estudio complementario de estabilidad de taludes y elaboracion del expediente tecnico de la...

MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONESPROVIAS NACIONAL

INDICE

Pginas

INDICE 001

1.0 GENERALIDADES 003

2.0 METODOLOGA EMPLEADA 0032.1 Recopilacin de Informacin 004

2.2 Revisin de Estudios Existentes 005

3.0 IDENTIFICACIN DE PROBLEMAS DE DRENAJE EN LOS PUNTOS CRTICOS 005

3.1 Sector Las Vegas, Km. 22+900 al Km. 23+800 006

3.2 Sector El Huanuqueo, Km. 46+817 al Km. 47+100 007

3.3 Sector Deslizamiento Potencial, Km. 50+350 008

4.0 ANLISIS HIDROLGICO 0094.1 Precipitacin Mxima en 24 horas 009

4.2 Intensidades de Lluvia 010

4.3 Caudales Mximos 012

5.0 ANLISIS DE EROSIONABILIDAD 0135.1 Indice R de Erosividad de la Lluvia 014

5.2 Factor K de Erosionabilidad del Suelo 015

5.3 Factor Topogrfico LS 017

5.4 Factor de Cobertura Vegetal C 018

5.5 Factor de Prcticas de Conservacin P 018

ESTUDIO COMPLEMENTARIO DE ESTABILIDAD DE TALUDES Y ADECUACIN DEL EXPEDIENTE TCNICO DELA CARRETERA TINGO MARA AGUAYTA, TRAMO 1.2: Km. 15+200 Km. 51+551


6.0 OBRAS DE DRENAJE EN LAS VEGAS, HUANUQUEO Y 020POTENCIAL 6.1 Las Vegas 020

6.1.1 Cunetas Laterales 022

6.1.2 Alcantarillas 022

6.1.3 Rpida con Amortiguador Dentado 023

6.1.4 Cunetas Colectoras 023

6.1.5 Cajas de Recepcin 023

6.1.6 Filtros 024

6.1.7 Cajas Colectoras de Cunetas en Banquetas 024

6.1.8 Disipador de Impacto 025

6.1.9 Tubera de HDPE 025

6.1.10 Cajas Colectoras y Amortiguador de Energa 025

6.2 El Huanuqueo 026

6.2.1 Drenaje Superficial 026

6.2.2 Estructura de Entrega 027

6.2.3 Encauzamiento de las Quebradas 027

6.2.4 Control de Erosin 028

6.2.5 Sub-drenaje 028

6.3 Deslizamiento Potencial 028

7.0 CONCLUSIONES 030

REFERENCIAS 044

CLCULOS HIDRULICOS 045- Las Vegas 046

- El Huanuqueo 064

- Deslizamiento Potencial 104



ESTUDIO COMPLEMENTARIO DE ESTABILIDAD DE TALUDES YELABORACION DEL EXPEDIENTE TECNICO DE LA

CARRETERA TINGO MARIA-AGUAYTIA TRAMO Km. 15+200 Al Km. 51+551

INFORME DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA

1.0 GENERALIDADES

El alcance del presente informe comprende la identificacin de problemas

de drenaje, cruce de ros, percepcin fsica de la cuenca, el estudio

hidrolgico y el estudio de erosionabilidad, que permita conocer los

parmetros de diseo para la estabilidad de taludes en los puntos crticos

de la carretera Tingo Mara-Aguayta, Tramo Km.15+200 al Km. 51+551, as

como para las obras de drenaje a considerarse.

2.0 METODOLOGA EMPLEADA

Con el fin de reunir los criterios adecuados para conocer el potencial

erosionable, las caractersticas hidrulicas, hidrolgicas y de drenaje de las

crcavas consideradas, se realiz el estudio en las siguientes etapas:

Recopilacin de informacin.- Comprendi la recoleccin, evaluacin

y anlisis de la documentacin existente como estudios anteriores,

cartografa, fotografas areas y pluviometra en el rea de estudio.

Trabajo de campo.- Consisti en un recorrido de los puntos crticos

para su evaluacin y observacin de las caractersticas como,

relieve, pendiente, estabilidad, tipo de suelo y vegetacin, cursos de

agua superficiales y sub superficiales, as como caractersticas

hidrulicas de las crcavas.



Fase de gabinete.- Consisti en el procesamiento, anlisis,

determinacin de los parmetros de diseo para evaluar la

erosionabilidad del suelo.

2.1 Recopilacin de InformacinLa informacin que se utiliz se refiere a los siguientes aspectos:

a) PluviometraLa escorrenta existente y producida en el rea de estudio, proviene

exclusivamente de las precipitaciones pluviales cadas en la zona.

Para realizar el presente estudio se dispone de los registros de

precipitaciones mximas en 24 horas de duracin en la estacin

pluviomtrica Tingo Mara, que puede ser considerada como representativa

de la precipitacin en la zona. Se encuentra en operacin desde el ao

1951, siendo la estacin con mayor nmero de registros disponibles, las

otras estaciones localizadas en el rea se encuentran clausuradas hace

varios aos y no poseen mayor informacin.

Los registros de precipitacin disponibles fueron suministrados por el

Servicio Nacional de Hidrologa y Meteorologa (SENAMHI).

Las caractersticas de esta estacin son las siguientes:

Estacin UbicacinProvincia

AltitudPluviomtrica Latitud

SurLongitud

Oestemsnm

Tingo Mara 09o 09 S 75o 53 W Tingo Mara 660

b) HidrometraLas quebradas y crcavas que cortan el trazo de la carretera en los puntos

crticos, no cuentan con estaciones de medicin de caudales.

c) Cartografa



La longitud del tramo de la carretera se ubica ntegramente en el siguiente

mapa del Instituto Geogrfico Nacional (IGN), carta nacional a escala

1:100,000 siguiente:

Aguayta Hoja 19-L

d) Fotos areasSe dispone de fotografas areas a escala 1: 8 000 tomadas el 27 de mayo

del 2000, proporcionadas por la entidad contratante y que tienen un

cubrimiento del sector del eje vial.

