevación de las Cordilleras Andinas hasta su altura actual. Es notable que hasta hace sólo unos dos millones de años el curso del Río Magdalena se integró entre San Agustín y Barranquilla; antes, el tramo aguas arriba de Girardot incluyendo la hoya del Río Bogotá era la hoya alta de un sistema fluvial que fluía hacia el Río Amazonas. La geomorfología actual del país es el resultado de procesos como los ya descritos; en general estos han continuado activos hasta el presente y están formando depósitos de tipo aluvial y lacustre (en el caso de los ríos que descienden de las cordilleras) en ambientes de depósito similares a los que se presentaron durante el Jurásico y el Terciario. Además se tiene toda la actividad Neotectónica que sigue modificando el paisaje colombiano a través de plegamiento y fallamiento de los depósitos olivinos. 3

Transgresión: Variación del nivel de los océanos que trae como resultado un avance o invasión del mar hacia el continente.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS cuaternarios.

2.2.1

Las rocas del territorio colombiano

Clasificación general de las rocas Se considera importante dar algunos conceptos fundamentales referentes a las rocas y minerales que componen la corteza terrestre, para facilitar la comprensión de procesos geológicos que se describirán más adelante. Hay tres tipos principales de rocas: ígneas, sedimentarias y metamórficas. a) Rocas Igneas : Su nombre viene de la palabra latina que significa fuego y se aplica a todas las rocas formadas a partir del magma (solución incandescente de sustancias minerales). Se distinguen dos clases de rocas ígneas, Las intrusivas con cristales bien desarrollados a medida que el magma se enfría y solidifica en profundidad dentro de las rocas preexistentes en las cuales penetró (hizo intrusión), y las extrusivas que fueron emitidas como lava derramada por la superficie o lanzada al aire; como se tuvieron que enfriar o solidificar muy rápido, no alcanzaron a formarse cristales por lo cual tienden a ser vítreas, con poca o ninguna estructura cristalina. Hay rocas ígneas de colores claros como el granito, la riolita y otras de color oscuro como el basalto, el gabro; intermedias entre estos dos grupos están la diorita y la andesita. En la región del complejo Ruiz-Tolima, existen rocas extrusivas originadas en erupciones volcánicas del Ruiz, el Cerro Bravo y otros volcanes. El magma pudo salir a la superficie como lava o ser eyectado a la atmósfera como piroclastos (cenizas, lapilli, bombas). En cuanto a las rocas ígneas extrusivas se sabe que las erupciones volcánicas y las formas de los productos varían con la composición del magma. Las erupciones basálticas son menos violentas y dan origen a coladas de lava bastante fluidas, que se solidifican originando terrenos de pendiente suave. Las erupciones riolíticas son más explosivas y las lavas más viscosas, y las formas resultantes del terreno son de relieve empinado o abrupto. Según diversas investigaciones, los volcanes del complejo Ruiz-Tolima y en especial el Ruiz, han tenido fases explosivas y otras de menor violencia; se cree que el Cerro Bravo en su último período eruptivo fue bastante explosivo eyectando a la atmósfera volúmenes importantes de magma y produciendo flujos piroclásticos (nubes incandescentes) que originaron dos inmensos rellenos de toba soldada, el primero de los cuales ocupa la región de nombre "El Plan" entre Delgaditas y Herveo al oriente del volcán, y el segundo en el sector de la población de Brasil al noreste del volcán. b) Rocas Sedimentarias: Se formaron por depósito y acumulación de materiales (sustancias minerales) que hicieron parte de otras rocas, ígneas, sedimentarias o metamórficas más antiguas. Esos materiales varían en tamaño desde moléculas y polvo hasta cascajo, cantos y grandes bloques que fueron transportados por el agua, el viento, los glaciares o derrumbados por acción de la

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS gravedad, y que se consolidan en roca ya sea mediante un proceso de cementación o por acción de la expulsión de agua o las reacciones con las sustancias llevadas por el agua, o también por el peso de materiales que se fueron depositando encima, comprimiendo y haciendo expulsar el agua disminuyendo los espacios vacíos. En esta forma los sedimentos se fueron densificando y endureciendo por cementación, compactación, desecación y cristalización, hasta quedar como roca (se litificaron). Dependiendo de la intensidad con la cual actuaron esos procesos y su duración se pudo dar origen a unas rocas duras y resistentes, o a otras que denominamos blandas, muy deleznables. Una de las características principales de las rocas sedimentarias es que la gran mayoría son estratificadas, es decir, que aparecen en capas o estratos. En ocasiones los sedimentos pudieron ser orgánicos (plantas y animales) o mezclados, orgánicos y minerales, de manera que algunas de las rocas sedimentarias pueden tener un mayor o menor contenido de componentes orgánicos (el carbón por ejemplo); en este caso por lo general son rocas más débiles. Las rocas sedimentarias pueden ser clasificadas como detríticas o químicas. Las primeras están formadas por minerales y fragmentos rocosos y entre ellas se encuentran las areniscas, conglomerados, limolitas y lutitas. Las segundas se formaron por procesos químicos de solución y precipitación como la caliza, el chert, la sal y el yeso. La presencia de ciertos compuestos como los óxidos de hierro da color a las rocas. Algunas pueden contener fósiles, nódulos y concreciones. c) Rocas Metamórficas : El tercer grupo de rocas comprende aquellas que fueron en un comienzo ígneas o sedimentarias pero que han sido transformadas fundamentalmente por el calor, la presión o la actividad química, de manera que su naturaleza original ya no se puede reconocer. Entonces el término metamorfismo se refiere a los cambios que ocurren en la textura y composición de rocas sólidas. Puede haber metamorfismo de contacto como el que supone la intrusión de cuerpos magmáticos dentro de las rocas pre-existentes; también hay metamorfismo regional, asociado con la formación y plegamiento de montañas. En muchas rocas metamórficas los granos minerales o las capas de minerales de diferente composición que las forman, pueden adquirir una orientación preferiblemente paralela, que dá a la roca un aspecto distintivo que es la foliación, es decir, que consiste de hojas o láminas delgadas. Entre las rocas metamórficas más comunes están las pizarras, filitas, esquistos, anfibolita, el neis, el mármol y la cuarcita. Aunque las rocas metamórficas y muchas de las ígneas se formaron a cierta profundidad bajo la superficie, con el tiempo han quedado expuestas por la erosión milenaria en nuestras cordilleras. Todas las rocas, de cualquier tipo, pueden perder su condición de roca y convertirse en suelo por acción de procesos de meteorización que las desintegran o las descomponen. Esto se tratará con más detalle en una sección posterior. Distribución de las rocas en Colombia A continuación se presenta un resumen de la distribución o existencia de los diversos tipos de rocas en el país. Se trata ante todo de dar una idea general acerca de la presencia de las rocas

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS predominantes. Cordillera Oriental -

Macizo de Quetame: rocas metamórficas, especialmente esquistos cloríticos y filitas. Grupo Cáqueza: cuarcitas, pizarras, calizas, lutitas. Formación Une: Areniscas relativamente duras. Grupo Villeta: Lutitas, arcillolitas y limolitas. Formación Guaduas: Arcillas y lutitas blandas, areniscas poco cementadas. Grupo Guadalupe: Areniscas Tierna, Dura y de Labor, lutitas y liditas (plaeners).

Cordillera Central - Rocas ígneas localizadas hacia el interior, parte central de la cordillera, entre ellas dioritas, cuarzo-dioritas y diabasas. Existen intrusiones llamadas batolitos (como el Antioqueño y el de Ibagué) formados especialmente por dioritas. Hay áreas extensas cubiertas de cenizas volcánicas y otros materiales piroclásticos. - Rocas metamórficas en las partes laterales de la cordillera, encajantes de las ígneas, esquistos, pizarras, anfibolitas, serpentinas, mármol. - Rocas sedimentarias: son menos frecuentes en esta cordillera. Cordillera Occidental - Rocas ígneas: se encuentran en la parte sur hasta un poco más arriba de Popayán. - Rocas metamórficas: esquistos, cuarcita, sobre todo en la parte central, en la Formación Dagua. - Rocas sedimentarias: parte norte, Serranías de San Jerónimo y Baudó, en especial calizas y areniscas. 2.2.2

Geología regional

El Gasoducto Mariquita - Cali recorre un largo trayecto que conduce desde el valle del Río Magdalena hasta el valle del Río Cauca, cruzando toda la Cordillera Central en sentido este-oeste, pasando muy cerca del Nevado del Ruiz. En este recorrido se cruza gran variedad de unidades rocosas de origen y edades muy variadas que van desde el Paleozoico al Reciente y comprenden rocas sedimentarias, ígneas y metamórficas. 2.2.2.1 Valle del Río Magdalena El sector inicial de la ruta va en un corto tramo sobre la margen derecha del Río Magdalena, donde encuentra las terrazas aluviales del río y algunas rocas sedimentarias terciarias de las Formaciones Honda y Mesa. Después de cruzar el Río Magdalena, el gasoducto recorre entre las ciudades de La Dorada y Mariquita un largo tramo sobre rocas del mismo tipo que la parte inicial, destacándose en especial las arenas

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS tobáceas y gravas que conforman la Formación Mesa de edad Terciario Superior y los depósitos aluviales recientes de los valles de los ríos existentes. Dentro de estos últimos es notorio el extenso recorrido a lo largo del valle del Río Purnio, cruzándolo en varias oportunidades. En este recorrido sobre la banda izquierda del valle del Río Magdalena, se encuentran también terrazas aluviales de arenas y gravas que están siendo excavadas lateralmente por los Ríos Guarinó y Gualí principalmente. En cortos sectores se cruza también la intercalación de gravas, arcillas y arenas que conforman la Formación Honda de edad Terciario Medio-Superior. 2.2.2.2 Vertiente Oriental de la Cordillera Central A la altura de la ciudad de Mariquita e inmediatamente después del segundo cruce del Río Gualí, se inicia el ascenso sobre la vertiente oriental de la Cordillera Central. En este sitio una importante falla que está cubierta por el aluvión Reciente del Río Gualí, pone en contacto a las rocas Terciarias del valle del Magdalena con las rocas ígneas intrusivas del Cretáceo Inferior, pertenecientes al Stock de Mariquita. A medida que se asciende por esta vertiente de la cordillera, se va cruzando una serie de rocas metamórficas entre las cuales se destacan las filitas, cuarzofilitas y esquistos alumínicos del Paleozoico Inferior, así como los esquistos verdes y cuarcitas de la misma edad. Se recorren también en un amplio sector las rocas ígneas intrusivas del Stock cuarzodiorítico de El Hatillo. Poco antes de alcanzar la localidad de Fresno, la ruta encuentra terrenos conformados por depósitos piroclásticos y glacifluviales de edad Cuaternaria, sobre los cuales avanza hasta la Inspección de Padua. A partir de Padua y hasta el Municipio de Herveo, el gasoducto sigue dirección similar a la del alineamiento de la importante falla de Palestina, la cual pone en contacto a las rocas metamórficas paleozóicas con las rocas intrusivas del Triásico, éstas últimas representadas por las anfibolitas de Padua. En este tramo se cruza el profundo valle del Río Aguacatal caracterizado por presentar laderas de alta pendiente, donde las rocas aparecen fracturadas y formando suelos residuales con marcas de inestabilidad en varios lugares. Al cruzar el municipio de Herveo el gasoducto sigue sobre un lomo conformado por rocas intrusivas néisicas, también de edad Triásico. Posteriormente encuentra nuevamente rocas metamórficas del Paleozoico representadas por cuarcitas y filitas, y poco más adelante encuentra un Stock de cuarzodiorita bioítica de edad Cretáceo Superior-Terciario. En este recorrido se cruzan también depósitos piroclásticos provenientes de Cerro Bravo, hasta encontrar la cota más alta de la ruta en el Alto La Romelia a 3760 msnm aproximadamente. 2.2.2.3 Vertiente Occidental de la Cordillera Central Del Alto La Romelia se desciende sobre un complejo de lavas del Terciario de composición andesítica. Luego el gasoducto avanza en el mismo sentido que la carretera a Manizales nuevamente sobre los productos piroclásticos de Cerro Bravo. Más adelante al entrar al valle de la Quebrada Sabinas, encuentra cuarzodioritas biotíticas del Stock de Manizales, y también una franja de rocas metamórficas del Paleozóico representadas por filitas y esquistos. Luego, hacia la localidad de La Enea va paralelo a la Quebrada Manizales, de nuevo sobre los depósitos piraclásticos cuaternarios de Cerro Bravo.

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Continúa su recorrido en el valle del Río Chinchiná, el cual está conformado por depósitos aluviales recientes y depósitos volcánicos de Cerro Bravo. Más adelante cruza muy cerca de Villa María, localidad situada al sur de la ciudad de Manizales. A partir de aquí y hasta el sitio de Guayabal, localizado al sur de Chinchiná, el gasoducto atraviesa zonas de suelos residuales provenientes de los neises y esquistos de edades Paleozoico y Cretáceo, diabasas del Cretáceo, depósitos más recientes principalmente de aglomerados, antiguos flujos de lodos y en los cauces de las corrientes mayores los aluviones recientes. En este último sector, la ruta avanza por la antigua banca del ferrocarril en una considerable longitud. El gasoducto sigue su recorrido en dirección sur hacia Santa Rosa de Cabal, sobre terrenos conformados por flujos volcánicos cuaternarios en los valles de los Ríos Campo Alegre y San Eugenio. Luego de cruzar este último río se inicia un recorrido en terreno montañoso conformado por suelos residuales provenientes de los esquistos paleozóicos, hasta encontrar una falla que pone en contacto a los esquistos con los basaltos y diabasas del Grupo Diabásico, cuya edad es Cretáceo Superior, manteniéndose las mismas condiciones del terreno. Al norte de la ciudad de Pereira, la ruta encuentra un gran depósito de flujos de lodo y cenizas recientes y luego de cruzarlo, vuelve sobre los suelos residuales de las rocas del Grupo Diabásico. Luego del descenso hacia la localidad de Combia, el gasoducto se encamina hacia la ciudad de Cartago cruzando el Río Otún y colocándose paralelo a la carretera Pereira - Cartago. En todo este sector avanza sobre flujos de lodos, arcillas, arenas, conglomerados y depósitos volcánicos del Pleistoceno (Cuaternario Inferior), algunos de éstos pertenecientes a la Formación Zarzal, la cual se caracteriza por la presencia de areniscas y arcillolitas tobáceas con bancos de diatomitas y bancos de arenisca negra y conglomerados. Poco antes de llegar a la ciudad de Cartago, el gasoducto cruza El Río La Vieja y bordea luego la zona urbana sobre terrenos ondulados conformados por los materiales sedimentarios de la Formación Zarzal, hasta encontrar su final en la Estación Cartago. 2.3 Regiones naturales A partir de estudios efectuados por diferentes entidades, entre las que se destaca el IGAC, en los cuales se consideraron factores tales como la topografía, condiciones climáticas, formas de vegetación y clases de suelos, disponibilidad de recursos naturales, grados de desarrollo económico y distribución de la población, cada uno de ellos muy variable de una parte a otra del país, puede dividirse el territorio nacional en seis grandes regiones naturales (ver la figura 2.1): - La región del Caribe: localizada al extremo norte del país, limita al norte y al oeste con el mar Caribe, al sur con las últimas estribaciones de las Cordilleras Central y Occidental y al Este con el piedemonte de la Cordillera Oriental. Su aspecto físico es muy variado, con diferencias notorias en el relieve y en las condiciones climáticas de una subregión a otra. - La región del Pacífico: Comprende la faja occidental del país y está limitada por el golfo de Urabá al norte, al sur por el valle del río Mira en la frontera con el Ecuador, al Este con el piedemonte de la Cordillera occidental y al Oeste con el Océano Pacífico. A lo largo de esta

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS región predomina una llanura selvática húmeda, solamente interrumpida al norte por la Serranía del Baudó. - La región Andina: abarca las tres cordilleras que cruzan el territorio colombiano, razón por la cual presenta una gran variedad climática y morfológica con un gran conjunto de valles, montañas, mesetas y cuencas hidrográficas. Es en ésta región en donde se desarrolla la gran mayoría de las actividades económicas y culturales del país. - La región de los Llanos Orientales: comprende las tierras planas y onduladas situadas entre la Cordillera Oriental al Oeste, los ríos Arauca y Meta al Norte, El Orinoco al Este y la región Amazónica al sur. Estas son extensas sabanas regadas por los ríos que se dirigen al Orinoco. - La región de la Amazonía: se sitúa en la parte suroriental del país entre la Cordillera Oriental, los Llanos Orientales y las Repúblicas de Perú y Brasil. Su aspecto general es plano con algunas elevaciones aisladas que interrumpen la uniformidad de la vegetación selvática. Esta región se encuentra regada por grandes cursos fluviales. - La región Insular de San Andrés y Providencia está formada por el archipiélago de este nombre; se encuentra a unos 700 km de la costa y está conformada por las islas de San Andrés, Providencia y Santa Catalina, los bancos Alicia, Quitasueño, Serrana y Serranilla y una serie de cayos entre los que sobresalen los llamados Roncador y Alburquerque. 2.4

Hidrografía

Colombia es un país con abundantes recursos hídricos, representados en aguas oceánicas, depositadas, de escurrimiento y subterráneas (IGAC, 1992; Gonzalez, et al, 1989). a) Aguas oceánicas: Están contituidas por el mar Caribe y el Océano Pacífico, que bañan el territorio continental por el norte y el occidente respectivamente, el primero en unos 1600 km de litoral, comprendidos entre el Cabo Tiburón al oriente y Punta Castilletes al occidente; su línea costera presenta un aspecto muy variado en donde se alternan zonas bajas y escarpadas. El Océano Pacífico baña 1600 km de costas desde un sitio equidistante entre las Puntas Ardita y Cocalito al norte, hasta la desembocadura del río Mataje al sur. El litoral es alto y escarpado al norte del Cabo Corrientes mientras que al sur de éste es bajo y anegadizo, cubierto de manglares y cruzado por brazos, caños y esteros. b) Aguas Lacustres: Están constituídas principalmente por las lagunas situadas en las cuencas intermontañas de las diferentes cordilleras y de las ciénagas aledañas a los cursos bajos de los grandes ríos. En la Cordillera Oriental se presenta el mayor número de lagunas, siendo las más extensas la de Tota en Boyacá y la de Fúquene en Cundinamarca; otras menores son las de Chisacá, Chingaza, Ubaque, Siecha, Guatavita, Iguaque, Suesca, Cucunubá y muchas más. En la Cordillera Central y en Sierra Nevada de Santa Marta existen varias pequeñas lagunas, en su mayoría de origen glacial.

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Las ciénagas son numerosas y se localizan principalmente en las márgenes de los ríos Magdalena, Atrato, Sinú, San Jorge, Cauca y Patía; entre ellas podemos nombrar la de Zapatosa, formada por el río Cesar, las de Chilloa, Sapayán, San Antonio y Simití, por el Magdalena. Sin embargo, la más grande de todas es la Ciénaga Grande de Santa Marta, formada por una antigua entrada al mar en el departamento del Magdalena. Dentro de este tipo de agua cabe mencionar los embalses construidos en los cursos de varios ríos como los de Tominé, Sisga y Neusa en Cundinamarca, Chivor y Guavio en Boyacá y Cundinamarca, los de Calima y Anchicayá en el Valle del Cauca, los de Guadalupe, Río Grande y Guatapé en Antioquia, el de Betania en el Huila y el de Prado en el Tolima. c) Aguas de escurrimiento: Se dividen en varias vertientes hidrográficas por la estructura orográfica del país. La dirección predominante de las cordilleras hacia el norte dirige en este sentido los principales ríos como el Magdalena, el Cauca y el Atrato. Los nudos y los macizos orográficos son los principales centros hidrográficos del país como el Macizo Colombiano, la Sierra Nevada de Santa Marta, el Macizo de Pasto, los nudos de Paramillo y Santurbán, el Páramo de Sumapaz y la Sierra Nevada del Cocuy. De esta forma se han delimitado cinco vertientes hidrográficas, determinadas por el sistema orográfico así: Caribe, Pacífico, Amazonas, Orinoco y Catatumbo (ver la figura 2.4 tomada de Gonzalez et al, 1989). - La vertiente del Caribe está formada por las hoyas hidrográficas de los cursos que vierten sus aguas en el mar Caribe. Tiene 435.000 km² y su principal río es el Magdalena que tiene entre sus afluentes a los ríos Cauca, Cesar y San Jorge. El Atrato tributa en el Golfo de Urabá y recibe aguas de numerosos ríos. Los ríos Sinú, Ranchería y otros, vierten sus aguas directamente en el mar Caribe. - En la vertiente del Pacífico los ríos se caracterizan porque un gran número de ellos son de corto recorrido pero de abundante caudal; comprende un área de unos 90.000 km² y los ríos más sobresalientes son el San Juan Patía, Baudó, Misa, Micay, Dagua, Guapi y Mataje. - La vertiente amazónica es la mayor del mundo y a Colombia le corresponden aproximadamente 332.000 km²; está conformada por las hoyas de las corrientes que dirigen sus aguas al Amazonas, como los ríos Putumayo, Caquetá, Vaupés, Guainía, Apaporis, Caguán, Yarí, etc. - La vertiente del Orinoco abarca un área de 263.000 km² del territorio Colombiano y comprende entre otras las hoyas de los ríos Arauca, Meta, Vichada, Guaviare, Ariari, Guayabero, Casanare, Tomo, Cusiana y Tuparro. - La vertiente del Catatumbo tributa sus aguas al lago de Maracaibo, tiene 18.500 km² en el país y sus principales ríos son el Catatumbo, Zulia, Sardinata, Tarra, Táchira, Cucutilla y el Río de Oro.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS d) Aguas subterráneas: Son abundantes en el país y constituyen una fuente local importante de agua para el consumo humano y de semovientes o el riego de campos agrícolas en muchas regiones del país. Los nacimientos de agua o "nacederos" han venido adquiriendo una importancia vital y se constituyen en la actualidad como una restricción seria en el desarrollo de proyectos de ingeniería, dentro de las consideraciones ambientales ligadas a la selección de ruta, el diseño civil, la construcción y operación de aquellos.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Una de sus formas de afloramiento son las llamadas fuentes minerales, que cuando tienen elevadas temperaturas reciben la denominación de termales o termominerales. Algunas de estas fuentes son aprovechadas para la explotación de sustancias minerales, pero su uso más común es el de balnearios. Se localizan principalmente en las cordilleras Central y Oriental, en el Macizo de Pasto, en el Chocó, en la Cordillera Occidental Antioqueña, y en Usiacurí en el Atlántico; las más abundantes corresponden a la Cordillera Oriental en los terrenos sedimentarios del Cretáceo. Entre las fuentes más conocidas están los termales de Paipa en Boyacá, las de Puracé en el Cauca, las del Nevado del Ruíz, las de Santa Rosa de Cabal y varias situadas en Cundinamarca, como las de Tocaima, Nilo, Tabio y Choachí. 2.4.1

Hoyas Hidrográficas

La región atravesada por el gasoducto comprende dos hoyas hidrográficas principales, con muy variados aspectos en relación con su tamaño y características. Ellas son la hoya del río Magdalena que colecta las aguas de los ríos que conforman la vertiente oriental de la Cordillera Central, y la del río Cauca que colecta las aguas de la vertiente occidental de dicha cordillera 2.4.1.1 Hoya del Río Magdalena Corresponde a la parte más baja, plana y ligeramente ondulada del departamento de Caldas y norte del Tolima en la cual tienen asiento las poblaciones de La Dorada y puerto de mayor. Cuenta con numerosos ríos y quebradas, todos afluentes de los cauces principales que llevan sus aguas al Magdalena; entre estos se destacan Gualí, Guarinó, Purnio La Miel y Samaná Sur. Todos estos cauces fluviales tienen sus fuentes en las altas cumbres o en las estribaciones de la Cordillera Central. Este origen da lugar a corrientes cuya longitud, caudal y aprovechamiento en general presentan diversidad de caracteres en la estructura física, humana y económica de la región. En el Departamento de Caldas la hoya hidrográfica del Magdalena abarca una superficie de 3.090 Km2, que representa el 43% del área total del departamento. El patrón o modelo hidrográfico de esta distribución, permite subdividirla en cuatro hoyas, teniendo en cuenta las divisorias de aguas, originadas por los distintos ramales montañosos desprendidos del eje principal. Estas son: a) b) c) d)

Hoya del Purnio - Doña Juana - Pontoná. Hoya del Río La Miel. Hoya del Guarinó. Hoya del Samaná Sur.

De éstas nos interesan (a) y (c). La hoya del Purnio, Doña Juana y Pontoná, tiene una extensión de 935 Km2, cubre el 13% de la superficie de esta sección del país y sus corrientes fluviales son de curso relativamente corto. El drenaje de la hoya puede considerarse como sub-paralelo con dirección sureste-noreste y tanto los ríos principales como las corrientes menores, directa o indirectamente depositan sus aguas al Río Magdalena. La hoya del Guarinó, cubre unos 625 Km2 que representan el 9% del área departamental. El Guarinó tiene sus cabeceras en las cumbres de la cordillera Central como se menciona en la sección siguiente.

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2.4.1.2 Hoya del Río Cauca Constituye la segunda y más importante cuenca fluvial del departamento. Este río entra al territorio caldense, propiamente dicho, después de servir, en una parte, de límite con Risaralda, antes de recibir como tributario al río San Francisco. En su transcurso a través del departamento de Caldas, recibe por la banda oriental, de sur a norte, las aguas cuyos orígenes se hallan en la vertiente occidental de la cordillera Central, destacándose entre otros los ríos San Francisco, Campoalegre, Chinchiná, Hondo, Pozo, Pácora y Arma. Por el occidente recibe las aguas del río Supía. Se determinaron así 6 cuencas tributarias: a) b) c) d) e) f)

Hoya del San Francisco - Campoalegre. Hoya del Chinchiná. Hoya del Tapias - Maiba - Pozo. Hoya del Risaralda. Hoya del Supía. Hoya del Arma.

Son de importancia para el estudio las dos primeras. De la Monografía del IGAC tomamos: "La hoya del San Francisco y Campoalegre tiene una extensión aproximada de 75 Km2 que corresponde al 1% del área del departamento de Caldas. Estos ríos cuyo curso superior lo desarrollan en territorio de Risaralda, tienen sus orígenes en la Cordillera Central, de donde descienden por terrenos pendientes, en principio, formados por rocas metamórficas en las que predominan los esquistos cloríticos y las micas." La hoya del Chinchiná con aproximadamente 1.065 Km2 representa el 15% del área del departamento. Drena zonas correspondientes a los municipios de Manizales, Chinchiná, Palestina y Neira. El río Chinchiná constituye el más importante afluente del Cauca por su margen derecha, dada la utilización que del mismo hace la CHEC para la generación de energía eléctrica, además de la utilidad propia para las distintas zonas que recorre hasta su desembocadura en el Cauca. La vertiente del Chinchiná recoge de la Cordillera Central por medio de quebradas, como las llamadas Montaño, Romeral, Frailes, Termales, Gallinazo, Guayabal y Manizales. Su principal afluente es el Río Claro que tiene sus orígenes en los deshielos del nevado del Cisne, y cuenta entre sus afluentes a las quebradas Molinos y Nereidas. Los valles del Chinchiná y sus afluentes son poco más o menos paralelos hasta llegar al meridiano de Manizales y por ello las tierras y altos que forman sus divisorias van orientados aproximadamente de este a oeste. Pero el Chinchiná, desde este punto, se dirige al sur para trazar un gran codo al unirse al Río Claro, tomar luego rumbo al norte y pasar al occidente de Manizales hasta su afluencia en el Cauca. El Río Otún nace en la parte alta de la Cordillera Central, en los flancos de los Nevados de Santa Isabel y Quindio y el Páramo de Santa Rosa en el sector Oriental del Departamento de Risaralda. Su carácter es torrencial con un caudal medio de unos 12.6 m3/s, pero se han registrado crecientes hasta de 250 m3/s. Después de un recorrido de 40 kilómetros este pasa por el tramo urbano de Pereira y Dosquebradas (Risaralda), ciudades localizadas 2800 metros más bajo topográficamente con respecto a los nacimientos del río. El área de la cuenca aguas arriba del tramo urbano de Pereira es de 340 kilómetros

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS cuadrados. En esta cuenca ocurren deslizamientos y crecientes con cierta regularidad, constituyéndose en una amenaza permanente para los habitantes de sus orillas y laderas. Según estudios de la CARDER, los volúmenes de masas de roca, suelo y agua almacenada en cada uno de los sitios críticos son del orden de 100.000 hasta 5.000.000 m3, los cuales forman la base para estimar la magnitud de los eventos de flujos o crecientes que pueden ser generados, y que en lo tocante al presente estudio, podrían afectar el cruce del Gasoducto. 2.4.2 Orografía El corredor atraviesa tres grandes regiones: el Valle del Magdalena, la Cordillera Central y al final el valle del Río Cauca (Figura 2.3). A continuación se presenta una breve descripción de ellas, tomada de la Monografía del Departamento de Caldas (IGAC, 1974) y de G. Paris Lozano (1946), Tolima, Tomo VII de la Geografía Económica de Colombia, Contraloría General de la República, Bogotá. 2.4.2.1 Valle del Magdalena Corresponde a esta región geográfica de los departamentos de Caldas y Tolima, la zona baja y ligeramente ondulada, bañada por el río Magdalena, conocida al sur con el nombre de Llanos del Tolima. Ocupa esta zona el área de transición al llegar aproximadamente a La Dorada, entre la parte selvática-húmeda al norte y la parte cultivada y de aprovechamiento general hacia el sur. 2.4.2.2 Cordillera Central La influencia de la cordillera Central sobre las tierras caldenses se manifiesta a partir del noroeste de los nevados de Santa Isabel y El Cisne, para encontrar luego el nevado del Ruiz. De este, y aún conservando gran altura, continúa hacia el norte hasta encontrar el páramo de Herveo o Aguacatal y deja en este trayecto, como hecho de singular importancia, la depresión de Letras a 3.600 m de altura, por donde pasa la carretera Honda-Manizales. De Aguacatal, continúa su curso pasando por la altiplanicie de Herveo a 3.300 m, para llegar al páramo de San Félix. De sur a norte se desprenden del cordón una serie de ramales o serranías que conforman claramente las vertientes occidental y oriental, sobre las cuales se han establecido los principales centros de poblamiento. Por el flanco oriental lanza al norte del Ruiz, un ramal que termina al norte de Mariquita y sobre el cual se hallan las poblaciones de Villahermosa y Fresno, en el departamento del Tolima. Hacia el norte proyecta otra serie de ramales hasta la región de Boquerón en la que, desviando hacia el sur, se encuentra la cuchilla de Luisa, que por la región de Manzanares tuerce al noroeste en dirección a La Dorada, forma de terrazas escalonadas. Entre los espolones que se desprenden de la cordillera hacia el valle del Magdalena, es importante el cordón de La Victoria, que en forma de gancho avanza hacia el noroeste encerrando el primer curso del río La Miel, principal afluente del Magdalena en esta zona. Por el flanco occidental, de sur a norte, el eje cordillerano proyecta los ramales sobre los cuales se halla localizada la ciudad de Manizales; estos forman un conjunto de montañas y serranías, que van

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS descendiendo hacia el occidente. Más hacia el norte se observan otra serie de serranías y cuchillas, siendo la más importante la de Aranzazu. Como alturas sobresalientes al norte del macizo volcánico, a partir de la Depresión de Letras, está en primer lugar el páramo de Herveo o Aguacatal, superior a los 3.600 m donde nace el río Guarinó que marca los límites entre Caldas y Tolima. Al lado del páramo de Herveo se extiende la mesa de Herveo, a más de 2.800 m de altura, muy poblada y bastante cultivada. "Pasado el Ruiz, la cordillera, en la cual no se encuentra ya más picos nevados, va descendiendo suavemente, hasta caer a la depresión de La Esperanza, por donde pasa la carretera que baja de Manizales al río Magdalena y donde ésta cruza la rama meridional del camino de herradura que va de Herveo a Manizales y que bifurcado en Cajones, más acá de la línea divisoria de los dos Departamentos, vuelve a ser uno solo al otro lado de la cordillera, en el Alto del Perro. En esas faldas nacen los ríos Cajones y Aguacatal, tributarios del Gualí, en medio de los cuales se yergue la cuchilla donde está la población de Herveo. Después de aquella depresión, la cordillera gana de nuevo altura y viene el tramo conocido con el nombre de Páramo de Aguacatal, donde están los nacimientos del río Perrillo, término del Departamento por aquellos lados. Más allá del Perrillo, y más allá de las escarpadas y rocosas cumbres de La Moravia, en territorio de Caldas, municipio de Marulanda, entre los páramos de Aguacatal y de San Félix, se halla la verdadera Mesa de Herveo, que nada tiene de nevado. Es un espléndido altiplano, de 2.800 metros de altura, y en él están los nacimientos del río Guarinó. Esta mesa es uno de los territorios más fértiles que ofrece la Cordillera Central y en ella hay cosa de cinco mil fanegadas en cultivos de papa y de maíz y potreros de raygrass, orchoro y trébol". El Ruiz, en estas condiciones, forma un gran sistema hidrográfico, dada su extensión y volumen. De norte a sur recoge una cantidad de corrientes formadoras de los ríos Gualí, Azufrado, Lagunillas y Recto por la ladera oriental; por el occidente se destacan como principales los ríos Molinos y Claro. Entre estas corrientes se extienden serranías en forma irregular y muy cercanas que las obligan a labrar sus cursos encajonados y profundos, como ríos transversales de erosión. 2.4.2.3 El valle y el cañón del Cauca: El valle propiamente dicho, en lo que al departamento corresponde, es prácticamente insignificante, pues el acercamiento de las formaciones orogénicas pertenecientes a las cordilleras Central y Occidental, es tan notable en territorio caldense, que han determinado el cañón del río Cauca, bastante angosto y profundo, especialmente hacia el norte, motivado por el levantamiento del macizo de Los Mellizos, cuyas bases estrechan aún más la cuenca del río. Este cañón recorre el departamento de sur a norte, y le sirve en parte de límite natural con el departamento de Risaralda y en otras como cauce fluvial netamente caldense. 2.5

Clima y sus variaciones regionales y locales

Según Gonzalez, et al, 1989, el clima en Colombia está determinado principalmente por la localización de la totalidad de su territorio dentro de la franja de desplazamientos de la zona de convergencia intertropical (ZCIT). Hacia finales de abril, la ZCIT alcanza los 4°N desde el sur. Los vientos provenientes del cinturón de

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS altas presiones del Caribe, que todavía penetran bastante en el territorio, se encuentran con el aire Ecuatorial marítimo que avanza del SO, lo cual provoca fuertes lluvias especialmente en la vertiente del Pacífico. Hacia julio-agosto la ZCIT ha alcanzado hacia el Norte trayendo consigo el tiempo ciclónico, mientras el Sur del país queda bajo la influencia de las altas presiones australes y bajo un régimen de tiempo anticiclónico relativamente seco. A partir de septiembre, la ZCIT se desplaza hacia el Sur y alcanza la zona central del país en los meses de octubre y noviembre, produciendo el período más lluvioso; en su avance llega al sur del país en noviembre y diciembre y desplaza la zona de altas presiones causantes del tiempo anticiclónico seco de diciembre a abril. En cuanto a las condiciones macroclimáticas en las áreas marítimas del país se puede decir lo siguiente: -

El Caribe presenta un clima típico de bajas latitudes, controlado por los vientos Alisios provenientes de los núcleos de alta presión subtropical. Los climas tropicales están influidos en mayor o menor grado por la ZCIT; sus migraciones latitudinales son acompañadas por cambios estacionales que influyen en el régimen de vientos, la nubosidad y la precipitación. Las condiciones climáticas en áreas costeras y marinas del Caribe Colombiano se pueden representar como temporadas de mayor o menor influencia de los Alisios: así, son meses de Alisios dominantes de Diciembre a Marzo y también Mayo, mientras que los meses de calma o bajas presiones son los de Abril y de Junio a Noviembre.

- La región del Pacífico Colombino se caracteriza por la confluencia de aguas de diverso origen: la extensión de la corriente del Perú, la corriente Ecuatorial Sur y la corriente Ecuatorial. La precipitación en cada lugar de Colombia está determinada por la situación de la mayor parte del país al norte del Ecuador climático, así como también por la temperatura, vientos, altitud, configuración del relieve, etc. En el territorio Colombiano el régimen pluviométrico es muy variado, observándose en la Guajira promedios anuales de 300 mm y en las selvas del Chocó valores de 12.000 mm. En las figuras 2.4 y 2.5 (IGAC, 1992) se presenta el mapa pluviométrico y la clasificación climática del país. El régimen de temperaturas del país está caracterizado por una variación estrecha de las temperaturas medias mensuales respecto de la temperatura media anual; de esta suerte la diferencia entre el mes más frío y el más cálido del año es menor que entre la hora más fría y la más cálida del día; el factor de variación más importante de la temperatura será de tipo estacional a lo largo del gradiente altitudinal, por lo cual se puede establecer una zonificación general del país de acuerdo a pisos térmicos (ver la figura 2.6 tomada de IGAC, 1992). 2.5.1 Pluviosidad: En la vertiente oriental de la Cordillera Central se presentan los máximos de precipitación en los meses

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS de abril y mayo con más de 300 mm en cada mes y en octubre y noviembre con alrededor de 400 mm por mes. En cuanto al valle del río Magdalena, la precipitación media anual es de 1.880 mm; se registran los máximos en abril y mayo para el primer ciclo y en septiembre, octubre y noviembre para el segundo. La precipitación en el mes de mayo, es de 255 mm y equivale a un invierno moderado. En el mes de octubre se presenta el segundo invierno del año, con 345 mm. Aquí la precipitación y la humedad relativa aumentan, con un descenso leve de las temperaturas. Los períodos secos corresponden, el primero a los meses de enero y febrero y parte de marzo, con precipitación promedia mensual de 50 mm y el segundo al mes de julio con 80 mm. Respecto a la vertiente occidental de la Cordillera, se observan períodos de precipitación similares a los de la oriental, aunque la cantidad de lluvia es menor. Los datos registrados en Manizales y otras ciudades, dan un promedio de 1.945.8 mm. En esta misma vertiente y sobre el extremo sur del departamento se presentan registros mayores de 2.300 mm como se encuentra en Chinchiná (2.511 mm), Palestina (2.311 mm) y Santa Rosa de Cabal en el Departamento de Risaralda con 2.893 mm. En el cañón del Río Cauca, con influencia directa de la zona intertropical de convergencia (ITC) se determinan dos temporadas más o menos definidas de precipitación, aun cuando llueve todo el año. En general, estas temporadas corresponden, la primera a los meses de marzo, abril, mayo y junio y la segunda, de agosto a diciembre.

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2.6

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2.5.2 Caracterización climática de la Cordillera Central: Del "Estudio de la Subcuenca del Río Chinchiná: Hidrología, Climatología y Sedimentología", realizado para CRAMSA por SODEIC Ltda., Junio de 1988, extractamos la siguiente información que condensa lo necesario para el estudio del corredor del Gasoducto Mariquita - Cali: 2.5.2.1 Páramo Corresponde a una faja estrecha y larga que se extiende en dirección norte - sur. Su caracterización climática es la siguiente: - La precipitación media anual va de 1800 a 2200 mm en la mayor parte de este territorio. Solo en una pequeña extensión de su extremo sur se eleva un poco por encima de los 2.800 mm. El patrón de distribución intraanual es bimodal con máximos en octubre, mayo, noviembre y abril, y con mínimos en enero, febrero, diciembre, julio y agosto. Los restantes meses son de transición. La intensidad de las precipitaciones aumenta con relación a lo registrado en la zona, pero aún se consideran bajas. La mayor registrada en la Estación Climatológica Ordinaria (CO) de La Esperanza es de 38.5 mm en 24 horas. - La temperatura media en el páramo varía entre los 5o C y los 11o C, en tanto que las mínimas absolutas están todas por debajo de 0o C. Esto último significa que esta zona es afectada por el fenómeno de las heladas con incidencia en la agricultura. Por su parte, las máximas absolutas solo llegan hasta unos 24o C. - La humedad relativa va de 90 % a los 2900 msnm hasta un valor comprendido entre 50 % y 60 %, aproximadamente. - La evapotranspiración potencial anual media oscila entre 625 mm y 470 mm. 2.5.2.2 Zona Fría También se trata de una faja larga y relativamente estrecha orientada de sur-suroeste a norte - nordeste. En su límite inferior se encuentra el casco urbano de Manizales. Las características climáticas de esta zona se exponen a continuación: - La precipitación total anual media para el período 1.964 a 1.985 varía entre 1600 mm en los alrededores del aeropuerto de La Nubia hasta valores superiores a los 3000 mm en la cuenca alta del río San Eugenio, en el extremo sur de la zona. − En esta zona la intensidad de las precipitaciones es superior a la registrada en las zonas nival y de páramo. En la estación C.O. de la Facultad de Agronomía, en Manizales, se han registrado hasta 119 mm en 24 horas. - La temperatura media en esta zona va de 17o C a los 2000 msnm hasta los 11o C a los 2900 msnm. Las mínimas absolutas van desde 3.4o C hasta los 0o C, aproximadamente, a los 2900 msnm. Las máximas absolutas llegan hasta los 30.5 o C.

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- La humedad relativa media oscila entre 75 % y 90 %. - La evapotranspiración potencial anual va de 625 mm hasta 765 mm. 2.5.2.3 Zona Media Es la mayor de todas y comprende la inmensa mayoría del territorio dedicado al cultivo del café. Además, en ellas se encuentran los centros urbanos de Villamaría, Chinchiná y Palestina. Los rasgos climáticos se pueden resumir de la siguiente manera: - La precipitación total anual, calculada para el período 1964 a 1985, va desde 2000 mm hasta un poco más de 3600 mm en la cuenca superior del río Campoalegre (río San Eugenio). - El comportamiento intraanual de la precipitación es de carácter bimodal con máximos en octubre, mayo, abril y noviembre; los mínimos se presentan en julio, enero, febrero y diciembre. Los meses restantes son de transición. - En esta zona se presentan las mayores intensidades del territorio bajo estudio. En la estación Climatológica Principal (CP) de Cenicafé - Chinchiná se han registrado valores hasta de 152.3 mm por día. - La temperatura media del aire va de 17o C hasta 23o C. La mínima absoluta oscila entre 3.4o C y 7.7o C. Las máximas absolutas van hasta 37.5o C. - La humedad relativa media está entre 75 % y 78 %. - La evapotranspiración potencial anual va de 760 mm a 1100 mm. 2.5.2.4 Zona baja Es la más pequeña de todas y se encuentra a lo largo del río Cauca y de los tramos inferiores de los ríos San Francisco, Campoalegre, Chinchiná y Llano Grande. Sus características climáticas son las siguientes: - La precipitación total anual varía entre 2200 mm y 2400 mm. Su comportamiento intraanual es de carácter bimodal con máximos en mayo, abril, octubre y junio; los mínimos se registran en enero, febrero y diciembre. Los meses restantes son de transición. - La zona presenta altas intensidades de precipitación, como las registradas en la Estación Pluviometría de La Esmeralda, que ascienden hasta 144.0 mm por día. - La temperatura media varía entre 23o C y 23.5o C. Los mínimos absolutos están entre 7.5o C y 8.0o C. Los valores absolutos van de 37.5o C a 38o C. - La humedad relativa está entre 70 % y 75 %.

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- La evapotranspiración potencial está entre 1100 mm y 1200 mm. 2.2.5.3 Vientos Resulta de especial importancia conocer algo sobre las tendencias predominantes en la dirección y movimiento de los vientos, debido no sólo a su influencia sobre otras características climáticas, sino al transporte de cenizas y gases expelidos por el Volcán Nevado del Ruiz. Al respecto encontramos lo siguiente en la Monografía de Caldas del IGAC: "Otro factor que incide dentro del comportamiento general del clima es el sistema imperante de movimiento diurno y nocturno del aire que es de carácter local y convectivo. Según el gráfico explicativo de este fenómeno", (Figura 2.7), "durante las horas del día el aire caliente sube hacia la montaña produciéndose en las horas noturnas el fenómeno inverso, esto es que el aire frío desciende hacia el valle. También se puede observar que las corrientes de humedad que suben son las que determinan la condensación y ésta a su vez el régimen pluviométrico. De acuerdo con los datos registrados en las diferentes estaciones se puede ver que las lluvias son de más de 3.000 mm anuales en la cordillera, disminuyendo luego sobre los páramos".

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FIGURA 2.7 - CIRCULACION TERMICA 2.6

Ecología

2.6.1 Consideraciones generales Gonzalez, et al, 1989, establecen que los complejos y fenómenos geológico-históricos que han configurado al continente se manifiestan en el territorio colombiano por la presencia de una amplia variedad de regiones biogeográficas, con elementos faunísticos y florísticos representativos tanto del área Suramericana como Centroamericana. (Ver la figura 2.8).

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A partir de estudios se ha llegado a determinar que entre el 50 y el 80% de las especies vivientes se encuentra en los territorios de 6 a 12 países tropicales; de éstos los seis primeros han sido denominados como los países de la megadiversidad y son Brasil, Colombia, México, Zaire, Madagascar e Indonesia. La diversidad biológica en Colombia ha sido estimada en cerca del 10% de las especies existentes en el mundo. La distribución actual de la flora y la fauna en el territorio colombiano se debe a tres factores principales: la orogénesis andina, los cambios climáticos producidos por las glaciaciones del Pleistoceno y la posición geográfica del país como paso obligado entre Norte y Sur América una vez formado el itsmo de Panamá. Como consecuencia de esta distribución se han delimitado las provincias biogeográficas del país que se describen en forma breve a continuación. - Provincia Caribe Corresponde a la zona de baja precipitación que bordea dicho mar, su caracterización es más climática que biológica, pues presenta gran afinidad con los valles secos de la región Andina. La Sierra Nevada es un macizo aislado al interior de esta región seca y baja, es rica en endemismos y carece de elementos andinos como los robles y los osos de anteojos. Su gran altura (5.700 m) permite que tenga todos los pisos térmicos del país. Al extremo oriental se encuentra la península de la Guajira que sin ser realmente un desierto, es la mayor región xerofítica de Colombia. - Provincia Andina Si bien sus piedemontes son zonas de transición hacia las regiones adyacentes, las zona altas y los valles interandinos presentan un alto número de endemismos y características propias de otras regiones o franjas altitudinales. Los valles interandinos aparte de numerosos endemismos, poseen elementos comunes con las provincias Chocoana y Caribe, y carecen de muchos comunes con la Amazonia y Orinoquia. - Provincia Chocoana Es la más húmeda de todas las provincias del país y una de las más húmedas del mundo, con precipitaciones promedio por encima de 7000 mm anuales. En general se le considera como un extenso refugio selvático durante los períodos secos del Pleistoceno y lugar de origen de numerosas especies de plantas y animales. Curiosamente algunas de estas plantas se encuentran en lugares distantes dentro de la Amazonía. De todas las regiones del país es la más pobre en especies de peces dulceacuícolas primarios, en cambio su flora sólo es comparable en variedad a la de la Amazonia que ocupa una área casi 100 veces mayor. - Orinoquia Presenta gran afinidad con la Amazonia, aunque se diferencia por predominar allí las sabanas

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS herbáceas y por una disminución en el número total de especies florísticas y faunísticas, más marcada en las sabanas que en las selvas del piedemonte y la zona de transición al sur del río Guaviare. En la Sierra de la Macarena confluyen elementos tanto de estas dos regiones como de la Andina; esta Sierra es considerada por algunos como el Tepuy (monte isla) más occidental. - Amazonia Puede subdividirse en dos regiones: La primera al sur del río Caquetá y a lo largo del piedemonte; es la selva sobre las colinas y vegas aluviales de ríos blancos provenientes de los Andes, con enorme variedad florística y a menudo árboles de gran porte. La segunda crece sobre la saliente rocosa que separa la Amazonía de la Orinoquía; es la selva esclerófila de la Guyana, de ríos negros. Los árboles allí son de poco diámetro y altura. Existen grandes arenales sobre los cuales crece vegetación raquítica arbustiva y herbácea. 2.6.2 Ecología del corredor del gasoducto A lo largo del corredor estudiado, entre La Dorada y Cartago, se encuentran nueve diferentes tipos de asociaciones vegetales, las cuales son el resultado directo de la correlación entre los factores físicos de la posición altitudinal, la condición topográfica y el orígen geológico de los suelos que los soportan. Estas comunidades vegetales definidas se caracterizan por presentar condiciones de humedad características, edafología propia y por su composición florística constante. Las comunidades vegetales por ende presentan características particulares en cuanto a su origen, sus caracteres cualitativos y cuantitativos y a la forma como ellas vienen desarrollándose. Si tenemos en cuenta la clasifiación establecida por L. Holdridge, se encuentran a lo largo del corredor, las siguientes formaciones vegetales: 1- Bosque seco tropical: Abarca desde el municipio de La Dorada hasta aproximadamente el K 45 del recorrido, en el sector del Edén. 2- Bosque húmedo tropical: Se inicia en el sector del Edén hasta proximidades del K 65. 3- Bosque húmedo premontano: Va desde el K 65 hasta el sector comprendido en el K 75. 4- Bosque húmedo Montano Bajo: Abarca desde el K75 hasta el K 105. 5- Bosque húmedo Montano: Corresponde al sector comprendido entre el K 105 y el K 125. 6- Bosque húmedo Montano Bajo: Se inicia aproximadamente en el K 125 y va hasta el sector próximo al K 140.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 7- Bosque húmedo Premontano: Desde el K 140 hasta aproximadamente el K 170. 8- Bosque húmedo tropical: Corresponde a una zona transicional que se inicia con el K 170 y termina alrededor del K 190.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 9- Bosque seco tropical: Se inicia en el K 190 y continúa hasta el final del recorrido del Oleoducto (k209). Como se manifestó anteriormente cada una de estas diferentes formaciones vegetales ostenta caracteres muy particulares que deben ser tenidos en cuenta pero un mejor mantenimiento del gasoducto. En los Planos No. 1 y 2 se incluye la localización de las formaciones. A continuación se hará una descripción detallada de cada una de ellas. 2.6.2.1 Formación vegetal número 1 El carácter climático más importante en esta región del Bosque seco tropical radica en la deficiencia de humedad que se presenta durante el año, ya que la cantidad de agua que entra al sistema por medio de la lluvia es menor que la cantidad de agua que puede ser evapotranspirada, originándose de esta manera una deficiencia en agua que de acuerdo con el régimen de precipitación anual puede ser notoria o poco severa. El alto valor en la evapotranspiración se debe a la acción hidrófila de los vientos secos que se desplazan a lo largo de los valles longitudinales del Río Magdalena; es pues en este caso, el factor topográfico el que está definiendo la condición climática. De otra parte el factor edáfico, por su origen coluvio-aluvial, se manifiesta en suelos muy superficiales, con escasa o completa carencia de materia orgánica, con alta pedregosidad. El perfil del suelo se caracteriza porque en la mayoría de los casos carece del primer horizonte; hay un segundo horizonte de color pardo-amarillento o rojizo, con drenaje externo rápido, interno medio, estructura en bloques columnares, fácilmente erosivo, textura franco arcillosa, escaso en macrorgánismos y raicillas, límite gradual. El tercer horizonte es de color pardo amarillento a pardo amarillento oscuro, con manchas rojas o rojo oscuro, textura franco arcillosa, drenaje externo e interno lento, raicillas y macroorgánismos escasos. En algunas zonas se encuentran parches salinos que son el resultado del drenaje deficiente. Por ser esta zona una de las mejores para el desarrollo de labores agropecuarias, especialmente la ganadería, la vegetación arbórea ha ha desaparecido casi por completo, para dar campo a los pastizales y cultivos. Gran parte del área se encuentra sembrada con pastos como el guinea (Pannicum maximum), Yaguará (Hiparrenia rufa), pará (Passicrem (Pannicum purpurascens) Brachiaria (Urochloa decumbens), en asociación con muestras gramíneas espontáneas como el cola de zorro (Axonopus aureus), paja de Sabana (Paspalum plicatum) y Churrasco (Axonopus capilaris) entre otros. En algunos potreros donde no se realiza un control de malezas, la vegetación secundaria ha logrado desarrollarse creando de esta manera parches de vegetación, (matas de monte) donde sobresale el guácimo (Guazuma ulmifolia), el tigrillo (Astronium graveolens, Zurrumbo (Tresma mucronata), yarumo (Cecropia sp), el caucho (Ficus tolimensis), el drago (Croton leptostachys, el chitató (Mutingia o calubura),, el balso (Ochroama lagopus) y el pelá (Prosopis juliflora) entre otros. Entre el K 6 y el 7 al igual que en el K 5 de este sector se presenta una erosión de tipo laminar que ha originado cárcavas, como resultado de la estructura del horizonte B del suelo. Se recomienda detener el avance de las cárcavas, colocando trinchos y evitando la presencia de suelos desnudos, revegetalizándolos con la siembra de mezcla de semillas de leguminosas (amor seco), Centrosema angustifolium, Stylosanthes spp) y gramíneas como Braquiaria. La siembra de estas semillas puede hacerse al voleo y previo a ello se recomienda la fertilización con abono de tipo 6-12-6 y calfos. También podrían utilizarse cespedones de gramíneas como es el caso de la cola de zorro o la paja de sabana que se mencionaron antes; estos cespedones deben colocarse a una distancia de 30 cm entre si, previa

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS la fertilización del sitio. 2.6.2.2 Formación vegetal número 2 Se presenta esta formación como resultado del cambio del factor evapotranspiración, al ser menor la influencia de los vientos secos del Magdalena; se desarrolla sobre el costado oriental de la Cordillera Central. La disminución en la cantidad de agua evapotranspirada va a manifestarse en una vegetación diferente que a su vez va a tener influencia directa sobre el tipo de suelo y las relaciones hídricas del sector. Los suelos de esta formación se caracterizan por presentar una erosión hídrica laminar moderada, de poca profundidad efectiva; el drenaje externo es rápido, el interno es lento y el natural bien drenado. Se encuentra un primer horizonte de hasta 15 cm de espesor de color pardo oscuro en húmedo, textura franco arenosa, estructura migajosa, consistencia en húmedo muy friable, macroorganismos abundantes, raices abundantes, ácido. Se presenta un segundo horizonte de 10-20 cm de espesor de color pardo-amarillento en húmedo, textura arcillosa gravillosa, estructura en bloques angulares, raices regulares finas, abundantes macroorganismos, ácido, y por último un tercer horizonte de color rojo-amarillento en húmedo, manchado, de textura arcillosa, estructura en bloques subangulares, macroorganismos y raices escasas, ácido. Como resultado de la variación en las condiciones de humedad y tipos de este suelo, la mayor parte de este sector se encuentra dedicado a las labores agrícolas, especialmente de cultivos anuales como es el caso de la soya. La vegetación natural se encuentra representada por bosques de galería que se desarrollan a lo largo de las quebradas y ríos que pasan por el sector. Estos bosques se caracterizan por el desarrollo de árboles de grandes portes y con amplia capacidad de cobertura como es el caso del caracolí (Anacardium excelsum) el cedrillo mestizo (Machaerium' capote), samán (Pseudosamanea guachapele), caucho ( Ficus toliemensis), hobo ( Spondias mombin), guayacán (Tabebuia pentaphylá), algarrobo ( Hymenea courbaril), palma de corozo Acrocomia antioquensis), ceibas (Ceiba pentandra), palma de vino (Schelea byturacea), cedro ( Cedrela odorata), dinde (Clorophora tinctoria), entre los más notorios. En el K 33 sobre la margen izquierda del Río Guarinó, se presenta una fuerte invasión del río, que debiera ser detenida con la implantación de una barrera física y a continuación de las obras de ingeniería, la implantación de árboles nativos como los ya mencionados, los cuales deben tener una altura mínima de 1.20 m sembrados en tres bolillo, a una distancia de 1.5 m, hasta conformar cuatro pilas. Se recomienda en lo posible que la siembra sea multiespecífica para impulsar así la competencia interespecífica de tal forma que se produzca un fuerte anclaje del suelo, el cual vendría dado por las diferencias en el desarrollo radical de las diferentes especies de árboles. En el sector K 30-31 después de la eliminación del exceso de agua, también se recomienda la siembra de árboles en el sistema de tres bolillo. Además de las especies antes citadas se recomienda el guayacán carrapo, carreto (Aspidosperma dugandii), gualanday (Jacaranda caucana), alancidos (Terminalia catapa) y chochos ( Erytrina glauca). En este caso como el anterior no es necesaria la fertilización. 2.6.2.3 Formación vegetal número 3

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS La sombra pluviométrica originada por la Cordillera Central ocasiona que en este sector el agua deje de actuar como factor limitante en el desarrollo del suelo y la vegetación. En est formación se podría decir que la temperatura permanece constante a lo largo del año y sus variaciones mensuales y anuales son pocas. Los suelos de origen volcánico, se caracterizan por su buen drenaje tanto interno como externo, su alto contenido de materia orgánica, por su estructura de tipo migajoso y por ser profundos. Se encuentra un primer horizonte que puede llegar hasta 50 cm de profundidad, de color marrón amarillento, de textura franco amarilloso, drenaje externo muy bueno, drenaje interno muy bueno, estructura migajosa, erosión laminar suave; permeabilidad muy buena, raices y macroorganismos abundantes, ácido. El segundo horizonte es de color marrón amarillento moderado en húmedo, textura franco arcillosa, de estructura blocosa, consistencia friable, capacidad de retención baja, macroorganismos escasos, raices abundantes, permeabilidad muy buena, ácido. Existe un tercer horizonte no claramente definido de color marrón amarillento moderado, textura franco arcillosa, estructura migajosa, consistencia friable, baja capacidad de retención de agua, ácido. Por las condiciones climáticas, altitudinales y edáficas se desarrolla en este sector otro de los cinturones cafetaleros de Colombia. Estos terrenos se encuentran explotados desde hace mucho tiempo, la vegetación original ha sido eliminada y sólo se conservan algunos bosques de galerías en los cuales son notorias las guaduas (Guadua angustifolia), los carboneros (Albizia carbonaria), el chagualo (Rapanea guianensis), noro (Byrsonima cumingana), cedrillo (Guarea tricophylla), los chochos (Erytrina rubrinervia), guamos (Inga spp), punta de lanza (Vismia sp.), yarumo (Cecropia alba y C. telealba), tunos (Miconia), guayabos Psidium), cañabrava (Gynerium sagitatum) y gran cantidad de arbustos de familias Melastomataceae y Solanaceae. Si bien es cierto que los suelos de este sector presentan una erosión laminar moderada, esta puede acelerarse cuando se dejan al descubierto, como ocurre en el sector cercano al municipio de Fresno. Se recomienda en esta caso la implantación de una cobertura vegetal que puede lograrse con la siembra de cespedones de pasto guatemala o pará, haciendo previamente una fertilización con úrea. 2.6.2.4 Formación vegetal número 4 La situación topográfica y altitudinal de este sector se manifiesta como una zona de condensación de nieblas, haciendo que durante algunas horas del día esta región permanezca nublada. La gran condensación que se registra permite que el sistema ecológico reciba un gran aporte de agua, el cual no es capaz de evepotranspirar, originándose de esta manera gran cantidad de nacimientos de quebradas y nacederos. Los suelos se caracterizan por ser altamente productivos, por su alto contenido de materia orgánica y por las deficiencias en el drenaje externo e interno, ocasionando en ciertos sectores la presencia de grandes charcos con alto poder de infiltración. En el perfil del suelo encontramos que los dos o tres primeros horizontes del suelo corresponden a horizontes con alto contenido de materia orgánica. El primero es de color pardo oscuro a gris oscuro, profundidad hasta de 0.35 m, textura franco-arenosa que varía hasta textura franco-arcillosa dependiendo de la condición local; la estructura es variable desde granular hasta columnar, permeabilidad moderada a muy rápida, abundancia de macroorganismos y raices, ácido. El segundo horizonte de color negro o gris oscuro en húmedo, en ciertos sectores está ausente; de textura

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS franco-arcillosa, estructura blocosa, baja condición de permeabilidad, alto contenido de materia orgánica por el proceso de podzolización, ácido. A continuación se encuentra un horizonte pobre en materia orgánica de color pardo amarillento a pardo rojizo, textura franco-arcilloso, estructura prismática, macroorganismos y raices escasas, fuertemente manchado por la deficiencia de permeabilidad, y por último un horizonte de color pardo rojizo de textura franco-arenosa a muy fina, con manchas amarillas y pardo amarillentas, estructura prismática, ácido. La mayor parte de este sector se encuentra dedicada a las labores agropecuarias y la vegetación natural ha sido eliminada para dar lugar al establecimiento de potreros de pasto quicuyo y falsa posa. En varios sectores donde la topografía es muy quebrada y las pendientes son altas, se desarrollan algunas manchas homógenas de vegetación dominadas por árboles de poca altura, de copas redondeadas donde hay abundancia de salvio negro(Cordia salviaefolia) , cedro (Cedrela montana), aliso (Alnus jorullensls), gague (Clusia sp), chagualo (Rapaneao ferruginea), tunos (Miconia spp), mano de oso (Oreopanax argentatus), trompeto (Bocconia frutescens), duraznillo (Abatia verbasciflora), encenillo (Weinmannia tomentosa), Sangregao (Croton funckianus), laurel de cera (Myrica policarpica), caucho (ficus candamarcensis), y Freziera sp. Existen también algunos sectores dedicados a la explotación de árboles maderables con especialidad de pinos, eucaliptos y cipreses. En ciertos sectores donde se ha eliminado la cobertura vegetal del suelo como el área de los K 82 y 85, se presenta una fuerte remoción en masa donde se hace necesaria la arborización con especies nativas, especialmente con amarillo, aliso, mano de oro, rinón y sangregao. Estos árboles deben sembrarse a una distancia de 1.5 m con sistema de tres bolillo, hasta una proximidad de 2 m del borde del talud. En esta área se recomienda la siembra de especies herbáceas de gran capacidad de enraizamiento como lo es la caña brava, pasto imperial, pasto quicuyo y nobleza de cafetal, especies herbáceas que deben ser sembradas en cespedones y no requieren de fertilización previa. 2.6.2.5 Formación vegetal número 5 Esta formación vegetal se desarrolla en la región con mayor altitud en el recorrido del gasoducto. Corresponde a la región del páramo frecuentemente nublado con altos valores de humedad relativa, temperatura promedio anual baja y altas precipitaciones. Por ende en esta región se presenta exceso de aguas siendo mayor este factor en el costado oriental que en el costado occidental de la cordillera. Los suelos de esta formación se caracterizan por su alto contenido de materia orgánica, muy ácidos, muy pobres en fósforo asimilable por las plantas, con altos contenidos de aluminio intercambiable. Como resultado de la presencia de crestas de gelifracción y de estratos rocosos cerca de la superficie, estos suelos carecen de profundidad efectiva en la mayoría de los casos. En cimas y laderas, los diversos materiales permiten la formación de suelos más profundos; en las depresiones se hallan suelos orgánicos caracterizados por su diferente grado de alteración. En cuanto al perfil del suelo, se encuentra un primer horizonte de textura franco-arenosa, color negro en húmedo, estructura migajosa, consistencia friable, permeabilidad buena. La retención de humedad es alta, característica que se acentúa más en los suelos orgánicos que en los minerales; hay macroorganismos y raices abundantes contenido de materia orgánica, abundante ácido; un segundo horizonte también de tipo orgánico presenta textura franco-arcillosa, color negro, estructura fragmentaria, consistencia friable, permeabilidad regular y retención de agua alta, macroorganismos y raices

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS abundantes, alto contenido de materia orgánica, ácido; a continuación un tercer horizonte de color marrón oscuro, textura franco-arcillosa, estructura prismática y permeabilidad regular, alta retención de agua, macroorganismos escasos, raices abundantes, bajo contenido de materia orgánica, ácido y por último un horizonte de material parental de color marrón gris oscuro de textura arcillo-limoso. La vegetación natural en algunos sectores ha sido eliminada por completo, para el desarrollo de labores agropecuarias, como el cultivo de papa y el establecimiento de potreros de pasto quicuyo y otros pastos nativos. en otros sectores es donde se encuentran algunos relictos, puede observarse la presencia de dos flancos diferentes: El flanco oriental recibe las masas de aire provenientes del sureste cargadas de humedad que encuentran obstáculo de la cordillera, ascienden, pierden temperatura y descargan la humedad con una consecuente exuberancia de la vegetación. Al continuar las masas de aire por el flanco occidental toman la poca humedad, hacen más seca esta vertiente con la presencia de vegetación menos exuberante, pero a su vez permite un mayor crecimiento en longitud de las comunidades vegetales. La vegetación natural se caracteriza por ser achaparrada, copas irregulares en la mayoría de los casos de tipo arbustivo. Entre las especies más comunes se encuentra el encenillo (Weinmannia tomentosa), el colorado (Polylepis sp), garrochos (Viburnum tinoides, pegamoscos (Befaria sp. ), agraz (Vaccinium prostrata), Budleia chimborensis), el tibar (Escallonia vaccinioides- y E. tibar), el raque (Vallea stipularis) té de Bogotá (Symplocos teiformis), sietecueros (Tibouchina grossa), Uva camarona (Macleania rupestris), tagua (gaidendron punctatum), tunos (Miconia ligustrina), acompañados de asociaciones de Arcytophytlum nitidum, Bucquetia glutinosa y la graminea Calamaagrostis effusa y asociaciones de Arcytophyllum nitidum - Gunnera bogotensis , Diplostephium phylicoides y las numerosas especies del género Hypericum; hacia los sectores más elevados se presenta abundancia de las gramineas Calamagrostis effusus paja de páramo), Swalenochloa aphanoidesl (paja), Festuca oleracea (pasto de olor), Sporobolus poiretii (paja negra) y Cortaderia sp (cortadera), asociados con especias del género Espeletia (frailejones), algunas de Pernettya prostrata y Vaccinium floribundum (agraz). En algunos sectores donde se presentan aguas estacadas como resultado de las características del suelo, son notorias las asociaciones de Swalenochloa con Sphagnum y Breutelia, acompañadas por algunos individuos de Eryngium humile, Jensenia erythropus y especies del género Hypericum. Como resultado de la diferencia de humedad en los flancos cordilleranos, son notorios en el costado occidental la presencia de grandes bosques tanto naturales como artificiales. Dentro de los últumos son abundantes los bosques de pinos, cipreses, eucaliptus y alisos. Como recomendación para los problemas que se presentan en el K 103 y 104, se establece la eliminación de escombros, la fabricación de trinchos que impidan el desplazamiento de las cárcavas de erosión que se están formando y la siembra de cespedones de paja de páramo (Calamagrostis sp.), paja Swalenochloa sp), paja negra (Sporobolus sp, al igual que la siembra de arbustos nativos como siete cueros, raque, Buddleia sp, agraz y uva camarona. Anterior a la siembra se recomienda el encalamiento de los suelos en proporción de un metro cúbico por 100 m3 de suelo; después de la siembra se recomienda la fertilización con abono del tipo 6-12-12. En cuanto al K 110 + 204, se recomienda la arborización del sector con especies nativas como tagua, arboloco, tuno, siete cueros, duraznillo, tibar, colorado y agraz, que serían sembrados a distancia de un metro y en el sistema de tres bolillo. Estos árboles deberían presentar alturas superiores a un metro y antes de la siembra se recomienda la fertilización con abono 6-12-12 y calfos.

