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Movimiento de Tierras

Juan Cherné Tarilonte Construcciones Industriales Andrés González Aguilar 5º Ingeniería Industrial

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5.5 TERRAPLENADO Y PEDRAPLENADO

5.5.1 TERRAPLENES Y PEDRAPLENES.

5.5.1.A Equipos de Extendido.

Se entiende por terraplén a la extensión y compactación de tierras procedentes de excavaciones o

préstamos, que se realiza normalmente utilizando medios mecánicos.

La partida de terraplén puede considerarse independiente de la de excavación y transporte de tierras,

o puede considerarse formando un conjunto con ella, lo cual es frecuente en el caso de tierras

procedentes de préstamos.

Los equipos que realizan de forma simultánea la excavación y el transporte son los tractores

dotados de una cuchilla frontal rígidamente unida a él, que forma un ángulo de 90º con el eje

longitudinal del tractor. La cuchilla tiene movimiento vertical.

Los tanques de agua son necesarios para la humectación de las diferentes tongadas. Pueden consistir

en un tanque de agua sobre la caja de una camión o en un camión cisterna de capacidad variable. El

aparato de riesgo es una barra perforada o una alcachofa que distribuye el agua de manera uniforme.

Un terraplén consolidado contiene aproximadamente 0.18 m3 de agua por m3 de terraplén.

El rendimiento que se obtenga es el correspondiente al camión empleado, teniendo en cuenta el

tiempo de carga y descarga de la cuba.

c

c

TFeV

hmR ⋅⋅

=

603

Los pedraplenes son obras análogas a los terraplenes, ejecutadas con piedra en lugar de tierra, bien

sea aquélla procedente de machaqueo o de gravera.



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En obras caracterizadas por su sección y composición de firme, se suelen utilizar también las

motoniveladoras, máquinas sencillas con una misión bien definida: dar acabado perfecto a la operación

de extendido.

Figura 5.9 Motoniveladora KOMATSU.

5.5.1.B Equipos de Compactación

Las apisonadoras son máquinas autopropulsadas de 2 ó 3 rodillos, que se emplean en la

compactación de tierras con espesores de 20-3 cm. Su peso varía de 5 a 15 t y la velocidad de trabajo

entre 2 y 10 Km/h.

La maquinaria vibrante puede ser apisonadoras autopropulsadas o rodillos vibrantes remolcados por

tractor, pisones manuales, planchas o bandejas vibrantes, etc. Puede compactar adecuadamente

gravillas, arenas y, en general, terrenos con poco o ningún aglomerante, en espesores hasta 25 cm. No

son aptos para terrenos arcillosos.

Figura 5.10 Compactadoras BITELLI TIFONE C120: de rulo, y de pata de cabra.



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Los compactadores de neumáticos pueden ser autopropulsados o remolcados, con suspensión

independiente en cada rueda, lo que asegura una buena compactación. Todos los neumáticos deben

llevar la misma presión y su velocidad oscila entre 10 y 24 Km/h.

Los rodillos pata de cabra son máquinas remolcadas por tractores de pequeña o mediana potencia,

que pueden ser normales o vibrantes, y que se utilizan para la compactación de terrenos con excepción

de arenas, gravas y piedra partida. Disponen de depósitos para lastre, que pueden estar vacíos o llenos

de agua o arena, lo que permite aumentar la presión que transmiten al terreno.

Figura 5.11 Compactadora LEBRERO de pata de cabra.

Realizan la compactación por tongadas de hasta 20 cm de espesor, con velocidades de trabajo del

orden de 4 Km/h. el rendimiento de la maquinaria de compactación viene dado por la fórmula:

NCtFehaV

hmR ⋅⋅⋅⋅⋅

=

10003

V : Velocidad en Km/h. Depende del material y pericia del conductor.

a : ancho útil del rodillo en m.

h : espesor de la capa inicial a consolidar en m.

Fe : Factor de eficacia de la quina. Entre 70 y 80 %.

Ct : Coeficiente de transformación. Para transformar el material esponjado en material

compactado.

N : Número de pasadas de la máquina. Depende de la propia máquina, del tipo de material,

del grado de compactación a conseguir y de la pericia del conductor.



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A los pedraplenes les es de aplicación todo lo dicho para los terraplenes, en lo referente al equipo

necesario para realizarlos y a la medición y abono de la unidad. La compactación se realiza

fundamentalmente con apisonadoras estáticas o vibrantes.

Los volúmenes a tener en cuenta, según se trate de material sobre perfil, esponjado o compactado

son, en este caso, los siguientes:

VOLUMEN (m3)

CLASE DE ROCA S/PERFIL ESPONJADO COMPACTADO

Blanda 1.00 1.35 1.10

Dura 1.00 1.45 1.20

Tabla 5.16

5.5.1.C Medición y Abono.

Los terraplenes se miden y abonan por m3 realmente ejecutado, medidos por diferencia entre los

datos iniciales y finales, tomados antes y después de realizar las obras.

En proyecto, la medición se efectúa sobre planos.

En obra, se mide el terraplén realmente ejecutado, con ayuda de perfiles transversales sacados de la

realidad.

Otra forma de medir el terraplén es por la cubicación de las cajas de los camiones que llegan a la

obra a descargar las tierras, aplicando la fórmula siguiente:

R = Vc·N·Ct

T : Terraplén compactado en m3.



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Vc : Capacidad de la caja del camión en m3.

N : Número de camiones.

Ct : Coeficiente de transformación Paso de esponjado a compactado.

5.5.2 VOLADURAS.

5.5.2.A Caracterización del frente de cantera.

Cuando por la dureza del terreno no es posible realizar la excavación por los medios manuales o

mecánicos expuestos, es necesario efectuar voladuras mediante el empleo de explosivos.

Las voladuras se utilizan no sólo para ejecutar excavaciones en roca, sino también para obtener

áridos y escollera de una cantera o demoliciones de obras de fábrica.

Toda voladura comprende la realización sucesiva de las tres operaciones siguientes:

a) Perforación de los barrancos necesarios.

b) Colocación de explosivo, detonador y mecha.

c) Voladura propiamente dicha.

Dependiendo del tipo de roca, el frente de cantera suele tener entre 15 y 30 metros de altura.

La superficie superior del frente de cantera ha de estar libre de montera para permitir las tareas de

los perforadores.

5.5.2.B La perforación.

La perforación de barrenos a mano es una operación lenta y de elevado coste, por lo que se emplea

en muy contadas ocasiones y sólo en voladuras de pequeña importancia.

La perforación se realiza prácticamente siempre por medios mecánicos, utilizando para ello

compresores y martillos perforadores neumáticos, cuya potencia depende en cada caso del volumen a

excavar. Los compresores suelen ser móviles, con motores de gasoil y potencias comprendidas entre

25 y 120 CV. Los martillos perforadores pueden ser de manejo manual (peso de 8 a 30 Kg) o ir



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dispuestos sobre empujadores o “wagon-drills”, que son unos aparatos en forma de carro, fácilmente

desplazables, cuyo elemento principal es un bastidor regulable que soporta el martillo.

Los explosivos son sustancias que tienen la propiedad de poder pasar instantáneamente del estado

sólido al gaseoso, ocupando un volumen mucho mayor que el inicial (5000 a 10000 veces mayor), lo

que produce una presión sobre las paredes que no es capaz de resistir el medio que lo almacena.

La gama de explosivos existente es muy amplia, siendo los más empleados en la construcción los

siguientes:

Dinamita goma: Es una mezcla de nitroglicerina y diversos nitratos (nitrocelulosa) que

proporcionan oxígeno a la explosión. Constituye uno de los explosivos industriales más

poderosos, aunque tiene el inconveniente de su excesiva sensibilidad, es decir, la posibilidad

de explotar por choque o por detonación de otras cargas próximas. Existe una clase de

dinamita goma resistente a la acción del agua, por lo que se emplea en trabajos submarinos y

subterráneos.

Dinamita: Es una mezcla de nitroglicerina y una materia inerte (tierra de infusorios). Constituye

el explosivo más corriente y es de fácil manejo y poco sensible a la humedad. Además del

tipo normal, se fabrican los tipos anticongelable y de seguridad.

Para producir la ignición de los explosivos se utilizan los detonadores, que son pequeños cilindros

metálicos que contienen en su interior una cierta cantidad de explosivos de gran potencia (fuliminato

de mercurio y ácido pírico).