2.2 Revisin de Estudios ExistentesEl estudio ms reciente lo constituye el realizado por el Consorcio Integral-

Motlima (octubre del 2001), Actualizacin de los Estudios Definitivos de

Ingeniera para el Mejoramiento Vial de la Carretera Hunuco Tingo Mara-

Pucallpa, Sector Tingo Mara-Aguayta, Tramo 1: Tingo Mara-Puente

Chino, elaborado para el proyecto especial de Rehabilitacin,

Infraestructura de Transportes, PERT, del Ministerio de Transportes,

Comunicaciones, Vivienda y Construccin. En este estudio se presenta el

estudio de Hidrologa e Hidrulica, para el diseo del sistema de drenaje de

la va anteriormente mencionada.

3.0 IDENTIFICACIN DE PROBLEMAS DE DRENAJE EN LOS PUNTOSCRTICOS

Durante el trabajo de campo y con los planos topogrficos levantados de lazona, se recorri las crcavas, tenindose una apreciacin de losproblemas, los mismos que se plasman en los anlisis siguientes.

3.1 Sector Las Vegas, Km.22+900 al Km. 23+800



En este sector se han formado tres crcavas en el lado izquierdo de la va,

identificadas como Crcavas 1, 2 y 3. As tambin se ha formado una

Crcava 4 en el lado derecho de la va. En general los suelos se encuentran

desnudos con mnima cobertura vegetal y sin ninguna prctica de

conservacin.

La plataforma de la carretera en este tramo pasa por la parte alta y las

crcavas se han formado en ambos taludes hacia aguas abajo, formando

un cuello de botella, no permitiendo las condiciones fsicas existentes,

plantear un trazo alternativo.

Entre el Km. 22+900 al Km.23+400, debido a la falta de obras de drenaje y

principalmente aquellas destinadas a la disipacin de energa, se han

formado una serie de quebradas cuyo origen es la plataforma y continan

hacia aguas abajo profundizando sus cauces hacia una quebrada mayor.

Toda la zona se encuentra totalmente desestabilizada y continan los

deslizamientos, por cuanto las lluvias continan profundizando los cauces

de las quebradas.

Entre el Km. 23+400 al Km.23+800, igualmente, debido a la falta de obras

de drenaje y principalmente aquellas destinadas a la disipacin de energa,

se han formado una serie de quebraditas en el lado izquierdo, cuyo origen

es la plataforma y continan hacia aguas abajo. As tambin, se ha formado

la Crcava 4 en el Km.23+500, que est comprometiendo la carretera, por

la erosin regresiva que est ocurriendo en este punto.

Los ensayos de penetracin estndar muestran de acuerdo al Sistema

Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS), los siguientes tipos de suelo:

CalicataSondaje Profundidad

(m)Ubicacin(Km) Smbolo(SUCS) Descripcin



CV-2 M1 0.30-1.10 23+115 CLArcillas de baja a media plasticidad,arcillas con grava, arcillas arenosas,

arcillas limosas, arcillas pobres.





CV-4 M1 0.80-3.00 23+350 SCArenas arcillosas, mezclas de arena y

arcilla.

CV-5 M-1 0.30-3.00 23+515 GCGravas arcillosas, mezclas de grava,

arena y arcilla.

CV-6 M-1 0.20-2.10 23+570 CLArcillas de baja a media plasticidad,arcillas con grava, arcillas arenosas,


CV-6 M-2 2.10-3.00 23+570 CLArcillas de baja a media plasticidad,arcillas con grava, arcillas arenosas,


CV-7 M-1 0.10-3.00 23+740 GCGravas arcillosas, mezclas de grava,

arena y arcilla.

Se hace necesario construir cunetas para los taludes de corte al lado

derecho de la va, estas entregaran sus aguas a cajas de recepcin y

mediante tuberas sern llevadas a las cunetas de la va, posteriormente

descargaran sus aguas hacia las alcantarillas. El drenaje de la va ser

mediante cunetas longitudinales que desembocan en las alcantarillas y el

caudal resultante ser evacuada mediante tuberas hacia la parte baja, lejos

de la zona de influencia de las crcavas. En la zona de las crcavas se

construirn cunetas en cada banqueta las mismas que descargaran hacia

una rpida con amortiguador dentado.

3.2 Sector El Huanuqueo, Km.46+817 al Km. 47+100

La zona comprendida entre las progresivas Km. 46+817 y Km. 47+100,

conocida con el nombre de El Huanuqueo, corresponde a una zona de

inestabilidad antigua de los taludes de corte localizados en el lado izquierdo

de la va.

La zona se caracteriza por la presencia abundante de aguas de escorrenta

que fluyen libremente a travs de los taludes de corte generando

peridicamente cadas de bloques y desprendimientos de suelo residual y



roca triturada que conforman el material predominante en la zona. En la

parte alta se encuentra una acequia sin revestimiento, que si bien recolecta

las aguas de escorrenta, tambin constituye una recarga de aguas por las

filtraciones que presenta.

Las investigaciones geotcnicas realizadas en el estudio elaborado por el

consorcio Integral-Motlima, muestran, los siguientes tipos de suelo:

Calicata Profundidad(m) Ubicacin Smbolo Descripcin

CA-25 0.00-0.30 47+150 CL Arcilla gravosa. Color marrn, hmeda, medianamente plstica.

CA-25 0.30-4.00 47+150 GM Rocas Lutitas y Limonitas meteorizadas y muy descompuestas entransicin a suelo grava limosa. Color marrn.