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2.6.2.6 Formación vegetal número 6 Se repite esta formación en el costado occidental de la cordillera con características climáticas, edáficas y de vegetación diferentes a las presentes en el costado oriental. En cuanto al clima, la cantidad en las precipitaciones y la humedad relativa son un poco más bajas, con variación anual dependiendo de la época del año. Se diferencian dos períodos de lluvia y dos períodos secos. En cuanto a lluvias el período comprendido entre los meses de Abril, Mayo y Junio es el de mayor valor y en cuanto a períodos secos el más intenso corresponde a los meses de Diciembre, Enero, Febrero y parte de Marzo, la temperatura es variable dependiendo del período de que se trate y son templadas durante el día para enfriarse durante la noche. En cuanto a los suelos se presenta una disminución en el contenido de materia orgánica y son suelos menos ácidos en comparación con el costado oriental. También, son suelos menos profundos, pero a la vez más estables por el cambio en la estructura del segundo horizonte que en este caso es de tipo prismático angular. En el perfil del suelo encontramos un primer horizonte de hasta 20 cm., color pardo oscuro en húmedo, textura franco arenosa, de estructura granular, muy friable, de rápida permeabilidad, macroorganismos abundantes, raices abundantes, rico en materia orgánica. El segundo horizonte de profundidad entre 80 cm y 1.20 m de textura franco arcillosa, color pardo rojizo a pardo amarillento, estructura prismática angular, pobre en materia orgánica y posteriormente un tercer horizonte de material parental, franco arenoso, pardo gris a pardo amarillento, duro en seco y friable en húmedo. En cuanto a la vegetación natural ésta se halla muy bien representada en los sectores donde la pendiente es bastante alta y se observan bosques muy bien desarrollados, con un dosel no continuo, característico de una condición húmeda, conformados por aliso (Alnus jorullensis), maco (Pouteria lucuma), riñón (Brunnelia comocladifolia), cedro (Cedrela montana), palma de cera (Ceroxylon quindiuensis), mano de oso (Oreopanax argentatus), sietecueros (Tibouchina grossa), Panopsis subra, garrocho (Viburnum tinoides), duraznillo (Abatia verbasciflora), cedronogal (Juglans neotropica), Hieronima ferruginea, Rapanea ferruginea, Sangregao (Croton funckianus) y Montanoa americana entre las de mayor grado de dominación. En algunos sectores se han establecido bosques artificiales de eucaliptus, pinos, cipreses y alisos. En terrenos con menor pendiente se han sembrado potreros de pasto quicuyo, ray-grass y lolium para el desarrollo de actividades agropecuarias. Considerando el alto grado de la pendiente y la estructura del primer horizonte de tipo granular, se recomienda en lo posible evitar al máximo el dejar suelos descubiertos por un tiempo prolongado y disminuir el área que sea desprovista de cobertura vegetal a lo mínimo indispensable para los trabajos de reparación, recuperación y variantes del gasoducto. De esta manera se facilita controlar la posible erosión hídrica. 2.6.2.7 Formación vegetal número 7

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Al igual que en el costado oriental de la cordillera, se repite nuevamente la formación vegetal del bosque húmedo, premontano y en este caso la región corresponde a la zona cafetera colombiana por excelencia. Los suelos de origen volcánico se caracterizan por su gran profundidad efectiva, por su alta capacidad de retención de agua y por su gran contenido de materia orgánica. El perfil del suelo muestra un primer horizonte cuyo espesor puede llegar hasta 1.50 m, de color negro en húmedo y gris oscuro en seco, textura areno-limosa, estructura granular, raices y macroorganismos abundantes, muy friable, de rápida permeabilidad, muy rico en materia orgánica, ligeramente ácido. El segundo horizonte tiene espesor hasta 1.20 m, de color amarillo rojizo en seco y rojizo en húmedo; es de textura franco arcilloso, estructura prismática angular y bien desarrollada, reacción medianamente ácido. Hay un tercer horizonte de material parental franco-arenoso de color pardo rojizo, duro en seco y friable en húmedo. Dadas las condiciones climáticas y edáficas óptimas para el cultivo del café, toda la región se halla cultivada con esta especie, cultivo que dependiendo del grado de desarrollo socio-económico de su propietario, se establece en condiciones de libre exposición con variedades mejoradas como las de tipo caturra, adicionados a todo un paquete tecnológico. En condiciones económicas menos prósperas el cultivo del café es de tipo tradicional, con variedades de tipo arábigo donde las labores de manejo (podas, fertilización, control de plagas, etc.), son escasas. Dependiendo del tipo de cultivo como es el caso de las variedades caturra, se presentan problemas serios de erosión hídrica laminar ya que la mayor parte del área del suelo permanece descubierta. En los sectores donde el cultivo es con sombrio el problema es poco notorio, ya que las especies utilizadas para el sombrío son de hojas muy pequeñas que reducen el tamaño de la gota de agua que cae a la superficie del suelo. La vegetación natural ha desaparecido casi por completo y las cuencas de las quebradas y ríos se encuentran arborizadas con especies arbóreas económicamente importantes para los habitantes de la región como es el caso de la guadua (Guadua angustifolia), guayacán rosado (Tabebuia pentaphyla) guayacán carrapo (Lafoensia sp), cedro (Cedrela sp), amarillo (Ocotea sp) entre otros. En el K 167 que realmente corresponde a la zona de transición entre las dos formaciones naturales, se presenta un problema de erosión hídrico laminar que ya se encuentra en estado de cárcavas. Para este sector se recomienda la elaboración y colocación de trinchos que detengan el avance de la cárcava, la siembra de especies de amplio valor de cobertura y alto enraizamiento. También es conveniente la implantación de cespedones de caña brava (Gynerium sagitattum), zarza (Mimosa trifoliolata), pasto imperial (Axonopus sp); previo a la siembra, se recomienda la fertilización con abono tipo 18-6-18. 2.6.2.8 Formación vegetal número 8 Esta región presenta una fuerte influencia climática por acción de los vientos procedentes del valle del Río Cauca, ya que sus masas de aire van dejando la humedad en este sector. Esta formación vegetal al igual que el caso de la anterior, presenta una gran intervención antropogénica; su vegetación natural ha sido fuertemente intervenida y solo se encuentra representada por algunos individuos muy diseminados o que sirven para definir linderos. La mayor parte de los terrenos se encuentran dedicados al cultivo de la caña de azúcar o potreros sembrados con variedades mejoradas. Los suelos en general son similares a los encontrados en la formación vegetal número 2. Son suelos de poca profundidad y drenaje externo rápido; el primer horizonte del perfil del suelo hasta de 15 cm de

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS espesor, color pardo rojizo en húmedo, textura arcillo-arenosa, consistencia en húmedo friable, macroorganismos abundantes, raices abundantes. El segundo horizonte tiene 30-80 cm de espesor, es de color pardo amarillento en húmedo, textura franco-arcilloso, estructura columnar, macroorganismos y raices escasas. Hay un tercer horizonte de color amarillo rojizo en húmedo, manchada, textura arcillosa, macroorganismos y raices ausentes. La vegetación como se dijo antes ha sido eliminada y sólo se encuentra representada por bosques de galería, como es el caso del K 187 en el cruce del Río Otún, donde hay abundancia de caña brava, (Gynerium sagitattum), churrusco (Acalipha wuilkesiana), chochos (Erytrina glauca), guadua (Guadua angostifolia), carbonero (Albizia carbonaria), arrayán (Myrcia sp), Cespedesia alicolor, guamos Inga sp), Sangregao (Croton funcksamus) y gualanday (Jacaranda caucana), entre otras. Se recomienda en lo posible evitar la presencia de suelos descubiertos y en el caso de que ésto ocurra, es aconsejable la empradización con mezcla de gramíneas y leguminosas, como pasto liendre de puerco y grama (Echinochloa colonum y E. cristagalli, asociada con Stylosanthes guyanensis. 2.6.2.9 Formación vegetal número 9 Hacia el final del recorrido del gasoducto, de nuevo se presenta la formación del bosque seco tropical, que se manifiesta como resultado de la influencia de los vientos que corren a lo largo del valle del Río Cauca. Los suelos son superficiales, esqueléticos y con abundante cascajo, drenaje externo rápido, interno lento y el natural bien drenado. En el perfil del suelo el primer horizonte generalmente está ausente; cuando existe, su espesor es hasta de 10 cm, textura arcillo-arenosa, estructura migajosa, de color pardo marrón en seco, macroorganismos y raices escasos. El segundo horizonte muestra espesor hasta de 60 cm, de color marrón, textura arcillo-limoso, estructura columnar, macroorganismos y raices escasas. El tercer horizonte es de material parental, de textura arenosa y de color pardo amarillento. Estos suelos presentan una fuerte tendencia a la salinidad y como resultado de ello se observan grandes calvas y partes salinas sobre la superficie. La vegetación natural, cuando existe, está representada por vegetación secundaria fuertemente armada por espinas y aguijones; por ser secundaria no presenta un dosel continuo y los individuos se hallan dispersos. La mayor parte de la flora corresponde a especies herbáceas como escobo Sida rhombifolia), pajarito (Crotalaria), dormidera (Mimosa pudica), ventosidad (Ageratum sp), cordon (Leonotis sp), Pipor anisotum, liendre de puerco (Echinocloa colonum), dentro de los áboles que se hallan en el sector en extremos: Saman (Pseudosamanea), Cámbulo (Erythrina poeppigiana), gualanday (Jacaranda caucana), trébol Platymiscium pinnatum), olivo (Capparis odoratissima), cuj'i (Prosopis juliflora), carbonero (Calliandra carbonaria), amarillo (Tabebuia chrysantha), guácimo (Guazuma ulmifolia) y ceiba (Ceiba pentandra). Se recomienda evitar en lo posible dejar los suelos descubiertos, ya que por su erosión laminar pueden dar lugar a la formación de cárcavas. Donde éstas se formen, se recomienda la implantación de coberturas vegetales con especies herbáceas como liendre de puerco, pastograma, pajarito y dormidera. Previo a la siembra de las semillas de estas especies se recomienda la fertilización con abono 12-12-6.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 3. LA INGENIERIA GEOTÉCNICA Y LOS SISTEMAS LINEALES La aplicación de la Ingeniería Geotécnica en los sistemas lineales abarca los capítulos 4 a 14 de este Manual: en los capítulos 4 y 5 se exponen los conceptos básicos de diseño y evaluación geotécnica de un corredor o alineamiento de un proyecto lineal; los capítulos 6 y 7 agrupan conocimientos fundamentales sobre la erosión y la geomorfología fluvial. En los capítulos 8 y 9 se presentan los sistemas de clasificación de movimientos de falla de taludes y las consideraciones generales para el análisis de estabilidad de taludes en condiciones estáticas. Como requisito para la comprensión y aplicación del contenido de éstos dos capítulos, es bueno distinguir los diversos tipos de suelos y sus propiedades, lo cual se trata en una de las dos secciones del presente capítulo. Lo relativo al estudio de los efectos del proyecto sobre el medio ambiente y su control se desarrolla en el capítulo 10. La gran variedad de métodos y técnicas para protección del derecho de vía, uso de los geosintéticos y medidas correctivas y preventivas de deslizamientos se describen en los capítulos 11 a 13; finalmente en el capítulo 14 se procura condensar lo anterior en el tema de evaluación de derechos de vía. 3.1

Generalidades

El método de estudio geotécnico que se ha aplicado y desarrollado en oleoductos y gasoductos en Colombia, procura integrar el conocimiento de las condiciones geológicas, climáticas y topográficas que presenta el medio montañoso (condiciones que fueron descritas en el Capítulo 2), con los conceptos y técnicas provenientes de la Geología, la Geomorfología y ciencias de la Ingeniería Civil como la Mecánica de Suelos, la Mecánica de Rocas, la Hidrología y la Hidráulica; utiliza en alto grado los métodos de evaluación del terreno y de observación de comportamiento; busca diseñar y construir proyectos lineales dentro de márgenes adecuados de estabilidad y confiabilidad, minimizando los efectos desfavorables sobre el medio ambiente. El geotecnista de obras lineales adquiere una gran responsabilidad social y económica ante la comunidad. El diseño geotécnico permite evitar al máximo las fallas de los sistemas de transporte debidas a rotura o deformación excesiva del terreno y disminuye los riesgos por eventos naturales como los deslizamientos, los sismos y las inundaciones. La Geotecnia de Obras Lineales suministra criterios y bases técnicas para el diseño, construcción, operación, mantenimiento y mejoramiento de los sistemas de gran desarrollo lineal y sus complementos. Por medio del enfoque probabilístico y el método de observación, participa en la evaluación de amenazas como las ya anotadas, y en el diseño de la protección correspondiente. La segunda sección del presente capítulo se refiere al tema de las amenazas naturales más frecuentes en Colombia. 3.2

Descripción e identificación de suelos

Para propósitos descriptivos, es conveniente distinguir entre tres grupos amplios de suelos: suelos granulares, que incluyen arenas y gravas; suelos de grano fino, que incluyen limos y arcillas, y suelos orgánicos, que incluyen turba, limos orgánicos y afines. Por lo tanto, los términos varias veces mencionados, gravas, arena, limo, y arcilla, conforman los elementos básicos de los nombres de los suelos. Estos nombres se calificarán más adelante con

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS adjetivos cuidadosamente seleccionados para hacer la descripción completa y discriminada: el nombre del suelo identificando el tipo de material predominante, y los adjetivos calificativos describiendo el detalle característico. Suelos granulares En general, los suelos granulares tienen buenas características de capacidad portante, drenan rápidamente, y no están sujetos a cambios de volumen o de resistencia debido a cambios en las condiciones de humedad, son relativamente incompresibles cuando se aplican cargas estáticas, pero los depósitos sueltos de material granular sufren una considerable reducción en volumen si se someten a cargas vibratorias. Las propiedades ingenieriles de los materiales granulares son controladas en buena parte por los tamaños de los granos individuales que componen la masa de suelo. El componente de gravas de un suelo se define como la fracción de suelo con partículas con tamaño mayor de 2 mm (corresponde a la abertura de los huecos del tamiz No. 10 utilizado en el ensayo de granulometría). El componente de arenas de un suelo se define como la fracción de suelo con partículas de tamaño intermedio entre 2 mm y 0.1 mm (Tamiz No. 140). El suelo que esté compuesto completamente por gravas se designa gravas; si contiene algo de arena pero está compuesto predominantemente por gravas se designa grava arenosa. Así que los términos arena y grava se utilizan independientes o en combinación para suelos granulares. Suelos de grano fino Un suelo se considera de grano fino si sus partículas individuales no pueden ser distinguidas a simple vista. Los dos tipos de suelos que componen los suelos de grano fino - limos y arcillas- son similares en apariencia, pero presentan diferencias marcadas en las propiedades físicas. Comparadas con los materiales granulares, las arcillas tienen características más pobres de capacidad de soporte, son de permeabilidad muy baja, se comprimen bajo la acción de cargas permanentes, y sufren cambios de volumen y resistencia ante cambios en el contenido de agua. Aunque los limos parecen ser similares a las arcillas, tienen mejores características de capacidad de soporte, son menos compresibles, más permeables, y no cambian apreciablemente de volumen con cambios en el contenido de humedad. Sin embargo, de todos los tipos de suelos comunes, los limos inorgánicos son los más difíciles de excavar por debajo del nivel de agua libre del terreno. Las propiedades ingenieriles de los suelos de grano fino son controladas en gran parte por factores diferentes al tamaño del grano. La composición mineralógica la cual se refleja en parte en la forma de los granos, prevalece sobre el efecto del tamaño de los granos en el comportamiento de estos suelos. Por esta razón, la distribución granulométrica sola no suministra una base adecuada para clasificar entre los suelos de grano fino.

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Los suelos de grano fino cuyas propiedades ingenieriles les dan la designación de arcilla pueden presentar propiedades plásticas variando su contenido de agua y adquieren una considerable resistencia cuando se secan al aire. Por el contrario, aquellos que reciben la designación limo no pueden ser plastificados y adquieren poca o ninguna resistencia cuando se secan al aire. Estas condiciones no solo suministran la base para definir los términos limo y arcilla sino que dan medios simples para distinguir entre esos dos tipos de suelos de grano fino. Por lo tanto, un suelo fino se denomina: Arcilla, si se puede plastificar variando su contenido de agua, y si presenta una resistencia considerable cuando se seca al aire. Limo, si no se puede plastificar, y si presenta poca o ninguna resistencia cuando se seca al aire. En general, un suelo fino consiste en alguna combinación de componentes arcillosos y limosos. No hay un método directo y simple (apropiado para propósitos de identificación rutinaria) por medio del cual estos componentes puedan separarse cuantitativamente. Por lo tanto, los términos limo y arcilla son utilizados en sentido cualitativo más que cuantitativo. El grado en el que un suelo es plástico se expresa por una combinación de los términos limo y arcilla. Así que, la combinación arcilla limosa designa a un suelo que tiene predominio de arcilla pero es moderadamente plástico; limo arcilloso designa un suelo en el cual predomina el limo pero presenta en menor grado las propiedades de las arcillas. Suelos orgánicos: El término orgánico, aplicado en suelos, designa los suelos que contienen cantidad apreciable de materia animal o vegetal putrefacta, en diferentes etapas de descomposición. Todos los suelos orgánicos, sean turba, limos orgánicos, arcillas orgánicas o aún arenas orgánicas, deberán ser vistos con desconfianza como materiales de fundación y construcción. Ciertos tipos de materia orgánica pueden no ser perjudiciales, pero otros pueden ser objetables por tres razones: reducen las características de capacidad de soporte del suelo; incrementan su compresibilidad en grado notable, y con frecuencia contienen gases tóxicos que son liberados durante procesos de excavación. 3.3

Estudio de las amenazas naturales

En relación con la protección geotécnica y ambiental, se considera que la ingeniería geotécnica debe orientar su acción hacia la eliminación o mitigación de amenazas al medio ambiente y al proyecto de ingeniería debidas a fenómenos naturales o a efectos de la construcción del proyecto mismo. Se entiende entonces, que debe hacerse una distinción entre amenazas naturales y artificiales, como se indica en la figura 3.1 (Morgenstern, 1985). Ambas clases de amenazas pueden subdividirse entre las asociadas con el flujo de flúidos (extracción, inyección y almacenamiento) y las asociadas con el movimiento de tierras (excavación y relleno). Entre las amenazas naturales relacionadas con los flúidos, están las inundaciones, cuyos efectos se han sufrido en diferentes ocasiones en regiones de Arauca y el bajo Magdalena, y los huracanes que

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS han afectado sectores de la Costa Atlántica. El sistema integrado por el campo de Caño Limón y el Oleoducto Caño Limón - Coveñas, ha estado expuesto a los efectos de dichas amenazas.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Las inundaciones en áreas extensas causan serias dificultades durante la construcción, relacionadas con el zanjado bajo agua y la necesidad de utilizar lastres para hacer bajar la tubería. La operación de soldadura también se dificulta y exige instalaciones o procedimientos especiales. En áreas pequeñas se puede pensar en bombear el agua para trabajar en seco. Cuando ocurre una inundación estando el oleoducto ya en servicio, puede presentarse la tendencia a flotar el tubo con los problemas consiguientes de funcionamiento, caso que cobra mayor gravedad en el caso de los gasoductos; además, se dificulta el acceso para labores de inspección o mantenimiento de rutina. En la construcción y operación de oleoductos en zonas inundables del país (Llanos Orientales y Bajo Magdalena por ejemplo) se cuenta con buena experiencia y soluciones adecuadas para superar problemas como los mencionados. Los movimientos naturales de materiales térreos, pueden corresponder a sismos, deslizamientos, subsidencia y erupciones volcánicas. Dado que en muchas conducciones de montaña en el país hay tramos importantes localizados en la vecindad o atravesando las trazas y brechas de fallas geológicas, debe darse atención a la sismicidad y sus efectos, para llegar a la adopción o desarrollo de procedimientos de diseño y construcción que aumenten el margen de seguridad ante dicha amenaza física. Como los deslizamientos están entre los efectos más frecuentes y graves de los terremotos, al buscar en el estudio geotécnico el corredor más estable se están minimizando las probabilidades de daño por movimiento sísmico. Respecto de los sismos, se dará una mayor explicación en el Capítulo 5, mientras que el tema de los deslizamientos es parte fundamental de este manual. La subsidencia es un fenómeno de hundimiento del terreno, que en condiciones naturales puede estar relacionado con la disolución de calizas. La formación de cavernas y dolinas (nombre dado a cavidades en forma de embudo comunicadas con el sistema de drenaje subterráneo) hace parte de este fenómeno; el oleoducto El Porvenir - Vasconia atraviesa una zona de dolinas en proximidades de las poblaciones santandereanas de Florián y La Belleza (Informe IGL 713-4, 1988). Se anota que los fenómenos de disolución en terrenos calcáreos, entran bajo el nombre general de "karstificación". En lo pertinente a las erupciones volcánicas, y al igual que en el caso de los sismos, pueden originarse amenazas al medio ambiente directas e indirectas; las primeras están relacionadas con la actividad eruptiva y entre ellas se cuentan la caída de cenizas, los flujos piroclásticos y la explosión dirigida de ángulo bajo y la emisión de coladas de lava; entre las segundas pueden mencionarse los flujos de lodo también denominados "lahares" (García, 1988). Como ilustración de estas últimas amenazas, se tiene el caso de la erupción del Volcán Nevado del Ruiz el 13 de Noviembre de 1985. Los fenómenos eruptivos desencadenaron avalanchas de detritos (movimientos súbitos de grandes volúmenes de materiales gruesos provenientes de erupciones antiguas y de la meteorización de las rocas vecinas al volcán) en las laderas del volcán, a la vez nacimiento de los ríos Azufrado, Lagunilla, Gualí, Claro y Chinchiná; una vez encauzados los materiales en los profundos cañones de las cabeceras de dichos ríos, ocurrió la evolución a flujos de lodos que llevaron a la destrucción de Armero y de partes de las ciudades de Honda, Mariquita y Chinchiná. Entre las obras de ingeniería afectadas, se cuentan los gasoductos de Caldas (Puerto Salgar - Manizales - Cartago), Medellín - Cartago y el Oleoducto Dina - Vasconia, en los cruces de los ríos Lagunilla, Gualí, Claro y Chinchiná. (García, 1986). La clase de amenazas artificiales al medio ambiente también puede subdividirse en problemas

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS relacionados con el flujo de fluidos y los asociados con el movimiento de sólidos. Como se indica en la figura 3.1; el primer tipo puede separarse entre lo relativo al agua, en especial la seguridad de represas, y lo pertinente a fluidos tóxicos; estos últimos están gobernados por criterios restrictivos de emisión y contaminación, e incluyen aspectos como el tratamiento de aguas negras, lodos de perforación y desechos industriales peligrosos, la percolación y lixiviación de materiales nocivos que pueden contaminar acuíferos o corrientes superficiales. Dentro del movimiento de materiales térreos por causas artificiales, se consideran los deslizamientos y la subsidencia, y se agregan los problemas relacionados con la disposición de desechos tales como los estériles de minería, sobrantes de obras civiles y basuras. En la construcción de proyectos lineales tienen mayor importancia los deslizamientos causados por excavación, sobrecarga, alteración del drenaje superficial y subterráneo y concentración de aguas. También debe darse atención a los sitios de disposición de sobrantes de las excavaciones, aspecto que será tratado en detalle en capítulos posteriores. La subsidencia por causas artificiales puede ocurrir como resultado de la extracción de flúidos y la minería subterránea; la influencia de estos problemas sobre los proyectos lineales dependerá de la cercanía de éstos a las zonas afectadas; no se tiene noticia de la ocurrencia de estos casos en Colombia. La inclusión de obras de protección como las que se expondrán en los capítulos 11 y 13, reduce la vulnerabilidad del sistema y le permite superar con mayores posibilidades de éxito la acción de los fenómenos naturales. REFERENCIAS - García L., M. (1988). "Estudio de las Amenazas Naturales", V Jornadas Geotécnicas de la Ingeniería de Colombia, Sociedad Colombiana de Ingenieros, Bogotá. - García L., M. (1986). "Eventos catastróficos del 13 de noviembre de 1985", Primera Conferencia Gustavo Maldonado, IV Jornadas Geotécnicas de la Ingeniería de Colombia. Sociedad Colombiana de Ingenieros, Bogotá. - IGL - Ingeniería y Geotecnia Ltda., (1988), "Estudio geotécnico de las variantes de Palmichal y Campo Hermoso, Oleoducto el Porvenir - Velasquez". Trabajo No. 713-4, realizado para SAE S.A., Bogotá. - Morgenstern, N.R. (1985), "Geotechnical aspects of environmental control". Memorias del XI Congreso Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones, San Francisco.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS INGENIERIA GEOTECNICA Y LAS AMENZAS AL MEDIO AMBIENTE

ARTIFICIALES

FLUJO DE FLUIDOS

AGUA (Seguridad de presas)

NATURALES

MOVIMIENTO DE MATERIALES TERREOS

FLUJO DE FLUIDOS (1) (Inundaciones, huracanes)

FLUIDO TOXICO (Laguna de tratamiento de aguas negras, desechos industriales peligrosos)

MOVIMIENTO DE MATERIALES TERREOS

SISMOS

SUBSIDENCIA (Cavernas, dolinas)

DESLIZAMIENTO S ALMACENAMIENTO (Rellenos sanitarios; botaderos de estériles de minería y desechos de obras civiles)

ERUPCION VOLCANICA

SUBSIDENCIA (Extracción de carbón, agua e hidrocarburos del subsuelo)

DESLIZAMIENTOS (Por sobrecarga, excavación, alteración del drenaje superficial y subterráneo, aporte de

(1) Relación apenas indirecta de la

ASOCIACIÓN DE LA INGENIERIA GEOTECNICA CON LAS AMENAZAS AMBIENTALES (Morgensten, 1985)

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FIGURA 3.1


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 4. CONCEPTOS BÁSICOS DE DISEÑO Se tiene el criterio fundamental de que la definición de un trazado que ocupe las zonas con mejores condiciones de estabilidad, y la inclusión de obras de protección contra erosión, deslizamiento u otros problemas de inestabilidad que tiendan a afectar el corredor, garantiza en alto grado la operación continua del sistema de transporte, disminuye las necesidades y costos del mantenimiento (aunque hay un incremento en el costo inicial del proyecto) y, en especial, minimiza el efecto adverso que pueda ejercer la construcción del proyecto sobre el medio ambiente. El diseño geotécnico permite evitar al máximo las fallas de estructuras y sistemas de transporte debidas a rotura o deformación excesiva del terreno y disminuye los riesgos por eventos naturales como los deslizamientos y los sismos. En la ingeniería de un proyecto hay varios cursos de acción que pueden seguirse para la prevención de deslizamientos, el control de la erosión, la disminución del aporte de sedimentos a las corrientes de agua y, por lo tanto la reducción del efecto que pueden producir las obras sobre el medio ambiente. Al adoptar el criterio básico de prevenir los problemas, se debe atender a lo siguiente: 4.1 Examinar con detalle los factores que pueden contribuir a desencadenar fallas del terreno. Dilucidar y comprender mecanismos de falla de taludes y laderas. En relación con este punto se menciona de acuerdo con K. Terzaghi (1950), que para estimar con alguna confianza el grado de estabilidad de un talud existente o propuesto es necesario entender con claridad el proceso o procesos que pueden llevar a la falla y obtener información cuantitativa sobre los factores contribuyentes. Si un talud ha empezado a moverse, los medios para detener el movimiento deben adaptarse a los procesos que lo empezaron. Se requiere una buena información sobre la estructura geológica del terreno donde está localizado el proyecto (o el deslizamiento), a partir de perforaciones y levantamiento geológico detallado, y una concepción clara de los procesos que podrían llevar al deslizamiento. Entre los aspectos geológicos y geomorfológicos del estudio geotécnico debe abarcarse el reconocimiento de factores potenciales de inestabilidad tales como el drenaje superficial pobre, la presencia de zonas de infiltración, el reptamiento y la existencia de deslizamientos antiguos. Estos últimos constituyen las formas del terreno más difíciles de detectar puesto que es frecuente que los procesos naturales de meteorización y la actividad humana lleven a disfrazar el problema. Se requiere entonces el examen de campo por un geólogo o un ingeniero geotecnista entrenado y el estudio con fotografías aéreas para detectar ciertas incongruencias físicas tales como el terreno con protuberancias o con sucesión de depresiones y barrigas, la presencia de concavidades o convexidades en una zona de ladera que en el resto muestra pendiente uniforme, el bloqueo del drenaje regional o de la red o patrón de drenaje local, escarpes antiguos y diferencias en la vegetación. Dado que los deslizamientos antiguos y los talus se mueven en algún grado ladera abajo hasta que se alcanza un cuasi equilibrio entre fuerzas inestabilizantes y resistentes, sus taludes mostrarán mucha variación en el tipo de respuesta ante nuevas cargas, tanto internas como externas. En casos como

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS estos debe estudiarse con cuidado cualquier alteración en las condiciones del talud. En muchas estructuras de tierra, como en algunos casos de cortes y terraplenes de carreteras, explanaciones de derechos de vía, las fallas pueden ocurrir durante la construcción y en ese momento pueden acometerse las labores de reparación, a costos razonables y sin interrupción del servicio. Muchas veces no es económico en las obras nuevas diseñar taludes para las peores condiciones que puedan presentarse dentro de la vida útil del proyecto, a menos que se expongan vidas humanas o las consecuencias económicas y ambientales de la falla sean inaceptables. En taludes de cortes, especialmente si la altura excede de algún valor crítico que puede fijarse mediante observación e inventario de taludes en el área o por medio del análisis de estabilidad (en estudio geotécnico detallado), suele ser más económico construirlos con pendientes que proporcionen seguridad bajo un buen número de condiciones, antes que para el caso de ninguna falla futura. Aún en el caso de que se hiciera el diseño para las peores condiciones, debe tenerse en cuenta que algunos taludes pueden ser estables cuando se construyen, pero pueden fallar años más tarde por cambios en la resistencia del suelo debidos a meteorización y degradación. En el caso de los terraplenes, si se diseñan y construyen adecuadamente, rara vez se produce una falla de los mismos. 4.2 Planear el proyecto de manera que se disminuyan en todo lo posible los efectos desfavorables sobre el medio ambiente La evaluación de los efectos desfavorables sobre el medio ambiente debe tener en cuenta que la construcción de obras de Ingeniería produce deforestación, excavación, exposición de áreas de suelo o roca antes protegidas, remoción de soporte, concentración de aguas, sobrecarga y bloqueo o alteración del drenaje natural por efecto de rellenos y acumulación de desechos. La magnitud de estos efectos dependerá de la técnica de construcción y las obras preventivas o remediales que se implanten desde el comienzo, simultáneas con la ejecución de las obras. Los problemas aumentarán en proporción a las alteraciones del drenaje superficial y a la infiltración. Entre los propósitos del diseño está el de identificar las áreas donde pueden ocurrir los mayores problemas y planear de antemano las medidas para evitarlos o controlarlos, dentro de límites razonables durante la construcción misma. Debe darse atención muy especial a la conservación de los recursos hídricos, nacimientos de agua, quebradas, ríos, lagunas y embalses artificiales. Al asegurar la estabilidad del terreno mediante obras de control geotécnico y de protección del medio ambiente, se pueden aumentar en forma significativa los costos de construcción del proyecto, pero se reducirán los de operación y mantenimiento y se darán mayores garantías de continuidad del servicio. En la evaluación del efecto de las obras sobre el medio ambiente intervienen tanto la definición del estado inicial de referencia, o sea, de las condiciones ambientales antes de entrar el proyecto en ejecución, como la incidencia de la construcción y operación de aquél; esto último se estima tanto en el caso de que no se introduzcan medidas de mitigación de sus efectos como en el caso de que sean introducidas. El estudio ecológico tiene aquí un papel destacado. Para la determinación, clasificación y descripción de los diferentes ecosistemas que se desarrollan en la zona de influencia de la construcción de un proyecto, pueden tenerse en cuenta los siguientes factores (Corredor, 1987):

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- Temperatura, determinada por el gradiente altitudinal. - Humedad (precipitación y humedad relativa). - Topografía. - Acción antropogénica. Las condiciones en gran parte de las vertientes de las cordilleras dan lugar a la formación de varios tipos de ecosistemas altitudinales definidos especialmente por la temperatura, la cual está en relación estrecha con la humedad. Una vez delimitados y clasificados los ecosistemas existentes en el área de un proyecto, en el estudio ecológico y de protección ambiental se puede llegar a las recomendaciones para la conservación y restauración del medio ambiente, las cuales son introducidas en el diseño geotécnico y civil. Por ejemplo, se pueden dar indicaciones sobre la selección de un alineamiento (como en carreteras y oleoductos), tales como buscar los terrenos con mayor influencia antropogénica, eludir las zonas de bosques en restablecimiento y las fuentes de agua, recomendar la adopción de prácticas de control de erosión, entre ellas la siembra de especies nativas reconocidas en el mismo estudio, o la plantación de especies arbustivas de poca altura, gran follaje y alta ramificación y la recuperación de cauces cruzados o alterados por las obras. 4.3

Definir la geometría de excavaciones de manera que se logre un factor de seguridad apropiado, según la vida útil del proyecto, su importancia relativa y la gravedad de las consecuencias de una posible falla

Se considera que en el estudio geotécnico es posible establecer el ángulo con la horizontal y la altura de taludes en las excavaciones necesarias. Cuando no se dispone de tiempo suficiente para aplicar los métodos usuales de exploración del subsuelo, estudio geológico detallado, ensayos de campo y laboratorio y análisis de estabilidad para el diseño de los cortes, puede acudirse a los métodos de diseño por precedente y las cartas de estabilidad (relación gráfica del ángulo y la altura de taludes estables e inestables que define campos de trabajo), resultantes del inventario rápido de taludes en el área, en materiales y condiciones geológicas y climáticas similares. La experiencia del geotecnista viene a ser muy valiosa en este caso. Atendiendo a criterios de prevención de problemas geotécnicos y de protección del entorno, donde sea posible conviene limitar el ancho de zonas que deben talarse y descapotarse; impedir la tala mas allá de los límites de la zona de operación de equipos estrictamente necesaria. La vegetación cortada puede utilizarse a manera de barreras de protección contra el derrumbe de desechos térreos por las faldas de terrenos montañosos, colocándola en forma organizada contra los árboles que queden bordeando la faja ocupada por el proyecto. Los límites y recomendaciones anteriores pueden ser llevados a la práctica con relativa facilidad, de acuerdo con el conocimiento del terreno (su relieve y los materiales que lo forman), el clima, la capacidad del constructor y el progreso mismo de la obra. Por otra parte, se pueden establecer límites en la profundidad de las excavaciones; además de mantener la altura del corte dentro de valores admisibles por estabilidad, se reduce el área expuesta a los agentes atmosféricos y se disminuye el volumen de sobrantes. Esto último trae las ventajas adicionales de minimizar la posibilidad de que los desechos rueden por las laderas vecinas, reducir el

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS acarreo a zonas de disposición de desechos (terreros) fijadas en el proyecto y también evitar los efectos de sobrecarga que imponen los materiales acumulados en los terreros, causa de numerosas fallas de suelos débiles o de reactivación de antiguos deslizamientos (García y Franco, 1987). Lo relativo al estudio geotécnico de los terreros, las estrategias o técnicas de disposición de los materiales de desecho y varias experiencias colombianas al respecto, pueden consultarse en los trabajos de García y Parra (1982) y García et al (1983). 4.4

Analizar diversas combinaciones de geometría de cortes y rellenos y obras estabilizantes como el drenaje, la contención u otras, que ofrezcan un factor de seguridad adecuado dentro de condiciones económicas y prácticas (posibilidad y facilidad de construcción).

Montero (1980) refiriéndose a las carreteras nacionales hace una distinción entre los cursos de acción que puede adoptar el ingeniero en lo referente al tratamiento de zonas inestables o en potencia de serlo: - Prevenir: Significa hacer la obra anulando el riesgo, o disminuyéndolo a límites tolerables. Puede llevar a un costo excesivo, en especial en las excavaciones de gran magnitud. - Corregir: ocurrido el problema en todo o en parte, proceder a aplicar medidas estabilizantes, para anular o disminuir el riesgo. - Eludir: puede haber elusión total, como en el caso de no hacer la obra, o de cambiar de sitio, y parcial, cuando se desvían o evitan los efectos hasta de una magnitud dada. Se considera que esto último no disminuye los costos de conservación. - Advertir: instalar alarmas, controles electrónicos, etc. No impide la ocurrencia del evento ni en ocasiones su repetición. En casos de difícil solución se convierte en un procedimiento permanente; en otros sirve temporalmente, mientras se acometen las obras correctivas. Después de definir las condiciones geométricas de la excavación, ésta puede ejecutarse incluyendo al mismo tiempo las obras de protección. Tanto en prevención como en corrección de deslizamientos, es necesario tener en cuenta que rara vez un solo tipo de medida u obra remedial resulta exitosa. Como regla general, se requiere adoptar una combinación de las diversas medidas, por ejemplo contención y drenaje, descarga o conformación del terreno acompañada del drenaje etc. La empradización y la arborización, así como el drenaje superficial y subterráneo son esenciales en cualquier sistema de estabilización de taludes. Cuando es inevitable atravesar una zona donde ya ha ocurrido la falla del terreno (ésta se manifiesta con claridad) o se reunen los factores que pueden llevar al deslizamiento durante la construcción o en la operación de un sistema lineal, es necesario estudiar con detalle la zona inestable, para determinar las medidas correctivas más convenientes. En el análisis económico del proyecto se compararán los costos del estudio, diseño y construcción de las obras estabilizantes con el costo de la rotura y salida de servicio del sistema, incluyendo los costos del efecto sobre el medio ambiente (en éstos se abarca el costo social). Por ejemplo, la rotura de un oleoducto por acción de un deslizamiento de tierras lleva a un costo muy alto por la suspensión del bombeo, más el costo directo de la estabilización del terreno y la reparación del tubo, y el costo de evitar, controlar y reparar los efectos del derrame del petróleo

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS crudo sobre áreas aledañas y corrientes de agua. Con gran frecuencia se llega a que es mucho más económico estudiar y corregir el problema antes o durante la construcción que dar la posibilidad de que ocurra durante la operación. Después de localizar la zona crítica, es posible mediante exploración adecuada conocer la forma y dimensiones del deslizamiento, realizar los ensayos de campo y laboratorio que se necesiten y determinar por retrocálculo los parámetros de resistencia que fueron sobrepasados en la falla (haciendo un análisis con el factor de seguridad igual a 1.0). Así, sobre elementos conocidos, se procederá al estudio y selección de alternativas para obras remediales. 4.5

Definir el tipo y características de las obras preventivas, dar sus dimensiones típicas, señalar los procedimientos de construcción y prever la localización y magnitud de ellas, así como suministrar los criterios que deben seguirse para adoptarlas.

Con esto se busca aplicar técnicas o procedimientos de construcción de la obra misma y de las estructuras o instalaciones complementarias que logren la estabilidad geotécnica al tiempo que generen la protección del medio ambiente. Las medidas preventivas pueden ser las más económicas en muchos casos, sin embargo, a veces resulta difícil convencer a los interesados acerca de incurrir en gastos sobre algo cuya ocurrencia es en algún grado incierta. Al respecto, se dice en Eckel (1958), "nadie ha recibido reconocimiento por evitar un deslizamiento que nunca ocurrió". En estos casos resulta de importancia la experiencia del diseñador y de los encargados de la operación y mantenimiento del sistema en una región dada (pendientes admisibles, alturas críticas de excavaciones, comportamiento de determinados suelos y rocas, funcionamiento de obras de estabilización, etc.). También es de importancia la extrapolación del comportamiento observado en otros proyectos en condiciones similares de topografía, geología y clima. Naturalmente que la adopción de estas medidas va de acuerdo con la importancia y la magnitud de la obra o instalación en peligro, por ejemplo, represas, casas de máquinas, edificios, fábricas, estaciones de bombeo, localizados en la zona de influencia de una posible falla del terreno. En general, los métodos para corrección y prevención de deslizamientos se encuadran en dos grandes categorías: a-

Los que buscan disminuir los esfuerzos de corte:

Estos procuran eliminar o al menos mitigar los efectos de factores contribuyentes o causantes de la falla que tienden a imponer carga al talud en zonas desfavorables para la estabilidad. Se deben tener en cuenta los principios básicos de la resistencia al corte del suelo y la influencia que tiene el agua subterránea sobre la resistencia (exceso de presión hidrostática y fuerzas de infiltración) del suelo. b-

Los que tienden a aumentar la resistencia al corte:

Para esto se expone en los Capítulos 12 y 13 una gran variedad de métodos que el ingeniero geotecnista puede aplicar en un deslizamiento actual o potencial. La mayoría de ellos obedecen a dos

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS propósitos; el primero tiene que ver con la aplicación de una fuerza estabilizante en la pata del talud (rellenos de contrapeso, pilotes, anclajes, etc.), mientras que el segundo procura incrementar la resistencia del propio material en la zona de falla (drenaje subsuperficial, tratamiento químico, electroósmosis y tratamiento térmico). En las obras de protección se debe propender por utilizar al máximo la maquinaria y equipo disponible en el país, la mano de obra y los materiales locales. Es posible que se requieran instalaciones temporales entre etapas de construcción sucesivas, cuya estabilidad también debe ser objeto de consideración. 4.6

Cuando sea posible, estudiar y adaptar para el caso bajo estudio los adelantos ofrecidos en la geotecnia nacional e internacional (extrapolar comportamiento).

Se procurará implantarlos de manera que estén al alcance de profesionales y técnicos no especializados, y en lo posible que puedan efectuarse con la mano de obra, los equipos ya disponibles y los materiales existentes en la localidad. Se presentan casos en los cuales no es posible construir obras tradicionales o convencionales, por inexistencia de materiales en la región; entonces deberá acudirse a la utilización de productos nuevos como los basados en "geocompuestos" (García, 1993, Holtz, 1993). Para revestimiento de taludes en materiales muy desmoronables se ha introducido en algunos países europeos el concreto lanzado (neumático), mezclado con fibras metálicas, en reemplazo del revestimiento con malla metálica y mortero. Para recalce de estructuras de cimentación de puentes o de muros ribereños y muelles se ha utilizado con éxito la técnica de inyección profunda de lechada de cemento a altas presiones, denominada "jet grouting". En el puente de la carretera de los Llanos sobre el río Upía se aplicó este sistema para recalzar las pilas de cimentación, que antes se encontraban muy expuestas a socavación (dos de ellas han fallado en los últimos 15 años); los trabajos se adelantaron en el segundo semestre de 1994 y se espera que funcionen con pleno éxito. 4.7

Dar entidad a los resultados y recomendaciones de los estudios geotécnicos en los contratos y las especificaciones de construcción.

Se trata aquí de la acción institucional, de la cual depende en grado importante el éxito del diseño geotécnico y de la prevención de fenómenos de inestabilidad, en muchas ocasiones más allá de los aspectos técnicos. Por ejemplo, en la construcción de oleoductos y gasoductos en Colombia en los últimos años, se han dado pasos importantes al incluir en los pliegos de condiciones los capítulos relacionados con obras de drenaje temporal y permanente, conformación del terreno, trinchos, barreras, muros de contención y otras medidas para control de erosión, o prevención y corrección de deslizamientos. Esto debe ir acompañado de las especificaciones de construcción correspondientes, y desde luego, de los diseños básicos. El mismo procedimiento fué aplicado con éxito en la construcción del nuevo Acueducto para la población de Anapoima, Cundinamarca, cuya conducción tiene una longitud cercana a 20 km, en terrenos con sectores de estabilidad muy precaria (García et al, 1983b). En la forma descrita, el Constructor sabrá desde antes de iniciar su trabajo cuales obras serán exigidas para la protección geotécnica de las instalaciones y podrá ajustar sus presupuestos y tiempos; la empresa dueña del proyecto tendrá una noción más exacta del valor de la inversión y obtendrá obras más seguras y confiables, acordes con las condiciones geotécnicas del terreno y con los requisitos de protección del medio ambiente. Los Interventores del proyecto podrán ejercitar su jui-

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS cio y autoridad para localizar obras, acondicionarlas al estado del terreno y reaccionar ante condiciones no previstas que surjan durante la construcción. Una de las mayores dificultades que enfrentan los constructores en la organización de sus programas de trabajo, reside en la necesidad de prepararse para los períodos de lluvias intensas; su planeación del trabajo deberá incluir previsiones para el desarrollo de actividades durante el invierno y para superar situaciones de emergencia. En la etapa de diseño debe recopilarse toda la información posible sobre la distribución, intensidad y duración de lluvias en las regiones atravesadas por el proyecto. Los datos correspondientes se pueden conseguir en el HIMAT, el Instituto Geográfico Agustín Codazzi, la Federación Nacional de Cafeteros y otras entidades nacionales y departamentales. Dicha información, debidamente procesada, deberá ser puesta a disposición del Contratista desde comienzos del trabajo. De otra parte, se ha comprobado en proyectos recientes la bondad de establecer límites de tiempo para llevar a cabo las obras de control de erosión provisionales y permanentes, asi como las medidas preventivas o correctivas de deslizamientos. Esto se ha logrado disponiendo ciertos requisitos de tiempo y espacio entre distintas etapas del proyecto. Como complemento de esto que podríamos llamar el enfoque institucional, conviene incluir en los Contratos la aceptación del pago en cualquier momento, de actividades como conformación, drenaje, empradización y reforestación, de manera que la protección geotécnica y ambiental opere de inmediato. Mediante la asesoría directa al Constructor, al Propietario o al Operador de la obra, la Geotecnia permite introducir los cambios o precisar aspectos de las obras según las condiciones imperantes durante la construcción o inducidas por ésta. De acuerdo con el Interventor y el Constructor es posible plantear variantes por zonas que aparezcan mas estables, cuyo diseño seguirá los mismos criterios que se aplican en la selección del trazado original, o diseñar las obras de estabilización y las medidas preventivas antes que los fenómenos de falla del terreno se tornen incontrolables. El asesor debe tener conocimiento y experiencia que le permitan señalar o recomendar modificaciones apropiadas en diseño o construcción. 4.8 Inspección y supervisión de campo durante la operación del sistema lineal Estas labores deben ser realizadas por individuos calificados, con experiencia adecuada. Estos deben estar familiarizados con los tipos, procesos y mecanismos de falla comunes en los materiales de las regiones atravesadas; la identificación y clasificación apropiada de los fenómenos de falla y del grado de riesgo que imponen, resulta de importancia para eludirlos o para establecer diseños de corrección y prevención, prácticos, económicos y eficientes. Los inspectores deberán reportar a ingenieros con la preparación suficiente para analizar los resultados de la inspección y la autoridad para poner en práctica las medidas correspondientes. Se comprende entonces que en relación con la operación y mantenimiento, se exige un juicio cuidadoso y la mayor pericia de los ingenieros en aspectos técnicos, sociales y económicos. El mantenimiento civil debe tener en consideración los factores geotécnicos y ambientales, así como otros relacionados con la economía del proyecto, las limitaciones de operación, el relieve, el uso de la tierra y las condiciones de acceso, así como la práctica de la construcción. Con gran frecuencia se parte de una zonificación del corredor, en la cual juega un papel preponderante la estabilidad geotécnica actual y prevista para la vida útil del proyecto. La predicción se basa en las condiciones actuales del terreno, los hechos del pasado reciente detectados en fotografías aéreas de diferentes fechas y la

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS extrapolación geomorfológica a los procesos o condiciones ambientales que llevaron a las formas y estado actual del terreno. Intervienen las alteraciones introducidas por la construcción. En las diversas zonas la experiencia de los encargados del mantenimiento les permite llegar hasta una verdadera sectorización bastante detallada, en la cual se establecen las necesidades de obras de protección, es decir los tipos de obras, sus dimensiones y localización. En todos los estudios deben explicarse con claridad y sencillez los conceptos técnicos conducentes a la zonificación específica del proyecto que se estudia, así como los elementos de identificación de suelos, rocas y formas del terreno correspondientes a cada zona. Esto será de gran ayuda al llevar a la práctica las recomendaciones de diseño, aún para personal técnico sin la preparación de Ingenieros o Geólogos. Hay un producto adicional valioso de los programas de inspección y mantenimiento. Consiste en que las observaciones del comportamiento de suelos y rocas, y del éxito o fracaso de las obras de protección durante la construcción y la operación del sistema, llevan a calibrar los métodos de análisis y mejorar los procedimientos de diseño y construcción, mediante la difusión de conocimientos y el aprovechamiento de experiencias. REFERENCIAS - Clark, Michael y Small, John (1982). "Slopes and Weathering", Cambridge University Press, Cambridge, Gran Bretaña. - Corredor, Henry (1987). "Evaluación Ambiental Preliminar - Corredor del Gasoducto Villavicencio Bogotá", Trabajo No. 665, Ingeniería y Geotecnia Ltda, para Ecopetrol, Bogotá. - Eckel, E. B., Editor, (1958). "Landslide and Engineering Practice", Highway Research Board Special Report 29, Washington. - García L., Manuel (1993), "Introducción al diseño de obras civiles con geosintéticos", Memorias del Primer Seminario y Taller "Geosintéticos - Un nuevo concepto en Diseño, Tecnología y Funciones", Escuela Colombiana de Ingeniería, Bogotá. - García L., Manuel, Ariza C., Mario, Camargo Luis G. y Castillo Gloria Isabel (1983a), "Diques para contención de materiales térreos", III Jornadas Geotécnicas, Sociedad Colombiana de Ingenieros, Bogotá. - García L., Manuel, López A., Milton y Franco L., Rodolfo (1983b), "La Geotecnia en la planeación de Acueductos", Premio Worthington 1983), Revista ACODAL, Nos. 114-115, Bogotá. - García L., M. y Franco L., R. (1987). "Geotecnia de Oleoductos en Colombia", VIII Congreso Panamericano de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones, Cartagena. - García L., M. y Parra V., F. (1982). "Estudios Geotécnicos de Botaderos", Segundo Seminario Nacional de Geotecnia, Asociación Costarricense de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones, San José, Costa Rica.

