ESTUDIO Y DISEÑO DE OBRAS PARA LA REHABILITACION REHABILITACION DE LA AUTOPISTA LA PAZ – EL ALTO
CARRETERA: LA PAZ – EL ALTO TRAMO: Distribuidor Montes (La Paz) – Av. 6 de Marzo con la Calle 2 (El Alto) SUBTRAMO: DE KM 0+000 A KM 11+370 PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCIÓN PARA PAVIMENTO DE HORMIGÓN HIDRÁULICO I.
ANTECEDENTES
El Proyecto objeto del estudio está localizado en la Provincia Murillo del Departamento de La Paz y vincula las ciudades de La Paz y El Alto. El proyecto considera, entre otras cosas, la reconstrucción del pavimento el cual ha rebasado ya su vida útil. La vía actual tiene una longitud aproximada de 11.37 Km., que comprende desde la intersección Calle Echeverria (esq. CBN) antes del Distribuidor Montes en la ciudad de La Paz hasta la intersección de la Av. 6 de Marzo con la calle 2, pasando el Control del Peaje en la Ceja de El Alto, se desarrolla sobre una topografía predominantemente empinada, con alturas que oscilan entre los 3600 m.s.n.m. a los 4100 m.s.n.m. El clima es árido y seco, típico de la zona de altiplánica. altiplánic a.
II.
MOVIMIENTOS DE TIERRAS
Los trabajos de reconstrucción incluirán tanto la reconstrucción del pavimento como de la colocación de una sobrecapa sobre el pavimento existente. Por este motivo, en algunos casos se requerirá de la remoción de la capa de hormigón deteriorada y de la conformación de una capa de base estabilizada con cemento que soportará a las losas de hormigón nuevo. En los casos que sea necesario, se conformarán las capas inferiores del pavimento para proveer una estructura de pavimento de acuerdo a lo señalado en el diseño estructural y cumpliendo con la elevación de la rasante del pavimento, a modo de satisfacer los requerimientos de gálibos en los cruces de estructuras. Las estimaciones de las cantidades de materiales a remover se han obtenido a partir de la información topográfica y de diseño geométrico disponibles. La construcción de una capa de base estabilizada con cemento tendrá amplios beneficios para la estructura del pavimento. Algunas de las bondades de esta capa son las siguientes:
Página 1 de 8
ESTUDIO Y DISEÑO DE OBRAS PARA LA REHABILITACION DE LA AUTOPISTA LA PAZ – EL ALTO
III.
El cemento incorporado al material de base mejora propiedades como la resistencia mecánica, la resistencia a las condiciones del clima (especialmente ante altos índices de saturación). En muchos casos permite el uso de materiales que en instancias no cumplen con las especificaciones técnicas para base granular. En climas lluviosos aporta una alta resistencia a la socavación en bordes y esquinas en las losas de los pavimentos de concreto. En condiciones de alta saturación la resistencia de la base tiende a aumentar, lo que la hace muy apropiada en zonas de alto nivel freático o de alta precipitación.
DRENAJE Y SUBDRENAJE
Las malas condiciones actuales del drenaje y subdrenaje de la vía han acelerado el deterioro de la misma en los últimos 5 años, y aunado a esto, las condiciones de tráfico han cambiado, pues los volúmenes y cargas que se tienen hoy en día son más elevados que los que se tenían en los años 70’s, cuando la carretera fue construida. Así pues, es sumamente importante que las obras de drenaje existentes de la carretera sean rehabilitadas de acuerdo al plan que ha sido propuesto en este estudio, además de que se requerirá de la construcción de algunas otras obras complementarias que ayuden a controlar la presencia de humedad de la estructura del pavimento. Finalmente, se recomienda que se ponga especial atención en la reconstrucción del sistema de subdrenaje de la carretera, pues durante las inspecciones de campo realizadas durante la ejecución del proyecto se constató que en muchas ocasiones los subdrenes están colapsados, taponeados y en algunos casos son inexistentes. Es sumamente importante resaltar que el funcionamiento adecuado del sistema de subdrenaje garantizará el buen desempeño del pavimento, por lo que no se debe de descuidar este aspecto fundamental de la carretera.
IV.
