Res Estudio de Suelos

PROYECTO: MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA TRAMO: PAUCARTAMBO CHUPACA COCHAMBRA

DISTRITO DE PAUCARTAMBO PASCO - PASCO

EESSTTUUDDIIOO DDEEFFIINNIITTIIVVOO PPAARRAA EELL PPRROOYYEECCTTOO:: MMEEJJOORRAAMMIIEENNTTOO DDEE LLAA

CCAARRRREETTEERRAA TTRRAAMMOO PPAAUUCCAARRTTAAMMBBOO CCHHUUPPAACCAA -- CCOOCCHHAAMMBBRRAA

DDIISSTTRRIITTOO DDEE PPAAUUCCAARRTTAAMMBBOO PPAASSCCOO -- PPAASSCCOO

KKMM.. 00++000000 aall KKMM.. 44++880000

ESTUDIO DE SUELOS

1.0 TRABAJOS DE INVESTIGACION GEOTECNICA

1.1 EXCAVACION DE CALICATAS Y MUESTREO

Los trabajos de campo consistieron en la inspeccin ocular y la toma de muestras y datos de los suelos mediante

calicatas a cielo abierto, definiendo los estratos existentes (subrasante y afirmado), teniendo como referencia las

progresivas colocadas durante el levantamiento topogrfico, con la finalidad de evaluar y establecer las

caractersticas fsico-mecnicas de la subrasante de diseo sobre la cual se apoyar la estructura futura del

pavimento.

Las calicatas (C) fueron ejecutadas con un espaciamiento promedio de 250 ml y hasta una profundidad mnima de

1.50 m., identificando los estratos y sus espesores. Para este trabajo se han utilizado herramientas manuales

consistentes en pico, lampa y barreta. La dificultad encontrada en la mayora de las calicatas, sobre todo a partir

del Km. 2+250 fue la presencia de bloque de roca o base rocosa a poca profundidad de excavacin, es decir a

0.40 m aproximadamente.

Se han identificado los niveles de compactacin de la capa de afirmado, para tomar en cuenta el comportamiento

del material utilizado para tal fin y si puede ser luego considerado para la conformacin de las capas de base y sub

base.

Resumen de trabajos de campo:

Se construyeron 19 calicatas espaciadas cada una a 250 m. para el muestreo de los suelos de cada estrato

encontrado (superficie de rodadura y subrasante). La identificacin de las calicatas son de la forma C-01 al C-

19.

Las calicatas se han realizado alternadamente entre el lado derecho e izquierdo, ubicando en los



ahuellamientos que deja el trfico.

Toma de muestras de suelos para los ensayos estndar y ensayos especiales.

Identificacin de subtramos crticos (por suelos, drenaje, y deterioros en la actual superficie de rodadura).

Identificacin de la napa fretica.

Identificacin de subtramos de roca en la subrasante.

Las muestras disturbadas de suelos, debidamente identificadas con el kilometraje y protegidas mediante

recipientes adecuados (bolsas plsticas), se han trasladado y ensayado en el laboratorio de Mecnica de Suelos

del Consultor Ing. Erasmo Fernndez Sixto en la ciudad de Hunuco que posee equipos calibrados y certificados,

habindose analizado y ensayado con los procedimientos establecidos en las Normas del MTC y ASTM segn las

exigencias de los Trminos de Referencia.

1.2 EVALUACION DE LA PLATAFORMA EXISTENTE

Las evaluaciones se han realizado en poca de secano, es decir en el estado menos crtico de deterioro de la

actual carretera que se encuentra a nivel de superficie de rodadura compuesto de material granular.

Las evaluaciones superficiales de campo nos indican que la carretera tiene dos subtramos diferenciados segn el

estado de deterioro calificado ocularmente en la capa de rodadura existente. A pesar de ello a lo largo de todo el

tramo, la capa de rodadura existente mantiene cierto espesor de material granular de cantera. Los sub tramos son:

Km. 0+000 al Km. 2+840, donde la superficie de rodadura est en regular estado de serviciabilidad, con un

afirmado de 0.20 m de espesor en promedio (Foto N 03).

