Autores EDGAR ALEJANDRO MORENO YEISON ALFONSO JIMENEZ MANJARREZ. Modalidad De Grado SEMINARIO

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(1)PROCESO CONSTRUCTIVO PARA ANCLAJES ACTIVOS EN LA ESTABILIZACIÓN DE TALUD EN LA ABSCISA K 64+250 COMO EJE, PROYECTO VIAL RUTA NACIONAL 40 CORREDOR BOGOTÁ VILLAVICENCIO. Autores EDGAR ALEJANDRO MORENO YEISON ALFONSO JIMENEZ MANJARREZ. Modalidad De Grado SEMINARIO. Asesor técnico ING. ROBERTO RICARDO ROJAS CORTAZAR ESPECIALISTA EN DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE VÍAS Y AEROPISTAS. CATEDRÁTICOESPECIALIZADO UCC, ÁREA DE VÍAS Y ESTABILIDAD DE TALUDES.. Asesor metodológico ING. MATEO AGUDELO VARELA ESPECIALISTA EN PLANEACIÓN AMBIENTAL. MAGISTER EN GESTIÓN AMBIENTAL SOSTENIBLE.. UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTADDE INGENIERÍAS PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL VILLAVICENCIO 2021.

(2) AUTORIDADES ACADÉMICAS. DRA. MARITZA RONDÓN RANGEL Rectora nacional.. DR. CÉSAR AUGUSTO PÉREZ LONDOÑO Director académico de la sede Villavicencio.. HENRY EMIRO VERGARA BOBADILLA Subdirector académico de la sede Villavicencio.. DRA. RUTH EDITH MUÑOZ JIMÉNEZ Subdirectora de desarrollo institucional y financiero.. ING. RAÚL ALARCÓN BERMÚDEZ Decano de la facultad de ingeniería civil.. DRA. SANDRA PATRICIA REYES ORTIZ Coordinadora de investigación del programa de ingeniería civil..

(3) Notas de aceptación. Presidente del jurado. Jurado. Jurado.

(4) Dedicatorias Este proyecto de grado quiero dedicarlo principalmente a Dios por darme la oportunidad de culminar esta importante etapa para mí formación profesional. Quiero agradecer a mi padres y hermanos que siempre estuvieron pendientes de mi progreso personal y académico. A mi esposa por su apoyo incondicional, quien estuvo en los momentos más difíciles corrigiendo mis errores a través de sus buenas enseñanzas y disciplina. Al ingeniero Roberto Ricardo Rojas Cortázar por su voto de confianza en nuestro proyecto aportando en él su conocimiento para enriquecer el contenido de nuestro trabajo.. Yeison Alfonso Jimenez Manjarrez. Este proyecto de grado va dedicado a mi amada Madre que hoy en el cielo esta y que espero que desde allá pueda ver un logro mas que cumple su hijo, Darle gracias a Dios por permitirme llegar hasta donde hoy en día voy en mi camino y poder culminar esta etapa de mi vida al lado de mi Hermosa Hija y mi Amada Esposa para quienes va 100% dedicado este progreso Personal y profesional en mi humildes 31 años de Vida, seguido darle gracias al Ing. Roberto Ricardo Rojas Y al Ing. Mateo Agudelo por brindarme su apoyo incondicional en esta grandiosa etapa con su conocimiento y aportes correctivos y explicativos a cada paso en falso que durante estos años académicamente se dieron.. Edgar Alejandro Moreno.

(5) Agradecimientos Los agradecimientos van dirigidos inicialmente al ingeniero Roberto Ricardo Rojas Cortázar por su apoyo en el proceso y seguimiento para la construcción de este proyecto. A los ingenieros especialistas del área, quienes nos concedieron el acceso a información de obras que se están ejecutando actualmente en estabilización de taludes lo cual nos aporta material para nuestro proyecto..

(6) Resumen Este documento se basa en el estudio de una de las técnicas de estabilización de taludes utilizadas actualmente en diferentes tipos de obras del país. Para ello se tuvo en cuenta los tipos de taludes y sus distintas maneras de estabilización. Por tal motivo durante el desarrollo de este trabajo se buscó como objetivo principal explicar el procedimiento de perforación activa de taludes en el sector de detallando aspectos principales a tener en cuenta para ejecutar de manera correcta según lo establecido en el titulo H de la NSR 10.. 6.

(7) Abstract This document is based on the study of one of the slope stabilization techniques currently used in different types of works in the country. For this, the types of slopes and their different ways of stabilization were taken into account. For this reason, during the development of this work, the main objective was to explain the active drilling procedure for slopes, detailing the main aspects to take into account to execute correctly as established in Title H of NSR 10.. 7.

(8) 1. TABLA DE CONTENIDO. 1.. TABLA DE CONTENIDO ...................................................................................................... 8. 2.. Introducción .......................................................................................................................... 9. 3.. Generalidades .................................................................................................................... 10 Antecedentes ......................................................................................................................... 10 Planteamiento del problema: .................................................................................................. 11. 4.. Objetivos ............................................................................................................................. 12 Objetivo general: .................................................................................................................... 12 Objetivos específicos:............................................................................................................. 12. 5.. Marco conceptual................................................................................................................ 13. 6.. Marco teórico ...................................................................................................................... 21. 7.. Georreferenciación ............................................................................................................. 24. 8.. Metodología ........................................................................................................................ 27 Proceso constructivo para la preparación e instalación de anclajes ....................................... 27 Perforado: .............................................................................................................................. 31 Instalación de anclajes: .......................................................................................................... 32 Tensionamiento: ..................................................................................................................... 37 Procesos a realizar durante la ejecución del proyecto ............................................................ 38. 9.. Planos de la zona ............................................................................................................... 42. 10.. Impacto ambiental ............................................................................................................. 46. 11.. Presupuesto ...................................................................................................................... 51. 12.. Conclusiones ..................................................................................................................... 53. 13.. Bibliografía ........................................................................................................................ 53. 14.. Anexos .............................................................................................................................. 54. 8.