El encendido del detonador puede ser pirotécnico o eléctrico. El encendido pirotécnico se realiza

usando mechas, formadas por un cordón de algodón cuyo núcleo contienen pólvora u otro explosivo y

que tiene una velocidad de combustión entre 0.6 y 1 m/minuto, según los tipos. El encendido eléctrico

se realiza mediante una resistencia que se pone incandescente al paso de una corriente eléctrica.

Se define por la letra e a la separación entre barrenos a lo largo de la línea de disposición. Por otra

parte, se define por d a la mínima distancia entre esta línea y el frente de cantera. Los valores de e y d

se obtienen de la siguiente forma:

βα

⋅⋅

=2

Hd



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α y β: Parámetros característicos del material (t/m3).

α β

Basalto 800 2000 Granito 800 1000 Cuarzo 300 1000 Caliza densa 500 1000 Caliza media 300 300

Tabla 5.17

La separación entre barrenos se suele tomar:

e = 1.3 d

5.5.2.C. Determinación de la carga en los barrenos.

Los valores caracterizados en la determinación de la carga de los barrenos, son lo siguientes, para

un barreno aislado.

v = d

Hp = H – 2v

L = H + 0.3 d

Carga en Hp (Kg):

Qc = [ 0.4 (0.07d+Cd2) ] Hp

Carga de fondo (Kg):

Qc = 2.5 lp·d

El valor de C1 parámetro “resistencia al tiro”, tiene un valor medio de 0.4 kg/m3.



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La carga total de explosivo queda, por lo tanto:

Qc = lp Hp + 2.5 lp d = lp [ L + 0.2 d ]

La carga, cuando se utilizan varios barrenos, viene dada por la expresión:

tQdE

SfQ 8.0⋅=

siendo:

f : Factor de fijación en el fondo: 0.75/0.9

S : Depende del tipo de explosivo:

1.27 para la Goma pura

0.83 para la Nagolita

El rendimiento en la perforación de los barrenos depende fundamentalmente de la dureza de la roca

a excavar. A estos efectos, pueden clasificarse las rocas en cuatro grupos:

- Roca blanda: pizarras, yesos, areniscas blandas.

- Roca media: areniscas, calizas, margas.

- Roca dura: calizas jurásicas, granitos, gneis.

- Roca muy dura: cuarcitas, sienitas, basaltos.

PERFORACIÓN φ 32-45 mm. (m/h)

Roca muy dura 4.00 - 5.00 Roca dura 5.00 - 6.00 Roca media 6.00 - 7.00 Roca blanda 7.00 - 8.00

Tabla 5.18 Rendimiento de un martillo perforador accionado por compresor

El diámetro de cada barreno se obtiene aplicando la relación:

( )δπ dLQD

−⋅

=4



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siendo:

δ: Densidad del recatado (kg/dm3), pudiendo tomar los siguientes valores:

1,4 para la Dinamita

0,8 para la Nagolita

Se denomina carga específica a la carga de explosivo por metro cúbico de roca extraída:

HdQ

HdEQq 23.1

==

La unidad de medida para las excavaciones en roca es siempre el metro cúbico medido sobre perfil

por diferencia entre los perfiles primitivos y los que resulten después de la voladura.

Al contrario de lo que sucede con la excavación en tierra, en las voladuras es muy difícil excavar

según un perfil exacto. Como la medición de proyecto se realiza sobre perfiles teóricos, es necesario

prever un exceso sobre la medición teórica, para que la medición de proyecto no se quede corta

respecto a la medición real efectuada en obra.

La valoración del metro cúbico de excavación en roca depende de los siguientes factores:

- Rendimiento del martillo perforador, en la perforación de barrenos.

- Longitud de barrenos necesarios por metro cúbico de roca.

- Consumo de explosivo por metro cúbico de roca.

- Coste de extracción de los productos resultantes.



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CAPITULO 6.

EXTENDIDO Y COMPACTACIÓN.

6.1 EL PROCESO DE EXTENDIDO Y COMPACTACIÓN.

Los espesores de las tongadas en el caso de terraplenes y presas de tierra pueden ser variables. Están

muy relacionados con las posibilidades de compactación, que dependen del tipo de material.

Las causas determinantes de los espesores de extendido pueden clasificarse en función de:

- Tipo del material (granulometría, plasticidad, grado de humedad)

- Energía de compactación.

- Tipo de compactador y características

- Nº de pasadas

- Velocidad (espaciamiento en vibrantes)

Obtener una producción elevada en el arranque no presenta problema, éste radica en el extendido y

compactación en un solo tajo, porque la limitación del espesor de cada tongada exige disponer de

grandes superficies en los terraplenes.

La compactación en obra es un proceso rápido, producido por la energía y acción al moverse unas

máquinas, compactadores, cuyo objetivo es proporcionar los resultados que se relacionan en la Tabla

6.1 a la estructura de los materiales.

El equipo de movimiento de tierras de extendido a su paso por el material suelto de las capas de

terraplén ocasiona ya una cierta compactación por su propio peso y la vibración de su movimiento,

estimándose en un 70-80% de la solicitada PN, de forma que el procedimiento de compactación tiene

que hacer el resto.

Otro caso de extendido son las capas del paquete del firme que tienen unos espesores fijos y que

normalmente se extienden en su espesor completo, debiendo conseguir la compactación las



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densidades especificadas para ellas. En las capas del firme no hay pues libertad para variar espesores,

pero hay que comprobar si la extendedora es capaz de dar el espesor suficiente antes de compactar y si

los compactadores son capaces de actuar eficazmente en todo el espesor.

OBJETIVOS EFECTO CONTROL, ENSAYOS

Aumento de la resistencia - Capacidad portante - Estabilidad del terraplén

- De penetración ó índice CBR

- Triaxiales - Corte - Compresión simple

Disminución del volumen de huecos - Impermeabilidad - Permeabilidad

Resistencia a la deformación - Limitación de asientos y cambios de volumen

- Módulo de Deformación Edométrico

Tabla 6.1 Objetivos de la compactación.

El caso más corriente lo constituyen las estructuras de materiales sueltos, terraplenes y pedraplenes

de carreteras, presas y otras construcciones, en las cuales hay libertad para elegir los espesores de las

tongadas, y donde las características geotécnicas de los materiales son decisivas para la elección del

Procedimiento Constructivo:

• Sistema de arranque, acarreo y extendido

• Espesores de extendido

• Características de los materiales

• Más % de humedad respecto al óptimo

• Método de compactación y tramos de prueba

Métodos de extendido:

• Mototraíllas

• Tractor de cadenas

• Hoja empujadora de compactador

• Motoniveladora



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Los medios o controles que se siguen en obra para conocer si se ha alcanzado la compactación

adecuada, varían según el tipo de materiales:

• Terraplenes:

- Densidad seca

- K = Ev2/Ev1

- Huella

• Pedraplenes:

- Índice de huecos

- Asientos (placas de carga)

- Densidad (macrocatas)

La densidad seca es la masa de elementos sólidos en la unidad de volumen del suelo considerado.

K = Ev2/Ev1 es la relación de módulos de deformación del 1º y 2º ciclo de carga, realizados

mediante el ensayo de carga con placa. El ensayo de la huella es la media de los asientos producidos

por el paso de un eje de 10 t, medios por nivelación.

6.2 DENSIDADES.

La densidad seca medida en el tajo debe ser la especificada en el pliego de condiciones.

Normalmente se considera el porcentaje sobre la obtenida en el laboratorio según el ensayo Proctor

Normal (PN), o el Proctor Modificado (PM). Los rangos habituales para terraplenes son los de la Tabla

6.2.

PROCTOR MODIFICADO

PROCTOR NORMAL

CORONACIÓN 97-98 % 100-103 %

NÚCLEO 95 % 98 %

Tabla 6.2 Rangos habituales de Proctor en terraplenes.



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El ensayo Proctor consiste en compactar el material contenido en un molde cilíndrico de

dimensiones estándar, por medio de una maza, que se deja caer libremente desde determinada altura y

un cierto nº de veces. Realizando el ensayo con el material y diferentes grados de humedad, y después

de desecar, los resultados se llevan a un gráfico, obteniendo una densidad máxima seca para una

humedad llamada óptima.

El aspecto de la curva Proctor de densidad-humedad, da una idea de la compactabilidad del

material ensayado. Un ángulo fuerte significa que una variación pequeña en la humedad causa una baja

importante de densidad, y como es muy difícil en obra mantener la humedad en valores muy próximos

a la óptima WOpt. , esta curva correspondería a un material de mala compactabilidad. Si la curva es

redondeada donde ambos lados caen suavemente indica en general un material de buena granulometría

y compactabilidad.

