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RICARDO ESCOBAR - ORGANIZACION CONDOR - Tel: 02573.1444

AUTORES: IngenierosFREDDY SANCHEZ - SOLESTUDIOS - Tel: 06851.8965

CARRETERA MORaN - CORO. Tramo Curarí - Huequito

Este tramo dA 6 kilómetros, está ub!cado en un terreno !!::me, dende se

conforma una planicie de inundación integrada por un sistema de ciénagas, un

cauce principal de drenaje, los ríos Curarí y Huequito, las quebradas El Paso y

Tumurugual, además de una serie de vaguadas todas con cauces erráticos,

que en las máximas avenidas inundan totalmente los terrenos de esta planicie

cuyas elevaciones oscilan de los 20 m a los 6 m sobre el nivel del mar.

Estructura de la Vía

La estructura de la vía la componen tres puentes, un terraplén y un pavimento

cuya rasante tiene una elevación de 3 a 4 m por encima del terreno natural.

Materiales de relleno y del pavimento

El terraplén se construyó con rellenos obtenidos de préstamos laterales, cuyos

materiales están constituidos por suelos arcillosos de elevada plasticidad y de

capacidad de soporte muy baja; también susceptibles a los cambios de

humedad que ocasionan alta succión en verano e hidratación en invierno. Las

inundaciones en la zona son frecuentes, la última notable ocurrió en 1988.

Encima del terraplén arcilloso se apoya una capa de caliche, con espesor

promedio de 70 cm. Por último una capa de concreto asfáltico que alcanza un

espesor promedio de 40 cm; espesor resultante de una política de

mantenimiento que se limitó a construir carpetas superpuestas de nivelación

para eliminar las distintas deformaciones que ocurrieron en la plataforma de la

vía en el tiempo hasta el presente.

Hipótesis de las etapas constructivas de la vía

El proceso constructivo del terraplén existente se hizo en dos etapas, una

primera con sección transversal a un nivel de subrasante más bajo que el

actual y una segunda de ampliación donde se aumentó el área de la sección

transversal y se elevó el nivel de la rasante, esto mediante rellenos

compactados, pero adosados directamente sin escalones o terrazas de liga.

Síntomas de fallas

Con el tiempo, se produjeron grietas longitudinales en el pavimento, las cuales

fueron rellenadas con asfalto y se construyeron carpetas de nivelación

sucesivas. Estas grietas tienen cientos de metros en distintos trayectos y se

observan aberturas hasta de 20 cm.

Al efectuar una calicata en la progresiva 162+700, se observó que estas

grietas llegaban hasta una profundidad de 2 metros.

Características de los materiales

Tanto el cuerpo del terraplén, como la subrasante están constituidos por

arcillas expansivas, cuyas propiedades mecánicas son:

Esfuerzo de equilibrio expansivo: (j eq = 4 Kg / cm2

Deformación volumétrica unitaria máxima: Ev max = 3,73%.

Los minerales arcillosos se clasifican como vermiculita.

La zona activa se encuentra a la profundidad de 3 metros.

El material de la base granular (caliche), tiene un valor CBR del 60%.

Tratamiento de rehabilitación

C~mo ~esultado de los estudios de campo y ~Ci!?orat~T_i~_sellegó a la conclu~l~_n

de que las causas determinantes de las fallas la constituyen primordialmente:

el carácter expansivo de las arcillas y, posiblemente también, el ensanche del

terraplén directamente adosado sin terraceo previo.

Proyecto de rehabilitación

Remoción del pavimento y terraplén

Remover parcialmente el terraplén existente hasta una profundidad de 2,20 m

para eliminar las grietas profundas y atenuar la junta existente debida al

ensanche del terraplén, en su fase constructiva de ampliación, ejecutada en

los años 70.

