ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS, FUENTES DE AGUA I. ESTUDIO DE SUELOS.1. GeneralidadesEl estudio de suelos y canteras tiene por objeto determinar las propiedades fsicas, mecnicas y qumicas del suelo para el proyecto en estudio. El estudio se debe realizar por medio de trabajos de exploracin de campo y ensayos de laboratorio, necesarios para definir el perfil estratigrfico del rea en estudio, as como sus propiedades de esfuerzo y deformaciones, proporcionando las recomendaciones para construccin del pavimento rgido. Para alcanzar el objetivo principal, previamente se requiere lograr los siguientes objetivos secundarios: Elaboracin de un estudio geolgico superficial de la zona, que sirva de marco para las investigaciones geotcnicas. Realizacin de los ensayos estndares de laboratorio de mecnica de suelos y ensayos especiales. Interpretacin de los resultados de las investigaciones geotcnicas de campo y los ensayos de laboratorio. Elaboracin de los perfiles geotcnicos del rea del estudio.

2. Trabajos de campo.Con la finalidad de identificar y realizar la evaluacin geotcnica del suelo de subrasante existente a lo largo del trazo, se lleva a cabo un programa de exploracin de campo, excavacin de calicatas y recoleccin de muestras para ser ensayadas en el laboratorio.

La profundidad alcanzada en las perforaciones vara entre 1.5 m. a 2.00 m, tal que no sea menor de 1.50 m por debajo de la subrasante proyectada y ubicadas en forma alternada (derecha e izquierda) de la carretera.En cada ubicacin se registr el perfil estratigrfico del suelo de subrasante, clasificando visualmente los materiales mediante el procedimiento de campo establecido por el sistema Unificado de Clasificacin de suelos (S.U.C.S.). Cuando se detect la presencia de cambios de las caractersticas de los materiales encontrados en la excavacin, se tom una muestra representativa para la evaluacin e identificacin correspondiente.De cada estrato de suelo identificado, se tomaron muestras representativas, las que convenientemente identificadas, fueron empaquetadas en bolsas de polietileno y trasladadas al laboratorio para efectuar ensayos de sus caractersticas fisicas y mecnicas.Sobre la base de la clasificacin visual de los suelos, se elabor un perfil estratigrfico preliminar del tramo, el cual permiti determinar secciones de caractersticas similares, escogindose puntos representativos generales y especficos, los generales para determinar las caractersticas de los suelos predominantes y similares en las calicatas escogidas, y los especficos para determinar las caractersticas mecnicas de los suelos de subrasante.

3. Ensayos de campo y de laboratorio realizados.a. Ensayos para determinar las caractersticas de la subrasante.A fin de realizar la evaluacin geotcnica del suelo de subrasante se realizaron los siguientes ensayos: Ensayos de campo.

104Densidad natural (Cono de arena)AASHTO T 191ASTM D 1556MTC E 117

Ensayos de laboratorio. Caractersticas Fsicas:

169Anlisis GranulomtricoAASHTO T 88ASTM D 422MTC E 204

165Lmites de ConsistenciaAASHTO T 89ASTM D 4318MTC E110/111

169Contenido de HumedadASTM D 2216MTC E 108

Caractersticas Mecnicas:

16Compactacin Prctor ModificadoAASHTO T 180ASTM D 1557MTC E 115

16Relacin Soporte California (C.B.R.)AASHTO T 193ASTM D 1883MTC E 132

b. Para la estabilizacin de taludes.Para realizar la evaluacin geotcnica del suelo para la estabilizacin de taludes se realizaron los siguientes ensayos:

Ensayos de campo

1Penetracin Dinmica Ligera (DPL)DIN 4090 DP

Ensayos de laboratorio

Caractersticas Fsicas:

27Anlisis GranulomtricoAASHTO T 88ASTM D 422MTC E 204

27Lmites de ConsistenciaAASHTO T 89ASTM D 4318MTC E110/111

25Lmites de ContraccinAASHTO T 92ASTM D 427MTC E112

27Contenido de HumedadASTM D 2216MTC E 108

Caractersticas Mecnicas:

16Corte Directo AASHTO T 236 ASTM D 3080MTC E 123

c. Para el estudio de socavacin.Con la finalidad de identificar y conocer las propiedades fsicas del lecho, para el estudio de socavacin se realizaron los siguientes ensayos:

