metodos directos e indirectos para la exploracion geotecnica

31
GEOTÉCNIA. 7.0. INTRODUCCIÓN. Estos Lineamientos establecen el marco de referencia técnico para la elaboración de estudios geotécnicos en los sistemas de agua potable y alcantarillado. El documento se apoya en Normas nacionales y Normas de asociaciones técnicas internacionales. En el documento se describe, en forma general, la metodología para la elaboración de estudios geotécnicos en los sistemas de agua potable y alcantarillado. También se detallan las técnicas de exploración en suelos y rocas, el muestreo de los materiales y la determinación de las propiedades físicas y mecánicas tanto en campo como en laboratorio. Se trata el tema de los estudios geotécnicos en las obras que constituyen los sistemas y se describe la metodología para su estudio. La última parte del documento describe los estudios geotécnicos para los caminos de acceso y bancos de materiales, así como los requeridos para el proyecto de caminos que se proyecten como infraestructura complementaria. El Apéndice contiene un catálogo general de conceptos, en el cuál se describen las actividades, con su respectiva unidad. El SIAPA, de acuerdo al proyecto, podrá solicitar el nivel del estudio Geotécnico requerido, y como mínimo solicitará los estudios que en la tabla No. 7.1 se encuentran. 7.1.- GLOSARIO DE GEOTÉCNIA GEOTECNIA. Técnicas de evaluación del comportamiento de los suelos, bajo la solicitación de cargas y bajo el ataque de los agentes atmosféricos. MUESTRA. Material de suelo ó roca tomada con propósito de estudio en un laboratorio de mecánica de suelos. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS. Las propiedades físicas de los materiales son las que describen el estado que guarda las partículas componentes del suelo, que definen su apariencia. Las mecánicas son las que describen el comportamiento de los suelos bajo esfuerzos inducidos y cambios del medio ambiente. PROPIEDADES ÍNDICE. Son propiedades útiles para la clasificación de los suelos cohesivos y proveen correlaciones con las propiedades mecánicas de los suelos. SISMICIDAD. Grado de frecuencia ó de intensidad de los sismos que ocurre lugar en una zona determinada. RESTITUCIÓN TOPOGRÁFICA. Revivir las condiciones topográficas antiguas de una zona ó región, con fines comparativos a las condiciones actuales. EXPLORACIÓN. Acción que se realiza con la finalidad de determinar las condiciones del subsuelo y sus propiedades físicas, índice y mecánicas. ESTATIGRAFÌA. Elemento gráfico que define la descripción de las capas componentes del subsuelo, su profundidad, su espesor y algunas de sus propiedades. MUESTRA ALTERADA. Porción del suelo extraído con fines de estudio en el laboratorio, que no requiere su conservación en estado natural. PRUEBA DEL CONO. Método de exploración de suelos, que consiste en el hincado de un penetrómetro con la punta cónica. El número de golpes para el avance de la perforación en determinada profundidad, permite calcular la resistencia al esfuerzo cortante del suelo.

Upload: laury-arellano

Post on 10-Aug-2015

4.423 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

GEOTCNIA.7.0. INTRODUCCIN.Estos Lineamientos establecen el marco de referencia tcnico para la elaboracin de estudios geotcnicos en los sistemas de agua potable y alcantarillado. El documento se apoya en Normas nacionales y Normas de asociaciones tcnicas internacionales. En el documento se describe, en forma general, la metodologa para la elaboracin de estudios geotcnicos en los sistemas de agua potable y alcantarillado. Tambin se detallan las tcnicas de exploracin en suelos y rocas, el muestreo de los materiales y la determinacin de las propiedades fsicas y mecnicas tanto en campo como en laboratorio. Se trata el tema de los estudios geotcnicos en las obras que constituyen los sistemas y se describe la metodologa para su estudio. La ltima parte del documento describe los estudios geotcnicos para los caminos de acceso y bancos de materiales, as como los requeridos para el proyecto de caminos que se proyecten como infraestructura complementaria. El Apndice contiene un catlogo general de conceptos, en el cul se describen las actividades, con su respectiva unidad. El SIAPA, de acuerdo al proyecto, podr solicitar el nivel del estudio Geotcnico requerido, y como mnimo solicitarlos estudios que en la tabla No. 7.1 se encuentran.

7.1.- GLOSARIO DE GEOTCNIAGEOTECNIA. Tcnicas de evaluacin del comportamiento de los suelos, bajo la solicitacin de cargas y bajo el ataque de los agentes atmosfricos. MUESTRA. Material de suelo roca tomada con propsito de estudio en un laboratorio de mecnica de suelos. PROPIEDADES FSICAS Y MECNICAS. Las propiedades fsicas de los materiales son las que describen el estado que guarda las partculas componentes del suelo, que definen su apariencia. Las mecnicas son las que describen el comportamiento de los suelos bajo esfuerzos inducidos y cambios del medio ambiente. PROPIEDADES NDICE. Son propiedades tiles para la clasificacin de los suelos cohesivos y proveen correlaciones con las propiedades mecnicas de los suelos. SISMICIDAD. Grado de frecuencia de intensidad de los sismos que ocurre lugar en una zona determinada. RESTITUCIN TOPOGRFICA. Revivir las condiciones topogrficas antiguas de una zona regin, con fines comparativos a las condiciones actuales. EXPLORACIN. Accin que se realiza con la finalidad de determinar las condiciones del subsuelo y sus propiedades fsicas, ndice y mecnicas. ESTATIGRAFA. Elemento grfico que define la descripcin de las capas componentes del subsuelo, su profundidad, su espesor y algunas de sus propiedades. MUESTRA ALTERADA. Porcin del suelo extrado con fines de estudio en el laboratorio, que no requiere su conservacin en estado natural. PRUEBA DEL CONO. Mtodo de exploracin de suelos, que consiste en el hincado de un penetrmetro con la punta cnica. El nmero de golpes para el avance de la perforacin en determinada profundidad, permite calcular la resistencia al esfuerzo cortante del suelo. MUESTRA INALTERADA. Porcin de suelo extrado con fines de estudio de laboratorio en donde requiera que se conserve en estado real natural, para realizarle pruebas especiales y determinar las propiedades mecnicas del estrato estudiado. MTODOS GEOFISICOS. Mtodos de exploracin que se realizan utilizando fenmenos fsicos, tales como la gravedad de la tierra, ondas ssmicas, resistividad y el magnetismo de la tierra. PRUEBA DE PENETRACIN ESTANDAR. Mtodo de exploracin de suelos que consiste en hincar un penetrmetro mediante el golpeo de un martinete, donde el nmero de golpes es el parmetro principal para calcular el esfuerzo cortante de los suelos estudiados. TUBO DE PARED DELGADA. Herramienta para muestrear suelos. TUBO SHELBY. Herramienta para muestreo inalterado mediante el hincado de gatos hidrulicos. BARRIL DENISON. Herramienta para muestreo inalterado mediante la ayuda de equipo rotario. BROCA TRICNICA. Herramienta cortadora de suelo usada en la perforacin mediante equipo rotario. LODO BENTONITICO. Mezcla de agua con bentonita, auxiliar en la perforacin mediante equipo rotario, que sirve para estabilizar las paredes de sondeos. BROCA DE DIAMANTE. Herramienta cortadora de roca usada en la perforacin mediante equipo rotario.

LIMITES DE CONSISTENCIA ATTERBERG. Se le denomina al conjunto de estados de consistencia de los materiales plsticos, provocados por el contenido de agua. PERDIDA POR LAVADO. Cantidad de material fino perdido durante el lavado de una muestra de material sometido a pruebas de laboratorio, con el fin de determinar el porcentaje de granos finos contenidos en ella. COMPRESIN SIMPLE AXIAL. Prueba especial de laboratorio, se usa para estimar la cohesin de los materiales. COMPRESIN TRIAXIAL. Prueba especial usada para determinar las caractersticas de esfuerzo deformacin y de resistencia de los suelos. CONSOLIDACIN UNIDIMENSIONAL. Prueba especial que permite determinar los asentamientos totales de una obra dada y prever la evaluacin de los asentamientos con el tiempo. PRUEBA PROCTOR PORTER. Prueba para determinar el grado de compactacin de un suelo, mediante la comparativa de pesos volumtricos mximo y peso volumtrico del lugar. CONTRACCIN LINEAL. Prueba para determinar la contraccin de un suelo, que consiste en realizar mediciones de la longitud y peso de un prisma, hasta que no se observe ninguna disminucin de la longitud. VALOR RELATIVO DE SOPORTE. Prueba que se aplica a materiales de bases, sub-bases y terraceras con el fin de determinar el espesor de las capas de un pavimento. VALOR CEMENTANTE. La prueba tiene por objeto conocer las caractersticas de acuamiento y cementacin, propiedad que influye en la facilidad de compactacin y que le permiten conservar su estabilidad en estado seco. EQUIVALENTE DE ARENA. La prueba se aplica a materiales para sub-bases, bases y agregados ptreos para mezcla asflticas y para concretos hidrulicos. DESGASTE DE LOS NGELES. La prueba tiene por objeto conocer la calidad del material ptreo desde el punto de vista de su desgaste ya que sea por el grado de alteracin por lajeo de la partculas. INTEMPERISMO ACELERADO. La prueba tiene por objetivo determinar la resistencia a la desintegracin de los agregados ptreos. PRUEBAS NASBERG. Prueba de permeabilidad para terrenos fisurados y secos. PRUEBAS LEFRANC. Prueba de permeabilidad para suelos. PRUEBAS LUGEON. Prueba de permeabilidad para terrenos rocosos fracturado en donde se utiliza equipo de bombeos y medidores Venturi.

