estudio de geologia y geotecnia
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Informe Final
Mejoramiento de la Carretera
con Asfalto Tramo:
Covadonga-Mollepata
GOBIERNO REGIONAL DE
AYACUCHO
CORREDOR VIAL INTEROCEÁNICO SUR
TRAMO 2
URCOS - PUENTE INAMBARI
PROYECTO DE INGENIERÍA DE DETALLE
INFORME FINAL
CAPÍTULO 3 – MEMORIA DESCRIPTIVA
ESTUDIO GEOLOGICO Y GEOTECNICO
VOLUMEN 5 de 8 Tomo I de I
Km. 264+223.39 al Km. 285+060.94
MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CON ASFALTO
TRAMO: COVADONGA-MOLLEPATA, AYACUCHO
ESTUDIO GEOLOGICO-GEOTECNICO
Km 0+000 AL Km. 3+860
TOMO I DE IV
ABRIL/2011
Informe Final
Mejoramiento de la Carretera
con Asfalto Tramo:
Covadonga-Mollepata
GOBIERNO REGIONAL DE
AYACUCHO
Contenido
1. GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIÓN
1.2 INFORMACIÓN BÁSICA
1.2.1 Ubicación y Accesibilidad
Área del Reconocimiento de Campo
Objetivos y Finalidad del Reconocimiento
Metodología
2. GEOLOGÍA REGIONAL
2.1 GEOMORFOLOGÍA
2.2 ESTRATIGRAFÍA
2.2.1 Formación Ayacucho (Neógeno Mioceno)
3 PROCESOS DE GEODINÁMICA EXTERNA
3.1 FENÓMENOS OBSERVADOS
3.1.1 Derrumbes
3.1.2 Asentamientos
3.1.3 Deslizamientos
3.1.4 Huaycos
3.1.5 Erosión de laderas
3.2 ZONIFICACIÓN GEOLÓGICA-GEOTÉCNICA. LITOLOGÍA A LO LARGO DEL
TRAZO
3.3 AGUAS SUBTERRÁNEAS A LO LARGO DEL TRAZO
3.4 CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE LOS MATERIALES
3.4.1 Clasificación de Materiales
4.0 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES
4.1 INTRODUCCIÓN
4.2 ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCA SUELTA.
4.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN SUELOS
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5. SISMICIDAD REGIONAL
5.1 PARAMETROS SISMICOS DE SITIO
5.2 CONDICIONES GEOTECNICAS
6. ÌNDICE DE CUADROS
CUADRO Nº 01 LOCALIZACION DE PELIGROS QUE AFECTAN LA CARRETERA
CUADRO Nº 02 CLASIFICACION DE MATERIALES DE CORTE
CUADRO Nº 03 RESUMEN DE LAS ESTRUCTURAS PROYECTADAS
CUADRO N° 04 ESTRUCTURAS PROYECTADAS
7. ÍNDICE DE FIGURAS
ANEXO A – PLANOS DE GEOLOGÍA DE LA FRANJA
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Capítulo 1
Estudio Geológico-Geotécnico
1. GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIÓN
El presente informe es el resultado de los trabajos de campo,
ensayos geotécnicos in situ y labores de gabinete del reconocimiento
de las características geológico-geotécnicas de los suelos y
afloramientos rocosos y evaluación de las condiciones estructurales
(tectónicas), procesos de geodinámica externa, clasificación de
materiales, pará la consiguiente determinación de los taludes de
corte. Por otro lado, la ejecución de los nuevos cortes de la
carretera en ejecución efectuados a la fecha, en el tramo en terrenos
similares: rocas sedimentarias volcánicas de las mismas formaciones
geológicas, nos han permitido definir mejor las características y/o
condiciones geotécnicas de los suelos y rocas afectadas y,
consiguientemente, reformular las inclinaciones y/o relación V: H de
los nuevos taludes de corte en este tramo.
1.2 INFORMACIÓN BÁSICA
1.2.1 Ubicación y Accesibilidad
El área de estudio está ubicada en el sur central del
territorio peruano. Políticamente pertenece al departamento de
Ayacucho, Provincia de Huamanga, Distrito de Ayacucho, localidad de
Mollepata.
La principal vía de acceso a la zona de estudio desde la
ciudad de Ayacucho es por la Av. Javier Pérez de Cuellar ENACE hasta
el Terminal Terrestre Nacional – Ayacucho-Lima. De este sitio una sola
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vía, la que parte de la carretera Covadonga-Mollepata hasta el Km
3+860 que queda en el centro poblado del mismo nombre.
Área del Reconocimiento de Campo
El área total de la zona de interés se ha desarrollado en una
franja de 100 m de ancho a lo largo del trazo de la vía, que
comprende desde el Km. 0+000 hasta el Km. 3+860, o sea una longitud
de 3.860 Km., lo cual totaliza un aproximado de 0.386 Km2.
Objetivos y Finalidad del Reconocimiento
El principal objetivo del estudio, ha sido determinar las
características geológico-geotécnicas del subtramo, mediante las
observaciones de campo, ensayos de laboratorio y trabajos de gabinete
en las diferentes formaciones (rocas y suelos) por las que se emplaza
esta carretera, a fin de determinar los taludes de corte.
Alcances del Reconocimiento
El presente estudio es la base para la elaboración de los
diseños de taludes, cimentación de estructuras, determinación de
volúmenes de materiales a excavar, diseño de los cortes y rellenos,
cálculo de metrados, plazo, presupuesto del proyecto y ejecución de la
obra.
Metodología
El estudio en ejecución, comprende dos fases:
Fases para la formulacion.
Gabinete.