CA-26 0.10-2.40 47+150 GCGravas arcillosas. Color marrn, hmeda. La matriz arcillosa es

medianamente plstica y compresible. Contiene mayor presencia degrava y arena de grano fino.

CA-26 2.40+3.40 47+150 GC Lutitas, arcillitas y limonitas descompuestas. Color marrn, hmeda.

CA-27 0.30-3.10 47+150 GCLutitas y limonitas meteorizadas y descompuestas. Color marrn. Se

encuentran muy fracturadas y fragmentadas.

CA-280.20-3.00 47+150 GC Grava arcillosa. Color marrn a beige verdoso. Hmeda a muy

hmeda. La matriz arcillosa es medianamente plstica.

En este sector es necesario construir cunetas en los sectores en corte que

desagen a cajas de recepcin y estos a su vez mediante tuberas

descarguen sobre los badenes. En la parte alta construir zanjas de

coronacin revestidas y que desagen hacia las quebradas en donde se

deben construir obras de disipacin de energa. Todas estas obras estarn

en concordancia con las medidas de estabilizacin.

3.3 Sector Deslizamiento Potencial, Km.50+350

La zona se caracteriza por la presencia abundante de aguas de escorrenta

que fluyen libremente a travs de los taludes de corte generando cadas de

bloques y desprendimientos de suelo residual y roca que conforman el

material predominante en la zona. En esta zona se ha construido un badn

por el que discurre las aguas de la quebrada, sin embargo antes del badn

existe otra quebrada en la que los deslizamientos se han vuelto activos.



En este sector es necesario ampliar el badn proyectado inicialmente por el

consorcio Integral Motlima y a su vez proteger contra la socavacin la parte

inferior de badn. Todas estas obras estarn en concordancia con las

medidas de estabilizacin para este sector crtico.

4.0 ANLISIS HIDROLGICO

De acuerdo con la informacin pluviomtrica estudiada se puede observar

que la zona del proyecto se caracteriza por la presencia de dos perodos

lluviosos en el ao, el primero en los meses de febrero, marzo y abril y el

segundo en los meses de octubre, noviembre y diciembre, comportamiento

caracterstico de las zonas de latitudes bajas, adyacentes al Ecuador y

asociado al paso, en doble va, del Frente Intertropical de Convergencia

(FIC). Este comportamiento no excepta la ocurrencia de grandes lluvias,

aunque con menos frecuencia, en el resto del ao, ya que la ocurrencia de

eventos extremos de lluvia est asociado en mayor grado a los fenmenos

atmosfricos de tipo convectivo y en menor grado a la convergencia de

vientos (FIC).

Los resultados del anlisis de intensidad-duracin-frecuencia, confirman

que la zona corresponde a lluvias de alta intensidad y alta escorrenta

superficial.

4.1 Precipitacin Mxima en 24 horasSe cuenta con datos de precipitaciones mximas en 24 horas en la estacin Tingo

Mara para el perodo 1973-1998. Los valores se muestran en el Cuadro N1, en

donde se observa que el valor mximo registrado es de 212.0 mm.

Los valores observados de precipitacin mxima en 24 horas, fueron

ajustados a las distribuciones tericas Pearson, Log Pearson Tipo III y

Gumbel, comnmente usadas en estudios hidrolgicos, como se muestra

en los Cuadros N2, 3 y 4. Para ello se recurri al software de cmputo,



SMADA Versin 6.0; la distribucin terica de frecuencia que mejor se

ajust a los datos fue la distribucin Pearson Tipo III, por presentar menor

error cuadrtico mnimo, como se muestra en el Cuadro N5.

Los valores de precipitacin para perodos de retorno de 5, 10 y 25 aos,

se presentan en el siguiente cuadro:

Precipitacin mxima en 24 horas (mm)

Periodo de retorno(aos)

EstacinTingo Mara

5 127.910 149.725 179.2

4.2 Intensidades de LluviaSe recurri al principio conceptual, referente a que los valores extremos de

lluvias de alta intensidad y corta duracin aparecen, en la mayora de los

casos, marginalmente dependientes de la localizacin geogrfica, con base

en el hecho de que estos eventos de lluvia estn asociados con celdas

atmosfricas las cuales tienen propiedades fsicas similares en la mayor

parte del mundo.

La estacin de lluvia ubicada en la zona, no cuenta con registros

pluviogrficos que permitan obtener las intensidades mximas. Sin embargo

ests pueden ser calculadas a partir de las lluvias mximas en base al

modelo de Dick y Peschke (Guevara, 1991). Este modelo permite calcular la

lluvia mxima en funcin de la precipitacin mxima en 24 horas. La

expresin es la siguiente:

25.0

24 1440

dPP hd

Donde:

Pd = precipitacin total (mm)



d = duracin en minutos

P24h = precipitacin mxima en 24 horas (mm)

La intensidad se halla dividiendo la precipitacin Pd entre la duracin. El

procedimiento se presenta en los Cuadros N6 y 7.

Las curvas de intensidad-duracin-frecuencia, se han calculado

indirectamente, mediante la siguiente relacin:

n

m

tTKI

Donde:

I = Intensidad mxima (mm/h)

K, m, n = factores caractersticos de la zona de estudio

T = perodo de retorno en aos

t = duracin de la precipitacin equivalente al tiempo de concentracin (min)

Si se toman los logaritmos de la ecuacin anterior se obtiene:

Log (I) = Log (K) + m Log (T) -n Log (t)

O bien: Y = a0 + a1 X1 + a2 X2

Donde:

Y = Log (p), a0 = Log K

X1 = Log (T) a1 = m

X2 = Log (t) a2 = -n

Los factores de K, m, n, se obtienen a partir de los datos existentes. El

procedimiento seguido se muestra en los Cuadros N8 y N9 y en la Figura

N1.