7.2. OBJETIVOS Y ETAPAS DE UN ESTUDIO GEOTECNICO.7.2.1. ETAPAS DE RECOPILACIN DE INFORMACIN TCNICA DISPONIBLE.Como etapa inicial para la realizacin de un estudio geotcnico, se debe recopilar y analizar la informacin disponible que contenga datos referentes a caractersticas geotcnicas de los sitios estudiados. Esta informacin puede incluir: A.B.C.D.E.F.G.H.I.J.La sismicidad de la regin del proyecto. Cartas geolgicas y topogrficas Levantamientos topogrficos. Estudios geotcnicos. Estudios geolgicos. Estudios geohidrolgicos. Aspectos climticos. Hidrologa superficial de la cuenca. Restitucin topogrfica mediante fotogrametra. Algunas fuentes de informacin que contengan datos geotcnicos del sitio del proyecto

Los estudios que se recomiendan hacer, segn el tipo de obra, se enlistan a continuacin:

TABLA No. 7-1 ESTUDIOS DE GEOTECNIA.OBRA DE INFRAESTRUCTURA1Estudios Geofsicos

2Penetraccin Estndar Cono

3Pozos a cielo Abierto

4Muestreo Inalterado

5Muestreo Aletrado

6Pruebas de Calidad del Material

7Pruebas Especiales a muestras Inalteradas

8Pruebas de Permeabilidad

9Determinacin del grado de compactacin del terreno natural.

DE CONDUCCIN.ACUEDUCTO PRIMARIO. ACUEDUCTO SECUNDARIO. COLECTOR PRIMARIO. COLECTOR SECUNDARIO. TNELES CANALES A CIELO ABIERTO CRUCES CON LNEAS Y DUCTOS X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

SUBTERRANEOS.

X X X X X X X X X X X X X X

X X X X X X

X X X X

X X X X X X X X X

DE ALMACENAMIENTO:TANQUES REGULADORES. CRCAMOS DE BOMBEO. CISTERNAS.

DE SANEAMIENTO.FOSAS SPTICAS. TRAMPAS DE GRASAS. TRAMPAS DE HIDROCARBUROS

URBANAS-SUBURBANAS.TRINCHERA PARA PROTECCION. PAVIMENTOS. PLATAFORMAS P/CONSTR. LIGERA PLATAFORMAS P/CONSTR. PESADA. RELLENOS SANITARIOS. RELLENOS DE ARROYOS Y VASOS RECEPTORES. TALUDES X X X X X X X X X X X X X X X X X

X

X

CAPTACION E INFILTRACION.POZOS PROFUNDOS. SISTEMAS DE INFILTRACION. NORIAS. X X X X

COMERCIALES-INDUSTRIALES.TALLERES. GASOLINERAS. INDUSTRIAS EN GENERAL. INDUSTRIAS DE ALTO RIESGO. X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

X

ESTUDIOSGEOHIDROLOGICOS. ESTUDIOS DE MANTOS FREATICOS.

7.2.2. RECONOCIMIENTO GEOTCNICO DEL REA DE PROYECTO.7.2.2.1. Visitas al lugar.Se deben realizar visitas tcnicas al sitio en estudio, para programar las actividades de exploracin y muestreo para resolver en el campo los problemas y dudas que se presenten en el transcurso del desarrollo del estudio geotcnico.

7.2.2.2. Estudios de Ingeniera geolgica y geotecnia.Se debe establecer el marco regional geolgico del sitio del proyecto mediante mtodos indirectos (geofsicos) que contemple la definicin de la estratigrafa (espesor, caractersticas y origen de las formaciones), levantamiento de discontinuidades, anlisis geomorfolgicos, revisar las condiciones de inestabilidad para cortes y taludes y evaluar la factibilidad de utilizar los materiales como bancos de prstamo.

7.2.3. REALIZACIN DEL ESTUDIO GEOTCNICO.El estudio geotcnico del sitio se debe realizar de acuerdo a la siguiente metodologa: A.El reconocimiento del marco geolgico regional: permite interpretar el origen y formacin de los suelos, ya que en este proceso se gestan las caractersticas y propiedades de los suelos. En la etapa de exploracin y muestreo, se deben definir las condiciones estratigrficas del sitio, mediante un programa de sondeos exploratorios con muestreo alterado, que permitan reprogramar la exploracin con muestreo inalterado. Las pruebas de laboratorio deben conducir a la determinacin de los parmetros significativos del comportamiento mecnico de los suelos. Realizar un anlisis geotcnico, para predecir el comportamiento del subsuelo ante las cargas de tipo esttico y solicitaciones dinmicas que le comunica la estructura y estimar el factor de seguridad a corto y largo plazo, as como bajo condiciones de cargas transitorias. La formulacion del procedimiento constructivo debe ser parte integrante del informe geotcnico y adems ser congruente con las propiedades mecnicas del subsuelo para garantizar su seguridad.

B.-

C.-

D.-

7.2.4. CAMPO DE APLICACIN.Los estudios de geotcnia se deben realizar en las obras y sitios descritos a continuacin.

A.-

En infraestructura de conduccin de agua potable y en estructuras complementarias, como red distribucin de agua potable, colector, interceptor, emisor y red de alcantarillado; para definir los tipos materiales por excavar y volmenes de excavacin del material detectado, anticipar problemas estabilidad en las excavaciones de la zanja para alojar la tubera y definir las condiciones de taludes cortes y laderas naturales.

de de de en

B.-

En las zonas de cruces con arroyos, ros y vas de comunicacin, lneas de PEMEX y en los sitios donde se ubiquen plantas de bombeo, plantas de tratamiento y potabilizadoras, obras de infraestructura de almacenamiento, para definir el tipo de cimentacin ms adecuada para las edificaciones que forman parte de la planta, los tipos de materiales por excavar, los taludes recomendados en bordos y excavaciones, el tipo de material de relleno y las recomendaciones generales para la concepcin del proyecto ejecutivo, as como de su construccin. En infraestructura complementaria, como son las fosas spticas, trincheras de proteccin de redes, trampas de grasas y de hidrocarburos y sistemas de infiltracin. En los trmites complementarios para permisos de desarrollos de fraccionamientos industriales y habitacionales, gasolineras, pozos, norias, rellenos sanitarios, etc. En infraestructura urbana, como son los pavimentos, plataformas, rellenos de cauces, taludes, etc.. En los caminos de acceso y/o de construccin y mantenimiento, para clasificar la calidad de los suelos, as como los grados de compactacin en su estado natural, para su aprovechamiento en la formacin del cuerpo del terrapln y/o la capa subrasante y revestimiento. En los bancos de materiales, necesarios para la construccin de bordos, relleno de zanjas, e impermeabilizacin del fondo de lagunas (si esto se requiere), terracerias y revestimientos en vialidades, as como agregados ptreos para la elaboracin de concretos hidrulicos.

C.-.

D.-

E.F.-

G.-

Con la finalidad de orientar al usuario del presente se hace una descripcin de los trabajos de geotecnia ms usuales en nuestro medio, en los siguientes captulos.

7.3. MTODOS DE EXPLORACIN.Para realizar el proyecto ejecutivo de un sistema de agua potable, alcantarillado disposicin de aguas residuales, el proyectista debe conocer la estratigrafa y propiedades del subsuelo, este conocimiento se logra a travs del estudio geotcnico, el cul incluye la exploracin, la obtencin de muestras, la ejecucin de pruebas de laboratorio y el anlisis de la informacin. Mediante la exploracin se deben obtener resultados confiables con un mnimo de costo y tiempo. La confiabilidad del estudio geotcnico depende de los trabajos de exploracin, por lo tanto, stos deben realizarse en forma cuidadosa, siguiendo mtodos y normas establecidas, las cuales son descritas, en los puntos siguientes de esta seccin. Por lo anterior, es necesario que especialistas en mecnica de suelos elaboren el programa de exploracin apropiado, definiendo tipo, nmero y profundidad de los sondeos, tomando como base la informacin recopilada. En geotcnia los mtodos de exploracin se dividen en: indirectos (geofsicos), semidirectos y directos (sondeos).