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- Holtz, R.D. (1993), "Geosintéticos para el mejoramiento de suelos", Traducido por el Ingeniero Manuel García López, Memorias del Primer Seminario y Taller "Geosintéticos - Un nuevo concepto en Diseño, Tecnología y Funciones", Escuela Colombiana de Ingeniería, Bogotá. - Knapp, B. J. (1979). "Elements of Geographical Hydrology". George Allen and Unwin, Londres. - Montero O., Juan (1980). Comunicación personal, sobre método de trabajo propuesto en el MOPT, Bogotá. - Ross, Simon (1988). "Hazard Geography". Longman Group UK Ltd. 4a. Impresión, Hong Kong. - Selby, M.J. (1982). "Hillslope Materials and Processes", Oxford University Press, Oxford, Gran Bretaña. - Terzaghi, K. (1950), "Mechanism of Landslides", en Application of Geology to Engineering Practice. Berkey Volume, Geological Society of America.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 5. FACTORES DE EVALUACIÓN GEOTÉCNICA Se agrupan en este Capítulo diversas condiciones naturales de suelos y rocas que condicionan su comportamiento en la Ingeniería. La comprensión y definición de esas condiciones sirve como base para la evaluación del terreno y la zonificación del corredor en actividades de diseño, construcción y mantenimiento. 5.1

Introducción

La selección del tipo de obras y del procedimiento de construcción de un oleoducto o un gasoducto, en lo tocante a la estabilidad del terreno que se ocupa y la protección del sistema, dependen de las características geotécnicas y topográficas, las cuales se definen por medio de una zonificación del corredor adoptado. Para realizar la zonificación se aplican conceptos de la geología, la geomorfología, la interpretación de imágenes de sensores remotos, la hidrología y la hidráulica fluvial, que la geotecnia aglutina, decanta y analiza, adiciona sus propios criterios, para dar como resultado el diseño, localización aproximada y especificaciones de construcción de esas obras. (Amórtegui, 1987; Ingeniería y Geotecnia Ltda, "IGL", 1987, 1988 a y b). Los mismos conceptos y criterios se aplican en la selección de la ruta o trazado del conducto. (García y Franco, 1987). En los estudios geotécnicos de oleoductos se acostumbra elaborar un mapa geológico general, casi siempre en escala 1 : 25000, en el cual se describen las unidades geológicas mayores, las distintas formaciones y los depósitos de ladera de mayor extensión, y se indican las trazas de fallas geológicas. La información básica proviene de mapas regionales existentes en el INGEOMINAS o el IGAC, mapas locales incluidos en estudios de ingeniería, de ponencias y artículos, y de la interpretación de fotografías aéreas realizada para el proyecto específico. Además, en campo se identifican y delimitan los procesos de inestabilidad activos, los casos antiguos y aquellos casos "potenciales" en sitios en los cuales se reúnen ciertos factores físicos que pueden conducir a la falla del talud posteriormente. A lo anterior se suman consideraciones sobre la topografía, el patrón de drenaje natural y el uso de la tierra; con frecuencia se dibuja un mapa de pendientes que ayuda a la interpretación de las formas del terreno. Mediante el análisis de toda esta información relativa al terreno en el cual se desarrolla el proyecto, se elabora una zonificación del corredor, agrupando en forma simplificada las áreas que presentan atributos comunes o rasgos similares, y cuya respuesta ante las modificaciones impuestas por las obras de ingeniería, puede esperarse que muestre cierta uniformidad. 5.2

Factores geológicos, hidrológicos y topográficos

Ante todo deben tenerse en cuenta los factores geológicos, hidrológicos y topográficos que contribuyen a modelar las formas del terreno y su comportamiento ante alteraciones por obras de ingeniería (excavación o sobrecarga), los cuales en conjunto imponen condiciones muy complejas a nuestro territorio: - Relieve variado Se refiere a la variedad de pendientes del terreno, tanto a escala continental con las tres cordilleras y los valles interandinos, como a escala regional y zonal con valles de montaña estrechos, lomas y cuchillas, profundas incisiones causadas por corrientes torrenciales y otros aspectos. El gasoducto

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Mariquita - Cali es un excelente ejemplo de una obra emplazada en un medio de relieve variable: empieza y termina en zonas relativamente planas del valle medio del Magdalena y del valle del Cauca; atraviesa la Cordillera Central remontándose hasta la altitud del páramo; sortea los profundos cañones del río Aguacatal antes de llegar a Herveo y de la quebrada Manizales, afluente del río Chinchiná antes de su entrada a Manizales; después de bajar al río Claro recorre la plataforma natural denominada La Meseta y luego asciende al cerro del Chuscal en proximidades de Pereira. - Clima tropical Caracterizado en general por la alta pluviosidad, alternancia de períodos secos y lluviosos, y temperaturas variables. En muchos casos interviene también la exposición a la luz solar y el viento. En la figura 2.4 se presenta la distribución de la pluviosidad en Colombia; se incluyen los histogramas de precipitación anual registrados en varias estaciones del oriente y el norte del país. - Tectonismo y sismicidad Los materiales de la corteza terrestre están sujetos a esfuerzos de compresión y tracción que producen deformación y rotura de las rocas, dando origen a los plegamientos (sinclinales, anticlinales) y a las fallas geológicas. Estas se forman cuando los esfuerzos exceden a la resistencia de la roca, y ésta se rompe a lo largo de planos de fractura preexistentes o nuevos. Las fallas pueden ser de varias clases como se muestra en la figura 5.1. La acción tectónica manifestada en fallas, fracturas y plegamientos de las rocas, trae como consecuencia el aumento de la permeabilidad secundaria (facilidad de percolación del agua a lo largo de fracturas, diaclasas y otras discontinuidades) y el debilitamiento de los materiales que conforman los estratos (aumento de la tasa de meteorización al fragmentarse las rocas). Lo primero implica mayor aporte de agua al subsuelo; lo segundo ha causado pérdida de la resistencia al corte de los materiales en grado que depende de la magnitud de los desplazamientos y alteraciones ocurridos en el pasado. Puede decirse que en la proximidad de las fallas aumenta la susceptibilidad a deslizamiento. En la figura 5.2 se presenta el modelo tectónico actual de Colombia elaborado por el Geólogo Alberto LoboGuerrero en 1989. Otro problema que debe considerarse es el de los sismos o temblores de tierra que pueden generarse a lo largo de fallas geológicas activas y en la vecindad de las zonas de subducción (zonas donde una de las placas en que está subdividida la corteza terrestre penetra bajo otra placa). En varios puntos de las fallas principales (ver la figura 5.3), (Romeral, Guaicaramo, Bucaramanga etc.) se han producido sismos, en ocasiones bastante destructivos. A lo largo de la costa del Pacífico la Placa de Nazca, que hace parte del fondo oceánico, se consume bajo la Placa Suramericana en la cual se localiza el territorio colombiano; como es bien conocido, en esta zona de subducción se producen sismos con relativa frecuencia, algunos de ellos de gran magnitud, como los que han azotado a Tumaco, Departamento de Nariño, (ver la figura 5.4). Puesto que tramos importantes de muchas conducciones de montaña en Colombia quedan en la proximidad de fallas geológicas y zonas de brecha (zonas de roca triturada o fragmentada, a veces con bloques rocosos en desorden, mezclados con suelos, que se pueden formar a lo largo de las fallas), o las atraviesan, se está dando atención creciente a la sismicidad y sus efectos, con la a-

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS dopción de procedimientos de diseño y construcción que aumenten el margen de seguridad. Entre los procedimientos de construcción para zonas de falla y de alto riesgo sísmico, se cuentan el de colocar cámaras de alivio de deformaciones en sitios críticos, o la instalación de la tubería en zanjas de ancho mayor que el convencional, con relleno suelto que permita los movimientos de la tubería. La primera de estas medidas es de diseño reciente en el país (Amórtegui, 1991), mientras que la segunda se halla dentro de los procedimientos de construcción convencionales. En los capítulos 11 a 13 se presentarán estas medidas con mayor detalle. Si consideramos que los deslizamientos están entre los efectos más frecuentes y graves de los terremotos, al buscar en el estudio geotécnico el corredor más estable, se están minimizando las probabilidades de daño por movimiento sísmico. Desde luego, que la selección adecuada del alineamiento no exime de adoptar las precauciones de diseño necesarias, tanto para las tuberías como para lo tocante a estructuras complementarias como los puentes, estaciones de bombeo, válvulas, tanques y plantas de tratamiento. La Ingeniería Estructural dispone de métodos muy efectivos para el diseño sismoresistente de edificaciones. En la figura 5.5 se presenta el mapa del estudio general del riesgo sísmico de Colombia, preparado por la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (1984). El marco geotectónico de Colombia está definido por la interacción de las placas del Caribe, Nazca y Suramericana. Su compresión a través de la historia geológica ha generado sobre la morfología colombiana varias provincias estructurales limitadas por fallas regionales con tendencia N-S. Esta interacción también es la responsable de la actividad volcánica y sísmica del territorio Colombiano. La sismicidad cortical del país ha sido registrada desde la Colonia, el sismo más antiguo data del año 1566; entre ellos hay unos de gran poder destructivo como los que acabaron con las ciudades de Popayan (1736) y Cúcuta (1875). En los últimos 26 años se han presentado varios terremotos con ruptura en superficie, producidos por fallas activas corticales, tales como Algeciras (1967), Bahía Solano (1970), Tumaco (1979) y Murindó (1992). El estudio de amenaza sísmica, está basado entre otras fuentes, en el mapa neotectónico de Colombia (INGEOMINAS 1993), en el que se encuentran las principales fallas activas, susceptibles de ser fuentes de terremotos y que reportan actividad tectónica a partir del Mioceno. Las fallas activas están asociadas a grandes cinturones tectónicos como el del Borde Llanero, las fallas que bordean el Valle del Magdalena, Romeral y Cauca, las fallas de la Costa Pacífic;;a y la de Bucaramanga. Sus movimientos y factores de riesgo dependen de la región geográfica en que se encuentren y del contexto geológico local, ya que en diferentes sectores del país, varía la resultante de interacción de esfuerzos entre las placas tectónicas. El análisis estadístico de la sismicidad en el país ha mostrado que la mayoría de los terremotos tienden a agruparse geográficamente en el territorio colombiano. Esta distribución se encuentra íntimamente relacionada con la geología del país y las propiedades de la corteza terrestre y el manto superior. Los mapas de amenaza sísmica muestran que la mayor actividad sísmica se concentra en cuatro zonas, donde se registra también la mayor cantidad de energía sísmica promedio anual (Figura 5.4). Estas zonas se han denominado informalmente:

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"Zona sísmica del Chocó": Localizada al occidente del país, comprende la zona de transición entre la Cordillera de la Costa (Serranías del Baudó y de Los Saltos) y el Océano Pacífico.

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"Zona sísmica de Nariño": Ubicada hacia el sur del Océano Pacífico; asociada como la anterior, a la zona de subducción de la placa de Nazca con la Suramericana.

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"Zona sísmica de Caldas": Comprende los departamentos del eje cafetero, entre las Cordilleras Central y Occidental. Está alineada al occidente de la paleosutura de Romeral y para efectos del presente estudio es la zona que más podría afectar al gasoducto Mariquita -Cali.

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Nido de Bucaramanga": Se encuentra en la Cordillera Oriental y es reconocida como una de las zonas de mayor actividad sísmica en el mundo.

Se puede observar en el mapa de amenaza sísmica de Colombia (versión del Código Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes 1995) que la mayor parte del trazado del gasoducto se encuentra en una zona de alto riesgo sísmico. Figura 5.5. Según los datos históricos de los últimos 80 años (ISA,1979) la zona de Benioff (zona de contacto entre la placa subducente y la base del continente, ver Figura 5.6), ha sido la mayor fuente de sismicidad en términos de la energía liberada y del número de eventos ocurridos. En segundo lugar se encuentran las fallas activas. Para la zona de interés, los principales sistemas sismogénicos que afectan el gasoducto son: Romeral, Cauca-Patía, y en menor grado las Fallas del Valle del Magdalena, todas con dirección general NNE. Hacia el oriente dellineamiento se encuentra el sistema del Valle del Magdalena representado por las siguientes fallas: -

Falla de Mulato: Con una longitud aproximada de 185 km esta estructura actúa como límite oriental de la Cordillera Central, y a lo largo de su lineamiento atraviesa las poblaciones de Mariquita y el antiguo Armero. La falla es inversa y su tasa de desplazamiento es muy lenta.

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Falla de la Palestina: Tiene una longitud de unos 250 km con dirección de rumbo N 1 OE y buzamiento hacia el Este, desplaza principalmente una superficie de erosión Terciaria preFormación Mesa. Presenta movimiento lateral izquierdo inverso, cabalgando al oriente (sentido del movimiento del bloque colgante) con una tasa de desplazamiento baja a muy baja. El trazo de esta falla afecta al gasoducto a la altura del municipio de Padua.

El Sistema de Fallas de Romeral es un conjunto de fallas paralelas y sub-paralelas, localmente trenzadas, que se extiende desde el Pacífico ecuatorial hasta el mar Caribe Colombiano. En términos generales este sistema marca el límite entre las rocas de afinidad oceánica al occidente, con las rocas continentales al oriente y a él están asociados sísmos de gran importancia como los de Manizales 1979 y Popayan en 1983. Dentro de las estructuras principales que muestran evidencias de ruptura cuaternaria tenemos:

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Falla de Romeral: Es una falla con evidencia geomorfológica muy fuerte y zonas de milonita y brechas tectónicas de 30 a 500 m de ancho. El relleno fluvioglacial o volcánico del Río Campoalegre demuestra que ellineamiento ha tenido actividad Cuaternaria y a él están asociadas grandes zonas de derrumbes. Es importante su actividad tectónica por la cercanía con las ciudades de Manizales, Pereira y Armenia.

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Falla de Filandia: Nace de la Falla de Armenia al sur de la misma ciudad y pasa al Este de Filandia, continuando hacia el norte cerca de las poblaciones de Santa Rosa de Cabal, Chinchiná y de la ciudad de Manizales. Es una estructura geotectónica importante que desplaza el abanico del Quindío con una dirección norte-sur.

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Falla de Montenegro: Presenta un comportamiento aparentemente inverso y afecta los depósitos no consolidados de flujo de Iodo y ceniza volcánica del abanico de Armenia. Por su localización tiene implicaciones de amenaza sísmica sobre las ciudades de Pereira, Armenia y Cali, aunque faltan estudios que correlacionen número y magnitud de los sismos que ha generado tal rasgo geomorfológico.

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Falla Guabas-Pradera: Localizada al noreste de Tuluá, hacia el flanco occidental de la Cordillera Central. Pone en contacto rocas del Macizo Ofiolítico de Ginebra con rocas Terciarias de la Formación Paila. Presenta una tasa de desplazamiento de muy baja a moderada.

El sistema de fallas Cauca-Patía se extiende a través del flanco oriental de la Cordillera Occidental con una longitud aproximada de 800 km, mostrando expresiones geomorfológicas de moderadas a débiles. La región central entre el norte del Valle y el Viejo Caldas, es la más activa con movimientos sinestrales y esfuerzos orientados este-oeste. -

Falla de Ansermanuevo: Pasa por la población del mismo nombre y al occidente de Viterbo con rumbo N20E. Da una pendiente fuerte al flanco oriental de la Cordillera Occidental y afecta sedimentos Plio-Pleistocénicos. De esta estructura se desprenden varios lineamientos y fallas con orientación norte-sur, además marca el cambio entre el Valle del río Cauca y la Cordillera Occidental constituyendo la traza principal del sistema de fallas del Cauca en la región.

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Falla del Cauca: Trazos de la falla pasan por la zona suroccidental de Cali con rumbo general N15E. Se observan evidencias de desplazamiento cuaternario en el flujo de escombros de Pance localizados al sur de la ciudad.

Entre los sistemas de Cauca y Romeral y de manera independiente, se encuentra la Falla de Ouebradanueva, que probablemente se originó debido a la deflección del Sistema Romeral durante el Terciario Tardío. -

Falla de Ouebradanueva: Cruza 3 km al Este de Cartago y a 10 km de Pereira-Dosquebradas con una orientación N 1 5E. La zona de cizalladura tiene en promedio 2 m de ancho, pero existen varias fallas salientes paralelas al oeste, que están claramente expuesta en los sedimentos poco consolidados de las Formaciones Zarzal y La Paila, en el vía Cartago-Alcalá.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS -

Falla de Santa Rosa: Localizada al norte de Pereira, cruza la Cordillera Central 6 km al norte del Nevado del Ruiz antes de su unificación con la Falla de Palestina cerca a Herveo. Es una estructura de gran magnitud que ha influido en la evolución de los valles de los ríos San Eugenio y Campoalegre al Este de Santa Rosa. Presenta dirección de rumbo N70E y marca el límite norte de la depositación de rocas volcánicas del complejo Ruiz- Tolima, sugiriendo subsidencia del bloque Sur. Está asociada con actividad volcánica y presenta un bajo nivel de sismicidad.

En general la tasa de actividad de estas fallas es de baja a moderada y en pocos casos, excepcionalmente alta. La mayor sismicidad cortical asociada a fallas activas se presenta en el borde Llanero por debajo de la Cordillera Oriental (Sarria, 1990); le sigue la faja de Romeral especialmente hacia el sector norte (Caldas, Antioquia) y el corredor del Pacífico. La importancia que representan estas estructuras es su cercanía a los centros urbanos y aunque (la magnitud) de la mayoría de los sismos que generan es baja, para el caso específico es importante tener en cuenta el desplazamiento vertical del suelo que podría afectar el gasoducto. Además dentro de los estudios realizados hasta el momento por el Ingeominas y otras entidades, falta por determinar si las fallas producen eventos grandes con intervalos largos de tiempo o si su actividad se reduce a numerosos eventos pequeños. Sismicidad o Sismotectónica -

Vulcanismo activo

En Colombia el vulcanismo activo corresponde a la segunda etapa del vulcanismo Cenozoico (Cepeda, 1986) y ocurre en tres segmentos bien definidos que de sur a norte son: el primero, comprendido entre los volcanes de la Cordillera Occidental y el Volcán Galeras; el segundo segmento, desde el Volcán Doña Juana hasta el Volcán Nevado del Huila; y el tercero desde el Volcán Machín hasta el Volcán Cerro Bravo y es el que tiene influencia sobre la parte norte del área de estudio. De los volcanes del Parque Nacional Natural de los Nevados (Figura 5.7), cinco han mostrado actividad durante los últimos 25000 años: Los Nevados del Ruiz, Santa Isabel y Tolima y los Cerros Bravo y España. Los volcanes más activos durante esta época son los Nevados del Ruiz y del Tolima y el Cerro Bravo, todos localizados al oriente del trazado principal. En los volcanes Nevado de Santa Isabel y Cerro España se ha reportado para cada uno, una erupción de tipo lávico durante el Holoceno; por lo tanto están clasificados como dormidos. De los otros volcanes la última actividad se reporta de épocas muy anteriores y por eso se les clasifica como inactivos. El Volcán Nevado del Ruiz representa la principal amenaza para la zona de interés ya que su actividad ha causado daños graves en las poblaciones de Armero, Mariquita y Chinchiná, por flujos de Iodo de los ríos Azufrado, Lagunillas, Gualí y Claro -Chinchiná, que nacen en las estribaciones del Volcán.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS La última erupción del Ruiz el13 de Noviembre de 1985, fue acompañada por la formación de al menos cuatro lahares producidos por la fusión del hielo glacial cerca a la cima del Volcán. Uno de ellos el del Río Chinchiná destruyo cinco puentes entere ellos el del oleoducto de Caldas, enterró varios kilómetros de la vía Manizales-Chinchiná, dañó varios carreteables que comunican a Manizales con el flanco occidental del Volcán y afectó la población de Chinchiná; causó la muerte de 2000 personas y produjo pérdidas por varios miles de millones de pesos. De lo anterior se concluye que para el diseño de los cruces subfluviales de los ríos Chinchiná y Claro hay tener en cuenta la actividad volcánica del complejo Ruiz- Tolima, ya que se pueden presentar nuevos flujos de Iodos o avalanchas de magnitudes iguales o superiores a las de Noviembre del 85.

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- Litología y disposición geométrica de las rocas. La primera se refiere a las características de las rocas, representadas sobre todo en el tipo y conformación de los materiales que las constituyen tales como arcillas, limos y arenas, y la presencia de cementantes naturales. La segunda abarca los aspectos ligados a la estructura geológica regional y local de las rocas existentes. La mayor parte de las rocas que se encuentran en amplias regiones del país pueden clasificarse dentro de la categoría de las rocas blandas, o sea, materiales que presentan alta degradabilidad (o, también, baja durabilidad) ante los agentes de meteorización y en especial ante los procesos de humedecimiento y secado producto de los ciclos climáticos a lo largo de los años; se trata de lutitas, arcillolitas, limolitas y areniscas friables, es decir areniscas sin cementante, que se desmoronan con facilidad, esquistos, filitas y otras. La disposición en alternancia de estratos de naturaleza distinta, impone grandes diferencias en la resistencia y la permeabilidad, hasta el punto de que en la práctica puede hablarse de una sucesión de capas o franjas débiles o fuertes, permeables e impermeables. Unos estratos como los de arenisca y caliza actuarán como acuíferos, que aportarán agua a zonas potencial o activamente inestables, y otros, como los estratos de arcillolita, podrán desempeñar el papel de barreras al flujo subterráneo, propiciando la formación de niveles freáticos colgados o la elevación de ellos. Lo mismo puede decirse de las diversas zonas del perfil de meteorización en rocas ígneas y metamórficas. Dichas circunstancias llevan a la creación de presiones hidrostáticas y de percolación, que pueden conducir a la inestabilidad de masas rocosas y de suelos. - Pérdida de resistencia por deformación y ablandamiento Abundan en la Cordillera Oriental ciertas rocas como las arcillolitas, limolitas y lutitas que pueden considerarse como suelos duros fisurados. Pertenecen a la categoría de "rocas blandas" que muestran resistencia menor que otras rocas y se desintegran ante procesos de mojado y secado como los impuestos por los períodos climáticos. Este comportamiento ante los agentes atmosféricos se expresa en la geotecnia catalogando a dichas rocas como "materiales degradables", poco durables. Estos materiales al igual que los producidos por la meteorización de esquistos, filitas y otras rocas (algunas de las cuales se encuentran en la región del río Catatumbo), son de carácter frágil lo cual se manifiesta porque tienen una curva esfuerzo - deformación empinada en la parte inicial ascendente, que alcanza un pico casi siempre muy bien definido, pero experimentan pérdida notable de resistencia al sobrepasarse deformaciones moderadas. Ver la figura 5.8. Se encuentra en rocas blandas que el contenido de humedad ejerce una influencia apreciable sobre la resistencia de los materiales; el agua penetra por las fisuras o grietas y poco a poco las va ablandando, de manera que el conjunto inicial llega a convertirse en una masa blanda, que engloba bloques o terrones de la roca meteorizada, algo menos alterados.

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FIGURA 5.8. Curva esfuerzo – deformación para materiales frágiles (rocas blandas). Shale de Pensilvania. Tomado de Mesri y Gibala (1972).

- Meteorización Los cambios que tienen lugar en las rocas ante procesos que ocurren cerca de la superficie del terreno, son agrupados bajo el término geológico de meteorización, la cual puede ser física cuando corresponde a los procesos mecánicos de desintegración, o química cuando hay descomposición de la roca y formación de nuevos minerales. Ciertos minerales sufren meteorización química con mayor rapidez que otros. Algunas rocas se desintegran y desmoronan con facilidad ante los cambios climáticos que se traducen en ciclos de humedecimiento alternados con ciclos de desacación; entre estas se destacan las lutitas y las limolitas y arcillolitas. La meteorización química es favorecida por los climas calientes y húmedos, la presencia de vegetación y las pendientes bajas; por lo tanto, las regiones tropicales de relieve suave, lluvia abundante y alta temperatura son las más propicias a las alteraciones químicas. En dichas regiones la alteración de las rocas procederá hasta mayor profundidad, desarrollando lo que se llama el perfil de meteorización, o serie de mantos y zonas que se van formando desde la superficie del terreno hacia lo profundo. Los perfiles de espesor notable, suelos muy lavados y de colores rojo, carmelito y amarillo, son manifestaciones de meteorización química severa. En la zona superior de perfil se encuentran los suelos residuales, que reciben este nombre debido a que se formaron en el mismo sitio donde se encuentran hoy en día, por la desintegración y descomposición de las rocas y posterior meteorización de los minerales constituyentes. En la figura 5.9 se agrupan diversos métodos para designar el perfil de meteorización, de muy amplio uso en la geotecnia, se

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS destacan en especial el de Dearman y el de Deere & Patton que son los más utilizados entre nosotros. Por sus características mineralógicas ciertos mantos del suelo residual pueden ser altamente erosionables. La existencia de horizontes o mantos de características diferentes dentro del perfil de meteorización, trae consecuencias sobre la resistencia al corte y la permeabilidad. Por ejemplo los que tienen mayor contenido de suelos de alta plasticidad (arcillas, arcillas limosas), son de permeabilidad baja, y las zonas de transición a roca sana son más permeables, lo cual impone efectos sobre el flujo de agua subterránea y la formación de presiones hidrostáticas. En condiciones tropicales favorables, la meteorización puede ser tan intensa y prolongada que aún los minerales arcillosos son destruidos. Dichos minerales son en esencia silicatos hidratados de aluminio; bajo meteorización continua la sílice es removida y lo remanente será un óxido de aluminio tal como la guibsita, o un óxido de hierro tal como la limonita o la guetita, derivado del hierro que también puede estar presente. Este proceso se denomina laterización. Se habla entonces de suelo laterítico o laterizado (color rojizo como el ladrillo, del cual proviene la palabra latina), y de laterita cuando se llega al máximo contenido de aluminio. Puede pensarse que la meteorización es la respuesta de los materiales situados en la superficie del terreno o cerca de ella al contacto con agua, aire y seres vivos. La existencia de horizontes o mantos de características diferentes dentro del perfil de meteorización, trae consecuencias sobre la resistencia corte y la permeabilidad. Por ejemplo, los que tienen mayor contenido de suelos de alta plasticidad (arcillas, arcillas limosas), son de permeabilidad baja, y las zonas de transición a roca sana son más permeables, lo cual impone efectos sobre el flujo de agua subterránea y la formación de presiones hidrostáticas. En efecto si el agua percola y se encuentra un manto de baja permeabilidad este actuará como cortina y hará que el agua se acumule hacia arriba de dicho manto; se origina en esta forma un nivel freático "colgado" y se generan presiones adicionales en el agua subterránea. Como las rocas parentales están fisuradas y contienen discontinuidades estructurales (diaclasas, grietas, planos de estratificación u otros), el suelo residual presentará vestigios de esas discontinuidades, que actuarán como zonas de menor resistencia que además controlan el flujo sub superficial. Los vestigios de las discontinuidades originales, se conocen en la literatura geotécnica con el nombre de estructuras heredadas. Estas jugarán un papel importante en la estabilidad de las excavaciones, dependiendo de su orientación en relación con la dirección e inclinación del corte. Como se muestra en la figura 5.10 la curva de rotura que relaciona la resistencia al corte con el esfuerzo normal aplicado cambia de acuerdo con la posición de la muestra de roca dentro del perfil; se observa que entre mayor sea el grado de meteorización del material, menor será el ángulo de resistencia al corte (o de fricción interna) del mismo. Los perfiles de espesor notable, suelos muy lavados y de colores rojo, carmelito y amarillo, son manifestaciones de meteorización química severa. En condiciones tropicales favorables, la meteorización puede ser tan intensa y prolongada que aún los minerales arcillosos son destruidos. Dichos minerales son en esencia silicatos hidratados de aluminio; bajo meteorización continua la sílice es removida y lo remanente será un óxido de aluminio tal como la guibsita, o un óxido de hierro tal como limonita o guetita, derivado del hierro que también puede estar presente. Este proceso se denomina laterización. Se habla entonces de suelo laterítico o laterizado (color rojizo como el ladrillo, del cual proviene la palabra latina), y de laterita cuando se llega al máximo contenido de aluminio.

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FIGURA 5.6 - PERFIL TECTONICO DE COLOMBIA

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FIGURA 5.7 – COMPLEJO VOLCANICO RUIZ – TOLIMA GASODUCTO MARIQUITA – CALI

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS En nuestro medio es común que se encuentre en el perfil una franja superior de suelo limoso o limo-arcilloso de plasticidad media a baja, seguido de otra más arcillosa, enriquecida en minerales arcillosos lavados o traídos de la franja de arriba; a la zona arcillosa puede seguir una de tipo limoso y arenoso con fragmentos de tamaño mayor muy descompuestos, y luego hay una transición bastante irregular a roca parcialmente meteorizada y finalmente a roca sana. El espesor de cada zona es variable de un punto a otro, como lo es el del perfil completo, o sea, que la profundidad de meteorización cambia, obedeciendo a la complejidad de las relaciones entre los factores que llevan a la formación de suelos, pluviosidad, temperatura, carácter de la roca parental, topografía, vegetación y tiempo. Las diferencias en litología (carácter físico de la roca), grado de diaclasamiento (fracturamiento) o de cizallamiento por acción de fallas geológicas, hacen que la meteorización avance en mayor grado en un punto que en otro, y conducen también a diferencias en la permeabilidad. En climas tropicales dominan los procesos de meteorización química. Los efectos físicos tales como la apertura de discontinuidades, la formación de nuevas discontinuidades por fractura de la roca, la separación de granos y la fracturación de estos, van asociados con la descomposición. En áreas con predominio de rocas ígneas y metamórficas puede esperarse la existencia de suelos residuales de espesor notable. En las rocas sedimentarias al existir estratos intercalados de diferente resistencia a la meteorización, el desarrollo del perfil en las capas superiores puede verse interrumpido al llegar al contacto con rocas más resistentes.

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FIGURA 5.9 – Comparación de la clasificación ingenieril de los perfiles de meteorización (Irfan y Woods, 1988).

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FIGURA 5.10 - Efecto de la meteorización sobre el esfuerzo cortante de discontinuidades. (Deere y Patton, 1971).

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS La meteorización y la acción del agua superficial y subterránea juegan un papel muy importante tanto en la evolución de laderas como en su comportamiento (manifestado como una condición de estabilidad) en el momento de dicha evolución en el cual intervienen las obras de ingeniería. En áreas con predominio de rocas ígneas y metamórficas puede esperarse la existencia de suelos residuales de espesor notable; en las sedimentarias dependerá de la existencia y profundidad de estratos más resistentes. - Suelos residuales Las rocas se meteorizan por acción de procesos químicos (descomposición), físicos (desintegración) y en menor grado por actividad biológica. El tipo de meteorización que predomina en una región dada depende, entre otros factores, del clima, en especial de la pluviosidad y la temperatura. Estos factores por lo general también determinan el tipo del producto de la meteorización. A continuación se harán consideraciones sobre el comportamiento de los suelos residuales adaptadas del trabajo de Irfan y Woods, 1988. La actividad de meteorización continua, durante extensos períodos, lleva a la conversión de las rocas en suelos; estos retienen los sistemas de discontinuidades de la roca original como " estructuras heredadas " a lo largo de las cuales ha prograsado con mayor intensidad la meteorización (hidratación, oxidación, etc). Con el tiempo, el suelo pierde esas estructuras y se convierte en un verdadero suelo residual. En algunas regiones la meteorización intensa puede causar la remoción de sílice, bases y el enriquecimiento del suelo residual en óxidos de hierro, aluminio, dando origen a las lateritas (suelos lateríticos, que reciben este nombre por su coloración rojiza, semejante a la del ladrillo). En vecindades de los volcanes del Ruiz y Cerro Bravo (Gasoducto de Caldas) puede existir actividad geotérmica, la cual produce un tipo de meteorización que es la alteración hidrotermal. Las soluciones acuosas calientes penetran la masa rocosa sobretodo en las discontinuidades, y causan los cambios minaralógicos. Dichas soluciones pueden generarse dentro de la masa afectada o a una mayor profundidad que la de esta, por ejemplo por vecindad a magma en enfriamiento. La alteración hidrotermal puede alcanzar mayor profundidad que la meteorización química. Resulta de gran interés describir el perfil de meteorización típico (sucesión o columna de mantos y zonas de suelo o roca en función de la profundidad); de la superficie del terreno hacia abajo se puede encontrar lo siguiente: a) Manto de suelo sin estructura ( suelo residual ) cuya parte superior puede transformarse en laterita. b) Zona de material semejante a suelo que conserva las estructuras heredadas de la roca parental, y puede contener bloques algo menos meteorizados, de diversos tamaños. Esta zona por lo común recibe el nombre de saprolito. c) Zona transicional de roca parcialmente meteorizada que consiste en su mayor parte de material rocoso separado por material del tipo de suelo friable a lo largo de las discontinuidades; también puede descubrirse una zona de roca subdividida por una red continua de lentes o capas de suelo de espesor muy variable.

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d) Zona que consiste por completo de roca que puede estar manchada a lo largo de las discontinuidades, pero en la cual la resistencia de la roca intacta es similar a la de la roca fresca. El perfil de meteorización puede variar considerablemente de un sitio a otro debido a variaciones en el tipo de roca, estructura geológica, topografía, tasa de erosión, condiciones del agua subterránea, clima. En la figura 5.7 (tomada de Irfan y Woods, 1988) se presenta una comparación de la clasificación ingenieril de los perfiles de meteorización. Se destaca que dichos perfiles alcanzan el mayor desarrollo en rocas ígneas y metamórficas como las que se encuentran en la mayor parte del recorrido por la Cordillera Central. En las rocas sedimentarias puede desarrollarse el perfil con mantos y zonas discernibles cuando se encuentran en superficie estratos bastante gruesos de una misma roca, por ejemplo un banco de arenisca tobácea de varios metros de espesor. Cuando hay sucesión de estratos de rocas diferentes, más o menos delgados (intercalaciones de areniscas, lutitas, limolitas, etc) la meteorización progresará en la forma esperada en un estrato dado pero se verá interrumpida al llegar a otro estrato de resistencia diferente; cambiará entonces la tasa de meteorización y el perfil será irregular, sin ajustarse del todo al aspecto secuencial o continuo y progresivo que denota la figura 5.7. Las estructuras heredadas afectan la estabilidad de taludes cuando están en posición desfavorable en relación con la geometría del talud, o cuando contienen rellenos que pueden influir en el movimiento del agua subterránea (o infiltrada). Los efectos adversos mayores de dichas discontinuidades se manifiestan en la siguiente forma: a) Resistencia al corte menor que la del suelo intacto ya sea a través de relleno arcilloso o más intensamente meteorizado o a lo largo de contactos de partes de la roca en los cuales hay relleno meteorizado. b) Valores de resistencia al corte particularmente bajos en discontinuidades a lo largo de las cuales ha ocurrido movimiento de falla, el cual se manifiesta por quedar la superficie de la roca pulida y con estrías (espejos de falla). c) Reducción de la resistencia general de la masa. d) Presiones hidrostáticas altas en sitios del interior del talud donde los rellenos arcillosos bloquean el movimiento del agua, o desarrollo de sifonamiento o tubificación por flujo del agua subterránea. En esta forma los saprolitos resultan muy susceptibles a inestabilizarse al quedar expuestos en taludes de excavaciones. Por otra parte la presencia de mantos de menor permeabilidad en la zona de suelo residual (como el Horizonte B que se vé enriquecido en finos lavados por el agua infiltrada desde el Horizonte A) favorece la formación de niveles freáticos colgados en zonas del talud llevando a la falla casi siempre en la forma de flujo rápido de tierras o de lodos. Todos los procesos de inestabilidad descritos pueden afectar a un conducto enterrado a profundidad moderada como sucede con los oleoductos. - Suelos transportados

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Forman diversos tipos de depósitos que pueden cubrir áreas de extensión considerable. Los casos de inestabilidad tienden a presentarse en depósitos muy recientes y de tamaño moderado a pequeño, en los cuales actúan con intensidad los agentes que contribuyeron a formarlos. Los depósitos antiguos, extensos y de pendiente suave, bien drenados (en sus condiciones naturales) son muy estables y en ellos la construcción de obras de ingeniería puede transcurrir sin mayores problemas. - Depósitos de ladera Un aspecto importante en el estudio de la ruta de obras lineales lo constituye la existencia de depósitos de ladera; son acumulaciones de materiales que han caído, se han deslizado o han sido acarreados por el agua, los cuales ocupan zonas de menor pendiente hacia la base de los cerros y reciben nombres como coluviones, talus y conos de deyección. Por lo general los coluviones están compuestos de bloques de roca dura embebidas o mezclados con materiales de menor tamaño tales como suelos arenosos y arcillosos que se acostumbran llamar la matriz fina. Puede deducirse que la resistencia al corte del conjunto dependerá de la resistencia que ofrezca la componente más débil, esto es, la matriz. La existencia de depósitos de ladera introduce ciertos mecanismos de falla que afectan la estabilidad del terreno (figura 5.11): uno se relaciona con susceptibilidad a deslizarse dependiendo de la pendiente y grado de meteorización de los materiales subyacentes; otro consiste en que los depósitos actúan como cobertura de baja permeabilidad que impide el drenaje libre de los estratos portadores de agua y ésta va almacenándose en el interior del terreno ("embalses internos"); en consecuencia, se originan altas presiones hidrostáticas debajo del depósito y se produce el suministro continuo de agua, aún en períodos de verano, que causa el reblandecimiento de la componente arcillosa. Los talus son acumulaciones donde predominan materiales gruesos, por ejemplo grandes montones de bloques de roca que se encuentran al pie de taludes escarpados. Casi siempre hay baja densidad del conjunto; esto introduce el peligro de falla por causa de sismos. En la base de la Cuchilla de Santa Inés, entre ésta y el río Sararito se encuentra un talus de grandes proporciones cuya estabilidad fué una de las incertidumbres que llevaron a buscar un realineamiento del Oleoducto Caño Limón - Coveñas. A los factores anteriores se suman otros relacionados con la actividad humana o referentes a la práctica de la construcción y la operación eficiente de oleoductos: -

El uso de la tierra. La facilidad de acceso. La existencia de sitios críticos y áreas urbanizadas que no fue posible eludir en el trazado. La localización de otros proyectos de ingeniería o de zonas afectadas por procesos de explotación minera. - La disponibilidad de materiales de construcción. - La seguridad y las posibilidades de mantenimiento rutinario. - La economía del proyecto.

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FIGURA 5.11 – Características de laderas y coluviones

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS REFERENCIAS - Amórtegui, José V. (1991). "Medidas correctivas para problemas debidos a movimiento tectónico en el piedemonte llanero - Oleoducto Santiago-El Porvenir".Trabajo No. 1170 de Ingeniería y Geotecnia Ltda., para Lasmo Oil (Colombia) Ltd. Bogotá. - Amórtegui, José V. (1987). "Diseño General - Estabilidad Geotécnica y Ambiental", Gasoducto Villavicencio - Bogotá, Trabajo No. 665, Ingeniería y Geotecnia Ltda., para ECOPETROL, Bogotá. - Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (1984)."Código Colombiano de Construcciones Sismo-resistentes. (Decreto 1400 de 1984)". Bogotá, Colombia. - Deere, D.U. and Patton, F.D. (1971). "Slope Stability in residual Soils". Memorias del Cuarto Congreso Panamericano de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones. Puerto Rico, USA. - García L., M. y Franco L., R. (1987). "Geotecnia de Oleoductos en Colombia", VIII Congreso Panamericano de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones, Cartagena. - Gómez M.,H. (1995). "La paleomegacizalla transversal de Colombia. Base de un nuevo esquema geotectónico". Memorias del Seminario sobre Sismotectónica de Colombia. Ingeominas - Sociedad Colombiana de Geotecnia. Santafé de Bogotá D.C. - IGL - Ingeniería y Geotecnia Ltda., (1987), "Gasoducto Villavicencio - Bogotá, Estudios de Ingeniería". Trabajo No. 665, para ECOPETROL, Bogotá. - IGL - Ingeniería y Geotecnia Ltda., (1988a), "Procedimientos para el Control de la Erosión Asesoría Geotécnica para la Selección del Trazado del Oleoducto del Alto Magdalena", Informe No. 757-4, para HOCOL S.A., Bogotá, Colombia. - IGL - Ingeniería y Geotecnia Ltda. (1988b), "Estudio Geotécnico del Trazado, Oleoducto de Colombia (Vasconia - Coveñas)", Tomo I - Informe Final, Trabajo No. 770, para ECOPETROL HOCOL S.A., Bogotá. - Irfan, T.Y. and Woods, N.W. (1988). "The influence of Relict Discontinuities on Slope Stability in Saprolitic Soils". Proceedings of the Second International Conference on Geomechanics in Tropical Soils. Singapore. pp .267-276 - Lobo-Guerrero U., A. (1989). "La Infraestructura de Colombia", INGEOMINAS, Bogotá. - Mesri, G. y Gibala, R. (1972) "Engineering properties of a Pennsylvanian shale", Proceedings 13th Symposium on Rock Mechanics (ASCE), pp. 57-75. The University of Illinois, Urbana, Illinois.

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6. LA EROSIÓN La erosión es un fenómeno que abarca la separación, el transporte y el depósito de los materiales que componen el suelo. Los elementos que actúan se denominan agentes erosivos, siendo los principales: - el agua, - el viento, - el hielo y - la fuerza de gravedad. 6.1 Tipos de erosión La erosión representa una amenaza no sólo para los cultivos y la ganadería, la alimentación humana, el ecosistema acuático, sino para la estabilidad de las obras de ingeniería y el período de servicio de sistemas de drenaje y de generación de energía. Se considera de gran interés presentar aquí algunos conceptos de Hénensal (1987) que ayudan a precisar términos e ilustrar sobre los procesos de erosión y su control. Se acostumbra distinguir dos grandes tipos de erosión: 1- Geológica o Natural: Desgaste del suelo en su medio normal por la acción de las diversas fuerzas de la naturaleza. 2- Acelerada o Antrópica: Se deriva de las actividades del hombre cuando altera las condiciones del suelo o del ambiente. De acuerdo con Hénensal (op. cit.), la acción del agua superficial causa erosión externa, laminar (extendida en una cierta área) o concentrada (lineal) y se debe al impacto de las gotas de lluvia o al arrastre ejercido por los hilos de agua temporales que se concentran en canalículos o zanjillas durante la lluvia y un tiempo después de ella. Las partículas de suelo sacadas de su sitio y de diferentes dimensiones, son llevadas por el agua de escorrentía y se depositan a una distancia que es función de su diámetro. Las gravas y arenas se depositarán con mayor rapidez, en los primeros sitios de cambio de pendiente, por ejemplo en las depresiones del terreno o en las cajas de entrada o salida de obras de drenaje, mientras que los limos y arcillas alcanzarán mayores distancias, sedimentándose en las partes más bajas o continuando en suspensión en los ríos hasta depositarse en condiciones de agua tranquila, por ejemplo en los embalses y lagos que se van a colmatar progresivamente. 6.2 Parámetros y factores de erosión y los riesgos correspondientes "La importancia de la erosión en un territorio dado depende en términos generales de dos grandes factores: la erosividad y la erodabilidad. El parámetro o factor de erosividad R designa el poder del agente o agentes erosivos, es decir, el poder relativo de arrancar y transportar que pueden tener las fuerzas hídricas destructoras. Es evidente que entre mayor sea la erosividad, mayor será la erosión. Se distingue entre la erosividad de las lluvias y la del agua corriente, en el sentido de que sobre las primeras no puede intervenir el hombre;

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS sólo puede prever, y esto hasta cierto grado, una erosividad media anual o mensual en un lugar dado. El parámetro de erodabilidad en sentido amplio corresponde a la aptitud global del terreno y del territorio considerado a ser atacado por los agentes de la erosión. Entre mayor sea la erodabilidad, mayor será la erosión. Se puede escribir entonces: Erosión = Erosividad R x Erodabilidad De hecho la erodabilidad está compuesta por un conjunto de tres parámetros. El primero es la erodabilidad K de los suelos. El segundo tiene en cuenta la calidad y la intensidad de la modificación de la topogrpor el hombre, ya sea por la parcelación entre diferentes usuarios o por una mejor explotación; el territorio se considera subdividido en "parcelas" relativamente homogéneas, cada una con una pendiente S y una longitud L. El tercer parámetro corresponde al "arte" del agricultor o de otros usuarios del terreno en las "parcelas" ya definidas; abarca dos aspectos complementarios: por una parte el tratamiento del suelo y De las superficies que se representa por el factor P y por otra la finalidad misma del tratamiento efectuado, es decir, el tipo de cultivo, la vegetación natural o la impermeabilización que se desee obtener, todo lo cual es representado por el factor C. De llega en definitiva a los seis factores R, K, S, L, P y C de la Ecuación Universal de Wishmeier según la cual las pérdidas de suelo de una superficie determinada están dadas por: Erosión E = R • K • (SLPC) La agrupación de los factores S, L, P y C se debe a que son los únicos sobre los cuales el hombre puede ejercer algún control notable. Cada uno de los factores incluidos en la expresión puede asociarse con un riesgo de erosión particular: R corresponde al Riesgo climático, K al pedológico y (SLPC) al antrópico." En relación con el riesgo climático se encuentra ante todo la pluviosidad que es variable dentro de un territorio dado. Así, la precipitación total anual o mensual varía de una zona a otra. Sin embargo, desde el punto de vista de la acción sobre el suelo, parece más importante la manera como el agua es suministrada al terreno que las cantidades de precipitación pluvial, al definir la erosividad de las lluvias. Las erosiones más importantes se deben a fenómenos meteorológicos extremos como los siguientes: a) Grandes aguaceros de fuerte intensidad sobre áreas reducidas, ligados a corrientes de convección (tormentas locales). b) Lluvias continuas de larga duración e intensidad mediana sobre una región, debidas a desplazamientos horizontales de gran distancia de masas de aire oceánicas (movimientos de advección). c) Períodos de recalentamiento brusco a menudo acompañados de fuertes precipitaciones, que imponen la caída de nieve y el deshielo del suelo. En la figura 6.1, tomada de García et al (1988), se resumen varios de los puntos tratados hasta ahora.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Continuando con la cita que hacemos de los conceptos presentados por Hénensal, viene lo relativo a los riesgos pedológicos en la erosión hídrica: "Es evidente que el riesgo de erosión será mayor entre mayor sea la erodabilidad de los suelos, pero ésta es una noción compleja debido a que para ser erodados los suelos, sus partículas deben ser sacadas del sitio y transportadas. Por lo tanto, la erodabilidad depende de un alto número de factores los cuales intervendrán solos o en conjunto según la naturaleza de los suelos, los lugares y las circunstancias. Factores texturales -

La granulometría, al respecto se han propuesto ciertos valores del porcentaje de partículas de un determinado tamaño presentes en el suelo (contenidos de arena fina, limo, arcilla y materiales orgánicos) o del coeficiente de uniformidad Cu=D60/D10, donde Dx es el tamaño -abertura del tamiz- que deja pasar x% del material; por ejemplo, se dice que Cu inferior a 5 denota suelos muy erodables.

Factores físico-químicos -

La plasticidad, como un índice de la presencia de suelos arcillosos que debe complementarse con la debida consideración al carácter mineralógico de la arcilla presente; será más desfavorable una arcilla del tipo de montmorillonita saturada de sodio que una caolinita. La condición dispersiva que se trata más adelante también es muy importante en este contexto.

-

La fracción arcillosa expresada por la capacidad de intercambio catiónico, el valor del ensayo de azul de metileno, etc. FIGURA 6.1. ACCIÓN Y EFECTOS DE LA LLUVIA EN LA EROSIÓN DE TERRENOS

Mecanismo de acción

Efectos erosivos, indirectos

Impacto de las gotas

Disgregación

Erosión laminar.

Escurrimiento superficial

Disgregación Transporte

Erosión diferencial, por diferentes resistencias al fenómeno en las distintas capas del terreno.

Infiltraciones

Nivel freático colgado. Elevación del freático.

Deslizamientos de tierra. Erosión interna, tubificación, etc.

Acción erosiva directa indirecta de la lluvia

Humedecimiento y secado

o

Expansión y contracción.

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por

directos

o

escurrimiento

nivel Fisuramiento. Pérdida de cohesión. INGENIERIA Y GEOTECNIA LTDA.

TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Flujos estacionales.

Factores estructurales: -

La compacidad y la porosidad,

-

La agregación en terrones y la fisuración.

-

La existencia de una costra o cobertura en la superficie.

-

La biomasa: raíces, lombrices de tierra, insectos, pequeños mamíferos, micro-organismos.

Se mencionó antes la dispersividad de los suelos arcillosos; esta propiedad los hace altamente erosionables en presencia del agua y se debe a un proceso electroquímico de "defloculación" o "dispersión" en el cual se pierde la microestructura o arreglo de las partículas minerales individuales que entonces ya separadas unas de otras (dispersadas) pueden ser arrastradas a través de los poros del suelo "propiciando la formación de canalículos que dan lugar a fallas por tubificación", a veces muy graves en diques y presas construidas con dichos materiales (Orozco et al, 1975). La dispersividad depende de la concentración de cationes de sodio (Na) disueltos en el agua de los poros, en relación con la de iones de calcio (Ca) y magnesio (Mg), del contenido de sales disueltasen el agua que va a pasar por los poros del suelo y de la velocidad del flujo. El carácter expansivo de las arcillas tiene en este último aspecto cierta importancia " si el flujo tiene una velocidad suficientemente baja, la arcilla que rodea el canal de flujo se expande y lo sella"; "si la velocidad inicial de flujo es suficientemente alta, las partículas de arcilla dispersiva son arrastradas, lo cual agranda el canal de flujo y conduce a una falla progresiva por tubificación". (Orozco et al, op. cit.). El carácter dispersivo se puede determinar mediante ensayos químicos que permiten hallar la concentración de cationes ya mencionada. En la geotecnia se utiliza con exito como guía para esta determinación el ensayo de "Pin Hole", en el cual se hace pasar agua por un agujero hecho con una aguja ("pin") en el centro de una muestra cilíndrica bajo diferentes alturas (o carga hidráulica); se observa si el agua recogida en una probeta, ha arrastrado partículas del suelo así como el aspecto del orificio después de la prueba. 6.3 Riesgos antrópicos Se encuentra que los riesgos antrópicos de la erosión dependen de la demografía y del estado de desarrollo económico de la sociedad en general y de las comunidades rurales en particular. En esta forma toda variación importante de la población rural ejerce en un sentido u otro una influencia sobre la erosión. Otros riesgos antrópicos están asociados al desarrollo urbano, a los medios de transporte y las obras de infraestructura. La inexistencia o la deficiencia de sistemas de alcantarillado de aguas lluvias y negras, ligada al crecimiento de la población urbana, hace que las aguas concentradas por flujo sobre superficies impermeabilizadas como los techos y cubiertas de edificaciones, las calles y zonas de

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS parqueo pavimentadas, en un momento dado excedan la capacidad del sistema, se desborden y fluyan por las calles. Si las calles son de pendiente notable y no están estabilizadas o pavimentadas, poco a poco se convertirán en cárcavas y se perderá su función. En las zonas de invasión o tuguriales de la periferia de las grandes ciudades es frecuente que la población (compuesta casi siempre de inmigrantes procedentes de las áreas rurales), ocupe áreas de suelo erosionable o cañadas y cauces intermitentes en los cuales pueden ocurrir deslizamientos y flujos de detritos y de lodos, con consecuencias lamentables. Los sitios de construcción son muy sensibles a la erosión. Se tiene que los grandes proyectos de construcción urbana mantienen los sitios sin cobertura y vulnerables durante uno a tres años. En lo relacionado con los sistemas de transporte como las carreteras (y los oleoductos) se encuentra que las vías (y los derechos de vía, agregamos nosotros) tienden a ser zonas de concentración de las aguas. Si las estructuras o medios de drenaje fueron bien concebidos el efecto será menor. En el caso contrario la concentración excesiva del flujo interceptado en la cuenca atravesada por el proyecto, causará un incremento apreciable de la erosividad y con rapidez se profundizará y ampliará el cauce natural receptor, llegando casi siempre al carcavamiento grave. Un diseño defectuoso (conductos de capacidad insuficiente) o un mantenimiento descuidado pueden dar lugar a la colmatación de las obras de drenaje y las aguas rebasarán la estructura arrastrando parte del derecho de vía. Si la cuenca está en degradación avanzada este peligro se incrementará y pueden presentarse flujos y avalanchas de detritos. Puede suceder en terrenos montañosos que las vías capten las aguas de una cuenca dada y las conduzcan a la cuenca vecina; se presentarán crecientes súbitas y de gran volumen que implicarán peligro grave para la población, los vehículos y las estructuras de cruce, al desbordarse las aguas. Se comprende entonces que las técnicas de ejecución de obras lineales deberán incluir en el diseño y la construcción las estructuras de drenaje adecuadas aún para evacuar crecientes, y las obras de protección contra erosión, las de control de sedimentación y otras. Será indispensable la adopción de medidas de protección en terrenos montañosos, tales como los dispositivos de drenaje y sedimentación y la empradización inmediata o "precoz". "Se destaca que en el caso de rutas de tierra la erosión de la calzada (derecho de vía) es un factor de degradación muy importante y los estudios de estabilidad deberán tener en cuenta la resistencia a la erosión de los suelos." 6.4 Relaciones entre la erosión y la remoción en masa Bajo los términos "remoción en masa" se designan en la geomorfología los movimientos de falla del terreno que abarcan volumen apreciable de suelos o rocas, o sea, las caídas, deslizamientos traslacionales y rotacionales, los flujos de detritos y de tierra, flujos de lodo y avalanchas, y los casos complejos de deslizamiento múltiple retrogresivo o de combinación de dos o más tipos de movimiento como los hundimientos-flujos de tierra. La erosión puede actuar como factor contribuyente o disparador de movimientos en masa al ir debilitando paulatina o súbitamente el terreno por remoción de materiales en la base o flancos de zonas susceptibles. También puede suceder al deslizamiento, al actuar sobre las superficies que la falla del terreno ha dejado expuestas a los agentes atmosféricos. Por lo tanto, en los oleoductos resulta conveniente estudiar y controlar en conjunto los dos tipos de

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS fenómenos o procesos. En la figura 6.2 se resumen los tipos y modalidad de acción de los procesos de erosión y remoción en masa. (García et al, 1988; IGL 1988). En general, son de la mayor importancia los procesos de erosión, tanto laminar o extendida sobre la superficie del terreno que ha sido descapotado, como concentrada en zanjillas y surcos. En los casos avanzados se forman cárcavas y barrancas, perdiéndose el relleno de la zanja en la cual esta el tubo, o desapareciendo parte de la banca del derecho de vía, o quitando soporte a las laderas vecinas, con lo cual se pueden inducir problemas de inestabilidad mayores. Los fenómenos de remoción en masa abarcan el desplazamiento más o menos simultáneo de volúmenes apreciables de suelo o roca de un talud de excavación en obras de ingeniería, o de una zona de una ladera. Pueden deberse a la excavación con altura excesiva o con ángulo demasiado fuerte comparados con lo que pueden aguantar los materiales existentes por su propia resistencia al corte y sus condiciones estructurales (estratificación, diaclasamiento, heterogeneidad), a pérdida de soporte por erosión, y a socavación en la base de la ladera por corrientes de agua. FIGURA 6.2 FENÓMENOS DE EROSIÓN Y REMOCIÓN EN MASA

TIPO

MODALIDAD

1.

Pluvial.

- Impacto y desprendimiento.

2.

Escurrimiento superficial de agua.

- Escurrimiento difuso. - Erosión laminar. - Erosión en surcos. - Erosión en cárcavas.

3.

Flujo sub-superficial de agua.

- Difuso. - Concentrado o en Sofusión.

4.

Abrasión eólica.

- Erosión eólica. - Sedimentación (dunas, médanos).

5.

Acción de aguas corrientes.

- Socavación. - Sedimentación.

6.

Remoción en masa.

- Caídas de suelo o roca. - Deslizamiento traslacional. - Hundimiento o deslizamiento rotacional. - Flujo de detritos o flujo de tierras. - Flujo de lodos. - Deslizamientos compuestos o Múltiples.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS En buena parte del territorio montañoso colombiano son frecuentes los casos de caídas de roca, los deslizamientos traslacionales y rotacionales, los flujos de tierra, detritos o lodos, y los eventos combinados o complejos como los de hundimiento-flujo de tierras y los deslizamientos múltiples retrogresivos (García 1986 y 1987). En la figura 8.1 se representan estos tipos de falla de taludes (adaptada de Varnes, 1978). Muchas veces los valles de pendiente moderada están conformados por una masa de tierra en movimiento lento que puede pasar inadvertido en el instante de la inspección; por ejemplo, el reptamiento, presenta una tasa de unos pocos centímetros al año, pero en pocos años la deformación acumulada podrá causar la rotura del conducto. En ocasiones un terreno en flujo lento puede ser afectado de tal manera por la saturación, en períodos lluviosos extremos, que presenta una aceleración notable de su movimiento, pasando a metros por mes, por semana e incluso por día, y la falla de la tubería es inexorable. En la figura 6.3 se presenta una visión general de la distribución de la erosión (morfogénesis) en Colombia; se indica el tipo de erosión predominante en las diferentes zonas del territorio colombiano.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS REFERENCIAS - García López, M. (1986), "Clasificación de Movimientos de Falla de Taludes", Cap. 2 del Manual de Deslizamientos (en imprenta), Universidad Nacional de Colombia - Ministerio de Obras Públicas y Transporte, Bogotá. - García L., M. (1987). "Estudio de la Estabilidad del Terreno y de los Cruces de Corrientes de Agua en la Planeación de Oleoductos", Seminario sobre Experiencias en el Oleoducto Caño Limón - Río Zulia y su aplicación al Oleoducto El Porvenir - Velázquez, ECOPETROL, Vicepresidencia de Ingeniería y Proyectos, División de Interventoría y Construcción, Bogotá. - García L., M. , Amórtegui G., J. V., Vesga M., L. F.(1988). "Estudio Geotécnico de Oleoductos", III Congreso Colombiano del Petróleo, ACIPET y otros, Bogotá. (Premio al mejor trabajo en el área de Procesos y Comercialización del Congreso). - Hénensal, P., (1987). "Le risque d'rosion hydrique des sols", Bull. liaison Labo P. et Ch. 150/151 Risques Naturels, Julio-Octubre, París. - IGL - Ingeniería y Geotecnia Ltda., (1988a), "Procedimientos para el Control de la Erosión Asesoría Geotécnica para la Selección del Trazado del Oleoducto del Alto Magdalena", Informe No. 757-4, para HOCOL S.A., Bogotá, Colombia. - Orozco S., R.V. et al, (1975). "Manual para la aplicación de las cartas edafológicas de CETENAL para fines de Ingeniería Civil". Comisión de Estudios del Territorio Nacional. México. - Varnes, D.J. (1978). "Slope Movement Types and Processes", Cap. 2 de Schuster, R.L. y Krizek, R.J., Eds, Landslides Analysis and Control, Special Report 176, Transportation Research Board, NAS, Washington, D.C.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 7. CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA FLUVIAL Y SOCAVACION DE CAUCES Los cauces son formas complejas del terreno que dependen de factores hidrológicos, hidráulicos y geológicos. La estabilidad del sistema de cruce adoptado depende del comportamiento del río en el tramo, y ambos a su vez dependen del comportamiento del sistema fluvial completo. 7.1 Tipos de ríos En territorios como el de Colombia, en los cuales se encuentran las cordilleras, valles de montaña y las planicies de piedemonte o los llanos, resulta apropiada una clasificación sencilla de los ríos, que los relacione de una vez con otras características del medio físico. Al respecto puede utilizarse la clasificación propuesta por Farraday y Charlton (1983) según la cual se distinguen dos grandes grupos de ríos: 7.1.1 Aluviales Erosionan su lecho y márgenes, y forman su geometría hidráulica para ajustarse al caudal, la pendiente del valle y los sedimentos aportados de aguas arriba. Forman planicies de inundación a cada lado del cauce, sobre las cuales se extiende el flujo que algunas veces sobrepasa las márgenes. En esta categoría se incluyen los ríos de los llanos de Arauca, en especial el Banadía, el Zulia, el Sardinata y la Quebrada Simaña. En la figura 7.1 se muestra el río Magdalena en la parte media de su curso, como un ejemplo general.

Figura 7.1 - Puente sobre el Río Magdalena en Puerto Triunfo. Autopista Bogotá - Medellín. 7.1.2 Encañonados De comportamiento similar a los anteriores, salvo que la topografía ejerce una mayor restricción en el flujo y la geometría del canal. Son más estrechos y profundos que los primeros y rara vez el flujo

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS desborda las márgenes. Figura 7.2. En el caso del Oleoducto de Caño Limón entran en esta categoría el Margua, el Cobaría, el Tarra y el Catatumbo, así como la mayoría de las quebradas de la zona montañosa. En caracter de ejemplo muy general se muestra una zona muy conocida del río Cauca.

Figura 7.2 - Puente sobre el Río Cauca en La Felisa, Caldas. Dentro de ésta categoría podemos incluir los cauces de ríos y quebradas mayores en terreno montañoso, que por lo general son cauces de lecho rocoso. Estos tienen como características principales el hecho de que el material que compone el fondo y las márgenes determina la morfología del cauce y tienen cauce definido y único. En quebradas y ríos de montaña predomina un régimen torrencial, el cual corresponde a la etapa de juventud de las corrientes de agua, situada al comienzo de un sistema fluvial, donde el río tiende a crecer al unirse varios tributarios, los cuales son ante todo agentes de erosión. 7.1.2.1 Características principales del régimen torrencial a- Pendiente longitudinal irregular y acentuada. b- Valle estrecho, márgenes abruptas.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS c- Crecientes de gran magnitud después de fuertes aguaceros. d- Tiempos de concentración relativamente cortos (según pendiente y cobertura vegetal). e- El caudal se reduce apreciablemente en períodos de estiaje (nivel más bajo o caudal mínimo que en ciertas épocas del año tienen las aguas de un río, por causa de la sequía). Problemas frecuentes: - Inmenso poder de arrastre momentáneo. - Taponamiento ("tupias", diques temporales). - Formación de avalanchas de detritos, aspecto que se tratará más en detalle en la sección siguiente. - Sobre-elevación instantánea del nivel del lecho por la acumulación de materiales. Favorece la inundación o desborde aguas arriba de la obstrucción. - Aporte de sedimentos aguas abajo, con todas las consecuencias adversas: ocluye, sepulta o interrumpe obras de ingeniería, medios de comunicación y transporte; destruye viviendas y puentes; cubre campos agrícolas. 7.1.2.2 Efecto de turbión o avalancha El efecto de turbión o avalancha ocurre con frecuencia en la zona montañosa, donde los ríos y quebradas van excavando incisiones cada vez más profundas. Consiste en una sucesión de eventos en la cual primero tiene lugar el sobreempinamiento de la ladera adyacente, que coloca a los materiales de meteorización que la conforman en un estado precario de estabilidad; más tarde, al sobrevenir lluvias fuertes, falla el talud y la masa de detritos ocupa el cauce originando una presa o dique temporal; crece el embalse hasta desbordar el obstáculo y arrastrarlo en masa de lodo, roca y vegetación que desciende impetuosa con alto poder destructivo. Es común que el volumen inicial se aumente varias veces al incorporarse a la avalancha los materiales sueltos de las paredes y el fondo del cauce más abajo. Al final, se deposita con violencia la carga inmensa de la corriente en una zona de topografía suave, esparciéndola en forma de abanico,(ver la figura 7.3). En el recorrido, el cauce ha sufrido intensa transformación y las viviendas o estructuras ribereñas (los puentes, por ejemplo) han desaparecido o quedan con serios daños. Tal podrá ser el caso del cruce sub-fluvial de la quebrada la china (zona del K133 del Oleoducto Caño Limón-Coveñas).

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Figura 7.3 - Corriente de montaña sometida a avalanchas de detritos. Rio Sararito. Oleoducto Caño Limón-Coveñas. 7.2

Carga y competencia de una corriente

La carga es la capacidad de transportar un volumen determinado de materiales, sin distinción del tamaño de los mismos. La competencia es la capacidad de transportar materiales de un tamaño definido. Así, al aumentar la carga, por ejemplo de materiales finos, el escurrimiento se vuelve viscoso y trae como consecuencia un aumento de la densidad del fluído que influye en la competencia, pues permite el transporte de materiales gruesos que nunca podrían ser transportados por agua clara o poco turbia. 7.2.1 Clasificación de los cauces aluviales desde el punto de vista de carga y transporte de sedimentos Los cauces aluviales pueden clasificarse en tres grupos, de acuerdo con los aspectos de carga y transporte de sedimentos:

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1- Con carga de fondo: arena, grava y materiales mas gruesos que por lo común son transportados en o cerca del fondo del lecho. 2- Con carga en suspensión: por lo general con materiales del tamaño de limos y arcillas. 3- Con carga mixta: combinación de las anteriores. 7.3 Patrones de flujo Los ríos cambian de forma durante su curso, adoptando patrones que son el resultado de los ajustes a los gradientes del cauce y a la sección transversal, y pueden tener fuerte influencia de la carga de sedimentos y las características de éstos, y de la magnitud y naturaleza del caudal. En general, se reconocen tres patrones de flujo: - Recto. - Trenzado. - Meándrico. Existe una gradación continua entre un patrón y otro. Ver la figura 7.4. Además de mostrar cambios en el patrón a lo largo de su longitud un determinado río en un trecho dado puede adoptar un carácter meándrico durante crecientes a tope de ribera y aparecer trenzado a niveles más bajos o en el estiaje. 7.3.1 a)

Características principales de los cauces rectos Muestran una sinuosidad muy baja en una distancia varias veces mayor que el ancho del cauce. Se define la sinuosidad como la relación entre la longitud del cauce y la longitud del valle que drena.