4.3 Caudales Mximos Como no se cuenta con datos de caudales, las descargas mximas para el

diseo de los canales de coronacin sern estimadas en base a las

precipitaciones y a las caractersticas de las cuencas colectoras, tomando

en cuenta el Mtodo Racional.

Este mtodo que empez a utilizarse alrededor de la mitad del siglo XIX, es

probablemente el mtodo ms ampliamente utilizado hoy en da para la

estimacin de caudales mximos en cuencas de poca extensin, en el

presente caso se ha aplicado para superficies menores a 3 km2.(1) A pesar

de que han surgido crticas vlidas acerca de lo adecuado de este mtodo,

se sigue utilizando debido a su simplicidad. La descarga mxima

instantnea es determinada sobre la base de la intensidad mxima de

precipitacin y segn la relacin:

6.3CIAQ

Donde:

Q = Descarga pico en m3/seg.

C = Coeficiente de escorrenta

I = Intensidad de precipitacin en mm/hora.

A = Area de cuenca en Km2.

Las premisas en que se basa este mtodo son las siguientes:

La magnitud de una descarga originada por cualquier intensidad de

precipitacin alcanza su mximo cuando esta tiene un tiempo de

duracin igual o mayor que el tiempo de concentracin.

1 Linsley,1986



La frecuencia de ocurrencia de la descarga mxima es igual a la de la

precipitacin para el tiempo de concentracin dado.

La relacin entre la descarga mxima y tamao de la cuenca es la

misma que entre la duracin e intensidad de la precipitacin.

El coeficiente de escorrenta es el mismo para todas las tormentas que

se produzcan en una cuenca dada.

Para efectos de la aplicabilidad de sta formula el coeficiente de escorrenta

"C" y la intensidad de la precipitacin vara de acuerdo a las caractersticas

geomorfolgicas de la zona: topografa, naturaleza del suelo y vegetacin

de la cuenca.

Los coeficientes de escorrenta para su uso en el Mtodo Racional, son los

que se muestran en el Cuadro N10.

La duracin de la intensidad de lluvia corresponde a la duracin del tiempode concentracin de la cuenca, Tc la cual se determina de acuerdo a lafrmula de Kirpich.

Aplicando el Mtodo Racional, se tienen las descargas descarga mximas,tal como se muestra en el Cuadro N11. As mismo las reas de lascuencas del sector El Huanuqueo y sector Deslizamiento Potencial semuestran en las Laminas N 1 y N 2 respectivamente.

5.0 ANLISIS DE EROSIONABILIDAD

La formacin de crcavas es un proceso complejo, unas veces ocurre por la

accin del corte vertical y lateral del flujo, ampliando y profundizando el

cauce; otras son el resultado de la concentracin de la escorrenta de varios

cauces formando uno de mayores dimensiones, el que se convierte en

crcava al progresar el proceso hacia aguas abajo y como erosin regresiva

hacia aguas arriba del punto de origen. El desarrollo de una crcava se

debe a procesos que ocurren simultneamente durante un evento de

tormenta o en perodos sucesivos.



Dichos procesos incluyen:

Erosin regresiva en la cabecera de la crcava por la cada de agua.

Erosin por el flujo de agua a lo largo de la crcava o por salpicadura

debido a la accin de las gotas de lluvia que caen en las reas

expuestas de la misma.

Deslizamientos o movimientos masivos de suelo hacia la crcava.

El riesgo de erosin se define como el efecto combinado de los factores que

lo originan (lluvia, escurrimiento, suelo y topografa). La combinacin de

estos factores se incluyen en la Ecuacin Universal de Prdida de Suelo:

USLE (Wischmeier y Smith 1978). Este es un modelo emprico que toma

en cuenta: un factor R (potencial erosivo de la lluvia), un factor K

(erosionabilidad del suelo), un factor L (longitud de pendiente), un factor S

(grado de pendiente), un factor C (cobertura vegetal) y un factor P

(prcticas de conservacin de suelos). Los cuatro primeros factores de la

USLE determinan el riesgo de erosin en un rea determinada, la ecuacin

que estima la prdida de suelo es la siguiente:

PS = RK LS CP

5.1 Indice R de Erosividad de la LluviaComo se puede notar, el procedimiento para estimar R requiere de

informacin detallada sobre registros pluviogrficos continuos de lluvias

diarias sobre perodos de varios aos. En la prctica, especialmente en

pases en desarrollo, dichos registros son escasos, cortos o inexistentes,

debido a la falta de presupuestos para la operacin de las redes de

observacin. Cuando no se dispone de registros pluviogrficos lo

suficientemente detallados como para evaluar el valor medio de R, se suele

utilizar la precipitacin total anual.



En Venezuela se utilizan los siguientes rangos de valores como rdenes de

magnitud para apreciar el poder erosivo de las lluvias (R en t/ha-ao) para

reas con las caractersticas de precipitacin y escorrenta indicadas.

Lluvias de gran intensidad y duracin, y abundante escorrenta

superficial

R = 750-800.

Lluvias de gran intensidad y duracin, y mediano o poco escurrimiento

superficial

R = 500 - 650.

Lluvias de mediana intensidad y, abundante escurrimiento superficial,

R = 450-550.

Lluvias de mediana intensidad y, poco escurrimiento superficial

R = 200-350.

5.2 Factor K de Erosionabilidad del Suelo

El factor de erosionabilidad del suelo K es una medida de la vulnerabilidad

del suelo; es una caracterstica propia que depende de la granulometra,

porosidad, contenido de materia orgnica y condiciones hidrolgicas.

Cuantifica la erosionabilidad de cada suelo mediante una expresin

deducida experimentalmente; representa la tasa de erosin del suelo por

cada unidad de ndice de erosin R para condiciones de relieve y

vegetacin estndares y valores de L, S, C y P iguales a la unidad.