Km. 3+076 al Km. 4+800, donde la superficie de rodadura tiene mayores irregularidades superficiales, con un

nivel de serviciabilidad mala y un espesor de afirmado menor de 0.15m (Foto N 04).

Entre el Km. 2+840 al Km. 3+076 existe un pavimento rgido construido recientemente, incluida la losa del puente

del Km. 3+050. Estas estructuras se encuentran en buen estado.



Foto N 03. Condiciones de la

superficie de rodadura

caracterstica entre el Km. 0+000

al Km. 2+840. Regular

serviciabilidad.

Foto N 04. Malas condiciones de

serviciabilidad entre el Km. 3+076

al Km. 4+800.

Las cunetas existentes se encuentran en malas condiciones, observndose que son de terreno natural y de

dimensiones variables, faltando ser conformadas en algunos sectores. Por este motivo el drenaje superficial es

deficiente, lo que hace dao al paquete subrasante-pavimento.



La velocidad de trnsito vehicular observada es menor de 15 Km/h. y la serviciabilidad global de la va est entre

regular y mala.

Los daos ms frecuentes que prevalecen en ambos sub tramos son los baches, ahuellamientos y erosiones de la

capa de rodadura, que en algunos puntos han deteriorado severamente la va. Adems se encuentran

afloramientos de rocas de la subrasante en el tramo que parte del Km. 3+076 hasta el final, donde la va aparenta

estar a nivel de trocha carrozable. En el Cuadro N 01 se hace un resumen del estado de la carretera por sectores

diferenciados.

De las observaciones del estado actual de la plataforma y del estudio realizado se ha determinado que los

materiales que la conforman son de buenas caractersticas pero que se deterioran debido al trfico intenso y las

condiciones climticas adversas.

Estando en ejecucin el expediente tcnico de mejoramiento de esta carretera, se considera que construir una

plataforma a nivel de asfalto se corregirn los problemas de deterioro de la capa de rodadura, as como mejorar las

caractersticas geomtricas para una velocidad directriz mayor al actual. Esto debe ir acompaado de la

construccin de las obras de arte del sistema de drenaje, es decir badenes, alcantarillas, muros de sustentacin,

sub drenes y especialmente cunetas.

CUADRO N 01: ESTADO ACTUAL DE LA PLATAFORMA

N PROGRESIVA

DESCRIPCIN Km. Km.

1 0+000 0+260 Plataforma en zona urbana, afirmado compacto, deteriorada h=0.30

2 0+260 0+300 Plataforma con pocas fallas

3 0+300 0+350 Baches en plataforma h=0.80 m

4 0+350 0+500 Plataforma con ahuellamiento h=0.40 m

5 0+500 0+580 Plataforma deteriorada por presencia de agua de sub suelo

6 0+580 1+000 Plataforma con erosiones puntuales donde afloran las gravas gruesas

7 1+000 2+000 Plataforma con baches pequeos h=0.30 m

8 2+000 2+840

Plataforma con viviendas a ambos lados, limitado por cercos. Con

formaciones de huellas por falta de cunetas

9 2+840 3+076 Plataforma con pavimento rgido en zona urbana de Chupaca

10 3+076 3+350

Plataforma en tramo de pendiente longitudinal fuerte, con

irregularidades en la superficie por tener subrasante formada por

escombros de rocas

11 3+350 4+800

Plataforma en malas condiciones de transitabilidad con escaso

afirmado y presencia de baches h=0.40 m



2.0 ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO

2.1 GENERALIDADES

2.1.1 Descripcin de Los Ensayos a Realizar

Los ensayos de campo y de laboratorio tienen la finalidad de identificar y caracterizar los suelos y rocas que

comprenden los estratos de los lugares donde se ejecutan las calicatas. Estos ensayos son diversos y se

ejecutan de acuerdo a los tipos de materiales encontrados. Con tal finalidad se realiza inicialmente la

exploracin geolgica que permite saber que tipos de suelos se ubican en el tramo.