Longitud del cauce SINUOSIDAD = --------------------------------------Longitud del valle que drena

99



Figura 7.4. - Tipos de metamorfósis de ríos. b)

Aunque el cauce en general sea recto, su fondo es de todas maneras sinuoso y muestra partes más profundas denominadas "pozos", que alternan con partes menos profundas donde el flujo tiene mayor velocidad, las cuales se denominan "rápidas".

c)

Los cauces rectos son poco comunes y existen sólo en cortas distancias (figura 7.5), aunque a veces se encuentran tramos rectos de longitud notable cuando el río sigue la traza de una falla geológica muy definida, en terreno montañoso.

d)

El flujo y los modelos o patrones deposicionales son similares a los de cauces meándricos.

e)

Como resultado de las características geomorfológicas e hidráulicas, en los tramos rectos pueden presentarse las siguientes dificultades: - Los canales rectos pueden cambiar de posición debido al acrecimiento lateral (acumulación progresiva de materiales en uno de los lados del cauce). - Ocurre erosión en los sectores de pozos y sedimentación en playones y barras. Figura 7.6 (a y b)

100



Figura 7.5 7.3.2

Tramo recto del Río Unete (Aguazul, Casanare), al salir de la cordillera a los Llanos.

Características principales del patrón trenzado

a)

En canal simple se presenta este patrón en la zona alta; hay por lo tanto mayor pendiente longitudinal.

b)

Con canal múltiple corresponde al sistema distributario característico de la planicie aluvial. Figura 7.7.

c)

Se presenta en corrientes con carga de fondo (arrastra materiales gruesos).

d)

Ocurren con frecuencia cambios en la pendiente longitudinal y transversal.

101



Figura 7.6 - Cambios típicos de cauces. e) Hay aumento brusco de carga aluvial en las crecientes. f) Experimenta pérdida notoria de la capacidad de arrastre al disminuir el caudal y la pendiente. Como consecuencia de las características mencionadas, en el patrón trenzado pueden tener lugar los siguientes fenómenos: - Acumulación de materiales gruesos en barras o puntas y por lo tanto formación de obstáculos que taponan brazos y desvían la corriente a ambos lados. - Abandono de canales o brazos y apertura u ocupación de otros. - Formación de islas alargadas que al presentarse bajo puentes causan disminución en la sección útil para el caudal. - Alta probabilidad de socavación lateral del cauce, en preferencia a la socavación profundizante. - La máxima socavación puede presentarse en cualquier punto del cauce.

102



Figura 7.7 7.3.3

Río Cusiana al entrar en los Llanos de Casanare. Cauce trenzado. Al fondo puente en construcción, Carretera Marginal de la Selva.

Características principales del patrón meándrico

a)

El carácter meándrico depende de la relación entre la pendiente y el caudal, y tiende a desarrollarse en pendientes suaves.

b)

Es propio de la etapa de madurez de los ríos cuando éstos transcurren en la planicie aluvial. Se tiende a formar un cinturón de meandros.

c)

Los meandros tienden a crecer, aumentando su longitud y desplazándose o migrando hacia aguas abajo, de manera que van abandonando a una tasa gradual la posición que ocupan en la planicie. Figura 7.8.

103



Figura 7.8 - Modificación de meandros en el río Carare. Magdalena Medio. d) Un meandro puede ser abandonado total o parcialmente por la corriente, por estrangulamiento o por acortamiento. El cinturón de meandros puede ser abandonado por avulsión (extirpación). Figuras 7.6 (c a f) y 7.9. Como efecto de estas características pueden ocurrir las siguientes dificultades en la ingeniería de puentes: -

Socavación en el lado exterior de las curvas por ataque de la corriente y flujo helicoidal que arrastra el material del fondo hacia la zona interior de la curva.

-

Tiende a dejar un sitio de cruce obligando a obras de encauzamiento difíciles y permanentes.

-

En los meandros abandonados de planicies de inundación se forman depósitos de suelos finos y orgánicos, por lo general blandos y compresibles, con baja capacidad de soporte.

104



Figura 7.9 - Río Sogamoso en cercanías de Barrancabermeja. Meándro a punto de ser estrangulado. 7.4 Estabilidad de cauces Duede ser considerada tanto en condiciones estáticas como en condiciones dinámicas. Un río estable estáticamente presenta las siguientes condiciones: a)

Ha alcanzado un estado tal en su desarrollo, que las fuerzas del agua son insuficientes para erosionar el lecho o las márgenes, o para transportar cantidades significativas de sedimentos.

b)

Los límites del canal son inertes la mayor parte del año y el cauce se comporta como si tuviera bordes rígidos.

c)

Sin embargo, cualquier interferencia con el patrón de flujo puede causar cambios locales en la geometría del cauce.

Desde el punto de vista dinámico el río estable presentará el siguiente comportamiento: a)

Se encuentra en actividad continua, erosionando y sedimentando.

b)

Transporta cantidades significativas de materiales.

c)

Cambia la forma del canal en períodos cortos pero los cambios no son progresivos sino que varían alrededor de una condición promedio.

d)

La forma en planta sufre migración sin cambio apreciable en la forma, a menos que haya variación marcada en las propiedades de los materiales del lecho a lo largo del cauce.

e)

El patrón migrante causa erosión progresiva al moverse hacia aguas abajo.

105



f)

La interferencia con el patrón de flujo causa cambios locales inmediatos en la geometría del canal pero éstos pueden extenderse alguna distancia aguas arriba y aguas abajo del punto de interferencia.

7.5 R íos inestables Puede decirse que las siguientes características corresponden a corrientes inestables: a)

Transportan grandes cantidades de sedimentos.

b)

Hay erosión y sedimentación continua, con socavación de márgenes.

c)

Los depósitos, casi siempre temporales, deflectan el flujo, y causan cambios en la forma, posición y patrón del cauce.

d)

Comportamiento impredecible.

e)

Control difícil.

Las medidas remediales de un comportamiento inestable por lo general deben incluir un programa de manejo de la cuenca que cubra o abarque el control de erosión, construcción de trampas de sedimentos, protección de márgenes, control y defensa contra inundaciones. 7.6 Influencia de las estructuras de cruce sobre la estabilidad Las estructuras de cruce - terraplenes de acceso, puentes - afectan el patrón y la intensidad de flujo, los cuales a su turno cambian la morfología del río, la geometría local del canal y la relación entre el nivel del agua y el caudal. Los estribos y pilas interfieren con el patrón de flujo y se produce erosión adyacente a la estructura. Los terraplenes dentro de la llanura de inundación afectan el drenaje natural, causando un incremento en la intensidad de la descarga. Esto es agravado por la presencia de pilares, llevando al incremento de la profundidad de socavación y de la pérdida de energía (cabeza) a través del orificio creado por el puente. La mayor pérdida de cabeza eleva los niveles de aguas arriba y produce con mayor frecuencia inundaciones de mayor intensidad. 7.7 Geometría hidráulica Es descrita por los siguientes factores: -

Ancho del cauce, Profundidad, Forma de la sección transversal, Pendiente longitudinal, Alineamiento.

106


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Y depende del: Caudal, las características del material del lecho, y la cantidad de sedimentos transportados.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS La capacidad para transportar las cantidades de sedimentos aportadas desde la cuenca aguas arriba es influida por los siguientes factores: -

En cauces de lecho con materiales granulares gruesos, ante todo por la granulometría (distribución por tamaños y tamaño máximo).

-

En cauces de lecho cohesivo:

-

Las fuerzas superficiales de naturaleza físico-química en y entre partículas (cohesión).

-

La densidad, mejor expresada por la relación de vacíos (e).

-

La calidad del agua.

-

El esfuerzo tractivo. A este respecto, la profundidad del cauce socavado puede calcularse suponiendo que ocurrirá erosión hasta alcanzar una profundidad tal que el esfuerzo tractivo en el lecho es igual al esfuerzo tractivo crítico para los materiales presentes.

La erosión de márgenes es en esencia un proceso/respuesta que abarca la interacción del flujo del agua con los materiales del lecho. La geometría de la sección transversal y la pendiente, se ajustan rápidamente a la erosión diferencial de las márgenes y la formación de barras e islas. La tasa de cambio de los aspectos sedimentológicos y morfológicos puede verse afectada por fenómenos naturales como lluvias extraordinarias, incisión en materiales más resistentes que causará reducción en la cantidad de sólidos aportados desde la parte superior de la cuenca, o el caso contrario, en el cual la corriente hace incisión en materiales más blandos que en el pasado y por lo tanto aumentará la cantidad de sedimentos aportados. También influirá la presencia de estructuras tales como los puentes y, otras actividades humanas que se lleven a cabo aguas arriba o aguas abajo del cruce, como la extracción de materiales del lecho (explotación de aluviones), la construcción de represas y bocatomas o la canalización. 7.8 Socavación del cauce. Al considerar la sección transversal de un río bajo un puente se pueden presentar varias erosiones diferentes, las principales de las cuales se mencionan adelante, que se pueden considerar independientes entre sí, al menos desde el punto de vista de las causas que las originan, aunque la magnitud de una influye en la magnitud de alguna de las otras. Ellas son: -

Socavación general. Socavación transversal. Socavación en curvas. Erosión aguas abajo de presas y embalses. Erosión local aguas abajo de estructuras. Erosión aguas arriba de rectificaciones.

108



Socavación local al pie de pilas. Socavación local al pie de estribos. Socavación al pie de espigones de defensa. Socavación bajo tuberías.

Tomando en cuenta que esta conferencia no es para especialistas en hidráulica fluvial sino para personas encargadas de la protección del derecho de vía de los Oleoductos, no será presentada ninguna demostración sino únicamente los conceptos más importantes, toda vez que ellos permiten visualizar los parámetros de los cuales depende cada tipo de socavación. Ello permitirá conocer la forma de reducir o evitar alguna de esas socavaciones y conocer el peligro que corre una estructura cuando alguna de las variables que intervienen es aumentada. 7.8.1

Socavación general

Definición: La socavación general consiste en el descenso del fondo de un río cuando se presenta una creciente (avenida), debido a la mayor capacidad que adquiere la corriente para arrastrar y transportar en suspensión el material que toma del fondo del cauce. Lugar de ocurrencia: Puede ocurrir a todo lo largo y ancho del cauce durante el paso de una avenida. Por lo tanto, no depende del factor humano sino que es un fenómeno natural. Método para evaluarla: Según Lischtvan-Levediev esta erosión se presenta hasta el momento en que por ampliarse la sección, la velocidad media de la corriente es igual a la velocidad media mínima necesaria para mantener en movimiento a las partículas. Las expresiones que proponen están en función de la profundidad inicial Ho medida entre la superficie del agua al pasar la avenida, y el nivel del fondo original (medido antes de la avenida); la profundidad hasta el fondo ya socavado desde la superficie del agua al paso de la creciente Hs, la profundidad media entre la superficie del agua al pasar la avenida y el fondo original (se obtiene de dividir el área hidráulica por el ancho de la superficie libre), el ancho de la superficie libre al presentarse la avenida, el caudal de diseño (Qd), el diámetro representativo de las partículas (D84) si el material del fondo es granular o, el peso unitario seco (γs) si el material es cohesivo. En las ecuaciones que propone Maza para aplicar el método de Lischvan-Levediev entran exponentes y coeficientes en función de D84 o γs según el tipo de material del fondo, el período de retorno del caudal de diseño, la concentración del material transportado en suspensión, la luz entre pilas del puente y la velocidad de la corriente. Es importante señalar que los factores que más pueden variar son las profundidades y el ancho de la corriente, el caudal de diseño y el material del fondo, una vez seleccionado un sitio de cruce. Para un cruce definido hay que fijarse principalmente en Qd, Ho y Be. Ahora bien, para una avenida fijada (Qd conocido) y puente construído (Be conocido) el peligro de socavación existe si se aumenta Ho lo cual puede ocurrir por: -

Estrechamiento de la sección por presencia de islas. (También por acumulación de materiales arrastrados por la corriente y dejados contra los apoyos del puente).

109



Formación de una curva bajo el cruce: Siempre se presentará una mayor profundidad cerca de su margen exterior.

-

También puede presentarse un depósito en su zona interior que reduce el ancho útil.

7.8.1.1 Procedimiento de cálculo de la socavación (método de Maza y García, 1989): El cálculo de la socavación se basa en el método propuesto por Lischtvan Lebediev, el cual propone una condición de equilibrio entre la velocidad media del flujo Ur y la velocidad media mínima necesaria para empezar a erosionar el material del fondo, Ue. Ur = Ue

(7.1)

Para el cálculo de la socavación se requieren los siguientes datos: 1. La sección transversal, en la cual se debe indicar el nivel que alcanzaría el agua para el caudal de diseño. En el proceso de cálculo es necesario subdividir dicha sección en franjas verticales, a las cuales a su vez se les trazan líneas verticales por el centro. 2.

Caudal de diseño asociado a su período de retorno.

3. Características físicas del material del fondo inicial y de los diferentes estratos del subsuelo hasta donde puede llegar a afectar el proceso de socavación. Dentro de los más importantes se cuentan el peso específico seco en materiales cohesivos y la densidad y la granulometría en suelos no cohesivos. Para determinar la velocidad media del flujo se emplea la expresión.

Ur =

α d5/3 o

(7.2)

ds

en donde:

α= Ur = do = ds = Qd =

Qd µ Be d m 5/3

(7.3)

Velocidad media en la vertical de do, en m/s Profundidad inicial, en una de las líneas verticales trazadas dada, entre el nivel del agua para el caudal de diseño y el nivel del fondo inicial (levantado normalmente en el estiaje anterior) en m. Profundidad hasta el fondo ya socavado, en m. Se mide desde el nivel del agua para el caudal de diseño y sobre la misma vertical en que se mide do. Caudal de diseño o caudal máximo de la avenida para la cual se desea calcular la erosión, en

110


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS m3/s. dm = Profundidad media entre la superficie del agua al pasar el caudal Qd y el perfil del fondo original, en m. Se obtiene dividiendo el área hidráulica A entre el ancho efectivo Be.

A Be

dm =

(7.4)

µ = Coeficiente para tener en cuenta las contracciones laterales del flujo producidas por obstáculos que están dentro de la corriente, como las pilas de un puente. Se determinó a partir de la expresión propuesta por Maza, teniendo en cuenta los datos proporcionados por Lieschtvan Levediev. No tiene unidades.

µ =1-

0.387 U L

(7.5)

Cuando no hay obstáculos, µ=1; en la ecuación anterior U es la velocidad media del agua en la sección, en m/s y está dada por la relación.

U=

Qd A

(7.6)

y L es la luz entre los obstáculos, en metros. Deben respetarse las unidades indicadas dado que la ecuación 7.5 no es dimensionalmente correcta. Be = Es el ancho efectivo de la superficie libre del cauce, en metros. Se calcula a partir del ancho del cauce, al que se le reduce el ancho de todos los obstáculos. Para encontrar Be, todos los espacios libres delimitados por los obstáculos, que generalmente son pilas y estribos se proyectan en un plano perpendicular a la dirección del flujo. Cuando no hay obstáculos, Be es igual al ancho de la corriente. Para determinar la velocidad media erosiva, Ue, la cual es la mínima necesaria para erosionar el material del fondo, se emplean las expresiones propuestas por Maza y siguiendo lo establecido por Lischtvan - Lebediev para evitar al máximo el uso de tablas. Las ecuaciones empleadas no son dimensionalmente correctas, por lo cual se deben respetar las unidades establecidas para cada variable. Para suelos no cohesivos donde 0.0028 m ≤ D84 ≤ 0.182 m 0.223/ D84 0.28 Ue = 4.7β D84 d s

0.092

(7.7)

D84 = Diámetro de la muestra de sedimento en que el 84% en peso es menor que ese tamaño, (en m). β = Coeficiente que toma en cuenta el período de retorno, T, del caudal de diseño en años. Para obtener su valor se empleó la expresión: β = 0.8416 + 0,03342 Ln T β

(7.8)

es adimensional y es válida para T entre 15 y 1500 años.

111



Finalmente, conocidas todas las variables anteriores y las características del material del fondo del cauce y aceptando que la rugosidad es constante a todo lo ancho de la sección, la profundidad de socavacion se obtiene a partir de las siguientes expresiones: Para suelos no cohesivos donde 0.0028 m ≤ D84 ≤ 0.182 m

ds = (

0.092 D84 α d5/3 o 0.092 0.223+ D84 ) 0.28 4.7 β D84

(7.9)

Cuando 0.182 m ≤ D84 ≤ 1.0 m

ds = (

0.187 D84 α d5/3 o 0.187 0.191+ D84 ) 0.28 4.7 β D84

(7.10)

y para suelos cohesivos.

ds = (

5780 α d 50 / 3 β γ1.18 d

γ 0.725 d

(7.11) ) 66.28 + γ 0.725 d

7.8.1.2 Método del área - velocidad Para estimar la socavación general también se dispone de otros métodos que parten de una geometría simplificada del cauce del río. A continuación se presenta una reseña de dos de éstos procedimientos (TRL, 1992). En sitios de geometría compleja tales como zonas de confluencia de corrientes, disminuye la confiabilidad de éstos métodos. Se parte de la hipótesis que el caudal a través de la estructura es igual al caudal en condiciones de flujo libre, que puede calcularse con base en mediciones de velocidad o estimarse a partir de las condiciones geométricas y rugosidad del lecho, sin tener en cuenta el hecho de que durante una creciente se presenta una elevación del nivel del cauce aguas arriba del puente. Para calcular la posible socavación general en el lecho de un río entre las márgenes o entre los estribos de una estructura, se asume un perfil probable de socavación. Con base en el nivel de aguas de diseño se pueden calcular los parámetros geométricos tales como el área (A) y perímetro mojado (P); a partir de la fórmula de Manning es posible determinar la velocidad media del flujo y el correspondiente caudal así: V = (1/n)*(A/P)2/3*(S)1/2 Q = V*A = (1/n)*A*(A/P)2/3*(S)1/2

(7.12) (7.13)

donde: n: Coeficiente de rugosidad de Manning S: Pendiente del nivel de aguas o pendiente promedio del lecho del río Para cada hipótesis de socavación general, se compara el caudal probable con el caudal estimado en

112


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS condiciones de flujo libre; cuando los caudales sean aproximadamente iguales, se tiene una estimación de la socavación general. La geometría del área adicional de socavación se puede ajustar tal como se muestra en la figura 7.10. 7.8.1.3 Método de la velocidad límite La velocidad límite de flujo, se define como la velocidad por debajo de la cual no se produce socavación del lecho del río. En este método, el área del cauce en el sitio del puente, se va incrementando hasta que la velocidad media se reduzca a la velocidad límite Vl. Para la selección de la velocidad Vl apropiada, se asume una posible profundidad de socavación y se hace uso de la figura 7.11 para lecho de material cohesivo o de la figura 7.12 para lecho de material no cohesivo. El área probable de la sección socavada (A) puede calcularse a partir de: A = Q/Vl

(7.14)

Donde Q = Caudal en condiciones de flujo libre (m3/seg) Vl = Velocidad límite (m/s). El área calculada del cauce debe ser ajustada como se muestra en la figura 7.10. La profundidad media de socavación usada como hipótesis debe corresponder al área calculada. Socavación transversal Definición: Consiste en el descenso del fondo de cauce de un río en aquellas secciones donde se reduce el ancho ya sea por factores humanos o naturales; se debe a la mayor velocidad de la corriente en esa zona. Lugar de ocurrencia: En forma natural ocurre cuando ambas márgenes son resistentes (presencia de roca por ejemplo). En forma artificial, cuando se construyen obras dentro del cauce de un río, como pueden ser los accesos a un puente o un número excesivo de pilas. Forma de evaluarla: Se puede utilizar el mismo criterio que para la socavación general, teniendo en cuenta el ancho real de la sección estrecha; o bien, mediante expresiones en función de la pendiente media y el ancho medio del fondo en el tramo inalterado y en el tramo estrecho, y las profundidades medias en las secciones de interés. También interviene el diámetro medio de los sedimentos de fondo. 7.8.3

Socavación en curvas

Definición: La socavación en curvas consiste en la profundización del fondo en la zona cercana a la margen cóncava o exterior de las mismas, debido a la presencia de una corriente secundaria originada

113


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS por la sobreelevación del agua en el lado exterior, producida por la fuerza centrífuga. Tiene las siguientes características principales: - Ocurre en la zona adyacente a la margen exterior de la curva.

114



115



116


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS - Entre menor sea el radio de curvatura mayor será la erosión. - El cálculo es similar al de la erosión general. Se determina sobre el perfil de estiaje (que de por sí acusará mayor profundidad en el exterior de la curva). - Se incrementa en las márgenes protegidas, como se indica en la figura 7.13. - La máxima profundidad varía a lo largo de la curva; generalmente se presenta del centro hacia aguas abajo de la misma. Sin embargo, como su posición depende de la dirección del flujo al entrar y recorrer la curva, en problemas prácticos se considera que pueden ocurrir en cualquier sección a lo largo de la curva. - Cuando no se conoce la sección transversal, se calcula la profundidad media en el extradós o lado exterior de la curva (dc) a partir de las características de la misma, tales como su radio de curvatura medido hasta el punto medio de la sección y el ancho de la superficie libre. Maza propone relaciones entre dc y la profundidad máxima en el tramo recto situado aguas arriba de la curva, basado en datos presentados por Lebediev y Altunin. 7.8.4

Erosión aguas abajo de embalses

Definición: Es el descenso del fondo del cauce de un río cuando se evita que continúen pasando sedimentos a partir de un dique o una represa. Lugar de ocurrencia: En el tramo aguas abajo del lugar donde el agua empieza a escurrir libre de sedimentos. El descenso máximo se tiene en la primera sección (cercana a la presa) y disminuye paulatinamente hacia aguas abajo, hasta llegar a una primera sección inalterada. Con el tiempo aumenta la distancia entre la primera sección y la inalterada así como la profundidad en todas las secciones entre las dos indicadas. Se distinguen dos zonas (figura 7.14): 1a. Sometida a erosión (descenso del fondo) por efecto de la detención de sedimentos en la presa y por cambios morfológicos; la longitud del tramo afectado así como los cambios morfológicos aumentan con el tiempo; al cabo de 15 a 20 años puede alcanzar unos 30 km. 2a. Sujeta sólo a cambios morfológicos (en ancho y profundidad), a sea que no es alterada por la erosión aguas abajo de la presa. Se extiende hasta el primer afluente importante. Características de la Zona 1:

117


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS a) b) c) d) f)

g)

Su longitud aumenta con el tiempo. La profundización del cauce decrece hacia aguas abajo. El transporte de sedimentos aumenta hacia aguas abajo (es nulo cerca de la presa). En la 1a. sección existe condición crítica de transporte (donde la sedimentación es nula los materiales están a punto de ser arrastraos). Necesariamente el cauce se acoraza (quedan en el fondo las partículas de mayor diámetro, las cuales protegen a las que se encuentran debajo). Puede ocurrir que los gastos normales de la obra ya no arrastren y únicamente exista transporte y erosión cuando opere el vertedero de máximos. En la última sección existe la condición original.

Métodos de Solución: La erosión aguas abajo de grandes presas depende principalmente de los caudales descargados, de su variación y permanencia, de las propiedades físicas del material del fondo y en consecuencia del transporte de sedimentos que tiene lugar en el tramo inalterado o segundo tramo. El cálculo de la erosión es algo complicado y se cuenta con métodos de dos clases principales: 1- Expresiones propuestas por varios investigadores que utilizaron ecuaciones diferenciales parciales, de continuidad de líquido, de cantidad de movimiento y de continuidad del transporte de sedimentos. 2- Método desarrollado por Maza con base en ecuaciones de estabilidad del cauce, propuestas por Maza y Cruickshank. Considera tanto el proceso erosivo como el cambio morfológico del cauce dentro del tramo de interés, es decir, las varaiciones del ancho de la sección que tienen lugar junto con el cambio de la pendiente, la profundidad y el transporte de sedimentos. 7.8.5

Erosión aguas arriba de una rectificación

Definición: Es el descenso del fondo del cauce de un río cuando se aumenta la capacidad de la corriente para transportar sedimentos. Este aumento se produce al reducir la longitud de recorrido de la corriente entre los extremos del corte o de la rectificación, lo cual trae como consecuencia el incremento en la pendiente y la velocidad media. Figura 7.15. Lugar de ocurrencia: Se extiende hacia aguas arriba a partir de la sección en que se inició el aumento de transporte. Por ejemplo, aguas arriba del corte de un meandro o de una rectificación incluído el corte o la rectificación.

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Forma de evaluarla: En forma similar a la que se indicó para calcular la erosión aguas abajo de grandes embalses. Otra forma, en ambos casos, consistiría en aplicar entre varias secciones las ecuaciones de conservación de energía, continuidad para el agua y continuidad para los sedimentos. Corte de meandros: -

Puede ser natural o producido por acción del hombre.

-

Produce aumento de la pendiente.

-

Baja el fondo, efecto que es favorable en control de inundaciones.

-

Los mayores efectos ocurren en el primer tramo aguas arriba del corte.

-

La profundización es favorecida por las protecciones marginales que eviten los desplazamientos laterales del río (desarrollo de curvas y formación de nuevos meandros).

-

El corte de un meandro por procesos naturales hace que el rio tienda a alcanzar la pendiente de equilibrio aumentando la longitud de recorrido del flujo mediante el desarrollo de curvas y meandros; en este proceso puede erosionar y ampliar las curvas cercanas al corte.

7.8.6

Socavación local alrededor de las pilas de puentes

Definición: Es el descenso del fondo de un cauce al pie de una estructura que es rodeada por la corriente sobresalga o no de la superficie y se produce por la presencia misma de dicha obra. Lugar de ocurrencia: Al pie de toda estructura situada dentro del cauce, como consecuencia de la deflexión de las líneas de corriente, la turbulencia y los vórtices provocados por la presencia del obstáculo. Aunque rara vez los puentes de Oleoductos tienen apoyos dentro del cauce, se incluye esta sección al considerar que los Distritos y las zonas que los integran, con frecuencia deben velar (o por lo menos colaborar con otras entidades) en el mantenimiento de carreteras de acceso nacionales o departamentales.

119


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS La socavación local depende en especial de la velocidad y la altura de agua sobre el fondo del río. Se incrementa de manera notable si el eje principal del cimiento hace algún ángulo con la corriente debido a que el ancho efectivo del cauce se reduce en forma considerable cuando hay esviajamiento de las pilas (oblicuidad del eje); por lo tanto lo importante es mantener la pila alineada con la dirección de la corriente. Si esto no puede lograrse, acudir a pilas de sección circular. Debe calcularse después de conocer todas las demás erosiones. Es fácil de calcular y de evitar o reducir. En la literatura técnica sobre la materia, se encuentran varios métodos para evaluar esta erosión. De acuerdo con una investigación llevada a cabo en Nueva Zelanda (Melville, 1975), los métodos mas confiables para el cálculo de la socavación son los de Maza y Laursen I. Según LaursenToch la socavación puede alcanzar un valor máximo constante. Años atrás Maza presentó un método gráfico para determinación de la socavación local; ahora recomienda curvas con modificaciones con base en trabajos de Maza y Sánchez. Los gráficos propuestos permiten determinar la erosión local en función de la relación entre el ancho de la pila y la profundidad del agua frente a la pila, en una zona no afectada por la erosión local pero obtanida después de calcular la socavación general, transversal y en curvas; también interviene el número de Froude de la corriente, la velocidad media del flujo y el ángulo entre la dirección del flujo y el eje longitudinal de la pila. Ver la figura 7.16. Los diagramas de Maza y Sánchez fueron obtenidos para fondos formados con arena y grava, para pilas con sección rectangular, cilíndrica y rectangular con extremos redondeados. Si el fondo del río tiene cantos rodados y bloques, la erosión local resulta menor que la teórica; según Maza, no se conoce ningún método confiable para tener en cuenta esa reducción. Tampoco se cuenta con un método para el cálculo de esta socavación cuando el material del fondo es cohesivo. El TRRL propone, para el cálculo de socavación local en Pilas de puentes, la utilización de la figura 7.17 que proporciona las bases para estimar la posible socavación que ocurrirá aguas arriba de la pila. Cuando la pila está sesgada respecto a la dirección del flujo, la profundidad de socavación será la determinada a partir de la figura 7.17, multiplicandola por los factores dados en la figura 7.18.

120



7.8.7

Socavación al pie de estribos y espigones de defensa

Es el descenso del fondo de un cauce en el extremo que de estructuras unidas a la margen. Entre éstas se cuentan los estribos de puentes y los espigones (o espolones) de defensa.

121



122



FIGURA 7.18- FACTORES PARA EL CALCULO DE LA SOCAVACIÓN LOCAL EN PILAS SESGADAS (Tomada de TRRL, 1992). Ángulo de ataque (grados) 0 5 10 15 20 25 30

Relación largo-ancho de la pila 4

8

12

1.00 1.17 1.33 1.50 1.67 1.83 2.00

1.00 1.40 1.70 2.00 2.25 2.50 2.75

1.00 1.65 2.12 2.50 2.83 3.17 3.50

Es función de la profundidad y velocidad del flujo, las propiedades del material del fondo, la orientación del estribo en relación con la dirección de la corriente, sus taludes, el caudal teórico interceptado por el estribo, y la forma e inclinación de las esquinas cuando la cara del estribo es vertical. En la figura 7.19 se indican algunos parámetros que intervienen en la socavación al pie de estribos. Maza propone un método de cálculo que tiene en cuenta los diversos factores nombrados; sus ecuaciones se basan en datos de Artamonof y Veiga da Cugna. La socavación al pie de espigones de defensa es la última por calcular y puede evitarse o controlarse dentro de los mismos criterios de estructuras unidas a las márgenes. Otra forma de estimar la socavación local en estribos y obras de protección de márgenes, (TRRL, 1992) consiste en tomar como base los métodos descritos para la estimación de la socavación general y afectarla por los factores dados en la figura 7.20. Cuando los estribos se prolongan hacia el interior del cauce e interceptan el flujo en ángulo recto, se sugiere utilizar el mayor de los estimativos de socavación general para las pilas multiplicado por un factor de 2.25.

123



FIGURA 7.20- Factores para estimar la socavación local en estribos y obras de proteccion de margenes (Tomado de TRRL, 1992). Característica local

Factor

Extremos de espolones de protección o márgenes de encauzamiento.

2.0 a 2.75

Flujo interceptado en ángulo recto sobre la margen.

2.25

Flujo paralelo a la margen.

1.5 a 2.0

124



7.8.8

Socavación bajo tuberías

Es un problema que se sale de las consideraciones sobre los puentes, pero que no deja de ser importante. Corresponde al caso de tuberías enterradas que cruzan un río, como las de un oleoducto o gasoducto. La socavación determinante es la general, ya que prácticamente definirá si la tubería quedará expuesta o no, mientras que la socavación local modificará únicamente el valor de la longitud descubierta. A diferencia de otros tipos de socavación local, como la que ocurre al pie de pilas de puentes o estribos, no es de primera importancia conocer el valor de la profundidad de la erosión, sino saber si ésta se ha producido o no, ya que una vez que la tubería ha quedado separada del fondo da lo mismo que esa separación sea de centímetros o metros. Figura 7.21. - Lo importante es que no se produzca la socavación o colocar la tubería de tal forma que no quede descubierta. - La magnitud de esta socavación no interesa (pues la pérdida de apoyo del tubo es la misma con cualquier profundidad de socavación). - La socavación puede ser local. - No se conoce en que longitud va a quedar descubierta la tubería pero durante avenidas esa longitud puede ser mayor que el valor crítico lo cual lleva a ser conservadores. - Se deben proteger las orillas para evitar desplazamientos laterales y defender las zonas de válvulas. - Si se construye una coraza de concreto, debe resistir el impacto de piedras cuando se alcancen velocidades de 3 o 4 m/s. - Se dice que la socavación es producida si mas de la mitad de la tubería queda descubierta. La parte destapada puede ser cubierta de nuevo por dunas. - Al ocurrir una avenida que no produzca fuerte arrastre de material sólido, las dunas y bancos de arena pueden llegar a cubrir nuevamente los tramos descubiertos al avanzar y llegar a la sección de cruce, para más tarde, nuevamente ser descubiertos. Al pasar una avenida y disminuir el arrastre de sedimentos, las zonas erosionadas no pueden ser rellenadas de nuevo y así la tubería quedará descubierta durante toda una época de estiaje. - La condición más peligrosa para la tubería destapada ocurre cuando el fondo está formado por cantos rodados y guijarros; nunca deberá quedar la tubería expuesta al golpeteo de esos ele-

125


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS mentos. 7.8.9

Estructuras de cruce

Se distinguen tres clases: A) Las que no invaden el cauce principal. Deben evitarse desplazamientos laterales de las márgenes que pueden afectar estribos y terraplenes de acceso, válvulas de tubería y sifones (riego). B) Puentes con estribos en la margen. Si invaden el cauce, entonces reducen el área, se incrementa la erosión transversal y local, entorpecen el escurrimiento y producen remansos aguas arriba. C) Las tuberías bajo el fondo del cauce. a) Es óptimo lograr el paralelismo de las líneas de corriente y los ejes de las pilas. Resulta esencial evitar la socavación local al pie de los estribos y la erosión del terraplén. 7.9 Ilustración del análisis de socavación - caso del Río Ariari A continuación se presenta a manera de ejemplo un análisis de socavación total efectuado en épocas recientes por el autor como parte de los estudios para determinar las causas de la caída del puente "Guillermo León Valencia", localizado sobre el río Ariari entre las poblaciones de Granada y Puerto Caldas en el Departamento del Meta, ocurrida el 26 de mayo de 1994: Para realizar el análisis de socavación se estudiaron las condiciones climáticas, hidrológicas y geológicas del área en que se localizaba el puente y de la cuenca del río Ariari, así como conceptos básicos sobre geomorfología fluvial aplicables a dicho río; posteriormente se realizó un análisis de la geomorfología y de la dinámica fluvial del río, detallando los cambios más significativos en sus dimensiones, patrón de flujo y forma de los brazos que componen el cauce, debidos a factores naturales o a perturbaciones ocasionadas por la actividad humana. 7.9.1

Geomorfología

El área de estudio se halla en la parte media de la cuenca, en terreno relativamente plano conformado por varias terrazas aluviales y zonas de depósitos separadas por brazuelos activos o abandonados que demarcan áreas de inundación o de sedimentación durante crecientes extraordinarias. Mediante el estudio de aerofotografías se determinó la existencia de una planicie regional de inundación desarrollada a continuación de los abanicos de piedemonte, en la cual el río toma un patrón trenzado que se caracteriza por la formación de varios brazos o canales separados por barras e islas. 7.9.2

Geología

126



La zona se encuentra sobre depósitos aluviales pertenecientes a la llanura de inundación, la cual suprayace en discordancia a rocas sedimentarias del terciario. Localmente se identifican dos tipos de depósitos: - Depósitos de aluvión recientes localizados en la zona de divagación del cauce, compuestos por cantos redondeados, gravas arenas y limos, con predominio de los tamaños mayores. Estos depósitos presentan en general densidad media a baja, por lo que resultan fáciles de erosionar, en especial la cobertura superior de arena y limo. -

Depósitos que conforman terrazas bajas y de nivel intermedio. Están constituidos por cantos, gravas, arena y limo. Algunas de las terrazas presentan evidencias de inundación durante crecientes extraordinarias.

7.9.3

Clima e Hidrología Regional

En la zona se presenta un clima cálido con temperaturas medias que oscilan entre los 24 y los 30 C y una humedad relativa media del 75%. En época invernal se presentan lluvias de gran intensidad que producen valores medios anuales de hasta 3.100 mm. 7.9.4

Hidrología de la hoya del Ariari

Los estimativos de los caudales medios y de crecientes fueron hechos teniendo en cuenta las características físicas de las subcuencas, en los registros pluviométricos y la calibración de caudales con base en secciones transversales. Se tomaron los siguientes valores de caudales y parámetros hidráulicos: PARAMETRO

VALOR

Pendiente Hidráulica (S)

0.0016

Coeficiente de rugosidad de Manning (n)

0.035

Con base en estos valores y la curva de calibración, se calculó un caudal para cota de desborde (aproximadamente 299 m.s.n.m.), de 800 m3/s. Adicionalmente se obtuvieron los siguientes valores de caudal máximo para diferentes períodos de retorno: Período Medio de Retorno (años)

Caudal Máximo (m3/s)

2.33

1407.8

5

1602.6

10

1761.3

25

1961.8

50

2110.5

127


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 100

2258.1

200

2405.2

500

2599.3

1000

2746.0

Se contó también con los resultados de otros análisis de caudales máximos utilizando la serie anual y la distribución de valores extremos de Gumbell, a partir de los cuales se calcularón valores de 1.685 m3/s para un período de recurrencia de 100 años y de 1.785 para un período de recurrencia de 200 años. A partir de estos estudios se estableció que la pendiente del río (S) medida en campo, bajo el puente es igual a 0.0606, el coeficiente de rugosidad de Manning (n) es de 0.043, y la velocidad media del flujo de 2.5 m/s. La cota máxima observada para un caudal de 2.015 m3/s es de 299.8 m.s.n.m., para la cual la profundidad de flujo resulta ser de 4.8 m. 7.9.5

Análisis de socavación

Utilizando los parámetros hidrológicos e hidráulicos indicados en la sección anterior, y datos encontrados en documentos técnicos emanados de la Sección de Hidráulica del antiguo Ministerio de Obras Públicas, así como una sección transversal aproximada, obtenida en el alineamiento del puente a partir de la interpretación de fotografías aéreas y terrestres, se procedió a determinar la Curva de Calibración de Caudales que se representa en la figura 7.22 junto con los resultados de los cálculos respectivos. Utilizando la distribución granulométrica de muestras representativas de los materiales del lecho del Ariari, obtenidas en el sitio de Coquibacoa, se aplicó el método de J. A. Maza para determinar la socavación general (o geológica) probable. En la figura 7.23 se resumen los cálculos y resultados del análisis de socavación. Se destaca que para la creciente correspondiente a un período de retorno de 100 años, el valor de la profundidad de socavación fue de 3.10 m. Con base en apreciaciones hechas en las fotografías disponibles, se establecieron las dimensiones de las pilas y al ángulo de incidencia del flujo sobre la pila # 1 (la cual falló), y se aplicó el método de Maza y Sánchez para determinar el valor de la socavación local; el resultado obtenido fué de 2.40 m. En consecuencia, se tiene una socavación total del orden de 5.50 m.

128



129


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 7.10 Inventario de cruces

TRANSGAS DE OCCIDENTE GASODUCTO MARIQUITA - CALI INVENTARIO DE CRUCES SUBFLUVIALES No.

Tramo

Nombre

Abscisa (o ramal)

Longitud (m)

Diámetro (pulg)

Geología

Geotecnia

Obra recomendada

1

I

Qda. Aguasal

11+922.00

46.5

20

Cuarzodioritas biotíticas. El depósito aluvial lo Socavación y peconforman bloques sub- queños deslizaredondeados en matriz mientos limo arenosa de color habano.

2

II

Qda. Manizales

79+251.12

100.0

20

Suelos residuales (Qsr) de origen ígneo.

Socavación lateral leve.

20

Depósitos de cenizas, tobas y tefras; depósitos piroclasticos y glacifluviales (Qto) y depósitos alu-viales recientes.

Elevada pendiente de la margen derecha y presen- Tajo abierto cia de bloques de gran magnitud.

3

II

Chinchiná 1

81+420.45

112

130

Tajo abierto

Tajo abierto


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS No.

4

Tramo

II

Nombre

Río Claro

Abscisa (o ramal)

98+164.96

Longitud (m)

90

Diámetro (pulg)

Geología

20

Depósitos aluviales, terrazas aluviales con grandes bloques (entre 0.4 y 1.0 m) provenientes de avalanchas, en matriz limo-arenosa.

5

II

Chinchiná 2

99+699.71

170

20

Esquistos grafitosos (Ksc), terrazas aluviales (Qt) y en forma discordante depósitos de avalanchas producto de deshielo de los volcanes (lahares).

6

II

Chinchiná 3

99+882.87

80

20

Afloran esquistos café verdoso de la Formación Quebradagrande.

20

Depósitos de terraza matro-soportados con bloques angulares y subangulares de roca dura, de tamaño entre 0.3 y 0.4 m

7

II

Chinchiná 4

100+700.56

85

131

Geotecnia

Obra recomendada

Pendientes de moderadas a fuerte Tajo abierto en forma escalonada.

Depósito con predominio de cantos y bloques subangulares y subredondeados de Tajo abierto hasta 2.0 m de lado encajados con firmeza en el cauce. El fondo del cauce presenta bloques Tajo abierto de roca de 0.3 a 0.7 m de lado. El sitio presente una condición sinuosa. Se pueden presentar probleTajo abierto mas de estabilidad en la margen izquierda.



8

9

10

11

12

Tramo

II

II

III

III

III

Nombre

Río Chinchiná 5

Qda. Rayado

Qda. Las Cañas

Río La Paíla

Qda. El Overo

Abscisa (o ramal) 104+718.56

135+987.89

226+275.46

229.454.30

240+734.90

Longitud (m) 85

50

57

60

45

Diámetro (pulg)

Geología

Geotecnia

Obra recomendada

20

Flujo de lodo volcánico Márgenes inestaen la margen izquierda y bles por socavadepósitos de terraza en ción lateral aguda. la derecha.

Tajo abierto

20

Sistema de colinas de lavas almohadilladas competentes de color gris verdoso (Kv).

Cauce estable.

Tajo abierto

20

Depósito aluvial de terraza (Qt) compuesto por limos en la parte superior y arenas de grano fino en la parte inferior.

Se presenta inestabilidad local, por la existencia de estructuras de concreto rígidas aguas arriba del cruce.

Tajo abierto

20

Depósito aluvial del Río Cauca (Qal) sobre materiales limo arenosos de color café, que subyacen un estrato de suelo residual (Qsr) de 1.0 m de espesor aproximadamente.

Cauce de comportamiento meándrico; se observan sectores de socavación y sedimentación.

Tajo abierto

20

Depósito aluvial con arenas de grano medio a fino compuesta por cuarzo y fragmentos líticos sin consolidar, de color gris.

Se presenta socavación en las márgenes.

Tajo abierto

132



Tramo

13

Nombre

Río Morales 1

Abscisa (o ramal)

256+577.80

Longitud (m)

65

Diámetro (pulg)

20

Geología

Se encuentra en una meseta aplanada correspondiente a la gran terraza aluvial (Qt).

Geotecnia

Obra recomendada

Cauce de comportamiento meándrico, encajonado en un cañón poco profundo, de márTajo abierto genes verticales en la parte externa de las curvas y algo inclinadas en la parte interna.

14

III

Río Morales 2

257+832.19

60

20

Igual a la anterior

Socavación de la margen derecha y depositación en la margen izquierda.

15

III

Qda. Sabaletas

255+836.00

45

20

Igual a la anterior

Tramo recto; márgenes estables.

Tajo abierto

El sector de cruce es estable.

Tajo abierto

16

III

Río Morales 3

262+718.95

52

20

17

III

Río Tuluá

266+787.88

90

20

18

III

Río Guadalajara

284+265.96

135

20

133

Materiales de terraza (Qt) con períodos de depositación de diferente intensidad, compuesta por cantos y bloques subredondeados. Depósito de terraza (Qt) compuesto por bloques y gravas en matriz arenosa. Se encuentra en el depósito aluvial del Río Cauca (Qal).

Tajo abierto

Tramo recto, se observa socavaTajo abierto ción profundizante en el lado derecho. Presenta condiciones apropiadas Tajo abierto de estabilidad. INGENIERIA Y GEOTECNIA LTDA.


19

20

Tramo

III

I

Nombre

Río Guachal

Río Guarinó

Abscisa (o ramal) 336+569.00

Manzanares

Longitud (m) 69

100

Diámetro (pulg)

Geología

Geotecnia

Obra recomendada

20

Se encuentra en el depósito aluvial del Río Cauca (Qal).

Cauce en etapa de madurez, poco antes de entregar sus Tajo abierto aguas al Río Cauca.

2

Depósito aluvial reciente (Qal), compuesto por arenas, gravas y cantosd con presencia de arcillas.

Tramo recto, presenta condiciones estables.

Tajo abierto

Cauce de comportamiento meándrico con abundantes curvas.

Tajo abierto

21

II

Río La Vieja

Armenia

80

6

Terraza aluvial amplia (Qt) conformada por arena fina y limos de color gris.

22

II

Río Espejo 2

Armenia

55

6

Terraza aluvial (Qt) limo Laderas estables arenosa.

Tajo abierto

6

Depósito de coluvión (Qcl) de matriz arenosa de grano fino color café y clastos de roca volcánica.

Tajo abierto

6

Depósito aluvial de gran extensión compuesto por limos arcillosos, que Condiciones subyacen a una delgaestables. da capa de suelo residual (0.2 m).

23

24

II

II

Río Espejo 1

Río Pijao

Armenia

Caicedonia

50

58

134

Cauce encañonado, y laderas en coluvión en precarias condiciones de estabilidad.

Tajo abierto



25

26

Tramo

II

II

Nombre

Río Quindio

Río Roble

Abscisa (o ramal)

Calarcá

Circasia

Longitud (m)

24

55

Diámetro (pulg)

Geología

Geotecnia

Obra recomendada

3

Las márgenes del Se presenta un espesor cruce son estaimportante de suelo bles; en este punto Tajo abierto residual limo arcilloso de el río presenta récolor negro (Qsr). gimen turbulento.

2

El cauce corta una terraza aluvial compuesta por bloques de roca volcánica en una matriz limo arcillosa de color café rojizo.

En la margen derecha hay evidencia de socavación. Hay abundante vegetación.

Tramo recto de márgenes moderaTajo abierto damente inclinadas.

Tajo abierto

27

II

Río San Eugenio

Dos Qdas.

95

3

Depósito aluvial reciente (Qal) conformado por arenas, gravas y grandes bloques de hasta 2.0 m de diámetro.

28

II

Río Espejo

Montenegro

80

3

Depósito aluvial (Qal) conformado por bloques Márgenes estables Tajo abierto de diabasa y andesita.

2

Terraza aluvial (Qt) de aproximadamente 6 m de altura, conformada por cantos rodados de rocas ígneas y metamórficas dentro de una matriz arenosa de color café oscuro.

29

II

Qda. Manizales

Neira

80

135

Sector de confluencia de dos quebradas, razón por la cual se presentan diferentes profundidades de socavación.

Tajo abierto



Tramo

Nombre

Abscisa (o ramal)

Longitud (m)

Diámetro (pulg)

Geología

Geotecnia

Obra recomendada

30

II

Río Guacaica

Neira

45

2

Se encuentra sobre el contacto del Complejo Quebrada Grande (Kvc) La estabilidad del conformado por diacruce es modebasas y el Complejo rada. Cajamarca (Pes) principalmente de esquistos.

31

II

Río Pijao

Sevilla

47

2

Suelo residual limoarcilloso color café.

Tramo recto, condiciones estables.

3

No se presentan afloramientos, sin embargo el sector de cruce se encuentra sobre esquistos del grupo Camajarca (Pes).

El cauce presenta socavación profun- Tajo abierto dizante.

Condiciones estables.

32

II

Río Campo Alegre

Sta. Rosa de Cabal

80

2

Depósito aluvial del Río Cauca, conformado por limos arcillosos de color café y gris.

55

Tajo abierto

Tajo abierto

33

III

Río Cañaveral

Ansermanuevo

34

III

Río Párraga

Candelaría

43

4

Igual al anterior.

Igual al anterior.

Tajo abierto

35

III

Río Fraile

Jamundí

45

4

Igual al anterior.

Igual al anterior.

Tajo abierto

136

Tajo abierto



36

Tramo

III

Nombre

Río Bolo

Abscisa (o ramal)

Pradera

Longitud (m)

45

Diámetro (pulg)

6

Geología

Geotecnia

Se encuentra sobre la planicie aluvial del Río Condiciones favoCauca, compuesta por rables de estabilimos y arenas finas con lidad. intercalaciones de grava (Qal).

Tajo abierto

Perforación dirigida

37

III

Jamundí

Río Cauca

302

Depósito aluvial (Qal), compuesto por limos arcillosos color café con Condiciones intercalaciones arena de favorables. grano medio a fino de color gris.

38

III

La Unión

Río Cauca

280

Igual al anterior

Igual al anterior

39

III

La Virginia

Río Cauca

320

Igual al anterior

Igual al anterior

137

Obra recomendada

Perforación dirigida Perforación dirigida


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS REFERENCIAS -

Farraday, R. V. and Charlton, F. G.(1983). "Hydraulic factors in bridge design", Hydraulics Research Station Limited, Wallingford.

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Maza Alvarez, J.A. (1993) "Introduction to River Engineering". Universitá Italiana per Stranieri, Advanced Course on Water Resources Management, Perugia, Italia.

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Maza Alvarez, J. A. (1992) "Estabilidad de cauces. Erosión en ríos y obras de protección. Obras para la protección de márgenes", Apuntes del Curso Precongreso en Hidráulica de Ríos (XV Congreso Latinoamericano de Hidráulica), Laboratorio de Ensayos Hidráulicos de Las Flores, Barranquilla, Colombia. (Septiembre).

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Maza Alvarez, J. A. (1989) "Introduction to River Engineering" En imprenta. Presentado como texto de curso dictado en el Instituto de Vías de la Universidad del Cauca, Popayán, Noviembre.

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Maza Alvarez, J. A. (1980) "Socavación en Cimentaciones de Puentes", II Jornadas Geotécnicas, Sociedad Colombiana de Ingenieros, Tomo II, Bogotá.

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Maza Alvarez, J. A., (1977) "Scour in River Beds". Publicación E 23, Instituto de Ingeniería, UNAM, México D.F.

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Maza Alvarez, J. A. (1968), "Socavación bajo tuberías". Publicación 203, Instituto de Ingeniería, UNAM, México D.F.

-

Maza Alvarez, J. A. y Cruickshank, C. (1976) "Stability of Sandy River Beds". Publicación E 20, Instituto de Ingeniería, UNAM, México D.F.

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Maza Alvarez, J.A. y García Flórez, M. (1989) "Manual de Ingeniería de ríos". Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos. México D.F.

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Melville, B.W. (1975), "Scour at Bridge Sites", School of Engineering, University of Auckland, Report No. 104, Auckland, Nueva Zelanda.

-

TRRL, 1992. A Design Manual for Small Bridges. Overseas Road Note 9. Crowthorne: Transport and Road Research Laboratory.

138


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 8. CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS DE FALLA DE TALUDES 8.1 Introducción Los movimientos de falla de laderas y taludes pueden ser clasificados de muchas maneras, cada una con alguna utilidad en cuanto a destacar aspectos pertinentes a reconocer, evitar, controlar, corregir u otros propósitos. Entre los atributos que han sido usados como criterios para identificación y clasificación están el tipo de movimiento, la clase de material, la tasa de movimiento, la geometría del área de deslizamiento y del depósito resultante, la edad, las causas, el grado de alteración de la masa desplazada, la existencia de una relación entre la geometría del deslizamiento y la estructura geológica, el grado de desarrollo, la localización geográfica del caso típico y el estado de actividad. Se considera que la clasificación de deslizamientos en un medio tropical y andino como el nuestro, debe ser el primer paso hacia la selección de medidas preventivas o correctivas de la inestabilidad. En esto se adoptan ideas de B. Denness (1973), según las cuales, en cada categoría los deslizamientos tienen características reconocidas casi constantes, típicas del mecanismo particular que intervino en la falla, utilizables para la clasificación visual en el terreno. Puesto que es posible ligar las medidas correctivas apropiadas para cada categoría con el mecanismo de falla, el asignar un caso a un cierto grupo del sistema de clasificación implica la posibilidad de aplicar un cierto tipo de sistema de estabilización. 8.2 Sistemas de clasificación Para el estudio y control de movimientos en masa en Colombia, se ha propuesto por (García, 1986) la adopción del Sistema de Clasificación de Varnes (1978). Los criterios principales usados en dicho sistema se refieren ante todo al tipo de movimiento y en segundo lugar al tipo de material. Los tipos de movimientos de falla de taludes se dividen en seis grandes grupos: -

Caídas, Volcamientos, Deslizamientos, Propagación lateral, Flujos y Movimientos complejos.

Los cinco primeros son básicos o simples, mientras que el sexto se refiere a casos que consisten de una combinación de dos o más de los anteriores. Los materiales se dividen en dos clases: roca y suelo; este último se subdivide en detritos y tierra, correspondiendo a los primeros un contenido de gruesos mayor del 50 %. En la figura 8.1 se presenta el cuadro guía de la clasificación de Varnes. En general, son frecuentes en Colombia los casos de caídas de roca, los deslizamientos traslacionales y rotacionales, los flujos de

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS tierra, detritos o lodos, y los casos combinados o complejos como los de hundimiento - flujo de tierras y los deslizamientos múltiples retrogresivos (García 1986 y 1987a). Muchas veces los valles de pendiente moderada están conformados por una masa de tierra en movimiento lento que puede pasar inadvertido en el instante de la inspección; por ejemplo, el reptamiento, presenta una tasa de unos pocos centímetros al año, pero en varios años la deformación acumulada puede causar efectos nocivos a obras de ingeniería. En ocasiones uno de esos flujos lentos puede ser afectado de tal manera por la saturación, en períodos lluviosos extremos, que presenta una aceleración notable de su movimiento, pasando a metros por mes, por semana e incluso por día. Los investigadores ingleses Skempton y Hutchinson (1969) propusieron un sistema de clasificación de deslizamientos en taludes de materiales arcillosos, que abarca cinco tipos básicos y seis formas complejas1 de movimiento como se ilustra en la figura 8.2. Parten de la base de que un talud falla ante todo en respuesta a fuerzas gravitacionales, algunas veces con la ayuda de actividad sísmica. La forma como el talud cede ante dichas fuerzas está controlada por una multitud de factores, de los cuales tienen mayor importancia la geología, la hidrología, la topografía, el clima y la meteorización; debido a la variación de estos factores y al hecho de que pueden actuar en combinación, pueden dar origen a movimientos en masa de tal variedad que resulta muy dificil establecer una clasificación rigurosa. Es muy interesante mencionar el Sistema de Clasificación de Deslizamientos en regiones tropicales, propuesto por el Profesor Milton Vargas, del Brasil, que se presenta en la figura 8.3 (Vargas, 1983). Además de las características de los movimientos de falla de taludes, plantea la vinculación de cada categoría con la lluvia y sugiere el tratamiento correctivo general. En las secciones siguientes se describen las características principales de los tipos contemplados en la Clasificación de Varnes, exceptuando el de propagación, poco frecuente en Colombia, al menos según la experiencia del autor. 8.3 Caídas En este tipo de movimiento una masa rocosa de cualquier tamaño se desprende de un talud empinado o un acantilado, a lo largo de una superficie sobre la cual ocurre muy poco o ningún desplazamiento cortante, y desciende principalmente a través del aire por caída libre, saltos, rodando, etc. (figura 8.4). Los movimientos son muy rápidos a extremadamente rápidos y pueden estar o no precedidos de movimientos menores que llevan a la separación gradual de los bloques o cuñas en posibilidad de separarse de su fuente. La caída de roca se refiere a la de una masa recientemente desprendida del macizo general. La caída de detritos ocurre en una masa que ya estaba compuesta de fragmentos o detritos rocosos antes de la falla. Se ha sugerido que las caídas de material nuevo se llamen primarias y las que abarcan detritos sueltos transportados previamente, se llamen secundarias. También podría distinguirse dentro de las caídas de detritos las de cascajo (tamaños menores de 20 mm), guijarros (20 a 200 mm) y cantos o bloques (más de 200 mm).

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Por ser de interés para el estudio de caídas y otros movimientos de falla de rocas, y poco tratado en nuestro medio, se incluyen a continuación algunas anotaciones sobre degradación de taludes rocosos, grietas de relajación de esfuerzos y formación de depósitos de ladera.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS a) Procesos de degradación de taludes rocosos: El origen de grandes depósitos en la base de escarpes rocosos se asocia con efectos de las fallas geológicas, los sismos ocurridos en el pasado, la meteorización, la formación y profundización del cauce de ríos y la existencia misma de una "cara libre" en roca fracturada, en la cual tienen lugar casi constantemente caídas de bloques ya sea como unidades individuales o a partir del colapso de grupos de ellos, propiciado por las líneas de debilidad que establecen fallas, diaclasas y fisuras, u otras discontinuidades (figuras 8.5 y 8.6). Clark y Small (1982), indican que hay un cierto número de procesos responsables de disparar la caída de bloques, entre ellos, como agentes internos del talud, muchas veces relacionados con la influencia del clima (y por lo tanto con mayor probabilidad de ocurrencia según sus variaciones), la expansión térmica, la presión del agua en las discontinuidades, el desarrollo de fisuras por alivio de presiones (relajación de esfuerzos), y la actividad química. Como agentes externos estarían los temblores de tierra y las obras de ingeniería (excavación, uso de explosivos). Tiene importancia la existencia de grietas de relajación de esfuerzos detrás de la cara libre de los escarpes rocosos. Refiriéndose a este tipo de grietas, A. Nieto (1977) explica que hacen parte de las características estructurales de la zona adyacente a los valles, como producto del alivio de esfuerzos asociado con la formación misma de éstos (figura 8.7). Fookes y Sweeney (1976) se refieren a la degradación de taludes rocosos y las caídas menores, hechos que dependen de la geometría del talud, las propiedades de la roca intacta, la naturaleza y geometría de las discontinuidades, las condiciones del agua subterránea y la susceptibilidad a meteorización de la roca (resistencia a los agentes de intemperización, durabilidad). Dan términos descriptivos que hemos incorporado en la figura 8.6. Puede verse que es posible encontrar en la cara libre de taludes rocosos, cornisas, voladizos o extraplomos, sobreempinamientos, fracturas y grietas de diversos tipos, bloques casi sueltos, estratos en grado variable de meteorización, deslizamientos de roca, etc, mientras que en el talud de la pendiente estructural se puede encontrar un tapiz de bloques y losas sueltas, arena y otros detritos, así como las grietas de tracción, todo ello cubierto por una colcha de vegetación viva y materia orgánica en descomposición. Tal fue el caso de la Cuchilla de Santa Inés en la construcción del Oleoducto Caño Limón-Coveñas; la cuchilla se localiza al oriente de la población de Toledo, Norte de Santander. b) Talus, coluviones y otros depósitos: En Colombia es frecuente que se presenten problemas de inestabilidad de depósitos de ladera, que en muchas ocasiones ocupan extensión apreciable en las zonas de altura intermedia de las cordilleras. Se destacan entre dichos depósitos los talus (o acumulaciones de fragmentos rocosos en el pie de taludes empinados), y en especial los coluviones, o conjunto de detritos de roca y suelo procedentes ya sea de la degradacion natural de laderas empinadas sometidas a alteración libre, o de antiguos deslizamientos y flujos de tierra o de detritos (estos tipos de movimiento de falla se definen más adelante). Las caídas y los otros procesos dan origen a los materiales que conforman los talus y demás depósitos que por lo común se encuentran en la pata de grandes escarpes y acantilados (figuras 8.5 y 8.6). Clark y Small (op. cit.) hacen algunas consideraciones sobre la forma de dichos depósitos

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS basándose en la alta velocidad que adquieren los bloques en su caída; se detendrán cuando la ladera sobre la cual rebotan y ruedan tenga pendiente algo más suave que el ángulo de reposo. "Entre más alta sea la cara libre, se necesitará un talus de menor pendiente".

