CORRECCIÓN DE TALUDES La excavación de taludes, sobre todo para obras civiles en condiciones topográficas difíciles, como laderas muy pendientes, o en zonas con alta densidad de población, como carreteras en la proximidad de núcleos urbanos; así como aquellas que necesiten un alto factor de seguridad, como excavaciones para entalladuras de los estribos de una presa, deben ser realizadas con colocación de elementos resistentes que mejoren la estabilidad, para un factor de seguridad preestablecido. Igualmente, es recomendable la aplicación de medidas correctoras en aquellas cortas mineras en las que puede peligrar el talud general por problemas de estabilidad local. Las protecciones de taludes, que los independicen de los agentes meteorizantes, ya sean hidrosiembras y hormigones proyectados, son recomendables sobre aquellos taludes construidos en macizos de roca o suelo, erosionable o alterable. En este trabajo se van a explicar las medidas más usuales de corrección de taludes, desde un punto de vista descriptivo, analizando sus ventajas e inconvenientes, sus campos de aplicación y las consideraciones que se han de tener en cuenta en su aplicación. La aplicación de medidas correctoras puede realizarse sobre taludes en construcción, con pendientes más fuertes de las necesarias para su estabilidad, para un factor de seguridad predeterminada, o para estabilizar fenómenos de rotura, en aquellos en que constructivamente sea posible. Por lo tanto hará que valorar diferentes parámetros, ya sean de tipo constructivo o económico para definir las solución ideal. Así, se tiene el caso más claro, de una carretera condicionada por su trazado, en carretera condicionada por su trazado, en la cual la rotura de un talud debe ser solucionada de la forma más segura, constructivamente hablando, sin perjuicio del coste económico que ello suponga. A continuación se analizan de forma somera estos aspectos, teniendo una gran importancia en aquellas obras en que la solución basada en medidas correctoras sea importante.
a) Aspectos constructivos: La excavación de grandes taludes lleva consigo el riesgo de una caída local en zonas en las que, por la dinámica de la construcción, es imposible o muy difícil el acceso para su reparación posterior. Así en el caso de la construcción de taludes carreteros, sobre todo en materiales rocosos, directamente relacionados con los aspectos geológicos que pueden aparecer durante su excavación como plegamientos, fallas, zonas de mayor alterabilidad,
etc., aparte del proyecto general del talud, realizado en base a unos cálculos previos, el seguimiento geológico y geomecánico durante la construcción permitirá establecer zonas de peligro potencial de desprendimientos y su corrección por elementos resistentes, ya sean bulones, muretes, hormigo proyectado, etc., antes de continuar con la excavación a cotas inferiores. Esto requiere de una buena interrelación entre el constructor y el proyectista, dado que la construcción de elementos resistentes lleva consigo una parada de tajo, en cuanto a movimiento de tierras se refiere. En aquellos taludes en que los fenómenos de inestabilidad les han llevado prácticamente a la ruina total, las soluciones de corrección alcanzan mayor dificultad, sobre todo por la magnitud de la obra a realizar. Así, en casos de condicionantes topográficas, por ejemplo en el trazado de una carretera en que es difícil su variación en planta y alzado, el efecto que la rotura general de un talud puede producir únicamente es paliable con movimiento de tierras, ya sea por excavación en el propio deslizamiento, por adoso de una tacón que contenga el movimiento, o por solución intermedia de las dos.
b) Aspectos económicos: Enlazando con el último párrafo anterior, es importante resaltar la influencia de los aspectos económicos en la elección de un sistema y otro de corrección, para un mismo nivel de garantía. Así se tiene el caso de una carretera que discurre en las proximidades de una ladera, en que la disposición de la estratificación es 45° hacia la plataforma, es decir en la cual el talud teóricamente estable sería 1/1, y que por la longitud afectada, 2 Km, y por el exceso de tierras y falta de vertederos, se decide construir con taludes más verticales, reforzados con bulones tensados. Para asegurar su estabilidad se realizan una serie de diseños con taludes 3V/2H (fiura 8.1) y 2V/1H (figura 8.2) para talud de 30 m de altura, en que debido a la disposición de las bermas, a diferentes cotas y anchuras variables, se obtiene una relación para cada solución entre el exceso de tierras para talud teóricamente estable a 45°, sin refuerzo, y los metros de bulón a colocar para diseño definido. A efectos de un análisis económico se pueden llevar sobre una gráfica de los valores antes comentados, siempre por metro lineal de talud y para una altura constante de 30 m. En la figura 8.3 quedan reflejados los seis puntos representativos de seis soluciones. Igualmente se han dibujado las líneas de equilibrio, precio por metro lineal del
bulón/precio por metro cúbico excavado, que dependiendo del tipo de roca y de la forma de arranque tendrá una variación importante.