Los métodos normales de obtención de densidades en obra son el aparato nuclear, y el cono de

arena. El método más fiable es el de arena, pero es más lento y depende de la destreza del operario, y

del estado de los medios auxiliares que utilice.

Las densidades se obtienen cada un número determinado de m3 (en la nueva propuesta de PG3, cada

500 m3), o en la superficie definida como lote (5 ensayos en 500 m2).

Las densidades conseguidas con los nucleares deben contrastarse con las obtenidas por otros

métodos.

En el nuclear de transmisión directa, la varilla no se introduce hasta el fondo de capa, sino hasta la

mitad. La varilla tiene una longitud de 25 cm. Se emplea normalmente con suelos.

El de retrodispersión se utiliza cuando hay dificultad para la introducción de la varilla, y su efecto

es en una profundidad de 6-12 cm, apto para suelo cemento, grava cemento y mezclas asfálticas.

La densidad no es uniforme en el espesor compactado y la medida por cualquier método es una

media de la capa, siendo en el fondo de capa y superficie menor que a una cierta profundidad y cuanto

mayor sea la exigencia de densidad, menor debe ser el espesor de la capa o tongada.



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Sin embargo el efecto de compactación de capas sucesivas produce un aumento de la compactación

de forma que la densidad media de la altura total compactada en terraplenes se aproxima a la obtenida

con el método de ensayo.

Generalmente el efecto en profundidad con los rodillos vibratorios es mayor del lado húmedo que

del seco respecto del WOpt. y más importante cuanto más arcilloso es el material.

Materiales más secos requieren menores espesores.

El reparto de densidades depende también de las amplitudes de vibración, con bajas la densidad

aumenta en superficie, y con elevadas en fondo.

En determinados materiales especiales, la Capacidad portante (Índice CBR) disminuye al aumentar

la densidad, presentando un máximo con un valor inferior al 100% PN, es decir que el objetivo de la

compactación no tiene por que ser la máxima densidad, pero en la mayoría aquella aumenta con la

densidad.

6.3 ENERGÍA DE COMPACTACIÓN.

En los ensayos PN y PM de laboratorio se comprueba que las densidades secas crecen, con las

energías empleadas por unidad de volumen, a la vez que las humedades óptimas son menores.

La humedad óptima WOpt. PN es importante, no sólo porque señala la densidad máxima, sino porque

se corresponde aproximadamente con la humedad de equilibrio, necesaria en el terraplén para evitar

posteriores deformaciones. Si al aumentar la energía (PM), se compacta del lado seco, pueden

ocasionarse hinchamientos y colapsos al humedecerse posteriormente el terraplén por las lluvias.

La energía utilizada en obra para un mismo compactador es una función del nº de pasadas,

desconociéndose exactamente el alcance en profundidad, o sea, la masa de suelo compactado.

El efecto en profundidad de la energía en obra, o sea del nº de pasadas depende del tipo de

compactación. En el caso de vibración las densidades crecen en profundidad con las pasadas.



105

En el caso de compactación por amasado, rodillos pata de cabra, las densidades máximas aumentan

hacia la superficie, es decir, la compactación es de abajo hacia arriba.

Al incrementar la energía (nº de pasadas), se consiguen densidades mayores con menores

humedades, y para una misma densidad, mayores espesores.

6.4 LA COMPACTACIÓN SEGÚN LA ESTRUCTURA FÍSICA Y PARÁMETROS DE LOS

SUELOS.

Para comprender las posibilidades de compactación hay que considerar las distintas fases de la

estructura del material.

Según los tipos de suelos, estos parámetros toman distintos rangos.

Cuando aumenta la humedad na disminuye, o sea el aire es expulsado de forma creciente hasta un

punto determinado de W en que la densidad disminuye pues una parte del agua desplaza los sólidos. Si

W aumenta la curva se acerca asintóticamente a la de saturación del suelo.

FASES COMPOSICION VOLUMENES PESOS

Sólido Líquido Gaseosa

Esqueleto mineral Agua Aire

VS VW VA

V PS PW 0

P

PARÁMETROS

Peso específico de las partículas γ = PS / VS Densidad aparente γa = P / S

Densidad seca γs = PS / V Humedad W = PW / PS Porosidad n ó % de huecos n = (VA + VW) / V = 1 – (γs / γ) Huecos de aire na = 1 - γs ( W + 1 / γ ) Grado de saturación s = VW /( VA + VW ) = W (1 / γs – 1 / γ) Saturación total s = 1; VA = 0; γs = 1 / ( W + 1 / γ )

Tabla 6.3 Fases y parámetros.



106

En los suelos con finos donde más del 35% es de tamaño < 80 µ cuanto mayor es la plasticidad

menor es su permeabilidad y más difícil corregir su humedad natural en capas ya extendidas, siendo

preferible en banco o perfil (más costoso reducir que aumentar).

Cuanto más plásticos, mayor es la cohesión, y más difícil la compactación, requiriéndose más

energía/volumen (mayor carga lineal o nº de pasadas), ó menor espesor.

Los suelos limosos, al ser más permeables, absorben más humedad que las arcillas después de las

lluvias pero se orean mejor y es más fácil corregirla.

A continuación se estudian algunos tipos de suelos:

6.4.l SUELOS PERMEABLES.

Caso típico arenas limpias.

Es fácil evacuar el agua, ésta actúa de lubricante de la fase sólida, y se puede disminuir el volumen

de huecos VA con la compactación.

6.4.2 IMPERMEABLES (ARCILLOSOS).

A) Con exceso grande de humedad natural.

Presentan muy pocos huecos. El agua no puede salir. No disminuye el volumen del conjunto, dada

la prácticamente nula compresibilidad del agua, se está en un estado semifluido, que cede bajo la

carga, desplazándose toda una masa.

No se puede compactar, hay que eliminar el agua, oreando, o sustituir el material.

B) Con humedad natural muy seca.



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Si el porcentaje de humedad es muy pequeño, la existencia de aire y agua establece fuerzas de

cohesión entre los granos, debido a la tensión superficial del agua, lo cual impide una compactación

adecuada.

6.5 TERRAPLENES.

En general resulta más rápida y eficaz la compactación en espesores pequeños, sin embargo se

encarece el extendido y debe hacerse un estudio económico del coste, según varíen los espesores.

Los materiales pueden ser:

- Finos

- Granulares

- con finos

- sin finos

La nueva redacción del PG3 clasifica los suelos para terraplenes en:

Seleccionados SS, Adecuados SA, Tolerables ST, Marginales SM, Inadecuados SI.

SITUACION ALTURA TONGADAS TIPOS DE SUELOS

Coronación 50 – 60 cm 2 SS, SA, ST

Núcleo Variable Muchas SS, SA, ST, SM

Cimiento ≈ 1 m 2 – 3 SS, SA, ST, SM

Tabla 6.4 Terraplenes en carreteras según PG3.

ARENA LIMOS Y ARCILLAS Fina Media Gruesa

GRAVILLA GRAVA BOLOS O PIEDRA

< 0,08 mm 0,08 - 0,4 mm 0,4 - 2 mm 2 - 5 mm 5 - 20 mm 20 - 80 mm > 80 mm

Tabla 6.5 Granulometría general.



108

Respecto a la elección y utilización de la maquinaria durante la construcción del terraplén, es

necesario predecir el comportamiento del suelo en las condiciones meteorológicas de humedad

previsibles.

Otro ensayo con experiencias en climas húmedos del Reino Unido, es cl índice MCV, desarrollado

por el TRRL.

El peso de las máquinas tiene importancia, y no se utilizarán siempre las más pesadas y de mayor

producción.

La compactación de las tongadas se hace desde los extremos hacia el centro. En los bordes con los

taludes se extienden tongadas más delgadas y se compactan con equipos más ligeros.

Los espesores y compactadores adecuados se analizan posteriormente según los tipos de suelos.

6.6 FINOS.

Suelos de grano fino son aquellos en los que más de un % determinado pasa por el tamiz ASTM nº

200 de 0,074 mm ( 50 % para la clasificación ASTM y 35 % para la AASHTO ), ó el equivalente en

la UNE de 0,080 mm (80 µ).

Comprenden limos y arcillas.

6.6.1 IDENTIFICACIÓN DE FINOS.

Es importante, porque según sean los materiales se compactan con procedimientos distintos. Hay

pruebas visuales para clasificar los suelos en granulares y plásticos.

1. Se forma una pelota con su humedad natural, si no se puede, o es difícil de moldear, es menos

plástico, o la humedad está debajo de la Óptima.

