guía de fallas de pavimento rígido y flexible - soluciones

CLASIFICACIÓN DE LAS FALLAS DE PAVIMENTO

FLEXIBLES Y RIGIDOS

REALIZADO POR: OFICINA TECNICA INGENIERO

JOSE HEREDIA & ASOCIADOS C.A.

(TOMADOS DE EXPERIENCIAS EN LOS PROYECTOS DE REHABILITACIÓN PARA EL INSTITUTO DE VIALIDAD DEL ESTADO CARABOBO EN L004 Y

T001)

FALLAS DE PAVIMENTO FLEXIBLES

Falla de Pavimento P1: Fallas o agrietamientos superficiales tipo piel de

cocodrilo. Corresponden a agrietamientos de la carpeta de rodamiento, que en

casos simples, no se manifiestan con hundimientos o desplazamientos de las

capas que conforman la estructura del pavimento (ver figura No. 1). Este tipo de

falla permite la percolación o infiltración de gran cantidad de agua en la base del

pavimento y por esta razón la falla progresa rápidamente.

Figura No. 1

Zona de falla

Carpeta de rodamient

oBase

granular

Zona de falla

Vista de perfil Vista de planta

Falla de Pavimento P2: Fallas o agrietamientos profundos con marcas tipo piel de

cocodrilo, asociados a hundimientos por deformación de uno o más componentes

de la estructura del pavimento (ver figura No. 2). La presencia de este tipo de falla

implica un bacheo profundo y en casos extremos hay que restituir la estructura del

pavimento.

Figura No. 2

Este tipo de falla se debe a deformaciones por sobre carga o

compresibilidad del terreno de fundación cuando no existe una subbase granular o

la presencia de materiales compresibles.

Carpeta de rodamient

oBase

granular

Zona de falla con hundimiento y fragmentos sueltos de la carpeta de

rodamientoZona de

falla


Falla de Pavimento P3: Falla o agrietamiento profundo con grietas del tipo piel de

cocodrilo, hundimientos y desplazamientos laterales del pavimento. Esta falla está

asociada en todos los casos con excesiva plasticidad de uno de los componentes

del pavimento, bien sea la base granular, la subbase o el terreno de fundación. La

plasticidad de cualquier material es más determinante en la falla mientras más

humedad hay presente en el suelo. (ver figura No. 3)

Figura No. 3

Carpeta de rodamiento

Base

Rueda del vehículo

Dirección del

desplazam Zona de falla


Falla de Pavimento P4: Reflejo de juntas y grietas por repavimentaciones con

materiales de diferentes comportamientos Reológico. Esto es muy frecuente

cuando se colocan pavimentos de concreto asfáltico sobre pavimentos de

concreto rígido o reparaciones de tuberías, acueductos, cloacas o gasductos

donde antes de colocar la carpeta flexible se repara con concreto.

Figura No. 4

Terreno natural

Base granular

Carpeta de rodamiento rígido (concreto)

Pavimento Original

Junta

Terreno natural

Base granular

Carpeta de rodamiento rígido (concreto)

Rehabilitación con Concreto Asfáltico

Junta

Reflejo de Junta Carpeta de rodamiento asfáltica

OLUCIÓN A LAS FALLAS DE PAVIMENTO FLEXIBLE

Solución a la Falla Tipo P1 (SP1):

La solución más adecuada para este tipo de falla es la escarificación

superficial de la carpeta de rodamiento, el procedimiento de reparación se

describe a continuación:

SP1.1 .- Se procede a la demarcación de la zona afectada utilizando pintura y

dejando una franja de seguridad en área no afectada, este procedimiento debe ser

ejecutado conjuntamente con la inspección.

SP1.2.- Se procede a la escarificación o fresado utilizando una maquinaria pesada

de precisión y cortando 5.0 cm del pavimento asfáltico existente.

SP1.3.- El material proveniente del corte será cubicado y almacenado en los sitios

que INVIAL determine o utilizado como base granular en las vías agrícolas

cercanas al sitio de trabajo.

SP1.4.- Antes de colocar el refuerzo de la carpeta se debe aplicar un riego de

adherencia de Rc 250 o emulsión catiónica.

SP1.5.- Sí en el área donde se aplicó la solución SP1, se localiza algún sector

donde la falla en más profunda, se aplica localmente la solución SP2.

PROCEDIMIENTO ALTERNATIVO DE REPARACIÓN DE LA FALLA P1 (SP1)

SP1.6.- Limpiar la superficie agrietada y una zona de seguridad de 30.0 cm

alrededor.

