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CENTRAL HIDROELÉCTRICA CHONTAYACU ALTO ESTUDIO DE FACTIBILIDAD FACTIBILIDAD INDICE
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RESUMEN EJECUTIVO INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES INFORMACIÓN INFORMACIÓ N CARTOGRAFICA 3.1 Restitución Fotogramétrica Fotogramétr ica 3.2 Definición de Coordenadas 3.3 Levantamientos Levantamie ntos Topográficos MERCADO ELECTRICO 4.1 El Sistema Eléctrico Peruano 4.2 Evolución Histórica de las Ventas y Producción de Energía Eléctrica 4.3 Proyección de la Demanda Eléctrica 4.4 Oferta de Generación 4.5 Balance Oferta demanda 4.6 Expansión dela Transmisión – Plan de Transmisión 4.7 Tarifas 4.8 Resumen y Conclusiones LA CUENCA 5.1 Ubicación 5.2 Accesibilidad 5.3 Aspectos Socioeconómicos 5.4 Geomorfología 5.5 Aspectos Ecológicos 5.6 Capacidad de uso mayor de tierras HIDROLOGIA 6.1 Climatología 6.2 Hidrometría 6.3 Análisis de Consistencia de la información hidrométrica 6.4 Depuración y relleno de información 6.5 Extensión de la información hidrométrica estaciones Tingo María y Puente Tocache 6.6 Extensión y generación de series de descarga de la cuenca de Chontayacu 6.7 caudales medios y rendimientos hídricos 6.8 Análisis de persistencia 6.9 Análisis de máximas avenidas 6.10 Agua de recuperación 6.11 Arrastre de sedimentos 6.12 Usos y demandas de agua GEOLOGIA Y GEOTECNIA 7.1 Introducción 7.2 Estudios anteriores 7.3 Geología Local 7.4 Investigaciones Investigacione s geognósticas 7.5 Geología y Geotecnia de la obras DEFINICIÓN DEL ESQUEMA 8.1 Obras de captación 8.2 Obras de Conducción 8.3 Obras del salto
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8.4 Canteras y Botaderos 8.5 Presupuesto Presupues to preliminar 8.6 Potencia a instalar 8.7 Sistema de transmisión MEMORIA DESCRIPTIVA 9.1 Vías de Acceso 9.2 Obras de Toma 9.3 Obras de Conducción 9.4 Chimenea de Equilibrio 9.5 Tubería Forzada 9.6 Casa de Máquinas 9.7 Equipamiento Casa de Máquinas 9.8 Servicios Auxiliares 9.9 Características Característ icas Técnicas SISTEMA DE TRANSMISION PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA 11.1 Presupuesto 11.2 Cronograma de Obras PRODUCCIÓN 12.1 Generación de Energía 12.2 Potencia Firme 12.3 Regulación Estacional PROYECCIÓN PROYECCIÓ N TARIFARIAS Y COSTOS DE TRANSMISIÓN 13.1 Costos Marginales 13.2 Tarifas a nivel de generación 13.3 Costos de transmisión EVALUACIÓN ECONÓMICA 14.1 Consideraciones para la Evaluación 14.2 Ingresos 14.3 Egresos 14.4 Inversiones y depreciación 14.5 Tributos 14.6 Resultados de la evaluación económica INCERTIDUMBRES CONCLUSIONES CONCLUSIONE S Y RECOMENDACIONES RECOMENDACI ONES 16.1 Conclusiones 16.2 Recomendaciones
Anexo A Anexo B Anexo C
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Información Hidrológica Hidrológ ica Planos Ensayos de Mecánica M ecánica de Suelos
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8.4 Canteras y Botaderos 8.5 Presupuesto Presupues to preliminar 8.6 Potencia a instalar 8.7 Sistema de transmisión MEMORIA DESCRIPTIVA 9.1 Vías de Acceso 9.2 Obras de Toma 9.3 Obras de Conducción 9.4 Chimenea de Equilibrio 9.5 Tubería Forzada 9.6 Casa de Máquinas 9.7 Equipamiento Casa de Máquinas 9.8 Servicios Auxiliares 9.9 Características Característ icas Técnicas SISTEMA DE TRANSMISION PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA 11.1 Presupuesto 11.2 Cronograma de Obras PRODUCCIÓN 12.1 Generación de Energía 12.2 Potencia Firme 12.3 Regulación Estacional PROYECCIÓN PROYECCIÓ N TARIFARIAS Y COSTOS DE TRANSMISIÓN 13.1 Costos Marginales 13.2 Tarifas a nivel de generación 13.3 Costos de transmisión EVALUACIÓN ECONÓMICA 14.1 Consideraciones para la Evaluación 14.2 Ingresos 14.3 Egresos 14.4 Inversiones y depreciación 14.5 Tributos 14.6 Resultados de la evaluación económica INCERTIDUMBRES CONCLUSIONES CONCLUSIONE S Y RECOMENDACIONES RECOMENDACI ONES 16.1 Conclusiones 16.2 Recomendaciones
Anexo A Anexo B Anexo C
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Información Hidrológica Hidrológ ica Planos Ensayos de Mecánica M ecánica de Suelos
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA CHONTAYACU ALTO ESTUDIO DE FACTIBILIDAD RELACION DE PLANOS DESC DESCRI RIPC PCII N Nº DE PLANO
CHCH CHCHAA-FC FCTT-GEN -GEN-P -PLN LN-00 -001 1 CHCH CHCHAA-FC FCTT-GEN -GEN-P -PLN LN-00 -002 2 CHCHA CHCHA-FC -FCTT-GEN-P -GEN-PLN-0 LN-003 03 CHCH CHCHAA-FC FCTT-GEN -GEN-P -PLN LN-0 -004 04 CHCH CHCHAA-FC FCTT-GEN -GEN-P -PLN LN-00 -005 5 CHCHA CHCHA-FC -FCTT-GEN-P -GEN-PLN-0 LN-006 06 CHCH CHCHAA-FC FCTT-GEN -GEN-P -PLN LN-00 -007 7 CHCHA CHCHA-FC -FCTT-GEN-P -GEN-PLN-0 LN-008 08 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-GEN-PLN-009 -GEN-PLN-009
GENERAL
UBIC UBICAC ACIÓ IÓN N GENE GENERA RALL VIAS VIAS DE ACCE ACCESO SOSS ESTAC ESTACION IONES ES HIDROM HIDROMETE ETEORO OROLÓG LÓGICA ICASS E ISOYES ISOYESTA TASS CUEN CUENCA CA MAP MAPA ECO ECOLÓ LÓGI GIO O CLASIF CLASIFICA ICACIÓ CIÓN N ORDINA ORDINALL USO USO MAYO MAYORR DE TIERR TIERRAS AS ESQUEM ESQUEMA A GENERAL GENERAL - PLANTA PLANTA Y PERFIL PERFIL LONGI LONGITUD TUDINA INALL ESTUDIOS ESTUDIOS BÁSICOS BÁSICOS DE INGENERÍA INGENERÍA - LEVANTA LEVANTAMIENT MIENTOS OS TOPOG TOPOGRÁFIC RÁFICOS OS
Nº DE PLANO
CHCHACHCHA-FCT FCT-GE -GEO-P O-PLNLN-101 101 CHCHACHCHA-FCT FCT-GE -GEO-P O-PLNLN-102 102 CHCHA-FC CHCHA-FCT-G T-GEO-PL EO-PLN-103 N-103 CHCHA-FC CHCHA-FCT-G T-GEO-PL EO-PLN-104 N-104 CHCHACHCHA-FCT FCT-GE -GEO-P O-PLNLN-105 105 CHCHA-FC CHCHA-FCT-G T-GEO-PL EO-PLN-106 N-106 CHCHA-FC CHCHA-FCT-G T-GEO-PL EO-PLN-107 N-107 CHCHA-FC CHCHA-FCT-G T-GEO-PL EO-PLN-108 N-108 CHCHA-FC CHCHA-FCT-G T-GEO-PL EO-PLN-109 N-109 CHCHA-FC CHCHA-FCT-G T-GEO-PL EO-PLN-110 N-110
GEOLOGÍA
GEOLOG GEOLOGÍA ÍA Y GEOTEC GEOTECNIA NIA - ESQUEM ESQUEMA A GENERA GENERALL - PLANTA GEOLOG GEOLOGÍA ÍA Y GEOT GEOTECN ECNIA IA - PRESA PRESA - PLANTA PLANTA GEOLOGÍA GEOLOGÍA Y GEOTEC GEOTECNIA NIA - EJE EJE DE DE PRESA PRESA – SECCIÓN SECCIÓN LONGITUDINAL LONGITUDINAL GEOLOGÍA GEOLOGÍA Y GEOTECN GEOTECNIA IA - TÚNEL TÚNEL DE CONDUCCIÓ CONDUCCIÓN N – PERFIL PERFIL LONGITU LONGITUDINAL DINAL GEOLOG GEOLOGÍA ÍA Y GEOTEC GEOTECNIA NIA - OBRAS OBRAS DE SALT SALTO O - PLANTA PLANTA GEOLOGÍA GEOLOGÍA Y GEOT GEOTECNIA ECNIA - VENTANAS VENTANAS DE DE CONSTRUC CONSTRUCCIÓN CIÓN 01 Y 02 02 - PERFIL PERFIL LONGITUDI LONGITUDINAL NAL GEOLOGÍA GEOLOGÍA Y GEOT GEOTECNIA ECNIA - TUBERIA TUBERIA FORZADA FORZADA - CASA DE DE MÁQUINA-P MÁQUINA-PERFIL ERFIL LONGIT LONGITUDINA UDINALL GEOLOGÍA GEOLOGÍA Y GEOTEC GEOTECNIA NIA - ACCES ACCESOS OS PROYE PROYECTAD CTADOS OS – PLANTA PLANTA GEOLOGÍA GEOLOGÍA Y GEOTEC GEOTECNIA NIA - PLANO PLANO DE DE COMPONE COMPONENTES NTES - PLANTA PLANTA GEOLOGÍA GEOLOGÍA Y GEOTECN GEOTECNIA IA - INVESTIGA INVESTIGACIONE CIONESS GEOGNÓS GEOGNÓSTICAS TICAS - PLANTA PLANTA
Nº DE PLANO
CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-00 -OCV-PLN-001 1 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-00 -OCV-PLN-002 2 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-00 -OCV-PLN-003 3 CHCHA CHCHA-FC -FCTT-OCV-OCV-PLN PLN-004 -004 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-10 -OCV-PLN-101 1 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-10 -OCV-PLN-102 2 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-10 -OCV-PLN-103 3 CHCHA CHCHA-FC -FCTT-OCV-OCV-PLN PLN-201 -201 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-20 -OCV-PLN-202 2 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-20 -OCV-PLN-203 3 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-20 -OCV-PLN-204 4 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-20 -OCV-PLN-205 5 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-20 -OCV-PLN-206 6 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-20 -OCV-PLN-207 7 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-20 -OCV-PLN-208 8 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-20 -OCV-PLN-209 9 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-21 -OCV-PLN-210 0 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-OCV-PLN-21 -OCV-PLN-211 1 CHCHA CHCHA-FC -FCTT-OCV-OCV-PLN PLN-212 -212
OBRAS CIVILES
OBRAS DE DE CAPTACI CAPTACIÓN ÓN - DISPOSICI DISPOSICIÓN ÓN GENERAL GENERAL - PLANTA PLANTA,, PERFIL LONGITUDIN LONGITUDINAL AL OBRAS DE CAPTACI CAPTACIÓN ÓN - BARRAJE BARRAJE Y TOMA TOMA - SECCIÓN SECCIÓN A-A, A-A, B-B B-B Y C-C OBRAS DE DE CAPTACI CAPTACIÓN ÓN - BARRAJE BARRAJE Y TOMA TOMA - SECCION SECCIONES ES D-D, D-D, E-E , F-F F-F, G-G OBRAS OBRAS DE CAPTA CAPTACIÓ CIÓN N - BARRAJE BARRAJE Y TOMA TOMA - VISTA VISTASS OBRAS DE CONDU CONDUCCIÓN CCIÓN - TÚNEL TÚNEL DE CONDUCCIÓ CONDUCCIÓN N - SECCIO SECCIONES NES TÍPICAS TÍPICAS OBRAS DE DE CONDUCCIÓN CONDUCCIÓN - VENTA VENTANA NA DE CONSTRUC CONSTRUCCIÓN CIÓN Nª1 - PLANTA, PLANTA, PERFIL PERFIL LONGITU LONGITUDINAL, DINAL, SECCION SECCIONES ES OBRAS DE DE CONDUCCIÓN CONDUCCIÓN - VENTA VENTANA NA DE CONSTRUC CONSTRUCCIÓN CIÓN Nª2 - PLANTA, PLANTA, PERFIL PERFIL LONGITU LONGITUDINAL, DINAL, SECCION SECCIONES ES OBRAS OBRAS DE SALTO SALTO - DISPOSI DISPOSICIÓ CIÓN N GENERAL GENERAL - PLANTA PLANTA.. OBRAS DE SALTO SALTO - TRAMPA TRAMPA DE ROCAS - CHIMENEA CHIMENEA DE EQUILIBRIO EQUILIBRIO - CONDUCTO CONDUCTO BLINDADO BLINDADO - PLANTA, PLANTA, PERFIL LONGITUDI LONGITUDINAL, NAL, SECCIONES SECCIONES TÍPICAS TÍPICAS OBRAS DE DE SALTO SALTO - TUBERIA TUBERIA FORZADA FORZADA - PLANTA PLANTA , PERFIL PERFIL LONGITUDI LONGITUDINAL, NAL, SECCIONE SECCIONESS TÍPICAS TÍPICAS OBRAS DE SALT SALTO O - CASA CASA DE DE MÁQUINA MÁQUINAS, S, SUB SUB ESTACI ESTACIÓN ÓN - PLANTA PLANTA OBRAS DE SALTO SALTO - CASA DE MÁQUINA MÁQUINAS, S, SUBEST SUBESTACIÓ ACIÓNN- SECCIONE SECCIONESS OBRAS DE SALT SALTO O - CASA CASA DE DE MÁQUINA MÁQUINASS - PLANTA PLANTA,, NIVEL NIVEL 1268.00 1268.00 OBRAS DE SALT SALTO O - CASA CASA DE DE MÁQUINA MÁQUINASS - PLANTA PLANTA,, NIVEL NIVEL 1264.50 1264.50 OBRAS DE SALT SALTO O - CASA CASA DE DE MÁQUINA MÁQUINASS - PLANTA PLANTA,, NIVEL NIVEL 1259.50 1259.50 OBRAS DE SALT SALTO O - CASA CASA DE DE MÁQUINA MÁQUINASS - PLANTA PLANTA,, NIVEL NIVEL 1257.50 1257.50 OBRAS DE SALT SALTO O - CASA CASA DE DE MÁQUINA MÁQUINASS - PLANTA PLANTA,, NIVEL NIVEL 1254.80 1254.80 OBRAS DE SALTO SALTO - CASA CASA DE MÁQUINAS MÁQUINAS - SECCIÓN SECCIÓN A-A OBRAS OBRAS DE SALT SALTO O - CASA CASA DE MÁQUI MÁQUINAS NAS - SECCIÓ SECCIÓN N B-B
Nº DE PLANO
CHCHACHCHA-FCT FCT-LT -LTR-P R-PLNLN-301 301
LÍNEA DE TRANSMISIÓN
LÍNEA LÍNEA DE TRANSM TRANSMISIÓ ISIÓN N - UBICA UBICACIÓ CIÓN N GENER GENERAL AL
Nº DE PLANO
CHCHA CHCHA-FC -FCTT-SUB-P -SUB-PLNLN-302 302 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-SUB-PLN-303( -SUB-PLN-303(1-2) 1-2) CHCHA-FC CHCHA-FCT-S T-SUB-PLN UB-PLN-303 -303 (2-2) CHCHA-FCT CHCHA-FCT-SUB-PLN-304 -SUB-PLN-304 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-SUB-PLN-305 -SUB-PLN-305 CHCHA-FCT CHCHA-FCT-SUB-PLN-306 -SUB-PLN-306
SUBESTACIÒN
DIAGRA DIAGRAMA MA UNIFIL UNIFILAR AR DEL SISTEM SISTEMA A SUBESTA SUBESTACIÓN CIÓN ELEVADOR ELEVADORA A - DIAGRAMA DIAGRAMA UNIFILAR UNIFILAR DE FUERZA SUBESTA SUBESTACIÓN CIÓN ELEVADOR ELEVADORA A - DIAGRAMA DIAGRAMA UNIFILAR UNIFILAR DE FUERZA SUBESTA SUBESTACIÓN CIÓN ELEVADOR ELEVADORA A - DIAGR DIAGRAMA AMA UNIFILAR UNIFILAR PROTEC PROTECCIÓN CIÓN Y MEDICIÓN MEDICIÓN SUBESTA SUBESTACIÓN CIÓN ELEVADOR ELEVADORA A - DISPOSICION DISPOSICION DE EQUIPO EQUIPOSS - PLANTA PLANTA SUBESTA SUBESTACIÓN CIÓN ELEVADOR ELEVADORA A - DISPOSICIÓN DISPOSICIÓN DE EQUIPO EQUIPOSS - SECCIONES SECCIONES
Nº DE PLANO
CHCHA CHCHA-FC -FCTT-TEL-P -TEL-PLN-3 LN-307 07 CHCHA CHCHA-FC -FCTT-TEL-P -TEL-PLN-3 LN-308 08
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TELECOMUNICACIONES
DIAGRA DIAGRAMA MA DE CONTRO CONTROLL Y TELE TELECO COMUN MUNICA ICACIO CIONES NES DIAGRA DIAGRAMA MA DE ARQU ARQUITE ITECTU CTURA RA DE CONTR CONTROL OL GENER GENERAL AL
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7.0 7.1
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Geología y Geotecnia Introducción
El proyecto de central hidroeléctrica Chontayacu Alto se ubica en la cuenca media del rio Chontayacu, entre las cotas 1,500 a 1,260 msnm, entre las localidades de Santa Rosa de Oso y Nueva Galilea (Región Huánuco). El proyecto CH Chontayacu Alto se desarrolla íntegramente por la margen derecha del rio Chontayacu. En el presente capitulo se incluye las investigaciones realizadas para el presente informe y las realizadas para el estudio de prefactibilidad Para caracterizar los materiales involucrados involucrados y determinar los parámetros de diseño de las obras proyectadas, se ha tomado en cuenta: •
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los estudios geológicos e información sísmica y sismotectónica existente, el mapeo geológico local y de detalle de las áreas comprometidas por las obras, los resultados de las campañas de investigación de campo, tanto superficiales (trincheras (trincheras y calicatas) como profundas (perforaciones diamantinas), la investigación geofísica de refracción sísmica y MASW, y los resultados de los ensayos petrográficos, de mecánica de suelos y rocas realizados.
