1. ESTUDIO DE SUELOS Y CANTERAS
1.1 ESTU ESTUDI DIO O DE SUEL SUELOS OS 1.1.1 GENERALIDADES 1.1. 1.1.11 OBJE OBJET TIVOS IVOS 1.1. 1.1.1. 1.11.1
Obje Objeti tivo vo Gen Gener eral al
Los trabajos de mecánica de suelos se han desarrollado con la fina finalilida dad d de inve investi stiga garr las las cara caract cter erís ístitica cass del del suel suelo o y los los diferentes estratos que existen los cuales permitirán establecer criterios para la construcción construcción de la vía. vía. El presente estudio de Mecánica de uelos! tiene por objeto reali"ar una investigación del suelo de fundación de la carretera central Margen #erecha$ %uancayo $ &auja. 1.1. 1.1.1. 1.1. 1.
Obje Objeti tivo vo!! e!"e e!"e#$ #$%i %i#o #o!!
Los trabajos de campo se orientaron a explorar el sub suelo mediante la ejecución de calicatas distribuidas estrat'gicamente a lo largo de la vía. e complementó la exploración del cual se obtuvieron materiales del suelo de fundación. (ara cada etapa de exploración! se obtuvieron muestras disturbadas! las mismas que fueron remitidas al laboratorio especiali"ado. Los trabajos trabajos en el laboratori laboratorio o se orientara orientaran n a determin determinar ar las características físicas y mecánicas de los suelos obtenidos del mues muestr treo eo!! las las que que serv servir irán án de base base para para dete determ rmin inar ar las las cara caract cter erís ístitica cass de dise dise)o )o.. *demá demáss se real reali" i"ar aran an ensa ensayo yoss químicos en muestras seleccionadas! con el fin de determinar la agresividad agresividad de los suelos a los elementos estructurales. El programa seguido para este fin es el siguiente+ • • • • • •
1.1.1. 1.1 .1.
,econocimiento de campo. Ejecución de -alicatas. oma de muestras #isturbadas. Ejecución de Ensayos de Laboratorio. Evaluación de los rabajos de -ampo y Laboratorio. (erfiles Estratigráficos. Estratigráficos.
LOCA LOCALI LI&A &ACIO CION N Y DESC DESCRI' RI'CI CION ON DEL DEL 'ROY 'ROYEC ECTO TO
1.1.1..1
Lo#ali(a#i)n *el "ro+e#to
El (royecto está locali"ado en la "ona -entro del departamento de &unin+ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦
-arretera ramo /ilometraje #epartamento (rovincia #istrito *ltitud
+ -entral $ %uancayo $ &auja + Margen #erecha $ %uancayo $ icaya. + /m. 00100 $ /m. 231405.67 + &unin + %uancayo + %uancayo $ &auja + 5570 msnm $ 5270 msnm
8eográficamente está locali"ado seg9n los planos del área entre las -oordenadas :M (*#74+ 1.1.1.. Cli,a La carretera en estudio presenta un clima típico de la faja de sierra y varia de acuerdo a la altitud y la geomorfología del lugar presentando una temperatura promedio anual de 65; - con presencia de humedad relativa en la noche presentando un suelo residual en las pendientes moderadas. La "ona en estudio presenta un r'gimen pluvial muy irregular por encontrarse en el comien"o de la -ordillera
Lo#ali(a#ion Geo-r%i#a *el 'ro+e#to
La carretera -entral Margen #erecha$ %uancayo $ &auja! se encuentra ubicado entre las provincias de %uancayo! -oncepción y &auja abarcando los distritos de %uaripampa! Muquiyauyo! Leonor
La ?re)a@. 1.1.1../ Cara#ter$!ti#a! Geo,0tri#a! *e la V$a *ncho de cal"ada+ *ncho de bermas a cada lado+ (endiente máxima+
*ncho de cuneta+ *ltura de cuneta+ (eralte máximo+ Máximo sobreancho+ ?ombeo de la cal"ada+ Aelocidad directri"+ ,adio mínimo+ obreancho de compactación+
1.1.1..2
A##e!o a la (ona *e e!t3*io
Los accesos a la "ona de estudio! es a trav's de la ruta terrestre vía asfaltada+ &auja $ %uancayo! con longitud aproximada de 23 /m.! y tiempo de viaje de 6 horas -oncepción Bpuente >Las ?alsas@C D La %uaycha! con longitud aproximada de 67/m.! y tiempo de viaje de 0.7 horas 1.1.1.4
ESTUDIO DE SUELOS DE LA V5A
1.1.1.4.1
Eval3a#i)n *el S3elo
Los trabajos para evaluar la estructura del suelo y de los materiales de subrasante se han reali"ado mediante un tipo de toma de muestra+ ensayos destructivos del tipo calicatas. 1.1.1.4.
