CSL-9710-0-13-MD-04_Rev A

Ingeniería Definitiva para la Carretera: Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N(Km. 25 Carretera Cajamarca – Bambamarca)

BORRADOR DEL INFORME FINAL

MEMORIA DESCRIPTIVA

1.0 INTRODUCCION

El presente informe corresponde al Informe Nº 4, denominado Borrador del Informe Final conforme lo estipula el numeral 4.4 de los Términos de Referencia del Contrato de Servicios de Consultoría N° MYSRL-CTP-028/05 suscrito por la empresa Consultora CESEL S.A. que ha sido contratada para la elaboración del Diseño Definitivo de Ingeniería de la carretera Chilete - San Pablo – Yanacocha, dentro del marco del Convenio Nº 037-2005-MTC/20, de Colaboración Interinstitucional suscrito entre PROVIAS NACIONAL y Minera Yanacocha SRL.

El indicado numeral determina que en este borrador de informe final se incluya el Estudio Definitivo Final completo (100%) y se presenta a los 110 días del inicio del plazo contractual.

Con la documentación que se adjunta CESEL cumple con el avance prescrito, al alcanzar en esta oportunidad el 100% del Estudio Definitivo Final de ingeniería necesarios para los 3 tramos de carretera en que se ha dividido este proyecto, con excepción del Puente Chilete que será presentado con posterioridad ya que es motivo de una solicitud de ampliación de plazo en actual procesamiento por la Entidad.

Respecto a la oportunidad de presentación de este informe tendríamos que comentar que de acuerdo a la Ampliación de Plazo Nº 01 del Consultor, se ha determinado según el Cronograma vigente, que la fecha de presentación de este Informe Nº 4 es el 14.04.06.

Tenemos que informar a su vez, que para la elaboración de este cuarto informe, nuestro personal técnico ha estado abocado en el análisis de toda la información tomada en la etapa de campo y de la Ingeniería Básica, para luego plantear cada una de las soluciones y diseños que conforma el Proyecto Definitivo de Ingeniería para cada uno de los tramos de esta carretera.

Esta actividad, ha sido en parte coordinada con los Especialistas Revisores del PROVIAS NACIONAL en diversas reuniones de trabajo con el objetivo de intercambiar opiniones técnicas para la mejor solución de los planteamientos técnicos que aquí se alcanzan.

En este informe se incorporan las aclaraciones, comentarios y las observaciones recibidos sobre los informes anteriores, ampliando los sustentos técnicos que han demandado los revisores, así como los documentos complementarios en base a sus sugerencias para el mejor desarrollo de los temas.

INFORME N° 04 CESEL S.A./tt/file_convert/55cf9bc6550346d033a7551a/document.doc

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2.0 GENERALIDADES

2.1 ANTECEDENTES

La ciudad de Cajamarca y los diversos centros mineros asentados en esta región, se conectan actualmente con la costa (carretera Panamericana Norte) mediante una sola vía asfaltada que permite tránsito pesado e intenso hacia y desde la ciudad de Cajamarca, y por lo tanto, hacia las instalaciones de las minas y poblaciones adyacentes.

Esta carretera asfaltada entre Ciudad de Dios y Cajamarca, es considerada de segundo orden (Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG – 2001); se inicia en el km 668 de la Panamericana Norte (Ruta 8), en la localidad de Ciudad de Dios y discurre a lo largo de 177 km hasta la ciudad de Cajamarca, desde donde conecta, vía otra carretera de penetración con las provincias de Hualgayoc y Bambamarca, vinculando previamente a las instalaciones de varias grandes empresas mineras, dentro de ellas a Minera Yanacocha, por lo que esta vía es intensamente utilizada para el transporte de carga pesada, con insumos, materiales y equipos requeridos para las operaciones de diversas minas, ubicadas en esta región del país.

El tramo de vía asfaltada entre las localidades de Tembladera y Magdalena, presenta problemas periódicos de erosión y socavación de la plataforma de la carretera, por acción del flujo del río adyacente (Ríos Magdalena y Jequetepeque), debido fundamentalmente a que el curso del río es paralelo al trazo de la carretera.

Entre el poblado de Magdalena y la ciudad de Cajamarca, la carretera existente discurre por laderas que presentan continuas manifestaciones de deslizamientos a causa de condiciones geológicas y geotécnicas inestables.

Estos problemas son cíclicos y devienen en críticos durante las temporadas de lluvia. En los tramos superiores se activan deslizamientos por efectos de saturación de agua en los suelos blandos de las laderas superiores al trazo de la carretera y en los tramos intermedios por el incremento de caudal y de la fuerza erosiva del río en los niveles inferiores de la plataforma de esta vía.

Ante eventos extraordinarios, como el del Fenómeno del Niño (1998), se experimentaron entre los meses de Marzo y Abril, efectos de tipo catastrófico que comprometieron la estructura de la carretera en varios puntos de la vía, perdiéndose parcial y totalmente la estructura de la calzada en tramos de hasta 400 m., interrumpiéndose el tránsito vehicular.

Al trazo serpenteante, la exposición de la estructura ante deslizamientos y socavaciones, además de la precaria condición de la superficie de rodadura de esta carretera, se aúna el problema de que a lo largo de su recorrido se han desarrollado poblados y asentamientos humanos cuyas economías se basan en buena parte, en el tráfico comercial. Esta realidad ha devenido en generar condiciones propicias para incrementar los índices de accidentabilidad de esta vía.


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Dentro de este marco de referencia, y con la finalidad de ofrecer una alternativa de solución a esta problemática vial, la empresa Consultora CESEL S.A. ha sido contratada para la elaboración del Diseño Definitivo de Ingeniería de la carretera Chilete - San Pablo – Empalme Ruta 3N (Km 25 Carretera Cajamarca – Bambamarca), dentro del marco del Convenio Nº 037-2005-MTC/20, de Colaboración Interinstitucional suscrito entre PROVIAS NACIONAL y Minera Yanacocha SRL.

El Proyecto integral de la carretera Chilete - San Pablo – Empalme Ruta 3N (Km 25

Carretera Cajamarca – Bambamarca), se ha descompuesto físicamente en 3 tramos a saber:

Tramo 1 (Km 0+000 – Km 25+701.90) L = 25.70 Km Tramo 2 (Km 25+644.9 – Km 46+566) L = 20.92 Km Tramo 3 (Km 48+000 – Km 73+045.54) L = 25.05 Km

Para esta carretera, se ha elaborado un Perfil para la Elaboración de las Bases de Licitación en forma independiente, el mismo que incluye todos los items necesarios para llevar adelante un proceso de licitación. Al respecto se destaca que se establece la elaboración de dos expedientes de licitación, uno para la carretera y obras viales en general correspondiente a los tres tramos de la vía y otro para la ejecución de los puentes que comprende el proyecto.

2.2 OBJETIVO DEL ESTUDIO

El objeto del Estudio es elaborar el diseño de la nueva Carretera la Carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N (Km 25 de la Carretera Cajamarca – Bambamarca), con una extensión aproximada de 74 km. y la elaboración de los expedientes técnicos a nivel de licitación para la ejecución de las obras de construcción y/o mejoramiento para lo cual MYSRL ha contratado los servicios de consultoría con la empresa CESEL S.A., para que desarrolle los estudios correspondientes en concordancia con los Términos de Referencia y demás documentos contractuales.

Cabe mencionar los beneficios directos que se generarían con la construcción de esta carretera entre los cuales se podría mencionar los siguientes:

Integración de las zonas productivas alejadas al comercio nacional e internacional.

Disminuir los indices de accidentabilidad mediante el uso de vías de evitamiento.

Mejorar las condiciones de transitabilidad de la vía que se desarrollará por zonas de mejores condiciones geológicas y topográficas.

Mayor capacidad de transporte por la utilización de vehículos de gran tonelaje.

Reducción de los tiempos de recorrido de los vehículos.


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Mejorar la movilización de productos de la región.

Incentivar al turismo nacional e internacional.

Por otro lado en forma indirecta permitirá:,

Mejorar la competitividad de los productos, favoreciendo la productividad del área de influencia.

Generación de puestos de trabajo.

2.3 UBICACIÓN DEL PROYECTO

La franja de la Carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N (km 25 carretera Cajamarca - Bambamarca), políticamente se desarrolla en las provincias de Contumaza, San Pablo y Cajamarca, en el departamento de Cajamarca.

Desde Lima, se llega por la carretera Panamericana Norte hasta el km. 678, pasando las ciudades de Chimbote, Trujillo, Pacasmayo, hasta Ciudad de Dios (km. 678). Desde este punto se inicia la carretera asfaltada de penetración a la ciudad de Cajamarca (176 km.), la cual pasa por el poblado de Chilete, tras 90 km de recorrido desde Ciudad de Dios.

La Carretera no está codificada como Ruta y permite la conexión de la Ruta 8 (km 90 de la carretera Ciudad de Dios - Cajamarca) con la Ruta 3N (km 25 de la carretera Cajamarca - Bambamarca).

Geográficamente, en el sistema UTM, el Proyecto se emplaza entre las coordenadas siguientes:Norte 9’201,000 hasta la 9’224,000Este 736,000 hasta la 766,000

Altitud Variable de 850 hasta 3 725 msnm.

El punto de inicio de la nueva carretera ( Km – 0+000) está ubicado en las coordenadas 9´200,941.145 N y 737,632.102 E a una altura de 831.36 m.s.n.m.

El punto de término de esta vía se encuentra ubicado en la progresiva Km 73+045.54 a la altura del Km 25 de la carretera Cajamarca - Bambamarca, en las coordenadas 9´219,561.495 N y 765,443.096 E sobre los 3,573.61 m.s.n.m.

El proyecto de la carretera: Chilete – San Pablo – Yanacocha, tendrá una longitud total estimada de 72.30 Km, sobre la base del diseño del trazo de los tres tramos de carretera incluyendo las ecuaciones de empalme.

2.4 SECCIONES TIPICAS


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Se adjunta a continuación las secciones típicas de la carretera correspondientes al presente estudio.

2.5 RELACION DE ESPECIALISTAS

Los ingenieros que suscriben a continuación forman parte de los especialistas que son responsables del Informe Final, correspondientes al Estudio Definitivo de la Carretera Chongoyape – Cajamarca.

NOMBRE/ CARGO FIRMA VISADO

Jefe de Estudio

Ing. Oswaldo Torres

Coordinador del Proyecto

Ing. Carlos Ruiz

Ingeniero de Trazo y Topografía

Ing. Jose Paucar

Ingeniero de Hidrología y Drenaje

Ing. Andrés Galan

Ingeniero de Diseño y Señalización Vial

Ing. Luis Yafac

Ingeniero de Suelos y Pavimentos

Ing. Marco Montalvo

Ingeniero de Geología y Geotécnia

Ing. Pedro Isique

Ingeniero de Tráfico y Seguridad

Ing. Guisselle Montoya

Ingeniero de Impacto Ambiental

Ing. Cesar Zumaran

Ingeniero Estructural de Puentes y Obras de Arte

Ing. Elsa Carrera

3.0 MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO


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3.1 ESTUDIO DE TRAZO, TOPOGRAFIA Y DISEÑO GEOMETRICO

OBJETIVO

El presente capítulo correspondiente al Estudio de Trazo, Topografía y Diseño Geométrico de la carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N (Km 25 de la Carretera Cajamarca – Bambamarca) de 72.30 km de longitud dividido en tres tramos:

Tramo 1: Chilete – San Pablo (Km 0+000 – Km 25+701.90) Tramo 2: San Pablo – Maraypampa (Km 25+644.88 – Km 46+565.57) Tramo 3: Maraypampa – Empalme Ruta 3N (Km 48+000 – Km 73+045.54)

El objetivo principal del estudio es obtener un diseño vial que cumpla con lo estipulado en la Normas de Diseño Geométrico de Carreteras DG-2001 del Ministerio de Transportes y Comunicaciones del Perú (MTC), cuidando de minimizar el movimiento de tierras y obras de arte de alto costo, haciendo de ese modo viable la ejecución del proyecto.

Se ha procedido a ejecutar un diseño integral de todos los tramos, verificando el estricto cumplimiento de lo estipulado en las Normas de Diseño Geométrico DG-2001 del MTC, tratando de minimizar el movimiento de tierras y que, a su vez, la plataforma de la vía quede bien conformada, para lo cual se ha tenido que realizar cambios y mejoramientos en los alineamientos y radios de curvatura de los caminos existentes.

3.1.1 ENLACE PLANIMETRICO

Para un mejor control planimetrico y posterior replanteo del eje en campo del diseño geométrico de la carretera, se ha procedido a colocar 25 puntos GPS a lo largo de toda la ruta, con el fin de evitar errores de coordenadas que pudieran existir en los trabajos topográficos. Estos puntos GPS han sido colocados mediante el uso de equipos de alta tecnología que nos aseguran la precisión adecuada. (Receptores GPS Geodésicos). Se ha usado en este estudio el Datum Geodésico WGS-84.


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TRABAJO DE CAMPO

Ubicación y Medida de Puntos de Control Horizontal GPS

A lo largo de toda la longitud de la carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N, se establecieron puntos de control horizontal mediante el uso de tecnología satelital, Sistema de Posicionamiento Global (GPS).

Se establecieron pares de puntos GPS aproximadamente cada 6 kilómetros en toda la ruta del Proyecto, los que fueron monumentados mediante placas de bronce empotrados en hitos de concreto, marcándose la nomenclatura respectiva sobre la placa.

De acuerdo a las técnicas de observación establecidas, se obtuvo las coordenadas UTM en el sistema WGS-84. Sin embargo, para evitar durante el proceso constructivo, los inconvenientes que causan las correcciones geodésicas a las medidas tomadas en campo, se ha utilizado en cada tramo coordenadas topográficas establecidas a partir de dos puntos GPS.

Ubicación y Medida de la Poligonal de Apoyo Tomando como base de partida los puntos GPS, se han establecido poligonales de apoyo cerradas que abarcan el área de la carretera. Los puntos de las poligonales fueron ubicados en lugares con buena visibilidad hacia la zona del trazo y medidas haciendo uso de estación total.

Las poligonales de apoyo han sido calculadas en coordenadas topográficas, observando una tolerancia de cierre lineal menor de 1/100,000.

A fin de que las poligonales tengan una cobertura total del área de trabajo, se han establecido también algunos puntos auxiliares.


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Las poligonales se han monumentado en roca fija con puntos pintados en blanco y rojo. La relación de estas poligonales se presentan en el Apéndice A.

Ubicación y Medida de la Poligonal de Trazo y Estacado

Una vez ubicados los puntos de intersección de los alineamientos del eje proyectado (PIs), tratando de utilizar al máximo la plataforma de la carretera existente, y a su vez, cumplir con lo especificado en las Normas vigentes de diseño geométrico, se obtuvieron sus coordenadas por radiación a partir de los puntos de la poligonal de apoyo, haciendo uso de estaciones totales.

Con las coordenadas de los PIs así obtenidas, se procesó la geometría del eje de la vía mediante el uso del software Eagle Point en su módulo RoadCalc, obteniéndose las coordenadas de las progresivas cada 10 metros. Luego, el archivo conteniendo estas coordenadas, se trasfiere de la computadora a la estación total para proceder al estacado del eje utilizando la función replanteo de la estación total. Así todo el trazo es materializado (replanteado) a partir de cada poligonal de apoyo.

TRABAJOS DE GABINETE

Procesamiento de Información de Coordenadas para la Poligonal de Apoyo

En base a los puntos base GPS, y mediante el uso de estaciones totales, se procedió a establecer las poligonales de apoyo con errores de cierre dentro de lo permisible para que, desde los vértices de estas poligonales, se ubiquen los PIs de la poligonal de trazo en la etapa de restitución y replanteo.

Las coordenadas N y E obtenidas de cada vértice de la poligonal de apoyo leídas de las estaciones totales, se bajan directamente al computador para su visualización en planta, teniendo como referencias los puntos GPS de cada tramo.


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Como se mencionó anteriormente, estas poligonales de apoyo han sido ajustadas y chequeadas los valores de errores de cierre y comprobado que estén dentro de los valores permisibles.

Procesamiento de Información de Coordenadas para la Poligonal de Trazo

El estudio se ha efectuado con método indirecto, es decir haciendo el trazo en gabinete usando el software de Eagle Point en su módulo RoadCalc. Con este trazo en gabinete y con ayuda del software mencionado, se determinaron las coordenadas Norte y Este de las estacas cada 10 m y 20 m, así como las coordenadas de los PIs horizontales, PCs y PTs.

En el Apéndice B, se presentan los cuadros de elementos de curvas horizontales, en las que se detallan los ángulos de deflexión, tangentes, longitudes de curva, radios, peraltes, sobreanchos y coordenadas de los Pis.

Procesamiento y Preparación de los Planos Topográficos y de Trazo

La topografía es procesada a partir de las mediciones de campo hecha con las estaciones totales y usando el software de Eagle Point: Surface Modeling, que es el módulo que permite crear un modelo basado en redes triangulare “TIN” (Triangulated Irregular


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Network). Esto permite crear las curvas de nivel cada 2 m y cada 10 m las curvas maestras.

Los planos de Planta y Perfil de cada kilómetro son generados por el software de Eagle Point en su módulo RoadCalc.

En los planos de Secciones Transversales están consignados la sección del terreno y la sección de diseño a nivel de sub-rasante. En estas secciones se colocan además las soluciones de muros de contención, soluciones geotécnicas (taludes, banquetas gaviones, etc) y las soluciones de drenaje (cunetas, alcantarillas, etc).

CARACTERISTICAS TECNICAS

A.- Clasificación de la Carretera

Según las Normas de Diseño Geométrico DG-2001, la Carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N, se clasifica como sigue:

Según su función Red Vial Secundaria (Sistema Departamental)

Según la demanda 2da. Clase (IMDA entre 400 y 2000 vehíc./día)

Según condiciones orográficas Tipos 3 y 4.

Según el estudio de tráfico realizado, la Carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N tiene un Índice Medio Diario anual igual a 689 vehículos por día, lo que hace que la carretera se clasifique como una carretera de 2da. Clase.

La velocidad Directriz de diseño de la carretera se asignara de acuerdo a lo estipulado en las normas DG-2001 en su tabla 104.01

B.- Velocidad Directriz

Como se sabe, se trata de la velocidad de diseño, y viene a ser la máxima velocidad que se podrá mantener con seguridad sobre un sector determinado de la carretera.

Para nuestro proyecto, estamos adoptando una velocidad directriz de 40 km/hr para todo el tramo, salvo en algunos sectores donde la topografía es muy accidentada, en donde la velocidad directriz se reduce a 30 km/hr para evitar sobrecostos de explanaciones

Los sectores en donde la velocidad se reduce a 30 km/hr son los siguientes:

Tramo 1: Chilete – San Pablo

0+000 7+500

15+000 16+000


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25+000 25+700

Tramo 2: San Pablo - Maraypampa

27+500 30+800

35+200 39+000

43+700 46+400

Tramo 3: Maraypampa – Empalme 3N

48+900 50+700

55+000 57+500

71+200 73+000

Una vez seleccionada la clasificación de la vía y determinada la velocidad directriz en todo el tramo, podemos determinar las características geométricas de la carretera a adoptar:

C.- Ancho de la Calzada

Según la tabla 304.01, para una vía de segunda clase (IMD entre 400 y 2000 veh/día), de dos carriles y para orografías tipos 2 y 3, el ancho de calzada a adoptar es de 6.60 m en tangente.

En curvas horizontales, las secciones estarán provistas de sobreanchos necesarios para compensar el mayor espacio requerido por los vehículos. (Tabla 402.04).

Este sobreancho, es determinado por el tipo de vehículo, el radio de la curva horizontal y la velocidad directriz.

D.- Ancho de Bermas

Igualmente que lo anterior, según la tabla 304.02, para una vía de segunda clase (IMD entre 400 y 2000 veh/día), de dos carriles y para orografías tipos 2 y 3, el ancho de bermas a adoptar es de 1.20 m a cada lado.

E.- Bombeo

Se ha considerado el bombeo para tramos en tangente de acuerdo a las Normas DG-2001 (Tabla 304.03) lo cual permitirá una rápida evacuación del las aguas superficiales proveniente de las lluvias. Dependiendo de la precipitación de la zona (mm/año) y del tipo de superficie de rodadura, que en este caso es pavimento asfáltico, el bombeo adoptado por zonas es el siguiente:

Chilete – San Pablo (Km 0+000 – Km 25+701.90) : b = 2.0 %


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San Pablo – Empalme Ruta 3N (Km 25+701 – Km 73+045.54) : b = 2.5 %

F.- Cunetas

Se han adoptado cunetas de sección triangular en todos los tramos de laderas y cortes cerrados. La profundidad adoptada de la cuneta medida desde el borde de la superficie de rodadura es de 0.50 m. El talud interior de la cuneta se determina de acuerdo al IMD del tramo (tabla 304.12), siendo este menor de 750 veh/día, los taludes recomendados son (V:H) 1:2 y 1:3.

Para reducir costos en los cortes excesivos en zonas accidentadas, adoptaremos el talud interior de la cuneta de 1:2, por lo que el ancho de cuneta adoptada es de 1.00 m

G.- Taludes de Corte

Los taludes en corte, varían a lo largo de los tramos de acuerdo a la estabilidad de los terrenos en que están ejecutados y de acuerdo a la calidad y homogeneidad de los suelos y/o rocas evaluados. En el apéndice C, se presenta la relación de taludes de corte.

De acuerdo a las Normas DG-2001 (Tabla 304.10) los taludes de corte (H:V), y para alturas de corte menores a 10.00 m, serán:

Roca Fija 1:10 Roca suelta 1:6 – 1:4 Material Suelto (Gravoso) 1:3 – 1:1 Material Suelto (Limoarcilloso) 1:1 Material Suelto (Arenoso) 2:1

Para alturas de corte mayores a 10.00 m, se requerirá de banquetas de corte.

H.- Taludes de Relleno

La inclinación para los taludes de terraplenes variaran en función de las características del material con el cual estará formado el terraplén.

De acuerdo a las Normas DG-2001 (Tabla 304.10) los taludes para terraplenes (V:H) a adoptar son los siguientes: Material Común 1:1.5 Arenas Limpias 1:2 Enrocados 1:1

Para alturas de relleno mayores a 5.00 metros, estos taludes se tenderán mas de acuerdo a lo especificado por el estudio geotécnico.

I.- Derecho de Vía


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El derecho de Vía o Faja de dominio, dentro del cual se encuentra la carretera y sus obras complementarias se extiende hasta 5 m mas allá del borde de los corte, del pie de los terraplenes o del borde mas alejado de cualquier obra de arte o drenaje que eventualmente se construya.

En todo caso, según las Normas DG-2001, el ancho mínimo adoptado de la faja de dominio para esta Carretera es de 20 metros (10m a cada lado del eje)

J.- Peralte

El peralte de las curvas tiene la función de contrarrestar la fuerza centrifuga, por lo que todas las curvas horizontales de la vía serán peraltadas.

De acuerdo a las Normas DG-2001 (Tabla 304.04) y al tipo de condiciones ortográficas de la zona (Tipos 3 y 4), el peralte máximo normal adoptado será de 8%, aunque se permite hasta un máximo absoluto de 12%, el cual se tratara de evitar.

El valor del peralte estará en función de la velocidad directriz y del radio de curva horizontal y se obtendrá de la figura 304.05 de las Normas DG-2001.

K.- Radio Mínimo en Curvas Horizontales

El alineamiento horizontal, deberá permitir la operación ininterrumpida de los vehículos, tratando de conservar la misma velocidad directriz en la mayor longitud de la carretera que sea posible.

Los radios mínimos a emplear, están en función de la velocidad directriz y del peralte. A continuación se muestran los radios mínimos adoptados según la velocidad directriz de nuestro estudio y condiciones orográficas tipo 3 y 4 son:

Para Vd=30 km/hr pmax = 8% : Rmin = 30 m Para Vd=40 Km7hr pmax = 8% : Rmin = 50 m

Pudiendo reducirse en casos especiales a:

Para Vd=30 km/hr pmax = 12% : Rmin = 25 m Para Vd=40 Km7hr pmax = 12% : Rmin = 45 m

L.- Sobreancho

Las secciones en curva horizontal, deberán ser provistas del sobreancho necesario para compensar el mayor espacio requerido por los vehículos.


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Los valores de sobreancho adoptados serán múltiplos de 0.10 m y están en función de la velocidad directriz y del radio de cada curva horizontal. Los valores de sobreancho están indicados en la tabla 402.04 de las Normas DG-2001, el cual indica que para radios mayores de 450 m, no será necesario considerar sobreancho.

Para velocidad directriz de 30 km/hr, el valor máximo adoptado de sobreancho es 2.80 m.

M.- Pendiente Máximas

De acuerdo a las Normas DG-2001 (Tabla 403.01), la pendiente máxima normal para altitudes de hasta 3,000 msnm y para una vía de Segunda Clase como la nuestra es de 9%.

Adicionalmente la Norma permite usar como Máximo Absoluto, valores de pendiente de hasta 10%, siempre y cuando se justifique técnica y económicamente la necesidad de uso de dicho valor.

Para altitudes mayores a 3,000 msnm, la pendiente máxima normal es de 8% y como máximo absoluto 9%.

N.- Radio en Curva de Vuelta

En la sección 402.09 de las Normas DG-2001, se trata sobre las Curvas de Vuelta, la cual nos indica que esta quedara definida por el tipo de vehículo y los arcos circulares del radio interior y radio exterior.

Según la Tabla 402.09, estamos adoptando el radio interior de 15.0 m y para el paso de 2 vehículos tipo C2 simultáneamente, resultando el radio exterior de 24.75 m. Esto quiere decir que el radio en el eje de la calzada resulta de 24.75 – 3.30 = 21.75 m, por lo que adoptamos como radio en curva de vuelta de 22.0 m.

O.- Muros de Contención

En todo el tramo se ha colocado muros de contención en zonas de relleno con el fin de completar el ancho de la plataforma y evitar asi excesivos cortes de explanaciones. En el apendice E se presenta la relación de las progresivas donde se ha colocado muros, así como sus longitudes y sus alturas respectivas.

O.- Sección Transversal Típica

La sección transversal típica considerada para este proyecto es la siguiente:

Ancho de la Calzada: 6.60 m


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Ancho de Bermas a cada lado: 1.20 m

Pendiente Máxima : 9 % (10% máximo absoluto)

Longitud de Cuneta: 1.00 m

Altura de cuneta: 0.50 m

Velocidad Directriz: 40 y 30 km/hr

Radio Mínimo: 50 y 30 m

Peralte Máximo: 8 % (12% máximo absoluto)

Máximo Sobreancho: 2.80 m

Radio de curva de vuelta: 22 m

Bombeo de la calzada: 2.0 % y 2.5%

P.- Longitud Total de la Carretera


DESCRIPCIÓN INICIO FINAL DISTANCIA

Eje 00+000.00 25+701.90 25,701.90


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Ec. Empalme 1 18+993.46 19+000.00 -6.54

Longitud Real (Tramo 1) 25,695.34

Tramo 2: San Pablo – Maraypampa


Eje 25+644.88 46+565.57 20,920.65


Tramo 3: Maraypampa – Empalme Ruta 3N


Eje 48+000.00 73+045.54 25,045.54

Ramal hacia Bambamarca 72+660.00 73+047.64 387.64

Ec. Empalme 1 55+020.00 54+900.00 120.00

Ec. Empalme 2 60+732.05 60+600.00 132.05


Longitud Total : 25,695.34 + 20,920.65 + 25,685.23 = 72,301.26 m = 72.30 Km

REFERENCIAS

Puntos de Control Geodésico

Los puntos de Control Geodésico utilizados en el Estudio de la Carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1Cuadro de Coordenadas UTM

N° DESCRIPCIONCOORDENADAS UTM ELEVACION

NORTE ESTE m.s.n.m.

1 GPS1 9200995.773 738160.106 852.7148

2 GPS2 9201553.642 738655.485 868.8295

3 GPS3 9205945.507 740536.853 1122.3236

4 GPS4 9206585.127 740307.212 1198.3306

5 GPS5 9209918.956 738453.901 1948.4029

6 GPS6 9210092.785 738119.222 1984.9324

7 GPS7 9212581.028 739037.569 2279.4070


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8 GPS8 9212938.244 739463.862 2356.2220

9 GPS9 9215136.087 740613.834 2825.4722

10 GPS10 9215547.066 741075.026 2790.3750

11 GPS11 9220008.571 743985.302 3244.4049

12 GPS12 9219885.251 745128.608 3255.9967

13 ABRA 9219785.253 745182.079 3263.4275

14 GPS12A 9220371.826 749696.760 3361.9573

15 GPS12B 9220188.083 750057.307 3382.6635

16 GPS13 9218625.855 751690.379 3467.5816

17 GPS14 9218812.729 752344.403 3510.7556

18 GPS15 9218861.932 754007.697 3578.3941

19 GPS16 9218749.588 754749.822 3661.8276

20 GPS17 9217591.552 756713.947 3596.2090

21 GPS18 9217895.791 757077.737 3574.5036

22 GPS19 9218901.600 760452.745 3481.5934

23 GPS20 9218972.432 760715.510 3471.1256

24 GPS21 9218769.236 764526.529 3589.4821

25 GPS22 9218840.618 764684.444 3597.3810

Relación de la Poligonal de Apoyo

Entre los puntos GPS, se han establecido poligonales de apoyo a partir de las cuales se han ejecutado los trabajos de replanteo del eje de trazo y levantamiento de las secciones transversales. Estas poligonales de apoyo tienen una precisión de acuerdo con los términos de referencia. En el Apéndice A se presentan estas poligonales de Apoyo.

EQUIPOS UTILIZADOS

Para el Estudio de Trazo, Topografía y Diseño Geométrico, se ha utilizado los siguientes equipos:

03 Receptores GPS Geodésicos 06 Estaciones Totales 03 Niveles 03 Computadoras Pentium IV 02 Impresoras HP de carro ancho para A3 03 Camionetas 4x4 03 Camionetas Rurales tipo Combi de 14 pasajeros Prismas, Miras, jalones, winchas

PLANOS


Abril 2006


Se presentan en el volumen correspondiente en formato A3 los planos siguientes:

Planos Clave Planos de Secciones Típicas Planos de Planta y Perfil longitudinal por kilómetro Planos de Secciones Transversales Planos de Diagrama - Masa

3.1.2 DISEÑO DE RASANTE

OBJETIVO


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El objetivo principal es obtener un Diseño de la rasante de la carretera que cumpla con lo estipulado en las Normas de Diseño Geométrico DG-2001, en su capítulo 4: Diseño Geométrica en Planta y Perfil.

ENLACE ALTIMÉTRICO

El enlace altimétrico del proyecto se ha realizado a partir del Bench Mark del IGN (BM-CC-52) cuya elevación es 847.37 m.s.n.m. ubicado en la localidad de Chilete. Desde este BM, se están colocando cada 500 metros Bench Marks (BMs) de control a lo largo de toda la ruta.

Los BMs han sido monumentados mayormente en puntos de roca fija mediante señal de pintura. Se ha tratado de colocar los puntos en lugares en que no sean disturbados durante la obra, con excepción de algunos tramos en que por lo accidentado de terreno, los BMs fueron colocados al borde de la pista.

La nivelación se ha ejecutado en circuitos de ida y vuelta entre BMs ubicados cada 500 metros, observándose una tolerancia de cierre de 0.01K metros, siendo K la distancia recorrida expresada en kilómetros.

En el Apéndice D, se presenta la relación de BMs colocados a lo largo de la carretera.

SECCIONES TRANSVERSALES

Una vez estacado el eje, se procedió a tomar las secciones transversales sobre una línea perpendicular al eje en cada estaca. Las secciones se levantaron por radiación desde puntos principales y auxiliares de la poligonal de apoyo mediante el uso de estación total.

3.1.3 DESCRIPCION DEL TRAZO

TRAMO 1


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El inicio de este tramo (0+000), se encuentra ubicado aproximadamente, a unos 500 metros antes de la localidad de Chilete sobre la carretera Ciudad de Dios – Cajamarca, a la altura del km 90 de esta carretera a una altitud de 832 msnm. En la progresiva 0+060, el trazo gira hacia la izquierda cruzando el río Chilete donde se proyecta un puente de 120 metros de luz. En esta ubicación también se proyecta realizar una intersección a nivel en la cual se consideran todos los giros.

Luego de cruzar el puente (0+180), el diseño sigue por trazo nuevo por las laderas del cerro Pilcay, es decir, haciendo cortes significativos a media ladera en terreno natural hasta la progresiva 2+620 en donde se une con el camino existente que va hasta San Pablo. En este sector se proyecta diseñar un badén de 50 metros en la progresiva 1+130 y un

puente de 30 metros de luz en la progresiva 2+150, además de 3 pontones.

A partir del km 2+620, el trazo continua por el camino existente sobre la margen derecha del río San Pablo hasta la progresiva 4+800 (cota 931 msnm), en donde el trazo se aleja del río y comienza a ascender con pendientes mas pronunciadas.

En el Km 5+200, lado derecho, existen edificaciones antiguas de la mina Paredones, teniéndose que demoler algunas de estas estructuras.