Las actividades desarrolladas han incluido también la determinación de las condiciones geológico-geotécnicas de los accesos permanentes, las canteras, los botaderos y los campamentos. 7.2 Estudios Anteriores Los primeros estudios de geología regional desarrollados en el área del proyecto CH Chontayacu Alto han sido realizados por el INGEMMET y se encuentran plasmados en diferentes boletines. Para la elaboración del presente informe se ha consultado la siguiente información: Allende, T. (1996) – Geología del Cuadrángulo de San Pedro de Chonta. INGEMMET, Bol. N°68, serie A: Carta Geológica Nacional. Dalmayrac, B. (1986) – Estudio Geológico de la Cordillera Oriental, Región Huánuco. INGEMMET, Bol. N°11, serie D: Estudios Especiales. Díaz, G. (1998) - Geología de los Cuadrángulos de Tocache y Uchiza. INGEMMET, Bol. N°126, serie A: Carta Geológica Nacional. Martínez, W.; Valdivia, E. y Cuyubamba, V. (1998) - Geología de los Cuadrángulos de Aucayacu, rio Santa Ana y Tingo María. INGEMMET, Bol. N°112, serie A: Carta Geológica Nacional.
7.3
Zavala Carrión B., Vílchez Mata M. (2006) - Estudio de Riesgos Geológicos en la Región Huánuco. INGEMMET, Bol. N°34, serie C: Geodinámica e Ingeniería Geológica. Geología Local
7.3.1 Geomorfología El proyecto de la central hidroeléctrica Chontayacu Alto se ubica en la margen izquierda del rio Huallaga, situándose en la unidad morfoestructural estribaciones de la cordillera Oriental, formando un gran anticlinorium de rocas neoproterozoicas con ocurrencia de cuerpos intrusivos y en menor proporción con secuencias de rocas paleozoicas hacia la zona suroeste de Uchiza. En base a observaciones de campo y análisis de imágenes de satélite, realizados por el INGEMMET, se ha podido diferenciar subunidades morfoestructurales denominadas estribaciones -.
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disectadas, zona de colinas altas y zona de colinas bajas, las que se deben esencialmente al trabajo erosivo de los ríos afluentes del Huallaga como el Crisnejas, Chontayacu, Yanajanca, Huamuco. Las estribaciones disectadas presentan un relieve muy accidentado labrado por un intenso trabajo de los principales ríos, como el Chontayacu y Santa Marta (rio Huamuco), cuyos cursos presentan una orientación principal de rumbo NNE, sub perpendicular al rumbo predominante del rio Huallaga NNW. El relieve se caracteriza por presentar una cadena de cerros que van decreciendo progresivamente en altitud y relieve hacia el Este, cubiertos de exuberante vegetación. Las rocas que predominan son de naturaleza ígnea que intruyen a las rocas del Complejo del Marañón, entre las localidades de Aragan y Santa Rosa de Oso. La Zona de Colinas Altas limita con el valle del rio Huallaga y se distribuye a manera de una franja alargada de dirección NO-SE, presentando colinas con relieve ondulado. La zona de colinas bajas están conformadas por lomadas suaves que alcanzan en promedio alturas de 700 msnm cubiertas de densa vegetación reciente (arbustos), se localiza mayormente en la margen izquierda del rio Huallaga.
Fotografía 7.3.1.1: Imagen Satelital que muestra la ubicación del Proyecto Chontayacu Alto. 7.3.2 Depósitos Cuaternarios Son los depósitos no consolidados, depositados desde el Pleistoceno hasta la actualidad, producto de la meteorización, erosión y posterior acumulación. Estos depósitos se clasifican en: Depósitos Fluvio-aluviales (Q-fv/al) Estos depósitos han sido reconocidos en el lecho y ambas márgenes del rio Chontayacu, así como en el cauce de los principales afluentes que drenan por la margen izquierda (ríos Santa Rosa de Oso, Esperanza, Quiebra Botella, Aragan, Santillan y Tonco) y asimismo en el rio Lucmabamba que confluye por la margen derecha del rio Chontayacu aguas abajo de la casa de máquinas del proyecto Chontayacu Alto.
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En el área del proyecto, estos depósitos se ubican a lo largo de los ríos formando en algunos tramos pequeñas terrazas de inundación. Están constituidos por bolones, gravas y arenas. Los bolones y gravas son redondeadas a sub redondeadas y de composición metamórfica e intrusiva. Depósitos Coluvio-aluviales (Q-co/al) Estos depósitos se acumulan en los conos de deyección de las quebradas tributarias del rio Chontayacu, están compuestos por bloques, bolones y gravas de rocas intrusivas y metamórficas, sub redondeadas a sub angulosas englobados en una matriz areno-limosa. Están asociados a la ocurrencia de huaycos. Depósitos Coluvio-residuales (Q-co/re) Los depósitos coluvio-residuales se han originado por la acción de gravedad y aguas de escorrentía que han afectado a los afloramientos de rocas intrusivas muy alteradas y fracturadas, localizándose en las laderas de pendientes suaves a ligeras, donde son retenidos por la vegetación que crece en forma natural. Consisten predominantemente en bloques, bolones y gravas sub angulosas a angulosas y arenas gruesas con alto porcentaje de cuarzo, se encuentran cubiertos por una mezcla de materia orgánica y arena-limosa. Depósitos Coluvio-escombreras (Q-co/es) Los depósitos coluvio-escombreras se ubican en los pies de talud de afloramientos rocosos con fuerte pendiente que presentan discontinuidades sub paralelas y sub verticales a los taludes. Se originan por efecto de topling o volteo. Consisten en bloques y bolones angulosos a muy angulosos con material fino producto del lavado de los suelos residuales y rocas alteradas. 7.3.3 Afloramientos Rocosos En el área de emplazamiento del proyecto CH Chontayacu Alto afloran rocas metamórficas pertenecientes al Complejo del Marañón y rocas intrusivas pertenecientes al Plutón o Stock Cocalito – San Antonio. Complejo del Marañón (Pe-cm) Esta unidad aflora al suroeste de la localidad de Uchiza entre las localidades de Aragan y Santa Rosa de Oso y se extiende hacia las nacientes del rio Chontayacu (Localidades de Lucmabamba, San Pedro de Chonta, San Vicente y Otras). Las rocas metamórficas que afloran aguas arriba del eje de presa y en el tramo entre Aragan y Santa Rosa de Oso (margen izquierda del rio Chontayacu) están constituidas por esquistos micáceos, filitas sericiticas y filitas pizarrosas que presentan una esquistosidad de rumbo N45°-60°W y buzamiento entre 45° a 70°NE. Plutón Cocalito - San Antonio (C-gd/to) Cuerpo de roca plutónica que se extiende desde la localidad de Aragan hasta inmediaciones de la localidad de Crisnejas. Presenta una topografía típica de drenaje detrítico constituido por cerros de cumbres sub redondeados cubiertos casi en su totalidad por vegetación muy tupida, salvo en algunos fallarones localizados en las quebradas. La litología del Plutón Cocalito - San Antonio consiste en una granodiorita con variaciones desde tonalita a adamelita, presenta una tonalidad leucocrata a mesocrata de textura fanerítica con cristales de plagioclasa y cuarzo hasta de 5 mm de longitud.
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Entre las localidades de Aragan y Santa Rosa de Oso, el Plutón presenta una estructura de flujo en la zona de contacto con el Complejo Marañón, ligeramente bandeada (metagrandiorita). Este Plutón ha sido intruido por diques de composición andesítica y basáltica. Se encuentra leve a moderadamente fracturado y alterado en superficie. En esta unidad litológica se excavará íntegramente el túnel de conducción y las obras de generación del proyecto CH Chontayacu Alto.
Fotografía 7.3.3.1: Vista de afloramientos de rocas graníticas en la carretera que va hacia la localidad de Santa Rosa de Oso. La roca se encuentra muy fracturada y moderadamente alterada con fracturas sub verticales, paralelas al talud de corte. 7.3.4 Condiciones Estructurales y Sismo-tectónica La configuración estructural del valle del rio Huallaga es el resultado de sucesivos ciclos orogénicos acontecidos desde el Neoproterozoico hasta el Cuaternario, donde los relieves están controlados por las estructuras geológicas, reflejando la geomorfología superficial actual. En el contexto regional el área de influencia del rio Huallaga se localiza en el flanco este de la Cordillera Oriental y en las estribaciones occidentales de la Faja Subandina, identificándose tres zonas estructurales principales: Zona de bloques, Depresión intramontañosa y Zona de pliegues y fallas del Flanco Subandino. El área de influencia del proyecto Chontayacu se ubica en la denominada “Zona de Bloques”, la cual se presenta a manera de franja a lo largo de la margen izquierda del rio Huallaga con dirección NO-SE, constituyéndose en el flanco Este de la Cordillera Oriental y se localiza en el tramo intermedio del rio Chontayacu, afectando a las rocas intrusivas del Plutón Cocalito-San Antonio. Con respecto a las condiciones sismotectónicas, la actividad sísmica en el Perú está gobernada por la interacción de las Placas Tectónicas de Nazca y Sudamericana, así como por los reajustes que se producen en la corteza terrestre. La alta convergencia entre las placas ha producido la subducción de la Placa de Nazca debajo de la Sudamericana a una razón de 8 a 10 cm/año. El área del proyecto está localizada en la zona de corteza continental de la Placa Sudamericana, sujeta a esfuerzos tectónicos compresionales debido a la convergencia existente
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entre la Placa de Nazca y Sudamericana detrás de la zona cordillerana. Los sismos se caracterizan por ser bastante superficiales. Estas fuentes sismogénicas fueron propuestas por Castillo y Alva, 1993. Los espectros de aceleración sísmica requeridos para el diseño de las estructuras del proyecto, se obtienen de la distribución e intensidad de sismos en el Perú (Ref. Instituto Geofísico de Perú 2014, Dr. Jorge Alva 1998). A partir de la información existente se obtiene que las aceleraciones sísmicas, en el área del Proyecto, se encontrarían entre 0.22 a 0.24 g. 7.3.5 Hidrogeología De acuerdo a los tipos de roca, en las obras subterráneas se esperan filtraciones locales a través de fracturas abiertas o tramos de roca intensamente fracturada, las cuales se encontrarían en ambas márgenes del rio Chontayacu, especialmente en los cruces de quebradas con profundidades menores a 200 m. En el túnel de conducción de la CH Chontayacu Alto se esperan únicamente goteos entre las progresivas 1+720 a 1+920, 3,960 a 4+440, 5+200 a 5+440 y 6+080 a 6+200, asociados a posibles zonas de fallas, las cuales han sido inferidas durante el mapeo geológico, a los que habría que incluir los portales de entrada y salida del túnel. 7.3.6 Geodinámica Externa Los movimientos en masa constituyen los procesos geológicos que involucran desplazamientos o remoción de masas rocosas (fracturadas y/o meteorizadas), depósitos inconsolidados o ambos, por efecto de la gravedad. Su ocurrencia en la región está estrechamente ligada a intensas lluvias, sismos y modificaciones antrópicas; así como factores condicionantes o intrínsecos tales como la litología, la pendiente, la morfología, las condiciones estructurales y otros. En los alrededores del área de influencia del proyecto, los movimientos de masas con mayor incidencia son: deslizamientos, derrumbes y erosión fluvial. Los deslizamientos están asociados a suelos coluvio-residuales y afloramientos rocosos con planos de deslizamiento suelosuelo o suelo-roca muy a intensamente fracturada y alterada. A lo largo del rio Chontayacu se presentan deslizamientos que generalmente se dan en sus laderas de pendientes irregulares y son de carácter superficial. Los derrumbes se asocian a laderas escarpadas de afloramientos rocosos con fracturas subverticales y sub-paralelas al talud, tal como se observa principalmente en la margen izquierda del rio Chontayacu, aguas arriba de la localidad de Santa Rosa de Oso y corresponde a afloramientos del Complejo Metamórfico. Estos derrumbes están controlados principalmente por los planos de foliación de las rocas esquistosas y filitas cuando su buzamiento es a favor de pendiente. La erosión fluvial es uno de los modeladores más importantes de los ríos, afectando las terrazas que se ubican en las márgenes del rio Chontayacu. 7.4 Investigaciones Geognósticas 7.4.1 Generalidades Las investigaciones geotécnicas en los emplazamientos de las diferentes obras del Proyecto han sido desarrolladas en dos (2) etapas. Durante el estudio de Pre-Factibilidad las investigaciones consistieron básicamente en la ejecución de trincheras, medición de discontinuidades en afloramientos rocosos, ejecución de ensayos de laboratorio de mecánica de suelos y mecánica de rocas en muestras representativas extraídas de las trincheras y en afloramientos rocosos, la información detallada obtenida en esta primera etapa se halla compilada en el documento CENTRALES HIDROELÉCTRICAS CHONTAYACU ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD (Anexo C), noviembre 2014.
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Para el estudio de Factibilidad la investigación geotécnica contempló la ejecución de perforaciones diamantinas, trincheras, calicatas, prospección geofísica, ensayos de laboratorio de mecánica de suelos y rocas, la información detallada se encuentra compilada en el ANEXO C – Geología y Geotecnia del presente informe. En los ítems siguientes se menciona la totalidad de las investigaciones realizadas a la fecha, durante el mapeo geológico de los emplazamientos de las diferentes obras del proyecto, y que incluyen las investigaciones mencionadas en el párrafo anterior, los resultados obtenidos son comentados y empleados en las interpretaciones que se detallan en los ítems 7.5. del presente informe. Además de los ensayos de laboratorio de mecánica de suelos y mecánica de rocas, se ejecutaron ensayos para determinar la calidad del agua del rio Chontayacu, a fin de que esta pueda ser aprovechada durante la construcción para la preparación de las mezclas de concreto. 7.4.2 Perforaciones Se realizaron dos perforaciones diamantinas con recuperación continua de muestra, una en la margen izquierda de la presa y la otra en el portal de entrada del túnel de conducción. La longitud total de perforación fue de 215.30 m. El sondaje ubicado en la margen izquierda de la presa tuvo por objetivo determinar las características de los suelos fluvio - aluviales, establecer la profundidad del contacto suelo – roca, las condiciones de permeabilidad y de cimentación en el estribo. La perforación en el portal de ingreso al túnel de conducción permitió conocer las condiciones geomecánicas del macizo rocoso (grado de fracturamiento, alteración, resistencia y condición de las discontinuidades) definiendo con mayor detalle su clasificación geomecánica y los elementos de soporte a ser requeridos durante su excavación, también, se realizaron ensayos insitu de permeabilidad y de carga puntual, además de la toma de muestras de testigos de roca para ser ensayadas en laboratorio y permitir la determinación de sus propiedades físicas y elásticas en los primeros metros del túnel de conducción. A continuación se muestra la ubicación, orientación y coordenadas de los sondajes diamantinos ejecutados. Tabla 7.4.2-A: Perforaciones diamantinas ejecutados en la campaña 2015 Ubicación
Código
Orientación/ Longitud Inclinación (m)
COORDENADAS UTM N E
Presa Margen DDH-CHCHA-P-MI-01 Vertical (-) 35.10 9,047,291 314,140 Izquierda Túnel de DDH-CHCHA-TC-PE-01 N 153° / -10° 180.20 9,047,127 314,187 conducción Para conocer las condiciones de permeabilidad del macizo rocoso fueron ejecutados 11 ensayos de permeabilidad del tipo Lugeon, 3 en la perforación diamantina de la margen izquierda y 08 en la del túnel de conducción. Los registros geológicos de las perforaciones diamantinas, resultados de los ensayos de permeabilidad y fotografías de las cajas de muestras se han compilado en los Anexos C.2, C.4 y C.11 respectivamente. 7.4.3 Calicatas y Trincheras Se ejecutaron trincheras en las áreas de emplazamiento de las obras superficiales y en la cantera Confluencia. Tuvieron como objetivo determinar la clasificación y características de los suelos fluvio-aluviales, coluvio-aluviales y coluvio-residuales donde se emplazará la presa, casa de máquinas, tubería forzada y botaderos, evaluándose también la calidad de los materiales destinados para ser empleados como agregados.
.)