7.3.1. MTODOS INDIRECTOS (GEOFSICOS).Con estos mtodos de exploracin se realizan mediciones indirectamente de propiedades fsicas de los suelos y rocas. Los principales mtodos geofsicos son los siguientes: A) Geossmico B) Geoelctrico C) Gravimtrico D) Magnetomtrico A.- Con el mtodo Geossmico, mediante la interpretacin de resultados, se pueden deducir propiedades mecnicas y la distribucin de los materiales en el subsuelo, empleando las velocidades de las ondas de compresin y de corte que se trasmiten a travs de los materiales en el subsuelo, por efecto de las vibraciones producidas por la

detonacin de una carga de explosivos. Por medio de su interpretacin permiten definir, aproximadamente, la geometra de la estratigrafa y extrapolar los resultados obtenidos por mtodos directos. El mtodo Geossmico de refraccin se utiliza principalmente para deducir: 1.2.3.4.5.6.Compacidad de los materiales. Profundidad de los contactos. Espesor de los estratos Mdulo dinmico de rigidez al cortante. Mdulo dinmico de elasticidad. Relacin de Poisson de los materiales.

B.- El mtodo Geoelctrico permite realizar mediciones de la resistividad, a partir de la induccin de una corriente elctrica, se utiliza para detectar indirectamente caractersticas de los materiales del subsuelo : 1.2.3.4.5.6.7.Tipos de material Profundidad del Nivel de Aguas freticas. Espesor de los estratos. Profundidad de los estratos. Estructuras geolgicas Cavernas Estructuras blandas Para realizar los trabajos de exploracin geoelctrica se requiere personal especializado.

C y D.- Existen dos mtodos de creciente aplicacin en la Geotecnia, denominados Gravimtrico y Magnetromtrico. Estos mtodos proporcionan resultados aproximados en forma rpida y econmica, sobre todo en proyectos con requerimientos geolgicos mayores, y se utilizan principalmente para deducir: 1.2.3.4.Deteccin y mapeo de cavernas, cavidades y tneles. Densidad de fracturamiento y uniformidad del medio. Certificacin del subsuelo de edificaciones concluidas. Riesgos ambientales por desechos

En las obras de infraestructura de conduccin primaria, el uso de estos mtodos son de gran utilidad dado a su rapidez y economa, dando resultados aproximados tiles para determinar la factibilidad tcnica y econmica del proyecto.

7.3.2. MTODOS SEMIDIRECTOS.Consisten en realizar pruebas en el campo para estimar las propiedades fsicas y mecnicas de los suelos, a partir de correlaciones empricas. En estos mtodos de exploracin se pueden recuperar muestras representativas alteradas.

7.3.2.1. Prueba de penetracin estndar.Este mtodo se emplea en suelos finos, en arenas finas y medias, en mezclas de finos y arenas. Se realiza de manera continua con muestreo alterado en forma conjunta con muestreo inalterado (sondeos mixtos). A partir de las pruebas se obtienen los parmetros de resistencia a la penetracin estndar y en forma simultnea se efecta la clasificacin de campo, con base en los lineamientos que marca el Sistema Unico de Clasificacin de Suelos (SUCS). El uso de este mtodo es muy comn en la mayora de las obras de infraestructura y en las de trmite complementario, porque nos determina los principales parmetros mecnicos de los suelos.

7.3.2.2. Mtodo del Cono.Esta prueba se utiliza en suelos blandos con espesores mayores de 10m En suelos arenosos y en arcillas de origen lacustres ha demostrado eficacia la aplicacin del mtodo, y est creciendo la tendencia a aplicarlo en los suelos pumiticos de la zona metropolitana de Guadalajara. Se puede usar en lugar del mtodo de penetracin estndar.

7.3.3. MTODOS DIRECTOS.En estos mtodos de exploracin se obtienen muestras que sirven para conocer las propiedades fsicas, mecnicas e hidrulicas del suelo. Las muestras representativas obtenidas pueden ser, alteradas inalteradas que son

necesarias en los caso de tipos de obras de infraestructura donde se requiere obtener parmetros mecnicos mediante pruebas especiales de laboratorio (triaxiales, consolidaciones, etc.) y de pruebas ndice, pruebas comunes de laboratorio.

7.3.3.1. Excavacin de pozos a cielo abierto.Los pozos se excavan con el fin de tomar muestras de cada estrato, para observar y levantar el perfil estratigrfico de sus paredes. Dichas excavaciones deben tener un rea de 1.00 x 1.5m (como mnimo), con separaciones y profundidades variables, los cuales dependen de la zona donde se ubique el sitio en estudio, del material encontrado, de la posicin del nivel fretico y de la importancia del proyecto. Se recomienda combinarlos con sondeos de penetracin estndar de cono en las obras de infraestructura, tal como se muestra en la tabla de estudios requeridos. Existe la posibilidad de usarse en alguna otras obras de infraestructura dependiendo de las necesidades particulares del tipo de proyecto. Una vez obtenidas las muestras y efectuada la clasificacin de campo correspondiente, las excavaciones se deben proteger con postes y alambre de pas, con el objeto de evitar el acceso a ellas; cuando se terminan los trabajos se rellenan en su totalidad con material producto de la excavacin.

7.3.3.2. Sondeos con equipo de exploracin.Estos sondeos se deben realizar en suelos donde el equipo de Sondeos de Penetracin Estandard (SPT) no es el adecuado, como en el caso de suelos muy duros rocosos, y para su uso se requiere emplear equipo de perforacin rotaria y herramientas especializadas para la exploracin y para obtener muestras alteradas e inalteradas a diversas profundidades.

7.3.4. TCNICAS DE PERFORACIN.Para llevar a cabo la exploracin del subsuelo hasta una profundidad determinada, la cual esta condicionada por la susceptibilidad a excavarse manual mecnicamente, a la estabilidad de sus paredes y a la presencia del nivel de aguas freticas. Si la excavacin de los Pozos a cielo abierto resulta limitada por profundidad, se requiere realizar la exploracin con equipo de perforacin, que permita efectuar el muestreo de los materiales a profundidades mayores El equipo de perforacin consta de mquinas de percusin y/o rotacin, de bombas de lodos y agua, tuberas, barras, ademes y herramienta de perforacin.

7.3.4.1. Perforacin en suelos blandos.La prctica comn en mecnica de suelos para la exploracin en suelos blandos se efecta en forma mixta, es decir, se realiza la prueba de penetracin estndar y se obtiene el muestreo alterado con tubo de pared delgada. La prueba de penetracin estndar se lleva a cabo hincando el penetrmetro y muestreador hasta la profundidad donde se pretenda extraer la muestra inalterada . Para avanzar rpidamente, sin muestrear el subsuelo, se perfora con broca tricnica y se hinca el muestreador a la profundidad deseada. El fluido de perforacin utilizado en estos materiales es el agua el lodo bentontico, cuya funcin es enfriar las herramientas de perforacin y estabilizar las paredes de los sondeos. En los lodos se deben cuidar las propiedades fsicas, como densidad, viscosidad, tixotropa y pureza (contaminacin con arena) Debido a que las arenas finas-limosas presentan alta permeabilidad, los lodos no funcionan como estabilizadores, por lo que se recomienda utilizar tubera de ademe.

7.3.4.2. Perforacin en suelos duros, gravas, boleos y rocas.Si existen rocas y depsitos de grava y/o boleos, la exploracin se debe realizar con broca de diamante y el muestreo con barril muestreador de doble accin, para obtener ncleos corazones. Durante el desarrollo de cada sondeo, se debe llevar un registro de campo, que contenga la informacin estratigrfica, descripcin de los materiales, profundidad y espesor de los estratos, aspectos de las maniobras de perforacin, toma de muestras, pruebas de permeabilidad y profundidad de niveles freticos. Si se perfora en suelos duros, se debe medir con torcmetro de bolsillo la resistencia al esfuerzo cortante en ambos extremos de cada muestra inalterada. En el caso de la exploracin en roca, se debe llevar un registro en donde se indiquen las caractersticas de las rocas tales como fracturas y condiciones de compacidad, aumento prdida del agua de perforacin, medicin del porcentaje de recuperacin, obtencin de la designacin de la calidad de la roca (DCR) a 10 y 20 cm y clasificacin litolgica para el estudio de los materiales, los corazones de roca obtenidos se colocan en cajas de madera, en

secuencia correcta de acuerdo a la profundidad, colocando separadores de madera entre los tramos de Perforacin muestras extradas.

7.4. MUESTREO.Para conocer las propiedades ndice, mecnicas e hidrulicas de los materiales del subsuelo (suelos y rocas), es necesario obtener muestras durante los trabajos de exploracin, estas pueden ser alteradas e inalteradas en algunos casos integrales. El muestreo se debe realizar de acuerdo a la metodologa establecida apoyndose en las los mtodos descritos a continuacin.

7.4.1. MUESTRAS REPRESENTATIVAS ALTERADAS.Son aquellas cuya estructura es afectada por el muestreo; sirven para clasificar los suelos, hacer determinaciones de propiedades ndice y para preparar especmenes compactados, para pruebas de permeabilidad y mecnicas.