En el Km 10+000, comienza la vía de evitamiento de la localidad de San Bernardino hasta la progresiva 11+400 (cota 1410 msnm) donde el trazo retoma la vía existente. Asimismo entre las progresivas 11+940 y 12+300 el trazo evita la localidad de Pueblo Nuevo. Entre el km 15+000 y 15+800, el trazo desarrolla 4 curvas de vueltas de 25 metros de radio.

Entre el km 17+800 y 18+100, el trazo pasa por el medio de la localidad de Sangal, no pudiéndose evitar este pueblo al encontrarse en


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un divortium acuarium (divisoria de aguas), que es un accidente geográfico por el que el trazo necesariamente tiene que pasar. En este sector y hasta la localidad de San Pablo, existe neblina constante que imposibilita una perfecta visibilidad para los conductores.

En la progresiva 18+460, lado izquierdo existe un desvió hacia la localidad de San Luis, al igual que en la progresiva 20+140 lado izquierdo donde existe otro desvío a la localidad de Cuñish. Luego, en la progresiva 21+940, se inicia el evitamiento a la localidad de Kuntur Wasi, hasta la progresiva 23+720, donde el trazo retoma la vía existente. Esta vía de evitamiento también evita zonas arqueológicas consideradas en este estudio. A la altura de la progresiva 22+940, el trazo cruza el camino que va a la localidad de San Miguel.

Finalmente en la progresiva 25+020 (cota 2330 msnm), comienza la vía de evitamiento de la ciudad de San Pablo al lado izquierdo. Luego el trazo de este tramo finaliza en la progresiva 25+701.9 con una cota de 2372 msnm, en donde se empalma con el tramo 2 en una ecuación de empalme siguiente: 25+701.90 = 25+644.88.

TRAMO 2

El inicio del tramo se encuentra ubicado en la progresiva 25+644.88, en la vía de evitamiento de la ciudad de San Pablo con una cota de 2372 msnm. Esta vía ha sido modificada y se ha alargado hasta la progresiva 28+900 con una pendiente promedio ascendente de 7%, en que la carretera que viene de San Pablo se une nuevamente a la carretera proyectada. Desde esta unión, en la progresiva 28+900, hasta la progresiva

36+500 la carretera sigue mayormente la trocha existente pasando por los poblados de Sogomayo, Cruz de Cardan y Carrerapampa. Hasta la progresiva 31+500 la pendiente es ascendente de 8.5% en promedio y se encuentra una primera cumbre con una cota de 2833 msnm. En la progresiva 33+060 existe un cruce de tres caminos y la parte mas baja

en este sector es de 2758 msnm. A la izquierda se encuentra el camino a Tumbadén, a la derecha se va a capilla Unanca y siguiendo directo la carretera proyectada que se apoya en la trocha existente. Entre las progresivas 36+500 y 38+000 se encuentra un tramo nuevo en el que se asciende hasta llegar a los 3000 msnm. Del Km 38+000 al Km 40+000 vuelve a aparecer la trocha existente que se extiende hasta Cajamarca y se asciende con


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una pendiente de 7% en promedio. Del Km 40+000 al Km 42+000 se encuentra una zona alta y extendida en la que se propone emplazar el depósito de material excedente. En este tramo se encuentra la cota mas alta, 3256 msnm. Del Km 42+000 al Km 46+585 que es el final del tramo el terreno se presenta boscoso y la trocha existente bastante sinuosa y los radios existentes menores a 15. Además aparecen quebradas en los codos de los caminos. Por esta razón se hace necesario mejorar las curvas en estos sectores con tangentes mas largas y radios mínimos según la velocidad adoptada. La pendiente es bastante suave.

TRAMO 3

El inicio del tramo se encuentra en las progresiva 48+000, en el cruce a la localidad de Maraypampa. La carretera proyectada toma la trocha hacia la derecha y se dirige hacia el paraje de Pozo seco, en la progresiva 52+300. En este tramo continúan las quebradas y la vegetación espesa hasta llegar al tramo de pozo seco, en que el relieve se torna plano y asciende suavemente hasta la progresiva 58+900 en que alcanza una cota de 3725 msnm. La pendiente de ascenso es baja hasta la progresiva 56+700, luego en casi 2 km se mantiene en un valor ascendente promedio de 6.5%. Después de alcanzar la cota máxima, el trazo desciende a razón de 7% hasta la progresiva 63+200, a partir de la cual el descenso se torna suave hasta llegar al final del tramo en la progresiva 73+045 con una cota de 3580 msnm.En la progresiva 66+000 aproximadamente se encuentra el desvío a la Granja Porcón, que es un interesante proyecto ecológico de una comunidad regional y de gran importancia turística.El trazo a partir de la progresiva 64+000 es bastante suave, en donde se ha proyectado tangentes largas y los taludes de corte son bastante bajos en comparación del resto del tramo. Este sector es el de menor cantidad de movimiento de tierras. En el final del tramo se ha diseñado una intersección con la carretera existente Cajamarca-Bambamarca.

En este lugar se han emplazado dos ramales. A la derecha, siguiendo la dirección de la carretera principal se conecta la vía hacia Cajamarca y a la izquierda la vía se conecta a Bambamarca.


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3.1.4 INTERSECCIÓN CHILETE

El diseño de la intersección Chilete, considera todos los giros y movimientos hacia los destinos requeridos. Se muestra a continuación el diagrama de esta intersección:


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Se ha considerado mejorar el alineamiento actual de la carretera Ciudad de Dios – Cajamarca con el fin de tener mayor visibilidad en la zona de intersección. Para ello se tendrán que realizar cortes en el talud adyacente derecho en una longitud aproximada de 400 metros.

Se han diseñado los respectivos carriles de aceleración y deceleración según lo estipulado en las Normas de Diseño Geométrico DG-2001, en el capitulo 5: “Diseño Geométrico de Intersecciones”.

3.2 ESTUDIO DE TRÁFICO

INTRODUCCION


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El presente estudio de tráfico pertenece a la Ingeniería definitiva para la carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N ubicado en el departamento de Cajamarca; y con él se pretende establecer los parámetros de tránsito requeridos para la ejecución del análisis económico y diseño geométrico de la carretera.

En el estudio se estima la demanda vehicular esperada para la vía teniendo en cuenta las características actuales de ella y aquellas que se tendrán una vez concluida la obra, además, se describe los aspectos metodológicos, modelos de estimación, las proyecciones de tránsito y las conclusiones.

OBJETIVO

El objetivo general del Estudio de Tránsito es estimar la demanda vehicular en la nueva vía, como elemento fundamental para la determinación de la necesidad de infraestructura vial y usar estos resultados para cuantificar gran parte de los beneficios asociados a ella.

Los objetivos específicos son:

Cuantificar la demanda actual de viajes entre los poblados de Chilete, San Pablo y Cajamarca, basados en conteos volumétricos en dos estaciones por un período de siete días consecutivos.

Caracterizar la demanda actual, según su distribución por sentidos, composición vehicular, variaciones diarias y horarias.

Obtener una matriz de Origen y Destino de viajes de vehículos, con el fin de establecer la magnitud de la zona de influencia del proyecto.

Analizar la evolución de los flujos de tránsito y hacer las proyecciones.

Analizar el tránsito y condiciones existentes en la vía actual con el fin de obtener la capacidad y nivel de servicio para el año de su puesta en servicio y para el horizonte del proyecto.

VOLUMENES ACTUALES EN EL PROYECTO

Area de Influencia: La identificación del área de influencia se realizó a partir de los resultados de las encuestas de origen y destino presentadas en el Apéndice B. El área de influencia de este proyecto abarca los departamentos de Cajamarca, Lima, Ancash, La Libertad, Lambayeque, Piura y Tumbes. El área de influencia directa, es aquella donde se generan y atraen el mayor número de viajes, dentro de esta área tenemos: las ciudades de Cajamarca, Chilete, Trujillo, Pacasmayo, Chiclayo y Lima


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Área de Influencia del proyecto Líneas de deseo de Viajes

Se realizó una visita de inspección a la zona de trabajo, sé sectorizó la carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N de acuerdo al volumen de tráfico observado, de esta forma se determinaron el número de estaciones de conteo y clasificación, las estaciones de encuestas de origen y destino (O/D) y la estación para el censo de carga, así mismo se coordinó con el especialista en estudios económicos para que la toma de información sea satisfactoria.

3.2.1 Recolección de Información: Aforos y Encuestas de Origen - DestinoPara el conteo y clasificación vehicular se establecieron dos estaciones, las mismas que se muestran en la figura N° 01.

Figura N° 01

Ubicación de Estaciones de Aforos y Encuestas


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C° L l a m a d o n

C° S a n g a l

C° C o n d o r d a n s a n á n

C° P u c a r á

C° C r i s t a l

C° T a m b i l l o

C° B a l c o n c i l l o

C° A t a z a i c o

Kunturwasi

Chilete

Lomada

OFs. ADM.MYSRL

CA

RR

ET

ER

A

PA

NA

ME

RIC

AN

A N

OR

TE

CARRETERA

Km 24+500

Km

67

8.00

G. Porcón

CAJAMARCA - BAMBAMARCA

Callancas

Po

zo S

eco

Estación Aforo y Encuestas

Estación Encuestas


Volumen Observado en Aforos y Obtención del IMDA

Los volúmenes de tráfico varían cada mes debido a los diferentes períodos que se presentan en el año ocasionado por las cosechas, festividades, variación de clima, movimiento y extracción de determinados productos. Cuando las variaciones tienen cierto comportamiento estadístico, se acostumbra a usar unos factores que correlacionan unos períodos con otros. Teniendo en cuenta los registros de tránsito vehicular realizados para este estudio, se puede hallar el Tránsito Promedio Diario Semanal con la siguiente fórmula:

Factor de Corrección Estacional

Para obtener el Indice Medio Diario Anual (IMDA), este valor promedio de la semana se debe corregir por un factor denominado: Factor de Corrección Estacional y para obtener dicho factor, se ha tomado la información publicada por el INEI en el Boletín Técnico N° 06 Mayo de 2005 denominada Flujo Vehicular por Unidades de Peaje, tomándose específicamente los valores de flujo vehicular de la Estación de Peaje de Ciudad de Dios de los años 2000 al 2004.El Factor de Corrección Estacional es de 1.016 (FCE=0.016), cuyo detalle se presenta en el cuadro N° 03 y de manera gráfica en el Grafico N° 01

Cuadro N° 03

Calculo del Factor de Corrección Estacional

Gráfico N° 01


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Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic

PROM Flujo 38,961 35,227 35,610 35,719 36,932 35,013 36,931 38,508 35,230 37,327 36,886 38,337

F.C.E 1.06 0.96 0.97 0.97 1.01 0.95 1.01 1.05 0.96 1.016 1.00 1.04

Año2000 Flujo 39,519 37,579 37,914 39,047 37,101 34,503 36,668 38,644 37,792 42,355 42,506 44,522

F.C.E 1.08 1.02 1.03 1.06 1.01 0.94 1.00 1.05 1.03 1.153 1.16 1.21

2001 Flujo 42,295 35,136 29,465 31,328 37,841 37,206 39,524 40,793 36,621 38,019 35,883 40,112F.C.E 1.15 0.96 0.80 0.85 1.03 1.01 1.08 1.11 1.00 1.035 0.98 1.09

2002 Flujo 41,491 37,992 41,707 39,378 44,092 37,457 35,030 36,859 35,122 38,497 38,931 40,543F.C.E 1.13 1.03 1.14 1.07 1.20 1.02 0.95 1.00 0.96 1.048 1.06 1.10

2003 Flujo 39,114 34,331 33,619 34,182 29,914 30,871 36,381 36,261 33,185 33,768 36,101 32,430F.C.E 1.07 0.93 0.92 0.93 0.81 0.84 0.99 0.99 0.90 0.920 0.98 0.88

2004 Flujo 32,384 31,099 35,347 34,658 35,710 35,027 37,051 39,982 33,431 33,998 31,010 34,080F.C.E 0.88 0.85 0.96 0.94 0.97 0.95 1.01 1.09 0.91 0.926 0.84 0.93Fuente: Informe Técnico N° 05, Mayo 2005 - Flujo Vehicular por Unidades de Peaje - INEI / Provias Nacional


Flujo Vehicular Promedio – Estación de Peaje Ciudad de Dios

Luego de realizar una visita de inspección a la zona de trabajo, y de acuerdo con las características del tránsito observadas, la carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N se dividió en dos sub-tramos homogéneos de tráfico y estos son:Sub- tramo 1: Chilete – San PabloSub- tramo 2: San Pablo – Empalme Ruta 3NLuego de haber efectuado en gabinete la consolidación y consistencia de la información recogida de los conteos se han obtenido resultados de los volúmenes de tráfico para cada día.

En los cuadros del Apéndice “A” se muestran los cuadros de los conteos de tráfico diarios, las variaciones horarias vehiculares por sentido de circulación y la clasificación horaria y total para cada día de la semana.

3.2.2 Sub Tramo Chilete – San Pablo

3.2.2.1 Indice Medio Diario Anual (IMDA) El Indice Medio Diario Anual se obtiene multiplicando el Tránsito Promedio diario semanal por el factor de corrección del mes de octubre. En el cuadro N° 07 se muestra el Indice Medio Diario Anual encontrado para la estación E-1 (IMDA =137 veh/día) y la composición vehicular correspondiente.

Cuadro N° 07

Indice medio Diario Anual, estación E-1


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CARRETERA: CIUDAD DE DIOS - CAJAMARCA

25,000

26,000

27,000

28,000

29,000

30,000

31,000

32,000

33,000

34,000

35,000

36,000

37,000

38,000

39,000

40,000

41,000

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic

MESES

VO

LU

ME

N (

N°

DE

VE

HÍC

UL

OS

)


Clasificación Vehicular Promedio

Vehículos Ligeros 106 77.6%Omnibus 4 3.0%Camiones 2 Ejes Ch. 15 11.2%Camiones 2 Ejes 10 7.5%Camiones 3 y 4 Ejes 1 0.7%Semi Tralers 0 0.0%Trailers 0 0.0%

TOTAL 137

Gráfico N° 02

Clasificación Vehicular

El Flujo actual en la vía es fundamentalmente por vehículos ligeros que hacen la ruta Chilete – San Pablo, los pocos camiones que circulan lo hacen para llevar mercaderías a la zona, sin embargo las condiciones actuales de la vía, tales como ancho, curvatura y pendientes impiden que ingresen a la zona vehículos más grandes como son los trailer y semitrailer.

3.2.3 Sub Tramo San Pablo – MYSRL

Él tráfico del tramo de San Pablo a MYSRL, tiene el aporte de los vehículos que vienen o van a Cajamarca y pasan por Porcon Alto, es así que para establecer el volumen en este tramo se ha sumado él trafico que ingresa por esta vía.


Abril 2006

sentido AUTO CMTA COMBI MICRO BUS C2E C2ch C3E C4E ST TR Total

CH - SP 36 9 6 1 2 3 7 0 0 0 0 64

SP - CH 36 10 7 1 2 7 8 1 0 0 0 72

AMBOS 71 19 13 2 4 10 15 1 0 0 0 137

Clasificación Vehicular promedio

78%

3%

11%

7%

1%0%0%

Vehiculos Ligeros Omnibus Camiones 2 Ejes Ch.Camiones 2 Ejes Camiones 3 y 4 Ejes Semi TralersTrailers


3.2.3.1 Indice Medio Diario Anual (IMDA) El Indice Medio Diario Anual se obtiene multiplicando el Tránsito Promedio diario semanal por el factor de corrección del mes de octubre. En el cuadro N° 11 se muestra el Indice Medio Diario Anual encontrado para la estación E-2 (IMDA =163 veh/día) y la composición vehicular correspondiente.

Cuadro N° 11

Indice medio Diario Anual, estación E-1

Clasificación Vehicular PromedioVehículos Ligeros 132 81.1%

Omnibus 14 8.6%

Camiones 2 Ejes Ch. 5 2.9%

Camiones 2 Ejes 9 5.8%

Camiones 3 y 4 Ejes 2 1.2%

Seme Trajeres 0 0.2%

Trailers 0 0.1%

TOTAL 163

Gráfico N° 05Clasificación Vehicular


Abril 2006


SP - MYSRL 24 18 16 9 7 6 2 1 - 0 0 84

MYSRL - SP 25 16 14 9 7 4 2 1 - 0 0 80

AMBOS 50 35 29 18 14 9 5 2 0 0 0 163


El Flujo actual en la vía es fundamentalmente por vehículos ligeros y Buses que hacen la ruta Cajamarca – Granja Porcon y algunas llegan hasta San Pablo, por turismo fundamentalmente. Los camiones que circulan lo hacen para recolectar la leche que se produce en la zona hacia centros de enfriamiento, para luego ser transportada la leche a Cajamarca, además circulan camiones que sacan la madera de la granja hacia Cajamarca. Las condiciones actuales de la vía, tales como ancho, curvatura y pendientes impiden que ingresen a la zona vehículos mas grandes como son los trailer y semitrailer

3.2.4 Carretera Chilete – Cajamarca

3.2.4.1 Indice Medio Diario Anual (IMDA) El Indice Medio Diario Anual se obtiene multiplicando el Tránsito Promedio Diario semanal por el factor de corrección del mes de octubre. En el cuadro N° 15 se muestra el Indice Medio Diario Anual encontrado para la estación E-1 (IMDA = 735 eh/día) y la composición vehicular correspondiente.

Cuadro N° 15Indice medio Diario Anual, estación E-1

Clasificación Vehicular Promedio

Vehículos Ligeros 294 39.9%


Abril 2006


81%9%

3%

6%

1%0%0%



CH - CAJ 48 55 40 7 67 32 30 15 2 65 6 367

CAJ - CH 49 60 30 5 69 33 30 17 2 67 6 368

AMBOS 97 115 69 12 137 64 59 33 4 133 12 735


Omnibus 137 18.6%

Camiones 2 Ejes Ch. 59 8.0%

Camiones 2 Ejes 64 8.7%

Camiones 3 y 4 Ejes 37 5.0%

Semi Trailers 133 18.0%

Trailers 12 1.7%

TOTAL 735

Gráfico N° 08Clasificación Vehicular

El Flujo actual en la vía es en gran parte por vehículos pesados que transportan materiales e insumos a la Mina Yanacocha y buses que transportan pasajeros desde diversas ciudades del país hacia Cajamarca.


Abril 2006

Peso Promedio de Vehiculos: Carretera Ciudad de Dios - CajamarcaSentido: Cajamarca - Ciudad de Dios

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

Camiones Semit. Trailers

Tn.

Prom

Max.

Val Prob al 85%


39%

19%

8%9%5%

18%

2%




Abril 2006

Vehiculos Sobrecargados: Carretera Ciudad de Dios - CajamarcaSentido: Ciudad de Dios - Cajamarca

21.01%

6.38%

9.84%

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00


Nº

Vehiculos Sobrecargados

Vehiculos no Sobrecargados


3.2.5 Resultados de Encuesta de Origen y Destino

La encuesta realizada servirá para los cálculos de las proyecciones y factores de carga de la carretera Chilete – San Plablo – Empalme Ruta 3N.

De la información de las encuestas de origen y destino se observaron diversos orígenes y destino, los cuales se agruparon para la elaboración de la matriz de Origen y Destino, de acuerdo con su ubicación geográfica relativa a la zona del proyecto y su posible participación en el proyecto en estudio.

A1 : Ciudades de Cajamarca y alrededores, Granja Porcon y MYSRL A2 : Ciudades de la provincia de San PabloA3 : Ciudades en las provincias de Cajamarca San Marcos, CajabambaA4 : Ciudades de Contumaza, Chilete, Magdalena, Ciudad de DiosA5 : Ciudades en las provincias de Cajamarca Celendin, HualgayocA6 : Ciudades en las provincias de Cajamarca San MiguelA7 : Ciudades en las provincias de Cajamarca Santa Cruz, Chota, CutervoA8 : Todas las ciudades de los departamentos de Lambayeque, Piuta y TumbesA9 : Todas las ciudades del departamento de La LibertadA10:Ancash, Lima y toda el área centro y sur del país

En el Gráfico N° 12 se esquematiza esta sectorización de las zonas atractivas de viaje.


Abril 2006

Vehiculos Sobrecargados: Carretera Ciudad de Dios - CajamarcaSentido: Cajamarca - Ciudad de Dios

10.45% 4.55%

2.94%

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00


Nº


Vehiculos no Sobrecargados


Gráfico N° 12Sectorización de zonas Generadoras y atractoras de viaje en Cajamarca

Hecha esta consideración y con los factores de ajuste adecuados para expandir la muestra de la encuesta al volumen total del día, se obtiene la matriz O/D para el promedio de la semana, la cual multiplicada por el factor de corrección se obtiene la matriz O/D para el Indice Diario Anual (IMDA).

Él las tablas N° 01 y 02 se muestran las matrices de Origen/Destino (Vehículos pesados y Buses) para la Estación E-1.

Tabla N° 01Matriz de Origen – Destino de Vehículos Pesados estación E-1


Abril 2006

A1A2

A3A4

A5A6

A7


Tabla N° 02

Matriz de Origen – Destino de Buses - estación E-1


Abril 2006

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

A11

A1 6 16 1 59 143 3 58 286

A2 1 5 6 1 1 1 15

A3 18 4 23 1 3 49

A4 1 4 1 3 9

A5 1 1

A6 3 1 4

A7 3 1 4

A8 75 1 76

A9 99 1 100

A10 1 1

A11 41 1 42

TOTAL 239 16 52 1 2 2 2 60 152 3 58 587

TOTA

L

Origen

Destino


Los resultados de la encuesta de Origen y Destino se muestran en el Apéndice “B” y con los cuales se han obtenido Matrices que han servido para calcular las tasas de crecimiento para cada tipo de vehículo, tal como se explica en el ítem proyecciones de tráfico.

3.2.6 Censo de Carga: Factores de Carga y Ejes Equivalentes

El objetivo del censo de cargas es determinar los factores destructivos del pavimento de las cargas transmitidas por los vehículos pesados que circulan por la carretera; este estudio se realizo sobre la vía que une Ciudad de Dios con Cajamarca debido a que actualmente los vehículos pesados que transportan insumos y productos para la MYSRL circulan por dicha vía, sin embargo, una vez concluida la carretera Chilete – San Pablo – MYSRL, todo el trafico pesado generado por la MYSRL será derivado por la nueva carretera y se estima que otros vehículos pesados particulares y buses, harán lo mismo.

Las labores de censo de carga se realizaron con personal de la brigada de campo compuesta por 8 personas, se utilizó una balanza portátil de pesaje dinámico por eje, con un rango de medición de 0 a 20 toneladas por eje, y una precisión de ± 2%, la estación se ubicó frente al Grifo “Chilete” a 2 kilómetros de la ciudad de Chilete, a fin de encuestar a todos los vehículos que circulan por la carretera que une la costa con la Ciudad de Cajamarca.


Abril 2006

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A8 A9 A10

A11

A1 1 4 0 1 0 0 28 68 4 45 151

A2 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 4

A3 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 3

A4 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6

A5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

A6 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1

A8 28 0 0 0 0 0 0 0 0 0 28

A9 50 0 1 0 0 0 0 0 0 0 51

A10 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4

A11 38 0 0 0 0 0 0 0 0 0 38

TOTAL 127 4 1 6 0 0 28 71 4 46 287

TOTA

L

Origen

Destino


La presión de inflado de los neumáticos se realizó paralela al censo de cargas, midiéndose en campo la presión “en caliente” con la que circula el vehículo por la estación de control, dado que esta corresponde a la presión real que las llantas transmiten al pavimento.

Para el cálculo de los factores de equivalencia de carga (FEC) de cada grupo de ejes, se ha adoptado la metodología originada en la Carretera Experimental AASHO para los ejes simples y dobles, y la Trayler Von Quintus para los ejes triples, de manera de convertir el efecto destructivo de las diferentes cargas de un tránsito mixto a un número equivalente de aplicaciones de ejes simples con una carga estándar de 18 kips (8.2 toneladas).

Finalmente, los valores del Factor de Equivalencia de Carga por Vehículo (FECV) obtenidos son los que se presentan en los cuadros N° 16 y 17.

Cuadro N° 16

Factores de CargaSentido : 1 Ciudad de Dios - Cajamarca

Cuadro N° 17Factores de Carga

Sentido : 2 Cajamarca – Ciudad de Dios


Abril 2006

Peso Total Factor Equivalente de Carga Resultante

Promedio Valor Mas Probable al 85%

Eje 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 FEC Eje 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 FEC

B2 15.59 18.55 18.00 0.42 3.52 3.94 0.76 6.06 6.82 4.24

B3 20.16 22.44 23.00 0.62 1.05 1.68 1.19 1.84 3.03 1.71

B4 30.00 0.00 0.00 1.89

C2 ch 7.00 9.07 8.26 9.00 1.00 0.01 0.08 0.09 0.02 0.16 0.18 0.26

C2 13.35 20.56 16.20 18.00 3.00 0.08 3.43 3.51 0.18 8.50 8.69 5.02

C3 25.94 35.81 30.62 25.00 17.00 0.48 4.70 5.18 0.82 9.27 10.09 2.57

C4 29.33 32.80 30.85 30.00 4.00 0.78 1.48 2.26 0.95 2.07 3.02 1.50

2S1 23.72 26.42 28.36 29.00 0.00 0.38 2.79 2.52 5.69 0.50 4.01 3.95 8.46 7.99

2S2 27.09 34.72 33.68 36.00 0.00 0.29 2.51 0.93 3.73 0.46 4.35 1.93 6.74 6.32

2S3 37.04 45.33 44.25 43.00 5.00 0.34 4.79 1.33 6.46 0.50 8.90 2.20 11.60 5.68

3S2 39.15 43.33 43.45 43.00 4.00 0.36 1.99 2.33 4.69 0.67 3.20 3.31 7.18 4.65

3S3 45.76 62.11 51.21 50.00 3.00 0.42 2.77 1.83 5.02 0.97 5.52 2.88 9.36 11.68

3T2 44.18 53.39 47.38 47.00 5.00 0.59 4.00 2.54 2.88 10.01 0.92 6.66 3.71 4.41 15.70 10.07

3T3 44.77 60.72 52.18 54.00 1.00 0.37 2.91 1.54 0.88 5.70 0.61 5.52 2.51 1.42 10.06 8.40

Val Prob al 85%Prom

Tipo de Vehiculo

FEC MáxMáx Según

NormaMax.




Abril 2006

Peso Total Factor Equivalente de Carga Resultante

Promedio Valor Mas Probable al 85%

Eje 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 FEC Eje 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 FEC

B2 15.37 18.22 18.00 0.43 3.22 3.65 0.72 5.45 6.17 4.24

B3 19.22 21.98 23.00 0.62 0.85 1.47 1.20 1.69 2.89 1.71

B4 24.34 29.78 30.00 0.21 1.31 1.52 0.35 2.61 2.96 1.89

C2 ch 7.24 8.81 8.35 9.00 0.00 0.02 0.06 0.08 0.03 0.12 0.15 0.31

C2 12.40 22.20 15.62 18.00 1.00 0.14 1.90 2.04 0.28 6.25 6.53 5.02

C3 21.56 27.70 25.44 25.00 6.00 0.30 1.74 2.04 0.44 3.37 3.81 2.57

C4 24.38 27.70 26.73 30.00 0.00 0.44 0.67 1.11 0.66 1.04 1.70 2.27

2S1 29.00 0.00 0.00

2S2 36.00 0.00 0.00

2S3 34.01 44.30 42.87 43.00 2.00 0.38 3.23 1.03 4.64 0.59 5.67 1.88 8.14 5.68

3S2 34.45 42.65 42.41 43.00 0.00 0.26 1.29 1.81 3.37 0.45 2.22 3.62 6.29 4.65

3S3 42.45 54.78 49.41 50.00 1.00 0.26 1.97 1.50 3.73 0.46 3.10 2.74 6.30 11.68

3T2 38.97 47.57 45.57 47.00 1.00 0.42 2.53 1.78 1.66 6.38 0.62 3.89 3.57 3.45 11.53 10.07

3T3 46.52 50.22 50.62 54.00 0.00 0.30 2.05 1.41 1.07 4.83 0.37 2.81 1.96 1.57 6.71 8.40

Tipo de Vehiculo

FEC (pesos Norma)Prom Val Prob al 85%

Máx Según Norma

Max.Vehiculos

Sobrecargados


3.2.7 Cálculo del EAL (Equivalent Axle Load)

Para el cálculo de los EAL se requiere de la siguiente información:

1. El volumen y la clasificación del tráfico, el número de camiones y la composición de los ejes de estos, para cada sentido del tráfico.

2. El crecimiento del tráfico, para lo cual es necesario conocer las tasas de crecimiento de los vehículos pesados.

Según la metodología adoptada, se incluye el Factor Presión de inflado de la llanta, el que se calcula de un ábaco donde la presión obtenida en el campo es necesario multiplicarla por 0.9, entrando con esta, llamada presión de contacto hasta la línea de un espesor de asfalto de 5 pulgadas, que es comúnmente usado y llegando hasta el eje vertical que indica el Factor Presión.

Los EAL calculados para 5, 10 ,15 y 20 años, para este tramo se muestran en el Apendice C de este capítulo.

3.2.8 Estudio de Velocidad

Los beneficios de la construcción de la carretera, son básicamente el ahorro en los costos de operación de los vehículos que la utilizan. Estos ahorros se derivan de aumentos en la velocidad media de viaje la cual a su vez se incrementa por la mejora de la carretera, la disminución del número de detenciones y el tiempo de las mismas.

Metodología para medir la Velocidad

Para medir la velocidad en la carretera en estudio se ha utilizado el Estudio de tiempos de recorrido y demoras para lo cual se ha empleado la Técnica de Vehículo de Prueba, que consiste en viajar en determinado vehículo y anotar los kilometrajes, la hora minutos, segundos en que se pasa por ese punto y así por cada punto de la carretera; así también los tiempos perdidos y su causa para luego ser descontados del tiempo empleado, estos datos se anotan en una hoja de campo y luego son vaciados en computadora a fin de obtener las velocidades de cada tramo. (Ver Apéndice “D”).

Velocidad Promedio por Tramo

TRAMOVELOCIDAD PROMEDIO

EN KM POR HORA

Chilete – San PabloSan Pablo – Empalme Ruta 3N

2620


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3.2.9 Proyecciones de Tráfico

Se ha descartado la posibilidad de tomar la tasa de crecimiento del tráfico basada en series históricas, debido a que estas son muy antiguas y no existe continuidad, por lo que se ha efectuado la proyección en base a las variables socioeconómicas representadas por las tasas de crecimiento del PBI y de la población.

Las tasas de crecimiento del tráfico obtenidas se aplicaron a todos los tramos del proyecto.

3.2.10 Tasas de Generación de Viajes

Para establecer las tasas de generación de viajes, se tuvo en cuenta la participación de las variables socio-económicas como el PBI y la población, del departamento de Cajamarca y de aquellos que tienen relación con el tráfico que soporta la vía: Lima, La Libertad y Lambayeque.

La tasa de crecimiento del PBI se estimó mediante el empleo de la regresión lineal usando un programa en Microsoft Excel.

Para el presente estudio se han tomado las estadísticas del PBI correspondientes a la serie histórica comprendida entre los años 1990 - 1996, que permite tener una tendencia razonable con el desarrollo económico de la zona.

Los cálculos se muestran en el Apéndice “E “.

3.2.11 Elasticidad

La elasticidad se calculó relacionando las estadísticas de los vehículos inscritos en el Departamento de Cajamarca con el valor del PBI total, mediante una regresión lineal. Las elasticidades consideradas en el proyecto se muestran en el Cuadro N° 19.

Cuadro N° 19 Elasticidad del Tráfico

VEHICULOELASTICIDAD

EN EL AREA DE ESTUDIO

AutosCamionetasMicros y BusesCamiones y Veh. ArticuladosCam.Rural

0.710.772.250.633.26

Los valores del Parque automotor han sido tomados de la publicación del MTC del año 1996, actualmente se observa claramente que el parque de vehículos ligeros en


Abril 2006


la zona ha incrementado notablemente en estos últimos 5 años por lo que se ha asumido para estos una elasticidad de 1.

Las tasas de generación de viajes por pares de zonas para cada tipo de vehículo, se presentan en el Apéndice “E”.

3.2.12 Tasas de Crecimiento del Tráfico

Como se ha explicado anteriormente, las tasas de crecimiento del tráfico por tipo de vehículo, constituyen el promedio ponderado de las tasas de generación de viajes entre pares de zonas (ponderadas por los volúmenes de tráfico correspondientes).

En el Apéndice “E” muestran el cálculo de las tasas de crecimiento por tipo de vehículo para la carretera en estudio.

Efectuadas las estimaciones del tráfico en la carretera y aplicadas las tasas de crecimiento anual con las fórmulas descritas anteriormente, se obtuvieron los resultados en los Cuadros 21 y 22 que muestran los Indices Medios Diarios Anuales, tanto del tráfico normal como del tráfico generado, sus respectivas proyecciones, para cada tramo y tipo de vehículo. Las proyecciones han sido calculadas para el año de puesta en servicio de la carretera rehabilitada (2007), para el año 5 (2012), para el año 10 (2017) y para el año 20 (2027), horizonte del proyecto.