Wischmeier y Smith (1978) estiman el valor de K en funcin de la textura,

contenido de materia orgnica, estructura y permeabilidad del suelo. Los

suelos ms erosionables corresponden a las texturas intermedias (fraccin



de limo ms abundante); suelos con ms de 30 % de arcilla son poco

erosionables. La disminucin de la fraccin de limo aumenta la resistencia a

la erosin, ya sea por el incremento de la cohesin debido al aumento del

porcentaje de elementos ms finos (arcillas) o por una mejora de la

infiltracin y la consiguiente disminucin de la escorrenta debido al

incremento del porcentaje de elementos ms gruesos (arenas).

El contenido de materia orgnica proporciona estabilidad a los agregados y

mejora su estructura y resistencia a la erosin; constituye el segundo factor

ms importante despus de la textura en relacin con la erosionabilidad del

suelo. La estructura y permeabilidad tambin influyen sobre el factor K,

conjuntamente con otras caractersticas qumicas, como el contenido de

xidos de Al y Fe en algunos suelos arcillosos.

Wischmeier y Smith presentan el nomograma dado en la Figura N2, para

calcular el valor de K, adaptado al sistema internacional de medidas por

Foster et al., (1981). Sobre la base de las caractersticas de textura y

contenido de materia orgnica se obtiene un valor de K en primera

aproximacin utilizando la parte izquierda de la Figura 2. En muchos casos

esta primera aproximacin se considera suficiente para estimar la prdida

del suelo por erosin. Si se dispone de informacin sobre textura y

permeabilidad, el valor preliminar de K puede corregirse mediante la porcin

derecha de la Figura N2.



Fig.N2: Nomograma para calcular el factor K de erosionabilidad del suelo

5.3 Factor Topogrfico LSTanto la longitud de la ladera L como su pendiente S influyen

considerablemente en las tasas de erosin de un suelo, convirtiendo al

relieve en uno de los principales factores que determinan la emisin de

sedimentos de las cuencas vertientes.

Wischmeier y Smith (1978) definen la longitud de pendiente como la

longitud que recorre la escorrenta desde que se forma, en la divisoria,

hasta que encuentra un cauce o una zona de sedimentacin. La influencia

de esta longitud de ladera sobre la erosin se estima en el modelo USLE,

mediante la siguiente expresin:

m

SllL



donde L es el factor de longitud de la pendiente, adimensional, definido

como el cociente entre la tasa de erosin anual de una parcela con una

longitud de pendiente dada l (en m) y la tasa de erosin de esa parcela con

las mismas condiciones de clima (R), suelo (K), pendiente (S) y vegetacin

(C, P) y de longitud de ladera estndar de lS = 22.1 m, donde L es igual a la

unidad; m es un exponente que depende de la pendiente de la ladera que

oscila entre 0.2 para pendientes suaves y homogneas inferiores a l %, y

0.5 para pendientes superiores al 5%.

Para pendientes mayores que 4%, asumiendo un valor de m = 0.5, el factor

LS se puede estimar como sigue:

22/1 S00138.0S00974.00138.0LLS

donde L es la longitud en m. desde el punto donde se origina la escorrenta

hasta el punto donde se inicia la deposicin debido a la disminucin de la

pendiente o la escorrenta entra a un cauce definido; S es la pendiente

media de la ladera en porcentaje sobre la cual ocurre la escorrenta.

5.4 Factor de Cobertura Vegetal CLa cobertura vegetal es el elemento natural de proteccin del suelo contra

la fuerza erosiva de la lluvia, controlando no slo la energa de las gotas,

sino la velocidad de la escorrenta superficial. El factor C de USLE da

cuenta por esta influencia, incluyendo el tipo de vegetacin existente y el

manejo y disposicin de los residuos vegetales. En el Cuadro N12. se

presentan los valores del factor C para diferentes tipos de uso de las tierras.

5.5 Factor de Prcticas de Conservacin PEste ltimo factor recoge la influencia que tienen las prcticas de

conservacin de suelos sobre las tasas de erosin de una parcela,

realizando los trabajos culturales o cultivando en curvas de nivel, en franjas



o terrazas para cortar las lneas de escorrenta. En el Cuadro N13 se dan

los valores de P suministrados por Wischmeier y Smith (1978) para

diferentes prcticas de conservacin. La disposicin en terrazas crea

escalones donde se diferencian los taludes de la terraza con pendiente

similar a la de la ladera pero con una longitud de declive mucho menor y las

reas horizontales o terraza propiamente dicha donde supuestamente la

erosin es nula.

Con un diseo correcto de la terraza se consigue una sedimentacin mayor

que el 80% de los materiales erosionados en los taludes que quedan por

encima de cada zona horizontal, de tal forma que slo se pierde un 20% de

la erosin total producida (P = 0.2). No obstante, cuando en las terrazas se

acumula mas cantidad de agua de la que puede infiltrar y no se ha previsto

convenientemente su desage, existe el riesgo de que la terraza falle y deje

salir el agua por la lnea de mxima pendiente, dando origen a surcos o

crcavas que aumentan la prdida de suelo de forma considerable, en

trminos incluso superiores a los de las laderas antes de la construccin de

las terrazas.