Se efectuó luego de culminada la fase de campo
(propiamente del estudio) y consistió en el procesamiento de
los datos de campo compatibilización de resultados de ensayos
de laboratorio de suelos y/o clasificación geomecánica de
rocas, complementadas con la ejecución de reajustes, de
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taludes (V:H) y finalmente culminó con la elaboración del
presente informe.
Etapa de Campo (Recopilación de Campo)
Cubrirá los siguientes procedimientos:
- Recorrido pedestre de la ruta, alternativas de variantes y
zonas críticas.
- Determinación in situ de las condiciones geológico-
geotécnicas del tramo de interés.
- Revisión de la clasificación de materiales.
- Determinación y delimitación de áreas afectadas por
fenómenos geodinámicos.
- Revisión de la evaluación geomecánica de afloramientos
rocosos.
- Determinación de zonas y/o puntos críticos.
2. GEOLOGÍA REGIONAL
2.1 GEOMORFOLOGÍA
Las características geomorfológicas del área en estudio es el
resultado de procesos tectónicos sobre impuestos por los procesos
geodinámicos que han dado al modelado actual de la región. Entre los
procesos tectónicos que han controlado el modelado tenemos el
fallamientos muy probablemente en bloques ,que han dado origen a la
cuenca Ayacucho, así como también a los diversos plegamientos
existentes ; aunado a esto tenemos la intensa erosión causada por los
diversos ríos y quebradas existentes ,y la litología de las diversas
unidades estratigráficas que han dado la configuración actual del
relieve ;pudiendo diferenciarse la siguiente unidad: Penillanuras
Disectada y cursos de quebradas que atraviesan el eje vial (en los
cuales se construirán nuevos puentes, pontones o alcantarillas, según
sus caudales).
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Penillanuras Disectada
Son relieves subhorizontales desarrollados entre los 2,700 y 3,500
m.s.n.m. Los cuales se hallan surcados por numerosas quebradas y ríos
; están conformadas por llanuras como la ciudad de Ayacucho y
alrededores, el aeropuerto, los distritos de pacaycasa, la quinua,
acocro y Acosvinchos, esta unidad se halla predominantemente modelada
sobre la formación Ayacucho, la cual debido a la litología mayormente
volcano-sedimentaria al erosionarse da superficie aborregadas.
2.2 ESTRATIGRAFÍA
Son secuencias sedimentarias del Neógeno Mioceno y son las
siguientes:
2.2.1 Formación Ayacucho (Miembro Inferior)
Este miembro está constituido por una secuencia de tobas
lapilliticas (Ignimbritas) en alternancia con horizontes de tobas
retrabajadas y sedimentos lagunares como limoarcillitas y diatomitas
.corresponde a una fase de volcanismo explosivo muy intenso durante
ese tiempo en todos los andes occidentales. Los afloramientos
presentan una morfología suave aborregada y una coloración
característica clara a media amarillenta, a lo largo de los cortes
formados por los ríos: chacco, yucaes y diversas quebradas donde se
puede ver claramente, la misma que esta constituida litológicamente en
la parte inferior por tobas masivas , las que ocupan gran parte de la
cuenca. Esta toba basal de más de 500 m .de grosor presenta abundantes
clastos líticos(andesita, granito) y pómez y se encuentran intercalado
con conglomerados volcánicos marrones verdosos y sedimentos lagunares
como limoarcillitas verdosas y limolitas levemente rosadas
intercaladas con horizontes lenticulares calcáreas .
En lo que respecta al comportamiento geotécnico las limolitas
de esta Formación son buenas por su regular resistencia, conforman
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terrenos adecuados para cimentaciones y pueden ser apropiados como
materiales de construcción previa a un proceso de control de calidad.
Estos depósitos son atravesados por la carretera entre las
progresivas: Km. 0+000 - Km. 3+860, En lo concerniente a su
comportamiento geotécnico, en los cortes de talud son estables (por
estar mayormente cementados), adecuados como terrenos de fundación y
eventualmente como materiales de cantera, limitados por la
predominancia de material fino y/o arenas limosas.
2 PROCESOS DE GEODINÁMICA EXTERNA.
Se han determinado la presencia de los siguientes fenómenos:
derrumbes, asentamientos, deslizamientos, erosión fluvial, huaycos,
desprendimiento de rocas, erosión de laderas; el concepto de los
mismos así como las causas de su ocurrencia se exponen a continuación
En referencia a los fenómenos de erosión de hombros de taludes
de relleno, cárcavas, erosión fluvial, desprendimientos de rocas y
otras inestabilidades de taludes van a ser superadas al haberse
corregido el eje vial hacia el talud interior de la actual vía en
servicio, reconformación de taludes y adopción de banquetas en cortes
superiores a los 10.0 m. En relación a la ocurrencia de huaycos en las
quebradas, para estos cursos de agua se proyectaran pontones o
puentes, según los volúmenes de arrastre, de acuerdo a los estudios
hidrológicos. Por otro lado por geometría de trazo se han efectuado
elevaciones de rasante, con los cuales se deberán subsanar otros
fenómenos complementarios.
3.1 FENÓMENOS OBSERVADOS.
3.1.1 Derrumbes y desprendimiento de rocas:
Es la caída repentina de una porción de suelo o roca por
pérdida de la resistencia al esfuerzo cortante. No presenta planos o
superficies de deslizamiento.
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Este fenómeno suele estar condicionado por la presencia de
discontinuidades o grietas. Generalmente ocurren en taludes de fuerte
pendiente.
Causas: La fuerza de la gravedad; socavamiento del pie de un
talud inferior, modificación o corte de un talud natural; presencia de
zonas de debilidad (fallas, fracturas, etc.); precipitaciones
pluviales e infiltración del agua, provocando la presión hidrostática
del agua acumulada; movimientos sísmicos; fuertes vientos; sobre uso
de explosivos o uso indebido de ellos; resistencia física inadecuada
de los materiales.