3.2.13 Tráfico Generado

Se ha asumido que el Tráfico Generado, que se producirá una vez construida la carretera, será del 20 % del tráfico normal actual para los vehículos ligeros y buses, y 10% para camiones en general. Este porcentaje se ha estimado en base a los resultados obtenidos en la mayoría de los estudios post construcción, de las carreteras en el Perú.

Cuadro N° 21

Proyección de Indices Medios Diarios Anuales


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PROYECCIONES DE TRAFICO - AÑO BASE 2005AUTO 2.28% BUS 2.47%

CAMIONETA 1.76% CAMIONES 2.27%

MICRO 2.62% TR Y SEMITR 2.48% SENTIDO : AMBOS SENTIDOS

COMBI 3.66% A 5 AÑOS A 10 AÑOS A 15 AÑOS A 20 AÑOS

TIPO DE VEHICULOTRAF ACTUAL

2005IMDA al 2007

TRAF. DESVIADOTRAF TOTAL

2007IMDA 2012

IMDA 2017

IMDA 2022

IMDA 2027

AUTO 49 51 10 61 68 76 86 96

CAMIONETA 34 36 11 47 51 56 61 67

C.RURAL (COMBI) 30 32 7 39 47 56 67 80

MICRO 18 18 2 20 23 26 29 34

BUS 14 14 14 28 32 36 40 46

C2 E CHICO 10 10 6 16 18 20 22 25

C2 E 4 4 6 10 11 13 14 16

C3 E y C4 E 2 2 4 6 7 8 8 9

ARTICULADOS 0 0 67 67 76 86 97 109

TOTAL 161 167 127 294 333 377 424 482


Cuadro N° 22

Proyección de Trafico Generado

Cuadro N° 23

Proyección de Trafico Total

3.2.14 CONCLUSIONES

En la actualidad el movimiento vehicular hacia Cajamarca se realiza ingresando por Pacasmayo y utilizando la ruta Nº 8 Pacasmayo – Tembladera – Cajamarca, al ser esta la única carretera totalmente asfaltada que llega a la ciudad de Cajamarca.

El volumen de tráfico y la composición vehicular a lo largo de la carretera Chilete – San Pablo - Cajamarca, es básicamente por vehículos ligeros y camiones pequeños que hacen viajes entre los poblados adyacentes a la ruta, así como para el acopio y transporte de la leche y algunos productos de pan llevar que se producen en la zona.

Actualmente se observa que debido al mal estado de la carretera, las pronunciadas pendientes y curvas cerradas, ocasionan que se reduzca la velocidad que puede


Abril 2006

TIPO DE VEHICULOIMDA 2012

IMDA 2017

IMDA 2022

IMDA 2027

AUTO 82 91 103 115

CAMIONETA 61 67 73 80

C.RURAL (COMBI) 73 106 154 222

MICRO 28 31 35 41

BUS 38 43 48 55

C2 E CHICO 20 22 24 28

C2 E 12 14 15 18

C3 E y C4 E 8 9 9 10

ARTICULADOS 84 95 107 120

TOTAL 406 478 568 689

TIPO DE VEHICULOIMDA 2012

IMDA 2017

IMDA 2022

IMDA 2027

AUTO 14 15 17 19

CAMIONETA 10 11 12 13

C.RURAL (COMBI) 9 11 13 16

MICRO 5 5 6 7

BUS 6 7 8 9

C2 E CHICO 2 2 2 3

C2 E 1 1 1 2

C3 E y C4 E 1 1 1 1

ARTICULADOS 8 9 10 11

TOTAL 56 62 70 81


desarrollarse en el tramo, por lo que los tiempos de recorrido son muy largos encareciendo los precios del transporte; generalmente el tráfico se realiza en forma local entre los poblados más cercanos, centros mineros, agrícolas, etc.

En el Estudio de Tráfico, se ha considerado un tráfico desviado, constituido fundamentalmente por los vehículos de la MYSRL, que luego de la construcción de la carretera Chilete – San Pablo – MYSRL usaran esta nueva vía; por tanto, se deberá tener en cuenta que al construirse la carretera harán uso de ésta camiones articulados fundamentalmente, para los cuales se debe tener presente un diseño que satisfaga el desplazamiento cómodo de este tipo de vehículos.

3.3 ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS Y FUENTES DE AGUA


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3.3.1 ESTUDIO DE SUELOS

El objetivo fundamental del estudio ha sido estudiar los suelos que se presentan a lo largo del trazo de la carretera, con el fin de determinar sus características, establecer las zonas críticas que pudieran ofrecer condiciones desfavorables en el comportamiento del futuro pavimento, estos estudios se han realizado para fines de diseño del pavimento.

Descripción de los trabajos de campo

Los trabajos se ejecutaron en dos etapas; la primera, del 18 de noviembre al 05 de diciembre del 2 005; la segunda, debido a una suspención temporal por causas de fuerza mayor, se realizó del 03 al 22 de febrero del 2 006. Los trabajos de campo se iniciaron con el reconocimiento de la zona, la exploración del terreno a través de la excavación de calicatas y toma de muestras. En el recorrido se ha determinado las zonas críticas y se ha realizado la exploración cumpliendo con los Términos de Referencia, se han extraído muestras y se realizaron los ensayos requeridos.

A manera de complementar la exploración del terreno, se realizaron ensayos de penetración dinámica ligera (DPL); Los resultados de este ensayo permite definir la consistencia del terreno hasta más de 5 metros de profundidad, o si fuera el caso, se encuentra rechazo en el ensayo por posible presencia de roca.

Excavación de calicatas

Se realizaron excavaciones manuales a cielo abierto (calicatas), realizadas con pico y pala; en el Tramo 1 se han registrado 61 calicatas con muestras y 40 puntos identificados como zonas rocosas; en el Tramo 2 se han registrado 68 calicatas con muestras y 16 puntos identificados como zonas rocosas; en el Tramo 3 se han registrado 72 calicatas con muestras y 17 puntos como zonas rocosas.

Las excavaciones se han realizado en el eje del trazo de la carretera proyectada, cumpliendo con cuatro calicatas por kilómetro y con una profundidad mínima de 1,50 m, siempre y cuando las condiciones de la zona y la naturaleza del suelo lo permita; la profundidad de excavación fue limitada por la presencia de nivel freático alto, estratos gravosos con presencia de bolonería o mantos rocosos.

En cada una de las excavaciones se realizó la descripción del perfil estratigráfico con sus respectivos espesores, teniendo en cuenta el tipo de suelo, nivel freático, materia orgánica, porcentaje de partículas mayores a 3”, humedad, plasticidad y densidad. De cada una de las calicatas se extrajeron muestras de los diferentes estratos para la ejecución de los ensayos de laboratorio correspondientes, para lo cual cada muestra fue identificada convenientemente y embalada en bolsas de polietileno que fueron remitidas a nuestro laboratorio instalado en la ciudad de San Pablo; donde se efectuaron los ensayos estándar de Clasificación de Suelos, ensayos de compactación, California Bearing Ratio (CBR) y Peso Unitario.


Abril 2006


Al finalizar la exploración y la toma de muestras, en cada uno de los puntos identificados, se procedió a rellenar la excavación. Lo mismo se realizó en cada uno de los tramos.

Toma de muestra para los ensayos de compactación y densidad

Con la finalidad de conocer las propiedades de capacidad de soporte del terreno de subrasante se tomaron muestras alteradas representativas cada 0,5 km, teniendo en cuenta el tipo del terreno.

De igual modo con la finalidad de conocer las condiciones del terreno de fundación (densidad natural, humedad natural y grado de compactación) se tomaron muestras inalteradas de la subrasante con la finalidad de realizar ensayos de Peso Unitario (02 muestras por kilómetro); también se realizó el ensayo de densidad natural con el método del cono de arena en terrenos arenosos, donde no era posible tomar muestras inalteradas.

Relación de calicatas y número de muestras extraidas

En el cuadro Nº 1.1 se presenta la relación de las calicatas realizadas a lo largo del trazo y de igual modo el número de muestras, tanto para clasificación como para compactación. En el Tramo 1 se han registrado 105 puntos, en el Tramo 2 se han registrado 87 puntos y en el Tramo 3 se han registrado 103 puntos; en éstas se considera las zonas rocosas, las exploraciones realizadas a través de excavaciones a cielo abierto (calicatas) y los cambios debido a las variantes en el trazo.

Ensayos de laboratorio

Con las muestras de suelo que se obtuvieron de las calicatas se realizaron ensayos estándar y de compactación, con los cuales se identifican los tipos de suelos, se determina sus constantes físicas-mecánicas y propiedades de capacidad de soporte.

Los ensayos de laboratorio fueron realizados en el Laboratorio de CESEL S.A. instalado en la ciudad de San Pablo, siguiendo las normas vigentes.

Ensayos estándar de clasificación de suelos Norma

Análisis granulométrico por tamizado MTC E-107Límite líquido y Límite plástico MTC E-110, E-111Contenido de humedad MTC E-108Clasificación SUCS ASTM D-2487Clasificación AASHTO AASHTO M-145

Ensayos de compactación Norma

Proctor Modificado MTC E-115California Bearing Ratio (CBR) MTC E-132


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Norma

Ensayo de Peso Unitario de Suelo ASTM D2937Ensayo de Densidad de Campo (M. Cono de Arena) MTC E-117

Resultados de los ensayos de laboratorio

Los cuadros siguientes han sido elaborados en función a los resultados de los ensayos de laboratorio; los cuales están anexados al informe.

En el Cuadro Nº 1.2 se presenta el resumen de los ensayos estándar de clasificación de suelos realizados para los tres tramos,

En el Cuadro Nº 1.3 se presenta el resumen de los ensayos de compactación (proctor) y California Bearing Ratio (CBR) realizados para los tres tramos,

En el Cuadro Nº 1.4 se presenta los cuadros resumen de los ensayos de Peso Unitario y Densidades Natural realizados para los tres tramos.

MEMORIA DESCRIPTIVA DEL ESTUDIO DE SUELOS

Cada tramo de la carretera puede subdividirse en sectores, basados en las condiciones y características de los suelos encontrados, la condición actual de la carretera existente, condición estructural del terreno de fundación, bajo la influencia de las formaciones geológicas y las condiciones topográficas; ubicación de materiales inadecuados, suelos débiles (si los hubiera), presencia de nivel freático y los resultados de los ensayos de laboratorio; así como los problemas que se han identificado a lo largo del trazo. A continuación pasaremos a exponer las condiciones de la subrasante, describiendo separadamente el perfil estratigráfico, los resultados de los ensayos de laboratorio, densidad natural y CBR, principales problemas encontrados en el campo y la identificación de los sectores críticos para cada Tramo y demás parámetros y/o condiciones que permiten subdividir los sectores.

TRAMO 1 (km 00+000 – km 25+702)

Este tramo se inicia en la carretera Ciudad de Dios – Cajamarca, carretera de segundo orden, su longitud total es de 25.702 km; gran parte de éste sector está zonificado como zona rocosa. Atraviesa y pasa por varios distritos, entre ellos San Bernardino, Pueblo Nuevo, Sangal y Kunturwasi para finalmente llegar a San Pablo.

Siguiendo con el trazo, aproximadamente en los kilómetros 00+070 y 02+135, se han proyectado dos puentes, hasta el kilómetro 02+250 se ha zonificado como zona rocosa; en éste recorrido el trazo atraviesa por la parte baja de varias quebradas. Se aprecia


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que la carretera existente se encuentra a nivel de afirmado; por el material y las condiciones climáticas de la zona, se encuentra en buen estado de conservación.

Es preciso señalar que en el lecho del río Chilete, margen derecha del trazo de la carretera proyectada, existe zonas agrícolas con cultivo de arroz; ésta se extiende hasta el km 01+840 aproximadamente. Hasta el km 08+000 aproximadamente, el trazo atraviesa por zonas deshabitadas; ya en el km 10+000 pasa por el distrito de San Bernardino, terrenos de cultivo, la cual está asentada sobre una aparente zona rocosa; en el km 11+920 el trazo atraviesa el distrito Pueblo Nuevo.

Se ha determinado también como zona rocosa desde el km 14+500 al km 19+500, parte de éste sector, en el km 15+000 al km 15+700, la zona está cubierta por suelo residual arena arcillosa.

Del km22+000 al km25+500, la carretera atraviesa gran extensión de zonas de cultivo conformado por suelo arena limosa; el terreno es de mediana humedad y plástica, muy cerca al trazo, en el km 22+800 se encontró un pozo de agua natural, actualmente utilizada por la población aledaña. Al final del tramo, se puede apreciar una zona rocosa que se prolonga hasta los dos primeros kilómetros del tramo 2. A. Perfil estratigráfico

Del Km 00+000 al km 02+500, en este sector la subrasante está conformada por una zona rocosa presentando puntualmente una capa superficial de suelos finos no plásticos, a lo largo de este sector se prevé grandes cortes de talud, de 3 a 10 metros de espesor; allí existe gran material que puede ser aprovechado como relleno. Solo al inicio del tramo (empalme con la carretera Ciudad de Dios – Cajamarca) la subrasante está conformada por fragmentos de roca con matriz arena arcillosa A-2-4 (0), presentando valores de CBR 20% al 95% de la Máxima Densidad Seca.

Del Km 02+500 al km 03+930, en este sector, la carretera existente presenta una cobertura de material de lastrado grava arcillosa de 0.40m a 0.60m de espesor, actualmente se encuentra en buen estado; la subrasante está compuesta por suelos granulares A-1-a, A-2-4, A-2-6, A-2-7 y A-7-6, grava y arena arcillosa, de ligera humedad (valores por debajo del 15%), en su mayoría plástica, presentando valores de CBR menor a 5% al 95% de la Máxima Densidad Seca. En una parte de este sector se prevé relleno de aproximadamente 2m de espesor, y un corte de aproximadamente 0.5m de espesor.

Del Km 03+930 al km 11+100, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por roca; existiendo lugares donde la subrasante presenta suelos granulares A-1-a, A-2-4, A-2-6, A-2-7 y A-7-6, grava y arena arcillosa, de ligera humedad (valores por debajo del 15%), en su mayoría plástica, presentando valores de CBR entre 8.7% y 13.2% al 95% de la Máxima Densidad Seca.

En este sector se prevé grandes cortes de talud en zonas rocosas, con espesores de 1.8m hasta 14 m; este material puede ser aprovechado como relleno. Por el perfil se puede


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afirmar que la zona es rocosa y presenta una cobertura de suelo residual o relleno, conformado por material de lastrado o terrenos de cultivo. Desde el km10+000 al km11+100, se prevé secciones a media ladera, la subrasante está conformada por bolonería con matriz grava limosa y arena limosa; para complementar la exploración de este sector, se ha realizado el ensayo de Refracción Sísmica que se presenta en el Estudio Geotécnico.

Del Km 11+100 al km 15+710, en este sector se ha encontrado una cobertura de material grava y/o arena limosa de 0.20m a 0.70m de espesor; material que conforma el relleno de la carretera actual y las zonas de cultivo. En este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por suelos granulares A-2-4, A-2-6, A-2-7, A-4, A-6 y A-7-6, grava y arena limosa-arcillosa, de ligera humedad en época de verano (valores por debajo del 15%), presentando valores de CBR entre 1.2% y 6.4% al 95% de la Máxima Densidad Seca, en menor proporción por suelos gravosos con buena capacidad de soporte (CBR > 16% al 95% de la Máxima Densidad Seca) y/o roca.

Por las características del material de la zona, la carretera actual se encuentra en buen estado.

Del Km 15+710 al km 19+750, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por roca. Se prevé cortes de talud que varían de 2.0m a 17 metros de espesor, aprovechable como material de relleno.

La carretera actual se encuentra en buen estado, y los taludes de fuerte pendiente estable.

Del Km 19+750 al km 25+310, en este sector se ha encontrado una cobertura de material de lastrado arena arcillosa-limosa de 0.40m de espesor promedio; Este material conforma la carretera actual a nivel de afirmado. También se han ubicado zonas de cultivo a partir del km22+100 al 23+700. La subrasante en su mayoría está compuesta por suelos granulares A-1-b, A-2-4, A-2-6, A-2-7, A-4, A-5, A-6, A-7-5 y A-7-6, arena limosa y limos de baja plasticidad, de ligera humedad en temporada seca y mediana humedad en temporadas de lluvia, presentando valores de CBR entre 1.6% y 17% al 95% de la Máxima Densidad Seca; en algunos puntos se han encontrado arenas con arcilla y limos o roca a poca profundidad de la exploración.

En este sector existe poca vegetación y la carretera actual se encuentra en buen estado, sin problemas de falla de consideración.

Del Km 25+310 al km 25+700, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por roca.

La “Evaluación Geotécnica del Suelo” muestra los resultados aquí tomados, de manera resumida, a lo largo del Tramo 1, ver 3.0 Apéndice.

B. Densidad natural

Para obtener la densidad natural se realizaron los ensayos de Peso Unitario en suelo donde se podía obtener muestras inalteradas y Densidad de campo (cono de arena) en


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lugares donde el terreno es granular, se realizó en forma alternada cumpliendo dos ensayos por kilómetro. El Cuadro Nº1.4 muestra el resumen de los resultados de Peso Unitario y Densidad de campo.

Del km 02+500 al km 11+100, en su mayoría presenta suelos granulares gravas y arenas arcillosas, encontrando que la densidad natural varía entre 1.86 y 2.19 g/cm3, el contenido de humedad varía entre 4.9 y 16.7% y el grado de compactación varia entre 89 y 100%,

Del km 11+100 al km 15+710, en su mayoría presenta suelos granulares encontrando que la densidad natural varía entre 1.97 y 2.12 g/cm3, el contenido de humedad varía entre 4.7 y 21.4% y el grado de compactación varia entre 92.9% y 100%.

Del Km 19+750 al km 25+310, en su mayoría presenta arena limosa encontrando que la densidad natural varía entre 1.84 y 2.11 g/cm3, el contenido de humedad varía entre 8.5 y 25% y el grado de compactación varia entre 90% y 100%.

C. Ensayos CBR

Los ensayos realizados en los distintos tipos de suelos a nivel de subrasante, muestran que la capacidad de soporte es muy baja para suelos A-2-4, A-2-6, A-2-7, A-7-5 y/o A-7-6 (arenas limosas y/o limos de baja plasticidad), variando para este caso el valor de CBR entre 1.2% a 82.5% para el 95% de la Máxima Densidad Seca.

D. Zonas Críticas

Los conceptos ingenieriles para identificar una zona específica como crítica, en el ámbito que comprende el estudio de suelos, se exponen en el Cuadro Nº 1.6. A continuación se exponen en síntesis las zonas identificadas como críticas en este tramo, conforme la sectorización que se plantea.

Este tramo presenta pocas zonas consideradas como críticas; pero una de ellas se ubica en el km 00+000 al km 00+040, donde se aprecia una quebrada en la margen derecha en dirección perpendicular al trazo, se recomienda hacer un corte adecuado de tal manera de no abrir la quebrada, y así, evitar una posible erosión al inicio de la carretera proyectada.

Del km 00+440 – km 00+990, se ubica una zona rocosa en la margen izquierda y terrenos de cultivo en la margen derecha, pegada al río Chilete; por la dirección del trazo, este sector está propenso a erosión. Se recomienda protección del talud inferior.

Se ha determinado varios sectores críticos debido a la baja capacidad de soporte, uno de los más críticos es del km 24+400 – km 25+350, con valor de CBR menor a 3.3%; se recomienda reemplazo con material de cantera. El cuadro Nº 1.7 Resumen de Zonas Críticas – Tramo 1, presenta los sectores críticos identificados a lo largo del Tramo 1, sectorizados por baja capacidad de soporte, presencia de canales de agua, zonas rocosas en estado de oxidación, y otros.


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TRAMO 2 (km 25+644 - km 46+560)

Este tramo se inicia en el km 25+644.88 y termina en el km 46+560, tiene una longitud de 20,92 km, gran parte de éste sector está compuesto por suelo arenoso; sólo existen pequeñas zonas rocosas.

Desde el km 25+644.88 hasta el km26+300 se ha identificado como zona rocosa; Donde se aprecia que la carretera existente a nivel de afirmado se encuentra en buen estado de conservación. En el km 25+950 aproximadamente, en la margen izquierda de la carretera existente, se encuentra una cantera de material granular.

A lo largo del trazo se han identificado terrenos de cultivo; así como un pozo de agua muy cerca al km 31+300 de la carretera proyectada. Por otro lado, existen pocas viviendas cercanas; las cuales algunas están muy pegadas al trazo proyectado. También se han identificado cortes de considerable espesor, sobre todo en zonas de quebrada.

El talud superior, ubicada en la margen izquierda de la carretera actual, en el km 31+150 al km 31+550, ha fallado debido a filtraciones de agua superficial; esta zona esta conformada por roca altamente meteorizada (suelo residual). La carretera actual se encuentra en mal estado debido a las filtraciones y almacenamiento de agua, ya que el material que la conforma es arena limosa-arcillosa. Otro sector donde se aprecia falla en el talud es en el km 31+950 al km 32+300.

Desde el km 31+500 al km 35+500, el trazo sigue el trazo de la carretera existente, más adelante no existe acceso hasta el km 38+000 (trazo nuevo); en esta zona el terreno es accidentado y parte de este sector está cubierto con bastante vegetación.

A partir del km 33+600 la pendiente de la carretera actual aumenta considerablemente, en esta zona se ha identificado un corte de gran espesor; por lo mismo, se ha realizado ensayo de Penetración Dinámica Ligera (DPL), con el fin de mejorar la exploración.

Se ha identificado falla en el talud superior, en el km 34+200 al km 34+700, zona conformada por material arena limosa de alta plasticidad.

Siguiendo con el recorrido, a partir del km 38+000, donde se ubicó uno de los puntos para el control de temperatura, se encuentra un terreno bastante accidentado aunque no presenta mucha vegetación; parte de la carretera existente hasta el km 40+000 presenta baches, es angosta y con demasiadas curvas.

Finalmente, a partir del km 40+000 hasta el final del tramo, se observa que la carretera proyectada sigue la dirección de la carretera actual; al inicio de este sector, la zona es llana, más adelante el trazo atraviesa por varias quebradas conformadas por material arena limosa color amarillento.


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A. Perfil estratigráfico

Del Km 25+640 al km 31+700, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por roca; existiendo lugares donde la roca esta muy alterada en estado de suelos granulares A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-7, A-5 y A-7-5, arena limosa, presentando valores de CBR entre 4.6% y 28.8% al 95% de la Máxima Densidad Seca. Este sector presenta ligera humedad (valores por debajo de 15%) y mediana humedad (valores entre 15% y 25%) en algunos puntos. En este sector se encuentra cortes de considerable espesor; por lo mismo, se han realizados ensayos de Penetración Dinámica Ligera (DPL) con el fin de mejorar la exploración (Ver 3.0 Apendice).

Del Km 31+700 al km 46+560, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por suelos finos granulares A-1-b, A-2-4, A-2-5, A-2-6, A-2-7, A-4, A-5, A-6 y A-7-5, arena limosa y limos de alta plasticidad, presentando valores de CBR entre 2.8% y 27.9% al 95% de la Máxima Densidad Seca. Parte de este sector presenta cortes de considerable espesor; por lo mismo, se han realizado ensayos de Penetración Dinámica Ligera (DPL), con el fin de complementar la información; De los resultados de DPL, se puede inferir que se encuentra un terreno de mejor consistencia a partir de 2.0 m a 4.0m de profundidad, con probabilidad de chocar sobre roca (Ver 3.0 Apendice).

En las zonas de quebrada se aprecia un talud de suelo arenoso limoso, color amarillento, húmedo, de alta plasticidad, con filtraciones de agua.

B. Densidad natural

Para obtener la densidad natural se realizaron los ensayos de Peso unitario en suelo donde se podía obtener muestras inalteradas y Densidad de campo (cono de arena) en lugares donde el terreno es granular, se realizó en forma alternada cumpliendo dos ensayos por kilómetro.

Del Km 25+640 al km 31+700, los lugares de suelos en su mayoría presenta arena limosa encontrando que la densidad natural varía entre 1.59 y 2.06 g/cm3, el contenido de humedad varía entre 9% y 28.7% y el grado de compactación varia entre 89.4% y 99.3%.

Del Km 31+700 al km 46+560, en su mayoría presenta arena limosa encontrando que la densidad natural bajas y varía entre 1.30 y 2.12 g/cm3, el contenido de humedad varía entre 16.6 y 49.6% y el grado de compactación varia entre 84% y 100%.

C. Ensayos CBR

Los ensayos realizados en los distintos tipos de suelos a nivel de subrasante, muestran que la capacidad de soporte para suelos A-2-4, A-2-6, A-2-7, A-7-5 y/o A-7-6 (arenas limosas y/o limos de baja plasticidad), variando para este caso el valor de CBR entre 2.8% y 28.8% para el 95% de la Máxima Densidad Seca.

D. Control de temperatura


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Se realizó el control de temperatura de acuerdo a los términos de referencia para altitudes superiores a los 3 000 msnm, entre 19/02/2006 al 27/02/2006. En el cuadro 1.5a se muestra el registro de control de temperatura, ubicada en el km 38+000. Del registro de temperaturas realizado en el km 38+000 (3 075 msnm), se observa que la temperatura ambiental varía de 9.9ºC a 16.1ºC en promedio. La temperatura de los estratos de suelo varía de 12.3ºC a 14ºC en promedio, observando que no hay mucha variación Por otro lado, se apreció una variación de 1ºC a 2.5ºC entre la temperatura ambiente y el estrato de suelo.

De esta información se concluye que la probabilidad de congelamiento del suelo es nula, debido a que la temperatura mínima absoluta anual no desciende por debajo de los 3°C.

E. Zonas Críticas

Los conceptos ingenieriles para identificar una zona específica como crítica, en el ámbito que comprende el estudio de suelos, se exponen en el Cuadro Nº 1.6. A continuación se exponen en síntesis las zonas identificadas como críticas en este tramo, conforme la sectorización que se plantea.

La evaluación de las zonas críticas de esta zona se ha dividido en 2 sectores:

Sector 1, zona rocosa en estado de oxidación, alterada, cubierta con suelo residual, y con presencia de filtraciones de agua en la zona de talud. Se ha identificado presencia de aniegos y pozos de agua natural en el km 31+250, muy cerca del trazo de la carretera proyectada.

Sector 2, zona húmeda, se puede observar parte del talud de la carretera actual fallado, debido a las filtraciones de agua y al material que la conforma, suelo arenoso con lentes de arena arcillosa. Por la capacidad de soporte, se ha identificado una zona crítica del km 38+100 – km 38+200, por tener valores de CBR menor a 3.5% al 95% de la Máxima Densidad Seca, conformado por limos de baja plasticidad.

El cuadro Nº1.7 Resumen de Zonas Críticas – Tramo 2, presenta los sectores críticos identificados a lo largo del Tramo 2, sectorizados por presencia de roca en estado de oxidación y grado de humedad.

TRAMO 3 (km 48+000 – 73+045)

El Tramo 3 se inicia el km 48+000 al km y finaliza en km 73+045.38, con una longitud de 25,05 km, un ramal de llegada en el km 73+047 de 2,39 km, dos ecuaciones de empalme de 0,25 km; la longitud total es de 27.69 km.

Al inicio del tramo el trazo sigue la dirección de la carretera actual, se puede apreciar un talud bien pronunciado, y dos quebradas en el km 49+060 y en el km 49+340, se encontró


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filtración de agua subterránea en el talud cerca de la quebrada; el material que conforma la zona es arena limosa color amarillento.

A partir del km 52+300 hasta el km 54+850, el terreno es más llano, presenta bastante vegetación, y el clima es bastante frío, se ha identificado zonas fangosas y aniegos. En el km 53+000 se ubica Pozo Seco; en este sector, de apariencia rocosa, se presenta sectores de material residual, zona rocosa en estado de oxidación, y sectores rocosos; la presencia de suelo residual se prolonga hasta el km 59+000, también con sectores rocosos. En el km 54+850 se ubicó un control de temperatura.

A partir del km 59+000 se encuentra un terreno orgánico sobre grava arcillosa, zona fangosa y presencia de aniegos, a 100 metros de la carretera actual, margen izquierda de la carretera actual; este material se extiende hasta el km 59+500. Más adelante, hasta el km 60+500 se encuentra una zona rocosa, presenta gran cantidad de bolonería, el terreno es ligeramente accidentado, parte de la zona cubierta por gran cantidad de pinos. En esta zona, también se han encontrado drenes de agua natural, la primera con coordenadas 755859E, 9216937N; y la segunda con coordenadas 755843E, 9216956N; aunque se encuentra bastante lejos del trazo, es importante dar a conocer su ubicación para tenerlo en consideración.

A. Perfil estratigráfico

Del Km 48+000 al km 51+870, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por suelos finos granulares A-1-b, A-2-4, A-2-5, A-2-7, A-4 y A-7-5, arena limosa y limos de alta plasticidad, presentando valores de CBR entre 4.9% y 18.8% al 95% de la Máxima Densidad Seca. Ese sector atraviesa por dos quebradas, donde se prevé corte de considerable espesor; el material que la conforma es un suelo residual (arena limosa) color amarillento, de mediana humedad, plástica.

Del Km 51+870 al km 53+330, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por roca; existiendo lugares puntuales de suelos granulares A-2-6, A-2-7, arena limosa y/o arcillosa, presentando valores de CBR de 12.3% al 95% de la máxima Densidad Seca. En este sector se ha identificado una zona fangosa en el km 52+500 que presenta un espesor de aproximadamente 0,7 m. Presenta nivel freático a 0,8 m y 1,5 m desde el nivel del terreno. El material predominante en esta zona húmeda, es arena limosa color amarillento, húmeda y plástica.Del Km 53+330 al km 56+100, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por suelos finos granulares A-2-7, A-6 y A-7-5, arena limosa y limos de alta plasticidad, presentando valores de CBR entre 4.7% y 17.6% al 95% de la Máxima Densidad Seca. En este sector se ha encontrado un nivel freático a 0,8 m y 1,5 m desde el nivel del terreno. El material es constante en este sector debido a que la topografía no es llana.

Del Km 56+100 al km 57+240, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por roca; presentando una capa superficial de grava bien gradada limosa A-2-


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5. Las zonas rocosas presentan gran cantidad de bolonería, en este sector se prevé cortes de hasta 2,5 m.

Del Km 57+240 al km 57+770, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por suelos finos A-7-5, limos de alta plasticidad, presentando valores de CBR entre 3.6% y 8.5% al 95% de la Máxima Densidad Seca. El material de esta zona presenta valores de humedad bastante alto. Del Km 57+770 al km 58+940, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por roca; existe lugares de grava bien gradada limosa A-2-5. En esta zona se prevé relleno de espesor promedio 1,0 m; en este sector se ha encontrado un nivel freático a 1,0 m de profundidad.

Del Km 58+940 al km 59+200, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por grava arcillosa A-2-6, de humedad media, presentando valor de CBR 79% al 95% de la Máxima Densidad Seca, superficialmente presenta una capa de arcilla orgánica blanda de 1,2 m de espesor. Se ha encontrado que el nivel freático está a 1,4 m de profundidad.

Del Km 59+200 al km 60+630, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por roca y/o fragmentos de roca con matriz arena arcillosa A-1-a, A-2-6, A-6, presentando valores de CBR de 63,3% al 95% de la máxima Densidad Seca. Parte de este sector está cubierto por pinos.

Del Km 60+630 al km 61+040, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por suelos orgánicos color negro y se ha encontrado el nivel freático entre 0,9 m y 1,2 m de profundidad; cerca de la zona se ha encontrado aniegos. Se recomienda el reemplazo con material de cantera hasta 0,8 m de espesor.

Del Km 61+040 al km 62+740, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por arena limosa A-1-b, A-2-4, A-4 y A-7-5, presentando valores de CBR entre 9,4 y 10,9% al 95% de la Máxima Densidad Seca. Este sector atravieza una quebrada, donde se prevé un corte de considerable espesor; el material en esta zona es arena limosa color amarillento, se encontró un nivel freático a 0,3 m de profundidad.

Del Km 62+740 al km 63+820, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por roca. Suelo residual con presencia de bolonería en gran proporción.

Del Km 63+820 al km 72+980, en este sector la subrasante en su mayoría está compuesta por arena limosa A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-6, A-5, A-7-6, presentando valores de CBR entre 4% y 18.9% al 95% de la Máxima Densidad Seca, existiendo lugares puntuales con valores de CBR > 30% al 95% de la Máxima Densidad Seca. En este sector se prevé relleno de 1,0 m de espesor promedio.Se ha encontrado el nivel freático a 1,0 m y a 1,1 m de profundidad por debajo del suelo orgánico conformado por limo de alta plasticidad, el segundo estrato es un suelo arenoso color amarillento, húmedo, y plástico; este material se prolonga hasta el km 72+680 donde


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se prevé relleno de hasta 2,3 m de espesor. Más adelante el material es rocoso, con una resistencia a la compresión igual a 97,5 MPa, presenta una dureza igual a R5.

B. Densidad natural

Para obtener la densidad natural se realizaron los ensayos de Peso unitario en suelo donde se podía obtener muestras inalteradas y Densidad de campo (cono de arena) en lugares donde el terreno es granular, se realizó en forma alternada cumpliendo dos ensayos por kilómetro.

Del Km 48+000 al km 51+870, en su mayoría presenta arena limosa y limos de alta plasticidad encontrando que la densidad natural varía entre 1.70 y 2.10 g/cm3, el contenido de humedad varía entre 10.6 y 44.9% y el grado de compactación varia entre 84% y 100%.