Los ensayos de campo se realizan cuando no es posible llevar muestras a laboratorio en la condicin

inalterada o cuando el tipo de suelo lo exige as.

En nuestro caso no hubo la necesidad de realizar ensayos de campo porque todas las muestras se pudieron

llevar al laboratorio. Adems en el proyecto no hay obras de arte que exijan el clculo de las capacidades

admisibles con equipos SPT o CPT.

Tampoco en el proyecto o en el tramo en estudio se tuvieron la presencia de suelos especiales, esto es

Licuables, expansivos o colapsables.

Las muestras disturbadas extradas en la investigacin de campo, fueron procesadas en el Laboratorio de

Mecnica de Suelos.

El programa de ensayos comprendi en lo siguiente:

Anlisis Granulomtrico por tamizado MTC E 107 (ASTM-D-422)

Determinacin del limite Lquido MTC E 110 (ASTM-D-423)

Determinacin del limite Plstico MTC E 111 (ASTM-D-424)

Determinacin Humedad-Densidad(P. Modificado) MTC E 115 (ASTM D-1557)

(CBR) Mtodo del Cuerpo de Ingenieros MTC E 132 (ASTM-D-1883)

Clasificacin de SUCS ASTM-D-2487

Clasificacin AASHTO ASTM D-3282

2.1.2 Sustento Tcnico para la Ejecucin de los Ensayos CBR

La capacidad de soporte de las capas de materiales que se encuentran debajo de la plataforma de rodadura en

una va, se pueden cuantificar mediante ensayos de corte, ya sea in situ o en laboratorio. Estos ensayos pueden



ser pruebas de California Bearing Ratio (CBR), pruebas de Carga sobre Placa (k) o de Mdulo Resilente (Mr).

La realizacin de cada prueba depende del tipo de pavimento a proyectar. Las pruebas (k) son representativos

para pavimentos llamados rgidos, donde la transmisin de esfuerzos se realiza a un rea grande del pavimento,

es decir que la sub rasante se comporta como una serie de resortes. Las pruebas (CBR) y (Mr) se aplican a

pavimentos donde la transmisin de esfuerzos se realiza en un rea localizada debajo de las ruedas de los

vehculos, es decir donde la sub rasante acta directamente, lo que sucede en pavimentos denominados flexibles.

En este proyecto, el pavimento es flexible, en consecuencia es factible la realizacin de los ensayos CBR para

lograr valorar la capacidad de resistencia del suelo de cimentacin que es la capa de sub rasante.

El CBR proporciona la relacin de resistencia al corte de la capa de suelo ensayado con respecto a la capacidad

de penetracin que muestra una capa de suelo patrn que es piedra partida. Los resultados son aceptados y

vlidos desde su proposicin que data de los aos 1930.

2.2 RESUMEN DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO

En las 19 calicatas se han encontrado 02 capas de suelos diferentes, a excepcin de la calicata C-01donde existe

tres capas. De cada capa se han logrado muestrear para los ensayos de laboratorio, con los cuales se han

realizado los ensayos estndar y los ensayos especiales del CBR.

Los resultados de los ensayos estndar y las clasificaciones segn el SUCS y el ASSHTO se resumen en el

Cuadro N 02. Los resultados de los ensayos del CBR se incluirn ms adelante.

Del Cuadro N 02 se obtiene la presencia porcentual de los suelos en la capa de la subrasante, que resulta:

Gravas y arenas con limos o arcillas: A-2-4 (0) = 42.1%

Gravas y arenas con escasos finos: A-1-b(0) = 21.1%

Suelos limos: A-4 y A-5 con Indices de Grupo variables = 36.8%

Total: 100.0%

De estos datos se concluyen que el 63.2 % del tramo en estudio posee buenas condiciones de comportamiento

para la capa de subrasante, mientras que el 36.8% que posee limos y algunas veces arcillas tienen medianas

condiciones de capacidad de soporte.



