informe VISITA DE CAMPO CARRETERA SAN JUAN CHOROPOMAPA LA ASUNCIÓN

INGENIERIA HIDRAULICA

DRENAJE DE CARRETERAS Y AEROPUERTOS

VISITA DE CAMPO RECORRIDO RECORRIDO SAN JUAN-CHOROPAMPA-LA ASUNCIÓN ASUNCIÓN RESUMEN

Se realizó la visita de campo de la carretera hacia la costa, comprendiendo la ruta San Juan-Choropampa (la cual es via pavimentada) y choropompa-La Asunción (trocha carrosable) en la cual se identificó identificó los parámetros parámetros correspondientes correspondientes para el diseño de sistemas de drenaje de carreteras. Se logró realizar medidas de los aliviaderos, alcantarillas, vados, badenes, puentes y pontones. Se analizó también el diseño y el funcionamiento hidráulico. De la evaluación se observó que las obras de drenaje carecen de mantenimiento ya que presenta sedimentos en la entrada y erosión en la salida. Se identificó la morfología y la cobertura vegetal vegetal de la zona bastante variable. INTRODUCCIÓN La falta de drenajes o mal dimensionado viene siendo un problema en la actualidad tanto para los transeúntes como para las entidades públicas que se encargan del mantenimiento. El mantenimiento está orientada a no dejar que ningún tramo vuelva a ser rehabilitado, se trata de aprovechar la capacidad remanente del sistema si stema de drenaje, y sobre esta estructura existente, aplicando cualquier otro tratamiento que sea el más rentable en el tiempo. El drenaje es la herramienta para controlar la influencia negativa del agua en las carreteras. Cuando el agua se infiltra hasta la base de una carretera se presentan agrietamientos y fenómenos de bombeo causados por las presiones hidráulicas que se generan al pasar los vehículos. La inexistencia o la ineficiencia de obras de drenaje traen como consecuencia el deterioro e inestabilidad de los terraplenes y la erosión de los taludes, que se manifiestan en asentamientos y deslizamientos. 1. OBEJETIVOS    

observar las ubicaciones de badenes, pontones, aliviaderos, alcantarillas, contracunetas, puentes, puentes, etc. A lo largo de la carretera. carretera. Verificar el mantenimiento de las obras de arte. Conocer el tipo de aliviaderos, alcantarillas, etc. utilizadas en la construcción de la carretera. Reforzar los conocimientos adquiridos en clase mediante la práctica.

INFORME SOBRE OBRAS DE DRENAJE

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2. METODO Y MATERIALES Esta práctica se realizó mediante una visita guiada por el docente en la carretera San Juan-Choropampa-La asunción, en donde se pudo observar de manera directa las cunetas, aliviaderos, alcantarillas, badenes, puentes y pontones, la morfología de la zona y la cobertura vegetal. 3. UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO

El esquema muestra la ruta de la zona de estudio en la carretera hacia la costa


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4. MARCO TEORICO 4.1 EL DRENAJE LONGITUDINAL. Es aquel que tiene por objeto captar los escurrimientos para evitar que lleguen a la calzada o permanezcan en ella, quedan comprendidos en este tipo: las cunetas, contra cunetas, y canales de encauzamiento. a) Cunetas

Se refiere a la zanja lateral paralela al eje de la carretera o del camino construido entre el borde de la calzada y el pie del talud. Su sección transversal es variable según sea la sección del diseño. Siendo común la de forma triangular. También se pueden construir de forma trapezoidal y cuadrada. La forma triangular es preferible porque facilita su limpieza por medios mecánicos. El área hidráulica de la cuneta debe estar en el rango 0.18 – 0.20 m2 y las dimensiones recomendadas, según el tipo de cuneta, son las que aparecen en la siguiente ilustración.