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En terrenos de origen sedimentario los coluviones pueden estar formados por bloques de las rocas más duras del conjunto que exista en un sitio dado, por ejemplo areniscas cementadas y calizas, de tamaño que fluctúa entre unos pocos centímetros cúbicos y varios metros cúbicos, embebidos en un suelo arcillo limoso o arcillo arenoso que es producto de la desintegración y descomposición de rocas más blandas (más degradables) tales como arcillolitas, limolitas y areniscas no cementadas. La proporción en que se encuentran los diversos componentes depende de la abundancia de uno u otro tipo de roca, de su grado de fracturación, de la distancia entre la fuente de los materiales y el lugar del depósito, y de los procesos que hayan actuado después de la formación de éste, en especial la erosión. En la figura 8.8 tomada de García (1987 b), se resumen algunas características de laderas con depósitos coluviales. En terrenos residuales, el coluvión puede formarse de la acumulación y mezcla de suelos finos provenientes de los mantos superficiales del perfil de meteorización -horizontes, saprolito- y los fragmentos de roca de las zonas más profundas, ya sea de la transición a roca sana o de ésta misma, según el proceso que originó el derrumbe de los materiales. 8.4 Volcamiento Consiste en la rotación hacia adelante de una unidad o varias, alrededor de algún punto de giro o pivote en su parte inferior, debajo de la unidad, por acción de la gravedad y de fuerzas ejercidas por unidades adyacentes o por fluidos en las grietas. Es la inclinación sin colapso. Ver la figura 8.9. 8.5 Deslizamientos El movimiento consiste de deformación por corte y desplazamiento, a lo largo de una o varias superficies que son visibles o pueden inferirse razonablemente, o dentro de una zona más o menos estrecha. La rotura del talud no siempre es simultánea en todos los puntos de la superficie de falla, sino que puede propagarse desde una zona de falla local. La masa afectada puede deslizarse mas allá de la superficie original de rotura sobre el terreno natural. En la clasificación se hace hincapié en la distinción entre deslizamientos rotacionales (hundimientos) y translacionales, puesto que la diferencia es significativa tanto en el análisis de estabilidad como en el diseño de medidas correctivas. En adición puede indicarse el grado de alteración de la masa afectada por medio de los términos "en bloque" o "intacto" para deslizamientos que consisten de una o pocas unidades y los términos "roto" o "alterado", "remoldeado", "desintegrado", "despedazado", "desmoronado" u otros, para aquellos que consisten de muchas unidades. a) Hundimientos o movimientos rotacionales Son deslizamientos de masas de suelo, a lo largo de una superficie cóncava bien definida (figuras 8.10 y 8.11). El movimiento es en esencia de rotación alrededor de un eje paralelo al talud, y es por lo general profundo en suelos relativamente homogéneos de gran espesor, como en muchos coluviones, capas arcillosas gruesas, rellenos, terraplenes y botaderos. Pueden ser superficiales en los mantos de suelo residual, pero de todas maneras tienen el caracter rotacional y dejan la concavidad típica en la corona que les hace dar el nombre de "golpes de cuchara".

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Un caso de hundimiento profundo lo constituyó el deslizamiento ocurrido en el K 133 del Oleoducto Caño Limón-Coveñas, sobre la margen izquierda de la quebrada La China, en 1986; rompió la carretera Toledo-Saravena y el tubo del Oleoducto. En ocasiones, sobre todo en deslizamientos profundos, la inestabilidad se puede extender hacia arriba del caso inicial, originando lo que se denomina deslizamientos rotacionales múltiples retrogresivos. Al aumentar el número de unidades en estado de falla, el conjunto puede llegar a desarrollar un movimiento traslacional, como se muestra en la figura 8.8. En los casos avanzados, de mayor gravedad, se distinguen varios escarpes, hundimientos y protuberancias sucesivas en el cuerpo del deslizamiento (figura 8.11); en la pata se llegan a generar flujos de tierra e incluso flujos de lodo, categorías éstas que se tratarán mas adelante. En terreno montañoso están controlados en parte por las irregularidades de la topografía y la profundidad a la roca sana; el movimiento ladera abajo puede ser alterado o resistido por cambios en el relieve. Casi siempre la retrogresión avanza desde abajo hacia la parte superior de la ladera, poniendo en peligro otras casas o cultivos, pero hay casos en los cuales se desencadena la inestabilidad de arriba hacia abajo, por sobrecarga impuesta por los materiales que se deslizan en primer lugar. b) Deslizamientos traslacionales Consisten en el movimiento de delgados espesores de fragmentos de roca, mezclas de suelo y roca fracturada (detritos o escombros de la meteorización), coluvión, suelo, material orgánico y vegetación, a lo largo de superficies casi planas, bien definidas, conformadas generalmente por la pendiente estructural en estratos más resistentes, sobre los cuales descansan estratos de roca alterada, mantos de suelo residual o capas de depósitos. Los más comunes se clasifican en las categorías de deslizamientos de roca (figura 8.12) y deslizamientos de detritos (figura 8.13). El movimiento traslacional impone una mayor disgregación de los materiales, por lo cual es frecuente que se hable de muchas unidades (figura 8.1), en contraste con los hundimientos simples o los traslacionales de bloques. 8.6 Flujos a) Movimientos lentos, de reptación o "creep" La reptación se manifiesta como desplazamiento muy lento de la parte superficial del terreno, aún en taludes de pendiente moderada y con cobertura vegetal. El fenómeno puede pasar inadvertido puesto que tiene velocidad promedio cercana a 1 cm/año; puede ser prácticamente nulo en algunos períodos, por ejemplo en veranos prolongados, y activarse en tiempo lluvioso hasta 3 a 5 cm/año, según el tipo de material que conforma la ladera. El movimiento llega a evidenciarse por la deformación del terreno, la formación de pliegues en las formaciones rocosas o de arrugas y escalones en las masas de suelo, la inclinación de árboles, separación del suelo en el contacto con grandes rocas, la migración de éstas, el corrimiento de líneas férreas y vías, el tensionamiento de cercas y raíces de árboles etc. En la figura 8.14 se ilustran algunos de estos casos. Se destaca el área en reptamiento del valle de Ranchería, en el K 208 del Oleoducto Caño Limón-Coveñas, lo mismo que zonas entre el alto de Mejué y la quebrada Iscalá de dicho oleoducto. Otros casos notables de áreas en reptamiento son los que se encuentran entre Albán y Sasaima (Poliducto Puerto Salgar - Bogotá) y entre el Alto de la Rusa y el río

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Fusavita (Oleoducto Central de los Llanos).

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Al contrario de los deslizamientos, en la reptación no hay una separación definida entre la masa en movimiento y la que permanece en su sitio, estática; es posible que abarque grandes extensiones en las laderas de una montaña. No debe perderse de vista que a pesar de tener una tasa de movimiento tan baja, la deformación acumulada durante varios años es capaz de llevar la masa a su límite de resistencia y originar un deslizamiento. Hay ocasiones en que una zona en reptación puede evolucionar a un flujo de tierras, si la acción del agua o de otros agentes lleva a la reducción de la resistencia del material o las cargas impuestas superan dicha resistencia. También es posible que masas que han sufrido deslizamiento en el pasado y reposen sobre terrenos de pendiente moderada, estén en reptación en la actualidad. b) Flujos de detritos y flujos de tierra Por lo general son movimientos de velocidad variable entre rápidos o muy rápidos, de detritos y lentos, de carácter viscoso (flujos de tierra), mostrados en la figura 8.15. Se forman en materiales provenientes de meteorización de las rocas, que pierden su estabilidad estructural por efecto del agua, originando desplazamientos con formas alargadas, lobuladas en su extremo inferior; también se pueden desarrollar a partir del cuerpo de otros tipos de deslizamiento, para formar movimientos complejos. En suelos residuales es frecuente que se originen los flujos como falla de laderas en pequeños hundimientos sucesivos, o en series de movimientos traslacionales retrogresivos, dejando casi siempre en la corona una superficie cóncava típica. Abundan en regiones de Colombia los casos de hundimiento y flujo de tierras en forma de una sección transversal oblícua de un reloj de arena, donde la parte superior está constituída por el hundimiento de material meteorizado, seguido por un cuello angosto por el cual fluye el material, que en la base del talud se explaya a la manera de abanico o cono de deyección. Hay una gradación completa desde deslizamientos de detritos hasta flujos de detritos dependiendo del contenido de agua, movilidad y características del movimiento. También puede presentarse transición desde deslizamiento de detritos hasta avalancha de detritos, a medida que el movimiento es más rápido por disminución de cohesión, aumento del contenido de agua o incremento en la pendiente del talud. En deslizamientos de detritos, y sobretodo en avalanchas de detritos (aludes) puede haber hundimientos de bloques en las partes superiores. En los primeros, la masa desplazada se rompe en partes pequeñas y el movimiento en la pata es generalmente lento; en los aludes la falla progresiva es más rápida y toda la masa (por estar toda húmeda o por encontrarse en un talud escarpado) se licúa, al menos en parte, fluye y se desploma, comunmente a lo largo de un cauce y puede avanzar más allá del pie del talud. Las avalanchas de detritos son casi siempre largas y estrechas y suelen dejar una huella en forma de V, en el cauce ocupado o formado por ellas. Varios estudios recientes han contribuido mucho a una mejor comprensión tanto de la tasa y duración de la precipitación que dispara los flujos de detritos, como de las propiedades físicas del material "in situ", el efecto del ángulo del talud, el efecto de la presión de poros, la movilización de material, el mecanismo de movimiento y las propiedades del depósito resultante. Los flujos de materiales finos tales como arena, limos o arcilla, están clasificados aquí como flujos de

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS tierra. Estos toman gran variedad de formas y su contenido de agua fluctúa desde saturados (Grado de Saturación S=100 %) a secos (S=0 %), y en velocidad, de extremadamente rápidos a extremadamente lentos. En el tope de la escala de humedad están los flujos de lodo, que son el extremo de la familia de flujos de tierra formados ante todo de suelos finos. La mayor parte de los problemas de inestabilidad antiguos y recientes en la región de Toledo-Mejué se pueden clasificar como flujos de tierra. Los flujos de tierra rápidos también ocurren en suelos finos como limos, arcillas y arenas arcillosas. Puede originarse una completa gradación con deslizamientos que incluyen la falla por propagación lateral y la licuación del material subyacente, además la falla retrogresiva y la licuación de la masa entera deslizada. Usualmente tienen lugar en materiales sensibles. Los flujos de tierra algo más secos y lentos, de materiales con plasticidad media y alta, son comunes donde quiera que haya una combinación de factores tales como la presencia de arcilla o rocas arcillosas meteorizadas, taludes de pendiente moderada y adecuada humedad. De hecho la palabra flujo implica presencia del agua, y algún contenido de ésta es necesario para casi todos los tipos de movimiento de flujo, pero en ocasiones ocurren casi secos en material granular y se sabe de un número sorprendente de flujos grandes y catastróficos en materiales completamente secos; por lo tanto la clasificación de flujos abarca la gama completa del contenido de agua: desde materiales líquidos hasta completamente secos. c) Flujos de lodo Es común que se formen cuando una masa de detritos se ablanda por acción del agua hasta tener una consistencia blanda y fluída, poniéndose en movimiento y alcanzando velocidades altas, dependiendo de la intensidad y duración de las lluvias y de la pendiente del terreno. Estos flujos tienen forma de lengüeta e inclinación que varía entre 5 y 15 grados en la superficie de los cuerpos de acumulación (figura 8.16). En zonas de pendiente alta pueden alcanzar alta velocidad y grandes longitudes, arrastrando e incorporando a su paso materiales sueltos de las paredes y fondo de cañadas. Se deduce que pueden adquirir enorme poder destructivo, y arrasar o cubrir con lodo y escombros las instalaciones que se hallen en su trayectoria. Los sitios de cruce de corrientes susceptibles de encauzar flujos de lodo, merecen especial cuidado. Algunos flujos de detritos y flujos de lodos presentan avances sucesivos, como en oleadas, los cuales pueden deberse al empuje repetido por movilización periódica de materiales en el área de alimentación o por el represamiento periódico y su posterior liberación en las partes bajas. El movimiento de los flujos de lodo es debido por completo a la gravedad y su velocidad depende en alto grado de la pendiente del terreno sobre el cual se mueven y de la viscosidad del lodo, con influencia de las dimensiones del canal y la rugosidad de la superficie de éste. La viscosidad es función de la proporción de sólidos a líquido; algunos flujos de lodo tienen predominio de agua mientras que en otros el contenido de sólidos puede subir al 95% (Macdonald, en Bolt y otros, 1977).

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS La topografía tiene gran influencia sobre el tamaño del área inundada y la longitud de los flujos de lodo. Para un volumen dado, los que fluyen encajonados en valles estrechos serán más gruesos y alcanzarán mayores distancias que aquellos que fluyen sobre valles amplios o abanicos. En la parte superior de los cerros donde las pendientes son mayores, los efectos de los flujos de lodo son ante todo erosivos, pero en terrenos más suaves la masa en movimiento pierde velocidad y comienza a depositar material, hasta que eventualmente queda en reposo como una o varias capas de escombros que pueden alcanzar en conjunto varios metros de espesor. Los flujos de lodos con velocidad alta pueden sobrepasar obstáculos topográficos y elevarse en el exterior de curvas. Los más grandes pueden extenderse por decenas de kilómetros y cubrir áreas de varios km², constituyendo así un riesgo de gran escala. Los flujos de lodo pueden ser generados de muchas maneras, Crandell (1984); Macdonald, (op. cit.), Neall (1976). Entre ellas se cuentan las siguientes: 1.

Aguaceros torrenciales sobre depósitos de fragmentos no consolidados que existen en zonas montañosas.

2.

Colapso de presas formadas por flujos de lava, lahares, movimientos en masa, acumulación de desechos, etc.

3.

Incorporación de detritos en crecientes o riadas causadas por lluvias o por fusión de glaciares o nieve.

Los flujos de lodo pueden ser frecuentes en las laderas cubiertas por grandes volúmenes de fragmentos rocosos sueltos, que pueden interactuar con el agua para formar lodo. También puede haber grandes depósitos de materiales granulares de origen glacial (morrenas u otros) y acumulaciones dejadas por antiguos flujos. Es posible que estos volúmenes de material, con baja densidad y saturados, entren en falla por licuación causada por movimientos sísmicos y se produzca su movimiento rápido y violento. Para controlar flujos de lodo, en especial los pequeños, pueden ayudar los diques y canales de desviación, las lagunas de sedimentación y obras similares. d) Avalanchas Aunque ya se ha hecho mención a este fenómeno en párrafos anteriores, es de interés para el estudio de amenazas físicas ampliar un poco los conceptos. Consiste en el movimiento muy rápido de masas de materiales gruesos, tales como grandes bloques de roca, cascajo y arena, con ciertas cantidades de suelos mas finos como limo y arcilla junto con agua y aire atrapado. Se le dá el nombre de avalancha de detritos cuando dicha masa contiene una cantidad apreciable, por ejemplo mayor del 50 %, de materiales de tamaño superior al de las arenas. En la figura 8.17 se ilustran casos de avalancha ocurridos en el Perú y el Japón. Para que se produzcan las avalanchas debe reunirse una serie de circunstancias. En primer lugar, debe existir una provisión de materiales en posibilidad de deslizarse (zona de suministro o fuente de los materiales), cuyas características los lleven a que sufran alteraciones serias desde el momento en que comienzan a desplazarse. Esas características pueden consistir en ser frágiles, sensibles o

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS colapsables, y se deben al origen mismo de los depósitos o a los procesos de transformación de los suelos residuales. En segundo lugar actúan las diferencias de nivel y las condiciones del relieve a lo largo de la trayectoria del movimiento, las cuales influyen en la energía y velocidad que pueden adquirir. En tercer término, no menos importante, la acción del agua, necesaria para que los materiales pierdan resistencia, se ablanden y fluyan, alcanzando mayor capacidad de movimiento y seguramente mas energía al desplazarse. El conjunto de materiales puede contener una parte mas débil formada por terrones de arena, arcilla y limo, y por fragmentos de roca deleznable, y una parte mas resistente que la constituyen los bloques de roca dura. Cuando se produce el derrumbe de la masa en el sitio de la fuente de esos materiales, y ocurre el desplazamiento siguiendo depresiones o cañadas del terreno, la parte más débil se desintegra o desmorona, sufre procesos de alteración o remoldeo y amasado que hacen aumentar el porcentaje de finos. Si a esto sumamos el aumento en el contenido de agua por aporte de las quebradas y laderas que desaguan hacia el cauce ocupado, comprenderemos que el conjunto se torna más fluído. Agregando ahora la alta pendiente que puede tener ese cauce o canal por donde se desplazan los materiales, se explica cómo dicho conjunto alcanza gran movilidad, alta velocidad y puede entonces adquirir mayor poder de arrastre, lo cual le permite incorporar materiales sueltos o que desprende del fondo y paredes del canal. En el proceso descrito aumenta el volumen de la avalancha y su poder a veces temible, que le dan esa capacidad de causar daños, de producir fuertes impactos sobre estructuras y edificaciones que encuentre a su paso, tumbar paredes y muros, arrastrar grandes bloques rocosos e inundar con lodo y rocas los espacios disponibles en las áreas con pendiente mas suave, en los cuales se desparrama y acumula la masa.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 8.7 Movimientos complejos Como se mencionó antes, es posible que ocurra una combinación de los tipos básicos de movimiento de falla de taludes. Se considera que los más frecuentes en regiones de Colombia son el hundimiento-flujo de tierras y la caída de rocas-avalancha de detritos. Los del primer tipo se presentan casi siempre en deslizamientos rotacionales que adquieren una componente traslacional, en los cuales la masa abarcada se deforma y disgrega bastante por el corrimiento; en presencia del agua los detritos se ablandan y dan lugar al flujo de tierras o, eventualmente, al de lodos. El segundo tipo se origina al desprenderse de laderas muy empinadas series o grupos de lajas y bloques de roca, cuya forma y tamaño están controlados por las discontinuidades de la masa rocosa (fracturas, diaclasas, fallas). Los bloques pueden volcarse y caer por acción del agua y de sismos, desintegrándose en parte y arrastrando a su paso material alterado y vegetación, evolucionando a avalanchas debido a su alta energía cinética y a la pendiente del terreno. Estas avalanchas pueden engrosarse al incorporar más adelante otros materiales sueltos y alcanzan grandes distancias como ya se dijo. En ocasiones el movimiento es sólo de bloques que se mueven a gran velocidad por las cañadas existentes, y al llegar a zonas planas se extienden en todas direcciones; a veces quedan en forma de lengüeta que tapona la quebrada que ocuparon. En los botaderos de materiales sobrantes de excavaciones de ingeniería o de minería (desechos térreos) son muy comunes los casos de hundimiento y flujo de tierras y de lodos. El problema de su estabilidad es complicado puesto que diariamente se suman al movimiento volúmenes apreciables de materiales de desecho debido a la continua disposición de ellos en las actividades mineras o de explanación para obras de ingeniería. El alto volumen acumulado, la alteración de los materiales que lo forman, la pluviosidad y la pendiente hacen que no pueda descartarse la posibilidad de movimientos rápidos y de tipo catastrófico ante la ocurrencia de un temblor, a pesar de la función de contención que prestan los diques y del drenaje y las técnicas de disposición general de los estériles. 8.8 Represas causadas por deslizamientos De gran interés desde el punto de vista del estudio de amenazas naturales el caso de avalanchas y flujos de lodo que se originan en la rotura de represas causadas por la irrupción de deslizamientos en los cauces y valles de montañas. Se bloquean las corrientes de agua y algún tiempo más tarde, la energía adquirida en función del volumen del embalse puede alcanzar la magnitud suficiente para romper la presa y desencadenar la avalancha. En Colombia se ha registrado un alto número de casos de este tipo, por lo general con terribles consecuencias. Costa y Schuster (1988) hacen un excelente tratamiento de este fenómeno. Establecen que entre las numerosas clases de presas que se pueden formar debido a procesos naturales, las formadas por deslizamientos están entre las que imponen la mayor amenaza a la población y la propiedad. Presentan dichos autores una clasificación geomorfológica de estas represas en seis (6) tipos que se describen en la figura 8.18, asociados con la forma como obstruyen el valle. En los casos registrados por estos dos investigadores, los agentes disparadores más frecuentes de los deslizamientos causantes de las represas han sido la lluvia excesiva, la fusión intensa de nieve y los sismos. Los tipos

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS de movimientos en masa que han originado represas en mayor número han sido las avalanchas de roca y de detritos, los hundimientos de roca y los de suelo, y los flujos de detritos, de lodo o de tierra. Mencionan Costa y Schuster que un buen número de represas fallan al poco tiempo después de formadas, en cuestión de horas o de unos pocos días, casi siempre por desborde. El tiempo hasta la falla y la magnitud de la avenida que se produce dependen del tamaño y geometría de la represa, las características del taponamiento mismo y de los materiales que lo forman, la tasa de entrada de agua al embalse, el tamaño y profundidad de éste, la existencia de lecho rocosos y las obras de ingeniería que se emprendan, tales como los vertederos, desviaciones, túneles de desague y el rompimiento controlado mediante el uso de explosivos o con equipo de excavación convencional. Las represas se originan con mayor frecuencia en valles estrechos y de laderas empinadas, condiciones muy comunes en áreas de actividad geológica donde ocurren sismos, erupciones volcánicas o donde ha habido fuerte incisión glacial. En muchos casos estas áreas contienen abundancia de materiales en posibilidad de deslizar y concurrencia de factores disparadores de deslizamientos. Es posible hacer estimativos de la creciente que puede originarse al romperse una de estas represas, utilizando la curva envolvente de la relación entre caudal pico y energía potencial del embalse, hallada a partir de la recopilación de datos de falla de represas naturales y artificiales. La documentación de casos de represas por deslizamientos es de gran utilidad para mejorar la capacidad predictiva y la prevención de desastres.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 9. CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE EL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD ESTÁTICA En los estudios geotécnicos es indispensable realizar análisis de estabilidad de taludes y terraplenes, o de capacidad portante de suelos de fundación de estructuras. Se trata de calcular el factor de seguridad contra rotura del terreno sometido a cargas de corte, aplicando algún sistema de análisis que se ajuste en el mayor grado posible a las condiciones naturales o artificiales del talud y las propiedades de los suelos y rocas existentes en el sitio considerado. Se diferencia entre el caso estático, al cual se refiere el presente capítulo, o el caso dinámico, como el de un talud sometido a fuerzas generadas por sismos. 9.1 Introducción En los últimos 28 años se han realizado grandes progresos en el área del análisis de estabilidad estática de taludes. La amplia disponibilidad de microcomputadores ha producido un cambio considerable en los aspectos de cálculo del análisis de estabilidad de taludes, el cual puede hacerse ahora mucho más completo y exacto que antes. Sin embargo, los ingenieros que realizan el análisis deben contar con algo más que un programa de computador; ellos deben tener un buen dominio de la mecánica de suelos y la resistencia al corte, un conocimiento sólido del programa que utilizan, y la habilidad y paciencia necesarias para probar y juzgar los resultados de su análisis, de manera que puedan evitar errores o usos equivocados. El análisis correcto de deformaciones de taludes y terraplenes no fue posible sino hasta hace unos 28 años. Hoy en día se efectúa gracias al desarrollo del método de los elementos finitos (MEF) y su adaptación para esas aplicaciones. El requisito principal para lograr resultados razonablemente exactos y útiles a partir de dicho análisis, está en la representación adecuada del comportamiento esfuerzo-deformación de los suelos estudiados. Durante estos 28 años se ha utilizado el MEF para analizar un gran número de presas, terraplenes y taludes; la experiencia que se ha ganado provee lecciones valiosas acerca de las ventajas y limitaciones del MEF en los problemas de la ingeniería práctica 9.2 Condiciones del análisis de estabilidad y la resistencia al corte Según Duncan (1992), "el primer requisito para efectuar un análisis de estabilidad de taludes correcto consiste en formular el problema correcto y hacer esa formulación correctamente". La selección de las condiciones apropiadas para el análisis requiere considerar la resistencia al corte de los suelos bajo condiciones drenadas y no drenadas, y tener en cuenta las condiciones que controlarán el drenaje en el terreno. Los aspectos básicos de la selección de dichas condiciones se resumen en la figura 9.1. En relación con las condiciones de drenaje dadas en la figura 9.1 se define lo siguiente: Suelos de drenaje libre: son los que pueden drenarse completamente dentro del período de construcción o de carga. Suelos impermeables: Son aquellos en los cuales no tiene lugar el drenaje durante el período de construcción o de carga.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Puede distinguirse entre las dos condiciones de drenaje durante la construcción, según el valor del

T=

Cv t D²

Factor Tiempo T expresado como: Donde: CV = t= D=

Coeficiente de consolidación, [m2/año] Tiempo de construcción o de carga, [años] Longitud de la trayectoria del drenaje, [m]

Si: T > 3.0: es razonable tomar el material como drenado. T < 0.01: es razonable tomar el material como no drenado. T entre 0.01 y 3.0; se deben examinar ambas posibilidades. Cuando no se conocen los valores de T, puede asumirse para condiciones normales de tasa de carga que los suelos con permeabilidad mayor de 10-4 cm/seg son drenados y los que tienen permeabilidad menor de 10-7 cm/seg serán no drenados. Es más expedito el análisis del programa de equilibrio formulado en términos de pesos unitarios totales y presiones de borde del agua que en términos de pesos unitarios sumergidos y presiones de infiltración. En programas de computador las presiones externas de agua pueden incluirse como un suelo con c = 0, φ = 0 y γ = 1.0 ton/m3. Para terraplenes y condiciones de carga por etapas la condición a corto plazo es crítica, debido a que estos tipos de carga producen cambios positivos en las presiones de poros y como éstas se disipan con el tiempo, entonces los esfuerzos efectivos y la resistencia crecerán con el tiempo. Lo inverso es válido para excavaciones, dado que en ellas se producen cambios negativos en la presión de poros y cuando éstas se disipan los esfuerzos efectivos y la resistencia decrecen y el talud se hace menos estable. Cuando no sea claro cual de las dos condiciones será más crítica (de corto o largo plazo) deben analizarse ambas. En taludes naturales las condiciones más severas están asociadas con altas presiones de poros y presiones por agua en las grietas, durante períodos lluviosos. Estas son condiciones drenadas y se utilizan con esfuerzos efectivos y presiones de agua determinadas mediante un análisis de infiltración. 9.3 Factor de seguridad El valor aceptable del factor de seguridad (FS) debe ser establecido teniendo en mente dos condiciones importantes: 1- El grado de incertidumbre en la evaluación de las condiciones de resistencia al corte, y

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2- Las posibles consecuencias de la falla.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Si las dos son bajas el FS puede ser bajo, del orden de 1.3. Los valores típicos para final de construcción y carga por etapas serán cercanos a 1.3; para condiciones normales a largo plazo 1.5 y para desembalse rápido 1.0 a 1.2 si dicha condición es improbable o poco frecuente. Si la incertidumbre es alta y las consecuencias de la falla son graves se constituye una condición inaceptable sin importar cuál sea el valor del FS. Para propósitos prácticos, se considera que el valor del FS promedio es igual en toda la superficie de deslizamiento aunque varios investigadores han encontrado que el FS en realidad varía de un sitio a otro a lo largo de dicha superficie. 9.4 Métodos prácticos de análisis En la figura 9.2 se presenta la lista de los métodos que se utilizan con mayor frecuencia para el análisis de problemas prácticos. Al enfrentarse el ingeniero geotécnico con tantos métodos es natural que se pregunte: 1. Cuales de estos métodos son exactos, cuáles son inexactos y en que condiciones? 2. Cuáles pueden aplicarse con mayor facilidad? Los métodos incluidos en la figura 9.2 tienen ciertas características y limitaciones comunes, que deben ser entendidas por los ingenieros que las aplican. En primer lugar pensemos en la definición del factor de seguridad, que por lo común se expresa en la siguiente forma:

FS=

Re sistencia al corte del suelo Esfuerzo cortante requerido para equilibrio

Esta definición tiene un fundamento lógico, puesto que el valor de la resistencia al corte es por lo general el que contiene el mayor grado de incertidumbre. Una suposición implícita en el análisis de equilibro es que el comportamiento esfuerzo-deformación del suelo es dúctil, o sea que el suelo no tiene una curva esfuerzo-deformación frágil (en la cual la resistencia al corte cae después de alcanzar el valor pico). Esta limitación proviene del hecho de que los métodos no suministran información relativa a las magnitudes de las deformaciones dentro del talud, ni dan indicación sobre la variación de éstas a lo largo de la superficie de deslizamiento. Como consecuencia y a menos que las resistencias utilizadas en el análisis puedan desarrollarse en un intervalo amplio de deformaciones (es decir, a menos que el comportamiento esfuerzo-deformación sea dúctil), no hay garantía de que pueda movilizarse la resistencia pico simultáneamente en toda la longitud de la superficie de falla. Si la resistencia al corte cae después de alcanzar el pico, puede ocurrir falla progresiva y entonces la resistencia al corte que puede movilizarse en algunos puntos puede ser menor que el valor pico. En este caso el único enfoque confiable consiste en utilizar en el análisis la resistencia residual en lugar de la resistencia pico. Como es bien sabido, en problemas de estabilidad de taludes, el número de ecuaciones de equilibrio

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS es mucho menor que el número de incógnitas, por lo cual todos los métodos de análisis utilizan suposiciones para hacer el problema determinado. En el caso de métodos que satisfacen todas las

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condiciones de equilibrio, se ha encontrado que esas suposiciones no tienen un efecto significativo sobre el valor del factor de seguridad. En los métodos de equilibrio de fuerzas (que satisfacen solo equilibrio de fuerzas y no el equilibrio de momentos) el valor del FS es fuertemente afectado por las inclinaciones asumidas de las fuerzas laterales entre tajadas; como resultado, dichos métodos no ofrecen un grado de exactitud tan alto como los que satisfacen todas las condiciones de equilibrio. Un aspecto interesante es la denominada "exactitud computacional" de los métodos, o sea, definir que tan exactos son en relación con la forma como tratan la mecánica del problema. Esto puede evaluarse comparando factores de seguridad hallados mediante la aplicación de métodos que se cree que dan respuestas correctas, para una gama de condiciones en las cuale se definan con precisión la geometría del talud, las presiones de agua, los pesos unitarios y la resistencia al corte. Es importante tener en cuenta que dicha evaluación será válida si se comparan los factores de seguridad mínimos obtenidos en los diferentes métodos y no los FS calculados para superficies de deslizamiento escogidas arbitrariamente. Esto se debe a que los diversos métodos pueden tener diferentes superficies de deslizamiento críticas. REFERENCIAS Para el presente capítulo: -

Duncan, J.M. (1992) "State-of-the-Art: Static Stability and Deformation Analysis". Proceedings of a Specialty Conference on Stability and Performance of Slopes and Embankments-II". ASCE. Berkeley California.

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Citadas por Duncan, de mayor interés para este capítulo:

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Duncan, J.M. and Wright, S.G. (1980) "The accuracy of equilibrium methods of slope Stability Analysis". Engineering Geology.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 10. ASPECTOS AMBIENTALES 10.1

Introducción

El deterioro ambiental es un proceso que se está presentando no solamente en Colombia si no en toda la América Latina. Este deterioro ambiental es una consecuencia ineludible del progreso humano cuando está asociado con ciertos modelos de crecimiento económico. En el pasado reciente, muchos de los proyectos que se llevaron a cabo no tuvieron en cuenta en su concepción y diseño las variables ambientales y cuando se tenían en cuenta, ya el proyecto se encontraba en etapas avanzadas de construcción u operación y los Estudios Ambientales se utilizaban para conseguir los permisos de funcionamiento y en el mejor de los casos para adelantar acciones correctivas, generalmente sin presupuesto para llevarlas a cabo. 10.2 Políticas ambientales de ECOPETROL 10.2.1 Marco Ambiental El concepto de desarrollo sostenible consagrado en la Constitución Política de Colombia de 1991, en los convenios y acuerdos firmados durante la Cumbre de Río de Janeiro en junio de 1992 y en la ley 99 de 1993 constituyen, desde el punto de vista ambiental, el mandato y punto de referencia inicial para la planificación y desarrollo del proyecto. La Constitución Política destaca, en cerca de cuarenta artículos, la sostenibilidad del desarrollo como la concreción de la relación entre el medio ambiente y el desarrollo. En la Declaración de Río se estipuló la necesidad de que la protección del medio ambiente constituya parte integral del proceso de desarrollo. Por su parte, la Ley 99 de 1993 define el desarrollo sostenible como aquel que "conduzca al crecimiento económico, a la elevación de la calidad de vida y al bienestar social, sin agotar la base de recursos naturales renovables en que se sustenta, ni deteriorar el medio ambiente o el derecho de las generaciones futuras a utilizarlo para la satisfacción de sus propias necesidades". El Artículo 1 del Título 1 de esta Ley, establece que "el proceso de desarrollo económico y social del país se orientará según los principios universales y del desarrollo sostenible contenidos en la Declaración de Río de Janeiro de junio de 1992 sobre el Medio Ambiente y Desarrollo". En consonancia con estos preceptos, el proyecto estará enmarcado dentro de un proceso continuo y ordenado que permita garantizar el suministro de la energía requerida para atender eficiente y oportunamente las actividades económicas, de tal manera que se posibilite el mejoramiento de las condiciones de vida y el bienestar social de la comunidad y se preserve el medio ambiente, cimentando las bases para un desarrollo sostenido a las futuras generaciones. Es por esto, y según las políticas ambientales de ECOPETROL, que para el desarrollo del proyecto se tiene previsto adelantar los más detallados estudios y evaluaciones que permitan tomar decisiones acertadas, con el fin de optimizar y racionalizar el uso de los recursos ambientales. Con lo anterior el proyecto se enmarca en los preceptos señalados del desarrollo sostenible en

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS beneficio del adecuado y necesario crecimiento del país. 10.2.2 Principios Generales a. Planificación ambiental Todos los proyectos de inversión de la Empresa, cuya ejecución implique riesgos para el medio natural, continuarán contando con una adecuada planificación. La variable ambiental se considerará en el proceso de toma de decisiones y sus costos continuarán formando parte integral de los del proyecto. b. Protección Ambiental Todas las instalaciones de Ecopetrol continuaran no sólo dando cumplimiento a las normas de protección del ambiente dictadas por el Gobierno Nacional o por las autoridades locales, sino que procurarán orientarse por las mejores prácticas y tecnologías disponibles de protección ambiental. c. Responsabilidad Ambiental El buen manejo ambiental forma parte integral de la operaciones petroleras y, por tanto, es responsabilidad de cada dependencia y de cada persona en su actividad específica. d. Conservación El aprovechamiento eficiente de los hidrocarburos, dando prioridad a la aplicación de procesos de alto rendimiento, al ahorro energético, al control de pérdidas y al reciclaje de productos, debe conducir a una mejor administración de la riqueza hidrocarburífera, en el marco de un política de conservación de los recursos naturales y de disminución en la producción de contaminantes. e. Prevención Las acciones dirigidas a preservar el equilibrio ecológico deben enfocarse más hacia la prevención que hacia la corrección de los impactos negativos. f. Apoyo a la Investigación La Empresa continuará apoyando, a través del Instituto Colombiano del Petróleo y de otros centros de reconocido prestigio, la investigación aplicada que responda a las necesidades de la industria petrolera y satisfaga los requerimientos de evaluación y seguimiento ambientales, tanto en las áreas industriales como en sus zonas de influencia. g. Motivación Ecopetrol, consciente de que el buen manejo del entorno requiere un conocimiento básico de su equilibrio ecológico, continuará promoviendo la difusión de sus principios ambientales y de programas específicos en este campo, entre sus trabajadores y entre las comunidades de su área de influencia.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS h. Integración La Empresa, por creer que la conservación ambiental es responsabilidad de todos, fomentará el trabajo conjunto con otras entidades oficiales y/o privadas, involucrando en él a las comunidades de sus áreas de influencia a fin de propiciar un desarrollo sostenible. 10.2.3 Estudios previos a la construcción del proyecto Antes de la construcción del proyecto, es necesario hacer estudios acordes con los requerimientos ambientales de la Ley 99 de 1993, por medio de la cual se creó el Ministerio del Medio Ambiente. Según sus artículos 56 y 57, es necesario realizar los siguientes estudios: a. Diagnóstico Ambiental de Alternativas: Su objetivo es suministrar la información para evaluar y comparar diferentes alternativas de localización, bajo las cuales sea posible desarrollar el proyecto, con el fin de optimizar y racionalizar el uso de recursos ambientales y evitar o minimizar los riesgos, efectos o impactos negativos que puedan provocarse. b. Estudio de Impacto Ambiental: Una vez escogida la alternativa ambiental, técnica y económicamente viable, se procede a profundizar en su análisis. Este estudio está dirigido a la toma de decisiones y a la planificación ambiental, para definir las correspondientes medidas de prevención, corrección, compensación y mitigación de los impactos y efectos negativos del proyecto. c. Paralelamente a los estudios ambientales: Se desarrollan otras actividades de índole técnico, que básicamente consisten en medir, diseñar y especificar las características de las obras requeridas para la construcción del proyecto. 10.3 Plan de manejo ambiental 10.3.1 Objetivos El plan de manejo ambiental tiene como objetivo principal el establecimiento de una serie de pautas y un método de trabajo, de tal manera que las medidas de mitigación propuestas puedan ser llevadas a cabo. Si bien es cierto, el objetivo de las medidas de mitigación es evitar, reducir o remediar todos los efectos adversos significantes, generalmente estas no pueden ser aplicadas en forma directa, ya que la interacción de los elementos afectados por el impacto debe ser tratada en forma individual en la mayoría de los casos. El plan de manejo ambiental debe responder a ésta situación y debe estar enfocado especialmente hacía los impactos que se presenten como resultado del desarrollo del proyecto sobre los seres vivos, suelos, flora, fauna, elementos hídricos y atmosféricos, paisaje, relaciones socio-económicas, y herencia cultural. Los objetivos específicos del plan de manejo ambiental deben estar enfocados hacía: -

La presentación del plan de manejo para los impactos identificados y evaluados en cada una de las fases y actividades del proyecto.

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-

La localización y caracterización de situaciones particulares donde las medidas de mitigación especiales deban ser desarrolladas o recomendadas.

-

Determinar la responsabilidad y la jerarquización para la ejecución de las medidas de mitigación, así como el proceso de supervisión en la aplicación de dichas medidas.

-

Establecer los lineamientos para el desarrollo de un programa de monitoreo, el cual deberá incluir los indicadores a ser muestreados, fechas y número de muestreos que deberán ser llevados a cabo.

10.3.2 Contenido del Plan de Manejo Ambiental El plan de manejo se presenta como una serie de fichas técnicas donde cada una de las actividades del proyecto es definida con base en el efecto significante que ejerce sobre los componentes ambientales, la medida de mitigación propuesta y los lineamientos para que ésta pueda ser llevada a cabo desde el momento en que se inicia la actividad. De igual manera incluye la responsabilidad para la ejecución así como las pautas para el control y monitoreo de las medidas de mitigación. Cada una de las fichas contiene la siguiente información: -

Actividad del proyecto: Constituye el título de la ficha y se refiere a las acciones del proyecto que generen impactos significantes sobre los elementos ambientales.

-

Elementos: Hace referencia a los indicadores ambientales donde se identificó y evaluó un impacto a mitigar, como consecuencia de una acción del proyecto.

-

Impactos: Incluye el listado de los impactos identificados y evaluados para cada uno de los componentes ambientales y la interacción de ellos.

-

Medidas de mitigación: Corresponde a las instrucciones y lineamientos a seguir para la aplicación de las acciones propuestas para disminuir, prevenir o atenuar los efectos ambientales.

-

Localización: Se refiere al sitio o región donde deben ser aplicadas las medidas recomendadas.

-

Momento de ejecución: Señala el momento en que las medidas de mitigación deben ser aplicadas.

-

Monitoreo y control ambiental: Hace referencia a la evaluación de las medidas de mitigación, los indicadores ambientales que deben ser determinados, la frecuencia de las evaluaciones, así como los análisis de calidad para los diferentes indicadores ambientales.

-

Responsable: Relaciona las diferentes entidades (privadas o públicas) que participan dentro de las estrategias interinstitucionales y que se encargan de realizar las acciones de mitigación.

Cada una de las fichas cumple estrictamente con las Normas de Ingeniería de Oleoductos, Distrito

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS de Oleoductos de ECOPETROL, en particular: DOL-DISEÑO, Diseño de Líneas de Transferencia de Hidrocarburos DOL-PRELIM, Actividades Preliminares de Construcción. DOL-DERVIA, Construcción del Derecho de Vía. DOL-GEOAMB, Protección Geotécnica y Ambiental. DOL-SPECIA, Pasos Especiales. Estas tienen como fundamento la Ley 99 de 1993 por la cual se crea el Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el sector público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental (SINA) y se dictan otras disposiciones. 10.3.3 Actividades y medidas de mitigación A continuación se relacionan las principales actividades de un proyecto, para las cuales se identifican los impactos sobre el medio ambiente. Para cada actividad principal se presentan las Fichas de Manejo Ambiental correspondientes. Estas son: 0. Diseño y replanteo. 1. Instalación de campamentos. 2. Adecuación de vías de acceso. 3. Movilización de equipo y transporte de tubería. 4. Apertura y conformación del derecho de vía. 5. Manejo de tubería y soldadura. 6. Limpieza y recubrimiento de la tubería. 7. Apertura de la zanja, bajado y tapado. 8. Prueba Hidrostática. 9. Reconformación y recuperación de zonas afectadas A - Control de la erosión y manejo de la escorrentía. B - Manejo de zonas inestables. C - Recuperación de la cobertura vegetal.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS D - Manejo de la vegetación. E - Recuperación de cruces de drenajes. 10. Educación ambiental a contratistas. 11. Relaciones con la comunidad. 12. Monitoreo y control ambiental. 13. Mantenimiento. 14. Protección de la fauna silvestre. 15. Plan de emergencia. 10.3.4 Consideraciones especiales de manejo Los principales aspectos relacionados con el manejo y protección ambiental que se consideran para la ejecución de un proyecto, son los siguientes: -

Disminuir el descapote general del Derecho de Vía y limitarlo a una conformación del terreno en los sítios donde se requiera obtener un ancho que permita el transito de los equipos de construcción.

-

Cambio en la secuencia de instalación de la tubería, respecto de lo tradicional, buscando disminuir el ancho normal requerido para el derecho de vía, y establecer una programación estricta de las actividades de construcción para disminuir la exposición de los terrenos desprotegidos a los agentes externos.

-

Se plantea la necesidad de ejecutar primero las labores de preparación de la tubería en el derecho de vía (doblado, alineación y soldadura) antes de efectuar la apertura de la zanja, bajado y tapado de la misma.

-

Diseño y disposición de obras y medidas de protección geotécnica y ambiental para la adecuación, recuperación y conservación de los terrenos.

-

Se parte de la base que al prestar la debida atención a los factores ambientales, se está asegurando la permanencia de la obra, su funcionamiento adecuado, y se disminuye la posibilidad de ocurrencia de riesgos, eventos desfavorables o nocivos al terreno que ocupa el proyecto.

-

Es de especial importancia, que el contratista y los subcontratistas sean los directos ejecutores de las acciones a desarrollar, en cuanto al manejo ambiental se refiere, bajo una conciencia, educación y coordinación ecológica llevada a cabo por la interventoría ambiental destinada por ECOPETROL.

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FICHA No. 0 DISEÑO Y REPLANTEO DE LA LINEA

Elemento: Vegetación / Relaciones Socio-económicas. Impactos: -

Generación de empleo. Nuevas entradas de dinero a la región. Conocimiento de las condiciones del sector. Alteración de la vegetación. Generación de espectativas.

Causas de los Impactos: -

Ejecución de trochas para la topografía. Comunicación entre el personal de la región y los encargados del desarrollo del proyecto.

Localización de los sitios: -

La región.

Medidas de Mitigación: -

Definir la localización de las alternativas de trazado mediante el uso de información secundaria y reconocimientos aéreos y terrestres teniendo en cuenta variables ambientales.

-

Llevar a cabo los reconocimientos y estudios del terreno efectuando la mínima alteración. Definir un trazado teniendo en cuenta las variables ambientales, geotécnicas, uso del suelo, facilidad constructiva y alineamiento más corto.

-

Explicar a la comunidad afectada los objetivos del proyecto, el beneficio social y la manera como ellos serán vinculados a este proyecto.

-

Informar a los propietarios de los predios que afecte el trazado y a los vecinos de la región sobre el proyecto, sus implicaciones, daños y beneficios, en forma clara y objetiva. Diseñar las diferentes actividades del proyecto, teniendo en cuenta las condiciones ambientales de la región.

-

Racionalizar la actividad de elaboración de la trocha para lograr un corredor del menor ancho posible.

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-

Utilizar los materiales vegetales procedentes de la apertura de la trocha en actividades del proyecto.

Momento de ejecución: -

Desde la concepción de la obra, hasta su puesta en marcha.

Control y Monitoreo: -

El diseño es examinado y aprobado por ECOPETROL y las autoridades ambientales.

Ejecución y Responsabilidad: -

El Consultor encargado del diseño. Contratista de Construcción e Interventor.

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FICHA No. 1 INSTALACION DE CAMPAMENTOS

Elemento: Vegetación / Corrientes de agua / Suelo / Aire / Población / Paisaje. Impactos: -

Cambio temporal en el uso del suelo. Eliminación de la cubierta vegetal. Contaminación biológica de las corrientes de agua. Generación de ruido. Generación de empleos. Alteración temporal del paisaje por nuevas construcciones. Extracción de materiales vegetales.


Utilización de las corrientes de agua y generación de aguas servidas por actividades domésticas. Presencia de nuevas edificaciones. Uso de materiales vegetales para las nuevas construcciones.

Localización de los Sitios: -

Sitios para definir por el Constructor a lo largo del trazado.

Medidas de Mitigacion: -

Ejecución de rellenos sanitarios, localizados en sitios convenientes, dotados de los elementos necesarios para impedir la contaminación del subsuelo y las aguas subsuperficiales y de escorrentía. En campamentos pequeños se emplearán incineradores.

-

Tratamiento "in situ" de las aguas servidas. Este tratamiento debe incluir las fases física, química y biológica para asegurar la calidad de estas, antes de ser reincorporadas nuevamente a las corrientes.

-

Uso de maquinaria en condiciones optimas de manejo.

-

Desarrollo de labores de reforestación de las áreas afectadas con especies nativas, material que en algunos sectores puede ser tomada de la vegetación que crece alrededor de los sitios utilizados para el establecimiento de los campamentos.

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Desarrollo de prácticas para la conservación de suelos. Dentro de este debe incluirse el desarrollo de obras de infraestructura como terrazas con el fín de evitar la erosión superficial, así como el proceso de fertilización.

-

Lograr la mejor utilización posible de los productos vegetales extraidos surante el proceso de eliminación de la cubierta vegetal.

Momento de Ejecucion: -

Desde el momento en que empiece la instalación de los campamentos hasta la desmovilización.

Control Y Monitoreo: -

Realizar análisis físico-químico y bacteriológicos a los efluentes acuáticos antes de ser nuevamente vertidos a las corrientes de donde fueron tomados.

-

Hacer determinaciones de composición florística y compararlas con las obtenidas en los estudios de linea base.

Ejecucion Y Responsabilidad: -

La calidad ambiental durante esta actividad será responsabilidad del contratista de construcción. La supervisión estará a cargo de ECOPETROL, por intermedio de la interventoría ambiental.

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FICHA No. 2 ADECUACION DE VIAS DE ACCESO

Elemento: Suelo / Vegetación / Agua. Impactos a Mitigar: Adecuación de vías existentes. -

Desgaste y debilitamiento de la estructura de la vía. Deterioro acelerado de la vía, obras de drenaje, cunetas, zanjas de coronación, etc. Fallas en la superficie de la vía. Incremento en los costos de operación de vehículos de carga y automóviles. Aporte de sedimentos por el arrastre de los materiales que son utilizados periódicamente en el mantenimiento de la vía.

Causas del impacto: -

Afectación de áreas no intervenidas. Tránsito excesivo. La lluvia y los cambios de temperatura. Niveles freáticos altos.

Medidas de mitigación: Adecuación de vías existentes -

Construcción de obras de drenaje adicional en áreas críticas y reparación de las existentes.

-

Operaciones de mantenimiento rutinarias y regulares. Entre las rutinarias se destaca la limpieza de cunetas y alcantarillas, y entre las operaciones regulares, el mantenimiento del afirmado.

-

Refuerzo de la superficie de agregado sobre la vía, sin alterar la estructura existente.

-

Reconformación de bombeos transversales y longitudinales.

-

Reparación periódica de los daños en las vías, nivelación de la banca; mantenimiento regular del drenaje.

-

Donde se considere necesario se realizarán mejoras relacionadas con el alineamiento, la curvatura o la pendiente longitudinal, incluyendo los trabajos relacionados con la renovación o

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS rehabilitación de la capa de rodadura, mejorando la capacidad de la vía y la seguridad de los vehículos que por ella transitan. -

Adecuación de los sitios de paso difícil o húmedos, colocando capas de afirmado sobre materiales estables, previendo el no intervenir los cuerpos de agua.

-

En los sitios de disposición de sobrantes de materiales producto del mantenimiento de vias o explanaciones, se acometerán las obras necesarias para el control de aguas de escorrentía y el manejo de sedimentos.


El Contratista encargado de la construcción de las líneas efectuará el mantenimiento de los accesos existentes que por su actividad se hayan deteriorado.

-

La Interventoría que se destine por parte de ECOPETROL se encargará de definir y dirigir esta actividad.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 3 MOVILIZACION DE EQUIPO Y TRANSPORTE DE TUBERIA

Elemento: Agua / Suelo / Fauna / Aire. Impactos : -

Generación de empleo. Generación de ruido. Emisión de gases partículas y olores. Aporte al aire de partículas finas de suelo. Inseguridad vial. Alteración de la calidad del agua por aporte de sedimentos. Alteración de la calidad del agua por vertimiento de grasas y aceites. Generación de molestias a los pobladores de la región. Deterioro de la infraestructura vial existente. Obstaculización del tráfico cotidiano.


Falta de mantenimiento de maquinaria y equipos. Resecamiento del afirmado de las vías y áreas de circulación. Falta de señalización vial. Obstrucción y aporte de sedimentos a las corrientes de agua, especialmente cuando el cruce de maquinaria y equipos se efectúa por entre los cauces de éstas. Utilización de vías de acceso y áreas de propiedad privada, sin previo permiso de sus propietarios. Cruce de maquinaria o equipo pesado por sobre puentes, pontones, alcantarillas y demás estructuras que no cuenten con la capacidad requerida para soportar dichas cargas.

Areas de Ejecución: La tubería se almacenará y entregará en el sector de Quebrada Valencia y se utilizarán las vías de acceso a dicho sitio. Posteriormente se utilizará, además de la vía principal, algunos carreteables y caminos veredales. El equipo se transportará hasta la región utilizando la red vial nacional y los accesos al proyecto. Medidas de Mitigación: -

Exigir, la utilización de silenciadores en los exhostos de los vehículos, maquinaria y equipos.

-

Prohibir el uso de cornetas o pitos que emitan altos niveles de ruido.

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-

Proteger la cobertura vegetal arbórea y arbustiva existente a lo largo de las vías de acceso; ésta sirve como amortiguador del ruido.

-

Se debe disponer de carrotanques que efectúen el rociado con agua de las vías destapadas para mantener humedo el afirmado, especialmente en aquellos sectores donde se transite por áreas habitadas, evitando así el levantamiento de polvo y las molestias ocasionadas por el mismo.

-

Realizar mantenimiento periódico de los equipos, maquinaria y vehículos, garantizando la sincronización y carburación de los motores.

-

Disponer de la señalización vial adecuada en todas las vías y áreas de circulación a utilizar.

-

Cuando obligatoriamente los cruces de maquinaria y equipos se deban efectuar por cauces o cuerpos de agua, se deben construir empalizadas que protejan las márgenes y a la vez eviten el enturbiamiento excesivo de las aguas.

-

Prohibir el lavado de maquinaria y equipos en los cauces de agua y evitar los vertimientos en éstos, de aceites y grasas.

-

En lo posible, se debe evitar la utilización de vías de acceso y áreas de propiedad privada. Cuando exista la necesidad de utilizarlas, se debe contar con el permiso de sus propietarios.

-

Antes de efectuar la movilización de maquinaria o equipo pesado, se debe llevar a cabo una inspección minuciosa del estado y capacidad de las vías a utilizar. Se debe evaluar si las estructuras que se encuentran a lo largo del recorrido cuentan con la capacidad suficiente para soportar dichas cargas.

-

De ninguna manera se debe permitir la movilización por vías principales o secundarias, de maquinaria o equipo pesado cuyo desplazamiento se efectúe sobre orugas. Esta se debe realizar mediante la utilización de tractomulas.

-

Durante la movilización de maquinaria y equipos o el transporte de tubería, se debe evitar la sobrecarga o el sobreancho en los camiones.

-

Cuando por razones de la forma o tamaño de la carga no se pueda cumplir con esta recomendación, se debe disponer de la señalización vial adecuada y contar además, con vehículos acompañantes.

Momento de ejecución: Durante el tiempo requerido para la movilización de maquinaria y equipo, y el transporte de la tubería. Control y Monitoreo: -

Realizar chequeos periódicos en los equipos y maquinaria en cuanto a carburación, silenciadores

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS y filtros. -

Medir periódicamente la intensidad y variabilidad del ruido generado durante el proyecto y velar porque ésta permanezca por debajo de los valores máximos admisibles.


La calidad ambiental durante esta actividad, será responsabilidad del contratista de construcción. La supervisión estará a cargo de ECOPETROL, por intermedio de la interventoría ambiental.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 4 APERTURA Y CONFORMACION DEL DERECHO DE VIA Elemento: Suelo \ Vegetación \ Corrientes de agua \ Fauna \ Paisaje. Actividad: -

Adecuación de una franja de terreno de 10 m de ancho, que permita el movimiento de los equipos necesarios para la instalación de la línea.

Impactos por mitigar: -

Cambios en el paisaje. Alteración físico-biológica del agua. Pérdida de biomasa vegetal para los diferentes sistemas donde la franja de terreno sea intervenida. Modificación de la estructura y textura del suelo. Modificación del contenido hídrico del suelo. Pérdida de banco de semillas de especies nativas. Pérdida del suelo mineral superficial y remoción de la cobertura vegetal. Erosión y sedimentación de cauces. Alteración físico-biológica del agua. Deterioro en la calidad de los recursos de fauna y flora por extracción de materiales.

Causas del Impacto: -

Movimiento local de tierras durante la adecuación del terreno y apertura del derecho de vía. Disposición lateral de materiales de corte. Construcción de elementos que modifican el drenaje.

Medidas de Mitigacion: -

En terrenos planos a ondulados, de superficie suave y continua, no es necesario descapotar ni cortar para obtener el ancho del derecho de vía. Solo será necesario desmontar y enrasar el terreno localmente para eliminar protuberancias o bloques rocosos superficiales que puedan dificultar el movimiento del equipo.

-

Deberán instalarse alcantarillas provisionales en todas las zanjas, cunetas y canales que se vayan a cruzar durante la construcción. Estas alcantarillas deben construirse con capacidad suficiente para evitar la obstrucción del cauce en cualquier época del año.

-

Deberá evitarse el aporte de sedimentos a los cuerpos de agua, o la resuspensión de estos como consecuencia de cualquier actividad atribuible al proyecto.

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-

Con el fin de minimizar el ancho del derecho de vía, se recomienda adoptar una secuencia para la instalación de la tubería, iniciando con el transporte local de tubería y su manejo en el derecho de vía (tendido, doblado, alineación y soldadura). Lista la tubería se procederá a efectuar la apertura de la zanja, bajado de la línea y el posterior tapado.

-

Donde exista la posibilidad de desestabilizar el terreno ocupado por el derecho de vía, debido a erosión, flujo de corrientes superficiales, sobrecarga con materiales de desecho, o cualquier otro fenómeno geotécnico que ponga en peligro la estabilidad del terreno, se deberán construir los sistemas de protección que se presentan en la Ficha 9b.

-

Cuando por efecto de la conformación del tubo se requiera de mayor profundidad, se debe preferir la sobreexcavación en la zanja que requiere de un movimiento de tierras menor.

-

Evitar el descapote de áreas planas donde los equipos de construcción puedan transitar.

-

No mezclar los horizontes del suelo, el horizonte A u orgánico debe ser retirado y almacenado de tal manera que no se presente homogenización del mismo, de esta manera se asegura que el banco de semillas que guarda este horizonte, esté siempre disponible para germinar, lo que por una parte evitaría la fragmentación de ambientes y por otra parte no se causaría un gran impacto sobre la dinámica de las poblaciones edáficas de insectos y colonias de micorizas que juegan un importante papel en la nutrición mineral de los vegetales, especialmente en la relación de fósforo, así como en el proceso de intercambio catiónico y la posible intoxicación por aluminio que podría presentarse especialmente en los suelos de condición árida.

-

Evitar en lo posible la presencia de suelos desnudos en los sectores donde se haya hecho algún tipo de remosión de materiales.

-

El material orgánico producto del descapote deberá disponerse y acordonarse en sitios donde se garantice su almacenamiento, para su posterior utilización en la fase final de recuperación de la cobertura vegetal.

-

En la vecindad de vías de uso público se debe disponer de una señalización adecuada que informe a los ususarios sobre posibles inconvenientes que puedan producir las Actividades de Construcción.

Momento de Ejecución: -

Las actividades antes descritas se presentan como labores iniciales en la apertura del derecho de vía.

-

La conformación del derecho de vía deberá quedar terminada antes de iniciar las labores de transporte y manejo de tubería.

Control y Monitoreo: -

La disposición de materiales orgánicos para su posterior utilización, debe ser controlada

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS constantemente durante las labores de apertura del derecho de vía. -

La Interventoría ambiental se encargará de aprobar los sitios para la disposición de materiales y la calidad de las estructuras construidas para este fin, así como la adecuación y conformación del derecho de vía, incluyendo los pasos por drenajes o cuerpos de agua bien definidos.

Ejecución y Responsabilidad: El Contratista de la construcción se encargará de conformar un derecho de vía, sin alterar o afectar áreas diferentes a la asignada para su trabajo, manteniendo los criterios establecidos y los diseños geotécnicos. Deberán realizarse inspecciones permanentes por parte de la interventoría ambiental del proyecto.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 5 MANEJO DE TUBERIAS Y SOLDADURA

Elemento: Agua / Suelo. Impactos por mitigar: -

Alteración de la calidad del agua y suelo por aporte de residuos sólidos. Alteración de la calidad del agua y suelo por vertimiento de grasas y aceites. Cambios en el paisaje. Afectación de la salud en los trabajadores.


Disposición inadecuada de recortes de tubería, sobrantes del material de soldadura, y recubrimiento de las uniones y demás desperdicios generados durante esta actividad.

-

Derrame de aceites y grasas utilizados para el funcionamiento y mantenimiento de maquinaria y equipos.

-

Falta de dotación adecuada del personal para el manejo de equipo pesado y demás labores que requieren implementos de protección especiales.

-

La ejecución de labores que requieran de cuidados especiales, por parte de personal no entrenado que por falta de conocimientos comprometan la salud de los trabajadores.

Ubicación de los sitios: Las labores de manejo se llevaran a cabo sobre el Derecho de vía y los patios o sítios de acopio de tuberías. Medidas de mitigación: -

El contratista debe contar con una cuadrilla de limpieza que recoja los residuos diariamente a lo largo de cada tramo trabajado.

-

Utilizar canecas para la recolección del material sobrante. Este debe ser llevado a sitios de acopio temporal en donde se seleccionará y se determinará su disposición de acuerdo con su origen y estado en que se encuentren. Así por ejemplo: los recortes de madera pueden ser utilizados como leña; la chatarra debe ser vendida o reciclada; los empaques y demás elementos de papel se pueden incinerar en la obra,

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS construyendo para ello una pequeña fosa y revolviendo las cenizas con suelo; los empaques de polietileno, las canecas y galones sobrantes se recogerán y almacenarán para posteriormente ser devueltos a los proveedores para su reutilización. -

Los materiales que no se puedan disponer en forma adecuada en el sitio, deben ser conducidos a los rellenos sanitarios de los campamentos.

-

Evitar efectuar labores de mantenimiento de maquinaria y equipos, fuera de los talleres. Cuando se requiera efectuar una reparación menor en el campo se deberan instalar trampas de grasas y aceites.

-

Dotar al personal con los elementos de seguridad e impartir capacitación en lo referente a seguridad industrial.

-

Durante la inspección radiográfica de "pegas", se deben extremar los cuidados con el manejo de fuentes radioactivas. Siempre que se vaya a ejecutar esta actividad, se deben seguir rigurosamente las normas y procedimientos de seguridad existentes para este tipo de labor.

Momento de ejecución: Desde el momento en que se inicie el manejo de la tubería. Control y Monitoreo: -

Velar por el estricto cumplimiento de una adecuada disposición de los materiales sobrantes.

-

Realizar chequeos periódicos de los equipos y maquinaria en cuanto a su buen estado y funcionamiento.