34),5 60*078197 :;<=
!" !$%&'()(*+ ,-'%. /(*'010-02(2
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La información obtenida, se incluye en el Anexo C.3, Registros geológicos de calicatas y trincheras. Las tablas 7.4.3-A y 7.4.3-B muestran la ubicación de las trincheras y calicatas que fueron efectuadas durante cada etapa. Tabla 7.4.3-A: Investigaciones Pre Factibilidad (año 2,014) Ubicación
Trinchera
Área de Presa Casa de Maquinas Cantera Confluencia
T-CHCHA-PMI-01 T-CHCHA-CM-01 T-CHCHA-CCO-01 T-CHCHA-CCO-02
Coordenadas UTM N E 9047264 314306 9047606 320895 9047532 320952 9047502 321365
Dimensiones (m) 1.5 x 2.0 x 1.5 1.5 x 2.0 x 2.0 1.5 x 2.0 x 2.5 1.5 x 2.0 x 2.5
Tabla 7.4.3-B: Investigaciones Factibilidad (año 2,015) Ubicación Presa Tubería Forzada Casa de Maquinas Botadero Cantera Confluencia
Coordenadas N E 9,047,197 314,186 9,047,816 320,155 9,047,583 320,070 9,047,646 320,085 9,047,702 320,113 9,047,757 320,133
Dimensiones (m) 1.5 x 1.5 x 2.8 1.5 x 1.5 x 2.0 1.0 x 3.0 x 5.0 1.0 x 3.5 x 5.0 1.0 x 2.5 x 5.0 1.0 x 3.0 x 5.0
T-CHCHA-CM-01
9,047,882
320,176
1.0 x 2.0 x 2.0
T-CHCHA-BO-01 T-CHCHA-CC-01 C-CHCHA-CC-01 C-CHCHA-CC-02 C-CHCHA-CC-03
9,047,861 9,047,553 9,047,693 9,047,458 9,047,534
319,888 321,157 320,663 321,073 321,079
1.5 x 1.5 x 2.0 1.5 x 1.5 x 1.5 1.5 x 1.5 x 1.8 1.5 x 1.5 x 1.0 1.5 x 1.5 x 2.2
Trinchera Calicata T-CHCHA-P-MD-01 C-CHCHA-TF-01 T-CHCHA-TF-01 T-CHCHA-TF-02 T-CHCHA-TF-03 T-CHCHA-TF-04
7.4.4 Prospección Geofísica Se ejecutó una línea de refracción sísmica de 120.0 m y 2 ensayos MASW, la línea geofísica ejecutada en la margen derecha del eje de presa tuvo como objetivo investigar las condiciones del suelo, así como, determinar el módulo de deformación, profundidad y calidad del basamento rocoso en el área de emplazamiento de la presa. En las tablas 7.4.4-A y 7.4.4-B se muestra la ubicación, orientación y características de la línea de refracción sísmica y ensayos de análisis de ondas superficiales en arreglo multicanal MASW ejecutados en el eje de presa, hacia la margen derecha del rio Chontayacu. Tabla 7.4.4-A: Línea de Refracción sísmica Ubicación
Código
Eje Presa M.D. LS-CHCHA-P-01
.*
34),5 60*078197 :;<=
Longitud (m) 9('
Coordenadas Coordenadas Orientación Iniciales Finales N: 9´047,116 N: 9´047,235 N10°W E: 314,192 E: 314,172
!" !$%&'()(*+ ,-'%. /(*'010-02(2
!"#$
Tabla 7.4.4.B: Ensayos MASW Ubicación Eje de Presa M.D. (Puntos MASW)
Código MASW 01 MASW 02
Norte 9´047,146 9´047,205
Este 314,187 314,177
7.4.5 Ensayos de Mecánica de Suelos Los ensayos en muestras de suelo para cimentación y canteras, fueron ejecutados en el laboratorio geotécnico GEOFRONTIER Perú SAC en la ciudad de Lima. Los ensayos de laboratorio fueron ejecutados a partir de las muestras extraídas de las trincheras y calicatas que fueron realizadas en el área de eje de presa, tubería forzada, botadero, casa de máquinas y áreas destinadas para canteras (Cantera Confluencia). Las tablas 7.4.5-A y 7.4.5-B mostradas a continuación, incluyen los resultados de los ensayos que fueron realizados en el laboratorio de mecánica de suelos durante el desarrollo de los estudios de pre factibilidad y factibilidad: Tabla 7.4.5-A: Resultado de ensayos ejecutados con fines de cimentación Área de Presa F T - ) A * H * ( C 1 H 0 C T
F T - ) A * H * ( C 1 H 0 C C
M C ) A * ( H C 1 H 0 C T
M C ) - * A * H ( C 1 H 0 C T
0.1
57.6
55.27
2.4
35.2
35.5
64.4
39.8
41.23
42.7
52.9
40.9
64.5
35.5
2.6
3.5
54.9
11.9
--
56.0
--
--
--
26.0
--
N.P
32.0
N.P
N.P
--
19.0
N.P
N.P
24.0
N.P
N.P
N.P
7.0
N.P
SM
MH
SM
GP
GP
CL
SW-SM
F T - ) A * H * ( C 2 H 0 C T
F T - ) A * H * ( C 3 H 0 C T
) P - * A ( H 1 C 0 H I C - M T
- ) P - * * A ( H 1 C 0 H C - D T M
% de grava
51.44
60.3
--
0.0
% de arena
40.56
32.1
58.5
% de finos
8
7.6
Limite Líquido
22.51
--
Límite Plástico
--
N.P
Tipos de Ensayos
Índice de plasticidad
N.P
N.P
Clasificación SUCS
GW-GM GW-GM
Clasificación AAHSTO
A-1-a A-1-a (0) (0)
Contenido de humedad
8.8
Area de Casa de Maquinas Botadero
Tubería Forzada
m 5 1 . 2 O T C A T N O C S O Y A S N E N O R A T U E J E E S O N
F T - ) A * H * ( C 4 H 0 C T
O B - ) * A * ( H C 1 H 0 C C
A-4 (0)
A-7-5 A-2-4 A-1-a A-1-a (8) (0) (0) (0)
A-4 (2)
A-1-b
31.68
34.79
14.19
3.92
29.51
20.7
--
--
--
--
2.639
--
--
2.71
--
2.68
--
2.673
--
2.75
1.81
--
1.91
--
2.119
--
2.08
--
--
--
--
34.94°
--
19.9°
--
--
--
--
0.05
--
34.51
Peso volumétrico de la grava P.v.
2.679
--
Peso especifico de sólidos P.e.
2.707
--
Densidad Natural - Método de la Parafina (gr/cm3)
2.131
--
Angu lo de fricción inte rna (!) - Corte Directo
32.67°
--
0.27
--
Angu lo de fricción inte rna (!) - Compresión Triaxial UU
--
--
9.12°
--
27.39°
--
49.16°
--
--
Cohesión (c) kPa - Compresión Triaxial UU
--
--
26.0
--
43.0
--
0.18
--
--
Maxima densidad seca (gr/cm3)
--
--
--
--
--
--
--
--
1.918
Optimo contenido de humedad O.C.H. - (%)
--
--
--
--
--
--
--
--
1.38
Cohesión (c) kPa - Corte directo
(*) Excavaciones 2014 - (**) Excavaciones 2015
En la tabla siguiente se detallan los resultados que fueron obtenidos en las muestras analizadas para cantera de agregados durante los estudios de pre factibilidad y factibilidad.
.+
34),5 60*078197 :;<=
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Tabla 7.4.5-B: Resultado de ensayos de laboratorio ejecutados en la cantera Confluencia Cantera Confluencia Tipos de Ensayos
T-CHCHAT-CHCHACCO-01 (*) CCO-02 (*)
C-CHCHACC-01 (**)
C-CHCHACC-02 (**)
T-CHCHACC-01 (**)
C-CHCHACC-03 (**)
% de Grava
47.23
58.74
25.90
31.90
42.1
54.6
% de Arena
50.13
37.14
65.00
65.80
50.5
42.4
% de Fino
2.64
4.12
9.10
2.30
7.4
3.00
SP
GP
SP-SM
SP
SP
GP
A-1-a(0)
A-1-a(0)
-
-
-
A-1-a (0)
-
-
-
-
-
2.27
Clasificación SUCS Clasificación AAHSTO Contenido de Humedad (%) Índice de Plasticidad
N.P
N.P
N.P
N.P
N.P
N.P
Peso volumétrico de la grava P.v.
2.694
2.679
2.72
2.74
2.70
2.78
Modulo de Fineza
3.356
2.752
3.81
4.27
4.74
5.41
5.0
9.99
8.0
1.9
7.6
3.00
85.71
69.8
78
87
61
32
-
-
1.58
1.62
1.64
1.92
Material más fino que el tamiz N°200 (%) Equivalente de arena (%) Peso unitario de los agregados (suelto) Peso unitario de los agregados (compactado) Gravedad Especifica Aparente del material grueso
-
-
1.89
1.95
1.96
2.10
2.739
2.719
2.696
2.699
2.689
2.722
Gravedad Específica Bulk s.s.s. del agregado grueso
2.695
2.669
2.657
2.656
2.649
2.682
Gravedad Especifica Bulk del agregado grueso
2.669
2.640
2.634
2.631
2.626
2.659
% de Absorción del agregado grueso
0.95
1.11
0.80
0.95
0.89
0.87
Gravedad Especifica Aparente del material fino
2.688
2.747
2.740
2.750
2.790
2.760
Gravedad Específica Bulk s.s.s. del agregado fino
2.674
2.706
2.700
2.710
2.630
2.720
% de Absorción del agregado fino
0.33
0.88
0.8
1.0
1.4
0.9
Abrasion maquina los Ange les (%) In alt e rab ilid ad p or su lf at o d e m ag ne sio p asa 2 1 /2 " retenido en N°4 (%) In alt erab ilid ad p or sulfat o d e mag ne sio p asa 3 /8 " retenido en N°50 (%)
19.9
20.2
39.0
22.0
31.0
24.0
0.75
0.85
3
4
5
1
1.63
1.39
13
17
13
2
-
-
0.77
0.39
0.38
0.18
Peso volumetrico varillado en grueso (Kg/m3)
1742
1738
-
-
-
-
Peso volumetrico varillado en fino (Kg/m3)
1758
1834
-
-
-
-
Peso volumetrico suelto en grueso (Kg(m3)
1577
1566
-
-
-
-
Peso volumetrico suelto en fino (Kg(m3)
1579
1681
-
-
-
-
ph
6.25
5.2
-
-
-
-
Conte nido de Cloruros
0.0007%
0.0008%
7.55 ppm
8.51 ppm
14.75 ppm
14.18 ppm
Contenido de sulfatos
0.0036%
0.0044%
0
0
0
144.9 ppm
Sale s Soluble s T ot ale s
0.0082%
0.0130%
14.75 ppm
45.6 ppm
83.2 ppm
354 ppm
Terrones de arcillas y particulas friables (%)
(*) Excavaciones 2014 - (** ) Excavaciones 2015
Los certificados que contienen los resultados de la totalidad de ensayos ejecutados, durante la campaña 2015 en las diversas estructuras se incluyen en el Anexo C.5, Apéndices C.5.1 al C.5.5 . 7.4.6 Ensayos de Mecánica de Rocas Los ensayos de mecánica de rocas fueron realizados en el laboratorio de la Universidad Católica, en muestras que fueron extraídas del sondaje DDH-CHCHA-TC-PE-01, ejecutado en el portal de entrada del túnel de conducción.
.,
34),5 60*078197 :;<=
!" !$%&'()(*+ ,-'%. /(*'010-02(2
!"#$
Tabla 7.4.6-A: Resultado de ensayos en sondaje DDH-CHCHA-TC-PE-01 Muestras
M1
M2
M3
Profundidad (m)
7 8. 40 -8 2. 00
1 23 .1 5-1 26 .6 2
1 70 .8 0-1 75 .5 5
Litología
Granito
Granito
Granito
2.674
2.679
2.660
2#"+(%3/3%, Densidad Saturada
2.682
2.688
2.669
5(,()/,
0.805
0.825
0.842
0.30 1
0.30 8
1.00 2
Resiste ncia a la Compresión Simple ( MPa)
140.41
136.49
210.51
Resistencia a la Tracción (MPa)
10.15
-
9.1
5.81
7.35
8.26
0.18
0.16
0.2
41.2
-
37.9
0.025
-
0.118
Densidad Seca (gr/cm3)
Porosidad Aparente(%) Absorción (% )
Modulo de elasticidad 2#"+(%3/3%, Yo ung (E ) Gpa
41/,$()/,
Relación de Poisson ( ! )
!"#$% '(#%)$" !"*+#%,("-
Angu lo de Friccion (°) Cohesion (Mpa) Angu lo de Friccion (°)
.#(/0(/1
-
-
61
Cohesion (Mpa)
-
-
18.8
mi
-
-
18.2
En el Anexo C.6 se incluyen los certificados de los ensayos de mecánica de rocas ejecutados. Tabla 7.4.6-B: Ensayos de carga puntual en campo (diametral DDH-CHCHA-P-MI-01
Sondaje Muestras
M1
P ro fun did ad ( m)
M2
M3
M4
M5
23.9524.07
33.4633.60
1 3. 53 - 1 3. 65
1 5.8 7-1 6. 00
1 8. 02 -1 8.1 3
Granodiorita
Granito
Dique qz
Granito
Granodiorita
Is(50) promedio
3.819
5.828
3.150
1.663
5.700
Resistencia (MPa)
106.32
162.25
86.68
46.26
158.79
M1
M2
M3
Litología
DDH-CHCHA-TC-PE-01
Sondajes Muestras
P ro fun did ad ( m)
M4
M5
M6
M7
M8
M9
40.5740.70
40.7040.85
48.0548.19
61.3061.44
71.1071.22
82.8082.92
1 3. 00 -1 3. 13
1 8.4 0-1 8. 53
2 9. 53 -2 9.6 5
Litología
Granito
Granito
Granito
Granito
Granito
Granito
Granito
Granito
Granito
Is(50) promedio
4.588
3.373
4.588
3.89
6.45
3.47
6.7
4.81
6.62
Resistencia (MPa)
127.63
93.9
127.73
108.39
179.51
96.66
186.41
133.94
184.34
M10
M11
M12
M14
M15
M16
M17
91. 30-91. 45
106.42-106.55
118.15-118.28
128.20128.33
144.05144.18
157.60157.70
164.18164.28
177.32177.42
Granito
Granito
Granito
Granito
Granito
Granito
Granodiorita
Granito
Is(50) promedio
6.45
7.12
7.07
5.06
4.96
4.76
5.98
3.27
Resistencia (MPa)
179.51
198.15
196.77
140.84
138.08
132.56
166.39
91.13
DDH-CHCHA-TC-PE-01
Sondajes Muestras
Profundid ad (m) Litología
M13
7.4.7 Estudio Petrográfico Se realizó un (01) ensayo macroscópico y microscópico adicional a los tres que fueron ejecutados durante la fase de pre-factibilidad, correspondió a una muestra del sondaje diamantino DDH-CHCHA-TC-PE-01 a la profundidad de 80.0 m.
.-
34),5 60*078197 :;<=
!" !$%&'()(*+ ,-'%. /(*'010-02(2
!"#$
En las muestras correspondientes al sector donde se inicia el túnel de conducción (margen derecha), la muestra de roca (de mano) y la que fue obtenida con la perforación diamantina confirman que se trata de rocas pertenecientes al Stock Cocalito – San Antonio, granito y/o granodiorita metamorfizada (Metagranodiorita) de textura fanerítica, recristalizada y afectada por alteración hidrotermal. Tabla 7.4.7-A: Resultado de los estudios petrográficos Muest ra
Mineral/%
Denominación
Cuarzo/35 Feldespato/34 M-4 (Túnel)
Biotita/15
Metagranito
Plagioclasa/13 Esfena/02 Cuarzo/33 Feldespato K/22 M-5 (Túnel)
!"#$"%" '()*
Moscovita/20 Plagioclasa/18
Milonita de cuarzo, feldespatos y micas
Biotita/06 Opaco/01 Cuarzo/46 Plagioclasa/13 Feldespato/34 M-8 (Casa de Maquinas)
Hornblenda/03 Biotita/02
Leucogranito recristalizado y moderada fracturación
Anf ibol/01 Sericita/08 Magnetita/02 Cuarzo/34 Ortosa y Microclina/8 Biotita/15
!"#$"%" '()@
#4+5,/- 6678 !7!7"89!8$:8() ;<(=(( >?
Plagioclasa/25 Anf ibol/<1 Carbonato (siderita)/9 Muscovita sericita /4
#+,-./-01231/3,-
Zoicita/3 Clorita/2
En el Anexo C.9 se adjuntan los resultados de los estudios petrográficos realizados durante la campaña de investigación del 2015. 7.5
Geología y Geotecnia de las obras
7.5.1 Obras de Captación La presa derivadora consistiría de un barraje de compuertas de concreto gravedad y un barraje fijo del tipo CFRD con cara de concreto, se ubica en la cota 1,500 msnm, a unos 400 m aguas abajo de la Localidad de Santa Rosa de Oso en el rio Chontayacu (ver fotografía 7.5.1.1). Los estribos de la presa y la bocatoma estarán cimentados en rocas plutónicas pertenecientes al stock Cocalito – San Antonio, conformado principalmente por granodioritas levemente metamorfizadas, de textura fanerítica, moderadamente fracturada y muy resistente, con fracturas abiertas, para lo cual deberá removerse el material coluvial que las cubre. La zona de compuertas y el barraje fijo estarán cimentados en suelos fluvio-aluviales.
..
34),5 60*078197 :;<=
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Fotografía 7.5.1.1: Captación y portal de entrada del túnel de conducción, vista hacia aguas abajo. 7.5.1.1
Condiciones Geológicas
Morfológicamente, ambos estribos presentan macizos rocosos con taludes promedio de 4550°, ambos provistos de cobertura cuaternaria consistente básicamente en suelos coluviales compuestos por material de escombros (Q-co/es), estos materiales cubren suelos coluvio aluviales (Q-co/al) y está conformado por materiales procedentes de las quebradas localizadas tanto en la margen izquierda como en la margen derecha, inmediatamente aguas arriba del eje de presa proyectado. El fondo del valle compuesto por material fluvio aluvial (Q-fv/al), está constituido por bancos gruesos de gravas arenosas con finos, intercalado con lentes areno gravosos, también ocurren horizontes constituidos por fragmentos gruesos tipo bolos, de los resultados de la geofísica y la perforación de la margen izquierda se infiere que el espesor de estos materiales en su parte más profunda sería 20 ~ 25 m de profundidad respecto del nivel de terreno actual. Los horizontes superficiales, de espesores entre 1 a 2 m, están compuestos por material areno limoso con gravas. La información con las líneas de refracción sísmica, muestran evidencias de la existencia de paleo cauces que fueron formados por el rio Chontayacu, durante sus cambios de curso en este sector. En el eje de presa y hacia la margen derecha del valle existe una amplia terraza fluvio aluvial, de aproximadamente 120 m de ancho, en la actualidad el rio Chontayacu discurre por la margen izquierda generando un cauce de unos 35 m de ancho y 2.0 m de profundidad en los meses de junio a setiembre. En el plano CHCHA-FCT-GEO-PLN-103 se presenta la sección geológica del eje de presa Chontayacu Alto. Aguas arriba del área donde se construirá la Presa se observa un contacto entre rocas meta granodioriticas del stock Cocalito – San Antonio con esquistos y gneis pertenecientes al Complejo
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Marañón, durante el reconocimiento geológico de campo se ha determinado que probablemente es por efecto de una falla sub paralela al alineamiento predominante en la zona (NW-SE). En la margen izquierda del eje de presa se han determinado las siguientes discontinuidades: N27°W/61°SW, N32°W/72°NE, N-S/85°W, N8°W/66°NE, (ver figura 7.5.1.1-A). El macizo rocoso presenta una textura fanerítica, parcialmente recristalizada, la roca ha sido deformada (recristalizada) y luego afectada por alteración hidrotermal, moderadamente fracturada, ligeramente alterada y muy resistente, sus fracturas se encuentran abiertas a muy abiertas, muy persistente con relleno de limos y oxidación en las paredes ligeramente rugosas. Corresponde a un índice RMR entre 55 a 65 (Roca Tipo III-II), GSI=F-LF/B.
