TEMA:

CONSTRUCCION DE CARRETERAS

Profesor: Ing. Emilio Alfonso Palacios Ramírez

Para la ejecución de un proyecto vial, se puede considerar la existencia de zonas o actividades netamente definidas relacionadas y dependientes entre sí que conforman el total de actividades vinculadas a la construcción de la vía. Siendo estas:

Movimiento de tierras para eje de carretera (cortes y rellenos)Voladura en zonas rocosas (incluye túneles)Uso de CanterasExistencia de DMEPlanta ChancadoraPlanta de AsfaltoPlanta de ConcretoCarpeta asfálticaCarpeta de concreto

Asimismo, las diversas partidas que intervienen en proyectos de infraestructura de carreteras, han sido reunidas en grandes grupos que han sido señalados como los siguientes capítulos:

PreliminaresMovimientos de TierrasSub bases y BasesPavimento AsfálticoPavimento de Concreto HidráulicoObras de Arte y DrenajeTransporteSeñalización y Seguridad Vial.

1. Capítulo de “Preliminares”:

El grupo de partidas comprendidas en “Preliminares” consta de actividades relacionadas a los trabajos iniciales de toda obra de infraestructura vial, siendo estas:

Movilización y Desmovilización Topografía y Georeferenciación Mantenimiento de Tránsito Temporal y Seguridad

Vial Campamento y Obras Provisionales Reasentamiento Involuntario

2. Capítulo de “Movimiento de Tierras”:Como una actividad necesaria para todo proyecto de

ingeniería nuevo o como de rehabilitación o mejoramiento, es el movimiento de tierras, las mismas que han sido consideradas en las mencionadas especificaciones técnicas como:

 Desbroce y LimpiezaDemolición y RemociónExcavación para ExplanacionesRemoción de Derrumbes TerraplenesPedraplenesMejoramiento de suelos a nivel de Subrasante

2.1. Construcción de Terraplenes:

El proceso constructivo de un terraplén comprende diversas etapas y operaciones encaminadas a conseguir las características resistentes y estructurales exigidas a cada capa, y que aseguren un correcto funcionamiento el mismo. La calidad de un terraplén depende en gran medida de una correcta realización, es decir, de la apropiada colocación y posterior tratamiento de los diferentes materiales empleados en su construcción. Una mala ejecución puede ocasionar diversos problemas que afectarán a la funcionalidad de la carretera. Así, una humectación o compactación deficiente provocará asentamientos excesivos del terraplén que fisurarán y alabearán la superficie de rodadura; la incorrecta ejecución del cimiento en una ladera puede provocar problemas de inestabilidad, ocasionar el colapso y desmoronamiento de la obra.

Dentro del proceso de construcción de este tipo de obras, puede distinguirse diversas fases de ejecución: 1.Operaciones previas de desbroce de la vegetación existente, remoción de la capa superficial del terreno, escarificación y pre compactación.

2. Construcción del terraplén propiamente dicho, compuesta por tres operaciones cíclicas, aplicables a cada capa de terraplén:

Extendido de la capa de sueloHumectación a la humedad óptima ProctorCompactación de la capa. 3. Terminación del terraplén que comprende operaciones de perfilado y acabado de taludes y de la explanada sobre la que se asentará el firme.

Operaciones PreviasDesbroce del Terreno: Consiste en extraer y retirar de la zona

afectada por el trazo de la carretera todos los árboles, maleza, escombros, residuos vegetales, etc.

Una regla general, es recomendable extraer todos los troncos y raices, especialmente aquellos de diámetro superior a 10 cm., que deberán ser eliminados hasta una profundidad de al menos 50 cm por debajo e la superficie natural del terreno. De esta forma se evitaran heterogeneidades que puedan dar lugar a pequeños asentamientos diferenciales, causantes de baches y alabeos en la carpeta de rodadura.