Luego del anlisis de las caractersticas hidrolgicas, topogrficas, tipos de

suelo, coberturas de suelo y prcticas de conservacin de las crcavas

formadas en los sectores involucrados, se presenta en los cuadros N14 y

N15. Los valores de erosividad y produccin de erosin, en la situacin

actual y considerando: 1 que se va a recuperar la cobertura vegetal y 2

que se van a considerar prcticas de conservacin. Lo anotado en dichos

cuadros se muestra a continuacin:



Cuadro N14Erosionabilidad en las condiciones actuales

Parmetro

SectorLas Vegas Huanuqueo Potencial

Crcava 1 Crcava 2 Crcava 3 Crcava 1 Crcava 1Suelo Arcillas, arenas finas, medias a gruesas con gravas

Pendiente 38.92% 35.79% 27.50% 29.61% 28.57%Longitud (m) 180 190 200 130 280R (t/ha/ao) 750 750 750 750 750

K 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25LS 0.24 0.24 0.23 0.19 0.28C 1 1 1 0.09 0.09P 1 1 1 1 1

AS (t/ha/ao) 44.78 45.13 43.97 3.23 4.71

Cuadro N15 Erosionabilidad recuperando la cobertura y con prcticas de conservacin

ParmetroSector

Las Vegas Huanuqueo PotencialCrcava 1 Crcava 2 Crcava 3 Crcava 1 Crcava 1

Suelo Arcillas, arenas finas, medias a gruesas con gravasPendiente 38.92% 35.79% 27.50% 29.61% 28.57%Longitud (m) 180 190 200 130 280R (t/ha/ao) 750 750 750 750 750K 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25LS 0.24 0.24 0.23 0.19 0.28C 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09P 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18AS (t/ha/ao) 0.73 0.73 0.71 0.58 0.85C= Cobertura vegetal del 60%P= terrazas con drenaje vegetado

6.0 OBRAS DE DRENAJE EN LAS VEGAS, HUANUQUEO Y POTENCIAL

6.1 Las VegasA partir de su nacimiento, los drenajes alcanzan rpidamente un nivel base,

prosiguiendo su recorrido con muy baja pendiente. El fondo de los cauces

es amplio, cargado de arena, grava, y guijarros entre los que se mueven

hilos de agua en forma sinuosa. En el verano estas aguas son rpidamente



absorbidas por el lecho permeable, y en invierno se tornan torrenciales, con

muy alto poder de socavacin de las mrgenes. Los problemas de

inestabilidad objeto de este estudio se presentan en la zona de transicin

desde el filo hasta el fondo, donde el cauce alcanza su gradiente

subhorizontal.

La naturaleza de los materiales que componen los conglomerados no ha

permitido el desarrollo de un cementante entre las partculas, por tal razn

se presenta una muy baja consolidacin en los materiales que describen

esta formacin. Esta caracterstica se traduce en una muy alta

susceptibilidad a los procesos morfodinmicos, y principalmente a los de

tipo erosivo.

Se analizaron para el estudio cuatro alternativas que daran solucin al

problema del sector Las Vegas, estas cuatro alternativas fueron

presentadas por el Consultor y fueron evaluadas por PROVIAS NACIONAL

y el consultor del BID Roy E. Hunt. Finalmente se seleccion como la mejor

alternativa a la Alternativa N 4; esta alternativa consiste en mantener el

alineamiento y el nivel de rasante propuesto por el Consorcio Integral-

Motlima y conformar un terrapln compactado en el lado izquierdo de la va

y muros de suelo reforzado al lado derecho; el material de corte proveniente

de la carretera y del sector critico ser usado para conformar este terrapln.

Las reas expuestas a la precipitacin sern protegidas por geomantas en

el terrapln compactado y por biomantas en los taludes de corte de la

carretera y zonas aledaas al terrapln.

Desde el punto de vista hidrulico se ha diseado un sistema de canales

colectores que recogen las aguas de escorrenta que caen en las reas

actualmente desestabilizadas y las encauza hacia zonas alejadas del sector

crtico.



En base a la inspeccin de campo, evaluacin geolgica-geotcnica y

resultados del estudio de hidrologa se considera la construccin de cunetas

laterales al lado de la va, cunetas colectoras, rpida con amortiguador

dentado, cajas de recepcin, alcantarillas, filtros, cuyos detalles se

presentan a continuacin:

6.1.1 Cunetas Laterales

Las cunetas laterales debern estar ubicadas al pie de los taludes, sern

revestidas de concreto y permitirn que el flujo que discurra a travs del

talud sea captado y conducido hacia las cajas de recepcin y que en

algunos casos el caudal ser derivado por la alcantarilla hacia el otro lado

de la via y evacuar el caudal por tuberas hacia zonas alejadas.

6.1.2 Alcantarillas

Actualmente existen dos alcantarillas en las progresivas Km 23+180 y Km

23+810 que pertenecen al antiguo trazo de la carretera, las cuales estn

constituidas por estructuras tubulares de metal corrugado TMC que sern

retiradas.

Para este estudio se ha considerado la construccin de cuatro alcantarillas

en puntos crticos de la carretera. Estas cuatro alcantarillas son de metal

corrugado TMC de 36 de dimetro y permitirn evacuar las aguas de lluvia

de la cuneta. Las alcantarillas se encuentran en las siguientes progresivas:

Km 23+175, Km 23+356, Km 23+485 y Km 23+815.

En los planos TM-PTECH-GV-015 y TMPTECH-GV-016 se presenta los

detalles de las alcantarillas proyectadas e interseccin con las cunetas, as

como la vista en planta y perfil de ellas se muestran en los Planos TM-

PTECH-GV-001 Y TM-PTECH-GV-002.



6.1.3 Rpida con Amortiguador Dentado

Para el drenar el caudal colectado por las cunetas ubicadas en las

banquetas del relleno compactado se dise una rpida con dados de

concreto para amortiguar la velocidad de flujo, esta rpida ser construida

con material geosinttico denominado Geoweb y estar relleno de concreto.

La memoria de clculo de la rpida dentada se presenta en el presente

informe. Los detalles de construccin se muestran en los Planos TM-

PTECH-GV-010 Y TM-PTECH-GV-011.

