INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDU

CONTRATO N° IDU 119 DE 2005

ESTUDIOS Y DISEÑOS DE LA TRONCAL CARACAS DESDE LA ESTACiÓN MOLINOSHASTA EL PATIO PORTAL DE USME, EN BOGOTÁ, D.C.

ESTUDIOS GEOTECNICOS PARA FUNDACIONES DE PUENTES Y OTRASESTRUCTURAS

VOLUMEN I TOMO I DE I

1. GENERALIDADES

1.1. Introducción

TECNOCONSULTA LTDA suscribió con el INSTITUTO DE DESARROLLOURBANO - IDU, el Contrato N° 119 de 2005 para realizar los ESTUDIOS YDISEÑOS DE LA TRONCAL CARACAS DESDE LA ESTACiÓN MOLINOS HASTAEL PATIO PORTAL DE USME, EN BOGOTÁ, D.C.

En desarrollo del mencionado contrato se presenta en este informe el Estudio deGeotecnia para el Diseño de fundaciones de los puentes vehiculares y de lasestructuras de cruce de las quebradas ubicadas en la zona del proyecto, además delas estaciones y puentes peatonales de Transmilenio en los sectores de Molinos y ElDanubio.

El estudio tiene como objetivo los siguientes aspectos:

- Evaluación de las condiciones y características geomecánicas del subsuelo encada uno de los sitios donde se ubican las estructuras de acuerdo con losproyectos hidráulico y geométrico.

- Determinación del perfil de suelos y la profundidad de niveles de aguasubterránea, con la ejecución de sondeos, ensayos de campo y de laboratorio.

- Proporcionar Ios parámetros geotécnicos y las recomendacionés de ingeniería desuelos para el diseño y construcción de la cimentación de las estructuras.

El alcance del estudio está en concordancia con las condiciones establecidas en losTérminos de Referencia del Instituto de Desarrollo Urbano - IDU yen la experienciade TECNOCONSULTA LTOA, en éste tipo de trabajos

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1.2. Localización y Descripción del Proyecto

El sector de la Avenida Caracas, objeto de los estudios y diseños del Contrato N° IDU- 119 de 2005, se extiende de norte a sur, desde la Estación Molinos cercana a laQuebrada Chiguaza, hasta la intersección sur del Portal de Usme, con una longitudaproximada de 3.6 Km.

La localización del proyecto se ilustra en la Figura W 1.1.

El corredor de la Avenida Caracas, entre la Estación Molinos y el Portal de Usme,sirve a varios sectores poblacionales con distintos grados de desarrollo urbanístico ycaracterísticas topográficas variadas. Entre ellos se encuentran urbanizaciones ybarrios como: Marruecos, El Mochuelo, Diana Turbay, Danubio Azul, Gran Yomasa,La Fiscala, Alfonso López, Comuneros y Monteblanco.

Aledañas a la vía también existen importantes instituciones e instalacionesindustriales y puntos de interés, entre los que se destacan los siguientes: El Batallónde Artillería, la Penitenciaría Nacional de La Picota, la fábrica de Ladrillera SantaféS.A., la fábrica de vidrios de seguridad Saint Gobain de Colombia S.A., el Patio Portalde Usme de Transmilenio y la fábrica de Cerámicas Alfa.

También existen varias gravilleras de alta explotación, localizadas al occidente de laAvenida, en el área minera del río Tunjuelo. De norte a sur se encuentran lasgravilleras: Pozo Azul, Santa María, La Guaquera, Santa Inés, Holcim, Las Manas,San Antonio y Cemex. Sobre la Avenida Caracas están Premezclados Carlos Madrid,Sánchez González, San Antonio, Manuel Rey y La Fiscala, vecina al Portal de Usme.

La zona del proyecto tiene una topografía con pendiente transversal hacia el RíoTunjuelo, el cual corre por la parte occidental. L'a pendiente se incrementafuertemente al pasar la Avenida Caracas y entrar a la zona de explotación de gravasy arenas vecina al río.

El Acuerdo 06 de 1990 contemplaba la Avenida Caracas como una vía Tipo V - 1B(Troncal - ciclo ruta - vía), con un ancho mínimo de 60.00 m entre líneas dedemarcación. El Plan de Ordenamiento Territorial (POT) modificó la avenida a unaVía Tipo V - 2, con 40.00 m de ancho. Adicionalmente, el Decreto 190 de 2004 en elArtículo 167, modificó la sección de la Avenida Caracas entre la Avenida Tunjuelo y laAvenida El Uval, de Tipo V - 1 a Tipo V - 2, con ancho mínimo de 40.00 m.