SP1.7.- Hacer riego de adherencia con emulsión catiónica o con Rc 250. En

ambos casos hay que esperar un par de horas para que “rompa la emulsión” o

para que se evapore el solvente de Rc. El riego debe hacerse a una tasa de 1.4

L/m2 como mínimo o hasta que el riego aflore en la capa superior del geotextil que

se quiere colocar.

SP1.8.- Colocar un geotextil Tipo REPAV 450 o similar, bien adherido, liso,

eliminando las arrugas por barrido, cortándolas con navaja o solapándolas.

SP1.9.- Colocar la nueva carpeta asfáltica con un espesor mínimo de 6.0 cm.

Solución a la falla tipo P2 (SP2):

La solución más adecuada para este tipo de fallas es la escarificación

profunda con retiro de la estructura del pavimento deteriorada, en algunos casos

es necesario el saneamiento del terreno natural o de fundación, el procedimiento

se describe a continuación:

SP2.1.- Se procede a la demarcación de la zona afectada utilizando pintura, dejan

siempre una franja de seguridad en terreno no afectado.

SP2.2.- Utilizando un compresor y martillo de pala, se perfora profundamente

hasta la base. Si la base y la carpeta de rodamiento son pequeñas, se fracciona

el área en pequeños fragmentos y se extrae manualmente, si el área es grande se

deberá emplear un equipo retroexcavador o similar (ligero).

SP2.3.- El bote de los escombros debe ser aprobado por la unidad ambiental del

instituto.

SP2.4.- Se revisa la base, si está saturada o contaminada se debe retirar y

sustituir por piedra picada o material integral CBR > 60%, el espesor mínimo de un

material de base en un bacheo será de 15.0 cm.

SP2.5.- El bacheo se efectuará utilizando concreto asfáltico en caliente,

preferiblemente una mezcla de granulometría tipo III. La carpeta final de

rodamiento y la mezcla asfáltica para áreas extensas será tipo IV

SP2.6.- El procedimiento de colocación y compactación para cada caso se hará

siguiendo lo especificado en las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas

normas serán la base para cualquier disputa no especificada.

Solución a la Falla Tipo P3 (SP3):

La falla P3 se diferencia de la P2, por el desplazamiento o corrimiento del

pavimento; la solución más adecuada es la escarificación profunda con retiro total

de la estructura del pavimento y zona más superficial saturada del terreno de

fundación. El procedimiento más adecuado se describe a continuación:

SP3.1.- Se procede a la demarcación de la zona afectada utilizando pintura,

dejando siempre una franja de seguridad en terreno no afectado. El bote de los

escombros debe ser aprobado por la unidad ambiental del instituto.

SP3.2.- Se revisa el terreno de fundación y se efectúa el saneamiento del suelo

saturado arcilloso y se repone la estructura del pavimento colocando

primeramente una subbase granular CBR 20% de un espesor mínimo de 25.0

cm. Esta capa se compactará hasta un mínimo de 95% de la densidad seca

máxima de laboratorio de un ensayo Próctor Modificado AASHTO T180-70, se

colocará un material de base en un espesor no menor de 15.0 cm que debe tener

un CBR > 60 % y cumplirá con todas las especificaciones contenidas en las

normas Covenin 2000 Parte 1 Carreteras.

SP3.3.- El bacheo se efectuará utilizando concreto asfáltico en caliente, con una

mezcla de granulometría tipo III, para áreas pequeñas ó una mezcla de

granulometría tipo IV, para el sector de mayor área. El procedimiento de

colocación y compactación para cada caso se hará siguiendo lo especificado en

las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas normas serán la base para

cualquier disputa no especificada.

PROCEDIMIENTO ALTERNATIVO DE REPARACIÓN DE LA FALLA P3 (SP3)

SP3.4.- Cuando el saneamiento de la subbase más el terreno de fundación debido

a la saturación ha alcanzado los 0.90 metros y el suelo continua saturando se

podrá como procedimiento alternativo colocar una membrana geotextil tipo

2400T, sobre el terreno natural cuidadosamente reperfilado y horizontalizado.

SP3.5.- Se coloca sobre el geotextil un material granular de clasificación GM, GM-

GC o GW-GM, con tamaño máximo de fragmentos de roca triturada de 4” (10.0

cm) la primera capa será de 30.0 cm y se densificará enérgicamente con seis (06)

pases de un equipo vibro compactador.