Figura 7.5.1.1-A: Proyección estereográfica de las discontinuidades en la margen izquierda del rio Chontayacu correspondiente al eje de presa. En la margen derecha del eje de presa, cerca al portal de entrada se presentan las siguientes discontinuidades: N54°W/28°NE, N20°W/51°NE y N45°E/84°SE (ver figura 7.5.1.1-B). El macizo rocoso se encuentra moderadamente fracturado, leve a moderadamente alterado y resistente a muy resistente, sus fracturas se encuentran abiertas con relleno de óxidos, persistencia mayor entre 3.0 y 10.0 m, planas rugosas y sus paredes se encuentran con ligera a moderada oxidación en superficie. Corresponde a un índice RMR entre 70 a 75 (Roca Tipo II), GSI=LF/B. En ambos estribos del eje de presa, se pueden presentan riesgos debido a fracturas sub verticales y sub paralelas a los rumbos de los taludes de corte que podrían originar deslizamientos por topling o volteo, por lo que se requerirá del uso de empernado sistemático para el control de los mismos. Para evitar daños al macizo rocoso durante la excavación se requerirá del uso de la voladura controlada y mayor uso de retardos en la conformación de los bancos.
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Figura 7.5.1.1-B: Proyección estereográfica de las discontinuidades en la margen derecha del rio Chontayacu correspondiente al eje de presa y al portal de entrada del túnel de conducción. 7.5.1.2
Investigaciones geognósticas
En el eje de presa se ejecutó una perforación diamantina en la margen izquierda, (DDHCHCHA-P-MI-01), posición vertical, encontrándose el contacto con el basamento a los 11.80 m, la descripción litológica se muestra a continuación. 0.00 - 0.70 m, TOP SOIL, arena de grano fino a medio, húmeda, marrón oscuro, presencia de raíces de plantas, olor orgánico. 0.70 - 3.00 m) ARCILLA LIMO ARENOSA (CL-ML), blando a rígida, finos de mediana plasticidad, arena de grano fino mal gradada 30-35%, finos 60-65% (arcillas>limos), húmedo, marrón claro, fluvial de plataforma de inundación. No es efervescente en HCl. 3.00 - 11.80 m ARCILLA CON ALGO DE LIMOS Y ARENAS (CL), blando, finos de alta plasticidad, arena micácea de grano fino mal gradado 10-15%, finos 85-90% (arcillas y limos), mojado desde 7.00m (desnivel con el río 7.00m, gravas <2" sub angulosas de andesitas. Nivel de Grava areno limo arcillosa (GP-GM) en 11.70-11.80m. 11.80-18.50m, GRANITO – GRANODIORITA (Metagranodiorita), ligeramente metamorfizada, roca REGULAR (CLASE III), RQD promedio 82%, RMR promedio 47, alterado, poco resistente a resistente, fracturado. Fracturas parcialmente abiertas, rugosas, rellenos duros <2mm (clorita, óxidos, cuarzo, arcillas), superficies moderadamente alteradas. De 18.50-35.10m, roca REGULAR a BUENA (CLASE III-II), RQD promedio 93%, RMR promedio 59, ligeramente alterado (LA), resistente a muy resistente, levemente fracturado a masivo (LF-M). Fracturas parcialmente abiertas a abiertas (0.10-5.00mm), rugosas a muy rugosas, rellenos suaves <5mm. Zonas de corte en 25.70-25.80m, 28.70-28.85m. Fracturas sub paralelas al eje del sondeo en 20.00-21.50m, 24.7026.10m y 27.60-29.10m. A fin de evaluar las condiciones de cimentación de la presa se realizó el reconocimiento geotécnico de la zona, identificando los suelos de cimentación y ejecutando ensayos geofísicos de refracción Sísmica y MASW, adicionalmente el registro de una calicata de donde se obtuvieron muestras para ensayos de laboratorio.
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En la ubicación del eje de presa, terraza de la margen derecha se realizaron ensayos de medición de ondas superficiales en arreglos multicanales (MASW) para la obtención de perfiles de ondas S, valores que han permitido determinar los espesores de los estratos del suelo en las zonas de estudio. La información obtenida será de gran utilidad para determinar en forma indirecta las características estratigráficas de los suelos que se encuentran a diferentes profundidades. Los ensayos geofísicos en este sector consistieron de 2 ensayos MASW (MASW-1 y MASW2), los resultados de los ensayos geofísicos se presentan en detalle en el Apéndice I. Las trincheras ejecutadas en ambas márgenes del rio chontayacu muestran suelos gravosos predominantemente GW-GM, compuesto por un 10% de bolos, 50% de gravas englobados en una matriz arenosa con finos 7.5.1.3
Condiciones de cimentación
En el cauce del rio Chontayacu, zona del eje de presa, el material fluvio-aluvial consiste en bloques y bolones (40%) sub redondeados con tamaños máximos de 0.5 m3, gravas sub redondeadas (40%) englobados en una matriz arenosa (20%), se disgrega fácilmente con la picota, no cohesivo, no plástico, húmedo, permeable y ligeramente compacto. Este material se encuentra hacia las riberas cubierto por depósitos coluvio-escombreras y coluvio-aluviales consistentes en bloques, bolones y gravas angulosas a sub angulosas englobados en una matriz limo-arenosa, los cuales deberán ser removidos, para cimentar la estructuras del barraje fijo y barraje móvil en los suelos fluvio-aluviales. La definición de los parámetros de diseño se basa en el modelo de Mohr Coulomb, el cual define una envolvente de falla para los materiales mediante los parámetros ángulo de fricción y cohesión, los cuales determinan la resistencia de los suelos. Establecer los parámetros adecuados para el diseño requiere conocer tanto las condiciones de diseño de la estructura, así como las características, propiedades y estado de los suelos de cimentación. Para definir los parámetros geotécnicos se disponen de varias fuentes de información como son los ensayos geofísicos realizados (ensayos MASW) y ensayos de laboratorio. Con los ensayos geofísicos realizados se han determinado las velocidades de ondas de corte (Vs), cuyas velocidades se relacionan en forma directa con la rigidez del suelo. En el Cuadro 7.5.1.3-A se presenta una clasificación del tipo de suelo según las velocidades de ondas de corte. De acuerdo con las velocidades de onda obtenidas en los ensayos, los suelos estudiados clasifican principalmente como suelos muy densos con valores N>50 (Tipo C) y roca fracturada (Tipo B). El tipo de material aluvial estudiado usualmente produce velocidades de ondas elevadas, por lo mismo se estima que la profundidad de la roca se puede definir con mayor certeza para velocidades Vs mayores a 900 m/s. Los resultados de los ensayos MASW y MAM se han integrado produciendo un perfil de velocidades de ondas confiable hasta profundidades de 30m. La tabla 7.5.1.3-A compara los perfiles de onda obtenidos en los puntos de investigación, interpretándose de los ensayos MASW-1 y MASW-2, ubicados en la margen derecha del cauce, mostrando espesores de materiales aluviales entre 25 ~ 30 m, de compacidad densa a muy densa, mientras que hacia el cauce actual estos suelos se adelgazan y alcanzan profundidades del orden entre 12 a 15 m. La cimentación de la presa en el cauce y margen derecha, será en material gravo-arenoso, moderadamente denso cuya capacidad portante, de acuerdo a la granulometría, debería ser mayor de 4.8 Kg/cm2, salvo la presencia de posibles lentes de material más finos formados en la superficie de inundación, y que podrán ser localizados durante las excavaciones para la cimentación. Estos lentes deberán eliminarse para cimentar las estructuras debajo de los mismos. Por lo que en la margen derecha se recomienda excavar una profundidad mínima del orden de 9.0 a 10.0 m, &/(
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respecto al nivel de terreno actual, y en las inmediaciones del cauce actual una profundidad mínima de 5.0 a 6.0 m. El nivel de cimentación deberá estar como mínimo en la cota 1495 msnm. Tabla 7.5.1.3-A: Clasificación del Sitio (Fuente IBC, 2009) TIPO DE SUELO
NOMBRE DE SUELO
D
Roca muy dura Roca Suelo muy denso o roca blanda Suelo rígido
E
Suelo blando
E
-
A B C
PROPIEDADES PROMEDIO EN LOS 30 PRIMEROS METROS (SECCIÓN 1613.5.5 - CÓDIGO IBC) Velocidad de onda de corte, (m/s) v s
v s
s
Resistencia al corte no drenada,
s u
N/A
N/A
1,500
N/A
N/A
760
N > 50
360
15 ! N ! 50
> 1,500
760 < v
Resistencia a la penetración estándar, N
!
360 < v
s
!
180 ! v
s
!
(psf)
2,000
s u "
1,000 ! s
u
2,000
!
N < 15 < 180 s < 1,000 Cualquier perfil de suelo con más de 3 m de espesor que tenga las siguientes características: Índice de plasticidad (IP) > 20 Contenido de humedad (w) " 40% y Resistencia al corte no drenada s < 500 psf Cualquier perfil de suelo que contenga una o más de las siguientes características: Suelos vulnerables a una posible fractura o colapso bajo efecto sísmico, por ejemplo: suelos licuables, arcillas altamente sensibles y suelos débilmente cementados. Turbas y/o arcillas altamente orgánicas (H >3 m de turba y/o arcillas altamente orgánicas, donde H = espesor del suelo) Arcillas de muy alta plasticidad (H >7.6 m con índice de plasticidad IP > 75) Arcillas gruesas suaves a medias (H >36 m) v s
u
u
F
-
Figura 7.5.1.3-A: Perfil sísmico MASW, margen derecha del rio Chontayacu, vista hacia aguas arriba.
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En la margen izquierda, de acuerdo a los resultados del sondaje diamantino DDH-CHCHA-PMI-01, se recomienda eliminar el suelo coluvio escombrera, para cimentar el estribo directamente en roca, situación similar se presenta hacia la margen derecha. Los primeros metros del afloramiento rocoso (desde el contacto) deberán ser retirados por encontrarse muy fracturado y alterado, con fracturas muy abiertas y con una clasificación de RMR’= 15-25, Q’= 0.05 y GSI= IF-T/MP. A partir de los 6 a 7 metros la condición de la roca mejora notablemente (RMR’= 60, Q’= 5.00 y GSI= MF/R) y el estribo del barraje se podrá apoyar sin ningún riesgo. 7.5.1.4 Condiciones de excavación y estabilidad de taludes Los taludes de corte en suelo serán de 1.5V/1H. Los mayores cortes de talud serán en el emplazamiento de la bocatoma en los cuales se prevé una altura máxima de 10 a 12 m. En esta excavación se requerirá de una banqueta de 2 m de ancho y caída de 5 m de altura así como el uso de drenes, ya que se interceptara a la napa freática. Así mismo, se prevé la presencia de algunos bloques entre 0.1 a 0.5 m 3, embebidos en material fluvio-aluvial. Los cortes en roca, en el que se emplazarán los estribos de la presa, será de 4V/1H, no descartándose la ocurrencia de formación de algún tipo de falla, relacionado con los sistemas de fractura en ambos estribos, en tal sentido y con la data recabada en terreno se realiza en análisis cinemático de la ocurrencia de posibles fallas durante el desarrollo de las excavaciones. El análisis de la cinemática de las posibles fallas en el macizo rocoso se resume en la siguiente tabla. Tabla 7.5.1.4-A: Análisis de las posibles fallas del macizo rocoso Ubicación
Familias
Estación
Bu z°/DirBu z°
Tipos de fallas Falla Plan ar
Falla Cu ña
Falla Vo lt eo
No existe
No existe
Fam3
No e xist e
No e xist e
No e xist e
No existe
No existe
No exist e
Fam1=51°/071° Presa MD
EG-CHCHA-TC-PE-01
Fam2=28°/036° Fam3=84°/135°
EG-CHCHA-P-MI-01 Presa MI
Fam1=66°/082° Fam1=61°/243°
EG-CHCHA-P-MI-02
Fam2=72°/058° Fam3=00°/270°
Se proyecta realizar excavaciones para la cimentación en los taludes de los afloramientos del macizo rocoso, por lo que, hacia las márgenes se deberá eliminar la roca mala a muy mala, generando taludes de corte, donde se deberán realizar bancos cada 10 m de altura, con taludes 4V:1H en roca Clase III y hasta 6V:1H en rocas de mejor calidad, se deberá eliminar todo bloque suelto o asegurarlo con pernos de anclaje o mallas metálicas. De acuerdo a los datos de las discontinuidades registradas mediante estaciones geomecánicas, no se observa la ocurrencia de fallas planares, ni cuñas. En la margen derecha, los registros muestran la ocurrencia de posibles volteos (toppling), controlados por la familia 3 (84°/135°). En la margen izquierda, los sistemas identificados son sub paralelos al eje de presa, no fue necesario realizar el análisis mediante el software, ya que los esterogramas muestran que no existen casos de cuñas, volteo o fallas planares, sin embargo, se recomienda realizar estaciones adicionales para descartar completamente.
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De los resultados de ensayos en roca se obtuvo el ángulo de fricción Cohesión C=0.02 a 0.1.
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Ø=38°~
41° y
Análisis de fallas por cuña MD
Figura 7.5.1.4-A: Margen derecha de presa – entrada a túnel, Análisis para FALLA PLANAR. No se evidencia ocurrencia de fallas planares, ningún polo está dentro de la región sombreada. Análisis de fallas por volteo MD
Fig. 2.1.1.2 Margen derecha de presa – entrada a túnel, Análisis para FALLA POR VOLTEO. Posiblemente la Fam3, tenga ocurrencia de vuelco, agravado con la fam1. 7.5.1.5
Condiciones de estanqueidad
Los suelos aluviales en la zona de la presa se consideran permeables a muy permeables, se infieren coeficientes de permeabilidad de E-2 a E-3 cm/s, por lo que se deberá proyectar una pantalla de impermeabilización, que se propone formarla mediante el sistema Jet Groutung a
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construirse desde el nivel de cimentación y hasta completar una profundidad mínima equivalente a la altura de la presa. Esta cortina se ejecutará en la presa CFRD desde el plinto y en la presa de concreto desde su eje y muro lateral izquierdo. En lo que respecta al basamento rocoso, los ensayos de permeabilidad realizados en la perforación diamantina de la margen izquierda y los de la perforación del inicio del túnel de conducción han permitido comprobar que la permeabilidad del basamento rocoso es baja a muy baja, presentando coeficientes 2.6 a 3.3 E-06 cm/s con valores menores a 1.0 U.L; debiéndose comprobar esta misma condición del basamento rocoso en el fondo del cauce. De acuerdo a los resultados de ensayos Lugeon realizados en los sondajes diamantinos, la pantalla de impermeabilización en roca requerirá de un mínimo de inyecciones. Únicamente en las zonas de fallas ubicadas en la margen izquierda y en roca Tipo III-IV probablemente se requerirá de un mayor volumen de inyecciones impermeabilizantes, así como inyecciones de consolidación para mejorar la calidad de la roca.
Fotografía 7.5.1.5-A: Vista hacia aguas arriba del rio Chontayacu, eje de presa. En la margen izquierda se observa la carretera que va hacia la localidad de Santa Rosa de Oso
Fotografía 7.5.1.5-B: Afloramiento rocoso granítico en la parte alta del flanco izquierdo, borde de carretera, vista hacia aguas abajo.
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7.5.2 Túnel de Conducción El túnel de conducción tendrá una longitud aproximada de 6,535 m con una sección tipo herradura de dimensión aproximada de 5.4 x 5.4 m y presentara las siguientes orientaciones: 0+000 - 0+150: S22°E 0+150 - 0+960: S51°E 0+960 - 5+930: N84°E 5+930 - 6+195: N38°E 6+195 - 6+495: N12°E La excavación del túnel de conducción se ejecutaría a partir del portal de entrada y de la ventana de construcción que interceptará al túnel en la progresiva 6+287 con una pendiente de +1%, con ello se tendría tres frentes de excavación. La ventana de construcción tendrá una longitud del orden de 240 m y una dirección de N225°. 7.5.2.1
Condiciones Geológicas
El túnel de conducción, se excavara íntegramente en rocas metagraníticas levemente tectonizadas pertenecientes al Stock Cocalito – San Antonio, (ver fotografía 7.5.2.1-A). En el trazo del túnel de conducción se han identificado fallas locales y zonas de intenso corte asociadas a cauces de pequeñas quebradas o surcos profundos labrados en roca, los cuales interceptarían al túnel de conducción entre las progresivas 1+720 a 1+920, 3+960 a 4+440, 5+220 a 5+440, 6+220 a 6+360. El túnel de conducción presentará dos tramos de escasa cobertura (menor a 100 m) entre las progresivas 0+000 a 0+200 (tramo portal de entrada) y 6+360 a 6+535 (tramo portal de salida), donde se espera encontrar rocas con mayor grado de fracturamiento y alteración por efecto del intemperismo con fracturas abiertas, asociadas al relajamiento tensional por efecto de la rápida profundización del valle.