6.1.4 Cunetas Colectoras

Las cunetas colectoras han sido diseadas para las banquetas de los

taludes de corte, as como para las banquetas del suelo compactado que

descargan su caudal en la rpida con amortiguador dentado.

Estas cunetas colectoras estn conformadas por una geomembrana en la

parte inferior seguida de una cama de arena de 5 cm de espesor. Adems

cuenta con una tubera perforada de PVC de 12 de dimetro, esta tubera

est rodeada por grava procesada.

Los detalles de la cuneta colectora ubicada en las banquetas del suelo

compactado se encuentran en el Plano TM-PTECH-GV-011, mientras que

las cunetas colectoras para las banquetas en las zonas de corte se

muestran en el plano TM-PTECH-GGV-012.

6.1.5 Cajas de Recepcin

Se consider en el sistema de drenaje de Las Vegas la construccin de

cajas de recepcin que se ubican en los bordes de las alcantarillas y que



colectan las aguas que transportan las cunetas, para luego mediante el uso

de tuberas HDPE llevar el agua a zonas alejadas del sector crtico.

Las cajas de recepcin son de concreto reforzado, las dimensiones y detalle

del refuerzo se encuentran en el Plano TM-PTECH-GV-014 y en el Plano

TM-PTECH-GV-015 se muestra la ubicacin de las cajas de recepcin y las

alcantarillas.

6.1.6 Filtros

El relleno compactado tendr como medida de drenaje sub-superficial el

uso de un filtro en la parte inferior del suelo compactado para colectar las

aguas de escorrenta subsuperficial.

Se verific el diseo de los filtros utilizados en la Alternativa 1 por el

consorcio Integral-Motlima y se comprob que eran adecuados para la

alternativa final (Alternativa N 4). El geotextil usado ser de clase 2 segn

la AASHTO M 288-96.

6.1.7 Cajas Colectoras de Cunetas en Banquetas

Estas sern ubicadas en las zonas de corte y se encargarn de colectar el

agua proveniente de las cunetas colectoras para luego, mediante el uso de

tuberas HDPE, llevar el agua a las cunetas laterales de la carretera para su

posterior desfogue en las partes alejadas del sector crtico.

Los detalles de estas cajas receptoras se encuentra en el Plano TM-

PTECH-GV-014, adems se muestra el detalle de los anclajes y desfogue

en la cuneta de la carretera en el mismo plano.



6.1.8 Disipador de Impacto

El agua que transporta las tuberas de HDPE son llevadas hasta los

Disipadores de Impacto, los que se encuentran en la parte inferior de las

crcavas y que tienen por finalidad disipar la energa que el agua ha

ganado debido a la altitud de donde proviene.

El disipador de Impacto tipo I ha sido utilizado en las alternativas 2 y 3,

mientras que el disipador de impacto tipo II solo se utiliz en la alternativa 2.

El Plano TM-PTECH-GV-013 muestra los detalles de ambos disipadores

con vistas de planta, perfil y frontal.

6.1.9 Tubera de HDPE

El transporte del agua desde la parte superior de las crcavas a la parte

inferior ser mediante el uso de tuberas HDPE, las que por su flexibilidad

son efectivas para este sector y que resultan econmicas en comparacin a

las escaleras disipadoras de energa utilizadas en la Alternativa 1

(Consorcio Integral-Motlima).

Se consideraron tuberas con dimetros de 300mm y 450mm, dependiendo

del volumen de agua a transportar.

6.1.10 Cajas Colectoras y Amortiguador de Energa

Dado que el sector Las Vegas presenta la configuracin de un Divortium

Acuarium, el agua que es transportada desde la parte superior a la parte

inferior mediante tuberas genera un gran poder erosivo, por tal motivo se

consider la colocacin de disipadores de energa en la parte inferior del

talud.

El perfil longitudinal de los disipadores de energa se muestra en el Plano

TM-PTECH-GV-017. As mismo las dimensiones y refuerzo del Disipador de



Impacto Tipo I est detallado en el Plano TM-PTECH-GV-013, estos

disipadores consideran a la salida una cama de grava gruesa de 30cm de

espesor sobre una capa de piedra emboquillada de 35cm.

Una caja colectora es ubicada segn el Plano TM-PTECH-GV-017, la cual

se encuentra en el Km. 23+485, los detalles de esta caja se encuentran en

el Plano TM-PTECH-GV-014.

6.2 El Huanuqueo

Entre el km. 47 + 100 y el km. 47 + 450, la va transcurre sobre un terreno

altamente inestable donde se han presentado deslizamientos y crcavas,

que han sido objeto de varios tratamientos de efectividad parcial, como lo

son la conformacin de bermas y la construccin de badenes. Los terrenos

son atravesados por corrientes de mediana jerarqua y alta torrencialidad

sobre el final del tramo, en las cuales las crecientes arrastran gran cantidad

de sedimentos, cantos y material vegetal. Otros flujos pequeos nacen

pocos metros arriba del talud sobre el coluvin, transcurriendo sobre el

talud afectado..

Todas estas aguas cruzan actualmente la va por medio de badenes, siendo

insuficientes e inseguros para controlar todo el flujo, especialmente en la

parte final. En la parte inferior, o talud de aguas abajo, se presentan varios

surcos y crcavas incipientes que son el resultado de la interaccin

continua del agua en terrenos de pobres caractersticas geotcnicas. Gran

parte del material afectado por la erosin corresponde a escombros

arrojados desde la parte superior, y provienen de los cortes y remociones

de material efectuados.

6.2.1 Drenaje superficialSe realizar mediante dos canales colectores denominados Canal Tipo 1 y

Canal Tipo 2. Estos sern de seccin trapezoidal de 0.4 metros de base,



talud Z = 1 y alturas de 0.40 y 0.60 m para los canales Tipo 1 y Tipo 2

respectivamente. Estos canales sern revestidos con una geomanta sobre

la cual se colocar una capa gravilla con tamaos comprendidos entre 2 y 6

mm y finalmente se colocar un revestimiento de bitmen (emulsin

asfltica inestable con 60% de asfalto).