A continuación se describen las soluciones adoptadas para los
lugares donde se han identificado este tipo de fenómenos.
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Inicio Fin Proceso / Causa Solución Adoptada
0+412
0+430
Taludes escarpados de
suelos consolidados
compactos.
Se han adoptado taludes de
corte (V/H) 4:1, con banquetas
cada 7 m, retirando el
material acumulado por el
derrumbe y procurando llegar
al macizo rocoso si es que
hubiera.
0+430
0+580
Desprendimientos de
material. Taludes
escarpados fuerte
pendiente, 40 m de altura.
Se han adoptado taludes de
corte de acuerdo a la
clasificación del terreno,
(V/H) 4:1(suelo compacto) con
02 banquetas c/ 7 m y 03
metros de ancho.
0+660
0+760
Inestabilidad de taludes
por cortes de hasta 30 m de
altura.
Se ha adoptado taludes (V/H)
4:1 y 02 banquetas cada 7 m.
Se prevén trabajos de
desquinche en la ejecución de
los cortes.
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0+790 0+970 Taludes escarpados de suelo
cementado, 40 m de altura.
Se ha adoptado taludes (V/H)
4:1 y 02 banquetas cada 7 m.
Se prevén trabajos de
desquinche en la ejecución de
los cortes.
1+000 1+055 Taludes de corte
inestables.
Cobertura de suelo cementado,
queda estabilizada con taludes
de corte proyectados (V/H) 4:1
y banquetas cada 7 m. Se
prevén trabajos de desquinche
en la ejecución de los cortes.
1+204 1+260 Taludes de corte
inestables.
Se han adoptado taludes de
corte (V/H) 4:1 con banquetas
cada 7 m.
1+260 1+300 Taludes de corte
inestables.
Se han adoptado taludes de
corte (V/H) 4:1 con 02
banquetas cada 7 m.
1+330 1+400 Taludes escarpados con
probable desprendimiento de
roca suelta
Se han adoptado taludes de
corte (V/H) 4:1 con 02
banquetas cada 7 m.
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2+620 2+650 Taludes de corte
inestables.
Se han adoptado taludes de
corte (V/H) 4:1 con banquetas
cada 7 m.
2+670 2+690 Taludes de corte
inestables.
Se han adoptado taludes de
corte (V/H) 4:1 con banquetas
cada 7 m.
2+740 2+810 Taludes de corte
inestables.
Se han adoptado taludes de
corte (V/H) 4:1 con banquetas
cada 7 m.
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3.1.2 Asentamientos
Es el descenso o movimiento vertical de una porción de suelo o
roca que sede a causa de fenómenos cársticos, depresión de la napa
freática, labores mineras o también a fenómenos de licuación de arenas
o por una deficiente compactación diferencial.
Causas: Disolución de rocas calcáreas, circulación de aguas
subterráneas; extracción de aguas subterráneas, petróleo y minerales;
extracción o remoción del subsuelo; falta de sustentación en
perforaciones mineras; excavación de túneles o cavernas artificiales;
cavernas naturales.
A continuación se describen las soluciones adoptadas para los
lugares donde se han identificado este tipo de fenómenos.
Inicio Fin Proceso / Causa Solución adoptada
2+616.5 2+623.8 Mal drenaje,
sobresaturación del terreno
y de la carretera.
Presencia de áreas
hidromórficas,
hundimientos.
Serán diseñado zanjas de
drenaje a lo largo de la vía
para evacuar el agua
superficial y se ha elevado la
rasante mínimo 0.30 m para
evitar que las infiltraciones
afecten al pavimento.
3.1.3 Deslizamientos
Es la ruptura o desplazamiento pendiente abajo y hacia fuera,
de pequeñas a grandes masas de suelos, rocas, rellenos artificiales o
combinaciones de estos en un talud natural o artificial.
Se caracteriza por presentar necesariamente un plano de
deslizamiento o falla a lo largo del cual se produce el movimiento que
puede ser lento o violento.
Causas: Pérdida de soporte lateral de un talud natural,
generalmente en la construcción de obras viales, irrigación,
eléctricas, viviendas; sobresaturación del terreno por el agua; acción
de la gravedad y movimientos sísmicos; desintegración gradual e
hidratación del afloramiento rocoso; intercalación de estratos
competentes con incompetentes (areniscas con lutitas), sirviendo las
lutitas como plano de deslizamiento; y la gravedad.
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A continuación se describen las soluciones adoptadas para los
lugares donde se han identificado este tipo de fenómenos.
Inicio Fin Proceso / Causa Solución adoptada
0+580 0+620 Deslizamiento en el lado
Izquierdo de la carretera
por saturación del suelo e
inestabilidad de los
estratos.
Es necesario realizar un
análisis de estabilidad de
talud en esta zona critica
debido a la existencia de
edificaciones de material
noble.
0+620 0+660 Deslizamiento en el lado
Izquierdo de la carretera
por saturación del suelo e
inestabilidad de los
estratos.
El derrumbe sólo sucede en la
parte alta, no afectando el
llano situado al pie de la
ladera, por donde pasa la vía,
así mismo será necesario
realizar un análisis de
estabilidad física del talud
para descartar la incidencia
que tuviera o no en la
carretera.
3.1.4 Huaycos
Terminología peruana derivada del quechua que significa
quebrada.
Son corrientes de lodo de ocurrencia eventual, que consisten de
flujos rápidos o avenidas intempestivas de aguas turbias que arrastran
a su paso materiales de diferentes tamaños desde suelos finos hasta
enormes bloques de rocas; así como maleza, desplazándose a lo largo de
un cauce definido con desbordes laterales. En su parte terminal se
aparece conformando un cono o abanico.