Metagranodiorita Stock Cocalito – San Antonio DDH-CHCHA-TC-PE-01
Complejo Marañón: Fillitas y esquistos
Fotografía 7.5.2.1-A: Otra vista del flanco derecho de sector de captación y portal de entrada y alineamiento del túnel, se observa contacto entre rocas metamórficas y metagranito de Stock Cocalito-San Antonio. &/-
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A lo largo del túnel de conducción se han realizado mediciones para determinar las características principales de los sistemas de discontinuidades (orientación, espaciamiento, persistencia, abertura, forma, alteración y relleno), habiéndose obtenido las siguientes familias de discontinuidades: Progresiva 0+000 – 3+500 (Metagranito): - F1: N50°W/45°NE - F2: N35°W/75°SW - F3: NS/90° Progresiva 3+500 – 5+000 (Metagranito): - F1: EW/75°S - F2: N30°E/80°NW - F3:N40°W/40°NE Progresiva 5+000 – 6+500 (Metagranito): - F1: EW/80°S - F2: N40°W/70°SW - F3:N30°E/30°NW 7.5.2.2
Investigaciones geognósticas
En el portal de entrada del túnel de conducción se ejecutó la perforación diamantina DDHCHCHA-TC-PE-01 con orientación N153° y -10° de inclinación, alcanzando la profundidad de 180.20 m. El contacto fue definido en 10.30 m. Para conocer las condiciones de permeabilidad a lo largo del tramo perforado se ejecutaron 8 ensayos del tipo Lugeon, los resultados muestran valores de permeabilidad baja a muy baja obteniéndose valores menores a 1.0 U.L., coeficientes E-06 a E-07 cm/s. En este sondaje los primeros 9.20 m corresponden a suelos del tipo coluvial con conos de escombros (Q-co/es), compuestos por arena limosa con gravas (GM) y arcillas limosas con arena (CL-ML), con fragmentos de hasta 3” de diámetro. De 9.20 a 10.30 m se atravesaron suelos netamente coluviales (Q-co y Q-co/al), compuestos por bolos englobados en matriz areno limosa (GP), densa a muy densa, fragmentos sub angulosos de tamaño máximo 10“ y de composición ígnea. La zonificación geomecánica del Granito – Granodiorita ligeramente metamorfizado (Metagranodiorita) es como sigue: Entre 10.30-21.80 m: Roca MALA a REGULAR (CLASE IV-III), RQD promedio 58%, RMR promedio 42, alterado (A), resistente(R4), fracturado(F). De 21.80-30.50 m: Roca REGULAR (CLASE III), RQD promedio 78%, RMR promedio 49, alterado a ligeramente alterado (A-LA), resistente a muy resistente (R4-R5), fracturado a levemente fracturado (F-LF). De 30.50-99.50 m: Roca BUENA (CLASE II) con algunos tramos aislados de Roca Regular (III), RQD promedio 94%, RMR promedio 68, ligeramente alterado (LA), muy resistente (R5), levemente fracturado a masivo (LF-M) con algunos tramos fracturados aislados. De 99.50-180.20 m: Roca BUENA (CLASE II) con algunos tramos pequeños aislados de Roca Regular (III), RQD promedio 94%, RMR promedio 69, ligeramente alterado a fresca (LA-F), muy resistente (R5), levemente fracturado a masivo (LF-M) con algunos tramos fracturados aislados, con abundantes fracturas mecánicas, producidas durante el proceso de perforación, se emplean brocas de serie alta por la dureza y abrasividad de la roca. La permeabilidad es baja presentando coeficientes K= 10 -6 a 10-7 cm/s.
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Los resultados obtenidos en los ensayos de carga puntual ejecutados hasta los 180 metros perforados muestran predominantemente valores muy resistentes entre 105 y 195 MPa. Hacia el portal de salida se espera encontrar rocas con moderado grado de fracturamiento y alteración por efecto del intemperismo con fracturas abiertas, asociadas al relajamiento tensional por efecto de la rápida profundización del valle.
Fotografía 7.5.2.2: Calidad de la Metagranodiorita obtenida en la perforación del portal de entrada del túnel de conducción, roca clase II-I (en el tramo), resistente a muy resistente, levemente fracturada a masiva, con abundantes fracturas mecánicas. 7.5.2.3 Resistencia de la Roca La resistencia compresiva uniaxial de la roca intacta es uno de los parámetros más importantes para evaluar el comportamiento mecánico de la masa rocosa. Los valores de este parámetro fueron obtenidos utilizando los siguientes procedimientos: -
Ensayos de golpes con el martillo de geólogo, según normas ISRM, efectuados durante el mapeo geotécnico. Los resultados de estos ensayos están consignados directamente en los formatos de los registros geológicos incluidos en el Anexo C.2.
-
Ensayos de carga puntual in situ, compresión uniaxial y compresión triaxial efectuados en laboratorio de mecánica de rocas. Se añade aquí como propiedad de la roca intacta el ensayo de tracción para determinar la resistencia a la tracción de la misma.
En el Anexo C.6 del informe de Geología y Geotecnia, se incluyen las planillas de todos los ensayos de laboratorio ejecutados sobre testigos de la perforación ejecutada en el portal de ingreso al túnel de conducción. En la tabla 7.4.6-A, se presenta un resumen de los resultados obtenidos en los ensayos de carga puntual y compresión uniaxial que fueron efectuados en el portal del túnel de
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conducción (metagranodiorita), obteniéndose el valor promedio de 138.3 y 162.5 Mpa respectivamente. Otro parámetro importante y de interés para el presente estudio, es la constante “mi” de la roca intacta del criterio de falla de Hoek&Brown (2002-2007). Los valores de este parámetro fueron obtenidos a partir de un ensayo de compresión triaxial obteniéndose para la constante mi el valor de 18.2 para la metagranodiorita. Adicionalmente, se han ejecutado 2 ensayos de tracción indirecta para conocer el valor de la resistencia a la tracción los resultados varían de 9.1 a 10.15 MPa y en promedio 9.63 MPa. Para determinar el peso unitario se han ejecutado ensayos de propiedades físicas obteniéndose los siguientes valores promedio: 2.671 gr/cm 3 Densidad Seca, 2.68 gr/cm 3 Densidad Saturada, 0.824 % Porosidad Aparente y 0.537 % de absorción. Con el fin de conocer las características de resistencia al corte de las discontinuidades (parámetros de fricción y cohesión de los criterios de falla Mohr-Coulomb), ya que éstas constituyen planos potenciales de falla, en el presente estudio dichos parámetros fueron determinados en el laboratorio de mecánica de rocas sobre discontinuidades naturales, obteniéndose un ángulo de fricción promedio de 39.55° y cohesión de 0.07 MPa. 7.5.2.4
Condiciones Geomecánicas
Para determinar las condiciones geomecánicas del macizo rocoso que será atravesado por el túnel de conducción, se han utilizado las siguientes clasificaciones geomecánicas: Índice Q (Barton, 2002) Índice RMR (Bieniawski Z. T. 2014) Índice GSI (Hoek, E., and Brown E. T. 1997) Índice GSI Modificado (Vallejo, 2010) En estas clasificaciones se utilizan parámetros relacionados con las propiedades físicas y elásticas de la roca intacta, condiciones de las discontinuidades, condiciones hidrogeológicas y condiciones tensionales, que son dependientes de la historia geológica de los diferentes macizos donde se emplazarán las obras del proyecto y que influirán en su comportamiento al ser excavados. En base a ellas se proyectan los tipos de sostenimiento que se requerirán durante la excavación. Además se ha tomado en cuenta el zonamiento geomecánico de las condiciones del macizo rocoso observadas en las estaciones de medición de discontinuidades observadas en el campo (Características de la roca intacta, características de las discontinuidades y forma y tamaño de bloque), determinándose así mismo, que en zonas de relajamiento tensional con coberturas inferiores a los 100 m, la roca se presenta con fracturas abiertas y con presencia de oxidación en las paredes. Así mismo, se ha tomado en cuenta el factor de corrección por orientación de fracturas para la determinación del índice RMR. Tomando en cuenta los criterios de las clasificaciones geomecánicas mencionadas anteriormente, las características de las discontinuidades definidas en las estaciones de mediciones, las condiciones tensionales naturales y las condiciones hidrogeológicas del área del proyecto, se establecieron los siguientes tipos de macizos rocosos (TMR), descritos a continuación: Roca Tipo I: Índice Q>15.0, Índice RMR>70, Índice GSI>65 (LF/B, LF/R y F/B), RQD>80 (menos de 2 f/ml). Se astilla o se rompe con varios golpes de picota. Fracturas cerradas a ligeramente abiertas, onduladas y rugosas, frescas a levemente alteradas. Resistencia > 150 MPa. Roca Tipo II:
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Índice 5.0
Roca Tipo V: Índice Q<0.05, Índice RMR<25, Índice GSI<20, RQD<20 (mayor de 20 f/ml). Roca intensamente fracturada a Triturada o brechada. Fracturas muy abiertas con rellenos blandos, presencia de estriaciones y material de falla. Resistencia menor a 25 MPa.
7.5.2.5
Diseño del Sostenimiento Temporal
Tomando en cuenta los tipos de macizos rocosos y factores influyentes que se esperan encontrar en la excavación del túnel de conducción, se diseñaron los tipos de sostenimiento temporal descritos a continuación: Soporte Tipo A: Sin soporte o empernado ocasional (1p/2 ml) con pernos cementados y tensados de 2.5 m de longitud, asociado a la roca Tipo I. Soporte Tipo B: Empernado sistemático en reticulado de 2.0 x 2.0 m, con pernos cementados y tensados de 2.5 m de longitud y concreto lanzado con fibra de 5 cm de espesor en bóveda ocasionalmente. Se colocará también en roca Tipo II ó en roca tipo I con presencia de goteos o flujos de agua. Soporte Tipo C: Empernado sistemático en reticulados de 1.5 x 1.5 m, con pernos cementados y tensados de 2.5 m de longitud y concreto lanzado con fibra de 5 cm de espesor en toda la sección . Se colocará también en roca Tipo III ó en roca II con presencia de goteos o flujos de agua. Soporte Tipo D: Empernado sistemático en reticulados de 1.0 x 1.0 m, con pernos cementados y tensados de 2.5 m de longitud y concreto lanzado con fibra de 10 cm de espesor en toda la sección. Se colocará también en roca Tipo IV ó en roca tipo III con presencia de goteos o flujos de agua. Soporte Tipo E: Cimbras metálicas espaciadas cada metro cubiertas con concreto lanzado sin fibra de 15 cm de espesor. Como opcional se usará micropilotes como pre-soporte. Se colocará en roca Tipo V ó roca Tipo IV en presencia de goteo o flujos de agua.
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A continuación se presenta la tabla de sostenimiento en base a la relación GSI y Q, que podría ser utilizada durante la etapa constructiva: Tabla 7.5.2.5-A: Tipos de sostenimiento en base a la relación GSI y Q
A
B
C
D
E
LF/MB
F/MB
7.5.2.6
LF/B
LF/R
LF/P
F/B
F/R
F/P
MF/B
MF/R
M F/ P
M F/ MP
IF/R
IF/P
IF/MP
F/MP
Distribución Geomecánica y Sostenimiento
En base a las clasificaciones de calidad del macizo rocoso y de los tipos de sostenimiento temporal, se han confeccionado las siguientes tablas.
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Tabla 7.5.2.6-A: Zonificación geomecánica del túnel de conducción entre las progresivas 0+000 – 1+920. TUNEL DE CONDUCCION – C.H CHONTAYA CU ALTO
Progresivas Tramos (m) Litología
0+000 – 0+200 200
RQD Índice Q Índice RMR Índice GSI Resistencia (roca intacta) (MPa) Resistencia (macizo rocoso) (MPa) Sobrecarga (m)
0+200 – 0+400 0+400– 1+720 1+720 – 1+920 200 1320 200 Metagranito - Stock Cocalito-San Antonio Zona de Tensiones Tensiones bajas Zona de fallas relajamiento moderadas 20 - 40 40 - 50 60 – 70 40 - 55 0.05 - 0.5 0.1 - 0.5 0.5 - 5.0 0.1 - 1.0 20 - 40 30 – 50 45 - 65 40 - 60 MF-F/MP MF/P F/R F-MF/R-P 30 – 60 30 – 60 60 – 120 60 – 90 0.15 – 1.5 0.4 – 2.5 2.0 – 9.0 0.15 – 1.5 20 - 100 100 - 300 300 - 450 300 - 400
Sostenimiento
10C-30D-60E
Zonificacion Tensional
10C-60D-30E
10A-30B-60C
10B-30C-60D
Revestimiento de Loza de concreto en el piso del túnel
Revestimiento
Tabla 7.5.2.6-B: Zonificación geomecánica del túnel de conducción entre las progresivas 1+920 – 5+440. TUNEL DE CONDUCCION – C. H CHONTAYA CU ALTO
Progresivas Tramos (m)
1+920 – 3+960 2040 Tensiones moderadas
Zonificacion Tensional Litología RQD Índice Q Índice RMR Índice GSI Resistencia (roca intacta) (MPa) Resistencia (macizo rocoso) (MPa) Sobrecarga (m) Sostenimiento Revestimiento
3+960–4+440 480
4+440–5+220 780
Zona de fallas
Tensiones bajas
5+220 – 5+440 220 Zona de relajamiento
Metagranito - Stock Cocalito-San Antonio 70 - 90 30 - 50 70 - 90 30 - 50 5.0 - 40 0.1 - 1.0 5.0 - 40 0.1 - 1.0 65 - 85 40 - 60 65 - 85 40 - 60 LF/B F-MF/R-P LF/B F-MF/R-P 120 - 180 50 - 100 120 - 180 50 - 100 9.0 – 45.0 1.0 – 7.0 9.0 – 45.0 1.0 – 7.0 600 - 800 550 - 650 500 - 600 450 - 500 60A-30B-10C 10B-30C-60D 10A-30B-60C 10B-30C-60D Revestimiento de Loza de concreto en el piso del túnel
Tabla 7.5.2.6-C: Zonificación geomecánica del túnel de conducción entre las progresivas 5+360 – 6+535. TUNEL DE CONDUCCION – C.H CHONTAYA CU ALTO
Progresivas Tramos (m) Zonificacion Tensional Litología RQD Índice Q Índice RMR Índice GSI Resistencia (roca intacta) (MPa) Resistencia (macizo rocoso) (MPa) Sobrecarga (m) Sostenimiento Revestimiento
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5+440 – 6+080 6+080–6+220 6+220–6+360 6+360–6+535 640 140 140 175 Tensiones Zona de fallas Tensiones bajas Zona de fallas moderadas Metagranito perteneciente del Stock Cocalito-San Antonio 70 - 90 30 - 50 40 - 50 20 - 40 5.0 - 40 0.1 - 0.5 0.1 - 0.5 0.05 - 0.5 65 - 85 30 – 50 30 – 50 20 - 40 LF/B MF/P MF/P MF-F/MP 120 - 180 30 – 60 30 – 60 30 – 60 9.0 – 45.0 0.4 – 2.5 0.4 – 2.5 0.15 – 1.5 450 - 600 300 - 400 100 - 300 20 - 100 60A-30B-10C 10B-30C-60D 10C-60D-30E 10C-30D-60E Revestimiento de Loza de concreto en el piso del túnel
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La tabla siguiente muestra la distribución del sostenimiento de acuerdo a los criterios anteriormente mencionado. Tabla 7.5.2.6-C: Recomendación preliminar del sostenimiento en base a las Clasificaciones geomecánicas !"
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Resumen: Soporte A: 28%
(1818 m)
Soporte B: 24%
(1538 m)
Soporte C: 29%
(1911.5 m)
Soporte D: 14%
( 940.5 m)
Soporte E: 5%
( 327 m)
7.5.2.7
Revestimiento
Se considera como revestimiento final una losa de concreto de 20 cm de espesor a lo largo de la solera del túnel de conducción. 7.5.3 Ventana de Construcción La ventana de construcción tendrá una longitud del orden de 240 m y una dirección aproximada de N225°, interceptará al túnel en la progresiva 6+287 con una pendiente de +1%. Se excavará íntegramente en rocas leucograníticas ligeramente metamorfizadas pertenecientes al Stock Cocalito – San Antonio, las cuales se presentan en superficie leve a moderadamente fracturadas, leve a moderadamente alteradas, resistentes a muy resistentes con fracturas abiertas a muy abiertas con relleno de fragmentos de roca y oxidación. Se estima que las condiciones de abertura de las fracturas disminuirán en profundidad. Para la conformación del patio de maniobras de la ventana de unos 20 x 20 m, se deberán realizar excavaciones parciales en suelos coluvio-residuales (Q-co/re) de poco espesor y roca leucogranito y/o metagranítica moderada a muy alterada, previamente se deberá construir un acceso en la margen derecha del rio Chontayacu del orden de 1,820 m de longitud, a partir del acceso existente hacia la localidad San Pedro de Oso ubicada en la margen izquierda del rio Chontayacu, para lo cual se deberá construir un puente definitivo. Este acceso comunicara además la casa de máquinas, portal de salida del túnel de conducción y la tubería forzada. En base a la calidad del macizo rocoso y los tipos de sostenimiento temporal, así como de su uso provisional, se ha realizado la zonificación geomecanica que se incluye en la tabla 7.5.3.1, y en
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la tabla 7.5.3.2 se muestra la distribución del sostenimiento de acuerdo a los criterios anteriormente mencionados. Tabla 7.5.3.1: Zonificación geomecánica ventana de construcción VENTANA DE CONSTRUCCION– CH CHONTAYACU ALTO Progresivas 0+000 – 0+040 0+040 - 0+080 0+080 – 0+240 Tramos (m) 40 40 160 Leucogranito y/o Metagranito perteneciente del Stock Litología Cocalito-San Antonio RQD 30 - 50 30 - 50 60 - 80 Índice Q 0.1 - 0.5 0.1 - 1.0 1.0 - 20 Índice RMR 30 – 50 40 - 60 60 - 80 Índice GSI MF/P F-MF/R F/R-B Resistencia (roca intacta) 30 – 60 80 - 120 100 - 180 (MPa) Resistencia (macizo 0.35 – 2.5 1.5 – 8.0 8.0 – 30.0 rocoso) (MPa) Sobrecarga (m) 10 – 100 10 - 100 100 - 200 Sostenimiento 10C-30D-60E 10B-60C-30D 30B-60C-10D
Tabla 7.5.3.2: Recomendación preliminar del sostenimiento en base a las Clasificaciones geomecánicas – Ventana de construcción !"