De acuerdo con lo anterior el Departamento Administrativo de PlaneaciónDistrital - DAPD, solicitó al IDU el rediseño de esta avenida, para cambiar la seccióntransversal de 60.00 m a 40.00 m, para definir las nuevas zonas de reserva y ajustarel trazado de acuerdo con la normatividad vigente. Adicionalmente, el rediseño serequiere para tener en cuenta los efectos de las grande's crecientes del Río Tunjuelo,que en el año 2002, mostraron la posibilidad de presentar situaciones extremas queafectarán la estabilidad de zonas vecinas a la Avenida Caracas y aún de la vía.

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CONTRATO IDU - 119 DE 2005 ESTUDIOS Y DISEÑOS DE LA TRONCAL CARACAS ENTRELA ESTACION MOLINOS y EL PORTAL DE USME LOCALIDAD DE USME

LOCALlZACION DEL PROYECTO

TECNOCONSUL TA LTOAINGENIEROS CONSULTORES

TC-1853-107FIGURA N' 1

JUNIO DE 17

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11. METODOLOGIA

En la elaboración del Estudio de Geotecnia se utilizó la siguiente metodología:

• Recopilación y evaluación de estudios de geotecnia realizados con anterioridad en lazona del proyecto.

• Reconocimiento de los sitios donde quedan ubicadas las diferentes estructuras con elobjeto de establecer las características topográficas, estratigráficas y de drenaje yprogramar la ubicación de los sondeos para la exploración y toma de muestras delterreno.

• Análisis de la información Geotécnica recopilada y realizada en la zona del proyecto,selección de los parámetros geotécnicos del terreno y análisis de cimentación decada una de las estructuras.

• Recomendaciones del diseño y construcción de la cimentación de las diferentesobras.

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111.INFORMACiÓN EXISTENTE

En la fase de recopilación de información existente de geotecnia únicamente se encontróel siguiente estudio:

- Contrato 2-02-25500-627-2005 Diseño de Compatibilización de las Obras deAdecuación Hidráulica de la Quebrada Chiguaza, Informe Final de Diseño Mayo de2.005 INGETEC S.A.

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IV. PRESENTACiÓN DE LAS INVESTIGACIONES ANÁLISIS Y RECOMENDACIONES

Para cada una de las estructuras cuya cimentación se analiza en el presente informe,se preparó un anexo, el cual contiene toda la información de os resultados de lainvestigación geotécnica, análisis y recomendaciones. En cada anexo se consigna:

• Localización y perfiles estratigráficos de los sondeos ejecutados.• Cuadro resumen de los resultados de los ensayos de campo y de laboratorio.• Memoria de cálculo donde se consigna la evaluación de las propiedades

geomecánicas del terreno, tipo de cimentación, cálculo de la capacidad portanteadmisible del suelo de fundación y de los asentamientos totales probables de laestructura.

• Recomendaciones de construcción de la cimentación, parámetros para el diseñode muros y condiciones sísmicas de la zona del proyecto.

• Esquemas de taludes de excavación, rellenos ysistema de subdrenaje.

De esta manera cada Anexo recoge todas las actividades de campo, laboratorio yoficina de Geotecnia realizadas por Tecnoconsulta Ltda.;

En la forma como fueron elaborados los Anexos, los cuales se incluyen al final deltexto del informe, el lector tiene toda la información. necesaria para interpretar yestablecer los conceptos del análisis geotécnico y las recomendaciones decimentación de las estructuras. '

Con la estructuración de los Anexos se simplifica la redacción del texto en lossiguientes capítulos de este informe.

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V. INVESTIGACION DE GEOTÉCNIA

V.1. Reconocimiento del Área de Estudio

Se efectuó la inspección visual de cada uno de los sitios de estudio para establecerlas condiciones topográficas, estratigráficas y de drenaje. En ésta actividad seprogramó la localización de los sitios para la exploración del terreno, y se incluyó lainformación técnica relacionada con los aspectos que inciden en el comportamientosuelo/estructura.

V.2. Exploración del Terreno

La exploración del terreno para identificar el espesor y las propiedadesgeomecánicas del terreno, se realizó por medio de la ejecución de sondeos manualesy sondeos mecánicos, estos últimos con avance por percusión-lavado y rotación conbrocas de punta de diamante en diámetro NX (76 mm).