Causas: Intensas precipitaciones pluviales; suelos en
condiciones de estabilidad precaria; acumulación de materiales en el
lecho de la quebrada; márgenes de las quebradas con taludes inestables
(donde se producen derrumbes, deslizamientos, etc.), que incrementan
el material del lecho; tala indiscriminada de árboles; carencia de
protección vegetal; pendientes empinadas de las quebradas.
A continuación se describen las soluciones adoptadas para los
lugares donde se han identificado este tipo de fenómenos.
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Inicio Proceso / Causa Solución adoptada
0+780 Presencia de Quebrada,
incremento del caudal por
lluvias, bolones de hasta
0.8 m de diámetro en cauce,
de lento desplazamiento,
Q25<5.00 m3/seg.
Existe puente de 40 m de
luz.
0+990 Presencia de quebrada,
incremento del caudal por
lluvias, bolones de hasta
0.4 m de diámetro en cauce,
de lento desplazamiento,
Q25<0.75 m3/seg.
Existe pontón de 10 m de
luz
1+405 Presencia de quebrada,
incremento del caudal por
lluvias, bolones de hasta
0.2 m de diámetro en cauce,
de lento desplazamiento y
no representan riesgo para
la estructura proyectada,
Q25<0.20 m3/seg.
Se ha proyectado la
construcción una
alcantarilla TMC de 24” de
diámetro.
2+600 Presencia de quebrada
incremento del caudal por
lluvias, bolones de hasta
0.5 m de diámetro en cauce,
de lento desplazamiento y
no representan riesgo para
la estructura proyectada,
Q25<0.75 m3/seg.
Se deberá demoler la
alcantarilla existente y Se
deberá proyectar la
construcción de un pontón
de 10 m de luz con muros de
encauzamiento y/o enrocado
de piedra.
2+688 Presencia de quebrada,
incremento del caudal por
lluvias, bolones de hasta
0.1 m de diámetro en cauce,
de lento desplazamiento.
Se ha proyectado la
construcción una
alcantarilla TMC de 48” de
diámetro.
2+730 Presencia de quebrada,
incremento del caudal por
lluvias, bolones de hasta
0.2 m de diámetro en cauce,
de lento desplazamiento y
no representan riesgo para
la estructura proyectada,
Q25<0.50 m3/seg.
Se ha proyectado la
construcción de 02
alcantarillas TMC de 24” de
diámetro.
2+823 Presencia de quebrada,
incremento del caudal por
lluvias, bolones de hasta
0.1 m de diámetro en cauce,
de lento desplazamiento y
no representan riesgo para
la estructura proyectada,
Q25<0.75 m3/seg.
Existe alcantarilla tipo I
MTC
2+910 Presencia de quebrada,
incremento del caudal por
lluvias, bolones de hasta
0.5 m de diámetro en cauce,
de lento desplazamiento y
Se ha proyectado la
construcción una
alcantarilla TMC de 24” de
diámetro.
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no representan riesgo para
la estructura proyectada,
Q25<0.50 m3/seg.
3+550 Presencia de quebrada,
incremento del caudal por
lluvias, bolones de hasta
0.4 m de diámetro en cauce,
de lento desplazamiento y
no representan riesgo para
la estructura proyectada,
Q25<0.75 m3/seg.
Existe alcantarilla tipo I
MTC
3.1.5 Erosión de laderas
Es un término bastante amplio que involucra varios fenómenos que
pueden, a mayor detalle, ser particularizados (erosión en zanjas
profundas, remoción de escombros de talud, erosión en mantos).
En términos generales se entiende por erosión de laderas todos
los procesos que ocasionan el desgaste y traslado de los materiales de
superficie (suelo o roca) por el continuo ataque de agentes erosivos
tales como, agua de lluvias, escurrimiento superficial, vientos, etc.
que tienden a degradar la superficie natural del terreno.
Causas: Laderas desprovistas de cobertura vegetal, depósitos in
consolidados; intensas precipitaciones pluviales; componente vertical
y horizontal de la fuerza erosiva de la corriente; erosión difusa y en
surcos; pendientes moderadas a fuertes de la ladera.
A continuación se describen las soluciones adoptadas para los
lugares donde se han identificado este tipo de fenómenos.
Inicio Fin Proceso / Causa Solución adoptada
0+032
0+040
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
del terraplén de la
carretera, margen derecha.
Muro seco de longitud de 7.50
metros y una altura de muro de
2.25 metros en terreno de
material de suelo estable.
0+436
0+442
Acción hídrica de quebrada
seca sobre suelos
inestables en taludes de
relleno de la vía
existente. Margen derecha.
Muro de concreto de longitud
de 6.00 metros y una altura de
muro de 3.50 metros en terreno
de material suelto o la vía
será diseñado fuera del
alcance de la erosión.
0+575
0+578
Acción hídrica de quebrada
seca sobre suelos
inestables en taludes de
relleno de la vía
existente. Margen derecha.
Muro seco de longitud de 3.00
metros y una altura de muro de
2.25 metros en terreno de
material de suelo inestable o
la vía será diseñado fuera del
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alcance de la erosión.
1+204
1+260
Acción hídrica de quebrada
sobre suelos inestables en
taludes de relleno de la
vía existente.
Muro de concreto de longitud
de 5.00 metros y una altura de
muro de 2.50 metros en terreno
de material suelto o la vía
será diseñado fuera del
alcance de la erosión..
1+402
1+409
Acción hídrica de quebrada
sobre suelos inestables en
taludes de relleno de la
vía existente. Margen
derecha.