(9) 2. Introducción. Colombia es un país rico en biodiversidad fisiográfica con grandes atractivos en todo el territorio nacional, ya que presenta variedad en su relieve desde el sistema montañoso central, compuesto por las tres cordilleras andinas, el sistema montañoso independiente de los Andes, las llanuras interiores y costeras y los valles interandinos; deduciendo así, que aproximadamente un 40% de la superficie colombiana es montañosa. Teniendo en cuenta esto, la ingeniería colombiana se encuentra frente a un gran reto en la construcción de vías entre montañas y cordilleras capaces de conectar cada una de las regiones que componen este bello país. Son vías que deben mostrar seguridad a los transeúntes. Para ello se deben realizar rigurosos estudios al comportamiento de suelos que ayuden a prevenir cualquier tipo de catástrofe vial. Ahora bien, en el presente proyecto se estudiará un tramo ubicado la calzada entre el municipio de Guayabetal y el municipio de Villavicencio ya que es una zona critica en la que de manera frecuente existen deslizamientos de tierra que afectan la afluencia vehicular. Se buscará un punto especifico en el que se describirá el paso a paso de estabilización de taludes usados actualmente en la zona a través de perforados y anclajes activos.. 9.

(10) 3. Generalidades Antecedentes 1. En el año 2015 se realizó una tesis sobre el estudio constructivo de la estabilización de taludes con hormigón lanzado, malla electrosoldada y pernos de anclaje en la Unidad Académica Ingeniería Civil, Machala ubicada en Ecuador. En este proyecto se hace una breve descripción sobre las etapas constructivas que se llevan a cabo en la estabilización de un talud con Hormigón lanzado, malla electro soldada y pernos de anclaje, cuyo objetivo fue evitar cualquier tipo de derrumbe o desprendimiento de grandes masas de terreno y conseguir la consolidación del mismo. 2. En el 2014 se realizó un proyecto de grado de la Universidad Militar Nueva Granada donde se estudia las diferentes posibilidades para estabilizar un talud en el K8+600 del proyecto de la doble calzada de la vía Bucaramanga-Cúcuta, en la ciudad de Bucaramanga departamento de Santander. En este proyecto se buscó la alternativa más favorable para estabilización del talud con base en los resultados entregados en la modelación en las que tuvieron en cuenta principalmente muros de contención, pantallas ancladas, terraceo, y pernos. 3. En la base de datos de la universidad cooperativa existe algunas investigaciones sobre estabilización de taludes como por ejemplo el manual de estabilización y revegetación de taludes en el 2008, sin embargo, no existe algún tipo de trabajo investigativo que profundice sobre procesos constructivos en estabilización de taludes a través de anclajes activos.. 10.

(11) Planteamiento del problema: Aproximadamente a inicios de los años 90 se inició una de las primeras generaciones de concesiones viales, en la cual, una de las 11 rutas ha sido entre la ciudad de Bogotá al municipio de Cáqueza y entre Cáqueza comunicada con la ciudad de Villavicencio. Tiempo después, en el año1999 se puso en servicio el túnel de Chipaque, y en 2001, el de Buenavista. Sin embargo, es de notar que la vía está construida sobre montañas en la cordillera oriental del departamento de Cundinamarca y las dificultades topográficas, hidrológicas y geológicas se han sumado a las debilidades institucionales como factores que han determinado un limitado, fragmentario e insuficiente desarrollo de la integración del cual esta vía es el eje y ejemplo principal. Un episodio como la tragedia de Quebrada blanca en junio de 1974, cuando en temporada de lluvias se derrumbó masivamente un talud, dejando más de 500 víctimas, es una muestra de la importante labor que tiene la ingeniería colombiana para realizar investigaciones en el análisis de control de taludes y así mitigar catástrofes viales que ponen en riesgo la vida de millones de transeúntes de las vías nacionales. En este sentido, a través del presente proyecto investigativo se buscará dar respuesta la pregunta: ¿Cómo controlar taludes a través de anclajes activos en la vía que conduce a la ABS K64+250 Como Eje, proyecto vial ruta nacional 40 corredor Bogotá Villavicencio?. 11.

(12) 4. Objetivos Objetivo general: Realizar estudio sobre estabilización de taludes en peligro de desplome ubicados en la ABS K64+250 Como Eje, proyecto vial ruta nacional 40 corredor Bogotá Villavicencio ejecutando, así como posible opción la estabilización con anclajes activos.. Objetivos específicos: •. Recopilar información sobre estado de taludes ubicados en la K64+250 Como Eje, proyecto vial ruta nacional 40 corredor Bogotá Villavicencio.. •. Plantear procedimiento de perforación en anclajes activos señalando el paso a paso la ABS K64+250 Como Eje, proyecto vial ruta nacional 40 corredor Bogotá Villavicencio.. •. Realizar tabla de presupuesto el cual posibilita saber cuáles son sus ingresos y costos en una época definido, conocer cuánto puede designar al ahorro para el cumplimiento de sus metas planteadas, detectar en qué está gastando su dinero y cuánto requiere para cubrir sus necesidades.. •. Concluir detalles sobre procedimiento en perforación de anclajes activos y los posibles impactos a generar en los taludes intervenidos.. 12.