La solución más económica será aquella que tenga una proximidad mayor a la recta de equilibrio de precios definida.
Otro ejemplo es el de un talud de carretera de grandes dimensiones, en el que apareció una rotura de tipo deformacional con aparición de grietas de tracción y en el que después de un estudio de estabilidad, se previeron diferentes soluciones para su tratamiento. La primera fue la excavación del material, total o parcialmente, con el riesgo de que su eliminación influyera de forma portante en la estabilidad del nuevo talud. Presentaba un elevado coste y no había seguridad de estabilidad total. La segunda (figura8.4) fue la construcción de diferentes muros de gravedad, con soluciones de grandes anclajes en cabeza para evitar el momento de vuelco. La tercera (figura 8.5), muro de gravedad sin anclaje construido de hormigón ciclópeo. Por último se pensó en instrumentar el desmonte para observar su evolución con el tiempo. Dado que se trataba de una rotura de tipo progresivo y con colapsable, se observó, antes de la apertura de la autopista, que el movimiento se había llegado a estabilizar, por lo que se decidió mantener la vigilancia durante la explotación de la carretera, construyéndose zonas de protección al pie como plataformas y muretes de choque para caída de piedras. Lógicamente esta fue la solución más económica.
A. CORRECCION POR MODIFICACION DE LA GEOMETRIA DEL TALUD: Cuando un talud es inestable o su estabilidad resulta precaria, una forma de actuar sobre él es modificando su geometría para obtener una nueva configuración que resulte estable, esta modificación busca obtener al menos uno de los dos efectos siguientes:
Disminuir las fueras que tienden al movimiento de l a masa
Aumentar la resistencia al corte del terreno mediante el incremento de las tensiones normales en zonas convenientes de la superficie de rotura.
Lo primero se consigue reduciendo el volumen de la parte superior del deslizamiento y lo segundo incrementando el volumen en el pie del mismo. (figura 8.6) Las formas de actuar sobre la geometría de un talud para mejorar su estabilidad son las siguientes:
Eliminar la masa inestable o potencialmente inestable. Es una solución drástica que solo se aplica en casos extremos. Se ha de comprobar que la nueva configuración no es inestable.
Descabezamiento.
Construcción de tacones de tierra o escollera.
Construcción de bermas intermedias.
Las tres últimas formas de actuación se explican en los puntos siguientes. El inconveniente fundamental es el elevado coste que presentan. La excavación suele ser cara teniendo en cuenta, sobre todo, la difícil accesibilidad. El transporte del material eliminado y del constructivo del tacón introduce una limitación práctica al empleo de estos métodos.
Descabezamiento:
Consisten en la eliminación de material de la parte superior de la masa potencialmente deslizante, es en dicha zona donde el peso del material contribuye más al deslizamiento y menos a la resistencia al mismo, dado que en la parte superior de la superficie de deslizamiento es donde esta tiene su máxima inclinación. Por ello, la eliminación de relativamente escasas cantidades de material produce aumentos importantes del factor de seguridad. En el ejemplo mostrado en la figura 8.6, un volumen de excavación e del 4,5% de la masa total deslizante produjo un aumento del factor de seguridad de 1 a 1.16. Este método de corrección de taludes es, como se aprecia, efectivo y se aplica fundamentalmente cuando la excavación no presenta dificultades serias que pueden deberse tanto a las características del material como a la accesibilidad a la zona de excavación.
Tacones de tierra o escollera:
La aplicación en el pie de talud de tacones de tierra o escollera puede efectuarse en combinación con el descabezamiento del talud (figura 8.6) o como medida independiente. En el primer caso y dependiendo de las características del material, puede emplearse para el tacón el mismo material de la cabecera del talud, lo que abarata el coste de la operación.