Muro seco de longitud de 7.00
metros y una altura de muro de
2.25 metros en terreno de
material de suelo estable o
la vía será diseñado fuera del
alcance de la erosión..
1+514
1+516
Taludes escarpados y fuerte
pendiente.
La vía será diseñada fuera del
alcance de la erosión y la
construcción de bolsacretos
L=2.0 m y H=1.80 M.
1+530
1+532
Acción hídrica de dos
quebradas, en la parte baja
del terraplén de la
carretera.
La vía será diseñada fuera del
alcance de la erosión y la
construcción de bolsacretos
L=2.0 M y H=1.80 M
1+539
1+542
Taludes escarpados y fuerte
pendiente.
La vía será diseñada fuera del
alcance de la erosión. y la
construcción de bolsacretos
L=3.0 M y H=2.00 M
1+572
1+576
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
del terraplén de la
carretera.
La vía será diseñada fuera del
alcance de la erosión. y la
construcción de bolsacretos
L=4.0 M y H=2.50 M
2+522
2+526
Taludes escarpados y fuerte
pendiente.
Muro de gaviones de longitud
4.0 metros y altura de
2.00metros.
2+535
2+537
Acción hídrica de la
quebrada Zorrino, en la
parte baja del terraplén de
la carretera.
Enrocado de piedra y/o muro de
gaviones de longitud 2.0
metros y altura de 1.50 metros
2+596.5
2+603.6
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
y alta del terraplén de la
carretera.
Se ha conformado terraplén
sobre la alcantarilla
existente para estabilizar
taludes y se construirá
protecciones de 7.00 metros
para esta.asi mismo es
recomendable la demolición de
la alcantarilla para la
construcción de un pontón.
2+616.5
2+623.5
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
del terraplén de la
carretera. lado izquierdo
Muro de gaviones de longitud
7.0 metros y altura de
3.00metros
2+642
2+652
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
del terraplén de la
carretera.
Muro de gaviones o terramesh
de longitud 10 metros y una
altura de muro de 3.00 metros.
2+685
2+690
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
del terraplén de la
carretera.
Se ha conformado terraplén
sobre la alcantarilla para
estabilizar taludes y se
construirá protecciones para
esta.los muros de concreto
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Covadonga-Mollepata
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AYACUCHO
tendrán una longitud de 5.0
metros y una altura de 2.0
metros
2+737
2+743
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
del terraplén de la
carretera.
Se ha conformado terraplén
sobre la alcantarilla para
estabilizar taludes y se
construirá protecciones para
esta. L=6, h=4.0 m.
2+720
2+730
Acción hídrica de la
quebrad, en la parte baja
del terraplén de la
carretera. Lado Izquierdo.
Se ha conformado terraplén
sobre la alcantarilla para
estabilizar taludes y se
construirá protecciones para
esta. L=2,h=4m
2+950
2+958
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
del terraplén de la
carretera.
En el pie de talud un Muro de
gaviones de longitud de 8.0
mts y altura de 4.00 metros,
quebrada abajo 10 metros un
muro de 3.00 metros por altura
de 2.0 mts.
3+002
3+011
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
del terraplén de la
carretera. lado izquierdo
Se construirá protecciones
para esta. L=9.00 metros,
H=4.00 Mts del tipo gaviones
en escalones y otra inferior
de 3.00 metros por H=2 metros
a 10 metros de distancia
quebrada abajo.
3+117
3+120
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
del terraplén de la
carretera.
Muro de concreto de longitud
3.0 metros y altura de
3.00metros
3+020
3+011
Acción hídrica de la
quebrada, en la parte baja
del terraplén de la
carretera.
Se ha conformado terraplén
sobre la alcantarilla para
estabilizar taludes y se
construirá protecciones para
esta.
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3.2 ZONIFICACIÓN GEOLÓGICA-GEOTÉCNICA. LITOLOGÍA A LO LARGO DEL TRAZO
A lo largo del trazo se ha encontrado suelos cementados a
rocas bien diaclasadas, las cuales se describen a continuación:
Km. 0+000 - Km. 0+541, Depósitos de sedimentos lagunares compuesto por
limos inorgánicos a suelos cementados de resistencia suave
perteneciente a la formación Ayacucho miembro inferior.
Km. 0+541 - Km. 0+630, hacia la izquierda, presencia de limolitas de
color marrón claro de resistencia uniaxial suave (se estima entre 50
y 200 Kg. /cm2). Cuando está saturada de agua es menos resistente,
empotrados en matriz areno limosa. Bien diaclasadas y pendientes
escarpadas.
Km 0+630-Km 1+280, Depósitos de sedimentos lagunares, conformado por
fragmentos de roca angulosos a sub angulosos empotrados en matriz fina
areno – limosa. No tiene consolidación y su consistencia es pobre.
Km 1+280-1+310, Limolitas de color pardo amarillenta de resistencia
regular (se estima entre 100 a 350 Kg./cm2). En el corte existe el
riesgo de caída de fragmentos medianos.
Km 1+330-1+400, presencia de material fluvio coluvial residual de poca
consistencia, conformado por elementos líticos de pequeño tamaño
inmersos en una matriz limo – arenosa.
Km 1+400-1+514, suelo cementado de composición areno-limosa de color
marrón claro de resistencia regular .En el corte existe el riesgo de
caída de fragmentos medianos.
Km 1+514-1+516, hacia la izquierda, presencia de limolitas de color
marrón claro de resistencia uniaxial suave (se estima entre 50 y 200
Kg. /cm2). Cuando está saturada de agua es menos resistente,
empotrados en matriz areno limosa.