Trabajo! *e Ca,"o
La calicata se reali"ó manualmente con pala y pico a un costado de la carretera central a nivel de la rasante! hasta una profundidad de 6.70 m. e extrajeron muestras de cada estrato de las calicatas para su evaluación en laboratorio. -on los resultados obtenidos de los análisis en laboratorio! se determinó el perfil estratigráfico de la -arretera. 1.1.1.4.4
'er%il E!trati-r%i#o
La elaboración del perfil estratigráfico requiere de una clasificación de materiales que se obtiene mediante análisis y ensayos en laboratorio sobre las muestras extraídas en el campo. La interpretación de los resultados obtenidos ha permitido clasificar los suelos! definir los hori"ontes de material homog'neo y establecer la estratigrafía.
1.1.1.4./
Trabajo *e Laboratorio
Los trabajos de laboratorio permitieron evaluar las propiedades de los suelos mediante ensayos físicos mecánicos y químicos. Las muestras disturbadas de suelo! provenientes de cada una de las exploraciones! fueron sometidas a ensayo de acuerdo a las recomendaciones de la *merican ociety of esting and Materials B*MC. El Ane6o al in%or,e se presenta los resultados de los ensayos a los que fueron sometidas las muestras de suelos. Las muestras se anali"aron en el Laboratorio de uelos de la :niversidad -ontinental. El C3a*ro 7En!a+o! *e 8e#ni#a *e S3elo!9 presenta los diferentes ensayos reali"ados! describiendo el propósito de cada uno. ENSAYOS DE MECÁNICA DE SUELOS NOMBRE DEL ENSAYO
Límite Líquido Límite #l$stico 'ndice #l$stico )n$lisis *!anulom+t!ico Com&actación #!octo! odificado C7
NORMA AASHTO
NORMA ASTM
TAMAÑO DE MUESTRA
T89
D4318
2.5 kg
T9%
D4318
2.5 kg
T9%
D4318
2.5 kg
T88
D422
1 kg
Dise-o de /s&eso!es
T18%
D1550
45 g.
Dise-o de /s&eso!es
T193
D1883
45 kg
USO
n ó i c a c i f i s a l C
1.1.1.4.2 •
PROPÓSITO DEL ENSAYO
alla! el contenido de agua ent!e los estados Líquido " #l$stico alla! el contenido de agua ent!e los estados &l$stico " semi sólido alla! el !ango de contenido de agua &o! encima del cual( el suelo est$ en un estado &l$stico #a!a dete!mina! la dist!i,ución del tama-o de &a!tículas del suelo Dete!mina la !elación ent!e el Contenido de )gua " #eso nita!io de los uelos Cu!a de Com&actación6 Dete!mina! la ca&acidad de ca!ga. #e!mite infe!i! el módulo !esiliente
'ro"ie*a*e! :$!i#a!
Anli!i! Gran3lo,0tri#o "or ta,i(a*o ;AST8 D N?/@ /./ Arena N?/ > N?@ 44. :ino! N?@ 1.F
•
•
Li,ite L$3i*o ;AST8 D
Cla!i%i#a#i)n *e S3elo! "or el 80to*o SUCS + "or el 80to*o AASKTO. Los diferentes tipos de suelos son definidos por el tama)o de las partículas. on frecuentemente encontrados en combinación de dos o más tipos de suelos diferentes! como por ejemplo+ arenas! gravas! limo! arcillas y limo arcilloso! etc. La determinación del rango de tama)o de las partículas BgradaciónC es seg9n la estabilidad del tipo de suelo. La clasificación de suelos cohesivos implica dos tipos de ensayos para la determinación de los límites de consistencia. :no de los más usuales sistemas de clasificación de suelos es el istema :nificado de -lasificación de uelos B:-C! el cual clasifica al suelo en 67 grupos identificados por nombre y por t'rminos simbólicos. El sistema de clasificación para -onstrucción de -arreteras **%
1.1.1.4.H
'ro"ie*a*e! %$!i#a! ,e#ni#a!
Los ensayos para definir las propiedades mecánicas! permiten determinar la resistencia de los suelos o comportamiento frente a las solicitaciones de cargas. •
En!a+o *e 'ro#tor 8o*i%i#a*o ;AST8 D<122=
El ensayo de (roctor se efect9a para determinar un óptimo contenido de humedad! para la cual se consigue la máxima densidad seca del suelo con una compactación determinada. -on este procedimiento de compactación se estudia la influencia que ejerce en el proceso el contenido inicial de agua del suelo! encontrando que tal valor es de fundamental importancia en la compactación lograda. #e acuerdo al formato adjunto y a las 5 muestras escogidas se destaca los siguientes resultados+ Den!i*a* ,6i,a ;-r#,4=@ 1.F41. K3,e*a* )"ti,a ;=@ 11.F.
•
Cali%ornia Bearin- Ratio > CBR ;AST8 D<14=
El Indice de -alifornia B-?,C es una medida de la resistencia al esfuer"o cortante de un suelo! bajo condiciones de densidad y humedad! cuidadosamente controladas. El -?, considerado para el proyecto! es el valor que se obtiene para una profundidad de 0.6 pulgadas. -omo el -?, de un agregado varía de acuerdo a su grado de compactación y el contenido de humedad! se debe repetir cuidadosamente en el laboratorio las condiciones del campo! por lo que se requiere un control minucioso. * menos que sea seguro que el suelo no acumulará humedad despu's de la construcción! los ensayos -?, se llevan a cabo sobre muestras saturadas. #e acuerdo al formato adjunto y a las 5 muestras escogidas se destaca los siguientes resultados+ CBR al 1 *e 8DS ;=@.H CBR al F2 *e 8DS ;[email protected]/ 1.1.1.4.