 Eliminación de la Capa de Tierra Vegetal: Consiste en la

eliminación de la capa de tierra compuesta por un alto porcentaje de materia orgánica (humus). Esta capa debe ser eliminada dada la susceptibilidad que presenta a procesos de oxidación y mineralización. Por ello, la tierra vegetal que no haya sido eliminada durante el desbroce deberá removerse de la zona y almacenarse adecuadamente para su posterior uso.

Escarificado: tambien conocida como ripado, es una tarea consistente en la disgregación de la capa superficial del terreno, efectuada por medio mecánicos. Generalmente se emplean herramientas especiales acopladas a máquinas tractoras de gran potencia (bulldozers) que se encargan simultaneamente de la eliminación del terreno vegetal y del proceso de escarificado.

 El objetivo de este proceso es uniformizar la

composición del suelo y facilitar su posterior recompactación. Haciendo que este proceso sea más efectivo. Eventualmente puede recurrirse al empleo de conglomerantes (cal y cemento) para mejorar las características mecánicas del suelo

Ejecución de Terraplenes:Se compone de tres operaciones que se repiten cíclicamente para cada capa, hasta alcanzar la cota asignada en proyecto; siendo estas el extendido, humectación y compactación.

Extendido: Primeramente se procederá al extendido del suelo por capas de espesor uniforme y sensiblemente paralelas a la explanada. El material que componga cada capa deberá ser homogéneo y presentar características uniformes; en caso contrario deberá conseguirse esta uniformidad mezclándose convenientemente.

El espesor de cada capa será lo suficientemente reducido para que con los medios disponibles en obra, se obtenga en todo su espesor el grado de compactación exigido. Por lo general, dicho espesor oscila entre los 15 a 20 cm. de capa para suelos finos o secos y los 20 a 40 cm. de capa media empleada para suelos granulares o húmedos.

Humectación o desecación: una vez extendida la capa de terreno, se procede a acondicionar la humedad del suelo. Este proceso es importante ya que cumple una doble funión:

Asegura una optima compactación del material, asegurando la suficiente resistencia y reduciendo los posteriores asentamientos del terraplen.

Evita que las variaciones de humedad que se produzcan después de la construcción provoquen cambios excesivos de volumen en el suelo, ocasionando daños y deformaciones en la carpeta de rodadura.

Suele tomarse como humedad de referencia la determinada en el ensayo de proctor Normal o modificado, denominada humedad óptima Proctor. Su valor es cercano a la humedad de equilibrio, que es la que alcanza definitivamente el material pasado un tiempo después de su construcción.

Compactación: efectuada la humectación se procede a la compactación, cuyo objetivo es el de aumentar la estabilidad y resistencia mecánica del terraplen, la que se consigue comunicando energía de vibración a las partículas que conforman el suelo, produciendo una reordenación de estas, que adoptarán una configuración energéticamente mas estable.

En términos más explícitos, la compactación trata de forzar el asiento prematuro del terraplén para que las deformaciones durante la vida útil de la carretera sean menores, ya que “cuanto más compacto esté un suelo, más difícil será volverlo a compactar.

La calidad de la compactación suele referirse a la densidad máxima obtenida en el ensayo Proctor. En cimientos y núcleos se exigen densidades de al menos el 95% del Proctor Normal, mientras que en la coronación, la densidad obtenida debe superar el 100% de la obtenida en dio ensayo.

La compactación de las capas siempre se efectúa desde fuera hacia el centro del terraplén; debe llevarse un especial cuidado en los bordes y taludes del mismo, debiendo emplearse una de las siguientes técnicas constructivas:

Compactar una franja de por lo menos 2 m. de anchura desde el talud, en capas más delgadas y mediante maquinaria ligera apropiada (rodillos pequeños, bandejas, vibradoras, etc) Dotar de un ancho suplementario (1 m.) al terraplén sobre los valores estipulados en proyecto. Posteriormente se recortará el exceso colocado, pudiendo ser utilizado.

Terminación del TerraplénUna vez construido el terraplén se realizará el acabado del mismo, reperfilando los taludes y la superficie donde posteriormente se asentará la estructura de rodadura, empleándose para ello la motoniveladora. Se estila también efectuar una última pasada con la compactadora (sin aplicar vibración) con el fin de corregir posibles irregularidades producidas por el paso de la maquinaria y sellar la superficie.