7.4.1.1. Muestreo en pozos a cielo abierto.Con objeto de elaborar perfiles estratigrficos de los pozos excavados, se toman muestras alteradas en cada estrato y se determinan las propiedades ndice de los suelos muestreados, para su posterior clasificacin, segn el Sistema Unico de Clasificacin de Suelos, (SUCS). Las muestras se pueden tomar a medida que progrese la excavacin bien una vez terminada sta. Para realizar el muestreo se abre una ranura vertical de seccin uniforme, de 20 cm de ancho por 15 cm de profundidad y se extrae el material representativo de cada estrato (aproximadamente 15 kg.) El material se puede colocar en costales de tejido cerrado, en bolsas de Polietileno. Cada muestra debe llevar sujetas dos etiquetas de identificacin, una dentro y otra afuera, en la cuales se anota el nombre de la obra, la fecha, el kilometraje y la profundidad a que se tom la muestra. Paralelamente a la toma de muestras, se efecta la clasificacin del estrato segn lo especifica el Sistema Unico de Clasificacin de Suelos (SUCS) .En funcin de esta clasificacin, se determina el peso de la muestra a tomar, de tal manera que el material sea suficiente para efectuar las pruebas descritas en el concepto de trabajos de laboratorio. A partir del conocimiento de la estratigrafa y con la informacin de las propiedades ndice se debe programar el muestreo inalterado, que sea representativo de cada uno de los estratos de suelo cohesivo que se detecte estas muestras inalteradas se obtienen con muestreador de pared delgada, hincado a presin labradas manualmente (muestras cbicas).

7.4.1.2. Muestreo a partir de la prueba de penetracin estndar.Durante la realizacin de esta prueba, el tubo partido permite recuperar muestras del material explorado, que se ha alterado por la forma de hincado del muestreador; este material generalmente se recupera en tramos de 60 cm, debe ser extrado del tubo partido y colocado en bolsas dobles de Polietileno hermticamente cerrados, previa inspeccin y descripcin de campo. Cada muestra debe llevar sujetas dos etiquetas de identificacin, una dentro y otra afuera, en las cuales se anota el nombre de la obra, la fecha, el sitio y la profundidad a que fue tomada.

7.4.1.3. Muestreo integral en pozos a cielo abierto (PCA) en frentes abiertos.Para efectuar este muestreo, una vez excavado el Pozo a cielo abierto (PCA) removido el material alterado en el frente abierto, se procede a realizar una ranura vertical en una de sus paredes, de 20 cm de ancho por 15 cm de profundidad, se recoge el material representativo de todos los estratos en un costal de tejido cerrado, para evitar prdida de finos. La ranura se inicia por debajo del material que se considere de despalme y se mide el espesor. As mismo, se mide el espesor del material muestreado y se indica si este material contina hacia abajo el material representativo de esta muestra (2 kg. aproximadamente) se coloca en bolsas de polietileno, con objeto de evitar la perdida del contenido natural de agua.

7.4.2. MUESTRAS INALTERADAS.Son aquellas cuya estructura no es afectada significativamente por el muestreo; se utilizan para clasificar los suelos y hacer determinaciones de propiedades ndice, mecnicas e hidrulicas. En las obras de infraestructura de almacenamiento se requiere realizar estos muestreos con la finalidad de ampliar la informacin de los parmetros obtenidos mediante estudios de campo, determinado las propiedades mediante pruebas especiales de laboratorio.

7.4.2.1. Muestreo en pozos a cielo abierto (PCA).

El muestreo se hace preparando muestras de tipo cubicas, cuidadosamente labradas, a la profundidad requerida y por medio de pruebas de laboratorio especiales servirn para determinar mecnicas e hidrulicas de los materiales. Estas muestras cbicas, de 20 cm de arista, se deben proteger de inmediato con manta de cielo, que se impregna con una mezcla caliente de brea y parafina, utilizando una brocha para evitar la perdida del contenido natural de agua. La muestra se debe orientar marcando la parte superior con una "S"

7.4.2.2. Muestreo con tubo de pared delgada.Para recuperar muestras inalteradas de las perforaciones en suelos blandos, es necesario utilizar muestreadores que causen la menor alteracin posible. Esto se logra con muestreadores de pared delgada, constituidos por un tubo de acero latn, con el extremo inferior afilado y unido en la parte superior con la cabeza muestreadora, la que a su vez esta montada en el extremo inferior de la columna de barras de perforacin, con las cuales se hinca el muestreador desde la superficie. Los dimetros ms comunes de este muestreador son 7.5 y 10 cm. El muestreador Shelby se debe hincar una longitud de 75 cm, con una velocidad constante entre 15 y 30 cm/s; se debe permitir que una longitud de 15 cm quede sin muestra, donde se alojaran los zolves. Despus del hincado, se deja reposar la muestra durante tres minutos, para generar mayor adherencia entre tubo y suelo.

7.4.2.3. Muestreo con tubo dentado.En suelos duros y compactos se utiliza el tubo dentado, para obtener muestras con un mnimo de alteracin. El tubo muestreador es similar al tubo de pared delgada, excepto que la parte inferior tiene 8 dientes de corte, dispuestos simtricamente, que miden entre 0.8 y 1.0 cm de altura y 3 cm de base. En las caractersticas del equipo y su operacin se destaca la velocidad de hincado, que debe ser constante (1.0 cm/s).

7.4.2.4. Muestreo con barril Denison.Este muestreador opera a rotacin y presin, permite recuperar muestras con poca alteracin, en arcillas duras, limos compactos y limos cementados con pocas gravas, abajo del nivel fretico; las muestras recuperadas son de 7.5 y 10 cm de dimetro. El barril Denison es el mejor muestreador para las tobas duras, si se muestrea arriba del nivel fretico, se debe utilizar aire como fluido de perforacin. En ambos extremos de cada muestra inalterada se deben realizar pruebas de resistencia con torcmetro y penetrmetro de bolsillo. Esta doble determinacin de resistencia se efecta inmediatamente antes de proceder a sellar muestras. El sellado tiene como por objeto proteger las muestras contra las vibraciones y la prdida de contenido natural de agua, usando para ello papel de estao y una mezcla de brea y parafina.

7.4.2.5. Muestreo en suelos muy duros y rocas.El muestreo en este tipo de materiales se realiza con barriles muestreadores, cuyos dimetros varan entre 22 y 54 mm.(EX-NX), las brocas tienen insertos de carburo de tungsteno diamante. Estos barriles pueden ser sencillos, rgidos doble giratorio. Se recomienda usar este ltimo en dimetros NX, NQ para obtener muestras de buena calidad.

7.5.

DETERMINACIN DE LAS PROPIEDADES FSICAS Y MECNICAS EN CAMPO Y LABORATORIO

Con la informacin reunida durante la exploracin y el reconocimiento geotcnico, se debe elaborar el programa detallado de pruebas de laboratorio, en el cual se especifiquen el tipo, procedimiento y cantidad de ensayes que puedan representar de una manera racional el comportamiento del subsuelo ante las solicitaciones de cargas. El programa debe ajustarse, si durante el desarrollo de los ensayes en el laboratorio, se detectan resultados anormales en las propiedades del material en su estructura. A partir de los sondeos con muestreo alterado e inalterado y con objeto de clasificar los materiales que conforman el subsuelo, se determina las siguientes propiedades:

7.5.1. PROPIEDADES NDICE. 7.5.1.1. Suelos finos.A.B.C.D.Determinacin de lmites de consistencia y contraccin lineal. Contenido natural de agua Prdida por lavado, % de finos Clasificacin de suelos segn el Sistema Unico de Clasificacin de Suelos (SUCS).

7.5.1.2. Suelos Granulares.

A.B.C.-

Anlisis granulomtrico Contenido natural de agua Clasificacin de Suelos segn el Sistema Unico de Clasificacin de Suelos (SUCS).

7.5.2. PROPIEDADES MECNICAS E HIDRULICAS.Para determinar las propiedades mecnicas e hidrulicas de los materiales encontrados durante la exploracin se realizan las siguientes pruebas (en muestras inalteradas):

7.5.2.1. Suelos finos.A.B.C.Permeabilidad bajo carga constante Permeabilidad bajo carga variable Peso volumtrico de todas las muestras.

En las pruebas siguientes es de suma importancia definir en que muestras se efectan los ensayes, as como la secuencia de cargas aplicadas. A.B.C.D.E.F.G.Compresin axial no confinada Compresin triaxial no consolidada, no drenada Compresin triaxial consolidada, no drenada. Consolidacin unidimensional Expansin libre y/o bajo carga Saturacin bajo carga Torcmetro y penetrmetro de bolsillo

7.5.2.2. Suelos granulares.Por la dificultad que se tiene para obtener muestras inalteradas en suelos granulares poco cementados, las propiedades mecnicas e hidrulicas se obtienen por medio de correlaciones empricas, que se deducen de los resultados obtenidos de exploraciones realizadas con mtodos indirectos y semidirectos (ver seccin 7.3.), bien mediante pruebas de campo (ver 7.5.4.), por medio de muestras preparadas en el laboratorio, simulando condiciones de estructura, saturacin y compacidad semejantes a las que se tienen en estado natural, en las cuales se deben realizar los ensayes siguientes: A.B.C.Permeabilidad bajo carga constante Permeabilidad bajo carga variable Peso volumtrico de todas las muestras.