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Resumen: Soporte A: 0%
( 0 m)
Soporte B: 22%
( 52 m)
Soporte C: 52%
( 124 m)
Soporte D: 17%
( 40 m)
Soporte E: 10%
( 24 m)
7.5.4 Obras de Generación Las obras de generación consistirán en la chimenea de equilibrio, tubería forzada, casa de máquinas, el patio de llaves y el canal de descarga. La chimenea de equilibrio se excavará íntegramente en rocas leucograniticas y/o metagraníticas pertenecientes al Stock Cocalito - San Antonio, al igual que la cimentación de los dados de anclaje y las banquetas de la tubería forzada, para lo cual deberá removerse todo el material coluvio residual (Q-co/re) y coluvio escombrera (Qco/es) que lo cubre superficialmente con un espesor aproximado entre 5.0 y 8.0 m, sin embargo deberá ser verificado mediante prospección geofísica. La casa de máquinas se cimentará sobre suelos fluvio-aluviales depositados por el rio Chontayacu cubiertos parcialmente por suelos coluvio-aluviales, al igual que el patio de llaves y canal de descarga. 7.5.4.1
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Chimenea de Equilibrio
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La chimenea de equilibrio se emplazará en la progresiva 6+343 del túnel de conducción y tendría una longitud del orden de 145 m. Será excavada íntegramente en rocas metagraníticas, las cuales tienden a presentar un mayor fracturamiento y moderada alteración por estar cerca de la superficie con fracturas que se encuentran abiertas a muy abiertas. El sostenimiento de la chimenea de equilibrio consistirá en empernado sistemático y concreto lanzado de 10 cm de espesor. En los primeros 10 m, a partir de la superficie, el concreto lanzado deberá ser reforzado con varillas de fierro corrugado de 1 pulgada. Finalmente, la chimenea deberá ser revestida íntegramente con concreto en toda la sección. 7.5.4.2 Tubería Forzada La tubería forzada tendría una longitud del orden de unos 406 m con una dirección predominante N20° y se iniciará a partir de la cámara de válvulas (portal de salida del túnel de conducción). Los tramos de inclinación y longitud aproximada son las siguientes: Tramo 1: L = 25 metros
ángulo de inclinación de unos 35º
Tramo 2: L = 117 metros ángulo de inclinación de unos 28º Tramo 3: L = 48 metros
ángulo de inclinación de unos 20º
Tramo 4: L = 65 metros
ángulo de inclinación de unos 38º
Tramo 5: L = 56 metros
ángulo de inclinación de unos 42º
Tramo 6: L = 43 metros
ángulo de inclinación de unos 37º
Tramo 7: L = 52 metros
Horizontal
Para investigar las condiciones en el alineamiento de la tubería forzada se ejecutaron 5 excavaciones manuales, algunas de ellas hasta 5.0 m de profundidad. Los suelos encontrados en las primeras excavaciones, trincheras T-CHCHA-TF-01 a TF-04 muestran suelos predominantemente residuales y/o coluvio residuales (Q-co/re) de hasta 8 m de espesor, arenas limosas y limos arenosos, con poco transporte producto de la alteración de la roca (Sucs SM-MH). La trinchera más superior (T-CHCHA-TF-01) alcanzó el basamento rocoso a los 2.15 m de profundidad. La calicata C-CHCHA-TF-01 fue ejecutada en la parte inferior del talud y se encuentra relacionada con suelos coluvio escombrera (Q-co/es) y fluvio aluviales (Q-fv/al), gravas arenosas densas a muy densas (Sucs GP). Otros resultados de los ensayos de laboratorio ejecutados en las muestras obtenidas indican nula presencia de gravas (< al 1%), muy húmedas, densidad natural 1.8 ~ 1.9, ángulo de fricción 9.12° ~ 27.29° y 26.0 a 43.0 de cohesión. Hacia la parte intermedia los suelos presentan un mayor contenido de finos (arcilla) otorgándole un índice de plasticidad 24 (plasticidad alta). La cimentación de los bloques se deberá emplazar en afloramientos de rocas metagraníticas pertenecientes al Stock Cocalito-San Antonio, leve a moderadamente fracturados y leve a moderadamente alterados y muy resistentes (100 a 150 MPa), sus fracturas se encuentran abiertas, onduladas rugosas con recubrimiento de sericita y oxidación en las paredes. Presenta varios sistemas de fracturas con espaciamientos de fracturas entre 0.2 a 1.0 m y persistencia mayor de 10.0 m, en la tabla 7.5.4.2-A se detallan las familias de discontinuidades obtenidas en las estaciones geomecánicas realizadas en afloramientos presentes en los alrededores de la tubería forzada. El último bloque se cimentará en material fluvio-aluvial depositado por el rio Chontayacu. Todo el material coluvio-residual Q-co/re) y coluvio-escombrera (Q-co/es) que cubre superficialmente los afloramientos rocosos y que deberá ser eliminado.
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Para el emplazamiento de la tubería y bloques de anclaje, los taludes de corte en suelo serán de 2V/1H, y en roca se proyecta realizar taludes de excavación para los anclajes, con una relación de 6V:1H, con alturas de hasta 4 m. La dirección de la tubería es de N25°E. De los resultados de ensayos de laboratorio en roca se obtuvo el ángulo de fricción Ø=38°~ 41° y Cohesión C=0.02 a 0.1. El análisis de la cinemática de las posibles fallas que se puedan generar en el área de la tubería forzada se resume en la tabla siguiente. Tabla 7.5.4.2-A: Análisis de las posibles fallas del macizo rocoso Ubicación
Estación EG-CHCHA-TF-01
Tubería Forzada
Familias Buz°/DirBuz°
Fam1=61°/270° Fam2=87°/323°
Tipos de fallas Falla Planar
Falla Cuña
Falla Vo lt eo
No existe
No existe
No existe
No existe
No existe
Fam1
No existe
No existe
No existe
Fam1=82°/232° EG-CHCHA-TF-02
Fam2=72°/360° Fam3=25°/048°
EG-CHCHA-TF-03
Fam1=81°/041° Fam2=48°/099°
Análisis de fallas planares
Figura 7.5.4.2-A: EG-CHCHA-TF-02 – Análisis para FALLA PLANAR. De la figura 7.5.4.2-A se desprende que ningún polo está en la zona de formación de falla planar, la familia 2 se encuentra cerca, sin embargo la dirección supera los +/- 20° con respecto a la dirección del talud de corte.
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Fig. 2.1.2.2 EG-CHCHA-TF-03 – Análisis para FALLA PLANAR. La familia 1, con buzamiento de 81° (igual que el talud de corte) no produce falla planar, sin embargo se deberá verificar durante la construcción. Análisis de fallas por cuña
Fig. 2.1.2.3 EG-CHCHA-TF-01 – Análisis para FALLA POR CUÑA, no se observan problemas de fallas, teniendo en cuenta que se registraron 2 sistemas principales. Los planos que intersectan en la zona sombreada indicarían problemas de cuñas. No es el caso.
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Fig. 2.1.2.4 EG-CHCHA-TF-02 – Análisis para FALLA POR CUÑA. No se presentan intersecciones entre planos en la zona de formación de cuñas.
Fig. 2.1.2.5 EG-CHCHA-TF-03 – Análisis para FALLA POR CUÑA. La intersección de los planos de las dos familias esta fuera de la zona de formación de cuñas. Análisis de fallas por volteo
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Fig. 2.1.2.6 EG-CHCHA-TF-02 – Análisis para FALLA POR VOLTEO, la familia 1, cumple con las condiciones para que ocurran volteos, teniendo buzamiento contrario al talud.
TUBER A FORZADA
CASA DE M QUINAS
Fotografía 7.5.4.2-A: Ubicación de la Tubería forzada y casa de máquinas. 7.5.4.3
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Casa de Máquinas y Patio de Llaves en Superficie
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La casa de máquinas y patio de llaves se emplazarán en el flanco derecho del valle, íntegramente en una terraza fluvio-aluvial depositada por el rio Chontayacu con predominio de bolones y gravas redondeadas a sub redondeadas (70%) envueltas en una matriz areno-limoarcillosa (30%), compacta y moderadamente densa, suelos predominantemente clasificados como GP-GM. En el sector se ha evidenciado la existencia de niveles o trazas de arcilla según la clasificación en laboratorio del material menor a 3”, trinchera T-CHCHA-CM-01 (campaña 2015). Estos suelos presentan en forma aislada bloques de metagranitos angulosos a muy angulosos mayores a 1.0 m 3, los cuales provienen de la ladera rocosa adyacente, ya que su desprendimiento ha sido controlado por el sistema de fractura sub vertical y sub paralelo al talud.
Fotografía 7.5.4.3-A: Vista de la terraza fluvio-aluvial en la margen derecha del rio Chontayacu donde se emplazará la casa de máquinas, patio de llaves y canal de descarga. Para determinar los parámetros de resistencia de los suelos, se realizaron ensayos de laboratorio con las muestras obtenidas de las trincheras, obteniéndose ángulo de fricción interna de 34.94° y 49.16° para ensayos de corte directo y triaxial y valores de cohesión de 0.05 y 0.18 KPa respectivamente. El peso volumétrico 2.64 es bueno y de acuerdo a la granulometría de los suelos fluvio-aluviales, se estima que su capacidad portante varía entre 2.4 a 4.8 Kg/cm 2, por lo que no se presentará problemas de cimentación. El talud de corte en suelos fluvio-aluviales para el emplazamiento de la casa de máquinas será de 2V/1H con bancos de 5.0 m de altura y bermas de 2.0 m. Para los cortes de taludes en suelo se recomienda el uso de geotextiles para la estabilización y protección de las paredes de corte con el objeto de evitar la ocurrencia de desprendimientos de bolones que puedan afectar la casa de máquinas y patio de llaves. Así mismo, se deberán proyectar obras de drenaje consistente en cunetas de coronación y cunetas recolectoras. 7.5.4.4 Canal de Descarga El canal de descarga se excavará junto a la casa de máquinas y en la misma terraza fluvioaluvial donde se emplazará el patio de llaves. De acuerdo a las características del suelo no se presentarán problemas de cimentación y sus taludes de corte serán de 2V/1H. Se deberá eliminar los bloques de gran tamaño. 7.5.5 Accesos, Canteras, Botaderos y Campamentos
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7.5.5.1
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Accesos
En el área del proyecto se aprovechará el acceso existente desde la Localidad de Uchiza hasta la Localidad de San Pedro de Oso, la cual requerirá un ensanchamiento, mejoramiento de curvas y enripiado de la plataforma existente. Actualmente se ha mejorado la plataforma y se han construido puentes tipo Bailey en las principales quebradas que drenan al Chontayacu, quebradas: Rio Blanco, San Antonio, Ají, Santa Ana, Ollas, Santillan, Aragan y Esperanza. Este acceso se ubica en la margen izquierda del rio Chontayacu, por lo que deberá construirse un puente provisional en el área de presa y un puente definitivo en el área de casa de máquinas. En el área de presa, los accesos proyectados no superan los 250 m de longitud y estarán emplazados íntegramente en suelos fluvio-aluviales y coluvio-aluviales. En el área de casa de máquinas, el acceso proyectado en la margen derecha del rio Chontayacu tendrá una longitud total del orden de 1,820 m, desde la vía existente hasta el portal de la ventana de construcción, y de este punto 1,317 m hasta la ubicación de la chimenea de equilibrio. El acceso se emplazará íntegramente en suelos fluvio-aluviales, coluviales y residuales, un 50% se desarrollara en suelos residuales y con probabilidad de alcanzar el basamento rocoso en algunos tramos. Los taludes de corte en suelos será de 2V/1H y en roca se recomienda de 4V/1H en roca Tipo IV y 6V/1H en roca Tipo III y II. 7.5.5.2
Cantera Confluencia
El área de préstamo, cantera Confluencia fue ubicada en la confluencia del rio Lucmabamba con el rio Chontayacu, en ambas márgenes del rio Chontayacu, presenta un relieve suave y uniforme, entre los 500 a 1000 m aguas abajo del emplazamiento de la casa de máquinas, gran parte del área de cantera está ocupado por el lecho del rio. Está constituida por material fluvio-aluvial consistente en bolones (30%) y gravas redondeadas (25%) envueltos en una matriz arenosa (40%). El área de la cantera tiene aproximadamente 12.0 Ha, con un espesor aprovechable de 1.5 a 2.0 m y un rendimiento de 65 a 60%, generando un volumen bruto de 210,000 m 3 y de 140,000 m 3 aprovechables sin planta. Las terrazas de la margen derecha del rio Chontayacu no tienen utilidad debido a que los materiales que la conforman se encuentran mezclados con capas de suelos finos proveniente de los depósitos coluviales. El área de la cantera se encuentra parcialmente cultivada y es propiedad de la comunidad de Aragan. No afectará restos arqueológicos u obras de infraestructura. Para acceder al área de cantera se utilizará el acceso proyectado hacia la casa de máquinas y luego mediante una variante de unos 800 m de longitud, íntegramente en suelos fluvio-aluviales. Esta cantera abastecerá a todas las obras del proyecto. La cantera consiste en 25-30% de bolones, 40% de bolos y gravas, y 30% de arenas, por lo que se requerirá de chancado y zarandeo para aumentar el porcentaje de gravilla y arena gruesa (mallas 1 #” a N°4) que son insuficientes de acuerdo al Huso granulométrico recomendado para diseño de concreto.
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Fotografía 7.5.5.2-A: Vista del área de la cantera en la margen izquierda del rio Chontayacu, aguas abajo de la confluencia del rio Lucmabamba con el rio Chontayacu, vista aguas abajo. La cantera se ubica dentro de las coordenadas siguientes: PUNTO E F G H I J K
COORDENADASUTM –WGS 84 NORTE ESTE 9047770 320784 9047640 321117 9047612 321386 9047472 321370 9047391 321170 9047616 321802 9047635 320728
Para el análisis granulométrico se ha extraído muestras de cada una de excavaciones que fueron realizadas: T-CHCHA-CCO-01 y CCO-02 (campaña 2014), T-CHCHA-CC- 01, C-CHCHA-CC-01, 02 y 03 (campaña 2015), los resultados obtenidos de los análisis granulométricos han sido relacionados con los Husos granulométricos para agregados finos y gruesos recomendados para la elaboración de concreto, este gráfico se muestran a continuación:
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Figura 7.5.5.2.1: Evaluación de los resultados, empleando los Husos granulométricos para agregados gruesos y finos para concreto. Según el análisis de los resultados de las 6 muestras evaluadas se tiene: Las granulometrías de las muestras para los agregados finos se encuentran fuera de los husos granulométricos recomendados y ligeramente aceptables para el agregado grueso. Comparando los resultados obtenidos, se observa que falta entre 15% a 20% entre las malas 1 1/2” a N°10 (gravilla y arena gruesa), por lo que se requerirá del uso de chancado y zarandeo para optimizar la producción de la cantera. Su módulo de fineza de 5.41 a 3.35, nos indica que hay cierta deficiencia en el contenido de arenas gruesas y grava, esto no es determinante ya que se remedia haciendo ajustes al diseño en lo que respecta al contenido de cemento y agua para conservar la resistencia del hormigón. El porcentaje del material más fino que el tamiz Nro. 200 es 5% como máximo aceptable, por tanto los resultados obtenidos son buenos en las cercanías del cauce, descartándose las terrazas de la margen derecha antes de la confluencia. Los resultados obtenidos en los pesos volumétricos varillado seco y pesos volumétricos sueltos de ambos agregados indican un agregado con buenas características, además los resultados obtenidos en los ensayos de gravedad específica y absorción son buenos. Los valores de la Gravedad Específica Bulk s.s.s. son mayores que 2.650 y en la absorción en todos los casos es menor que el 5%. Una absorción elevada demanda utilizar mayor volumen de agua en el diseño. Los resultados obtenidos en los ensayos de Durabilidad Método del sulfato de magnesio son menores del 5% para el agregado grueso y 13% para el agregado fino, en estos casos la norma considera 10 % máximo para los agregados gruesos y 15 % máximo para los agregados finos, por consiguiente se encuentran dentro del rango aceptable. Se obtuvieron valores entre 20 y 39% en los ensayos de Abrasión Máquina de los Ángeles, siendo el valor máximo aceptado de 40 %, según las normas ACI y Reglamento Nacional de Construcciones . Los resultados obtenidos en los ensayos químicos: S.S.T. 14.75 a 354 p.p.m. son permisibles ya que se aceptan valores de hasta 5,000 p.p.m. Cl 7.55 a 14.55 p.p.m. se encuentran dentro de los rangos permisibles ya que se aceptan valores de hasta 3,000 p.p.m.