La remoción de la carpeta asfáltica con un espesor de 40 cm, se efectuó con el

procedimiento de fresado sucesivo mediante la utilización de una máquina RR­

250 de Caterpillar, lo cual permitió acopiar el material para utilizarse como

base estabilizada con emulsión asfáltica.

La remoción del material granular se hizo cuidadosamente, acopiándose en

un sitio estratégico para luego ser reutilizado como subbase.

Se continuó con la remoción de 50 cm de capa de arcilla para saneamiento del

terraplén y este material conjuntamente con el préstamo lateral fue utilizando

para ampliar la base del terraplén, empleando procedimientos de terraceos de

liga entre los materiales existentes y los importados.

Estabilización electro química

Tratamiento del suelo expansivo mediante estabilización electroquímica

utilizando aceite sulfonado c.ombinada con e! control de !a humedad

construyendo barreras verticales y horizontales.

Reconstrucción del pavimento

El caliche recuperado se utilizó para construir la subbase de 70 cm de espesor.

Luego colocar una base estabilizada de mezcla reciclada ~n frío con emulsión

asfáltica, con espesor de 15 cm.

La carpeta de rodamiento de 10 cm de espesor, se especificó de mezcla

asfáltica Tipo IV.

Protección de taludes

Cobe.rtura lateral del terraplén con material de arrime vegetal, sembrado con.,J

pasto estrella, para proteger los taludes de la erosión.

En las figuras 1 a la 4 se esquematiza el proceso constructivo.

Estabilización electroquímica

Se realizó con aceite sulfonado, en inyecciones para estabilizar la base del

terraplén y mezclado con la arcilla en el proceso de compactación de

reconstrucción y ampliación de la plataforma de la vía.

Las partículas de arcilla, debido a su composición mineralógica tienen exceso

de aniones, por lo cual atraen los cationes del agua, haciendo que ésta se

adhiera a ellas, formando al agua pelicular.

El agua pelicular o adherida no puede ser extraída mecánicamente, ya que la

fuerza del enlace electroquímico ~obrepasa los 10.000 Kg/cm2, y por ello se

considera que está formando parte de la fase sólida de la masa del suelo.

El aceite sulfonado, derivado de la fracción naftaleno del petróleo, soluble en

agua, por su composición química tiene un alto potencial de intercambio ¡ónico,

capaz de producir un vigoroso intercambio entre las cargas eléctricas de las

partículas sólidas del suelo y del agua ionizada; de esta manera, al originarse

choques iónicos, se libera la energía necesaria para que el agua adherida a las

partículas se desprenda, convirtiéndose en agua libre que drena por gravedad

y evaporación. Este proceso es lento y requiere un tiempo mayor de 45 días

para producir el intercambio de cargas y 180 días o más, dependiendo de la

estación climática para evaporar el agua libre.

Por experiencias obtenidas en la carretera Coro - Churuguara, donde se trató

el suelo, en un espesor de 40 cm, con una solución de aceite sulfonado en

agua, se logró un aumento de hasta 12% en el CBR en aproximadamente 2meses.----

-:'--====~=======---

_._ .._-------------------------~--

En investigaciones de la Universidad Francisco de Miranda con la arcilla de

Coro, el valor del Esfuerzo de Equilibrio Expansivo ( (j' eq ) disminuyó en 87%

y la deformación volumétrica un'itaria (tv max) en 58 %, después de 3 meses

de iniciada la acción electroquímica por la mezcla de arcilla con aceite

sulfonado (ver figura 5).

Especificaciones para la estabilización electroquímica

Las inyecciones fueron ejecutadas desde el nivel -2.20 con una profundidad de ~1.50 m y_una dósis de 0,2 LT de AS en cada inyección.- :...

El patrón de inyección cubría un plano horizontal de 13 m de ancho dentro del,.....I~"""''''''' .,.J-I .L I ~.-v"'~1 !-'V UCJ lC11 d~I~11.