De la misma forma se obtiene la presencia porcentual de suelos en la capa de rodadura compuesta por material de

afirmado, resultando:

Piedras con gravas y arenas: A-1-a(0) = 84.2%

Gravas con arenas: A-1-b(0) = 10.5%

Gravas y arenas con limos: A-2-4(0) = 5.3%

Total : 100.0%

De ello se observa que el 100% de la Capa de Rodadura tiene entre una buena y excelente capacidad de soporte,

siendo el nico problema la prdida de los elementos de liga por accin del trfico y las escorrentas superficiales

del agua de lluvia.

3.0 PERFIL ESTRATIGRAFICO

3.1 DESCRIPCION DE LOS SUELOS

3.1.1 Subrasante

La subrasante (terreno natural o relleno), denominado tambin terreno de fundacin, tiene caractersticas

diferentes para cada seccin o subtramo evaluado. Los suelos componentes son finos y granulares, existiendo

reas de bloques de roca en algunas partes.

En aproximadamente 0.30 Km. iniciales se localizan suelos de relleno con presencia de boleos y bloques de 4 y

6, de origen aluvial posiblemente. Luego contina un suelo aluvial - residual de color amarillo a marrn con

presencia de limos y algunas partculas gruesas, prevaleciendo hasta el Km. 2+200. Posteriormente el suelo de

fundacin se compone de gravas, arenas y limos hasta la finalizacin del tramo en estudio. En esta ltima parte se

encuentran bloques de rocas de diversos tamaos procedentes de los restos granticos movidos en los procesos

de geodinmica de hace miles de aos.

Los problemas de drenaje son notorios en casi toda la carretera evaluada, observndose que afecta a la

subrasante y a la capa superior existente.

En el calicateo y a la profundidad estudiada se encontr que entre las progresivas 1+840 al 1+860 existe agua de

infiltracin desde el talud superior, lo que ha ocasionado el asentamiento de la plataforma. Aqu es necesario

realizar obras de sub drenaje en el talud superior para conducir las aguas a la alcantarilla ubicada en estas



progresivas.

En el resto de la carretera no se ubicado niveles freticos en las profundidades de sondeo, que podran alterar el

comportamiento de la sub rasante.

3.1.2 Superficie de Rodadura Existente

En cuanto a la Superficie de Rodadura existente tiene espesores de material granular que varan entre 10 cm.

hasta 50 cm., con un promedio de espesor de 25 cm.

Los suelos que conforman la capa de Superficie de Rodadura Existente poseen similares caractersticas fsicas y

mecnicas, predominando las gravas con variables granulometras y contenidos de finos. Estn constituidos por los

estratos de afirmados provenientes de canteras cercanas de naturaleza residual de los esquistos del lugar. En la

parte de Cochambra en la superficie de rodadura se encuentra tambin los restos de los granitos y granodioritas

que han dado origen a las areniscas.

En algunas calicatas se ha observado que la Superficie de Rodadura Existente tena espesores pequeos de 10

cm, esencialmente en la parte final del tramo que corresponde a la localidad de Cochambra.

Para los fines del presente estudio, la valoracin de los espesores de la capa de afirmado actual solo aporta como

referencias del comportamiento del material existente, porque para construir la plataforma con una superficie de

rodadura compuesto de asfalto, se realizarn cortes verticales y algunos cortes horizontales con modificacin del

eje de la va. Entonces para conformar las capas de base y sub base se eliminar el afirmado.

3.2 ESTRATIGRAFIA DE LOS SUELOS

A lo largo de la carretera y en las 19 calicatas se han identificado dos capas de suelos hasta la profundidad de

excavacin de las calicatas. En el Anexo correspondiente a los Perfiles Estratigrficos de cada calicata se muestra

el espesor de cada una de ellas, el tipo de suelo clasificado en el SUCS y AASHTO.

3.2.1 Capa de Subrasante

La capa de subrasante tiene un espesor que varia entre 1.40 a 1.10 m en las calicatas ejecutadas. El espesor total

es mayor cuando la excavacin se profundiza.



Est conformada por suelos de origen aluvial y aluvial-residual, que posee una variada humedad entre el 9% al

15%. Se encuentra con mediana compactacin o consolidacin segn sea netamente fino o con fracciones

granulares.