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SO+ hasta 145 p.p.m. son bajos, se aceptan valores de hasta 1,000 p.p.m. La única salvedad que se hace es la existencia de un mayor porcentaje de grava que supera las 2” y que visualmente se observa en el material expuesto en el sitio. Los certificados con resultados de los ensayos de laboratorio se anexan en el Apéndice C.5.5. 7.5.5.3
Agua Para Concreto Muestras de agua provenientes del rio Chontayacu han sido evaluadas con la finalidad de ser empleadas para preparación de mezclas de concreto. La muestra se obtuvo cerca de la estación Cocalito. Los análisis fueron realizados en el laboratorio de aguas y suelos de la Universidad Nacional Agraria la Molina y en el laboratorio de EyP de Ingeniería, los resultados en ambos laboratorios indican que la muestra obtenida se encuentra dentro de los límites permisibles para ser empleadas en las mezclas de concreto y no son agresivos al concreto. Los resultados se incluyen en el Anexo C.7. Tabla 7.5.5.3-A: Resultados del análisis de agua rio Chontayacu Estación Cocalito !"#$%"&$%'$
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7.5.5.4
Botaderos
Se han seleccionado dos botaderos para acumular el material excedente del túnel y de las excavaciones realizadas en superficie. El primer botadero se ubica a inmediaciones de las obras de captación y portal de entrada del túnel de conducción y se ha denominado botadero captación. El segundo botadero se ubica a inmediaciones del área de casa de máquinas y del portal de entrada de la ventana de construcción y se denomina botadero casa de máquinas. Ambos botaderos se ubican en la margen derecha del rio Chontayacu. El botadero Captación se emplazará en una terraza coluvial antigua ubicada aguas abajo del portal de ingreso al túnel de conducción, procedente de un deslizamiento de grandes dimensiones aparentemente estabilizado, conformado por bloques, bolones y gravas englobados en una matriz areno-limosa, muy compacta y consolidada. En la actualidad se encuentra parcialmente cultivado y son de propiedad privada. El área destinada para botadero es de aproximadamente 2.9 Ha con una capacidad del orden de 500,000 m 3 y se ubica dentro de las coordenadas siguientes: PUNTO A B C D E
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COORDENADASUTM - WGS 84 NORTE ESTE 9047312 314538 9047432 314576 9047475 314682 9047400 314755 9047244 314645
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Para acceder a este botadero se deberá proyectar un acceso de 500 m de longitud, a partir de las obras de captación, su plataforma estará en un 80% en suelos y 20% en rocas graníticas. En este botadero se depositará el desmonte que se extraiga de las excavaciones de las obras de captación y de los primeros 3,000 m del túnel de conducción. El botadero Casa de Máquinas se emplazará en una terraza fluvio-aluvial depositada por el rio Chontayacu, ubicada inmediatamente aguas arriba del emplazamiento de la casa de máquinas, consiste en bolones y cantos rodados envueltos en una matriz arenosa con finos, compacta y consolidada, en la actualidad se encuentra parcialmente cubierta por abundante vegetación. Se ejecutó una calicata de 2.0 m de profundidad, los primeros metros evidenciaron suelos arenosos y areno limosos con gravas (SW-SM), compacta, finos no plásticos, con un 12% de finos que le dan cierta cohesión (34.52 kPa), con un Angulo de fricción interna de alrededor de 20° (ensayo de corte directo). En ambos casos la conformación de los botaderos será mediante bancos con alturas máximas de 5.0 m, taludes de 1V/1.5H y bermas de 3.0 m de ancho. Así mismo, deberán contar con obras de drenaje y ser cubiertos por suelos orgánicos para luego ser reforestados como medidas de remediación ambiental en el botadero. No presenta interferencia con restos arqueológicos. El área destinada para botadero es de aproximadamente 4.1 Ha con una capacidad del orden de 600,000 m 3 y se ubica dentro de las coordenadas siguientes: PUNTO A B C D
COORDENADASUTM - WGS 84 NORTE ESTE 9047922 319771 9047937 320038 9047765 320006 9047780 320006
Para acceder a este botadero se utilizara el acceso proyectado hacia la ventana de construcción, su plataforma estará en un 100% en suelos. En este botadero se depositará el desmonte que se extraiga de las excavaciones de las obras de generación y el material extraído de la ventana de construcción y del túnel de conducción entre las progresivas 3+000 a 6+495.
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Fotografía 7.5.5.4-A: Botadero Captación, ubicado en una terraza de la margen derecha, inmediatamente aguas abajo del ingreso al túnel de conducción.
Fotografía 7.5.5.4-B: Botadero Casa de máquinas, margen derecha, aguas arriba de la casa de máquinas. 7.5.5.5
Campamento Principal
Se ubicara a 2.0 km aguas abajo de las obras de captación, en la margen izquierda del rio Chontayacu. Estará emplazado en una terraza fluvio-aluvial consistente en bloques, bolones y gravas (65%) sub redondeados envueltos en una matriz areno-limosa (35%) no plástico, moderadamente compacto con presencia de bloques aislados. La terraza fluvio-aluvial presenta una
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pendiente del orden de 10 a 20°. En la actualidad se encuentra parcialmente cultivada y pertenece a propiedad privada. El área destinada para campamento tiene una superficie de 4.6 Ha y se ubica dentro de las coordenadas siguientes: PUNTO F G H I
COORDENADASUTM - WGS 84 NORTE (m) ESTE (m) 9048286 315619 9048565 315029 9048492 316080 9048207 315681
En esta área se instalarán los alojamientos del personal, oficinas, almacenes y talleres. Para acceder al campamento se utilizará el acceso existente hacia la Localidad de San Pedro de Oso. 7.5.6 Conclusiones y Recomendaciones El proyecto de la CH Chontayacu Alto se emplazará en la cuenca media del rio Chontayacu, en su margen derecha, entre las cotas 1,500 a 1,260 msnm, medidas en su cauce. El área de influencia del proyecto se encuentra en la subunidad morfoestructural denominada “Estribaciones Disectadas” que se caracteriza por presentar un relieve muy accidentado labrado por los principales ríos como el Chontayacu, presentando una cadena de cerros que van decreciendo progresivamente en altitud y relieve hacia el Este, cubiertos de exuberante vegetación. Las rocas que predominan son de naturaleza ígnea que intruyen a las rocas que pertenecen al Complejo del Marañón, entre las localidades de Aragan y Santa Rosa de Oso. En el área involucrada con el proyecto se presentan rocas intrusivas metagranitos y metagranodioritas del Stock Cocalito-San Antonio. Presentándose leve a moderadamente fracturado, resistente a muy resistentes y leve a moderadamente alterados con procesos de baja sericitización, salvo en zonas de fallamiento local donde el macizo rocoso se encuentra muy fracturado y muy alterado con fracturas abiertas. Las laderas rocosas se encuentran cubiertas parcialmente por depósitos coluvio-residuales y coluvio-escombreras. En el cauce del rio Chontayacu se han observado terrazas fluviales en ambas márgenes del rio y en los conos de deyección de las quebradas tributarias depósitos coluvio-aluviales. La presa proyectada consistiría de un barraje concreto gravedad donde irán las compuertas y un barraje fijo de material suelto, a 400 m aguas abajo de la Localidad de Santa Rosa de Oso en el rio Chontayacu. El estribo derecho de la presa, la bocatoma y el estribo izquierdo de la presa estarán cimentados en metagranodioritas, de textura faneritica, recristalizada, moderadamente fracturadas y muy resistente con fracturas abiertas a muy abiertas en superficie, para lo cual deberá removerse el material coluvial que las cubre, corresponde a un índice RMR entre 40 a 60 (Roca Tipo III), GSI=F/P, según lo evidencian las perforaciones ejecutadas. La cimentación de la presa en el cauce y margen derecha, será en material gravo-arenoso, moderadamente denso cuya capacidad portante, de acuerdo a la granulometría, debería ser mayor de 4.8 Kg/cm2, salvo la presencia de posibles lentes de material más finos formados en la superficie de inundación, y que podrán ser localizados durante las excavaciones para la cimentación. Estos lentes deberán eliminarse para cimentar las estructuras debajo de los mismos. Por lo que en la margen derecha se recomienda excavar una profundidad mínima del orden de 9.0 a 10.0 m del nivel actual, y en las inmediaciones
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del cauce actual una profundidad mínima de 5.0 a 6.0 m. El nivel de cimentación deberá estar como mínimo en la cota 1495 msnm. El túnel de conducción tendrá una longitud aproximada de 6,535 m y será excavado en su totalidad en metagraníticas tectonizadas pertenecientes al Stock Cocalito – San Antonio, la ventana de construcción tendrá una longitud del orden de 240 m y también se excavará íntegramente en rocas leucograníticas metamorfizadas y/o metagranodioriticas pertenecientes al Stock Cocalito – San Antonio, las cuales se presentan en superficie leve a moderadamente fracturadas, leve a moderadamente alteradas, resistentes a muy resistentes con fracturas abiertas a muy abiertas con relleno de fragmentos de roca y oxidación. Las condiciones de abertura de las fracturas disminuirán en profundidad. De acuerdo al zonamiento geomecánico y a los tipos de soporte proyectados, se espera que en el túnel de conducción y ventana de construcción la siguiente distribución de tipo de roca y soporte: Túnel de Conducción: ! ! ! ! !
Soporte A: 28% Soporte B: 24% Soporte C: 29% Soporte D: 14% Soporte E: 5%
(1818 m) (1538 m) (1911.5 m) (940.5 m) (327 m)
Ventana de construcción: ! ! ! ! !
Soporte A: Soporte B: Soporte C: Soporte D: Soporte E:
0% 22% 52% 17% 10%
(0 m) (52 m) (124 m) (40 m) (24 m)
Se considera como revestimiento final una losa de concreto de 20 cm de espesor a lo largo de la solera del túnel de conducción. Las obras de generación están constituidas por la chimenea de equilibrio, tubería forzada, casa de máquinas, el patio de llaves y el canal de descarga. La chimenea de equilibrio se excavará íntegramente en rocas metagraníticas pertenecientes al Stock Cocalito - San Antonio, será excavada íntegramente en rocas metagraníticas, las cuales tienden a presentar un mayor fracturamiento y moderada alteración por estar cerca de la superficie, con fracturas abiertas a muy abiertas. El sostenimiento de la chimenea de equilibrio consistirá en empernado sistemático y concreto lanzado de 10 cm de espesor. En los primeros 10 m, a partir de la superficie, el concreto lanzado deberá ser reforzado con varillas de fierro corrugado de 1 pulgada. Finalmente, la chimenea deberá ser revestida íntegramente con concreto en toda la sección. La cimentación de los bloques en la chimenea de equilibrio se deberá emplazar en afloramientos de rocas metagraníticas pertenecientes al Stock Cocalito-San Antonio, leve a moderadamente fracturados y leve a moderadamente alterados y muy resistentes (100 a 150 MPa), sus fracturas se encuentran abiertas, onduladas rugosas con recubrimiento de sericita y oxidación en las paredes. Presenta varios sistemas de fracturas con espaciamientos de fracturas entre 0.2 a 1.0 m y persistencia mayor de 10.0 m, en la tabla 7.5.4.2-A se detallan las familias de discontinuidades obtenidas en las estaciones geomecánicas realizadas en afloramientos presenten en los alrededores de la tubería forzada. El último bloque se cimentará en material fluvio-aluvial depositado por el rio
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Chontayacu. Todo el material coluvio-residual Q-co/re) y coluvio-escombrera (Q-co/es) que cubre superficialmente los afloramientos rocosos deberá ser eliminado. La casa de máquinas, patio de llaves y canal de descarga se emplazarán íntegramente en una terraza fluvio-aluvial depositada por el rio Chontayacu con predominio de bolones y gravas redondeadas a sub redondeadas (70%) envueltas en una matriz areno-limosa (30%), compacta y moderadamente densa, se estima que su capacidad portante varía entre 2.4 a 4.8 Kg/cm 2. De acuerdo a las características del suelo no se presentarán problemas de cimentación y sus taludes de corte serán de 2V/1H. Se deberá eliminar los bloques de gran tamaño. Para acceder a las obras del proyecto se utilizará la carretera afirmada Uchiza - San Pedro de Oso, la cual requerirá un ensanchamiento, mejoramiento de curvas y enripiado de la plataforma existente. Actualmente se han construido puentes tipo Bailey en todas las quebradas que discurren por la margen izquierda del rio Chontayacu. Este acceso se ubica en la margen izquierda del rio Chontayacu, por lo que deberá construirse un puente provisional en el área de presa y un puente definitivo en el área de casa de máquinas. En el área de presa, los accesos proyectados no superan los 250 m de longitud y estarán emplazados íntegramente en suelos fluvio-aluviales y coluvio-aluviales. En el área de casa de máquinas, el acceso proyectado en la margen derecha del rio Chontayacu tendrá una longitud total del orden de 1,840 m hasta la ubicación ventana de construcción y de este punto 1,318 m hasta la chimenea de equilibrio . El acceso se emplazará íntegramente en suelos fluvio-aluviales, coluviales, coluvio escombreras y residuales, en algunos tramos podrá alcanzar el basamento rocoso. Los taludes de corte en suelos será de 2V/1H, en roca Tipo IV será de 4V/1H y en roca Tipo III y II será de 6V/1H. Con respecto al área para cantera, se han seleccionado una área para cantera denominada Cantera Confluencia y se ubica en ambas márgenes del rio Chontayacu, en la confluencia del rio Lucmabamba con el rio Chontayacu. Está constituida por material fluvio-aluvial consistente en bolones (30%) y gravas redondeadas (25%) envueltos en una matriz arenosa (40%), por lo que se requerirá de chancado y zarandeo para aumentar el porcentaje de gravilla y arena gruesa (mallas 1 1/2” a N°4) que son insuficientes de acuerdo al Huso granulométrico recomendado para diseño de concreto. El volumen total aproximado de material es de 140,000 m 3. Parte del área de cantera está ocupado por el lecho del rio. Las áreas seleccionadas para botaderos se ubican en las inmediaciones de las obras de captación denominado botadero captación y en las inmediaciones de las obras de generación denominado botadero casa de máquinas. Ambos botaderos se ubican en la margen derecha del rio Chontayacu. El material de excavación se conformará en bancos de 5.0 m de altura con pendientes de 1V/2H y bermas de 3.0 m, finalmente estos botaderos serán cubiertos con material orgánico y sembríos como medida de remediación. El botadero Captación se emplazará en una terraza coluvial antigua procedente de un deslizamiento de grandes dimensiones aparentemente estabilizado, consistente en bloques, bolones y gravas envueltos en una matriz areno-limosa, muy compacta y consolidada. El botadero Casa de Maquinas se emplazará en una terraza fluvio-aluvial depositada por el rio Chontayacu, ubicada inmediatamente aguas arriba del emplazamiento de la casa de máquinas, consiste en bolones y cantos rodados envueltos en una matriz arenosa.
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Para precisar y definir las características de las condiciones de cimentación de las obras de captación y obras de generación, así como la calidad geomecánica del macizo rocoso en las obras subterráneas se recomienda la ejecución del siguiente programa de investigaciones en la siguiente etapa de desarrollo del proyecto: •
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Complementar el Mapeo geológico-geotécnico en detalle de las obras de captación, portales del túnel de conducción, área de tubería forzada, casa de máquinas, patio de llaves y obras conexas. Investigaciones superficiales complementarias: trincheras y/o calicatas, las cuales pueden estar distribuidas de la siguiente manera: 2 unidades en el área de obras de captación, 2 unidades en el área de casa de máquinas y patio de llaves, 2 unidades en las áreas de canteras, 4 unidades en accesos, 2 unidades en área de campamento y 3 unidades en áreas de botaderos. Investigaciones geofísicas: 900 m de líneas de refracción sísmica y de tomografía eléctrica, 600 m de longitud en el eje de la tubería forzada, 300 m de longitud en el área de casa de máquinas y patio de llaves. Debiéndose considerar 12 ensayos MASW para determinar la velocidad de la onda de corte. Investigaciones mediante perforación diamantina, con un total de 440 metros, distribuidas de la siguiente manera: 30 m de longitud en el eje de presa (terraza de la margen derecha) , 200 m de longitud en el túnel de conducción para investigar las condiciones en los alrededores de la ventana de construcción y portal de salida, 150 m de longitud en la chimenea de equilibrio y 40 m de longitud en el área de casa de máquinas. En las perforaciones diamantinas de la casa de máquinas y zona de presa se deberán realizar ensayos de permeabilidad continuos tipo Lefranc en suelo y Lugeon en roca, en las otras perforaciones se deberá considerar la ejecución de ensayos del tipo Lugeon alternados, para tener referencia de las condiciones de permeabilidad del macizo rocoso. Ensayos de mecánica de suelos consistentes en granulometría, clasificación, índices de atterberg, pesos específicos, densidad y vacíos, ensayos de corte directo ensayos proctor, ensayos triaxiales, y ensayos para agregados de concreto. Ensayos de mecánica de rocas consistentes en ensayos de carga puntual, ensayos de resistencia uniaxial, ensayos de propiedades físicas, ensayos de propiedades elásticas, ensayos de corte directo, ensayos triaxiales y ensayos de tracción.
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DEFINICION DEL ESQUEMA
Por razones constructivas y condiciones morfológicas, en el Estudio de Prefactibilidad se propuso aprovechar el tramo de río comprendido entre las cotas 1500 y 1260 msnm mediante un solo salto al a que se denominó Chontayacu Alto. Siendo las condiciones geológicas similares en ambas márgenes del río su trazo se propuso por la margen derecha del río por presentar mejores condiciones morfológicas y permitir una menor longitud de conducción. Aguas abajo se planteó un segundo salto para aprovechar el incremento de recursos hídricos que proviene del afluente Lucmabamba (2,140 msnm) y por condiciones morfológicas. La central Chontayacu Alto aprovechará recursos hídricos abundantes y un tramo de alta pendientes que posibilita el desarrollo de un proyecto hidroeléctrico compacto, del tipo filo de río, sin grandes embalses de regulación, que presenta condiciones morfológicas favorables para desarrollar un túnel corto e incluir en su esquema un pequeño embalse con fines de regulación horaria. En el siguiente gráfico muestra el perfil longitudinal del río y las áreas de cuenca aprovechables en diferentes altitudes. 7/.8" "4+56$%&6+0" - !./0* &/ 9%/+90 :;4 <=4+$0-09% ,-./ 0 123456785390
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El esquema propuesto en el estudio de prefactibilidad buscaba aprovechar las facilidades que presenta la zona de captación para desarrollar un embalse de regulación horaria en un solo salto, lo que llevó a que se plantear el salto hasta la quebrada Lucmabamba, que incrementa el recurso hídrico del río en cerca del 40%. La central contempla la construcción de una presa para contar con el volumen requerido de regulación horaria, la que sería de concreto y de escasa altura. En su cuerpo derecho, junto a la toma, contaría con las compuertas vertedero y las compuertas de purga, estas últimas ubicadas en el fondo y suficientemente grandes como para facilitar la purga de los sedimentos que se depositen en el embalse. La información disponible y lo apreciado en el terreno parece indicar que el río no acarrea grandes cantidades de sedimentos en suspensión gracias a la tupida cobertura vegetal existente en la cuenca.
