RECUPERACIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO HUMEA, Y
RECUPERACIÓN DEL ACCESO AL PUENTE DE LA VÍA VILLAVICENCIO -
CABUYARO A TRAVÉS DE ESTRUCTURAS DE ENCAUZAMIENTO CONSTRUIDAS
CON TUBOS DE GEOTEXTIL LLENOS CON ARENA.
Palabras claves:
Agradación, Encauzamiento, Espolones, Tubos geotextil, Mantos anti socavación,
Formaletas textiles, Protecciòn de orillas.
Breve descripción:
El proyecto de construcción de obras para recuperar y proteger el acceso al puente
sobre el Río Humea, en la ruta Tobasia – Cabuyaro, ejecutado en el año 2013, fue
decisivo para habilitar y mantener la movilidad por la principal y más eficiente ruta de
conexión de esta región con su capital en el departamento del Meta. La ingeniería
aplicada a este problema dio como resultado un caso exitoso de control de erosión y
recuperación de orillas mediante el uso de geosintéticos. El presente documento ilustra
este caso de éxito en dos etapas, la primera corresponde al diseño de ingeniería e
hidráulica fluvial, comprendiendo la identificación de la causa de erosión lateral,
evaluación de alternativas de solución y selección de la solución a implementar, y la
segunda, enfocada a la tecnología de los geosintéticos, ilustra el proceso constructivo
para instalación de mantos anti socavación, llenado de tubos de geotextil con arena del
sitio, revestimiento con formaletas textiles llenas con concreto y obras complementarias.
El objetivo final de este documento es presentar el resultado obtenido posterior a la
culminación de obra, la recuperación efectiva de la orilla erosionada y la protección del
acceso al puente, resaltando el adecuado desempeño de los tubos de geotextil en
aplicaciones ribereñas, partiendo de buen criterio ingenieril y entendimiento de la
dinámica fluvial.
Autores:
Tito Alejandro Saavedra Ramírez
Ingeniero Civil Universidad de los Andes, Especialista en Recursos Hídricos Urbanos
Universidad de los Andes, Magister en Recursos Hídricos Universidad de los Andes,
correo electrónico [email protected], Consultor Villavicencio Meta,
Calle 23 # 37L – 32 Villavicencio Meta, teléfono 6685218.
Patrick Kabir Fuentes Andrade
Ingeniero Civil Universidad Nacional de Colombia, Especialista en Recursos Hídricos
Universidad Católica de Colombia, correo electrónico [email protected],
Consultor Corporativo Geomatrix SAS, Calle 15 # 72 - 72 Bogotá, teléfono 424 9999.
1. INTRODUCCION
El proyecto de construcción de obras para recuperar y proteger el acceso al puente
sobre el Río Humea, en la ruta Tobasia – Cabuyaro, ejecutado en el año 2013, fue
decisivo para habilitar y mantener la movilidad por la principal ruta de conexión de esta
región con su capital y el resto del país, dada la grave afectación que se presentaba en
la margen izquierda, que incluso llegó a seccionar el terraplén de acceso al puente
vehicular, dejando la vía interrumpida.
El Río Humea, en el sector donde se requería la construcción del proyecto, es un río
desarrollado en planicie, de comportamiento meándrico y con baja capacidad de
arrastre de materiales gruesos, que aporta en las zonas de sedimentación importantes
depósitos de arena, siendo este el único material disponible en el sitio para la ejecución
de las obras.
La construcción de las obras convencionales típicamente utilizadas en el sector, tales
como gaviones y estructuras en concreto reforzado comprometían una enorme logística
en cuanto a consecución y transporte de materiales que hacía inviable el proyecto. La
forma más conveniente de utilizar la arena disponible en el sitio, contemplada dentro de
las alternativas de solución, fue el uso de tubos de geotextil, diseñados para confinar
dicho material y conformar los espolones definidos en el diseño para recuperar la orilla
erosionada.
