REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO “SANTIAGO MARIÑO”

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL - EXTENSION MERIDA

TIPOS DE SUBDRENAJES

AUTOR:CONTRERAS CARLOS A.

C.I. 13,803,905

Las técnicas de subdrenajes son uno de los métodos más efectivos para la estabilización de los deslizamientos. El drenaje subterráneo tiene por objeto disminuir las presiones de poros o impedir que éstas aumenten. A menor presión de poros la resistencia del suelo es mayor. El diseño de los sistemas de subdrenaje es complejo debido a que la mayoría de los taludes no son homogéneos desde el punto de vista del drenaje subterráneo y es muy difícil aplicar principios sencillos en el diseño de obras de subdrenaje. El movimiento de las aguas en los taludes por lo general, es irregular y complejo.

SUBDRENAJE DE ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN

Con excepción de las paredes para sótanos que se diseñan para resistir las presiones del agua, es una práctica necesaria de ingeniería la construcción de un subdrenaje adecuado detrás de los muros. El sistema de drenaje debe diseñarse para el flujo esperado sin que se presente taponamiento del sistema. Para prevenir el taponamiento, debe emplearse un material de filtro de acuerdo con el tipo de suelo detrás del muro. El sistema de drenaje consiste en colchones de drenaje, pantallas, subdrenes, interceptores o incluso subdrenes horizontales de penetración

SUBDRENAJES

SUBDRENAJE DE ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN

Con excepción de las paredes para sótanos que se diseñan para resistir las presiones del agua, es una práctica necesaria de ingeniería la construcción de un subdrenaje adecuado detrás de los muros. El sistema de drenaje debe diseñarse

para el flujo esperado sin que se presente taponamiento del sistema. Para prevenir el taponamiento, debe emplearse un material de filtro de acuerdo con el tipo de suelo detrás del muro. El sistema de drenaje consiste en colchones de drenaje,

pantallas, subdrenes, interceptores o incluso subdrenes horizontales de penetraciónCORTINAS

IMPERMEABLES

Las cortinas impermeables profundas tienen por objeto impedir que el agua subterránea alcance la zona de inestabilidad potencial.

Las barreras impermeables se han utilizado con frecuencia para impedir el paso de contaminantes, y en los últimos años su uso se ha extendido a la estabilización de

deslizamientos.

Construcción de Cortinas Impermeables: Para la construcción de las cortinas impermeables se han empleado los siguientes sistemas:

SUBDRENAJES

Zanjas de Slurry: Consisten en zanjas excavadas que utilizan lechada de Bentonita como soporte de las paredes.

Geomembranas: Las geomembranas son telas impermeables elaboradas con geosintéticos.

Cortinas de inyecciones: Consisten en perforaciones verticales donde se inyectan a presión, productos

impermeabilizantes.Mezclas de suelo. Consisten en excavaciones rellenas de suelo-

cemento u otra mezcla impermeabilizada.

Cortinas de Columnas de Suelo con Cemento: Estas pantallas consisten en columnas perforadas, en las cuales se mezcla el suelo del sitio con cemento para formar una pared

enterrada impermeable. El proceso incluye la perforación de un hueco inicial de aproximadamente 6 pulgadas de diámetro y la iniciación de un proceso de mezcla de suelo con cemento que

va de abajo hacia arriba. Existen varias técnicas para la construcción de pantallas de mezcla de suelo con cemento, con Bentonita y con otros aditivos. Los suelos ideales para mezclas

profundas son las gravas, las arenas y los limos, aunque también, se pueden realizar mezclas con arcilla

SUBDRENAJES

SUBDRENES DE ZANJA

Los subdrenes de zanja son excavaciones realizadas manualmente o con retroexcavadora (comúnmente

rellenas de material filtrante), con el objeto de captar y transportar el agua subterránea y de esa

forma, abatir el nivel freático.

ZANJAS ABIERTAS:

Consisten en zanjas profundas que actúan al mismo tiempo como drenes superficiales y como sistemas de abatimiento del nivel freático. Para que esto se

produzca, las zanjas deben profundizarse por debajo del nivel freático. Se produce entonces un

afloramiento de agua subterránea en las paredes de la zanja. Las pendientes de los taludes deben ser de

baja pendiente para eliminar la posibilidad de erosión por afloramiento del agua subterránea. Como complemento, se pueden colocar filtros

invertidos para controlar la erosión lateral.

SUBDRENAJES

SUBDRENES CONTRAFUERTE

Los drenes contrafuerte son drenes colocados a lo largo de la línea de mayor pendiente o en la dirección del deslizamiento, generalmente, excavados por

debajo de la superficie de la falla real o potencial.

SUBDRENES INTERCEPTORES:

Los drenes interceptores son drenes que se colocan en sentido trasversal al talud, por lo general, en la parte superior de éste o en la corona o cabeza de

un deslizamiento. El objetivo de estos subdrenes es interceptar el agua subterránea antes de llegar al talud. Idealmente, estos subdrenes deben

penetrar por debajo de la superficie de falla para lograr un mayor efecto, pero el riesgo de desestabilización debida a la zanja, es muy alto. Los subdrenes

interceptores se construyen en la parte superior de los deslizamientos, precisamente donde las fuerzas actuantes son mayores y donde es mayor el

riesgo de desestabilización por la excavación de las zanjas; también se colocan para garantizar la estabilidad de los terraplenes. En ocasiones, se les

construyen columnas verticales de piedra colocadas por debajo de los subdrenes de zanja, a fin de aliviar las presiones artesianas

SUBDRENAJES

SUBDRENAJESSUBDRENES “ESPINA DE PESCADO”

Consisten en una serie de drenes paralelos que conducen a un dren central y de esta forma, con el sistema de drenaje,

lograr un mayor cubrimiento del área 

GEODRENES O SUBDRENES SINTÉTICOS Debido a la dificultad de obtener materiales naturales para los subdrenes y con el desarrollo de las mallas sintéticas, se

está haciendo popular el uso de los subdrenes 100% sintéticos (Figuras 2.28 y 2.29). Estos subdrenes consisten en

tres elementos básicos: GEOMALLA

La geomalla es una red sintética construida de forma que se generan unos canales que facilitan el flujo del agua.