Del Km 53+330 al km 56+100, en su mayoría presenta arena limosa y limos de alta plasticidad encontrando que la densidad natural varía entre 1.83 y 2.11 g/cm3, el contenido de humedad varía entre 17.2 y 66.5% y el grado de compactación varia entre 95% y 100%.

Del Km 57+240 al km 57+770, en su mayoría presenta limos de alta plasticidad encontrando que la densidad natural varía entre 1.92 y 2.02 g/cm3, el contenido de humedad varía entre 54.7 y 71.5% y el grado de compactación varia entre 93.8% y 100%. Del Km 58+940 al km 59+200, en su mayoría presenta grava arcillosa encontrando que la densidad natural varía entre 1.97 y 2.10 g/cm3, el contenido de humedad es 16% y el grado de compactación varia entre 81.2% y 94.2%.

Del Km 61+040 al km 62+740, en su mayoría presenta arena limosa encontrando que la densidad natural varía entre 1.90g/cm3, el contenido de humedad varia entre 19 y 49.7% y el grado de compactación varia entre 81.7% y 84.5%.

Del Km 63+820 al km 72+980, en su mayoría presenta arena limosa encontrando que la densidad natural varía entre 1.54 y 2.02 g/cm3, el contenido de humedad varia entre 20.4 y 67.3% y el grado de compactación varia entre 86.9% y 100%.

C. Ensayos CBR

Los ensayos realizados en los distintos tipos de suelos a nivel de subrasante, muestran que la capacidad de soporte para suelos A-2-4, A-2-6, A-2-7, A-7-5 y/o A-7-6 (arenas limosas y/o limos de baja plasticidad), variando para este caso el valor de CBR entre 3.6% y 66% para el 95% de la Máxima Densidad Seca.

La variación que existe entre los valores de CBR para un mismo tipo de suelo (Clasificación), se debe a las cantidades (porcentajes) de grava, arena y finos que contiene cada material, también es importante la forma de las partículas de la parte gruesa.


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D. Control de temperatura

Se realizó el control de temperatura de acuerdo a los términos de referencia para altitudes superiores a los 3 000 msnm, entre 19/02/2006 al 27/02/2006. En el cuadro 2.5.5b se muestra el registro de control de temperatura, ubicada en el km 54+850 (Pozo Seco).

Del registro de temperaturas realizado en el km 54+850 (3 530 msnm), se observa que la temperatura ambiental varía de 8,1ºC a 13ºC en promedio. La temperatura de los estratos de suelo varía de 8,9ºC a 12,6ºC en promedio, observando que no hay mucha variación Por otro lado se apreció una variación de 0,6ºC a 2ºC entre la temperatura ambiente y el estrato de suelo.

De esta información se concluye que la probabilidad de congelamiento del suelo es nula, debido a que la temperatura mínima absoluta anual no desciende por debajo de los 3°C.

E. Zonas criticas

Los conceptos ingenieriles para identificar una zona específica como crítica, en el ámbito que comprende el estudio de suelos, se exponen en el Cuadro 1.6. A continuación se exponen en síntesis las zonas identificadas como críticas en este tramo, conforme la sectorización que se plantea.

Teniendo en los materiales encontrados para subrasante y los conceptos ingenieriles se concluye:

Los sectores en donde se han encontrado roca y/o suelo gravoso, no se ha considerado como críticos, por que presenta una buena calidad de suelo para la subrasante y no se ha evidenciado problemas importantes que afecten la vía actual.

En los sectores donde se han encontrado arena fina limosa, se ha considerado como una zona crítica leve, en donde se debe realizar un buen sistema de drenaje superficial. En casi todo el tramo 3 se ha identificado sectores críticos leves, por presencia de arenas fina limosa, esto se puede apreciar debido a que el porcentaje de material que pasa la malla Nº 40 está por encima del 50%, ver Cuadro Nº 1.2 Resumen de Ensayos Estándar – Tramo 3.

Y en los lugares donde se han encontrado suelos granulares limosos, se ha considerado como crítico, porque presenta una mala calidad de suelo para la subrasante. Estos sectores están conformado por arenas limosas y/o limos de alta plasticidad, con alta humedad, teniendo una baja capacidad de soporte (menores a 10% para el 100% MDS), para este sector se está recomendando un reemplazo de suelo (mejoramiento) con material granular entre 0,50 y 0,80 m de espesor. Se ha encontrado que la zona del km 56+000 presenta una baja capacidad de soporte, con un CBR menor a 4% al 95% de la Máxima Densidad Seca, con un nivel freático a 0,8 m de profundidad; lo mismo ocurre en el km 57+250 y en km 70+880, donde el valor del CBR es menor y/o igual a 4% al 95% de la Máxima Densidad Seca.


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Otro sector crítico que debe considerarse es en el km 52+500, identificada como una zona fangosa, con un espesor de 0,7 m, seguida de un estrato de arena limosa, color amarillento, húmeda, de alta plasticidad; con un nivel freático a 0,7 m del nivel del terreno natural.

Desde el km 52+750 al km 53+500, identificada como una zona húmeda por la presencia de niveles freáticos variables entre 0,8 m a 1,5 m del nivel del terreno natural, zona fangosa ubicada en la margen izquierda de la carretera actual (km 53+080), canal de agua natural que se prolonga hasta el km 53+500 cruzando el trazo de la carretera proyectada.

Otro sector crítico debido a la presencia de zona fangosa se ha identificado en el km 60+500, se ha encontrado una cobertura de material de lastrado de 0,2 m de espesor y material orgánico de 1,0 m a 1,5 m de espesor; con presencia de nivel freático a 0,9 m y 1,2 m de profundidad a partir del nivel del terreno natural, el segundo estrato está conformado por un suelo arena arcillosa, color marrón claro, de humedad media, y mediana plasticidad.

Dadas las condiciones particulares y especiales de cada sector analizado, se ha elaborado el Cuadro Nº 1.7 “Resumen Zonas Críticas - Tramo 3”; en éste cuadro se aprecia la identificación de estas zonas, una descripción del problema así como las causas y recomendaciones del caso; las soluciones respectivas se dan en los capítulos de Diseño de Pavimentos y Diseño de Obras de Arte.

Conclusiones y Recomendaciones

- La evaluación de la subrasante en base al perfil estratigráfico, nos permite conocer

los espesores y calidad de los materiales que conforman las distintas capas del terreno con la finalidad de obtener los parámetros necesarios para el diseño.

Tramo 1

- El 45% el trazo de la carretera pasa por macizo rocoso.

- La densidad natural a nivel de subrasante varía entre 89% y 100% de grado de

compactación.

- La subrasante presenta valores de CBR entre 1.2 y 82.5% al 95% de la Máxima

Densidad Seca

- Podemos decir que 15% de la longitud del tramo es afectado por la presencia de

suelos desfavorables como: arena limosa de grano fino y/o limo de baja plasticidad, conformando subrasantes de mala calidad.

Tramo 2



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compactación.

- La subrasante presenta valores de CBR entre 2.8 y 27.8% al 95% de la Máxima

Densidad Seca

- Podemos decir que 12% de la longitud del tramo es afectado por la presencia de

suelos desfavorables como: arena limosa de grano fino y/o limo de alta plasticidad, conformando subrasantes de mala calidad.

- Debido a que el terreno natural está conformada por suelos que presentan

contenido de humedad elevada, se recomienda zanjas de drenaje indicadas en el Cuadro Nº1.7.

Tramo 3



compactación.

- La subrasante presenta valores de CBR entre 3.6 y 66% al 95% de la Máxima

Densidad Seca

- Podemos decir que 6.5% de la longitud del tramo es afectado por la presencia de

suelos desfavorables como: arena limosa de grano fino y/o limo de alta plasticidad, conformando subrasantes de mala calidad.

- Debido a que el terreno natural está conformada por suelos que presentan

contenido de humedad elevada, se recomienda zanjas de drenaje indicadas en el Cuadro Nº1.7.

Control de temperatura

- En el control de temperatura en el km 38+000 (3 075 msnm), se registró

temperaturas ambientales de 9.9ºC a 16.1ºC en promedio y las mediciones de temperatura del suelo varía de de 12.3ºC a 14ºC en promedio, por lo que no existe riesgo de congelamiento ni gradientes altos de temperatura.

- En el control de temperatura en el km 54+850 (3 530 msnm), se registró

temperaturas ambientales de 8.1ºC a 13ºC en promedio y las mediciones de temperatura del suelo varía de 8.9ºC a 12.6ºC en promedio, por lo que no existe riesgo de congelamiento ni gradientes altos de temperatura.

Generales

- Los excedentes de las zonas de corte se utilizaran en la conformación de

terraplenes, siempre y cuando se cumpla con los requisitos mínimos de las


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especificaciones técnicas, los excedentes de los cortes en roca si pueden emplease en las zonas de mejoramientos o relleno.

- Tener en cuenta el Cuadro Nº1.7 en el sistema de drenaje, y evitar erosión por

filtración de agua superficial.

- Gran parte del terreno está conformado por arena limosa con alto porcentaje de

finos, por lo mismo se debe evitar la filtración de agua ya que puede lavar el material y debilitar así el terreno de fundación.


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3.3.2 ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

Objetivo

El estudio de Canteras y Fuentes de Agua tiene por objetivo la ubicación, evaluación y determinar la composición física y de calidad de los materiales, con el fin de definir los usos y tratamiento para ser utilizadas en la construcción de la carretera.

Investigación de campo

Exploración

Se ha realizado primeramente un reconocimiento de campo en lugares circundantes a la franja del Proyecto, fijando áreas donde existan materiales cuyas características son aparentes para su explotación y por consiguiente para su empleo en la construcción de la carretera.

En la exploración se han ubicado 03 canteras principales para la producción de materiales para sub base y base granular, agregados para mezcla asfáltica en caliente y mezcla de concreto cemento Pórtland, 01 cantera para enrocado y 06 canteras para relleno.

A continuación se presenta la relación de canteras evaluadas.

Cantera Calaminas: material de lecho de río (principal). Cantera Chilete: material de lecho de río (principal) Cantera San Pablo: material de cerro (relleno) Cantera Punta del Monte: material de cerro (relleno) Cantera Maraypampa: material de cerro (relleno) Cantera Pozo seco: material rocoso (Principal) Cantera Porcón: material de cerro (relleno) Cantera Rejo: material de lecho de río (principal) Cantera Chavez: material de lecho de río (opcional para subbase)

Excavación de calicatas

En cada cantera principal (de lecho de río) se realizaron 05 calicatas por hectárea, cada una de estas entre 2,0 m y 3,0 m de profundidad para determinar las características del material y su potencia; En cada cantera para relleno (de cerro) se excavaron trincheras en los cortes existentes para determinar el tipo de material. Las calicatas se ubicaran convenientemente en toda el área de la cantera.

En cada calicata excavada se realiza la clasificación de fragmentos gruesos mediante una selección manual de los materiales correspondientes a bolones, cantos y del material mayor de 2”, obteniéndose una distribución cuantitativa. Considerando que el material útil


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será de tamaño menor o igual a 2”, se determina el valor cuantitativo del volumen de material menor de 2”, así como también, el tamaño máximo del material presentado en la cantera.

En cada calicata excavada, se realizó el registro del perfil estratigráfico, describiendo el tipo de material encontrado: clasificación técnica; forma del material granular; color; porcentaje estimado de bolonería y presencia de material orgánico; contenido de humedad; índice de plasticidad / compresibilidad. Y de cada calicata se extraen muestras alteradas representativas para su evaluación en el laboratorio.

Levantamiento topográfico

Se ha efectuado el levantamiento topográfico para determinar el área y la potencia de las canteras así como también la ubicación y longitud del acceso con respecto al proyecto.

Este levantamiento se encuentra en el volumen de planos del Estudio.

Ensayos de Laboratorio

Con el objeto de determinar las características, propiedades y calidad del material, así como el uso del material de cada cantera, con las muestras disturbadas extraídas en la investigación de campo se realizaron ensayos de clasificación y de calidad en laboratorio, considerando las normas técnicas vigentes.

En el cuadro 2.1 se presenta el resumen con los resultados de los ensayos realizados.

Cuadro Nº 2.1Relación de ensayos de laboratorio para el estudio de canteras

Ensayo Norma

Contenido de humedad MTC E-108

Análisis granulométrico por tamizado MTC E-107

Límites de consistencia MTC E-110, E-111

Equivalente de arena MTC E-114

Gravedad específica y absorción del agregado fino MTC E-205

Gravedad específica y absorción del agregado grueso MTC E-206

Durabilidad con sulfato de sodio MTC E-209

Partículas chatas y alargadas MTC E-221

Partículas con una o dos caras Fracturadas MTC E-210

Peso unitario de agregados MTC E-203

Abrasión (maquina de los ángeles) MTC E-207

Proctor modificado MTC E-115

Relación de Soporte de California (C.B.R.) MTC E-132

Impurezas orgánicas MTC E-213

Clasificación SUCS ASTM D-2487

Clasificación AASHTO AASHTO M-145


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Sales Soluble MTC E-219

Afinidad del agregado fino – asfalto (Riedel Weber) MTC E-220

Los ensayos de Partículas con una o dos caras fracturadas y partículas chatas y alargadas se realiza en muestras de material procesado (chancado), debido a lo anterior no se han realizado estos ensayos en muestras en estado natural dado que el material de lecho de río son de forma redondeada (canteras Calaminas, Chilete y Río Rejo). Los ensayos estándar y de compactación se realizaron en el laboratorio instalado en la localidad de San Pablo; Los ensayos especiales se enviaron al Laboratorio Geotécnico de CESEL en Lima y al Laboratorio Nº 2 de Mecánica de Suelos de la Universidad Nacional de Ingeniería.

En el Cuadro Nº 2.2 se presenta un resumen de los ensayos de calidad realizados para cada cantera.

Descripción de las canteras

En la Figura 2.1 se muestran las canteras y fuentes de agua localizadas para cada tramo, así como también las distancias promedios con respecto a la carretera.

TRAMO 1

CANTERA CHILETE ZONA “A”

Ubicación: Ubicado en el lecho de la quebrada San Pablo (río seco), la cual se extiende en la margen derecha de la carretera entre las progresivas 01+300 al 02+100 con un ancho aproximado de 100m.

Material: La cantera está conformada por depósitos fluviales que se distribuyen en el cauce del río San Pablo (seco en épocas de estiaje), se componen por acumulaciones de material redondeado heterométricos con matriz grava arenosa (conglomerado) arrastrados y depositados por las aguas del río a lo largo de su cauce.

Accesibilidad: tienen acceso a través del badén de la carretera actual Chilete - San Pablo tanto abajo como aguas arriba (en la progresiva 2+500 del trazo actual), también se podrán hacer un acceso directo con la construcción de una rampa en las progresiva 1+700 el cual tendrá 100 m de longitud de acceso respectivamente.

Evaluación: Esta cantera fue evaluada con la excavación de 30 calicatas entre 2 y 3 m de profundidad, cuyo registro se presenta en el Anexo A “Registros de calicatas”, en la cual se realizó una evaluación en peso considerando una muestra integral, obteniendo el siguiente resultado:

Diámetro máximo 20” (508 mm)


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Material para chancar de 10” a 2” 29,6 %Agregado grueso de 2” a 3/8” 23,8 %Agregado fino de 3/8’’ a N° 100 28,8 %

Los resultados de laboratorio ha permitido determinar que el material típico está conformado por grava pobremente gradada con arena, de forma redondeada, de color gris, húmeda, no plástica y medianamente compacta, presenta un 40% de cantos y boleos con T.M. entre 16 y 33”.

En el sistema SUCS es GP (grava pobremente gradada) En el sistema AASHTO es A-1-a (0).

Eficiencia y disponibilidad: Tiene una sección aproximada para explotación de 59 946 m2 (zona aguas abajo) con una potencia de 2,0 m, obteniéndose un volumen de 136 981 m³.

La eficiencia de la cantera se ha determinado de la curva acumulativa cuyo tamaño máximo es el límite de la curva y considerando un desbroce de la capa superficial en una profundidad estimada de 0,2 m, se obtiene una eficiencia de 90% y una disponibilidad de la cantera de 123 283 m3. La disponibilidad de materiales se calcula relacionando el volumen total disponible con su respectiva eficiencia, obteniendo lo siguiente:

Material Eficiencia Disponibilidad

Material para chancar de 10” a 2” 29.6 % 36492 m3

Piedra de 2” a 3/8” 23.8 % 29341 m3

Arena menor a 3/8” 28.8 % 35506 m3

Usos y rendimientos: Esta cantera será utilizada para la conformación de rellenos y sub-base, motivo por el cual será extraídas y zarandeadas de acuerdo a los requerimientos.

Utilización Procesamiento Rendimiento

RellenoSub-base

Extracción directaZarandeo

76 %56 %

Costo de extracción: Esta cantera está bajo la jurisdicción de INRENA (D.G.A.S.) y la explotación puede realizarse con cargador frontal y/o tractor en época de estiaje, utilizando zarandas para su procesamiento.

Observaciones: En la inspección se ha observado en algunas zonas una cubierta de material fino (suciedad), la cual varia entre los 5 y 10 cm de espesor el cual deberá ser retirado para su posterior explotación. También se observo que existen zonas cercadas utilizadas para el cultivo. Existe una gran cantidad de material a ser explotado aguas arriba de las canteras mencionadas pero tienen un gran porcentaje de boleos de grandes dimensiones TM 25” (over).

CANTERA CALAMINAS ZONA “A”


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Ubicación: Se ubica en el Km 95+000 en la margen izquierda de la carretera Ciudad de Dios - Cajamarca, a una altitud promedio de 900 msnm.

Material: La cantera está conformada por depósitos fluviales que se distribuyen en el cauce del río Magdalena (seco en épocas de estiaje), se componen por acumulaciones de material redondeado heterométricos con matriz grava arenosa (conglomerado) arrastrados y depositados por las aguas del río a lo largo de su cauce.

Accesibilidad: Tiene acceso en la progresiva 2+500 (Trazo actual) a través de la carretera Ciudad de Dios – Cajamarca de 4 500 m de longitud, continuando por la carretera Chilete San Pablo con 1 500 m de longitud con lo cual empalma en la progresiva inicialmente mencionada.

Evaluación: Esta cantera fue evaluada con la excavación de 40 calicatas, de 3.0 m de profundidad en promedio, en la cual se realizó una evaluación en peso considerando una muestra integral, obteniendo el siguiente resultado:

Diámetro máximo de 20” ( 500 mm)Material para chancar de 2” a 10” 43.4 %Agregado grueso de 2” a 3/8” 22.9 %Agregado fino de 3/8’’ a N° 100 18.6 %

Los resultados de laboratorio ha permitido determinar que el material típico está conformado por grava bien gradada con arena, de forma redondeada, de color gris, húmeda, no plástica y medianamente compacta, presenta un 44% de cantos y boleos con T.M. entre 15 y 20”.

El material se clasifica como: Sistema SUCS: Grava bien gradada (GW), grava pobremente gradada

(GP)Sistema AASHTO : A-1-a (0)

Eficiencia y disponibilidad: Tiene una sección para explotación de 122 126 m2 y una potencia de 2.0 m, obteniéndose un volumen probado de 268 249 m³.

La eficiencia de la cantera se ha determinado de la curva acumulativa cuyo tamaño máximo es el límite de la curva y considerando un desbroce de la capa superficial en una profundidad estimada de 0.2 m, se obtiene una eficiencia de 90% y una disponibilidad de la cantera de 241 424 m3. La disponibilidad de materiales se calcula relacionando el volumen total disponible con su respectiva eficiencia, obteniendo lo siguiente:



Piedra de 2” a 3/8” 22.9 % 55286 m3


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Arena menor a 3/8” 18.6 % 44905 m3

Usos y rendimientos: Antes de someterlos al tratamiento de trituración primaria, esta cantera nos proporciona materiales de variada gradación para conformar la estructura del pavimento y los agregados para concreto asfáltico y de cemento Pórtland; dependiendo de someterlos a tratamiento previo mediante trituradora primaria y/o secundaria y el consiguiente zarandeo para otros requerimientos. Esta cantera puede ser utilizada en la conformación de relleno, sub-base granular, base granular, mezcla asfáltica y mezcla para concreto con cemento Portland.


BaseMezcla asfálticaConcreto cemento Pórtland

ChancadoChancado y lavadoChancado y lavado

80 %80 %80 %

Costo de extracción: Esta cantera está bajo la jurisdicción de la Municipalidad de Contumaza y la explotación puede realizarse con cargador frontal y/o tractor en época de estiaje, utilizando chancadora y zarandas para su procesamiento.

TRAMO 2

CANTERA CHILETE ZONA “B”

Ubicación: Ubicado en el lecho de la quebrada San Pablo (río seco), la cual se extiende en la margen derecha de la carretera entre las progresivas 02+500 al 3+500 con un ancho aproximado de 100m.

Material: La cantera está conformada por depósitos fluviales que se distribuyen en el cauce del río San Pablo (seco en épocas de estiaje), se componen por acumulaciones de material redondeado heterométricos con matriz grava arenosa (conglomerado) arrastrados y depositados por las aguas del río a lo largo de su cauce.

Accesibilidad: tienen acceso a través del badén de la carretera actual Chilete - San Pablo tanto abajo como aguas arriba (en la progresiva 2+500 del trazo actual), también se podrán hacer un acceso directo con la construcción de una rampa en las progresiva 3+000 el cual tendrá 100 m de longitud de acceso respectivamente.

Evaluación: Esta cantera fue evaluada con la excavación de 40 calicatas entre 2 y 3 m de profundidad, cuyo registro se presenta en el Anexo A “Registros de calicatas”, en la cual se realizó una evaluación en peso considerando una muestra integral, obteniendo el siguiente resultado:

Diámetro máximo 20” (508 mm)Material para chancar de 10” a 2” 29,6 %Agregado grueso de 2” a 3/8” 23,8 %


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Agregado fino de 3/8’’ a N° 100 28,8 %

Los resultados de laboratorio ha permitido determinar que el material típico está conformado por grava pobremente gradada con arena, de forma redondeada, de color gris, húmeda, no plástica y medianamente compacta, presenta un 40% de cantos y boleos con T.M. entre 16 y 33”.

En el sistema SUCS es GP y en el sistema AASHTO es A-1-a (0).

Eficiencia y disponibilidad: Tiene una sección aproximada para explotación de 83 986 m2 (zona aguas abajo) con una potencia de 2,0 m, obteniéndose un volumen de 191 682 m³.

La eficiencia de la cantera se ha determinado de la curva acumulativa cuyo tamaño máximo es el límite de la curva y considerando un desbroce de la capa superficial en una profundidad estimada de 0.2 m, se obtiene una eficiencia de 90% y una disponibilidad de la cantera de 172 514m3. La disponibilidad de materiales se calcula relacionando el volumen total disponible con su respectiva eficiencia, obteniendo lo siguiente:



Piedra de 2” a 3/8” 23.8 % 41058 m3

Arena menor a 3/8” 28.8 % 49684 m3

Usos y rendimientos: Esta cantera será utilizada para la conformación de rellenos y sub-base, motivo por el cual será extraídas y zarandeadas de acuerdo a los requerimientos.


RellenoSub-base

Extracción directaZarandeo

76 %56 %

Costo de extracción: Esta cantera está bajo la jurisdicción de INRENA (D.G.A.S.) y la explotación puede realizarse con cargador frontal y/o tractor en época de estiaje, utilizando zarandas para su procesamiento.

Observaciones: En la inspección se ha observado en algunas zonas una cubierta de material fino (suciedad), la cual varia entre los 5 y 10 cm de espesor el cual deberá ser retirado para su posterior explotación. También se observo que existen zonas cercadas utilizadas para el cultivo. Existe una gran cantidad de material a ser explotado aguas arriba de las canteras mencionadas pero tienen un gran porcentaje de boleos de grandes dimensiones TM 25” (over).

CANTERA CALAMINAS ZONA “B”


Abril 2006


Ubicación: Se ubica en el Km 92+500 en la margen izquierda de la carretera Chilete-Cajamarca, a una altitud promedio de 900 msnm.

Material: La cantera está conformada por depósitos fluviales que se distribuyen en el cauce del río Magdalena (seco en épocas de estiaje), se componen por acumulaciones de material redondeado heterométricos con matriz grava arenosa (conglomerado) arrastrados y depositados por las aguas del río a lo largo de su cauce.

Accesibilidad: Tiene acceso en la progresiva 2+500 (Trazo actual) a través de la carretera Ciudad de Dios – Cajamarca de 2 000 m de longitud, continuando por la carretera Chilete - San Pablo con 1 500 m de longitud con lo cual empalma en la progresiva inicialmente mencionada.

Evaluación: Esta cantera fue evaluada con la excavación de 40 calicatas, de 3.0 m de profundidad en promedio, en la cual se realizó una evaluación en peso considerando una muestra integral, obteniendo el siguiente resultado:

Diámetro máximo de 20” (500 mm)Material para chancar de 2” a 10” 43.4 %Agregado grueso de 2” a 3/8” 22.9 %Agregado fino de 3/8’’ a N° 100 18.6 %

Los resultados de laboratorio han permitido determinar que el material típico está conformado por grava bien gradada con arena, de forma redondeada, de color gris, húmeda, no plástica y medianamente compacta, presenta un 44% de cantos y boleos con T.M. entre 15 y 20”. El material se clasifica como:

Sistema SUCS: Grava bien gradada (GW), grava pobremente gradada(GP)

Sistema AASHTO : A-1-a (0)

Eficiencia y disponibilidad: Tiene una sección para explotación de 103 809 m2 y una potencia de 2,0 m, obteniéndose un volumen probado de 253 864 m³.




Piedra de 2” a 3/8” 22.9 % 52321 m3

Arena menor a 3/8” 18.6 % 42497 m3

Usos y rendimientos: Antes de someterlos al tratamiento de trituración primaria, esta cantera nos proporciona materiales de variada gradación para conformar la estructura del


Abril 2006


pavimento y los agregados para concreto asfáltico y de cemento Pórtland; dependiendo de someterlos a tratamiento previo mediante trituradora primaria, secundaria y terciaria. Esta cantera puede ser utilizada en la conformación de relleno, sub-base granular, base granular.



ChancadoChancadoChancado y Lavado

72 %72 %72 %

Costo de extracción: Esta cantera está bajo la jurisdicción de la Municipalidad de Contumaza y la explotación puede realizarse con cargador frontal y/o tractor en época de estiaje, utilizando chancadora y zarandas para su procesamiento.

CANTERA SAN PABLO

Ubicación: Ubicado al lado izquierdo del trazo de la carretera en la progresiva 31+500, cerca de la localidad de San Pablo, el material a extraer es parte de una cantera que ya esta siendo explotada, esta conformado por grava bien gradada limosa de TM 15”.

Accesibilidad: Se encuentra adyacente a la carretera.

Evaluación: Fue evaluada con la excavación de 5 trincheras de 3,0 m profundidad.

Los resultados de laboratorio ha permitido determinar que el material típico está conformado por grava bien gradada limosa, de color marrón, con fragmentos de roca angulosos con TM 15”, con 57,9% de grava, 33,6% de arena y 8,5% de finos no plásticos. No presenta impurezas orgánicas.

El material se clasifica como: Sistema SUCS : Grava bien gradada limosa con arena (GW-GM)Sistema AASHTO : A-1-a (0)

Disponibilidad: Tiene una área explotable de 23 880 m2 con un volumen de explotación de 239 701 m3. Según los requerimientos del proyecto explotaremos un volumen aproximado de 100 000 m3.

Usos: Esta cantera puede ser utilizada en la conformación de rellenos. Costo de extracción: Esta cantera es de propiedad privada, pero al estar adyacente a la carretera está exonerada del pago por explotación y la explotación puede realizarse en cualquier época del año, utilizando tractor y/o cargador frontal.

CANTERA PUNTA DEL MONTE


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Ubicación: Ubicado al lado derecho del trazo de la carretera en la progresiva 42+000, en una zona llamada “La Punta del Monte”, el material a extraer es parte de una cantera que ya esta siendo explotada.

Accesibilidad: Se encuentra a 50 m del eje de la carretera y su acceso se haría a través de una trocha que ya existe.


Los resultados de laboratorio ha permitido determinar que el material típico está conformado por arena bien gradada limosa con grava, de color amarillo, con fragmentos de roca subangulosa con TM 20”, con 28,8% de grava, 61,1% de arena y 15,1% de finos no plásticos. No presenta impurezas orgánicas.

El material se clasifica como: Sistema SUCS : Arena bien gradada limosa con grava (SW-SM)Sistema AASHTO : A-1-b (0)


Usos: Esta cantera puede ser utilizada en la conformación de rellenos.

Costo de extracción: Esta cantera al ubicarse adyacente a la carretera está exonerada del pago por explotación y la explotación puede realizarse en cualquier época del año, el material removido puede ser utilizado en forma directa, el resto del material se extraerá por voladura, o con una maquinaria.

TRAMO 3

CANTERA MARAYPAMPA

Ubicación: Ubicado al lado derecho del trazo de la carretera en la progresiva 50+000, cerca al poblado de Maraypampa, el material a extraer es parte de una cantera que ya esta siendo explotada, esta conformado por grava bien gradada limosa de TM 15”.

Accesibilidad: Se encuentra adyacente a la carretera a unos 50 m.


Los resultados de laboratorio ha permitido determinar que el material típico está conformado por grava limosa con arena, de color naranja, con boleos subangulosos con TM 5”, con 61,0% de grava, 28,8% de arena y 12,2% de finos no plásticos. No presenta impurezas orgánicas.

El material se clasifica como:


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Sistema SUCS : Grava limosa con arena (GM)Sistema AASHTO : A-1-a (0)

Disponibilidad: Tiene una sección de explotación de 11 315m2 y con posibilidad de ampliar según el requerimiento. También cuenta con un volumen de explotación de 94 122 m3.

Usos: Esta cantera puede ser utilizada en la conformación de rellenos. Costo de extracción: Esta cantera al estar adyacente a la carretera está exonerada del pago por explotación y la explotación puede realizarse en cualquier época del año, utilizando tractor y/o cargador frontal.

CANTERA POZO SECO (ROCA)

Ubicación: Ubicado al lado derecho del trazo de la carretera, en la progresiva 56+900, en una zona llamada “Pozo Seco”, el material a extraer es parte de una formación rocosa.

Accesibilidad: Se encuentra a la margen derecha y adyacente a la carretera.

Evaluación: Esta cantera fue evaluada con la caracterización del macizo rocoso y la realización de ensayos de durabilidad y abrasión.

Disponibilidad:. Tiene una área explotable de 14 677 m2 con un volumen de explotación de 455 061 m3. Según los requerimientos del proyecto explotaremos un volumen aproximado de 200 000 m3.

Usos: Esta cantera puede ser utilizada en la conformación de enrocados, base granular y mezcla de concreto de cemento portland. Costo de extracción: Esta cantera está exonerada del pago por explotación y su explotación puede realizarse de dos maneras: una empleando tractor o cargador frontal para los materiales sueltos y aquellas zonas rocosas muy fracturadas y meteorizadas; y con explosivos para la roca de mejor calidad. La explotación puede realizarse en cualquier época del año, utilizando chancadora primaria, secundaria y terciaria.

CANTERA PORCÓN

Ubicación: Ubicado al lado derecho del trazo de la carretera en la progresiva 63+710, el material a extraer es parte de una cantera que ya esta siendo explotada, esta conformado por grava bien gradada limosa de TM 15”.

Accesibilidad: Se encuentra adyacente a la carretera a unos 10m.



Abril 2006


Los resultados de laboratorio ha permitido determinar que el material típico está conformado por grava limosa con arena, de color naranja, con boleos subangulosos con TM 5”, con 25.3% de grava, 36% de arena y 3.6% de finos no plásticos. No presenta impurezas orgánicas.

El material se clasifica como: Sistema SUCS : Grava limosa con arena (GW-GM)Sistema AASHTO : A-1-a (0)


Usos: Esta cantera puede ser utilizada en la conformación de rellenos. Costo de extracción: Esta cantera al estar adyacente a la carretera está exonerada del pago por explotación y la explotación puede realizarse en cualquier época del año, utilizando tractor y/o cargador frontal.

CANTERA RÍO REJO

Ubicación: Ubicado a lo largo del lecho del rió Rejo, aguas abajo del puente que esta ubicado en la granja PORCON, la misma que pertenece a la Cooperativa Atahualpa, cuyo acceso se ubica a la altura del km 66+420; la cantera esta siendo ya explotada para la preparación de concreto y para el afirmado de caminos vecinales. El material esta formado por una mezcla de arena y boleos.

Accesibilidad: El acceso se realizaría a través de la carretera que lleva a la Granja PORCON, recorriendo una distancia de 8,0 km.

Material: La cantera está conformada por depósitos fluviales que se distribuyen en el cauce del río Rejo, se componen por acumulaciones de material redondeado heterométricos con matriz grava arenosa (conglomerado) arrastrados y depositados por las aguas del río a lo largo de su cauce.