2. ANTECEDENTES
2.1. Situación Inicial
Dentro de las vías de acceso al municipio de Cabuyaro se encuentra la que parte del
kilómetro 64 de la vía Villavicencio – Puerto López, hasta el municipio de Cabuyaro.
Esta vía posee un puente sobre el Río Humea que estaba amenazado por un proceso
de socavación en la margen izquierda aguas arriba de la estructura en mención.
Como condiciones externas que afectaban el fenómeno se encontraba la influencia que
podían ejercer los pilares existentes del puente viejo aguas arriba, los cuales por
referencia de la comunidad atrapaban material de arrastre, funcionando como un
espolón direccional debido a la poca separación entre ellos; otro factor era la existencia
de estratos arcillosos aguas arriba en la margen izquierda que desplazaban el borde
externo de la curva hacia estratos arenosos que se socavan fácilmente.
3. DISEÑO
3.1. Levantamiento Topográfico
Teniendo en cuenta los requerimientos para el diseño se ejecutó el levantamiento
topográfico, realizando las batimetrías en las cuales se tomaron los puntos más
relevantes como terreno (puente, vías, cercas, arboles), barranco, nivel de agua y
fondos con los cuales se generó la nube de puntos para crear la superficie y los perfiles
transversales a una distancia de 2.7 km aguas arriba y 580 m aguas abajo de la zona
de afectación del puente, con una separación promedio de 200 metros entre ellos.
3.2. Modelación Hidráulica
Se generó el perfil longitudinal, con su respectivo eje, de tal forma que se obtuvo la
localización en planta de las secciones transversales. Las secciones transversales
consisten en una serie de puntos topográficos que permiten que se generen unos
perfiles transversales de la sección de río según el punto donde se ubiquen.
3.3. Socavación
Para el cálculo de la socavación local se utilizó la ecuación del U.S. Departament of
Transportation, para socavación en estructuras longitudinales:
senFrFrY
Ys 33.02
1
4cos14.073.0 (1)
Teniendo en cuenta la modelación hidráulica del Río Humea en el sector del puente, la
socavación para un promedio de la profundidad máxima y la profundidad mínima de
navegabilidad y tomando una velocidad de 1.38 m/s, resultó de 3 metros.
3.4. Obras Proyectadas
La configuración de las obras a realizar consistieron en la demolición de los pilares del
puente antiguo, que generan obstrucción del material transportado por el río causando
así desvió del cauce normal. Realización de dragado en la margen derecha del río
Humea aguas arriba del puente, con el fin de recuperar la sección. En la curva afectada
se proyectó una serie de espolones con el fin de recuperar la playa del terreno, los
cuales se plantearon mediante uso de tubos geotextiles.
Los tubos geotextil fueron ensamblados mediante franjas de geotextil tejido
HYDROTEX® de poliéster PET con alta resistencia a la tensión (147 kN/m) y al rasgado,
unidas a través de costuras industriales y que luego fueron llenados hidráulicamente
con arenas con el propósito de conformar el núcleo de los espolones. Los tubos
geotextil fueron dotados en su perímetro de asas para sujeción lateral en su
posicionamiento, así como de bocas para llenado y alivio de presión. Una vez llenados,
alcanzaron una altura promedio de 1.6 m, ancho máximo de 3.8 m y longitudes
variables entre 20 m y 30 m. Para alcanzar la altura proyectada de cada espolón se
utilizó un arreglo piramidal de dos niveles, con tubos en la base para un ancho total de
7.6 m y un tubo de segundo nivel alineado en el centro de la estructura. En la Figura 1
se ilustra la conformación de cada espolón.
Figura 1. Sección transversal de los espolones proyectados
Luego de resolver la conformación del núcleo de las estructuras mediante la utilización
de arena del sitio confinada en tubos de geotextil, se debió resolver aspectos que
garantizaran su funcionalidad durante el tiempo que tardara la recuperación de la orilla,
teniendo en cuenta posibles impactos debidos a elementos transportados por el río por
flotación, como por ejemplo troncos de árboles desprendidos aguas arriba, así como la
actividad humana que se desarrolla en el sitio, especialmente por pescadores de la
zona.
