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a cmic CÁMARA MEXICANA DE LA INDUSTRIA DE LA

CONSTRUCCIÓN

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A.C.

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS

DEL SISTEMA DE DRENAJE PROFUNDO DE LA

CIUDAD DE MÉXICO

TESI PROFESIONAL

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE LICENCIADO

EN INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN

P R E S E N T A : TOMÁS BALTAZAR GARCÍA

DIRECTOR DE TESIS: INGENIERO: CELSO BARRERA CHAvEZ

ESTUDIOS CON RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL POR LA SECRETARIA DE EDUCACIÓN PÚBLICA, CONFORME AL

ACUERDO NO 952359

México D. F. Enero 2012

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG

DEDICATORIA.

Dedico mi tesis.

A Dios creador del universo y dueño de mi vida que me ha permitido logros importantes a

lo largo de mi existencia.

A mis padres (Natalia y Tomás), por el amor y apoyo incondicional que me dan día a día

contribuyendo a lograr mis metas y objetivos propuestos, y por enseñarme con su ejemplo

a ser perseverante y nunca darme por vencido, con este trabajo quiero demostrarles el

amor y la gratitud que les guardo y hacerles saber que para mi son los mejores padres del

mundo.

A mi esposa e hija (Yuliana y Dulce Ximena), por ser el motivo de superación profesional,

por su paciencia, su compresión, por haber estado en los momentos difíciles y apoyarme

cuando más lo necesitaba, al darme palabras de alientos. Gracias a ellas, que son el gran

amor de mi vida.

\^3

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL DRENAJE PROFUNDO DE LA CD DE MEXICO


AGRADECIMIENTOS

• A mi hermano Indalecio Baltazar, por haberme dado sus experiencias y consejos

para ser una mejor persona.

• Con especial atención al Ingeniero Celso Barrera Chávez por su dedicación,

asesoría y dirección en este trabajo de investigación.

• Con mucho orgullo y atención al Instituto Tecnológico de la Construcción A.C que

me abrió sus puertas para mi formación profesional.

• Al Ingeniero Clemente Paniagua Calderón, que sin egoísmo alguno me ha

transmitido sus conocimientos en el área de la ingeniería.

• A mis amigos, Aarón, Fernando, Gilberto, que por medio de las discusiones y

preguntas, me hacen crecer en conocimiento.

• Ya todas aquellas personas que de una u otra forma, colaboraron o participaron

en la realización de esta investigación, hago extensivo mi más sincero

agradecimiento.

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL DRENAJE PROFUNDO DE LA CD. DE MEXICO.

p g g j l l INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG

ÍNDICE

CAPÍTUL01 Páginas

Marco Conceptual

1.1 Objetivo General 1

1.2 Objetivos Específicos 2

1.3 Justificación de la investigación 3

1.4 Alcance y limites de la investigación 4

CAPÍTULO 2

Introducción

2.1 Manejo y control de los recursos hídricos en la Cuenca del Valle de México 5

2.1.1 Historia Geológica 6

2.1.2 Geohidrología 8

2.2 Obras hidráulicas en la Cuenca del Valle de México 13

2.2.1 Agua potable en la Ciudad de México 13

2.2.2 Drenaje y desagüe pluvial 14

2.3 Hundimiento regional de la Ciudad de México 18

2.3.1 Antecedentes 18

2.3.2 Zonificación geotécnica de la Ciudad de México 19

2.3.3 Principio del hundimiento 21

2.3.4 Hundimientos en la Ciudad de México 21


f ^ ¿ S l INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG

2.3.5 Hundimiento actual 21

2.4 El drenaje actual en la Cuenca del Valle de México 24

2.4.1 Red secundaria 24

2.4.2 Red primaria 24

2.4.3 Salida artificial 24

2.4.4 Capacidad actual de desalojo en la Cuenca del Valle de México 25

2.4.5 Emisor Poniente (Tajo de Nochistongo) 26

2.4.6 Gran Canal de desagüe 27

2.4.7 Sistema de Drenaje Profundo 28

2.5 Obras necesarias para el Sistema de drenaje profundo de la Ciudad de

México 32

2.5.1 Túnel Emisor Oriente 32

2.5.2 Planta de bombeo profunda Casa Colorada 34

2.5.3 Planta de bombeo la Caldera 39

2.5.4 Planta de bombeo Profunda el Caracol 41

CAPÍTULO 3

Antecedentes

3.1 Métodos constructivos de lumbreras del Drenaje Profundo de la Ciudad de

México 44

3.1.1 Lumbreras construidas en roca 45

3.1.2 Lumbreras construidas en suelo 49

3.1.3 Avance Tecnológico 66


y ^ ^ J INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG

3.1.4 Lumbreras construidas con equipo de excavación "hidrofresa" 67

3.2 Técnicas complementarias aplicables a las lumbreras construidas en suelos

blandos 73

3.2.1 Mejora de suelos en interconexión con la técnica de Jet Grouting 73

3.2.2 Estabilización del suelo circundante con una pantalla perimetral 76

3.2.3 Abatimiento de la presión de poro con pozos de bombeo 82

CAPÍTULO 4

Procedimientos constructivos de Lumbreras en suelos lacustres

4.1 Los suelos lacustres de la Ciudad de México 86

4.2 Información derivada de la Geotecnia para evitar fallas en la construcción

de una lumbrera 93

4.2.1 Falla de fondo 93

4.2.2 Estabilidad de paredes en zanja anular 94

4.2.3 Descarga del subsuelo 97

4.2.4 Flotación 97

4.3 Construcción de Lumbreras por el método de Muro Milán 98

4.3.1 Generalidades 98

4.3.2 Instrumentación y Geotecnia 99

4.3.3 Preliminares de Obra 103

4.3.4 Brocales guías de Muro Milán 104

4.3.5 Plataforma de trabajo 106

4.3.6 Excavación de zanja con equipo guiado 107


[ f ^ ^ S a INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG

4.3.7 Colocación de junta metálica 109

4.3.8 Colocación de acero de refuerzo 111

4.3.9 Colocación de concreto hidráulico 112

4.3.10 Excavación de núcleo 114

4.3.11 Losa de fondo y revestimiento definitivo 115

4.4 Construcción de lumbreras por el Método de Lumbrera Flotada 117

4.4.1 Introducción 117

4.4.2 Preliminares de diseño 119

4.4.3 Trabajos de instrumentación y geotecnia 119

4.4.4 Preliminares de obra 121

4.4.5 Construcción de pantalla corta 125

4.4.6 Construcción de pantalla profunda interior 128

4.4.7 Construcción de brocales para la lumbrera 129

4.4.8 Construcción de pantalla profunda exterior 132

4.4.9 Excavación de zanja sobre la periferia de la lumbrera 134

4.4.10 Excavación del núcleo 136

4.4.11 Tanque metálico para la flotación de la lumbrera 137

4.4.12 Construcción de la estructura de concreto 140

4.4.13 Relleno anular y bajo el tanque 143

4.4.14 Trabes de liga entre muro y brocal de la lumbrera 145


i «re INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG

CAPITULO 5

Especificaciones técnicas

5.1 Especificaciones para la construcción de pantallas y zanjas anulares 148

5.2 Especificaciones para excavaciones profundas "Núcleo central de una

lumbrera" 150

5.3 Especificaciones para materiales estructurales 153

5.3.1 Especificaciones para acero de refuerzo 153

5.3.2 Especificaciones para concreto hidráulico 156

5.4 Especificaciones para lodo bentón ico y morteros 165

CONCLUSIONES 169

ANEXO 171

Imagen 2.10. Plano del sistema de drenaje de la Cd. de México.

BIBLIOGRAFÍA 172



CAPITULO 1

MARCO CONCEPTUAL.

1.1 Objetivo general.

Analizar los métodos constructivos de lumbreras del drenaje profundo de la ciudad de

México y definir el método más apropiado para su construcción de acuerdo al tipo de

suelo en el que se localiza su realización o construcción.

i PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL DRENAJE PROFUNDO DE LA CD. DE MEXICO.

I T C INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG

1.2 Objetivos específicos.

1 Realizar un análisis de los métodos constructivos de lumbreras haciendo énfasis en

los utilizados en la zona de transición baja.

2 Determinar los parámetros físicos que ayuden a determinar que método utilizar en la

construcción de una lumbrera.

2 PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL DRENAJE PROFUNDO DE LA CD. DE MEXICO.


1.3 Justificación de la investigación.

Es necesario para la ingeniería civil, contar con las experiencias y conocimientos de un

eficiente y practico método para la construcción de las lumbreras del drenaje profundo de

la ciudad de México y sus obras complementarias, como son las estaciones de bombeo.

De esta manera la naturaleza de la investigación del presente trabajo es conocer y

estudiar los métodos de construcción utilizados en este tipo de obras en la zona de

transición baja.

En la actualidad, se muestra que hay un gran rezago en las obras, particularmente en las

relativas a la capacidad de descarga hacia afuera de la calle, lo que implica un alto riesgo

de una gran inundación en los próximos años, si no se corrige ese rezago. Por tal motivo

el Gobierno del Distrito Federal, la Comisión Nacional del Agua y el Gobierno del Estado

de México, trabajan en conjunto en un programa de abastecimiento, drenaje y

saneamiento del valle de México. Y tiene como uno de sus objetivos principales, mejorar

el funcionamiento del sistema de drenaje, para disminuir los riesgos de inundaciones

catastróficas.

La construcción de plantas de bombeo es una acción complementaria que facilitará la

operación del Sistema de Drenaje. Contribuirá a incrementar la seguridad en la zona

oriente del Valle de México. Gran parte de las plantas de bombeo serán construidas en

zonas de transición baja y en ocasiones estarán muy próximas a la zona de lago, por lo

que se tendrá que recurrir a procedimientos constructivos de lumbreras propios de suelos

blandos, por tal motivo se estudiara el método de "lumbrera flotada" y método de "muro

diafragma" para dar a conocer sus principales ventajas que los hacen los métodos más

adecuados y usados en suelos arcillosos de baja resistencia al corte y en presencia de

aguas freáticas.

am



1.4 Alcance y limitantes de la investigación.

Alcance:

• Clasificación de los procedimientos constructivos, de acuerdo al tipo de suelo que

permita una eficaz construcción de lumbreras para el sistema de drenaje profundo

de la ciudad de México y sus obras complementarias.

Limitantes:

• A lo largo de de los 168 kilómetros que forman al Drenaje Profundo sus lumbreras

se han construido en roca y suelo, se estudiaran las técnicas utilizadas en

lumbreras construidas en suelo.

• Solamente se estudiaran los métodos utilizados en la zona de transición baja, en

los que existen estratos arcillosos blandos de espesores considerables.


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CAPITULO 2

INTRODUCCIÓN.

2.1 Manejo y control de los recursos hídricos en la Cuenca del Valle de México.

Tanto en la antigüedad como en la época actual, el territorio donde se asientan los

pueblos origina muchos de los retos que deben enfrentar sus habitantes para alcanzar el

desarrollo; tal es el caso de la Ciudad de México que, por su ubicación, durante varios

siglos, ha tenido y tiene que hacer frente al problema de las inundaciones.1

La Cuenca del Valle de México encierra al Distrito federal, el Estado de México, el estado

de Hidalgo, y en menor proporción a los estados de Tlaxcala y Puebla (tabla 1), que en su

conjunto conforman la Zona Metropolitana del valle de México, en la cual habitan más de

20 millones de habitantes y tiene una superficie cercana a los 9,600 kilómetros cuadrados.

Tabla 2.1. Entidades Federativas con jurisdicción en la Cuenca del Valle de México.

Í Entidad Federativa

Estado de México

Estado de Hidalgo

Estado de Tlaxcala

Estado de Puebla

Distrito Federal

Km*lM||F

4,800

2,500

840

100

1,320

¡ fe" 1r*%fc * -.

50.00

26.46

8.75

1.04

13.75

N° de Municipios o

Delegaciones.

49

19

9

2

16

1 MONTOYA RIVERO, MARIA CRISTINA (MAY-JUN 1999) "DEL DESAGÜE DEL VALLE DE MÉXICO AL DRENAJE PROFUNDO" (ESPAÑOL). MÉXICO DESCONOCIDO 30.



De la superficie total, más del 40% es de tipo planicie y, el restante cercano al 60%

severamente accidentado a causa de lomeríos y laderas de las cadenas montañosas que

lo circunscriben. La altura sobre el nivel del mar se ubica en los 2.240 metros.

La serie de montañas que la rodean están llenas de bosques hasta los 4.100 metros y la

nieve se ubica en alturas superiores a los 4.850 metros. Uno de los pasos de esta cuenca,

el famoso Paso de Cortes, a un costado de los volcanes Popocatepetl e Iztaccihuatl, tiene

una elevación promedio en los 3.050 metros y los testigos rocosos más representativos

superan los 5,200 metros sobre el nivel del mar.2

2.1.1 HISTORIA GEOLÓGICA.

Se estima que hace mas de 55 millones de años, después de emergida la masa

continental y haberse plegado los depósitos del cretácico se inicio un intenso vulcanismo

característico del periodo terciario. El resultado fue el nacimiento de los primeros vestigios

de esta cuenca.3

Al inicio del nacimiento del Eje Neo-volcánico, proceso que dio lugar a un intenso sistema

de fracturas en la corteza por las que salió magna a la superficie dentro de esta zona, se

formó un valle, en lo que es hoy la Cuenca del Valle de México.3

En aquel tiempo la Cuenca drenaba hacia la Cuenca del Rio Balsas, después se relleno

con estratos de cantos rodados, grava, arena, cenizas, arcillas y otras, saturándose de

agua; este relleno dio origen a una extensa planicie con lagos someros formados por los

escurrimientos de una diversidad de ríos caudalosos, que durante miles de años

arrastraron cenizas volcánicas, aluviales y demás materiales, que al irse sedimentando

fueron formando el fondo arcilloso de los mismos. Estos lagos tienen los nombres de

Chalco, Xochimilco, Texcoco, Xaltocan y Zumpango, ubicados de sur a norte

respectivamente (ver imagen 2.1).

2 RENTE NASCIMENTO, JOSÉ (N.D) "PROGRAMA DE ABASTECIMIENTO Y MANEJO DE AGUA EN LA ZONA METROPOLITANA DEL VALLE DE MÉXICO. (ME.0174).

LOUIS VIGNAUD, JEAN (19-FEB-2011) "LA MAJESTUOSIDAD DE LA CUENCA DEL VALLE DE MÉXICO"



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Xochimilco Chalco

Imagen 2 . 1 . " L a g o s de l Val le de M é x i c o " . Fuente: sitio web, cuestiondeenfoque.wordpress.com

7 PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL DRENAJE PROFUNDO DE LA CD DE MEXICO

http://cuestiondeenfoque.wordpress.com


2.1.2 GEOHIDROLIGIA.

El Valle de México tiene unas precipitaciones anuales promedio de 700 mm, que se

concentran en los meses de junio a septiembre/octubre y durante el resto del año son

escasas o nulas. En la actualidad, apenas hay ríos con corrientes permanentes; por lo

tanto, las aguas subterráneas son el principal recurso hídrico del valle.

El valle no cuenta con ninguna salida de drenaje natural para las aguas que provienen de

las laderas, lo cual hace que la ciudad sea vulnerable a las inundaciones. Éste se abrió

artificialmente mediante el uso de canales y túneles (las obras comenzaron en el siglo

XVII) y se drenó por completo lo que solía ser el lago de Texcoco.

La parte rural del sur del Distrito Federal y el Valle de México, en especial la Sierra del

Chichinautzin es la zona de recarga natural más importante del acuífero de la Ciudad de

México debido a los niveles relativamente altos de precipitaciones y la alta permeabilidad

de sus suelos.4Las infiltraciones o desarrollo de escurrimientos dependen de la naturaleza

de las sierras y formaciones volcánicas. A si en la Sierra de Chichinautzin, cubierta de

terrenos áridos tan jóvenes geológicamente hablando, y donde caen lluvias intensas y

copiosas, no se producen escurrimientos, en consecuencia se identifican aquí

extraordinarias infiltraciones, que podemos comprobar con los numerosos manantiales

que a sus pies afloran y que desde hace muchos años bastecen de agua a la Ciudad de

México. Por otra parte las precipitaciones repentinas al suroeste de Tepotzotlán, en las

elevaciones con grandes extensiones de abanicos volcánicos compuesto de tobas y

suelos (tepetates) apenas logran infiltrarse, generando extraordinarios escurrimientos, en

las (ver imagen 2.2 y 2.3) se muestra la Cuenca y la hidrografía del Valle de México.5

4 WIKIPEDIA (N.D) "MANEJO DE RECURSOS HÍDRICOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO". OBTENIDA EL 06 DE JULIO DE 2011, http://es.wikipedia.Org/wiki/Manejo_de_recursos_h%C3%ADdricos_en_el_Cludad_de_M%C3%A9xico#cite_note-1 5 PANIAGUA CALDERÓN, CLEMENTE (DIC-2009) "PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE LA LUMBRERA N°6 DEL INTERCEPTOR RIO DE LOS REMEDIOS EN EL SISTEMA DE DRENAJE PROFUNDO DE LA CD. DE MÉXICO, POR EL MÉTODO DE LUMBRERAS FLOTADAS"


http://es.wikipedia.Org/wiki/Manejo_de_recursos_h%C3%ADdricos_en_el_Cludad_de_M%C3%A9xico%23cite_note-1


Imagen 2.2. " C u e n c a del Val le de M é x i c o " . Fuente: Imagen de satélite, año 2000


1 T C INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Imagen 2.3. "H id ro log ía de la Cuenca de l Va l le de M é x i c o " . Fuente: sitio web, consumociudadanoc3.blogspot.com

A este contraste entre infiltración y escurrimiento se deben las características hidrológicas

de la Cuenca del Valle de México: cuando caen tormentas al noroeste y norte, estas

pueden producir desastrosas inundaciones, mientras que las lluvias prolongadas e

intensas en el sur apenas generan un crecimiento de los ríos. Por consiguiente , los ríos

de Cuautitlán y las avenidas de Pachuca han sido culpables de las grandes inundaciones


http://consumociudadanoc3.blogspot.com

i ve INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

que afectaron a la Ciudad de México en 1449, 1465, 1555, 1626, 1910, 1950 (ver imagen

2.4), mientras que solamente la inundación de 1865 fue a causas de las lluvias en el sur.6

Es necesario reforzar el sistema de drenaje para evitar inundaciones más graves que las ocurridas en otras épocas de nuestra ciudad.

Imagen 2.4. " I n u n d a c i o n e s en la C iudad de M é x i c o " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Dic-2009)

Hidrológicamente, la Cuenca del Valle de México se divide en once zonas: Xochimilco,

Churubusco, Cd, de México, Cuautitlán, Pachuca, Teotihuacán, Texcoco, Chalco, Apan

Tochac y Tecocomuico, las últimas tres zonas constituyen todavía una cuenca cerrada

dentro de la subregión.

La subregión del Tula comprende la cuenca que se forma desde el túnel de Tequixquiac

hasta la confluencia de los ríos Moctezuma y Tula en el estado de Hidalgo. De acuerdo a

PANIAGUA CALDERRON, CLEMENTE (DIC-2009) "PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE LA LUMBRERA N"6 DEL INTERCEPTOR RIO DE LOS REMEDIOS EN EL SISTEMA DE DRENAJE PROFUNDO DE LA CD. DE MÉXICO, POR EL MÉTODO DE LUMBRERAS FLOTADAS"

11 PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL DRENAJE PROFUNDO DE LA CD. DE MEXICO

Hire INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

su sistema de drenaje se subdivide en las subcuentas del Salto, El Salado, Alfajayucan e

Ixmiquilpan (ver imagen 2.5)

A si para la Cuenca del Valle de México, el escurrimiento virgen actual y los usos

consuntivos de agua superficial son de 1,000 millones de m3 y 800 millones de m3, en

tanto que para Tula son de 1,200 millones de m3 y 2,300 millones de m3.

Imagen 2.5. " C u e n c a s h i d ro l óg i cas " . Fuente: Comisión Nacional del Agua.



2.2 Obras hidráulicas en la Cuenca del Valle de México.

Las obras hidráulicas en la Cuenca del Valle de México iniciaron el en año 1325, año en la

que fue fundada la Gran Tenochtitlán. Desde entonces sus pobladores han tenido que

invertir ingenio y esfuerzo para crear a través de la historia, sistemas de conducciones,

diques y albarradones, presas y lagunas de regulación, calzadas y acueductos, túneles

profundos, estaciones de bombeo, entre otros. Sin embargo existe una constante

preocupación por desarrollar acciones y obras que permitan satisfacer la demanda del

agua potable y el desalojo eficiente de los caudales de aguas residuales y pluviales.

2.2.1 AGUA POTABLE EN LA CIUDAD DE MÉXICO.

Aun cuando el tema central de este trabajo es el drenaje profundo, a continuación se

mencionan algunos datos referentes al abastecimiento de agua potable, en la Ciudad de

México, ya que ha incidido por el volumen de extracción en problemas de hundimiento de

la ciudad y por consiguiente en desalojo de las aguas, para dicha acción se ha recurrido a

través del tiempo a diferentes fuentes; manantiales de la región, perforación de pozos y

fuentes externas de la zona, como son la Cuenca alta del Río Lerma y en los últimos años

a la Cuenca de Cutzamala.

La Zona Metropolitana de la Ciudad de México, se abastece con un caudal aproximado

de 60,600 lt/seg del cual el 75.9% proviene de fuentes subterráneas a través de sus

pozos, y el 24.1% de fuentes superficiales a través de las cuencas y manantiales.

La demanda del agua en la ciudad sigue creciendo; la última aportación de caudales se

recibió en enero de 1995, y en la actualidad el Gobierno Federal, a través de la

CONAGUA pretenden iniciar en el 2012 el proyecto Temascaltepec "cuarta etapa del

Sistema Cutzamala" que incrementaría 5,000 lt/seg el caudal de agua de esta vía a la

Ciudad de México.

Por otra parte el Gobierno del Distrito Federal desde el año 2006 trabaja en una estrategia

para el abastecimiento de agua basada en el mejor aprovechamiento del recurso a nivel

usuario, en el mantenimiento de la infraestructura para evitar fugas, así como en la

19


r ^ y _ | INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

construcción de nuevas obras que mejoren la captación y distribución de los volúmenes

del agua.

Otro programa importante es el de Rehabilitación de Pozos y Reparación de sus Equipos

Electromecánicos. Con estos dos programas, en los últimos siete años se han puesto a

disposición de la población más de 6,000 It/s adicionales de agua potable y se han

rehabilitado alrededor de 1,500 kilómetros de redes. El Distrito Federal tiene un déficit

cercano a los 3,000 It/s para satisfacer plenamente a la población ya establecida; en el

área conurbada de la Ciudad de México hacen falta entre 6,000 y 8,000 It/s adicionales.

Las grandes obras emprendidas para abastecer de agua potable a la Ciudad, tienen muy

altos y crecientes costos y resultan insuficientes para atender las demandas de un

significativo número de habitantes, principalmente de la zona oriente, más aún cuando se

han continuado extendiendo los asentamientos, especialmente en los municipios

conurbados.7

2.2.2 DRENAJE Y DESAGÜE PLUVIAL.

En lo que refiere al drenaje y desagüe pluvial se han desarrollado en la historia de la zona

del Valle de México, obras para el desalojo de los caudales de las aguas residuales y

pluviales. En el periodo abarcado en los años 1440 y 1450 Nezahualcóyotl, Rey de

Texcoco, proyectó y dirigió la construcción de una albarradón de 16 kilómetros de longitud

y 4 metros de ancho, que sirvió para salvaguardar a la Gran Tenochtitlán de las

inundaciones y para separación de las aguas dulces provenientes de Xochimilco y

Chalco, de las aguas saladas del lago de Texcoco.

Dicha obra se construyo de piedra con hileras de estacas entre lazadas; se le dejaron

aberturas para el paso de canoas y para la regulación de las aguas, durante los periodos

de lluvia las compuertas permanecían cerradas y en las temporadas de secas se permitía

el acceso de aguas del lago de Chalco y Xochimilco. Durante 103 años el albarradón de

Nezahualcóyotl evito inundaciones en la ciudad. Durante la conquista española y el asalto

a la ciudad por Hernán Cortés en el año 1521, se abrieron varios boquetes en el

albarradón para permitir el paso de las embarcaciones españolas.

7 BUEN ROSTRO HERNANDEZ, CESAR (SEP-2006) "EL AGUA Y EL DRENAJE PROFUNDO DE LA CIUDAD DE MÉXICO, PROBLEMAS Y ACCIONES"


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Años más tarde en 1555 las fuertes lluvias presentadas inundaron la ciudad, provocando

derrumbe de casas y la migración de muchos habitantes. El Virrey Luis de Velasco y Ruiz

de Alarcón ordeno la construcción de un albarradón que iniciaba en el arranque de la

calzada de Guadalupe y terminada en el arranque de la calzada de San Antonio,

formando un semicírculo que abrazaba a la población por el rumbo de San Lázaro. Se le

llamo albarradón de San Lázaro y quedo terminado en 1556. En Noviembre de este

mismo año Ruy González y Francisco Gudiel presentaron al cabildo de la ciudad de

México un proyecto para el desagüe general del Valle del México. En el cual se

consideraba que la solución era desviar el caudaloso río Cuauhtitlán y hacerlo desaguar a

ciertas quebradas de Huehuetoca e ir a parar al río de Tepexí.

Fue hasta 1607, que se retomo el concepto propuesto por Francisco Gudiel, que era

sencillo y económico. El Ingeniero y Cosmógrafo Enrico Martínez construyo en

Nochistongo, cerca de Huehuetoca, la primera salida artificial de la Cuenca, mediante la

construcción de un túnel o socavón de 13 kilómetros de longitud y de una abertura entre

los cerros para evacuar las aguas y hacerlas llegar al río Tula, proyecto terminado 150

años después y conocido como el Tajo de Nochistongo, (ver imagen 2.6 y 2.7).

Imagen 2.6. "Tajo de Nochistongo". Fuente: sitio web, es.wikipedia.org.

15 PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL DRENAJE PROFUNDO DE LACD. DE MEXICO.

http://es.wikipedia.org

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Imagen 2.7. "Localización del Tajo de Nochistongo". Fuente: sitio web, es.wikipedia.org.

En 1803 y 1804 Humboldt evaluó esas obras hidráulicas y concluyó que había que

completar el plan de Enrico Martínez para drenar el Valle con un gran canal de desagüe.

Esta idea pudo concretarse con la construcción del Primer Túnel de Tequixquiac, iniciado

en 1865 y la del Gran Canal del Desagüe, de 47 km de longitud, construido con su


http://es.wikipedia.org

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plantilla a cinco metros abajo del nivel medio de la Ciudad, para conducir sus aguas por

gravedad por ese túnel; ambos fueron puestos en operación en marzo de 1900 y aún

están en funcionamiento.8

En el año 1930 se terminó el primer sistema de drenaje por gravedad, con un

procedimiento de tuberías que descargaban al Gran Canal y al Lago de Texcoco; sin

embargo, debido al crecimiento demográfico y la expansión urbana estas obras no fueron

suficientes, además de los problemas del hundimiento del suelo cada vez más acelerado,

ocasionado por la sobreexplotación de los mantos acuíferos, que deterioró el sistema y

disminuyó su capacidad para desalojar las aguas del Valle, estas circunstancias

motivaron la ampliación del Gran Canal y la construcción del Segundo Túnel de

Tequixquiac, inaugurado en 1952.

En los años veinte se construyo el Sistema de Presas del Poniente y en 1961 el

Interceptor del Poniente, que tiene una longitud aproximada de 16.5 km, para recibir las

descargas de caudales de dichas presas, que son conducidos por el Emisor del Poniente

con longitud aproximada de 32.3 km, al Tajo de Nochistongo.

No obstante, el enorme crecimiento de la población, de la mancha urbana y el fuerte

incremento en los hundimientos del suelo, hicieron insuficiente la capacidad de drenaje

del Gran Canal y del Emisor del Poniente (el Gran Canal quedo por arriba del nivel de la

ciudad requiriendo utilizar rebombeo en ciertos puntos para lograr la fluidez de su gasto).

Así la amenaza de inundaciones catastróficas peores que las ocurridas en años

anteriores, ponían en riesgo la seguridad de la zona céntrica del Distrito Federal. Fue así

que 1967 fue iniciada la construcción de una magna obra, de las más trascendentes de la

ingeniería mexicana en los últimos años: el Sistema de Drenaje Profundo, este Sistema

constituye la tercera salida artificial con que cuenta el Valle de México y la principal

estructura para desalojar los caudales generados en las temporadas de lluvias. Ocho

años después esta extraordinaria obra de la ingeniería mexicana entraba en

funcionamiento, a partir de esa época se han llevado y llevan a cabo una serie de obras

para mejora del sistema de conducción y desalojo de las aguas residuales y pluviales a

través del sistema de drenaje profundo de la Ciudad de México.

BUEN ROSTRO HERNANDEZ, CESAR (SEP-2006) "EL AGUA Y EL DRENAJE PROFUNDO DE LA CIUDAD DE MEXICO, PROBLEMAS Y ACCIONES"



2.3 Hundimiento regional de la Ciudad de México.

2.3.1 ANTECEDENTES.

En el año de 1945 la Comisión Impulsora y Coordinadora de la Investigación Científica

inició los estudios del subsuelo de la ciudad de México. El Dr. Nabor Carrillo era el jefe de

la Sección de Mecánica de Suelos y los ingenieros Fernando Hiriart y Raúl Sandoval los

investigadores. La empresa Ingenieros Civiles Asociados apoyó decididamente este

empeño con los estudios geotécnicos de las obras que construía en la ciudad; para ello

los profesores Raúl J. Marsal y Marcos Mazarí montaron el Laboratorio ICA y entre los

años 1947 a 1952 dirigieron la ejecución de sondeos, llevaron a cabo un enorme número

de pruebas de laboratorio, instalaron estaciones piezométricas y midieron los

asentamientos de edificios singulares. Con toda esa vasta información pudieron

interpretar las distintas condiciones estratigráficas del subsuelo y elaborar el Plano de la

Zonificación Geotécnica de la Ciudad de México, que con ligeras modificaciones sigue

siendo una referencia actual de la estratigrafía de la Ciudad de México (ver imagen 2.8).