(13) 5. Marco conceptual En Colombia existen gran diversidad de montañas y cordilleras en las cuales a través de ellas se crea la gran tarea de construir nuevas vías eficientes y seguras para las personas que a menudo suelen transitar sobre ellas. Sin embargo, para la construcción de vías se deben contemplar diferentes ámbitos geológicos, estructurales, naturales entre otros, que de manera mancomunada trabajan con un mismo fin. A continuación, se mostrarán algunos conceptos que ayudarán a comprender de manera mas detallada el procedimiento de estabilización de taludes: •. Talud: Un talud o ladera es una masa terrestre que no es totalmente plana sino que tiene pendiente o cambios de elevación significativos. Figura 1: Nomenclatura de taludes y laderas. Fuente: Suarez, 2009 (Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales) Donde: Altura: Es la distancia vertical entre el pie del talud y la cabeza del talud. Pie: Corresponde al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte inferior. Cabeza o escarpe: Se refiere al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte superior. Altura de nivel freático: Distancia vertical desde el pie del talud o ladera hasta el nivel de agua medida debajo de la cabeza. 13.

(14) Pendiente: Es la medida de la inclinación del talud o ladera. •. Nomenclatura de los procesos de movimiento: Los movimientos ocurren principalmente, durante zonas de fracasa, por caída libre, movimientos de masa, erosión o flujos. Ciertos segmentos del talud o ladera tienen la posibilidad de desplazarse hacia arriba, a medida que otros se mueven hacia debajo.. Figura 2: Nomenclatura de un deslizamiento. Fuente: Suarez, 2009 (Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales) Donde: Escarpe principal: Corresponde a un área bastante inclinada durante la periferia del área en desplazamiento, provocado por el movimiento del material fuera del lote original. Escarpe secundario: Un área bastante inclinada producida por deslizamientos diferenciales dentro de la masa que se mueve. Cabeza: Las piezas mejores del material que se mueve en todo el terreno entre el material perturbado y el escarpe primordial. Cima: Punto mayor del contacto entre el material perturbado y el escarpe primordial. Corona: El material que está en el lugar, básicamente inalterado y adyacente a la 14.

(15) parte más alta del escarpe primordial Superficie de falla: Indica al área abajo del desplazamiento que delimita el volumen de material Pie de la superficie de falla: La línea de interceptación (algunas veces tapada) entre la parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno. Base: El área cubierta por el material perturbado abajo del pie de la superficie de falla. Punta o uña: El punto de la base que se encuentra a más distancia de la cima. Costado o flanco: Un lado (perfil lateral) del movimiento. Superficie original del terreno: La superficie que existía antes de que se presentara el movimiento. Derecha e izquierda: Para describir un deslizamiento se prefiere usar la orientación geográfica, pero si se emplean las palabras derecha e izquierda debe referirse al deslizamiento observado desde la corona mirando hacia el pie. •. Procesos en la etapa de deterioro de un talud: Caída de granos:. Figura 3: Caída de granos. Fuente: Procesos de deterioro en macizos rocosos (Nicholson y Hencher – 1997). Se apoya en la caída de granos particulares de la masa de piedra con desintegración física a granos como prerrequisito. Causa un debilitamiento general del material de piedra. Puede conducir a la pérdida de soporte y subsecuente colapso como solución se indica el aseo de los 15.

(16) residuos en el pie del talud y el cubrimiento con técnicas de bioingeniería concreto lanzado y refuerzo local. Descascaramiento: Figura 4:. Fuente: Procesos de deterioro en macizos rocosos (Nicholson y Hencher – 1997). Las cáscaras poseen forma de láminas con una magnitud de manera significativa menor a las demás magnitudes. Los fragmentos a modo de láminas no son enormes y no conforman una amenaza significativa, no obstante, se crea un depósito de sedimentos en el pie del talud. Como procedimiento se indica las técnicas de bioingeniería y concreto lanzado con pequeños anclajes y obras de concreto dental.. Formación, inclinación y caída de losas de roca: Figura 5:. 16.

(17) Fuente: Procesos de deterioro en macizos rocosos (Nicholson y Hencher – 1997). Principalmente, las fracturas a tensión paralelas a el área del talud son prerrequisito para su ocurrencia, seguidas por la pérdida de soporte. Tienen la posibilidad de caer monumentales bloques de material y tienen la posibilidad de significar una amenaza fundamental, ocasionando mal a los canales de drenaje, cercas, pavimentos o puede producir taludes negativos. Las inclinaciones tienen la posibilidad de considerarse como un proceso de deterioro o como un desplazamiento del talud.. Caídos de bloques: Figura 6:. Fuente: Procesos de deterioro en macizos rocosos (Nicholson y Hencher – 1997). Tienen la posibilidad de caer por gravedad, en forma eventual bloques personales de piedra de cualquier magnitud, produciendo un deterioro en la composición del talud. La amenaza es complicada de presagiar debido al gran rango de tamaños que tienen la posibilidad de caer y en especial los bloques gigantes tienen la posibilidad de provocar mal estructural. Dichos caídos corresponden a los caídos de piedra en la categorización general de movimientos en taludes.. 17.

(18) Desmoronamiento del talud: Figura 7:. Fuente: Procesos de deterioro en macizos rocosos (Nicholson y Hencher – 1997). Puede provocar una amenaza significativa y generar enormes acumulaciones de detritos en el pie del talud. Como solución se indica la obra de gradas, colocación de mallas, trampas para detritos y cercas protectoras; además tienen la posibilidad de edificar construcciones de submuración en mampostería o concreto lanzado. Las zonas con desintegración severa tienen la posibilidad de solicitar soporte total o reducir el ángulo de inclinación del talud.. Caídos de roca: Figura 8:. Fuente: Procesos de deterioro en macizos rocosos (Nicholson y Hencher – 18.