Ensayos de laboratorio Caractersticas Fsicas:

5Anlisis GranulomtricoAASHTO T 88ASTM D 422MTC E 204

5Lmites de Consistencia AASHTO T 89ASTM D 4318MTC E110/111

4Slidos en Suspensin (ppm)AASHTO T 26MTC E 716

4. C.B.R. (California Bearing Ratio)El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1 0.2 de penetracin, expresada en por ciento en su respectivo valor estndar. Tambin se dice que mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un nmero de la relacin de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.

a. Definicin de nmero CBR.El nmero CBR (o simplemente CBR), se obtiene de la relacin de la carga unitaria (lbs/pulg2.) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetracin del pistn de penetracin (19.4 cm2) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrn (lbs/pulg2.) requerida para obtener la misma profundidad de penetracin en una muestra estndar de material triturado.Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad ptimo para un suelo especfico, determinado utilizando el ensayo de compactacin estndar o modificado del experimento.

El mtodo CBR comprende los 3 ensayos siguientes: Determinacin de la densidad y humedad. Determinacin de las propiedades expansivas del material. Determinacin de la resistencia a la penetracin.El comportamiento de los suelos vara de acuerdo a su grado de alteracin (inalterado y alterado) y a su granulometra y caractersticas fsicas (granulares, finos, poco plsticos).El mtodo a seguir para determinar el CBR ser diferente en cada caso.b. Determinacin del CBR de Suelos Remoldados ASTM D 1883. Preparacin del material. Densidad y humedad Expansin del material Determinacin de la resistencia a la penetracin

El equipo manual de CBR. La muestra est instalada, el anillo y su dial de deformaciones, el dial para medir las deformaciones y el pistn de 19.4 cm2 de rea transversal.

CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrn.

Para determinar el CBR se toma como material de comparacin la piedra triturada que sera el 100%, es decir CBR = 100%. La resistencia a la penetracin que presenta a la hinca del pistn es la siguiente:

I. ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

1. Generalidades

En lugares circundantes a la franja del proyecto, se debe realizar el reconocimiento de aquellos lugares considerados como probables fuentes para el aprovisionamiento de materiales, tanto para la construccin del pavimento como para las obras de arte (cunetas, alcantarillas, badenes y muros). Esto se realiza de la informacin existente de estudios anteriores e investigando en las Entidades Estatales y Municipales del rea, as como a los constructores de la zona.

A travs de todo el trazo se debe hacer una exploracin detenida, a fin de ubicar puntos con existencia de bancos de materiales fluvio-aluvionales, debido a que estos constituyen las fuentes mas apropiadas de insumos, ya sea por la relativa facilidad para los procesos de explotacin, as como por su relativa calidad respecto a otras alternativas.As mismo incluy la investigacin de fuentes de agua para la elaboracin del concreto de cemento Prtland, as como para la mezcla y compactacin de las capas de relleno, sub-base y base granular.

2. Trabajos de campoEl trabajo de campo efectuado ha consistido en la exploracin, ubicacin, levantamiento planimtrico, calicateo y muestreo de las canteras existentes en la zona del proyecto, las cuales han suministrado material con anterioridad para el trabajo de la actual carretera encontradas aptas luego de una inspeccin previa.

Se procedidera a su investigacin geotcnica mediante la ejecucin de pozos exploratorios a razn de 5 por Ha, hasta la profundidad de 3 m. bajo el nivel del terreno natural y hasta 1.20 m por debajo del nivel fretico, en donde se ubic este. Del material extrado se separ el material mayor a 3, material entre 2 3 y material menor de 2, esto con la finalidad de conocer la cantidad de material a triturar y consecuentemente su rendimiento.

Se realizara tambien la descripcin de la calicata, obteniendo muestras representativas del material, anotndose el espesor de las capas. Las muestras representativas fueron remitidas al laboratorio de Mecnica de Suelos. Con la finalidad de determinar el rea por explotarse se realizaron levantamientos topogrficos de la superficie seleccionada y que se delimit con hitos de madera.

Adicionalmente se determinaron las distancias de transporte, las condiciones de los caminos de acceso desde la carretera en estudio hasta el centro de gravedad de la cantera y desde este punto hasta una zona de tratamiento de agregados y/o planta de asfalto.