El segundo aspecto fundamental que investigaron fue el del hundimiento regional, que

antes había interpretado el Dr. Nabor Carrillo como la consecuencia de la consolidación

de las arcillas inducida por la extracción de agua para el abastecimiento de la ciudad.

Marsal y Mazarí demostraron que la interpretación del Dr. Carrillo era acertada.9

Los profesores Marsal y Mazarí difundieron los resultados de sus investigaciones en los

"Cuadernos ICA" y en 1959 los reunieron en el libro "El Subsuelo de la Ciudad de México".

Los trabajos anteriores estimularon la formación de la Comisión Hidrológica del Valle de

México, que se encargó de recopilar toda la información técnica e instrumentar con una

red de referencias topográficas y estaciones piezométricas a toda la zona urbana de

entonces.9

Por su parte la Comisión Hidrológica de la Cuenca del Valle de México (CHCVM) empezó

por recopilar la información histórica sobre el hundimiento, con la valiosa nivelación

topográficas del Ing. Roberto Gayol de 1895, que empezó por tomar como banco de

referencia a una roca basáltica ubicada en el atrio de la iglesia de Atzacoalco,

considerando que era un afloramiento exento de hundimientos; sin embargo, por los años

9 GGOGLE (N-D) "NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS PARA EL DISEÑO Y COSNTRCUCCION DE CIMENTACIONES" OBTENIDA EL 19 DE JULIO DE 2011. http://cgservicios.df.gob.mx/prontuario/vlgente/742.htm


http://cgservicios.df.gob.mx/prontuario/vlgente/742.htm


40 se detectó que se trataba de una roca suelta sobre arcilla y por ello se reubicó el banco

a un afloramiento confiable de basalto, cercano a la misma iglesia, y se le siguió

denominando como Banco Atzacoalco. Los datos sobre niveles topográficos y las

mediciones de piezometría conformaron a partir de 1961 los Boletines de Mecánica de

Suelos; el décimo y último se dio a conocer en 1986. Es de lamentar que en los 22 años

transcurridos no se ha difundido la evolución de los hundimientos y piezometría, incluso

se desconoce si se continúa con las mediciones. Otra institución que vigila el hundimiento

regional es el Sistema de Aguas de la Ciudad de México; sin embargo, la información que

recopila es de uso restringido, sin acceso abierto a los innumerables usuarios potenciales

de tan importantes datos.10

2.3.2 ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE LA CIUDAD DE MÉXICO.

Como lo define el artículo 170 del Capítulo VIII del Título Sexto del Reglamento, para fines

de las presentes Normas, el Distrito Federal se divide en tres zonas con las siguientes

características generales:10

a) Zona I. Lomas, formadas por rocas o suelos generalmente firmes que fueron

depositados fuera del ambiente lacustre, pero en los que pueden existir, superficialmente

o intercalados, depósitos arenosos en estado suelto o cohesivos relativamente blandos.

En esta zona, es frecuente la presencia de oquedades en rocas, de cavernas y túneles

excavados en suelos para explotar minas de arena y de rellenos no controlados;

b) Zona II. Transición, en la que los depósitos profundos se encuentran a 20 m de

profundidad, o menos, y que está constituida predominantemente por estratos arenosos y

limo arenosos intercalados con capas de arcilla lacustre; el espesor de éstas es variable

entre decenas de centímetros y pocos metros; y

c) Zona III. Lacustre, integrada por potentes depósitos de arcilla altamente

compresibles, separados por capas arenosas con contenido diverso de limo o arcilla.

Estas capas arenosas son generalmente medianamente compactas a muy compactas y

de espesor variable de centímetros a varios metros. Los depósitos lacustres suelen estar

GOOGLE (N-D) "NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS PARA EL DISEÑO Y COSNTRCUCCION DE CIMENTACIONES" OBTENIDA EL 19 DE JULIO DE 2011. http://cgservicios.df.gob.mx/prontuario/vigente/742.htm


http://cgservicios.df.gob.mx/prontuario/vigente/742.htm


cubiertos superficialmente por suelos aluviales, materiales desecados y rellenos

artificiales; el espesor de este conjunto puede ser superior a 50 m.

19.25

-99.30 -99.25 -99.20 -99.15 -99.10 -99.05 -99.00 -98.95 -98.90 -98.85

L O N G I T U D

I Zona I

I Zona II

! Zona III

Escala gráfica 01 2.5 5 10 15 20 Km

Imagen 8. " Zon i f i cac i ón geo técn ica de la C iudad de M é x i c o " . Fuente: sitio web, http://cgservicios.df.gob.mx/prontuario/vigente/742.htm




2.3.3 PRINCIPIO DEL HUNDIMIENTO.

Durante el siglo XX, el Distrito Federal y la zona conurbada del Valle de México tuvieron

un crecimiento notable. Por esto la ciudad demando entre otros servicios el

abastecimiento de agua potable, desde entonces la sobreexplotación del acuífero del

Valle de México se ha transformado en una constante preocupación; el descenso continuo

del nivel de los acuíferos provoca la disminución de las presiones del agua intersticial e

incrementa el esfuerzo que actúa en la parte solida del subsuelo. Esta situación

desencadena hundimientos de la superficie que casi siempre termina por afectar a las

construcciones y obras de la ciudad. Como resultado, el drenaje proyectado para trabajar

por gravedad requirió de bombeo para depositar las aguas en el Lago de Texcoco y para

elevarlas hasta el nivel del Gran Canal, aumentando también los costos de operación y

mantenimiento.

2.3.4 HUNDIMIENTOS EN LA CIUDAD DE MEXICO.

Es importante mencionar las cifras significativas del hundimiento regional de la ciudad de

México que ha sido provocado por sus subsuelos constituidos por arcillas blandas y la

sobreexplotación de sus acuíferos.

El Valle de México, donde se asienta la poblada capital mexicana, tiene zonas que se han

hundido hasta 12 metros desde finales del siglo XIX y en la ciudad cada vez es más

frecuente la aparición de grietas. En el transcurso de los años, los hundimientos son

notables a simple vista, muchas de las calles están dañadas con deformaciones en sus

secciones, un gran número de edificios son afectados en su verticalidad. Algunas

colonias que antes se consideraban exentas de los efectos del fenómeno, como la del

Valle y la Roma, presentan edificios con notables inclinaciones y daños.

2.3.5 HUNDIMIENTO ACTUAL.

Los sistemas de instrumentación (banco de nivel profundo) instalados en la Catedral

Metropolitana y en la Alameda Central son los únicos útiles en la actualidad, que por la

deformabilidad axial de su tubo exterior, no se ven afectados por el pandeo de los bancos


| r ^ y ^ INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

convencionales. Existen 4 bancos apoyados a: 40 metros, sobre la Capa Dura; a 60 m

sobre los Depósitos Profundos; a 80 m en Arcillas Limosas Pre consolidadas y a 100 m en

las Arenas Limosas Profundas. Un resumen de las mediciones realizadas en la Catedral

entre el periodo de los años 1991 a 2005 se muestran en la (ver imagen 9), excepto la del

banco sobre los depósitos profundos, dañado en 1999. La información de esa figura fue

ordenada topográficamente con el Banco Atzoacalco y por su trascendencia se describe

brevemente a continuación.

Hundimiento superficial: En el año 1991 era de 7.2 cm/año, cuando no había influencia de

los trabajos en el subsuelo de la Catedral (cuadros superiores de la imagen. 2.9); en 2003

se elevó a 8.7 cm/año, por efecto de la subexcavación y bombeo; para 2004 se tenía 7.8

cm/año, para 2005 creció a 9.2 cm/año; posterior a estos años el comportamiento del

subsuelo presento una recuperación para el año 2006 con el hundimiento de 7.5 cm/año y

para 2007 resultó de 6.1 cm/año.11

Existe un banco de nivel profundo (a 120 m), instalado en el quiosco del jardín de la

Alameda Central, del cual sus nivelaciones topográficas ordenadas con el Banco

Atzacoalco indican que para septiembre de 2005 el hundimiento superficial era de 11.4

cm/año.

Sin embargo, el director de protección civil del gobierno Mexiquense, aseguro que el

distrito federal y Municipios del oriente del Valle de México, presentan un proceso

generalizado de hundimiento, que en el caso de la ciudad de México ya llego a los 12

metros. Esto en entrevista con el diario Informador el 19 de julio de 2010.

A consecuencia de este fenómeno toda la ciudad está sufriendo con mayor frecuencia la

formación de grietas que causan daños a estructuras mal cimentadas y que inclinan hasta

a las mejores construidas a si como deterioro de las avenidas, sistemas de agua potable y

drenaje, este fenómeno se ha convertido en un grave problema

1 ' SANTOYO VILLA, ENRIQUE (N-D) "HISTORIA Y ACTUALIDAD DEL HUNDIMIENTO REGIONAL DE LA CIUDAD DE MÉXICO"



(1) E banra <ie60 m dejó defunción» en 1999 (2) Medidos eotre mata 23 de 1891 y mayo 4 de 1992 (3) Medidos entre juSo M í e Z002y^o»to 15 de 2003 (4} Mediííos e«re agosto 16 d* 2003 y Julio 20 de 2004

S) Medidos emrejulio 20 de 2004 y septiembre 1 de 2005 (Si Mtdidosenteee|(tieinl)fe1de2005ysept!«>ibft27de2006 m MedWosentresep<i»mBre27de2006y(W(itl)re26de2(XI7

Imagen 9. "Distribución de hundimientos anuales en el periodo 1991 y 2007". Fuente: SANTOYO VILLA, ENRIQUE (N-D)



2.4 El drenaje actual en la Cuenca del Valle de México.

El sistema de drenaje de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México (ZMCM), es un

sistema muy complejo y de gran magnitud, cuya finalidad es drenar una cuenca

originalmente cerrada, formada por una lacustre con poca pendiente e impermeable y con

salidas artificiales. En general, está integrado por tres tipos de estructuras hidráulicas:

redes secundarias, redes primarias y salidas artificiales (ver imagen 2.10 "anexo").

2.4.1 RED SECUNDARIA.

Es un conjunto de sistemas de tuberías que recolectan las aguas residuales y pluviales

provenientes de las descargas domiciliarias, el diámetro promedio de estas tuberías es de

45 centímetros, actualmente la red secundaria tiene aproximadamente 10,240.OOkm que

representa el 93% del nivel de cobertura en el área urbanizada de la ZMCM. La población

sin drenaje que es el 7% aproximadamente descarga sus desechos en: sosas sépticas,

grietas y barrancas, terrenos baldíos e incluso en las calles.

2.4.2 RED PRIMARIA.

Conjunto de estructuras hidráulicas que actúan como drenaje de tipo combinado, es decir

conduce los caudales residuales y pluviales, la red está formada por 128 sistemas de

colectores, de los cuales 108 están ubicados en el Distrito Federal, mientras que 20 se

encuentran en el Estado de México, las tuberías utilizadas en esta red oscilan entre los 60

centímetros hasta los 4 metros y cuenta con una longitud aproximada de 2,087.00km.

La red esta auxiliada por un conjunto de sistemas de bombeo que alcanza una capacidad

de 500m3/seg., tanques de tormenta, canales a cielo abierto, ríos entubados, presas de

almacenamiento y lagunas de regulación.

2.4.3 SALIDA ARTICIFIAL.

La ZMCM se encuentra localizada en el fondo de un sistema lacustre y a lo largo de su

historia se han construido 3 salidas artificiales, para drenar los escurrimientos producidos

por las lluvias y son: el Túnel Emisor Poniente (Tajo de Nochistongo) con 32.2 kilómetros

de longitud, el Gran Canal de Desagüe con 47 kilómetros y el Drenaje Profundo que

cuenta con 185.41 kilómetros.



2.4.4 CAPACIDAD ACTUAL DE DESALOJO EN LA CUENCA DEL VALLE DE

MEXICO.

Como se ha mencionado anteriormente, el sistema de desagüe de la Cuenca del Valle de

México, está integrado por tres grandes sistemas de conductos hidráulicos ubicados

estratégicamente, que drenan en dirección sensiblemente de Sur a Norte; estas salidas

son: el Túnel Emisor Poniente, el Gran Canal de Desagüe y el Drenaje Profundo (ver tabla

2.2).

Tabla 2.2. Capacidad de desalojo (m3/s) en la Cuenca del Valle de México.

•i 'i

t /Jspnilueto \

Túnel Emisor

Poniente

Gran Canal de

Desagüe

Drenaje

Profundo

Totales:

Millones de

Habitantes:

Arto

1975

30

90

170

290

10

2000

30

17

120

167

15

2005

30

30

180

240

18

2009

30

50

120

200

19.5

La capacidad de desalojo de aguas pluviales y residuales que se requiere en la actualidad

es de 315 m3/seg aproximadamente.


j f ^ S B INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

2.4.5 EMISOR PONIENTE (TAJO DE NOCHISTONGO).

El Túnel Emisor Poniente (TEP) (ver imagen 2.11), forma parte del Sistema de Desagüe

del Valle de México. Inició su construcción en 1964 con el fin evitar la sobrecarga del Gran

Canal. A diferencia de otros sistemas, este emisor estaba destinado a desalojar

solamente aguas pluviales para evitar inundaciones. El material con el que está

construido es concreto de 50 centímetros de espesor. Cuenta con una longitud de 32.2

kilómetros, que va de Naucalpan a Tepotzotlán en el estado de México. Actualmente

transporta aguas negras y pluviales de la zona poniente del Distrito Federal y área

conurbada.

El túnel tiene una capacidad de 30 metros cúbicos por segundo y un diámetro de 4 metros

que van entubados hasta Cuautitlán, donde continúa a cielo abierto. El Emisor del

Poniente recibe las descargas de los ríos Tlalnepantla, San Javier, Cuautitlán y Hondo de

Tepotzotlán, los cuales son regulados previamente por las presas Madín, San Juan, las

Ruinas, Guadalupe y La Concepción en el estado de México. Sus aguas son desalojadas

hacia la cuenca del río Tula en Hidalgo, a través del Tajo de Nochistongo y el sistema del

Drenaje Profundo, que drenan hacia el río El Salto.

Imagen 2.11. "Túnel Emisor Poniente". Fuente: Sitio web; publimetro.com.mx


http://publimetro.com

F T T H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

2.4.6 GRAN CANAL DE DESAGÜE.

El Gran Canal de Desagüe inicia en Lecumberri, cerca del centro de la Ciudad y en su

trayecto recibe las aportaciones de la zona Norte centro y nororiente de la red de drenaje

de atarjeas, colectores e interceptores previo paso por las plantas de bombeo de la

Ciudad. En su recorrido a la altura del Km. 9+450 se incorpora el Río de los Remedios

con las aguas provenientes de la zona poniente de la Ciudad de México y las excedencias

del los ríos Tlalnepantla y San Javier. También se incorpora en el Km. 18+400 el canal de

la Draga, que conduce los caudales del Rió de la compañía y Churubusco, por conducto

del Dren General del Valle. Como se observa en la Figura 7, del año 1910 al año 1992,

por el efecto de la sobreexplotación y hundimiento del terreno, la capacidad de desalojo

del Gran Canal de Desagüe ha tenido un detrimento acelerado de 80m3/s a sólo 15m3/s.

En el año 2002 se construye la estación de bombeo ubicada en el km. 18+500, y se

recupera su capacidad hidráulica.

Imagen 2.12. "Gran Canal de Desagüe". Fuente: Sitio web; conagua.gob.mx



2.4.7 SISTEMA DE DRENAJE PROFUNDO.

A partir de 1975, año en que se concluyó la primera etapa del drenaje profundo, esté se

convirtió en uno de los componentes más importantes del sistema de desagüe. Consta de

varios interceptores que fluyen hacia un mismo conducto para evacuar las aguas. Sin el

conjunto de obras del sistema de drenaje, no sería posible dar solución al desalojo de las

aguas de la Ciudad.

Actualmente, el drenaje profundo está compuesto por las estructuras que se describen a

continuación:

Emisor Central: Tiene una longitud de 50 kilómetros y comienza en Cuautepec, en la

delegación Gustavo A. Madero, atraviesa la autopista México-Querétaro a la altura de

Cuautitlán y continúa paralelamente a ésta el puente de Jorobas, donde la vuelve a

atravesar. Ahí se dividen las cuencas del Valle de México y del río El Salto. Descarga en

este último río a través del portal de salida y las aguas se conducen hasta la presa

Requena o al canal El Salto-Tlamaco y posteriormente al rio Tula y a la presa Endó. El río

Tula es influente del Moctezuma y éste, a su vez, del Panuco, que descarga en el Golfo

de México.

La función más importante del Emisor es conducir fuera de la cuenca del Valle de México

las aguas del Sistema del Drenaje Profundo de la Ciudad de México.

Interceptor Poniente: El interceptor inicia en la zona suroeste de la Ciudad, en la cuenca

del Río Magdalena Contreras, atraviesa las delegaciones Alvaro Obregón y Miguel

Hidalgo y al municipio de Naucalpan en el Estado de México, llegando a descargar en el

Río Hondo en el mismo estado. Cuenta con una longitud de 16.5 Km. Y un diámetro de 4

m. En su trayectoria recibe las descargas de 16 colectores en el DF y 3 en el Estado de

México. En la lumbrera 14 se cuenta con una estructura de descarga al Interceptor Centro

Poniente del Sistema de Drenaje Profundo del Bosque de Chapultepec.

Su función principal es la de captar las aguas provenientes del Poniente de la Ciudad para

evitar inundaciones en las partes de la misma.

Interceptor Centro Poniente: Se inicia en la lumbrera 14 del Interceptor del Poniente,

cerca del Museo de la Comisión Federal de Electricidad, en la segunda sección del

Bosque de Chapultepec, y termina en la lumbrera 1 del Emisor Central, en el Cerro del


i ^9

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Tenayo. Posee estructuras de captación en cinco lumbreras, que captan a los colectores

Rubén Darío, Río San Joaquín, Refinería Trujillo, Salomón Lerdo de Tejada y al Colector

15; benefician a gran parte de las delegaciones de Miguel Hidalgo y Azcapotzalco.

Además alivia al interceptor del Poniente en la lumbrera 14, su longitud es de 16

kilómetros.

Interceptor Central: Este conducto se encuentra construido desde la lumbrera 4A, en el

cruce de las avenidas Dr. Vértiz y Obrero Mundial, hasta la lumbrera 0 del Emisor Central,

en Cuautepec. Alivia al Río de la Piedad y capta los colectores de Tabasco, 5 de Mayo,

Héroes, Río Consulado, Cuithláhuac, Fortuna y Moyobamba. Acumula una longitud de

16.1 kilómetros, también cuenta con obras de toma de los ríos de Los Remedios,

Tlalnepantla, San Javier y Cuautepec. Beneficia a las delegaciones Gustavo A. Madero,

Azcapotzalco, Cuauhtemoc y parte de la Benito Juárez.

Interceptor Oriente: La longitud de este interceptor es de 22.2 kilómetros y su tramo norte,

principia en las calles de Aglabampo y Troncoso; por esta calle se va hacia el norte hasta

la calzada Zaragoza. A partir de aquí, el túnel se deflexiona para continuar en forma

paralela al Gran Canal hasta la calzada San Juan de Aragón; donde el túnel se dirige

hasta el oriente para alcanzar la Av. Eduardo Molina y así llegar hasta la lumbrera 8C

ubicada en la colonia Salvador Díaz Mirón, y termina en la lumbrera 0 del Emisor Central,

en Cuautepec.

La función principal de este tramo del túnel es aliviar al Gran Canal de Desagüe a través

de la obra de toma del cual depende su drenaje gran parte del centro y norte del Distrito

Federal, aunque también cuenta con una captación en la lumbrera 13 ubicada en la

colonia La pastora, para el desagüe de la laguna de regulación. El Arbolillo en Cuautepec,

con la que se beneficia una parte de la delegación Gustavo A. Madero.

Hacia el sur, el Interceptor Oriente corre por el Eje 3 Oriente, a partir de la calle

Aglabampo, en su intersección con el Interceptor Centro-Oriente en la lumbrera 4, hasta

la avenida Taxqueña, donde se conecta al Interceptor Canal Nacional Canal de Chalco.

En el cruce con la calle Tlazintla se ubica la lumbrera 3, cercana a ella es captado por el

colector Plutarco Elias Calles directamente al túnel; en la lumbrera 2, ubicada en la

esquina con avenida Apatlaco. Las aguas del cause entubado del río Churubusco, son

captadas en la lumbrera 1.


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Interceptor Centro Oriente: Este interceptor une los Interceptores Oriente y Central

alcanzando 16 kilómetros de longitud. Se inicia en la lumbrera 1, ubicada en las calles Dr.

Duran y Dr. José María Vértiz y termina en la lumbrera 4, en Aglabampo y Francisco del

Paso y Troncoso.

Beneficia a algunas colonias de la zona centro del Distrito Federal. Para esto se construyó

una estructura de captación para el Colector 10 en la lumbrera 2, la cual conducirá las

aguas del Interceptor Oriente, que a su vez aliviará al río Churubusco y al Interceptor

Canal Nacional-Canal de Chalco.

Interceptor Oriente Sur: El trazo de este túnel se inicia en la lumbrera 1, ubicada entre las

calles Iztaccíhuatl y Anillo Periférico, en Iztapalapa, para concluir en la lumbrera 5 del

Interceptor Oriente, en Francisco del Paso y Troncoso, esquina calzada Ignacio Zaragoza.

Su longitud de 13.8 Km. con 5m de diámetro y 8 lumbreras en su trayecto.

Como una opción operativa de gran importancia, este Interceptor cuenta con la planta de

bombeo Zaragoza de 20 m3/seg con la cual se puede aliviar al interceptor Oriente-Sur

hacia el entusiasmo del río Churubusco, o invertir su funcionamiento en caso necesario.

A través de sus captaciones alivia a los colectores Luis Manuel Rojas, Canal de San Juan,

Zaragoza Norte, Río Churubusco y el Iztaccíhuatl; y al los interceptores Iztapalapa y

Oriente-Oriente. Además de la delegación Iztapalapa, se beneficiará a Iztacalco y

Venustiano Carranza.

Interceptor Oriente Oriente: Su tramo se inicia en la parte norte de la laguna de regulación

El Salado, ubicada en el cruce de las avenidas Texcoco y Kennedy, para concluir en la

lumbrera 6 del Interceptor Oriente-Sur, en la esquina de Canal de San Juan e Ignacio

Zaragoza. Tiene una longitud de 7.2 Km., diámetro de 5 y 3.1 Om y 5 lumbreras.

Por medio de lumbreras de captación aliviará a los colectores que drenan la zona

nororiente de la delegación Iztapalapa, la laguna de regulación El Salado, que a su vez

recibe la aportación de los colectores Kennedy, Zaragoza Norte y San Miguel Teotongo y

los colectores Las Torres, Santa Martha, Ejército de Oriente, entre otros.

Interceptor Iztapalapa: Tiene una longitud de 5.5 kilómetros y un diámetro de 3.10 metros.

Capta gran parte de las aguas generales de la Delegación Iztapalapa, las conduce hasta

la Planta de bombeo Central de Abasto II de 20 m3/seg de capacidad, que a su vez las



incorpora hacia el Río Churubusco. También recibe de los desfogues de las lagunas

Mayor y Menor de Iztapalapa, que beneficia la parte noreste de esta delegación.

Interceptor Obrero Mundial: Tiene una longitud de 0.8 kilómetros, diámetro de 3.20 metros

y dos lumbreras. Su trazo es paralelo al Río de la Piedad, capta a éste último en la

lumbrera 2 por medio del Colector Xochicalco, y los escurrimientos de la zona poniente de

la delegación Benito Juárez a través del Colector Pestalozzi, en la lumbrera 1 para

descargarlos posteriormente en la lumbrera 4 del Interceptor Central.

Interceptor Canal Nacional-Canal de Chalco: El trazo de éste túnel se inicia en la

lumbrera 0, en avenida Río Churubusco y Canal Nacional. Se desplaza en forma paralela

al Canal Nacional hasta el eje 3 Oriente, para continuar por éste hasta la calzada de la

Virgen, donde se contempla un ramal de 1.7 Km. hacia el sur, continúa por la calzada en

dirección oriente hasta la confluencia de los canales Nacional y de Chalco. Continúa en

forma paralela a éste para terminar en la laguna de regulación San Lorenzo, en Tláhuac,

alcanzando una longitud de 14.3 Km. y un diámetro terminado de 3.10 metros.

Su caudal será conducto hacia el Interceptor Oriente o al Río Churubusco, mediante la

Planta de Bombeo Miramontes de 20 m3/seg de capacidad. Con esta estructura se

beneficiará las delegaciones de Coyoacán, Iztapalapa, Xochimilco y Tláhuac.

Interceptor Ermita: Con una longitud de 6 Km. inicia su trazo a la altura del Eje 5 sur con

la calzada Ermita Iztapalapa, sigue su trayectoria hacia el poniente de la ciudad para dar

vuelta en la calle Luis Manuel Rojas y descargar finalmente en la lumbrera 2 del

Interceptor Oriente-Sur; contará con cuatro lumbreras con las que captará a los

colectores Paraje San Juan, Justo Sierra I y II, Cañas, Quetzalcóatl, Pozos y Luis Manuel

Rojas, dando así alivio a parte de la zona oriente de la delegación Iztapalapa.

Interceptor Gran Canal: Con una longitud de 1.01 Km. y un diámetro de 3.10 m este

interceptor se inicia en los terrenos de las Plantas de Bombeo 1 y 1A con la L-1 y termina

con la L.2 en la proximidad de la confluencia del eje 1 norte.

Gran Canal de Desagüe. En la L-1 capta parte del canal de las P.B. 1 y 1A, para

descargarlos directamente al Interceptor Oriente, y la otra en su caso, puede irse por el

entubamiento del Gran Canal.

p^9


fry^H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

2.5 Obras necesarias para el Sistema de Drenaje Profundo de la Ciudad de

México.

El constante crecimiento del área urbana del Valle de México, los asentamientos

regionales inducidos por el bombeo excesivo del agua del subsuelo y las intensas lluvias

que se han presentado en los últimos años han provocado que la infraestructura

hidráulica del drenaje sea insuficiente para atender las necesidades ordinarias y las

derivadas de fenómenos meteorológicos.

Para contrarrestar la insuficiencia del Sistema de Drenaje Profundo y Superficial de la

Zona Metropolitana de la Ciudad de México, el Gobierno Federal a través de la Comisión

Nacional del Agua decidió llevar a cabo una serie de obras para mejorar el sistema de

conducción y desalojo de aguas residuales y pluviales fuera del Valle de México entre las

que destacan la construcción del Túnel Emisor Oriente y las plantas de bombeo

profundas; La Caldera, Casa Colorada y El Caracol.

2.5.1 TÚNEL EMISOR ORIENTE.

El Túnel Emisor Oriente (TEO) es una obra hidráulica subterránea para desalojar las

aguas residuales y pluviales (aguas combinadas) del Valle de México que se construye a

profundidades que van de 60 a 200 metros bajo la superficie.

El TEO recibirá las aguas combinadas provenientes de los túneles Interceptor Oriente y

Rio de los Remedios, cuyos caudales confluirán en la lumbrera L-2 del Túnel Rio de Los

Remedios. A partir de este punto el agua se conducirá por gravedad por el Túnel Emisor

Oriente hasta el sitio denominado El Salto, en el Estado de Hidalgo.

Trazo: El trazo del túnel irá en los primeros 10 km por la margen izquierda del Gran Canal

de Desagüe en dirección noreste, continuara por debajo de esta misma estructura y

deflexionará ligeramente hacia el noroeste, de este punto continuara paralelo a la margen

derecha del Gran Canal de Desagüe hasta el kilómetro 38+500 aproximadamente, ahí

deflexionará completamente al noroeste, cruzara a la margen izquierda y llegara cerca de

la parte sur de la Laguna de Zumpango, cruzara el Canal Santo Tomas hasta el Canal de

Cuautitlán y continuara prácticamente paralelo y en la margen derecha de este cuerpo

hasta el portal de su salida en el Salto (ver imagen 2.13).


f ^ y ^ INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG

Para los cambios de dirección del trazo y los accesos para los trabajos durante su

construcción el TEO contara con 24 lumbreras que tendrán entre los 12 y 18 metros de

diámetro

Imagen 2.13. "Trazo del Túnel Emisor Oriente". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Dic-2009)

Ubicación El Túnel Emisor Oriente se inicia con la lumbrera L-0 en el km 0+000 en la

esquina sur-este del cruce formado por la Av Gran Canal y Anillo Periférico, Col. 25 de

Julio, Delegación Gustavo A. Madero, D.F., a parir de este punto corre a la margen


g ^ y j INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

izquierda del Gran Canal de Desagüe, cruza al municipio de Ecatepec de Morelos,

continúa sobre los límites de los municipios de Coacalco y Tecámac, sigue su paso por

los municipios de Tonanitla, Nextlalpan, Jaltenco, Zumpango, Teoloyucan, Huehuetoca,

Tepeji del Rio y finalmente concluirá en el municipio de Atotonilco de Tula.

Dimensiones del proyecto: El Túnel Emisor Oriente contara con las siguientes

características; una longitud de 62 kilómetros, tendrá un diámetro de 7m y conducirá un

caudal del orden de 18m3/seg. Sus 24 lumbreras tendrán una profundidad de 40 a 180 m.

Beneficios: Impulsa el desarrollo de la industria de la construcción y las empresas

prestadoras de servicios, se estima que se crearan cerca de 7000 empleos directos y

5000 indirectos. Evitara la perdida de patrimonios e incluso de vidas humanas en las

zonas inundables, al reducir el riesgo de inundaciones, asi como la protección de la

infraestructura histórica y aeroportuaria. Mejorara las condiciones ambientales de los

habitantes de la Zona Metropolitana del Valle de México, al contar con la infraestructura

de drenaje adecuada.