(19) 1997). La caída de varios bloques de piedra “en un solo evento” necesita que haya. El volumen de la fracasa es dependiente de los múltiples planos de discontinuidad y puede cubrir en un solo instante diversos planos (falla en escalera). Lavado superficial o erosión: Figura 9:. Fuente: Procesos de deterioro en macizos rocosos (Nicholson y Hencher – 1997). La erosión es el desprendimiento, transporte y depositación de partículas o masas pequeñas de suelo o piedra, por acción de las fuerzas generadas por el desplazamiento del agua. Las gotas de lluvia tienen la posibilidad de contribuir al desprendimiento de las partículas o granos. Como solución se recomienda principalmente, la obra de obras de drenaje y de bioingeniería, así como concreto dental, concreto lanzado o modificaciones de la topografía del talud.. 19.

(20) Flujo de detritos: Figura 10:. Fuente: Procesos de deterioro en macizos rocosos (Nicholson y Hencher – 1997). Los flujos de detritos son impredecibles, mueven gigantes volúmenes de material y tienen la posibilidad de generar una amenaza moderada a alta. Principalmente no se les estima como procesos de deterioro sino como deslizamientos. No obstante, tienen la posibilidad de crear gigantes deslizamientos del macizo al generar cambios topográficos relevantes. Colapso: Figura 11:. Fuente: Procesos de deterioro en macizos rocosos (Nicholson y Hencher – 1997). Bloques independientes de gran tamaño colapsan gracias a la carencia de soporte vertical. Las resoluciones integran concreto dental, construcciones de refuerzo, submuración y otras 20.

(21) construcciones de retención.. 6. Marco teórico. Anclaje: Los anclajes son terminales compuestos por tirantes o por barras rígidas ubicadas en un talud de roca o en ciertas partes de una obra (muros, zapatas, etc.) Anclaje activo: Apunta que está sometido a una carga de tesado, luego de su ejecución, no inferior al 50% de la máxima prevista en plan. Anclaje pasivo: Ese que entra en tracción por sí solo, al oponerse la cabeza al desplazamiento del lote desequilibrado o de la composición Los anclajes se catalogan, conforme el grado de carga inicial que se les aplica, en activos y pasivos. A los primeros se le somete a una carga de tesado, luego de su ejecución, principalmente del mismo orden de intensidad que la máxima prevista en plan, y jamás inferior al 50% de esta última, mientras tanto que a los segundos se les deja con una carga inicial baja, aun cuando jamás inferior al 10 % de la máxima de plan, que adquieren comúnmente por los movimientos de la composición. Bulbo: Además denominado región de anclaje, es la parte en que el anclaje se adhiere al lote y le transmite su carga, principalmente por medio de la lechada, y que se tiene presente a efectos resistentes (figura 12) Cabeza, o cabezal de anclaje: Parte externa del anclaje capaz de transmitir la carga del tirante a el área del lote o a la composición a anclar. Esta región está formada paralelamente comúnmente de: placa de reparto, cuñas o tuercas, porta cuñas y defensa. Caperuza: Componente metálico o de plástico usado para aislar la cabeza de los anclajes permanentes. Carga critica de deslizamiento:. Es la carga desde la cual se genera en los ensayos,. prácticamente de indagación, un cambio brusco en la rapidez de deslizamiento. Carga nominal: Es la carga de Plan, comúnmente obtenida en los cálculos de seguridad de la 21.

(22) composición anclada Carga de prueba: Es la carga máxima a la que se somete un anclaje a lo largo de un ensayo. Carga de referencia o inicial: Es la carga desde la cual se inicia el tamaño de alargamientos o deformaciones. Frecuenta ser el 10% de la carga de prueba. Carga residual: Es la carga que se mide en cualquier instante del periodo eficaz del anclaje. Frecuenta variar con la era por impacto de pérdidas de carga diferidas o movimientos de la composición. Tirante: Componente del anclaje, construido por cables o barra de acero de alta resistencia, que transmite la carga a partir de la cabeza al bulbo. Los anclajes se ordenan, de acuerdo con el grado de carga inicial que se les aplica, en activos y pasivos. A los primeros se le somete a una carga de tesado, luego de su ejecución, principalmente del mismo orden de intensidad que la máxima prevista en plan, y jamás inferior al 50% de esta última, mientras tanto que a los segundos se les deja con una carga inicial baja, aun cuando jamás inferior al 10 % de la máxima de plan, que adquieren comúnmente por los movimientos de la composición. También, en función de los elementos constituyentes de los tirantes, se clasifican en anclajes de cables o anclajes de barra. Otra categorización que debería hacerse es atendiendo a su historia eficaz, de esta forma, se llama anclaje persistente al proyectado para una vida mayor a ambos años, y anclaje provisional al que debería actuar a lo largo de una época inferior a aquellos 2 años, o menor en la situación de ambientes y/o terrenos en especial agresivos. Referente a la facultad de realizar operaciones que varíen la carga sobre los anclajes a lo largo de su vida eficaz, se ordenan en retesables y no retesables. Finalmente, también se clasifican, según se efectúe o no la reinyección del bulbo, como: de inyección única global (IU), de inyección repetitiva (IR) o de inyección repetitiva y selectiva (IRS) e IRS de los anclajes.. 22.

(23) Figura 12: Croquis de un anclaje. Fuente: Guía para el diseño y la ejecución de anclajes al terreno (Alonso Burgos, 2001). 23.