Los taludes podrán ser revegetados para aumentar la estabilidad y favorecer su integración ambiental.

3. Capítulo de “Bases y Sub Bases”:Este capítulo trata las actividades referente a la conformación de la

estructura inicial de la infraestructura vial. Las actividades o partidas señaladas en este capítulo presentan las disposiciones que son generales a los trabajos sobre afirmados, sub bases granulares y estabilizadas, siendo estas:

Capa AnticontaminanteAfirmadoSub Base GranularBase GranularSuelo Estabilizado con Cemento PortlandSuelo Estabilizado con CalSuelo Estabilizado con compuestos Multienzimáticos Orgánicos

Para la conformación de estas estructuras los materiales a utilizarse son agregados naturales procedentes de los excedentes de las excavaciones efectuadas en la vía o de canteras clasificadas y aprobadas por el proyectista y Entidad, las mismas que podrán requerir de procesos de trituración mecánica (rocas y gravas).

Para el traslado de estos materiales se requeriría del empleo de volquetes de mediana a gran capacidad de carga, que trasladan el material de la manera más cuidadosa para evitar la presencia de arcillas u otras sustancias perjudiciales, siendo el grado de limpieza dependiendo el uso que se le vaya a dar al material. Para la preparación de los materiales a utilizarse se requerirá la participación de una planta chancadora o trituración, la cual se instalaría en el lugar con la amplitud necesaria que le permita la instalación de los equipos, contar con patios de materias primas, así como contar con las casetas para oficinas y administración. Asimismo, su instalación por su ubicación escogida, deberá causar el menor daño posible al medio ambiente y estar dotada de filtros, pozas de sedimentación y captadores de polvo u otros aditamentos necesarios a fin de evitar la contaminación de aguas, suelos, vegetación, poblaciones aledañas, etc. por causa de su funcionamiento.

Capa Anticontaminante: Determina a la capa de arena que se coloca sobre la subrasantes de material fino como arcillosas, limosas, húmedas o susceptibles de humedecimiento para impedir la intrusión de materiales inadecuados que puedan contaminar las capas superiores de la estructura del pavimento

Afirmado: Se utilizará en carreteras que no van a llevar otras capas de pavimento. Los trabajos comprendidos para la realización de esta partida consisten en el suministro, transporte, colocación y compactación de los materiales de afirmado sobre la sub rasante terminada.

 Sub base Granular: Consiste en el suministro, transporte,

colocación y compactación de material de sub base granular sobre una superficie preparada, en una o varias capas. En lo correspondiente al tema ambiental, se observan los procesos del suministro, transporte, colocación y compactación de material de subbase granular, ello por los posibles impactos ambientales referidos a la emisión de partículas en suspensión, ruido, emisión de gases de los equipos y otras contaminaciones derivadas del uso de maquinaria pesada. También se tiene atención al proceso de combinación del material de ser requerido por el proyecto, el mismo que pudiera ser mediante la utilización de plantas dosificadoras ó con el uso de cargadores u equipos similares.

Base Granular: Consiste en el suministro, transporte, colocación y compactación de material de base granular sobre una subbase, afirmado o subrasante, en una o varias capas. Para la elaboración de la base se podría efectuar en planta, utilizando para ello dosificadoras de suelo ó con el uso de cargadores u equipos similares. Para el trabajo de extendido de dicha base, se utilizarían equipos como una terminadora mecánica ó una motoniveladora.

Suelo estabilizado con cemento portland: Consiste en la construcción de una capa, constituida por material natural o por material de préstamo estabilizado con cemento Portland, material colocado en los espesores señalados por el proyectista.