Avances: A la fecha, los trabajos de construcción del Túnel Emisor Oriente, reportan un

avance aproximado del 35%, el día 07 de julio el equipo excavador concluyo una distancia

de casi 3 kilómetros y en su trayecto removió y extrajo un volumen aproximado 220,000m3

de los diferentes materiales que conforman las capas inferiores del subsuelo del Valle de

México.

Los 3 kilómetros de excavación terminados pertenecen al primer tramo de esta obra, que

consta de 10 kilómetros y que se pretende este en funcionamiento en el primer trimestre

del año 2012 para que empiece a operar de manera independiente; en tanto, continúa la

excavación del resto del túnel.

2.5.2 PLANTA DE BOMBEO PROFUNDA CASA COLORADA.

Para continuar con el programa para la Sustentabilidad Hidráulica de la Cuenca del Valle

de México, el Gobierno Federal, del Distrito Federal y Estado de México, decidieron

proyectar y construir en el año 2010 la "Estación de Bombeo Casa Colorada Profunda".

Por su naturaleza, esta planta representa una de las obras más importantes en seguridad

a la población, que en materia de operación del sistema principal de drenaje e ingeniería

hidráulica, se realizan en la Zona Metropolitana del Valle de México.

34 PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL DRENAJE PROFUNDO DE LA CD DE MEXICO.


La función principal de esta planta de bombeo será trasvacear el caudal conducido por el

Sistema de Drenaje Profundo, entregándolo a una laguna artificial denominada "Laguna

de Regulación Casa Colorada". El gasto de agua proviene de un túnel de 5 m de diámetro

y aproximadamente 26 m de profundidad, denominado "Túnel Río de Los Remedios".

La estación de bombeo con capacidad global de 40 m3/s, se conceptualiza en dos

cárcamos circulares con capacidad instalada de 20 m3/s cada uno, y se ubica en la zona

Oriente de la ciudad, justamente en la confluencia del Dren General del Valle y el Río de

Los Remedios, (ver imagen 2.14).

I m a g e n 2.14. " U b i c a c i ó n P lanta Casa Co lo rada P r o f u n d a " . Fuente: Leal Báez Guillermo, Peña Pedroza Tomas C (N-D)

Con la implementación de esta planta, se pretende disminuir los gastos pico que son

conducidos por los túneles del Sistema de Drenaje Profundo, producto de las tormentas


r^H


extraordinarias que inciden en la ciudad, induciendo de manera artificial, una regulación

que reduzca los niveles de operación de los túneles, principalmente del Interceptor

Oriente y por consecuencia del Emisor Central.

El arreglo general de la planta cuenta con estructuras de diferentes tipos tales como;

lumbreras, túneles, cárcamos, canales, conductos de descarga, estructuras de captación

y cajones, entre otras, mismas que se describen a continuación. Su disposición y arreglo

geométrico se presenta a continuación (ver imagen 2.15).

Imagen 2.15. "P lan ta Geomét r i ca de la P lanta de B o m b e o Casa Co lo rada P r o f u n d a " .

Fuente: Leal Báez Guillermo, Peña Pedroza Tomas C. (N-D)

Túnel de conexión 1-6 lumbrera de rejillas: Este conducto tiene una longitud de 16 m y 5 m

de diámetro, conecta la Lumbrera L-6 del Túnel Río de Los Remedios con la Lumbrera de

Rejillas de la estación de bombeo. La elevación de plantilla de este conducto en su inicio

dentro de la L-6 es 2,201.986 msnm, no tiene pendiente, por lo que la elevación de

plantilla en su descarga a la Lumbrera de Rejillas es la misma.



Lumbrera de Rejillas: Es una estructura cilindrica vertical de diámetro 16 m, con elevación

de plantilla 2,201.986 msnm, y elevación en la losa tapa de 2,228.000 msnm.

La estructura recibe el caudal proveniente del Túnel de Conexión con la L-6, y cuenta con

tres canales de 3.70 m de base, dentro de los cuales y para cada uno, se aloja una

compuerta de 3 x 3 m; aguas abajo de esta y con carácter de protección mecánica de las

unidades principales de bombeo, cada canal alojará un esquema de cribado de reja fija,

destinado a la captura, elevación a superficie y disposición definitiva de sólidos de

geometría diversa, arrastrados por el agua residual influente a esta lumbrera; aguas abajo

de este elemento mecánico se dispone de una segunda compuerta de 3 x 3 m.

Túneles de Conexión Lumbrera de Rejillas Cárcamo de Bombeo: Estos conductos

cuentan con una longitud de 20 m y 5 m de diámetro, conectan la Lumbrera de Rejillas

con los dos cárcamos de bombeo. La elevación de plantilla de estos conductos en su

inicio dentro de la Lumbrera de Rejillas, es 2,201.986 msnm, no tienen pendiente, por lo

que la elevación de la plantilla en su descarga a los Cárcamos de Bombeo se conserva.

Cárcamos de Bombeo: La planta dispondrá de dos cárcamos cilindricos verticales

geométricamente iguales, de diámetro interior 16 m, con elevaciones de plantilla en las

celdas de bombeo y losa tapa de 2,198.000 y 2,228.000 msnm respectivamente, que

alojarán 10 equipos de bombeo cada uno, con capacidad individual de 2 m3/s, para un

total instalado de 20 m3/s.

Con objeto de proteger los equipos principales de bombeo de agua residual contra efecto

de erosión - abrasión, la zona influente a cada cárcamo dispondrá de trampa de sólidos,

particularmente arena. El desalojo de sólidos capturados, se efectuará mediante dos

equipos de bombeo para manejo de agua - arena, equipada con agitador de sólidos

decantados, accionamiento mediante motor eléctrico sumergible en agua residual.

Aguas abajo de la trampa de sólidos, se dispondrá de guías verticales en el muro

distribuidor para instalación temporal de obturadores tipo aguja, que permitirán el

mantenimiento preventivo y/o correctivo de cualquiera de los elementos electromecánicos

con que contarán los cárcamos, aún cuando el otro cárcamo se encuentre en operación.

Canal de Descarga Perimetral: La entrega de los equipos de bombeo, se realiza hacia el

denominado Canal de Descarga Perimetral, éste elemento es un conducto cerrado que


ni

J ^ g J INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

funciona a presión, y recibe los caudales bombeados dirigiéndolos hacia la estructura de

descarga y control localizada al inicio de los Ductos de Descarga.

La sección transversal de este conducto es de 4.60 m x 2.28 m, la elevación de su

plantilla es la 2,225.420 msnm, y tiene un desarrollo de 61.41 m por su eje. En cada uno

de sus extremos cuenta con una chimenea que servirá como ventilación y como sitio de

ingreso para la realización del mantenimiento preventivo y/o correctivo que requiera a

futuro, las chimeneas son de 1.20 x 1.20 m, y altura de 6.19 m, con elevación 2,234.190

msnm en su parte superior. Como tapa de estas chimeneas, se dispone de rejillas

estructurales que permiten la ventilación del canal, así como el ingreso de personal y

equipo al interior del mismo. La plantilla del canal perimetral, no tiene pendiente pero

cuenta con una inclinación hacia el muro exterior, con el fin de disminuir el depósito de

sedimentos en su fondo.

Conductos de Descarga: La interconexión del Canal de Descarga Perimetral a la Laguna

de Regulación, se realizará mediante cuatro líneas servicio en paralelo por cada cárcamo

de bombeo, montaje superficial, tamaño 1,520 mm (60") de diámetro, construcción acero

al carbón, para gasto de diseño por tubería de descarga de 5 m3/s.

La elevación de plantilla de los conductos de descarga en su inicio dentro del canal

perimetral es 2,225.420 msnm, en tanto que en el otro extremo dentro de la Laguna Casa

Colorada, la elevación de plantilla de las tuberías es 2,227.100 msnm. Las tuberías se

encuentran debidamente atracadas y forman geometría tipo sifón, que permite pasar por

encima del bordo perimetral de la Laguna de Regulación Casa Colorada, sin ser tocado.

Estructura de Protección en Laguna de Regulación: En el interior de la Laguna de

Regulación Casa Colorada, se cuenta con una estructura de protección que disminuirá los

efectos de socavación en el fondo de la laguna y el talud de su bordo perimetral, una vez

que se descarguen los caudales bombeados por la planta.

Las estructuras antes mencionadas son las de más relevancia de esta complicada obra

hidráulica, cabe señalar que existirán obras complementarias de edificación; como son

oficinas generales, cuartos de control de maquinas, edificio que alojaran los equipos de

generación eléctrica en caso de emergencia, también se suma la estructura de tanques

de almacenamiento de combustible, etc.



La planta de bombeo Casa Colorada Profunda estaba programada estar lista a finales del

año 2010, sin embargo la complejidad que presento el proyecto a ejecutar sobre un suelo

arcilloso, y la falta de experiencia de la constructora a ejecutar el mismo, ha retrasado la

obra en gran magnitud a tal instancia que en julio de 2011 no está lista para funcionar en

caso de emergencia.

Los atrasos se debieron en gran parte a una defectuosa ejecución del procedimiento

constructivo de los cárcamos de bombeo, (lumbrera flotada), por eso se reitera la

importancia en la ingeniería mexicana de contar con los conocimientos necesarios de

métodos constructivos en suelos cohesivos, para poder llevar a cabo con éxito la

construcción de Lumbreras y Cárcamos de Bombeo.

2.5.3 PLANTA DE BOMBEO LA CALDERA.

Otra de las obras importantes del programa de Sustentabilidad Hidráulica de la Cuenca

del Valle de México, es la Planta de Bombeo Profunda La Caldera ubicada en el municipio

de Ixtapaluca (ver imagen 2.16), que inicio su construcción a finales del año 2009 y en el

año 2010 entra en funcionamiento.

La operación de esta planta, disminuye el riesgo de inundaciones en beneficio de más de

un millón 100 mil habitantes de los municipios de Chalco, Valle de Chalco, Solidaridad e

Ixtapaluca, ubicados al Oriente del Valle de México.

La planta cuenta con una capacidad de bombeo de 40m3/seg., permitiendo desalojar las

aportaciones de agua de la parte alta de la cuenca de rio de la compañía, así como las

captaciones de los municipios mexiquenses antes mencionados.



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Colector Mariel 0 s 1.07 m Qdaefio*2.S«mVí

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Imagen 2.16. "Ubicación Planta de Bombeo la Caldera". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Dic-2009)

La Planta de Bombeo La Caldera es la más grande y la de mayor potencia que se tiene

actualmente en el Valle de México. Dicha planta está integrada por una lumbrera de

rejillas, que corresponde a la lumbrera 4 del Túnel Río de La Compañía, y dos cárcamos

de bombeo de 20 m3/s cada uno (ver imagen 2.17), para una capacidad total de 40

nr7seg, lo cual permite elevar el agua en poco más de 30 metros. Su diámetro terminado

es de 19m y una profundidad de 33.65m.


j f 1 ^ 3 H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Imagen 2.17. "Ubicación Planta de Bombeo la Caldera". Fuente: Elaboración propia (julio-2010)

La Caldera cuenta, con galerías perimetrales a los cárcamos que permiten el desalojo del

caudal de agua y lo dirige hacia la estructura de descarga que a su vez devuelve el mismo

al Rio de la Compañía, además forman parte de la obra los edificios de cuartos de control

de máquina, de generación propia y una grúa torre ubicada a un costado de los cárcamos.

2.5.4 PLANTA DE BOMBEO PROFUNDA EL CARACOL.

La Planta de Bombeo El Caracol, al igual que Planta de bombeo Casa Colorada Profunda

y la Planta de bombeo La Caldera son de vital importancia para reforzar la capacidad de

desalojo del sistema de drenaje de la Ciudad de México, con lo cual se busca evitar

inundaciones en algunas partes del Distrito Federal.

Será construida en la zona federal del lago de Texcoco (ver imagen 2.18) y bombeará 40

metros cúbicos por segundo. Tomará el agua del Túnel Emisor Oriente para enviarla al

Gran Canal en la zona donde éste tiene pendiente hacia el estado de Hidalgo.


f ^ ^ ^ INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Imagen 2.18. " U b i c a c i ó n Planta d e B o m b e o El Ca raco l " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Dic-2009)

La edificación de la planta de bombeo El Caracol, tendrá un valor aproximado de 870

millones de pesos, y contara con dos cárcamos de bombeo gemelos con un diámetro

interior de 20m, una profundidad de 54.30m y con un gasto de 20rrv7seg. La estructura de

rejillas tendrá una profundidad de 48.90m y un diámetro de 16m, además contara con dos

pares de compuertas para mantenimiento de las rejillas que serán de acero inoxidable.

Esta planta contara con dos túneles de interconexión entre Lumbrera de Rejillas y

Cárcamos de Bombeo 1 y 2, los cuales se construirán mediante el método convencional y

para ello se realizara un mejoramiento de suelo por el método de Jet Grauting.

Una característica de esta planta será que sus cárcamos serán construidos por el método

de Muro Milán y tecnología francesa que permitirán utilizar los cárcamos sin muro de

acompañamiento.


r ^ y i INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

La Planta de Bombeo Profunda el Caracol inicio su construcción en este año y se tiene

programado entre en funcionamiento en el 2012.

CONCLUSIONES: Estas obras que forman parte del programa para la Sustentabilidad

Hidráulica de la Cuenca del Valle de México, serán una aportación importante al sistema

de drenaje de la Zona Metropolitana del Valle de México y ayudaran a reducir los riesgos

de inundaciones, pero cabe señalar que no son soluciones definitivas ya que mientras

siga creciendo la mancha urbana en el Valle de México, la demanda de agua se

incrementara y por consecuencia la sobreexplotación de los pozos acuíferos que a su vez

arrastra los hundimientos regionales y los caudales de aguas residuales se irán a la alza.

Es importante que la sociedad reduzca el consumo del agua a lo necesario para bajar los

factores que influyan en la amenaza de inundaciones, a si como evitar dañar las

estructuras del drenaje no tirando basura en las calles. También es importante que las

autoridades correspondientes no se olviden que el manteniendo de las estructuras a

largan su ciclo de vida.



CAPITULO 3

ANTECEDENTES.

3.1 Métodos constructivos de lumbreras del Drenaje Profundo de la Ciudad de

México.

El Sistema de Drenaje Profundo esta constituido por túneles de diferentes diámetros que

desalojan las aguas residuales y los altos volúmenes de precipitación pluvial que se

generan en el área urbana de la Ciudad de México. Estos túneles se construyeron a partir

de accesos verticales o lumbreras, que son grandes pozos circulares excavados desde la

superficie, estos pozos o lumbreras tienen la finalidad de facilitar los trabajos para

introducir el equipo de perforación como son las tuneladoras y desalojar a la superficie el

material excavado e introducir los elementos de ademado o retención, ventilación e

iluminación al interior del túnel, en función de las longitudes y profundidades de estos

túneles, y con el respaldo de estudios técnicos-económicos se diseñaron los accesos

verticales o lumbreras mediante los cuales fuera posible ejecutar todas las operaciones

necesarias para construir los túneles, o para efectuar las captaciones necesarias hacia el

drenaje profundo.

El diámetro y profundidad de las lumbreras está regido por el tipo de equipo de

excavación que se requiere para la perforación del túnel y por el nivel de arrastre

hidráulico del mismo. Los diámetros interiores habían sido entre 6 y 12m, sin embargo en

la construcción del Túnel Emisor Oriente que se lleva a cabo en la actualidad las 24

lumbreras estarán en el orden de 12 a 16m, y a lo largo de la historia del Drenaje

Profundo las lumbreras se han determinado a profundidades de 40m o menores para el

caso de los interceptores y hasta 200m para el emisor central.

En la actualidad las obras auxiliares más importantes del Drenaje Profundo, son las

plantas de bombeo, para las cuales se requiere de la construcción de lumbreras o

cárcamos y sus diámetros son mayores a los de los accesos a los túneles, han llegado a

ser de hasta 22m.

El procedimiento para construir una lumbrera depende fundamentalmente de la'

naturaleza del suelo que la aloje, pero también de los avances y recursos técnicos con los

que se cuente. Las lumbreras del sistema de drenaje profundo se han construido en roca,



suelos compactos y densos, y en suelos blandos. A partir de estos materiales existen dos

tipos de lumbreras: construidas en roca y construidas en suelos.

3.1.1 LUMBRERAS CONSTRUIDAS EN ROCA.

La roca, así como las tobas y conglomerados, se encuentran en la mayoría de las

lumbreras del Emisor Central, el cual se desarrolla desde la zona sur-poniente del área

urbana y termina en el río el Salto de Tula, Hidalgo.12

La excavación de lumbreras en roca de acuerdo con el método empleado, se divide en

dos tipos:

1. Lumbreras excavadas en tobas sin el uso de explosivos.

2. Lumbreras excavadas en rocas con el uso de explosivos.

Excavación de tobas sin el uso de explosivos: En los materiales que se pueden clasificar

como rocas "blandas" en los cuales las maquinas de excavación como trascavos, dragas

y brazos excavadores penetran, el procedimiento de construcción empleado se realiza de

acuerdo a la siguiente secuencia de actividades.

a).- "Previamente al inicio de la excavación del núcleo de la lumbrera, se cuela un brocal

hasta 1.5 m de profundidad.

b).- Excavación del núcleo de la lumbrera, mediante pistola neumática, rezagando el

material con el empleo de una grúa

c).- Excavación con máquina hasta cierta profundidad (30 m). En este trabajo se emplean

retroexcavadoras, brazos excavadores o traxcavo de descarga lateral. A partir de esta

profundidad, se instala la torre para el manteo (elevación) del material en la lumbrera,

incluyendo las tovas, las guías de cables para el bote de manteo, el malacate fijo y el

sistema de descarga de los botes a los camiones que llegan hasta la propia torre. "13

MEXICO DISTRITO FEDERAL. DIRECCIÓN GENERAL DE CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN HIDRÁULICA /SECRETARIA GENERAL DE OBRAS/DDF (1991). ANÁLISIS Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL SISTEMA DE DREANJE PROFUNDO DE LA CIUDAD DE MEXICO. 13 DEPARTAMENTO DEL DISTRITO FEDERAL. MEMORIA DE LAS OBRAS DEL SISTEMA DE DRENAJE PROFUNDO DEL DISTRITO FEDERAL,, MEXICO 1975

45 PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL DRENAJE PROFUNDO DE LA CD. DE MÉXICO.

I f ^ ^ H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

d).- "Ademado de las paredes de la lumbrera, mediante anillos o marcos metálicos

circulares con retaque de madera, o bien concreto lanzado en 15 cm de espesor.

e).-Una vez que las lumbreras avanzan en la excavación, es necesario por lo general

instalar equipos de bombeo y traspaleos verticales para mantener la excavación en

seco".14

f).- Al llegar al nivel de proyecto de procede de manera inmediata a la construcción de la

losa de fondo y el revestimiento definitivo de la, lumbrera.

Excavación de rocas con el uso de explosivos: Para la construcción de una lumbrera en

roca con uso de explosivos, también se tiene una secuencia que es importante seguir

como patrón:

Previo al inicio de la excavación del núcleo de la lumbrera se excavan y cuelan brocales

de concreto de 1.20 m de profundidad en promedio, a continuación se efectúa la

barrenación del fondo de la lumbrera con avances entre 0.80 y 3.00 m, previo a la

voladura en el fondo, sale el personal y se saca el equipo de excavación y rezaga a la

superficie, una vez efectuada la voladura, se procede a colocar el ademe de la lumbrera a

base marcos metálicos o concreto lanzado. El equipo de rezaga que se emplea

generalmente es del mismo tipo del empleado en las lumbreras excavadas en tobas.14

En algunas lumbreras ha sido necesario efectuar tratamientos de inyección para

estabilizar el terreno o impermeabilizarlo y poder excavar.

El ademe del concreto lanzado en algunas zonas se ha tenido que reforzar con malla

electroforjada. En la mayoría de las lumbreras construidas por estos métodos llegando la

excavación a la profundidad de la clave del túnel, se arma un marco de acero que sirve

para apoyar las instalaciones del manteo.

A continuación se muestra la secuencia gráfica de los dos métodos descritos,

considerando que su ejecución se asemeja (ver imágenes 3.19, 3.20, 3.21 y 3.22).

DEPARTAMENTO DEL DISTRITO FEDERAL, MEMORIA DE LAS OBRAS DEL SISTEMA DE DRENAJE P'ROFUNDO DEL DISTRITO FEDERAL,, MEXICO 1975

46


ITPC INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

COMPRESOR

EXCAVACIÓN EN ROCA

Imagen 3.19. "Barrenación de Lumbrera". Fuente: Ingeniería Hidráulica en México (septiembre-diciembre de 1991).

BOTE DE REZAGA

Imagen 3.20. "Rezagado con torre y malacate". Fuente: Ingeniería Hidráulica en México (septiembre-diciembre de 1991).



WHZADOMi DE CONCRETO

TUBO DC 2 i "

BROCAL

MARCOS DE * ADEME

X

. MAGUERA DE 2 i " j ,

-CONCRETO LANZADO.

Imagen 3.21. "Ademe con concreto lanzado". Fuente: Ingeniería Hidráulica en México (septiembre-diciembre de 1991).

Imagen 3.22. "Revestimiento definit ivo". Fuente: Ingeniería Hidráulica en México (septiembre-diciembre de 1991).



3.1.2 LUMBRERAS CONSTRUIDAS EN SUELO.

Las lumbreras más difíciles en cuanto a su construcción se presentan en los suelos,

principalmente en los depósitos lacustres que se encuentran en el Valle de México. Las

lumbreras construidas en suelos se dividen en dos clases: las de los suelos blandos y las

de los suelos de consistencia blanda a firme, típicos de la zona de transición.

Los suelos de transición están formados por una sucesión de estratos areno-limosos,

arcillo-limosos, arenas y gravas localizados entre la zona de suelos compactos propios de

lomeríos y la denominada zona de lago, formada por arcillas de consistencia blanda y

muy compresible. ,15

En la (figura 3.23) se representa la zonificación de la Ciudad de México, donde puede

apreciarse la configuración de cada zona, así como la subdivisión de la zona de

transición.

En la zona de transición alta los suelos por lo general son de consistencia firme, la falla

de fondo es de menor preocupación y las expansiones son mínimas o despreciables, sin

embargo no es de menospreciar contar con un adecuado y seguro método de

construcción de lumbreras como los que se describirán a continuación:

15 DEPARTAMENTO DEL DISTRITO FEDERAL, MEMORIA DE LAS OBRAS DEL SISTEMA DE DRENAJE PROFUNDO DEL DISTRITO FEDERAL,, MEXICO 1975


ü m %*•' INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

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Imagen 3.23. " Zon i f i cac i ón geo tecn ica de la C i u d a d de M é x i c o " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre de 2009).



Técnica lumbrera de anillos prefabricados: Esta técnica se basa en la construcción de

lumbreras, en una forma similar a la construcción de túneles, donde primero se construye

el revestimiento primario o provisional y posteriormente el definitivo. La secuencia de las

principales etapas de construcción de una lumbrera por este método se describe a

continuación.

1 ).-Se inicia con la excavación de la trinchera y núcleo, colocando el ademe permanente

de marcos de vigas y cubierto con concreto lanzado al suelo excavado, hasta que la

estructura del revestimiento primario de la lumbrera queda confinada perimetralmente en

contacto con el suelo que es cuando se elimina el riesgo de falla de suelo a consecuencia

de la excavación, (ver imágenes 3.24,. 3.25 y 3.26).

BROCAL BROCAL INTERIOR

BROCAL EKTOBP»

1 ' t 4 >

/ • F Z Z w zzzzz.

A).- CONSTRUClON DE BROCALES

Imagen 3.24. "Etapa 1 " . Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).



B ) . - EXCAVACIÓN ANULAR

C ) . - EXCAVACIÓN DE NOCLEO

Imagen 3.25 y 3.26. "E tapa 2 " . Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).



2).- Termina la excavación del núcleo y utilizando grúas de gran capacidad (250 a 300

Ton) se procede a la instalación del primer anillo sobre el nivel máximo de excavación, el

cual incluye el acoplamiento de las guías y las preparaciones necesarias para la

instalación de estructuras metálicas que servirán como guía en la instalación de anillos

subsecuentes (ver imagen 3.27).

D) . - COLOCACIÓN DE ANILLO DE ACERO CON ARMADURA (PRIMER ANILLO)

Imagen 3.27. "E tapa 3 " . Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).

3).- A continuación se procede con el colado parcial de la losa de fondo, mediante la

instalación de varias líneas de tubería tremie, colocadas y distribuidas estratégicamente

en toda el área de la lumbrera por colar, para propiciar una distribución uniforme del

concreto y lograr sellar perfectamente el primer anillo en su parte inferior en el contacto

con el fondo (ver imagen 3.28).


f g g H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

F- . - COLADO DE LOSA DE FONDO

Imagen 3.28. "Etapa 4". Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).

4).- La construcción de anillos de concreto reforzado se lleva a cabo en el lugar de la

obra, cada anillo está debidamente reforzado con secciones metálicas en su interior y

rigidizado correctamente para evitar su deformación durante las maniobras de colocación

(ver imágenes 3.29, 3.30, 3.31 y 3.32).


ÍT T C INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

I M 8 E «Ufe VERTICAL

E ) . - ANILLO DE CONCRETO REFORZADO

F ) . - ALINEACIÓN Y GUÍA DE LOS ANILLOS SUPERIORES

H ) . - COLOCACIÓN DE ANILLOS SUBSECUENTES



I ) . - MONTAJE DE ULTIMO ANILLO

Imágenes 3.29, 3.30, 3.31 y 3.32. "Etapa 4" . Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).

5).- A continuación se procede con el relleno anular entre el revestimiento primario y las

paredes de la excavación, mediante la colocación de relleno fluido, (ver figura 33).

6).- Por último se procede al desalojo del lodo bentonitico del interior de la lumbrera para

proceder a la colocación de acero de refuerzo en la losa de fondo y de los muros de la

lumbrera, y revestir definitivamente la lumbrera (ver figuras 34 y 35).


ETC INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

J ) . - CONFINAMIENTO ANULAR CON MORTERO

Imágenes 3.33. "E tapa 5 " . Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).

K } . - RETIRO DE LODO

BENTONITICO

L ) . - ARMADO Y COLADO DEL REVESTIMIENTO DEFINITIVO

Imágenes 3.34.y 35 "E tapa 6 " . Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).



Técnica de sistema con proyección de concreto: Otro método que se puede utilizar en la

construcción de una lumbrera en la zona de transición alta es el sistema de proyección de

concreto, método confiable y efectivo que incluso se utilizo en la construcción de la

lumbrera 15 de Túnel emisor Oriente.

Este método inicia con la construcción de una plataforma de trabajo o bien el

mejoramiento del área aledaña a la ubicación de la lumbrera, habiendo realizado las

preliminares necesarias se procede a iniciar con la ejecución del proyecto. En este

método se inicia con la excavación del núcleo con la ayuda de una excavadora 325 hasta

una profundidad máxima de 4.0 m. en este nivel se inicia a colocar los marcos de viga

metálicas que ayudaran a soportar los empujes del suelo.

Una vez colocado el primer nivel de marcos se procede a efectuar el lanzado de concreto

que tiene la función de sostenimiento primario. Una vez terminada esta primera etapa de

excavación del núcleo, se procede a realizar la excavación del siguiente nivel y a su vez la

colocación de los marcos metálicos y el concreto lanzado para este etapa. Conforme

avanza la excavación se pude excavar con la ayuda de una draga equipada con almeja o

bien se puede introducir a la excavación una excavadora 315 que facilite su trabajo en el

interior y la rezaga producida puede extraerse con una grúa y un bote de rezaga.

La secuencia excavación del núcleo, instalación de marco metálico y colocación de

concreto lanzado se repite las veces necesarias hasta alcanzar el nivel máximo de

excavación.

Una vez alcanzado el nivel máximo de excavación las tareas continúan con la

construcción de la losa de fondo, para lo cual el piso se debe afinar y nivelar de manera

precisa y posteriormente se coloca una plantilla de concreto simple, el concreto se puede

hacer descender a través de una bacha.

Se hace descender el acero de refuerzo previamente habilitado con la asistencia de grúas

existentes, la parrilla inferior debe ser colocada sobre silletas para evitar su

contaminación, antes de proceder al colado de la losa se debe dejar las varillas para el

desplante del revestimiento definitivo.

El concreto se hace descender a través de líneas de tubería tremie y con la ayuda de una

bomba estacionaria de alto alcance. Al terminar el colado de la losa de fondo se continúa



con los trabajos de revestimiento definitivo; para lo cual se construye una plataforma de

trabajo la cual cubre toda el área de la lumbrera que permite situar todas la cuadrillas

necesarias (ver imagen 3.33).

YOÜO SUPEÍKW YUSO SUPCBOl

I m a g e n 3.33 "P la ta fo rma d e t r aba jo " . Fuente: http://es.scribd.com/doc/47928204/P-C-LOSA-PORTALES-Y-REVESTIMIENTO-DEFINITIVO-LUMBRERA-15 (Obtenida Noviembre de 2011).


http://es.scribd.com/doc/47928204/P-C-LOSA-PORTALES-Y-REVESTIMIENTO-DEFINITIVO-LUMBRERA-15

J'^,^¡u INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Una vez instalada la plataforma de trabajo se procede a la colocación del acero de

refuerzo vertical y horizontal, la colocación del acero vertical en ocasiones por ser de

diámetros mayores al N°8 es unido a través de bulbos de soldadura.

Habiendo finalizado la etapa del acero de refuerzo se debe realizar entonces la colocación

del concreto hidráulico para lo cual se utiliza el método de cimbra deslizante (ver imagen

3.34).

REVESIIMIEUTO DEFINniVO-MNC»ETO «ETDBZAOD

—BAHFA OE APOYO

—G*TO HIQfWJjLfCQ CATO HirjRAlULICrj-

SAflRA OE APOYO-

>mmm

Imagen 3.34 " C i m b r a des l i zan te " . Fuente: http://es.scribd.com/doc/47928204/P-C-LOSA-PORTALES-Y-REVESTIMIENTO-DEFINITIVO-LUMBRERA-15 (Obtenida Noviembre de 2011).