Cunetas de Concreto. Se construirán vaciadas en el sitio o donde se muestre en los planos y de acuerdo con el diseño que aparece en ellos o en donde lo indique el Interventor. Se conformará la subrasante excavando o llenando hasta la cota indicada para cumplir con la pendiente, dimensiones y diseño señalados en el plano. Todo el material inadecuado de la subrasante a criterio del Interventor, será retirado para sustituirse por otro apropiado. La subrasante se compactará y completará con un acabado fino y firme en la superficie, para recibir un lecho de material filtrante de 10 cm. de espesor, si así se indica en los diseños o lo solicita el Interventor. La subrasante será convenientemente humedecida y apisonada por métodos manuales o mecánicos hasta que quede firme antes de vaciar el INFORME SOBRE OBRAS DE DRENAJE

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concreto o colocar los prefabricados. Las formaletas garantizarán caras uniformes, compactas, rectas y lisas en la superficie de concreto y se colocarán siguiendo los alineamientos y pendientes de acuerdo con las dimensiones requeridas, para garantizar un drenaje efectivo. El vaciado se hará en módulos, máximo de 3 m de longitud, y en forma alternada, a criterio del Interventor, se podrán dejar juntas de dilatación cada 6 m, en el caso de vaciados a mayores longitudes, las cuales serán rellenadas posteriormente con un material apropiado para su funcionamiento. Las juntas de dilatación deben construirse formando ángulo recto con el eje longitudinal. El Interventor exigirá al Contratista la demolición y nueva ejecución de las cunetas cuyo alineamiento no sea regular, o se hayan construido con bloques defectuosos. Las juntas entre bloques prefabricados paralelos a la pendiente se pegarán con un mortero de cemento-arena de proporción 1 a 3 en peso y las juntas normales a la pendiente se dejarán al tope y sin pega. Las aguas lluvias no podrán correr por las cunetas más de 80 m y la Entidad local en concordancia con La Entidad determinarán el número y sitio de colocación de las cajas pluviales. b)

Requerimientos de Construcción

Acondicionamiento de la cuneta en tierra El Contratista deberá acondicionar la cuneta en tierra, de acuerdo con las secciones, pendientes transversales y cotas indicadas en los planos o establecidas por el Supervisor. Se deberá tener en consideración los residuos que generen la sobras de excavación y depositar los excedentes en lugares de disposición final. Se debe proteger la excavación contra derrumbes que puedan desestabilizar los taludes y laderas naturales, provocar la caída de material de ladera abajo, afectando la salud del hombre y ocasionar impactos ambientales al medio ambiente. Colocación de Encofrados Acondicionadas las cunetas en tierra, el Contratista instalará los encofrados de manera de garantizar que las cunetas queden construidas con las secciones y espesores señalados en los planos u ordenados por el Supervisor. Durante la instalación del encofrado, se tendrá cuidado de no contaminar fuentes de agua cercanas, suelos y de retirar los excedentes y depositarlos en los lugares de disposición final para este tipo de residuos.


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Para las labores de encofrado se utilizaran madera, aserradas, de acuerdo a las dimensiones indicadas en los planos. Elaboración del concreto Durante el traslado de los materiales, se tendrá cuidado en que no emitan partículas a la atmósfera, humedeciendo el material y cubriéndolo con una lona. En la mezcla del concreto tendrá cuidado de no contaminar el entorno (fuentes de agua, humedales, suelo, flora, etc.). Construcción de la cuneta Previo el retiro de cualquier materia extraña o suelta que se encuentre sobre la superficie de la cuneta en tierra, se procederá a colocar el concreto comenzando por el extremo inferior de la cuneta y avanzando en sentido ascendente de la misma y verificando que su espesor sea, como mínimo, el señalado en los planos. Durante la construcción, se deberán dejar juntas a los intervalos y con la abertura que indiquen los planos u ordene el Supervisor. Sus bordes serán verticales y normales al alineamiento de la cuneta. 4.2 DRENAJE TRANSVERSAL a) Alcantarillas