La calidad ambiental durante esta actividad, será responsabilidad del contratista de construcción. La supervisión estará a cargo de ECOPETROL, por intermedio de la interventoría ambiental.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 6 LIMPIEZA Y RECUBRIMIENTO DE TUBERIAS

Elemento : Agua/Suelo/Aire. Impactos por mitigar: -

Alteración de la calidad del aire Contaminación de agua por arrastre de materiales provenientes de la limpieza. Contaminación de suelos por escurrimiento del imprimante en el recubrimiento de la tubería.


Presencia de aceites, grasas, sales, cascarilla de laminado, herrumbre, escamas de óxido en las superficies de las láminas y tuberías.

-

Restos de pintura, escoria o fundentes de soldadura removidas por raspado.


Los tubos serán recubiertos con epóxico y su aplicación se llevará a cabo en la fábrica. Las juntas serán recubiertas en el Derecho de Vía, donde tambien se efectuarán las reparaciones al revestimiento.

Medidas de mitigación: -

Se adquirirá tubería con recubrimiento epóxico aplicado en fábrica para disminuir la afectación al medio.

-

Nunca se deberán usar solventes derivados del petróleo, como gasolina o ACPM, antes de limpiar e imprimar.

-

Para manejar el imprimante (primer) deben emplearse cubetas y recipientes limpios y nuevos.

-

El material imprimante deberá conservarse en envases cerrados herméticamente, para evitar su contaminación de manera tal que tenga que ser posteriormente descartado, generando contaminación de suelos y agua.

-

Los operarios encargados de la limpieza de la junta deben protegerse con casetas y mascarillas.

Momento de ejecución:

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Durante la aplicación del recubrimiento anticorrosivo de la zona de las juntas de tuberías enterradas.

Ejecución y responsabilidad: -

De ejecución:

El Contratista.

-

De supervisión: Los trabajos serán supervisados por ECOPETROL - Interventoría Ambiental.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 7 APERTURA DE LA ZANJA, BAJADO Y TAPADO Elemento: Suelos / Vegetación. Impactos por mitigar: -

Erosión del fondo y las paredes de la zanja. Erosión potencial a que puede verse sometido el material de excavación acumulado y acordonado, expuesto a la lluvia y el viento. Sedimentación de cauces. Alteración físico-biológica del agua. Inestabilidad de la zanja.


Apertura de la zanja, retiro de materiales y disposición a lo largo del derecho de vía.

-

Movimiento de equipos para el manejo de la tubería.

-

Tapado de la zanja con materiales arenosos, cuya extracción genere modificaciones en el ambiente y la dinámica fluvial de las corrientes de agua que se destinen como fuente de materiales.

Localización de los sitios: Dado que la línea será enterrada, los impactos generados por esta actividad se presentarán a lo largo del corredor del gasoducto. Medidas de mitigación: a. Apertura de la zanja -

-

De acuerdo con lo expresado en la ficha 4 (Apertura y conformación del derecho de vía), la apertura de la zanja solo deberá efectuarse cuando la tubería se encuentre lista para su instalación (doblada, soldada y con el recubrimiento anticorrosivo). El bajado y tapado deberá hacerse en forma inmediata procurando que la zanja no permanezca abierta más de dos días. Las paredes de la zanja deben ser lo más verticales que sea posible, entibadas, apuntaladas o acodaladas en las zonas donde la estabilidad del terreno así lo requiera. En la actividad de tapado se recomienda hacer una ligera compactación del suelo de tal manera que las partículas superficiales no puedan ser facilmente arrastradas por la precipitación. La colocación de los horizontes debe hacerse de tal forma que se evite la mezcla de horizontes A con

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS B. -

También se recomienda la colocación de sacos de propileno en terrenos con alta pendiente, de tal forma que estos aseguren la permanencia de los suelos en estos sitios.

-

Donde sea necesario efectuar sobrexcavaciones por razones técnicas del proyecto, estas deben ser aprobadas por la Interventoría Ambiental.

-

El material producto de la excavación se acordonará al lado de la zanja.

b. Relleno de la zanja. -

Ambientalmente no se considera conveniente que el relleno de la zanja alrededor de la tubería sea con material arenoso, dado que se necesitarían grandes volúmenes de material, cuya obtención implicará la apertura de accesos hasta las fuentes de materiales y un impacto sobre la dinámica fluvial de los cauces en las corrientes de agua que constituirían las fuentes.

-

Bajo la consideración anterior se recomienda que el material de relleno de las zanjas sea el mismo de la excavación de ellas, libre de materia orgánica y suelos muy húmedos y blandos, separando los materiales gruesos o angulares.

-

La zanja se debe rellenar inmediatamente después de la instalación de la tubería. Luego de colocar sobre ella unos 15 cm de relleno con tierra suelta o desmenuzada, se pueden incluir los objetos duros separados con anterioridad.

-

El relleno deberá ser terminado acamellonando el material, de manera que la parte superior de dicho camellón quede por encima del nivel del terreno adyacente, apisonándolo con un mínimo de CUATRO (4) pasadas de la oruga del bulldozer o con el balde de la retroexcavadora.

Momento de ejecución: La apertura de la zanja y el bajado y tapado de la tubería deberá hacerse una vez se hayan efectuado las labores de recubrimiento, doblado y soldadura. El tapado de la zanja se hará inmediatamente se haya completado el bajado. Control y monitoreo: Mediante una supervisión constante, se deben controlar los volúmenes de excavación y que la zanja no dure abierta más de dos días.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 8 PRUEBA HIDROSTATICA

Elemento: NORMAS DE VERTIMIENTO

Agua/Suelo/Vegetación Acuática

REFERENCIA

Impactos por mitigar:

NORMA

pH 5 a 9 Unidades Temperatura < 40°C Material Flotante Ausente Grasas y aceites Remoción > 80% en carga Sólidos suspendidos, domésticos o Remoción >80% en carga industriales

-

Conflicto por uso de agua, debido a las cantidades requeridas para la prueba.

-

Contaminación de ríos o quebradas con sustancias o materiales extraños.

-

Erosión provocada durante la descarga de agua.

-

Daños a la vegetación presente en las márgenes de los cuerpos de agua.


La captación de un volumen de agua significativo, puede tener un efecto en el curso de agua del cual se capte, dependiendo del caudal disponible y de sus usos aguas abajo.

-

El agua de limpieza y presurización arrastra residuos de construcción y sustancias químicas adicionadas durante la prueba, que contaminan el río o la quebrada donde se realice el vertimiento alterando las condiciones físico-químicos y biológicas de las aguas.

-

La forma de disponer los residuos líquidos en los drenajes, puede incrementar su caudal generando fenómenos de erosión y socavación de los cauces.


Se proponen los sitios posibles, donde tomar el agua para la prueba, si la cantidad es suficiente, de manera que el volúmen remanente sea por lo menos el doble del utilizado, para evitar afectaciones severas a los organismos acuáticos que allí se encuentren.

-

En los lugares de vertimiento, que pueden ser piscinas excavadas.

Medidas de mitigación:

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-

Antes del comienzo de las pruebas de presión se debe definir la cantidad de agua requerida, con el fin de escoger la fuente apropiada para realizar la captación.

-

Conociendo el volumen requerido y seleccionada la corriente para la captación, se debe realizar el diligenciamiento, ante la autoridad ambiental competente en la región (CAR, CVC, MINISTERIO DE SALUD, MINISTERIO DEL AMBIENTE, etc.), de la solicitud de extracción y permiso de vertimiento.

-

Las tuberías provisionales utilizadas para despresurizar la línea y verter el agua, se asegurarán adecuadamente por medio de estacas, sacos de arena, etc, para evitar que queden fuera de control a causa de movimientos bruscos.

-

Las piscinas de almacenamiento de los vertimientos de la prueba, deberán impermeabilizarse con geomembranas para evitar infiltraciones en el subsuelo.

-

Se deben colocar enrocados para atenuar la velocidad de descarga del agua en los sitios de vertimiento de las tuberías y así evitar la erodabilidad del suelo en estas zonas.

-

El agua utilizada tendrá que ser tratada antes de llevarla a su destino final. Para llevar a cabo esta labor es necesario construir piscinas de tratamiento, las cuales se deben tapar una vez hayan cumplido su función.

-

El tratamiento del agua consistirá en aplicar un coagulante, sulfato de aluminio, y un estabilizador de Ph (soda cáustica o cal). La dosificación se podrá realizar mediante ensayos de jarras o por la identificación de la cantidad de solidos a remover. Al existir un alto contenido de hierros, el vertimiento deberá hacerse a un caudal mínimo tal que exista la condición de dilución en el cuerpo receptor.

Momento de ejecución: El Contratista avisará a la Interventoría con una anticipación de por lo menos 8 días, sobre la iniciación de todos los trabajos relacionados con el proceso de prueba, para proceder a ejecutar y verificar las indicaciones anteriores. Control y monitoreo: -

La prueba de presión en ningún caso podrá realizarse antes de la toma de radiografías y reparación de las soldaduras defectuosas.

-

Todo el personal participante en la prueba hidrostática, deberá ser informado sobre los peligros concernientes a la operación con altas presiones de agua.

-

Antes de efectuar la captación y posterior disposición del agua utilizada en la prueba, se debe medir pH, Sólidos Disueltos Totales, Grasas y Aceites, Hierro, Cromo, e Hidrocarburos Totales, entre otros.

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-

El sitio de captación del agua para la prueba debe tener la aprobación de la Interventoría, respecto al abastecimiento y la concesión de aguas.

-

Se debe efectuar toma de muestras, sobre las cuales se ejecutará la "prueba de jarras" para la dosificación de la sustancia coagulante y el estabilizador del PH.

-

Durante las operaciones de prueba no se permitirá la presencia de personal no autorizado a menos de 40 m del derecho de vía. La zona de influencia de la cabeza de ensayo, se cercará y se colocarán avisos que indiquen a personas ajenas sobre el peligro asociado a la prueba.

-

Se debe cumplir con las normas de vertimiento especificadas en el Decreto 1594 de 1984 expedido por el Ministerio de Salud.

Ejecución y responsabilidad: -

Es responsabilidad y obligación del Contratista tramitar ante las Autoridades Competentes la correspondiente Concesión de aguas y el Permiso de Vertimiento de la misma.

-

El Contratista contratará con una entidad reconocida la toma y análisis de las muestras de agua requeridas.

-

Los trabajos serán supervisados por ECOPETROL.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 9-A RECONFORMACION Y RECUPERACION DE ZONAS AFECTADAS

CONTROL DE EROSION Y MANEJO DE ESCORRENTIA Elemento: Suelos / Vegetación. Impactos por mitigar: -

Transporte de sedimentos por el arrastre que ejerce la acción del agua lluvia y el viento sobre la superficie del terreno desprovista de cobertura vegetal. Remoción de partículas delgadas de suelo por arrastre del agua de escorrentía. Formación de surcos y zanjas por la cantidad de sólidos y velocidad del flujo de agua. Remoción de la cobertura vegetal. Cambios en los patrones de drenaje.


Pérdida de cobertura vegetal originada durante la adecuación y conformación del Derecho de Vía, el bajado y tapado de la línea y las vías de acceso. Manejo inadecuado del encauzamiento del agua originada por escorrentía superficial o aguas subterráneas. En algunos sectores debido a las características del terreno el impacto que se produce es significante. Factor que puede ser aumentado por las características de la precipitación.

Medidas de mitigación: -

Evitar la presencia de suelos desnudos a lo largo del Derecho de Vía.

-

Construcción de cortacorrientes y desagues.

-

Iniciar a la mayor prontitud las labores conducentes a un rápido y efectivo proceso de recuperación de cobertura vegetal.

-

Determinar el grado de fertilidad de los nuevos suelos, esto implica practicar análisis fisicoquímicos completos que incluyan las recomendaciones para fertilización.

-

Realizar prácticas de fertlización antes de la siembra de las nuevas especies.

-

Siembra de especies nativas de acuerdo con el sector. En lo posible se recomienda utilizar materiales procedentes de las áreas circunvecinas.

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Trasplante de materiales de otros sectores donde se ha de practicar la remoción de la cobertura vegetal. Con este fin y especialmente para árboles y arbustos se recomienda la elaboración de cespedones de trasplante cuyo diámetro puede estar entre 3 y 4 veces la periferia del tronco y una profundidad superior a 80 cms. Dejarlos madurar en el sitio por lo menos durante un período de 8 días antes de proceder a su colocación en el sitio definitivo.

-

Para un mejor éxito en las labores de reforestación se recomienda seguir el patrón de la sucesión vegetal, es decir las siembras iniciales deben consistir en plantas herbáceas y arbustivas de poca altura, pero de alta capacidad de invasión. Una vez éstas hayan prosperado se recomienda la siembra de especies arbóreas con alturas no inferiores a los 1.20 m. de altura.

-

Desarrollar prácticas de manejo de suelos que conlleven un pronto restablecimiento de especies vegetales, que en algunos casos debe incluir el uso de fertilizantes para la obtención de una rápida respuesta.

-

Siembra de especies nativas y características de la región de acuerdo con los patrones de sucesión vegetal.

-

Construir protecciones en las márgenes de las corrientes de agua afectadas.

-

Adelantar labores de revegetalización.

Responsables: El Contratista de construcción será responsable del estado final del derecho de vía y de la construcción de las obras para el control de procesos erosivos. La Interventoría supervisará el cumplimiento de las medidas recomendadas.

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FICHA No. 9 B RECONFORMACION Y RECUPERACION DE ZONAS AFECTADAS

MANEJO DE ZONAS INESTABLES Elemento: Vegetación \ Suelos \ Agua Actividad del Proyecto: -

Adecuación del derecho de vía y accesos. Disposición de residuos.


En sitios de obstrucciones de drenaje (zanjas y alcantarillas interrumpidas).

Impactos por mitigar: -

Inestabilidad de laderas y botaderos. Obstrucción de cauces. Aporte de sedimentos a corrientes de agua.


Ausencia de cobertura vegetal en los rellenos. Deforestación. Exposición del suelo a agentes erosivos.


Contención de residuos térreos y taludes. Drenaje subsuperficial. Drenaje superficial (cunetas, alcantarillas, descoles). Vegetalización del terreno.

Momento de Ejecución: -

Las obras de drenaje se deben ejecutar antes de iniciar la instalación de la tubería. La vegetalización se ejecutará una vez se haya tapado el tubo.

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Control y Monitoreo: La interventoría ambiental designada por ECOPETROL controlará la ejecución de las obras proyectadas. Responsables de Ejecución: Los Contratistas encargados de la construcción deben efectuar las obras siguiendo los lineamientos y diseños planteados en las Especificaciones Técnicas de Construcción. La supervisión de los métodos constructivos, así como de la estabilidad de las obras construidas será responsabilidad de la Interventoría.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA 9 - E RECONFORMACION Y RECUPERACION DE ZONAS AFECTADAS RECUPERACION DE SITIOS DE CRUCE DE DRENAJES Elemento:: Vegetación \ Suelos \ Agua. Impactos a Mitigar: -

Aporte de sedimentos transportados por las aguas de escorrentía a cuerpos principales de agua. Colmatación de estructuras de captación localizadas aguas abajo. Aporte de sólidos disueltos y suspendidos a cuerpos de agua. Destrucción del hábitat acuático por cambios en la calidad del agua y el substrato de cauces.


Lavado de material fino durante las lluvias, proveniente de suelos desprovistos de cobertura vegetal.


Reconformación de las zonas afectadas y construcción de protecciones con enrocados o sacos de polipropileno rellenos con suelo cemento.

Acciones a desarrollar: -

En los sitios donde el derecho de vía o accesos crucen drenajes, el fondo del cauce se debe reconstruir y proteger con enrocados o lechos construidos con sacos rellenos con suelo cemento.

Control y Seguimiento: -

Llevar registro de estado de cauces, niveles de sedimentación y programar los mantenimientos de los mismos sí se requiere.

-

Los ajustes tendrán por objeto mejorar el control de sedimentos en los cauces y optimizar la retención de los mismos.

Ejecución y Responsabilidad: El Contratista de construcción deberá restaurar los cauces de los drenajes que sean obstruidos o alterados durante la ejecución de las labores del proyecto. El control y programación para el manejo de la protección, mantenimiento y limpieza estará a cargo de

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS ECOPETROL o el Contratista destinado para tal efecto.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 10 EDUCACION AMBIENTAL PARA CONTRATISTAS Elemento: Población. Impactos Positivos: -

Democratizar el conocimiento y sensibilidad ambiental.

Causas del impacto: La prevalencia de una mentalidad que combina la falta de conocimiento o indiferencia frente a la necesidad de conservar la energía y el medio ambiente, aprovechar racionalmente los recursos naturales, y desarrollar sustentablemente las actividades económicas. Criterios para el desarrollo del programa de educación ambiental: Los diferentes aspectos que debe contemplar el programa de educación ambiental, deben partir de los siguientes criterios: a)

Reconocimiento del espacio vital donde interactúa la comunidad. Este punto es de especial importancia, por cuanto los trabajadores de los contratistas son ajenos a las condiciones físicas del hábitat que intervienen.

b)

Capacitación y socialización de la normatividad, especialmente en lo que hace referencia a la conservación del medio ambiente. Igualmente, debe impartirse educación en temas de administración, control, evaluación y seguimiento de las actividades a desarrollar, con el fin de garantizar el éxito de las acciones que se emprendan.

c)

Aprovechar e incorporar los materiales didácticos sobre medio ambiente elaborados tanto por ECOPETROL, como por otras instituciones públicas y privadas.

d)

Hacer acopio de las experiencias comunitarias de educación y gestión ambiental, que se hayan desarrollado. Para la aplicación de este criterio pueden llevarse a cabo eventos tales como: seminarios, talleres y concursos, entre otros; a través de los cuales se identifiquen las instituciones idóneas para realizar convenios o contratar asesorías.

e)

Formación de equipos de veeduría ambiental, constituidos por miembros del contratista, para que asuman el reto de la conservación del espacio vital y multipliquen los procesos educativos.

f)

Estimular la participación comunitaria de los trabajadores de los contratistas, a partir de estrategias de divulgación acerca de temas ambientales, a través de medios colectivos de

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS comunicación (radio, televisión, videos, periódicos murales).

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 11 RELACIONES CON LA COMUNIDAD

Elemento: Población Impactos por mitigar: -

Migración poblacional creciente. Generación de expectativas. Incremento en el costo de vida (transporte, vivienda). Aumento en los precios de tierras y productos. Desabastecimiento de productos. Desestímulo de las actividades tradicionales. Demanda de servicios públicos y de salud. Deterioro del saneamiento básico. Disminución de la mano de obra rural. Deterioro e inhabilitación de vías. Carencia de estructuras institucionales para la planificación participativa del desarrollo. Generación de molestias.

Area de ejecución: Area de impacto directo Medida de mitigación: En los aspectos socio-económicos: -

Inicialmente en las veredas se debe informar alos pobladores acerca de las actividades que se desarrollarán en el área, con el fin de eliminar informaciones adversas.

-

Establecer canales permanentes de comunicación con las comunidades, sus líderes y autoridades.

-

Promover la participación de la comunidad y la autogestión.

-

Motivar la creación de espacios interinstitucionales con base en una relación tripartita (comunidades-Estado-empresa privada), a través de los cuales se lleven a cabo actividades como: * Incentivar el desarrollo tecnológico en el sector artesanal ganadero y agrícola. * Fomentar la actividad comercial mediante la creación de centros de acopio para el mercado

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS regional y extraregional de los productos. -

Mediante la acción coordinada de las instituciones públicas y privadas, se debe buscar el mejoramiento de las condiciones de vida de la población, en el sentido de: * Satisfacer las necesidades básicas. * Vincular la población más vulnerable a las actividades productivas * Crear mecanismos de negociación, concertación y representación de las organizaciones de la población en los espacios donde se toman decisiones que la atañen directa e indirectamente. * Generar proyectos para el mejoramiento de la infraestructura de servicios públicos, por parte de las instituciones y la comunidad. * Apertura, adecuación y mantenimiento de vías de acceso.

En los aspectos de la salud: Se deben desarrollar las siguientes acciones: -

De manera preventiva, exigir los exámenes médicos de rigor al personal de enganche y desenganche; así mismo, se debe vacunar a todo el personal de la compañía y contratistas contra enfermedades tropicales.

-

Es necesario el programar y dictar cursillos de aplicación de primeros auxilios al personal técnico de los contratistas; también, mantener un área adecuada y dotada con equipo de primeros auxilios y personal permanente entrenado para ello.

-

Desarrollar brigadas educativas que enseñen y concienticen a la población sobre los hábitos de higiene y cuidados de salud personal, así mismo, estas brigadas deben cumplir fines de salud ocupacional, diagnóstico, vacunación y actividades afines.

-

Resaltar en la comunidad la importancia de las brigadas de salud y conformar comités de participación comunitaria.

-

Promover procesos de concertación ambiental entre los diferentes actores, mediante los cuales se disminuyan las prácticas tradicionales que afectan el medio ambiente (contaminación con agroquímicos, disposición de escretas y de basuras).

Monitoreo y control: -

Mantener continua comunicación con las entidades encargadas de desarrollar los programas socio-económicos y verificar la ejecución de los mismos.

-

Realizar un seguimiento a las brigadas de salud y educación.

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-

Chequeos periódicos de procesos de poblamiento que generen aumento de la demanda de servicios públicos e incremento de la depredación de los recursos naturales ocasionadas por la disposición indebida de basuras, aguas servidas, tala de bosques, etc.

Momento de ejecución: -

Durante todas las etapas del proyecto.

Responsable: De ejecución: ECOPETROL, Contratista, Administración local, municipal y departamental. De supervisión: ECOPETROL, Comunidad y Administración local, municipal y departamental. De acuerdo con los programas que se decidan en los espacios de concertación y los compromisos adquiridos.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 12 MONITOREO AMBIENTAL

Area de Ejecución: -

Cruces de cuerpos de agua. En zonas de recuperación vegetal.

Acciones por desarrollar: El programa de monitoreo ambiental debe evaluar la efectividad de las medidas de protección y mitigación, adoptadas durante la construcción y operación de la línea. Se hará énfasis a las áreas críticas y sensibles. En general, las acciones van encaminadas a: -

Establecer la calidad del agua de cuerpos receptores.

-

Procesos de recuperación vegetal en el derecho de vía.

-

Monitoreo de la Calidad del Agua Aguas de vertimiento Se realizará antes y después de su disposición final al efluente, estableciendo: * Temperatura, Ph Conductividad, dureza total, turbidez, acidez, alcalinidad, cloruros, sulfatos, sulfuros, fenoles,DBO, DQO, grasas y aceites y detergentes. Aguas residuales domésticas No se esperan vertimientos de aguas residuales domésticas, dado que no se instalaran campamentos en el sitio de la obra.

-

Monitoreo de estabilidad geotécnica:

Una vez realizadas las obras de protección geotécnica, de cruces de corrientes de agua, se deberá realizar durante dos períodos al año, visitas técnicas que permitan establecer y garantizar la efectividad de las medidas puestas en práctica durante la construcción de la línea. Las obras que lo requieran deberán ser reparadas de acuerdo con el concepto emitido por la interventoría. -

Monitoreo de la revegetalización y reforestación:

Este tipo de monitoreo estará enfocado básicamente a mantener y realzar las condiciones ambientales del área de influencia directa del corredor y de las zonas de préstamo.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Se llevarán registros del estado y avance de los trabajos de revegetalización. Se deberán ajustar metódos de siembra y recuperar aquellas zonas que aún presenten ausencia de cobertura vegetal. Los registros se harán semestralmente, teniendo en cuenta las condiciones climáticas de la región, realizando un seguimiento más a fondo durante la época de lluvias. Para asegurar el éxito de la medida se propone realizar a lo largo del tiempo (mínimo 2 años), el mantenimiento de las áreas a través de la participación comunitaria. Ejecución y responsabilidad: La ejecución del monitoreo durante la construcción estará a cargo del contratista a través de la consultoría especializada. Durante la operación, Ecopetrol deberá realizar los monitoreos propuestos ajustados al método existente en el INDERENA, puede ser contratada con especialistas.

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FICHA No. 13 MANTENIMIENTO AMBIENTAL

Recuperación de la cobertura vegetal: Las acciones de mantenimiento ambiental para la recuperación vegetal, deberán ejecutarse a lo largo del año, durante el cual se hará énfasis en los siguientes puntos: -

Establecimiento de un programa de conservación y recuperación de suelos dentro del cual debe incluirse el desarrollo de obras de ingeniería que disminuyan la capacidad erosiva de las aguas de escorrentía, utilización de suelos originales que fueron removidos durante la actividad del zanjado y lograr la compactación original de los mismos.

-

Supervisión del área de aislamiento y estado de desarrollo de las especies vegetales. Durante esta fase se reconformarán las estructuras de control de erosión que presenten averías.

-

Abonamiento y fertilización al momento de la siembra, pero una vez las plantas se han adaptado a las condiciones de suelo y clima las necesidades son menores. Se debe procurar plantar materiales que presenten un desarrollo vigoroso, las especies arbóreas deben presentar una altura mínima de 1.20 m. y se debe procurar asegurarles un buen sistema de protección. Es indispensable un buen manejo durante los dos primeros años y se recomiendan visitas periódicas durante los años siguientes, para así pronosticar el éxito de la medida.

Cruce en depresiones inundables El mantenimiento en estas áreas deberá estar enfocado principalmente al establecimiento de las condiciones naturales del drenaje superficial.

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FICHA No. 14 PROTECCION DE LA FAUNA SILVESTRE

Areas de ejecución: -

A lo largo del corredor de las líneas y áreas aledañas con vegetación boscosa.

Acciones por desarrollar: Las acciones deben ir dirigidas específicamente a: -

Educación Ambiental Estas se establecerán a través de charlas explicativas por parte de Interventoría Ambiental, resaltando la importancia de los recursos naturales de la zona, su valor ecológico y el manejo de campo. Reconocimiento de campo, principalmente en áreas que conservan manchas de bosque, que permitan relocalizar en sitios seguros animales de poca movilidad o juveniles.

-

Control y Prohibición: * Incluir dentro de los términos del contrato Ecopetrol-Contratista, normas que reglamenten la prohibición de caza por parte de obreros de la construcción. * Establecer dentro de los contratos Empresa constructora-obrero, una norma que no permita el ejercicio de la caza o sustracción de ejemplares, imponiendo las sanciones correspondientes por contravención en el reglamento.

-

Control y seguimiento: El programa de protección de la fauna silvestre, será supervisada por la Interventoría Ambiental y el Contratista.

-

Monitoreo, evaluación y ajustes: * Monitoreo: Se llevarán registros semanales de la fauna encontrada, tipo de manejo, etc., de acuerdo con lo programado con la interventoría y la entidad encargada del manejo de los recursos naturales (INDERENA), según lo establecido en el Decreto 1608 de 1978 del Código de los Recursos Naturales. * Evaluación: Se evaluarán los conceptos impartidos en las charlas y asimilación de éstos en las diferentes actividades de la construcción. * Ajustes: Se desarrollarán, adoptarán y ajustarán métodos, que garanticen el manejo efectivo

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS de la fauna. Ejecución y responsabilidad: La ejecución y responsabilidad estará a cargo de la Interventoría Ambiental y Ecopetrol.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FICHA No. 15 PLAN DE EMERGENCIA

Elemento: Físico-Químico / Biológico / Agua Impactos por mitigar: a) Por derrames: -

Contaminación del recurso hídrico. Contaminación del suelo superficial. Contaminación de la cobertura vegetal. Destrucción de nichos y habitats de fauna silvestre.

b) Por incendio: -

Destrucción de la regeneración de la vegetación natural. Afectación de las concentraciones comunitarias de la región. Deterioro de la calidad del aire.

c) Por salud y accidentes: -

Afectación de vidas humanas. Alteración del nivel social y de ingreso familiar.


Fallas de operación en el desarrollo del proyecto. Sabotajes de la infraestructura. Fallas humanas en labores asociadas a las actividades del proyecto. Prácticas artesanales con el uso del fuego. Acciones inseguras por personas involucradas directa e indirectamente con el desarrollo del proyecto.

Areas de afectación: -

A lo largo del área de influencia del Proyecto. Areas con rastrojos altos. Concentraciones comunitarias.

Medida de Mitigación:

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Acciones por desarrollar: -

Los Contratistas de la Construcción deben efectuar un estudio del panorama de riesgos asociados a las actividades del proyecto y establecer un plan de acción para proceder en el caso de posibles emergencias que puedan surgir en el desarrollo del mismo.

-

Señalar y asignar las funciones y responsabilidades del plan de emergencia que en cada situación o actividad del proyecto deben desarrollarse.

-

Al registrarse una emergencia, se debe tomar la respuesta o acción inicial, de acuerdo con el nivel en que se catalogue.

-

En el caso de presentarse una emergencia, se debe informar a la dirección del proyecto para dar aviso del evento a la dependencia correspondiente, y registrar la información preliminar tal como lugar y tipo de emergencia, descripción del suceso y servicio solicitado de atención médica o ambulancia o bomberos.

Acciones para el caso de derrames: -

Notificación del derrame o incidente, reporte del sitio de ocurrencia o fuente del derrame y volumen aproximado.

-

Tomar acciones de control, recuperación y limpieza según las asignaciones y responsabilidades que se hayan determinado inicialmente.

-

Las acciones a tomar, en la fuente y en el sitio de control serán: • • • • •

Control de la fuente. Despliegue de barreras y elementos de contención, en el sitio de derrame. Construcción de diques y piscinas de recolección. Recuperación del hidrocarburo, lodo o sustancia contaminante. Limpieza de las áreas afectadas y disposición de desechos.

Acciones para el caso de incendios: -

Al detectar fuego en el área de trabajo, se debe conservar la calma y dar aviso inmediato a las personas que se encuentran en el área y que ignoren el evento.

-

Tratar de controlar el fuego con extintores, y evacuar inmediatamente el área, siguiendo la ruta contraria a la dirección del fuego. Si existe un coordinador, espere las instrucciones que dé al respecto.

Acciones para el caso de accidentes: -

Los accidentes se dividen en dos categorías; las lesiones menores que no amenazan la vida de la persona y no requieren atención médica inmediata. Las lesiones mayores son aquellas donde se produce hemorragia abundante, alteraciones del estado de conciencia, dificultad respiratoria o

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS deformidad anatómica, cuyo tratamiento requiere el traslado a un centro hospitalario. Se realizarán la acciones pertinentes de acuerdo al tipo de lesión según se debe establecer para cada caso. Momento de ejecución: El plan de emergencia debe desarrollarse antes de iniciar las labores de construcción y ser aprobado por la Interventoría. Su desarrollo será durante la ejecución del proyecto y debe proyectarse hacia la operación. Ejecución y responsabilidad: El Contratista deberá crear un departamento para que desarrolle el plan de emergencia y lo lleve a cabo durante el proyecto. La Interventoría supervisará esta actividad.

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Amortegui G., José Vicente (1994). "Terminal y línea del litoral Pacífico, Variante La Brea Mulaló". Trabajo IGL-1359 para ECOPETROL-DOL. Santafé de Bogotá D.C.

-

EMPRESA COLOMBIANA DE PETROLEOS - ECOPETROL- (1995) "Normas de Ingeniería de Oleoductos". Santafé de Bogotá D.C.

-

Ley 99 de 1993.

-

EMPRESA COLOMBIANA DE PETROLEOS - ECOPETROL- (1995) "Poliducto de Oriente (Sebastopol - Santafé de Bogotá)". Informe Ejecutivo. Santafé de Bogotá, D.C.

-

EMPRESA COLOMBIANA DE PETROLEOS - ECOPETROL- (1994) "Politicas Ambientales de ECOPETROL". Afiche distribuido por la empresa. Santafé de Bogotá, D.C.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 11. ELEMENTOS DE PROTECCIÓN GEOTÉCNICA Y AMBIENTAL 11.1

Introducción

La aplicación de los criterios y métodos de estabilidad geotécnica en el diseño, y su puesta en práctica desde las etapas iniciales de la construcción, permiten lograr lo siguiente: -

Minimizar los efectos desfavorables sobre el medio ambiente. Evitar problemas de inestabilidad del terreno. Ejecutar medidas preventivas y correctivas oportunas. Establecer prácticas de mantenimiento más eficaces.

Lo cual significa: -

Conservar los recursos naturales, flora, fauna, agua. Proteger el oleoducto, Evitar problemas con propietarios y habitantes de las áreas que recorre (o sea, convertirse en un buén vecino), Lograr economías futuras.

11.2 Prevención de problemas de inestabilidad Para llevar a cabo la prevención se requiere: -

Identificar dentro de cada zona las áreas donde pueden ocurrir los mayores problemas o causar los peores efectos.

-

Eludir las zonas críticas, frágiles o de reserva ecológica y comunitaria (los resguardos indígenas, por ejemplo).

-

Diseñar y construir obras de control y protección y establecer procedimientos para su construcción. Esto se refiere a poner en práctica obras de control geotécnico y de protección del medio ambiente, de acuerdo con la zonificación por erosionabilidad y susceptibilidad al deslizamiento, y por conservación de bosques nativos u otras áreas de reserva, fuentes de agua para poblaciones y sectores de influencia de otros proyectos. Debe darse la mayor atención a la protección y conservación de los recursos hídricos (se considera que éste será el problema de mayor importancia para el país desde el punto de vista ambiental en lo que resta del presente siglo y comienzos del próximo).

-

Desarrollar un Plan de Contingencia.

Con el fin de materializar lo anterior se introduce en la ejecución del proyecto lo siguiente: a-

Evitar las zonas de nacimientos de agua y los bosques naturales.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS b-

Limitar el ancho de zonas que deben talarse y descapotarse. Esto tiene que ver no sólo con la propensión a deslizamiento o erosión, sino con la preservación de áreas de bosques naturales y de fauna en peligro de extinción, disminuir la intervención (y los costos) en zonas madereras y de cultivos muy valiosos.

c-

Aprovechar la vegetación cortada para formar barreras de protección contra derrumbes. Impide la propagación de daños a otras áreas. En laderas abruptas reduce en alto grado la posibilidad de formación de flujos de detritos cuyos efectos son casi siempre devastadores.

d-

Limitar la altura y pendiente de taludes de corte y el ancho del derecho de vía, de acuerdo con la susceptibilidad a deslizamiento y erosionabilidad de los materiales presentes en cada sector, sin olvidar los requisitos mínimos de espacio para movilizar maquinaria y equipos.

e-

Introducir obras de protección, contra erosión y aplicar métodos de construcción de acuerdo con las carácterísticas de la zona, para lo cual las ciencias del suelo ofrecen dos grandes clases de procedimientos que se describen en las secciones siguientes.

11.3

Prácticas culturales

Incluyen sistemas de manejo de cultivos de fácil adaptación al suelo y la pendiente, empradización, siembras en contorno, fajas, barreras vivas, rotación de cultivos y abonos verdes, coberturas muertas o estériles. Establecen para las áreas agropecuarias que se debe evitar el sobrepastoreo. A continuación se dan detalles de varias prácticas: 11.3.1 Siembras en contorno Cultivar siguiendo las curvas de nivel. 11.3.2 Coberturas vegetales Cubierta densa y permanente de "malezas nobles". 11.3.3 Barreras vivas Plantas perennes de crecimiento denso sembradas a lo largo de las curvas de nivel. Con el debido espaciamiento reducen la velocidad y energía del agua de escorrentía y retienen el suelo arrastrado. Las barreras vivas pueden ser simples, dobles y triples. Las primeras pueden hacer parte de un sistema de varias hileras en una ladera. Las dobles se localizan a lo largo de los bordes superiores de acequias de ladera, canales de desviación y drenajes, para evitar sedimentación en ellos y las triples se colocan en los bordes de derrumbes y barrancos (bordes de cárcavas profundas), y dentro de ellos. Las especies tradicionales utilizadas en Colombia para las barreras vivas comunes, en especial en la zona cafetera, son: vetiver, limoncillo, citronela, pasto imperial, pasto Micay, telembí. En derrumbes, orillas de ríos y quebradas, vías: cañabrava y pasto elefante. Con frecuencia se aplican el bambú, matarratón, chusque, sauce y cabuya.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 11.3.4 Fajas Siembra de cultivos en anchos de 10 a 30 m, con calles de 2 a 3 m de ancho. Su aplicación en lo relacionado con la protección de derechos de vía debe hacerse por medio de un acuerdo con los usuarios de la tierra. 11.4

Prácticas mecánicas

Incluyen la conformación del terreno (movimiento de tierras), el tratamiento de desagues naturales, la construcción de zanjas de desagüe, acequias de ladera y canales de desviación complementadas con disipadores, saltos, diques, cajas o cubetas y vertederos. 11.4.1 Escalonamiento Incluye el terraceo general de laderas, caso en el cual lleva a taludes generales más tendidos y favorece la construcción de medios de drenaje, y la construcción de escalones en los cauces de corrientes de agua o canales de desague. Estos últimos se requieren cuando hay desagues en pendientes fuertes y largas, para la disminución gradual de energía. Combinados con la empradización controlan la formación de cárcavas progresivas. 11.4.2 Obras transversales Comprenden obras como los diques, empalizadas, rastrillos y trinchos. Se utilizan para fijación de sedimentos, control de cárcavas y protección de desagues. Disminuyen la velocidad del agua sin represarla. Un elemento importante dentro de las obras transversales, lo constituyen las barreras para protección del relleno de la zanja de la tubería. Su construcción abarca varias actividades: -

Las barreras van separadas entre si a distancias que dependen de la pendiente longitudinal del derecho de vía. Los autores han desarrollado y propuesto criterios para esto y diseñado algunos tipos de barrera. Ver las figuras 11.1 y 11.2.

-

Acamellonar y compactar el relleno de la zanja. El acamellonado se refiere a dejar la superficie del relleno sobresaliendo respecto del piso del derecho de vía y busca evitar que las aguas de escorrentía se concentren o fluyan sobre la zanja.

Lo relativo a la compactación es de inclusión muy reciente en la construcción de oleoductos en Colombia (IGL1987, 1988 a y b, 1990). Se ha puesto el requisito de un pequeño número de pasadas de la oruga del bulldozer (4 ó 5), en las capas superiores del relleno, requisito que es apenas un mínimo desde el punto de vista de la densificación de materiales, (en especial sí se compara con lo exigido en rellenos para cimentaciones, en terraplenes o en capas de base y sub-base de pavimentos) y fué establecido por los autores del presente trabajo pensando en las bondades de una compactación por mínima que sea en cuanto a disminución de la permeabilidad y la erodabilidad del relleno, sin perder de vista la importancia de reducir el tiempo adicional de construcción necesario para llevarla a cabo.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Se reconoce de antemano que resulta muy difícil, a veces impráctico, compactar el relleno en los tramos de pendiente fuerte, que es precisamente donde más se necesita protegerlo contra erosión. Por consiguiente, la Interventoría deberá ejercer sano criterio de exigencia, procediendo de común acuerdo con el Constructor y con el propietario del Proyecto, en aquellas zonas difíciles. Queda siempre la alternativa o el uso simultáneo de barreras separadas a distancia menor a medida que aumenta la pendiente longitudinal del alineamiento, o el uso de una mezcla de suelo estabilizado con cemento. La especificación de compactar el relleno ha encontrado objeciones fincadas en el consumo de tiempo. Estas resultan del hecho cierto de que la construcción de Oleoductos y Gasoductos transcurre con mayor rapidez que la de otros sistemas lineales como las carreteras, ferrocarriles y acueductos. Entonces, puede ser inadmisible la demora para constructores habituados al uso masivo e intenso de maquinaria para movimiento de tierras. Sin embargo, la mejora notable en la estabilidad duradera del sistema, así como la disminución en costo y necesidades de mantenimiento ameritan la exigencia de compactación. Dado que este requisito ya se ha establecido en las Especificaciones de Construcción y hace parte de los Pliegos de Condiciones, el Constructor lo conoce de antemano y puede hacer con la anticipación debida sus estimativos de tiempo y dinero. 11.4.3 Drenaje Puede ser de dos clases: Drenaje superficial: Abarca desde la simple conformación o uniformización y pendientado del derecho de vía, hasta la construcción de zanjillas, acequias, canales, cunetas, cortacorrientes, bordillos, bajantes, alcantarillas, cubetas de sedimentación, dientes o escalones de disipación de energía y filtros poco profundos. En su diseño, localización y construcción deben tenerse en cuenta varios aspectos: -

Separación entre elementos o unidades: El autor ha desarrollado en su práctica profesional (en IGL) los tipos de cortacorrientes y el criterio de separación que se muestran en las figuras 11.3 a 11.8.

-

Las obras de drenaje del derecho de vía se deben diseñar y localizar cuidando de dar capacidad y alineamiento tales que no se produzca sedimentación ni erosión, en la entrada o salida de las obras o a lo largo de éstas. En general, las zanjas y canales deben tener pendiente moderada, ser bastante anchos en su base y poco profundos, con paredes de inclinación suave y recubiertos con mortero de cemento, enrocados o con vegetación, de manera que el flujo no desarrolle velocidades erosivas.

-

Los canales de drenaje se utilizan en las siguientes condiciones: -

Cuando hay que evacuar aguas sobrantes superficiales. Cuando los volúmenes de agua por drenar son muy grandes. El nivel freático se encuentra cerca de la superficie del terreno y existe topografía plana, que

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-

no permite colocar drenes subterráneos. Existen zonas lluviosas y suelos compactos de texturas finas. Se requiere drenaje transitorio o por temporadas. Como medios de desague de los drenes subterráneos.

Las pendientes normales en drenes abiertos en suelos estables son del 1% al 2%, mínimo 0.5%;

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS en suelos menos estables: 0.5% como máximo. Como regla general, la pendiente debe ser tal que no se produzca erosión ni tampoco se estimule la sedimentación. -

Cuando se trata de canales en terrenos de alta pendiente, o del control de procesos de formación de cárcavas, es preciso construir trampas de sedimentos (tanques o cubetas intermedios, o dotación de zonas de mayor ancho y de menor pendiente), revestimientos con enrocado simple, o con piedra pegada con mortero, o los disipadores de energía tales como barreras (trinchos) de enrocado o madera, sacos de suelo-cemento, gaviones o concreto (figura 11.9). Debe tenerse en cuenta que la construcción de revestimientos y disipadores de energía obliga a incrementar el tamaño del canal para compensar las menores velocidades de flujo.

-

En cuanto a la distribución de las obras de drenaje superficial, pueden situarse al azar, transversales a las pendientes (en terreno de pendiente suave), o paralelos y en espinazo de pescado, cuando el terreno por drenar es de gran extensión y tiene muchas depresiones.

Drenaje Subterráneo Indicado para el abatimiento del nivel freático. Puede incluir drenes horizontales, tuberías enterradas, zanjas rellenas con piedra para eliminar exceso de agua infiltrada. Son apropiados en las siguientes condiciones: -

Se busca drenar hasta bastante profundidad. Se requiere evacuar rápidamente el exceso de agua. Existen pendientes altas. Se encuentran suelos sueltos y permeables. Se desean obras que necesiten poco mantenimiento.

Por la utilidad que prestan, es interesante ampliar la información sobre los drenes horizontales: Consisten de tubería perforada que se instala en perforaciones hechas con equipos de rotación y lavado, casi horizontal (con pendiente del 5 al 20 %), para drenar estratos permeables y bajar el nivel freático. Se utilizan tubos de PVC, metálicos y de guadua. En depósitos de cenizas volcánicas se pueden emplear barrenos manuales, con los cuales se alcanzan longitudes entre 5 y 20 m. La longitud del dren debe sobrepasar la zona inestable. Requieren sondeos periódicos de limpieza. 11.4.4 Revestimiento de taludes Puede ser con restos de madera, enrocados, pañete de concreto simple, elementos prefabricados de concreto, tela de fique impregnada con una emulsión asfáltica, membranas asfálticas, geotextiles, malla metálica sola o con capa de mortero de cemento u otros métodos. 11.4.5 Zanjas y bermas de coronación, canales y zanjas de desvío En ocasiones se requiere que sean revestidas con piedra pegada, capa de mortero o lechada de cemento o con materiales asfálticos, elementos de concreto prefabricados o fundidos en sitio, o dotadas de pequeños trinchos de madera y enramadas.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 11.4.6 Empradización y reforestación Comprende la siembra de especies apropiadas, la colocación de barreras vivas y la disposición ordenada de restos vegetales de la tala o el descapote. Se plantean algunos aspectos básicos: -

Estas obras buscan amortiguar el golpe de las gotas de lluvia, disminuir la acción del agua de escorrentía, encauzar excesos y proteger la estructura del suelo. Su utilización debe atender a criterios de correcta selección, combinación y localización.

-

Resulta de capital importancia la colaboración del Biólogo que recomiende las especies vegetales más adecuadas al clima y tipo de suelo correspondiente, así como el procedimiento de sembrado.

11.5 Normas generales En terrenos donde exista alta susceptibilidad a deslizamientos u otros tipos de remoción en masa, puede acudirse a las siguientes medidas: -

Evitar cortes con taludes de altura excesiva.

-

Escalonamiento o terraceo de taludes.

-

Construcción de filtros (drenaje sub-superficial).

-

Prever la construcción de estructuras de contención (muros de gaviones o de concreto, pilotes de madera o metálicos) en la base de taludes de corte o en la pata de rellenos de la banca.

-

Evitar sobrecargas por disposición de desechos. La adecuada disposición de sobrantes, exige preparar la zona seleccionada para botadero mediante descapote, drenaje y contención, y colocar los materiales en forma ordenada, en capas de un cierto espesor, con una determinada compactación.

11.6 Corrección Puede necesitarse el tratamiento de problemas de inestabilidad que ocurran durante la construcción. En general requieren inspección detallada por el Ingeniero Geotecnista. Se introducen obras como las siguientes: a.

Conformación del área deslizada y sellado de grietas.

b.

Descarga y terraceo, reducción de la pendiente.

c.

Drenaje superficial, zanjas, cunetas, bajantes.

d.

Drenaje sub-superficial, filtros en zanjas con geotextil y relleno de material grueso, limpio y durable. (Ver las figuras 11.10 a 11.13).

e.

Drenaje profundo, drenes horizontales y trincheras drenantes.

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f.

Contención, muros de gaviones, enrocados, pilotajes.

g.

Revestimiento de taludes.

En el Capítulo 13 se describen con mayor detalle las obras preventivas y correctivas de deslizamientos. Los casos de deslizamientos mayores o complejos pueden requerir un estudio geotécnico específico. 11.7 Definición y diseño de obras de reconstrucción y estabilización del derecho de vía y elaboración de planos de detalle Como actividad final del estudio geotécnico correspondiente se procede a la definición y diseño de las obras de reconstrucción, estabilización y protección del derecho de vía, indicando su localización tentativa a lo largo del alineamiento en los Planos de Trazado (figura 11.14). Se distinguen las diversas obras por medio de convenciones especiales en planta y perfil. En un Informe se deben incluir los criterios de selección y dimensionamiento de las obras, para dar soporte técnico a las decisiones de campo que deba tomar la Interventoría respecto de la localización precisa o la introducción de obras en otros sectores no contemplados en el diseño. También puede darse el caso de suprimir algunas o hacerlas de menor longitud, si las condiciones reales del terreno resultan mejores de lo previsto. Considera el autor que la aplicación de métodos como los descritos en este capítulo, puede llevar en forma efectiva a un sano equilibrio entre la necesidad de construir obras para el desarrollo del país y la conservación del medio ambiente. REFERENCIAS -

IGL - Ingeniería y Geotecnia Ltda., (1990), "Manual de Protección Geotécnica y Ambiental, Oleoducto Vasconia - Coveñas", Trabajo No. 989, para ECOPETROL - Instituto Colombiano del Petróleo y Oleoducto de Colombia S.A., Bogotá.

-

IGL - Ingeniería y Geotecnia Ltda., (1988a), "Procedimientos para el Control de la Erosión Asesora Geotécnica para la Selección del Trazado del Oleoducto del Alto Magdalena", Informe No. 757-4, para HOCOL S.A., Bogotá, Colombia.

-

IGL - Ingeniería y Geotecnia Ltda. (1988b), "Estudio Geotécnico del Trazado, Oleoducto de Colombia (Vasconia - Coveñas)", Tomo I - Informe Final, Trabajo No. 770, para ECOPETROL HOCOL S.A., Bogotá.

-

IGL - Ingeniería y Geotecnia Ltda., (1987), "Gasoducto Villavicencio - Bogotá, Estudios de Ingeniería". Trabajo No. 665, para ECOPETROL, Bogotá.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 12. DISEÑO DE OBRAS CIVILES CON GEOSINTETICOS 12.1 Introducción Los Geosintéticos constituyen la más novedosa manifestación de la Ingeniería de Materiales y se han convertido en un elemento auxiliar de la mayor importancia en el desarrollo de las obras de infraestructura. Son derivados de hidrocarburos como el polipropileno y el poliester, en la forma de fibras, mono y multifilamentos, bandas y otras. La combinación o arreglo de éstas da origen a varias clases de productos, con funciones diversas, como los geotextiles, geoparrillas (o geoentramados), geomembranas y geomallas; al combinar algunos de éstos se obtienen los geocompuestos. Su mayor aplicación se encuentra en la Ingeniería Geotécnica, la Construcción y la Ingeniería Ambiental. Son de la mayor utilidad para el mejoramiento de suelos y para control de la contaminación en la disposición de desechos sólidos y líquidos. Sirven para separar, reforzar, filtrar, drenar, aislar o impermeabilizar. Su instalación es fácil, permiten reemplazar materiales naturales, y en general presentan buena durabilidad y uniformidad. En este capítulo se resumen los conceptos básicos de la tecnología de los geosintéticos, sus funciones, factores de diseño y construcción. Se mencionan los nuevos productos y sus aplicaciones, y se comenta sobre el desarrollo y las necesidades futuras. Se ha procurado elaborar un texto sencillo e ilustrativo que facilite la introducción al tema por los interesados. En la bibliografía se incluye la literatura básica consultada, cuya lectura puede ayudar a profundizar conocimientos. GEOSINTÉTICOS (J.P. Giroud, CIMSIF, San Francisco, 1985). Hace unos años se contaba solo con los geotextiles. Hoy en día puede hablarse de: 1. Geotextiles convencionales: -

Tejidos No tejidos

2. Productos relacionados con los anteriores: -

Geoparrillas Geomallas Geomembranas

3. Geocompuestos: Son combinaciones de las otras clases. Por ejemplo capas de productos diferentes para lograr la doble función de drenaje y filtro. Puede entonces utilizarse un nombre más general (comprensivo) como el de:

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GEOSINTETICOS En esta forma, se abarcan los geotextiles y los productos relacionados como las geomembranas y los compuestos. Con excepción de las geomembranas todos los mencionados son permeables. Materiales:

Polipropileno, polímeros.

Propiedades: 1234-

Físicas Hidráulicas Mecánicas Durabilidad.

Las propiedades físicas guardan cierta similitud con las de los suelos, por ejemplo, el tamaño de aberturas u orificios y la porosidad. En cuanto a las propiedades hidráulicas, la permisividad en los geotextiles es similar a la permeabilidad en dirección normal al medio permeable y la transmisividad a la permeabilidad en sentido paralelo a la estratificación (o al medio permeable, el geotextil). Las propiedades mecánicas de los geotextiles son diferentes a las de los suelos, en especial cuando se habla de la resistencia a la tensión (tracción), figura 12.1 A. En los geotextiles hay también anisotropía marcada (figura 12.1 B).

A

B Figura 12.1

Además, hay influencia notable de los esfuerzos de compresión, como se ilustra en la figura 12.2. La interacción suelo-geotextil gobierna su funcionamiento desde el punto de vista mecánico.

242



Figura 12.2 La durabilidad se refiere a la influencia del medio ambiente: -

Agentes químicos en el suelo y el agua infiltrada, La luz ultravioleta en el caso de exposición directa a la luz del sol.

Depende de las propiedades de los polímeros que forman el geosintético. Diseño de aplicaciones y selección del producto Requieren como elementos básicos: 1-

Identificar la función del geosintético (figura 12.3).

2-

Deducir las propiedades relevantes del geosintético (figura 12.4).

3-

Determinar los valores mínimos requeridos de las propiedades, utilizando métodos de diseño.

Figura 12.3

243



Figura 12.4 Métodos de diseño: En el caso de filtros se sabe que debe lograrse lo siguiente: a) Retención, para evitar la migración de partículas de suelo. Material granular: Lleva a: Tamaño de poros b) Permeabilidad suficientemente alta.

kf > ks

10 ks d15f > 4 d85s ↓ 2 k f > 16 k s (puesto que k ≈ d )

Terraplenes sobre suelos blandos (figura 12.5): La primera aplicación conocida es de 1957; en 1984 se habían aplicado 300 millones de m² en el mundo, lo cual equivalía a tener 1/10 de la extensión de Europa cubierto con geotextiles. Desde luego, han ocurrido fallas.

244


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Figura 12.5 Estas pueden evitarse por medio del estudio y la investigación (Universidades, centros de investigación gubernamentales y privados) y de la actividad de organizaciones como las Sociedades Profesionales (por ejemplo, la Sociedad Internacional de Geotextiles, que ya ha realizado varios Congresos Internacionales y el Comité de Geotextiles de la SIMSIF). Debe reconocerse que los geosintéticos no son un campo especial aislado de la Ingeniería Geotécnica, sino que son simplemente materiales como la arena, la arcilla u otros. 12.3

PROPIEDADES Y ENSAYOS (A. McGown)

Pueden plantearse algunas semejanzas: Suelo w D Límites de Atterberg STP Resistencia a compresión inconfinada CU Compresibilidad y Consolidación. Odómetro Conductividad hidráulica. Distribución de tamaños de partículas: arena, limo, arcilla Origen geológico

12.4

Geotextil Espesor nominal Masa/área unitaria Permisividad Resistencia a la puntura Resistencia a tensión de una faja o banda Carga permanente Ensayos de fluencia (creep) a temperatura constante. Confinado en suelo Drenaje en el plano. Polímeros constituyentes: Polipropileno, poliester Carbón negro

Funciones ingenieriles de los geosintéticos

En el cuadro siguiente se relacionan los tipos básicos de geosintéticos con sus funciones de ingeniería en las aplicaciones más comunes.

245



En la función de refuerzo, el propósito del geosintético consiste en agregar propiedades de resistencia a la tracción al suelo, pudiera decirse que en la misma forma en que se utiliza el acero de refuerzo en el concreto. En ambos casos ciertos materiales con buenas propiedades a la compresión (el suelo y el concreto) se combinan con materiales que tienen buenas propiedades a la tensión (geoparrillas, geotextiles y el acero) para construir una estructura que presenta resistencia adecuada tanto a compresión como a tracción. La función de refuerzo puede subdividirse en dos categorías: 1-

Con miembros a la tensión que soportan una carga planar como se muestra en la figura 12.6:

FIGURA 12.6 - Funcion de refuerzo - miembro a la tension 2-

Membranas a la tensión que soportan una combinación de cargas normales y planares como se muestra en la Figura 12.7.

246



FIGURA 12.7 – Funcion de refuerzo - membrana tensionada Las propiedades de tracción o factores de diseño que son más pertinentes a esta función son el módulo de tensión y la resistencia a la tracción. Hasta la actualidad las geoparrillas disponibles en el comercio presentan un módulo de tensión a baja deformación que es mayor que el ofrecido por otros geosintéticos, mientras que algunos geotextiles tejidos especializados proveen la mayor resistencia a la tensión. Algunos ejemplos de las aplicaciones de la función de refuerzo, son los muros de suelo reforzado con geosintético, los taludes empinados reforzados en la misma forma y los terraplenes reforzados sobre subrasantes blandas. En la función de separación, la meta es la segregación simple de dos materiales sólidos diferentes. Un ejemplo es la separación entre los agregados de una capa estructural de un pavimento, y la subrasante natural como se muestra en la figura 12.8.

FIGURA 12.8 - Funcion de separación Hay dos aspectos principales en la separación: 1-

Evitar la pérdida de agregados hacia la subrasante.

2-

Prevenir la contaminación de los agregados por partículas de la subrasante que se desplacen hacia arriba en intrusión de los vacíos de los agregados.

247


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS El factor de diseño en la función de separación es la capacidad de retención del geosintético así como su habilidad para sobrevivir la construcción (supervivencia). La mayoría de las aplicaciones de los geosintéticos en estabilización utiliza sus propiedades de separación; puede decirse que prácticamente todos los geotextiles disponibles en el comercio se comportan adecuadamente como separadores, previsto que su supervivencia sea adecuada para las condiciones de la obra. La función de acolchonamiento consiste en la capacidad de algunos geosintéticos, en particular los geotextiles gruesos no tejidos, para absorber impacto o abrasión de materiales que quieren penetrar a través de ellos (ver la figura 12.9).

FIGURA 12.9 - Funcion de acolchonamiento Un ejemplo común es el uso de geotextiles no tejidos en sistemas de revestimiento, para proteger las geomembranas de las gravas subyacentes. En lo relativo a la filtración, el propósito del geosintético consiste en retener el suelo mientras que permite el paso del agua. Ejemplos clásicos de esta función son los filtros en los sistemas de control de erosión y los drenes franceses, lo mismo que en las líneas costeras sometidas a mareas. La función de filtración se ilustra en la figura 12.10 y puede verse allí que los elementos de diseño son la capacidad de retención, la permeabilidad y la porosidad del geosintético.

FIGURA 12.10 - Funcion de filtracion La transmisividad hidráulica, o función de drenaje lateral es aplicable cuando el geosintético se utiliza como un dren es decir que el flujo ocurre dentro del plano del geosintético mismo. La figura 12.11 ilustra esta función.

248



FIGURA 12.11 – Función de transmisividad hidráulica Desde el punto de vista de los factores de diseño, debe enfati-zarse que además del requisito obvio de alta transmisividad hidráulica (tiene que ver con la permeabilidad y el espesor), el geosintético debe poseer suficiente estabilidad dimensional para conservar su espesor bajo presión. La función de aislamiento es simplemente la retención de un fluido o la separación de dos fluidos. Los elementos de diseño de aislamiento son la permeabilidad y la durabilidad de la membrana. El ejemplo más común de aislamiento en uso hoy en día, es la aplicación de las geomembranas en sistemas de revestimiento de rellenos, como se ve en la figura 12.12.

FIGURA 12.12 – Función de aislamiento

12.5 Productos introducidos desde 1980 Desde 1980 se han introducido dos grandes categorías de geosintéticos: 1-

Geoparrillas como materiales de alto módulo de refuerzo.

2-

Geomallas y Geocompuestos como medios de transmisividad. Debido a su geometría abierta las geoparrilas interactúan muy bien con los suelos; además, ofrecen al Ingeniero Geotecnista la posibilidad de diseñar con refuerzos de geosintéticos a deformaciones que son compatibles con las deformaciones esperadas.

En muchas aplicaciones de refuerzo, los geosintéticos de módulo alto son más adecuados que aquellos con módulos bajos, debido a que los primeros movilizan las propiedades de refuerzo a elongaciones que son más compatibles con las deformaciones de trabajo en el suelo. Los suelos

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS típicos compactados tienen deformaciones de trabajo máximas entre el 1 y el 4%, y al elongarse en este rango sólo aquellos geosintéticos con muy alto valor del módulo pueden movilizar fuerzas de tensión significativas. El uso de geosintéticos con módulos de tensión bajos puede llevar a que el suelo sea deformado hasta el punto de llegar a la falla; adicionalmente a la compatibilidad de deformación suelo-refuerzo, el uso de los geosintéticos de módulo alto puede proveer muchas ventajas específicas en unas aplicaciones dadas, por ejemplo, en el caso de terraplenes reforzados sobre subrasantes blandas, el geosintético con módulo más alto lleva a una sección transversal del terraplén de menor espesor lo cual produce las siguientes ventajas: 1-

Se requiere menor cantidad de relleno para construir el terraplén.

2-

Hay menor perturbación de la subrasante.

3-

Ocurre un asentamiento total menor de la subrasante, debido a que el terraplén es de menor espesor y por lo tanto de menor peso.

4-

Puesto que el terraplén resultante pesa menos, hay una mayor posibilidad ya sea de construir subrasantes muy débiles o de construir hasta cotas más altas.