Cuando la cimbra este adecuadamente plomeada y nivelada se inicia la colocación del

concreto lo cual se realiza con bomba impulsora a través de tubería tremie. La colocación

del concreto debe ser de manera ininterrumpida para evitar juntas frías. Una vez lleno el


http://es.scribd.com/doc/47928204/P-C-LOSA-PORTALES-Y-REVESTIMIENTO-DEFINITIVO-LUMBRERA-15


molde a los 1.20 m se procede al deslizamiento de la cimbra que no parara hasta llegar al

nivel de proyecto. Y se da por terminada la construcción de la lumbrera.

En los suelos localizados en la zona de transición baja en los que existen estratos

arcillosos blandos de espesores considerables, se utiliza el procedimiento de muros

colados en sitio, de las cuales destacan los que se describirán a continuación.

Muros colados con la Técnica Solum. 1).- Se inicia con la excavación de la zanja anular

que alojará el revestimiento de la lumbrera. Esta excavación se efectúa mediante

perforaciones de 60 cm de diámetro en cada uno de los seis sectores en que se divide el

perímetro anular.

Entre una perforación y otra permanecen franjas de suelo que son retiradas mediante

almeja guiada. La estabilización de la zanja se logra con lodo bentonitico.

2).- Alcanzado el nivel de desplante de los muros, se coloca el armado de refuerzo del

muro en cada sector y se procede al colado continuo mediante el descenso del concreto

hasta el fondo, a través de un tubo tremie, cuya punta debe permanecer siempre

embebida en el concreto para evitar su contaminación. Puesto que la densidad del

concreto es mayor que la del lodo, éste es desplazado a la superficie.

3).- Una vez colados los muros, se procede a excavar el núcleo hasta la profundidad de

proyecto. A partir de cierto nivel, de ser necesario, se deposita agua o lodo bentonitico,

para evitar expansiones y una eventual falla de fondo.

Cuando se ha llegado al nivel de proyecto de la excavación, se cuela un tapón o losa de

concreto simple, sobre la que se coloca el acero de refuerzo de la losa estructural,

anclada perfectamente al revestimiento de la lumbrera.

4).-El acero de refuerzo del revestimiento definitivo debe ser sujetado al muro colado en

sitio con la ayuda de anclas colocadas con resina epoxica, una vez terminada la

colocación del acero de refuerzo, se procede a la colocación de concreto hidráulico con la

ayuda de cimbra deslizante o cimbra común. La loza tapa de la lumbrera puede ser fija o

bien construida a base de tabletas de concreto reforzado (ver imágenes 3.35, 3.36 y

3.37).


frágil INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Una variante de éste método es la llamada técnica "Soletanche" que se diferencia de la

técnica "Solum" en el método de la perforación del anillo perimetral en el que se alojara el

muro, y en la solución de la junta de colado de cada sector (ver imágenes 3.38, 3.39 y

3.40).

En ocasiones debido a la proximidad de la zona de transición baja a la zona de lago se ha

tenido que recurrir a procedimientos constructivos propios de los suelos blandos, tal es el

caso de los métodos de lumbrera flotada y muro Milán que serán analizados

detalladamente en el capítulo 4.

EXCAVACIÓN CON ALMEJA GUIADA

a) PERFORACIONES EN EL SECTOR DE LA ZANJA ANULAR

Imagen 3.35 "Técnica Solum, etapa 1 " . Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).


ÍTTC INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

SUMINISTRO DE AGUA

1 s ai Siin l l l lM

Si it mili iílül.

f*}

E N O C L E O E

b) EXCAVACIÓN DE NÚCLEO

Imagen 3.36 "Técnica Solum, etapa 2". Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).

REVESTIMIENTO

c) COLADO DE LA LOSA DE FONDO

Imagen 3.37 "Técnica Solum, etapa 3". Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).



PERFORADORA ROTATORIA CON CIRCULACIÓN INVERSA,

MONTADA EN VIA

ZOMA DE REVESTIMIENTO

o) PERFORACIÓN DE ZANJA ANULAR

Imagen 3.38 "Técnica Soletanche, etapa 1 " . Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).

PERFORADORA ROTATORIA i CON CIRCULACIÓN INVERSA,

MONTADA EN VIA

b) EXCAVACIÓN DEL NOCLEO

Imagen 3.39 "Técnica Soletanche, etapa 2". Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).



SECTOR ANULAR POR EXCAVAR

DE CI0N

PERFORACIÓN DE MAYOR DIÁMETRO QUE EL

REVESTIMIENTO

EXCAVACIÓN

SECTORES ANULARES YA EXCAVADOS ESTABILIZADOS

CON BENTQNltA

PRIMER SECTOR ANULAR YA COLADO

ARMADO EN UN LADO (SOLO POR

TEMPERATURA)

COLADO

REVESTIMIENTO FINAL DE LA LUMBRERA PARRILLA

DE ARMADO

PERFORACIÓN EN EL CONCRETO

PARA INYECCIÓN

JUNTA DE COLADO

Imagen 3.40 "Técnica Soletanche, detalles". Fuente: Elaboración propia (Octubre de 2011).


J f c g J H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

3.1.3 AVANCE TECNOLÓGICO.

En la construcción de lumbreras en el sistema de Drenaje profundo del Valle de México,

se han empleado diversos procedimientos constructivos, de los cuales se tiene

contemplado la excavación de muros diafragma, los cuales se han usado incluso en la

construcción del Sistema de Transporte Colectivo (METRO) de la Ciudad de México.16

Los equipos que se habían utilizado en el país en la construcción de estas obras solo

pueden ser usados en suelos blandos, principalmente en arcilla, a si que cuando se tiene

que excavar en estratigrafías que contienen suelos de mayor resistencia, los equipos ya

no pueden ser empleados.

Desde hace aproximadamente tres décadas, se inicio en Europa y Asia la utilización de

las hidrofresas en la excavación de muros diafragma. Estos equipos tienen la peculiaridad

de poder atacar suelos de resistencia elevada e inclusive en estratos de roca, .lo cual

pueden realizar inclusive a profundidades considerables.16

En nuestro país las hidrofresas están siendo utilizadas por primera vez en la construcción

de algunas lumbreras del Túnel Emisor Oriente, esto requerido a las grandes

profundidades a las que deben ser construidas las lumbreras y la existencia de suelos

duros y eventualmente rocosos.

La primera hidrofresa fue desarrollada en Japón a principios de los años 80, su forma

conceptual, que es la de excavar de manera continua, marco un salto importante en la

construcción de muros.

A partir de esta fecha, empresas europeas desarrollaron sus propias hidrofresas y en

pocos años estas han evolucionado vertiginosamente, de tal suerte que en la actualidad

estas maquinas poseen la más alta tecnología, beneficiando por lo tanto a grandes obras

de ingeniería civil que cada día se proyectan en sitios más difíciles.

PANIAGUA CALDERRON, CLEMENTE (DIC-2009) "PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE LA LUMBRERA N°6 DEL INTERCEPTOR RIO DE LOS REMEDIOS EN EL SISTEMA DE DRENAJE PROFUNDO DE LA CD. DE MÉXICO, POR EL MÉTODO DE LUMBRERAS FLOTADAS"



3.1.4 LUMBRERAS CONSTRUIDAS CON EQUIPO DE EXCAVACIÓN

"HIDROFRESA".

a).- Toda obra de este tipo requiere de la construcción de un brocal, para tener la posición

exacta tanto de cada uno de los paneles, como para el posicionamiento de la hidrofresa

(ver imagen 3.41)

Imagen 3.41 "Brocal guía para la excavación con hidrofresa". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

b).- Durante la construcción del brocal se tiene que realizar la modulación de los tableros

en que es dividido el muro diafragma de acuerdo a las dimensiones del equipo de

excavación, en el caso de la lumbrera N°19 del Túnel Emisor Oriente la modulación se ve

en la (ver imagen 3.42).



Modulación: zGTafoleros de 2.80 m x 1.20 m

Imagen 3.42 "P lan ta geomét r i ca de la l umbre ra 19 de l T E O " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

c).- La excavación de los paneles se realiza de manera alternada; primero se excavan los

paneles primarios y posteriormente los paneles secundarios. Simultáneamente a la

excavación, se inicia con la colocación de lodo bentonitico para sustituir el suelo extraído.

Durante esta etapa de realiza la sustitución de lodo cuantas veces sea necesario para

evitar pierda sus propiedades que impidan cumplir con su función de estabilizar el suelo

(ver imagen 3.43).

El lodo extraído es enviado a una plata desarenadora donde los sólidos son separados

mediante cribas y ciclones y el lodo residual se almacena para ser reciclado cuantas

veces se considere adecuado (ver imagen 3.44).


I T C INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Imagen 3.43 " E x c a v a c i ó n de Mu ro M i l á n " . Fuente: Moya Soperanes Gumaro (Octubre-2009).

Imagen 3.44 " S i s t e m a de desa renado" . Fuente: Moya Soperanes Gumaro (Octubre-2009).


69


d).- Al llegar la excavación a la profundidad de proyecto, el lodo bentonitico es remplazado

en su totalidad por uno nuevo, cuyas propiedades de densidad y viscosidad cumplan con

las especificaciones de proyecto (ver imagen 3.45).

Imagen 3.45 " T a n q u e de r ecuperac ión e h id ra tac ión de l odo b e n t o n i t i c o " . Fuente: Moya Soperanes Gumaro (Octubre-2009).

La sustitución de lodo se realiza con la misma hidrofresa, bajándola lentamente al fondo

de la trinchera a la cual se le sujeta la bomba de extracción funcionando, al mismo tiempo

se va colocando el lodo nuevo. Al llegar la hidrofresa al fondo el bombeo se suspende y

se extrae el equipo.

e).- Las actividades siguientes son la colocación de acero y el concreto hidráulico, el

acero se coloca con la ayuda de grúa y sujetadores de acero, los paneles son divididos en

varias secciones de acuerdo a la capacidad de altura de la grúa y las uniones se realizan

a través de soldadura hasta alcanzar la longitud necesaria (ver imagen 3.46).

La colocación del concreto se realiza con tubería tremie y tolvas, las vuales son sujetas

con trampas metalizas y apoyadas sobre el brocal guía (ver imagen 3.47).



Imagen 3.46. " C o l o c a c i ó n de parr i l la de ace ro de r e fue rzo " . Fuente: Moya Soperanes Gumaro (Octubre-2009).

Imagen 3.47. " C o l o c a c i ó n de conc re to h i d r á u l i c o " . Fuente: Moya Soperanes Gumaro (Octubre-2009).


l ^ p ^ U INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Una vez listo todo el muro diafragma perimetral, se procede a la excavación de núcleo

para lo cual se que los equipos estén en buenas condiciones y se cuente con una flotilla

de camiones para el retiro de la rezaga, lista la excavación se procede al armado y colado

de la losa de fondo.

El revestimiento definitivo se realiza con cimbra deslizante manipulado por un sistema de

gatos hidráulico, la colocación de concretó se realiza con tubería tremie y puede ser auto

nivelante para garantizar una uniformidad del muro.

El objetivo de este trabajo es presentar la ejecución de los procedimientos de

construcción utilizados en los suelos cohesivos, por lo que los métodos de lumbreras

flotadas y muro Milán se analizaran detalladamente en el capítulo 4.

Cabe señalar que para que resulte un éxito una obra de estas características es necesario

contar con un proyecto bien definido desde el inicio de su ejecución, en el cual la

instrumentación siempre será de gran importancia para detectar el comportamiento del

suelo. Una actividad más a agregar es la seguridad del personal que debe ser estricta

para tener una construcción sin accidentes lamentables.


f ^ y j INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

3.2 Técnicas complementarias aplicables a las lumbreras construidas en suelos

blandos.

De acuerdo al tipo de suelo donde se encuentre planeado construir una lumbrera para un

túnel del Drenaje Profundo de la Ciudad de México, se determina el mejor método de

construcción y puede ser cualquiera de los antes descritos, sin embargo siempre es

acompañado de distintas técnicas complementarias para facilitar su ejecución, en este

tema se describirán las técnicas complementarias más cotidianas a usar en la

construcción de una lumbrera.

3.2.1 MEJORA DE SUELOS EN INTERCONEXCIÓN CON LA TÉCNICA DE JET

GROUTING.

En los diferentes procedimientos descritos anteriormente, los preparativos para la

conexión posteriores de las lumbreras en las entradas y salidas de los túneles se

convertían en un problema serio, por ejemplo, en la técnica de muros colados en el lugar

se tenía la colocación de un refuerzo local de fibra de vidrio que pudiera ser roto

fácilmente, en la técnica de anillos prefabricados se tenía una preparación con mortero o

cable de nylon, afectando la rigidez de los anillos, en la técnica de lumbrera flotada se

preparaba con un colado de mortero, condición que generaba una Inestabilidad rotacional

de la lumbrera.

En las construcciones recientes de lumbreras flotadas en el Interceptor Río de los

Remedios, no fue necesario predisponer preparativo alguno, una vez concluida la

lumbrera, el muro definitivo fue demolido para la conexión de los túneles, previo con la

construcción de los mejoramientos en entradas y salidas del escudo a la lumbrera.

Actualmente para la entrada y salida del escudo en una lumbrera, se realiza un

mejoramiento por sustitución del suelo en la zona de conexión con un lodo fraguante o

mortero con resistencias a compresión de 5 a 10 kg/cm2 y de 15 a 20 kg/cm2 (ver imagen

3.48).

Para realizar este mejoramiento se puede utilizar la técnica del Jet Grouting, la unidad

elemental de un mejoramiento por esta técnica es la columna, que puede ser corta o

larga, inclinada o vertical, individual o traslapada, formando pantallas, bóvedas o macizos.



PfiOVECCW Ot MMFAJA P80?U*A

2 0 * CE MEJORAMIENTO te. sjao cm

toco FRAGUANTE;

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MEJORAMIENTO EN LA ENTRADA DEL ESCJOO

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MEJORAMIENTO DE SUELO CON LODO FRAGUANTE

J¡±22£¡62!

CORTE ELEVACIÓN ME»ORAMIE»iTQ EN LA ECT3A0 DEL ESCUDO

Imagen 3.48. " M e j o r a m i e n t o en sa l ida de t ú n e l " .

Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

Pero en todos los casos, la jet-columna se ejecuta de la misma manera, el procedimiento

de ejecución sigue el siguiente orden (ver imagen 3.48-A, 3.48-B y 3.48 C).

74



a).- Se realiza una perforación del orden de 4" de diámetro hasta la profundidad

proyectada.

b).- Terminada la actividad anterior se inicia el proceso de inyección de fluidos, que sale a

alta velocidad por aberturas laterales que giran y ascienden asociadas a la broca de

perforación en su lenta extracción. Los fluidos van disgregando el suelo y mezclándolo

con la lechada de cemento.

c).- Usualmente parte de la mezcla de lechada, agua y suelo, se derrama. Lo que permite

realizar un cierto control de calidad, asegurándose de que se van rellenando los huecos.

d).- Finalizada la extracción de la barra de perforación, se deja fraguar la columna.

Imágenes 3.48 a, b y c. " P r o c e d i m i e n t o j e t - c o l u m n a " . Fuente: http://www.laynegeo.com/jetgrouting_technical3.html

En el método de mejoramientos de suelos por Jet Grouting se pueden utilizar distintos

materiales y de acuerdo a esto hay tres variantes de Jet Grouting.


http://www.laynegeo.com/jetgrouting_technical3.html


1).- Sistema básico "fluido simple" que usa lechada para cortar el suelo además de formar

un material estructural.

2).- Doble fluido, que introduce agua o aire a alta presión.

3).- Sistema triple fluido, utiliza agua en el interior de un chorro de aire comprimido, para

el corte del suelo.

La lechada, además de agua y cemento, pude incluir bentonita en la mezcla. Este material

también se puede usar durante la perforación, cuando hay problemas de agarre de

varillaje a profundidades importantes, lechada sola si hay problemas de

desprendimientos, espuma en suelos abiertos, o sencillamente aire y agua de limpieza

3.2.2 ESTABILIZACIÓN DEL SUELO CIRCUNDANTE CON UNA PANTALLA

PERIMETRAL.

Un fenómeno que se ha presentado durante la construcción de algunas lumbreras, tanto

flotadas como de anillos, que representa alto riesgo para la estabilidad de las paredes del

suelo excavado, es la ocurrencia de fugas de lodo del ademe (lodo bentonitico) hacia el

suelo (a través de grietas que puedan existir), lo cual genera la reducción del tirante

dentro de la excavación y por consiguiente reduce el factor estabilizador; en situaciones

críticas las fugas son súbitas y pueden ser de volúmenes superiores a los volúmenes

almacenados para el proceso, lo que complica la reposición inmediata dentro de la

excavación. Para evitar esta problemática se implemento una pantalla perimetral de

protección, construida previamente al inicio de la excavación mediante lodo fraguarte o

mortero.

Esta técnica complementaria aplicable a cualquier procedimiento de lumbreras en suelos

blandos permite potencialmente:

a).- Ser un elemento de protección y estabilización de las paredes del suelo en toda la

profundidad de la excavación; mejorar el factor de seguridad global contra falla por

cortante de las paredes.


| f "_^_S_ j INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

b).- Limita los desprendimientos locales de las paredes que obstaculizan el descenso

estructuras flotantes o de anillos.

c).- Evita la pérdida de lodo durante el proceso constructivo de la lumbrera, reduciendo así

el riesgo de pérdida del soporte del suelo y en consecuencia del fallamiento de la propia

excavación.

d).- Controla la posibilidad de extracción en juntas abiertas

e).- Mejora eventualmente el factor de seguridad contra falla de fondo

f) Evita que la fricción negativa, se desarrolle a largo plazo directamente sobre la

estructura, aportando peso al conjunto de la lumbrera para reducir el factor de

emergimiento de la estructura a causa de la subpresión del agua del subsuelo en el fondo

de la lumbrera.

El procedimiento constructivo para la pantallas profundas se utilizó por primera vez en la

construcción de las lumbreras de planta de bombeo de CTM Aragón (DGCOH; 2003). La

aplicación de origen fue crear una pantalla flexible impermeable, que evitara las fugas del

lodo de ademe a través del estrato superior muy permeable (un relleno con escombro y

basura). La experiencia consistió en excavar un trinchera perimetral, ademada y rellenada

con un lodo fraguante de resistencia a la compresión de 5 a 10 kg/cm2, con peso

volumétrico de 1.5 ton/m3, excavada en tableros perimetrales de 2.50 x 0.60 m, a una

profundidad de 1.00 m por debajo del nivel máximo de excavación, no se registraron

pérdidas del lodo bentonitico y las lumbreras se construyeron con éxito, (ver imagen 3.49).

Derivado de la experiencia anterior, en la construcción del las lumbreras para el

Interceptor Río de los Remedios (obra de referencia para esta Tesis), se empleó esta

técnica de pantalla perimetral profunda, para garantizar la estabilidad de la excavación,

pero fundamentalmente para evitar las perdidas de lodo de ademe por el fisuramiento del

terreno.

En la aplicación de esta técnica para las lumbreras del IRR, se fueron adaptando sus

características en función de las propiedades del suelo y la profundidad de las lumbreras,

en la tabla 3 se presentan las pantallas profundas construidas en el IRR.


_T_^P_j INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Tabla 3.2. Características de las pantallas profundas en las lumbreras del IRR.

Lumbrera

L2

L3

L4

L5

L6

pmmm

Pantalla

profunda

Pantalla

profunda

interior

Pantalla

profunda

exterior

Pantalla

profunda

Pantalla

profunda

Pantalla

profunda

interior

Pantalla

profunda

exterior

0

medio

(m)

19.15

15.15

16.45

15.15

15.15

19.15

20.75

h(m)

28.70

29.75

29.75

27.61

28.73

36.00

36.00

Espesor

m

0.65

0.65

0.65

0.65

0.65

0.65

0.65

f e '

(kgfómr^

5a10

5a10

5a10

5a10

5a10

10a15

20 a 30

P&SO qc del

vol.J . suelo

(ton/m3) ; (kg/cm*)

1.3a1.5

1.3 a1.5

1.3a1.5

1.3a1.5

1.3a1.5

1.3a1.5

1.3a1.6

3<qc<10

4<qc<10

3<qc<9

4<qc<8

1<qc<3


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LUMBRERAS DE CTM-ARAGON

CORTE DE LUMBRERAS DE CTM-ARAGON LUMBRERA 0£ REJILLAS CÁRCAMO DE BOMBEO

Imagen 3.49. "P lan ta y co r t e d e Lumbre ras d e la P lan ta C T M " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).



Con base a los informes de la exploración geotécnica para cada uno de los sitios de

construcción de las lumbreras y con las experiencias de la diferentes lumbreras

construidas en los suelos blandos, el proyectista define que en las lumbreras 2, 3, 4 y 5 se

construirán pantallas profundas de lodo fraguante, con resistencia a compresión de 5 a 10

kg/cm2. En la lumbrera 6 derivado de la baja resistencia del suelo, las características de

las pantallas se modificaron, fue necesario construir dos pantallas adosadas profundas e

incrementar su resistencia, se utilizó morteros con resistencia a compresión de 10 a 15

kg/cm2 y de 20 a 30 kg/cm2 para la pantalla interior y exterior respectivamente.

Por otro lado de acuerdo al corte geológico (ver imagen 3.50), se aprecia que las

pantallas de las lumbreras 2, 3 y 6 se desplantan sobre el estrato permeable, la capa dura

uno, condición que incrementa el factor de seguridad ante deslizamiento por cortante del

fondo.



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V

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O a m r— O to

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Imagen 3.50. "Per f i l de l Túne l IRR". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).


81


3.2.3 ABATIMIENTO DE LA PRESIÓN DE PORO CON POZOS DE BOMBEO.

Las condiciones hidráulicas presentes en el estrato permeable (capa dura) que subyace a

la construcción de algunas lumbreras en suelos blandos, generan un condición de

inestabilidad, pueden ser afectada por el levantamiento del fondo por la supresión. Ver

diagrama (ver imágenes 3.51 y 3.52).

Ressstwcta tte punta ^{kg/cm3) 2$ $0 75 ÍO0

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Imagen 3.51. "Presión hidrostática en capa dura". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).



Serie Arcillosa Superior

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Imagen 3.52. "Mecanismo de falla de fondo por supresión". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

Para realizar la construcción de una lumbrera es necesario el abatimiento del nivel

freático por debajo del nivel de desplante para prevenir la erosión, fallas de taludes,

disminuir la presión sobre elementos de soporte y conseguir condiciones de trabajo en

seco. El agua del suelo debe manejarse por medio de un sistema de bombeo adecuado al

tamaño y profundidad de la excavación y el tipo de suelo.

Una bomba es un dispositivo mecánico relativamente sencillo, cuyo comportamiento debe

ser predecible y confiable. Muchas de las dificultades en los trabajos de abatimiento de

nivel freático pueden ser atribuidas a las bombas, ello se debe en general a usos

inadecuados, instalaciones inapropiadas, o a operación y mantenimiento equivocados.

Una bomba para realizar abatimiento de nivel freático, debe ser seleccionada con una

capacidad mayor a la del trabajo normal que va realizar, para abatimiento de nivel freático

en excavaciones se han desarrollado varios tipos de bomba, que se describen a

continuación.

Bombas sumergibles (tipo - becerro): Esta bomba ofrece ventajas para el manejo de

cárcamos y pozos poco profundos, con unidades de potencia desde una fracción hasta



100HP para corriente directa o trifásica. La mayoría de los modelos puede manejar

pequeños sólidos en suspensión, en el caso que estas cantidades sean significativas,

puede producir perdida de su capacidad y hasta daños en el equipo. Por esta razón es

necesario construir adecuadamente los cárcamos o pozos, como las unidades son

robustas es necesario pozos de gran diámetro.

Bombas de pozos - puntas (well point): Este tipo de bomba consta de una unidad

centrifuga, una unidad de vacío y una cámara con válvula flotante. La bomba de vacío

proporciona sellado continuo a la unidad, lo cual es esencial para el buen comportamiento

de un sistema de abatimiento tipo well point. Es indispensable que su carga de succión

positiva neta sea suficientemente baja para la aplicación que se requiere.

Bombas de tipo eyector.: Se utilizan particularmente en suelos finos, en los que se

requieren un bombeo de volúmenes reducidos de agua y donde la baja eficiencia de los

eyectores no es una desventaja. Por sus características desarrolla un alto vacío, si la

columna del filtro en el pozo se sella con bentonita, el vacío se trasmite al suelo,

acelerando el drenaje de los suelos finos inter-estratificados con capas más permeables,

aumentado la resistencia al corte del suelo.

El costo de los eyectores es significativamente menor que los pozos profundos, por lo que

pueden usarse económicamente en espaciamiento cerrados cuando las condiciones del

suelo son adecuadas. El principio del funcionamiento del eyector y las características de

la instalación de un pozo de bombeo se observa en la (ver imagen 3.53).


ITC INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Tuborfadc

JrTflEPaWflB

Tubería de OHHGSfufl

Níwl hkfrodinámfoo

Válvula

Coladera

PUNTA DE EYECTOR

Imagen 3.53. "Carac ter ís t i cas de la i ns ta lac ión de un pozo de b o m b e o " . Fuente: Guevara Anzules Manuel Arturo (2008-2009).

Las técnicas descritas son de vital importancia para la construcción de una lumbrera y los

túneles del Drenaje Profundo de la Ciudad de México, ya que ayudan a reducir una

posible falla del suelo sobre el cual es construida la lumbrera. También reduce cualquier

retraso en los trabajos por causa de actividades no previstas como podrían ser caídos,

presencia de agua, o falla de fondo.



CAPITULO 4

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS EN SUELOS LACUSTRES.

4.1 Los suelos lacustres de la Ciudad de México.

Todo el valle de México se caracteriza en general por la muy intensa actividad volcánica

que tuvo lugar en su pasado, del cual quedan algunos vestigios en forma de un gran

número de volcanes apagados, algunos escasos se encuentran activos actualmente y

materiales de origen volcánico abundantes. Los depósitos más finos que aparecen en el

subsuelo de la ciudad de México corresponden: según hoy se admite, al mismo origen

volcánico.17

Los distintos estudios que se han realizado hasta la fecha, al subsuelo del Valle de

México han permitido hacer una zonificación de la ciudad y dividirla en tres grandes

aéreas, soportándolas desde un punto de vista estratigrafía).

La primer área corresponde a la zona llamada de Lomas por ubicarse en las ultimas

estribaciones de la Sierra de las Cruces y se constituye por terrenos compactos, "areno-

limosos", con alto contenido de grava en su mayoría y en ocasiones con tobas pumiticas

bien cementadas. En general la zona de Lomas presenta buenas condiciones para la

cimentación de estructuras; la capacidad de carga de este tipo de suelo es alta y no hay

formaciones compresibles capaces de asentarse mucho.

Sin embargo dentro de esta área podemos encontrar zonas rellenas de material arenosos

suelto, lo cual, sin disminuir en mucho su peligrosidad, hace muy difícil su localización.

Cuando las cimentaciones quedan asentadas en estas zonas falsas se producen

asentamientos diferenciales fuertes lo cual sin duda alguna es fuente de problemas para

las construcciones.

Otro problema que se presenta dentro de la zona general de las Lomas, es la presencia

de depósitos eolíticos de arena fina y uniforme que fueron explotados como materiales de

construcción; estas formaciones son susceptibles de producir asentamientos diferenciales

JUAREZ BADILLO-RICO GONZALEZ."MECANICA DE SUELOS TOMO 2, TEORÍA Y APLICACIONES DE LA MECÁNICA DE SUELOS" EDITORIAL LIMUSA S.A DE C.V. 2004.



bruscos y erráticos y exigen estudios importantes para elegir apropiadamente el tipo de

cimentación y el método más eficaz de construcción.

Entre las serranías del poniente y el fondo del Lago de Texcoco se presenta una zona de

transición, en donde las condiciones del subsuelo desde el punto de vista estratigrafico

varían muchísimo de un punto a otro de la zona urbanizada. En general aparecen

depósitos superficiales arcillosos o limosos, orgánicos, cubriendo arcillas volcánicas muy

compresibles que se presentan en espesores muy variables, con intercalaciones de

arenas limosas o limpias, compactadas; todo el conjunto sobreyace sobre mantos

potentes, predominantemente de arena y grava. Los problemas de capacidad de carga y

de asentamientos diferenciales pueden ser muy críticos, sobre todo en construcciones

extensas sujetas a condiciones de carga dispareja; esto es frecuente en construcciones

industriales.18

Además de la anterior zona de transición en la Ciudad de México existe la Zona de Lago,

llamada así por corresponder a los sitios que constituyen los lagos del Valle de México.

Un corte estratigrafico en esta zona donde en la actualidad se construyen obras

importantes para el Drenaje Profundo de la Ciudad de México, como son las plantas de

bombeo profundas, se describe a continuación.

1. Depósitos areno-arcillosos o limosos o bien rellenos artificiales de hasta 10m de

espesor.

2. Arcillas de origen volcánico, altamente compresibles, con intercalaciones de arena

en pequeñas capas o lentes.

3. La primera capa dura, de unos 3 m de espesor, constituidos por materiales arcillo-

arenosos o limo-arcillosos muy compactos, esta capa suele localizarse a una

profundidad del orden de 33m.

4. Arcillas volcánicas de características semejantes a las del punto 2, aunque de

estructuración mas cerrada. El espesor de este manto va de los 4 a los 14m.

5. Estratos alterados de arena con grava y limo o arcilla arenosa.

18JUAREZ BADILLO-RICO GONZALEZ."MECANICA DE SUELOS TOMO 2, TEORÍA Y APLICACIONES DE LA MECÁNICA DE SUELOS" EDITORIAL LIMUSA S.A DE C.V. 2004.

87



En algunos lugares a partir de los 65m, se ha encontrado un tercer manto arcilloso

compresible. Una causa importante de diferente comportamiento mecánico en los suelos

radica en los antiguas construcciones hoy desaparecidas, y que han inducido fuerte

consolidación en zonas determinadas; hay lugares en que por estos efectos la capa

arcillosa superior no pasa los 20m de espesor, otra causa de diferencia de consolidación

regional es el excesivo y disparejo bombeo de agua en los distintos puntos de la ciudad.