(24) 7. Georreferenciación El estudio del talud realizado se encuentra en Colombia mas especificamente en la autopista al llano en la ruta 40 ABS K64+250 Como Eje, sobré la coordillera oriental del territorio nacional. Figura 13: Georreferenciacion de la zona estudiada. Google (s.f.). [Georeferenciacion de la zona ABS K64+250 Como Eje, proyecto vial ruta nacional 40 corredor Bogotá Villavicencio, Colombia] https://earth.app.goo.gl/WWv2a6 Figura 14: Georreferenciacion de la zona estudiada. Google (s.f.). [Georeferenciacion de la zona ABS K64+250 Como Eje, proyecto vial ruta nacional 40 corredor Bogotá Villavicencio, Colombia] https://earth.app.goo.gl/WWv2a6. 24.

(25) Figura 15: Georreferenciacion de la zona estudiada. Google (s.f.). [Georeferenciacion de la zona ABS K64+250 Como Eje, proyecto vial ruta nacional 40 corredor Bogotá Villavicencio, Colombia] https://earth.app.goo.gl/WWv2a6. Figura 16: Georreferenciacion de la zona estudiada. Google (s.f.). [Georeferenciacion de la zona ABS K64+250 Como Eje, proyecto vial ruta nacional 40 corredor Bogotá Villavicencio, Colombia] https://earth.app.goo.gl/WWv2a6. 25.

(26) Figura 16: Georreferenciacion de la zona estudiada. Google (s.f.). [Georeferenciacion de la zona ABS K64+250 Como Eje, proyecto vial ruta nacional 40 corredor Bogotá Villavicencio, Colombia] https://earth.app.goo.gl/WWv2a6. Figura 16: Georreferenciacion de la zona estudiada. Google (s.f.). [Georeferenciacion de la zona ABS K64+250 Como Eje, proyecto vial ruta nacional 40 corredor Bogotá Villavicencio, Colombia] https://earth.app.goo.gl/WWv2a6. 26.

(27) 8. Metodología. Proceso constructivo para la preparación e instalación de anclajes Figura 17: 1.. Perforación de tubería para generar bulbo de inyección. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. Figura 18: 2. Instalación de retenedores de presión de inyección. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY 27.

(28) Figura 19: 3. Protección de válvulas retenedoras de presión.. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. Figura 20: 4. Colocación de espaciadores. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. Figura 21: 5. Tapón en cabeza de anclaje: 28.

(29) Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. Figura 22: 6. Armado zona de bulbo.. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. 29.

(30) Figura 23: 7. Aseguramiento de la punta del anclaje. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. Figura 24: 8. Aseguramiento de los cables en la zona del bulbo.. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. 30.

(31) Perforado: Se realizan las perforaciones del talud en los puntos previamente ubicados por topografía. La perforación se realiza normalmente con diámetros entre 100 y 150 mm ( 4 y 6 pulgadas). Las especificaciones de las perforaciones (longitud, diámetro e inclinación) están descritas en los planos, deben ser revisadas previa y simultáneamente a la iniciación de los trabajos. Dependiendo de las condiciones del suelo se elige el sistema de perforación más conveniente, con el fin de mejorar los rendimientos y evitar el desgaste de la máquina, así: 1. Suelos arenosos con brocas Tricono o Mano de Ángel (Rotación). 2. Suelos arcillosos con broca Mano de Ángel (Rotación). 3. Suelos rocosos con martillo de fondo (Percusión). El barrido de la perforación por medio de aire o agua de ser necesario, sin embargo, se puede necesitar encamisado y/o revestimiento, lodo bentónico o cementar la perforación para garantizar su estabilidad para el equipado. Todo esto debe ser muy bien evaluado y revisado ya que esto genera un sobre costo. Figura 25: Perforado a talud. 31.

(32) Fuente: imagen propia. Visita de la zona Instalación de anclajes: Figura 26:. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. 32.

(33) Figura 27: Tubería para llenado e inyección. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. Figura 28: Proceso de llenado. Rebose de la lechada.. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. 33.

(34) Figura 29: Proceso de inyección. Control de presión.. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. Figura 30: Limpieza para asegurar agarre del gato de tensionamiento.. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY 34.

(35) Figura 31: Adecuación del soporte para transferencia de carga al muro.. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY Figura 32: Colocación de platina para transferencia de esfuerzos. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. 35.

(36) Figura 33: Instalación de Bloque de tensionamiento. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY. Figura 34: Construcción dado de anclaje. Fuente: Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016) [archivo de video] https://www.youtube.com/watch?v=w0lSN4e6PSY 36.

(37) Dentro de los planos estructurales debe existir el detalle de diseño del dado y el proceso de construcción debe cumplir los mismos requerimientos de cualquier estructura de concreto. Se debe hacer el figurado e instalación del acero y proceder con el vaciado. Se debe proteger la longitud libre del anclaje (torones y tubería) para que no queden en contacto con el concreto del dado. Una vez el concreto del dado adquiere su resistencia de diseño, se procede con el tensionamiento. Tensionamiento: Para hacer el proceso de tensionamiento se deben verificar lo siguiente: 1. Que se haya alcanzado la presión de diseño en la inyección. 2. El fraguado de la lechada debe alcanzar como mínimo el 65% o 48 horas. 3. Construcción del dado de reacción, cuyo concreto haya alcanzado como mínimo el 65% de la resistencia de diseño. 4. Revisión de los certificados de calibración del gato hidráulico y el manómetro, deben estar vigentes y corresponder a los equipos que se van a utilizar. 5. Se puede usar equipo monotoron o multitorón. El procedimiento para hacer el tensionamiento es: 1. Revisar la carga de diseño de los anclajes que se van a tensionar. 2. Verificar unidades de medición del manómetro y hacer las conversiones (si son necesarias) para realizar las lecturas de presión. 3. Instalar la platina (revisar que haga contacto uniforme sobre el dado de reacción), el bloque y las cuñas en el anclaje a tensionar. 4. Ajustar los diferentes elementos del anclaje y verificar alineación. 5. Proceder con los incrementos de carga de 25 en 25% hasta llegar a la carga de diseño. 6. Hacer un registro escrito con las cargas y las elongaciones, para verificaciones posteriores. En este registro debe quedar la identificación del anclaje, fecha de ejecución del ensayo y los equipos usados. 7. En caso del que el tensionamiento no cumpla se debe reinyectar y repetir el tensionamiento. 37.