Evaluación: Esta cantera esta siendo evaluada con la excavación calicatas entre 2 y 3 m de profundidad, en la cual se realizó una evaluación en peso considerando una muestra integral, obteniendo el siguiente resultado:

Diámetro máximo 10” (304.8 mm)Material para chancar de 2” a 10” 29.3 %Agregado grueso de 2” a 3/8” 18.4 %Agregado fino de 3/8” a Nº 100 35.9 %

El material típico está conformado por bolones y cantos de forma redondeada mayor a 2” y por grava bien gradada con arena de forma redondeada, de color gris, con finos no plásticos, presenta cantos y boleos redondeados con T.M. 10”.


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En el sistema SUCS es GW y en el sistema AASHTO es A-1-a (0).

Eficiencia y disponibilidad: Tiene una sección para explotación de 44 516 m2 y una potencia de 2.5 m, obteniéndose un volumen probado de 128 066 m³.




Piedra de 2” a 3/8” 18.4% 14139 m3

Arena menor a 3/8” 35.9 % 27586 m3

Usos y rendimientos: Antes de someterlos al tratamiento de trituración primaria, esta cantera nos proporciona materiales de variada gradación para conformar la estructura del pavimento y los agregados para concreto asfáltico y de cemento Pórtland; dependiendo de someterlos a tratamiento previo mediante trituradora primaria, secundaria y terciaria, el consiguiente zarandeo para otros requerimientos. Esta cantera puede ser utilizada en la conformación de relleno estructural, filtros, base granular, mezcla asfáltica y mezcla de concreto Pórtland.



Chancado y LavadoChancado y Lavado Chancado y Lavado

53 %53 %53 %

Costo de extracción: Esta cantera está bajo la jurisdicción de la Cooperativa Atahualpa y la explotación puede realizarse con cargador frontal y/o tractor en época de estiaje utilizando chancadora y zarandas para su procesamiento. Observaciones: En la inspección de la cantera se observo en ciertos sectores una cubierta de material fino (suciedad), la cual varia entre los 0,8 y 1,0 m de espesor el cual deberá ser retirado para su posterior explotación.

CANTERA CHAVEZ (Opcional)

Ubicación: Ubicado a lo largo del lecho del rió Mashcón, a la margen derecha de la carretera Cajamarca - Bambamarca en el km 3+500; la cantera esta siendo ya explotada para la preparación de concreto y para diferentes requerimientos, es una cantera ya


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evaluada por el ministerio de transportes. El material esta formado por una mezcla de arena y boleos.

Accesibilidad: El acceso se realizaría a través de la carretera Cajamarca - Bambamarca con un acceso de 200 m en el km 3+500.

Material: La cantera está conformada por depósitos fluviales que se distribuyen en el cauce del río Mashcón, se componen por acumulaciones de material redondeado heterométricos con matriz grava arenosa (conglomerado) arrastrados y depositados por las aguas del río a lo largo de su cauce.

Evaluación: El material típico está conformado por bolones y cantos de forma redondeada mayor a 2” y por grava bien gradada con arena de forma redondeada, de color gris, con finos no plásticos, presenta cantos y boleos redondeados con T.M. 10”.

En el sistema SUCS es GP-GC y en el sistema AASHTO es A-1-a (0).

Eficiencia y disponibilidad: Tiene una sección para explotación de 50 000 m2 y una potencia de 2,0 m, obteniéndose un volumen aproximado de 100 000 m³.

Usos y rendimientos: Antes de someterlos al tratamiento de trituración primaria, esta cantera nos proporciona materiales de variada gradación para conformar la estructura del pavimento y los agregados para concreto asfáltico y de cemento Pórtland; dependiendo de someterlos a tratamiento previo mediante trituradora primaria, secundaria y terciaria, el consiguiente zarandeo para otros requerimientos. Esta cantera puede ser utilizada en la conformación de relleno estructural, sub-base granular y base granular.


Sub base Chancado y Lavado 53%

Costo de extracción: Esta cantera está bajo la jurisdicción de la municipalidad de Cajamarca, la misma que ha cedido los derechos de explotación al señor Chavez y la explotación puede realizarse con cargador frontal y/o tractor en época de estiaje utilizando chancadora y zarandas para su procesamiento. Observaciones: En la inspección de la cantera se observo en ciertos sectores una cubierta de material fino (suciedad), la cual varia entre los 0,1 y 0.2 m de espesor el cual deberá ser retirado para su explotación, el material tendrá que ser lavado para eliminar los finos.

BALANCE DE CANTERAS

El balance de materiales sé realizado teniendo en cuenta los requerimiento de materiales para la conformación de sub-base granular, base granular, y agregados para la producción


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de mezcla asfáltica en caliente y mezcla de concreto de cemento Pórtland, asimismo para la conformación de rellenos estructurales, filtros, enrocados, etc.

En el cuadro 2.3 se muestra el cálculo del volumen utilizable (balance de materiales) para las canteras para cada tramo, verificándose que el volumen disponible en las canteras supera al volumen requerido para la construcción del pavimento y las obras de arte.En este cuadro de balance no sé esta considerando los volúmenes de relleno para la conformación del cuerpo del terraplén, ya que estos van ha ser cubiertos por los excedentes de corte, siempre que estos materiales cumplan con los requisitos mínimos de las especificaciones.

FUENTES DE AGUA

Se han evaluado las características químicas de muestras de agua tomadas en los puntos que se indican a continuación con la finalidad de ser utilizadas en la construcción de la Carretera Chilete – San Pablo – Yanacocha.

Muestras Analizadas: Las siguientes muestras de agua han sido analizadas:

a) km 02+500 (L.D.), Río Chilete; a 1 700 m desde el eje del trazo.b) km 68+800 (L.I.), Río Rejo, a 9 500 m del eje del trazo.

Parámetros evaluados y valores límite: De acuerdo al objetivo del uso del agua, se han evaluado los siguientes parámetros, siguiendo las normas ITINTEC 339.087 (para pavimentos) y 339.088 (para concreto de cemento Pórtland), indicándose los valores límite:

Parámetro ITINTEC 339.087 ITINTEC 339.088Cloruros 300 ppm (mg/L) 1000 ppm (mg/L)Sulfatos 300 ppm (mg/L) 600 ppm (mg/L9Sales de Magnesio 150 ppm (mg/L) -----------Sales Soluble Totales 1500 ppm (mg/L) 5000 ppm (mg/L)pH > 7 5.5 a 8Materia Orgánica 10 ppm (mg/L) 3 ppm (mg/L)

Evaluación de los resultados: En el siguiente cuadro se presenta un resumen de los

ensayos realizados para cada fuente de agua.

Cuadro Nº 2.4

Resumen de ensayos realizados en muestras de agua

FUENTE Régimen Ubicación pHCloruros

(ppm)Sulfatos

(ppm)SST

(ppm)


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Río Chilete Permanente 02+500 7.91 35,5 91,6 307,2

Río Rejo Permanente 68+800 7,01 16,0 42,5 57,6

3.3.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

TRAMO 1

Las canteras Calaminas Zona “A” y Chilete Zona “A” serán explotadas para los requerimientos del Tramo-1.

La explotación de ambas canteras se debe realizar en épocas de estiaje(Abril-Diciembre) debido a que la creciente del río impide el trabajo en el área definida para esta cantera.

La cantera Calaminas Zona “A” será utilizada principalmente para la conformación de bases, la producción de mezcla asfáltica en caliente y la producción de concreto con cemento Portland. El material de esta cantera deberá ser tratado mediante zarandeo, trituración y lavado debido a la presencia de bolonería de diámetros mayores a 2” y con el fin de alcanzar los requerimientos granulométricos de acuerdo a los usos proyectados.

La ubicación de la planta de asfalto e instalaciones complementarias puede hacerse adyacente a la cantera, donde se tienen terrazas amplias con área suficiente para su emplazamiento.

La cantera Chilete Zona “A” será utilizada primordialmente para la conformación de rellenos y Sub-bases. El material de esta cantera deberá ser tratado mediante zarandeo con el fin de alcanzar los requerimientos granulométricos de acuerdo a los usos proyectados.

Los materiales de excedentes de corte podrán usarse como material de relleno y para la conformación del cuerpo de los terraplenes, siempre que estos materiales cumplan con los requisitos de las especificaciones.

La principal fuente de agua de este tramo pertenece al río Chilete que cumplen con los requerimientos establecidos para concreto hidráulico y en pavimentos.

TRAMO 2

Calaminas Zona “B”, Chilete Zona “B”, San Pablo y Punta del Monte serán explotadas según los requerimientos del Tramo-2.


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La explotación de las dos primeras canteras nombradas en el punto anterior se debe realizar en épocas de estiaje(Abril-Diciembre) debido a que la creciente del río impide el trabajo en el área definida para esta cantera.

La cantera Calaminas Zona “B” será utilizada principalmente para la conformación de bases, la producción de mezcla asfáltica en caliente y la produción de concreto con cemento Portland. El material de esta cantera deberá ser tratado mediante zarandeo y trituración debido a la presencia de bolonería de diámetros mayores a 2” y con el fin de alcanzar los requerimientos granulométricos de acuerdo a los usos proyectados.

La ubicación de la planta de asfalto e instalaciones complementarias puede hacerse adyacente a la cantera, donde se tienen terrazas amplias con área suficiente para su emplazamiento.

La cantera Chilete Zona “B” será utilizada primordialmente para la conformación de rellenos y Sub-bases. El material de esta cantera deberá ser tratado mediante zarandeo con el fin de alcanzar los requerimientos granulométricos de acuerdo a los usos proyectados.

Para el aprovisionamiento de material de relleno se cuenta con las canteras San Pablo y Punta del Monte.


Las principales fuentes de agua son el río Chilete y el Río Rejo, las que cumplen con los requerimientos establecidos para concreto hidráulico y en pavimentos.

Con la finalidad de abastecernos de arena chancada para mezclas asfálticas, es necesario se considere la producción de este agregado con chancadora terciaria, con la finalidad de obtener un agregado de forma cúbica.

TRAMO 3

Las canteras Maraypampa, Pozo Seco, Porcon y El Rejo seran explotadas según los requerimientos del Tramo-3.

La explotación de la cantera el Rejo se debe realizar en épocas de estiaje(Abril-Diciembre) debido a que la creciente del río impide el trabajo en el área definida para esta cantera.

La cantera el Rejo será utilizada principalmente para la producción de mezclas asfálticas en caliente así como para su utilización como agregado para la producción de concreto.


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Para la explotación del material de esta cantera se tendrá en cuenta el retiro del material de cobertura(suelos finos) que varia entre 0.80m a 1.0m así como su posterior lavado para así limpiar el material, este luego deberá ser tratado mediante los procesos de zarandeo y trituración debido a la presencia de bolonería de diámetros mayores a 2” con el fin de alcanzar los requerimientos granulométricos de acuerdo a los usos proyectados.

La cantera Pozo Seco requerirá trabajarse por perforación y voladura. Este material será empleado para la conformación de base granular así como para la producción de agregados para la elaboración de concreto.

Para el aprovisionamiento de material de relleno se cuenta con las canteras Maraypampa y Porcón.


La principal fuente de agua de este tramo pertenece al río Rejo que cumplen con los requerimientos establecidos para concreto hidráulico y en pavimentos.

Con la finalidad de abastecernos de arena chancada para mezclas asfálticas, es necesario se considere la producción de este agregado con chancadora terciaria, con la finalidad de obtener un agregado de forma cúbica.

La cantera Chavez ubicada en el río Maschón, es una cantera alternativa que seria utilizada para la conformación de la sub-base granular.

3.4.1 INFORME GEOLÓGICO - GEOTECNICO

3.4.1 GEOLOGÍA LOCAL

Tramo 1


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En el Tramo 1, entre el km 0+000 y el km 25+701.90, se diferenciaron dos sectores con características notablemente diferentes. El primer sector, comprendido desde el km 0+000 hasta el km 4+900 aproximadamente, se caracteriza por presentar laderas de fuerte pendiente entre 35º y 40º, carentes de vegetación, y varias quebradas estacionales muy activas en épocas de lluvia y con gruesos depósitos aluviales y proluviales, generalmente son de gran extensión longitudinal y su actividad afecta permanentemente la vía actual y con seguridad afectará al nuevo trazo. Por otro lado, el gran desarrollo de estos depósitos aluviales más aquellos gruesos depósitos de origen coluvial (distribuídos al pie de los taludes), reunidos a lo largo de la margen derecha de la quebrada Llaminchan, han producido, por su baja consistencia y la acción hidrodinámica del río, zonas de fuerte erosión ribereña, que en algunos casos ponen en peligro la estabilidad de la actual vía.

El segundo sector, comprendido desde el km 4+900 hasta el km 25+700, se encuentra afectado por constantes problemas de inestabilidad de taludes, traduciéndose en derrumbes superficiales de suelos, caída y desplazamientos de masas rocosas y erosión superficial. Aquí el trazo se desarrolla a media ladera y se aleja del cauce principal de río. Presenta una morfología irregular dominada por cerros de mediana altura y laderas de fuerte a moderada pendiente.

A lo largo de este primer tramo predominan rocas de naturaleza volcánica efusiva, principalmente piroclastos, en menor proporción tobas y lavas andesíticas. Las rocas sedimentarias, de limitada presencia, están representadas por enormes bloques fracturados de arenisca y cuarcita que afloran de manera discontinua desde el km 10+000 hasta el km 15+000 y por conglomerados y lodolitas que conforman la base de la formación Chilete, cuyos afloramientos se encuentran entre el km 0+000 y el km 1+700.Desde el punto de vista geomecánico las areniscas y cuarcitas son muy resistentes, superando ampliamente la resistencia de las rocas volcánicas existentes en el lugar. Sin embargo, sus condiciones estructurales, definidas por un fallamiento de alcance regional no ha permitido configurar áreas estables, esto puede observarse desde el km 8+080 hasta el km 15+060, donde la presencia de numerosos fragmentos esparcidos de arenisca y suelos poco consistentes indican una zona de alta perturbación tectónica.

Los problemas geodinámicos no son de gran magnitud, la gran mayoría se refieren a derrumbes, caídas o desplazamientos de rocas y erosión de riberas; otro tanto se identifican con erosiones superficiales y flujos de tierra o procesos de solifluxión, principalmente en las quebradas ubicadas entre km 0+000 y el km 4+900.

Dentro de los aspectos de la geología estructural, se han determinado 6 fallas de diferente magnitud y un pequeño plegamiento anticlinal. De estas fallas, todas indicadas en el plano geológico, 4 son de pequeño desplazamiento y su efecto sobre el trazo será de baja intensidad, originando desprendimientos de fragmentos rocosos. Una es de mediana magnitud y afecta localmente la vía por la presencia de grandes bloques de roca perturbada, como puede apreciarse en el km 20+240. La estructura principal que afecta en gran medida la estabilidad del nuevo trazo se encuentra emplazada a la altura del km 15+000 aproximadamente. Esta falla regional afecta en mayor grado a las areniscas y cuarcitas de la formación Farrat y se extiende hasta el km 6+200. En los alrededores de Pueblo Nuevo y San Bernardino se pueden observar numerosos bloques aislados de


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arenisca, de gran tamaño, englobados en una matriz arcillo arenosa, que en ciertos lugares muestra un alto grado de cohesión. El pliegue anticlinal no reviste mayor problema, salvo algunos pequeños desprendimientos.

Tramo 2

Comprendido entre el km 25+644.88 y el km 46+566. Aquí predomina, en los primeros kilómetros, un relieve dominando por laderas de moderada a fuerte pendiente con inclinaciones variables entre 25º y 30º, progresivamente, a partir del km 32+840, esta morfología se torna mas suave, intercalándose pendientes de 15º a 20º y zonas casi llanas.

La acción geodinámica en este sector es de menor alcance que en el primer tramo, se desarrollan principalmente, de acuerdo a la frecuencia de ocurrencia, problemas de derrumbes superficiales (12) que afectan suelos arcillosos y blandos. En segundo lugar, aunque de mayor importancia, se encuentran los problemas de deslizamientos (4), generalmente superficiales y de mediana magnitud la mayoría de ellos. En el km 45+220 se ubica el deslizamiento de mayor magnitud e importancia, abarca una distancia longitudinal (ancho) de 100m aproximadamente y una longitud inclinada de 130m.

En este tramo los materiales están compuestos principalmente por rocas volcánicas piroclásticas, tobas blanquecinas y suelos residuales de naturaleza arcillosa, provenientes de la descomposición de la roca existente. Los afloramientos muestran diferentes comportamientos geomecánicos: en los primeros sectores hasta el km 32+600 la roca se muestra, con más frecuencia, de mediana resistencia a resistente, más allá de aquel punto estas condiciones de resistencia se encuentran ocasionalmente en algunos afloramientos y la característica predominante corresponde a rocas de baja a muy baja resistencia. Las Tobas (ceniza volcánica), ubicadas a partir del km 32+900 se muestran débiles a muy débiles y producen suelos arcillosos muy plásticos y blandos, que pueden generar problemas relacionados con la estructura del pavimento de la nueva vía. En cuanto a los rasgos estructurales que marcan la zona, solo se ha determinado una falla de mediano alcance (km 32+360) y en cuya zona de influencia no se ha observado reactivación alguna. Los materiales de esta zona de falla muestran mediana inestabilidad.

Tramo 3

Este tramo se extiende desde el km 48+000 hasta el km 73+047.64. Aquí el relieve se muestra muy suave, dominan superficies onduladas de laderas largas y baja pendiente (10º a 12º), abarca una extensa zona de cumbres. Se observan geoformas de origen glaciar compuestas por amplios valles cubiertos de suelos fluvioglaciares (km 52+500) y morrénicos.


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La acción geodinámica es mucho menor que en los tramos anteriores y se encuentra limitada a problemas de derrumbe en materiales sueltos (5) y zonas de bofedales (5). También se han registrado zonas de hundimiento (1). El principal problema del lugar está representado por un deslizamiento de mediana magnitud en el talud superior, ubicado en el km 51+370.

Los materiales que conforman la secuencia litológica en el área son principalmente areniscas y cuarcitas, en ciertos sectores intercalados con lutitas abigarradas. En menor proporción se encuentran rocas volcánicas piroclásticas. Los suelos predominantes son arcillas arenosas blandas, depósitos coluviales, materiales fluvio glaciares y eluviales.

Estructuralmente la zona es estable, no se ha podido determinar de manera clara la ubicación de fallas debido a la cobertura cuaternaria y no se aprecia indicios de posibles reactivaciones.

GEOMORFOLOGÍA

Tramo 1

Las sub unidades geomorfológicas principales desarrolladas e identificadas en este tramo son:

Llanura Aluvial

Amplia zona desarrollada en el fondo del valle del río Chilete y de la quebrada Llaminchan, está compuesta por gravas arenosas y limoarcillosas, presentan un relieve algo irregular, casi plano. Son zonas de inundación del río en temporadas de crecida. Alberga buena cantidad de materiales útiles para la construcción de las obras que requerirá la carretera. Sobre esta unidad se emplazarán los soportes del nuevo puente sobre el río Chilete, que iniciará la vía de evitamiento del poblado del mismo nombre.

Quebradas Transversales

Son quebradas de gran extensión longitudinal y de sección transversal variable. Su régimen es estacional, es decir, se activan en temporadas de lluvia y arrastran buena cantidad de sedimentos. Las principales se ubican desde el km 0+000 hasta el km 4+900.

Al pie de las quebradas, en las desembocaduras, se han acumulado gruesas capas de materiales aluviales, generalmente limos areno gravosos con alto contenido de clastos angulosos de 10cm a 15cm de diámetro promedio y bloques de 0.40m a 0.70m. En algunos depósitos se puede observar laminaciones de arena media a fina intercalados con capas de gravilla y arena gruesa. Los grosores de los depósitos son variables, generalmente de 3m a 5m. En las partes altas de estas quebradas se han detectado derrumbes y cárcavas, poniendo en evidencia una reserva importante de material inestable que puede ser arrastrada, en temporada de fuerte lluvia, a lo largo de estas quebradas y producir daños a la carretera.


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En la mayoría de estas quebradas solo será necesario ubicar badenes que abarquen todo su ancho, para permitir el paso de los materiales en caso de aluvionamiento. Existen otras que por sus condiciones y dimensiones morfológicas deberán contar con soluciones de mayor complejidad, como la ubicación de puentes y limpieza del cauce.

Depósitos de Pie de Talud

Son acumulaciones de detritos al pie de las laderas por acción de la gravedad. A lo largo de este tramo se han delimitado varios depósitos de este tipo. Sobre algunos de ellos se emplazará el nuevo trazo.Están compuestos por limos arenosos, con elevado porcentaje de gravas y gravilla. Generalmente se presentan densos y muestran una gran estabilidad. Se encuentran muy desarrollados a lo largo de este tramo.

Terrazas Aluviales

Estos depósitos se ubican en las márgenes del cauce del río Chilete y San Pablo, están compuestos por suelos de grava arcillo arenosa y arcilla gravo arenosa, medianamente densas a sueltas, son fácilmente removibles y han originado sectores de gran inestabilidad por la desaparición de gran parte de la terraza por erosión ribereña. En algunos sectores requiere la ubicación de sistemas de defensa mediante gaviones y enrocado.

Zona de Falla

Entre el km 8+080 y el km 15+060, se distingue una zona con características muy particulares. Se observan numerosos bloques de areniscas cuarzosas distribuídos erráticamente entre San Berdardino y Pueblo Nuevo, sus dimensiones son de varios metros de diámetro, se encuentran rodeados de suelos arenoarcillosos, mostrando en la mayoría de los casos una estabilidad precaria. Estas características corresponden a zonas afectadas por movimientos tectónicos de gran magnitud, originando un sector en extremo inestable. Tramo 2

Las principales sub unidades geomorfológicas generadas por el proceso geodinámico en este tramo son :

Laderas de Fuerte Pendiente

Esta sub unidad se encuentra bien desarrollada entre el km 0+000 y el km 32+840 y entre el km 43+500 hasta el 45+300. Se encuentran asociadas con afloramientos de roca de mayor resistencia (R4-R5), generalmente se trata de piroclástos intercalados con mantos de lavas andesíticas, resistentes a muy resistentes. Morfológicamente conforman los flancos de conspícuas elevaciones que difieren significativamente del entorno, de relieve moderado a suave. En esta unidad se ha ubicado deslizamientos importantes que comprometen la estabilidad de la carretera.


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Zonas de Suave Relieve

Situadas de manera intercalada con las laderas de fuerte pendiente, se caracterizan por ser amplias zonas de relieve llano o casi llano y laderas de muy baja pendiente, cubiertas de pastizales y de terrenos de cultivo. Su cobertura detrítica está conformada por suelos residuales arcillosos. Estas zonas no ofrecen mayores problemas de estabilidad, salvo en el sector comprendido entre el km 34+450 y el km 39+600 aproximadamente, cuya composición litológica tobácea de resistencia débil a muy débil ha producido suelos arcillosos de alta plasticidad.

Tramo 3

Las principales sub unidades identificadas en la zona son:

Relieves Resaltantes

Esta unidad se caracteriza por presentar afloramientos de roca arenisca y cuarcita no continuos. Son materiales de gran resistencia (R5-R6), que sobresalen sobre un relieve de colinas bajas alargadas y laderas de sueve pendiente, cubiertas de pastizales y suelos fluvioglaciares. En cada afloramiento el relieve es abrupto con laderas muy inclinadas y cumbres agudas e irregulares, resultado de los procesos de gelivación. Estos afloramientos se encuentran entre el km 52+100 y 54+600.

Afloramientos Continuos

Esta unidad se ha desarrollado sobre rocas sedimentarias de variada naturaleza, principalmente areniscas, lutitas abigarradas y calizas. Las variaciones de composición litológica han originado relieves de moderada pendiente intercaladas con formas agrestes. Esto puede observarse entre el km 59+300 y el km 61+800 y entre el km 62+800 y 63+700.

Bofedales

Son acumulaciones o espejos de agua formados por deshielo, filtración y precipitación pluvial, se desarrollan en ligeras depresiones del terreno, sobre una base arcillosa impermeable, con alto contenido de materia orgánica. Disminuir sus efectos negativos implica reemplazo de suelos por materiales granulares seleccionados y el diseño de un efectivo sistema de drenaje.

Zona de Fuerte Meteorización


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Entre el km 65+000 y el km 66+000 se ha observado un fenómeno muy peculiar, los afloramientos rocosos se encuentran afectados por un proceso que produce la separación de la capa superficial de la roca, o “descascaramiento”, dando como resultado el redondeamiento progresivo de las rocas afectadas. Este tipo de meteorización denominado disyunción esferoidal, se produce generalmente en rocas intrusivas y se debe fundamentalmente a cambios muy fuertes de temperatura. Se describe esta característica para que se tome en cuenta durante el diseño de la estructura del pavimento.

LITOESTRATIGRAFÍA

A continuación se describen las unidades litológicas encontradas en cada tramo:Tramo 1

La secuencia estratigráfica en este tramo está conformada principalmente por unidades volcánicas piroclásticas y en mucho menor proporción por formaciones sedimentarias como las areniscas.

CRETÁCEO

Formación Farrat (Ki - f)

Esta formación se encuentra conformada por areniscas blanquecinas de grano medio y cuarcitas gris claro, resistente a muy resistentes. Conforman morfologías resaltantes, respecto a su entorno volcánico. Presentan estratos de 0.40m a 0.30m de grosor, ocasionalmente llegan a 0.60m de grosor.

TERCIARIO

Volcánico Tembladera (Ti-vt)

Esta unidad está conformada por una secuencia de piroclastos grises muy meteorizados, intercalados con bancos de tobas blanquecinas que en algunos sectores, como cerca al poblado de Sangal, se torna ligeramente verdosa; y lavas andesíticas.

Volcánico Chilete (Ti-vch)

Unidad compuesta por conglomerados verdosos, de matriz areno tobácea, con cantos de cuarcita y lodolitas de tonalidad marrón violácea en la base y lavas andesíticas y piroclastos hacia las partes media y superior. Volcánico San Pablo (Ti-vsp)

Compuesta principalmente por aglomerados volcánicos, piroclastos y lavas andesíticas. Los aglomerados conforman relieves resaltantes por su gran resistencia a la erosión.

CUATERNARIO


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Depósitos aluviales, coluviales, proluviales y residuales

Estos materiales se encuentran a lo largo de todo el trazo, sus condiciones y características difieren de un lugar a otro. Están conformados por gravas, arenas y limo arcillas en mezclas diversas. En el plano geológico entregado se indican las características de los materiales encontrados. Sus condiciones geotécnicas generales se han determinado de acuerdo a los parámetros establecidos en los cuadros adjuntos.

Tramo 2

Sigue la predominancia de rocas volcánicas efusivas.

TERCIARIO


Unidad compuesta por conglomerados verdosos, de matriz areno tobácea, con cantos de cuarcita y lodolitas de tonalidad marrón violácea en la base, lavas andesíticas, piroclastos y tobas hacia las partes media y superior.

Volcánico San Pablo (Ti-vsp)

Unidad compuesta por principalmente por aglomerados volcánicos, piroclastos y lavas andesíticas. Los aglomerados conforman relieves resaltantes por su gran resistencia a la erosión.

CUATERNARIO

En este sector predominan suelos de naturaleza residual, cubren las rocas volcánicas de donde provienen. En menor proporción se encuentran suelos deluviales. Los suelos residuales están conformados por arcillas limosas, muy plásticas y blandas. En el plano geológico entregado se indican las características de los materiales encontrados. Sus condiciones geotécnicas generales se han determinado de acuerdo a los parámetros establecidos en los cuadros adjuntos.

Tramo 3

CRETÁCEO

Formación Farrat (Ki - f)

Esta formación se encuentra conformada por areniscas blanquecinas de grano medio y cuarcitas gris claro, resistente a muy resistentes. Conforman morfologías resaltantes, respecto a su entorno volcánico. Presentan estratos de 0.40m a 0.30m de grosor, ocasionalmente llegan a 0.60m de grosor.


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Formación Inca (Ki – in)

Esta formación se encuentra conformada por areniscas calcáreas, lutitas ferruginosas y niveles de cuarcita, de resistencia media a resistente. Conforman morfologías de relieves medianos. Presentan estratos de 0.30m de grosor, ocasionalmente llegan a 0.50m de grosor.

Formación Chulec (Ki - Chu)

Esta formación se encuentra conformada por lutitas calcáreas, calizas arenosas y margas. Conforman morfologías resaltantes. Presentan estratos de 0.40m de grosor, ocasionalmente llegan a 0.50m de grosor. Afloran entre las progresivas siguientes:

TERCIARIO


Compuesta por lavas andesíticas, piroclastos y tobas hacia las partes media y superior.

Volcánico San Pablo (Ti-vsp)

Unidad compuesta por principalmente por aglomerados volcánicos, piroclastos y lavas andesíticas. Los aglomerados conforman relieves resaltantes por su gran resistencia a la erosión.

CUATERNARIO

En este sector predominan suelos de naturaleza residual, cubren las rocas volcánicas de donde provienen. En menor proporción se encuentran suelos fluvio glaciares, coluviales y aluviales. Los suelos residuales están conformados por arcillas limosas, muy plásticas y blandas. Los coluviales y aluviales son gravas arcillo arenosas.

3.4.2 GEODINAMICA EXTERNA

Como se ha indicado líneas arriba, la geodinámica externa que se desarrolla en el área de estudio no es de gran magnitud, por lo general son problemas superficiales que, en algunos casos, su gran extensión las convierten en zonas de especial atención.

En los Cuadros Nº 1 y Cuadro Nº 2 incluidos en el Estudio Geológico Geotecnico se detallan los procesos geodinámicos encontrados en la ruta y se indica su frecuencia relativa, de acuerdo a los siguientes conceptos:

Erosión Superficial en Cárcavas

Son zanjas o surcos que se forman por la remoción de partículas de suelo blando por acción del agua de escorrentía, que con un caudal importante de agua superficial, así


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como una elevada velocidad debido a la pendiente de la ladera, forman cauces de dimensiones variables que tienden a encajarse agudamente en el terreno. El desarrollo de estas cárcavas viene determinado por el flujo turbulento de las aguas de arroyada que se concentra en hilos o venas localizadas, sumamente entremezcladas al principio pero que se encauzan en cada temporada de lluvia intensa, una vez que dichas formas están insinuadas.

Derrumbes

Se refiere al desprendimiento y caída rápida de materiales poco consistentes por acción de la gravedad, la fuerte pendiente y el agua intersticial, a estas condiciones hay que agregarle los factores sísmicos y las excavaciones por erosión o corte. Carece de una superficie de rotura claramente definida.

Erosión de Riberas

Es el desgaste y remoción, por acción directa del agua, de los materiales ubicados a lo largo de los márgenes del cauce. El desgaste se realiza por medio de la saturación y la corrasión (golpe constante de los acarreos sólidos), logrando vencer las fuerzas que mantienen la unión de los elementos constituyentes del material y desintegrandolo.

Este proceso se desarrolla ampliamente en depósitos aluviales como gravas, arenas, arcillas y sus mezclas correspondientes, de baja consistencia.

El avance de la erosión puede afectar la infraestructura existente, por lo que es necesario estabilizarla mediante gaviones o enrocados.

Huaycos

Estos problemas consisten en flujos torrenciales de materiales compuestos por una mezcla heterogénea de suelos limoarcillosos y clastos heterométricos, en condiciones de sobresaturación, que se desplazan a lo largo de una quebrada y dejan finalmente su pesada carga en las superficies bajas, formando abanicos proluviales. Estos fenómenos son de alto riesgo por su alta velocidad y su gran violencia. Las condiciones que facilitan su ocurrencia son: la existencia de materiales sueltos no consolidados, pendientes pronunciadas, escases de vegetación y precipitaciones.

La rápidez y la violencia de su ocurrencia ocasiona graves daños tanto materiales como humanos. Para mitigar sus consecuencias será necesario construir estructuras de paso como badenes y puentes y establecer condiciones para evitar la circulación de vehículos en momentos de lluvia intensa.

Caída de Rocas

Es el desplazamiento violento de fragmentos líticos causado por la presencia de afloramientos rocosos muy fracturados y meteorizados, taludes de fuerte pendiente y la acción de la fuerza gravitatoria.


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El desprendimiento inesperado de bloques de roca pueden tener consecuencia graves para las personas o vehículos que se encuentren en ese momento en la vía. Para estabilizarlas se tendrá que eliminar los fragmentos sueltos en peligro de caída (desquinchar); ubicar mallas de alambre, si fuera necesario.

Deslizamientos

Son fenómenos de remoción en masa caracterizados por el desplazamiento, pendiente abajo, de una porción de terreno a lo largo de una superficie de rotura claramente definida. Los factores principales que condicionan estos movimientos están en relación directa con la saturación de materiales poco consistentes, que origina disminución en el grado de cohesión, en la capacidad de resistencia al corte de los suelos y aumento del peso de la masa; con fuertes pendientes y con la naturaleza del material, susceptible a cambios en su estado de equilibrio por absorción de agua o vibración sísmica. Todos estos elementos condicionan la inestabilidad de la masa de suelo que luego, al ser afectados por factores desencadenantes como la socavación de taludes por erosión o corte (acción antrópica) y activación de fallas geológicas, originan su desplazamiento.

Deslizamiento en Roca

Son movimientos de tipo traslacional a lo largo de superficies o planos de debilidad. Generalmente se generan en laderas de fuerte pendiente, con un basamento de roca muy fracturada, donde predominan planos de diaclasamiento con buzamientos en la misma dirección de las laderas.