La solución optada para generar la coraza de protección del núcleo de los espolones
fue la colocación de un revestimiento en concreto empleando la formaleta textil
COLCHACRETO® FP T, que está conformada por dos capas de geotextil que se
entretejen en puntos distribuidos de manera simétrica, cuya función es controlar el
espesor del recubrimiento en concreto, y servir como puntos de paso de agua.
4. PROCESO CONSTRUCTIVO
4.1. Instalación de Manto Anti Socavación
Previo a la instalación de los tubos geotextil, se ensambló e instaló un manto anti
socavación en geotextil tejido de multifilamentos de poliéster de 41 kN/m de resistencia
a tensión, posicionado sobre el terreno mediante el llenado de lastres ensamblados en
su contorno con arena del sitio. La función de estos mantos es proteger el suelo de
apoyo de la estructura ante socavación en la base. En la fotografía 1 se observa la
preparación del manto anti socavación previo a su instalación.
Fotografía 1. Ensamble del manto anti socavación
4.2. Instalación y Llenado de Tubos Geotextil
El procedimiento más conveniente para el llenado de los tubos de geotextil fue la
extracción directa de arena procedente del mismo lecho del río. Para esta actividad se
empleó un equipo de bombeo flotante con capacidad de succión de suelo, y caudal de
descarga aproximado de 80 m3/h. Con este sistema se logró una eficiencia en arena
inyectada cercana al 30%, con un rendimiento de hasta 2 tubos de geotextil diarios de
20 m de longitud, es decir, cerca de 200 m3 de arena inyectada. En la Fotografía 2 se
ilustra el equipo de bombeo utilizado, sobre un sistema de flotación.
Fotografía 2. Equipo utilizado para inyectar la arena dentro de los tubos geotextil
La disposición de las estructuras se llevó a cabo tal como se proyectó en los diseños,
conformando los espolones mediante dos niveles de tubos geotextil, en forma de
pirámide, tal como se ilustra en las siguientes fotografías.
Fotografía 3. Se observa la configuración de los espolones en dos niveles de tubos geotextil
Fotografía 4. Tubo geotextil de nivel superior
Fotografía 5. Vista frontal de un espolón tipo, donde se observan los dos tubos geotextil de nivel
inferior y el de nivel superior. Se observa también un tronco aportado por el río, lo que demuestra
la necesidad de recubrir las estructuras para evitar daños mecánicos
Los primeros espolones se construyeron donde de evidenciaba mayor acción erosiva
del cauce sobre la orilla, medida que dio resultado y permitió el avance de las
actividades, aprovechando además los niveles bajos de la lámina de agua del río. No
obstante, fue necesario continuar la instalación en presencia de niveles más altos, para
lo cual fue necesario un adecuado alineamiento y aseguramiento de cada tubo
geotextil, y su llenado inicial únicamente con agua, proceso que permitió controlar mejor
la ubicación de cada unidad de manera previa a la inyección de arena.
4.3. Recubrimiento de las Estructuras
Como se mencionó anteriormente, el recubrimiento de las estructuras se realizó con
concreto mediante el uso de formaletas textiles. El llenado de estas formaletas se
realizó, dada la dificultad de acceso al sitio y a los bajos volúmenes de concreto
requeridos, empleando una mezcla preparada en el sitio, inyectada por gravedad,
empleando para esta labor una mezcladora portátil y herramientas menores como
embudos y tuberías. Las formaletas textiles, previamente ensambladas a la medida de
cada estructura, permitieron noblemente esta actividad manual para lograr así la
conformación de esta coraza de protección necesaria para mantener la integridad de
cada estructura. Las fotografías 6 a 8 ilustran el proceso de instalación del Colchacreto,
Fotografía 6. Preparación y ensamble de las franjas de Colchacreto previo a la ubicación sobre las
estructuras
Fotografía 7. Se observan las franjas de Colchacreto sobre los tubos geotextil, lisas para ser
llenadas con concreto
Fotografía 8. Se observa el proceso de llenado del Colchacreto de manera manual utilizando la
gravedad como energía de inyección del concreto
5. OBRAS COMPLEMENTARIAS
Las obras complementarias comprendieron: un espolón de aproximación a la zona,
aguas arriba del proyecto y un juego de espolones de protección del terraplén de
aproximación al puente. Entre estos últimos se construyeron protecciones con
colchones de enrocado confinado en Hidromalla Geoestera de poliéster.