El replanteo de las inyecciones se hizo en 5 ejes paralelos y distribuidos en

forma de tresbolillos, separados a cada 2 metros entre las progresivas

162+736 - 163+165; y cada 4 metros entre las progresivas 158+700­

161+925; 161+925 - 162+695 (ver figura 6).

En la reconstrucción del terraplén, se mezcló la arcilla con aceite sulfonado·

diluido en el agua de amasado en una dósis de 0,2 LT de AS por cada metro ~__ o -

cúbico, con una dilución de 200 a 500 LT de agua por LT de AS.

Barreras de control de humedad

Las barreras verticales, consisten en zanjas construidas en la base del

terraplén, a nivel de la subrasante de arcilla, dispuesta paralelamente a los

bordes de la vía. Están constituidas por una zanja de 30 cm de ancho y 1

metro de profundidad rellena con arena de médanos. Su función es preservar

la condición de humedad para atenuar los cambios volumétricos inducidos en

~ la arcilla durante las estaciones de sequía y lluvias.

-, Las barreras horizontales, son recubrimientos impermeables para impedir el

ingreso y salida de humedad en el cuerpo arcilloso del terraplén. Se utilizó una

doble imprimación asfáltica densa (cada una de 2,5 LT/m2). Este doble riego

envolvió todo el cuerpo del terraplén y fue colocado previo a la subbase y

después de construir las barreras verticales.

Desvío provisional

Para facilitar las operaciones de rehabilitación del tramo, se proyectaron dos

Estos desvíos presentaron una limitación operativa, ante la presencia de las

lluvias, dado que la subrasante, arcilla de alta plasticidad, tiene una capacidad

de soporte CBR de 3%. En razón de ello los trabajos de reconstrucción

contaron con un tiempo perentorio ante la presencia de las lluvias.

Con la llegada de fuertes lluvias en la sabana de Hueque, el desvío provisional

sufrió serios daños, debido a la pérdida de estabilidad de la base por

saturación e influencia del tránsito automotor, en consecuencia el tramo en

rehabilitación requirió ser abierto al tráfico (19/10/95) cuando sólo se había

colocado la primera capa de base estabilizada con emulsión, siendo su

espesor de 8 cm. El 26/10/95 la obra fue paralizada, sin embargo el tráfico

continúa sobre la misma, presentándose algunos pequeños daños en el

pavimento, tales como ahuellamientos, rotura de carpeta y agrietamientos tipo

piel de cocodrilo.

Estado del tramo para octubre de 1996

En inspección realizada al tramo no se detectaron grietas en el cuerpo del

terraplén.