Estas ventajas deben ser comparadas por el Ingeniero de Diseño con las ventajas que ofrezcan otras alternativas de Ingeniería. Desde un punto de vista técnico, un aspecto importante de la aparición de las geoparrillas ha sido que los fabricantes han adoptado una posición muy técnica, que se manifiesta en producir manuales de diseño basados en métodos geotécnicos. Esto ha tenido un efecto estimulante en los fabricantes de otros tipos de geosintéticos. Las geomallas y los geocompuestos se están utilizando en cantidades crecientes para reemplazar los materiales convencionales de drenaje, arena y grava. En este caso los geosintéticos pueden resultar más económicos, con la ventaja adicional de la facilidad de construcción y la uniformidad de sus propiedades. Hoy en día es muy frecuente que se especifiquen los geocompuestos para filtros autocontenidos en los bordes de pavimentos, drenes de muros, drenaje de cimentaciones y filtros en trinchera. Las geomallas están resultando muy efectivas en revestimiento de rellenos. Desde un punto de vista ingenieril, los geosintéticos son especialmente atractivos como medios de transmisividad hidráulica, por la facilidad de comprobar su funcionamiento. Se puede montar el geosintético en un aparato de laboratorio en contacto con los mismos materiales y bajo las mismas cargas que se esperan en la obra, de manera que se puede medir la transmisividad. A esto se suma el hecho de que las geomallas y geocompuestos presentan valores de transmisividad altos en comparación con los de los suelos. En resumen, entre los productos introducidos desde 1980, las geoparrillas, las geomallas y los geocompuestos han ganado la mayor aceptación. Se puede esperar que así sucederá con otros productos tales como los del tipo de panal de abeja (o celulares), y las fibras de refuerzo de suelos, aplicables en sistemas de estabilización de taludes.

250



12.6 Interacción suelo-geosintético Como en otros casos en los cuales se pone en contacto con el suelo un material de caracteristicas diferentes, para trabajar en conjunto, resulta del mayor interés estudiar el comportamiento del sistema con la ayuda de las relaciones esfuerzo-deformación, resistencia-deformación y las variaciones de éstas con el tiempo. Al respecto se plantean los siguientes esquemas (figura 12.13):

Terraplenes reforzados:

FIGURA 12.13 – Relaciones suelo - geosintetico.

251



Este punto de la variación del coeficiente de presión de tierras ha mantenido el interés de los investigadores. Recientemente, McGown et al (1988) clarificaron un poco más este aspecto. Varios investigadores habían concluido que eran aplicables valores del coeficiente cercanos a Ko, para materiales de refuerzo relativamente inelongables tales como las bandas o cintas de acero, mientras que Ka era más representativo de materiales elongables tales como los geosintéticos. Los autores citados mostraron que el valor real del coeficiente varía de Ko a Ka según las condiciones de carga y propusieron una técnica de diseño para asegurar que las condiciones activas prevalezcan en el caso bajo consideración). Siguiendo con Brantl: Para el caso de falla de terraplenes reforzados se tendría (figura 12.14):

FIGURA 12.14 A partir de interrelaciones como las ya mostradas en las figuras 12.13 y 12.14 ó las que se presentan en las figuras 12.15 y 12.16 puede deducirse el comportamiento combinado suelo-geosintético. Por ejemplo, si se sobrepasa la resistencia pico del suelo (figura 12.15), se incrementará la carga sobre el geosintético fuertemente y la curva de éste mostrará un descenso en lugar de mantenerse casi constante o con un ligero incremento hacia la derecha. Por lo tanto, la deformación del sistema aumentará.

FIGURA 12.15 Rellenos sobre suelos blandos (figura 12.16):

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS A medida que se consolida el suelo ganará resistencia y se exigirá menos al geosintético. La condición de "final de construcción" es la más critica para ambos.

FIGURA 12.16 Cimentaciones sobre suelos arcillosos (G. Milligan, Oxford 1985) En este caso, con la acción del geosintético se aplican esfuerzos cortantes a la superficie de la arcilla. Por lo tanto, la función primaria del geosintético consiste en reforzar, al imponer deformación en la horizontal; su función secundaria será la de separar el relleno de la arcilla, para evitar la intrusión de ésta. (Figura 12.17).

FIGURA 12.17 12.7

Procedimiento de diseño (G. Milligan)

Función requerida ─── disponible. 12.8

Propiedades

Calcular valores ─── requeridos de la ─── propiedad

Seleccionar el geosintético ── apropiado

Especificar

Diseño y construcción

253



254


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 12.9

Investigación y desarrollo (R.M. Koerner, Drexel University)

Visión pesimista: problemas. Visión optimista: oportunidades. 1. Método: -

Identificación del problema. Seleccionar el método de solución. Recolectar datos. Analizar. Difundir el conocimiento.

2. Condiciones de la investigación: Hasta ahora ha sido igual a la de la Mecánica de Suelos con algunas condiciones únicas que diferencian a los geotextiles (no son erradas pero las hacen diferentes). -

Crecimiento (desarrollo) rápido. Efectuado o patrocinado por los fabricantes. Diversidad de fabricantes. Método de difusión de resultados.

Los tratadistas esperan para el futuro inmediato que continúe la situación actual, con el patrocinio de investigación de tipo genérico y una mayor participación de entidades gubernamentales. Así se conseguirá un crecimiento fuerte y sostenido y la innovación. Aspectos que deben investigarse: -

Envejecimiento Oclusión Efectos de bacterias y químicos. Fluencia plástica (creep) relacionada con el comportamiento de polímeros bajo carga permanente como la de tracción. Abrasión. Interacción suelo-geosintético. Verificación de campo. Documentación de casos históricos.

12.10 Geosintéticos para el mejoramiento de suelos - aplicaciones y funciones. Se han identificado más de 150 aplicaciones separadas de los geosintéticos (Koerner, 1990a). En la figura 12.18 se presenta una lista de los geotextiles y productos relacionados y su aplicación primordial en áreas como el control de infiltración y el drenaje, la protección contra erosión y su control, carreteras y capas de refuerzo de pavimentos asfálticos, muros reforzados, taludes y terraplenes reforzados. Las funciones esenciales de los geotextiles son la filtración, el drenaje, la separación y el refuerzo; en prácticamente cada una de estas aplicaciones, el geotextil también suministra una o más

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS funciones secundarias de filtración, drenaje, separación y refuerzo (ver la figura 12.18). Las geoparrillas, las redes, las mallas y otras se utilizan ante todo para estabilización de carreteras y para todos los tipos de refuerzo de tierra. También tienen aplicaciones significativas en los sistemas de disposición de desechos cuando se utilizan junto con los filtros de geotextil y las geomembranas (geocompuestos). Otro desarrollo importante y reciente consiste en el crecimiento rápido de la literatura sobre geosintéticos, la cual incluye libros de texto, memorias de congresos, artículos en revistas técnicas, todos dedicados a diversos aspectos de los geosintéticos. Holtz y Paulson (1988) y Cazzuffi y Anzani (1992) presentan una lista de la literatura de geosintéticos. 12.11 Diseño y selección En los primeros días de los geotextiles, la selección y especificación se hacía ante todo por tipo o marca; esto fue satisfactorio mientras hubo sólo unos pocos geotextiles en el mercado y las alternativas disponibles para el diseñador eran limitadas. Hoy en día, sin embargo, lo anterior no sería practicable, dada la amplia variedad de geosintéticos con que se cuenta. El enfoque recomendado para diseñar, seleccionar y especificar geo- sintéticos, no se diferencia del comunmente practicado en cualquier otro diseño de Ingeniería Geotécnica: Primero debe hacerse el diseño sin geosintético para ver si estos se necesitan en realidad; si las soluciones convencionales son imprácticas o antieconómicas, entonces, se llevan a cabo cálculos y diseños que utilizan estimativos ingenieriles razonables de las propiedades requeridas de los geosintéticos. Luego, se escriben las especificaciones generales de comportamiento, de manera que se seleccione el geosintético más apropiado y economico, consistente con las propiedades requeridas para su función, la construcción, y la duración. En adición a los suelos al ensayo o prueba de suelos y materiales convencionales, con mucha probabilidad se requerirá el ensayo de los geosintéticos. Como ocurre con cualquier otra construcción, el diseño de obras con geosintéticos no quedará completo hasta que la construcción se haya efectuado en forma satisfactoria; por lo tanto, para el éxito del proyecto es esencial una inspección de campo cuidadosa durante la construcción. 12.12 Propiedades y ensayos Debido a la gran variedad de geosintéticos disponibles (figura 12.19) junto con los diferentes polímeros, filamentos, mecanismos de adhesión, espesores, masas, etc., hay un amplio intervalo de propiedades físicas y mecánicas. Un factor que complica las cosas es la variabilidad de algunas propiedades, aún dentro del mismo lote o rollo fabricado; también puede haber diferencias relacionadas con los procedimientos de ensayo mismos. Muchos de los ensayos corrientes sobre geosintéticos fueron desarrollados por las industrias textileras y de polímeros, a menudo para el control de calidad del proceso de fabricación. En consecuencia, los valores resultantes de esos ensayos pueden no estar bien relacionados con las condiciones de la Ingeniería Civil que se buscan en una aplicación particular de dichos productos. Más aún, el

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS confinamiento o la interacción con el suelo no están tenidos en cuenta en muchos de los ensayos sobre geosintéticos. En la actualidad se desarrolla la investigación sobre procedimientos de prueba y sobre propiedades de la interacción suelo-geosintético, que sean más apropiadas para diseño. Las pruebas sobre geotextiles se presentan en detalle por Cristopher y Holtz (1985) y Koerner (1990a). Unas buenas especificaciones son esenciales para el éxito de cualquier proyecto de Ingeniería Civil y esto es aún más crítico en proyectos en los cuales se utilizan los geosintéticos. Christopher y DiMaggio (1984) proveen alguna guía sobre la forma de presentar especificaciones genéricas y relacionadas con el comportamiento de los geotextiles. 12.13 Filtración, drenaje y control de erosión 12.13.1 Aplicaciones Uno de los usos más importantes de los geotextiles es el de filtro en aplicaciones de drenaje y control de erosión. En el caso del drenaje se incluyen las trincheras, los filtros franceses, los drenajes interceptores, los lechos filtrantes, los drenes laterales en los pavimentos y los drenes estructurales, para nombrar solo unos pocos. Las aplicaciones de control permanente de la erosión incluyen el revestimiento de costas y orillas de lagos, márgenes de ríos y canales, protección de taludes de corte y terraplen, protección contra la socavación, etc. En todas estas aplicaciones, se utilizan los geotextiles para reemplazar los materiales granulares gradados que se utilizan o que se colocan junto con otros elementos de drenaje como tubería perforada, enrocados, etc. Si los medios filtrantes con geotextiles se diseñan de manera apropiada, ellos pueden ofrecer un comportamiento comparable a menor costo, proveer características de filtración consistentes, y además se pueden instalar con mayor facilidad y pueden resultar más baratos. Aunque el control de erosión técnicamente no mejora al suelo en sí mismo, la prevención de la erosión tanto externa como interna en suelos residuales y estructurados, es una consideración importante de diseño. Los geotextiles también se pueden utilizar para el control temporal y la minimización de la erosión o transporte de sedimentos a partir de los sitios de construcción no protegidos. En algunos casos, los geotextiles suministran protección temporal después de que se hayan colocado semillas o cubiertas retenedoras de humedad, tales como capas de hojas y ramas y paja, pero antes de que la cobertura vegetal pueda establecerse por completo. También los geotextiles pueden utilizarse como materiales de "armadura" o sea de protección en canales de desviación y en las salidas o descargas de alcantarillas, para evitar la erosión. Probablemente la aplicación más común sea la de barreras de sedimentos las cuales son un sustituto de ciertas trampas que se hacen con empalizadas o con series de postes o pilotes en forma de cepillo para retener partículas suspendidas de sedimentos acarreados por el agua de escorrentía. 12.13.2 Conceptos de diseño de filtros Para que un geotextil reemplace satisfatoriamente a un filtro de material granular gradado, debe realizar las mismas funciones de dicho material como son:

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 1)

Evitar que las partículas del suelo entren en suspensión,

2)

Permitir que las partículas que ya están en suspensión pasen a través del filtro para evitar que éste se colmate;

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260



261



3)

El geotextil debe tener una permeabilidad suficientemente alta y una tasa de flujo tal que no se

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS desarrolle presión hidrostática en el suelo que se está protegiendo. El funcionamiento del geotextil como filtro ha sido analizado por diversos autores, entre ellos Bell y Hicks (1980, 1982), Rankilor (1981), Christopher y Holtz (1985) y Koerner (1990a). Los factores que controlan el diseño y comportamiento de un filtro de geotextiles son: a) b) c) d)

Propiedades físicas del geotextil; Características del suelo; Condiciones hidráulicas; Condiciones externas de esfuerzo.

Después de un estudio detallado de las investigaciones que se han llevado a cabo en los Estados Unidos y Europa, sobre los filtros convencionales y los de geotextiles, Christopher y Holtz (1985) desarrollaron un procedimiento de diseño ampliamente usado para los filtros de geotextil en aplicaciones de drenaje y de control permanente de la erosión. El nivel de diseño requerido depende de la naturaleza crítica del proyecto y de la severidad de las condiciones hidráulicas y de suelo. En especial para proyectos críticos, al seleccionar el geotextil apropiado debe darse cuidadosa consideración a los riesgos abarcados y a las consecuencias de la posible falla del filtro de geotextil; para tales proyectos y para condiciones hidráulicas severas, se recomienda adoptar diseños muy conservadores. Dado que el costo del geotextil es por lo general una parte menor del costo del sistema o proyecto total, la selección del geotextil no debe basarse en el material del costo más bajo; también, no debe pensarse en reducir los gastos mediante la eliminación de las pruebas de comportamiento de laboratorio para el conjunto suelo-geotextil, cuando tales ensayos estén recomendados en el procedimiento de diseño. Los tres criterios de diseño que deben satisfacerse son: 1) 2) 3)

Retención del suelo (resistencia al sifonamiento); Permeabilidad; Criterio de colmatación.

Para estudiar la permeabilidad y la colmatación se recomiendan diferentes enfoques para aplicaciones críticas o severas; más aún, deben realizarse ensayos de filtración en el laboratorio, para determinar la resistencia a la colmatación. No es suficiente con basarse únicamente en las propiedades de retención y permeabilidad para controlar el potencial de colmatación. Finalmente, deben darse los requisitos de propiedades mecánicas e índice requeridas para durabilidad y facilidad de construcción. Esa facilidad de construcción a veces se denomina "supervivencia" y depende de las condiciones de instalación. Aún el mejor diseño con geotextiles del mundo puede ser inoperante si el geotextil no sobrevive a las operaciones de construcción. Fischer, Christopher y Holtz (1990) han propuesto un procedimiento de diseño basado en la distribución del tamaño de los poros del geotextil filtrante. Las aplicaciones más comunes de los geotextiles en drenaje y control de erosión se muestran en las figuras 12.20, 12.21 y 12.22. La construcción de filtros de geotextil en esos casos fue descrita en

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS detalle por Christopher y Holtz (1985 y 1989). 12.13.3 Drenes prefabricados En años recientes, se han puesto a disposición de la ingeniería elementos de drenaje prefabricados del tipo de geocompuestos, como un sustituto para los drenes convencionales con o sin geotextiles. Los geocompuestos son probablemente más prácticos para situaciones de drenaje lateral como las mostradas en las figuras 12.20b, c y e, y en los sistemas de almacenamiento de desechos, en conjunto con revestimientos de arcilla o de geomembranas (Koerner, 1990a). Otra aplicación importante de los geocompuestos en el mejoramiento de los suelos es el uso de drenes verticales prefabricados para acelerar la consolidación de suelos cohesivos blandos y compresibles. Debido a que los drenes de geocompuesto son mucho menos costosos y más fáciles de instalar, los drenes de arena convencionales han llegado a ser obsoletos. Holtz et al. (1991) dan principios de diseño y técnicas de instalación. 12.14 Geosintéticos en trabajos temporales y permanentes de carreteras y ferrocarriles 12.14.1 Aplicaciones Un uso muy importante de los geosintéticos consiste en la estabilización de carreteras y ferrocarriles; la función primordial del geosintético en estos casos es de separación y como funciones secundarias se tienen las de filtración, drenaje y posible refuerzo en diversos casos. Hay algunas referencias sobre estas aplicaciones de los geotextiles en los trabajos de Steward, Williamson, y Mohney (1977); Rankilor (1981); Christopher y Holtz (1985 y 1989); Fluet (1986); y Koerner (1990a). En los primeros dias de los geotextiles, se desarrolló un número de procedimientos de diseño para usar los geotextiles en instalaciones temporales como las carreteras de acceso a proyectos, los patios de trabajo talleres o almacenamiento de los contratistas, las áreas de minería y de almacenamiento de madera, las plataformas de construcción temporales etc. Casi todos los métodos suministraban cartas de diseño según las cuales el uso de un geotextil podía reducir el espesor del agregado requerido para una subrasante dada y una cierta condición de tránsito; infortunadamente, la mayoría de esos métodos de diseño permitía que ocurriera algún asentamiento a lo largo de las huellas del paso de vehículos en la subrasante aunque se utilizara el geotextil; como es obvio, dicho asentamiento no es deseable para instalaciones permanentes. Aunque las funciones del geotextil sean similares tanto para carreteras temporales como para las permanentes, debido a la diferencia en requisito de comportamiento no deben usarse en las segundas los métodos de diseño aplicados para carreteras temporales. Sin embargo, como lo anotaron Christopher y Holtz (1985), todavía hay un número de ventajas significativas en el uso de los geotextiles en carreteras permanentes. Los geosintéticos en carreteras son más efectivos en relación con su costo en subrasantes blandas (con valores de CBR menores de 2), con suelos sensibles limosos y arcillosos (CH, ML, MH, A6, A7, etc.) y en sitios en los cuales el nivel freático se encuentra cerca de la superficie del terreno y donde la movilidad del equipo es pobre. Si tales condiciones se presentan en suelos de subrasante residuales y estructurados, entonces los geotextiles deben también ser estabilizantes efectivos de dichos suelos de

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS subrasante. Una consecuencia importante del uso de los geotextiles en la construcción de carreteras, está en que se requiere que los contratistas sean muy cuidadosos durante la construcción para evitar daños del geotextil; el obrar con cuidado por lo general lleva a que se impongan esfuerzos reducidos y a evitar daño a los suelos de subrasante lo cual es apropiado en especial para subrasantes de suelos residuales y estructurados.

FIGURA 12.20

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Aunque hay una fuerte evidencia de que la función primaria de un geotextil en carreteras es la separación, la investigación ha sugerido un número de posibles mecanismos del refuerzo con geosintéticos. Por ejemplo, una geoparrilla colocada en la capa de base de agregados proveerá un incremento significativo en la capacidad de soporte. (Steward et al., 1977, Christopher y Holtz, 1985, Haas, Walls, y Carroll, 1988). 12.14.2 Enfoques de diseño El diseño de geosintéticos en carreteras permanentes y temporales es analizado a fondo por Christopher y Holtz (1985 y 1989 y Koerner 1990a). Steward, Williamson, y Mohney (1977), Bender y Barenberg (1978), Giroud and Noiray (1981), Haliburton y Barron (1983), Houlsby, et al. (1989), y Milligan, et al. (1981). Los trabajos de los dos últimos son resumidos por Jewell (1990). Debido a que la mayoría de los métodos disponibles de diseño para carreteras permanentes adolecen de verificación experimental controlada o de comprobaciones de campo, Christopher y Holtz (1991) propusieron un procedimiento sencillo en el cual se supone que la primera capa de agregados para estabilización, que con frecuencia se requiere para permitir la construcción en sitio de suelos muy blandos, actúa como una carretera no pavimentada sometida a sólo unas pocas pasadas del equipo de construcción. El geotextil actúa primordialmente como un separador y su supervivencia debe ser tenida en cuenta (Christopher y Holtz, 1985 y 1989). Debe anotarse que no se atribuye al geotextil ningún soporte estructural en este procedimiento de diseño. El método no cambia el espesor de diseño requerido por el tránsito u otras consideraciones de diseño; sólamente permite que se economice agregado que de otra manera se consumiría en la construcción de la primera capa de estabilización (Christopher y Holtz 1985 y 1989). 12.15 Geosintéticos para refuerzo 12.15.1 Aplicaciones Una de las aplicaciones más importantes de los geosintéticos en la ingeniería geotécnica es el refuerzo de suelos, lo cual es también un aspecto importante de las técnicas de mejoramiento de suelos en general. Las aplicaciones incluyen el refuerzo de la base de terraplenes construidos sobre suelos de fundación muy blandos, el incremento de la estabilidad y la pendiente de taludes, y la reducción de presiones de tierra detrás de muros de contención y estribos. En las primeras dos aplicaciones, los geosintéticos permiten que se pueda adelantar una construcción que de otra manera sería de un costo prohibitivo y en algunos casos prácticamente imposible. En el caso de los muros de contención, es posible obtener reducciones de costo significativas en comparación con la construcción de muros de contención convencionales. Otras aplicaciones de refuerzo y estabilización en las cuales los geosintéticos han resultado muy efectivos consisten en la estabilización de grandes áreas y en el refuerzo de taludes naturales.

12.15.2 Terraplenes reforzados

266


TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS En sólo unos pocos años el refuerzo de terraplenes con geosintéticos ha engrosado la lista de los métodos más tradicionales de mejormaiento de suelos que tienden a incrementar la estabilidad de terraplenes sobre fundaciones muy blandas. Debido a que nuestro enfoque es el de diseñar contra la falla, deben tenerse en cuenta ciertos tipos de comportamiento no satisfactorio que pueden llevar a que se requiera el refuerzo, de manera que se pueda ejecutar un análisis de estabilidad apropiado (figura 12.23). Las etapas de diseño son: 1-

Comprobación de la capacidad de soporte global.

2-

Comprobación de la capacidad de soporte en los bordes o de la estabilidad de taludes de los bordes.

3-

Ejecución de un análisis de deslizamiento de cuñas para la posibilidad de deslizamiento del terraplén.

4-

Efectuar un análisis para limitar las deformaciones del geosintético.

5-

Determinar los requisitos de resistencia del geosintético en la dirección longitudinal.

Basándose en estos cálculos de estabilidad, pueden hallarse las resistencias mínimas del geosintético necesarias para la estabilidad y que permitan tener un factor de seguridad apropiado. Los conceptos básicos para el uso de los geosintéticos como refuerzo han sido indicados por varios autores como Christopher y Holtz 1985 y 1989) Bonaparte, Holtz y Giroud (1987), Bonaparte y Christopher (1987), Holtz (1989a y b; 1990), y Humphrey y Rowe (1991) presentan estos conceptos en detalle y los procedimientos de diseño correspondientes. Se destaca la importancia de adoptar procedimientos de construcción adecuados para el refuerzo de terraplenes con geosintéticos, y de disponer una secuencia específica de construcción que permita evitar fallas durante la construcción. Entre las cosas que se requieren están una preparación adecuada del sitio, utilización de equipo de bajas presiones, espesores pequeños en las capas iniciales, y la circulación de vehículos con carga moderada (parcialmente cargados), en especial en las etapas iniciales de la construcción. En la obra que ya se ha mencionado de Christopher y Holtz se hace una discusión detallada de los procedimientos de construcción de terraplenes reforzados sobre suelos de fundación muy blandos. Debe anotarse que todas las uniones o traslapos de geosintéticos deben ser ejecutados con cuidado de manera que ofrezcan buena resistencia y continuidad; eso significa el cosido de los geotextiles, o algún tipo de grapa para las geoparrillas; además es esencial una cuidadosa inspección de las uniones puesto que ellas son el eslabón débil en el sistema y se ha encontrado que las fallas de las uniones son muy comunes en terraplenes que no fueron construidos en forma apropiada.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 12.15.3 Estabilidad de taludes Los geosintéticos han sido utilizados muy efectivamente para estabilizar taludes que han fallado. Se obtienen economías debido a que se reutilizan los materiales derrumbados junto con el refuerzo de geosintético, al reconformar el talud. También es posible que aunque las condiciones de fundación sean satisfactorias, los taludes de un terraplen o de un relleno compactado puedan ser inestables a un cierto ángulo deseado del talud; también, los costos del relleno mismo y de la servidumbre ("derecho de vía") más otras consideraciones pueden hacer deseable un talud más empinado de lo que permita la estabilidad de suelos compactados; en estos casos entonces resulta adecuado el refuerzo del talud construyéndolo en capas sucesivas como se indica en la figura 12.24. Murray (1982), Jewell, Paine y Woods (1984), Schneider y Holtz (1986), Schmertmann, et al. (1987) y Verduin y Holtz (1989), Christopher, et al. (1989) y Christopher y Leschinsky (1991), han desarrollado métodos de análisis de estabilidad de taludes de terraplenes. 12.15.4 Muros de contención y estribos reforzados Los muros de contención se utilizan cuando un determinado talud no es económico o no resulta factible desde el punto de vista técnico; los muros de contención con relleno reforzado son bastante efectivos en relación con el costo especialmente para los muros más altos; también, son más flexibles y de esta manera más adecuados para condiciones de cimentación pobres. El concepto fue desarrollado en Francia por Henry Vidal a mediados de los años 60. Su sistema se llamó "Tierra Reforzada" y se muestra en la figura 12.25; se utilizan bandas metálicas como tensores para reducir la presión de tierras contra la pared del muro. El diseño y la construcción de muros de tierra reforzada de tipo Vidal es algo ya muy bien establecido y se han construido varios miles de ellos con éxito en todo el mundo, durante los últimos 27 años. El uso de los geotextiles como elemento de refuerzo empezó a comienzos de la década del 70 en vista de cierto cuestionamiento de la posible corrosión de las bandas metálicas en el sistema de tierra reforzada. Se llegó entonces a sistemas que usan láminas de geosintéticos en lugar de las bandas de acero como se muestra en la figura 12.26. El sistema más comúnmente utilizado es el de la figura 12.26A en el cual el geosintético proporciona la cara del muro así como los elementos de refuerzo del mismo. Muchos diseños de muros de contención reforzados con geotextiles utilizan la teoría de presión de tierra clásica, combinada con la inclusión de los tensores con cierta resistencia a la tracción de manera que el refuerzo se extiende hasta más atrás del plano de falla asumido (ver la figura 12.27). Debe considerarse tanto la estabilidad interna como la externa. En la figura 12.28 se presentan los modos de falla y las propiedades de los geosintéticos requeridas para diseño; todo esto proviene de los modos de falla observados en la tierra reforzada. Diversos autores mencionan como pueden obtenerse las propiedades requeridas por medio de ensayos de laboratorio y campo. Christopher y Holtz (1985 y 1989), Bonaparte, Holtz y Giroud (1987), Christopher, et al, (1989) y Allen y Holtz (1991).

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS FIGURA 12.28- Modos de falla en muros de contencion reforzados con geosinteticos (Christopher y Holtz 1985-1989) Modo de falla del geosintetico

Propiedad requerida

Modo de falla correspondiente en la tierra reforzada

Rotura del Geosintético.

Rotura de los tensores.

Resistencia a la tensión.

Extracción del Geosintético.

Extracción (o arrancamiento) de tensores.

Fricción Suelo-Geosintético.

Fluencia ("Creep").

Fluencia ("Creep").

Resistencia al Creep.

En el caso típico, el deslizamiento de la masa reforzada completa controla la longitud de los elementos de refuerzo. Así, Christopher y Holtz (1989) y Christopher et al. 1989 recomiendan comenzar con un análisis de deslizamiento ante todo, considerando sobrecargas etc, y luego diseñar para estabilidad interna antes de proceder a comprobar otros componentes de la estabilidad externa como son la capacidad de soporte, el volcamiento y la estabilidad de taludes. Las sobrecargas pueden ser consideradas en la forma usual y es posible usar caras rígidas y flexibles. Los valores de K0 y Ka para diseño pueden ser supuestos, dependiendo de la rigidez de la cara y de la cantidad de fluencia que puede ocurrir durante la construcción. El relleno para los muros de contención reforzados con geosintéticos debe ser de drenaje libre; esto es importante para las consideraciones de estabilidad y cobra importancia cuando se utiliza una cara impermeable permanente de manera que entre ella no se facilita el drenaje del agua hacia afuera a través de dicha cara. Para construcciones permanentes, puede requerirse un cierto sistema de frente permanente debido al deterioro posible del geosintético por causa de la radiación ultravioleta; esta es la única aplicación en la cual el geosintético no está completamente enterrado, y como consecuencia, es posible que ocurra algún deterioro por razón de los rayos ultravioleta y la pérdida de estabilidad al menos local. Entre las caras permanentes que se han utilizado se incluye el concreto neumático, las emulsiones asfálticas, elementos prefabricados de concreto que cuelgan del muro, bloques de concreto prefabricado, y fachadas de elementos separados de madera o de concreto prefabricado. Se encuentran procedimientos de construcción para muros y estribos de tierra reforzada con geosintético bastante expeditos; al respecto pueden verse los trabajos de Steward et al. (1977) y Christopher y Holtz (1985 y 1989). 12.16 Geosintéticos en sistemas de disposición de desechos Hoy en día es común el uso de sistemas con geomembranas y de drenaje con geocompuestos, en la construcción y la corrección de sistemas de disposición o almacenamiento o contención de desechos peligrosos, industriales y domésticos. Aunque estos sistemas no hacen parte de lo que hemos denominado mejoramiento de suelos, su importancia en la geotecnología ambiental merece especial mención. En años recientes se han hecho avances tremendos en la tecnología de las geomembranas,

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS aunque todavía la unión o costura entre láminas de geomembrana sigue siendo el eslabón débil de ellos. Es crucial la inspección durante la construcción, puesto que una instalación impropia o el daño de la membrana durante la construcción pueden comprometer la integridad del sistema de almacenamiento completo. Se encuentran referencias muy útiles sobre tecnología de las geomembranas y los sistemas relacionados con ellas en Koerner (1990 a y b), Bonaparte (1990), y Rollin y Rigo (1991). 12.17 Los geosintéticos como materiales de la práctica actual A medida que el uso de los geosintéticos se ha extendido en una aplicación dada y en una región, se puede pensar se alcanza una especie de "masa crítica" en la cual los ingenieros teme que si no usan los geosintéticos, su diseño podría parecer inadecuado y en desacuerdo con la práctica estándar aceptada corrientemente. Este fenómeno ocurrió región por región y aplicación por aplicación en los Estados Unidos y en otros paises; por ejemplo, en muchas partes de los Estados Unidos el uso de los geosintéticos es considerado hoy en día práctica estándar en las siguientes aplicaciones: -

Filtros en drenes franceses y en trincheras drenantes. Filtros en sistemas de control de erosión. Impermeabilización y acolchonamiento en capas de refuerzo de pavimentos asfálticos. Separadores y refuerzos en carreteras temporales. Separadores, filtros, medios de transmisión y refuerzo de balasto en las vías férreas. Aisladores (revestimientos), medios de transmisión, filtros, colchones y refuerzo en sistemas de revestimiento de rellenos (incluso exigidos por regulaciones oficiales en muchos casos).

Al alcanzar el punto de masa crítica, ha ocurrido que no todos los diseñadores han llegado a familiarizarse lo suficiente con los métodos de diseño con geosintéticos, y como consecuencia han ocurrido algunas fallas. Entre las causas de éstas se ha encontrado el diseño inadecuado que lleva a la escogencia equivocada del geosintético o a su exposición a condiciones desfavorables. Puede ser instructivo mencionar aquí algunos de los errores de diseño más comunes: 1)

En diseño de filtros, omitir la determinación (o hacerla en forma incorrecta) de las propiedades de filtración requeridas (retención, permeabilidad y porosidad) de los geotextiles usados.

2)

En el diseño de refuerzos, uso impropio de los resultados de ensayos de tensión. Debe tenerse en cuenta que para diseñar funciones de refuerzo sólo son aplicables los resultados de ensayos de tensión sobre fajas anchas.

3)

En el diseño de refuerzos, el uso de las propiedades de carga de rotura a la tensión; las estructuras de refuerzo deben diseñarse basadas en cargas de trabajo, o sea, con la resistencia a la deformación de trabajo.

4)

En el diseño de aplicaciones de transmisividad, el uso de propiedades índice de transmisión; la transmisividad requerida debe diseñarse con valores basados en las condiciones esperadas, es decir, con cargas de diseño y en contacto con los filtros propuestos.

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5)

En el diseño de revestimientos con geomembranas, la suposición del valor de la deformación en la falla para el material virgen. Con materiales de polietileno, las deformaciones reales de campo son por lo general menores del 10 % en lugar de hasta el 700 % que puede presentar el material virgen.

A pesar de tales errores de diseño, las aplicaciones exitosas de los geosintéticos son cada vez mayores en número y el futuro aparece supremamente brillante. 12.18 Necesidades del futuro inmediato Es importante para las aplicaciones del futuro inmediato: a)

Estudiar la compatibilidad de propiedades esfuerzo-deformación del sistema suelo-geotextil.

b)

Realizar mediciones de campo.

c)

Determinar propiedades; aplicar y desarrollar ensayos.

d)

Evaluar (y mejorar) especificaciones.

e)

Evaluar (y mejorar) métodos de instalación.

f)

Verificar (utilizar) nuevos productos y nuevas aplicaciones.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 13.

MEDIDAS CORRECTIVAS Y PREVENTIVAS DE DESLIZAMIENTOS

13.1

Introducción

En la selección de ruta de oleoductos y otros proyectos lineales, es posible que se encuentren zonas inestables que no es posible eludir, o trayectos con estabilidad apenas marginal, precaria, en los cuales se presentará el movimiento de falla del terreno al reunirse las circunstancias precisas de clima, meteorización, topografía y alteración por las obras mismas. Los problemas pueden ocurrir durante la construcción o más tarde, mientras la obra está en servicio. Puede decirse que hay infinita variedad de modos de falla de taludes, ya sea los movimientos en masa de suelos y rocas, o la degradación del terreno por fenómenos de erosión de suelos. Esta última puede contribuir a causar los primeros, y a la vez, los escarpes y flancos de terrenos inestabilizados son muy propensos a la erosión. Asi mismo, hay gran variedad de métodos para evitar las fallas de taludes, remediarlas o controlarlas. En líneas generales la selección y diseño de obras correctivas en cada caso dependerá de lo siguiente: -

Tipo de movimiento (clasificación). Tipos de materiales involucrados. Propiedades de suelos y rocas. Topografía del área afectada. Patrón de drenaje natural. Modo de falla. Posición de la superficie de falla. Análisis de estabilidad. Procesos o agentes que precipitaron el movimiento. Sitio o estructura afectada. Potencialidad de expansión de la falla. Recursos disponibles (económicos, técnicos y humanos). Nivel de eficacia requerido en el control.

A lo anterior habrá que añadir cierta dosis de experiencia del diseñador proveniente de su propia actividad profesional, de su estudio de lo hecho por otros, su consulta a publicaciones especializadas y su observación del funcionamiento de obras en el medio ambiente del caso bajo consideración. El material incluído en este capítulo tiene como fuentes básicas los trabajos de Broms (1976), García (1986a, 1991, 1993a), Hutchinson (1978) Y Hausmann (1992). 13.2

Alteraciones (cambios) en los taludes y medidas correctivas

Con el fín de enfocar en forma conveniente las medidas correctivas que buscan detener o resistir los efectos desestabilizantes, es de utilidad agrupar los factores que llevan a la falla de taludes en las siguientes categorías (Hausmann, op. cit.): 1.

Los que producen cambios en la geometría del talud (altura, ángulo) o en la carga externa

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS (permanente o temporal). 2.

Los que causan cambios en el estado interno de esfuerzos (en primer lugar esfuerzos totales).

3.

Los que imponen cambios en la presión de poros y la infiltración.

4.

Los que inducen cambios en la resistencia al corte.

Cada uno de estos cambios puede ser el factor primario en la falla del talud, o puede actuar como efecto secundario. Por ejemplo, un sismo puede causar un incremento en el esfuerzo total interno que es transferido a un incremento en la presión de poros, la cual a su vez puede disminuir la resistencia al corte llegando en los suelos granulares a inducir licuación (pérdida total de la resistencia al corte). En cualquier caso de falla puede identificarse la acción de una combinación de las causas anteriores, aunque aquella sea iniciada por una acción simple. Por ejemplo, la deforestación de un talud (remoción de árboles, arbustos y otra vegetación), puede causar un cambio en el régimen de evapotranspiración del suelo que lleva a contenidos de humedad y presiones de poros mayores; la escorrentía puede intensificar y causar erosión que cambia la geometría del talud; el efecto reforzante de las raíces puede perderse con el tiempo, causando una pérdida de resistencia al corte a lo largo de superficies potenciales de falla. El tiempo es otra variable importante en relación con los deslizamientos, no sólo desde el punto de vista de tasa de movimiento sino también desde el de secuencia cronológica. La historia del talud puede suministrar la clave para determinar la causa del problema, dado que puede incluir los movimientos anteriores a la falla, lo ocurrido durante la falla y las actividades de construcción, excavación, corrección y mantenimiento, aunque a primera vista no tengan que ver con los movimientos del talud. Las obras preventivas, remediales o correctivas pueden clasificarse en los cuatro grupos que se describen en la figura 13.1. La identificación apropiada de los factores que causan la falla, puede permitir la selección correcta del tratamiento correctivo o preventivo de la falla. Esto se condensa en la figura 13.2. Por otra parte debe tenerse en cuenta que rara vez una sola medida correctiva permite controlar un deslizamiento; casi siempre resulta adecuada una combinación de ellas. 13.3

S istemas correctivos

Entre los tipos de sistemas correctivos el ingeniero puede estudiar la aplicabilidad de los siguientes (Haussman, 1992, García, 1986b): 1. Elusión de la zona inestable: Relocalización de la estructura, construcción de un puente de un lado al otro del deslizamiento. 3. Movimiento de tierras: Reconformación de taludes, terraceo, descarga en la parte superior de la masa inestable, construcción de enrocados o terraplenes de contrapeso en la parte inferior de la masa inestable.

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4. Drenaje superficial: Zanjas y canales de desague, cunetas y bermas, revestimiento de taludes, estructuras de disipación de energía, filtros interceptores poco profundos con materiales gradados o con geosintéticos. 5. Drenaje profundo: Drenes horizontales, pozos verticales desaguados por gravedad (sifones) o por bombeo, capas drenantes de geosintéticos, bandas de flujo por gravedad, trincheras drenantes. 6. Barreras estructurales rígidas: Muros de contención, tablestacados, pilotes, pilas o caissons, pilotes-dovelas. 7. Refuerzo de suelos y estructuras flexibles de soporte: Construcción de sistemas de suelo reforzado con bandas metálicas o mallas que sostienen elementos frontales ("Tierra Reforzada", VSL, Hilfiker, geosintéticos), o refuerzo en sitio mediante pernos y anclajes, "soil nailing", micropilotes y otros. 8. Recuperación de cobertura vegetal: Reforestación, empradización, siembra de especies propias de la región con o sin soporte temporal con tela de fique o con mallas de geosintéticos. 9. Convivir con el problema: Hay ocasiones en las cuales resulta más fácil o económico arreglar con alguna periodicidad los efectos de un deslizamiento antes que tratar de evitarlo o de corregirlo por completo. Las dimensiones de la masa en estado de falla pueden justificar este procedimiento. En las secciones siguientes se describen en forma abreviada los principales métodos de estabilización de áreas con problemas de falla del terreno. Los métodos que se expondrán pueden ser aplicados individualmente o en combinación, de acuerdo con el tipo de deslizamiento ocurrido o en posibilidad de ocurrir, su tamaño, causas y consecuencias, tasa de movimiento, disponibilidad de recursos y facilidad de acceso. En Colombia se han puesto en práctica casi todos los tipos de medidas correctivas, aunque por razones económicas algunos de ellos se utilizan con mayor frecuencia, por ejemplo el drenaje y la conformación del terreno mediante corte y relleno. La eficacia de un tratamiento correctivo debe ser verificada por medio de una instrumentación conveniente, o al menos con una observación periódica y cuidadosa. 13.4

Eludir o pontear el deslizamiento

Consiste en evitar el problema relocalizando la instalación o estructura; por ejemplo, cambiar el trazado de una carretera, una línea de conducción o el sitio de un puente, retirándolos de la zona afectada o en peligro de serlo. En caso de no haber terreno disponible para llevar a cabo este procedimiento, deberá acudirse a la estabilización del sitio aplicando medidas como las que se mencionan en otros capítulos. En ocasiones se pasa sobre la zona inestable por medio de un puente o viaducto; esta medida resulta adecuada en taludes empinados afectados por caidas, deslizamientos traslacionales y flujos de ancho moderado a pequeño. Por extensión se incluyen en esta categoría los escudos para protección contra caídas de roca que se

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS muestran en la figura 13.22. Uno de los túneles de la carretera Dagua - Buenaventura fue prolongado más allá de la estribación montañosa que atraviesa (a manera de falso túnel) con el fín de dar protección contra deslizamientos de detritos en un macizo de diabasa.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 13.5 Movimineto de tierras Dentro de esta categoría se incluyen varios tipos de obras correctivas que implican excavación o relleno. 13.5.1 Excavar en la pata hasta alcanzar estabilidad Es un método crudo que consiste en estimular la retrogresión del deslizamiento hasta que su pendiente promedio sea lo suficiente suave para mantener el equilibrio. Por lo general se requiere la excavación de grandes volumenes. El ejemplo clásico de aplicación está en el sector de Culebra del Corte Gaillart en el Canal de Panamá. Varias canteras (fuentes de materiales) en los cerros del norte y noroeste de Bogotá son explotadas por este método, en actividad no desprovista de riesgos. La remoción del derrumbe en algunos deslizamientos debe hacerse por ese medio, debido a la imposibilidad del acceso a la parte alta del talud, para proceder de arriba hacia abajo; se pone en juego la pericia del operario del bulldozer o retroexcavadora y de su ayudante para captar las señales de desplazamiento inminente de los materiales deslizados, y retirar a tiempo el equipo así como decidir de inmediato el momento de regresar a continuar aflojando la masa. Con alguna frecuencia se presentan en las zonas rurales y en las tuguriales de ladera de las grandes ciudades, casos graves de deslizamientos inducidos por excavaciones para construir viviendas en la base de taludes potencialmente inestables, como se ilustra en el esquema 1 de la figura 13.3. 13.5.2 Descarga del talud Es un método muy común, que se aplica, ya sea tendiendo (rebajando) el talud total, con o sin bermas, o retirando materiales de la cabeza del deslizamiento. El retiro de material inestable busca reducir los esfuerzos cortantes, bien sea removiendo el material de la corona, disminuyendo el ángulo del talud arriba de la estructura, vía o conducción, y escalonando o aterrazando el cuerpo del deslizamiento. El terraceo es muy efectivo tanto en el diseño de taludes nuevos como en la corrección de ciertos tipos de falla de taludes; sin embargo, la integridad de los escalones puede verse comprometida si el terreno es muy deleznable. Se requiere entonces disponer la excavación de terrazas en donde los suelos tratados ofrezcan suficiente resistencia; además, es necesario verificar la estabilidad de los escalones individuales y del talud completo. Las bermas deben quedar con una ligera pendiente hacia el interior, donde se deberá construir una cuneta o zanja que desague hacia los flancos del deslizamiento. Casi siempre conviene revestirlas para evitar su erosión o la infiltración de aguas desde ellas. Además, desde los escalones se facilita la construcción de drenes horizontales (García, 1986b). En la figura 13.4 se presenta un esquema general de estas medidas. Las obras de drenaje superficial y profundo se tratarán más adelante. Es importante que tales excavaciones estén localizadas correctamente en el cuerpo del deslizamiento; deberán investigarse con cuidado los efectos que puede tener el retiro de materiales sobre otras zonas del talud propensas a la falla; al respecto puede verse el caso 3 de la figura 13.3. Resultan efectivas en los casos de deslizamiento rotacional y casi siempre inocuas en los traslacionales y en los flujos.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Hay ocasiones en las cuales puede retirarse toda la masa inestable, previsto que el volumen no sea demasiado grande y que su remoción no elimine apoyo a otras partes de la ladera. Se debe buscar un sitio de botadero adecuado para disponer esos materiales. El autor destaca como aplicación del método de descarga escalonada, el caso del gran deslizamiento de "El Limo", que afectó el ferrocarril de Acerías Paz del Río en la margen derecha del Río Chicamocha, unos pocos kilómetros al sur de la población de Paz de Río (Alvarado et al, 1987). En este caso, la descarga estuvo acompañada del drenaje superficial por medio de zanjas y cunetas en la corona del talud y en el interior de los escalones. 13.5.3 Retirar el material deslizado en todo o en parte, y reemplazarlo por material resistente y drenante Las condiciones particulares pueden llevar a la necesidad de reemplazar los materiales removidos por otros de mejores condiciones, por lo general granulares, resistentes y durables, que provean drenaje con facilidad. Tal puede ser el caso de restituir la banca de una carretera que ha sufrido hundimiento. También puede acudirse de manera mas económica a volver a colocar los materiales del deslizamiento pero compactándolos, y dotándolos de drenaje, o a la destrucción de superficies de corte preexistentes a poca profundidad, mediante excavación, desmenuzado o disgregación y recompactación de los materiales. En cualquier forma, este método sólo es aplicable a deslizamientos de tamaño moderado, y no tiene mayores posibilidades en el caso de flujos. La alternativa de recolocar y compactar los materiales del derrumbe fue puesta en práctica con éxito por el autor, en un deslizamiento de suelos arcillosos en el Barrio Girardot de Bogotá (zona del SE de la capital). 13.5.4 Rellenos de contrapeso Se trata de rellenos o bermas colocados en sitios tales que contrarresten las fuerzas inestabilizantes o confinen los materiales inestables. En la figura 13.5 A se ilustra la utilidad de rellenos de contrapeso para contener un deslizamiento rotacional y a la vez proporcionar apoyo para la banca de una vía; se destaca la combinación de esta medida con las obras de drenaje. En la construcción de tales rellenos es importante estudiar las condiciones de fundación y realizar el análisis de estabilidad tanto de la estructura como del sistema general de estabilización. En la construcción de terraplenes debe darse atención al descapote y drenaje del terreno de fundación. En los esquemas B y C de la figura 13.5 se muestra el caso de falla de un terraplen, y la solución adoptada con rellenos de reemplazo construidos sobre el relleno antiguo reconformado, y dotados de lechos filtrantes. El terraplen final alcanzó mayores dimensiones, con un margen de seguridad adecuado. Debe estudiarse con cuidado la posición correcta de los rellenos de contrafuerte y la calidad de los materiales que se empleen en su construcción; en general estos deben ser durables y resistentes. Además debe determinarse el proceso de compactación (humedad, espesor de capas, equipo). También es de la mayor importancia asegurar un drenaje apropiado de los rellenos. Pueden incluirse en esta categoría de obras remediales los filtros invertidos que se construyen en la parte inferior del talud, con materiales como los de enrocados de presas, o con tamaños menores, que

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS cumplan las especificaciones de filtros. Es común que esta técnica deba combinarse con otras estructuras de gravedad, como los muros de gaviones y de concreto localizadas en la base del deslizamiento o en zonas intermedias. La tierra reforzada o estructura similar (figuras 13.30 a 13.34) puede ser

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS una solución óptima en muchos casos pues suministra estabilidad al relleno mismo y permite que éste cumpla con la función propuesta. En determinadas circunstancias se requiere construir rellenos en sitios donde pueden ser desestabilizadores; esto resulta inevitable por ejemplo, cuando se necesita restablecer una vía a través de la parte alta de un deslizamiento (caso 2 de la figura 13.3), o debe reconstruirse alguna instalación de servicios mineros o industriales. Es posible reducir el efecto perturbador de tales rellenos construyéndolos con materiales livianos, como las cenizas volantes que se producen en gran cantidad en la combustión del carbón en termoeléctricas (Termozipa, Termopaipa u otras). El uso de las cenizas estabilizadas con pequeños porcentajes de cal ha sido comprobado en los terraplenes de acceso de dos puentes y en los rellenos de varias instalaciones comerciales e industriales de Bogotá y sus alrededores. 13.6

Drenaje

No se exagera al decir que muchos deslizamientos se deben a un incremento anormal de la presión de poros en el material que forma el talud o en una parte de su base; en tales casos lo indicado es el drenaje intenso. El drenaje puede también usarse con ventaja si el agua fluye a través de fisuras abiertas entre zonas o porciones de materiales de baja permeabilidad tales como las lutitas. 13.6.1 Control de la erosión El drenaje en todas sus modalidades y el control de la erosión pueden considerarse esenciales para mejorar o mantener la estabilidad; puede tratarse de zanjas de coronación, canales de intercepción o conducción de agua, cunetas y zanjas cortacorrientes combinadas con bermas y caballones o con estacas y vegetación, y barreras de sacos de geotextil rellenos con suelo-cemento. En la figura 13.6 se presenta un resumen de obras de uso corriente para el control de erosión en taludes (NCHRP, 1973). Por ejemplo, con el fin de proteger los corredores y las zanjas de oleoductos, se han desarrollado sistemas como los que se muestran en las figuras 13.7 y 13.8; estos diseños obedecen a la observación y la experiencia en varios oleoductos y gasoductos en el país (Amórtegui, 1987; García, 1987; García, Vesga y Martínez, 1986; García, Amórtegui y Vesga, 1988). En la sección 9 de este capítulo se amplía el tema del uso de la vegetación en la prevención y corrección de problemas de estabilidad de taludes. Cuando haya elevación de altura piezométrica y desplazamiento de aire de los poros, se puede tratar de impermeabilizar el talud y una faja de terreno en la cresta con una cobertura apropiada; la formación de grietas de contracción profundas puede evitarse empradizando el talud o cubriéndolo con una capa gruesa de arena; los riesgos de erosión interna o tubificación por infiltración hacia el pie del talud pueden prevenirse colocando en la pata del talud un filtro invertido o un material de peso suficiente para contrarrestar las fuerzas de percolación. 13.6.2 Drenaje superficial interceptor y de conducción Se clasifican en este grupo las zanjas construídas transversales a la pendiente y arriba de la corona del talud, o sea, las zanjas interceptoras de escorrentía llamadas "de coronación" o "rondas"; pueden

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS dejarse abiertas, sin relleno y con frecuencia revistiendo sus paredes con concreto o con mezcla asfáltica, o pueden ser rellenadas con material filtrante lo cual permite conservarlas un mayor tiempo

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS que si quedaran sólo en tierra. Debe tenerse cuidado para evitar que las zanjas de coronación se conviertan en grietas de tracción en un futuro deslizamiento o favorezcan la retrogresión de uno ya existente. En los casos de hundimientos simples o múltiples la cabeza de la masa inestable queda a contrapendiente (inclinada hacia el interior del talud), se forman depresiones y fosas, todo lo cual lleva a la retención y acumulación de agua, la cual se infiltra, ablanda o causa presiones intersticiales adicionales. Por lo tanto resulta indispensable acometer de inmediato la construcción de zanjas de desagüe hacia los flancos, independiente del tipo de deslizamiento o del sistema correctivo que se piense aplicar. Casi siempre esta actividad ("sacar el agua") debe hacerse a mano y se ha comprobado que los campesinos de los sectores vecinos a la zona inestable pueden llevarla a cabo con la mayor eficiencia. Dentro de esta categoría de obras correctivas se incluyen las zanjas y canales excavados en el cuerpo del deslizamiento para conducir fuera del mismo las aguas superficiales apozadas. Esto debe hacerse de inmediato al producirse el deslizamiento, como forma de aminorar su velocidad o evitar que se agrave, y como primer paso hacia la aplicación de medidas correctivas de mayor importancia. Las obras de drenaje se deben diseñar y localizar cuidando de dar capacidad y alineamiento tales que no se produzca sedimentación, ni erosión, en la entrada o salida de las obras o a lo largo de éstas. En general, las zanjas deben tener pendiente moderada, ser bastante anchas en su base y poco profundas, con paredes de inclinación suave y recubiertas con mortero de cemento, enrocados o con vegetación, de manera que el flujo no desarrolle velocidades erosivas. Muchas veces se construyen como complemento de otras medidas, por ejemplo el terraceo, como se muestra en la figura 13.4. Cuando se trata de canales en terrenos de alta pendiente, o del control de procesos de formación de cárcavas, es preciso construir trampas de sedimentos tales como tanques o cubetas, o ciertas zonas de mayor ancho y de menor pendiente dentro de un canal, los revestimientos con enrocado simple o con piedra pegada con mortero, o los disipadores de energía tales como barreras (trinchos) de enrocado o madera, sacos de suelo-cemento, gaviones o concreto. En la figura 13.9 se presentan obras sencillas para evitar la erosión a partir de descoles de alcantarillas. Debe tenerse en cuenta que la construcción de revestimientos y disipadores de energía lleva a incrementar el tamaño del canal para compensar las menores velocidades de flujo. 13.6.3 Medios para evitar la creación de presiones de agua en las grietas de tracción Esta es otra de esas medidas inmediatas, que resultan benéficas en todos los casos. No solo evitan las presiones sino que reducen la infiltración del agua que va a saturar y ablandar los suelos de zonas más profundas de la masa inestable. Es práctica común en Colombia el sellado de grietas contra la entrada de agua adicional. Cuando persiste el movimiento de falla del terreno se rompe con facilidad el sello (relleno con materiales del sitio), es decir, se reabren las grietas; esto lleva a la necesidad de repetir el sellado, cuantas veces sea necesario. En ocasiones puede ser mejor el acometer procedimientos que permitan drenar las grietas, por ejemplo llenándolas con arena y grava y dándoles desague en sitios mas bajos con mangueras de caucho o tubos de plástico. Este procedimiento debe aplicarse con cuidado, y previa una inspección geotécnica detallada del terreno en estado de falla.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Es frecuente que en los grandes deslizamientos la conformación del terreno con equipos de movimiento de tierra al mismo tiempo logre el sellado de grietas, el relleno de depresiones donde se enlaguna o apoza el agua y la eliminación de montículos o protuberancias que dificultan el drenaje superficial libre. Por lo tanto se logra una combinación de los efectos estabilizantes de descarga y drenaje. En los deslizamientos de Carichana (Alvarado et al, op. cit.) y El Salitre (García, 1988) en la región de Paz de Río, Boyacá, se alcanzó un buén grado de estabilidad con este sistema. 13.6.4 Cubrimiento del talud con materiales drenantes adicionando filtros cuando sea necesario: Esta operación consiste en colocar en la superficie del cuerpo deslizado (o en estado incipiente de falla o en potencia de inestabilizarse), un relleno de materiales granulares durables que tengan drenaje fácil. Es el caso de los enrocados que también se utilizan de manera preventiva; la combinación con el drenaje resulta de efectividad particular en la protección de taludes sometidos a desembalse rápido. En las figuras 13.5 y 13.6 se ilustraron algunas de estas medidas. En la prevención y corrección de deslizamientos en el país es común utilizar el drenaje superficial y el subsuperficial o profundo, en combinación con el conformado del talud (escalonamiento, bermas), la contención (muros de gaviones y de concreto) u otras medidas, de acuerdo con el tipo de terreno, la forma del deslizamiento y los factores causantes de la falla (García 1986d). 13.6.5 Filtros en trinchera Se presentan con frecuencia condiciones de estabilidad que requieren acudir al drenaje subsuperficial por medio de filtros, caso en el cual se excavan zanjas que se rellenan con materiales granulares limpios y durables, que cumplan una cierta gradación en relación con el suelo que se desea drenar, para evitar que el filtro se colmate en poco tiempo. En la figura 13.10 se muestran varios tipos de filtros de uso comun. Se construyen casi siempre en zanjas estrechas, de 0,60 a 1,00 m de ancho, excavadas a mano o con retroexcavadora, alineadas en dirección descendente del talud (hacia el pié o los lados de la parte inferior), de manera que se evita en alto grado la posibilidad de reactivar el deslizamiento. Una versión corriente de esta medida son los filtros de poca profundidad (1 a 2 m) dispuestos en forma de espinazo de pescado; las ramas se localizan en las zonas mas húmedas o donde sean mayores las posibilidades de captación o intercepción de aguas. En cuanto a los materiales de relleno filtrante, deben ser granulares, limpios y durables, y deben seleccionarse de tal manera que su granulometría guarde ciertas relaciones con la del suelo natural que se quiere drenar (Melgarejo, 1975). Por lo general se coloca una capa de materiales de menores tamaños en la periferia, en contacto con el suelo natural, envolviendo la parte central del relleno donde van los materiales más gruesos y, según el tipo de filtro, la tubería de desague. En la figura 13.11 se representan dos gradaciones de materiales para filtro aplicables para un buen intervalo de tipos de suelo por drenar. Los geotextiles han entrado con éxito en estas obras, reemplazando la capa exterior del filtro, cuyos materiales son casi siempre costosos y difíciles de conseguir en algunas regiones. Ver la figura 13.10.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Pertenecen a esta categoría de filtros en trinchera las paredes drenantes de contrafuerte, o sea, los filtros en zanjas estrechas con profundidad de 3 a 5 m (o mayor), llevadas hasta terreno estable bajo la superficie de falla. Se acostumbra localizarlas en la mitad inferior y la pata del deslizamiento y orientadas en la dirección descendente de la ladera. Además de colectar agua infiltrada y reducir las presiones del agua (abatir el nivel freático, desaguar niveles colgados), actúan como contrafuertes o sea, como elementos de refuerzo del talud; los materiales resistentes y durables que se utilizan como relleno filtrante proveen soporte mecánico al talud. Este tipo de obra correctiva podría ser la versión mas antigua de los filtros en trinchera. Una aplicación exitosa se llevó a cabo en el deslizamiento de El Monal, Campo Petrolífero de San Francisco, Departamento del Huila (García et al, 1988). 13.6.6 Trincheras estabilizantes Una variedad importante del sistema de filtros la constituyen las trincheras estabilizantes excavadas con bulldozer o retroexcavadora y por lo tanto amplias y de gran profundidad; pueden apoyarse en terreno firme bajo la superficie de falla, de manera que no solo interceptan eficazmente el agua subterránea sino que sirven como rellenos autosoportados para contener zonas del deslizamiento, restablecer vías sobre ellas y otras aplicaciones. Un ejemplo de esta técnica se tiene en el deslizamiento de La Concordia, cerca del centro de Bogotá (García, 1979). Ver la figura 13.12. Debido a que en este tipo de estructura su estabilidad interna está determinada por la resistencia al corte que proporcionen los materiales utilizados para su construcción, éstos deberán ser de buena calidad, durables, limpios y resistentes. 13.6.7 Drenes horizontales Cuando deben evitarse o remediarse deslizamientos masivos se implanta el drenaje profundo con drenes horizontales. Estos pueden ser utilísimos cuando el material del talud contiene bolsas o capas de suelos permeables (arenas o limos) como en el caso de estratos comunicados con acuíferos distantes. Son perforaciones hacia el interior del talud, efectuadas con una ligera pendiente ascendente (figura 13.13), en las cuales se coloca tubería metálica o de plástico con agujeros o ranuras (figura 13.14). La longitud mas común varía entre 40 y 60 m; la máxima en la práctica es de unos 100 m, aunque en ocasiones han tenido éxito en longitud mayor. La separación usual entre drenes de una misma fila o entre filas, varía en la práctica de 5 a 15 m. Por lo general el diámetro de los tubos es de 5 cm, pero se ha llegado a los 20 cm. En la figura 13.15 se ilustran algunos aspectos de la disposición de los drenes y de la ejecución de las perforaciones. Con frecuencia se incluyen los drenes horizontales en asociación con otras medidas como el terraceo y la contención. En todos los casos es importante suministrar un buén desague a las aguas colectadas. Ver las figuras 13.4 y 13.16. Con el fín de manejar en forma fácil el agua que pueden extraer del terreno y disminuir los tiempos y costos de perforación, se acostumbra construir varios de ellos (dos o tres) desde un mismo punto, cambiando su dirección en forma radial. En deslizamientos de gran magnitud se utilizan con ventaja los drenes horizontales en conjunto con pozos verticales de drenaje y trincheras drenantes.