2. Si se deshace en fragmentos uniformes, la humedad está debajo de la óptima.

3. Si se forma aproximadamente de 3 mm el suelo tiene plasticidad.



109

4. Muestra en un tubo de ensayo y se agita. Se deja reposar 1,5 mm, si el agua queda turbia y se

advierten dos niveles de depósito, hay un % de arcilla.

5. Suelo granular.

6. Arcilla o limo: Se coge un puñado de suelo con su humedad natural, si la mano queda

manchada después de frotarla, los finos son arcillas. Si al frotar las manos los finos quedan

sueltos y no pegados, son limos.

La Tabla 6.6 presenta una guía de relación de suelos, complementaria de la anterior.

Lo que hay que buscar

Suelos granulares, arenas finas, linos

Suelos plásticos (cohesivos), arcillas

Aspecto y tacto.

Los granos gruesos se ven; el suelo tiene un tacto granoso al cogerse con los dedos.

Los granos no pueden verse; el suelo tiene un tacto uniforme y untuoso al cogerse con los dedos.

Movimiento de agua en los dedos vacíos

Se echa agua en la palma de la mano, se extiende una pequeña cantidad de suelo y se agita. Aparece agua en superficie. Al dejar de agitar, desaparece.

Mismo ensayo pero no hay indicio de agua saliendo de los huecos.

Plasticidad Muy poca o ninguna plasticidad.

Plástico y pegajoso. Puede arrollarse.

Cohesión en estado seco

Poca o ninguna resistencia en estado seco. Se cuartea y hace escamas rápidamente.

Elevada resistencia en seco. Se cuartea con dificultad. Baja porosidad.

Sedimentación en agua

Se separa por sedimentación de forma rápida.

Se mantiene en suspensión en agua durante varias horas a menos que se flocule.

Tabla 6.6 Guía de selección de suelos

6.6.2 ANÁLISIS DE LA PARTE FINA DE UN MATERIAL.

Viene definida por la Tabla 6.7.



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CARACTERISTICA CONTROL

Índice de plasticidad Límites de Atterbeg

% de arena Equivalente de arena

% de arcilla Granulometría por sedimentación

Tabla 6.7 Análisis de la parte fina de un suelo.

La sedimentometría se basa en obtener la velocidad de sedimentación mediante el método del

densímetro aplicando la ley de Stoke. Tiene la ventaja sobre los límites de Atterbeg, que separa

claramente los limos de arcillas y da un porcentaje, lo que es importante porque estos materiales se

comportan y compactan de distinta forma.

Este análisis es más utilizado para núcleos de presas de tierras que en carreteras.

80 µ < arena fina <400 µ

2 µ < limos < 80 µ

0 < arcillas < 2 µ

La fracción más fina de un material es la que tiene mayor superficie específica y por consiguiente la

más sensible a la acción de la humedad. La parte activa, es por tanto la arcilla

6.6.3 SUELOS PLÁSTICOS.

Los suelos excesivamente plásticos, son inadecuados según el PG3, por la susceptibilidad a las

variaciones de volumen (expansión, entumecimiento) con las variaciones de humedad, ya que una

parte del agua de lluvia, pasa a través del firme, o puede penetrar en el terraplén, alterando el estado de

tensiones.

Una parte de los materiales inadecuados según el PG3, pueden ser válidos para determinadas

partes de un terraplén (núcleo), según su altura, previo análisis detallado y con determinadas



111

precauciones de colocación. Estos materiales deben estar definidos en el Pliego General de

Prescripciones Técnicas Particulares (PPTP) del proyecto en cuestión.

La práctica actual es aprovechar al máximo los materiales existentes y al utilizarlos hay que

considerar no sólo principalmente sus propiedades intrínsecas geotécnicas, sino la situación en que se

van a encontrar una vez colocados y la influencia en la humedad in situ de las condiciones

meteorológicas previsibles. Deben cumplir las siguientes condiciones:

1) Ser posible la puesta en obra en condiciones de producción con la maquinaria de movimiento de

tierras.

2) Buenos coeficientes de seguridad para la estructura construida.

3) No les afecte la capa freática o el movimiento de agua.

4) Las deformaciones, hinchamientos y asientos instantáneos durante la construcción y diferidos

post-constructivos sean admisibles para la funcionabilidad de la construcción (Servicio o calidad

para el usuario).

Se resume en:

• Proceso Constructivo adecuado Estabilidad de la estructura

• Dispositivos de drenaje e impermeabilización

• Calidad para el usuario

Si los materiales son definitivamente inadecuados se necesita ir a un préstamo, con mayores

precios, considerándose fuera de la traza, distancias superiores a 2 Km.

Respecto al contenido de humedad en las arcillas, si tienen poca agua, son duras y firmes, pero más

allá del contenido óptimo de humedad, aumenta más su plasticidad y es más difícil compactarlas.

Si la plasticidad es reducida, en tongadas con espesores máximos de 30 cm, los bolos de material

arcilloso se pueden romper durante el extendido con los bulldozer por el efecto de su propio peso (son

suficiente los tamaños pequeños de tractor), o se retiran si son lentejones, y la compactación se realiza

con compactadores vibratorios de tambor liso.

Si la plasticidad es elevada, IP > 20, son necesarios rodillos pata de cabra ó compactadores estáticos

de alta velocidad con pisones.



112

Los limos, que también son linos carentes de plasticidad, se compactan normalmente con

compactadores vibratorios de tambor único.

6.6.4 COLAPSO DE TERRAPLENES DE SUELOS COHESIVOS.

La pérdida de resistencia de los suelos cohesivos se produce porque el proceso constructivo

moderno de terraplenes es muy rápido, no permitiendo los asientos naturales con el tiempo. Durante la

construcción se consiguen densidades altas con humedades reducidas, pero después de las lluvias

otoñales, al saturarse o aumentar la humedad, la capacidad portante ( Indice CBR) se reduce

notablemente. La causa es la inestabilidad del suelo, por el incremento de la presión de agua en los

poros del suelo.

6.7 COMPACTADORES DE SUELOS PLÁSTICOS.

6.7.1 COMPACTADORES DE ALTA VELOCIDAD, PATA DE CABRA (PISONES).

Constan de cuatro tambores con unas patas en la superficie de los mismos y una hoja extendedora

en su parte frontal que se utiliza para el extendido, evitando los bulldozer. Después se dan las pasadas

necesarias hasta llegar a la densidad especificada. De esta forma se tienen dos máquinas en una, lo que

les da una preferencia sobre el rodillo vibratorio si el material está en los limites inferiores de suelos

tolerables.

Son compactadores que combinan el efecto de amasado producido por las patas, con el impacto

(efecto dinámico) originado por su alta velocidad, que produce una cierta rotura del material, cuando

está en forma de bolos.

La compactación se realiza de abajo a arriba según pasadas. Las velocidades más lentas son en las

primeras pasadas y más rápidas en las últimas, velocidad media 7-10 Km/h.



113

Si la humedad es excesiva, las patas al remover el terreno originan una aireación en los huecos que

dejan. Los espesores dependen de la altura de las patas que suelen ser como máximo 20 cm, no

debiendo la capa sobrepasar mucho este espesor si se quiere obtener una densidad real media del 100%

del PN. Sin embargo, para lograr una mayor producción se extienden también capas de 30 cm, y en

este caso deben emplearse los rodillos de mayor peso, que son de 32 t, siendo suficiente unas 6

pasadas.

Antiguamente se utilizaban rodillos pata de cabra remolcados por tractores de cadenas, pero este

tipo de máquinas ha caído en desuso; prácticamente no se fabrican, lo cual no quiere decir que si se

dispone de ellos no deban utilizarse, únicamente que la producción es más lenta por la baja velocidad

del tractor y el número de pasadas necesario, de 15 a 20.

6.1.2 COMPACTADORES VIBRATORIOS PATA DE CABRA.

Este tipo de rodillos combina el efecto de la vibración con un mayor impacto ya que la superficie de

contacto de las cabezas de las patas es aproximadamente 1/3 de la de un tambor liso, debido a la

separación entre las patas, y por consiguiente el impacto es tres veces superior y mejora así la fuerza

para vencer los rozamientos internos.

Por este motivo interesa que las patas penetren y no se apoye el tambor en la parte lisa, para lo cual

el espesor de la capa no debe ser superior a la altura de la patas y aunque esto no pueda conseguirse en

la práctica exactamente, al menos deben elegirse los espesores de capa menores posibles, porque

entonces mejora mucho la compactación y se necesitan menos pasadas, aumentando la producción.