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Km 1+516-1+530, presencia de material coluvial residual de
medianamente consistentes, conformado por elementos líticos angulosos
en una matriz limo – arenosa
Km 1+530-1+760, hacia la izquierda, presencia de limolitas de color
marrón claro de resistencia uniaxial suave (se estima entre 50 y 200
Kg. /cm2). Cuando está saturada de agua es menos resistente,
empotrados en matriz areno limosa
Km 1+760-2+180, limolitas de color marrón de resistencia dura (se
estima entre 100 a 350 Kg./cm2). En el corte existe el riesgo de caída
de fragmentos medianos.
Km 2+180-3+002, suelo cementado de composición areno-limosa de color
marrón claro de resistencia regular .En el corte existe el riesgo de
caída de fragmentos medianos.
Km 3+002-3+860, limolitas de color marrón de resistencia dura (se
estima entre 100 a 350 Kg./cm2). En el corte existe el riesgo de caída
de fragmentos medianos.
En lo que concierne a los trabajos de desquinche, éstos solamente son
referenciales para la actual vía en servicio, pero con los
ensanchamientos de plataforma estas labores serán innecesarias. Por
otro lado en los actuales cortes de carretera en mejoramiento
solamente se aplican (para cortes en roca, técnicas de voladura
controlada).
En lo concerniente a los fenómenos de erosión fluvial actualmente no
existen muros, se están recomendando proyectarlos.
Con respecto a los casos de huaycos la protección con enrocados se
proyectan para los estribos de los pontones y alcantarillas (hacia
aguas arriba).
La zonificación geológica – geotécnica se ha basado en la
estratigrafía del numeral 2.2 en que se detallan las características
geotécnicas de cada unidad estratigráfica.
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3.3 AGUAS SUBTERRÁNEAS A LO LARGO DEL TRAZO
A lo largo del trazo, no se ha detectado la presencia de aguas
subterráneas que tuvieran incidencia en el proyecto.
3.4 CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE LOS MATERIALES
3.4.1 Clasificación de Materiales
En consideración a que los términos de referencia se solicita la
clasificación de materiales, está se ha efectuado de acuerdo a las
Normas Peruanas para el Diseño de Carreteras; sin embargo, se ha
considerado conveniente complementarlo, como se indica a continuación:
Material Suelto. – Depósitos de tierra compacta y/o suelta, desecho y
de cualquier otro material de fácil excavación que no
requiera previamente ser aflojado mediante el uso de
explosivos. En consideración a que en el tramo, en
algunos casos, se presentan taludes de roca masiva y/o
estratificada, en que por acción de una cuchilla se
disgregan, por lo que como equivalente corresponde a la
denominación más apropiada de roca alterada.
Roca suelta.- Depósitos de tierra compacta y/o cementada y cualquier
otro material de difícil excavación que requiere
previamente ser aflojado mediante el uso moderado de
explosivos y extracción será con el uso de maquinaria
(tractores, volquetes, cargadores frontales, etc.).
Roca Fija.- Materiales de gran cohesión y resistencia al rompiente, y
que requieren necesariamente ser fragmentados con el uso
de explosivos. Las voladuras deberán ser efectuadas por
personal especializado a fin de evitar sobre excavación
y/o daños a vehículos, instalaciones y personas. El uso
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en casos típicos se aplicará técnicas controladas de
voladuras o se utilizarán geles expansivos.
En el anexo cuadro Nº 02 del presente informe se han incluido
los cuadros de clasificación de materiales.
4.0 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES
4.1 INTRODUCCIÓN
Para el desarrollo de este aspecto se efectuaron previamente
evaluaciones de campo de los taludes existentes mediante la
determinación del nivel de riesgo en la estabilidad de taludes.
La evaluación del nivel de riesgo supone la posibilidad de que
ocurra una inestabilidad de un talud. El cual estará en función de los
parámetros más determinantes en su estabilidad tal como la topografía,
volumen en movimientos, la velocidad con que se desarrolla el fenómeno
(el cual depende de la pendiente del talud, forma de la superficie de
rotura y propiedades físicas de los materiales, principalmente) y los
daños que puede ocasionar.
Los niveles de riesgo se clasifican en:
- Riesgo Bajo.
Está constituido por todos aquellos taludes que representan poco peligro
para la carretera, se considera que, de ocurrir un derrumbe, no va a
afectar más allá del borde interior de la plataforma, permitiendo
siempre el normal flujo del tránsito vehicular. Los taludes con este
riesgo son por lo general taludes de corte con alturas < 10 m. por lo
que son muy frecuentes en el tramo en consideración y corresponden a los
desprendimientos de rocas y deslizamientos menores en arenas. En
general, para los taludes con este nivel de riesgo no será necesario
ninguna medida correctiva, solamente requiere labores de mantenimiento
mediante la remoción de materiales y perfilado de talud 1:4.
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A este nivel corresponden la gran mayoría de cortes entre las siguientes
progresivas: Km. 0+000 – 3+860 que no pertenecen a los otros riesgos.
- Riesgo Medio.
Conformado por los taludes que representan un peligro moderado para la
carretera; de ocurrir un desplazamiento, compromete no más de una vía y
permite el tránsito vehicular. Los taludes que presentan este tipo de
riesgo por lo general presentan taludes de corte entre 10 y 35 m. por lo
que son frecuentes en el tramo de interés y corresponden a los
desprendimientos de rocas. Siendo adecuado el mantenimiento periódico,
después de sismos y lluvias extraordinarias.
A este nivel corresponden los cortes de las siguientes progresivas: Km.
0+412 al 0+430,1+000 al 1+055, 1+204 al 1+260,2+620 al 2+650,2+642 al
2+652,2+690 al 2+670,2+740 al 2+810.
- Riesgo Alto.