En las pruebas siguientes es de suma importancia definir en que muestras se efectan los ensayes, as como la secuencia de cargas aplicadas. A.B.Compresin axial no confinada Compresin triaxial no consolidada, no drenada

7.5.2.3. Muestras integrales.Estas muestras, que generalmente proceden de bancos de materiales, adems de los ensayes ndice ya mencionados, se realizan todos cualquiera de los siguientes ensayes, segn el uso que se pretenda dar a los materiales: A.B.C.D.E.F.G.H.I.J.K.Compactacin Proctor, Porter Densidad relativa Colorimetra Contraccin lineal Valor cementante Equivalente de arena Valor Relativo de Soporte (VRS). Intemperismo acelerado Contenido de substancias perjudiciales Prueba de desgaste Los Angeles Peso volumtrico seco / saturado Peso volumtrico en estado natural

Se deben efectuar pruebas para obtener el peso volumtrico y la densidad de slidos en todas las muestras inalteradas.

7.5.3. PROPIEDADES NDICE Y MECNICAS EN NCLEOS DE ROCA.Se deben realizar las siguientes pruebas: A.B.C.D.Anlisis Petrogrfico. Medicin del ndice de Calidad de la Roca (DCR). Compresin simple, con mediciones de mdulos de elasticidad. Peso volumetrico.

7.5.4. PRUEBAS DE CAMPO.Son aquellas que se realizan in situ para medir directamente propiedades mecnicas e hidrulicas del suelo, las principales son: deformabilidad, permeabilidad y resistencia al esfuerzo cortante. Entre las primeras estn las pruebas de placa en suelos y rocas y prueba con gato plano en rocas. Para la determinacin de la permeabilidad in situ en suelos, se recurre a las pruebas Nasberg y Lefranc y a pruebas de absorcin en suelos requerimiento que se solicita en los estudios de sistemas de infiltracin en las obras complementarias. En rocas fracturadas se realizan pruebas Lugeon. La resistencia al esfuerzo cortante se obtiene a partir de pruebas de corte directo.

7.6. REQUERIMIENTOS DE ESTUDIOS GEOTECNICOS EN ALGUNAS OBRAS DE INFRAESTRUCTURA.Para llevar a cabo el estudio geotcnico de las estructuras que forman parte de un sistema de agua potable y alcantarillado, es necesario realizar la interpretacin de los resultados de los ensayes de laboratorio y de las exploraciones efectuadas, as como de los anlisis tericos correspondientes, considerando las caractersticas propias de cada estructura. A continuacin se en listan los parmetros geotcnicos que deben definirse en un estudio: Cimentaciones superficiales A.Tipo de suelo B.Tipo de cimentacin C.Profundidad de desplante D.Capacidad de carga admisible E.Asentamientos totales y diferenciales. F.Anlisis de deformaciones .Esfuerzos de contacto esttico y ssmico para el sistema de cimentacin propuesto: A.Proceso constructivo recomendable B.Nivel fretico presencia de agua Cimentaciones profundas. A.Tipo de suelo B.Tipo de cimentacin C.Profundidad de desplante D.Capacidad de carga axial admisible F.Capacidad de carga lateral G.Anlisis de deformaciones H.Proceso constructivo recomendable I.Nivel fretico en presencia de agua Excavaciones en suelo roca (Referencia 17, Parte 4) A.Anlisis de estabilidad B.Recomendacin de taludes estables C.Proceso constructivo recomendable D.Control de voladuras y explosivos Estructuras de retencin. A.B.C.Tipo de material de relleno Consideraciones de empujes de tierra Diagramas de empuje de tierras, considerando en su caso efectos hidrodinmicos y ssmicos

D.E.F.-

Condiciones de drenaje de las estructuras de retencin correspondientes Recomendaciones de compactacin de los rellenos por utilizar Proceso constructivo recomendable

y

recomendaciones

constructivas

Considerando las lneas de conduccin en los cruces con arroyos y ros se realizan anlisis de socavacin, de capacidad de carga y asentamientos, segn sea la alternativa de solucin. Para la formacin de lagunas se proyectan bordos perimetrales, por lo tanto, debe contemplarse la realizacin de las siguientes actividades: A.La seccin recomendada debe incluir anlisis de estabilidad de taludes en flujo establecido y no establecido, en condiciones iniciales y finales, as como la estabilidad debida a solicitaciones de carcter ssmico. Localizacin de bancos de materiales para la construccin. Recomendar el proceso constructivo.

B.C.-

Se debe incluir el anlisis de flujo de agua por el fondo, para evaluar las filtraciones que puedan presentarse a travs del mismo y en el caso de que estas filtraciones se consideren excesivas, proponer la solucin ms adecuada para minimizarlas eliminarlas. Los estudios geotcnicos para los caminos comprenden: A.La estratigrafa a lo largo del camino, indicando espesor de los estratos, clasificacin segn SCT, tratamiento, coeficiente de variacin volumtrica, clasificacin para presupuesto y su utilizacin en la seccin estructural del camino. El tipo de material por excavar, en el caso de cortes. La utilizacin del material de excavacin para terraplenes. Determinar el grado de compactacin actual

B.C.D.-

7.6.1. ESTRUCTURAS EN OBRA DE TOMA.Considerando los resultados del reconocimiento geotcnico se debe proponer el sitio apropiado para realizar la exploracin de Pozos a cierlo abierto y los sondeos con mquina. Los Pozos a cielo abierto se deben excavar y muestrear de acuerdo a los lineamientos establecidos en las secciones 7.3. y 7.4. Los ensayes de laboratorio correspondientes se efectan de acuerdo con la seccin 7.6. En las estructuras para obra de toma, la exploracin se inicia excavando y muestreando como mnimo 4 pozos a cielo abierto y dependiendo de los resultados se programa, si se considera necesario, una batera de sondeos con mquina, con muestreo alterado e inalterado (seccin 7.4.) recuperando ncleos, segn sea el material existente (suelo roca respectivamente). En algunos casos es recomendable realizar exploracin con mtodos geofsicos.

7.6.2. LNEA DE CONDUCCIN, COLECTOR, INTERCEPTOR, EMISOR Y REDES DE DISTRIBUCIN DE AGUA POTABLE DE ALCANTARILLADO.Durante la exploracin de los trazos proyectados se excavan pozos a cielo abierto, a lo largo de lnea de conduccin, red de distribucin, colector, interceptor, emisor red de alcantarillado, con el objeto de tomar muestras de los estratos (seccin 7.4.) Para la lnea de conduccin, colector, interceptor emisor, los pozos a cielo abierto se excavan cada 1,000m de distancia como mnimo. En redes de distribucin de alcantarillado, los Pozos a cielo abierto se realizan cada 500m de distancia como mnimo; en ambos casos donde los suelos se presenten con propiedades fsicas y mecnicas desfavorables, los Pozos a cielo abierto se programan a menor distancia se realiza una exploracin geofsica, empleando el mtodo de ssmica de refraccin. Con el fin de elaborar el perfil estratigrfico a lo largo de la lnea de conduccin, colector, interceptor y emisor, se determina en el laboratorio las propiedades ndice de los suelos encontrados, para su clasificacin, segn el SUCS (seccin 7.5.)

Para determinar la agresividad potencial de los suelos, desde el punto de vista de la corrosin se utilizan los Pozos a cielo abierto excavados para la toma de muestras alteradas.

7.6.3. PLANTAS DE BOMBEO, TANQUES DE ALMACENAMIENTO Y TORRES DE OSCILACINComo investigacin inicial se excavan por lo menos cuatro pozos a cielo abierto, hasta una profundidad mxima de 4m hasta donde se pueda excavar con pico y pala donde aparezca el nivel de aguas freticas (NAF). En estos pozos se recuperan muestras alteradas e inalteradas y se practican los ensayes necesarios de acuerdo con las secciones 7.4. y 7.5. de estos lineamientos. Con base en esta informacin se programa el nmero de sondeos con mquina, su profundidad, y la intensidad del muestreo por realizar. La exploracin esta condicionada a las caractersticas de las estructuras por cimentar y las del propio subsuelo. La prctica comn indica que se programe un muestreo alterado con penetracin estndar de cono, alternando el muestreo inalterado con tubo de pared delgada, tubo dentado barril Denison, segn el material que se encuentre. Si se tienen rocas, se utiliza barril doble giratorio. Este muestreo se lleva a cabo como se indica en la seccin 7.4.