PAVIMENTO
El pavimento considerado para la rehabilitación del proyecto será de tipo rígido, de hormigón hidráulico con juntas, pasajuntas y barras de amarre. Asimismo, se recomienda el empleo de losas cortas con las dimensiones estipuladas en el diseño, pues este es un tipo de pavimento de alto desempeño que puede brindar una vida útil de al menos 20 años, como lo requiere la Administradora Boliviana de Carreteras (ABC). En general, para proporcionar un drenaje superficial apropiado, será necesario dar un bombeo del dos por ciento (2%) a la superficie del pavimento terminado, esto en el caso de
Página 2 de 8
ESTUDIO Y DISEÑO DE OBRAS PARA LA REHABILITACION DE LA AUTOPISTA LA PAZ – EL ALTO
tangentes. En el caso de curvas, se proporcionará la sobreelevación que indique el proyecto geométrico finalizado. En este último caso, no se considera que puedan existir problemas de acumulación de agua superficial en el pavimento que pudieran causar problemas de acuaplaneo. En este y otros documentos se hace mención a las normas constructivas de la ABC, pues los trabajos que se realicen durante la rehabilitación serán acordes con las normas de esta entidad y de las especificaciones particulares que han sido preparadas para este proyecto. El resumen de algunos aspectos importantes para la rehabilitación de la estructura de pavimento se describe a continuación.
1.- Elevación del Pavimento Actual – Nivel de Rasante Para cumplir con los niveles de la rasante de proyecto, donde sea necesario, se removerá el pavimento actual en el espesor requerido, mediante el equipo adecuado, el cual puede incluir martillo rompedor segmentado, retroexcavadora, tractor, martillos neumáticos manuales (cobra o saltarín) y camiones o volquetas. Siempre se cuidará el alterar la subestructura existente en lo mínimo posible, más allá del espesor de trabajo requerido y la zona por reparar. Para la ejecución de este trabajo, se deberá consultar lo indicado en la norma relativa a Recorte de Pavimento, de la Normativa actual de la ABC. En el caso de la reconstrucción de pavimento en su profundidad total (tercer carril), se cuidará que el nivel de superficie de rodamiento de este sea el mismo que el del pavimento adyacente en donde se haya construido una sobrecapa de hormigón no adherida. Para esto se deberán verificar los niveles de la rasante en todo momento y consultar la información del proyecto geométrico existente.
2.- Construcción sobre pavimento existente – sobrecapa de hormigón no adherida De acuerdo a las condiciones actuales del pavimento, las cuales fueron reportadas desde el estudio de identificación, es notorio que los carriles de rebase en ambos cuerpos de la vía se encuentran en mejor condición que los carriles de tránsito o de baja velocidad. De este modo, es de esperar que en el carril de rebase del pavimento existente se tengan que hacer algunas remociones de losa, pero en la mayoría de la longitud, los carriles de rebase se podrán conservar y solo se requerirá realizar reparaciones localizadas en zonas donde las losas existentes así lo requieran, esto para proveer a la sobrecapa de hormigón un soporte homogéneo en las mejores condiciones posibles. En el reporte de diseño de pavimento se listan las zonas donde se tendrán que remover losas del pavimento existente debido a su avanzado deterioro. Por otro lado, en los carriles de baja velocidad de ambos cuerpos se tendrán que realizar más operaciones para obtener una estructura de soporte uniforme y confiable para
Página 3 de 8
ESTUDIO Y DISEÑO DE OBRAS PARA LA REHABILITACION DE LA AUTOPISTA LA PAZ – EL ALTO
recibir la nueva sobrecapa de pavimento, o en su defecto, la reconstrucción del pavimento. En estos casos, y en base a la información recabada por la consultora, dependiendo del carril y el sentido de circulación, aproximadamente entre un 3 a un 15 por ciento de las losas de hormigón del pavimento existente y la capa de subbase tendrán que ser removidas y reemplazadas por material nuevo con las características adecuadas. También se deberá de considerar que al momento de remover las losas se deberá de verificar la condición actual de la capa de subbase existente y la calidad de la misma, de modo tendrá que ser reemplazado por una capa de material de base estabilizado con las características de calidad propuestas en las especificaciones particulares de este proyecto. Para la remoción de las losas de hormigón fragmentadas se empleará el equipo de construcción civil adecuado, este puede incluir un cargador frontal, rompedoras hidráulicas montables y portátiles, cortadoras con sierras con punta de