(38) Procesos a realizar durante la ejecución del proyecto De acuerdo con el modelo geológico del tramo ubicado entre las abscisas ABS K64+250 Como Eje, se estima que el 14% de la excavación se ejecutará sobre material tipo suelo (Depósito coluviales y roca muy alterada por la presencia de las zonas de falla). El 86% restante se realizará sobre los basaltos fracturados de la formación (GM=III). La estabilización del talud se debe realizar de abajo para arriba, empezando con la estabilización de las terrazas superiores. La estabilización se debe realizar ejecutando avances de excavación de altura máximas de 3.0 m, que correspondan a una fila de pernos, posteriormente se realizará la perforación y llenado de los pernos. Únicamente se continuará con la excavación del tramo inmediatamente inferior una vez todos los pernos se encuentren instalados. Las terrazas se deben estabilizar con sistema malla hexagonal-perno. La malla será tipo doble torsión con resistencia a la tracción de 130 kN/m y resistencia al punzonamiento de 125 kN. Los pernos reforzados con barras de acero B500B Ø=32 mm o similar, ver Detalle 1, y presentarán una longitud de 20.0 m, en las terrazas 2 y de 10.0 m en la terraza 1. Los pernos presentarán una distribución tres bolillos con separación entre centros de 3.00m. Para realizar la excavación de las terrazas se recomienda el uso de martillo hidráulico. En caso de requerirse la utilización de explosivos, las voladuras se deberán ejecutar de forma controlada, buscando la menor alteración del macizo. Se deben ejecutar drenes sub-horizontales con inclinación de -10º con respecto a la horizontal y Ø=3", ver Detalle 2. En cada terraza se ejecutará 1 fila de drenes con longitud de 30.0 m y separación horizontal cada 5.0 m. La fila inferior se ubicará 1.0 m por encima de la berma. Los drenes se realizarán una vez se haya inyectado los anclajes para evitar taponamientos. Las bermas se deben recubrir con concreto lanzado para evitar infiltraciones en las zonas de corte. Se deberán construir cunetas en cada berma del talud, las cuales serán dimensionadas por un especialista hidráulico. A medida que se va avanzando con la excavación del talud se debe validar el modelo 38.

(39) geológico de diseño. En caso de presentarse variaciones a las hipótesis de diseño, se debe notificar al diseñador para realizar los ajustes respectivos. En caso de evidenciarse resurgencias sobre la cara del talud durante el proceso de excavación, se debe construir drenes sub-horizontales en el sitio de la resurgencia con longitud mínima de 20.0 m y Ø=3". El Contratista deberá hacer un adecuado manejo y/o desvío de aguas lluvias, drenajes naturales, quebradas o ríos que se encuentren dentro de la zona del talud y zonas aferentes. Igualmente se deberá evitar sobre excavaciones y el deterioro del suelo de las plataformas de trabajo causados por el efecto de las aguas lluvias o freáticas. No se deben utilizar las zonas aledañas a la excavación como zonas de depósito de materiales o como frentes de obra. Se debe realizar un monitoreo constante del talud, por medio de instrumentación geotécnica y monitoreo topográfico con el fin de evidenciar oportunamente cualquier proceso de inestabilidad en el talud y tomar las medidas correctivas. 39.

(40) DETALLES DE ANCLAJES Figura 35: Detalle de anclaje en malla. Fuente: invias (Coviandina) Figura 36: Diseñoperno de anclaje. Fuente: invias (Coviandina). 40.

(41) Figura 37: Dren subhorizontal. Fuente: invias (Coviandina). 41.

(42) 9. Planos de la zona Figura 38 Diseño en planta obra de estabilización. Fuente: invias (Coviandina). 42.

(43) 43.

(44) Figura 39 Plano en perfil de la zona afectada. Fuente: invias (Coviandina). 44.

(45) Figura 40 Plano en perfil de diseño de anclaje. Fuente: invias (Coviandina) Figura 41 Detalle de hombro tipo B. Fuente: invias (Coviandina) 45.

(46) 10. Impacto ambiental La estabilización de taludes y laderas está definida por componentes capaces de cambiar las fuerzas internas y externas que trabajan sobre el talud. Factores pasivos: Dentro de estos factores naturales se pueden determinar componentes geométricos o morfológicos, geológicos, hidrogeológicos, geotécnicos, estructurales, entre otros y en los suelos se puede determinar, la litología, morfología y las condiciones hidrogeológicas que determinan las particularidades resistentes y el comportamiento del terreno. Algunos de los factores condicionantes podrían ser: Relieve y geometría: Juegan un papel definitivo en cuanto que es elemental cierta pendiente para que se hagan los movimientos gravitacionales en masa. Sin embargo, algunas veces, y dependiendo de otros componentes presentes, es suficiente una pendiente bastante baja, de unos pocos grados, para que tengan sitio determinados tipos de inestabilidades, como 46.