Son ductos que permiten el paso del agua de un lado a otro de la vía. Las alcantarillas deben clasificarse principalmente desde el punto de vista de su ubicación, capacidad (diseño hidráulico) y resistencia (diseño estructural). Se requiere la ayuda de personal calificado para escoger debidamente la alcantarilla de acuerdo con los factores mencionados. Las alcantarillas pueden tener forma circular, rectangular o elíptica. Las alcantarillas pueden prefabricarse o construirse en el sitio, a criterio del encargado. Por lo general, aquellas construidas en el sitio tienen forma cuadrada o rectangular, mientras que las prefabricadas son circulares o elípticas. A menudo se construyen pasos de dos o tres ductos en forma cuadrada o rectangular una al lado de la otra, o “baterías de tubos” unos al

lado de los otros. Las alcantarillas de sección cuadrada o rectangular se fabrican de concreto armado, las de forma circular se hacen con tubos de concreto o de acero corrugado. Las secciones elípticas se fabrican, por lo general, con planchas de hierro corrugado y las recomendaciones técnicas son las siguientes: INFORME SOBRE OBRAS DE DRENAJE

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· Diámetro mínimo 30”

· Pendiente tubería 2 a 3 %, pudiendo aumentar según topografía del terreno · Compactar primero los lados sin tocar el tubo · La compactación sobre el tubo se debe hacer una vez que este tenga una capa de 20 cm. sobre su corona. Tipos de alcantarilla 

El tipo más antiguo de alcantarilla tenía efectivamente forma de puentecito: sobre dos muros de ladrillo, se sujetaba una bóveda de cañón también de ladrillo. En la parte inferior se formaba un canal que, cuando la alcantarilla era de tamaño pequeño, iba de pared a pared y cuando era de mayor tamaño, dejaba unos pasos en uno o en los dos lados del canal. En cualquier caso, el tamaño más pequeño de la alcantarilla, permitía el paso de una persona, aunque fuera necesario adoptar posturas incómodas para trabajar. Cuando en vez de una bóveda se cubría con una losa de piedra o de hormigón (generalmente en tamaños pequeños) tomaba el nombre de atarjea, nombre que actualmente se da también a otros tipos de conducciones.

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Ahora se hacen generalmente con conductos prefabricados de hormigón, con diferentes tipos de sección transversal. Sección circular, para pequeños caudales. Sección ovoide, para caudales medianos. Para caudales grandes pueden utilizarse secciones con la forma de la vieja alcantarilla, aunque a veces en vez de abovedada, tienen la parte superior adintelada. En su parte inferior, tiene un canal semejante al descrito anteriormente. Las alcantarillas forman una red, el alcantarillado, que va reuniendo las aguas usadas mediante ramales, hacia grandes conducciones que se llaman colectores.

b) Aliviaderos o vertedero hidráulico

El vertedero o aliviadero es una estructura hidráulica destinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales. Existen diversos tipos según el uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.


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Los vertederos son muy utilizados en ríos para mantener el nivel vertical del agua y ser aprovechado como lagos, zona de navegación y de esparcimiento. Los molinos hidráulicos suelen usar aliviaderos para subir este nivel y aprovechar el salto para mover las turbinas. Los aliviaderos son muy útiles para retirar cualquier desperdicio que esté flotando o como lugar de paso del río. TUBERÍA METÁLICA CORRUGADA (TMC): Se denomina así a las tuberías formadas por planchas de acero corrugado galvanizado, unidas con pernos. Esta tubería es un producto de gran resistencia con costuras empernadas que confieren mayor capacidad estructural, formando una tubería hermética, de fácil armado; su sección puede ser circular, elíptica, abovedada o de arco; en el caso del presente proyecto serán únicamente circulares.