En lo que respecta a las fuentes de agua una vez ubicadas se procedera a tomar muestras representativas las que sern remitidas a los laboratorios para los correspondientes ensayos de calidad.3. Ensayos de Laboratorio realizados.Las muestras obtenidas de las canteras han sido sometidas a los ensayos de laboratorio que corresponden al uso asignado preliminarmente. Los ensayos programados son:

26Anlisis GranulomtricoAASHTO T 88ASTM D 422MTC E 204

26Lmites de ConsistenciaAASHTO T 89ASTM D 4318MTC E 110/111

13Contenido de HumedadASTM D 2216MTC E 108

16Peso UnitarioASTM C 29MTC E 203

3Gravedad Especfica y Absorcin del Agregado FinoAASHTO T 84ASTM C 128MTC E 205

3Gravedad Especfica y Absorcin del Agregado GruesoAASHTO T 85ASTM C 127MTC E 206

3Porcet. Parti. Con Caras de FracturaASTM D 5821MTC E 210

3Porcet. Parti. Con Chatas y AlargadasASTM D 4791MTC E 221

6Sales SolublesASTM D 1888MTC E 219

5Equivalente de ArenaAASHTO T 176ASTM D 2419MTC E 114

5Compactacin Prctor ModificadoAASHTO T 180ASTM D 1557MTC E 115

5Relacin Soporte California (CBR)AASHTO T 193ASTM D 1883MTC E 132

5Abrasin en la Maquina Los ngelesAASHTO T 96ASTM C 131MTC E 207

10Inalterab. Agregados: Sulfato de SodioAASHTO T 104ASTM C 88MTC E 209

1Adherencia Agregado Grueso BitumenAASHTO T 182ASTM D 1664MTC E 517

1Adherencia Agregado Fino BitumenRiedel-Weber.NLT 355/74MTC E 220

5Contenido de Materia OrgnicaAASHTO T 21ASTM C 40MTC E 204

1Diseo Marshall (Mezcla Asfltica)AASHTO T 245ASTM D 1559MTC E 204

Paralelamente las muestras de las fuentes de agua fueron remitidas al laboratorio para su respectivo anlisis fsico qumico, los cuales determinaron su utilizacin en obra. Los ensayos programados fueron:

4PHAASHTO T 26MTC E 716

4Sales Solubles Totales (ppm)AASHTO T 26MTC E 716

4Cloruros (Cl-) (ppm)AASHTO T 26ASTM D 512MTC E 716

4Sulfatos (SO4=) (ppm)AASHTO T 26ASTM C 516MTC E 716

4Materia Orgnica (ppm)AASHTO T 26MTC E 716

4Slidos en SuspensinAASHTO T 26MTC E 716

4. Trabajos de Gabinete.

Basndose en la informacin de los espesores de las capas utilizables, de los reportes de perforaciones y el rea disponible de la cantera se calcul el volumen bruto de material Asimismo teniendo en consideracin la informacin de los tamaos mximos y proporcin de material para chancar se determino el rendimiento de cada cantera.

Con la finalidad de determinar si las potencias disponibles son suficientes, se procedi a calcular los volmenes de material requerido, calculando el metrado afectado por los factores de rendimiento, esponjamiento y sobreanchos para pavimentos, incluyndose tambin los metrados de concreto de cemento Prtland.

Disponindose de la informacin tcnica requerida de los trabajos de campo y laboratorio se seleccionaron las canteras y fuentes de agua a utilizarse en cada tramo, dibujndose el grfico de canteras en que se muestra la ubicacin y caractersticas principales de cada depsito.

Con la finalidad de satisfacer las demandas de material apropiado para las necesidades del proyecto, se efectu una exploracin que permiti ubicar las siguientes canteras:

Ramaz Pea flor I Pea flor II Santa Clara El Ripio

Cantera RamazuUbicacin:Esta cantera se ubica en el km 0+000 hacia el lado izquierdo de la carretera, con un acceso de 1700m y en la margen derecha del ro Paucartambo.Acceso:1700m, trocha carrozable en mal estado.Potencia:29,803.93 m3.Tipo de material:Hormign fluvial, compuesto por grava y canto rodado, pobremente graduado con arena no plstica, de forma redondeada.Clasificacin AASHTO:A-1a (0)Explotacin:Cargador frontal y retroexcavadora.Propietario:Fundo Manfer (Sr. Mancheo Fernndez).