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Teniendo en cuenta estos antecedentes, para el presente estudio de factibilidad se ejecutó un programa de perforaciones diamantinas profundas para verificar las condiciones geológicas existentes para la excavación de los tramos de túneles que presentaban más incertidumbre y para verificar las condiciones existentes para la cimentación de la presa. El programa de investigaciones profundas abarcó perforaciones en la presa y en el primer tramo del túnel de la central Chontayacu Alto. No se ejecutó perforaciones en el tramo final el túnel por presentar el macizo rocoso expuesto y por dificultades de acceso. En la casa de máquinas no se hizo perforaciones por presentar en superficie condiciones favorables. Definidas la zona de la presa y de la casa de máquinas por sus favorables condiciones, se procedió a verificar el trazo del túnel teniendo en cuenta seleccionar zonas con condiciones geológicas y morfológicas que permitan implementar las ventanas requeridas para su construcción. También se tuvo en cuenta contar con facilidades para ejecutar los accesos que se requiere para la construcción de las obras. Para formular las alternativas, en esta etapa del informe se asume un caudal de diseño similar al caudal medio disponible para el proyecto, teniendo en cuenta que se dispondrá de un reservorio de regulación horaria y que la distribución de los recursos hídricos disponibles a lo largo del año permiten obtener factores de planta cercanos a 70%. En capítulos posteriores se optimiza el caudal de diseño para la alternativa que se selecciona en este capítulo. La carretera existente parte de Uchiza y permite acceso a lo largo de la margen izquierda de todo el tramo del río aprovechado con el proyecto. Se trata de una vía afirmada, en mal estado de conservación pero que se encuentra en proceso de mejoramiento. Lo proyecto, al ubicarse en la margen derecha del río demandará además la construcción de 2 puentes sobre el río para acceder a la otra margen y el desarrollo de accesos a los frentes de obra. En todas las zonas de obra existen terrazas amplias que permitirían disponen de canteras apropiadas para construir las obras y con espacios apropiados para botaderos. En el plano CHCHA-FCT-GEN-PLN-008 se muestra la planta general del proyecto propuesto. A continuación se describe los criterios tenidos en cuenta para definir el esquema de obras del proyecto. 8.1
Obras de Captación
Entre las cotas 1,600 y 1,500 msnm el río Chontayacu discurre por un valle relativamente amplio con una pendiente escasamente mayor a 1%, mientras que aguas abajo la pendiente es superior a 4% y el valle se encañona, lo que condiciona ubicar las obras de captación del proyecto inmediatamente antes del cambio de pendiente. El eje seleccionado se encuentra aguas abajo del poblado Santa Rosa del Oso. Cuenta con formaciones rocosas en ambas márgenes, así mismo en la zona donde se ubicaría la toma, que corresponde también al portal de ingreso al túnel de conducción (margen derecha). Estas estructuras han sido investigadas mediante perforaciones.
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La presa de regulación se encontraría en el cauce de río Chontayacu en la cota 1500 msnm. Sería de concreto gravedad, donde en la margen derecha se ubicarán las compuertas de fondo, que serían de sección apropiada para facilitar la purga de los sedimentos que arrastra el río como carga de fondo y que tenderán a acumularse en él reservorio, así como las compuertas de vertimiento superficial para evacuar las avenidas menores, debiéndose evacuar las grandes avenidas por este sistema en conjunto con las compuertas de fondo. Se propone compuertas vertientes para un mejor aprovechamiento del volumen del reservorio, pues de no contar con estas compuertas y ubicar un vertedero de cresta fija, el NAMO del reservorio disminuiría y con ello el volumen aprovechable, que en este caso hace las veces de desarenador. Las compuertas de fondo se proponen de gran sección para posibilitar la purga rápida de los sedimentos que se depositen en el embalse. Los indicios apreciados en la zona no indican que este fenómeno sea de magnitudes importantes, mas falta verificar esta apreciación. El cuerpo de la presa ubicado en la margen izquierda se propone del tipo RCC para reducir las inversiones y por sus facilidades constructivas en una zona donde las precipitaciones son abundantes y por permitir ejecutar la pantalla de inyecciones posteriormente a la construcción del cuerpo de la presa desde una galería que se dejará en el cuerpo de la presa con tal fin. Se muestra a continuación el estribo derecho del eje seleccionado, donde se aprecia el afloramiento rocoso de la margen derecha donde se ubica el eje seleccionado y el portal de ingreso al túnel.
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Se propone el esquema de captación sin desarenador por las limitaciones morfológicas existentes en la zona para ubicarlo en superficie, así como por la escasa magnitud del arrastre de sedimentos en suspensión registrado en la estación Cocalito. Al no incluir desarenador en el esquema de obras se ha incrementado la altura de presa para que el reservorio haga las veces del desarenador. La altura de la presa está limitada por la existencia del poblado de Santa Rosa de Oso. El cauce del río Chontayacu está formado por depósitos aluviales permeables, por lo que impermeabilización del eje de la presa se propone mediante inyecciones a ejecutar una vez la presa esté construida. 8.2
Obras de Conducción
El túnel de conducción se desarrollaría por la margen derecha del valle, tendría una longitud de 6.5 km. Se trata de un túnel con sección tipo herradura y no revestido de concreto salvo la solera. Se le diseña para que opere a baja presión a fin de evitar obras de demasía al final del mismo. Se le construiría desde el portal de ingreso y desde una ventana próxima al portal de salida ubicada en las inmediaciones de la progresiva 6+290 de la conducción. El trazo del primer tramo ha sido investigado mediante una perforación horizontal confirmando que se ubica en roca de buenas condiciones geomecánicas, lo que permitió despejar el riesgo de presencia de material de derrumbe existente en la superficie. Para la construcción del túnel se requiere construir 2 puentes sobre el Chontayacu, el primero temporal próximo a las obras de toma y el segundo definitivo hacia la casa de máquinas desde donde se hará el acceso a la ventana prevista próxima al portal de salida y cámara de válvulas, el que se prolongará a la plataforma donde se excavará la chimenea de equilibrio.
Zona de derrumbes en el tramo inicial del trazo del túnel, zona investigada mediante una perforación horizontal que permitió despejar los riesgos asociados a su excavación.
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Al final del túnel se contará con una trampa de piedras y con la chimenea de equilibrio, la que se prevé vertical. La chimenea de equilibrio se excavaría desde la superficie mediante un raice boring. Las condiciones existentes son favorables para la construcción de estas obras. 8.3
Obras del Salto
La tubería forzada, de 575 m de longitud, será construida 174 m en subterráneo y 401 m den la superficie. Se desarrolla en una ladera rocosa donde se aprecia escaso material de cobertura. Contará con una cámara de válvulas al inicio de la tubería. En el terreno se consideraron 2 alternativas de trazo, distantes unos 200 m entre ellas y que entregan las aguas al río en las cotas 1259 y 1257 msnm respectivamente. Se seleccionó la alternativa de aguas arriba por permitir un trazo más recto del tramo final del túnel y una tubería forzada más corta, además esta alternativa se encontraría apoyada mayormente en el macizo rocoso que aflora a lo largo de su trazo, lo que ha sido verificado por trincheras excavadas a lo largo de su trazo. La casa de máquinas y la subestación se construirán en la margen derecha del río en una terraza próxima al río, que se ubica unos 7 m sobre el nivel de estiaje. Para acceder a la casa de máquinas se construirá un puente sobre el río, el que también servirá para construir el acceso hacia la ventana requerida para acceder al portal de salida del túnel de conducción y al portal de excavación de la chimenea de equilibrio, acceso que se construirá por la ladera ubicada aguas abajo de la tubería forzada. La caída bruta aprovechada por el proyecto es de 262.5 m. En la central se instalarán 2 turbinas del tipo francis de eje vertical. En la siguiente foto se aprecia el macizo rocoso donde se anclará la tubería forzada y la terraza donde se ubicará la casa de máquinas y el patio de llaves.
Las condiciones de sitio para todas estas obras e instalaciones también se presentan favorables y aparentemente no revisten mayor problemas para su construcción.
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8.4 Canteras y botaderos En la zona existe una amplia cantera en la zona de la confluencia del río Lucmabamba con el río Chontayacu, a la que se ha denominado cantera Confluencia. Para botaderos se dispone de áreas apropiadas próximas al portal de ingreso al túnel y a la casa de máquinas, ambas en la margen derecha del río. Para campamento se dispone de una terraza en la margen izquierda, unos 2 km aguas abajo de la zona de captación. 8.5
Presupuesto Preliminar
A este nivel del estudio se calculó el presupuesto preliminar requerido para la construcción del proyecto, el que se resume en la siguiente tabla: Chontayacu Alto Obras Civiles Equipamiento Transmisión Terrenos Ingeniería y Adiminstración TOTAL Inversión Unitaria 8.6
Unidad MUSD MUSD MUSD MUSD MUSD MUSD USD/kw
Inversión 92.88 49.63 8.78 0.70 9.12 161.11 1,696
Potencia a instalar
Definido el salto y los recursos hídricos disponibles, corresponde evaluar la potencia más conveniente a instalar en la central Chontayacu Alto. En el Sistema Eléctrico Peruano se comercializa Potencia Firme y Energía. La Potencia Firme es la potencia que el COES reconoce a cada central de generación por asegurar su entrega con certeza en las horas punta del sistema de los meses más secos del año, por lo que su magnitud depende del caudal que se puede asegurar durante los meses de estiaje y de la capacidad de regulación horaria. Tiende a ser un valor permanente en el tiempo. La energía es un valor variable que depende de la demanda y del recurso que aprovecha cada central. En el caso de las centrales hidroeléctricas el recurso varía a lo largo de los meses y de los años. La variabilidad del recurso y de la demanda hace que los costos marginales de la energía en el sistema interconectado nacional sean diferentes a lo largo del día y del año, tendiendo a ser mayores en las horas punta, así como en los meses de estiaje, mientras que en las horas fuera de punta del periodo de avenidas bajan, pudiendo ser significativamente menores dependiendo del componente hidroeléctrico en el sistema. La definición de la potencia instalada tiene en cuenta la inversión que se requiere y la producción que permite el recurso hídrico disponible. Se realiza mediante el análisis de los retornos esperados. En los análisis de optimización es normal que los ingresos se calculen con costos marginales proyectados para el SEIN, sin utilizar tarifas, pues no es posible precisar qué porción de la oferta va a ser comercializado bajo contratos y además porque en condiciones normales las tarifas no deben diferir mucho de los precios marginales. En esta oportunidad sin embargo, dado que las tarifas en el mercado libre peruano tienen a ser mayores que los costos marginales y hay una tendencia del
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gobierno a promover estos contratos con tarifa preferencial para centrales hidroeléctricas por construirse, se ha optado por asumir que la producción equivalente al caudal medio de estiaje se destinará a clientes libres bajo contrato, utilizando costos marginales para el resto de la producción. a)
Regulación Horaria
Para definir la potencia a instalar en la central Chontayacu Alto se considera el efecto del reservorio de regulación horaria. En el diagrama de carga del SEIN las horas de mayor demanda tienden a ser 5, número de horas que se utiliza para definir la energía de punta en el cálculo de las tarifas reguladas. Sin embargo el MINEM ha dispuesto que para calcular la potencia firme se considere 7 horas de punta, valor que anteriormente fue 8 horas y que siempre puede sufrir algún ajuste a futuro. Este número de horas se utiliza para definir el efecto del volumen del reservorio del proyecto en la producción de la potencia firme y por tanto el volumen del reservorio de regulación horaria. En el caso de la CH Chontayacu Alto se ha seleccionado una altura de presa mayor a la requerida para la regulación horaria, porque permite contar con un volumen de reservorio bastante mayor al requerido con ese fin, el que ayuda al proceso de desarenación del agua captada sin necesitar la construcción de un desarenador. b)
Dimensionamiento de la Potencia instalada en la CH Chontayacu Alto
La potencia instalada de la central se define teniendo en cuenta los resultados del estudio hidrológico y el esquema de obras definitivo. Para ello se dimensiona la central para 6 alternativas de potencia que corresponden a 6 caudales de diseño que se seleccionan considerando los recursos medios disponibles y su disponibilidad en el periodo de estiaje. En este se consideró 32, 36, 40, 44, 48, y 52 m3/s. Para cada alternativa se calculó la producción de energía a nivel mensual con las series hidrológicas definidas en el capítulo 5, se descontó el caudal ecológico y las pérdidas de carga que corresponden a los caudales con que operará la central en horas punta y fuera de punta, así como las dimensiones de las obras de conducción. Los resultados para cada caudal de diseño se muestran en la siguiente tabla: PI
PF
E P Av
E P es
EF P es
E Total
32
69.02
63.5
50.86
52.23
235.49
EF P a
137.94
476.52
36
78.17
68.5
57.60
58.91
262.62
137.14
516.27
40
87.27
73.3
64.30
64.15
287.86
135.59
551.90
44
96.39
77.1
71.01
68.40
311.07
133.27
583.76
48
105.91
80.7
78.00
71.70
332.99
131.38
614.06
52
114.65
82.6
84.28
73.73
349.97
129.86
637.85
USD m3/s OC ELM Ing Tot
32 78,697,562 59,460,208 9,389,365 147,547,135
36 81,359,814 63,413,125 9,509,365 154,282,304
40 83,839,261 68,048,500 9,609,365 161,497,126
44 86,636,875 71,953,042 9,729,365 168,319,281
48 89,270,388 77,970,625 9,829,365 177,070,378
52 92,095,008 82,210,458 9,939,365 184,244,831
Con esta información se analizó los flujos de inversiones, gastos e ingresos para obtener los índices económicos que corresponden a cada alternativa, lo que permitió seleccionar la alternativa de potencia que presenta mejores índices económicas. Los índices resultantes se muestran en la siguiente tabla y gráficos:
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m3/s
32
VAN (9%) :
30688
36 34643
40 37005
VAN (10%) :
16298
19338
VAN (11%) : VAN (12%) : TIR (%) : TIRF (%) :
4305 -5746 11.41% 17.96%
6580 -4116 11.59% 18.30%
44
48
52
38350
37891
36929
20928
21643
20615
19254
7525 -3713 11.65% 18.40%
7715 -3963 11.64% 18.38%
6216 -5853 11.49% 18.09%
4526 -7816 11.35% 17.82%
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Teniendo en cuenta estos resultados se seleccionó el caudal de diseño de 42 m3/s, que corresponde aproximadamente a una potencia instalada de 92 m3/s, la que a este nivel del estudio permite estimar que contaría con una potencia firme de 76 MW y una producción aproximada de 567 Gwh-año y un factor de planta de 70.6%. La ubicación general del proyecto se muestra en el plano N° CHO-GE0-PLN-003, resumiéndose en la siguiente tabla los datos generales:
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Ejes Cota captación Cota descarga Longitud de túnel Longitud de canal Ubicación Altura de presa Turbina tipo Caída bruta Caudal diseño Potencia
8.7
msnm msnm Km m m m m3/s MW
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CHontayacu Alto 1523 1260.5 6.53 0 MD 25 Francis 262.5 42 92
Sistema de Transmisión
Las centrales hidroeléctricas Chontayacu Alto y Bajo, ubicadas próximas a las localidades de Tocache y Uchiza se encuentran entre los subsistemas de transmisión eléctrica Norte y Centro del país. Por el lado Oeste de estas dos centrales se cuenta en la actualidad con la Línea ChimboteTrujillo en 500/220 KV y con la línea Cañón del Pato - Kiman Ayllu – Cajamarca en 220 kV. Además, existe también el eje de transmisión 138 kV Tingo María – Aucayacu – Tocache – Tarapoto – Moyobamba, pero, para las magnitudes de potencia de las centrales en estudio, estas líneas no resultan aplicables. Además, dentro del Plan de Transmisión 2015-2024 desarrollado por el COES, se contempla la construcción del eje de transmisión en 500 kV conformando por las subestaciones Mantaro – Yanango – Huánuco – Tocache, cuya finalidad es proveer de un sistema de conexión para los grandes proyectos hidroeléctricos del Oriente, como el proyecto en estudio, e ir avanzando en la conformación del anillo 500 kV hasta la conexión con la futura SE 500 kV Cajamarca Norte. Esta expansión futura del sistema de transmisión, se ubica al lado Este de las centrales en estudio y ya ha sido encargada su implementación a Pro Inversión. Para entregar la producción de las centrales Chontayacu Alto y Bajo al sistema interconectado nacional se tendrían dos alternativas de conexión: Alternativa 1: La subestación existente más cercana, con capacidad para recibir hasta 300 MW, sería la SE Kiman Ayllu, para lo cual se debe implementar la línea de transmisión en 220 kV Chontayacu Alto – Kiman Ayllu, simple terna, con capacidad de 1 x 300 MVA como mínimo y de aproximadamente 166 km de longitud. Alternativa 2: La futura subestación 500 kV más cercana, con capacidad para recibir hasta 400 MW, sería la SE Tocache, para lo cual se debe implementar la línea de transmisión en 220 kV Chontayacu Bajo - Tocache, simple terna, con capacidad de 1 x 300 MVA como mínimo y de aproximadamente 52 km de longitud. Además, se deberá implementar en la subestación Tocache, una estación elevadora de 220/500 kV, de 2 x 1 x 150 MVA, con transformadores monofásicos. Para los fines del presente estudio, ambas alternativas se consideran técnicamente viables, y corresponderá evaluar en las siguientes etapas de ingeniería las ventajas y desventajas de cada una de ellas, para poder seleccionar la más conveniente para el proyecto.
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