La composición mineralógica de las arcillas de los lagos de la Cuenca del Valle de

México ha sido ampliamente documentada desde mediados del siglo XX, debido

principalmente a su heterogeneidad y a la complejidad de su comportamiento mecánico

(fallamiento frágil en materiales plásticos, compresibles y con altos contenidos de agua).

Los primeros trabajos reportaron composiciones contrastantes para los sedimentos de la

Cuenca de México. A partir de sus propios análisis los investigadores Peralta y Fabi

(1989), concluyeron que la divergencia en los resultados reportados se debe a las

variaciones de la mineralogía con la profundidad y describe una compleja estratificación

micro estructural de estos materiales y una composición microscópica semejante a un gel,

similar a un material impreciso. A partir de entonces se han llevado a cabo estudios sobre

la variación mineralógica de estos materiales con la profundidad. Los resultados de la

composición mineralógica de la fracción arcillosa reportados por diferentes autores son

presentados en la Tabla 3 y, cuando se define, la profundidad y localización de las

muestras estudiadas.

Existen numerosos trabajos de investigación sobre el estudio de la relación entre la

mineralogía de los materiales arcillosos y sus propiedades mecánicas, las cuales

dependen principalmente del contenido de agua y están directamente relacionadas con su

baja permeabilidad. Por ejemplo, Ohstubo et al. (1983) correlacionan los límites de

consistencia (plasticidad) con la variación de la capacidad de retención de agua de las

partículas de suelo en función de las características químicas de las arcillas y del agua

intersticial. La relación entre la mineralogía de suelos arcillosos y el desplazamiento de

agua durante el proceso de consolidación ha sido ampliamente discutida (Wesley, 2001;

Saarenketo, 1998; Warren y Rudolph, 1997). Se pueden diferenciar tres tipos básicos de

agua de poro en los materiales arcillosos: el agua intermolecular que forma parte de la

estructura del alófano, el agua adsorbida fuertemente adherida a las partículas arcillosas

principalmente esmectíticas y el agua libre que se desplaza más fácilmente entre los


i^s


agregados, contactos intergranulares y/o microfracturas en la matriz arcillosa y que esta

relacionada con la consolidación primaria de estos materiales.

Tabla 4.4. Características mineralógicas reportadas de la fracción arcillosa para la

Cuenca del Valle de México.

;. y • AUTOR '

Zeevaert, 1953

Marsal y Mazarí, 1959

Lo, 1962

Leonards y Girault, 1961; Girault, 1964

Mesri et al. 1975

Peralta y Fabi, 1989

Warren y Rudolph, 1997

Diaz- Rodriguez et al., 1998.

Mazari-Hiriart et al., 2000

•- • <$OMPO§|«QN MiNERALÓGl,CA^^M;3B;S ' • J FR^ IÓN-ARCILLOS* í f ^ ^^¥ * f Í Montmorillonita (20), cenizas, diatomeas y conchas microscópicas (65), feldespatos, cuarzo y ferromagnesianos (15). Prof. 0-25 m Montmirillonita (13); ¡litas (54), caolinita (4); dickita (2); halloysita (1); nontronita (3); fósiles (3); CaCo3 (3-21, materia orgánica (1-7), no determinado (20). Amorfos-fragmentos de diatomeas, geles de silicoaluminato, mat.volc. alterado. Montmorillonita de pobre cristalización, calcita (10) materia orgánica (4). Prof. 8 m, Centro Cd. de México. Alófanos (amorfos) en su mayoría, poca calcita, materia orgánica (8-10). Interestratificado esmectita-silice (10), sílice biogenético y volcánico (90). Prof. Aprox. 15 m. Fracción arcillosa fina: montmorillonita, calcita, plagioclasa, probable cuarzo-alfa, cristobalita, probable caolinita y/o clorita. Arcillas (2-0.08 mieras): esmectita (a veces Montmorillonita), clorita y/o caolinita mal cristalizada, mica y nontronita. Prof. 3.1 a 31.5 m Centro Cd de México. Alófano rico en sílice, montmorillonita (30%), halloysita (solo a 1.5 m), Kaolinita e ¡Hita (no se encontró imogolita, pHA5) Prof. 0-10 m, Norte de la Cd. de México. La fracción arcillosa a lo largo del sondeo varía de 20 a 55%. Monmorillonita, ¡Hita y cristobalita. Polimorfos de sílice: ópalo biogénico, ópalo C-T y cristobalita. Prof. 0-40 m, Centro Cd. de México. Corrensita (interestratificado clorita-esmectita) (90%), trazas de cristobalita, material amorfo, halloysita (5-10%). Prof. 14.9 a 75.5 m, Centro Cd. de México.

En los materiales de la Cuenca de México se ha estudiado la influencia de la mineralogía

en su plasticidad y compresibilidad (Mesri et al., 1976) y en su resistencia (Díaz-



Rodríguez y Santamarina, 2001). También se ha caracterizado la mineralogía de

secuencias arcillosas para estimar su comportamiento mecánico (Gutiérrez Castoreña et

al., 2005). De Pablo-Galán et al. (2001) hacen una medición sistemática de las

variaciones mineralógicas y de su influencia en su viscosidad para dos niveles de

profundidad, 26 y 60 m, estableciendo un comportamiento diferencial no uniforme entre

las muestras analizadas.

Actualmente se reconoce que, así como la mineralogía obedece a variaciones en las

condiciones climáticas y depósito, la variación del comportamiento mecánico en una

secuencia arcillosa obedece además a la búsqueda de equilibrio del sistema ante la

influencia antropogénica.

Sin embargo, existen pocos estudios que relacionen las condiciones geológicas con las

variaciones mineralógicas, hidráulicas y mecánicas de secuencias arcillosas lacustres

(Carreón-Freyre, 2005), y por lo tanto se conoce poco sobre la respuesta de estos

sistemas y los mecanismos de propagación de las fracturas y fallas.

En general el problema principal con el que se enfrenta la ingeniería para realizar

estructuras en el Valle de México es, el de los asentamientos que inducen las sobre

cargas y su efecto en la estructura misma y en las estructuras vecinas, sin embargo, el

problema de la resistencia al esfuerzo cortante del subsuelo a la hora de realizar una

excavación profunda de gran diámetro como es el caso de las lumbreras es de

considerarse de suma importancia para evitar una posible falla de fondo.

Para emitir criterios para la estabilidad estáticas de las excavaciones en un suelo

cohesivo, es necesario estimar la profundidad real del desplante de la estructura para

analizar los diferentes tipos de fallas implicados al realizar una excavación profunda como

la de las lumbreras o cárcamos de bombeo. En la estabilidad de una excavación realizada

en la zona de lago de la ciudad de México debe considerarse especialmente analizar, las

fallas en la paredes o cortes verticales y esencialmente la falla de fondo de la excavación.

Las fallas de fondo de una excavación se pueden presentar de tres maneras: por

capacidad de carga o corte en el fondo de la excavación, por expansión debido a la

liberación de esfuerzos de suelo y por subpresión teniendo la presencia de agua en el

fondo de la excavación característica muy común en la construcción de una lumbrera del

Drenaje profundo de la Ciudad de México.


r^H

r t ^ ^ H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

La falla de fondo por esfuerzos cortantes, se presenta en arcillas blandas y saturadas tal

es el caso de la zona de lago del Valle de México, manifestándose un levantamiento

brusco del fondo provocado por el desalojo del material simultáneamente con el

hundimiento repentino de la superficie del terreno aledaño a la excavación, lo que puede

ocasionar el colapso de la paredes de la excavación o del sistema de ademe lateral si

este existiera. En las excavaciones profundas utilizadas en la obras del drenaje profundo,

es común utilizar métodos de construcción como Muro Milán y tablestacados de acero,

cuyo extremo inferior se empotra hasta alguna profundidad bajo el nivel el fondo de la

excavación, antes de realizar la extracción del suelo, esta práctica tiene el objetivo de

aumentar el factor de seguridad ante la falla.

Por otra parte se puede presentar la misma falla por expansión, esta se presenta en todo

tipo de suelo, pasando inadvertida en los suelos no platicos, sin embargo en zonas donde

existen arcillas blandas, altamente compresibles y expansibles, el fenómeno se advierte a

simple vista. El factor de seguridad contra la falla de fondo por expansión dependerá

siempre de las variables como; profundidad, y dimensiones de la excavación, distancia del

fondo de la excavación al estrato resistente, resistencia de los suelos adyacentes y bajo el

nivel de la excavación.

Para poder tener un análisis completo de una excavación en especial profunda, es

necesario considerar la falla por supresión causada por la presión hidrostática que podría

producir un levantamiento del fondo de la excavación, y perder empuje pasivo en el

empotramiento de los sistemas de retención. Para descartar este tipo de falla en la

construcción de una lumbrera es indispensable el batimiento del nivel freático para

controlar la diferencia de presiones. Es importante también realizar una observación de la

presión hidráulica en el caso de la presencia de estratos permeables y semipermeables a

la capa cercana al fondo de la excavación.

En la actualidad el gobierno federal a través de la CONAGUA lleva una serie de obras

para el mejoramiento del drenaje en particular plantas de bombeo profundas

considerando la zonificación geotécnica de la cuenca del Valle de México una de estas

obras que es la Planta de Bombeo Casa Colorada Profunda se encuentra en la zona de

lago virgen, caracterizada por la presencia de espesores de arcillas de resistencia baja y

deformabilidad alta, normalmente consolidada y agrietada en superficie, donde se

presentas asentamientos regionales y diferenciales de gran importancia.



El área de proyecto tiene características particulares con respecto a la zona de lago de la

ciudad de México. La formación arcillosa superior está, por lo general, normalmente

consolidada y presenta agrietamientos subverticales, generalmente superficiales, aunque

pueden ser profundos. Por otra parte, no existe costra superficial y es mayor la

profundidad de la capa dura respecto a otras zonas del Lago.

Con base en los resultados de la campaña de exploración geotécnica, realizada durante

la etapa de ante proyecto, se ha formado el modelo estratigrafico siguiente:

Serie arcillosa superior: Son arcillas lacustres de consistencia muy blanda y colores verde

olivo, café rojizo, café oscuro, café amarillento y gris olivo, conteniendo microfósiles y

lentes de arena fina, limo y ceniza volcánica ínter estratificados. El contenido natural de

agua es alto, desde 100 hasta 500%, con un valor promedio de 350%, y presenta un

límite líquido ligeramente mayor al contenido natural de agua. En el sitio de proyecto se

tiene un espesor de la unidad de 35.5m aproximadamente. Esta unidad presenta una

resistencia a la penetración del cono eléctrico baja (de 0.7 a 5 kg/cm2). Su peso

volumétrico húmedo es bajo (de 1.1 a 1.25 t/m3), así como su resistencia al esfuerzo

cortante (0.5 a 7 t/m2) y el módulo de elasticidad (de 150 a 1300 t/m2), ambos

determinados en condiciones no drenadas. Como se mencionó previamente, presenta

grietas en la parte superior del estrato. Las características geométricas de las grietas se

desconocen, aunque es de esperarse que se presenten hasta los 7m de profundidad

donde se localiza un lente duro.

Capa dura (CD): Está formada por intercalaciones de arena fina gris, arcilla gris oscuro y

limo arenoso gris, muy compactas y en ocasiones cementadas. Su espesor máximo en la

zona de proyecto es de 1.5m aproximadamente.

Serie arcillosa inferior (SAI): Son arcillas levemente preconsolidadas de consistencia

blanda a medianamente firme, de colores gris olivo, con microfósiles y lentes de vidrio

volcánico y arena fina. El espesor de la unidad en la zona de proyecto se desconoce, pero

a partir de la exploración realizada es de esperarse que sea de 14m aproximadamente.

Esta unidad presenta lentes arenosos y limosos a 39, 41 y 45m de profundidad.

Depósitos arenosos (DA): Son arenas limosas y limos arenosos muy compactos, de

colores gris olivo y café grisáceo. Contienen poca grava y lentes de vidrio volcánico. Es


r H


común encontrar grumos de carbonatos de calcio en esta unidad. En el sitio de proyecto

no se determinó el espesor de esta unidad estratigráfica.

En resumen se insiste en el hecho ampliamente conoció que las arcillas existentes en el

Valle de México son altamente compresibles, al grado de que el problema de los

asentamientos y la falla de fondo de una excavación profunda son los problemas que

principalmente deben preocupar a los ingenieros proyectistas y constructores de

lumbreras del Drenaje Profundo de la Ciudad de México.

4.2 información derivada de la Geotecnia para evitar fallas en la construcción de

una lumbrera.

Por el empleo tan frecuente del procedimiento de "lumbrera flotada", en este trabajo se

hará referencia únicamente a los criterios teóricos que se utilizan para este análisis en

particular.

Previamente a cualquier análisis, se debe revisar que el subsuelo en cuestión cuente con

un estrato superficial compactado para poder soportar las maniobras de la maquinaria y

que el resto este constituido básicamente por arcillas, pues un porcentaje elevado de

suelos granulares impediría la utilización de este procedimiento. La revisión de la

estabilidad de la lumbrera, en sus diferentes etapas, es un factor primordial para lograr la

realización fructífera del proyecto.

Durante el proceso de excavación, la estabilidad de la masa de suelo se revisa para

verificar las condiciones que se describirán a continuación.

4.2.1 FALLA DE FONDO.

En suelos cohesivos de baja resistencia al corte cuando se efectúa una excavación, se

provoca un desequilibrio de presiones geoestáticas entre su fondo que se queda liberado

de cargas y el nivel que le corresponde del suelo subyacente a la excavación. Como si se

tratara de una balanza, la columna del suelo circundante tiende a desplazarse hacia abajo

y el fondo de la excavación hacia arriba. En este mecanismo la única restricción que


on r ^ y H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

ofrece el suelo movilizado, es la cohesión o resistencia al corte a lo largo de la línea

potencial de falla. Una fuerza adicional oponente a este mecanismo de falla es la columna

de lodo, actuando sobre el fondo de la excavación (ver imagen 4.54 "a"). En estas

condiciones el factor de seguridad (FS) para la prevención de falla de fondo se determina

con la siguiente expresión:

FS=~r # _ > 1.5

Donde:

c2 = Cohesión del suelo por debajo del fondo de la excavación.

Nc.= Factor de la capacidad de carga que depende de las dimensiones de la excavación.

H.= Profundidad de la excavación.

Vs.= Peso especifico del suelo adyacente y por encima del nivel del fondo de la lumbrera.

CT .= Cohesión de la columna superior del suelo.

B'.= Ancho de la franja que se moviliza.

B.= Ancho de la excavación.

q.= Sobre carga superficial.

\ . = Peso especifico de los lodos.

HL.= Altura de la columna de lodos.

Ya que existen distintos valores de cohesión y peso volumétrico a diferentes

profundidades, es necesario revisar el factor de seguridad reiteradamente.

4.2.2 ESTABILIDAD DE PAREDES EN ZANJA ANULAR.

En el momento en que se forma la zanja anular, el suelo localizado a ambos lados de la

misma queda sin sustento y tiende a movilizarse al interior de la excavación. Este


H mmjtí*, INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. T0MBG.

fenómeno es contrarrestado por la presión del lodo (bentonitico) utilizado como ademe a

si como por la resistencia provocada por la cohesión del suelo, (ver imagen 4.54 "b"). Para

este problema se utiliza la siguiente expresión:

ffer=/Cl~2g>1.5

7 s - 7 ¿

Donde:

Hcr= Altura critica.

f= factor de forma que considera el efecto tridimensional de la masa del suelo.

c1= Cohesión del suelo reducida por el tiempo de exposición.

q= Sobre carga superficial.

Vs= Peso especifico del suelo.

\ = Peso especifico del lodo.

El factor de forma varía según el análisis, si se hace para la pared cóncava o convexa de

la zanja perimetral. Para llegar al factor de seguridad, se compara la altura critica con

respecto a la altura real de la excavación.

Este análisis expresa con claridad el papel relevante que juega la magnitud de la

densidad del lodo bentonitico en la estabilidad de la zanja perimetral.

Durante la etapa posterior a la de excavación, es de suma importancia realizar un

constante análisis de los siguientes factores:


ETC INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

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\

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a) Mecanismo de falla ds fondo Sabtemua * ,—,- N. de lodos N. de terreno uniforme q £,CfJ N0 .

A 2ofT \ J ,. Hcf=2Zo

Pf Estados da esfuerzos en ün corte de ajeio Compori«ttKid»ft»rz8S Polígono da luarzaa

b) Fuerzas actuantes en una excavación con lodos

rifan • man

c) Plaslificación de paredes d) Estabilidad de una cuña deslizante

Imagen 4.54. "Aná l i s i s de es tab i l idad para e xcavac ión en sue los c o h e s i v o s . Fuente: Ingeniería hidráulica en México (septiembre-diciembre de 1991)


g y g ^ INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

4.2.3 DESCARGA DEL SUBSUELO.

Ya que en general el peso del suelo excavado es mayor al peso de la lumbrera y

estructuras auxiliares que se alojan en ella, es necesario conocer la magnitud de la

descarga que se transmitirá al subsuelo, entonces podemos decir que.

Wc = WL - Ws

Donde:

Wc =Descarga al subsuelo.

WL =Peso de la lumbrera.

Ws =Peso del suelo excavado.

De acuerdo con la magnitud de la descarga se estudia la necesidad de optar por medidas

adicionales, para evitar posibles deformaciones nocivas en el sistema lumbrera-túnel.

4.2.4 FLOTACIÓN.

Debido a la presencia del nivel freático, en el fondo de la lumbrera actúan fuerzas de

subpresión, que pueden provocar una virtual flotación de la lumbrera misma. Dicha

subpresión será igual al área de la lumbrera multiplicada por la Columna hidrostática. El

valor obtenido se compara con el peso total de la estructura, y se obtiene así el factor de

seguridad, la expresión matemática para realizar este análisis es el siguiente:

Ph ~

Donde:

WL = Peso de la lumbrera.

Ph = Fuerza de la Subpresión.



4.3 Construcción de lumbreras por el método de Muro Milán.

4.3.1 GENERALIDADES.

Las técnicas de construcción de Muros Milán han sido un campo fértil al momento de

innovar, en los métodos de construcción de una lumbrera, tanto en lo referente al equipo

de excavación como en detalles constructivos. En cuanto al procedimiento de

construcción de un muro Milán se han seguido diferentes soluciones a través de varios

tipos de muros.

• Muro Milán convencional colado en sitio.

• Muro Milán o Diafragma con piezas prefabricadas con avance modular.

• Muro diafragma realizado con piezas prefabricadas con avance continuo.

• Muro esbelto.

En las técnicas de construcción de una lumbrera del Drenaje Profundo de la Ciudad de

México el tipo de Muro Milán utilizado es el convencional o colado en sitio, para su diseño

es fundamental conocer la respuesta del suelo ante los cambios provocados por la

excavación ya que esta origina un alivio de los esfuerzos totales, por la remoción de suelo

y agua, cuyo resultado es el movimiento de la masa del suelo. Por lo que el diseño se

debe concentrar en el control y mitigación de las deformaciones inducidas. La respuesta

del suelo está influenciada principalmente por los siguientes factores:

• Dimensiones de la excavación.

• Propiedades de los suelos donde se localiza el proyecto.

• Control y abatimiento del nivel freático.

• Proceso y secuencia constructiva.

Para la construcción de una lumbrera del drenaje profundo por el procedimiento de muro

Milán se debe contar con equipo de excavación guiado que pueda alcanzar profundidades

que van de los 40 hasta los 150m. En el presente trabajo se describirá el procedimiento


j p ^ g ! » INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

constructivo de una lumbrera de acuerdo a la experiencia adquirida en el campo de la

ingeniería a través del método de Muro Milán.

4.3.2 INSTRUMENTACIÓN Y GEOTECNIA.

Gran numero de obras relacionadas con el Drenaje Profundo de La Ciudad de México, de

acuerdo con la zonificación geotécnica propuesta en el Tomo 1 del Manual de Diseño

Geotécnico, editado por COVITUR en 1987, se localizan en la Zona de Lago, en la

subzona Lago Virgen, caracterizada por grandes espesores de arcillas blandas lacustres

sobreyacidas por una costra endurecida por secado solar de espesor variable, esta

características del suelo en esta zona siempre complicara ejecutar un proyecto para el

Drenaje Profundo.

Trabajos de exploración: Para tener bien definida la secuencia estratigráfica del sitio, se

deben realizar sondeos geotécnicos, para los cuales es recomendable utilizar como

técnicas de exploración, las pruebas de penetración estándar en profundidades que

pueden ir hasta un 30% más de de la profundidad que marque el proyecto como

desplante de losa de fondo de una lumbrera (ver imagen 4.55). Procedimiento de campo a

seguir para esta prueba, es el siguiente:

1.- Ubicación estratégica de los puntos donde se realizará la prueba.

2.-Barrenación mediante el método de perforación o rotación (equipo de barrenación

LongYear).

3.-EI barreno debe avanzar en incrementos de manera que permita un muestreo

intermitente o continuo. Los intervalos se manejan en un rango de 12 a 17 metros o

menos en estratos homogéneos con ensayos y muéstreos en cada cambio de estratos.

4.- Después de que el barreno ha alcanzado la profundidad deseada de muestreo y que

los excesos de suelo han sido removidos se agrega el muestrador de tubo partido a las

barras de muestrear y se bajan dentro de la perforación. No permitiendo que el

muestreador entre en contacto sobre el suelo a examinar.



5.- El siguiente paso es, con la ayuda del martillo se aplica el golpe de asiento sobre el

barreno. Una vez posicionado las barras previamente marcadas en incrementos de 15

metros, el muestreador se va introduciendo con golpes de 63.5 kilogramos aproximados

con el martillo hasta introducir los primeros 15 metros.

6.- Se anota el número de golpes utilizados para introducir los intervalos o en este caso

los primeros 15 metros.

7.- Se realiza el levantamiento y liberación del martillo hasta que el muestreador este en

superficie. Se abre y se registra el porcentaje de recuperación o la longitud de muestra

recuperada. Se describe la muestra de suelo en cuanto a su composición como: color,

estratificación y condición. Posteriormente se colocan en sus contenedores y se sella

cada contenedor para prevenir la evaporación de la humedad.

8.- Reporte: Alguno de los datos que debe contener el reporte de campo: Proyecto y

lugar, fecha, tiempos, números de golpes, elevación, profundidad, tipo de máquina y

observaciones.

9.- Para finalizar los trabajos correspondientes a campo, las muestras deben entregarse a

personal técnico especializado quien examinara las condiciones del suelo en laboratorio.

Imagen 4.55. " P r u e b a de pene t rac ión es tándar " . Fuente: Elaboración propia (2010).


j f ^ ^ U INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Las pruebas anteriores se pueden complementar con un muestreo selectivo inalterado,

mediante el uso de tubo de pared delgada y con pruebas de permeabilidad tipo Lefranc.

Estos trabajos de exploración se deben realizar en puntos estratégicos muy cercanos al

área donde se construirá la lumbrera, con la finalidad de tener lo más exacto posible las

características del suelo y formular hipótesis de su posible comportamiento durante la

construcción del proyecto.

A continuación se muestran resultados de este tipo de pruebas realizadas en la

construcción de las lumbreras de la Planta de Bombeo Profunda "La Caldera".

Trabajos de instrumentación: Para conocer el comportamiento de los suelos que confinan

el área donde se construye una lumbrera se debe instalar un sistema de instrumentación

entre los cuales destacan los que se enlistan a continuación:

Bancos de nivel: existen los Bancos de Nivel Flotante, estos se debe instalar a un15%

más del nivel de desplante de la losa de fondo de la lumbrera, también pueden instalarse

Bancos de Nivel Profundo, que oscilan en profundidades hasta un 40% mayor a la de

desplante de la losa de fondo. Todos estos bancos son con la finalidad de medir mediante

nivelaciones topográficas, los movimientos verticales que se presenten en los estratos de

suelo ubicados entre la superficie y las profundidades alcanzadas por los instrumentos.

Su procedimiento de instalación es sencillo y sigue la siguiente secuencia:

1.- Perforación de terreno con equipo de perforación rotatorio.

2.- Una vez alcanzada la profundidad deseada se instala el banco de nivel que es a base

de tubo metálico.

3.- Alrededor de la tubería se coloca un mortero fraguante.

4.- Se coloca el tapón de tubería en forma de prisma.

5.- Terminada la instalación del banco de nivel se debe colocar un registro de protección

para evitar ser dañado por personal o equipo de construcción.

Piezómetros abiertos (ver imagen 4.56): se recomienda utilizar los piezómetros de punta

abierta, estos instrumentos ayudan a registrar las variaciones con el tiempo de las

presiones del agua en el suelo.


I ve INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

El proceso de ejecución es el siguiente:

1.- Perforación del terreno con tubería interior y exterior.

2.- Retirar la tubería interior de perforación.

3.- Colocación de tubería piezometrica que puede ser de PVC o policarbonato ranurada.

4.- Colocación alrededor de la tubería piezometrica de un empaque filtrante de arenas o

graba.

5.- Sellado del piezómetro con tapón de bentonita y mortero.

6.- Retirar la tubería exterior de la perforación.

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I m a g e n 4.56. "P i ezóme t ro ab ie r to " . Fuente: Guevara Anzules Manuel Arturo (2008-2009).

Inclinómetros: se debe colocar una tubería de aluminio para la medición de

desplazamientos horizontales del suelo aledaño a las lumbreras, mediante la introducción

de la sonda de Inclinómetro.



4.3.3 PRELIMINARES DE OBRA.

Los trabajos antes descritos son considerados dentro de los preliminares a los cuales

podemos agregar los que a continuación se mencionaran:

Construcción de fosas de almacenamiento de lodo bentonitico (ver imagen 4.57) de una

dimensión aproximada de 15 de largo por 10 de ancho por 3.0 de profundidad. La

excavación de ésta fosa se realiza con una excavadora 320, considerando un talud sobre

el perímetro para evitar caídos, posteriormente se coloca una malla metálica y se realiza

un ligero revestimiento a través de concreto lanzado que cubrirá el total de la fosa que

evitara que el lodo bentonitico se filtre o existan perdidas.

Imagen 4.57. " F o s a de a lmacenamien to de l odo b e n t o n i t i c o " . Fuente: Elaboración propia (año 2010).

También como parte preliminar debe considerarse la instalación de la planta de

fabricación de lodos (ver imagen 4.58) que consta principalmente de una plataforma

donde debe estar colocado un digestor o turbo mezclador de 100 litros o en su caso más

de 1 si el volumen a utilizar es de considerarse. Debe contar con los ductos que van del

turbo mezclador a la fosa donde se irá almacenando el lodo fabricado. Si se requiere



bombear el lodo para hacerla llegar a la fosa debe instalarse una bomba de 20 PH con

capacidad de 32 m3/h.

Fuente: Elaboración propia (año 2010).

Para darle un mejor uso al lodo bentonitico se puede considerar la instalación de un

desarenador que ayudará separar el lodo ya utilizado de la arena que lo ha contaminado,

este procedimiento regularmente es utilizado antes de la colocación de concreto.

Deben también estar en obra los equipos necesarios para el inicio de los trabajos del

Muro Milán, como el equipo guiado de excavación, una excavadora 320 y una

retroexcavadora (pachara).

4.3.4 BROCALES GUIAS DE MURO MILAN.

El brocal guía es una ranura en la superficie del terreno cuyo ancho es igual al muro más

la tolerancia que permite el paso de la almeja de excavación y la profundidad

generalmente va de 1.0 a 1.50 m (ver imagen 4.59). Sus principales objetivos son:


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a) Precisar la posición topográfica de los muros incluyendo los ángulos y las curvas

necesarias

b) Controlar la operación de excavación obligando a que la almeja entre en la

posición correcta.

c) Estabilizar la parte superior de la excavación y evitar caído.

d) Facilita la colocación de la junta metálica y el acero de refuerzo y en su caso sirve

como soporte de las mismas.

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Imagen 4.59. " B r o c a l e s gu ías " . Fuente: Elaboración propia (año 2010).

La excavación del brocal se realiza con una excavadora 320 y el producto del suelo

extraído es cargado directamente a camiones de volteo que lo llevarán al sitio de tiro

determinado. En caso de requerir afine de las paredes de excavación se realiza a mano.

Una vez terminada la excavación se procede a la colocación de acero que consiste en un

muro por cada cara de la excavación formada por dos parillas y estribos a determinada

distancia según marque el proyecto.


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El siguiente paso es la colocación de cimbra por el método común y es recomendable

abarcar una tercera parte del total del perímetro de la lumbrera para evitar desperdicio

excesivo de madera en caso de que se requieran cortes de acuerdo a las secciones de

los brocales.

El colado se realiza con concreto premezclado a tiro directo, durante el transcurso del

mismo se debe contar con dos vibradores para ayudar al concreto fluir sobre la sección y

garantizar su colocación uniforme.

Por último con respecto a los brocales anteriormente se utilizaban troqueles a

determinada distancia para evitar que éstos se cerraran actualmente la opción más

recomendable es volver a llenar la sección con producto de excavación ya que

posteriormente éste puede ser removido con el equipo guiado de excavación.

4.3.5 PLATAFORMA DE TRABAJO.

Terminada la etapa de construcción de brocales es necesario construir una plataforma

(ver imagen 4.60) que permita el desarrollo de los trabajos de equipos pesados sin

contrariedad, ésta debe abarcar toda el área interior de la lumbrera.

El área donde será construida debe ser nivelada con tepetate y compactada con equipo

neumático, se coloca malla metálica y su colado se realiza con concreto premezclado que

puede ser de 100 a 150 kg/cm2. Por último debe darse el tiempo suficiente para que el

concreto alcance su resistencia.



Imagen 4.60. "P la ta fo rma de t r a b a j o " . Fuente: Elaboración propia (año 2010).