Se clasifican como A-2-4(0), A-1-b(0) o A-4 y A-5. De ello se desprende que tienen una mediana calidad para ser

suelos de fundacin de una pavimentacin.

3.2.1 Capa de Afirmado

Tiene un espesor variable entre 0.10 m y 0.50 m, que est constituido por material de afirmado proveniente de las

canteras cercanas. El origen del material de cantera es el proceso residual de los afloramientos metamrficos que

se ubican en las colinas adyacentes de Paucartambo y de la cuenca del ro Chupaca. Estos suelos tienen formas

detrticas de granulometra variada que le proporciona una distribucin.

A partir del Km. 3+076, el afirmado existente tambin posee fragmentos de rocas, arenas y finos provenientes de

las rocas granticas del cerro colindante

Los suelos de afirmado se clasifican como A-1-a(0), A-1-b(0) o A-2-4(0) en el ASSHTO, encontrndose con alta

compacidad y poca humedad (menor al 10%). Los ndices de Atterberg son bajos, lo suficientes para proporcionar

una capacidad de liga a las partculas gruesas.

4.0 ZONIFICACION DE SUELOS

4.1 DESCRIPCION DE CRITERIOS PARA ZONFICACION DE SUELOS

4.1.1 Perfil Estratigrfico

Los resultados de los ensayos de Laboratorio de Mecnica de Suelos y la clasificacin visual de los suelos en

campo nos permiten interpretar y describir las caractersticas fsico-mecnicas de los suelos identificando los

estratos hallados con su respectivo espesor y plasmar un Perfil Estratigrfico de la actual carretera (Superficie de

Rodadura existente-subrasante), en el que se muestra la ubicacin y variacin tanto horizontal como vertical de

cada uno de los estratos encontrados, traslapando cada 250 m., con los suelos clasificados segn AASHTO y

SUCS y adems realizar un anlisis de la Capacidad de Soporte de los suelos de subrasante y de los suelos

desfavorables.



KM. 0+000 al KM. 0+250

Capa de afirmado = A-1-b(0)

Capa de subrasante = A-1-b(0)

KM. 0+250 al KM. 1+250

Capa de afirmado = A-1-a(0), A-1-b(0), A-2-4(0)

Capa de subrasante = A-4

KM. 1+250 al KM. 1+500

Capa de afirmado = A-1-a(0)

Capa de subrasante = A-2-4(0)

KM. 1+500 al KM. 2+250


Capa de subrasante = A-4 y A-5

KM. 2+250 al KM. 3+750



KM. 3+750 al KM. 4+500


Capa de subrasante = A-1-b(0)

KM. 4+500 al KM. 4+800



4.1.2 Capacidad de Soporte (CBR)

Para valorar la capacidad de soporte del suelo de la subrasante se ha utilizado los valores de CBR obtenidos en

laboratorio para cada 0.8 kilmetros en promedio. Los CBR obtenidos para el 100% de la Mxima Densidad Seca

del Prctor Modificado y una penetracin de 0.1 son:

C-02 (Km. 0+250) : 28%

C-05 (Km. 1+000) : 19%

C-08 (Km. 1+750) : 52%

C-13 (Km. 3+250) : 46%



C-16 (Km. 4+000) : 48%

C-18 (Km. 4+500) : 55%

Con la finalidad de obtener el CBR de diseo para la carretera, se ha utilizado los CBR obtenidos en las diferentes

progresivas, procediendo con el Mtodo del Instituto del Asfalto contenido en el Manual MS-1 donde se indica que

el CBR de diseo depende del nivel del trfico a servir. Para un nivel de trfico (ESAL) entre 104 y 106 el percentil

de diseo es el 75%. En el proyecto por la cantidad y calidad de trfico observado se toma en cuenta que la Carga

Total Equivalente al Eje Simple de 18 kips (ESAL) para l perodo de diseo estar en ese rango.