SP3.6.- Se colocarán dos (02) capas respectivamente de 30.0 cm cada una del

mismo material retirando los fragmentos mayores de 3” y se compactará hasta

alcanzar un mínimo del 95% de la densidad seca máxima de laboratorio de un

ensayo Próctor Modificado AASHTO T180-70. Este material debe tener un CBR >

20 % para ser utilizado como subbase granular.

SP3.7.- Se colocará la base granular de un material integral o piedra picada con

un CBR > 60 % en un espesor mínimo de 15.0 cm y se compactará hasta cumplir

con lo especificado en las normas Covenin 2000 Parte 1 Carreteras Sección

Bases Granulares.


preferiblemente una mezcla de granulometría tipo III, para áreas pequeñas ó una

mezcla de granulometría tipo IV, para el sector de mayor área. El procedimiento

de colocación y compactación para cada caso se hará siguiendo lo especificado

en las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas normas serán la base para

cualquier disputa no especificada.

Solución a la falla Tipo P4: (SP4)

Este tipo de solución se aplica en los casos donde se efectúan

repavimentaciones de pavimento flexible sobre pavimentos rígidos y/o sobre

reparaciones de tuberías de cloacas, drenajes o gasductos donde se colocan

bases o pavimentos de materiales reologicamente muy diferentes a los

pavimentos flexibles y ocurre reflejo de juntas, grietas o fallas por efecto de

sobrecargas o dilatación térmica, en este trabajo estas recomendaciones se

aplican a la sustitución de alcantarilla en la progresiva 5+756 (cerca de la falla de

pavimento en la progresiva 5+760) y/o se produjera otra intervención antes de la

rehabilitación, el procedimiento más recomendable se especifica a continuación:

SP4.1.- Se escarificará la carpeta superficial en un espesor de 5.0 cm, utilizando

máquina recuperadora de asfalto.

SP4.2.- Se sellarán las grietas, fallas y reflejo de juntas utilizando sello asfáltico,

previa limpieza y soplado de las discontinuidades.

SP4.3.- Se colocará una geomalla hexagonal tipo Road Mesh firmemente fijada a

la carpeta permanente después del fresado con grapas y clavos aplicados con una

pistola de fulminantes.


preferiblemente una mezcla de granulometría tipo IV de un espesor mínimo de 6.0

cm. El procedimiento de colocación y compactación para cada caso se hará

siguiendo lo especificado en las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas

normas serán la base para cualquier disputa no especificada.

FALLAS DE PAVIMENTO RÍGIDO

GRIETAS

Las grietas son manifestaciones muy frecuentes de fallas causadas por la

contracción del concreto, expansión de las losas de pavimento, defectos de suelo

de fundación, acción de cargas de tráfico, falta de juntas de expansión,

contracción o de construcción.

Los tipos de grietas son:

Grietas de esquina

Grietas diagonales

Grietas longitudinales

Grietas de restricción

Grietas transversales

En el presente trabajo las grietas se han clasificado según su severidad, y

se han identificado con la letra “G”. Los niveles de severidad identificados son:

baja, media y alta severidad. Para mayor entendimiento, los tipos de grietas se

han dibujado en cada losa, exactamente como se presentan.

G1 = Grieta de baja severidad

G2 = Grieta de mediana severidad

G3 = Grieta de alta severidad

GRIETAS DE ESQUINA

Son grietas diagonales que forman un triángulo con el borde o junta

longitudinal y una junta o grieta transversal. Estas grietas pueden originarse por

acción de las cargas de tránsito sobre esquinas sin soporte o por alabeo de las

losas. También se originan por acción de las cargas sobre áreas débiles de la

subrasante como se muestra en la figura No. 1

Figura No. 1Grietas de Esquina

Foto No. 1Falla por grieta de esquina

Losas

Losas Losas

Grietas de esquina

Junta longitudinal Junta transversal

GRIETAS DIAGONALES

Son grietas en diagonal con la línea central de pavimento. Estas grietas se

forman generalmente por la acción del tránsito sobre los extremos de losas que

han quedado sin soporte por la acción del bombeo de la subrasante, como se

muestra en la figura No. 2

Figura No. 2

Grietas Diagonales

Foto No. 2Falla por grieta diagonal

GRIETAS LONGITUDINALES

Losas

Losas

Grieta diagonal


Losas

Grieta diagonal

Grieta diagonal

Son grietas casi paralelas al eje central del pavimento. Su origen puede

deberse a falta de juntas longitudinales para eliminar los esfuerzos de contracción,

materiales expansivos en la subbase o subrasante, esfuerzos de alabeo en

combinación con las cargas, pérdidas de soportes en los bordes longitudinales por

efecto de la acción del bombeo. (ver figura No. 3)