Ensayo SPT en la progresiva 162+740

ESTABILlZACION ELECTROQUIMICA

PROFUNDIDAD - M

03.05.9528.10.96ANTES

DESPUES

~~~.~=~."'~~-~'v

8PTHurt.ED,"',D z.~~

SPT

1,00

24,1919,572

1,50

23,81416,258

2,50

26,31320,926

3,50

22,42019,930

Resumen fotográfico

Al final se anexan fotografías.

".- ...-.......

CARRETERA MORON CORO

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PROCESO CONSTRUCTIVO DE REMABILITACION

FASE I - REMOCION DE MATERIALES

[TI FRESADO DE LA CARPETA ASFALTICAy ACOPIO

m REMOCION DE LA SUBBASE GRANULAREXISTENTE (CALlCHE) y ACOPIO

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[I] REMOCION DE LA BASE GRANULAREXISTENTE (CALlCHE) y ACOPIO

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m REMOCI6N DE ARCILLA Y ACOPIO

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lA~IIt~AS CURARI·EL IIUEQUITO/CARRETERA MORON·CORO.PPT

LA REMOCiÓN DE LA ARCILLA SE HIZO PARA:

A) ELIMINAR GRIETAS LONGITUDINALES HASTA 2,20 M. DE PROFUNDIDADB) ATENUAR LA JUNTA DE CONSTRUCCiÓN EXISTENTE, FIGURA 1

I

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CARRETERA MOROhl - CORO

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PROCESO CONSTRUCTIVO DE REHABILITACION

FASE 11- RECONSTRUCCION DE PLATAFORMA Y ESTABILlZACION DEL SUBSUELO

m AMPLlACION DE LA BASE DEL TERRAPLEN

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~

o CONSTRUCCION DE BARRERAS VERTICALESPARA CONTROL DE HUMEDAD

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III INYECCIONES DE ACEITE SULFONADO

<l13 M

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L INYECCIONES: 0,2 LTIINYPROFUNDIDAD: 1,50 M

LAMINAS CURARI·EL HUEQUITOICARHHERA MORON·CORO.PPT

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FIGURA 2

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CARRETERA MORON - CORO..............................................

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PROCESO CONSTRUCTIVO DE R.EHABILITACION

FASE 111- LEVANTAMIENTO DEL TERRAPLEN Y CONTROL DE HUMEDAD

I

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IIJ RELLENO DE ARCILLA ESTABILIZADOCON ACEITE SULFONADO

[[] CONSTRUCCION DE BARRERAS VERTICALES

BARRERADE

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CONSTRUCCION DE BARRERA HORIZONTAL

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LAMINAS CURARI·(L HUEQUITO/CARRETERA MORON·CORO.PPT

RIEGO DOBLE IMPRIMACION

DENSA 2,5 LT/M2

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~ INYECCIONES: 0.2 LTIINY

UFIGURA 3PROFUNDIDAD: 1.50 M

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)CARRETERA MORON - CORO

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PROCESO CONSTRUCTIVO DE REHABILITACION

FASE IV - CONSTRUCCION DE CAPAS ESTRUCTURALES

[TI CONSTRUCCION SUBBASE DE CALlCHE RECICLADO o CONSTRUCCION DE BASE ESTABILlZADA

(CARPETA ASFAL TICA RECICLADA + EMULSION)

CALlCHE /CALlCHE

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'I1,, I' I , I1,II, III

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CONSTRUCCIONDECARPETADERODAMIENTOY PROTECCION

LATERALCONARRIME VEGETAL

CONCRETO ASFAL TICO

LAMINAS CURARloEL HUEQUITO/CARRETERA MORON-COROPPT

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CALlCHE

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FIGURA 4

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~~FY~~~8iR~~~RYH'~~'P~X~~~~~yp· .· .

R~rPRMAp'qN:)rp~~M~t~p~· UNITA·RIA· .MA'XIMA .

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(J equi12kg/cm

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3

12

1,5

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2.56

o 2 3 MESI ----------, I IO 1 2 3 MES

ANTES DELTRATAMIENTO

DESPUES DELTRATAMIENTO

ANTES DELTRATAMIENTO

DES PUES DELTRATAMIENTO

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA - INGENIERIA CIVIL

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO. Greyci Castillo - Carlos Narváez. MARZO 1995.INVESTIGACION SOBRE ESTABILlZACION ELECTROQUIMICA DE ARCILLAS DEL ESTADO FALCON FIGURA 5

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• ••••••••••••••• , •••••• o •••••••••••••••••••

••••••••••••••••••••••••• •••••••••••••••••••••••••• 0,' ••••••••••••••••••••••••••••••••••· " .· .

CROQUIS DE UBICACION DE LA VIA ALTERNA

163+165 161+400

CURARI

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158+925 ,/á:?~~::~:;~~~~~~~j>

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I DESVIO No, 2 I

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FIGURA 7

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CARRETERA MORON-CORO

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CROQUIS DE INYECCIONES

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2,90m

2,90m

PROGRESIVAS: 162+736 - 163+165

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PROGRESIVAS: 158+700 -161+925 -161+950 -162+695

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DIAMETRO PERFORACION 1" A 2"

PROFUNDIDAD: 2,20 MDOSIS: 0,2 LT ASIINY

FIGURA 6