Suelo estabilizado con Cal: Consiste en la construcción de una o más capas constituidas por material natural o por material de préstamo mezclados con cal y agua. Como todo proyecto o mezcla de obra, las proporciones son determinadas por el proyectista. Una de las consideraciones importantes para este tipo de suelo estabilizado, es que los suelos que se usan deben estar limpios y no deben de tener más de tres por ciento (3%) de su peso en materia orgánica, el tamaño máximo del agregado que tenga el suelo no debe ser mayor a 1/3 de la capa compactada del suelo. Asimismo, la fracción del suelo que pasa la Malla Nº 40 debe tener un índice de Plasticidad comprendido entre 10% y 50%.

Suelo estabilizado con Compuestos Multienzimáticos Orgánicos: Consiste en la construcción de una capa constituida por material de préstamo seleccionado o resultante de la escarificación de la capa superficial existente, o una mezcla de ambos, estabilizándolos con compuestos multienzimáticos orgánicos. Los materiales por estabilizar podrán ser triturados, clasificados o una mezcla de ambos y deberán estar exentos de materia orgánica y cualquier otra sustancia perjudicial.

4. Capítulo de “Pavimento Asfáltico”:Este capítulo trata las actividades referente a la preparación de

mezclas asfálticas, el transporte, la instalación y la disposición de sus desechos. Las actividades o partidas señaladas en este capítulo son las siguientes:

Imprimación Asfáltica Riego de Liga Tratamientos Superficiales Sello de Arena - Asfalto Lechada AsfálticaPavimento de Concreto Asfáltico CalienteCemento Asfáltico Emulsión Asfáltica Asfaltos Diluidos (Cut Back) Filler o Relleno Mineral Mejoradores de Adherencia

Imprimación Asfáltica: Corresponde al suministro y aplicación de material butiminoso a una base o capa del camino, preparada con anterioridad, lo que significa la incorporación de asfalto a la superficie de una Base, a fin de prepararla para recibir una capa de pavimento asfáltico.

 

El material bituminoso a que se refiere esta partida son las emulsiones asfálticas de curado rápido (CRS-1, CRS-2) diluido con agua y también considera al asfalto líquido de grados MC-30, MC-70 ó MC-250.

 

Para la ejecución de los trabajos de esta partida se requeriría de equipos de limpieza conformados por una barredora mecánica y/o una sopladora mecánica, compresoras y carro tanques irrigadores de agua y asfalto.

Riego de Liga: Corresponde a los trabajos a efectuarse para la aplicación del material de adherencia entre la superficie bituminosa o de concreto de cemento portland y la capa bituminosa superior. El material de liga debe ser muy delgado y debe cubrir uniformemente el área hacer pavimentada. Los materiales considerados para el riego de liga es el cemento asfáltico 40/50; 60/70; 85/100 o 120/150 y la emulsión catiónica de rotura rápida CRS-1 o CRS-2.

Tratamientos Superficiales: Consiste en la ejecución de una capa o de capas múltiples de tratamiento asfáltico. Los tratamientos a los que hace referencia esta partida comprenden en el caso de un tratamiento simple la aplicación inicial de un revestimiento de imprimación, un revestimiento de liga y un revestimiento de agregado pétreo. Para los casos de tratamientos multiples se repite la aplicación de un revestimiento de liga y un revestimiento de agregado pétreo, para cada una de las capas a ser aplicadas.

Sello de Arena – Asfalto: Consiste en la aplicación de un material bituminoso sobre la superficie de un pavimento existente, seguida por la extensión y compactación de una capa de arena.

Lechada Asfáltica: Consiste en la elaboración de una mezcla de agregados pétreos, agua, emulsión asfáltica, polvo mineral y, eventualmente, aditivos, y su posterior aplicación sobre la superficie de una vía.

Pavimento de Concreto Asfáltico Caliente: Consiste en los trabajos de colocación de una capa asfáltica bituminosa fabricada en caliente y, construida sobre una superficie debidamente preparada e imprimada. Estas mezclas bituminosas para empleo en pavimentación en caliente se compondrán de agregados minerales gruesos, finos, filler mineral y material bituminoso. Las mezclas podrán ser del tipo asfaltico normal (MAC) y Superpave Nivel 1.