4.3.6 EXCAVACIÓN DE ZANJA CON EQUIPO GUIADO.

Las zanjas necesarias para alojar un Muro Milán in situ se excavan generalmente con

equipos guiados de excavación o llamadas también almejas guiadas que garantizan las

dimensiones y la verticalidad de los muros, en la actualidad uno de los equipos más

utilizados es la llamada BAYA (equipo de excavación guiado "almeja loca" LIEBHEER DE

100 ton.) para muros que pueden llegar hasta una profundidad de 100 m. Este equipo

tiene la característica de contar con una computadora integrada que permite visualizar la

verticalidad de la excavación y si se requiere inmediatamente hacer la corrección

necesaria (ver imagen 4.61).

El ciclo de excavación de la zanja es el tiempo requerido para instalar el equipo guiado,

centrarlo y sumergirlo, excavar, extracción de la almeja, dejar escurrir el lodo bentonitico

(para evitar desperdicio, y vaciar el material) los ciclos de excavación para casi todos los

equipos guiados varían entre 4 y 10 minutos dependiendo el tipo de suelo y la

profundidad.


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Imagen 4.61. "Equipo guiado de excavación". Fuente: Elaboración propia (año 2010).

Durante la excavación es de suma importancia sustituir el volumen de suelo extraído por

lodo bentonitico, el cual ejerce un empuje hidrostático sobre las paredes e impide que

éstas se colapsen. Las características de este lodo deben ser de una densidad de 1.5

Kg/m2 y una viscosidad de 30 a 35 seg.

Al extraer el suelo excavado se libera una presión horizontal natural sobre las paredes y

se genera en el plano vertical una condición de equilibrio plástico que desarrolla un

empuje activo de rankine. Para que la zanja se mantenga estable es necesario que el

empuje activo sea menor que la presión hidrostática ejercida por la lechada. Las

partículas coloidales de bentonita se adhieren a las paredes de la zanja formando una

delgada costra impermeable llamada cake, que impide la fuga de la lechada en

excavaciones realizadas en depósitos de suelos permeables.


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4.3.7 COLOCACIÓN DE JUNTA METÁLICA.

Las juntas utilizadas para tener el machimbrado necesario para unir un tablero con otro

son metálicas y se instalan inmediatamente después de terminar la excavación y antes de

colocar el acero de refuerzo su extracción debe ser al concluir la colocación de concreto.

En general la geometría de las juntas debe estar en congruencia con la forma de la almeja

con la que se realiza la excavación, la más utilizada en la actualidad es de forma

trapezoidal a la cual se le adhiere, sobre una de sus caras, paneles de unicel para evitar

que ésta se pegue al concreto (ver imagen 4.62).

Imagen 4.62. "Junta metálica t ipo trapezoidal". Fuente: Elaboración propia (año 2010).

La empresa constructora COTRISA ha utilizado con gran éxito en sustitución de la junta

tipo trapezoidal, tubo metálico de diámetro del espesor del Muro Milán (ver imagen 4.63),

para este tipo de junta la extracción debe ser cuidada minuciosamente ya que debe ser

extraída durante el proceso de colocación de concreto, pues si se mantiene dentro

cuando empiece el fraguado de concreto, ésta no puede ser retirada aún excavando los

paneles laterales.



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Imagen 4.63. "Junta de tubo metálico". Fuente: Elaboración propia (año 2011).

La junta metálica es colocada con la ayuda de una grúa o draga de la capacidad

necesaria para levantarla, con la ayuda de un balancín La función de la junta es

satisfacer los siguientes requerimientos:

1.- Resistir la presión de concreto fresco sin experimentar excesiva distorsión o

deformación y sin permitir la fuga lateral del concreto.

2.- Su rigidez debe asegurar que la formación tolerable sea del orden de unos milímetros.

3.- El machihembrado que produce la junta debe quedar limpio y ser capaz de soportar

cierta fuerza cortante entre paneles consecutivos además de evitar el paso del agua

buscando que la unión entre los módulos o tableros sea lo más hermética posible.

Como actividad Antes de colocar la armadura y el concreto el fondo de la zanja debe estar

completamente libre de sedimentos blandos para evitar que estos se mezclen con el

concreto fluido o que se queden en el fondo impidiendo el buen contacto del concreto con

el terreno natural, por ello es siempre necesario hacer la limpieza de fondo mediante un

desarenado y sustitución de lodo el cual consiste en introducir al fondo de la excavación

una bomba neumática de succiones o una bomba eléctrica sumergible que tiene la

no PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LUMBRERAS DEL DRENAJE PROFUNDO DE LA CD. DE MEXICO.


función de llevar el lodo a un separador centrifugo el cual se encarga de eliminar el

exceso de arena y enviarlo nuevamente a las fosas de almacenamiento, durante este

proceso se irá inyectando lodo nuevo o limpio de la fosa a la excavación y el proceso de

desarenado termina cuando empiece a circular solamente lodo limpio.

4.3.8 COLOCACIÓN DE ACERO DE REFUERZO.

Las parillas de acero deben ser armadas con anterioridad y de acuerdo al proyecto, y

deben ser almacenadas en un área que no interfiera con las demás actividades. Una vez

que se ha terminado la limpieza del lodo se procederá a colocar las parillas de acero,

éstas son introducidas a la excavación con la ayuda de una grúa o draga con la capacidad

suficiente requerida y con la ayuda de un balancín y estrobos necesarios para su fijación

durante la maniobra (ver imagen 4.64 y 4.65). Dependiendo la profundidad las parillas son

seccionadas a longitudes que permitan sin riesgo alguno la colocación de las mismas, las

uniones entre parillas cuando es necesario se realizan con traslapes y soldadura para

lograr una rigidez.

Imagen 4.64. " C o l o c a c i ó n de acero de r e fue rzo " . Fuente: Elaboración propia (año 2011).



El procedimiento para la unión de parillas empieza por levantar e introducir el primer

tramo dentro de la excavación, dejando un tramo libre fuera de ella, soportado con barras

transversales horizontales apoyadas en los brocales guías, se iza y se acopla el segundo

tramo de acero de refuerzo.

Para el descenso del acero de refuerzo la maniobra debe realizarse lentamente de

manera constante, debe plomearse verticalmente el armado y hacerlo coincidir al centro

de la zanja y por último debe cuidarse que las parillas no asienten en el fondo de la zanja

para evitar su contaminación para lo cual regularmente a las parillas se le considera una

longitud menor a la de la excavación del Muro Milán.

Imagen 4.65. " C o l o c a c i ó n de acero de r e fue rzo" . Fuente: Elaboración propia (año 2011).

4.3.9 COLOCACIÓN DE CONCRETO HIDRÁULICO.

La técnica más usada en la colocación de concreto es la técnica de colado sumergido,

para lo cual se debe introducir hasta el fondo de la excavación una línea de tubería tipo

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tremie con longitudes parciales de 1 a 3 m ensamblados mediante biselado que permite

un atornillado y desatornillado rápido (ver imagen 4.66)

• La tubería lleva en la parte superior una tolva para la recepción del concreto que

sirve de forma continua y va expulsando el lodo bentonitico hasta que rebosa por

la parte superior de la excavación.

• La tubería debe ser liza por dentro y por fuera, para evitar que el concreto fluya

libremente en el interior y se evite que el tubo se atore en las parillas de acero.

• Las uniones entre los tramos de tubos debe ser hermética para que no se permita

la entrada de lodo bentonitico a su interior.

Dado este sistema especial de colocación de concreto, es necesario que el concreto

hidráulico cumpla con determinadas especificaciones para que se garantice la correcta

ejecución. Así el tamaño máximo utilizado del agregado puede ser 3A si es piedra

triturada, la consistencia del concreto debe ser fluida con un revenimiento en el cono de

Abrams, del orden de 14 a 20 cm y las dosificaciones de 350kg/cm3, para resistencia a

compresión simple mayores de 200kg/cm2.

Es necesario destacar que la gran fluidez del concreto unida a la extrema limpieza de la

excavación y de la lechada bentonitica son condiciones indispensables para lograr un

colado integral del muro, es decir, libre de discontinuidades, de contaminación,

impermeable y estructuralmente resistente.

Para lograr las características mencionadas anteriormente es recomendable sustituir el

concreto tradicional por un concreto especial denominado autonivelante, el cual cuenta

con la característica principal de una gran fluidez que garantiza tener un llenado uniforme

de cada tablero del Muro Milán, la especificación técnica que debe cumplir es registrar en

la prueba de extensibilidad 55 a 60 cm.

La secuencia descrita se realiza el número de veces necesarios para cubrir el numero de

tableros que formen el diámetro de la lumbrera.


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Imagen 4.66. " C o l o c a c i ó n de c o n c r e t o h i d ráu l i co " . Fuente: Elaboración propia (año 2011).

Para concluir la construcción del Muro Milán se realiza un descabece en la parte superior

del muro que queda contaminado y se sustituye por una trabe en todo el perímetro de la

lumbrera con concreto nuevo.

Con la actividad anterior, se termina la primera etapa en la construcción de una Lumbrera

por el método de muro Milán. Cabe señalar que es la etapa más importante de este

procedimiento ya que el muro Milán forma la parte estructural que soportara los esfuerzos

del suelo durante la excavación del núcleo de la Lumbrera.

4.3.10 EXCAVACIÓN DE NÚCLEO.

Para la excavación de la parte central de la Lumbrera es necesario contar con un sistema

de bombeo que abatirá el nivel de agua freática y disminuirá las posibilidades de una falla

de fondo durante la excavación. Este sistema fue descrito temas atrás.



Para iniciar la excavación del núcleo se utiliza una excavadora 320 hasta una profundidad

aproximada de 7m. Posteriormente se puede dar una avance significativo con una

excavadora 312 équida con una extensión que permite llegar hasta una profundidad de

unos 15m.

Para continuar la excavación se necesita una draga equipada con almeja libre o almeja

loca (ver imagen 4.67), la cual se utilizara hasta alcanzar el nivel de proyecto. Ya que este

equipo da un rendimiento menor, si la geometría de la lumbrera lo permite la excavación

se puede realizar con dos equipos al mismo tiempo.

Por último si encuentra un estrato duro el cual no permite un trabajo adecuado de las

almejas, se puede introducir una maquina de orugas al interior de la excavación que

remueva el suelo y permita la extracción con las almejas.

Imagen 4.67. "Excavación con almeja loca". Fuente: Elaboración propia (año 2011).

4.3.11 LOSA DE FONDO Y REVESTIMIENTO DEFINITIVO.

Para el colado de la losa de fondo se debe colocar una plantilla de 10cm de espesor de

concreto simple, colocar las parrillas de acero de acuerdo a proyecto y realizar limpieza


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y f f ! g S [ INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

antes de colocar el concreto. En la Planta de Bombeo La Caldera por la premura de

tiempos, durante la excavación del núcleo se armaron las parrillas en superficie y fueron

introducidas con la ayuda de 2 grúas de 120 ton ya que cada parrilla llego a pesar 20 ton.

Esta fue la primera vez que se ha realizado este tipo de método para la colocación de

acero de refuerzo para la losa de fondo de una lumbrera y se realizo por la empresa

COTRISA con gran éxito.

La colocación de concreto se debe realizar con instalación de tubería tremie en cuatro

puntos del perímetro de la lumbrera, el concreto para garantizar una uniformidad se

recomienda autonivelante. Durante el colado de la losa de fondo se deben dejar

desplantados los muros de revestimiento definitivo.

En la colocación de acero en el muro de revestimiento definitivo, se debe ocupar una

plataforma de trabajo realizada con perfiles comerciales y tablón, la cual será desplazada

con la ayuda de un sistema de tirfors con forme avance la colocación de acero (ver

imagen 4.68).

Imagen 4.68. "Plataforma de trabajo para colocación de acero de refuerzo". Fuente: Elaboración propia (año 2011).


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La colocación de acero se va fijando con anclas al muro Milán y se realiza de manera

completa en toda la sección de la lumbrera, es decir no se realiza ninguna otra actividad

para no entorpecer los trabajos.

Terminada la actividad anterior se debe iniciar con la colocación de cimbra la cual puede

ser común o deslizada. La más efectiva es la deslizante, que consiste en una armadura

estructural de perfiles comerciales que forman un anillo del diámetro de la lumbrera y una

altura de 1.2m. En el perímetro tiene un revestimiento a base de tablón y lamina para

garantizar un acabado aparente.

La cimbra es deslizada a través de un sistema de gatos hidráulicos que están colocados

sobre el perímetro de la lumbrera y ayudados por vigas de 12" para dar la separación

necesaria. El sistema va avanzando conforme se va colocando el concreto, en intervalos

de 15 a 20 cm aproximadamente.

Cuando la cimbra este adecuadamente plomeada y nivelada se inicia la colocación del

concreto lo cual se realiza con bomba impulsora a través de tubería tremie. La colocación

del concreto debe ser de manera ininterrumpida para evitar juntas frías. Una vez lleno el

molde a los 1.20 m se procede al deslizamiento de la cimbra que no parara hasta llegar al

nivel de proyecto. Y se da por terminada la construcción de la lumbrera.

Este método es bastante efectivo y de acuerdo a la experiencia que he tenido en el área

de la ingeniería en obras relacionadas con el Drenaje Profundo, reduce los tiempos de

ejecución de proyecto en un porcentaje considerable sobre otros métodos.

4.4 Construcción de lumbreras por el método de lumbrera flotada.

44.1 INTRODUCCIÓN.

La intención de este trabajo de investigación, es no pecar de ignorancia sobre los

procedimientos constructivos más efectivos en la ejecución de un proyecto de una

Lumbrera del Drenaje Profundo de la Ciudad de México. Por tal motivo es imprescindible

hablar del método de "Lumbrera Flotada" procedimiento constructivo propio de suelos

blandos y muy utilizado por las empresas constructoras cuando la ubicación del proyecto

se encuentra en la zona de transición baja muy cercana a la Zona de Lago.



En suelos blandos, al efectuar una excavación de ciertas dimensiones (en lumbreras

regularmente 14.4m de diámetro por 35.0m de profundidad o mayores), en suelos

arcillosos de baja resistencia al corte y en presencia de aguas freáticas, surgen varias

dificultades de estabilidad que se agravan que en la medida que las variables del suelo se

modifican con el tiempo. La empresa mexicana Constructora Estrella, retomando la

experiencia para estabilizar pozos profundos y zanjas para muros milán, mediante lodos

bentoníticos, ideo un método constructivo que al tiempo que garantiza la estabilidad del

fondo y paredes de la excavación, posibilita la construcción de la losa de fondo y muro de

lumbrera. Este método es el denominado "Lumbrera Flotada" (ver imagen 4.69), que junto

con el método de muro milán son los de mayor uso en la Zona de Lago de la Ciudad de

México; su secuencia constructiva consiste en lo siguiente.

Urral interior

• Perforadores

. - - Almeja

Planta faerionlUeo

^ EÍKWBClSrí

CanUdes iildrorieasnélto»

ReNenode tuda comento

Imagen 4.69. " P r o c e d i m i e n t o c o n s t r u c t i v o de l umbre ra f l o tada . Fuente: Ingeniería hidráulica en México (septiembre-diciembre de 1991)


¿ r S S INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

4.4.2 PRELIMINARES DE DISEÑO.

Una vez asignada la obra a una empresa constructora, el personal técnico se encarga de

la ejecución, el control y el seguimiento de la obra, realizando la programación exhaustiva

en la ejecución de los diferentes frentes de trabajo.

Previo a toda actividad en el frente de trabajo el ingeniero responsable del frente debe

elaborar el programa de ejecución estimado, de este se desprende la programación de la

contratación del personal por especialidades, la determinación del equipo y materiales de

construcción.

Posteriormente se elabora una plantilla del personal con especialidades y fechas de

contratación, se relaciona el equipo por utilizar en cada etapa del frente y se dan fechas

para el arribo a la obra, además se cuantifican cantidades y volúmenes de obra, para la

elaboración de solicitudes de compra de los diferentes materiales.

4.4.3 TRABAJOS DE INSTRUMENTACIÓN Y GEOTECNIA.

La instrumentación y seguimiento geotécnico tienen el objetivo de verificar el

comportamiento de la lumbrera en la etapa de construcción y durante la operación de la

obra; de esta forma, se podrán identificar las eventuales condiciones de riesgo que se

presenten en el proyecto para tomar medidas preventivas y correctivas.

La instrumentación y geotecnia incluyen las siguientes actividades: inspección visual,

control topográfico, instrumentación y seguimiento geotécnico; durante estas acciones se

debe poner especial atención en la observación de los desplazamientos inducidos cuando

se construye la lumbrera, tanto en la superficie del terreno como en la periferia del

revestimiento de la lumbrera y en los esfuerzos inducidos en el revestimiento (corto y

largo plazo).

La inspección visual: consiste en la observación del proceso constructivo de la lumbrera,

en la verificación de la calidad de los materiales de construcción y el acabado para el

revestimiento, inspección de la instalación y manejo de la instrumentación, de la

exploración geotécnica realizada durante su construcción, así como en la identificación de

los materiales que se atraviesan durante la excavación de las zanjas perimetrales y el

núcleo de la lumbrera.



La instrumentación abarcará los aspectos siguientes:

a). Medición de asentamientos y desplazamiento horizontal en superficie: Se deben

colocar en superficie puntos de medición de desplazamientos verticales y horizontales

(banco de nivel superficial) abarcando la mayor área posible cercana a la lumbrera. Esto

se hará con equipo de topografía (movimiento del punto tridimensional con estación total)

y sirve para la evaluación del procedimiento constructivo de la lumbrera. La periodicidad

de las mediciones puede ser 1 por semana antes de la construcción de la lumbrera y

diariamente durante la construcción de la misma. En caso de detectarse un

comportamiento extraño, la frecuencia de las mediciones se incrementará de acuerdo con

los movimientos observados. Después de la construcción de la lumbrera se pueden

continuar las mediciones hasta su estabilización. En la llegada y salida del escudo se

deberán tomar mediciones.

b). Medición de desplazamientos en la pantalla perimetrah La instrumentación adecuada

son los Inclinómetros (ver imagen 4.70) colocados cerca y a todo lo largo de la pantalla

perimetral. (Recomendación: instalar dos Inclinómetros, uno al sur y otro al norte).

Además se deben colocar referencias superficiales en los brocales de los Inclinómetros a

fin de conocer su hundimiento y desplazamiento con respecto al banco de nivel. Las

mediciones deben ser similares en frecuencia a las realizadas en los bancos de nivel

superficial.

Inclinómetro * v ,

Tubo de medición ^

W^W

Terreno o pared de lumbrera

Vista superior de un inclinómetro dentro de un tubo de medición

Imagen 4.70. " E s q u e m a y v i s ta de I nc l i nómet ro u t i l i zado en ob ra . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).


g ^ ? H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

c). Mediciones de respuesta inmediata de la presión de poro: Se llevará a cabo

mediciones de la presión de poro en la capa dura, depósitos profundos y lentes

localizados cerca de la base de la lumbrera. Se colocarán dos piezómetros (Piezómetro

abierto) en la capa dura y uno en los depósitos profundos. La periodicidad de las

mediciones será 1 por semana antes de la construcción de la lumbrera y 3 por semana

durante la construcción de la lumbrera. En caso de detectarse un comportamiento

anómalo, la frecuencia de las mediciones se incrementará de acuerdo con los

movimientos observados. Después de la construcción de las lumbreras se continuarán las

mediciones hasta su estabilización.

El sistema de instrumentación y el seguimiento geotécnico tiene como objetivo observar e

interpretar el comportamiento de la lumbrera a través de las mediciones descritas en las

actividades anteriores, para posteriormente evaluar y, en caso dado, corregir y diseñar el

soporte y procedimiento constructivo de la lumbrera. Asimismo, con base en el

comportamiento observado y de estudios analíticos que resuelvan el problema inverso, se

estudiarán condiciones futuras durante el proceso constructivo, a fin de identificar los

riesgos y prever comportamientos anómalos esta actividad corresponde a personal

especializado en el área de mecánica de suelos ya que al Ing. Constructor le concierne

únicamente hacer el levantamiento de datos durante su monitoreo.

4.4.4 PRELIMINARES DE OBRA.

Antes de iniciar de lleno con las actividades de construcción de la lumbrera, se deben

determinar las actividades que son primordiales realizar con anticipación.

Mejoramiento de terreno natural: como se ha mencionado el método de "lumbrera flotada"

es utilizado en los sitios que están inmersos en la denominada Zona de Lago,

caracterizada por ser una zona inundada con aguas residuales y producto de la lluvia y

por estar constituida geotécnicamente por suelos lacustres blandos muy compresibles. En

este tipo de suelos regularmente se tiene una capa superficial del suelo formado por

material vegetal y lodo (turba), de consistencia muy blanda y altamente deformable,

siendo imposible la aplicación de carga sobre esa superficie. De esta condición del sitio,

se deriva la necesidad de construir un mejoramiento de la superficie, para formar una

base de apoyo para las maniobras necesarias en la construcción de la lumbrera.



Se puede utilizar una combinación de rellenos de materiales granulares y sistema de

refuerzo a base de malla de polietileno (geomalla), Este tipo de combinaciones permite

una distribución adecuada de la carga en una extensión de área más allá del punto de la

concentración, como pueden ser la descarga de las grúas o llantas de las maquinarias; de

esa manera, la magnitud del esfuerzo aplicado al suelo blando disminuye al distribuirse en

una área mayor a de la de aplicación y por lo tanto, los efectos ocasionados disminuyen,

como pueden ser los asentamientos superficiales o posibles flujos laterales del suelo por

falla de capacidad de carga (ver imagen 4.71 y 4.72).

Imágenes 4.71 4.72. "Reforzamiento superficial del terreno, con material granular sobre geomalla plástica. Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).



Planta de lodo bentonitico: Una vez avanzado el mejoramiento del terreno natural, se

puede iniciar la construcción de una planta de lodos (ver imagen 4.73 y 4.74), para la cual

se requiere fundamentalmente de turbos mezcladores o en su caso una centralina de

lodos que abastecerá mayor volumen y la construcción de los cárcamos de

almacenamiento.

I m a g e n 4.73. "H id ra tac i ón y a lmacenamien to de l l odo ben ton i t i co . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).



Imagen 4.74. " S i s t e m a de mezc ladores para la p r o d u c c i ó n de m o r t e r o y l odo f raguan te . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

La localización y trazo de la lumbrera: La ubicación así como el control de planimetría y

altimetría para cada una de las etapas en la construcción, se deben ejecutar de acuerdo

al proyecto ejecutivo.

La fabricación del tanque metálico de flotación: Debido al tiempo necesario para la

fabricación del tanque de flotación, se debe iniciar con anticipación, el ingeniero del frente

debe tomar como referencia para construir el tanque los planos de proyecto. El tanque es

construido con perfiles comerciales y entre sus características destacan; 24 ménsulas de

atraque; En secuencia se instalan las boquillas con tubería metálica de 4", las cuales se

utilizaran para la inyección del relleno con mortero en el fondo de la lumbrera y bajo el

mismo tanque, se instalan 3 en la parte centro del tanque con salidas de descarga a 0.50

m, 1.50 m, 2.00 m por debajo del nivel de la cubierta del tanque, además en el perímetro

del tanque se colocan 6 boquillas equidistantes y coincidentes con el eje del muro de la

lumbrera.


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4.4.5 CONSTRUCCIÓN DE PANTALLA CORTA.

La pantalla debe tener una geometría en planta de un polígono en "N" lados iguales con

una longitud media de 2.50m, y un ancho de 0.65m, (características del equipo de

excavación), con los datos adecuados la brigada de topografía ejecuta el trazo en la

ubicación de la lumbrera.

Una vez hecho el trazo, se procede a la construcción de los brocales de concreto armado,

que sirven como guías para lograr la geometría de la pantalla (ver imagen 4.75 y 4.76),

además sirven para reforzar y evitar caídos en las paredes de la excavación en la

superficie de la zanja.

El proceso inicia con la excavación para los brocales, en forma manual o con una mini

excavadora, durante el perfilado de paredes se debe de cuidar las aristas de la poligonal,

(recordar que en la zona de pantallas se tiene un cinturón mejorado con tepetate

compactado), para lograr los espesores proyectados, de lo contrario se tendrán

volúmenes adicionales de concreto fuera de proyecto, se instala el acero de refuerzo, la

cimbra de contacto hecha de madera, y se ejecuta el colado para el brocal exterior. Para

el brocal interior se tiene el mismo proceso y se utiliza la misma cimbra. Las dimensiones

de los brocales y características de materiales son de acuerdo al proyecto ejecutivo

I m a g e n 4.75. " E x c a v a c i ó n de b roca les gu ía " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).



Imagen 4.76. " A r m a d o , c i m b r a d o y c o l a d o de b roca les gu ía " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

La pantalla corta, es la que se realiza en el extremo exterior de la lumbrera y se emplea

como protección para construir el brocal definitivo.

Para realizar la excavación se debe contar con el equipo a utilizar ya previamente armado

y consta de una grúa sobre orugas (link-Belt 118) y una almeja guiada (Casa Grande) (ver

imagen 4.78). Se debe verificar la verticalidad del equipo guiado e iniciar a extraer el

suelo, el suelo extraído debe ser sustituido por un lodo fraguante (cemento, bentonita,

arena fina ligera, agua) alcanzando una resistencia de 10 a 20 kg/cm2, con un peso

volumétrico de 1.3 a 1.5 ton/m3 (ver tabla 4.5).

r fl


k £ S S INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Tabla 4.5: Dosificaciones para lodos y morteros.

^DOSIFICACIÓN PARA WORTiRO CON RESISTENCIA Of (10K0ÍCII&A 26 i m / C l p

PRODUCCIÓN DE LODO

BENTONITICO AL 3% DE

BENTONITA POR M3

AGUA

BENTONITA

SUMAS

DOSIFICACIÓN DE MORTERO

PORM3

CEMENTO

LODO BENTONITICO

ARENA SILICA

ADITIVO RETARDANTE

SUMAS

DOSIFICACIÓN DE MORTERO

POR 50 KG. DE CEMENTO

CEMENTO

LODO BENTONITICO

ARENA SILICA

ADITIVO ACELERANTE

SUMAS

EN PESO

989.00

30.00

1,019.00

290.00

643.13

59.10

2.58

1,526.70

50.00

110.88

101.90

0.44

263.23

DENSIDAD

1.00

2.60

3.10

1.02

2.17

1.03

3.10

1.02

2.17

1.03

EN

VOLUMEN

989.00

11.54

1,000.54

93.55

631.48

272.35

2.50

999.88

16.13

108.92

46.96

0.43

172.44

PESO VOL.

MEZCLA

(TON/M3)

1.02

1.53

1.53

Los tableros se deben enumerar y su construcción se ejecuta en forma alternada, se elije

iniciar con los tableros con los números pares, la lechada fraguante se debe mantener por

lo menos 40 cm abajo del nivel de brocal, y esta secuencia se conserva en la construcción

de todos los tableros.

Al concluir la excavación de cada tablero se extrae el posible azolve del fondo, antes de

que inicie el proceso de fraguado inicial de la mezcla, esto se ejecuta con la propia almeja

guiada.



Imagen 4.77. "Equipo guiado de excavación". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

En lo que respecta al equipo de excavación se puede hoy en día utilizar equipo más

actualizado como la l lamada BAYA (equipo de excavación guiado "almeja loca"

LIEBHEERDE100ton.)

4.4.6 CONSTRUCCIÓN DE PANTALLA PROFUNDA INTERIOR.

La pantalla profunda interior requiere de sus propios brocales guías que son construidos

de la misma forma que para la pantalla corta. Con lo que respecta a su excavación se

sigue el lineamiento anteriormente descrito sustituyendo en este caso el suelo extraído



por una mezcla de solamente de agua y bentonita (lodo bentonitico) manteniendo un nivel

mínimo de hasta 0.60m.

Terminada la excavación a nivel de proyecto; se debe considerara un breve tiempo que

permita la decantación de los fragmentos de arcilla en suspensión, para que se pueda

realizar la limpieza del azolve en el fondo de la zanja ejecutada con la propia almeja; se

verifica las propiedades del lodo bentonitico cumpliendo con el peso volumétrico de 1.05

ton/m3.

Para realizar el colocación de mortero de la pantalla es utilizado el sistema de tubería

tremie de 8" de diámetro con secciones de 1 a 3m con su respectiva tolva en la parte

superior, para el colado de la pantalla de utiliza la mezcla (cemento, agua, arena silica,

agua) de resistencia de 10 a 20 kg/cm2 y un peso volumétrico de 1.3 a 1.5 ton/m3 a esta

mezcla se le adiciona fibras de nylon 6.12 con diámetro entre 0.005" y0.007" y de longitud

50 mm, en una proporción de 0.50 Kg./m3 de mezcla.

Una vez colocados los tubos se introduce un tapón constituido por un balón de látex, el

cual desciende por el peso del mortero vaciado evitando en esta forma su contaminación.

Para iniciar el flujo del mortero, la boca de la trompa de descarga se levanta una distancia

de 30 cm. a partir del fondo de la zanja. Para ayudar al mortero a fluir, se desplaza la

tubería verticalmente hacia arriba y hacia abajo con la ayuda de la grúa mecánica,

vigilando que permanezca siempre suficientemente ahogada en el mortero (2.0m), a

medida que el mortero fluya se agrega mas mortero a la tolva, manteniendo la columna a

una altura conveniente para regular la rapidez del flujo, en esta forma, el lodo de la zanja

se desplaza hacia la superficie por la diferencia de densidades, el cual puede ser

nuevamente almacenado para reutilizarlo.

La secuencia anterior es repetida cuantas veces se a necesario hasta terminar la pantalla,

es importante realizar la colocación de mortero con la mayor continuidad posible. Para

cuestión de generadores es importante llevar un control de mortero suministrado ya que

puede necesitarse un volumen mayor que la resultante de la geometría de la excavación.