7.6.4. CRUCES CON VAS DE COMUNICACIN, ROS Y CANALES.Se debe seleccionar el sitio apropiado para ejecutar los sondeos, tomando en cuenta la informacin geotcnica recopilada y el trazo del proyecto. En el muestreo se consideran muestras alteradas e inalteradas. Las primeras son por estratos y las segundas de tipo cbicas, recuperadas a la profundidad a la cual se estima que se desplantarn las estructuras de cruce. Si la importancia dificultad del cruce lo requiere, se programa exploracin profunda, sea en suelos en rocas; en ambos casos la exploracin se realiza como se indica en la seccin 7.3. Para salvar los cruces y disear la cimentacin de las estructuras requeridas, se excavan como mnimo dos pozos a cielo abierto, aumentndose dicho nmero realizando sondeos profundos si as se requiere. En los cruces importantes se recomienda efectuar un estudio topohidrulico.

7.6.5. PLANTAS POTABILIZADORAS, DE TRATAMIENTO Y ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS.En el estudio preliminar, se debe seleccionar dentro del sitio propuesto, la distribucin apropiada para ejecutar los pozos a cielo abierto y sondeos, dependiendo de la superficie de la zona por explorar y tomando en cuenta la informacin recopilada. La excavacin de pozos a cielo abierto se lleva a cabo con las caractersticas descritas en la seccin 7.3. Con objeto de elaborar perfiles estratigrficos dentro de la zona considerada, se determinan las propiedades ndice de los suelos encontrados, para su posterior clasificacin, de acuerdo al sistema nico de clasificacin de suelos (SUCS) (seccin 7.5.) Para evaluar la agresividad potencial de los suelos, desde el punto de vista de la corrosin, se toman muestras alteradas en cada cambio de estrato y en cada uno de los pozos excavados, segn se detalla en la seccin 7.4. Durante la exploracin geotcnica se realizan como mnimo cinco pozos a cielo abierto, espaciados convenientemente en el rea por explorar y de los cuales se recuperan muestras alteradas, que se someten a pruebas de laboratorio (seccin 7.5.) Si el material encontrado es roca, se considera que presenta buenas propiedades mecnicas y se verifica por medio de pruebas de laboratorio. Si el material encontrado es suelo y al analizar los resultados de laboratorio se deduce que se pueden presentar problemas de capacidad de carga, baja resistencia al esfuerzo cortante y alta compresibilidad, se debe programar un muestreo inalterado, incluyendo pruebas de laboratorio, para obtener las propiedades mecnicas. Ya establecida la factibilidad del sitio, la exploracin se complementa con pozos a cielo abierto y sondeos, a profundidades que dependen del material encontrado en el estudio preliminar; as como de las dimensiones y descargas aproximadas de las estructuras constitutivas de la planta Los Pozos a cielo abierto se distribuyen convenientemente en la zona por explorar, para trazar perfiles estratigrficos que resulten adecuados para representar el modelo geotcnico del subsuelo; los sondeos deben programarse en un nmero tal que el rea tributaria de cada uno, sea de una hectrea aproximadamente. El nmero de pozos a cielo abierto ser, dos veces el nmero de sondeos con mquina.

El nmero de sondeos mencionado en prrafos anteriores, de ninguna manera es fijo, ya que puede variar en funcin de la geologa y criterios de exploracin. Una vez conocido el sitio definitivo para el emplazamiento de la planta, las caractersticas estratigrficas del predio y con la ubicacin precisa de cada estructura, si las condiciones geotcnicas son desfavorables, se procede a realizar estudios geotcnicos complementarios; se programan sondeos exploratorios que se ubiquen en el lugar exacto de las estructuras importantes y se realizan ms pruebas de laboratorio. El estudio complementario se lleva a cabo siempre que se observen variaciones importantes en la estratigrafa se anticipen problemas especiales de geotecnia.

7.6.6. PLANTAS DE TRATAMIENTO Y LAGUNAS.Dentro del sitio propuesto se debe seleccionar la distribucin apropiada de los pozos a cielo abierto y sondeos, tomando en cuenta la informacin recopilada y los estudios preliminares. La excavacin de pozos a cielo abierto se lleva a cabo con las caractersticas descritas en la seccin 7.3. Con objeto de elaborar perfiles estratigrficos dentro de la zona considerada, los PCAs y sondeos de exploracin se ubican de manera apropiada para conocer la informacin geotcnica obtenida de los ensayes de laboratorio. Durante esta etapa de estudios es conveniente realizar ensayes a las muestras de los primeros sondeos, particularmente ensayes de permeabilidad, con el propsito de definir si es necesario llevar a cabo pruebas de permeabilidad en campo. En lagunas y estructuras especiales se realizan por lo menos dos sondeos, a base de penetracin estndar y muestreo con tubo de pared delgada (Tipo Shelby) con barril doble giratorio, llevados hasta una profundidad mxima de 15m (seccin 7.4.) En cada sitio propuesto se complementa la exploracin geotcnica, excavando por lo menos diez pozos a cielo abierto, llevados a 4.0 m. de profundidad como mnimo. Sin embargo, si los sondeos profundos no se requieren, se incrementa a 15 el nmero de pozos a cielo abierto, con el fin de determinar con precisin la configuracin geotcnica del subsuelo. Dependiendo la homogeneidad e heterogeneidad se recomienda efectuar menor mayor nmero para tener mayor seguridad. De los pozos a cielo abierto se toman muestras alteradas e inalteradas (segn los procedimientos descritos en la seccin 7.3.), a los niveles donde se estime que se desplantarn las estructuras y bordos que constituyen el sistema, en los niveles donde se requiera conocer los parmetros de resistencia al corte y/o compresibilidad. De ser necesario, se efectan pruebas de permeabilidad tipo Lefranc y tipo Nasberg

7.6.7. VIALIDADES EN PLANTAS DE TRATAMIENTO, POTABILIZADORAS Y DE BOMBEO. 7.6.7.1. Generalidades.Tomando como base el proyecto ejecutivo de planta de tratamiento, potabilizadora de bombeo, se disea y proyecta la estructura que constituye los pavimentos de las vialidades dentro de la misma. Para esto se verifican los alineamientos, niveles, pendientes y secciones que garanticen un adecuado drenaje interno y externo. El espesor y calidad de la estructura del pavimento y de cada una de sus capas componentes se determina considerando las mximas cargas que hayan de ser soportadas, la frecuencia de cada tipo de carga y la capacidad de carga del terreno. Las tensiones producidas por la repeticin de las cargas de trnsito, transmitidas a travs de la estructura del pavimento, hasta el terreno, no deben exceder la capacidad de carga de la estructura, ni del terreno.

7.6.7.2. Fases del proyecto.Para determinar el espesor del pavimento y de cada capa que lo compone as como el tipo de superficie asfltica adecuada, deben considerarse los siguientes puntos: A.B.C.D.Anlisis de trnsito Estudio del terreno y de los materiales de base y sub-base Anlisis y seleccin del proyecto definitivo. Bancos de materiales

7.6.7.3. Mtodo de diseo del pavimento flexible.

La resistencia del pavimento depende de las caractersticas mecnicas de los materiales y de la interaccin de las capas que lo constituyen. Los criterios de diseo son del tipo convencional, por lo que se incluyen aspectos como: condiciones del medio ambiente, criterios de falla, factores de seguridad, especificaciones de los materiales, tolerancia y procedimientos de construccin. El clculo del espesor total del pavimento y de las capas que lo componen, se hace de acuerdo al mtodo del valor relativo de soporte (VRS) y con el apoyo de las grficas de diseo.

7.6.7.4. Carpeta asfltica.Las caractersticas importantes que deben satisfacer los materiales ptreos para la carpeta asfltica son: A.Granulometria. B.Dureza. C.Forma de las partculas D.Adherencia con el asfalto. El contenido ptimo de asfalto, por el mtodo analtico, se obtiene por medio de la "Compresin sin confinar"; el tipo de carpeta asfltica puede ser, en cosideracin de la intensidad y frecuencias de las cargas : A.Por riegos. B.Mezclas en el lugar. C.Concretos asflticos. El diseo y eleccin de la se realiza con base en las normas y especificaciones para construccin e instalaciones de pavimentos de la Secretara de Comunicaciones y Transportes.