El corte realizado para la construccin de estos canales dejar taludes

expuestos a la escorrenta superficial; para evitar que los canales se

obstruyan por sedimentos que caen de dichos taludes se ha considerado la

proteccin mediante engramado.

6.2.2 Estructura de Entrega Los canales y cunetas en las banquetas descargarn el caudal colectadomediante una estructura compuesta por una caja de recepcin de concreto,luego mediante una tubera de conduccin (HDPE) se transportar elcaudal hacia la parte inferior de los taludes, para lo cual es necesario lacolocacin de apoyos intermedios. Al final la tubera descargar sus aguasa un amortiguador de energa que luego por rebose llevara las aguas albadn. Las dimensiones de los diferentes tipo de estructuras y el refuerzode estas se muestran en el Plano TM-PTECH-HD-001 y los perfiles deestas estructuras y cotas de fundacin son mostrados en el Plano TM-PTECH-GH-009.

6.2.3 Encauzamiento de las Quebradas

Para disminuir el poder erosivo y de arrastre de las quebradas se plantea laconstruccin de diques de gaviones en el sector talud arriba de la va. Parael sector talud abajo se propone un sistema de proteccin para el badn yel encauzamiento de las quebradas mediante canales de seccintrapezoidal revestidas con colchones de gaviones. Debajo del colchn secolocar una geomembrana de impermeabilizacin entre dos mantosgeotextiles no tejidos y se colocara dentellones de gaviones separados6.00m entre ellos.



El detalle de los dentellones de gaviones en la salida de los canales de lasquebradas es mostrado en el Plano TM-PTECH-GV-008. Los perfiles de loscanales en las quebradas y sus pendientes se muestran en el plano TM-PTECH-GV-007.

6.2.4 Control de Erosin

Para el control de la erosin del talud abajo de la carretera se propone lainstalacin de una geomanta para facilitar el proceso de revegetacin conespecies nativas de la zona. Mientras que para las zonas del corte en lostaludes se considera la colocacin de engramado como se muestra en elcorte A-A del Plano TM-PTECH-GH-003.

De la misma manera, no se considera necesaria la reforestacin de taludesen zonas de derrumbes activos por ser de pequea incidencia respecto a sutamao, as mismo las condiciones naturales de la zona permiten unarevegetacin natural.

6.2.5 Sub-Drenaje

De la visita de inspeccin al sector y de la revisin del estudio realizado por

Integral-Motlima se ha considerado que no era necesaria la utilizacin de

sub-drenes en este sector, puesto se existe ausencia de flujos

subterrneos.

6.3 Deslizamiento PotencialLa zona se caracteriza por la presencia abundante de aguas de escorrenta

que fluyen libremente a travs de los taludes de corte generando cadas de

bloques y desprendimientos de suelo residual y roca que conforman el

material predominante en la zona. En esta zona se ha construido un badn

por el que discurren las aguas de la quebrada, sin embargo antes del badn

existe otra quebrada en la que los deslizamientos se han vuelto activos.



Para disminuir el poder erosivo y de arrastre de las quebradas se plantea laconstruccin de 5 diques de gaviones en el sector talud arriba de la va. Enesta alternativa tambin se contempla la ampliacin del badn existente de46 m a 80 metros de ancho. Este badn se inicia en la progresiva Km.46+354 y termina en la progresiva Km. 46+435. Adems, se propone unsistema de proteccin para el badn mediante gaviones; debajo de loscuales se colocar una geomembrana de impermeabilizacin entre dosmantos geotextiles no tejidos.

Otra medida de mitigacin importante es la de realizar un encauzamiento dela quebrada para evitar la erosin.



7.0 CONCLUCIONES

La erosin est determinada por los siguientes factores, en los cuales el

hombre no tiene capacidad de intervencin; estn dadas por la propia

naturaleza de los factores.

Indice R de Erosividad de la Lluvia

Factor K de Erosionabilidad del Suelo

Factor Topogrfico LS

El hombre puede intervenir en los siguientes factores, mediante

prcticas de mecnicas y de conservacin.

Factor de Cobertura Vegetal C

Factor de Prcticas de Conservacin P

Como Prcticas de Conservacin se recomienda en el Sector Las

Vegas, la revegetacin de las laderas con especies nativas.

Como prcticas mecnicas se recomienda en los Sectores El

Huanuqueo y Deslizamiento Potencial, el drenaje de las aguas de

escorrenta superficial mediante canales de coronacin revestidos con

material flexible.

As tambin la construccin en los tres sectores, Las Vegas, El

Huanuqueo y Deslizamiento Potencial, de diques de contencin en las

quebradas, para el control de la accin erosiva del agua y estabilizacin

de las crcavas.



REFERENCIAS

Wischmeier W.H y Smith D.D. (1978), Predicting Rainfall Erosion Losses A

Guide To Conservation Planning, U.S. Deparment of Agriculture,

Agricultural Handbook N537, Washinton D.C.

Gray D. y Sotir R. (1995),Biotechnical and Soil Bioengineering Slope

Stabilization, John Wiley H Sons, Inc New York.

Guevara E. (1991), Sistemas de Conservacin y Rehabilitacin de

Cuencas, Consejo de Desarrollo Cientfico y Humanstico de la Universidad

de Carabobo, Valencia, Venezuela

ITGE(1999), Manual de Estabilizacin y Revegetacin de Taludes, Editor

Carlos Lpez Jimena, Madrid, Espaa.


REFERENCIAS

estudio complementario de estabilidad de taludes y elaboracion del expediente tecnico de la...

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