Los equipos a ser requeridos para la ejecución de esta partida estarían conformados por la planta de trituración que está conformada de una trituradora primaria y una secundaria obligatoriamente. Una terciaria siempre y cuando se requiera. Se deberá incluir también una clasificadora y un equipo de lavado. Además de una planta mezcladora de tipo continuo o discontinuo, capaces de manejar simultáneamente en frío el número de agregados que exija la fórmula de trabajo adoptada, pudiendo ser plantas del tipo tambor secador-mezclador. Las plantas que no sean del tipo tambor secador-mezclador, estarán dotadas, así mismo, de un sistema de clasificación de los agregados en caliente, de capacidad adecuada a la producción del mezclador, en un número de fracciones no inferior a tres (3) y de tolvas de almacenamiento. También las instalaciones de tipo discontinuo deberán estar provistas de dispositivos de dosificación por peso cuya exactitud sea superior al medio por ciento y las instalaciones de tipo continuo, el mezclador será de ejes gemelos.

Además, los equipos para la extensión y terminación de las mezclas densas en caliente será una pavimentadora autopropulsada, adecuada para extender y terminar la mezcla con un mínimo de precompactación, la misma que deberá estar equipada con un vibrador y un distribuidor de tornillo sinfín, de tipo reversible, capacitado para colocar la mezcla uniformemente por delante de los enrasadores. Para la compactación se utilizarán rodillos autopropulsados de cilindros metálicos, estáticos o vibratorios, triciclos o tándem y de neumáticos. Las consideraciones ambientales para las plantas a montarse en obra se señala para la planta de trituración, la obligatoriedad de la provisión de los filtros para prevenir la contaminación del aire. Para la planta mezcladora además de las consideraciones para prevenir la contaminación del aire, se exige los medios para prevenir el vertido de lodos a cauces de agua o instalaciones sanitarias.

Cemento Asfáltico: Se refiere exclusivamente al suministro de cemento asfáltico en el sitio de colocación. Por consideraciones de seguridad y medio ambientales, debido a que este material durante su proceso de calentamiento genera emisiones de vapores, se recomienda ubicar los tanques que contienen dichos elementos en zonas alejadas de centros urbanos o asentamientos humanos con el propósito de que dichas emisiones no afecten la salud de las personas.

Emulsión Asfáltico: Al igual que la partida anterior, se refiere al suministro de una emulsión asfáltica, del tipo y características de rotura apropiados, en el sitio de ejecución de riegos de imprimación y liga, sellos de arena-asfalto, tratamientos superficiales y lechadas asfálticas.

Asfaltos Diluidos (Cut Back): Se refiere exclusivamente al suministro de un asfalto diluido del tipo y características apropiadas en el sitio de aplicación de riegos de imprimación y tratamientos superficiales.

Filler o Relleno Mineral: Se refiere a la utilización de un relleno mineral en las mezclas asfálticas preparadas y distribuidas en caliente. Deja en constancia la preferencia de la Cal Hidratada como mejorador de adherencia, pudiéndose utilizar también polvo calcáreo procedente de trituración de rocas.

 Mejoradores de Adherencia: Se refiere exclusivamente

al suministro de mejoradores de adherencia en el sitio de colocación de tratamientos o mezclas asfálticas. Los mejoradores de adherencia entre los productos bituminosos y los agregados pétreos pueden ser aditivos producidos comercialmente de calidad certificada, cenizas (AASHTO M 295), Cal (AASHTO M 303) y Base tipo amina.

5. Capítulo de “Pavimento de Concreto Hidráulico”:

Este capítulo trata las actividades referente a la preparación de mezclas de concreto hidráulico, el transporte, la instalación y la disposición de sus desechos. Estas partidas tratan sobre pavimentos de concreto vaciados in situ y pavimentos construidos con elementos pre fabricados de concreto en forma de adoquines. Las actividades o partidas señaladas en este capítulo son las siguientes:

Pavimento de Concreto HidráulicoPavimento de Adoquines en Concreto

Pavimento de Concreto Hidráulico: Corresponde a la elaboración, transporte, colocación, consolidación y acabado de una mezcla de concreto hidráulico como estructura de un pavimento, con o sin refuerzo; la ejecución de juntas, el acabado, el curado y demás actividades necesarias para la correcta construcción del pavimento, de acuerdo con los alineamientos, cotas, secciones y espesores indicados en los planos del proyecto.