SUBDRENAJESEFECTIVIDAD DE LOS SUBDRENES DE ZANJA:

Los subdrenes de zanja constituyen un sistema de tratamiento muy bueno (a un costo moderado) para los deslizamientos poco profundos y con niveles freáticos superficiales. Los subdrenes de zanja son más efectivos en los deslizamientos poco profundos (con profundidad menor a 3 mts), en los cuales los drenes penetran completamente a través de la masa deslizada dentro del material estable. En los deslizamientos profundos (más de 6 m de espesor), generalmente los subdrenes de zanja no son efectivos y se pueden requerir otros sistemas de subdrenaje, como son los drenes horizontales o las galerías de drenaje. Los subdrenes de zanja, generalmente, se consideran como obras complementarias dentro del proceso de estabilización en los deslizamientos profundos. No es necesario profundizar los subdrenes de zanja, en todos los casos, por debajo de la superficie de falla y en cambio, sí puede ser suficiente para la estabilización de un deslizamiento, el abatimiento (en un determinado porcentaje) de los niveles de agua subterránea..

SUBDRENAJESMATERIALES PARA SUBDRENES DE ZANJA:

Entre los materiales que se utilizan para la construcción de subdrenes de zanja se encuentran los siguientes: • Geotextiles no tejidos y Geotextiles tejidos• Geodrenes 100% sintéticos • Materiales granulares • Tubería perforada

El tipo de material que se debe emplear para un subdrén específico, depende de la disponibilidad de materiales en la región, la necesidad de captación, el comportamiento, el caudal del dren, la vulnerabilidad del sistema de subdrenaje y los costos.

DISEÑO DE SUBDRENES DE ZANJA El diseño de subdrenes de zanja tiene por objeto determinar los siguientes elementos: • Profundidad y ancho de la zanja • Espaciamiento entre zanjas • Localización en planta de los subdrenes • Material filtrante y especificaciones • Caudales recolectados • Sistemas de recolección y entrega

SUBDRENAJESSELECCIÓN DE LOS MATERIALES PARA LOS SUBDRENES

Los subdrenes de zanja pueden ser construidos con los siguientes materiales • Material de filtro y tubo colector • Material grueso permeable sin tubo (subdrén francés) • Geotextil como filtro, material grueso y tubo colector.

DRENES HORIZONTALES O DE PENETRACIÓN

Un dren horizontal o subdrén de penetración consiste en una tubería perforada colocada a través de una masa de suelo mediante una perforación profunda subhorizontal o ligeramente inclinada, con la cual se busca abatir el nivel freático hasta donde se incremente la estabilidad del talud al valor deseado. El diámetro de las perforaciones aproximadamente es de 3 a 4 pulgadas dentro de las cuales se colocan tuberías perforadas. Generalmente, se recomiendan perforaciones con tricono unido a la tubería de perforación NQ. Este hueco aproximadamente es de 4 ½ pulgadas. La principal ventaja de los subdrenes horizontales es que son rápidos y simples de instalar y se puede obtener un aumento importante del factor de seguridad del talud en muy poco tiempo.

SUBDRENAJESTUBERÍA UTILIZADA PARA LOS SUBDRENES DE PENETRACIÓN

Los tubos utilizados pueden ser metálicos, de polietileno o PVC, generalmente con diámetros de 2” ó 3”. Maddison y Jones (2000) recomiendan el uso de tubería de al menos 4 pulgadas, para asegurar la eficiencia de los sistemas de subdrenaje a largo plazo.

LOS SUBDRENES DE PANTALLA

Interceptan el agua en los afloramientos y la conducen a un sistema de recolección. Los materiales utilizados deben cumplir condiciones de filtración y al mismo tiempo, deben garantizar la estabilidad general de las pantallas de drenaje. Las pantallas de drenaje constan de tres elementos básicos:

FILTRO SOBRE LA SUPERFICIE DEL TALUD Este filtro puede ser material granular o geotextil con material grueso, el cual se coloca cubriendo toda el área de exfiltraciones. El filtro debe cumplir las especificaciones indicadas para filtros en los subdrenes de zanja. El espesor de la capa del filtro generalmente es superior a 30 cms o puede emplearse un geotextil que cumpla especificaciones como filtro. Es muy importante que se tenga un control estricto para garantizar que el material utilizado como filtro, no tenga más del 3% de finos y de esta manera facilitar, el flujo del agua.

SUBDRENAJESESTRUCTURA DE CONTENCIÓN O RETENCIÓN

Esta estructura tiene por objeto mantener en su sitio, al filtro y ayudar a la contención de la masa de suelo sobre la cual actúa el gradiente hidráulico, al aflorar el agua. La estructura de contención puede ser un muro en gaviones, enrocado, muro criba, etc. Subdrén colector Este subdrén se coloca en el pie del talud para recoger el agua captada por la pantalla y conducirla a un sitio seguro.

OBJETIVOS DE LAS PANTALLAS DE DRENAJE

Las pantallas de drenaje pueden cumplir algunos de los siguientes objetivos: • Evitar la formación de cárcavas de erosión en los sitios de afloramiento de agua • Captar el agua aflorante y conducirla • Servir de contrapeso para la estabilidad general de la masa del talud • Conformar el talud mejorando sus condiciones de estabilidad y estética • Actuar como estructura de contención propiamente dicha