E!trati-ra%$a
-on la información integrada! tanto de campo como de laboratorio! se ha establecido los hori"ontes de materiales que se encuentran a lo largo del eje de la vía. -ada exploración generó la descripción de campo de los suelos por debajo del
nivel de rodadura. -on los resultados de laboratorio se ha establecido t'cnicamente los tipos de suelos y con la ayuda de programas gráficos se ha generado los estratos! con una probabilidad de ocurrencia acorde con los espaciamientos de las exploraciones. 'ER:IL ESTRATIGRA:ICO DEL DISTRITO DE SICAYA S3b Ra!ante.< La ub ,asante Bterreno natural o rellenoC! denominado tambi'n terreno de fundación tiene características diferentes para cada sección o sub tramo evaluado! los suelos componentes son granulares! predominando los suelos gravosos 8M! 8-! y 8( con porcentaje significativo de arenas limosas (! H! M y - . eg9n el (erfil Estratigráfico! los suelos de ub ,asante se componen de la siguiente manera+ *renas+ (! H! M y -! predominando las arenas limosas 8ravas+ 8M! 8-! y 8(! predominando las gravas limosas inos+ ML y -L! predominando las *rcillas ,oca en estado+ meteori"ación! fracturación otal+
J55.GK J2.2K J6G.FK J 0K 600K
Los suelos finos B-LC y BMLC son suelos que tienen capacidad de soporte bajos que se han encontrado en porcentaje no significativo. #e acuerdo a los resultados obtenidos el suelo seg9n **%< presenta una calidad excelente a buena! siendo un suelo bien graduado y seg9n :- el suelo de icaya presentaría un comportamiento mecánico bueno a excelente y que la consistencia del suelo en el límite liquido será limo y en el límite plástico será arena de acuerdo a los resultados obtenidos. 1. ESTUDIO DE CANTERAS 1..1 ESTUDIO DE CANTERAS -on la finalidad de establecer los vol9menes necesarios de materiales adecuados que satisfagan las demandas de construcción del proyecto en mención en la calidad y cantidad requerida! se han efectuando una investigación del material de pr'stamo que se colocará en los rellenos y que influirá de manera notoria en el comportamiento del pavimento esto corresponderá a la cantera del distrito de (illcomayo. La calidad del material de pr'stamo para determinar las características físicas! químicas y mecánicas de los materiales de cantera se efectuarán de acuerdo al Manual de Ensayos de Materiales para -arreteras del MBEMD3000C y serán de acuerdo al uso propuestos! se han verificado mediante la siguiente serie de ensayos de Laboratorio.
odos los resultados de los ensayos estándar están adjuntados en los formatos correspondientes+ Ensayos Estándar+ Anli!i! Gran3lo,0tri#o "or ta,i(a*o e tienen los siguientes resultados seg9n formatos adjuntos+ • • •
Grava 9 > N?/@F2. Arena N?/ > N?@4H :ino! N?@
Conteni*o *e 3,e*a* e tienen los siguientes resultados seg9n formatos adjuntos+ •
K3,e*a* [email protected]
L$,ite! *e Atterber- ;8aterial 3e "a!a la 8alla NM / + 8alla NM = e tienen los siguientes resultados seg9n formatos adjuntos+ Li,ite L$3i*o;LL=@4.H • Li,ite 'l!ti#o;L'=@1/. •
Cla!i%i#a#i)n *e S3elo! "or lo! 80to*o! SUCS + AASKTO (roctor Modificado • -alifornia ?earing ,atio B-?,C • Abra!i)n el "or#entaje *e *e!-a!te "ara el ,aterial *e "r0!ta,o e! *e 42. •
CANTERA 7'il#o,a+o9 De!#ri"#i)n Ubi#a#i)n A##e!o rea 'oten#ia 'ie*ra 49
e trata de un depósito de material de río! predominio de canto rodado En el /m. 5F140 de la -arretera -entral Margen derecha %uancayoD&auja * 70 m. Lado derecho de la -arretera -entral Margen derecha %uancayoD&auja 70!G7F m3. 60F!5F m5. 3K D 2K.
U!o ?ase 8ranular riturada ub ?ase 8ranular ,elleno
Ren*i,iento FG 7 600
Trata,iento Narandeado! riturado y Me"clado. Narandeado Oatural
-oncreto de -emento (ortland
FG
Me"cla *sfáltica en -aliente
FG
'erio*o *e Utili(a#i)n E6"lota#i)n 'ro"ie*a*
Narandeado! riturado para concreto Pc. Q 360 /gRcmS! y Me"clado. Narandeado! riturado y Me"clado.
odo el a)o Equipo convencional.
Los ensayos de laboratorio de las canteras se muestran en los anexos.