7.7. REQUERIMIENTO DE ESTUDIOS GEOTECNICOS PARA CAMINOS Y PLATAFORMAS.Para la exploracin de los caminos existentes, se realiza un reconocimiento geotcnico de los caminos, tomando como base la geologa regional y la observacin de cortes y deslaves, que proporcionan informacin geotcnica de su comportamiento. En los caminos existentes se toman calas volumtricas a cada 250m; las pruebas que se realizan, son: A.Lmites de consistencia. B.Granulometra. C.Por ciento de finos. D.Compactacin Proctor SARH. Porter E.Peso volumtrico

7.8. REQUERIMIENTO DE ESTUDIOS GEOTECNICOS EN BANCOS DE MATERIALES, PARA REVESTIMIENTO, TERRACERIAS Y AGREGADOS PTREOS.Se procede a la localizacin y levantamiento de los bancos de materiales que resulten susceptibles para utilizarse en las capas de revestimientos, terraceras, bases y sub-bases, as como para agregados ptreos en la elaboracin de los concretos hidrulicos. La exploracin se realiza por medio de pozos a cielo abierto, con obtencin de muestras integrales, de acuerdo a las secciones 7.4 y 7.5 y se efecta la clasificacin de campo correspondiente. En cada banco se excava un mnimo de 2 pozos a cielo abierto, llevados hasta 2.5m de profundidad y de cada pozo se toman como mnimo una muestra de tipo integral. El estudio de bancos de materiales se debe enfocar a definir las siguientes caractersticas: A.B.C.D.E.G.H.I.Localizar los bancos ms cercanos a las obras civiles Localizar bancos con el menor volumen posible de despalme (capa vegetal). Recomendar bancos que topogrficamente sean de fcil explotacin Recomendar bancos que sean lo ms sano posible Localizar bancos con la Granulometra requerida para las obras Sugerir bancos de roca cuyo material no sea altamente abrasivo Proponer bancos de materiales cuyas caractersticas mecnicas y qumicas no presenten alteraciones estructurales. Los materiales de los bancos recomendados deben resistir su manejo, desde su extraccin, hasta su colocacin, con la menor cantidad

7.9. PRESENTACIN DE RESULTADOS DE ESTUDIOS DE LOS PROYECTOS PARA OBRAS HIDRULICAS.En cada sitio estructura donde se hayan realizado sondeos, se debe elaborar el estudio Geotcnico, que muestre los resultados de la exploracin de campo, ensayes de laboratorio y la estratigrfia correspondiente. Debe

contener el anlisis de los resultados de los ensayes de laboratorio para ser aplicados en el diseo de las cimentaciones y en los anlisis de estabilidad de masas de suelo de roca. En caso de requerirse tambin debe aparecer junto a la estratigrafa la clasificacin para excavacin.

7.9.1. DE OBRAS QUE SE REQUIERE PRUEBAS DE CALIDAD DE MATERIALES EN MUESTRAS ALTERADAS.La informacin geotcnica generada en sondeos someros profundos, se presenta en perfiles estratigrficos individuales, donde se indique lo siguiente: A.B.C.D.E.F.G.H.I.Nmero y tipo de sondeo. Localizacin y cadenamiento. Nmero, tipo y profundidad de las muestras. Penetracin estndar de cono. Contenido natural de agua. Lmites de consistencia. Granulometra y clasificacin Sistema Unico de Clasificacin del Suelo (SUCS). Pesos volumtricos. Cohesin y ngulo de friccin interna.

7.9.2. EN OBRAS QUE SE REQUIERE PRUEBAS ESPECIALES EN MUESTRAS INALTERADAS.Tambin se debe presentar la siguiente informacin: A.B.C.D.E.F.G.H.I.Curvas Granulomtricas. Diagramas de esfuerzos totales, neutrales y efectivos Grfica de plasticidad, donde se resuman los resultados de los ensayes de lmites de consistencia Crculos de Mohr y grfica esfuerzo-deformacin de ensayes, para determinar la resistencia al esfuerzo cortante . Curvas de compresibilidad y de consolidacin Curvas de expansibilidad Curvas de Valor relativo de soporte (VRS) Tablas y grficas donde aparezcan los resultados de los ensayes de laboratorio Planos donde se localicen los sondeos en planta, as como perfiles estratigrficos a lo largo de las lneas y estructuras, como tanques unidireccionales, torres de oscilacin, cajas rompedoras de presin, plantas de bombeo, de tratamiento de aguas residuales potabilizadoras.

El estudio de bancos de materiales debe incluir la siguiente informacin: A.Localizacin de cada banco en un plano general, as como su croquis particular que indique los accesos y las distancias al eje del camino al centro de gravedad de la estructura en cuestin. Se debe indicar el tipo e intensidad de la exploracin y muestreo realizados, as como los ensayes efectuados. Se debe indicar el tipo de material del banco, indicando su clasificacin, segn las Normas de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes (SCT), el espesor de despalme, el espesor utilizable, volumen de despalme dimensiones en planta, tratamiento probable, coeficiente de variacin volumtrica, clasificacin para presupuesto y su utilizacin en la seccin estructural del camino.

B.-

C.-

7.10. ETAPAS DE PROYECTO DE CAMINOS A LO LARGO DE LA LNEA CONDUCCIN, COLECTOR, INTERCEPTOR EMISOR.7.10.1. RECOPILACIN DE INFORMACIN.Para la realizacin del proyecto ejecutivo de caminos nuevos existentes para construccin de acueductos, se debe enfocar la atencin en la pendiente del terreno, en taludes naturales y de cortes, terraplenes y en la posibilidad de utilizar los mismos materiales de excavacin para la formacin de terraceras, as como tomar en cuenta factores de seguridad, solidez, facilidad de conservacin y economa. Se debe recopilar la informacin necesaria en las etapas iniciales del proyecto: A.B.Trazo preliminar en planta Seleccin del trazo en planta

Con la informacin recabada y la topografa a detalle de la lnea de conduccin, del colector, interceptor emisor, se definen los datos de proyecto, la seleccin del trazo en planta y las secciones tipo del camino, en donde se indican los espesores de estructuracin y los grados de compactacin. Los planos con los datos de proyecto y el dibujo de las secciones tipo que se deriven de este trabajo, pueden ser susceptibles de modificaciones, de acuerdo a los datos que se reciben de campo.

7.10.2. RECONOCIMIENTO DE CAMPO.Se deben realizar reconocimientos de campo del trazo seleccionado, con el objeto de identificar los elementos que ayuden a determinar el trazo definitivo, de acuerdo con los puntos obligados de paso, que se establecen por razones econmicas, caractersticas topogrficas, geolgicas, geotcnicas, alineamientos, pendientes, clasificacin de terrenos, cruces con ros y arroyos, con carreteras, vas frreas, poblaciones y localizacin de obras de drenaje.

7.10.3. TOPOGRAFA DEDUCIDA.Con el trazo definitivo, resultado de las observaciones y modificaciones originadas por la informacin recabada del reconocimiento en campo, se deduce el perfil del terreno por el eje del camino y se obtienen cotas a cada 20m; donde la morfologa del terreno lo requiera, se fijan estaciones para ubicar las obras de drenaje. Se preparan secciones transversales del terreno natural, cada 20m con una longitud de 20m hacia ambos lados del eje. Si la topografa es movida (abrupta) la longitud de las secciones se aumentan y la distancia entre estaciones se debe reducir; si por el contrario la topografa que se presenta es sensiblemente plana, la distancia entre estaciones se debe aumentar.

7.10.4. PROYECTO GEOMTRICOEl plano donde se dibuja la planta del camino, debe contener el trazo de la lnea de conduccin, se dibuja el trazo definitivo del eje del camino, a escala 1:2000. Se debe integrar en el mismo plano el perfil del terreno natural deducido, por el eje del camino, a escala vertical 1:200 y horizontal 1:2000. Con base en la informacin que contiene este plano, que cubre tramos de 2 Km. de camino, se procede a realizar el proyecto geomtrico del alineamiento horizontal y vertical, siguiendo las normas, especificaciones y criterios establecidos se calculan cotas de subrasante, espesores en corte y terrapln cada 20m y puntos intermedios que ayuden a definir el proyecto y la seccin transversal del mismo.

7.10.5. SECCIONES DE CONSTRUCCIN.Con base en las secciones tipo, la estructuracin de las mismas y los espesores de corte y terrapln obtenidos en el proyecto de subrasante, se obtiene una seccin constructiva en cada estacin y en todos aquellos puntos intermedios donde el terreno presente cambios notables, con objeto de calcular las reas de las capas que la componen.

7.10.6. DIBUJO DE PLANOS DEFINITIVOS.El informe debe contener los siguientes planos: A.B.C.D.E.F.G.Planta general Planta y perfil, para cada tramo de camino, considerando. Alineamiento horizontal: con todos los datos de proyecto, cuadro de datos de poligonal de apoyo del trazo, cuadro de geometra de alineamiento, secciones tipo del tramo y escala. Alineamiento vertical: todos los datos de cadenamientos, elevaciones del terreno natural y subrasante, espesores de corte y terrapln, bancos de nivel, cuadros de cantidades de obra escalas. Plano con la informacin geotecnica. Plano de ubicacin de bancos de prstamo y cuadro con clasificacin de materiales, volmenes aprovechables, distancias, espesor de despalme, calidad de los materiales y explotabilidad. Plano de obras de drenaje.

7.10.7. CAMINOS EXISTENTES.Si el trazo del eje del colector, interceptor y emisor es paralelo al eje de un camino existente de brechas, susceptibles de ser aprovechadas utilizadas, se procede a obtener la informacin geotcnica, a fin de habilitar los tramos que no cumplan con las especificaciones de proyecto geomtrico y en su caso se presentan las recomendaciones para su mejoramiento y la solucin al drenaje de ellos.