Son recomendables los modelos más pesados con tracción también al tambor, de peso 16-20 t, alturas

de pata 100-127 mm y espesores de tongada 20 cm.

Estos modelos pueden llevar hoja empujadora aunque ésta es pequeña y en éste tipo de máquina no

resulta eficaz, por lo que el extendido debe realizarse con otra máquina, que normalmente es una

motoniveladora o el tractor de cadenas antes aludido. Este último realiza un extendido de estas capas

intermedias con una nivelación elemental, que es suficiente, bastando para el extendido y nivelación 1-

2 pasadas.



114

Figura 6.1 Compactador LEBRERO de pata de cabra.

Una combinación interesante en compactación de arcilla, para grandes producciones, es un

compactador pata de cabra de alta velocidad, que extiende y realiza las primeras pasadas rompiendo

los bolos, y un compactador vibratorio pata de cabra que realiza las pasadas posteriores, compactando

en profundidad.

6.7.3 COMPACTADORES VIBRATORIOS LISOS.

Los modelos pesados de 17-20 t en algunos tipos de arcillas han dado también buen resultado,

hincando con la vibración los terrones de arcilla, sin romperlos, en la masa de las arcillas. Sin embargo

dan mejor trabazón los pata de cabra autopropulsados, que tienen además la ventaja del extendido con

la hoja frontal.

Figura 6.2 Compactador vibratorio liso BORA C80, de BITELLI.



115

6.8 COMPACTADORES DE SUELOS GRANULARES.

Si el material es granular son adecuados los compactadores vibratorios de tambor liso; llamados

también compactadores de suelos, dependiendo el modelo adecuado de las características del material

y espesor de la capa. En estos casos el extendido puede ser con bulldozer o motoniveladora.

Al aumentar la densidad por el número de pasadas, hay que variar la frecuencia, bajándola, y si hay

varias amplitudes, la última pasada debe hacerse con la menor, para dar una compactación superficial.

6.8.1 SUELOS GRANULARES.

A) Sin finos.

Aquellos en los que los tamaños inferiores a 0,080 mm (UNE) o 75 µm (ASTM) son menores

del 5%.

Son suelos de poca cohesión, en los que los compactadores pesados tienden a hundirse, por lo que

son preferibles los de menor carga axial, dando las pasadas iniciales sin vibración. Al aumentar el

tamaño y % de los gruesos, debe aumentar también la carga axial del compactador.

Los espesores aumentan al disminuir los tamaños, llegando en arenas hasta 70 cm.

En los compactadores se utilizan frecuencias de vibración altas y amplitudes bajas.

Respecto a la humedad, debido a la menor absorción de los gruesos, tiene menos importancia la de

compactación, o sea, no es tan rigurosa la W.

En los suelos arenosos, la adicción de agua facilita tanto el desplazamiento de los granos, que a

veces es un procedimiento de compactación. Esto es interesante para rellenar huecos cerca de obras de

fábrica o estructuras que pueden dañarse por la acción de los compactadores, en las primeras tongadas



116

del terraplén sobre ellas. En el caso de utilizar este sistema de rellenar con arena y adicción de agua,

hay que asegurarse de que la arena no tenga por donde escaparse, pues de lo contrario fluiría. Esto

puede presentarse en la construcción de túneles si se cortan acuíferos.

En los suelos arenosos puede producirse pues el colapso por la entrada de agua que disminuye el

volumen, sin que concurra un aumento de carga. Se producen entonces los socavones rompiéndose el

pavimento, casos más frecuentes en ciudades.

B) Con finos.

Cuando los tamaños inferiores a 80 µ están comprendidos entre el 5 y el 35%.

La parte fina tiene más influencia en la humedad, ya que los gruesos (5-20 mm) tienen poca

absorción y por consiguiente la humedad óptima es más importante.

Los espesores son menores que en el caso anterior.

6.9 PEDRAPLENES.

Si en la traza de la carretera hay voladuras o roca escarificada, este material se aprovecha para

pedraplenes. A veces el núcleo es de pedraplén y la coronación de material granular.

El extendido es mediante tractor de cadenas de tamaño mediano, en capas que pueden llegar hasta

80-l00 cm, y excepcionalmente hasta 200 cm, utilizándose en este caso el grande.

Respecto a la granulometría se admiten tamaños máximos del espesor de la tongada siempre que

queden integrados en la misma sin salir esquinas, lo cual requiere un control riguroso, y se recomienda

que el tamaño máximo Sea inferior a la tongada.

La arena (Tamiz UNE 20) está limitada al 30% y los finos (Tamiz UNE 0,08) al 10% para evitar

emigraciones a los huecos y posibles asientos posteriores.



117

Las lajas deben ser < 30% para no dificultar la reducción de volumen de huecos de la

compactación.

La descarga debe hacerse a unos 2 m del borde, empujando desde el tractor, con el fin de que no

haya segregación de tamaños, al rodar más los gruesos que los otros.

Antes de los pases del compactador la superficie tiene que estar bien aplanada por el tractor.

La compactación se realiza con compactadores vibratorios de suelos, de tipo pesado, de 16 a 20 t.,

frecuencias de vibración las más bajas posibles, y amplitudes altas, mayores de 1,6 mm.

El riego de compactación depende de la naturaleza de la roca (aumenta en las blandas, < 600

Kg/cm2), climatología y funcionalidad de la obra, cuanto más humedad mejor compactación. Puede

variar entre un mínimo del 5 % por cuestiones de traficabilidad, hasta un 20 %, habiéndose utilizado

en algún caso el agua de mar.

El control de compactación por Producto Terminado, consiste en la obtención de la porosidad "n", o

el índice de huecos "e". Para ello se excava una macrocata con una retro y se carga el material en un

camión, para posterior pesada.

El volumen se mide con agua, procedente de una cisterna con contador, impermeabilizando las

paredes con un plástico.

También se puede hacer un control topográfico pesando los camiones que se van vertiendo y

midiendo el volumen ocupado del pedraplén, obteniendo así la densidad.

Los espaldones (zona exterior ó borde) deben tener un ancho de unos 4 m, y se ejecutan en tongadas

menores que el núcleo (zona interior), siendo más difícil para los compactadores llegar al borde,

incluso se utilizan los más ligeros.

La macrocata es también útil para comprobar la calidad del esqueleto mineral VS, y la

granulometría resultante, después de realizada la compactación.



118

Si el terraplén es de altura importante también se requiere un control de medición del asiento debido

a su peso propio, el cual se realiza por topografía, oscilando entre el 0,25 – 1 % de la altura total.

6.10 MATERIAL TODO UNO.

Se llama así al material no clasificado procedente de excavación, cuando tiene una granulometría

desde tamaños normales de 20-30 cm, incluso los de 60 cm pero no excediendo del 35 % los >15 cm.

En general son materiales que no son ni terraplén ni pedraplén.

Se extiende en capas de espesor entre 1 y 1,5 del tamaño máximo.

Es compactable de forma similar al material granular. El control de compactación es mediante el

ensayo de placa de carga, de diámetro el mayor posible, φ 30, 60, 80 cm, según sea el tamaño máximo

y la capacidad portante exigida.

También se controla la compactación con macrocatas, como si fuesen pedraplenes.

Según la granulometría, y de más a menos restrictivo, los controles de compactación serían:

nuclear, placa de carga, macrocata.

6.11 PAQUETE DEL FIRME.

Está constituido de abajo arriba por las capas que figuran en la tabla 6.8.

El ensayo de laboratorio en las Ref. 1, 2 y 3 es el PM; en obra en Ref. 1 y 2 el nuclear de

transmisión directa y en la Ref. 3 el nuclear de retrodispersión.



119

REF CAPA RANGO ESPESOR EN PERFIL (cm) EXTENDIDO POR COMPACTACION

1 Explanada 50

2

Variante A: - Subbase de

zahorra natural. - Base de zahorra

artificial

20 – 25 20 - 25

Motoniveladora - Compactador

vibratorio de suelos.

3 Variante B:

- Suelo cemento. - Grava cemento.

15 – 25 15 – 25

4

Aglomerado en caliente:

- Base. - Intermedia. - Rodadura.

8 – 12 6 – 9 4 – 6

Extendedora

- Compactador de dos tambores vibratorios de 10 t.

- Compactador de neumáticos de 21 – 35 t.

- Compactador liso estático 10 t. En aglomerado.

Tabla 6.8 Paquete de firme.