4.4.7 CONSTRUCCIÓN DE BROCALES PARA LA LUMBRERA.

El brocal definitivo (ver imagen 4.78 y 4.79) para la lumbrera está conformado por un

muro vertical de 3m de longitud, tiene una geometría en planta en forma de polígono de



"N" lados ¡guales, cada lado con una longitud media de 2.50 m y una losa horizontal de

4m. Como se ha mencionado, este método es utilizado en la Zona de Lago donde los

estratos superficiales del suelo corresponden a materiales sueltos y muy blandos que son

inestables al excavarse, por lo cual implicó la construcción de la pantalla corta y el

aprovechamiento de la pantalla profunda interior como elementos de ademe para la

estabilidad de la excavación correspondiente.

El brocal definitivo de la lumbrera tiene al menos cuatro funciones primordiales:

a).- Reforzar la capa superficial del suelo durante la construcción para evitar derrumbes.

b).- Formar una guía rígida para orientar el equipo de excavación de la pantalla perimetral

exterior.

c).- Formar una superficie resistente, capaz de soportar los equipos o maquinaria móviles

o estacionarios, que por las necesidades de construcción deba posicionarse justo en la

cercanía del borde de la excavación.

d).- Adicionarle peso a la estructura de la lumbrera, a través del brocal exterior para

contribuir a su estabilidad por emergimiento a largo plazo debido al empuje por

subpresión del agua del subsuelo en el fondo de la lumbrera.

La secuencia de la construcción de este brocal consiste en; excavación realizada con

almeja loca hasta la profundidad de proyecto, durante esta actividad se debe realizar

apuntalamiento entre las pantallas existente para evitar su cerramiento. En el fondo de la

excavación se coloca un mejoramiento con tezontle y una plantilla de concreto simple

para base de estructura.

La siguiente actividad es el habilitado y colocación de acero de refuerzo que debe

realizarse como estipulan los planos de proyecto, le sigue la colocación de cimbra de

madera quedando listo para la colocación de concreto (clase II de f'c=250kg/cm2) este

puede ser colocada con una bomba telescópica con una pluma de alcance de 2.5m.

Terminado en todo el perímetro de la lumbrera el muro vertical, se debe construir la losa

de 4m conocido como alero, para la cual la superficie de desplante debe ser mejorada con

tepetate compactado al 90% de la prueba proctor.


i*f*C INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

En seguida se debe colocar el acero de refuerzo que debe ser habilitado previamente y

respetando las especificaciones de proyecto para realizar los traslapes y escuadras

necesarias.

La instalación de la cimbra se realiza en el perímetro interior y exterior del alerón, en

forma secuencial se realizó el vaciado del concreto hidráulico de clase II con peso

volumétrico de 2.2 ton/m3 y f c= 250 kg/cm2, al concreto se le adiciona fibras de nylon

6.12, con diámetro entre 0.005" y 0.007" y de longitud 50 mm, en una proporción de 0.50

Kg./m3 de concreto, Foto 23.

En esta etapa deben dejarse los preparativos necesarios para futuras instalaciones

necesarias como pueden ser los elementos de fijación y centrado de la lumbrera durante

su flotación, en caso de tratarse de una lumbrera para planta de bombeo deben dejarse

los ductos necesarios para hacer llegar la energía hasta el interior de la lumbrera.

I m a g e n 4.78. " M u r o ver t ica l de b roca l de f i n i t i vo " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).


i W INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Imagen 4.79. " A l e r o de b roca l de f i n i t i vo " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

Como recomendación se sugiere construir este elemento en etapas, para no mantener

todo el perímetro de la lumbrera excavada, recordando que los suelos lacustres son

fáciles de presentar cualquier tipo de falla.

4.4.8 CONSTRUCCIÓN DE PANTALLA PROFUNDA EXTERIOR.

En esta etapa el brocal principal y la pantalla interior sirven de guía y protección durante la

excavación.

La pantalla tiene una geometría en planta en forma de polígono de "N" lados iguales, cada

lado con una longitud promedio de 2.50 m, un ancho de 0.65 m (características del equipo

de excavación) y a una profundidad de "X" m, preferentemente desplantada hasta la capa

dura.



Previo al iniciar la excavación en cada tablero el personal técnico realiza la maniobra para

la orientación, el centrado y la puesta en la vertical del equipo de excavación (ver imagen

4.80), se debe poner en marcha del sistema de producción y suministro de lodo de

ademe, así como el equipo de carga y acarreo del producto de la excavación.

El procedimiento de excavación es igual al utilizado en la construcción de las pantallas

interiores recordando que es de suma importancia sustituir el suelo excavado por lodo

bentonitico con una densidad de 1.05 ton/m3 y una viscosidad de 30 a 35 seg (ver imagen

4.81).

Imagen 4.80. "Excavación de pantalla". Fuente: Moya Soperanes Gumaro (N-D).


^ 1 M ^ 9


Imagen 4.80. " E x c a v a c i ó n de pan ta l l a " . Fuente: Elaboración propia (año 2010).

Para el colado de este elemento se utiliza un mortero a base de (agua-cemento-arena

silica-bentonita) de resistencia entre fe 20 kg/cm2 y 30 kg/ cm2 con peso volumétrico de

1.3 cm2 a 1.5 ton/m3. El sistema a utilizar es el de la tubería tremie.

El proceso de colocación de mortero sigue la misma secuencia utilizada en la

construcción de la pantalla profunda interior, recordando que el lodo bentonitico de la

zanja se puede reutilizar por lo cual con la ayuda de una bomba centrifuga es llevada

hasta los cárcamos de almacenamiento.

La secuencia anterior es repetida cuantas veces se a necesario hasta terminar la pantalla,

es importante realizar el colado con la mayor continuidad posible. Cabe señalar que

pueden excavarse dos tableros continuos para ayudar a reducir los tiempos de ejecución.

4.4.9 EXCAVACIÓN DE ZANJA SOBRE LA PERIFERIA DE LA LUMBRERA.

Con esta excavación perimetral al núcleo, se inicia la extracción del suelo arcilloso que

permitirá crear el espacio, en el cual se insertará la lumbrera a través del tanque de

flotación.


m

y ^ ^ J INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

La estabilidad de las paredes y el fondo en la excavación, ejecutada en un suelo arcilloso,

está relacionada con el cumplimiento de las etapas constructivas que le anteceden a esta.

La técnica de flotación se basa en el reemplazo de la arcilla con un peso volumétrico en el

sitio de 1.22 ton/m3, por un lodo de ademe con peso volumétrico entre 1.07 ton/m3 y 1.10

ton/m3. El peso volumétrico del ademe por utilizar en una excavación está en función de la

resistencia al corte del suelo arcilloso por excavar, para este caso se utilizó un ademe de

1.10 ton/m2 para incrementar el factor de seguridad por sub. - presión.

Antes de iniciar con la excavación se debe iniciar el abatimiento de la presión de poro

actuante en la capa dura, el cual se obtiene con el bombeo del agua del subsuelo, se

instalan pozos de bombeo distribuidos sobre el perímetro y a la profundidad de acuerdo al

proyecto ejecutivo.

La excavación se inicia y es de sobra mencionar que el suelo extraído debe ser sustituido

por lodo bentonitico, el objetivo de esta actividad es lograr un corte regular sobre el

perímetro de la lumbrera que permitirá que la sumersión del tanque flotante no tenga

complicaciones., la excavación se realiza con el equipo guidado (ver imagen 4.81) y se

alcanza la profundidad de proyecto de desplante de lumbrera.

Imagen 4.81. "Excavación guiada de la zanja anular". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).



4.4.10 EXCAVACIÓN DEL NÚCLEO.

Para la excavación del núcleo se sustituye el equipo de excavación guiado por una draga

equipada con almeja loca, se retira el brocal interior y se avanza en la extracción del suelo

que es sustituido por lodo bentonitico para la estabilización de las pares de excavación y

evitar una posible falla de fondo (ver imagen 4.82).

Durante 98% de la excavación se realiza sin interrupción alguna, y casi al llegar a la

profundidad de proyecto se realiza una minuciosa revisión del fondo de la excavación

para permitir terminarla con una geometría regular.

Imagen 4.82. " E x c a v a c i ó n de núc leo c o n a lmeja l o c a " . Fuente: Panlagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

Al concluir la excavación se verifica la profundidad en toda el área mediante lecturas

sobre una retícula de un metro por lado. En este sondeo (ver imagen 4.83) se pueden

detectar posible irregularidades en el corte del fondo de la lumbrera, que finalmente son

perfiladas, en secuencia se permitió la decantación de los fragmentos de arcilla



suspendidos, para posteriormente retirar el azolve, utilizando el mismo equipo de

excavación.

Es importante mencionar que el lodo bentonitico para la estabilización de la lumbrera

debe mantenerse en constante movimiento para evitar pierda sus propiedades, esto se

puede hacer con un sistema de bombeo que lo lleva de la excavación a las fosas de

almacenamiento donde se rehidrata y enseguida se regresa a la excavación.

Imagen 4 .83. " S o n d e o s para ve r i f i car la p r o f u n d i d a d de la l u m b r e r a " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

4.4.11 TANQUE METÁLICO PARA LA FLOTACIÓN DE LA LUMBRERA.

Una vez terminada la excavación hasta nivel de proyecto, se coloca en la superficie del

lodo un tanque metálico, con diámetro menor al del brocal exterior, quedando así una

holgura entre la periferia del tanque y la pared de la excavación a través de la cual se


BS


maneja el nivel y cambio de lodos. Este mismo tanque se convierte en el área de trabajo,

sobre la que se efectuaran todas las actividades que se requieran para la construcción de

losa de fondo y muros de revestimiento.

El tanque de flotación en una lumbrera se puede utilizar invertido (ver imagen 4.84), que

consiste en su colocación como una embarcación normal y el principio de flotación e

inmersión se logra únicamente en el manejo de los niveles del lodo bentonitico, sus

características principales son:

a).- Este criterio requiere de tirantes de lodo por debajo del nivel del brocal mayores, los

cuales afecta al factor de seguridad por subpresión en el proceso constructivo de la

lumbrera.

b).- La estabilidad de la estructura en las primeras etapas de flotación e inmersión es

menos riesgoso, debido a que la posición del centro de gravedad de la estructura

cilindrica se traslada más rápido y se ubica por debajo del centro de flotación; debido a la

construcción de la estructura en el interior del tanque, el brazo de giro disminuye

rápidamente.

c).- Se requiere de menor profundidad en la excavación de la lumbrera para alojar la

altura del tanque, disminuyendo los volúmenes de obra.

Imagen 4.84. " T a n q u e i nve r t i do i ns ta lado en la l umbre ra 3 de l I n te rceptor R io de los R e m e d i o s " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).


j j ^ g ^ INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Otra opción para el tanque de flotación es el normal (ver imagen 4.85); su característica

fundamental es la posición sobre el lodo de ademe inversa a una embarcación; lo cual

permite crear una cámara de aire comprimido entre su cavidad interna y el nivel del lodo

de ademe, que es básica para la flotación e inmersión del proceso otras características

son las siguientes:

a).- Este criterio permite manejar tirantes de lodo por debajo del nivel del brocal mínimos,

los cual incrementa el factores de seguridad por subpresión en el proceso constructivo de

la lumbrera.

b).- La estabilidad de la estructura en las primeras etapas de flotación e inmersión, es

riesgoso, debido a que el centro de gravedad de la estructura cilindrica esta muy por

arriba del centro de flotación.

c).- Se requiere de mayor profundidad en al excavación de la lumbrera para alojar la altura

del tanque, esto puede estar limitado por la ubicación del estrato denominada la capa

dura.

Imagen 4.85. "Tanque normal instalado en la lumbrera 6 del Interceptor Rio de los Remedios". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

Para este caso al terminar la primera etapa de colado que consiste en la losa y primer

nivel de muro se inyecta aire en el interior del tanque para provocar su flotación, en ese


j f ^ y H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

momento se retiran las viguetas y el sistema queda listo para iniciar la primera etapa de

inmersión que se logra al desalojar paulatinamente el aire a presión.

El descenso en cualquiera de los dos casos es guiado a través de malacates hasta llegar

al nivel requerido para iniciar la segunda etapa de colado; nivel en el que nuevamente el

sistema de tanque-flotante se ancla nuevamente al brocal. El ciclo establecido colado-

inmersión se repite hasta alcanzar la profundidad de proyecto.

4.4.12 CONSTRUCCIÓN DE LA ESTRUCTURA DE CONCRETO.

En todo proceso de construcción la estructura se mantiene siempre en flotación, a manera

de una embarcación que va creciendo en altura pero que no pierde su condición de

flotación estable. Debido a ello, el equipo periférico utilizado en el procedimiento como

son vigas radiales de atraque y plumas metálicas con malacates, tienen la función única

de controlar la posición de la lumbrera y de contribuir en la conducción durante las

inmersiones.

Empleando el tanque de flotación como plataforma de trabajo, conforme a las

instrucciones del proyecto ejecutivo y a los análisis para el equilibrio de la flotación, se

inicia con la instalación del acero de refuerzo.

El acero de refuerzo debe ser habilitado previamente de acuerdo a los planos de proyecto

ejecutivo, su colocación debe ser en longitudes promedio de 6.0 m (ver imagen 4.86),

durante su colocación deben dejarse las preparaciones para la colocación de vigas de

atraque.


Imagen 4.86. "Colocación de acero de refuerzo". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

Inmediatamente después de la colocación del acero de refuerzo, viene la colocación de

cimbra de contacto, la cual puede ser de madera y habilitada en forma de cercha para

lograr la geometría de la lumbrera. Para su sujeción se pueden utilizar moños

separadores y placas de acero.

En su caso si en un previo análisis de costo, se ve viable utilizar una cimbra metálica que

puede abarcar una mayor longitud por tablero, es recomendable pero cabe señalar que

por el peso de la misma se necesitara de una grúa para sus movimientos.

Para la colocación de la cimbra en el interior de la lumbrera se utiliza una plataforma de

trabajo colganteda con malacates soportada por 4 plumas instaladas en la zona de

brocales (ver imagen 4.87).



Imagen 4.87. " C o l o c a c i ó n de c i m b r a c o n ayuda de p la ta fo rma co lgan te " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

Terminada la colocación de cimbra se procede a la colocación de concreto de resistencia

a la compresión simple de acuerdo a proyecto. Para esta actividad se debe contar con un

sistema de vibrado que puede ser de vibradores de chicotes. Es muy recomendable

utilizar una bomba telescópica de una pluma de 28m de alcance, con este sistema se

agilizara la colocación de concreto (ver imagen 4.88)

Para la conclusión de cada etapa de colocado se realiza el retiro de cimbra, dado el

tiempo necesario para que el concreto alcance el fraguado inicial, y posteriormente se le

coloca una membrana acuosa de curado.

on


I ^ ^ S B INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN. TOMBG.

Imagen 4.88. "Colocación de concreto con bomba telescópica". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

4.4.13 RELLENO ANULAR Y BAJO EL TANQUE.

Para el relleno (inyección) de la holgura entre la estructura de la lumbrera con la

excavación del fondo y la pantalla perimetral. Se aplica mortero de cemento - arena con

resistencia f c=30 kg/cm2.

El mortero se aplicó de la siguiente manera:

1).- Una vez posesionada y orientada la lumbrera en su sitio de acuerdo al proyecto

ejecutivo, se procedió a la preparación de instalaciones para la inyección del relleno, para

accesar a las líneas centrales se instala un puente metálico.

2).- En el fondo de la lumbrera se inyecta con un equipo de bombeo a través de los tubos

de 4 " instalados previamente en el tanque de flotación, los cuales se extendieron hasta la

superficie (ver imagen 4.89), la secuencia de la inyección es progresiva de acuerdo a los

niveles de cada línea de descarga, el volumen de mortero por nivel debe ser controlado.


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Imagen 4.89. "Inyección de mortero por líneas de tuberías centrales". Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

El relleno por debajo del tanque se considera terminado cuando el mortero emerge por las

líneas de 4" instaladas en el perímetro de la lumbrera.

3).- Se verifica el nivel del relleno en la zanja anular, constatando un nivel por arriba del

tanque de flotación, se permitirá el fraguado de este primer relleno y se procede a la

instalación de 4 líneas de descarga Tremie en la zanja anular.

4).- Cuando se tenga el fraguado del relleno por debajo del tanque, se inicia el relleno de

la zanja, a gravedad por las 4 líneas Tremie, el procedimiento de este relleno corresponde

al colado de pantallas profundas descrito en los procesos anteriores (ver imagen 4.90).

5).- El lodo de ademe desplazado por la inyección del relleno, es vertido al interior de la

lumbrera, este lastre permite contrarrestar el empuje ascendente generado por el mortero

durante el proceso.

6).- Durante el proceso de relleno se vigila que la estructura permanezca en su posición,

por lo que el colado es cuidadoso para no generar presiones excesivas en el fondo. Podrá



considerarse la opción de agregar lastre controlado en el interior de la lumbrera para

equilibrar el empuje del fondo.

• El nivel de colado es por debajo del nivel de desplante de las trabes de liga entre la

lumbrera y el brocal definitivo.

Imagen 4.90. "Re l l eno de zanja pe r ime t ra l " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

4.4.14 TRABES DE LIGA ENTRE MURO Y BROCAL DE LA LUMBRERA.

La conexión entre el brocal definitivo y la estructura de la lumbrera debe ser con "N"

numero trabes de liga de con dimensiones aproximadas de 0.80 m x 1.75 m x 3.15 m o

como requiera el proyecto incluyendo el empotramiento con el muro de la lumbrera y el

muro del brocal.



a).- El lodo remanente del relleno anular se retira hasta el nivel de desplante de la trabes

de liga.

b).- En secuencia se demuele el complemento del brocal (ver imagen 4.91) y se retira el

poliuretano expandido en las preparaciones para segundos colados, colocados en los

muros de la lumbrera y el brocal, se perfilan los contornos de las conexiones en forma

manual, con martillos neumáticos.

Imagen 4 .91 . " D e m o l i c i ó n de b roca l para la c o n e x i ó n de t r abes " . Fuente: Paniagua Calderón Clemente (Diciembre-2009).

c).- Se ejecutó el armado, cimbrado y colado conforme a proyecto.

d).- En secuencia se ejecuta el descimbrado de la trabes y se concluye el relleno anular

hasta el nivel terminado de la lumbrera, de acuerdo al proyecto ejecutivo.



Con esta actividad se termina la construcción de una lumbrera por el método de tanque

flotado; es indispensable realizar una limpieza general para poder ver la obra en su gran

magnitud (ver imagen 4.92).

•"'" si* rs-jf****"" l~j%$^mm$-M'' ••••• "

\

Imagen 4.92. " L u m b r e r a f l o tada t e rm inada " . Fuente: Elaboración propia (septiembre -2011).


INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN TOMBG.

CAPITULO 5

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS.

5.1 Especificaciones para la construcción de pantallas y zanjas anulares.

Antes de iniciar los trabajos de excavación, se deberán de efectuar calas para verificar la

localización y profundidad de las instalaciones municipales (si existieran), que pudieran no

haber sido detectadas por el levantamiento topográfico y los recorridos de campo como,

PEMEX, CFE, TELMEX, etc., y tomar las medidas pertinentes para los desvíos, soporte o

protección de las mismas.

Se colocara la señalización necesaria y el acordonamiento del perímetro del área a

excavar. Una vez definido el trazo en la zona donde se construirá la pantalla o zanja

perimetral, se procederá a realizar la primera etapa de construcción indicada, la cual

consiste en la construcción de los brocales.

La ejecución de los brocales guía se desarrollaran en la capa del mejoramiento de 1.00m

de espesor, construida sobre el terreno natural, a base tezontle y tepetate compactado,

por lo cual para estos casos la excavación es auto soportable y el procedimiento es el

convencional.

La excavación de las zanjas perimetral es por tableros en forma alternada con un ancho

de 0.65 m. y un largo en función de la almeja guiada disponible. Dicha excavación deberá

hacerse con equipo o maquinaria cuya herramienta de corte sea guiada, con objeto de

ofrecer una amplia garantía en la verticalidad, alineamiento e integridad de las paredes de

la zanja, asimismo el equipo deberá alcanzar sin problemas la profundidad de las

excavaciones indicadas en el proyecto.

Para poder cumplir con las características antes descritas, la herramienta de excavación

deberá cumplir con las recomendaciones siguientes:

a) Se deslizará con suavidad sin chicoteos ni golpes.

b) Se hincará evitando que choque o caiga libremente contra el lodo o contra las paredes

de la zanja para evitar desprendimientos o caídos.



c) Se deberá meter o sacar sin brusquedad para evitar efectos de embolo en el lodo.

d) Cortará firmemente el material hincándola a presión sin sacudirla repentinamente.

Por ningún motivo deberá emplearse para la excavación de las zanjas, maquinaria que

use cucharón de almeja o cualquier herramienta no guiada, ya que dicho equipo además

de no cumplir con las características antes mencionadas (verticalidad, alineamiento, etc.)

podría provocar derrumbes durante la excavación.

El cumplimiento de estas indicaciones conjugado con el uso de un lodo bentonitico

colocado indicada con la especificación correspondiente, evitará caídos y deslaves que

azolven la zanja y provoquen socavaciones de las paredes, asimismo evitará movimientos

de las propias paredes y del fondo que se pueden difundir hacia el exterior, causando

desplazamientos de las zonas vecinas.

La tolerancia de desviación máxima en la verticalidad de la excavación será de 1% de la

profundidad.

Una vez que se inicia la excavación con el equipo guiado el lodo bentonitico deberá ser

suministrado en forma continua, para estabilizar las paredes de la zanja, se llenara con

lodo fabricado con bentonita y agua, el nivel de lodo de ademe se mantendrá máximo a

50 cm por debajo del nivel de remate del brocal.

Por ningún motivo deberá permitirse abatir el nivel de lodo bentonitico. Cuando se perciba

cualquier fuga del mismo durante las operaciones de excavación deberán anotarse todas

sus características y señalarse de inmediato en la bitácora de la obra e inmediatamente

darla a conocer la representante en campo y al proyectista, a fin de generar la solución

correspondiente. Por ningún motivo se permitirá colar en la zanja, donde se hayan

percibido fugas y no se hayan tratado adecuadamente hasta asegurarse de que hayan

desaparecido.

Deberá establecerse un control de verificación de la profundidad excavada, así también,

deberá efectuarse la verificación continua de las característica del lodo de ademe,

conforme a lo establecido en las especificaciones respectivas. En cuanto se identifique

variación de las propiedades del lodo, deberá procederse a su corrección inmediata.


OBI f C g i H INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN TOMBG.

Terminada la excavación, deberá procederse a la limpieza del azolve del fondo, utilizando

un tubo eyector que pasará por todo el piso del tablero. Otra alternativa consiste en la

recolección del azolve con la almeja. Con el objetivo de obtener las características del

lodo de ademe de acuerdo a las especificaciones correspondientes, de no cumplirse, el

lodo de ademe usado será cambiado por lodo bentonitico nuevo.

5.2 Especificaciones para excavaciones profundas "núcleo central de una

lumbrera".

La excavación del núcleo debe iniciarse después de que se haya terminado la excavación

de la zanja perimetral y después de demoler el brocal interior provisional de la propia

zanja, para efectuarse con equipo denominado almeja loca.

Para el ademe de la excavación deberá usarse lodo, que puede ser lodo bentonitico, lodo

arcilloso mejorado con bentonita o lodo arcilloso, conforme a las especificaciones

correspondientes, el nivel de lodo deberá mantenerse a no más de 0.50 m de profundidad

respecto del nivel del brocal exterior.

La variación del nivel de lodo de ademe en más de 0.50 m por debajo del nivel del brocal,

esto durante las etapas de instalación del tanque de flotación y de las inmersiones de la

lumbrera, será previamente determinado por los factores de seguridad obtenidos en el

diseño geotécnico de la estabilidad de la lumbrera.

Deberá establecerse un control de verificación de la profundidad excavada, así también,

deberá efectuarse la verificación continua de las característica del lodo de ademe durante

todo el proceso, conforme a lo establecido en las especificaciones respectivas.

En cuanto se identifique variación de las propiedades del lodo, deberá procederse a su

corrección inmediata.

Al terminar la excavación será imprescindible lo siguiente:

-Extraer el azolve del fondo

-Medir la profundidad de la excavación en toda el área, en puntos equidistante a un metro.



-Realizar el afine necesario de la excavación, con el correspondiente retiro de material y

azolve.

-Efectuar la corrección necesaria de las características del lodo de ademe.

El material para el producto de excavación, deberá ser retirado del sitio de la obra no

permitiéndose la acumulación del material cerca de la excavación (ver imagen 5.93 y

5.94), ni la agrupación de vehículos de carga.

Imagen 5.93: "Efecto de carga depositada en superficie".



TÚNEL INTERCEPTOR RÍO DE LOS REMEDIOS LUMBRERA 6

(Pag 2$éeinferencia}

10m • EXCAVACIÓN

4 « — % — * •

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Imagen 5.94: "Criterio de análisis".



5.3 Especificaciones para materiales estructurales.

5.3.1 ESPEFICIFACIONES PARA ACERO DE REFUERZO.

Suministro, habilitado y colocación de acero de refuerzo, de fy =4200 Kg/cm2 en los

diámetros marcados por el proyecto.

Definición:

Son los trabajos requeridos para instalar en su sitio el acero de refuerzo requerido para la

construcción de las estructuras de concreto reforzado en el sitio de la obra, de acuerdo

con las dimensiones y características especificadas en los planos del proyecto.

El acero de refuerzo deberá llegar a la obra libre de oxidación, exento de grasa, quiebres,

escamas dobladuras y deformaciones en su sección, las varillas de refuerzo deberán ser

de los grados requeridos en los planos; deberán adecuarse a los requerimientos de las

especificaciones ASTM C 615 ó ASTM C 616.

La verificación de la calidad del acero correrá a cargo de la contratista, por lo tanto este

presentará a la supervisión el certificado de calidad de cada uno de los lotes que

adquiera, expedido bien sea por el fabricante del acero o bien por un laboratorio

reconocido y acreditado; el costo de los ensayes será cubierto por la contratista. Si no se

cuenta con el certificado de calidad, el acero de refuerzo no podrá utilizarse.

El muestreo del acero de refuerzo por utilizar, obteniendo dos probetas por cada diámetro

por cada 10 toneladas suministradas.

Se entregarán a la supervisión los reportes de las pruebas efectuadas, que incluirán:

Diámetro y área efectiva.

Peso por metro.

Límite elástico aparente.

Carga máxima.

Esfuerzo en límite elástico y esfuerzo máximo en función del área real de la varilla.


J ^ ^ 3 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN TOMBG.

Porcentaje de alargamiento.

Características de corrugado.

Cuando el acero de refuerzo se haya oxidado o deteriorado por haber permanecido

almacenado un tiempo considerable, la contratista deberá verificar las condiciones del

acero mediante pruebas realizadas por un laboratorio acreditado y sancionado por la

supervisión, el costo de los ensayes será cubierto por la contratista, si el acero es

aceptable deberá limpiarse por medios mecánicos, los cuales pueden ser: chorro de

arena, cepillo de alambre ó pulidora con cerda de alambre trenzado.

Igual procedimiento deberá seguirse para limpiar los residuos en el acero ó residuos de

cemento ó pintura antes de reanudar los colados.

Siempre deberá evitarse la contaminación del acero de refuerzo con sustancias grasas y

en el caso que esto ocurra se removerá con solventes que no dejen residuos. La

supervisión se reserva el derecho de realizar las pruebas de laboratorio que estime

pertinentes, siendo obligación de la Contratista proporcionar todas las facilidades para la

realización de estas pruebas.

Habilitado:

Para el habilitado del acero de refuerzo conforme al proyecto ejecutivo, las varillas se

doblarán en frío. Cuando el proyecto indique traslapes en varillas estos se localizarán en

los puntos de mínimo esfuerzo de tensión y no se permitirá traslapar en una misma

sección, más del 50% de las varillas de refuerzo. La longitud de los traslapes no deberá

ser menor de 40 diámetros de la varilla correspondiente.

Recubrimiento:

Los recubrimientos del concreto que se darán al acero de refuerzo serán iguales a lo

indicado en los planos estructurales correspondientes, o en su defecto de 5 cm (2").

Soldadura:

El equipo, herramienta, la soldadura y demás materiales que intervengan en su

aplicación, siempre serán suministrados por la contratista. Todos los trabajos de unión por

medio de soldadura se sujetarán a lo indicado en el proyecto, la supervisión ó en las



normas que para su uso han sido editadas por los fabricantes de electrodos ó las

asociaciones especializadas ASTM; AWS, y las que señalen las NOM, correspondientes.

Colocación:

Antes de proceder a la colocación de varillas u otros elementos metálicos como soportes,

separadores y silletas deberán limpiarse y mantenerse así hasta la colocación del

concreto, libres de tierra, grasa, aceite, oxidación y otras sustancias extrañas ó

perjudiciales, que impidan la adherencia.

Todas las varillas de refuerzo deberán colocarse con las longitudes, dobleces, ganchos y

separación y posición que fije el proyecto y deberán mantenerse firmes en su posición

durante la colocación del concreto.

El acero de refuerzo próximo a los moldes se separara de estos por medio de

separadores de acero o de plástico rígido, para cumplir con el recubrimiento señalado en

el proyecto.

Todas las varillas longitudinales y transversales, se unirán entre si en sus puntos de

contacto, por medio de amarres de alambre recocido de No. 14 al No. 18.

Recomendaciones.

Será responsabilidad de los Ingenieros el aprovechar de la mejor manera posible la

longitud de las varillas y deberá tomar en cuenta que el costo de las mermas,

desperdicios, traslapes cortes, dobleces y soldaduras estarán considerados dentro del

precio unitario respectivo y no será objeto de reclamación ni de bonificación de ninguna

especie el hecho de que por descuido por facilidad de sus operaciones o por cualquier

otra causa, utilice piezas enteras para fabricar tramos de tamaños menores que el tamaño

sobrante de otros cortes o para fabricar silletas y separadores, ya que estos no serán

objeto de medición y pago por separado.



5.3.2 ESPECIFICACIONES PARA CONCRETO HIDRÁULICO.

Suministro y colocación de concreto bombeable con resistencia fe =250 kg/cm2,

elaborado con cemento tipo CPP 30R-RS resistente a sulfatos y fibras de nylon, con peso

volumétrico mínimo de 2.2 ton/m3.