Los espolones se conformaron por dos hileras de tubería metálica hincada en el terreno
en una profundidad superior a la máxima socavación esperada, y un núcleo conformado
por enrocado confinado con Hidromalla Geoestera. Estos espolones se cubrieron con
formaletas textiles Colchacreto llenas con concreto como acabado final de protección
del núcleo de la estructura principalmente ante actividad antrópica de la zona. En las
fotografías 9 y 10 se observan estas estructuras
Fotografía 9. Espolones en tubería metálica instalados agua arriba del puente cuyo núcleo está
conformado por enrocado confinado con Hidromalla Geoestera de poliéster
Fotografía 10. Se observa el acabado de estas estructuras empleando Colchacreto para proteger
el núcleo ante daños mecánicos
Como medida adicional para controlar la erosión superficial del terreno de orilla entre
estas estructuras y en la proximidad al puente aguas arriba y aguas abajo, se instaló un
revestimiento con Geoesteras, que son colchones de enrocado confinado con
Hidromalla Geoestera de poliéster sobre geotextil tejido de poliéster para control de
erosión. Este revestimiento, al ser un medio poroso, se integró rápidamente al entorno
permitiendo establecimiento de vegetación en su matriz, tal como se observa en las
fotografías 11 y 12.
Fotografía 11. Revestimiento con Geoesteras entre los espolones de tubería metálica aguas arriba
del puente
Fotografía 12. Revestimiento con Geoesteras en la franja próxima al puente aguas abajo. Se
observa la aparición espontánea de vegetación sobre el revestimiento
6. RESULTADOS OBTENIDOS
La implementación de las estructuras, orientadas tal como se definió en el diseño, e
instaladas en el momento justo y orden apropiado dio como resultado la rápida
recuperación de la orilla, inclusive empezando el proceso de sedimentación antes de
terminar la ejecución de las obras. El proceso de agradación de la orilla afectada por la
erosión lateral se dio en la forma esperada, logrando que el cauce principal del río se
concentrara en la luz central del puente. Con este encauzamiento se logró proteger el
acceso al puente, el cual ha permanecido íntegro ante las constantes crecientes del río
durante el periodo trascurrido desde la intervención de la orilla. A manera de síntesis se
presenta a continuación tres fotografías, la Fotografía 13 corresponde a una etapa
inicial de intervención donde es notable la pérdida de orilla, la Fotografía 14 que
muestra la etapa de finalización de las obras donde se evidencia el progreso de
sedimentación y la Fotografía 15 que corresponde a la condición actual.
Fotografía 13. Estado de la orilla el 12 de marzo de 2013. Se observa el corte del talud generado
por erosión lateral del río
Fotografía 14. Progreso en la recuperación de la orilla, fotografía tomada el 30 de mayo de 2013
Fotografía 15. Estado de la orilla en junio de 2016. Se observa la recuperación efectiva de la orilla,
que se encuentra estable, presentando desarrollo de vegetación sobre las zonas sedimentadas
7. REFERENCIAS
[1] ESPINOSA, Carlos E. TORRES, Omar L., “Tubos Geotextil, características,
conceptos, materiales y aspectos de análisis”. XV Jornadas Geotécnicas de la
Ingeniería Colombiana, Sociedad Colombiana de Ingenieros, Bogotá.
[2] LESHCHINSKY, D., LESHCHINSKY, O. GeoCoPS (2.0): Supplemental Notes,
ADAMA Engineering Inc, 1996.
[3] PILARCZYK K. Geosynthetics and Geosystems in Hydraulic and Coastal
Engineering, 2000.