3.4.3 TALUDES INESTABLES Y SECTORES CRÍTICOS

Se han encontrado algunas zonas inestables que no llegan a ser consideradas como verdaderas zonas críticas, debido a su magnitud; pero que, sin embargo, configuran sectores de atención especial. A continuación se describen las características de las zonas inestables.

Tramo 1

km 2+100 – km 2+140

Quebrada muy activa, de gran extensión longitudinal y régimen estacional, es decir se activan en temporadas de lluvia intensa. El ancho de la quebrada a lo largo del eje de la carretera es de 40m aproximadamente. En la parte inferior de la quebrada se ha conformado un amplio conoide aluvial, compuesto en la base por gravas arcillosas con alto contenido de bolonería, marrón claro, correspondientes a pasados eventos aluvionales.


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Sobre estos materiales yacen suelos limo arenosos y areno gravosos, medianamente densos a sueltos, color beige, conteniendo cantos angulosos de 10cm a 15cm; hacia la parte superior de la secuencia se observan intercalaciones de capas compuestas por gravilla.

Los materiales son de compacidad blanda a suelta, fácilmente erosionables. En condiciones de saturación se tornan muy inestables.

La elevada posibilidad de acurrencia de nuevos fenómenos de solifluxión en esta quebrada, con grandes volumenes de arrastre, y las pobres condiciones geomecánicas del material, indican la necesidad de establecer estructuras de paso que permitan el desplazamiento de los materiales y una limpieza rápida para recuperar la transitabilidad. Todo esto además deberá contar con un sistema efectivo de drenaje que logre desalojar el agua, evitando la erosión y la saturación del material subyacente.

km 4+620 – km 4+740Zona de intensa erosión de ribera. La acción hidrodinámica del río erosiona la base del talud inferior originando la caída progresiva del borde ribereño, produciendo una erosión regresiva que avanza peligrosamente sobre el actual trazo de la carretera. El nuevo eje de la carretera se ha desplazado 10m a 15m hacia la quebrada, sobre el conoide aluvial de la quebrada, compuesta por suelos limo arenogravosos, de mediana densidad a sueltos.

De acuerdo a lo observado en el campo, la zona erosionada corresponde al frente del conoide aluvial de la quebrada, este frente de ser normalmente convexo a pasado a ser cóncavo, evidenciando la poca resistencia a la erosión de dichos suelos.

De seguir el ritmo de erosión, en la temporada de lluvia, es posible que se ponga en peligro la estabilidad de la nueva carretera. Para lograr la estabilidad de dicha zona será necesario la ubicación de defensa ribereña con gaviones.

km 8+000 – km 11+800

Sector muy inestable, se extiende a lo largo de taludes compuestos por suelos residuales arcillo arenosos, sueltos a medianamente compactos, y cantos angulosos de 10cm a 15cm, hasta algunos bloques de 0.70m de diámetro.

Este sector se encuentra involucrado en una zona de falla, donde los materiales se encuentran totalmente deformados, muy fracturados, entremezclados con suelos arcillo arenosos de baja consistencia.

Aquí la estabilidad actual es precaria, se presentan numerosos problemas de derrumbe y deslizamientos superficiales. El nuevo trazo, en ciertos tramos se aleja de estos taludes y en otros se desplaza hacia estos. El corte en este tipo de materiales puede originar zonas de permanente inestabilidad.

Para estabilizar la zona y mitigar en lo posible los peligros que se generen, será necesario hacer la menor cantidad de cortes posibles en el talud. En las zonas de corte diseñar


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taludes 2:1 ó 1:1, con banquetas en el caso de cortes muy altos. Aplicar un amplio programa de fitoestabilización. Ubicar zanjas de coronación a lo largo de este sector.

km 18+100 – km 18+200

Bancos gruesos de Tobas, blandas, muy fracturadas e intensamente meteorizadas, con planos de diaclasamiento buzando en el mismo sentido que la ladera. Sectores de deslizamiento traslacional de bloques rocosos, con grandes dimensiones. Zona muy inestable, peligro constante de caída de bloques. El eje del nuevo trazo, con respecto al camino actual, se ha desplazado hacia el talud, es decir tendrá que cortar la roca que se encuentra en malas condiciones.

Para lograr un sostenimineto adecuado en este sector, deberá diseñarse un sistema de anclajes o inyecciones.

km 20+020 – km 20+230

Zona de derrumbes. Grandes bloques de roca caída por acción de la gravedad y la presencia de roca muy perturbada, con alto grado de fracturamiento, debido a que se encuentra en una zona de falla.

Son enormes bloques de roca fracturada, unidos por una matriz arcillo arenosa, marrón rojiza. Esta zona presenta una gran inestabilidad, con el peligro constante de caídas de rocas.

El eje del nuevo trazo se ha desplazado hacia el talud. Por lo tanto, se deberá eliminar los materiales y bloques sueltos, los cortes deben ser bajos con taludes 1:1y con banquetas en casos de cortes muy altos. Drenaje eficiente, en la parte superior, ubicando zanjas de coronación.

En los lugares donde la información es escasa o no es posible determinar las características del basamento rocoso, es recomendable llevar a cabo trabajos de refracción sísmica y perforaciones.

Tramo 2

km 36+500 – 38+000

Este sector se caracteriza por presentar un basamento compuesto por rocas volcánicas (Tobas), débiles a muy débiles, fácilmente disgregables, que originan como producto de meteorización suelos arcillosos, de tonalidad amarillenta y alta plasticidad, muy inestable. El trazo anterior pasa por la parte superior, el actual transcurre varios metros más abajo a media ladera. Esto puede originar, dado el material involucrado, problemas de estabilidad. Se recomienda un análisis detallado de la estabilidad de taludes.

km 32+600 (ZC-1)


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En esta progresiva se ha observado el desplazamiento del suelo de cobertura. Aún queda un importante remanente que puede caer al aumentar su peso por saturación. De acuerdo a las secciones que se tiene de ese lugar se advierte que el corte debe llegar hasta el basamento rocoso, por lo tanto se elimina el material inestable, logrando un alto grado de estabilidad.

km 45+220 (ZC-2)

En este punto se ha determinado un deslizamiento de gran magnitud que abarca toda la ladera sobre el talud superior, presenta una distancia longitudinal de 100m aproximadamente y una longitud transversal (inclinada) de 130m.

Se han observado tres niveles separados por escarpas pequeñas de 0.40m a 0.50m. En la parte inferior del talud se observa un sector donde se ha producido un deslizamiento rotacional retrogresivo, originado por la erosión del material ubicado en el cauce de la quebrada adyacente.

Los movimientos se iniciaron durante el Fenómeno El Niño. Los materiales que componen el suelo son arcillas plásticas, blandas, con alto contenido de materia orgánica en las capas superficiales. En la parte superior puede observarse afloramientos del basamento rocoso, compuesto esencialmente de rocas volcánicas piroclásticas.

Esta zona requiere trabajos geotécnicos detallados que involucren investigaciones geognósticas, para el cabal conocimiento de lugar.

km 51+370 (ZC-3)

Deslizamiento incipiente, se observa hundimiento en el talud superior y una escarpa de 0.20m a 0.30m de altura a lo largo de 40m lineales. El suelo es principalmente arcilloso, sobresaturado y con alto contenido de materia orgánica, posiblemente sea superficial, sin embargo es necesario definir sus características mediante un análisis geotécnico detallado a fin de definir las soluciones más adecuadas.

Tramo 3

No se han encontrado zonas que revistan peligro.

PRESENTACIÓN DE LA CLASIFICACIÓN DE MATERIALES

En los cuadros Nº 03 incluidos en el Volumen correspondiente al Estudio de Geología y Geotecnia, se ha definido cada tipo de material que se encuentra a lo largo del eje de la carretera en cada uno de los tres tramos. Se añade también el tipo de talud propuesto, definido a partir de las consideraciones de campo. Finalmente estos taludes serán corroborados o corregidos de acuerdo al análisis de estabilidad geotécnico, llevado a cabo


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a partir de los parámetros físico mecánicos de los materiales obtenidos en los ensayos de laboratorio y la aplicación de software de aplicación diseñados para este fin.

3.4.4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE GEOLOGIA

Se llevaron a cabo estudios completos de geología en el área de influencia de la carretera

materia de estudio. De esta evaluación se concluye lo siguiente:

Tramo 1 : Este tramo es el que ofrece mayores dificultades para la construcción de la carretera. Siendo los puntos más resaltantes los siguientes:

km 0+000 – km 4+000. Las quebradas existentes presentan una geodinámica activa en temporada de lluvia intensa por lo que se sugiere, cruzarlas con badenes y, si fuera necesario, con puentes que permitan el flujo normal de los sedimentos.

km 1+000 – km 2+400. Zona de fuerte erosión de riberas se sugiere la ubicación de gaviones o enrocado como defensa ribereña.

km 8+000 – km 11+800. Zona de falla, muy inestable. Es recomendable diseñar taludes bajos, eliminar algunos de los grandes bloques que se encuentra en estabilidad precaria y que se ubican adyacentes al nuevo trazo.

Tramo 2 : Los problemas en este tramo tienen que ver con la estabilidad de los taludes:

km 36+500 – km 38+000. En este sector el nuevo trazo será a lo largo de la ladera varios metros por debajo de la carretera actual. En la parte superior afloran rocas tobáceas muy meteorizadas que producen suelos de alta plasticidad, esta condición puede ocasionar problemas de estabilidad al desarrollar los cortes. Por tales circunstancias se recomienda desarrollar un análisis de estabilidad de taludes para evaluar el comportamiento de los materiales.

km 45+220. En esta progresiva se encuentra un deslizamiento importante, cuyo desarrollo o colapso final puede afectar de manera significativa a la nueva carretera. Se recomienda un análisis detallado del área, incluyendo investigaciones geognósticas que permitan una definición cabal del problema.

Tramo 3 : En este tramo no se han observado problemas mayores, sin embargo es necesario hacer algunas recomendaciones para ciertos sectores.

km 51+370. El problema tiene que ver con el desplazamiento incipiente de la masa de suelo, esto puede acarrear problemas a la nueva carretera, aunque es posible estabilizarla con un muro de gaviones, es recomendable llevar un estudio geotécnico de detalle para definir adecuadamente el problema y establecer la solución más adecuada.


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km 65+000 km 66+000. En este sector se ha observado variaciones fuertes de temperatura, expresado en la forma de meteorización de la roca (disyunción esferoidal). Se advierte esta característica para que, en caso sea necesario, se tenga en cuenta este parámetro.

Durante la investigación geológica se localizaron tres zonas consideradas como críticas, ubicadas en los km 32+600 (ZC-1); km 45+220 (ZC-2) y en el km 51+370 (ZC-3). Con el posterior análisis geotécnico se concluyo lo siguiente:

ZC-1: El corte de la carretera abarcaba gran parte de este deslizamiento, hasta llegar al basamento rocoso, por lo tanto, las condiciones de peligro desaparecen.

ZC-2: La evaluación geotécnica viene analizando la estabilidad del talud en esta zona, sugiriendo un talud de corte 2:1 (V:H). Adicionalmente deberá implementarse un sistema de drenaje en el talud superior. Los alcances, tipos y características de la solución recomendada se indicará en el estudio geotécnico.

ZC-3 La carretera pasará a 25m de la zona indicada, sobre el talud inferior, con lo que se evita la zona inestable. Las características de las soluciones se darán en el informe geotécnico.

MAPAS GEOLÓGICO - GEOTECNICOS

Se han elaborado los mapas Geológico – Geotécnicos para los tramos 1, 2 y 3, donde se detalla la información geotécnica final. Esta información se aprecia en el Anexo E correspondiente a este capítulo.

3.4.5 ESTUDIO DE RIESGO SISMICO

Este capitulo documenta los resultados de la revisión y el análisis de la sismicidad histórica, sismicidad instrumental y neotectónica existentes en el área donde está proyectada la carretera Chilete – San Pablo – Empalme ruta 3 N (Carretera Cajamarca – Bambamarca) Km 25 - Yanacocha.

La evaluación del peligro sísmico se ha efectuado por medio del método probabilístico, y determinístico de donde se determinan los niveles sísmicos del movimiento máximo del suelo en el área del proyecto. Además, se proponen valores del coeficiente sísmico para el diseño pseudo-estático de las estructuras.

Sismo-Tectónica Regional

El en plano CSL-9710-0-13-GT-004_Rev A, se presenta el mapa sismotectónico de la región. Además de los hipocentros del catálogo sísmico del SISRA, están presentados los rasgos neotectónicos indicados por Sebrier et al (1982). Este plano constituye una


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representación cualitativa completa de la actividad sísmica en la región en estudio, con representación de la magnitud y la profundidad focal de los sismos, así como las características neotectónicas.

Todos los sismos en la porción oceánica corresponden a la zona de subducción, mientras que en la porción continental se incluyen los sismos de la zona de Benioff, con profundidades focales mayores de 70 Kms y los sismos continentales que son superficiales.

Al considerar las fuentes de sismos que puedan ser significativos para las aceleraciones en el área del proyecto, es importante tener en cuenta las diferencias fundamentales en las características de atenuación asociadas con los sismos de subducción y los sismos superficiales. En general, los sismos superficiales se atenúan con mayor rapidez que los sismos de subducción.

ESTUDIO SÍSMICO DETERMINÍSTICO

El análisis determinístico consiste en:

Relacionar eventos sísmicos a fallas activas o potencialmente activas para determinar sus efectos epicentrales y su atenuación al lugar.

Si se presentan fallas del cuaternario independientemente de la actividad sísmica, estas son capaces de producir sismos de una magnitud suficiente para producir una ruptura de la mitad de la longitud de la traza de la falla mapeada. Los efectos epicentrales son atenuados del punto más cercano a la falla.

Sismo de diseño

Considerando los sismos de la zona de subducción, es posible definir dos áreas concentradas de actividad con influencia significativa en la zona del Proyecto: la primera fuera de la costa (a distancias focales mínimas del orden de 175 Km) y la otra al oeste del Proyecto ( a distancias focales mínimas de 95 Km).

Los sismos continentales superficiales que son significativos, estas asociados a la falla de la Cordillera Blanca, que dista 190 Km., la falla de Quiches a 170 Km., y la falla en Moyobamba a 100 Km.

La máxima magnitud creíble de los sismos de subducción se determina en base al catálogo sísmico existente de 1999, al gráfico acumulado de número de sismos vs. Magnitud y a las informaciones existentes sobre longitudes de ruptura de fallas. La atenuación sísmica de aceleraciones se determina utilizando la Ley de Atenuación propuesta por Casaverde y Vargas (1980) para zonas de subducción.


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Para la falla de la cordillera blanca, se asume una magnitud de Ms = 7, en base al catálogo sísmico y posibles longitudes de ruptura de 25 Km, para la falla de Quiches una posible longitud de rotura de 10km. Y para la falla en Moyobamba de 20 Km.

En consecuencia:

FuenteDistancia

KmMs

amax(% g)(subducción)

amax(% g)(transcursivo)

Zona Costera de subducción 175 7.5 0.14 -

Zona Continental de subducción 95 7.25 0.10 -

Falla de la Cordillera Blanca 190 7.0 - 0.02

Falla de Quiches 170 5.77 - 0.01

Falla (Moyobamba) 100 6.5 - 0.03

La mayor aceleración es producida por la influencia de la Zona costanera de subducción igual a 0.14g.

ESTUDIO SÍSMICO PROBABILISTICO

El peligro sísmico puede evaluarse probabilísticamente mediante el método desarrollado por Cornell (1968). La primera parte del método consiste en una revisión de la actividad sísmica del pasado para determinar las fuentes sismogénicas considerando las características tectónicas de la región. Luego se determina la recurrencia de las zonas sismogénicas y con la atenuación sísmica se calculan los valores probables de intensidades sísmicas.

Determinación del Peligro Sísmico

Se ha determinado el peligro sísmico del área del Proyecto utilizando la metodología e información pertinente disponibles en la literatura. Se ha empleado el Programa de Cómputo RISK desarrollado por R. Mc Guire (1976) con datos de la ley de atenuación de Casaverde y Vargas (1980) para los sismos de subducción y de Mc Guire (1974) para los sismos continentales. Se ha usado las fuentes sismogénicas y parámetros de recurrencia definidos por Castillo (1993). El peligro sísmico se ha determinado por medio de la probabilidad de ocurrencia de un sismo cuya aceleración máxima sea igual o mayor que ciertos valores esperados. También se podrían determinar probabilísticamente las velocidades, los desplazamientos o las intensidades esperadas, utilizando los parámetros de Casaverde y Vargas (1980), que presentan atenuaciones en función de dichos parámetros.

La Tabla siguiente muestra las máximas aceleraciones esperadas para períodos de retorno de 30, 50, 100, 400, 500, 949 y 5000 años.

CoordenadasPeríodo de Retorno / Aceleración (g)

30 50 100 200 400 475 1000

Chilete 0.194 0.221 0.264 0.315 0.377 0.399 0.475


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(-78.83, -7.22)

San Pablo-78.82 –7.12

0.186 0.211 0.251 0.298 0.355 0.375 0.446

Para efectos del diseño, consideramos una vida útil de 50 años con la probabilidad de ser excedida en un 10%, por lo que utilizando las relaciones propuestas se determina un período de retorno de 475 años. Es usual considerar una aceleración efectiva en vez de la instrumental pico, del orden del 25 al 30% más baja. Por lo tanto, la aceleración efectiva para las dos zonas evaluadas será:

Chilete de 0.30g. San Pablo de 0.28g

El coeficiente sísmico para el diseño estará expresado en términos del período de la estructura y del período predominante del suelo.

La repuesta estructural de las obras de ingeniería derivada por métodos espectrales deberá considerar a partir de los valores de aceleración propuestos la amplificación estructural y las reducciones por ductilidad, amortiguamiento y los coeficientes de seguridad que emplearán en el diseño. Los valores presentados corresponden a suelo firme y no reflejan la ampliación del suelo.

Del análisis de peligro sísmico Determinístico y Probabilístico, se determina los siguientes valores de diseño:

Poblado de Chilete:Aceleración diseño : 0.40 gAceleración Efectiva de diseño: 0.30 g

Poblado de San Pablo:Aceleración diseño : 0.38 gAceleración Efectiva de diseño: 0.28 g

Para el caso de diseño de taludes y obras de retención empleando el método pseudo estático, se recomienda utilizar los valores de:

= 0.20 g para la Zona de Chilete = 0.19 g para la Zona de San Pablo

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES SOBRE EL RIESGO SISMICO

La sismicidad histórica indica que en el área del proyecto se han producido intensidades de hasta VII en la escala Mercalli Modificada.

La información sismológica del área del proyecto ha sido obtenida del catálogo SISRA (1982) actualizado hasta el año 1999 con la información verificada del ISC. Sobre la base


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de este catálogo se han obtenido los parámetros de recurrencia de las fuentes sismogénicas utilizadas en el presente estudio.

La distribución espacial de los sismos instrumentales indica mayor intensidad sísmica en la zona de subducción de la costa. Hacia el continente las profundidades focales de los sismos de la zona de Benioff aumentan.

La sismotectónica regional y local indica que para determinar el peligro sísmico en el área del proyecto hay que considerar los sismos de subducción y los sismos continentales superficiales, con sus diferentes atenuaciones sísmicas.

El estudio determinístico, se determina una aceleración máxima de 0.14g, producidas por la zona costanera de subducción.

El estudio Probabilístico, determina. Para un período de retorno de 949 años la aceleración de diseño de 0.36 g, considerando como vida útil de 100 años y un nivel de excedencia del 10%.

En base a la comparación de resultados de los estudio Determinístico y Probabilístico, en el emplazamiento del proyecto se recomienda los siguientes valores

Poblado de Chilete:Aceleración diseño : 0.40 gAceleración Efectiva de diseño: 0.30 g

Poblado de San Pablo:Aceleración diseño : 0.38 gAceleración Efectiva de diseño: 0.28 g

El coeficiente sísmico para el método pseudo-estático de diseño de taludes y muros de contención deberá será:

= 0.20 g para la Zona de Chilete = 0.19 g para la Zona de San Pablo

Los parámetros determinados serán usados exclusivamente en el área estudiada.

3.4.6 EVALUACION GEOTECNICA DE LOS TALUDES DE CORTE

El presente Informe documenta la evaluación realizada en los taludes de corte del km 0+000 al km 72+880 de la Carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N (km 25 carretera Cajamarca – Bambamarca), la misma que para fines de Estudio esta sub-dividido en tres tramos:

Tramo 1: km 00+000 - km 25+701.90


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Tramo 2: km 25+644.88 - km 46+565.57 Tramo 3: km 48+000 - km 73+045.54

El análisis realizado permitirá determinar el ángulo óptimo para los taludes de corte, así como calificar el estado actual de los taludes por donde pasará la carretera, desde los estables hasta los muy críticos, además de dar las recomendaciones necesarias para incrementar su factor de seguridad y por ende la transitabilidad de la carretera.

METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES

El criterio de evaluación utilizado está en función al tipo de material que constituye el talud, dado que el comportamiento de un talud en roca está relacionado con la distribución del sistema de discontinuidades, características del relleno y las propiedades de la roca intacta; y el comportamiento de un talud conformado por un deposito cuaternario, está íntimamente relacionado con su geometría, granulometría, compacidad, presencia de agua, grado de alteración de las partículas y la susceptibilidad a la erosión.

El criterio de evaluación en función a la dureza de la roca, no se considera en esta evaluación dado que la experiencia ha demostrado, que taludes en roca dura pueden ser inestables si su sistema de discontinuidades es desfavorable al corte; así mismo, se ha visto que taludes en roca muy alterada, tienen un buen comportamiento si su sistema de discontinuidades no es critico con respecto al corte de la carretera.

Por lo tanto, el sistema que a continuación se describe considera para cada tipo de material sus principales agentes condicionantes.

Valoración de la Estabilidad de Taludes en Suelo (ETS)

El sistema de valoración de la Estabilidad de taludes en Suelo (ETS), es un sistema que a lo largo de los años se ha pretendido realizar y es el fruto de una investigación cuidadosa y detallada de mas de 700 taludes.

Para poder ver el comportamiento de los taludes, se ha realizado un análisis cuidadoso de todos los parámetros que influyen en la inestabilidad de taludes; estos parámetros fueron agrupados y se observó la susceptibilidad de cada uno de ellos. Del análisis realizado se ha determinado que son 7 los factores principales que intervienen en la estabilidad de los taludes en suelo, siendo estas las siguientes:

a) Granularidad. Se ha notado que este parámetro es importante en la evaluación de taludes. Una mayor concentración de finos, como envolvente lo hace más estable. Este mismo parámetro está relacionado con la angularidad de las partículas, mientras más angulosas son las partículas mayor es la estabilidad.

El rango varía de 0 a 2.5


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b) Relación del ángulo del talud y su compacidad. Se ha observado que los taludes mientras más se alejan de su ángulo de reposo son más inestables. Este efecto se aminora si existe compacidad en todos sus bloques; por lo tanto, este valor lo consideramos tomando en cuenta la diferencia del ángulo del talud con el ángulo de reposo, afectado por el grado de compacidad.

El rango varía de 0 a 5

c) Altura del talud. De toda la base de datos se ha concluido que existe una relación directamente proporcional de la altura con su estabilidad. Este parámetro está considerado en la evaluación.


d) Altura crítica y su ubicación. La altura crítica la definimos como la altura del talud propensa al deslizamiento y su ubicación en el talud es otro parámetro que influye en la estabilidad global, en las hojas de cálculo se ha definido tres ubicaciones, en la parte baja, parte media y la parte alta del talud.


e) Condiciones del Agua. De toda la información obtenida se ha verificado que mientras más agua tiene el talud, es más inestable; dentro de la valoración de taludes se identifica si esta completamente seca, húmeda, si existe goteo o flujo de agua, dando mayor valoración cuando existe flujo de agua.


f) Grado de alteración. El grado de alteración de las partículas influye en la estabilidad del talud, este parámetro se ha incorporado aunque su influencia es mínima.


g) Susceptibilidad al deslizamiento. En este tramo específico de ha observado que los taludes erosionados son propensos al desprendimiento de bloques y deslizamiento, por lo que interviene en la valoración de la estabilidad de taludes y se toma en cuenta si existe probabilidad de su ocurrencia,


Finalmente se obtiene la “VALORACIÓN ETS”, sumando todas las valoraciones parciales que se obtienen del análisis, para finalmente describir el comportamiento del talud en función a su estabilidad bajo las siguientes consideraciones:

Rango de Descripción


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Valoración(ETS)

0 - 7.50 Totalmente Estable

7.50 - 15.0 Normalmente Estable

15.0 - 30.0 Inestable

> 30.0 Crítico

Valoración de la Estabilidad de Taludes en Roca

Los macizos rocosos se presentan en el medio de una manera no continua, no homogénea ni isotrópica, y está afectado por discontinuidades tales como fallas, pliegues, junturas, agrietamientos motivo por cual determinar sus propiedades mecánicas resulta complicado por la escala y magnitud, por lo que para determinar estas características se ha usado las relaciones empíricas planteadas por Bieniawski en 1979.

La clasificación RMR ha sido complementada con factores de reducción que dependen de la interrelación de los elementos de orientación de las discontinuidades con la obra de ingeniería, así como de los métodos de excavación. En función al sistema de valoración propuesto por Bieniawski en 1979, Romana en 1985, propuso un sistema de valoración de aplicación a taludes, este sistema considera el efecto de la discontinuidad del macizo rocoso en función al corte del talud, por otro lado considera, el tipo de falla predominante y método de excavación, el siguiente cuadro resume la valoración propuesta y la que utilizaremos en la evaluación:

Descripción generada del puntaje total

CLASE V IV III II I

SMR 0 - 20 21 – 40 41 - 60 61 - 80 81 - 100

DESCRIPCIÓN Muy Mala Mala Regular Buena Muy Buena

ESTABILIDAD Muy inestable InestableParcialmente

EstableEstable

Totalmente Estable

FALLAPlanar o como

sueloPlanar o cuñas

grandesAlgunas juntas

o muchas cuñasAlgunos bloques

Ninguno

SOPORTE Re-excavaciónCorrectivos

VastosSistemático Ocasional Ninguno

Para realizar el presente informe se ha utilizado los resultados de los ensayos obtenidos en la evaluación de taludes antes de realizar los cortes.


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GRADO DE ESTABILIDAD DE TALUDES

Para uniformizar la evaluación y se pueda entender bajo un mismo criterio de ha realizado una cuidadosa observación de las condiciones actuales de los taludes, mediante el cual se propone dividir los taludes por su grado de estabilidad en los siguientes grupos:

E0 : Talud Totalmente EstableE1 : Talud Normalmente estable o Parcialmente estableE2 : Talud InestableE3 : Talud Crítico

Los rangos de estabilidad consideran los siguientes criterios:

Totalmente Estable (E0)

Este grupo está conformado por todos aquellos taludes que no presentan ningún tipo de peligro para la carretera y/o viviendas ubicadas en el borde superior o inferior del talud o ladera, es decir, se espera que de ocurrir caídas de bloques, gravas y/o material fino, no van a afectar más allá de cubrir la berma de la carretera, pero en ningún caso causaría daños humanos ni materiales y permitiría siempre el normal flujo del tránsito vehicular. En las hojas de reporte aparece de color amarillo.

Por lo general para los taludes con este nivel de estabilidad no será necesario ninguna medida correctiva.

Normalmente Estable (E1)

Están comprendidos bajo esta denominación todos los taludes que representan un peligro moderado para la carretera o las viviendas que se encuentren al borde superior o al pie del talud, es decir que de ocurrir pequeños derrumbes y/o desprendimientos, éstos no comprometerían más de una vía o la berma lateral, no obstruyendo el tránsito vehicular. En las hojas de reporte se presenta de color naranja.

En estos taludes, no se espera falla. En forma general son Estables salvo algunas caídas ocasiones de bloques. Para este grupo normalmente la solución está asociada con los desquinches de los bloques o gravas sueltas y algún muro de contención frente a un proceso geodinámico.

Inestable (E2)

Está conformado por todos aquellos taludes que presentan peligro para la carretera, es decir que de ocurrir un derrumbe o desprendimiento importante no solo obstaculizaría el tránsito vehicular sino que puede dañar las estructuras o viviendas que se encuentran al pie o al borde superior del talud, con la consiguiente pérdida de vidas humanas. En las hojas de reporte se presentan de color rosado.


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La solución a estos taludes, estará asociada a muros, enmallados, vallas de retención y cortes del talud.

Crítico (E3)

En esta calificación se agruparán a todos aquellos taludes que están en un estado muy crítico, con evidencia de movimiento, que representan un serio problema para la carretera o viviendas aledañas, es decir que de ocurrir un derrumbe, desprendimiento y/o caída de bloques y gravas dañaría la carpeta asfáltica, así como las viviendas que se encuentran al borde superior e inferior del talud con las respectivas pérdidas de vidas humanas. En las hojas de reporte se presenta en color rojo.

Las soluciones en estos taludes, estarán asociadas a una investigación geotécnica mas detallada, cambio de trazo y/o la combinación de varias soluciones geotécnicas.

Grados de estabilidad según la valoración ETS

Para taludes en suelo considerando la valoración ETS, se tiene:

Rangos de los grados de estabilidad obtenidos de la valoración ETS

GRADO DE ESTABILIDAD

E3 E2 E1 E0

VALORACIÓNETS

> 30.0 15.0 - 30.0 7.50 - 15.0 0 - 7.50

DESCRIPCIÓN DEL GRADODE ESTABILIDAD

Crítico Inestable Normalmente Estable

Totalmente Estable

Los cuadros Nº 3.10.1.1 y Nº 3.10.1.2 muestran las valoraciones ETS y sus grados de estabilidad y se incluyen en el volumen correspondiente al Estudio Geologico Geotecnico.

En el Anexo “Valoración de Taludes ETS - SMR”, se adjunta la evaluación realizada utilizando esta metodología.

Grados de estabilidad según la valoración SMR

Para los taludes en roca teniendo en cuenta la valoración SMR se tiene:

Rangos de los grados de estabilidad obtenidos de la valoración SMR


E3 E2 E1 E0

CLASE V IV III II I

VALORACION 0 – 20 21 - 40 41 - 60 61 - 80 81 - 100


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E3 E2 E1 E0

SMR

DESCRIPCIÓN SMR

Muy Mala Mala Regular Buena Muy Buena

DESCRIPCIÓN DEL GRADO DE ESTABILIDAD

Critico Inestable Normalmente EstableTotalmente

Estable

Los cuadros Nº 3.10.2.1 “Resultados de la Evaluación SMR” muestran las valoraciones SMR y sus grados de estabilidad para cada tramo y se incluyen en el volumen correspondiente al Estudio Geológico Geotecnico.

En el Anexo “Valoración de Taludes ETS - SMR”, se adjunta la evaluación realizada utilizando esta metodología.

3.4.7 CLASIFICACION DE MATERIALES

La clasificación según las EG-2000 solo dan dos tipos de materiales: Material Suelto y Roca. Pero para cuestiones practicas y de acuerdo a la realidad, se clasificaran los materiales de cortes de talud según los siguientes criterios:

Excavación en roca fija (RF): Comprende la excavación de masas de rocas mediana o fuertemente litificadas que, debido a su cementación y consolidación, requieren el empleo sistemático de explosivos. Comprende, también, la excavación de bloques con volumen individual mayor de un metro cúbico (1 m3), procedente de macizos alterados o de masas transportadas o acumuladas por acción natural, que para su fragmentación requieran el uso de explosivos.

Excavación en roca suelta (RS): Comprende la excavación de masas de rocas cuyo grado de fracturamiento, cementación y consolidación permiten el uso de maquinaria. Comprende también la excavación de bloques de rocas con volumen individual menor de un metro cúbico (1 m3), procedentes de macizos fracturados o alterados o de masas transportadas o acumuladas por acción natural.

Excavación de material suelto (MS): Comprende la excavación de materiales no contemplados en las sub secciones anteriores (excavaciones en roca fija y roca suelta), cuya remoción y/o extracción sólo requiere el empleo de herramientas manuales y maquinaria.


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En los cuadros Nº 3.12.1 Nº 3.12.2 y Nº 3.12.3 “Clasificación de Materiales en Corte” del Estudio Geológico Geotecnico, se muestra los valores de la clasificación de materiales en corte para los tres tramos de la carretera.

3.4.8 EVALUACION DE TRAMOS CRITICOS

En el Capítulo 2 “Geología” del informe de Geología y Geotecnia, en el cuadro inventario geodinámico de los taludes sobresalen dos sectores considerados como críticos, los que fueron evaluados según los detalles que se muestran a continuación.

Sector 45+160 – 45+250

Este sector esta conformado por suelo residual, color marrón rojizo de naturaleza limo arenosa, plástico y consistencia blanda, donde las alturas tienen un desarrollo máximo entre las progresivas km 45+160 – km 45+190, ubicándose la máxima (H=11,0m) en el km 45+180. La superficie presenta abundante vegetación en la zona de contacto con la vía existente, superior a ella hay presencia de pastizales, todo este conjunto contribuye a la estabilidad actual del talud natural.