De las capas de materiales de relleno y de los' suelos naturales se recuperaronmuestras con intervalos de 0.50 m y 1.0 m. de distancia vertical. Se obtuvieronmuestras alteradas y muestras inalteradas en suelos cohesivos, estas últimas contoma-muestras de pared delgada (tipo shelby) de 5 cm. de diámetro interior. En losdiferentes sitios explorados se le realizaron ensayos de penetración estándar (EPE),utilizando el toma-muestras partido de 5 cm de diámetro exterior, el cual fue hincadocon unmartillo de 64 Kg. (140 lb) Y altura de caída libre de 76 cm. (30"). En cadaensayo se registraron los golpes para hincar el toma-muestras en longitudes de 6",realizando las lecturas a 6", 12" Y 18". En los casos donde se presentó rechazo, seregistraron los golpes y la longitud d penetración del toma-muestras en pulgadas.

El sistema de rotación se utilizó donde se presentaron materiales de tipo granular conpresencia de gravas y/o bloques de roca. Para cada longitud perforada se registró lalongitud de la muestra recuperada y el porcentaje de recobro.

Durante la ejecución de los sondeos mecánicos se registraron diariamente los nivelesde agua en la perforación, en las mañanas antes de iniciar el sondeo y en las tardesal finalizar la jornada de trabajo. De igual manera se registraron los niveles de aguadurante la ejecución de los sondeos manuales.

De cada sitio explorado se elaboró el registro de la perforación, anotando el número yla localización del sondeo, la descripción visual de los materiales de relleno y de lossuelos naturales, para su posterior clasificación técnica en el laboratorio. Se tuvoespecial cuidado en determinar los espesores de los rellenos y de los diferentessuelos encontrados en cada sondeo.

Los registros de la totalidad de los sondeos manuales y sondeos mecánicos seincluyen en el Anexo F.

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V.3. Ensayos de Laboratorio

A muestras seleccionadas, recuperadas en cada uno de los sondeos manuales ymecánicos, se les hizo el siguiente programa de ensayos de laboratorio:

A Materiales Granulares.

Clasificación: Granulometría por tamizado con lavado y límites deAtterberg líquido y plástico. Las muestras analizadas fueronclasificadas por el Sistema Unificado (USC) y por los criterios de laAASHTO.Humedad natural.

8 Suelos Naturales

Humedad naturalClasificación: Granulometría por tamizado con lavado o lavado sobretamiz de 75 micras (#200) y límites de Atterberg líquido y plástico.Las muestras analizadas fueron clasificadas por el Sistema Unificado(USC) y por los criterios de la AASHTO.Peso unitarioPeso específicoCompresión inconfinadaPin Hole.Corte directo (CU).Consolidación.

Las hojas de los ensayos de laboratorio se incluyen en el Anexo F.

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VI. GEOLOGíA Y GEOTECNIA EN LA ZONA DEL PROYECTO

V1.1. Marco Geológico Regional

La Sabana de Bogotá es una cuenca de rocas sedimentarias terciarias rodeada derocas cretáceas, que aparece rellena de sedimentos cuaternarios de origen lacustre,aluvial y glacial.

En la zona sur, donde conforman lomas de baja o mediana altura. Los depósitoscuaternarios lacustres ocupan la mayor parte de la zona plana de la Sabana. Lossedimentos de origen fluvial se localizan en las partes bajas de los cerros, en zonasdonde las quebradas disminuyen su energía depositándolos como acumulacionesaluviales y aluviotorrenciales. Los depósitos de origen glacial aparecen en las partesaltas y medias a medias bajas recubriendo parcialmente a las rocas terciarias.

Desde el punto de vista estructural, en la zona de interés las formaciones rocosasaparecen conformando una estructura sinclinal disarmónica, el sinclinal de Usrne, enrazón a la inversión de sus·flancos en algunos sectores del pliegue. Se detectó laexistencia de una falla geológica de cabalgamiento que afecta principalmente alaformación Regadera, haciendo que la secuencia estratigráfica de esta unidadlitológica se repita parcialmente. Esta falla no cruza el alineamiento de la AvenidaCaracas y no se conocen datos de actividad reciente.

VI.1.1. Unidades Litoestratigráficas

Regionalmente fueron identificadas varias formaciones geológicas, las cuales deacuerdo con los estudios geológicos oficiales tienen correspondencia con lasformaciones del Grupo Guadalupe, Guaduas, Cacho Bogotá, Regadera y Usme.Para la Avenida Caracas en particular, el trazado se restringe a las formacionesRegadera y Usme. .