Los materiales para la instalación de tubería corrugada deben satisfacer los siguientes requerimientos: (a) Tubos conformados estructuralmente de planchas o láminas corrugadas de acero galvanizado en caliente Para los tubos, circulares y/o abovedados y sus accesorios (pernos y tuercas) entre el rango de doscientos milímetros (200 mm.) y un metro ochenta y tres (1.83 m.) de diámetro se seguirá la especificación AASHTO M-36. Las planchas o láminas deberán cumplir con los requisitos establecidos en la especificación ASTM A-444. Los pernos deberán cumplir con la especificación ASTM A- 307, A-449 y las tuercas con la especificación ASTM A-563. (b) Estructuras conformadas por planchas o láminas corrugadas de acero galvanizado en caliente Para las estructuras y sus accesorios (pernos y tuercas) de más de un metro ochenta y tres (1.83 m.) de diámetro o luz las planchas o láminas deberán cumplir con los requisitos establecidos en la especificación ASTM A-569 y AASHTO M-167 y pernos con la especificación ASTM A-563 Grado C. El galvanizado de las planchas o láminas deberá cumplir con los requisitos establecidos en la especificación ASTM A-123 ó ASTM A-444, y para pernos y tuercas con la especificación ASTM A-153 ó AASHTO M-232. El corrugado, perforado y formación de las planchas deberán ser de acuerdo a AASHTO M-36. METODO DE CONSTRUCCIÓN Preparación del terreno base Cuando el fondo de la alcantarilla se haya proyectado a una altura aproximadamente igual o, eventualmente, mayor a la del terreno natural, éste se deberá limpiar, excavar, rellenar, conformar y compactar, de acuerdo con lo especificado; de manera que la superficie compactada quede ciento cincuenta milímetros (150 mm) o en el espesor indicado en los planos de proyecto, de tal manera que quede por debajo de las cotas proyectadas del fondo exterior de la alcantarilla.


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El material utilizado en el relleno deberá clasificar como corona de Terraplén, según la Tabla de Requisitos de los Materiales de la especificación TERRAPLEN, y su compactación deberá ser, como mínimo, el noventa y cinco por ciento (95%) de la máxima obtenida en el ensayo modificado de compactación (norma de ensayo MTC E 115). Cuando la tubería se vaya a colocar en una zanja excavada, ésta deberá tener caras verticales, cada una de las cuales deberá quedar a una distancia suficiente del lado exterior de la alcantarilla, que permita la construcción del solado en el ancho mencionado en la Tabla de Requisitos de resistencia al aplastamiento y absorción o el indicado por el Supervisor. El fondo de la zanja deberá ser excavado a una profundidad de no menos de ciento cincuenta milímetros (150 mm) o en el espesor que indique los planos de Proyecto de tal manera que quede por debajo de las cotas especificadas del fondo de la alcantarilla.

Dicha excavación se realizará conforme se indica en la sección de movimiento de tierras, previo el desmonte y limpieza requeridos. Cuando una corriente de agua impida la ejecución de los trabajos, el Contratista deberá desviarla hasta cuando se pueda conducir a través de la alcantarilla. Cuando exista la necesidad de desviar un curso natural, el contratista deberá previamente solicitar el respectivo permiso al Ministerio de Transportes y Comunicaciones. No se permitirá el vadeo frecuente de arroyos con equipos de construcción, debiéndose utilizar puentes u otras estructuras donde se prevea un número apreciable de paso del agua. Solado El solado se construirá con material de Sub-base granular, en el ancho indicado en la sección anterior. Sobre el terreno natural o el relleno preparado se colocará una capa o solado de material granular, que cumplan con las características de material para Sub base, de ciento cincuenta milímetros (150 mm) de espesor compactado, y un ancho igual al diámetro exterior de la tubería más seiscientos milímetros (600 mm). La INFORME SOBRE OBRAS DE DRENAJE