Con este criterio se formula la curva de persistencia del CBR en la Figura N 01, resultando un CBR de diseo de

37% que debe ser convertido a unidades de libras por pulgada cuadrada (psi) en el diseo de los espesores del

pavimento.

5.0 CAPACIDAD PORTANTE DE OBRAS DE ARTE MENORES

Debido a que las alcantarillas a construir son de dimensiones menores, que servirn para evacuar cantidades

mnimas de aguas pluviales y no se encuentran en quebradas, no es necesario realizar sondeos para calcular

La profundidad de desplante ni calcular la capacidad portante, tampoco la posibilidad de asentamientos

perjudiciales.

Por la calidad de los suelos de la sub rasante encontrado en la carretera, se recomienda usar una capacidad

admisible de 1.00 Kg/cm2 como mnimo. Esta capacidad admisible es muy superior a los esfuerzos que pudiera

transmitir las estructuras livianas de las alcantarillas que en el caso ms desfavorable tendr 0.20 Kg/cm2. La

profundidad de desplante mnimo que se recomienda en estas obras de arte, es de 0.80 m.



6.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 CONCLUSIONES

La plataforma de la carretera en estudio tiene una longitud de 4.80 Km, que es parte del Camino Vecinal

identificado con el Cdigo 535 de la Red Vial del Per. Las localidades que comunica son: Salida de

Paucartambo Anexo de Ancara (Km. 0+000), Anexo de La Florida (Km. 2+200), Centro Poblado de

Chupaca (2+840), Anexo de Cochambra (Km. 4+400 al 4+800).

El estudio se inicia en las cercanas de Ancara a una distancia de 2.23 Km. de Paucartambo, donde

termina la parte del Camino Vecinal con pavimento rgido. El punto inicial del tramo se localiza a una

altitud de 3040 msnm, con coordenadas N8`809, 880 y E410,120; mientras que el punto final se localiza a

una altitud de 3371.5 msnm, con coordenadas N8`810,130 y E406,240.

Se ejecutaron 19 calicatas espaciadas cada 0.25 Km., con una profundidad de 1.50 m cuando no se

encontr roca antes.

La composicin porcentual de los estratos de suelo en cada calicata para el tramo estudiado son:

capa de la subrasante:

Gravas y arenas con limos o arcillas: A-2-4 (0) = 42.1%

Gravas y arenas con escasos finos: A-1-b(0) = 21.1%

Suelos limos: A-4 y A-5 con Indices de Grupo variables = 36.8%

Total: 100.0%

Capa de rodadura compuesta por material de afirmado:

Piedras con gravas y arenas: A-1-a(0) = 84.2%

Gravas con arenas: A-1-b(0) = 10.5%

Gravas y arenas con limos: A-2-4(0) = 5.3%

Total : 100.0%

Los CBR de la capa de la subrasante son:

C-02 (Km. 0+250) : 28%

C-05 (Km. 1+000) : 19%

C-08 (Km. 1+750) : 52%

C-13 (Km. 3+250) : 46%

C-16 (Km. 4+000) : 48%

C-18 (Km. 4+500) : 55%

Con ellos se obtiene un CBR de diseo igual a 37%.

En el proyecto no existen suelos especiales ni cimentaciones especiales.



Es utilizable el 60% del material de corte de la subrasante para conformar los terraplenes de relleno,

debido a la buena calidad de los suelos que lo conforman. El 40% de descarte corresponden a los

elementos gruesos consistentes en bloques y boleos de rocas.

6.2 RECOMENDACIONES

Retirar la capa de afirmado actual para proporcionar una capa de subrasante uniforme.

Disear la estructura del pavimento con el valor de CBR del 37% para toda la carretera. El suelo actual no

requiere de mejoramiento o tratamiento previo.

Usar material de cantera para la conformacin de las capas de base y sub base.

La capacidad admisible del terreno en los lugares de las alcantarillas tienen un valor mnimo de 1.00

Kg/cm2.

La profundidad de desplante de los cimientos en las obras de arte menores como mnimo ser 0.80 m.

Documents

Res Estudio de Suelos