7.10.8. OBRAS DE DRENAJE (CLAROS MENORES A 6 m).

Son obras hidrulicas que sirven para conducir los escurrimientos pluviales, primordialmente de pequeos arroyos, cunetas y contracunetas, transversales al eje del camino carretera. Generalmente se construyen de concreto metlicas y las secciones rectas que se utilizan son circulares, rectangulares, en bveda y ovaladas. 7.10.8.1. Adaptacin de estructuras tipo Si se justifica una obra, se procede al clculo de la misma, adaptndose las soluciones estructurales tipo Posteriormente se dibujan los proyectos con instructivos, que incluyan observaciones necesarias para su correcta ejecucin.

7.10.9. CATALOGO DE CONCEPTOS Y MEMORIA DESCRIPTIVA.Se debe elaborar el catlogo de conceptos que contenga el diseo del camino, indicando su clasificacin, enunciando unidad y cantidad de obra. 7.11. BIBLIOGRAFA. 1) Normas para Construccin e Instalaciones Carreteras y Aeropistas-Terraceras Libro 3, parte 3.01, titulo 3.01.01 Secretaria de Comunicaciones y Transportes, SCT. Mxico, 1984 Normas para muestreo y pruebas de materiales, equipos y sistemas Carreteras y Aeropistas-Materiales para Terraceras Libro 6, parte 6.01, titulo 6.01. Secretaria de Comunicaciones y Transportes, SCT. Mxico, 1986 Manual de Diseo de Obras Civiles Seccin B, Tema 1, captulos 1,2,3,4 y 5 Comisin Federal de Electricidad, CFE. Mxico, 1979 Manual de Diseo de Obras Civiles Seccin B, Tema 2, captulo 1,2,3 y 4 Comisin Federal de Electricidad, CFE. Mxico, 1979 Reglamento de Construcciones del Departamento del Distrito Federal, DDF. Mxico, 1 98 7 Vocabulario de Mecnica de Suelos, trminos usados en Latinoamrica. SMMS, | de |, UNAM, 1987 Especificacin Generales Para Proyecto de Obras PEMEX-1976. Mecnica de Suelos- Instructivo para Ensayes de Suelos. CNA-IMTA-1990.

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

7.12. NORMAS Y MANUALES TCNICOS DE REFERENCIA.1) Manual de Mecnica de Suelos Secretaria de Recursos Hidrulicos, SRH Mxico 1 970 Instructivo para ensaye de suelos Secretaria de Recursos Hidrulicos, SRH Mxico, 1 970 Normas para proyecto de obras (Norma 2.214.05) Petrleos Mexicanos, PEMEX Primera edicin Mxico, 1976

2)

3)

4)

Manual de diseo geotcnico (volumen 1 ) Departamento del Distrito Federal, DDF Mxico. 1987 Normas para construccin e instalaciones carreteras y aeropistas-estructuras y obras de drenaje Libro 3, parte 3.01, titulo 3.01.02 Secretaria de Comunicaciones y Transportes, SCT Mxico, 1 984 Normas para construccin e instalaciones carreteras y aeropistas-pavimentos Libro 3, parte 3.01, titulo 3.01.03 Secretaria de Comunicaciones y Transportes, SCT Mxico, 1984 Pruebas de Permeabilidad, Normatividad, volumen V SARH, Gerencia de Estudios y Normas Mxico, 1987 Normas para muestreo y pruebas de materiales, equipos y sistemas Carreteras y Aeropistas-Pavimentos ll, Tomo 2 libro 6, parte 6.01, ttulo 6.01.03

5)

6)

7)

8)

7.13. ABREVIATURAS.7.13.1. Abreviaturas.ASTM SRM IN SITU NAF RQD SEV SMMS SPT SUCS VRS Sociedad Americana para Ensayes de Materiales (American Society for Testing Materials). Sociedad Internacional de Mecnica de Rocas (International Society for Rock Mechanics) Locucin latina que significa en el sitio. Nivel de Aguas Freticas. ndice de Calidad de la Roca (Rock Quality Designation). Sondeo Elctrico Vertical. Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos. Prueba de Penetracin Estndar (Standard Penetration Test). Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos. Valor relativo de soporte.

7.13. APNDICE.CATALOGO DE CONCEPTOS PARA ESTUDIOS Y PROYECTOS GEOTECNICOS EN SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO.

7.13.1. MOVILIZACIN DE PERSONAL.Movilizacin del personal al sitio de los trabajos y regreso al lugar de origen. Visitas tcnicas Viticos de la brigada de estudios geotcnicas en trnsito. Viticos de la brigada de perforacin, en trnsito Tiempos perdidos no imputables Brigada de estudios geotcnicos Brigada de perforacin. da / brig da / brig Lote Visita da da

7.13.2. RECOPILACIN DE INFORMAClN Y ESTUDIOS GEOLOGICOS.Recopilacin de informacin tcnica Reconocimiento geotcnico del rea de proyecto Levantamiento geolgico a detalle Lote Lote Ha

7.13.3.- MANIOBRAS DE PERFORACIN CON MAQUINA.Movilizacin del equipo de perf. al sitio de los trabajos y regreso al lugar de origen Lote Suministro de agua para perforacin Utilizacin de lodos bentoniticos Cementacin Desmonte Caminos de acceso y brechas Ademe metlico recuperable Ademe metlico no recuperable) Cambio de equipo de perf. entre sondeo y sondeo Lote Kg,m Kg,m Ha Km. m m mov

7.13.4. EXPLORACIN GEOFSICA.MTODO GEOSSMICO Medicin Ondas P Medicin Ondas S Mtodo Geoelctrico AB/2 ---3 00m AB/2 --- 500m SEV SEV m Tendido

7.13.5. EXPLORACIN GEOTECNICA.Envi de muestras al laboratorio Prueba de penetracin estndar(spt) Perforacin con mquina perforadora en donde se realiza la prueba de penetracin estndar (spt) Perforacin con mquina sondeos, mixtos Exploracin con cono Excavacin de pozos a cielo abierto (PCA) Perforacin en suelos blandos Perforacin en suelos duros Perforacin en gravas, boleos y rocas Perforacin sin recuperacin de muestras Lote m m

m m m m m m

7.13.6. MUESTREO ALTERADO EN SUELOS.Muestreo en pozos a cielo abierto Muestreo a partir de la prueba de penetracin estndar Muestreo integral en pozos a cielo abierto (PCA) en frentes abiertos Muestra m Muestra

7.13.7. MUESTREO INALTERADO EN SUELOS Y ROCAS.Obtencin de muestras cbicas inalteradas debidamente protegidas en Pozos a cielo Muestra abierto (PCA) m Muestreo en suelos blandos con tubos de pared delgada tipo shelby m Muestreo en suelos blandos con tubo dentado m Muestreo en suelos duros con barril Denison m Muestreo en suelos duros y/o roca con barril doble giratorio

7.13.8. DETERMINACIN DE PROPIEDADES FSICAS Y MECNICAS EN CAMPO Y LABORATORIO.PROPIEDADES NDICE, SUELOS FINOS. Clasificacin Sistema Unico de Clasificacin de Suelos (SUCS) Contenido natural de agua Contenido de finos por lavado Limites de consistencia Densidad de slidos Propiedades ndice, Suelos Granulares Anlisis granulomtrico por mallas Densidad de slidos PROPIEDADES MECNICAS E HIDRULICAS EN SUELOS FINOS Permeabilidad bajo carga constante Permeabilidad bajo carga variable Compresin simple Compresin triaxial no consolidada, no drenada, con determinacin de mdulos de deformacin Compresin triaxial consolidada, no drenada Consolidacin unidimensional Expansin libre y/o bajo carga Saturacin bajo carga Determinacin de pesos volumtricos en el lugar Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba

Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba

PROPIEDADES FSICAS Y MECNICAS EN MUESTRAS INTEGRALES.Compactacin proctor, porter densidad relativa Colorimetria Contraccin lineal Lmites de consistencia % de partculas finas Valor relativo de soporte estndar Valor cementante Contenido de substancias perjudiciales Prueba de los ngeles Intemperismo acelerado Peso volumtrico seco/saturado Peso volumtrico en estado natural Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba

PROPIEDADES NDICE Y MECNICAS EN NCLEOS DE ROCASClasificacin microscpica y petrogrfica Compresin simple con determinacin de mdulos de deformacin Determinacin de la Designacin de la calidad de la Roca (DCR), 10-20 cms. Peso volumtrico Prueba Prueba Prueba Prueba

Prueba de los ngeles Intemperismo acelerado

Prueba Prueba

PRUEBAS DE CAMPO EN SUELOS Y ROCASTorcmetro penetrmetro de bolsillo Prueba de placa Prueba con gato plano Prueba de permeabilidad tipo Nasberg en tramos