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superficie acabada de dicha capa deberá coincidir con las cotas especificadas del fondo exterior de la alcantarilla y su compactación mínima será la que se especifica para la corona del Terraplén, según la especificación TERRAPLEN, referente a Aceptación de los Trabajos, Compactación. Instalación de la alcantarilla La alcantarilla TMC, corrugado y las estructuras de planchas deberán ser ensambladas de acuerdo con las instrucciones del fabricante. La alcantarilla se colocará sobre el lecho de material granular, conformado y compactado, principiando en el extremo de aguas abajo, cuidando que las pestañas exteriores circunferenciales y las longitudinales de los costados se coloquen frente a la dirección aguas arriba. Cuando los planos, o el Supervisor indiquen apuntalamiento, éste se hará alargando el diámetro vertical en el porcentaje indicado en aquellos y manteniendo dicho alargamiento con puntales, trozos de compresión y amarres horizontales. El alargamiento se debe hacer de manera progresiva de un extremo de la tubería al otro, y los amarres y puntales se deberán dejar en sus lugares hasta que el relleno esté terminado y consolidado, a menos que los planos lo indiquen en otra forma. Relleno La zona de terraplén adyacente a la alcantarilla, con las dimensiones indicadas en los planos o fijadas por el Supervisor, se ejecutará de acuerdo a lo especificado en la partida de RELLENO DE ESTRUCTURAS. Su compactación se efectuará en capas horizontales de ciento cincuenta a doscientos milímetros (150 mm – 200 mm) de espesor compacto, alternativamente a uno y otro lado de la alcantarilla, de forma que el nivel sea el mismo a ambos lados y con los cuidados necesarios para no desplazar ni deformar las alcantarillas. La compactación en las capas del relleno no será inferior a las que se indica para la corona del Terraplén, según la especificación TERRAPLEN, referente a Aceptación de los Trabajos, Compactación. Limpieza Terminados los trabajos, el Contratista deberá limpiar, la zona de las obras y sobrantes, transportarlos y disponerlos en sitios aceptados por el Supervisor, de acuerdo con procedimientos aprobados por éste.


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Imágenes de alcantarilla TMC:

c) Puente

Un puente es una construcción, por lo general artificial, que permite salvar un accidente geográfico o cualquier otro obstáculo físico como un río, un cañón, un valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua, o cualquier obstrucción. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido


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d) Badenes El badén es un tipo de obra de drenaje que se adecúa a las características geométricas del cauce y tiene por objeto facilitar el tránsito estable tanto de personas como de vehículos. El badén debe tener una longitud aproximadamente igual al ancho del cauce, de manera que la geometría natural del cauce no se vea alterada. Además, a veces se disponen badenes o tramos de camino a menor cota, especialmente preparados para que las aguas, a partir de un cierto caudal, los desborden, ayudando así a las pequeñas obras de drenaje transversal colocadas aguas arriba del badén. Entre los factores que se deben tomar en cuenta para el diseño y localización de un badén se incluyen los siguientes: • Niveles mínimos y máximos de agua para el diseño. • Condiciones de la cimentación. • Geometría de la sección transversal del cauce. • Potencial de socavación. • Protección aguas abajo de la estructura contra la socavación. • Estabilidad del cauce y de las márgenes. • Materiales de construcción disponibles.

Vados ondulantes Los vados ondulantes deben tener las dimensiones adecuadas para el tránsito de vehículos de mantenimiento (normalmente, de 15 a 60 metros de longitud), aunque el uso prioritario sea peatonal o ciclista. Las pendientes longitudinales variarán entre el 2% y el 12% y el punto de descarga se protegerá con escollera de piedra como si fuera una obra de paso. Los vados formarán un ángulo de entre cero y 25 grados con la perpendicular al camino, con una pendiente transversal hacia fuera del 3-5% (según se indica en la figura). En el caso de que exista una cuneta desagüe sobre el vado, se revestirá toda su superficie con, al menos, 15 cm de hormigón armado o mampostería para evitar la aparición de regueros; en caso contrario, se revestirá, al menos, una anchura de 2 m a


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5. EVALUACIÓN En el recorrido de la ruta se pudo observar las siguientes obras hidráulicas, de las cuales mencionamos su funcionamiento y sus características. 5.1. Alcantarilla n° 01. Alcantarilla de acero corrugado TMC 36” para drenaje transversal ubicado en choten, con pendiente > 3%. Cunet Aletas bordill

5.2. Aliviadero n° 01. Aliviadero ubicado por distancia de acero corrugado TMC 24” con pendiente de 2%. Como se puede observar en el aliviadero no posee muros laterales para contener la erosión, pero cabe resaltar que si se le da mantenimiento.