6.11.1 EXPLANADA.

Esta es una capa muy importante ya que sus capas superiores son caras, y debe ser extendida lo más

precisa posible en espesor, sin pasarse de la cota, porque cualquier desigualdad negativa en los varios

Km de un tramo de carretera, representa muchas toneladas de material de la capa superior, que

constituyen una partida que se gasta innecesariamente y que debe ahorrarse.

Este es un motivo económico y también hay otro técnico, porque la regularidad superficial de cada

capa influye en la siguiente superior, y así hasta la rodadura, que es la que da la calidad al usuario.

Por otra parte, al ser el cimiento del firme, las especificaciones de compactación y controles deben

ser más rigurosos, recomendándose además del nuclear la placa de carga.



120

Interesa, pues, que la nivelación sea lo más perfecta posible y se utilice una motoniveladora dotada

de los últimos adelantos de nivelación, que en este momento es el sistema de ultrasonido, porque no

hay contacto con el hilo de nivelación de la capa. La motoniveladora realiza un refino de precisión con

unas seis pasadas y precisión ± 1 cm.

En los casos en que se coloque firme de hormigón hidráulico sobre la explanada, puede ser más

conveniente nivelar con refinadora o Trimmer en vez de motoniveladora, porque la refinadora puede

nivelar en el ancho total de la extendedora de hormigón de 10 m y además requiere menor habilidad

para el maquinista que una motoniveladora.

Si se puede disponer de esta máquina, resulta más precisa y simple de manejo que una

motoniveladora para utilizarla en la explanada, aunque el firme no sea de hormigón hidráulico.

6.11.2 OTRAS CAPAS SUPERIORES.

Lo dicho anteriormente sobre la importancia de la nivelación en la explanada vale para las capas

superiores, es decir, son rentables las extendedoras con los perfeccionamientos disponibles en el

mercado que sean capaces de colocar los espesores del firme lo más próximos a los del proyecto.

6.12 UTILIZACIÓN DEL COMPACTADOR DE NEUMÁTICOS Y EL DE DOS TAMBORES

VIBRATORIOS.

La rapidez que se consigue en la compactación con los compactadores vibrantes ha desplazado

el efecto en profundidad que tiene el compactador de neumáticos y su utilización queda reducida a una

mejora de la calidad superficial, por un efecto de amasado.



121

Figura 6.3 Compactador de neumáticos CNL-721 de LEBRERO.

Esta acción es importante y muchas administraciones lo exigen en la compactación de suelo

cemento y grava cemento, formando parte del equipo de compactación con los compactadores

vibratorios de doble tambor, que son los que se utilizan para las mezclas asfálticas.

Figura 6.4 Compactador vibratorio liso en tándem BW 180 AD, de BOMAG.

6.13 PRESAS DE MATERIALES SUELTOS.

6.13.1 TIERRAS.

6.13.1.1 NÚCLEO.



122

Si el material es fundamentalmente arcilloso, como es el caso mis frecuente, es válido lo referido en

el apartado 6.3 utilizándose los rodillos pata de cabra y compactadores de alta velocidad con pies

tamping en extendidos de 25-40 cm y 20-30 cm en perfil (compactado).

Si hay riesgo de lluvias al finalizar la jornada se sella la tongada con rodillo liso y al reanudar el

trabajo se rompe la superficie lisa con el pase del Pata de cabra.

La pluviometría puede reducir los meses de extendido si la humedad natural es muy superior a la

óptima, y también influye en la traficabilidad de las máquinas.

A veces se recurre a las gradas de disco para orear el núcleo y disminuir su humedad.

Las densidades son mis exigentes que en carreteras, y se extienden capas de igual o menor espesor.

6.13.1.2 ESPALDONES.

Si el material es conglomerado se compacta con rodillos vibratorios lisos. El extendido es con un

tractor mediano en capas de unos 60 cm y 50 cm en perfil.

La humectación es un problema importante en estas presas de tierras, porque el riego con cisterna

no penetra bien en estos espesores y el gran número de cisternas necesarias complica el tráfico. Es

preferible la humectación en cantera, con arranque mediante tractores en vez de retroexcavadora,

regando con cañones delante de la hoja empujadora; este sistema requiere una balsa y red de tuberías

del tipo de riego por aspersión.

Cuando el material es grava o escollera, la climatología no influye en el extendido, salvo fuertes

lluvias o heladas. Con estos materiales y en el caso de núcleos inclinados se puede adelantar la

elevación del espaldón contrario a la inclinación cuando no se está en la estación de las arcillas del

núcleo. El otro espaldón puede ir subiendo a cota inferior que el núcleo.

Si se utilizan traíllas se riega delante del corte.



123

6.13.2 ESCOLLERA.

La altura de las tongadas puede ser entre 0,5 y 2,5 m. siendo el tamaño máximo de la piedra

aproximadamente el 70 % de la altura de la tongada, pero es válido lo dicho anteriormente en

pedraplenes.

Los finos son necesarios para la compactación y crear una superficie superior de la tongada de

forma que los compactadores no trabajen sobre las esquinas y puntas de la escollera.

Terminada la compactación de cada tongada se lanza un chorro de agua a presión de 24 atm con

monitores para arrastrar los finos al interior y formar una zona rugosa de contacto entre tongadas.

El tamaño de la piedra depende de la capacidad del cazo de las cargadoras, que debe ser el triple del

volumen de la piedra, y ésta a su vez condiciona la capacidad de los dúmper, que conviene tengan un

volumen entre 4 y 5 cucharas de la cargadora. Piedras de 1 m. requieren cargadora mínima de 3 m3 y

dúmper mínimos de 20 t., resultando tongadas de 1,5 m. que se extienden y refinan con tractor o con

retro.

6.14 RANGO DE ESPESORES DE MATERIALES, DENSIDADES, HUMEDADES.

La Tabla 6.9 resume rangos para distintos materiales referidos al ensayo PM. El porcentaje de

humedad es referido al peso seco.



124

TIPO DE MATERIAL

ESPESOR Tongadas (cm)

DENSIDAD SECA

d (t/m3) PM

HUMEDAD OPTIMA Wopt %

METODO CONTROL

COMPACTACION

Pedraplén 50 - 100 n=12-17% huecos Agua 10 -20 Macrocata

Todouno 40 – 80 2 - 2,2 5 – 9 Placa de Carga

Suelo granular 40 – 80 1,9 – 2,1 6 – 10 Nuclear

Zahorra 30 – 40 2,1 – 2,3 8 – 12 Nuclear

Arena Arcillosa 25 – 40 1,8 – 2 8 – 10 Nuclear

Arena Limosa 25 – 40 1,8 – 2 8 – 10 Nuclear

Limo Arenoso 20 - 25 1,7 – 1,9 8 – 11 Nuclear

Limo 20 – 25 1,6 – 1,8 10 – 12 Nuclear

Limo Arcilloso 20 – 25 1,5 – 1,8 12 – 16 Nuclear

Arcilla 20 – 25 1,5 – 1,7 16 – 30 Nuclear

Tabla 6.9 Rango de espesores compactados, densidades y humedades para distintos materiales.



125

6.15 RANGO DE ESPESORES, SUELOS Y MÉTODO DE COMPACTACIÓN EN

MOVIMIENTO DE TIERRAS.

PATA DE CABRA VIBRATORIOS

Espesor compactado (cm) 20 – 30 25 – 60

Velocidad de trabajo (Km./h) 7 – 10 2 – 4

Nº de pasadas 5-8 4 – 8

Tabla 6.10 Esquema simplificado de método de compactación y compactadores.

Pedraplén Todoeneuno Granular Limos Arena Arcillosa Limos, arcilla Arcilla

VIBRATORIOS PATA DE CABRA

Tabla 6.11 Esquema simplificado de suelos y máquina de compactación.

6.16 TRAMO DE PRUEBA Y DETERMINACIÓN DE LA PRODUCCIÓN.

Debe tener una longitud de unos 150 m. Es útil si hay grandes volúmenes de materiales

homogéneos. Puede ser en la misma traza con autorización de la dirección de obra.

El objeto del mismo puede ser determinar:

a) La humedad necesaria

b) Número de pasadas, cuando el espesor de la capa es fijo

c) El espesor cuando éste no está lijado en el pliego de condiciones

d) Características del compactador, cuando éste es vibratorio, tales cómo frecuencia y amplitud.

e) Comparación de varios compactadores para determinar el más favorable, obtención de

densidad, producción y asientos. En este caso hay que hacer un tramo para cada uno.