diamante, cuernos de rinoceronte, entre otros. En ningún momento se realizará el retiro de losas fragmentadas por medio de impactos que puedan afectar las capas inferiores de la estructura del pavimento y las zonas aledañas. Se emplearán al máximo martillos neumáticos de capacidad adecuada para romper losas fragmentadas en trozos más pequeños que serán removidos con el auxilio de equipo tipo cuerno de rinoceronte. Para la conformación de la capa de base, se empleará el material estabilizado de acuerdo a lo descrito en las especificaciones. Después de realizar la remoción de las losas que se encuentren dañadas, se efectuará la reconformación de la capa de base en el espesor necesario, a modo de respetar el nivel de la rasante de proyecto y considerando siempre el espesor de la losa de hormigón que será colocado al final de 23 o 30 cm. Así mismo, de ser necesario, se repararán las capas inferiores del pavimento hasta la profundidad requerida para contar con un soporte adecuado. Se deberá tener cuidado de verificar que las capas inferiores no presenten alguna contaminación con material de mala calidad o con características arcillosas. Finalmente sobre la capa de base, se colocará una capa o membrana rompedora de fricción o un riego de imprimación y enseguida se colocará la losa de hormigón en el espesor de 23 cm o 30 cm (paquetes estructurales de Caso 3 y Caso 4 del reporte de diseño de pavimento). Para la capa de base estabilizada, el procedimiento de mezclado de los materiales se podrá realizar en planta estacionaria de mezclado continuo, o mediante el procedimiento de mezclado en el lugar con algún equipo que garantice un mezclado homogéneo de los materiales y un contenido de cemento uniforme, como la máquina mezcladora de suspensión y dosificador móvil de cemento-agua, tipo Wirtgen WR 2500 y Wirtgen WM 1000 o similares. Es de gran importancia que al momento de la construcción se haga nuevamente una verificación de las condiciones de soporte de la losa existente y que en caso de considerarlo necesario se mejoren las condiciones de soporte del pavimento por medio de inyección de grout bajo las losas. Para detalles de este procedimiento se deben de consultar las especificaciones técnicas propuestas para este efecto.
3.- Reconstrucción de pavimento Página 4 de 8
ESTUDIO Y DISEÑO DE OBRAS PARA LA REHABILITACION DE LA AUTOPISTA LA PAZ – EL ALTO
En los casos que corresponda proceder con la reconstrucción del pavimento, primero se realizará el retiro de la capa de hormigón de la misma forma que se describió anteriormente, procurando siempre causar daños mínimos en las capas bajas del pavimento zonas aledañas al mismo. Del mismo modo, se procederá con la reconformación de la capa de base, la cual será construida con material de la calidad adecuada, descrita en las especificaciones del proyecto. La capa de base tendrá un espesor de 15 cm y sobre esta se colocará una capa rompedora de fricción que alojará a la losa de hormigón con un espesor de 30 cm. De acuerdo a lo establecido en el proyecto, en la zona de la berma actual, se construirá un tercer carril, el cual tendrá las mismas características mencionadas en el párrafo anterior, es decir, se construirá una losa de hormigón de 30 cm de espesor, colocado sobre una capa de base estabilizada de 15 cm de espesor con su respectiva capa rompedora de fricción. Debajo de la capa de base se deberá emplear material que cumpla con la calidad de subrasante con un espesor mínimo de 30 cm y mayor cuando la rasante de proyecto así lo requiera.
4. Capa rompedora de fricción Los sistemas de pavimentos construidos con sobrecapas de hormigón no adheridas o UBO se emplean en situaciones en las cuales el pavimento rígido existente presenta daños o deterioros considerables, pero que conserva una capacidad estructural adecuada para servir como soporte a una nueva sobrecapa de hormigón. Previo a la construcción de la nueva capa de hormigón, generalmente se construye una capa rompedora de fricción, la cual permite que las losas de hormigón trabajen de manera independiente una de la otra. En estos sistemas, el pavimento existente actúa como una base de muy buena calidad que proporciona amplia capacidad de soporte estructural a la nueva losa. La capa rompedora de fricción estará conformada por una mezcla asfáltica delgada de unos 2.5 cm de espesor que permita separar la capa de hormigón nuevo del envejecido. Es importante señalar que esta capa rompedora de fricción no tiene ningún aporte estructural en el pavimento y su único objetivo es el de reducir los esfuerzos de tensión generados en la nueva losa de hormigón.