Definición:

Material que se elabora con cemento, agua, arena y grava, se coloca en estado fluido y

que endurece con el tiempo adquiriendo la forma de los moldes que lo contienen,

obteniendo elementos estructurales con la resistencia de diseño de fe = 250 kg/cm2.

Requisitos de ejecución:

La contratista deberá emplear los procedimientos y equipos propuestos en el concurso;

sin embargo, puede poner a consideración de la dependencia para su aprobación,

cualquier cambio que justifique un mejor aprovechamiento de su equipo y mejora en los

programas de trabajo, pero en caso de ser aceptado, no será motivo para que pretenda la

revisión del precio unitario establecido en el contrato.

Materiales:

Todos los materiales y equipos necesarios los proporcionará la contratista y deberán

cumplir con las normas que a continuación se enlistan:

Cemento: Se utilizará cemento tipo CPO 30R-RS, resistente a sulfatos (de acuerdo a la

Norma NMX-C-414-ONNCCE-1999). El cemento será proporcionado por la contratista el

cuál podrá estar dispuesto a granel ó envasado en sacos de papel.

Los ingenieros con apoyo de su laboratorio será el responsable de verificar la calidad del

cemento que se utilice en la obra, por lo que deberá contar con los certificados de calidad

de cada lote, emitidos por el fabricante; en caso de que esto no sea posible, deberá

contar con los certificados de calidad de cada lote emitidos por un laboratorio acreditado

ante la EMA, el costo de los ensayes será por cuenta de la contratista.



La supervisión tendrá el derecho de hacer un muestreo al cemento y ordenar en cualquier

momento las pruebas de laboratorio que estime pertinentes, siendo la obligación de la

contratista proporcionar todas las facilidades para la realización de estas pruebas.

El lote de cemento almacenado cuyas pruebas no hayan resultado satisfactorias y en

consecuencia haya sido rechazado, deberá ser retirado de la bodega y trasladado fuera

de la obra por cuenta de la contratista.

La temperatura del cemento no deberá ser superior a 55 °C en el momento de fabricar el

concreto. Para su almacenamiento, la contratista deberá contar con un almacén

adecuado. Si el cemento esta disponible en sacos, el almacén deberá estar cerrado para

evitar su hidratación; no se permitirán estibas de más de 14 sacos y se evitará su contacto

con el suelo, para lo cual deberá contarse con tarimas de maderas elevadas por lo menos

10cm arriba del suelo.

En caso de que por necesidades de la obra, y a juicio de la Supervisión parte del cemento

tenga que almacenarse a la intemperie, éste deberá colocarse invariablemente sobre

tarimas de madera y protegerse totalmente con lonas para evitar su hidratación.

El programa de suministro del cemento en la obra, será puesto a consideración de la

supervisión y aprobado por ella misma con el propósito de evitar su almacenamiento por

lapsos mayores de un mes.

No podrá utilizarse el cemento que permanezca almacenado por más de 30 días, al

menos que se demuestre mediante ensayes realizados por un laboratorio acreditado, que

se encuentra en buenas condiciones. El costo de los ensayes será por cuenta de la

contratista.

Al recibirse el cemento en la obra, éste deberá clasificarse con su fecha de entrada en el

almacén y utilizarse en el orden cronológico de su recepción.

Grava: Se utilizará grava con tamaño máximo de 3/4" (pasa 3/4" - retiene No. 4), la grava

deberá cumplir con los límites granulométricos dados en la designación No. 67 de la

Norma ASTM C-33-99 y cumplir con los requisitos establecidos en dicha Norma deberá

vigilarse que cumpla con las siguientes condiciones:

r H


f ^ ^ B INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN TOMBG.

Pérdidas por lavado, no deberán exceder de 1%. (la contratista deberá contemplar en su

análisis de costo la posible necesidad de lavar la grava para eliminar los finos

indeseables, arcilla y/o limo).

Densidad deberá ser mayor de 2.45 gr/cm3.

Cuando se recurra al empleo de agregados triturados, la grava no deberá poseer más del

18% de partículas planas y/o alargadas. Dicho porcentaje será determinado de acuerdo

con la Norma CRD C 119 (U.S. Army Corps of Engineers).

Arena: Se utilizará arena que cumpla con las especificaciones estándar para agregados

utilizados en el concreto (ASTM C33).

Debe vigilarse que cumpla con las siguientes condiciones:

• Pérdida por lavado no deberá exceder de 3%. (La contratista deberá contemplar

en su análisis de costo la posible necesidad de lavar la arena para eliminar los

finos indeseables, arcilla y/o limo).

• Contenido en pómez, tepetate, etc., máximo 6% en peso.

• Módulo de finura debe estar entre 2.5 y 3.0

• Prueba de colorimetría (ASTM C-40-84) satisfactoria.

• Densidad deberá ser mayor de 2.45 gr/cm3.

Previamente al empleo de los agregados la Contratista debe entregar a aquien

corresponda un informe técnico emitido por algún laboratorio acreditado en donde se

encuentren asentadas las siguientes características:

• Peso volumétrico (determinado de acuerdo con la Norma ASTM C-29 M-97).

• Colorimetría (determinado de acuerdo con la Norma ASTM C-40-99).

• Intemperismo acelerado (determinado de acuerdo con la Norma ASTM C-88-

99a).



• Densidad y absorción de grava (determinadas de acuerdo con la Norma ASTM

C-127-88).

• Densidad y absorción de arena (determinada de acuerdo con la Norma ASTM C-

127-88).

• Abrasión de agregado grueso hasta 38.1 mm (realizada de acuerdo con la Norma

ASTM C-131-96) Granulometría (realizada de acuerdo con la Norma ASTM C-136-

96a)

• Pérdida por lavado (determinada de acuerdo con la Norma ASTM C-117-95)

• Reactividad (realizada de acuerdo con la Norma ASTM C-227-97a)

• Dureza al rayado (realizada de acuerdo con la Norma ASTM C-851) A solicitud de

la supervisión durante la ejecución de los trabajos la contratista presentará en

cualquier momento las pruebas de laboratorio que permitan comprobar la buena

calidad de los materiales.

Agua:

El agua que se utilice para la elaboración del concreto deberá estar libre de impurezas

que puedan afectar el fraguado del concreto y/o reduzca la resistencia o la durabilidad del

concreto o mortero. El agua no deberá estar contaminada con aceites o grasas.

Antes de emplear el agua, la contratista deberá verificar su calidad mediante pruebas

realizadas por algún laboratorio confiable y acreditado, y entregará a la supervisión los

resultados de los ensayes practicados.

El agua que se utilice para la elaboración del concreto deberá cumplir con las

características requeridas para el agua de concreto en brocales (E-COM-01 INCISO H)

Cuando los resultados de los ensayes del agua no sean satisfactorios, y por motivos

económicos sea incosteable emplear agua de otra fuente la contratista deberá efectuar

pruebas en cubos de mortero (Norma ASTM C-109) producidos con el agua de la cual se

tengan dudas y verificará que las resistencias a compresión a 7, 28 y 90 días sean

mayores ó iguales al 90 % de las resistencias a las mismas edades de los especímenes

on



testigos fabricados con agua potable ó destilada. Además, se deberán efectuar ensayes

que aseguren que las impurezas en el agua no afectan el tiempo de fraguado del cemento

acortándolo o prolongándolo, de acuerdo con la Norma ASTM C-191.

La supervisión se reserva el derecho de muestrear el agua y efectuar las pruebas de

laboratorio que estime pertinentes, siendo obligación de la contratista proporcionar todas

las facilidades para la realización de estas pruebas.

Aditivo: Cuando por razones estrictamente técnicas así se requiera, la contratista podrá

proponer el empleo de aditivos para el concreto; el empleo de estos aditivos estará

condicionado a la aprobación de la supervisión.

La contratista será el responsable del suministro, manejo, control, almacenamiento y

utilización de los aditivos. El costo de los aditivos correrá por cuenta de la contratista.

Antes de que los aditivos se envíen a la obra se deberá verificar la calidad de cada lote.

La verificación de la calidad de los aditivos será responsabilidad de la contratista quien

deberá presentar a la Supervisión los certificados de calidad con los resultados de las

pruebas indicadas en la Norma ASTM C-494-90, expedidos por el fabricante, el

proveedor, ó por un laboratorio acreditado. El costo de los ensayes correrá por cuenta de

la contratista.

La supervisión se reserva el derecho de verificar la calidad de los aditivos antes y

después de que éstos se hayan enviado a la obra, para lo cual la supervisión podrá tomar

muestras en las bodegas del fabricante o proveedor y/o en los almacenes de la obra.

La contratista deberá disponer de bodegas adecuadas para almacenar los aditivos, de

manera que los recipientes no estén expuestos a la acción directa de los rayos solares y

no se produzcan confusiones en su utilización. Todos los aditivos deberán identificarse

con la fecha de llegada a la obra, y se utilizarán según el orden cronológico de su

recepción.

Todo lote de aditivos que permanezca almacenado en la obra durante más de tres meses

no podrá ser utilizado, a menos que la contratista demuestre mediante ensayes realizados

por un laboratorio acreditado que el aditivo se encuentra en buenas condiciones. El costo

de los ensayes correrá por cuenta de la contratista.



Dosificación del concreto:

Las cantidades que deban usarse de cemento, agregados de distintos tamaños que

entren en la mezcladora para formar las distintas clases de concreto, serán controladas

por un equipo de pesado y el agua por un medidor; estos equipos formarán parte de la

planta dosificadora y no serán usados sin la previa verificación de la supervisión, para la

cual deberá presentar los certificados de calibración.

La contratista será el responsable del proporcionamiento del concreto por medio de

pruebas de laboratorio. Para tal efecto presentará a la supervisión el resultado de dichas

pruebas para su revisión y aprobación. El concreto deberá proporcionarse considerando

los siguientes factores:

La resistencia a la compresión promedio requerida (fcr) usada como base para el

proporciona miento del concreto debe ser la mayor de las ecuaciones siguientes

empleando una desviación estándar (s) calculada:

f cr = f c+1.34s

f cr = f c+2.33 s - 35

Siendo f 'c la resistencia a la compresión especificada del concreto a los 28 días y en

kg/cm2, según proyecto. Cuando no hay datos disponibles para establecer una desviación

estándar, para concretos de f 'c mayores de 211 kg/cm2 se usará:

f cr = f c+84

(Ver Reglamento para las construcciones de concreto estructural ACI-318M-99 y

comentarios).

Para f c = 250 kg/cm2 el revenimiento debe ser de 14 +- 3.5 cm

La relación agua-cemento que se elija para el diseño de la mezcla debe ser el menor valor

establecido para cumplir con los requisitos de durabilidad y resistencia, tal como lo define

elACI201.

Preparación del lugar de colocación de concreto:



Todo el equipo de mezclado y transporte de concreto deberá estar limpio previo a su

utilización. La obra falsa deberá estar adecuadamente estructurada los moldes limpios,

estancos, tratados con aceite mineral u otro material antiadherente.

Deben retirarse el escombro, materiales sueltos, grasas etc., que puedan afectar la

calidad del concreto. Previo al colado, tanto la superficie del concreto como el acero de

refuerzo deberán limpiarse enérgicamente eliminando cualquier vestigio de polvo, grasa ó

cualquier sustancia ó material que presente reducción de adherencia.

Deberá eliminarse el exceso de agua del lugar donde se colocará el concreto.

Mezclado:

Deberá hacerse por medios mecánicos hasta lograr una mezcla uniforme de los

materiales.

Deberá vigilarse que la velocidad de giro de la revolvedora sea la indicada por el

fabricante.

El tiempo mínimo de mezclado una vez incorporado todos los materiales será de un

minuto para mezcladores estacionarios de hasta 765 Its de capacidad, con un aumento de

15 segundos por cada 765 Its adicionales o fracción.

La contratista verificará el revenimiento del concreto en campo con una frecuencia de

cuando menos una vez cada cinco metros cúbicos de concreto suministrado.

La contratista deberá tomar muestras de concreto para pruebas de resistencia con una

frecuencia de cuando menos seis muestras cada diez metros cúbicos de concreto

fabricado.

En presencia de la supervisión, a las muestras tomadas se les determinará su resistencia

a compresión ensayando dos cilindros a 7 días, dos a 14 días y dos a 28 días; a menos

que la supervisión indique otras edades de ensaye.

Transporte:

El transporte debe realizarse de la mezcladora al sitio final de colocación empleando

métodos que eviten la segregación o pérdida de materiales.



Si el concreto no ha sido colocado dentro de los 90 minutos posteriores a la incorporación

del agua, será desechado. No deberá colocarse concreto en proceso de fraguado.

Colocación:

El concreto debe depositarse lo más cerca posible del elemento para evitar la segregación

debido al remanejo, flujo o caída (la cual no será mayor a dos metros).

El colado debe efectuarse a tal velocidad que el concreto conserve su estado plástico en

todo momento y fluya fácilmente dentro de los espacios entre varillas.

Se desechará el concreto que se haya endurecido parcialmente o que se haya

contaminado con materiales ajenos.

Una vez iniciado el colado éste deberá efectuarse en una operación continua hasta que

se termine el colado de la estructura de acuerdo con sus límites predeterminados.

La compactación del concreto se realizará con vibradores de 2 ó 3 pulgadas de diámetro,

eléctricos ó neumáticos con una frecuencia mayor de 7,000 r.p.m., medida ésta estando

los vibradores dentro del concreto. Se deberá contar con un mínimo de cuatro vibradores

en buenas condiciones y la contratista se obligará a operar los vibradores en todo tiempo

con personal calificado para su uso.

El uso de los vibradores tendrá como finalidad eliminar los vacíos del concreto así como

ligar la capa de concreto superior con la subyacente, por lo que no se permitirá el acarreo

del concreto con el vibrador.

No se autorizará la colocación de concreto sin el empleo de vibradores, la penetración del

vibrador deberá ser vertical y espaciada 15 a 30 cm penetrando 10 cm por lo menos en la

capa inferior, retirándolo lentamente. Debe evitarse el contacto directo del vibrador con el

acero y/o la cimbra ya que podría ocasionar alteraciones en la posición de los mismos ó

afectar el concreto en las zonas que se encuentren en proceso de fraguado.

Durante el vibrado del concreto deberá vigilarse que no se provoque sangrado ni

segregación del mismo.

Invariablemente deberá obtenerse un concreto denso y compacto que presente una

textura uniforme y una superficie con buena apariencia.


I^H


Registros:

Deberá llevarse registro de cada colado indicando las fechas y horas de inicio y fin de

cada etapa de la manufactura posterior a la mezcla de los ingredientes del concreto.

Protección del colado:

La contratista debe evitar que durante el colado y las diez horas después de terminado, el

agua de lluvia ó algún otro agente deterioren el concreto; así mismo debe evitar durante el

colado y las 24 hora siguientes, sacudidas, trepidaciones, esfuerzos y/o movimientos en

las varillas o elementos metálicos que sobresalgan, que se transite sobre la superficie

expuesta ó de algún modo se altere el estado de reposo del concreto.

Curado:

El curado se realizará utilizando una membrana impermeable a dos manos, propuesta por

la empresa, previa autorización de la supervisión. Después de terminado el colado y

cuando el concreto tenga el endurecimiento suficiente para que el agua no lo dañe,

deberán mantenerse húmedas las superficies expuestas hasta que se aplique la

membrana impermeable.

Posterior al descimbrado de las estructuras, se humedecerán las superficies por curar, sin

dejar charcos, y a continuación se aplicarán dos manos de la membrana de curado base

agua y color blanco.

La membrana debe conservarse sin daño sobre la superficie del concreto; La contratista

debe evitar que la membrana impermeable sea dañada y si por razones de tránsito u

otras causas se daña la membrana debe reponerse con cargo a la contratista.

La verificación de la calidad de la membrana, es responsabilidad de la contratista quien

deberá presentar a la supervisión los certificados de calidad con los resultados de las

pruebas indicadas en la Norma ASTM C-309-89, expedido por el fabricante, el proveedor,

ó por un laboratorio confiable y acreditado. El costo de los ensayes correrá por cuenta de

la contratista.

on


cm I J p g U INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN TOMBG.

5.4 Especificaciones para lodo bentonitico y morteros.

Aspectos importantes sobre las características de los lodos: El efecto principal del lodo

utilizado para estabilizar excavaciones es la presión hidráulica que ejerce contra las

paredes excavadas, por lo tanto, la densidad es uno de los parámetros importantes de un

lodo.

En suelos no cohesivos de alta permeabilidad, adicionalmente al efecto de la densidad

como relación directa de la presión hidráulica ejercida en las paredes, su función es la de

formar un sello entre espacios característicos de suelos permeables, y así impedir la

perdida de lodo de ademe de las excavaciones hacia el exterior, por lo tanto la formación

de costra (Cake) tiene una primordial importancia ya que ella garantiza la transmisión

integral de la presión hidráulica del lodo a las paredes.

Tabla 5.6: Valores especificados para los parámetros de lodos de ademe,

muestreado en excavación.

Parámetro

Viscosidad plástica.

Punto de fluencia.

Densidad (peso

volumétrico)

Viscosidad MARSH

Volumen máximo de gua

filtrado.

Espesor de costra (cake o

enjarre)

Contenido máximo de

arenas.

Potencial de hidrogeno, PH

' ^ L i^fcP' ; '^ ' fcé^ 10-15

5-25

1,07-1,10

35-50

20

1.0-3.0

5 (en suspensión)

7-10

Centipoices

Lb/IOOfr*

Gr/cm3

Seg.

Cm3

mim

%

En suelos cohesivos o arcillosos, se presentan fisuramiento de la arcilla o intercalaciones

de estratos permeables, donde igualmente la formación de la costra es fundamental.


g ^ B J INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN TOMBG.

Tipos de lodo recomendado:

Como ademe de las excavaciones puede utilizarse un lodo bentonitico, un lodo arcilloso

mejorado con bentonita o un lodo arcilloso, conforme a las especificaciones

correspondientes (ver tabla 5.7).

Tabla 5.7: características de lodos para ademe.

Etapas de

. construcción

Excavación para

pantallas y zanja.

Excavación de núcleo.

Tipo de lodo \-•-

Lodo bentonitico

Lodo bentonitico, lodo

arcilloso mejorado con

bentonita, o lodo arcilloso.

Densidad {pe»o volumétrico)

1.07

1.10

Gr/cm3

Gr/cm3

Para la utilización de lodos arcillosos, deberán efectuarse pruebas previas para conocer

su comportamiento. El lodo deberá cumplir con las propiedades requeridas en las

especificaciones; Un aspecto fundamental es que las propiedades de este lodo deberán

ser estables con el tiempo. Para este lodo se podrá utilizar el propio de las excavaciones

de la lumbrera.

Para la preparación de lodo bentonitico deberá utilizarse bentonita sódica de fábrica y

agua potable, o bien agua tratada, siempre que las pruebas de laboratorio demuestren

que no afectan al comportamiento del lodo.

La bentonita deberá hidratarse previamente a su utilización en la excavación. El tiempo

necesario para la hidratación deberá determinarse mediante pruebas de campo,

verificando los parámetros del lodo. El tiempo de hidratación utilizado generalmente es de

8 horas.

Para el uso de lodo arcilloso, una vez probada la factibilidad de su aplicación, la arcilla

deberá pulverizarse mediante mezcladores con agua por medios mecánicos a alta

velocidad (licuadoras). Deberá así mismo, retirarse todas las partículas gruesas o grumos.



Tabla 5.8: frecuencia de muestreo de lodos durante la construcción.

p^^í^^&rátt^tto f i j j Viscosidad plástica

Punto de fluencia

Densidad (peso

volumétrico)

Viscosidad marsch

Volumen máximo de agua

filtrada

Espesor de costra (cake o

enjarre)

Contenido máximo de arena

Potencial de hidrogeno

rJrl'ftcilitrWla^iitn^^g^ Una vez por semana

Una vez por semana

Dos veces al día

Dos veces al día

Dos veces por semana

Una vez por semana

Una vez por semana

Dos veces al dia

í|¡|<v -Tipojeprue&a- ; | | ¡ | Prueba de laboratorio

Prueba de laboratorio

Prueba de campo

Prueba de campo

Prueba de campo



Prueba de campo.

El muestro deberá efectuarse en tres puntos de la columna de lodo: cerca de la superficie,

a mitad de la profundidad, y en el fondo de I excavación.

Nivel de lodo en la excavación:

El nivel del tirante del lodo dentro de la excavación deberá mantenerse a una profundidad

de 0.50m del nivel del brocal exterior durante todas las etapas constructivas de la

lumbrera.

La variación del nivel de lodo de ademe en más de 0.50 m por debajo del nivel del brocal,

esto durante las etapas de instalación del tanque de flotación y de las inmersiones de la

lumbrera, será previamente determinado por los factores de seguridad obtenidos en el

diseño geotécnico de la estabilidad de la lumbrera.

Durante los trabajos de excavación, el lodo utilizado deberá estar limpio, libre de geles y

sin flóculos mientras se encuentre en circulación.

En ningún caso, el lodo bentonitico deberá flocular mientras se encuentra en circulación.

El lodo bentonitico, para ser reutilizado en una nueva excavación, deberá ser regenerado

hasta asegurar que cumple con las especificaciones


fc"^^J INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN TOMBG.

Recomendaciones:

Es indispensable llevar un control de las pruebas de calidad del lodo durante las

excavaciones y para ello debe llenarse un formato con los siguientes datos:

• Fecha y hora del muestro

• Identificación de la etapa constructiva de la obra

• Identificación de incidentes de la obra que pudieran afectar su comportamiento.

• Identificación de fenómenos naturales que pudieran afectar el comportamiento

de la obra.

Inmediatamente al muestreo deberá darse a conocer los valores de loa parámetros, a los

responsables de la obra por parte del constructor, del supervisor y del responsable de la

Dependencia, para en caso necesario, se proceda a la corrección de las características

del lodo.


P f 5 * M INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN TOMBG.

CONCLUSIONES:

Las novedades y difíciles condiciones del subsuelo en el que se han construido los

túneles y lumbreras del Sistema de Drenaje de la Ciudad de México, han obligado tanto a

ingenieros especialistas como a las propias autoridades del Gobierno Federal a través de

la CONAGUA, a buscar soluciones de diseño y construcción dentro de los límites de

seguridad, eficiencia y economía.

Para lumbreras se tienen diferentes procedimientos constructivos, que han demostrado su

eficiencia en las etapas de construcción y operación de las mismas. No obstante se

agregan innovaciones y realizan estudios para mejorar dichos procedimientos.

Es de suma importancia para las empresas constructoras que realizan trabajos para el

Drenaje Profundo, contar en sus filas con ingenieros que cuenten con la capacidad y la

experiencia necesaria para ejecutar un proyecto de una lumbrera sobre todo cuando se

encuentre en la zona de lago. Ya que en la actualidad existen empresas que han

demorado obras indispensables para el mejoramiento del drenaje profundo, por su falta

de experiencia en este tipo de obras.

Los programas de instrumentación han jugado un papel importante en la evolución y en

las nuevas técnicas que se han desarrollado para la construcción de una lumbrera; sin

embargo es recomendable se mantengan y profundicen mediante investigaciones que

interpreten y correlacionen los resultados de instrumentación, con los que actualmente se

cuentan; y a partir de elles complementar e integrar normas para el diseño y construcción

de lumbreras.

De manera conclusa para esta tesis, se presentan puntos básicos en la obra Civil.

• El Origen de toda obra civil, es el solventar una necesidad o servicio social

determinado; en el caso de la construcción de una lumbrera se relaciona con la

necesidad de mejorar el drenaje de la Ciudad de México. En nuestro país la

politización de las obras a tomado un papel fundamental en la determinación de su

factibilidad.

• Un Anteproyecto preciso es esencialmente el soporte para la determinación de la

mejor alternativa, técnica, económica y de servicio, teniendo así el mejor proyecto

ejecutivo.


r ^ ^ l INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN TOMBG.

Un aspecto fundamental en el éxito de cualquier proceso de Ingeniería, es la planeación

oportuna, el seguimiento y control exhaustivo en cada etapa para las diferentes áreas que

lo integran.

De los acontecimientos y acciones durante los procesos constructivos de la obra se

generan las experiencias para los ingenieros.

De las experiencias en sucesos de falla, se deriva la investigación y el surgimiento de

nuevas variables a considerar en los modelos de análisis, para la estabilidad de los

procesos en las obras civiles.

Como conclusión final, presento esta tesis para obtener el Título de Ingeniero

Constructor, además es de mi agrado llevar a todos mis compañeros, estudiantes,

ingenieros y toda aquella persona que por índole de sus ocupaciones se relacione

con las obras del Drenaje Profundo de la Ciudad de México, mis experiencias en

una forma explícita de los procesos constructivos de lumbreras por el método de

lumbreras flotadas y muro milán en suelos blandos.


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BIBLIOGRAFÍA.

1. Montoya Rivera, María Cristina (May-jun 1999) "del desagüe del valle de México al

drenaje profundo" (español). México desconocido 30.

2. Rente Nascimento, José (N.D) "Programa de abastecimiento y manejo de agua en

la zona metropolitana del valle de México", (me.0174).

3. Louis Vignaud, jean (19-feb-2011) la majestuosidad de la cuenca del valle de

México".

4. COVITURT "Características Geológicas y Geotécnicas del Valle de México", serie

100 km. De metro, 1986.

5. Paniagua Calderón, Clemente (dic-2009) "Procedimiento constructivo de la

lumbrera n°6 del interceptor rio de los remedios en el sistema de drenaje profundo

de la cd. de México, por el método de lumbreras flotadas".

6. Buen Rostro Hernández, cesar (sep-2006) "El agua y el drenaje profundo de la

ciudad de México, problemas y acciones".

7. Santoyo Villa, Enrique (N-D) "historia y actualidad del hundimiento regional de la

ciudad de México".

8. México distrito federal. Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica

/Secretaria General de Obras/DDF (1991). "Análisis y procedimientos constructivos

de lumbreras del sistema de drenaje profundo de la ciudad de México".

9. Departamento del distrito federal. "Memoria de las obras del sistema de drenaje

profundo del distrito federal", México 1975.

10. Juárez Badillo-Rico González. "Mecánica de suelos tomo 2, teoría y aplicaciones

de la mecánica de suelos" editorial limusa S.A de C.V. 2004.

11. J. ALBERRO. - "Estabilidad de las paredes de una excavación prismática con

relleno de lodo." México, 1989.

172


12. Comisión Nacional del Agua (2007). "Manual de Agua Potable y Saneamiento"

Geotecnia en construcción especializada.

13. Guevara Anzules, Manuel Arturo (2008-2009). "Cimentaciones" Excavaciones

profundas.

14. Roberto Nadeo Julio-José Leoni Augusto (N-D). "Introducción a algunas

propiedades de los suelos".

15. Díaz Rodríguez Jorge Abraham (N-D). Tos suelos Lacustres de la Ciudad de

México".

ÍG.Tsao Santin Francisco J. (25 de septiembre-2008). "Mejora de suelos con la

Técnica de Jet Grouting".

17. Mendoza López Manuel Jesús (septiembre 2007). "Comportamiento y diseño de

cimentaciones en la ciudad de México". México D.F.

REFERENCIAS ELECTRÓNICAS.

1. http://es.wikipedia.org/wiki/Manejo_de_recursos_h%C3%ADdricos_en_la_Ciudad_

de„M%C3%A9xico

2. http://www.juridicas.unam.mx/publica/librev/rev/rap/cont/83/pr/pr18.pdf

3. http://www.paot.org.mx/centro/libros/proaire/cap02.pdf

4. http://www.adoc.org.mx/2006congreso/cbh02.pdf

5. Google (N-D) "Normas técnicas complementarías para el diseño y construcción

de cimentaciones" obtenida el 19 de julio de 2011. Http://cgservicios.df.gob.mx/pro

ntuario/vigente/742.htm

6. Wikipedia (N-D) "manejo de recursos hidricos en la ciudad de México". Obtenida el

06 de julio de 2011, http://es.wikipedia.org/wiki/manejo_de_recursos_h%c3%addri

eos en el ciudad de m%c3%a9xico#cite note-1

173

http://es.wikipedia.org/wiki/Manejo_de_recursos_h%C3%ADdricos_en_la_Ciudad_

http://www.juridicas.unam.mx/publica/librev/rev/rap/cont/83/pr/pr18.pdf

http://www.paot.org.mx/centro/libros/proaire/cap02.pdf

http://www.adoc.org.mx/2006congreso/cbh02.pdf

Http://cgservicios.df.gob.mx/pro

http://es.wikipedia.org/wiki/manejo_de_recursos_h%c3%addri


7. http://cuestiondeenfoque.wordpress.com/2011/05/10/proceso-de-desecacion-de-

los-lagos-del-valle-de-mexico-y-funcionamiento-de-la-red-potable-y-de-drenaje-de-

la-ciudad/

8. http://www.cna.gob.mx/

9. http://ca.wikipedia.org/wiki/Fitxer:Ei_Tajo_(Tunel).JPG

10. http://cgservicios.df.gob.mx/prontuario/vigente/742.htm

11. http://es.scribd.com/doc/47928204/p-c-losa-portales-y-revestimiento-definitivo-

lumbrera-15 (obtenida noviembre de 2011).

174

http://cuestiondeenfoque.wordpress.com/2011/05/10/proceso-de-desecacion-delos-lagos-del-valle-de-mexico-y-funcionamiento-de-la-red-potable-y-de-drenaje-de

http://cuestiondeenfoque.wordpress.com/2011/05/10/proceso-de-desecacion-delos-lagos-del-valle-de-mexico-y-funcionamiento-de-la-red-potable-y-de-drenaje-de

http://www.cna.gob.mx/

http://ca.wikipedia.org/wiki/Fitxer:Ei_Tajo_(Tunel).JPG


http://es.scribd.com/doc/47928204/p-c-losa-portales-y-revestimiento-definitivolumbrera-15

http://es.scribd.com/doc/47928204/p-c-losa-portales-y-revestimiento-definitivolumbrera-15

procedimientos constructivos de lumbreras · pdf filea cmic cámara mexicana de la...

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