En cuanto a los recubrimientos de materiales no consolidados, la fotointerpretaciónpermitió identificar en toda la zona depósitos aluviales, coluviales, flujos de tierra,aluviotorrenciales y cuerpos deslizados.

V1.2. Geología General del Área de Influencia directa d~1Proyecto

El área del proyecto está constituida geológicamente por las formaciones Bogotá,Regadera y Usme. Estas tres formaciones aparecen parcialmente cubiertas pordepósitos aluviales y aluviotorrenciales, especialmente la última.

El alineamiento de la Avenida Caracas, está localizado más o menos en la partecentral del sinclinal de Usme.

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V1.3. Estratigrafía.

Desde el punto de vista estratigráfico se reconocen las siguientes unidades:

A. Cuaternario

Depósitos Fluviales: Son materiales depositados por el río Tunjuelito y quebradasafluentes como la Chiguaza, Los Pinos (La Nutria) y Agüemonte entre otras. Estosdepósitos se presentan de tres formas: aluviales, aluviotorrenciales y fluvioglaciares.Los primeros, depósitos aluviales (Qal), son más recientes siendo su composiciónarcillosa a limo-arcillosa, con capas gruesas de arenas limosas intercaladas.

Los depósitos Aluviotorrenciales (Qat) están representados por el gran cono dedeyección del río Tunjuelito. Aparecen constituidos por una sucesión espesa degravas finas a gruesas redondeadas y cantos de arenisca con diámetro máximo de25 cm contenidos en matriz arenosa con lentes de limos y arcillas y algunos mantosde turbas. En la parte superior del depósito se encuentra una capa de limosarcillosos carmelitos a amarillos de unos 6 m de espesor, infrayacidos por un estratode arena fina a gruesa cuarzosa de 1.5 a 2.5 m de espesor. Estos materialesconglomeráticos se explotan para la fabricación de concretos.

Están bien expuestos en los taludes de explotación de las gravilleras: La Fiscala,Playa de Santa Rosa, San Antonio y Premezclados S.A, ubicadas entre las AvenidasCaracas y Boyacá al Sur de la Escuela de Artillería.

Los depósitos Fluvioglaciares recubren gran parte del corredor de la Avenida. Estánconstituidos por bloques, cantos y gravas de arenisca de forma angular asubredondeada, contenidos en abundante matriz arctllo-ñmosa color habano.

Depósitos Lacustres: Están representados por los sedimentos de la formaciónSabana (Qs) los cuales están constituidos por arcillas plásticas, arcillas orgánicas,turbas, arenas finas a gruesas y restos de madera, distribuidos en la mayor parte dela Sabana de Bogotá. Se presentan al norte del KO+OpO del trazado de la AvenidaCaracas (Q. Chiguaza) .

B. Terciario

Pertenecen a éste periodo las formaciones Usme, Regadera y Bogotá.

Formación Usme (Tu): Está constituida por arcillolitas y limolitas grises a amarillasque meteorizan a suelos residuales arcillo-limosos. Aflora parcialmente en el flancooriental del sinclinal de Usme debajo de depósitos aluviales y aluviotorrenciales.Geológicamente la Avenida Caracas está ubicada sobr~ esta formación.

Formación Regadera (Tr): Esta formación aparece bien expuesta en el flanco orientaldel sinclinal de Usme y en el sector suroccidental ,de la estructura cerca a lapoblación' de Usme. Aparece integrada por capas delgadas a gruesas de areniscas

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cuarzo-líticas, color gris claro a amarillo, con abundante matriz arcillosa, friables pormal cementación. Presentan intercalaciones gruesas de arcillolitas grises a amarillorojizo, blandas y plásticas. Las arenas sueltas de esta formación tienen importanciaen la zona como material de construcción. De hecho en la zona se presentancanteras abandonadas y en explotación.

Formación Bogotá (Tb): Esta formación está constituida por arcillolitas grises oscurasa gris verdoso y café, con algunas intercalaciones de areniscas cuarzo-feldespáticade grano fino a grueso, friables. Los suelos residuales arcillosos que pormeteorización produce esta formación, se utilizan en la zona para la fabricación deteja y ladrillo.