5. Losa de hormigón hidráulico. Cuando se esté en condición de construir las losas del pavimento, tanto en el caso de las sobrecapas como en la construcción de pavimento nuevo, se elaborará una mezcla de hormigón hidráulico que tendrá un módulo de ruptura (MR) a la flexión de cuarenta y ocho kilogramos por centímetro cuadrado (48 kg/cm2) medido a los 28 días de edad. El revenimiento promedio de la mezcla de hormigón deberá ser de 4.0 centímetros al momento de su colocación y nunca menor que 2.5 centímetros, ni mayor que 6.5 centímetros. La elaboración de la mezcla deberá realizarse en una o varias plantas del tipo mezclado central que garantice(n) una producción de hormigón hidráulico mínima de 140 metros cúbicos por hora con el fin de garantizar el correcto suministro de la mezcla a la pavimentadora y con esto permitir colados continuos con el menor número de juntas de construcción.
Página 5 de 8
ESTUDIO Y DISEÑO DE OBRAS PARA LA REHABILITACION DE LA AUTOPISTA LA PAZ – EL ALTO
La construcción de las losas de hormigón se ejecutará de acuerdo con lo indicado en las especificaciones preparadas para este proyecto y también conforme a la normativa vigente de Construcción de Pavimentos de la ABC. Asimismo, el pavimento será construido bajo la supervisión directa de la ABC. El pavimento de hormigón hidráulico deberá tener las siguientes características:
a)
El tendido del hormigón hidráulico deberá realizarse con máquina extendedora de hormigón, autopropulsada, de cimbra deslizante, capaz de esparcir, vibrar, enrasar y terminar el hormigón en una sola pasada y con el espesor indicado en el proyecto .
b)
La construcción de la losa de hormigón se deberá efectuar por franjas y entre estas se colocarán barras de amarre corrugadas colocadas perpendicularmente a esta junta y a la mitad del espesor de la losa.
c)
Durante la etapa de construcción se deberá preparar un plan inteligente de control de tráfico y si es necesario, se cerrará un cuerpo para desarrollar los trabajos de rehabilitación, desviando el tránsito al otro cuerpo, el cual trabajará con un carril de circulación por sentido. Para esto será imperativo colocar el señalamiento y protección adecuados para evitar accidentes o contratiempos durante la construcción.
d)
Una vez que se terminen de construir las franjas de losas en el primer cuerpo y se pueda abrir nuevamente el pavimento al tránsito, se realizará el mismo procedimiento en el segundo cuerpo. Las operaciones detalladas del control de tráfico dependerán del calendario que se tenga para la ejecución de la obra.
e)
La construcción entre una y otra franja se deberá realizar una vez que se alcance el ochenta por ciento (80%) mínimo de la resistencia de proyecto del hormigón. Así mismo, la apertura al tránsito vehicular de la obra sobre el pavimento no podrá realizarse hasta que el hormigón haya alcanzado esta resistencia antes mencionada.
f)
Se recomienda que la resistencia del hormigón durante la construcción sea monitoreada por un sistema de medición de madurez confiable que permita determinar la resistencia del material in-situ y de este modo poder realizar las actividades constructivas de manera óptima.
g)
Para obtener una transmisión de carga adecuada, en las juntas transversales de contracción se deberán colocar barras pasajuntas, paralelas al eje longitudinal del camino. Las pasajuntas serán barras lisas redondas de acero con resistencia a la fluencia (f’y) de cuatro mil doscientos kilogramos por centímetro cuadrado (4200 kg/cm2). Estas pasajuntas deberán estar apoyadas sobre monturas o silletas de alambrón, las cuales deberán anclarse a la capa de apoyo de la losa a fin de evitar desplazamientos durante el proceso de colado. Las barras pasajunta deberán estar cubiertas por un esmalte epóxico y tendrán las características definidas en el reporte de diseño del pavimento.