Hay muchos casos en que los materiales son uniformes, como las subbases, bases y núcleos en el

caso de presas y en ellos está justificada la conveniencia. De hacer un tramo de prueba. Cuando los



126

materiales son cambiantes, se hacen ensayos granulométricos, límites de plasticidad y Proctor con el

material de todos los tajos y como máximo cada 2 días para determinar la densidad y humedad óptima,

variándola ± 1 ó 2 puntos del lado de la curva, seco o húmedo, que interese geotécnicamente.

Normalmente el PN es para suelos.

Con algunos tipos de arcillas, o en el caso de núcleos de presas, puede ser más conveniente pasarse

al lado húmedo para evitar hinchamientos posteriores o saturar para contrarrestar presiones en el

fracturamiento hidráulico producido en la puesta en servicio, así como aumentar la capacidad portante

de la arcilla, la cual del lado seco es baja.

Cuando se trata de obtener el espesor más favorable se construyen escalones determinándose en

cada uno el número de pasadas necesario para obtener la densidad especificada, y si ésta se alcanza, se

calcula la producción correspondiente, determinándose así cual es la máxima.

La fórmula de la producción es.

( ) ( ) ( ) ( ) hfKhmVmLNmehmP ××××= 1

3 //

e: espesor de la capa después de compactada, o sea, en perfil

N: número de pasadas

L: longitud del tambor

V: velocidad de trabajo

K1: coeficiente de solape entre pasadas

fh: factor eficiencia horaria

Para un compactador determinado, de un ancho L, y a una velocidad constante para la prueba, para

cada número de pasadas, se obtiene una curva de densidades para distintos espesores.

El interés del tramo prueba está también en relación con sus resultados en el aspecto económico, y

el valor de los compactadores a utilizar.



127

Para los valores de las densidades debe tomarse la media de un número suficientemente importante

de ensayos, y en puntos adecuados para que sean lo más representativos.

El cálculo de la producción puede hacerse también estudiando un ciclo completo. Para ello se

considera una longitud determinada, ancho y espesor final y se obtiene por consiguiente la capacidad,

C, del compactador. El tiempo t del ciclo será el utilizado en dar las pasadas necesarias.

hft

CP ××=60



128

APÉNDICE 6.1 CONTROL CONTINUO DE COMPACTACIÓN (METODO FRANCÉS).

Admite la siguiente alternativa de control de compactación:

a) Por densidad ó método convencional de producto terminado. Define el porcentaje de densidad

Proctor para distintas partes de terraplén, explanada, y suelos sensibles al agua (lote de control).

b) Control continuo o del Procedimiento utilizado. Para ello se basa en una clasificación francesa

del suelo A, B, C, D según utilización y subclasificaciones.

Para cada tipo de suelo compactado se fija el espesor máximo de la tongada y en lugar de

especificar o controlar el número de pasadas, lo hace por el parámetro Q/S siendo:

Q = Volumen de suelo compactado en un tiempo determinado

S = Superficie cubierta o barrida por el compactador en ese mismo tiempo

S = L x D

donde:

L : Ancho del compactador

D : Distancia recorrida controlada por un cuentakilómetros colocado en el compactador

Los compactadores se clasifican según la tabla 6.12:

Para cada tipo de suelos se desarrolla una tabla con las siguientes notaciones:

1ª CIFRA (ESPESOR DE LAS CAPAS)

0 : Máximo posible 1 : Delgadas, máximo (15-30 cm según espesor) 2 : Medias (25-50 cm según espesor)

2ª CIFRA (INTENSIDAD DE LA COMPACTACIÓN)

0 : Intensas 1 : Media 3 : Débil

Tabla 6.13 Notaciones. Método Francés de compactación.



129

NEUMATICOS VIBRATORIOS PATA DE CABRA

Tipo Carga/rueda (t) Tipo Carga axial

(Kg/cm•l) Tipo Carga axial

P1 2,5 a 4 V1 15 a 25 PD1 30 a 60

P2 4 a 6 V2 25 a 35

P3 > 6 V3 25 a 45

V4 45 a 55

V5 > 55

PD2 > 60

Velocidad < 6 Km/h Velocidad 2 a 3 Km/h Velocidad 12 Km/h

Tabla 6.12 Clasificación francesa de tipo de compactadores y velocidades.



130

APÉNDICE 6.2

Ensayos referenciados en el texto y normas correspondientes.

ENSAYO NORMA

% de finos NLT 152/89

Límite de Atterberg: Límite Líquido Límite Plástico

NLT 105/91 NLT 106/91

Ensayo C.B.R. en laboratorio NLT 111/78

Ensayo Proctor Normal Modificado

NLT 107/91 NLT108/91

Densidad in situ (método arena) NLT 109/72

Determinación de la humedad NLT 102/91

Granulometría por tamizado NLT 104/91

Placas de carga NLT 357/86

Contenido de sulfatos solubles NLT 120/72

Contenido de materia orgánica NLT 117/72

Granulometría por sedimentación NLT 179/77

Tabla 6.14 Ensayos referenciados en el texto

Equivalencias de tamices:



131

TAMIZ UNE TAMIZ ASTM

40 1 ½ “

20 ¾ “

10 4 3/8 ”

5 nº 4

2 nº 10

0,40 nº 40

0,08 nº 200 (75 µ) La abertura del tamiz UNE es la misma cifra en mm.

Tabla 6.15 Equivalencia de tamices



132

CAPITULO 7.

LA SEGURIDAD Y SALUD EN EL MOVIMIENTO DE TIERRAS.

7.1 PREVENCIÓN.

En este capítulo no se va a tratar de los aspectos generales de la Seguridad y Salud que salen del

objetivo de este trabajo y se suponen conocidos.

La Prevención, consiste en la evaluación de los riesgos y las medidas a tomar para evitar los

accidentes que puedan ocasionar.

En general, los factores de riesgo provienen fundamentalmente de cuatro causas:

1) La maquinaria.

2) El hombre; maquinistas, conductores y trabajadores.

3) El ambiente.

4) La organización de la obra.

Estas causas se interfieren y muchos accidentes provienen de varios factores. A continuación se

analizan distintos tipos de obra.

7.2 OBRAS DE TÚNEL.

En la perforación de un túnel hay maquinaria de movimiento de tierras, pero el ambiente presenta

unas características muy particulares: la falta de iluminación y la de estrechez que puede producir

accidentes en los cruces con las máquinas, independientemente de derrumbamientos inesperados que

ocasionen accidentes graves. La ventilación defectuosa puede afectar a la salud.

La fatiga de los obreros al trabajar en el interior de túneles es mayor, y puede ocasionar accidentes,

por lo que los turnos de trabajo deben ser menores, o alternar con descansos al aire libre.



133

La figura del vigilante de seguridad y del técnico de seguridad tiene más relevancia que en otros

tipos de obras.

Los equipos de protección individual (EPI): cascos reflectantes, gafas, mascarillas, auriculares,

monos impermeables con tiras reflectantes, botas adecuadas, etc., son muy necesarios. Las máquinas

provistas de señales acústicas marcha atrás y balizas de señalización.

Debe mantenerse la prudencia y vigilancia de los conductores, así como que funcione bien el

sistema de limpieza de los cristales de las cabinas.

7.3 CASO DE VACIADO DE SOLARES.

Se necesitan distintos tipos de vallas. En el caso de zanjas, la entibación de las mismas con

blindajes metálicos, pasarelas con barandillas en vez de tablones, y escaleras que sobresalen un metro

por encima del nivel de acera, son otras medidas necesarias.

7.4 EXCAVACIONES SOBRE CONDUCCIONES DE GAS Y ELECTRICIDAD.

Hay que evitar roturas y daños en estas conducciones, dando las instrucciones correspondientes.

En las obras de gas, para evitar fugas que pueden ocasionar explosiones.

En la eléctricas, pueden quedar al descubierto los cables a tensión en su interior.

Será obligado mantener las distancias de seguridad según los procedimientos de excavación. Hay

unas distancias mínimas de seguridad según distintos procedimientos de excavación:

En todos los casos de conducciones, y una vez al descubierto, hay que procurar tender unos puentes,

y apoyar o suspender de ellos las tuberías, para evitar flexiones que puedan ocasionar roturas.



134

7.5 CASO DE OBRAS A CIELO ABIERTO.

7.5.1 LINEAS ELECTRICAS.

Pueden ocasionar accidentes las líneas eléctricas, si la retro sube el cazo para la descarga, y pasa a

menos de 5 m., ya que se produce el efecto arco.

7.5.2 SEGURIDAD EN LAS MÁQUINAS.

Figura 7.1. Características de seguridad de la pala SOLAR-200W-v de DAEWOO.