Está conformado por aquellos taludes que representan peligro
considerable o mayor, corresponde a desplazamientos que ocasionan la
interrupción del tráfico vehicular, pudiendo dañar inclusive las
estructuras como alcantarillas y muros; los materiales caídos llegan a
ocupar la totalidad de la plataforma.
Los taludes con este riesgo tienen alturas superiores a 35 m. y
pendientes elevadas (50º a 80º).
Esta propensión en el tramo ya no se da o es muy ocasional, por cuanto
los actuales taludes vienen logrando su equilibrio natural. A este nivel
corresponde las progresivas. Km. 0+430 al 0+580, 0+620 al 0+660,0+660 al
0+760, 0+790 al 0+970,1+260 al 1+300,1+330 al 1+400.
Riesgo Elevado o Crítico.
Constituidos por aquellos taludes con evidencia y/o propensión de
activación, es decir que su ocurrencia es inminente en cualquier
momento, afectando la plataforma y las estructuras existentes.
Teniendo en cuenta los procesos y valoración de los taludes se
determinaron el estado de los mismos como sigue: 75% taludes estables,
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20% de riesgo bajo y 5% de riesgo medio. A este corresponde las
siguientes progresivas 0+580 al 0+620
4.2 ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCA SUELTA.
Para los cortes en taludes mayores de 1.50 m. de altura, se
deben considerar los valores consignados en el siguiente cuadro:
Cuadro Nº 3.1: Taludes de Corte en formaciones rocosas
Tipo de
Roca
Formación o
Unidad
Estratigráfica
Roca
Fija
(V:H)
Roca
Fracturada
y Lig.
Alterada
Roca muy
fracturada
y muy
alterada
Limolitas
Lutitas
Formación
Ayacucho
8:1 4:1 2:1
3:1
En general, en el diseño de taludes de roca suelta, se debe
tomar especial atención en no disturbar, en lo posible, el pie
del talud: tender el talud superior, construir banquetas de
estabilización y proteger las limolitas, lutitas (rocas
débiles) contra la erosión mediante forestación,
complementándose con obras de drenaje.
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4.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN SUELOS CEMENTADOS.
De acuerdo a la clasificación geológica el 50% de los cortes
afectan a depósitos cuaternarios de presencia superficial y que se
pueden clasificar en los siguientes dos grupos en orden de potencial de
inestabilidad:
1. Depósitos Residuales.
2. Depósitos Coluviales, Residuales y Coluvio- Residuales.
Los taludes existentes en el tramo son de pendientes moderadas,
encontrándose en el rango de 2:1 a 3:1 (V:H),Los materiales de estos
taludes son granulares con finos (arenosos) y baja o ninguna de
consistencia compacta a semisuelta. Pocos de estos taludes son
arcillosos, por lo cual son densos.
De acuerdo al comportamiento de los actuales taludes en cortes
bajo (1.00 – 2.50 de altura) presentes en la ruta, son convenientes
adoptar en los nuevos taludes los valores que se, muestran en el
siguiente cuadro:
Cuadro Nº 3.2: Taludes de corte en formaciones en suelo
Tipo de Depósito
Consistencia
Talud (V:H)
- Coluvial
- Coluvio – aluvial
- Coluvio – residual
Densa
Media
Suelta
2:1
1.5:1
1:1
- Residual
Densa
Media
Suelta
2:1
1.5:1
1:1
La evaluación de taludes en suelos se ha insertado en el cuadro
Nº 01.
Dentro del tramo en análisis existen sectores con taludes
especiales conformados por depósito aluviales, coluviales, coluvio
aluviales y coluvio residuales, mostrados en el cuadro Nº 01 en las
cuales se ha adoptado taludes de V:H 2:1 y banquetas cada 5.00 m.
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Para el análisis de las estructuras proyectadas se han considerado
lo siguiente:
- Suelos homogéneos.
- Parámetros de resistencia: C = 0.01 Kg/cm2,Φ= 28°
Estos parámetros serán verificados en cada caso, previo a su
construcción y si los valores fuesen desfavorables, se deberá hacer un
ajuste en el diseño, en común acuerdo con el Supervisor.
Para la estabilidad de taludes en roca se ha correlacionado con el
Cuadro Nº 02 dejándose esclarecido que el talud proyectado 4:1 (V: H)
corresponde a rocas de la Formación Ayacucho que se encuentra en una
fase intermedia entre roca fija y roca fracturada.
El tipo de falla por volteo se conceptúa como desplazamientos de
fragmentos o bloques rocosos, en tanto que la global corresponde a
caídas de materiales sueltos o semisueltos en forma progresiva o masiva.
Para los cortes en roca (Formación Ayacucho) con alturas superiores a
los 10.00m. Se proyectarán banquetas cada 7.00 m. con plataformas de
3.00m de ancho y en cortes en suelos (depósitos cuaternarios:
coluviales, aluviales, residuales y/o mixtos) con alturas superiores a
los 7.00m se proyectarán banquetas cada 5.00m con plataformas de 3.00m
de ancho.
Dentro de las progresivas del Km 0+580 al 0+620, 0+620 al 0+660 se
recomienda realizar un análisis de estabilidad de taludes con el fin de
garantizar la seguridad de la obra, a recomendación del consultor se
realizara una pantalla de concreto armado con el fin de proteger de
caídas de piedras grandes, mas así no garantizara la inestabilidad del
talud con pendiente pronunciada.
Long Muro =80 metros.
Altura Muro =3.0 metros
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5. SISMICIDAD REGIONAL
El territorio nacional se encuentra divido en 3 zonas
sísmicas, la zonificación propuesta, se basa en la
distribución espacial de la sismicidad observada, las
características generales de los movimientos sísmicos y la
atenuación de estos con la distancia epicentral, así como en
información neotectónica.