h)
También, y de manera preferencial, se podrá aceptar la colocación automática de las pasajuntas si la máquina pavimentadora cuenta con el dispositivo para inserción
Página 6 de 8
ESTUDIO Y DISEÑO DE OBRAS PARA LA REHABILITACION DE LA AUTOPISTA LA PAZ – EL ALTO
automatizada de las barras. Las pasajuntas se engrasarán previamente en forma uniforme en por lo menos la mitad de la longitud con aceite mineral o grasa, para evitar su adherencia con el hormigón, asegurando con ello el movimiento libre de las mismas. i)
En el caso de las juntas longitudinales y transversales de construcción, éstas deberán tener una forma plana en las caras de las losas.
j)
Para dar por terminada la construcción de las losas de hormigón hidráulico se deberá verificar el cumplimiento de las tolerancias aceptadas por las Normas Bolivianas.
Los cambios o propuestas en las especificaciones o procedimientos constructivos se presentarán formalmente y de manera oficial a la ABC para su análisis y aprobación. Durante los trabajos de pavimentación se deberán tomar cuenta la Norma Boliviana vigente y las prácticas regionales adecuadas referentes a las limitaciones de mezclado y colocación, atendiendo las recomendaciones para colocación del pavimento en condiciones de clima frío y en altitudes de consideración. Durante periodos de clima caliente, si la temperatura ambiental máxima diaria excede los treinta grados centígrados (30°C), se deberá humedecer la superficie de base antes del colado del hormigón. Los sobreanchos en las curvas horizontales y zonas de paraderos se construirán con hormigón hidráulico con la misma resistencia empleada en la losa principal y con el espesor recomendado.
V.
DETALLES RELACIONADOS CON LA CONSTRUCCIÓN
1.- Juntas de construcción Se recomienda que de ser posible se haga coincidir la junta de construcción con la localización de una junta transversal de contracción. Para este propósito se deberá suspender el colado cuando se haya sobrepasado la localización de la junta transversal. El hecho de colocar losas cortas facilita este aspecto constructivo. La junta de construcción se formará hincando en el hormigón fresco una frontera lo suficientemente rígida para mantener el plano de la junta perpendicular al plano de la superficie de la losa. Dicha frontera deberá ser metálica y tener orificios por los cuales se instalen las pasajuntas en el alineamiento y espaciamiento proyectados. A continuación se procederá a remover el hormigón fresco excedente a partir de la junta recién formada. Se deberán colocar pasajuntas a todo lo ancho del pavimento de hormigón con la finalidad de prevenir la pérdida de transferencia de carga en la junta transversal a lo largo de la vida útil del pavimento. La junta transversal de construcción deberá ser perpendicular al sentido de pavimentación y deberá vibrarse con vibradores de inmersión para garantizar la consolidación
Página 7 de 8
ESTUDIO Y DISEÑO DE OBRAS PARA LA REHABILITACION DE LA AUTOPISTA LA PAZ – EL ALTO
del hormigón en las esquinas de la junta. En caso de emergencia y que se requiera suspender los trabajos de colado del hormigón, la junta de construcción será localizada de acuerdo a lo que ya se tenga colado.
2.- Losas reforzadas con acero Las losas de aproche que se construirán en las zonas próximas a los puentes y otras estructuras fijas y las losas colocadas sobre terraplenes altos de más de cinco (5) metros de altura serán reforzadas con acero. Este tipo de losa deberá ser armada debido a que estarán colocadas sobre zonas críticas y de concentración de esfuerzos. Debido a que pueden existir asentamientos diferenciales debajo de éstas losas, estas deberán tener la capacidad de solventar dichos asentamientos. Para el refuerzo del pavimento se emplearán barras de acero del No. 5 corrugadas de Grado 42 con un valor de límite de fluencia de 4,200 kg/cm2. Estas barras estarán espaciadas a cada 30 cm en el sentido longitudinal y transversal, formando una cuadrícula regular. Estas losas armadas serán igualmente empleadas en las losas de aproche y salida de puentes en una distancia de 5 metros en el sentido longitudinal.
Página 8 de 8
