ENSAYOS DE LABORATORIO Se han realizado ensayos tanto para la subrasante como para el material extraído de las canteras.
1. EN LA SUB RASANTE Para determinar las características físicas-mecánicas de la subrasante y el terreno natural se investigaron 55 calicatas investigadas (G.050), las profundidades varían entre 1.40 hasta 1.50m., estas fueron ubicadas convenientemente de acuerdo a la NTP 339.162:2001 y siguiendo los lineamientos de los términos de referencia y las Normas Técnicas del ASTM D 420, cubriendo de esta manera la variabilidad del suelo que pudiese existir. Se realizaron con las muestras disturbadas e inalteradas, los ensayos estándares normalizados siguientes: ENSAYOS ESTÁNDAR Estos son los ensayos de laboratorio considerados para el Estudio de Mecánica de Suelos: Granulometría por Tamizado (MTC E 110 y ASTM - D 422) Humedad Natural (MTC E-108 y ASTM - D 2216) Límite Liquido (MTC E 110 y ASTM - D423) Limite Plástico (MTC E 111 y ASTM - D 424) Cantidad de Material Pasante Nº 200 (MTC E 202 y ASTM D-1140) Peso específico Grava (MTC E 206 y ASTM-C-127) Clasificación Clasific ación SUCS (ASTM - D 2487) Clasificación Clasific ación AASHTO (ASTM – D 3282) Proctor Modificado (ASTM – D 1557)
Las normas mencionadas entre paréntesis han sido consideradas para cada ensayo, cumpliendo con lo mencionado por la Tabla 05. A su vez se extrajo la muestra en bolsas de plástico para mantener inalterada la granulometría del suelo en su estado natural al momento del muestreo, tal como indica la Tabla 04 de la norma G.050.
ENSAYOS ESPECIALES Estos ensayos son considerados como Técnicas de Investigación de Campo en los EMS, las cuales son mencionadas en la Tabla 02 de G.050, con los que determinará la capacidad de soporte del terreno de la sub rasante de la estructura del pavimento. La norma menciona las siguientes:
De aquí solo se consideró la realización de calicatas y la prueba de carga o California Baring Ratio CBR (MTC E – 132). Con este ensayo se evalúa la capacidad de soporte de los suelos de la rasante, capas de base y afirmado, mediante una relación entre Peso Unitario – Humedad. Al término del ensayo, se obtuvieron valores de CBR teórico. No se consideró otro tipo de ensayo como el de penetración estándar (SPT), por tener poca profundidad de calicatas (máximo 1.50 m) y por tratarse de suelos en su mayoría gravosos. A partir del ensayo se diseña las capas del Pavimento que soportarán las cargas vehiculares que trasmitirán de manera adecuada los esfuerzos a la Subrasante la cual no debe ser inferior a un valor determinado. El resultado del ensayo de CBR (%) se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos de la sub rasante y los de las capas de los pavimento.
ANALISIS DE LAS PROPIEDADES DEL SUELOS EN LA SUB RASANTE Se han realizado las pruebas de laboratorio en diferentes tramos y accesos viales como se ve en el siguiente cuadro. Sobre la base del Perfil Estratigráfico y de los resultados de ensayos y pruebas de laboratorio, se han caracterizado los suelos de acuerdo a la clasificación de suelos SUCS Y AASHTO de cada tramo de manera siguiente:
TRAMO CARRETERA TOQUEPALA
Calicata
Kilometro
Estrato
KM : 0+000 AL 4+157.55
Espesor
LÍMITES DE ATTERBERG
CLASIFICACION
(%) Cnº
Cn-01
Cn-02
Cn-03
Cn-04
Cn-05
Cn-06
Cn-07
Cn-08
Cn-09
Cn-10
Cn-11
Cn-12
Km
0+040
0+300
0+600
0+900
1+200
1+420
1+720
2+020
2+300
2+620
2+980
3+480
E
m
E-1
0.30
E-2
1.20
E-1
0.3
E-2
LL
CBR
SUELOS
LP
IP
SUCS
AASHTO
29.51
23.82
5.69
GM-GC
23.64
16.41
7.23
GW-GC
A-2-4 (0)
*38.5
22.61
18.51
4.1
GM-GC
A-1-b (0)
*38.5
1.2
NP
NP
NP
GW-GM
A-1-a (0)
78.5
E-1
0.3
30.92
16.68
14.24
GC
A-2-6 (0)
*25
E-2
1.2
NP
NP
NP
SP-SM
A-1-a (0)
*31
E-1
0.3
29.88
23.25
6.63
GM-GC
A-2-4 (0)
*32.5
E-2
1.2
27.43
19.49
7.94
SC
A-2-4 (0)
*22.5
E-1
0.2
30.53
16.41
14.12
SC
A-2-6 (0)
30.1
E-2
1.3
25.59
NP
NP
SW-SM
A-1-a (0)
*38.5
E-1
0.3
29.66
23.00
6.66
GM-GC
A-2-4 (0)
*32.5
E-2
1.2
NP
NP
NP
GM
A-1-a (0)
71.9
E-1
0.1
30.92
21.84
9.08
GC
A-2-4 (0)
*32.5
E-2
0.1
30.9
16.61
14.29
GC
A-2-6 (0)
25
E-3
1.3
23.49
NP
NP
SW-SM
A-1-a (0)
57.8
E-1
0.18
36.69
22.19
14.5
GC
A-2-6 (0)
*25
E-2
0.12
31.41
18.07
13.33
GC
A-2-6 (0)
*32.5
E-3
1.2
23.49
NP
NP
SW-SM
A-1-a (0)
39.1
E-1
0.2
30.63
22.02
8.61
GC
A-2-4 (0)
*23
E-2
1.3
24.69
NP
NP
GP-GM
A-1-a (0)
78.5
E-1
0.15
33.69
23.5
10.19
GC
A-4 (0)
*23
E-2
1.35
23.79
NP
NP
GP-GM
A-1-a (0)
*58.5
E-1
0.15
NP
NP
NP
GP-GM
A-1-a (0)
*78.5
E-2
1.35
NP
NP
NP
GW-GM
A-1-a (0)
*78.5
E-1
0.30
NP
NP
10.19
GM
A-4 (0)
*23
E-2
1.20
NP
NP
NP
GP
A-1-a (0)
58.5
A-1-b (0)
(%) *23.3
SECTORIZACION Y EVALUACION DE LA SUB RASANTE CON VALORES DE CBR Para efectos de diseño de la capa de afirmado se definen sectores homogéneos, a lo largo de cada tramo, donde las características del material de sub rasante se identifican como uniforme. Dicha uniformidad y sectorización se estableció sobre la base del estudio de mecánica de suelos y ensayos de laboratorio de CBR, de tal manera de incluir directamente el suelo representativo que soportara el paquete estructural del futuro pavimento. Los CBR, que se han realizado en esta fase, se han calculado teniendo en cuenta los suelos compactados a humedad óptima
CATEGORIA DE LA SUB RASANTE CATEGORIA
CLASIFICACION
% DE CBR
SO
MUY POBRE
<3%
S1
POBRE
3 – 5 %
S2
REGULAR
6 – 10 %
S3
BUENA
11 – 19 %
S4
MUY BUENA
> 20 %
TRAMO CARRETERA TOQUEPALA CBR DE DISEÑO
CATEGORIA SUB RASANTE
CLASIFICACION SUB RASANTE
0+00 a 0+300
38.5
S4
MUY BUENA
0+300 a 0+600
31
S4
MUY BUENA
0+600 a 0+900
24
S4
BUENA
0+900 a 1+200
22.5
S4
BUENA
1+200 a 1+420
38.5
S4
MUY BUENA
1+420 a 1+720
57.8
S4
MUY BUENA
1+720 a 2+020
39.1
S4
MUY BUENA
2+020 a 2+300
23
S4
BUENA
2+300 a 2+620
58.5
S4
MUY BUENA
2+620 a 2+980
57.4
S4
MUY BUENA
2.980 a 4+157.55
70.5
S4
MUY BUENA
PROGRESIVA
Las siguientes Tablas dan clasificaciones típicas :
CLASIFICACION DE SUELOS PARA USO EN PAVIMENTOS
Sistema de Clasificación Suelos SUCS AASHTO
CBR (%)
Clasificación General
Usos
0.0 – 3.0
Muy pobre
--
OH, CH, MH, OL
A-5, A-6, A-7
3.0 – 7.0
Pobre a regular
--
OH, CH, MH, OL
A-4, A-5, A-6, A-7
7.0 – 20.0
Regular
Sub rasante
OL, CL, ML, SC, SM, SP
A-2, A-4, A-6, A-7
GM, GC, SW, SM, SP, GP
A-1-a, A-2-5, A-3, A-26
GW, GM
A-1-a, A-2-4, A-3
20.0 – 50.0
Bueno
> 50.0
Excelente
Sub Base, Base Base