(47) los flujos de barro o tierra. Estratigrafía y litografía: La naturaleza del material que forma un talud o una ladera está íntimamente relacionada con el tipo de inestabilidad que éste puede padecer, presentando las diversas litologías con diferente nivel de susceptibilidad potencial frente a la ocurrencia de deslizamientos o roturas. Puntos como la alternancia de materiales de distinto litología, competencia y nivel de variación, o la existencia de capas de material blando o de estratos duros, controlan los tipos y la disposición de las superficies de rotura, que tienden a orientarse, ejemplificando, por las regiones mejores de piedra alterada, o por regiones de suelos más o menos homogéneos. Estructura geológica y discontinuidades: La composición geológica juega un papel definitivo en las condiciones de seguridad. Dichos componentes son más influyentes en macizos rocosos que en materiales tipo suelo. Condiciones hidrogeológicas: Generalmente, se puede decir que el agua es el más grande enemigo del equilibrio de los taludes además de las actividades antrópicas, una vez que se hacen excavaciones sin criterios geotécnicos La existencia de agua en un talud o la ladera disminuye su seguridad al reducir la resistencia del lote e incrementar las fuerzas tendentes a la inestabilidad. La manera de la superficie freática en un talud o ladera es dependiente de diferentes componentes entre los que se hallan la permeabilidad de los materiales, la geometría o forma del talud y las condiciones de contorno.. 47.

(48) Figura 31: Esquemas del nivel freático en un talud según la permeabilidad y distribución de los materiales. Fuente: (Ingeniería Geológica 2002). El grado freático puede padecer cambios estacionales, o como resultado de dilatados periodos lluviosos o de sequía. Si bien la modificación del grado freático obedece principalmente a cambios lentos y periodos largos, en la situación de materiales bastante permeables puede llegar a producirse un ascenso subjetivamente veloz como resultado de precipitaciones intensas puntuales. Además del agua en el interior del lote, se debe tener en cuenta el papel del agua superficial (por precipitaciones, escorrentía, etcétera.), que puede provocar inconvenientes relevantes de seguridad al crearse fuertes presiones en las discontinuidades y grietas por las que se introduce, y en el sector más superficial del lote; por cierto, las roturas en taludes en suelos son más comunes en periodos de lluvias intensas, tras una intensa tormenta o en épocas de deshielo. Los fenómenos de erosión y lavado en materiales blandos o no bastante consistentes aparecen asimismo asociados a la existencia de agua superficial. 48.

(49) Las presiones intersticiales actuando en el centro de un talud tienen la posibilidad de medirse de manera directa con piezómetros. De una manera indirecta, las presiones tienen la posibilidad de evaluarse desde la red de flujo del talud o la ladera. La manera de la red de flujo en un talud o ladera es dependiente de la homogeneidad y anisotropía del lote, que condicionan su permeabilidad en las diversas direcciones, y de la geometría del talud. Figura 32: Red de flujo en un talud. Fuente: (Ingeniería Geológica 2002). Propiedades geomecánicas de los suelos: La viable rotura de un talud o ladera a favor de una cierta superficie es dependiente de la resistencia al corte de la misma. Efectos de la meteorización: En ciertos tipos de suelos, los procesos de meteorización juegan un papel primordial en la disminución de sus características resistentes, dando sitio a una variación y degradación aceleradas al ser expuestos los materiales a las condiciones del medio ambiente como resultado de una excavación. Esta pérdida de resistencia puede ofrecer sitio a la caída del material superficial y, si perjudica a regiones críticas del talud, como su pie, puede crear 49.

(50) roturas en general, más que nada en condiciones de presencia de agua.. Factores desencadenantes: Con relación a los factores desencadenantes, los más transcendentales son las precipitaciones, los cambios en los contextos hidrogeológicos de las laderas, las sobrecargas estáticas y cargas dinámicas, la alteración de la geometría, la erosión y los terremotos. Algunos de ellos, como los cambios de las condiciones de agua, de la geometría, así como los excesos y cargas dinámicas, continuamente son efecto de acciones antrópicas. Sobrecargas estáticas y cargas dinámicas: La presión que se ejerce sobre los taludes y laderas varían la distribución de las fuerzas y pueden formar escenarios de inestabilidad. Precipitaciones y condiciones climáticas: El comienzo meteorológico y climático de inclinaciones de ladera y desequilibrio de taludes está relacionado principalmente con el volumen, intensidad y distribución de las precipitaciones, y con el régimen climático. La infiltración del agua de lluvia crea flujos subsuperficiales y subterráneos en las laderas, el crecimiento del contenido en agua del área no saturada y la altura del grado freático, recargando el área saturada. La proporción de agua que se infiltra al lote es dependiente de la magnitud y duración de las lluvias, tamaño de la cuenca de aporte, contenido anterior de agua en el lote (posición del grado freático y nivel de saturación), de su permeabilidad y transmisividad y de la topografía y otras propiedades de la ladera, como la existencia de vegetación. Las precipitaciones intensas a lo largo de horas o días tienen la posibilidad de desencadenar movimientos superficiales, como deslizamientos y flujos de barro o derrubios, que están afectando a materiales de variación y a suelos, siendo comunes además las reactivaciones de viejos deslizamientos. La carencia de vegetación en las laderas, la existencia de materiales sueltos y la realidad previa de inestabilidades juegan un papel importante por la más grande capacidad de infiltración y movilización de los materiales.. 50.