5.3. Alcantarilla n°02. Alcantarilla circular de acero corrugado TMC 24”, entrada no terminada, cabezal de mampostería.


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5.3. Alcantarilla n°03. Alcantarilla circular de acero corrugado TMC 56”

5.4. Badén n°01. Badén de concreto con una longitud de 14.80m

14.80 4.80


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5.5. Gaviones. Gaviones con alambre de acero galvanizado, dispuestos con un ángulo de inclinación con medidas de 1x1.5 la unidad. 1.5 1.0

0.60

2.00

5.6. Alcantarilla n° 04. Alcantarilla circular de acero corrugado TMC 72” ubicado a una profundidad de 2.90 con respecto a la vía.

2.90


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5.7. Pontón. Pontón de concreto armado de 4.40m de ancho ubicado en el km 139 carretera hacia la costa, La cual consta de caídas de agua.

5.8. Puente. Puente “el tingo” de concreto armado abovedado ubicado en el río Yumagual con refuerzo estructural. El puente presento agrietamientos por lo que fue necesario reforzarlo para evitar colapso prematuro.


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5.9. Puente. Puente “San Juan” de concreto armado reforzado con planchas estructurales. Como se puede notar el puente ha sido reforzado con vigas de acero para evitar agrietamiento por ser este muy largo.

5.10. Vado. Vado de concreto y de una longitud de 15 m aproximadamente.


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5.11. Puente. Puente de concreto armado con estribos de mampostería ubicada en el río Jequetepeque, el cual presenta un borde libre de 1.5m.

Como se puede notar los estribos muestra agrietamiento debido a la socavación de la base, además se nota deslizamiento de tierra en los

5.12. Pontón. Pontón de concreto armado, ubicado en la quebrada Pedro Lazaro.

Como se puede notar el pontón muestra acumulación de material erosionado en la parte alta, además en la salida del pontón muestra grandes zanjas erosionadas. 5.13. Pase de agua. Pase de agua con tubería metálica de acero corrugado TMC 16” ubicada en la carretera hacia la Asunción. 5.14. Alcantarilla n° 05. Alcantarilla circular de acero corrugado TMC 36” ubicado por deflexiones de las cunetas, en la carretera hacia la asunción. 5.15. Contra alcantarilla. Contra alcantarilla circular de acero corrugado TMC 36”


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5.16. Puente. Puente de concreto armado “Puente de salabamba” ubicada en el río Sapuc cerca del río la Asunción.

6.

MORFOFOLOGIA Y COVERTURA La zona de estudio presenta una morfología variada desde zonas llanas hasta otras con altas pendientes. La cobertura que presenta es sumamente variada desde pastos naturales, etc. Morfología de la zona con pendientes pronunciadas

Variada cobertura esto demuestra que el coeficiente de escorrentía debería de tomarse según el área que ocupa


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7. CONCLUSIONES Y RECOMENDASIONES CONCLUSIONES 

Reconocer las obras de arte necesarias en una carretera para evacuar las aguas pluviales.

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Identificar la importancia de la construcción de las obras de arte.

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Reforzar los conocimientos adquiridos en clase mediante la práctica.

RECOMENDACIONES Se recomienda realizar el mantenimiento continuo de estas obras para un funcionamiento eficiente.  Se recomienda realizar una correcta delimitación del área de influencia de la carretera, para poder obtener un diseño del sistema de drenaje que garantice la mayor eficiencia de funcionamiento. 

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Se debe tener un plan estratégico para estabilizar los taludes con el fin de no obstaculizar el paso de los vehículos en épocas de lluvia.

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Tener supervisión en la deforestación, la cual se pierde la estabilización del suelo y trae como consecuencia el deslizamientos, generalmente en épocas de lluvia.


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