V1.4. Geología Estructural

El área de estudio está dominada por una estructura sinclinal amplia conocidaregionalmente como sinclinal de Usme. hacia el núcleo de esta estructura afloran lasformaciones terciarias Usme, Regadera y Bogotá y hacia los flancos las formacionescretáceas, Arenisca Tierna, Arenisca de Labor, Plaeners y Arenisca Durapertenecientes al grupo Guadalupe.

El sinclinal presenta de rumbo general norte sur y son frecuentes las inversiones ensus dos flancos. Se extiende desde el sur de Usme y parece cabecear un poco alnorte de la Escuela de Artillería donde desaparece debajo de los sedimentoscuaternarios de la formación Sabana.

V1.5. Geología de Detalle de la Avenida Caracas

La Avenida Caracas en el tramo de estudio comenzará en el cruce de la QuebradaChiguaza y terminará en la localidad de Usme, para una longitud de 3.2 Km

La Avenida se localiza en terrenos estables casi planos conformados por depósitosaluvio-torrenciales depositados por el río Tunjuelito. Estos materiales estáncompuestos por bloques, cantos y gravas de forma redondeada a subredondeadacontenidos en matriz compacta de arena con lentes de limo y arcilla. En el costadooccidental de la Avenida Caracas aparecen en el mismo tramo varios socavones deexplotación de estos materiales de dimensiones enormes, algunos con profundidadesde hasta 50 m.

V1.6. Aspectos geotécnicos

El corredor de la Avenida Caracas entre la Escuela de Artillería y Usme, sigue elcurso de la vía existente haciendo algunas rectificaciones al mismo. El trazo es planoa ondulado y en general estable a pesar de estar : emplazada sobre depósitoscuaternarios. La excepción se tiene en dos sitios: el primero es un apreciable tramofrente a la Gravillera La Fiscala (Diamante-Samper), donde la Avenida Caracas limitapor el lado occidental con enormes y profundos socavones de explotación de gravas

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de 30 a 50 m de profundidad, separada en unos casos por un muro y en otros casosademás del muro por una franja de terreno de 1O a 12 m de ancho con un canalcentral revestido que conduce aguas de la quebrada Santa Librada. Esto ocurre enuna longitud de 1.1 Km y aunque no se trata de una zona inestable propiamentedicha, es recomendable evitar la ampliación hacia el lado occidental (zona degravilleras) por el reducido espacio disponible y por el riesgo potencial dedesestabilización del talud de los socavones por la trepidación causada por el pasode los vehículos.

V1.7. Zonificación Geotécnica

Con base en el mapa de Zonificación Geotécnica de Bogotá1, del Estudio deMicrozonificación Sísmica, el proyecto está ubicado en la zona de suelos duros, zonade piedemonte o conos de deyección y zona montañosa.

En la zona de suelos duros predominan las arcillas preconsolidadas o éstas conintercalaciones de arena. y suelos arenosos de origen aluvial. Los suelos arcillososse caracterizan por su baja plasticidad, y en profundidad, tienden a volverse másarenosos, La parte occidental de esta zona se caracteriza principalmente por lapresencia de arenas de grano fino a muy fino, con poca .presencia .de arcilla.

La zona de piedemonte o de conos de deyección está conformada por materialesque bajo el efecto de la gravedad han sufrido movimientos y se han depositado enforma de cono o abanico. .

La zona montañosa se caracteriza por la presencia de areniscas duras resistentes ala erosión y arcillositas cuya resistencia y deformabilidad dependen de su humedad.

V1.8. Zonificación Sísmica

De acuerdo con el mapa de Microzonificación Sísmica de Bogotá2, del Estudio del

mismo tema, el proyecto está ubicado en la zona 2 de piedemonte y en la zona 5 deterrazas y conos de deyección.

La zona 2 está conformada por la zona de transición entre los cerros y la zona planay consta principalmente de depósitos coluviales y conos de deyección de materialescon una alta capacidad portante en general, pero con estratiqrañas heterogéneas conpredominio de gravas, arenas y limos y depósitos ocasionales de arcillas de pocoespesor.La zona 5 está conformada por suelos arcillosos secós y preconsolidados de granespesor y arenas o limos o combinaciones de ellos. :

1 Microzonificación Sísmica de Santa Fe de Bogotá. Convenio Interadministrativo 01-93 entre la Universidad de los Andes elnqeorninas. Agosto de 1997,

2 Microzonificación Sísmica de Santa Fe de Bogotá, Convenio Interadministrativo 01-93 entre la Universidad de los Andes elnqeorninas. Agosto de 1997,

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