El talud de corte sugerido para la carretera proyectada es de 2:1 (V:H), el cual analizado en el km 45+180 tiene un FS= 1,56 (pseudo-estático); los parámetros utilizados corresponden a muestras inalteradas obtenidas a lo largo del tramo 2 (ver ítem 3.7), este resultado se verifica con un ensayo triaxial UU de una muestra obtenida del sector en mención.

La presencia de lluvias altera la característica del suelo dándole una consistencia muy blanda hasta una profundidad de 5,0 m aproximadamente según ensayo DPL realizado, para reducir este factor de inestabilidad se recomienda hacer obras de drenaje como cunetas de coronación y sub-drenes.

Sector 51+340 – 51+370

Este sector esta conformado por una capa de 1,5 m de material orgánico saturado (Top Soil) sobre un estrato arcilloso muy plástico, tiene una pendiente que varia entre 10º y 20º. El problema encontrado es una depresión de terreno en un área de 30x15m, apreciándose escarpas de 0,5 m, que tiene como origen la presencia de la napa freática a una profundidad de 0,8 m con respecto a la superficie superior y de gran flujo en dirección perpendicular a la carretera existente.

La caja de la plataforma de la carretera proyectada en este sector es en relleno, se recomienda para mantener el buen estado de su plataforma hacer subdrenes y reemplazar el material orgánico por material granular hasta una profundidad de 2,0 m.


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RESULTADOS DE LA EVALUACION GEOTECNICA DE TALUDES

De la evaluación en campo y el análisis de ingeniería realizada, se definieron los taludes de corte recomendados. Para alturas de talud mayores se está considerando banquetas que contribuyan a la estabilidad.

Los cuadros Nº 3.14.1, Nº 3.14.2 y Nº 3.14.3 muestran en resumen los taludes y banquetas recomendados para los tres tramos de la carretera.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES SOBRE LOS TALUDES

Se ha realizado una evaluación en todos los taludes de corte en niveles de estabilidad en el tramo de la carretera entre los kilómetros 0+000 al 73+045.

Para determinar los parámetros de resistencia cortante de los suelos, se han realizado del

ensayo de penetración dinámica ligera (DPL) correlacionados con los resultados del ensayo de compresión Triaxial UU obtenidas de las muestras inalteradas de los tramos 2 y 3.

Los cortes recomendados (V:H) para suelos varían entre 1:1, para suelos coluviales sueltos y 2:1 para los suelos residuales; en el caso de las rocas se consideran cortes de 4:1. En el ítem 3.13 se muestran estos valores sectorizados por cada tramo.

Durante la evaluación de la carretera se identificaron sectores en suelo y roca, las cuales

fueron analizadas según las metodologías descritas anteriormente; existen tramos denominados por “corte bajo” que no han sido analizados por ser zonas con corte

menor a 3,0 m o por ser zonas de relleno.

No existe algún tramo que pueda considerarse como crítico, para mejoras de la estabilidad de los taludes solo se recomiendan obras de drenaje.

En el anexo “Fichas de Estabilidad” se muestra un resumen de la evaluación realizada para los tres tramos, tanto para suelos como para rocas.

El presente estudio sólo es aplicable para la zona analizada.

3.4.9 EVALUACIÓN GEOTÉCNICA PARA LAS OBRAS DE ARTE

Consistió en realizar la evaluación de las condiciones del terreno en el área de interés donde se van ha cimentar las estructuras como muros de contención, pontones, alcantarillas, badenes, etc, por tal motivo se han realizado los trabajos de investigación, describiendo las características de superficie y subsuelo con el propósito de conocer las propiedades físico-mecánicas del terreno, identificando el tipo de suelo, sus características


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de resistencia y deformación que servirá para el diseño de cimentación de las estructuras. En el Estudio Geologico Geotecnico se incluyen los Cuadros con el resumen de los ensayos realizados para el diseño de las obras de arte.

Análisis de Cimentación

Este análisis consiste en determinar la capacidad admisible por carga y el asentamiento esperado para estas carga en el tipo de suelo a nivel de fondo de cimentación. Se presenta a continuación el análisis de cimentación.

Profundidad de la cimentación

Tomando en cuenta las características de los suelos encontrados se recomienda:

Estructura Profundidad de Cimentación

Alcantarillas 1,70

Muros de Contención 1,00

Cimentar a partir de esa profundidad, con la finalidad de proporcionar a la cimentación un confinamiento adecuado.

Cálculo de la Capacidad Admisible del Terreno

Teniendo en cuenta todos los parámetros para le evaluación del suelo de cimentación, se obtiene los resultados detallados en los Cuadros Nº 4.1.6.1, Nº 4.1.6.2, Nº 4.1.6.3, Nº 4.1.6.4, Nº 4.1.6.5 y Nº 4.1.6.6 incluidos en el Estudio Geologico Geotecnico, sobre la capacidad admisible del terreno para las obras de arte.

3.4.10 EVALUACIÓN GEOTECNICA DEL PUENTE KM 02+135

El presente informe documenta la exploración geotécnica ejecutada en el lugar donde se proyecta la construcción del puente. Dentro del proyecto integral de la carretera Chilete - San Pablo - Yanacocha se ha considerado la construcción del puente de 30 m de longitud ubicado en la progresiva km 2+140.

El objeto de la investigación es determinar las condiciones geotécnicas del suelo de fundación sobre el cual estará emplazada el puente.

Geomorfología Local

Esta Unidad Geomorfológica Menor, está representado por una quebrada en el área de estudio, fue originado por acción fluvial, erosión hídrica y en algunos casos por acción tectónica.


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En la actualidad la quebrada esta seca, no se registra periodo de invierno con precipitación pluvial, hasta la fecha, se sugiere construir el puente a partir del mes de abril,

periodo de baja precipitación pluvial.

INVESTIGACIONES DE CAMPO

Se programo las investigaciones de campo, con la finalidad de determinar las propiedades de resistencia cortante del terreno de fundación, estas investigaciones fueron realizadas en base a perforaciones diamantinas, evaluación geomecánica de los macizos rocosos y ensayos de refracción sísmica.

Refracción Sísmica

Con la finalidad de determinar la profundidad del basamento rocoso, la potencia del depósito aluvial, las propiedades dinámicas de los diferentes estratos, pudiendo de esa manera definir la mejor zona de ubicación de las perforaciones diamantinas. Así mismo este estudio permitirá definir las características geotécnicas del suelo de cimentación.

Perforaciones Diamantinas

Con el objeto de investigar el subsuelo en los lugares donde se emplazaran los estribos del puente se han ejecutado 02 perforaciones diamantinas P2-01 y P2-02 de 20,0 m y 20,5 m respectivamente.

Cuadro Nº 5.4.3 Resumen de Perforaciones

PerforacionesProfundidad

(m)Estribo

Ubicación

P2-01 20,00 Derecho Puente

(km 2+140)P2-02 20,50 Izquierdo

En el Anexo B se presenta los registros de campo de las perforaciones diamantinas.

Profundidad de la Cimentación

Tomando en cuenta las características geotécnicas de los suelos encontrados en las investigaciones de campo y laboratorio, las dimensiones de las estructuras proyectadas y los niveles de carga impuestas por estas últimas, se han determinado niveles mínimos de cimentación con la finalidad de proporcionar a la cimentación un soporte y confinamiento adecuado. Las profundidades de cimentación recomendable se presentan en el siguiente cuadro:


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Cuadro Nº 5.6.1Profundidad de Cimentación

Puente Estribo Df (m)

Material

km 2+135Izquierdo 3,0 Roca Diorita

Derecho 6,5 Grava Bien Gradada

Determinación de los parámetros de resistencia

Los parámetros de resistencia del material involucrado en la determinación de la capacidad admisible, es decir, el ángulo de fricción interna () y la Cohesión (c), han sido determinados por correlaciones del ensayo de penetración estándar y las correlaciones con base en curvas granulométricas y propiedades índices planteadas por la Norma DIN-1055.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES SOBRE EL PUENTE DEL KM 2+140

- La investigación geotécnica ha consistido en la ejecución de 02 perforaciones diamantinas, P2-1 y P2-02 de 20 y 20,5 m de profundidad respectivamente.

- La investigación geofísica de los estribos de los puentes ha consistido en la ejecución de 03 líneas sísmicas con un total de 160 m de investigación.

- En el extremo derecho del puente, se encuentra una capa superficial hasta los 10,7 m de profundidad de suelo residual con velocidad Vp de 647 m/; subyaciendo al estrato anterior se encuentra al macizo rocoso medianamente alterado con velocidad Vp de 1 657 m/s.

- La capacidad admisible y la profundidad de cimentación y el material sobre el cual estará cimentada la superestructura del Puente se presenta en el siguiente cuadro:

ZonaDf (m)

BxLqad(1)

(kg/cm2)

Si

(cm)Material

Estribo Derecho 6,50 7,0x8,0 4,5 5,84 Grava

Estribo Izquierdo 3,00 7,0x8,0 15,50 - Roca Andesita

- Se recomienda que la fundación del estribo derecho del Puente se cimiente en el macizo

rocoso (andesita), cuya capadad admisible es 15,5 kg/cm2.


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3.5 MEMORIA DE CALCULO DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS

De acuerdo a lo establecido en los términos de referencia del Contrato de Consultoría, para el presente estudio, el Diseño de Pavimentos se efectuará por la metodología AASHTO (1993) y complementariamente se utilizará el Método del Instituto del Asfalto. El diseño de ambos métodos está basado en el análisis de resultados de los estudios de suelos correspondientes.

3.5.1 EVALUACION DE SUELOS

De acuerdo a lo establecido en los procesos de exploración y muestreo efectuados, la carretera se ha dividido en 03 tramos:

Tramo 1 : Km 00+000 – Km 25+701.90Tramo 2 : Km 25+644.88 – Km 46+566Tramo 3 : Km 48+000 – Km 73+047.64

Tramo 1: Km 0+000-Km 25+701.90

La conformación de la subrasante está compuesta en su mayoría por un material rocoso en 45% aproximadamente, suelos del tipo Grava Arcillosa a Grava Limosa están presente en aproximadamente 15%, el resto presenta una conformación de suelos finos conformadas por Arenas limo arcillosas, observándose la presencia también de suelos tipo Limosos (ML) y Arcillas de baja compresibilidad (CL).


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Los valores de CBR de Subrasante se hallan comprendidos entre 1.2% a 82.5% al 95% de la Máxima Densidad Seca, el porcentaje de compactación a que se encuentran los suelos subyacentes esta en el orden del 96.5%. El Valor del Modulo de Resilencia adoptado para este tramo es de Mr = 10,200 psi.

Teniendo en consideración, que en este tramo existen sectores cuya conformación de subrasante es material rocoso aparentemente continuo, se ha propuesto un diseño especial, donde se contempla la colocación de un espesor de carpeta asfáltica de 7.5 cm. y una Base granular de 20 cm. esto con la finalidad de evitar una inversión modular de las capas del pavimento con respecto a la roca subyacente; así mismo para corregir las imperfecciones del corte que se hubiere en la subrasante, se deberá colocar una capa de regularización de 10 cm de espesor en promedio con material de subbase.A continuación se determinan los sectores donde se colocara este diseño:

Km 00+250 al Km 02+250Km 04+000 al Km 04+750Km 06+500 al Km 07+250Km 14+500 al Km 14+750Km 15+950 al Km 19+500

Adicionalmente se observa sectores, que por su bajo valor relativo de soporte (CBR) y por su contenido de humedad elevados es necesario efectuar un reemplazo de los materiales conformantes en un espesor aproximado de 0.60 cm, a continuación se determinan estos sectores:

Km 02+700 al Km 03+100Km 03+500 al Km 03+930Km 11+000 al Km 11+380Km 12+500 al Km 14+260Km 14+950 al Km 15+710Km 21+450 al Km 21+800Km 22+500 al Km 22+800Km 24+400 al Km 25+350

Tramo 2: Km 25+644.88-Km 46+566

La conformación de la subrasante esta compuesta en su mayoría por materiales Arenosos con matriz limo arcilloso SC-SM en un 64% aproximadamente, existe un material rocoso en un 21%, el resto presenta una conformación entre Grava Limo arcillosa y Limos así como arcillas de baja compresibilidad GM-GC y ML-CL.

Los valores de CBR de subrasante se hallan comprendidos entre 2.8 y 27.9% al 95% de la Máxima Densidad Seca, el porcentaje de compactación a que se encuentran los suelos subyacentes están en un valor promedio de 91.2%. El valor del Modulo de Resilencia adoptado are este tramo es de MR = 11,600 psi.


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Adicionalmente se observa sectores, que por su bajo valor relativo de soporte (CBR) y por su contenido de humedad elevados es necesario efectuar un reemplazo de los materiales conformantes en un espesor aproximado de 0.60 cm, a continuación se determinan estos sectores:

Km 33+150 al Km 33+250Km 34+200 al Km 35+200Km 36+500 al Km 36+900Km 38+100 al Km 38+200Km 41+700 al Km 41+800Km 43+600 al Km 43+900Km 45+850 al Km 46+100

Tramo 3: Km 48+000-Km 73+047.64

La conformación de la subrasante esta compuesta en su mayoría por una Arena Limosa (SM) en un 66% aproximadamente, existe un material rocoso en un 18%, el resto presenta una conformación entre Arena arcillosa (SC) y Limos de alta compresibilidad (MH).

Los valores de CBR de subrasante se hallan comprendidos entre 3.6 y 66.0% al 95% de la Máxima Densidad Seca, el porcentaje de compactación a que se encuentran los suelos subyacentes están en un valor promedio de 96.7%. El valor del Modulo de Resilencia adoptado para este tramo es MR = 14,400 psi.Adicionalmente se observa sectores, que por su bajo valor relativo de soporte (CBR) y por su contenido de humedad elevados es necesario efectuar un reemplazo de los materiales conformantes en un espesor aproximado de 0.60 cm, a continuación se determinan estos sectores:

Km 52+400 al Km 52+750Km 58+800 al Km 59+300Km 60+700 al Km 61+200

Debemos señalar que este sector en particular, se ha encontrado el nivel freático en las siguientes progresivas: Km 52+750, Km 52+910, 53+500, 54+720, 55+750, 56+000, 58+500, 59+000, 60+750, 61+000, 62+000, 72+150, 72+400 y 72+500. Por lo que es necesario efectuar un adecuado sistema de subdrenaje, o en su defecto elevar el nivel de rasante en esas progresivas, con la finalidad de alejar el nivel freático de las capas del pavimento. Para el diseño final del pavimento se ha tenido en cuenta la caracterización de los coeficientes de drenaje que afectan a las capas granulares del pavimento.

3.5.2 DISEÑO DEL PAVIMENTO

METODO AASHTO


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El método de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), versión 1993, establece que la estructura de un pavimento debe satisfacer un determinado Número Estructural, el cuál se calcula en función: a) El tráfico que transcurrirá por la vía, durante un determinado número de años (período de diseño); b) La resistencia del suelo que soportará al pavimento; y c) Los niveles de serviciabilidad deseados para la vía, tanto al inicio como al final de su vida de servicio.

Adicionalmente, deben considerarse determinados parámetros estadísticos, que funcionan como factores de seguridad que garantizan que la solución obtenida cumple con un determinado nivel de confianza.

Una vez determinado el Número Estructural requerido, la estructuración del pavimento se realiza por tanteos, asignando dimensiones a cada una de las capas consideradas, calculando en función a estas dimensiones y a la calidad de los materiales empleados. Los números estructurales parciales, se expresan mediante un coeficiente estructural, los que sumados deben satisfacer el valor total requerido.

PARAMETROS DE DISEÑO

(A) TRAFICO DE DISEÑO

De acuerdo al estudio de tráfico realizado para el tramo Chilete-San Pablo-Empalme Ruta 3N (Km 25 Carretera Cajamarca-Bambamarca), el número total de ejes equivalentes a 18 kips, considerando el carril más cargado de la carretera y tránsito sin control de cargas es:

Del 2007 al 2016 (10 años) : 1.02 millones de ejesDel 2017 al 2026 (10-20 años) : 1.43 millones de ejesDel 2007 al 2026 (20 años) : 2.45 millones de ejes

(B) SOPORTE DEL SUELO PARA DISEÑO

De acuerdo al método AASHTO, para caracterizar la capacidad de soporte del suelo, se emplea el Módulo Elástico o Módulo Resiliente (MR).

A continuación en el cuadro N° 2.1, se presenta el resumen de los valores obtenidos de CBR y del Modulo de Resilencia para los tramos sectorizados:

Cuadro Nº 2.1 SECCIONES HOMOGENEAS Y MODULO RESILIENTE

Tramo Ubicación CBR Promedio(%)

DesviaciónStandard

%

Modulo ¹Resiliente

ksi

DesviaciónStandard

%

1 00+000-25+701 13.80 21.3 10.2 6.07

2 25+644-46+566 10.40 6.67 11.6 4.18


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3 48+000-73+047 16.90 16.90 14.4 4.25

¹ Modulo Resiliente calculado mediante CBR del Laboratorio al 95% MDS

(C) FACTORES HIDROMETEREOLOGICOS

El tramo en estudio se inicia en la localidad de Chilete cuya altura es de 831 msnm, avanzando hacia la ciudad de San Pablo la altura asciende a 2,328 msnm, el trazo sigue avanzando hasta llegar al Km 36+900 que llega a los 3,018 msnm y de ahí sigue ascendiendo hasta el 59+000 donde se obtiene la altura máxima del tramo que es de 3,725 msnm luego comienza a descender hasta encontrarse con el empalme de la Carretera Cajamarca-Bambamarca cuya altura es de 3,570 msnm.

De acuerdo a lo registrado por el SENAMHI la temperatura absoluta anual desciende hasta los 2.2°C pero en el día la temperatura asciende hasta los 17°C, determinándose que los periodos de temperaturas bajas son cortos.

En las zonas sobre los 3000 msnm se han efectuado controles de temperaturas del suelo subyacente y comparadas con la temperatura ambiente lográndose determinar que la probabilidad del congelamiento del suelo es nula, debido a que la temperatura ambiental desciende hasta 8.1°C mientras que el suelo tiene una temperatura de 9.1 en los casos mas extremos.

Con relación a las precipitaciones pluviométricas podemos determinar que existen tres estaciones que determinan el ámbito de influencia de la carretera en estudio estas se sintetizan en el cuadro Nº 3.3

Cuadro Nº 3.3 PRECIPITACIONES PLUVIOMETRICAS EN LA ZONA

ESTACION AMBITO DE INFLUENCIA PRECIPITACION MAXIMA

Chilete 00+000 – 31+200 21.4 mm

Llapa 31+200 – 50+900 35.7 mm

Granja Porcón 50+900 – 74+250 45.1 mm

Por haberse considerado el uso de materiales granulares limpios para la capa de base y subbase, y en función a la duración de la temporada de lluvias, los factores de drenaje se tomaran igual a m = 1.10 para la capa de base y subbase para el tramo 1 y para el tramo 2 y 3 se tomaran igual a m = 1.00 respectivamente.

(D) CALIDAD DE LOS MATERIALES A EMPLEARSE

Para el diseño del pavimento, se considerará el uso de los siguientes materiales:

Tramo 1

Concreto asfáltico, con un coeficiente estructural igual a 0.44/pulgada.


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Base granular, con un coeficiente estructural igual a 0.14/pulgada, un coeficiente de drenaje de 1.10 y un Módulo Resiliente igual a 30 ksi.

Sub-base granular, con un coeficiente estructural igual a 0.11/pulgada, un coeficiente de drenaje de 1.10 y un Módulo Resiliente de 15 ksi.

Tramo 2 y Tramo 3

Concreto asfáltico, con un coeficiente estructural igual a 0.44/pulgada.

Base granular, con un coeficiente estructural igual a 0.14/pulgada, un coeficiente de drenaje de 1.00 y un Módulo Resiliente igual a 30 ksi.

Sub-base granular, con un coeficiente estructural igual a 0.11/pulgada, un coeficiente de drenaje de 1.00 y un Módulo Resiliente de 15 ksi.

En el caso de los materiales existentes, los coeficientes de aporte estructural han sido asumidos en base a las condiciones verificadas in-situ durante el estudio de suelos.

APLICACIÓN DEL METODO DE DISEÑO AASHTO

El método AASHTO contempla el uso de ciertos parámetros relacionados con la confiabilidad del diseño y la serviciabilidad inicial y final del pavimento, para los cuales es necesario fijar valores.

De acuerdo a las características e importancia de la vía se adoptan de acuerdo a las recomendaciones de la AASHTO los siguientes valores:

a. Período de diseño: 10 años

EAL : 1.02 millones de ejesNivel de Confiabilidad (FR) : 95% Standard Normal Deviate (ZR) : -1.645Standard Deviation (So) : 0.45Serviciabilidad inicial (pi) : 4.0Serviciabilidad final (pt) : 2.

b. Período de diseño: 10 a 20 años

EAL : 1.43 millones de ejesNivel de Confiabilidad (FR) : 95% Standard Normal Deviate (ZR) : -1.645Standard Deviation (So) : 0.45Serviciabilidad inicial (pi) : 4.0Serviciabilidad final (pt) : 2.0


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c. Período de diseño: 20 años

EAL : 2.45 millones de ejesNivel de Confiabilidad (FR) : 95%Standard Normal Deviate (ZR) : -1.645Standard Deviation (So) : 0.45Serviciabilidad inicial (pi) : 4.0Serviciabilidad final (pt) : 2.0

(1) CALCULO DEL NÚMERO ESTRUCTURAL TOTAL REQUERIDO (SNreq) PARA EL DISEÑO A 10 Y 20 AÑOS

Los resultados del Número Estructural Total requerido (SNreq) se presentaran en los formatos de salida de la hoja electrónica Excel, empleada para el cálculo, adjuntas al presente capitulo.

Se incluye además, de acuerdo a la metodología AASHTO, el Número Estructural requerido para cada una de las capas del pavimento a manera de referencia.

(2) CALCULO DEL NÚMERO ESTRUCTURAL REQUERIDO PARA EL REFUERZO DEL AÑO 10 AL AÑO 20 – CONSTRUCCION EN DOS ETAPAS

Para la recomendación del refuerzo a colocarse al año 10 para extender la vida útil a 20 años en el caso de construcción en dos etapas, se calculará el número estructural al año 10 del pavimento existente y el número estructural requerido para soportar las solicitaciones de tráfico del año 10 al 20. Los cuadros 2.8.3.1 (a), 2.8.3.1 (b) y 2.8.3.1 (c), se presentan los números estructurales requeridos, para el diseño del pavimento para el primer periodo de 10 años, recomendación para el periodo de 10 a 20 años y para el periodo de 20 años.

(3) ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

La estructura del diseño del pavimento se define considerando una estructura nueva en base al Número Estructural Total requerido que debe cumplir la carpeta asfáltica, base granular y sub-base granular en conjunto.

Los cuadros 2.8.3.1 (d), 2.8.3.1 (e) y 2.8.3.1 (f), presentan los espesores requeridos para el pavimento recomendado obtenido mediante la aplicación del Método AASHTO, para los periodos de 10 años, 10 a 20 años y 20 años.

METODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO

El método del Instituto del Asfalto, versión 1991, ha sido desarrollado basado en conceptos mecanísticos. En este método el pavimento se caracteriza como un sistema elástico multicapa; en donde los materiales de cada una de las capas están


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caracterizadas por un módulo de elasticidad Mr y un módulo de Poisson µ = 0.4 a 0.5. El criterio básico para el dimensionamiento de las capas, establece que las deformaciones unitarias en la base de la capa asfáltica y en la base de las capas granulares, no deben exceder ciertos límites. Los valores críticos para las deformaciones unitarias se han establecido a su vez, para evitar que se produzcan fisuramientos por tracción, en las capas asfálticas y deformaciones permanentes excesivas, en el suelo subrasante.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

El método presenta procedimientos para la determinación de los espesores de las capas, para los casos de superficies de rodadura de concreto asfáltico, tratamiento superficial con asfalto emulsionado, bases de concreto asfáltico, bases con asfalto emulsificado y bases o sub-bases de agregados no tratados. Estos procedimientos se desarrollan mediante el uso de nomogramas o del programa de cómputo denominado DAMA.

En general, el cálculo del pavimento se realiza en función de un tráfico de diseño en Número de Ejes Equivalentes (EAL), el Módulo de Resilencia de la Subrasante (MR), la Temperatura Media Anual del Aire (MAAT) y seleccionado el tipo de base y superficie de rodadura deseados. Asimismo, los resultados obtenidos, están sujetos a una serie de consideraciones por cuestiones ambientales y de espesor mínimo.

Se presentan las cartas de diseño, considerando 2 espesores fijos de materiales granulares, 150 y 300 mm, y 3 posibilidades de temperatura del aire, 7ºC, 15.5ºC y 24ºC. El espesor de las capas asfálticas requeridas sobre la base granular, se puede leer directamente en las cartas de diseño. Los espesores mínimos recomendados de concreto asfáltico sobre materiales no tratados están relacionados con el tráfico.

Se ha considerado una temperatura Media Anual del aire (MAAT) de 15.6°C (60°F) y un espesor de capas granulares de 300 mm (12 inch).

A continuación, se describe la secuencia seguida en el dimensionamiento

a) PERIODO DE DISEÑO DE 10 AÑOS

Se siguen los siguientes pasos:

1. La carta de diseño seleccionada es la Desing Chart A-302. Espesor mínimo de concreto asfáltico sobre base de agregados no tratados, para un tráfico de 1.02E+06, ejes equivalentes.3. Ingresando a la carta de diseño con un EAL =1.02E+06 y con valores de Mr para cada tramo se obtiene el espesor de la carpeta asfáltica.

Los resultados del diseño del pavimento estan en los cuadros 2.8.3.2 (a) y 2.8.3.2 (b).

b) PERIODO DE DISEÑO DE 20 AÑOS

Se siguen los siguientes pasos:


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La carta de diseño seleccionada es la Desing Chart A-30Espesor mínimo de concreto asfáltico sobre base de agregados no tratados, para un tráfico de 2.45E+06, ejes equivalentes.Ingresando a la carta de diseño con un EAL =2.45E+06 y con valores de Mr para cada tramo se obtiene el espesor de la carpeta asfáltica.Los resultados del diseño del pavimento estan en los cuadros 2.8.3.2 (c) y 2.8.3.3 (d).

En general, se observa que el método de diseño del Instituto del Asfalto es más conservador que el Método AASHTO.

ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ADOPTADA

En los cuadros 2.8.4 (a) y 2.8.4 (b), se presenta el resumen de los espesores calculado por los métodos AASHTO e Instituto del Asfalto, para los periodos de diseño de 10 y 20 años, adoptándose para la alternativa definitiva los espesores determinados por el Método AASHTO, considerando un periodo de análisis de 10 años, la capacidad de soporte del terreno a nivel de subrasante, trafico y medio ambiente de la zona del proyecto. La estructura de pavimento adoptada para cada sector es la siguiente:

• Tramo 1 Km 00+000 - Km 25+701: Carpeta Asfáltica 7.5 cm.

Base Granular 20 cm.Subbase Granular 20 cm

• Tramo 2 Km 25+644 - Km 46+566: Carpeta Asfáltica 7.5 cm

Base Granular 20 cmSubbase Granular 20 cm

• Tramo 3 Km 48+000 - Km 73+047: Carpeta Asfáltica 7.5 cm

Base Granular 20 cm.Subbase Granular 15 cm

La estructura de pavimento adoptado se muestra en las figuras 2.8.4(a), 2.8.4(b) y 2.8.4(c) Las actividades a ejecutarse en cada tramo son las siguientes:

Sección tipo A (Km 0+000 - Km 25+701)

1) Conformación del terraplén o perfilado y compactado en zonas de corte según sea el caso. Para zonas críticas reemplazo con material de cantera de relleno.2) Colocación de sub-base granular nueva conformada con materiales de cantera de 20 cm. de espesor. En los sectores cuya subrasante es una roca continua se colocara una capa de regularización de subrasante de 10 cm de espesor.3) Colocación de base granular de 20 cm. de espesor.4) Imprimación de base granular.


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5) Colocación de carpeta asfáltica de 7.5 cm. de espesor en una capa.

Sección tipo B (Km 25+644 - Km 46+566)

1) Conformación del terraplén o perfilado y compactado en zonas de corte según sea el caso. Para zonas críticas reemplazo con material de cantera.2) Colocación de sub-base granular nueva conformada con materiales de cantera de 20 cm. de espesor.3) Colocación de base granular de 20 cm. de espesor.4) Imprimación de base granular5) Colocación de carpeta asfáltica de 7.5 cm. de espesor.

Sección tipo C (Km 48+000 - Km 73+047)

Conformación del terraplén o perfilado y compactado en zonas de corte según sea el caso. Para zonas críticas reemplazo con material de cantera.1) Conformación del terraplén o perfilado y compactado en zonas de corte según el caso. Para zonas criticas reemplazo con material de cantera.2) Colocación de sub-base granular nueva de 15 cm. de espesor.3) Colocación de base granular nueva en un espesor de 20 cm4) Imprimación de base granular6) Colocación de carpeta asfáltica de 7.5 cm. de espesor.

CONCLUSIONES DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS

Se ha desarrollado la metodología de diseño AASHTO, la misma que ha sido adoptada por ajustarse mejor a las condiciones reales de campo, adoptándose el diseño obtenido a partir de este método.

Se adoptará la siguiente estructura, considerando 10 años de vida útil, los análisis de capacidad portante del terreno a nivel de subrasante, tráfico y medio ambiente en la zona del proyecto:

Tramo 1 Km 00+000 - Km 25+701: Carpeta Asfáltica 7.5 cm.Base Granular 20 cm.Subbase Granular 20 cm

Tramo 2 Km 25+644 - Km 46+566: Carpeta Asfáltica 7.5 cmBase Granular 20 cmSubbase Granular 20 cm

Tramo 3 Km 48+000 - Km 73+047: Carpeta Asfáltica 7.5 cmBase Granular 20 cm.Subbase Granular 15 cm


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En el tramo 1 donde existen sectores de subrasante con material rocoso, se deberá colocar una capa de 10 cm de regularización, con el fin de corregir las imperfecciones del corte que se hubiere dado lugar con material de subbase, una Base granular de 20 cm de espesor y 7.5 cm de Mezcla asfáltica en caliente.

En el tramo 3, se ha encontrado el nivel freático en las siguientes progresivas: Km 52+750, Km 52+910, 53+500, 54+720, 55+750, 56+000, 58+500, 59+000, 60+750, 61+000, 62+000, 72+150, 72+400 y 72+500. Por lo que es necesario efectuar un adecuado sistema de subdrenaje, o en su defecto elevar el nivel de rasante en esas progresivas, con la finalidad de alejar el agua subterránea de las capas del pavimento.

De la información obtenida del control de temperatura y registros del SENAMHI se constata que estas no serán inferiores a 2.2 ºC. Sin embargo, los niveles de gradiente térmico observados (17ºC) crean la probabilidad de la influencia de la temperatura. Por lo tanto, se ha tomado en cuenta las recomendaciones de la guía AASHTO, en cuanto a la influencia del medio ambiente, basados en el uso de espesores mínimos recomendables y complementariamente se han tomado medidas preventivas en el diseño de la mezcla asfáltica.

De acuerdo a la información relacionada con la altitud, se utilizará los siguientes tipos de asfalto para la fabricación de mezclas asfálticas :

1. Entre las progresivas Km 00+000 al Km 37+000 : PEN 85-1002. Entre las progresivas Km 37+000 al Km 73+047 : PEN 120-150


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3.5.3 SECCIONES TIPICAS

El diseño de pavimentos contemplará las secciones típicas que se crean necesarias, las mismas que se efectuarán de acuerdo a las actividades determinadas, recomendándose los espesores para el periodo de diseño de 10, de 10 a 20 y a 20 años. Se adjunta detalle.

3.5.4 DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS

El método de diseño de mezclas asfálticas que se describe a continuación es el denominado Método de Diseño Marshall, cuyo procedimiento de ensayo ha sido normalizado por la ASTM llevando la designación D-1559, el procedimiento aquí descrito sigue los lineamientos básicos presentados por el método redactado por la ASTM.

Este método de diseño, tiene por objetivo, determinar el óptimo contenido de asfalto, mediante una combinación de agregados que cumplan con los requerimientos de gradación y calidad, establecidos por las Especificaciones Técnicas, a partir de medidas de estabilidad y resistencia al flujo plástico ante la aplicación de carga a briquetas previamente moldeadas, según el método estandarizado.

Para el proceso de dosificación de la mezcla asfáltica ha sido necesario establecer previamente las exigencias de servicio de la vía en rehabilitación, tales como durabilidad, estabilidad frente a los agentes climáticos y al efecto abrasivo y deformador de las cargas del tráfico.

Previo al proceso de dosificación se ha verificado que los materiales integrantes, así como la mezcla de agregados, cumplan los requisitos de calidad referentes a resistencia de los agregados, forma y textura superficial de las partículas, propiedades de adherencia y absorción de los componentes de mezcla. El procedimiento se inició con la preparación de las muestras, las cuales luego de ser compactadas fueron sometidas a los siguientes ensayos:

Determinación de la densidad Ensayos de estabilidad y deformación Análisis de densidad y vacíos.

PREDISEÑO MARSHALL

Una vez definidas las gradaciones de los agregados, y en base a los diseños y ensayos previos, se procedió al diseño de las mezclas asfálticas correspondientes.