El peso del tacón colocado en el pie del talud se traduce en un aumento de las tensiones normales en la parte baja de la superficie de deslizamiento, lo que aumenta su resistencia. (figura 8.7). Dicho aumento depende del ángulo de rozamiento interno en la parte inferior de la superficie de deslizamiento. Si es elevado, el des lizamiento suele producirse por el pie y es más ventajoso construir el tacón encima del pie del talud (figura 8.8a), pudiéndose estabilizar grandes masas deslizantes mediante pesos relativamente pequeños de tacón. Si el ángulo de rozamiento interno es bajo el deslizamiento suele ser por la base y es también posible colocar el relleno frente al pie del talud. (figura 8.8b) Por otra parte, en cualquier caso el peso propio del tacón supone un aumento del momento estabilizador frente a la rotura. Por último, cuando la línea de rotura se ve forzada a atravesar el propio tacón, este se comporta además como un elemento resistente propiamente dicho. (figura 8.9) Es importante que la base del relleno sea drenante pues en caso contrario su efecto estabilizador puede verse disminuido, especialmente si el relleno se apoya sobre material arcilloso. Puede ser necesario colocar un materia con funciones de filtro entre el relleno drenante y el material de talud. El empleo de membranas geotextiles con este fin está adquiriendo importancia en los últimos años. Se han aplicado con éxito rellenos drenantes en la parte inferior de taludes en movimiento en los que la saturación del suelo es el problema principal. El relleno drenante (generalmente escollera) ha de colocarse a cierta distancia del frente del movimiento, distancia que depende de su velocidad. Al situarse el frente del deslizamiento sobre el relleno (figura 8.10), la acción drenante de este detiene el movimiento. También es una medida efectiva extender un relleno protector con base drenante sobre la superficie de taludes arcillosos (figura 8.11). El estado tensional del material del talud situado debajo del relleno mejor considerablemente. El relleno debe proyectarse como una berma estable por sí misma. En la figura 8.12, por ejemplo, el relleno no debe apoyarse, para su estabilidad, sobre el material adyacente, base de una carretera. Loa tacones y rellenos se construyen frecuentemente con escollera debido a su alto rozamiento interno, que permite taludes muy pendientes, lo que ahorra material y debido también a su gran permeabilidad que garantiza el efecto drenante necesario, aunque
dicho efecto solo es imprescindible en la cara inferior del relleno o tacón. Por otra parte la alta resistencia al deslizamiento de la escollera aumenta la seguridad del talud frente a círculos que atraviesen el tacón. Cuando hay problemas de falta de espacio en el pie del talud es frecuente sostener al relleno mediante un muro. Un tipo de muro muy apropiado para estos casos son los muros de tierra armada. Para rellenos de poca altura se emplean también muros gaviones y muros jaula.
Bermas:
La disposición de bermas intermedias en un talud es una medida que suele decidirse antes de la construcción del talud, en la fase de proyecto, a diferencia de la ejecución de descabezamientos y/o tacones, medidas estas que se adoptan con frecuencia en taludes ya construidos o naturales, cuando se prevén deslizamientos o estos ya han comenzado a producirse. Por otra parte las bermas no solo producen un efecto beneficioso en la estabilidad general del talud, sino que su uso es aconsejable también por otros motivos: facilitan el proceso constructivo y las operaciones de mantenimiento del talud, retienen las caídas de fragmentos de roca, indeseables en todos los casos, y si se dispone en ellas zanjas de drenaje para evacuar las aguas de escorrentía, disminuyen su efecto erosivo y el aumento de las presiones intersticiales. En el caso de taludes mineros, las bermas son estrictamente necesarias para la explotación. Una anchura normal empleada para grandes minas a cielo abierto esta alrededor de los 20 metros. La altura de los taludes de banco suele oscilar para roca entre 10 y 15 metros. La presencia de bermas en taludes mineros da origen a los dos tipos de taludes básicos a analizar: talud de banco y talud global o de corta. El de banco suele oscilar entre 75° y 90°; el de corta entre 10° y 50°.
Las bermas suelen disponerse en taludes en roca especialmente si esta es fácilmente meteorizable y cuando es importante evitar las caídas de fragmentos de roca como es el caso de taludes junto a las vías de transporte. Un esquema tipo de un talud con bermas es el representado en la figura 8.14. El dimensionamiento de la altura de escalón y del ángulo de escalonado ha de hacerse en función de un doble concepto: alturas de escalón grandes y ángulos de escalonado cercanos a 90° permiten, manteniendo constante el ángulo general del talud, dar mayores anchos de berma, lo que aumenta la funcionalidad de estas y, por otra parte, aumentan el riesgo de aparición de tracciones importantes cerca de la cresta del escalón, lo que daría lugar a grietas y desprendimientos. La estabilidad general de un talud con bermas es muy superior a la de un talud continuo e igual altura y con un ángulo
igual al ángulo de escalonado. El sobrecosto en la
construcción suele verse justificado por este aumento de estabilidad. A la hora de elegir entre un talud continuo y un talud con bermas de igual ángulo general, se debe tener en cuenta que este último disminuye los efectos de desprendimientos de roca y permite la evacuación de las aguas superficiales, aparte de consideraciones de tipo constructivo.
B. CORRECCIÓN POR DRENAJE