La zonificación sísmica para la carretera Covadonga-
mollepata, en el departamento de Ayacucho, se encuentra
dentro de la ZONA 2.
- Según Jorge Alva y Jorge Castillo: “Distribución de
Isoaceleraciones para un 10 % de excedencia, se tiene, en:
50 años 0.28g a 0.30g
100 años 0.32g a 0.34g
El mapa de distribución probabilística de intensidades del
Perú (Casaverde y Vargas), para diferentes periodos de
retorno es la siguiente:
50 años VI - VII
Considerando la escala de Mercalli se tiene:
Grado VI: Daños ligeros a las construcciones
Grado VII: Daño a las construcciones
En el Informe interno del Instituto Geofísico del Perú (IGP):
“Apreciaciones acerca de la Neotectónica en el Perú” – 1982,
no se reporta que en el entorno regional del área que se
estudia se hayan localizado “fallas activas”, que puedan
haber generado actividad sísmica reciente y/o que pudieran
ser fuentes potenciales de dicha actividad.
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5.1 PARAMETROS SISMICOS DE SITIO
Dentro de los alcances de la “Norma Técnica de Edificaciones
E.030” de “Diseño sismorresistente”, la carretera Covadonga-
mollepata se encuentra ubicada dentro de la denominada “Zona
2” de la clasificación de “Zonas Sísmicas” del territorio
nacional, correspondiéndole un “factor de zona” de 0.30g.
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5.2 CONDICIONES GEOTECNICAS
La clasificación del perfil de suelo, en la zona de estudio
varía de acuerdo al tipo de suelo existente, de acuerdo a lo
indicado en el Articulo 6.2 “Condiciones Geotécnicas” de la
citada Norma E030.
PERFIL TIPO S2
Roca alterada o suelos intermédios.
La clasificación del perfil de suelo presentado en estas
zonas es del tipo S2: Suelos intermedios, correspondiente a
suelos con características intermedias entre las indicadas
para los perfiles S1 y S3, de acuerdo a lo indicado en el
Punto 6.2 “Condiciones Geotécnicas” de la citada Norma
Sísmica E030.
Según el perfil S2, se correlacionan los parámetros de suelo
siguientes:
Periodo que define la plataforma del espectro (Tp):
Tp = 0.60 seg.
Factor de Suelo (S): S = 1.20
Factor de Zona (Z): aceleración máxima del terreno con una
probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años
Z = 0.30 (g)
Factor de Ampliación Sísmica (C):
T
TpC 5.2
C = 2.5. (0.60) / T = 1.5 / T
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Este Perfil Tipo S2, se presenta en las siguientes
progresivas Km. 0+540 al 0+630,1+280 al 1+310,1+402 al
1+760,1+760 al 2+180,2+180 al 2+250.
PERFIL TIPO S3
Arenas limosas poco gravosas medianamente densas.
La clasificación del perfil de suelo presentado en estas
zonas es del tipo S3: Suelos flexibles o con estratos de gran
espesor, con características intermedias entre los perfiles
correspondientes a suelos granulares medianamente densos con
espesor limitado, de acuerdo a lo indicado en el Punto 6.2
“Condiciones Geotécnicas” de la citada Norma Sísmica E030.
Según el perfil S3, se correlacionan los parámetros de suelo
siguientes:
Periodo que define la plataforma del espectro (Tp):
Tp = 0.90 seg.
Factor de Suelo (S): S = 1.40
Factor de Zona (Z): aceleración máxima del terreno con una
probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años
Z = 0.30 (g)
Factor de Ampliación Sísmica (C):
T
TpC 5.2 C 2.5
C = 2.5. (0.90) / T = 2.25 / T
Este Perfil Tipo S3, Km.0+000 a 0+540,0+630 a 1+280,1+310 a
1+330,1+330 a 1+402,2+250 a 2+420,2+420 a 3+000,3+000 a
3+820.
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El Manual de Diseño de Puentes, en su acápite Efectos de
Sismo, indica que el “Coeficiente de Aceleración Sísmica” (A)
para ser usado en la aplicación de estas disposiciones deberá
ser determinado del mapa de isoaceleraciones con un 10% de
nivel de excedencia para 50 años de vida útil, equivalente a
un periodo de recurrencia de aproximadamente 475 años.
Por otra parte, la recomendación del Cuerpo de Ingenieros del
Ejército de los Estados Unidos (U.S. Army Corps of Engineers
Hynes y Franklin, 1984), sugiere el uso de un coeficiente
sísmico pseudos-estático igual al 50% de la aceleración pico
de diseño.
En la práctica de la ingeniería tenemos que el coeficiente
sísmico a ser considerado en el análisis en condición
pseudos-estática de diseño de taludes, sea obtenido con una
fracción que varía entre 1/3 a ½ de la máxima aceleración
esperada.
Con estos criterios, el siguiente cuadro presenta los
parámetros de diseño de las estructuras proyectadas:
S = Factor de Suelo
Z = Factor de Amplificación Sísmica
Perfil Tp
S Z Z/3
UTILIZADO Seg.
S1 0.40 1.00 0.30 0.10
S2 0.60 1.20 0.30 0.10
S3 0.90 1.40 0.30 0.10
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ANEXOS
CUADRO Nº 01 LOCALIZACION DE PELIGROS QUE AFECTAN LA CARRETERA
CUADRO Nº 02 CLASIFICACION DE MATERIALES DE CORTE
CUADRO Nº 03 RESUMEN DE LAS ESTRUCTURAS PROYECTADAS
CUADRO N° 04 ESTRUCTURAS PROYECTADAS
PLANO DE GEOLOGÍA DE LA FRANJA