UTILIZACINPROCESAMIENTORENDIMIENTO

Concreto Cemento PrtlandZarandeo95%

Geologa

Consta de un depsito sedimentario en forma de lengua, con material redondeado a sub redondeado, con caracterstica fluvio aluvial compuestade rocas sedimentarias, intrusivas y metamrficas como areniscas (25%),

granodoritas, granitos, sienitas (40%) y cuarcitas (35%), respectivamente provenientes probablemente de las partes altas de la cuenca del ro Ramaz, y de las formaciones aledaas al cauce del ro antes mencionado.

Geotecnia Las granodioritas, granitos, sienitas y cuarcitas son rocas de naturaleza dura por la presencia de cuarzo y feldespatos sdicos y clcicos.

El perfil generalizado es el siguiente:De 0.00 a 3.00 a mas.- material tpico de ro conformado por gravas bien graduadas con arena, de densidad relativa suelta a media, no plastica, de color plomo medio, poco hmedo hasta los primeros 0.55 m, por debajo del cual se encontro nivel fretico, Gravas de textura media a lisa de forma redondeada 3, 15.9% entre 2 a 3 y 49.8% menor a 2. Se encintro bolones de 4 que representa el 5% en volumen aproximadamente. Superficialmente se encontr residuos orgnicos conformados por troncos y hojas secas dispersas.

5. Clculo de las Potencias Requeridas y DisponiblesLas canteras consideradas dentro del proyecto cubren los requerimientos de todas las partidas, las mismas que pueden verificar con los metrados determinados.

CONCLUSIONES DEL ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

Del anlisis de los resultados de los ensayos de laboratorio se concluye lo siguiente:

a) Se ubic las siguientes canteras:

RamazUso: Concreto de cemento Prtland. Pea flor IUso: Base granular. Pea flor IIUso: Sub-base granular. Santa ClaraUso: Tratamiento Superficial Bi Capa y Concretode Cemento Prtland. El RipioUso: Base y Sub-base granular.

b)La cantera para Tratamiento Superficial Bi Capa ser Santa Clara, es de origen fluvio aluvional conformado por gravas y arenas, para su uso se deber chancar y zarandear. c)Las canteras para concreto de Cemento Prtland sern Ramazu y Santa Clara, ambas son de origen fluvio aluvional conformado por gravas y arenas, cumplen con todas las especificaciones del proyecto para su uso.

e) El material a emplear para Base granular ser de la cantera Pea Flor I. Presenta 18.5% de partculas chatas y alargadas; para ser usado como material de Base granular, este valor no debe superar el 15%. Se recomienda realizar el control permanente de esta caracterstica fsica, mediante zarandeo durante la ejecucin de la obra.

f) El material a emplear para Sub-base granular ser de la cantera Pea Flor II. Presenta 22.30% de partculas chatas y alargadas; para ser usado como material de Sub-base granular, este valor no debe superar el 20%. Se recomienda realizar el control permanente de esta caracterstica fsica, mediante zarandeo durante la ejecucin de la obra.Adicionalmente se determin la ubicacin de la cantera El Ripio, apropiado como material de base y sub-base granular.

g) Se incluyen, el plano de canteras y los resultados de laboratorio, en las especificaciones correspondientes se indica el tratamiento especfico para el caso de los agregados.

h) Para la determinacin de los volmenes se ha efectuado levantamientos topogrficos y calicatas exploratorias, los que nos a permitido una apreciacin bastante aproximada del volumen existente.

i) En lo que se refiere al tratamiento y rehabilitacin de las reas destinadas a explotacin de materiales, se esta indicando en el volumen correspondiente a Impacto Ambiental en cumplimiento de lo estipulado en los trminos de referencia.Igualmente en las Especificaciones Tcnicas se establece los procedimientos de trabajo y forma de pago correspondiente.

j) A lo largo de la carretera se han ubicado seis puntos para abastecimiento de agua para la obra, correspondientes a las fuentes del ro Paucartambo, ro Pisco, ro Santa Cruz, y ro Llamaquizu, todas de rgimen permanente.

k) Los resultados de los ensayos fsicos qumicos de las fuentes de agua, determinan su utilizacin en obra, tanto para su empleo en mezclas de concreto de cemento Prtland, como para mezclas de Base y Sub-base granular.

l) De acuerdo a los resultados obtenidos, todas las fuentes de agua estudiadas son aptas para su empleo en obra.