Figura No. 3

Grietas Longitudinales

Foto No. 3

Falla por grieta longitudinal

Losas

Losas

Losas


Grietas longitudinalesGrietas longitudinales

GRIETAS DE RESTRICCIÓN

Estas son grietas que comienzan de una distancia no mayor de un metro

del borde exterior del pavimento y se dirigen siguiendo un alineamiento irregular

hasta la junta transversal, la cual restringe la expansión de la losa, ver figura No. 4

Figura No. 4

Grietas de Restricción

Foto No. 4Falla por grieta de restricción

GRIETAS TRANSVERSALES

LosasLosas

Losas

Grietas de restricción

Junta longitudinal

Junta transversal

Son grietas en ángulos aproximadamente rectos con el eje central del

pavimento.

Alguna de las causas principales son sobrecarga de flexión repetida, de las

losas sometidas a la acción del bombeo de la subrasante, las fallas del suelo de

cimentación, la falta de juntas poco profundas, a la concentración del concreto.

(Ver figura No. 5)

Figura No. 5Grietas Transversales

Foto No. 5Falla por grieta transversal

DEFORMACIONES

Losas

Losas

Losas





Las deformaciones son cualquier cambio de la superficie del pavimento

referida a su forma original. Los escalones de fallas de las losas, son

deformaciones predominantes en los pavimentos de concreto.

Una deformación puede producirse si existe bombeo, debido a que

ocasiona escalones de fallas y hundimiento de las losas. Otra causa de las

deformaciones son los suelos expansivos y los asentamientos de la cimentación.

(ver figura No. 6)

Figura No. 6Deformaciones en las Losas

Foto No. 6Falla por deformación

BOMBEO

Terreno natural

Rasante actual de la vía

Alcantarilla

Relleno sobre la alcantarilla con asentamiento

Rasante original de la vía

Cuando existe acumulación de agua en la estructura del pavimento, las

deflecciones de las losas de concreto en las juntas, las grietas y a lo largo de

borde de las losas bajo efecto de cargas pesadas, se produce desplazamiento y

eyección de agua. Esta acción contiene partículas de suelo en suspensión y bajo

constantes repeticiones remueve parte de la superficie del suelo provocando

socavaciones, que conducen a una falla de soporte y consiguientemente la falla

del pavimento. Este fenómeno se conoce como Bombeo. Ver figura No. 7

Figura No. 7Fenómeno de Bombeo en Losas de Concreto, de Cemento Pórtland

Las investigaciones y observaciones de campo han demostrado la

existencia de cuatro condiciones básicas para que se produzca el fenómeno del

bombeo que son:

Suelo de subrasante de granulometria fina, o con abundante contenido de

finos en los materiales que componen la base y subbase.

Agua libre bajo el pavimento

Cargas frecuentes de ejes pesados

Existencia de juntas y grietas en el pavimentoBACHES

Junta de la losaLosa

Terreno de fundación

Zona donde se forma la socavación

Bombeo de agua y finos en suspensión

Carga pesadaCarga pesada

Base y subbase sumergido

Son zonas específicas de la carpeta de rodamiento que se han

desintegrado por acción del tránsito, y en la mayoría de los casos como una

combinación de fallas producidas por grietas, deformaciones y bombeo. (ver figura

No. 8)

Figura No. 8Fallas del Tipo Baches

Foto No. 7Falla por bache

DESCACARAMIENTOS Y ESCAMADURAS

Baches

Junta Junta

Base granular


Los descacaramientos y escamaduras son fallas en la superficie del concreto por deterioro o rotura.

Los descacaramientos consisten en deterioro de la superficie del pavimento por desgaste o conformación inadecuada. En la mayoría de los casos el efecto progresivo tiende a profundizarse.

Los fenómenos de descacaramiento se producen por exceso de acabado, defectos de la mezcla, poca calidad de los agregados o curado inapropiado.

Las escamaduras son las roturas del concreto en juntas, grietas y bordes del pavimento. (ver figura No. 9)

Figura No. 9

Foto No. 8 Foto No. 9

Junta

Base granular


Descacaramientos Escamaduras

Losa de concreto

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