(51) 11. Presupuesto. PRESUPUESTO DE OBRA PARA ESTABILIZACION DE TALUD CON ANCLAJES ACTIVOS Descripción TIPO. Valor Unitario. Un. APU. ESTABILIZACION DE TALUD Excavaciones varias sin clasificar. M3. $. APU. Anclaje aseguramiento talud frontal (30 tn). ML. $. 138 284. APU. Anclaje aseguramiento talud frontal (40 tn). ML. $. APU. Anclaje aseguramiento talud lateral (30 tn). ML. APU. Pernos y barras de anclaje tipo A1 con resina Pernos y barras de anclaje tipo A2 con resina. APU. Concreto lanzado f'c=21 MPa. APU. Cantidad Total. Valor Total $ 6 318 346 937.80. 4 800 39 858.00. $. 191 318 400.00. 2 155.00. $. 298 002 020.00. 139 981. 6 355.00. $. 889 579 255.00. $. 138 284. 560.00. $. 77 439 040.00. ML. $. 86 924. 227.00. $. 19 731 748.00. ML. $. 90 000. 217.00. $. 19 530 000.00. M3. $. 800 726. 425.00. $. 340 308 618.00. M3. $. 705 000. 624.00. $. 439 920 000.00. 3 800 18 856.00. $. 71 652 800.00. 325.00. $. 181 872 275.00. 3 200 72 352.00. $. 231 526 400.00. APU. Concreto reforzado fc=28 MPa para dados anclajes Malla de acero electrosoldada Q4 (5.5mm15x15) Concreto Clase D, f'c = 21 MPa Acero de refuerzo fy=420 MPa. APU. Drenes perforados (D=2 1/2''). ML. $. 106 019. 1 715.00. $. 181 822 585.00. APU. Geotextil NT2500. M2. $. 4 619. 2 941.00. $. 13 584 479.00. APU. Inclinómetro. UN $ 6 192 473. 8.00. $. 49 539 784.00. APU. Punto de control topográfico. UN $. 118 447. 8.00. $. 947 576.00. APU. Material granular filtrante. M3. $. 65 000. 433.00. $. 28 145 000.00. APU. Concreto lanzado f'c=21 MPa. M3. $. 609 328. 1 445.00. $. 880 479 017.80. APU. Anclaje aseguramiento talud frontal (50 tn). ML. $. 185 217. 1 540.00. $. 285 234 565.00. APU. Anclaje aseguramiento talud lateral (50 tn). ML. $. 185 217. 7 600.00. $. 1 407 651 100.00. APU. Anclaje aseguramiento talud lateral (40 tn). ML. $. 182 067. 3 900.00. $. 710 062 275.00. APU APU APU. SEÑALIZACION. KG $ M3. $. KG $. 559 607. $ 2 452 620 099.31. 51.

(52) APU. Línea demarcación termoplástica 0.12 continua. APU. Tacha reflectiva Mono direccional. APU. 1 230 11 234.00. $. 13 817 820.00. UN $. 6 500. 470.00. $. 3 055 000.00. Tacha reflectiva bidireccional. UN $. 12 232. 936.00. $. 11 449 152.00. APU. Señal informativa túnel 75X75 (Doble cara) Fijada a muro. UN $. 21 653. 30.00. $. 649 590.00. APU. Pintura reflectiva para muros. M2. 35 803 65 292.00. APU. Señal informativa SIT-03 o SIT-04 60X40 adosada a muro - Fotoluminiscente ASTM E2072. APU APU. Captafaros Poste de referencia (KM) en concreto. ML. $. $. $ 2 337 649 476.00. UN $. 203 000. 392.00. $. 79 576 188.16. UN $. 11 165. 564.00. $. 6 297 060.00. UN $. 125 813. 1.00. $. 125 813.15. $. 3 558 822.00. TRANSPORTES TRANSPORTE Y DISPOSICIÓN DE MATERIAL APU. Disposición y conformación de material Transporte material sobrante y de excavación. M3. $. M³$ KM M³APU Transporte material granular $ KM TOTAL, COSTO DIRECTO APU. 1 500. 651.64. $. 900. 2 423.21. $. 2 180 889.00. 900. 444.97. $. 400 473.00. $. COSTOS INDIRECTOS. PORCENTAJE. A. (ADMINISTRACION) I. (IMPREVISTOS) U. (UTILIDAD) IVA (SOBRE UTILIDAD). 17% 8% 5% 19%. TOTAL, COSTOS INDIRECTOS. 977 460.00. 8 774 525 859.11. $ 1 491 669 396 $ 701 962 069 $ 438 726 293 $ 1 667 159 913 $ 4 299 517 671. VALOR TOTAL $ 13 074 043 530 OBSERVACIONES: La presente cotizacion se realiza con la informacion obtenida de los diseños suministrados. 52.

(53) 12. Conclusiones Dentro del estudio realizado en la zona se puede determinar que es un terreno bastante inestable, en el cual se presentan variedad fallas geológicas naturales ubicadas en la cordillera oriental. Es por ello que obliga a ejecutar diferentes técnicas de estabilidad de taludes. En los métodos más usados para la estabilización de taludes se pueden observar la perforación con anclajes ya que muestra ser una técnica muy eficiente en combinación con mallas de refuerzo y concreto lanzado, además, es una técnica que apoya las demás obras que se ejecutando actualmente en la zona en túneles y puentes. A través de este documento se ha señalado cada una de las características a tener en cuenta para el planteamiento y ejecución de estabilización de taludes a través de anclajes activos, por tal motivo puede servir como apoyo a ingenieros civiles para futuros proyectos que se puedan presentar.. 13. Bibliografía •. Canal Colombiana de Cimentaciones Especiales SAS. (23 de julio 2016). •. Suarez, 2009 (Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales). •. Procesos de deterioro en macizos rocosos (Nicholson y Hencher – 1997).. •. Guía para el diseño y la ejecución de anclajes al terreno (Alonso Burgos, 2001). •. Titulo H. Norma NSR-10. Estudios geotécnicos.. 53.

(54) 14. Anexos. 54.

(55) 55.

(56) 56.

(57)