En general, la maquinaria de movimiento de tierras, debe tener sistemas de seguridad, los cuales

debe controlarse que están en buen estado de funcionamiento. Resumiendo lo anterior, son los

siguientes puntos:

- Cabinas antivuelco. Consiste en un bastidor de refuerzo de forma que al volcar la máquina resista

sin aplastar al conductor. Este bastidor era exterior en los modelos antiguos y actualmente está

integrado en el interior de la cabina, formando parte de la misma.

Estas cabinas se llaman ROPS (Roil Over Protection System).

- Cinturones de seguridad. Son ventajosos en choques; el inconveniente es que al impiden saltar al

conductor.

- Espejos retrovisores y limpia parabrisas.

- Señales acústicas marcha atrás, que sirve de aviso a otros trabajadores.

- Freno de emergencia y calzos para estacionamientos en pendientes.

- Focos potentes para trabajos nocturnos.



135

- Lámparas intermitentes colocadas en el techo de la máquina, que ayudan a avisar cuando se acerca

a un operario.

- Dispositivo que indique si el basculante está bajado.

7.5.3 ORGANIZACION DE LA OBRA.

La organización repercute en la seguridad.

El tráfico interno de la obra, se refiere no sólo al de los vehículos, sino al de las personas, destino y

lugares de acopios (Logística). Los acopios de áridos no deben situarse debajo de las líneas de alta

tensión, ya que si crecen en altura se van aproximando a aquellos.

Una organización defectuosa ocasiona choques, vuelcos, y atropellos.

Figura 7.2. Atropello.

En las obras de movimiento de tierras, todo se hace fundamentalmente con máquinas y no debe

haber personas no autorizadas en sus proximidades.

Las máquinas cuanto más grandes, mayores ángulos muertos de visibilidad tienen, y por

consiguiente posibilidad de accidente a personas o cosas próximas.

En las excavaciones en laderas con bulldozers hay que indicar los recorridos y giros para evitar

vuelcos.



136

Las pendientes en proximidad de zanjas, en época de lluvias, y por formación de barrizales, pueden

ocasionar deslizamientos de los camiones y vuelcos.

Figura 7.3. Vuelco en una zanja.

Advertencia a los conductores que después de la comida se cercioren que no hay nadie recostado a

la sombra del vehículo. A pesar de la existencia de comedores se han dado casos de accidentes de

atropello por este motivo

Si las máquinas pasan cerca de taludes pueden ocasionar su desplome y vuelco de estas.

Los conductores de máquinas que se desplacen a velocidad sobre pistas de acarreo, según el estado

de las mismas y tipo de vehículo; traílla, dúmper, motovolquete, cargadora, camión, pueden necesitar

riñoneras o cinturón antivibratorio de protección, cuando el vehículo salta por los baches.

Figura 7.4. Caída desde 17 metros de altura.



137

CAPITULO 8.

EL IMPACTO AMBIENTAL EN LAS OBRAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS.

8.1 PROTECCIÓN DE LAS ACTUACIONES GEOMORFOLÓGICAS.

Las principales alteraciones geomorfológicas están provocadas por los movimientos de tierra,

desmontes y terraplenes, que pueden producir en algunas zonas impactos más importantes que en

otras. Las medidas preventivas corresponden al proyecto, que es donde se deben minorar las

actuaciones geomorfológicas que originan la nueva carretera.

También entran en este apartado la estabilidad de taludes, que a veces está reñida con la ocupación

espacial, y que puede requerir soluciones estructurales como muros de contención, en las cuales hay

que tener presente el impacto paisajístico cuya medida correctora es el muro revegetado.

Las medidas paliativas al movimiento de tierras, son la restauración revegetalizada de las

superficies afectadas, la cual independientemente del efecto paisajístico tiene otro más importante, que

es la contención de la erosión producida por las lluvias.

La compensación de masas para conseguir unos costes reducidos, puede llevar en algunos casos a

cortes del terreno demasiado fuertes, grandes trincheras o terraplenes muy altos, con el consiguiente

impacto paisajístico, por eso actualmente los volúmenes de movimiento de tierras son menores, y

aumenta la construcción de túneles (menores desmontes y trincheras), y viaductos (menores

terraplenes).

El impacto ambiental repercute en la compensación de volúmenes en el sentido de que de no debe

ser automática el programa informático del trazado, es decir, que las tierras de un desmonte vayan a la

sección más próxima del terraplén, sin analizar el valor ocupacional en función del valor del terreno

ocupado, pudiendo ser más necesario ecológicamente llevarlos a vertedero. Esto quiere decir, que en

principio hay que modificar el terreno lo menos posible, porque siempre se pueden encontrar

préstamos que su extracción no cause impacto.



138

Por otra parte, para disminuir el impacto ambiental de préstamos y vertederos es necesario

optimizar el movimiento de tierras en el trazado, encajando el diagrama de masas para no recurrir a

préstamos ni llevar a vertederos, aprovechando los materiales in situ, incluso estabilizándolos para

convertir los suelos inadecuados en tolerables. Se elimina así el impacto acústico y las molestias

ocasionadas por el tráfico de camiones al pasar por los núcleos periurbanos.

Otra minimización del impacto geomorfológico es aprovechar los huecos de la extracción de

materiales de préstamo como vertederos para el material excedente de excavación.

En algunos casos el material a vertedero se deposita en ciertos lugares de la traza para formar

diques de tierra antirruido a zonas periurbanas, evitando así las molestias ocasionadas por el tráfico de

camiones y reduciendo los costes de transporte y adecuación de vertederos.

8.2 ALTERACIONES TEMPORALES DURANTE LA FASE DE OBRA.

La protección hidrológica constituye quizás la parte principal de las medidas correctoras, porque

una alteración correspondiente puede llegar más lejos que las restantes, al estar más desfasada en el

tiempo. En los casos de túneles las afecciones hidrogeológicas pueden ser más importantes que las

superficiales.

Las medidas correctoras son las siguientes:

- En el caso de que los planos de las zonas excluidas no existiesen, controlar que los acopios,

vertederos, instalaciones y vertidos no afecten a la libre circulación del agua superficial y freática.

- Desvío provisional de arroyos para evitar las aportaciones de sólidos producidas por el

movimiento de tierras, y posterior restitución y encauzamiento.

- Controlar que los vertidos de aceites y grasas de la maquinaria de obra sean a contenedores

especiales o a balsas específicas, igual que le lavado de las máquinas. Posteriormente un camión

cisterna con aspiración lleva los aceites a instalaciones especificas de recuperación o se

transportan en contenedores.

- Colocar balsas de decantación para las aguas de lavado de las plantas de tratamiento de áridos,

instalaciones de lodos, con objeto de evitar que los sedimentos vayan a los cauces naturales, y

también, para recuperar estas aguas reciclándolas, si la situación de sequía lo exige.



139

- Prohibir el vertido de las lechadas del lavado de las autohormigoneras a los cauces naturales o sus

proximidades. En los hormigonados próximos a cauces hay que tomar disposiciones para evitar

fugas, como ataduras, cercos, etc.

- Control de afecciones a las aguas subterráneas, en la perforación de túneles, caso de que existan.

- Las aguas procedentes de túneles excavados con escudos o topos deben tratarse en balsas con

desengrasadores de aceite e instalaciones de filtrado para evitar que estas aguas que contienen

aceites vayan por cauces naturales sin tratamiento.

- Tomar muestras de agua en los cursos interceptados aguas arriba y abajo de los puentes y realizar

los análisis comparativos de determinados parámetros como temperatura, oxigeno disuelto, DBO,

pH, turbidez, etc.

- Colocar fosas sépticas en los servicios sanitarios, para evitar la contaminación por las aguas

residuales. Aunque esta obligatoriedad pertenece a Seguridad e Higiene, es una medida correctora

ambiental. Las fosas deben quitarse terminada la obra.

La degradación de las aguas afecta seriamente a la fauna acuática, anfibia e ictícola.

En la construcción de las pilas de los puentes se acentúa también la contaminación con la

construcción de islotes y desvíos, que alteran el hábitat de la fauna local ictícola, obligándola a

desplazarse a otros lugares, lo cual aboca en la desaparición de algunas de ellas, y sugiere programar

dichas construcciones fuera de las épocas reproductoras.

Por ello antes y después de la construcción del puente han de cuantificar las especies acuáticas y, si

procede, realizar una repoblación cuando se haga la restitución forestal.

Las pistas de acceso al lugar del puente deben anularse terminada la obra, y restituirse a la situación

original para evitar la contaminación del río por lavado de coches, vertido de residuos, excursiones,

etc.



140

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SOIL

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