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13.6.8 Galerías Son túneles excavados para drenaje profundo; son costosos pero resultan apropiados en grandes deslizamientos. En ellos pueden hacerse perforaciones de drenaje en cualquier dirección, desde el piso, el techo o las paredes aumentando así el alcance del drenaje. En el trabajo de Herrera (1975) se incluyen algunos criterios de localización óptima de galerías paralelas a la cara del talud, para diferentes relaciones de permeabilidad horizontal a vertical (figura 13.17). 13.6.9 Drenes verticales Consisten en perforaciones o pozos verticales de diferente diámetro que descargan por gravedad, por medio de drenes horizontales o de otras excavaciones; pueden estar asociados con túneles de drenaje (figura 13.17 D). Dentro de ciertos límites de profundidad pueden desaguarse mediante sifones o con bombas automáticas. Los drenes verticales pueden ser utilizados como pozos de alivio, para reducir presiones del agua subterránea en estratos o unidades profundas (figura 13.18). En condiciones hidrogeológicas favorables puede ser posible descargarlos abajo hacia un acuífero subyacente a menor presión. También se ha postulado la posibilidad de drenar estratos superiores hacia roca fracturada o diaclasada más profunda, aprovechando su permeabilidad secundaria; en ambos casos es posible que se originen otros problemas de inestabilidad asociados con los estratos drenantes profundos. Una variedad son los drenes de arena, en pozos verticales de 20 a 60 cm de diámetro, según el equipo disponible. En el campo de los "geosintéticos" se ofrece hoy en día toda una gama de productos para drenaje en perforaciones verticales; varios de ellos incluyen un material filtrante y un conducto para las aguas captadas. En la figura 13.19 se resumen los parámetros de diseño y las ventajas o desventajas de varios de los sistemas de drenaje expuestos en las secciones anteriores. Si el drenaje es difícil o su éxito dudoso, los movimientos del terreno pueden detenerse reduciendo el ángulo del talud o construyendo barreras artificiales como muros de contención o filas de pilotes transversales a la dirección del movimiento. Viene al caso la descripción que hace Terzaghi (1950) de un talud en rocas metamórficas muy meteorizadas en el cual ocurrió un deslizamiento en unos aguaceros torrenciales que llevaron a una precipitación de 23 cm en 24 horas. El talud tenía una pendiente promedio de 30 y la superficie de falla estaba unos 39 m bajo la superficie del terreno, en su parte más profunda. El área del deslizamiento tenía alrededor de 150 m de ancho y 330 m de largo y la cantidad de material deslizado se acercaba al medio millón de metros cúbicos. Debido a la localización del deslizamiento cerca de una planta hidroeléctrica, se acometieron medidas inmediatas, para obtener información cuantitativa sobre los movimientos del terreno y los factores determinantes de la tasa de movimiento, se establecieron puntos de referencia a lo largo de varias líneas horizontales y se perforaron pozos de observación del nivel freático en la proximidad de dichos puntos. La representación gráfica de los resultados de mediciones mostró que a pesar de la profundidad de la superficie de falla, bastaba deprimir (abatir) el nivel freático unos 5 m para detener el movimiento. El

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS drenaje se llevó a cabo por medio de filtros, galerías y perforaciones horizontales.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Se deduce de lo anterior que es muy importante conocer los cambios y magnitud de la presión de poros mediante instalación de pozos de observación y piezómetros, para así establecer de manera confiable las condiciones de estabilidad del talud. Se ha comprobado en casos estudiados la eficacia extraordinaria del drenaje, el cual se ha llevado a cabo mediante zanjas en el pie del talud, galerías de drenaje, drenes horizontales y, agregamos nosotros, zanjas de coronación, filtros transversales y aún, alcantarillas y cunetas adecuadas. Terzaghi agrega que el drenaje es efectivo aún en materiales relativamente impermeables como lutitas y pizarras, pero en las cuales el agua fluye por diaclasas y grietas (permeabilidad secundaria). 13.7 Estructuras de contención rígidas En ocasiones se considera que el uso de estructuras de contención rígidas en la estabilización de taludes, es menos apropiado o efectivo que los métodos que incluyen el drenaje o la conformación del talud. Contribuye a esa idea el hecho de que se encuentren numerosos casos de falla de tales estructuras, atribuibles a presión excesiva del terreno, insuficiencia estructural, acción del agua u otras causas. Sin embargo, las estructuras de contención, con diseño adecuado y construcción cuidadosa, pueden prestar un gran servicio, en especial cuando el espacio disponible es reducido. Desde luego, hay casos en los cuales dichas estructuras son la mejor o la única solución disponible. 13.7.1 Muros de contención Se trata de una amplia variedad de estructuras que abarca desde los muros de gravedad convencionales y los de concreto reforzado en cantilever, hasta los elementos anclados, la tierra reforzada, y los formados por una retícula de micropilotes. En la figura 13.20 se muestran algunos tipos de muros de contención. Los de concreto reforzado son más durables en servicio, pero requieren buenas condiciones de cimentación. Cuando las estructuras de contención alcanzan altura superior a los 6 m, necesitan un ancho de base apreciable, que a su vez implica excavaciones importantes; si el muro está localizado en la base de una zona inestable entonces la excavación será bastante riesgosa y habrá que tomar precauciones hacia la reactivación del movimiento o en relación con derrumbes locales. En el diseño de muros de contención es importante estudiar las condiciones de cimentación y calcular las presiones de tierra que deberá resistir; las estructuras deben ser diseñadas y construidas para satisfacer los requerimientos de estabilidad interna y externa. La estabilidad interna se refiere a que todos los elementos estructurales que componen el muro deben ser diseñados para resistir adecuadamente en todos sus puntos los momentos y esfuerzos inducidos. La estabilidad externa se debe garantizar contra: volcamiento, deslizamiento y falla por capacidad portante. La estabilidad contra el volcamiento y deslizamiento de estructuras de gravedad como gaviones, cribas o muros de piedra pegada, entre otras, es función principalmente de su peso propio, por lo cual, deben ser dimensionadas para satisfacer adecuadamente estos requerimientos. El margen de seguridad por volcamiento y por deslizamiento tendrá que ser amplio si el terreno está en condición de falla. Según Fukuoka (1980) la variación de la presión de tierras puede ilustrarse como en la figura 13.21, (en esquema), en la cual el eje horizontal representa la inclinación del muro suponiendo que éste y su base son rígidos. La curva 1 corresponde a la presión cuando se coloca el relleno en estado suelto; la 2 indica la presión debida al peso del muro y la 3 la presión que se alcanza al compactar el relleno; la 4 representa la capacidad del muro para contención. La estructura tendrá un margen de seguridad

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS adecuado mientras que la curva 3 esté por debajo de la 4.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS En nuestro medio debe darse especial atención al drenaje del muro y su relleno, mediante filtros y conductos de desague. Deberán estudiarse con cuidado las variaciones de la capacidad de soporte y la compresibilidad del suelo de fundación, o las de durabilidad de la roca sobre la cual se construya el muro, en función del tiempo debido a la meteorización. 13.7.2 Pilotes y caissons Se ha encontrado que pueden estabilizarse deslizamientos poco profundos mediante la construcción de un sistema de contención con pilotes hincados en forma contínua o con separación pequeña. En deslizamientos de mayor profundidad se ha tenido éxito con tablestacados anclados o con pilotes pre-excavados o con pilas ("caissons") de gran diámetro, actuando en voladizo. Los pilotes y pilas para estabilización de deslizamientos cuando son de concreto van reforzados en forma generosa en toda su longitud; se utilizan también tubos metálicos rellenos de concreto y rieles. Esto se debe a que los pilares deben contribuir a la resistencia general a los esfuerzos cortantes que tienden a cizallarlos también. Reese et al (1992) presentan un método de análisis de estos sistemas. En la figura 13.22 se presenta una disposición típica de sistema soportado por pilares, la acción de arco que pueden generar y que es elemento básico de su función, y un ejemplo en el cual soportan el relleno de una vía sobre terreno inestable (Nethero, 1982). Hutchinson (op. cit.) menciona como ejemplo un diseño particularmente masivo, empleando pilas de fundación ancladas de 13 m de diámetro, 30 a 35 m de profundidad y 24 m de separación centro a centro, para estabilizar un talud rocoso en Italia. En Bogotá se utilizó una serie de pilas pre-excavadas de 1 m de diámetro y 8 a 12 m de profundidad, para estabilizar un coluvión en deslizamiento lento que amenazaba el extremo de un nuevo edificio para una universidad localizada en los cerros del oriente de la ciudad. De gran interés un caso de deslizamiento en coluvión y arcillolita muy meteorizada que ocurrió en vecindades de la Carrera 7a. con Calle 45 de Bogotá, cerca de la base de los cerros orientales. Al ocurrir un deslizamiento de tipo complejo, del tipo de hundimiento-flujo de tierras, desde debajo de un edificio localizado en la parte superior de una ladera, dejó sin apoyo la fila de columnas exteriores de la parte posterior del edificio y sometidas a grandes presiones verticales y laterales las columnas centrales de la fila siguiente hacia el interior de la edificación. Se cayeron varias partes del primer piso (un balcón, un cuarto de baño y la alcoba de servicio) y las vigas principales sufrieron fuerte deflexión y agrietamiento, al quedar no sólo sin soporte, sino colgando de ellas las dos columnas centrales con sus zapatas. Se acudió a un sistema de dos filas de caissons (pilas preexcavadas de 1.10 m de diámetro), de 8 a 10 m de profundidad, que penetraban al menos 3 diámetros en la arcillolita menos meteorizada subyacente; la primera fila exactamente bajo las columnas afectadas permitió construir nuevos pedestales y restaurar el soporte de aquellas. La segunda fila separada 4 diámetros de la anterior servía como apoyo de cabezales de los cuales se prolongaban hasta los primeros unas grandes vigas de contrafuerte. Alvarado et al (op. cit.) mencionan el caso del deslizamiento de El Limo sobre la margen derecha del Río Chicamocha, en el cual hizo parte importante y definitiva de las obras de corrección el hincado de dos filas de rieles a separación de 1.0 m entre ellas, 0.70 a 1.00 m entre elementos individuales y 9 a 12 m de profundidad, en la pata del deslizamiento, al lado del ferrocarril de Paz del Río S.A.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS En taludes de arcilla blanda existe el peligro de activar un deslizamiento ante los desplazamientos y presiones de poros inducidos por el hincado de pilotes. A veces los efectos pueden manifestarse a alguna distancia del sitio de hincado y con cierto retardo. Dependiendo de la geometría del deslizamiento y de la posibilidad de que pueda reactivarse después del hincado, así como de la posición del pilotaje dentro de la masa inestable, puede darse el caso de que la parte superior del deslizamiento pase por encima de los pilotes (caso 4 de la figura 13.3). En cualquier caso, es conveniente adicionar otras medidas correctivas tales como la descarga y conformación del talud y el drenaje, y no dejar la responsabilidad de la corrección del deslizamiento sólo a los pilotes. 13.7.3 Escudos contra caidas de roca Son estructuras fuertes de concreto reforzado, concreto pre-esforzado o metálicas que cubren un tramo de carretera para protección contra la caída de roca. Absorben el impacto de los materiales que caen y cambian la dirección de su movimiento. Pueden ser de los cuatro tipos que se muestran en la parte superior de la figura 13.22 A. Encima de los escudos se acostumbra colocar una capa de arena de 90 cm de espesor que amortigüe el impacto. (Manual JRA, 1984). 13.7.4 Revestimientos de taludes Cuando el material que forma el talud no es apropiado para el crecimiento de la vegetación, se puede pensar en la protección con elementos estructurales como los bloques de concreto o la piedra pegada con mortero. También se aplica esta solución en casos en los cuales la vegetación sóla no puede garantizar la estabilidad a largo plazo, o en taludes muy susceptibles de sufrir caidas de roca y deslizamientos de detritos. En la figura 13.22 B se representa uno de estos sistemas de recubrimiento; estos, a diferencia de los muros de contención, los pilotes o los anclajes, no están diseñados para resistir presiones de tierra. En materiales débiles como los depósitos arcillosos y las lutitas meteorizadas son adecuados hasta pendientes 1:1, pero en materiales más competentes pueden aguantar taludes más empinados y permitir economías en el volumen de excavaciones. Los revestimientos rígidos son también convenientes en la protección de terraplenes de acceso a puentes. La combinación de bloques y piedra pegada puede ofrecer una buena apariencia. En el caso de adoptar una solución de este tipo, es necesario tener en cuenta la necesidad de drenar el talud, para evitar la creación de presiones hidrostáticas detrás del revestimiento. En ocasiones se coloca una capa de material granular entre el suelo natural y el revestimiento; también se puede pensar en colocar un geotextil apropiado. En cualquier caso deberá construirse un desague en la base del talud recubierto. Otra posibilidad de drenar consiste en insertar tubos de plástico o mangueras de caucho de corta longitud (20 a 50 cm) y de 2,5 cm de diámetro a través del revestimiento cada 1,0 a 2,0 m en ambos sentidos. 13.8 Estructuras flexibles de soporte y refuerzo de suelos 13.8.1 Mallas metálicas, cables y pernos

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS La malla metálica es por lo general un material versátil y económico para protección contra la caída de bloques rocosos pequeños. A veces se descuelga la malla simplemente sobre el talud para hacer que los materiales que se desprendan sean conducidos a zanjas, bermas o fosas en sitios intermedios o en la base de los taludes (figura 13.23). Otras veces se anclan o pernan al talud para evitar que bloques y cuñas de la roca se salgan de su sitio (figura 13.24). Las mallas pueden ser utilizadas en conjunto con pernos de mayor longitud, para proveer un refuerzo más profundo al macizo rocoso. En combinación con pernos y concreto lanzado (figura 13.24) suministran refuerzo, soporte superficial y retardan los efectos degradacionales de la meteorización (Piteau y Peckover, 1978). Para la utilización de las mallas se debe tener en cuenta que el tamaño de las rocas en posibilidad de desprenderse no exceda de 0,6 a 1,0 m y que el talud tenga suficiente uniformidad para que la malla esté en contacto casi continuo con la superficie del terreno. La malla que se acostumbra colocar es de calibre 9 a 11, galvanizada, de eslabonamiento simple; también puede usarse la de gaviones que se comporta mejor ante fuerzas que tiendan a desgarrar. Los cables por si solos o en unión con las mallas prestan un buen servicio para sostener o fijar en el talud grandes rocas o grupos de ellas. En ocasiones puede hacerse un entramado de cables anclados o pernados en la parte superior y a los lados del talud (ver la figura 13.22 B). Hoy en día se está introduciendo el uso de concreto lanzado mezclado con fibras metálicas en lugar del revestimiento con malla metálica y mortero. Aunque no se tiene experiencia con este tipo de revestimiento en Colombia, se sabe que en otros países ha tenido éxito en la protección de taludes de corte en roca muy fracturada, y puede ser una solución aplicable con mayor rapidez que la de malla y mortero. 13.8.2 Revestimientos estructurales livianos En taludes de materiales muy susceptibles a la erosión, como los de suelos residuales, resulta conveniente instalar retículas o entramados de elementos de concreto prefabricados o fundidos en el sitio. La retícula va formándose al encajar los bloques huecos entre si; en los nudos se aseguran al talud por medio de estacones (ver la figura 13.25). En ocasiones se amarran entre sí con tensores. Dependiendo de la pendiente del talud y del tipo de suelo (o roca meteorizada), puede estudiarse la posibilidad de llenar los espacios vacíos con piedra colocada a mano, con vegetación o con la mezcla de las dos (Manual JRA, 1984). Es importante evitar que fluya el agua por debajo de los elementos causando el arrastre de materiales del talud que se desea proteger o de los suelos que rellenan los compartimentos. Un sistema de protección contra erosión y deslizamientos superficiales que se ha aplicado con éxito en el país es el de barreras sucesivas hechas con elementos metálicos o de concreto (postes, tubos) hincados y amarrados con tensores a los de la fila anterior. Entre elementos de una misma fila se coloca una malla metálica asegurada a cada uno con alambre; después se rellena con piedra y material común el recinto que se forma detrás de cada barrera. Ver la figura 13.26. El método se puede combinar con el terraceo de partes del talud o con estructuras de gaviones y filtros. En Manizales se han utilizado extensamente y reciben el nombre de "paddys" por la semejanza con el sistema de terracetas de los cultivadores de arroz de la China. El autor de estas notas aplicó el sistema con éxito en la estabilización de las laderas de un cerro formado por depósitos aluviales antiguos arenosos, muy deleznables, en Puerto Berrío; sobre el cerro se encontraba amenazada por el problema de inestabilidad una torre de comunicaciones de ECOPETROL ("Torre Malena"), (IGL,

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 1983). Puede presentarse la tendencia a un cabeceo de los postes al saturarse el relleno de las barreras por primera vez; para evitar la apariencia desfavorable que esto produce y de paso el desarrollo de una falla local o sectorial, pueden hincarse los elementos con una ligera inclinación hacia la ladera; al tener lugar el cabeceo, las barreras quedarán casi verticales. Se recomienda construir filtros en la base de los rellenos en un buen número de barreras; donde no haya filtro deberá colocarse tubería de desague. En la repisa superior se siembran especies apropiadas para el clima y la estética del área. 13.8.3 Muros de gaviones Pertenecen a la categoría de estructuras "flexibles" en el sentido de que pueden deformarse ajustándose a movimientos de la fundación, en comparación con las estructuras de concreto reforzado o de mampostería. En Colombia se tiene buena tradición en el uso de muros de gaviones. Se construyen para proteger la banca de carreteras y derechos de vía de oleoductos, para prevenir deslizamientos que pongan en peligro la estabilidad de instalaciones de ingeniería, para contener materiales sobrantes en sitios de botadero y para la protección de orillas de ríos y cauces de corrientes menores. Según las dimensiones de las canastas empleadas y su colocación dentro de la estructura, los gaviones se dividen en dos clases: -

Gaviones de base, de dimensiones 2,0 x 1,0 x 0,5 m. Gaviones de cuerpo, de dimensiones 2,0 x 1,0 x 1,0 m.

La canasta para gaviones es fabricada con malla del tipo "ciclón" o eslabonada de triple torsión, con abertura de 7,0 cm como máximo. Los amarres entre aristas de las canastas y unos tirantes entre caras que se colocan a los tercios de la altura del gavión, deberán hacerse con alambre del mismo calibre y calidad del utilizado en la fabricación de las mallas. Los materiales para el relleno deben ser durables, limpios y resistentes. Las canastas deberán ser llenadas y amarradas en el sitio exacto donde han de quedar definitivamente, y no se permitirá ningún transporte de las mismas una vez se haya efectuado el relleno. En obras de mantenimiento de derechos de vía de oleoductos en varias regiones del país en las cuales no se encuentran materiales rocosos adecuados, o su transporte desde la fuente al sitio de trabajo resultaría demasiado oneroso, se ha acudido con éxito al llenado de los gaviones con sacos de polipropileno, con capacidad de 25 a 30 litros, rellenos hasta un 75 % de su capacidad con una mezcla rica de suelo-cemento (proporción 4 : 1). Los sacos se colocan en tandas y entrabados, y se compactan a mano con pisones de plancha metálica. El terreno de fundación deberá ser razonablemente nivelado suprimiendo las depresiones o salientes. Los materiales sueltos, blandos u orgánicos que se encuentren deberán ser retirados. En la figura 13.16 se muestra una aplicación de los muros de gaviones; se observa que en la base del muro se ha colocado un lecho de piedra, medida que resulta muy favorable para la estabilidad de la estructura por cuanto mejora las condiciones de cimentación a la vez que provee un buén drenaje al conjunto. En el caso de contener zonas inestables es muy conveniente construir un filtro bajo la base del muro o a un lado de ésta.

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La calidad del material de relleno contenido detrás del muro también debe merecer cuidadosa atención. Los suelos arcillosos y ciertas rocas como las lutitas y arcillolitas al saturarse sufren expansión y generan presiones que pueden alcanzar valores muy altos y ponen la estructura en peligro de falla.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS En el diseño de los muros deben prepararse planos con el suficiente detalle de la estructura completa y los niveles que la integran, indicando la posición que debe tener cada gavión, buscando el entrabe adecuado. Se deben disponer de tal forma que no haya costuras continuas en la totalidad de la altura del muro. También conviene construir los muros de gaviones con una ligera pendiente hacia atrás (hacia el talud o el relleno contenido), para mejorar su capacidad al volcamiento; esa pendiente o "cargue" puede ser 1 horizontal : 8 a 10 vertical. 13.8.4 Muros de encofrado (o de cribas) Un muro de encofrado se forma mediante la colocación de una serie de celdas o cribas interconectadas que se rellenan con suelo o roca para darles resistencia y peso. Actúan en esencia como estructuras de gravedad. Las celdas pueden ser construídas con elementos prefabricados de concreto o metálicos o de madera tratada. La cara anterior de estos muros por lo general consiste de un entramado de elementos a separación tal que el suelo del relleno a su ángulo de reposo no se sale por entre ellos. Los miembros horizontales se denominan largueros o bastidores y están conectados por medio de travesaños a un entramado similar que forma la cara posterior, paralela a la frontal (ver la figura 13.27). El espesor mínimo del muro debe ser de 1,0 m; según el Manual GCO (1982) un espesor de 1,20 m es con frecuencia una mejor solución. Se pueden colocar travesaños adicionales si el sistema lo requiere y en este caso reciben el nombre de "travesaños falsos". El sistema permite adicionar una o más celdas paralelas a la cara de la primera y situadas detrás de la estructura para formar muros de profundidad múltiple y de mayor altura. En la figura 13.27 se indican otros factores de diseño. 13.8.5 Estructuras de suelo reforzado Son obras de contrafuerte formadas por el suelo de relleno y bandas metálicas o de geosintéticos embebidas entre las diversas capas del relleno, las cuales sostienen a elementos prefabricados que forman la cara de la estructura. Esta cara por lo general es vertical y puede dársele diversas configuraciones que proporcionan buena apariencia. El suelo reforzado ha ido ganando adeptos en el mundo; las estructuras aguantan cargas nuy altas. Actúan como estructuras de gravedad sobre una fundación estable y deben diseñarse para resistir las cargas impuestas por el talud soportado, o sea, volcamiento, corte interno y deslizamiento a lo largo de la base o bajo ésta. En regiones de alta sismicidad deberán tenerse en cuenta las cargas dinámicas correspondientes. En la figura 13.28 se muestra una estructura de "Tierra Reforzada" (marca registrada) que se utilizó como banca de carretera en relleno, para limitar uso del terreno y asegurar la estabilidad de la ladera (Royster, 1979). En la figura 13.29 se ilustra el uso de llantas de desecho para formar una estructura de suelo reforzado. El Ingeniero J.V. Amórtegui (1986) presenta los conceptos básicos para la utilización de las llantas de desecho. En las figuras 13.30 y 13.31 se ilustran unas aplicaciones muy interesantes de los geosintéticos para construir dichas estructuras. 13.8.6 Anclajes en suelo y roca; suelo empernado ("soil nailing") Se trata de anclajes o tensores pre-esforzados, que se emplean por si mismos o en conjunto con

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS estructuras de contención como las mencionadas en numerales anteriores (figuras 13.32 y 13.33B). Tienen por objeto reducir las fuerzas causantes del deslizamiento y aumentar los esfuerzos normales efectivos sobre la superficie de falla.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Quizás el uso más común de los anclajes ha sido en deslizamientos traslacionales de roca. En carácter preventivo y para fijar losas de roca de espesor moderado, se pueden utilizar anclajes pasivos tales como los pernos de roca inyectados en toda su longitud. Desde comienzos de la década de los 70 se ha incrementado el uso de los anclajes en minas a tajo abierto, para permitir la excavación con pendientes más empinadas en taludes semi-permanentes. Otra aplicación consiste en asegurar o amarrar a zonas internas del talud grandes bloques de roca en posición precaria, en taludes de roca fracturada, en suelos residuales o en coluviones densos; para este propósito pueden usarse varillas, cables o cadenas y mallas metálicas ancladas. Los anclajes, o más en general, las estructuras ancladas, pueden también utilizarse para estabilizar taludes de suelo. Entre los puntos que deben considerarse en este caso, se cuentan el de permitir alguna tolerancia por excesos de presión de poros temporales y la consolidación subsiguiente bajo las losas, pantallas o paredes ancladas y las pérdidas de tensión de anclaje correspondientes. Un tipo de sistema flexible de contención es el de los tablestacados sólos (figura 13.33 A) o anclados; estos últimos utilizan el principio básico de transferir las cargas del relleno a un área situada detrás de la masa deslizada, en la cual se pueda lograr resistencia satisfactoria. La transferencia se logra mediante cables pre o post-tensionados, barras metálicas o alambrones conectados a estructuras tales como macizos de anclaje que permitan desarrollar la resistencia pasiva necesaria. (Gedney y Weber, 1978, presentan otros tipos de estructuras ancladas). Como se ha dicho para otras estructuras de contención, los sistemas anclados deben complementarse con otras medidas de corrección entre ellas el drenaje. Se encuentra poca información en la literatura técnica sobre el comportamiento de anclajes pre-esforzados a largo plazo, en especial lo que respecta a las pérdidas de esfuerzo por "creep" (fluencia lenta) y corrosión. García (1980b), describe la utilización de pantallas ancladas para estabilizar tres deslizamientos en el Circuito Vial Centro - Vitelma, zona oriental de Bogotá. Las obras fueron terminadas en 1980 y hasta el presente han funcionado en forma adecuada, aunque se nota pérdida de tensión en varios anclajes y deficiencia en el sistema de drenaje profundo con grupos de drenes horizontales, por hallarse obstruidos varios de ellos con suelos arcillosos. Se ha planteado al Instituto de Desarrollo Urbano de Bogotá un programa de comprobación del estado de los anclajes, que incluye pruebas de carga y extracción de algunos para examinar posibles efectos de corrosión, y la limpieza de los drenes. En años recientes se han aplicado con éxito en Colombia el sistema de contención con suelo empernado ("soil nailings"), tanto en excavaciones como en la solución de problemas de inestabilidad de taludes. Consiste en reforzar el suelo en el sitio con la intrusión de barras o perfiles de acero hincados o prebarrenados e inyectados con lechada de cemento o mortero en toda su longitud. Uno de sus extremos se conecta a un recubrimiento estructural del talud formado generalmente con malla de refuerzo y concreto lanzado. El conjunto se comporta como unidad homogénea y resistente que soporta el suelo no reforzado de manera similar a la de un muro de contención de gravedad. Sus componentes principales se muestran en la figura 13.34. Moya (1993) hace un tratamiento completo y práctico sobre dicho sistema, lo compara con otros ya descritos y presenta los métodos de análisis utilizados, junto con algunas experiencias en excava-

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS ciones profundas en Bogotá y en ciudades del exterior. En la figura 13.35 se resumen los factores de diseño de elementos de contención en la estabilidad de taludes. 13.9 Tratamiento bio-técnico de taludes Se refiere esta sección a los sistemas de refuerzo, empradización, reforestación, colocación de barreras vivas y de cubiertas que propendan al crecimiento de especies adecuadas en los taludes de diseño y en las zonas inestables. Los procedimientos que abarcan la utilización de capas o "tendidos" de vegetación con o sin geotextiles o geomallas para la corrección de fallas de taludes, o para construir rellenos con taludes más empinados en carreteras, se reunen hoy en día bajo el título general de "estabilización bio-técnica de taludes", o de "bio-ingeniería de suelos". Su utilización se orienta a la prevención de la erosión y de fenómenos de remoción en masa superficiales. Se destacan al respecto los trabajos de Beltrán y Corredor (1989), Beltrán (1991), Suárez (1992), Gray y Leiser (1982), Gray y Sotir (1992). En la figura 13.36 se presenta la clasificación de las diferentes medidas de protección bio-técnica de taludes, que hacen estos últimos. La vegetación actúa en especial para reducir presiones de poros por evapo-transpiración; además, la cobertura vegetal controla la cantidad de infiltración. Algunos consideran que los árboles pueden contribuir a la resistencia de las fajas superiores del suelo mediante la acción de refuerzo y entrelazamiento que ejercen las raices. El papel de la vegetación en el control de la erosión es reconocido universalmente. Los elementos que conforman el revestimiento deben tener un peso tal que garanticen su permanencia ante la acción de las olas o de las corrientes de agua. Para evitar el lavado de finos por la acción del agua, los revestimientos se deben colocar sobre una capa filtrante o de geosintético. En las figuras 13.37 a 13.43 se ilustran algunas aplicaciones del tratamiento biotécnico de taludes. En la sección 13.6.1 relativa al control de la erosión se mencionaron algunos aspectos de este tema. La protección bio-técnica de taludes para el control de la erosión puede integrar plantas y estructuras (ver las figuras 13.44 a 13.47). Las plantas pueden ser introducidas en el interior y alrededores de las estructuras, como por ejemplo entre los elementos de estructuras de contención o también pueden colocarse en las aberturas frontales o vacíos de estas estructuras o de revestimientos porosos. Los revestimientos se colocan normalmente sobre taludes con inclinación no superior a 1½ H : 1 V. La acumulación de agua en el relleno detras del muro, puede producir grandes sobrepresiones hidrostáticas, por lo que se debe proveer de sistemas de drenaje eficientes. La inclinación de la estructura hacia el relleno disminuye significativamente las presiones laterales contra ella y permite el uso de estructuras con menores relaciones ancho-altura. En Colombia se ha acostumbrado clasificar las diversas obras, métodos o procedimientos que se han desarrollado para prevenir y controlar la erosión en dos grupos: las prácticas culturales y las prácticas mecánicas. La vegetación pertenece al primer grupo. Las primeras buscan en lo posible acomodarse a las labores de cultivo de nuestras zonas campesinas, con los menores costos, aprovechando materiales vegetales propios de cada zona y, en lo posible, la mano de obra local. Las obras de Ingeniería y las prácticas mecánicas implican métodos de diseño, cálculo y construcción un poco más tecnificados. La división se hace para facilitar la identificación y descripción del tipo de obra; en la ingeniería se acude a una combinación de ambos grupos.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS A continuación se tratarán algunos aspectos interesantes de las prácticas culturales.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Al diseñar y desarrollar programas de revegetalización es valioso contar con la opinión técnica de expertos que pueden provenir de la Agronomía, la Agrología, la Biología, la Ingeniería Forestal y otras ciencias. Desde luego, deberá atenderse también a la experiencia campesina en cada región. 13.9.1 Metodos de bio-ingeniería de suelos De los métodos biotécnicos, el de bio-ingeniería de suelos es aquel que utiliza plantas o parte de ellas, tales como estacas vivas. Estos elementos son introducidos dentro del terreno y dispuestos de manera conveniente siguiendo patrones especiales. Dentro de sus funciones se tienen: refuerzo de las capas superficiales de suelo, barrera contra movimientos de tierras, retención de la humedad y drenaje. En las figuras 13.48 a 13.52 se presentan esquemas de instalación de algunos métodos de bio-ingeniería de suelos. Características de los métodos de bio-ingeniería de suelos Los métodos de bio-ingeniería de suelos presentan su condición de estabilidad más crítica cuando están recientemente instalados, la cual se va mejorando con el transcurso del tiempo, en la medida del crecimiento y afianzamiento de la vegetación. Sin embargo, se deben diseñar para garantizar la estabilidad en cualquier situación. Estos sistemas además propician la invasión y colonización de vegetación nativa que contribuye en grán medida a garantizar el cumplimiento de las funciones del sistema. Usos y aplicaciones de los métodos de bio-ingeniería de suelos Los métodos de bio-ingeniería pueden ser usados para prevenir y controlar la erosión superficial y pérdida de material. Se aplica en situaciones tales como: laderas naturales, taludes en rellenos o cortes para vias, coberturas de rellenos, botaderos y margenes de corrientes. Dependiendo de las condiciones particulares del sitio y de los objetivos propuestos, algunos métodos resultan más adecuados que otros. Por ejemplo, las fajinas proporcionan buena protección contra la erosión y además es relativamente fácil su instalación bien sea en taludes de corte o de relleno. Por otra parte, las capas de ramas vivas proporcionan un mejor refuerzo y protección a los materiales superficiales, pero presentan una mayor dificultad para su instalación en taludes de corte. Las estacas vivas pueden emplazarse dentro de aberturas en revestimientos de roca o en colchones de gaviones sobre márgenes de corrientes, mejorando su comportamiento y apariencia del sistema de revestimiento. 13.9.2 Manejo de cultivos Los sistemas adecuados de manejo de cultivos, la rotación de los mismos, la adaptación al tipo de suelo y forma del terreno y las siembras en contornos y fajas, se constituyen en las principales prácticas culturales para el control de la erosión. Las siembras en contorno forman hileras de cultivo siguiendo las curvas de nivel; las fajas tienen corredores empradizados entre ellas y la rotación incluye también la combinación de cultivos limpios con malezas nobles para formar una cobertura densa cuando sea necesario. Se puede agregar a los anteriores el uso de coberturas "estériles", hojas y ramas, para la conservación adecuada de humedad.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS El sobrepastoreo se convierte en un proceso incipiente de erosión al formar las terracetas y aflojarse el suelo más superficial; la prevención puede acometerse por medio de prácticas agrícolas y la protección con barreras como las ya descritas. 13.9.3 Barreras vivas Dice V. Muñoz (1978), que "para controlar la erosión laminar en la cual hay remoción uniforme del suelo sin que se formen canales o surquillos, se utilizan prácticas culturales tales como la eliminación de cultivos limpios, el mantenimiento de la cobertura vegetal, las siembras en contorno y el establecimiento de barreras vivas (hileras de plantas perennes de crecimiento denso que siguen las curvas de nivel), complementadas con la construcción de zanjas o acequias para evacuar el agua". El sistema busca reducir la velocidad (energía) del agua de escorrentía así como retener el suelo arrastrado del talud. Se las puede también colocar bordeando canales, acequias, derivaciones, drenaje, barrancos, o en áreas de deslizamiento. Algunas plantas útiles para este sistema son el vetiver, el limoncillo, la citronela y el pasto imperial; también podrían contemplarse la cañabrava, el bambú y el matarratón. En la figura 13.38 se muestran posibles esquemas de construcción que abarcan la preparación previa de la pendiente con ligero escalonamiento, el sembrado y el refuerzo con muro en la pata del talud. Para definir la separación entre escalones se presentan criterios de distancia vertical en el cuadro de la parte inferior de la figura 13.38. En la figura 13.39 se ilustra el método de sembrado y sostenimiento de las barreras. 13.9.4 Barreras estériles Otras prácticas culturales son las "barreras estériles", formadas con atados de ramas, pasto seco y paja, que se colocan a lo largo de cunetas o en el extremo de descoles para evitar el arrastre de sedimentos (ver la figura 13.9). Por lo común se aseguran al terreno con estacas y se procura reponerlas periódicamente, en especial cuando comienzan los períodos de lluvias. 13.9.5 Empradización y reforestación Este puede ser el método de protección más importante; sería ideal acometer las operaciones respectivas con toda rapidez en los proyectos de desarrollo lineal (carreteras, oleoductos, etc.). Según V. Muñoz (1978), "la erosión pluvial producida por el golpe de las gotas de lluvia, se puede controlar simplemente con el mantenimiento de buenas coberturas vegetales. En los taludes de carreteras o de canales se pueden aplicar estabilizadores químicos o parcheos con césped. Muchas veces es suficiente la dispersión de semillas de especies rastreras". Es frecuente que se recomiende en el país la combinación de la siembra de especies de poca altura que recubran el terreno y especies arbustíferas y arbóreas. La empradización en lo posible debe incluir la siembra de una gramínea alternada con una leguminosa; en varias regiones la gramínea más adecuada es el pasto "Bracchiaria decumbens" por su reproducción rápida (2 a 3 meses en períodos lluviosos). Se ha utilizado entre las leguminosas el "Kudzú Tropical" pero deberá tenerse gran cuidado pues en ocasiones su rápido crecimiento le permite extenderse a otras áreas vecinas a la tratada, lo cual hace que desplace otros tipos de vegetación de importancia económica.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Hoy en día, con el advenimiento de los geosintéticos, se cuenta con productos (geomallas, geocompuestos) que ayudan a fijar la vegetación a los taludes, aún con pendientes muy altas. En las figuras 13.40 a 13.43 se muestra una aplicación de estos sistemas.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS En cuanto a la arborización, deberá pensarse en especies nativas, de acuerdo con el piso térmico correspondiente; algunas de rápido crecimiento aunque su profundidad radicular sea moderada, del tipo de arbustos y rastrojos; otras de raíces mas profundas, ayudarán a fijar en mayor grado masas del terreno potencialmente inestables aunque su crecimiento tome un tiempo mayor. Se pueden sembrar especies maderables y así el beneficio es más alto. 13.10 Métodos misceláneos En esta sección se hará la revisión de diversos métodos no rutinarios, algunos de los cuales no han sido empleados en Colombia, o lo han sido en pequeña escala, según el conocimiento del autor. 13.10.1 Electro-ósmosis Consiste en hacer pasar una corriente eléctrica entre dos filas de electrodos insertados en la masa de suelo. El agua migra de los ánodos hacia los cátodos, de los cuales es removida con o sin bombeo. Es un método utilizado en el drenaje de suelos de baja permeabilidad, como los limosos e incluso algunas arcillas. La humedad y la presión de poros se reducirán, además de causar un cambio de base (reacción electro-química) que tiende a aumentar la resistencia. Menciona Broms (1976) la aplicación del método en un sitio del Canadá, de suelos limosos saturados, con baja densidad; se instalaron electrodos de 12 m de profundidad, separados un máximo de 3 m entre sí, con una corriente de 100 voltios (para un gradiente de 0,3 volts/cm); en tres meses la humedad promedio disminuyó en un 4 % y bajó el nivel freático 10 m en la parte superior del talud y 15 m en la inferior. Antes del tratamiento la excavación con una pendiente 2.5 : 1 era inestable; después fué posible hacer cortes de 16 m de altura con talud 1 : 1. Este método, aunque muy costoso, permite lograr un incremento efectivo de la resistencia del suelo in-situ. La salida de agua causa la consolidación de la masa de suelo y el consiguiente incremento de resistencia al corte. En soluciones a largo plazo debe considerarse la necesidad de suministro permanente de corriente y de personal que revise periódicamente el sistema para reemplazar los electrodos. Una variación del efecto electro-osmótico la sugiere Veder (1980) quien anota que donde ocurren deslizamientos en la zona de contacto entre capas de distintos suelos, hay variaciones del contenido de humedad entre dichas capas, que indican diferencias de potencial. Estas últimas crean gradientes que fuerzan el agua a migrar a través del suelo hacia las zonas de menor potencial, es decir, originando acumulación de agua en la zona de falla, con efecto desfavorable sobre la resistencia. Veder sugiere que la inserción de conductores metálicos en el suelo que produzcan corto-circuitos puede detener la migración de agua. En esta forma los corto-circuitos impuestos actuan de manera contraria a la electro-ósmosis, en la cual, como ya se describió, se aplica una corriente externa para producir la migración del agua. Veder reporta varios casos en los que este procedimiento ha sido efectivo para detener deslizamientos. 13.10.2 Tratamiento térmico Entre los métodos térmicos se cuentan el congelamiento temporal del terreno o la circulación de aire a temperaturas cercanas a 800 C a través de perforaciones interconectadas; se busca en este caso

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS crear columnas de suelo duro, como de ladrillo, que mejoran la estabilidad de la masa.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Durante varios años los rusos han experimentado con éxito en el tratamiento térmico de loess y suelos de alta plasticidad. La aplicación de altas temperaturas causa un secado permanente de terraplenes o taludes de corte. Hay varios informes de la aplicación exitosa de esta técnica en suelos arcillosos en taludes de corte para carreteras y terraplenes, tanto en E.U. como en Europa. 13.10.3 Uso de explosivos En algunas ocasiones se emplea la voladura en el cuerpo del deslizamiento para cambiar la longitud y forma de la superficie de falla o permitir la salida de agua acumulada. Broms habla de la compactación de suelos granulares mediante hincado de pilotes o la detonación de un alto número de cargas pequeñas, para evitar el peligro de licuación. 13.10.4 Inyecciones Se consideran en este punto las inyecciones como medio de estabilización por sí solas, es decir, excluyendo las que hacen parte de los anclajes. Se utilizan para reducir la permeabilidad del terreno con el fin de reducir el ingreso del agua subterránea al deslizamiento o para endurecer la masa deslizada mediante inyección de lechada o mortero de cemento y productos químicos en suelos granulares, procedimiento que puede resultar costoso en nuestro país. La inyección con cemento aireado ha sido efectiva cuando se aplica en la superficie de falla de deslizamientos en cortes en arcilla firme o dura y en otros materiales. Debe efectuarse con cuidado, para evitar la reactivación del movimiento. En el caso del deslizamiento de La Concordia (Bogotá), mencionado en el numeral 8.5, hicieron parte del sistema correctivo general inyecciones de lechada de cemento a profundidad suficiente para llegar a la superficie de falla y crear unas masas que interrumpieran dicha superficie y obstaculizaran el movimiento. 13.10.5 Estabilización química Es un proceso en el cual se busca inducir un intercambio iónico en el suelo inestable, como estabilización profunda antes que tratamiento superficial. En la práctica se han investigado y probado varias técnicas para tratar taludes inestables mediante inyección de productos químicos. Una aplicación interesante es la desarrollada en California (E.U.), patentada por Smith y Forsyth, con el nombre de "técnica de intercambio iónico", la cual consiste en tratar los minerales arcillosos a lo largo del plano de movimiento potencial con una solución química concentrada. Los productos que se utilizan en cada caso dependen de la mineralogía de la arcilla y de las condiciones de agua subterránea prevalecientes en la masa. Se busca reemplazar algunos cationes de los minerales arcillosos por otros introducidos por la solución química, para lograr un incremento de resistencia en la zona de falla, suficiente para estabilizar el talud. En arcillas saturadas la tasa de migración a través de la estructura del suelo parece ser mucho mayor para cationes que para el agua. Aunque esta técnica ha sido utilizada con éxito en algunos deslizamientos, puede no ser efectiva en todos los casos.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS Otro tratamiento químico que se ha puesto en práctica con éxito variable es el de inyecciones de cal, mezclas de suelo-cal, cemento y potasio. De éstos el más frecuente ha sido la aplicación de cal tanto en lechadas de alta presión o simplemente vertida en perforaciones. Se sabe de algún caso en el cual se utilizó cal viva introducida por medio de pozos en la masa inestable, y se adjudicó su efecto favorable a la acción puzzolánica y a la reducción de humedad. Otros han puesto en duda la bondad de la cal y sugieren que la difusión de varias sales, como el cloruro de potasio, en pozos, puede dar buenos resultados. En la figura 13.53 se condensan las técnicas recomendadas para mitigar amenazas por deslizamientos (Kockelman, 1984). Ante la amenaza de avalanchas se han puesto en práctica medidas tales como el drenaje superficial y profundo, dragado del cauce que puede ocupar el flujo de materiales, la construcción de diques, trinchos, jarillones y estructuras de retención de sedimentos, así como el rediseño de planes de operación de embalses, la vigilancia de los fenómenos hidrológicos, los sistemas de alarma y los planes de evacuación. Los procedimientos disponibles se clasifican en los tres grupos de la figura 13.54 (Yamaguchi et al. 1983). La eficacia de los sistemas de retención y sedimentación es discutible y con frecuencia la solución óptima solo puede alcanzarse después de varios tanteos. En la figura 13.55 se muestra la disposición típica de sobrantes de excavaciones para un proyecto lineal; se destaca la preparación del terreno de fundación mediante descapote, escalonamiento y drenaje, así como el drenaje interceptor en el perímetro del área utilizada y la contención en el frente con muro de gaviones. En ocasiones se construye en el extremo del área útil un dique de arranque (con enrocado y filtros), a partir del cual se van colocando los materiales en capas sucesivas. Como se expresó en el Capítulo 4, la construcción debe adelantarse ejecutando al mismo tiempo las obras de protección, tales como las zanjas y bermas de coronación, el terraceo, el drenaje superficial y profundo, la empradización y el revestimiento del talud con enrocados (ver la figura 13.6) o con mallas de alambre (excavaciones en roca, figura 13.22), concreto neumático (figura 13.23), membranas sintéticas (geotextiles, geomallas y geomantos, como se muestra en las figuras 13.40 a 13.42), telas o capas asfálticas y tela de fique impregnada con emulsión asfáltica (figura 13.43). Se estudió en el Capítulo 12 la existencia de los "geocompuestos" (García, 1993b, Holtz, 1993); al respecto se ilustran en la figura 13.56 algunos sistemas de drenaje que ya han sido aplicados con éxito en el control de zonas inestables en el oriente colombiano (García y Castellanos, 1993). Se comentó en el Capítulo 4 que por lo general se requiere adoptar una combinación de las diversas medidas preventivas y correctivas de deslizamientos; en la figura 13.57 se ilustra un caso en el cual fué necesaria una combinación de obras como las ya descritas. Los cruces de cañadas son muy vulnerables debido a la tendencia a profundizar el cauce y destapar el tubo; en estos casos se deben construir protecciones del fondo con enrocados o coberturas de sacos rellenos de concreto (figura 13.58 y 13.59). Estas protecciones deberán colocarse en una longitud de cauce por lo menos igual al ancho del Derecho de Vía. Cuando se detecte la inminencia de destapado del tubo en cauces de montaña, se debe proceder a realzar el lecho y fijarlo con una estructura de gaviones y enrocado como la mostrada en la figura 13.60. REFERENCIAS

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 14.

EVALUACIÓN DE DERECHOS DE VÍA

En la etapa de limpieza y restauración del derecho de vía, se llevan a la práctica los métodos de control de erosión, estabilización de taludes, drenaje y arborización; se reconstruyen las instalaciones que hubiesen sido afectadas. Salvo en zonas rocosas o en las áreas inestables que no se hubieren corregido del todo, el terreno puede recuperar en tiempo relativamente corto la apariencia o el uso que tenía antes de la construcción del Oleoducto. Tanto en el estudio geotécnico como en la asesoría durante la construcción del proyecto, se definen con cierta precisión las zonas críticas, sus dimensiones, los tipos de problemas que pueden esperarse, las técnicas de construcción aplicables y las medidas preventivas o correctivas de la inestabilidad. Además, se indican los sitios apropiados y las condiciones para disposición de desechos térreos. Algunos fenómenos de inestabilidad persisten durante la operación de los oleoductos; en las zonas de cordillera los problemas de mayor frecuencia son los deslizamientos, que desplazan y llegan a romper la tubería. Se pueden presentar casos excepcionales de remoción por movimientos sísmicos o por la socavación acelerada de cauces ante crecientes originadas por precipitación extraordinaria; un caso extremo de destrucción de oleoductos lo causaron las avalanchas por actividad volcánica del Ruiz en los cruces de los ríos Lagunilla, Gualí y Chinchiná (García, 1986). Durante la operación de un sistema lineal es necesario realizar evaluaciones periódicas del estado de derechos de vía y sus obras de protección geotécnica y ambiental, para definir y los programas de mantenimiento y desarrollarlos en forma oportuna, con los recursos adecuados. En este capítulo se exponen las guías generales para llevar a cabo esa evaluación. 14.1 Información previa sobre el proyecto Para el mantenimiento del sistema de conducción, es de gran importancia conocer y asimilar la información proveniente de los estudios iniciales del proyecto. Su recopilación y archivo ordenado es por lo tanto de importancia fundamental. En el informe del diseño de un oleoducto se acostumbra presentar una zonificación geotécnica del corredor, de acuerdo con las formaciones y unidades geológicas, los tipos de rocas o suelos existentes, sus condiciones de estabilidad, la facilidad de excavación, facilidades de acceso y otros aspectos. Se detalla lo relativo a la servidumbre o derecho de vía, faja de terreno que puede tener 10 a 30 m de ancho según el diámetro de la tubería y el tipo de terreno en el cual se excavará la zanja para instalar el Oleoducto. Esto incluye recomendaciones sobre taludes de corte y rellenos, botaderos, cruces de ríos, control de erosión y fuentes de materiales para relleno de la zanja, enrocados, muros de gaviones u otras estructuras. 14.2 Problemas de estabilidad de taludes En cuanto a los cruces de corrientes de agua se fijan y recomendaciones del diseño las profundidades a las cuales debe quedar la tubería y las obras de protección de los cauces respectivos. Los planos "as built" darán con mayor detalle las condiciones definitivas de cada cruce. Una labor indispensable para un buen programa de evaluación y mantenimiento consiste en organizar

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS un archivo completo y confiable de la documentación mencionada y en familiarizar con lo correspondiente a cada tramo a los ingenieros e inspectores responsables del mismo. Con alguna frecuencia se han encontrado formidables obstáculos topográficos (por ejemplo las cuchillas de La Virgen y Santa Inés) o extensas áreas con inestabilidad acusada (como los sectores de la quebrada La China y el trayecto entre Toledo y el Alto de Mejué). Se destacan los grandes deslizamientos complejos de tipo rotacional múltiple o los hundimientos-flujos de tierra. En ocasiones los flujos de tierra son muy elongados y para eludirlos se necesitaría dar grandes rodeos por terrenos de estabilidad dudosa, de manera que no hay más remedio que atravesarlos. Se requieren entonces los estudios geotécnicos detallados, que se efectúan con el concurso de expertos en Geología y Geomorfología, Mecánica de Rocas, Túneles, Sistemas de Anclaje, Estabilidad de Taludes, Hidráulica e Hidrología, e Ingeniería Estructural. 14.3 Supervisión y asesoría durante la construcción y la operación Durante la construcción, y especialmente en la excavación del derecho de vía y en la limpieza final, resulta indispensable contar con la asesoría geotécnica, para resolver dificultades de estabilidad generadas por la construcción misma o no detectadas en los estudios previos. Se debe trabajar con el criterio de prevenir los problemas. Es aconsejable hacer observaciones periódicas de aquellos sectores vecinos a zonas inestables, tales como escarpes rocosos, coronas de deslizamientos, pendientes estructurales desfavorables y márgenes sometidas a socavación por las corrientes. Se ha visto que la mayoría de los casos de inestabilidad están asociados con sobrecarga de zonas débiles de laderas con grandes volúmenes de materiales sobrantes de los cortes unida a la acción de aguas superficiales y subterráneas. Al respecto pueden recordarse los casos de El Naranjo y El Trapiche en el sector Toledo-Alto de Mejué del Oleoducto Caño Limón-Coveñas. De ahí la necesidad de dar atención a los botaderos, como se dijo antes, y la importancia de obras de drenaje tales como las zanjas interceptoras, los canales colectores y los drenes horizontales. Es de gran ayuda la toma de fotografías aéreas a escala 1:10000, pues se van observando los cambios provocados por la construcción y se logra dar un diagnóstico temprano de los fenómenos de remoción en masa que pueden afectar la tubería. En dicha escala se pueden detectar áreas muy húmedas, por contrastes de los tonos, lo cual suministra guías para diseñar sistemas de drenaje. Se puede delimitar con exactitud las coronas de deslizamientos incipientes o los contornos de coluviones debilitados, pues su forma se destaca bien en modelos estereoscópicos. Es muy útil la toma de fotografías desde helicóptero con cámaras corrientes, pues se obtienen varios ángulos de los sectores que se quieren evaluar y se pueden planear mejor las labores de campo. En muchos casos resulta conveniente trabajar sobre ampliaciones e ilustrar en fotocalcos el problema, para conseguir mayor claridad en su descripción. La supervisión y la asesoría directa al Constructor o al Propietario del oleoducto, permite ir diseñando las obras de estabilización y las medidas preventivas antes que los fenómenos de falla de taludes se tornen incontrolables. Se pueden introducir los cambios o precisar aspectos de las obras según las condiciones imperantes durante la construcción o inducidas por ésta e incluso, plantear variantes por zonas más estables, cuyo diseño sigue básicamente los mismos criterios expuestos para la etapa de selección de ruta.

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14.4 Procedimiento de evaluación La evaluación del estado del Oleoducto debe realizarse en forma permanente, mediante recorridos generales de la línea e inspecciones periódicas de los sitios críticos. Los recorridos generales deben efectuarse por lo menos 3 veces al año, de acuerdo con los períodos lluviosos. Se diligenciarán los formatos de Evaluación de Línea y de Cruces que se presentan al final del capítulo; los de línea para tramos homógeneos de menos de 5 km de longitud. Se deben incluir los esquemas de los sitios donde se presenten anomalías. En caso de encontrarse daños en las obras de protección, ataque a las márgenes o profundización local del cruce se deberán incluir en los esquemas las dimensiones de la avería y la magnitud de las áreas afectadas. Se debe incluir además el planteamiento de las posibles medidas correctivas. Los cruces de corrientes principales y los sitios identificados como críticos deben inspeccionarse con mayor frecuencia, por lo menos cada mes; durante la temporada invernal se deben inspeccionar los sectores más vulnerables después de cada aguacero. La inspección de los cruces debe abarcar además de la zona de paso un sector de la corriente de 500 m de largo a ambos lados del cruce. En cada inspección deberá llenarse un formato y dibujar el esquema correspondiente, en el que se debe indicar la posición del curso de agua, las posibles islas o barras, los puntos de ataque de la corriente, el estado de las márgenes y de las obras de protección (gaviones, enrocados, muros, etc.). Los reconocimientos deberán ser realizados por personas que conozcan la línea y que hayan recibido entrenamiento en evaluación de conductos enterrados. De todas maneras se debe examinar el estado de los cortacorrientes, de los canales laterales, los disipadores de energía y los descoles; en estos últimos se debe verificar que estén entregando a una corriente natural sin ocasionar daños al terreno. Si el derecho de vía se construyó en corte se deben examinar los taludes tanto superior como inferior y determinar si la vegetación está colonizando el terreno o por el contrario se presentan fenómenos de erosión; es importante determinar si se encuentra agua libre sobre el derecho de vía o hay nacederos en las inmediaciones. En las zonas de terreno inclinado el recorrido debe hacerse en zig-zag siguiendo los cortacorrientes y evitando dañar la vegetación. No es conveniente avanzar por el medio del derecho de vía, pues el tránsito continuado daña los cortacorrientes e induce la formación de zanjones y cárcavas siguiendo el sendero que se forma. Cuando se observen grietas o hundimientos leves cerca al oleoducto, se debe proceder a colocar estacones alineados sobre el tubo, cuya observación diaria durante 2 ó 3 semanas, permitirá determinar si hay movimiento del terreno; en caso de evidenciarse estos movimientos, hay necesidad de destapar inmediatamente la línea en una longitud que involucre la zona afectada mas 20 m a cada lado y solicitar la asesoría de Especialistas en Geotecnia. Los recorredores de línea deberán presentar un informe de cada recorrido, indicando la necesidad de obras de estabilización o reparación de las existentes, la magnitud de las obras y su urgencia. Con

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS base en los informes se realizará una visita a los puntos donde se requieran obras, por parte de los ingenieros del Mantenimiento y de la Interventoría, quienes harán los arreglos para la iniciación de las labores. 14.5 Procedimiento de reparación Las labores de reparación se deben adelantar inmediatamente después de detectar el daño y se programarán campañas de refuerzo de las diferentes obras de protección durante los períodos secos, de manera que para cuando llegue el invierno el oleoducto se encuentre con todas las obras de protección en perfecto estado. De las obras de protección del derecho de vía, las más vulnerables son los disipadores de energía y los descoles, los cuales hay necesidad de reparar con más frecuencia hasta cuando se logre el equilibrio con el entorno. Los disipadores y descoles deben repararse completando la sección o reconstruyendo el tramo afectado. Los cortacorrientes generalmente se deterioran en la punta, cerca a la entrega al canal lateral o en los sitios de tránsito de peatones o animales y pierden un tramo de sección de aproximadamente 1.0 m de longitud, el cual puede ser recuperado con sacos y estacones o rellenos compactados. En los canales laterales el daño más frecuente es la obstrucción por caida de piedras, tierra o material vegetal, lo cual provoca el desbordamiento y generalmente la rotura con la consecuente erosión del derecho de vía o del talud inferior. Se debe recuperar la forma del terreno y reforzar el área donde se produjo la rotura además del retiro de la obstrucción. El refuerzo puede hacerse con sacos de polipropileno rellenos de suelo-cemento, rellenos compactados y barreras vivas; si se forman cárcavas profundas se requerirá de trinchos transversales de estacones, sacos y eventualmente gaviones. Con frecuencia es bueno proteger los canales contra la erosión con enrocados. Uno de los daños más graves es el hundimiento del borde del Derecho de Vía, el cual hay necesidad de reparar cuanto antes, debido a que éste fenómeno puede progresar y afectar la tubería. La reparación consistirá de un refuerzo del borde con gaviones y la conformación de la masa deslizada mediante terraceos, así como la construcción de zanjas de desecación y filtros si la humedad es alta. Siempre se debe evitar el apozamiento de agua sobre el terreno deslizado. Algunas veces cuando no haya el ancho suficiente para apoyar los gaviones o el deslizamiento es tan profundo que no resulta práctico excavar hasta encontrar terreno firme para apoyar las estructuras de contención, entonces se puede hincar una fila de tubos de 6" de diámetro, a una separación de un metro entre sí; detrás de la fila se colocarán gaviones de 0.5 m. de ancho y relleno compactado, conformando una plataforma que servirá de apoyo a los gaviones de refuerzo. Los tubos una vez hincados deben limpiarse por dentro y llenarlos con mortero. También puede pensarse en varias filas de pilotes cercanamente espaciados. En el distrito Caño Limón-Coveñas se ha trabajado con éxito con equipos portátiles para el hincado de pilotes de madera y metálicos. En ocasiones el borde del derecho de vía, después de ocurrido el hundimiento, queda en material firme, pero erodable; es conveniente protegerlo con una cobertura de malla y mortero. Después de reparado el borde y dado que el derecho de vía queda más angosto hay necesidad de replantear la posición de los cortacorrientes y los canales laterales para evitar que el agua captada en

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS el Derecho de Vía sea entregada sobre el terreno deslizado; se debe construir un descole que entregue a una corriente natural en condiciones seguras. Cuando se presente deslizamiento del talud superior, sobre el derecho de vía, se debe reconstruir a la mayor brevedad el sistema de drenaje (cortacorrientes y canales) y estudiar si es necesario el retiro del material o si puede dejarse sobre el derecho de vía. Generalmente es preferible dejar el material deslizado para evitar la entrada de máquinas y la adecuación de botaderos , caso en el cual se debe extender un poco el material y conformarlo a mano, de manera que se eviten los apozamientos de agua, sellar las grietas y proceder a vegetalizarlo con barreras vivas y empradizado; de acuerdo con las condiciones locales puede haber necesidad de construir una zanja de coronación. En las corrientes naturales es frecuente el ataque a las márgenes con tendencia a averiar las obras de protección o a cambiar de curso, con un alto riesgo de afectar la línea; cuando se observe esta situación, se debe proceder a reconformar el cauce, reforzando la orilla con enrocados o estructuras de gaviones. Cuando el flujo se concentre en un punto sobre el cruce, se presentará una profundización local del cauce que puede alcanzar la tubería con resultados generalmente catastróficos. Se debe evitar esta situación rellenando las depresiones que se formen y manteniendo el cauce suficientemente acorazado y amplio. Cuando no se pueda lograr dicho acorazamiento se debe recurrir a estructuras transversales de gaviones y enrocados que propicien la sedimentación sobre la zona de cruce y fijen el fondo; estas estructuras deberán tener un mantenimiento permanente, remendando las mallas de los gaviones y reconformando los enrocados según lo exija su estado. En los cruces principales se deben mantener en perfecto estado las obras de protección (enrocados, gaviones, muros, etc.) y cuando la corriente ataque la vecindad de ellas es posible que se requiera ampliarlas para aumentar su capacidad de protección. En la zona plana, cuando algún cauce cambie de posición y destape el tubo o lo deje muy superficial, hay necesidad de profundizar la tubería mediante el destapado del tubo en una longitud conveniente a cada lado del área afectada y proceder a excavar bajo el tubo hasta la profundidad deseada. Mientras se realiza la excavación el tubo debe permanecer apoyado con soportes separados a corta distancia (por ejemplo un máximo de 10 m), los cuales pueden ser hechos con polines de madera o sacos rellenos de suelo. El bajado debe realizarse gradualmente con ayuda de trípodes y diferenciales, cuidando de no dañar el recubrimiento. Cuando en las vecindades del oleoducto se detecte profundización de cañadas o formación de cárcavas se pueden acometer obras transversales como las indicadas en la figura 13.60 con las cuales se pretende fijar el fondo y fomentar la retención de sedimentos. Es importante proteger las paredes de la cárcava en las inmediaciones de la obra transversal. En cárcavas y cañadas pequeñas puede ser conveniente construir trinchos. Las labores de revegetalización deben adelantarse de acuerdo con las características del terreno, seleccionando especies de crecimiento rápido, buena capacidad de macollamiento y cobertura y resistentes a las condiciones ambientales de la región.

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García L., Manuel, Ariza C., Mario, Camargo Luis G. y Castillo Gloria Isabel (1983), "Diques para contención de materiales térreos", III Jornadas Geotécnicas, Sociedad Colombiana de Ingenieros, Bogotá.

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TRANSGAS DE OCCIDENTE CURSO DE MANTENIMIENTO GEOTECNICO DE OLEODUCTOS 15. AGRADECIMIENTOS El autor presenta un agradecimiento especial a los directivos, ingenieros y técnicos del Distrito de Oleoductos de la Empresa Colombiana de Petróleos ECOPETROL, cuya confianza, interés y colaboración han permitido el desarrollo de la Geotecnia y los estudios ambientales en el campo de los oleoductos. Hace extensivo su reconocimiento a OCCIDENTAL DE COLOMBIA S.A., SHELL - HOCOL S.A., B.P. EXPLORATION (COLOMBIA) LTD., LASMO OIL LTD. y otras compañias de la Industria Petrolera, que han estimulado ese desarrollo a través de la vinculación profesional y de la ejecución de las obras aqui señaladas. Agradece a sus colaboradores de la firma INGENIERIA Y GEOTECNIA LTDA y en especial a su Gerente el Ingeniero Julio E. Moya Barrios, por haber puesto a su disposición con toda amplitud los recursos de la firma para elaborar el trabajo. Destaca la colaboración de los Ingenieros Javier A. Aponte y Edgar Leonardo Osorio quienes tuvieron a su cargo la preparación de material básico, la organización del texto y la edición final del mismo.

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Curso de Geotecnia de Oleoductos

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