Considerando que el Concreto hidráulico es una mezcla homogénea de cemento, agua, agregado fino (arenas) y grueso (piedra, grava, hormigón, etc) y aditivos cuando sea necesario. Es necesario tener en consideración los requerimientos técnicos para su elaboración, lo que incluye los materiales, procedimientos y equipos hacer empleados.

Los materiales para el concreto deberán ser abastecidos de canteras idóneas y aprobadas por la Entidad. Para la obtención de agregados gruesos que quieran trituración se requerirá de una unidad clasificadora y, de una planta de trituración provista de trituradoras primaria, secundaria y terciaria siempre que esta última se requiera, así como un equipo de lavado. Estos equipos deberán estar provistos de filtros para controlar la contaminación ambiental.

La planta de elaboración del concreto deberá efectuar una mezcla regular e íntima de los componentes, dando lugar a un concreto de aspecto y consistencia uniforme, dentro de las tolerancias establecidas. La mezcla se podrá elaborar en plantas centrales o en camiones mezcladores. En cual quiera de los dos casos deberán proporcionar mezcla uniforme y descargar su contenido sin que se produzcan segregaciones; además, estarán equipados con cuentarrevoluciones.

El concreto se podrá transportar a cualquier distancia, siempre y cuando no pierda sus características de trabajabilidad y se encuentre todavía en estado plástico en el momento de la descarga. Para obras de esta magnitud se estima el uso de camiones concreteros para el transporte (Mixer).

Pavimento de Adoquines en Concreto: Consiste en la colocación de una capa de arena, la colocación, compactación y confinamiento de adoquines de concreto y el sello del pavimento, de acuerdo con los alineamientos y secciones indicados en los documentos del proyecto.

 Teniendo en consideración los trabajos o actividades requeridas para

la elaboración, transporte, colocación, consolidación y acabado de una mezcla de concreto hidráulico, la misma que requiere la utilización de equipos especializados en cada fase, se debe de considerar dos actividades bien definidas, la preparación del concreto hidráulico y el suministro e instalación del mismo.

 Para la preparación del concreto hidráulico en sus diferentes

variedades y tipos en obra, se requiere de la instalación de una planta de preparación de materiales que contenga una clasificadora y una chancadora. Sin embargo para la preparación en sí de la mezcla de concreto hidráulico, si se requerirá de una planta de concreto que demandaría de la habilitación de un área seleccionada en el área de influencia del proyecto, y posterior montaje de los equipos.

6. Capítulo de “Obras de Arte y Drenaje”:Este capítulo trata las actividades o partidas conformantes de

los trabajos necesarios para la construcción de obras de arte u obras de drenaje, obras que pueden ser badenes, canaletas de coronación, alcantarillas, etc.

 El presente capítulo señala las consideraciones técnicas para

los trabajos de excavación para estructuras, los rellenos para las estructuras con material propio o de préstamo, el concreto, el acero de refuerzo, tuberías de concreto reforzado y tuberías metálicas corrugadas (suministro e instalación), sub drenes, cunetas revestidas de concreto, geotextiles (uso e instalación), separación de suelos de sub rasante y capas granulares con geotextil, sub drenes con geotextil y material granular, así como el suministro e instalación de geotextiles para pavimentación.

7.Capítulo de “Señalización y Seguridad Vial”:Este capítulo trata las actividades o partidas conformantes

de los trabajos necesarios para la señalización de la vía. Las mismas que son:

 Señalización Vertical PermanenteSeñales preventivasSeñales regulatoriasSeñales InformativasElemento de soporte de señalesDelineadoresMarcas permanentes en el pavimentoGuardavías metálicasCaptafarosPostes de Kilometraje

GRACIAS