Se efectuaron ensayos con el Método Marshall para definir el contenido óptimo de cemento asfáltico, con mezclas cuyo contenido de asfalto para el primer tramo se varió desde 5.0 % a 7.0 %, con incrementos de 0.5 % y con Cemento PEN 85-100 y para el


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segundo tramo desde 5.0% a 7.0%, también con incrementos de 0.5% con Cemento PEN 120-150. En ambos sectores se ha utilizado cal hidratada como rellenador mineral, en un porcentaje de 2 % del total de la mezcla. Así mismo al no cumplir tanto los agregados gruesos como el agregado fino de la Cantera Calamina, con los ensayos de Adherencia y Adhesividad respectivamente, se recomienda el uso de un aditivo mejorador de adherencia.

El porcentaje de filler en el prediseño de la mezcla asfáltica se determinó en base a tanteos granulométricos para diversos porcentajes de agregados, llegándose a obtener la granulometría de diseño que se muestra en el apéndice a este texto.

Se han efectuado dos prediseños de mezcla asfáltica para agregados de Tamaño Máximo de ¾” para los Tramos 1 y 2 :

CANTERA CALAMINA

Pre- Diseño Nº 01

Para agregados tamaño máximo ¾” y con PEN 85 - 100

Las planillas de estos ensayos están integrando el presente informe y sus resultados son los siguientes:

- Estabilidad (Kg.) : 1,140

- Flujo (mm.) : 3.40

- Peso Unitario (gr/cm3) : 2.328

- Vacíos (%) : 3.0

- VMA (%) : 16.80

- VLLCA (%) : 82.0

- Índice de Rigidez (Kg/cm) : 3,350

- Optimo C.A. (%) : 6.5

Pre- Diseño Nº 02

Para agregados tamaño máximo ¾” PEN 120 - 150



- Flujo (mm.) : 4.00


- Vacíos (%) : 3.30

- VMA (%) : 16.80


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- VLLCA (%) : 82.40


- Optimo C.A. (%) : 6.60

CANTERA RIO REJO

Pre- Diseño Nº 03

Para agregados tamaño máximo ¾” y con PEN 120-150



- Flujo (mm.) : 3.40


- Vacíos (%) : 4.2

- VMA (%) : 17.95

- VLLCA (%) : 77.80


- Optimo C.A. (%) : 6.70

EVALUACIÓN DE RESULTADOS

Los requerimientos mínimos de diseño satisfacen los valores de estabilidad, flujo, vacíos en el agregado mineral y porcentaje de vacíos de aire e Índice de Rigidez en la mezcla.


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3.6 ESTUDIO DE HIDROLOGIA E HIDRÀULICA

3.6.1 ESTUDIO DE HIDROLOGIA

Para cumplir con las metas establecidas según los Términos de Referencia del presente estudio, se efectuó trabajos en campo y gabinete que permitieron determinar los caudales de diseño de los cauces más importantes que cruzan el eje de la carretera propuesto.

Con la evaluación de campo se identificó nuevos cursos de agua que en los registros cartográficos no se observaron y las coberturas de las cuencas de la totalidad de quebradas que necesitan un elemento de cruce. Esta información recolectada de campo, permitió ajustar los cálculos hidrológicos inicialmente considerados. Igualmente se identificaron quebradas con arrastres de escombros no significativos pero que sin embargo, proporcionaron la información suficiente con el fin de determinar la luz de la estructura a considerar.

Cabe señalar que la hidrología siendo una ciencia apoyada en las leyes estadísticas y probabilísticas, debe entenderse como tal, de manera que todos los valores calculados representan una posible ocurrencia, más aún cuando los registros proporcionados por las entidades oficiales no cuentan con la extensión suficiente o son inconsistentes. Así mismo, no cuentan con una red hidrometeorológica moderna y personal capacitado para manejarlas.

Se identificaron zonas de saturación que afectarían a la carretera y para los cuales se han propuesto sub drenes.

Se ha prestado especial atención al tema del agua, con el objeto de que las estructuras que se propongan, no originen que este liquido vital disminuya en la dotación que normalmente es empleada por los habitantes de los caseríos aledaños a la carretera.

Información hidrometeorológica que será analizada en el estudio

La información hidrometeorólogica que será analizada en el presente estudio y que ha sido proporcionada por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) es la que se muestra en el Cuadro Nº 1.2.1 denominado “Información Hidrometeorologica” y corresponde a las Estaciones Hidrometeorológicas de Granja Porcón, San Juan, Magdalena, Puente Chilete, Llapa y Chilete respectivamente.


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Cuadro Nº 1.2.1

Información Hidrometeorológica.

ESTACIÓNALTITUD

msnmLATITUD/ESTE LONGITUD/NORTE TIPO

PERIODO DE REGISTRO

Granja Porcón 31207°02’

761 454.786

78°38’

9 221 904.77MT

1967 – 1981

1986 - 2004

San Juan 23257°17’

776 043.019

78°30’

9 194 165.57MT 1987 - 2004

Magdalena 19007°16’

755 798.130

78°41’

9 196 117.50MT 1987 - 2004

Puente Chilete

13177°13’

737 412.815

78°51’

9 201 739.51MT

1964 – 1982

1985 - 2003

Llapa 27986°59’

741 216.996

78°49’

9 227 534.59MT 1987 - 2004

Chilete 13177°13’

737 412.815

78°51’

9 201 739.51H 1969 – 1976

De acuerdo al tipo de estación se ha obtenido la siguiente información:

Tipo MT: Precipitaciones Máximas de 24 horas.

Temperaturas Máximas

Temperaturas Mínimas

Tipo H: Caudales Diarios Máximos mensuales.

Aplicando la metodología del Polígono de Thiessen las estaciones que se emplearan para el análisis hidrológico final serán:

Cuadro Nº 1.2.2

ESTACIÓN INFLUENCIA EN LA VIA

Puente Chilete 0+000 31+200

Llapa 31+200 50+900

Granja Porcón 50+900 74+245

Ver Volumen Nº 7: Plano CSL-9710-0-13-HI-02_Rev A.DWG


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Una copia de los registros históricos entregados por el SENAMHI, se presentan en el Apéndice: Información Hidrometeorológica.

Información cartográfica que será analizada en el estudio

De acuerdo a la zona donde se desarrolla el eje de la vía en estudio se emplearan para las delimitaciones de las cuencas las siguientes hojas de las cartas nacionales, ya sea proporcionada por el IGN o el Ministerio de Agricultura (MA).

Cuadro Nº 1.3.1

Información Cartográfica

Denominación Hoja Escala Entidad

Cajamarca 15 – f 1:100 000 IGN

San Marcos 15 – g 1:100 000 IGN

Chilete 15f – IV – SE 1:25 000 MA

Purhuay 15f – I – NE 1:25 000 MA

Conga de Patiño 15f – I – NO 1:25 000 MA

El empleo de las cartas nacionales se pueden apreciar en el plano: CSL-9710-0-13-HI-01_Rev A.dwg. (Volumen Nº 7. Planos). Así mismo, una copia de las cartas se encuentran en el Apéndice: Cartas Nacionales.

ESTUDIO DE CUENCAS

Debemos tener en cuenta que las subcuencas a analizar en su mayoría corresponden a quebradas secas o con poca actividad hidrológica y que ante la ocurrencia de fenómenos extraordinario como el fenómeno de “El Niño” manifiestan gran actividad.

Se toma en consideración que la estimación de caudales máximos por diferentes métodos está acorde con lo observado en la evaluación de campo.

Estudios Hidrológicos: análisis estadístico de información, determinación de los caudales de diseño

El caudal de diseño para cuencas de áreas menores 2.50 km2 se determina por el Método Racional. Para las estructuras de cruce proyectadas, se ha calculado los caudales para 100 años de periodo de retorno que se muestra en el cuadro No 1.4.3.1


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Cuadro No 1.4.3.1Caudales de diseño para Tr = 100 años

No Cca

PROGR. (Km)

Param. de intensidad

(mm)mm

Param. de funcion

Duración de lluvia

(hr)

Coef. Esc.

Intensidad Met. ILLA (mm/hr)

Caudal esperado

(m3/s)

a Eg K T C I Q100

1 0+020.00 6.7 21.5 0.79 0.10 0.49 25.47 0.17

2 0+332.00 6.8 21.8 0.78 0.16 0.49 24.09 0.72

3 1+130.00 6.9 22.1 0.77 0.23 0.49 22.73 2.17

4 1+340.00 6.7 21.6 0.78 0.07 0.54 26.31 0.16

5 1+704.50 6.9 22.1 0.77 0.48 0.49 18.70 3.49

6 2+135.00 6.8 22.0 0.77 0.22 0.49 22.83 0.93

7 2+364.00 6.7 21.6 0.78 0.12 0.54 24.86 0.37

8 2+595.00 6.7 21.6 0.78 0.24 0.49 22.09 0.84

10 2+998.00 6.7 21.6 0.78 0.07 0.49 26.38 0.14

12 3+982.00 6.8 21.8 0.78 0.10 0.49 25.49 0.52

13 4+466.00 6.9 22.3 0.76 0.46 0.49 19.07 2.98

14 4+690.00 6.9 22.3 0.76 0.47 0.49 18.90 2.96

15 4+910.00 6.7 21.7 0.78 0.10 0.49 25.64 0.21

16 5+640.00 6.9 22.1 0.77 0.14 0.49 24.65 0.44

17 5+720.00 6.9 22.1 0.77 0.23 0.49 22.58 0.68

18 5+780.00 7.1 22.9 0.75 0.46 0.49 19.25 2.62

19 6+470.00 7.1 22.7 0.75 0.36 0.49 20.67 1.83

20 6+687.00 7.1 22.7 0.75 0.32 0.49 21.31 2.87

21 6+777.00 6.9 22.1 0.77 0.11 0.49 25.55 0.31

22 7+260.00 6.9 22.1 0.77 0.11 0.49 25.61 0.28

23 7+580.00 6.9 22.2 0.77 0.08 0.49 26.33 0.07

24 11+515.00 7.2 23.1 0.74 0.14 0.49 25.24 0.21

25 11+840.00 7.4 23.7 0.72 0.43 0.49 20.05 2.32

26 12+160.00 7.4 23.8 0.72 0.40 0.49 20.52 2.23

27 12+555.00 7.4 23.8 0.72 0.35 0.49 21.27 2.20

28 13+040.00 7.4 23.9 0.72 0.30 0.49 22.10 2.11

29 13+680.00 7.5 24.0 0.72 0.27 0.49 22.83 1.86

30 13+850.00 7.5 23.9 0.72 0.22 0.49 23.76 1.16

31 14+220.00 7.5 24.2 0.71 0.22 0.49 24.02 2.09

32 14+705.00 7.5 24.2 0.71 0.22 0.49 23.87 1.59

33 15+306.00 7.6 24.3 0.71 0.21 0.49 24.22 1.35

34 15+410.00 7.6 24.3 0.71 0.20 0.49 24.49 1.33

35 15+680.00 7.6 24.3 0.71 0.19 0.49 24.78 1.32

36 15+842.00 7.6 24.3 0.71 0.17 0.49 25.17 1.23

37 18+770.00 7.7 24.8 0.70 0.06 0.49 28.75 0.43

38 19+750.00 7.8 24.9 0.69 0.14 0.49 26.35 0.68

39 25+080.00 8.0 25.7 0.67 0.14 0.49 26.85 0.55

40 25+592.00 8.1 25.8 0.67 0.11 0.49 27.72 0.45


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No Cca

PROGR. (Km)

Param. de intensidad

(mm)mm

Param. de funcion

Duración de lluvia

(hr)

Coef. Esc.

Intensidad Met. ILLA (mm/hr)

Caudal esperado

(m3/s)

a Eg K T C I Q100

41 43+425.00 8.9 28.3 0.62 0.10 0.49 29.54 0.97

42 43+796.50 8.9 28.3 0.62 0.17 0.49 27.35 0.89

43 44+268.30 8.9 28.3 0.62 0.19 0.49 26.85 2.23

44 45+260.70 8.8 28.1 0.62 0.22 0.49 26.07 1.49

45 46+317.50 8.8 28.1 0.62 0.27 0.49 24.74 1.52

46 49+048.25 8.9 28.4 0.62 0.32 0.49 23.90 2.28

47 49+341.08 8.9 28.5 0.62 0.23 0.58 25.97 2.09

48 50+489.90 8.9 28.5 0.62 0.20 0.58 26.62 1.76

49 55+209.00 9.1 29.0 0.61 0.18 0.58 27.57 1.51

52 56+660.25 9.1 29.2 0.60 0.20 0.58 26.97 2.91

53 58+406.92 9.2 29.3 0.60 0.14 0.58 28.82 0.88

54 61+941.00 9.1 29.2 0.60 0.15 0.58 28.30 2.19

Las cuencas 9 y 11 de las progresivas 2+842 y 3+475 respectivamente, no aparecen en este cuadro debido a que sus áreas son mayores a 2.5 km2.

Para la aplicación del método de la S.C.S se ha empleado el Software HEC – HMS (Hydrologic Modeling System Version 2.2.2) desarrollado por el Hydrologic Engineering Center de EEUU y es aplicable para cuencas medianas cuyas áreas son mayores a 2.5 Km2 y menores a 50 Km2.

Las cuencas comprendidas para este análisis son las subcuencas No 9 y 11 con los periodos de retorno 25, 50 y 100 años y la cuenca del Río Chilete (ver plano CSL-9710-0-13-HH-01_RevA.dwg) para un periodo de retorno de 100 años.

Luego de ejecutar el programa con los parámetros y condiciones ya comentados, se tiene los caudales de diseño tomados del pico de Hidrograma generado.

Cuadro No 1.4.3.4Resultados de la aplicación del software HEC - HMS

No Cuenca PROGRESIVA

Cota media de cuenca (msnm)

AREA (km2) Caudal esperado (m3/s)

25 50 10011 3+445 1395.0 3.59 6.27 7.87 9.64 9 2+830 1245.0 3.82 7.06 8.84 10.83

Chilete 0+120 1525.0 1288.15 - - 551.53

Caudal de diseño para obras de drenaje longitudinal


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Ante la necesidad de estimar el caudal de diseño que aportan las Inter cuencas hacia las cunetas, se plantea la aplicación del método racional por tratarse de áreas pequeñas de aporte. Adicionalmente, dada su pequeña área de aporte pueden considerarse clasificadas (para lo que es el cálculo de intensidades según el estudio ILLA) en cuencas cuyo Tc < 3 hr.

Consideraciones previas:

1. Para el calculo del área de aporte hacia las cunetas se analizan hasta 4 casos según la longitud de carretera promedio para su respectiva descarga, tal es así que se contemplan las longitudes de 150m, 200m 250m y 300m para un ancho de influencia igual al ancho promedio de la ínter cuenca mas amplia (resulta al dividir el área de la ínter cuenca elegida entre la longitud de carretera comprendida).2. El tiempo de concentración es estimado y promediado, así mismo los parámetros para el cálculo de intensidades según ILLA.

Cuadro No 1.4.4.2Caudal de diseño total

Long. de descarga (m)

Caudal de diseño (m3/s)

Q

150 0.19

200 0.25

250 0.32

300 0.38

Cálculo tomando como referencia una cuneta de base con pendiente igual a 0.02 m/m

3.7 DISEÑO Y RELACION DE OBRAS DE ARTE Y DRENAJE


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3.7.1 BADENES

Como parte del Sistema de Drenaje Transversal se ha previsto la construcción de estructuras tipo Badén, las cuales sirven para permitir el cruce de la carretera por determinadas quebradas en las que las condiciones no han sido favorables para el diseño de un Puente o un Pontón.

Las estructuras tipo Badén son diseñadas de tal manera de hacer coincidir el nivel de la rasante de la carretera con el lecho de fondo de la quebrada en la zona de contacto entre ellas. Permitiendo que tanto carretera como quebrada tengan un adecuado funcionamiento.

El badén no genera en la quebrada alteraciones significas de su pendiente natural por lo que disminuye al mínimo los cambios en su comportamiento hidráulico. A la carretera le determina un desarrollo normal del tránsito cuando la quebrada no presenta niveles de escorrentía propios de un evento extraordinario y/o se haya producido un flujo de escombros que impidan el paso del vehículo. Cuando ello ocurre se deberá paralizar el tránsito vehicular el tiempo que dure el evento y en todo caso cuando se presente excesivo material de acarreo y flujo de escombros que obstruya la vía se deberá realizar una limpieza en el Badén antes de reanudar el tránsito vehicular. Estas interrupciones periódicas sin embargo no provocarán la falla de la estructura tipo Badén. En el caso específico de este estudio no se han observado flujo de escombros significativos.

Con estas premisas y la evaluación de campo realizada se han diseñado la estructura de cruce de las quebradas tipo Badén, cuyas soluciones propuestas mejoraran el sistema de drenaje transversal de la carretera.

Consideraciones topográficas:

La condición topográfica es uno de los factores determinante para establecer la necesidad y ubicación final de esta estructura. Siendo necesario para su elección se cumplan las siguientes características:

El nivel de la rasante terminada se encuentre al mismo nivel que el lecho de fondo de la quebrada. En cuyo caso colocar un Puente o Pontón sería imposible.

La quebrada a analizar tenga un ancho de cauce natural de gran tamaño que demandaría la construcción de un puente de gran luz..

Luego de definir la ubicación final de cada Badén, se procedió a determinar la longitud del levantamiento topográfico de la quebrada.

Este levantamiento está dispuesto para generar curvas de nivel a cada metro y se estableció un rango de longitudes mínimas que va desde 350 metros aguas arriba y 300 metros aguas abajo. Estas longitudes son particulares para cada quebrada y


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dependen de la envergadura de la misma y del caudal generado por el análisis hidrológico.

Con estas longitudes la quebrada queda suficientemente representada para el análisis hidráulico realizado.

Consideraciones hidráulicas:

Se ha tenido en cuenta las siguientes condiciones al colocar los badenes:

Primero se ha inspeccionado la ubicación de la quebrada para verificar que no sea una zona inestable y con potencialidad de flujos de escombros.

Si existe presencia de flujo de escombros y/o grandes cantidades de material de acarreo, se debe prever la colocación de un Badén ante la posibilidad de colocar un Puente o Pontón que deberá tener mayor luz y mayor altura para evitar ser destruido.

Los coeficientes de rugosidad son asignados independientemente para cada quebrada.

Se evaluó el comportamiento del flujo a través del cauce ante el efecto de colocación del Badén y el análisis de todos los parámetros hidráulicos del flujo gradualmente variado.

El análisis hidráulico se ha desarrollado con el modelo HEC-RAS, ampliamente empleado en este tipo de estudios.

Se ha adoptado una sección trapezoidal para el Badén, la cual se adecua a la sección natural de la quebrada, condición importante para no alterar las condiciones geodinámicas de ésta. La sección cuenta con una altura de diseño en promedio de 0.60 m. de altura de tal manera de obtener un borde libre que permita el flujo líquido y de escombros libremente, permitiendo la acumulación del segundo si es que fuera necesario.

El Talud de la sección del badén adoptará como máximo 10% buscando con ello permitir el empalme de la estructura con la carretera sin mayores dificultades en el trazo y respetando las pendientes que se exigen en las nuevas normas de carretera (DG-2001), en lo que respecta a la distancia de frenado y visibilidad. Los taludes empalmarán con el fondo mediante curvas tipo "columpio" o cóncavas, con un radio apropiado que permita que los vehículos no golpeen su carrocería en el talud cuando entren o salgan del badén. Asimismo los taludes empalmarán con la carretera mediante curvas verticales que también permitan satisfacer las condiciones de tráfico que exigen las normas de carreteras.

En ningún caso se ha dimensionado la base del badén de un menor ancho del cauce natural de la quebrada, considerándose para ello el esviaje que la quebrada tiene con


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la carretera y siendo el mínimo adoptado de 9m. debido a consideraciones del diseño vial.

El badén está provisto tanto en su entrada como en su salida de una uña longitudinal comprendida entre 1.00m a 1.50m de altura. Estas uñas están diseñadas para evitar la socavación aguas arriba y aguas abajo de la estructura y para prever un adecuado anclaje con el terreno sobre el cual se apoya.

Además de las uñas mencionadas se colocó una protección tanto aguas arriba como aguas abajo de la estructura para asegurar una adecuada transición entre la estructura tipo Badén y la quebrada. Estas protecciones se construirán con emboquillados de piedra.

Los badenes cuentan con una pendiente transversal a la carretera y en el sentido del flujo para asegurar una mejor evacuación de los flujos líquidos y de escombros. Se determinó una pendiente de 2% en toda la extensión de la base.

El mantenimiento de los badenes desde el punto de vista hidráulico, involucra su limpieza periódica, para no obstaculizar el normal desenvolvimiento del tránsito vehicular. Es necesario que se realice también una limpieza o remoción del material existente aguas abajo y aguas arriba de las protecciones del badén, para permitir un flujo líquido y de escombros libre en su recorrido natural.

Estas consideraciones brindan las mejores condiciones para el normal funcionamiento hidráulico de los badenes planteados.

Modelamiento Hidráulico

Para la ejecución del modelamiento hidráulico se ha utilizado el programa HEC RAS donde se le proporciona la siguiente información:

Modelamiento de la topografía de la quebrada y de sus características hidráulicas, mediante la representación del alineamiento del eje y la digitalización de las secciones transversales.

Se realiza el modelamiento de la estructura de cruce (badén), definiendo la geometría de la estructura y los encauzamientos en la entrada y salida.

Ingreso de las rugosidades en el cauce principal y llanuras de inundación, luego se procede a la asignación del caudal de diseño.

Cálculos hidráulicos.

Una vez obtenidos los datos topográficos y el caudal de diseño, se procede a realizar los cálculos hidráulicos concernientes a las verificaciones y simulaciones del comportamiento hidráulico durante el evento de una avenida y ante una estructura en su cauce.


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Con el análisis que se desarrolla en el Anexo C, se sustenta que las dimensiones adoptadas ofrecen la capacidad hidráulica suficiente para conducir eficientemente la avenida de diseño.

En el Cuadro N° 2.1.6.1, se muestran la relación y geometría para los badenes.


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Cuadro N° 2.1.6.1Relación de Badenes

No. PROGRESIVA LI B LF L Cota (i)Cota Base

Cota (s) S% (i) S% (s)

INICIO BASE EJE BASE FIN (m) (m) (m) (m) msnm msnm msnm

1 1+105.00 1+115.00 1+132.50 1+150.00 1+160.00 10.00 35.00 10.00 55.00 847.42 846.82 847.42 6.0 6.0

2 2+825.00 2+835.00 2+845.00 2+855.00 2+865.00 10.00 20.00 10.00 40.00 882.83 882.23 882.83 6.0 6.0

3 3+447.50 3+457.50 3+467.50 3+477.50 3+487.50 10.00 20.00 10.00 40.00 897.34 896.74 897.34 6.0 6.0

4 4+450.00 4+460.00 4+467.50 4+475.00 4+485.00 10.00 15.00 10.00 35.00 920.82 920.22 920.82 6.0 6.0

5 4+660.00 4+670.00 4+690.00 4+710.00 4+720.00 10.00 40.00 10.00 60.00 929.14 928.54 929.14 6.0 6.0

6 5+755.00 5+765.00 5+780.00 5+795.00 5+805.00 10.00 30.00 10.00 50.00 1 011.11 1 010.51 1 011.11 6.0 6.0

7 6+450.00 6+460.00 6+470.00 6+480.00 6+490.00 10.00 20.00 10.00 40.00 1 068.88 1 068.28 1 068.88 6.0 6.0

8 6+670.00 6+680.00 6+687.50 6+695.00 6+705.00 10.00 15.00 10.00 35.00 1 078.78 1 078.18 1 078.78 6.0 6.0

9 6+760.00 6+770.00 6+777.50 6+785.00 6+795.00 10.00 15.00 10.00 35.00 1 080.49 1 079.89 1 080.49 6.0 6.0

10 7+240.00 7+250.00 7+260.00 7+270.00 7+280.00 10.00 20.00 10.00 40.00 1 099.84 1 099.24 1 099.84 6.0 6.0

11 7+557.50 7+567.50 7+580.00 7+592.50 7+602.50 10.00 25.00 10.00 45.00 1 118.71 1 118.11 1 118.71 6.0 6.0

12 11+470.00 11+480.00 11+502.50 11+525.00 11+535.00 10.00 45.00 10.00 65.00 1 415.80 1 415.20 1 415.80 6.0 6.0

13 11+822.50 11+832.50 11+840.00 11+847.50 11+857.50 10.00 15.00 10.00 35.00 1 448.20 1 447.60 1 448.20 6.0 6.0

14 12+145.00 12+155.00 12+162.50 12+170.00 12+180.00 10.00 15.00 10.00 35.00 1 479.80 1 479.20 1 479.80 6.0 6.0

15 12+540.00 12+550.00 12+557.50 12+565.00 12+575.00 10.00 15.00 10.00 35.00 1 519.16 1 518.56 1 519.16 6.0 6.0

16 13+815.00 13+825.00 13+842.50 13+860.00 13+870.00 10.00 35.00 10.00 55.00 1 635.57 1 634.97 1 635.57 6.0 6.0

17 14+177.50 14+187.50 14+215.00 14+242.50 14+252.50 10.00 55.00 10.00 75.00 1 671.68 1 671.08 1 671.68 6.0 6.0

18 14+680.00 14+690.00 14+697.50 14+705.00 14+715.00 10.00 15.00 10.00 35.00 1 706.29 1 705.69 1 706.29 6.0 6.0

19 14+865.00 14+875.00 14+885.00 14+895.00 14+905.00 10.00 20.00 10.00 40.00 1 719.83 1 719.23 1 719.83 6.0 6.0

20 15+292.50 15+302.50 15+310.00 15+317.50 15+327.50 10.00 15.00 10.00 35.00 1 756.43 1 755.83 1 756.43 6.0 6.0

21 15+380.00 15+390.00 15+397.50 15+405.00 15+415.00 10.00 15.00 10.00 35.00 1 762.64 1 762.04 1 762.64 6.0 6.0

22 15+670.00 15+680.00 15+687.50 15+695.00 15+705.00 10.00 15.00 10.00 35.00 1 783.64 1 783.04 1 783.64 6.0 6.0

23 15+822.50 15+832.50 15+840.00 15+847.50 15+857.50 10.00 15.00 10.00 35.00 1 795.56 1 794.96 1 795.56 6.0 6.0

24 18+755.00 18+765.00 18+770.00 18+775.00 18+785.00 10.00 10.00 10.00 30.00 2 011.78 2 011.18 2 011.78 6.0 6.0

25 19+735.00 19+745.00 19+752.50 19+760.00 19+770.00 10.00 15.00 10.00 35.00 2 084.13 2 083.53 2 084.13 6.0 6.0


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Conclusiones y Recomendaciones sobre Badenes.

Los resultados obtenidos logran mantener los tirantes y velocidades dentro de los rangos que brindan los menores efectos perjudiciales para la estructura. En general el Badén produce en la quebrada un ensanchamiento de la sección hidráulica y por consiguiente una disminución de los tirantes de agua, ello debido a que el badén presenta una sección regular cuya base es como mínimo el ancho natural del cauce.

Los badenes cuentan con uñas que sirvan de anclaje y protegen de la socavación tanto a la entrada y al a salida de la estructura.

Los badenes diseñados tienen una transición a la entrada y a la salida de la estructura que sirven de protección contra la erosión y falla de la estructura y permiten que el flujo se estabilice cuando atraviesa el Badén.

Se sugiere un programa de mantenimiento periódico y/o después de cada evento extraordinario, con inspecciones realizadas por personal calificado y entrenado en inspecciones. Un mantenimiento periódico tanto en el Badén como aguas arriba y abajo de este, es para evitar que el cauce de la quebrada se encuentre obstaculizado cuando se produce un nuevo evento, que desestabiliza la quebrada y causa problemas sobre la estructura. Y un mantenimiento realizado después de cada evento, debe asegurar la reabertura del tránsito de manera inmediata.

A pesar de que existen cortos períodos de obstrucción del tráfico, este puede ser reabierto inmediatamente después de realizada la limpieza sin haberse producido perjuicio mayores sobre la estructura del Badén.

Para la señalización en los badenes se ha previsto la colocación de señales preventivas P-34, para advertir al usuario con la suficiente anticipación la proximidad de la estructura. Así mismo, en casos críticos como pueden ser badenes ubicados en curvas o con caídas de piedras, se han colocado postes delineadores o guardavías en ambos accesos del badén, lo que podrán apreciar en los planos correspondientes de planta y perfil del presente estudio.

3.7.2 ALCANTARILLAS

Las alcantarillas son estructuras que conforman la mayor parte del sistema de drenaje transversal de la vía en estudio. Para el presente proyecto se han considerado estructuras del tipo TMC, Marcos de Concreto y tipo losa, con luces que varían de 1 a 4 metros.

Se ha proyectado alcantarillas en los cursos de agua permanente o temporal (quebradas) y también en los lugares donde por exceso de longitud de las cunetas es necesario ejecutar alcantarillas para descargar estas.

En la entrada y salida de cada alcantarilla se ha considerado ejecutar cabezales ya sea del tipo alas o caja de ingreso, dependiendo de la función que van a cumplir cada una de estas estructuras, así para las quebradas se ha propuesto colocar cabezales tipo alas en

INFORME N° 04 CESEL S.A./tt/file_convert/55cf9bc6550346d033a7551a/document.doc Abril 2006


el ingreso y salida y para las alcantarillas de descarga de cunetas se propone ejecutar en el ingreso tipo cajón y en la salida un cabezal tipo alas.

Se ha tenido en cuenta también que algunas alcantarillas servirán además para la descarga de los subdrenes.

Para las alcantarillas tipo TMC el borde libre se ha considerado es igual 10% del tirante, para las alcantarillas tipo Marco el borde libre se ha considerado es igual 25% del tirante, mientras que para las alcantarillas tipo Losa el Borde libre es de 30 % del tirante máximo, esto bordes libres tienen relación con la cantidad de transporte de sólidos para cada tipo de alcantarilla.

Para el dimensionamiento de las alcantarillas se han elaborado los ábacos de capacidad hidráulica siguiendo el marco teórico que se recomienda en el HDS 5 “Hydraulic Design of Highway Culverts” emitido por la FHWA de Estados Unidos en setiembre de 1985.

Cuadro N° 2.2.4.1 Características Hidráulicas de Alcantarillas

TipoDiámetro

- LuzAlto

Caudal máximo

Tirante Máximo

Pendiente mínima

Pendiente máxima

Velocidad máxima

m m m3/s m % % m/s

TMC 0.90 0.70 0.81 1 8 3.91

TMC 1.20 1.30 1.08 1 10 4.44

Marco 1.00 1.00 0.90 0.80 1 5 3.85

Marco 1.50 1.50 2.00 1.20 1 3 4.03

Losa 2.00 1.50 2.50 1.00 1 8 5.00

Losa 3.00 1.50 3.70 1.00 1 5 4.30

Losa 3.00 2.00 5.50 1.30 1 5 4.23

Losa 4.00 3.00 14.00 3.00 1 2 2.50

Los sustentos del análisis hidráulico de alcantarillas se muestran en el Apéndice: Alcantarillas.

Criterios de diseño estructural

El diseño estructural de las alcantarillas se ha realizado siguiendo los criterios dados por:

Standard Specifications for Highway Bridges American Association of State Highway and Transportation Officials – Sixteenth Edition – 1996.

Reglamento Nacional de Construcciones del Perú.

Cargas Cargas Muertas

Se consideran las cargas debido al peso propio de los materiales componentes y cargas superimpuestas ( pista, veredas y barandas).



Se adoptarán los siguientes valores para él calculo de las cargas muertas:

Peso unitario del concreto simple: c = 2.30 t/m3 (sin armadura)Peso unitario del concreto armado: c = 2.40 t/m3 (con armadura)

Cargas de Suelos.

Toman en cuenta las cargas debido al empuje de tierras, según la expresión de Coulomb para el cálculo de empuje activo:

EA =

Donde:

´: peso unitario efectivo : ángulo de inclinación del muro respecto a la horizontal´: ángulo de fricción interna : ángulo de fricción del muro : ángulo de inclinación del talud detrás del muro

Cargas Vivas

La sobrecarga que se adoptará en el diseño de las estructuras, corresponderá a la carga de camión estándar y carga de vía HS-25 del AASHTO-96.Para el caso de estructuras con una altura de relleno sobre ellas menor que 0,60 m, la sobrecarga se considerará actuando como cargas concentradas sobre la estructura.

Para alturas de relleno mayores que 0,60 m, las cargas concentradas serán consideradas uniformemente distribuidas sobre un área cuadrada de lado igual a 1.75 veces la altura de relleno.Para alturas de relleno mayores que 2,40 m, el efecto de la carga viva no se tomará en cuenta.

Cuando el cálculo de los momentos por carga viva e impacto en losas de concreto, basado en la distribución de la carga de rueda a través del relleno, excede al cálculo de los momentos en el caso de losas sin relleno, éste ultimo será considerado para el diseño de la losa.

Impacto

Para alcantarillas sin relleno, se considera el Impacto como un porcentaje de la carga viva, dado por:



I = 15 < 30% L+37.5

Donde:

L: Longitud de la luz de diseño en metros.

En el caso de estructuras enterradas, la carga de impacto sobre ellas será considerada de acuerdo al cuadro Nº 2.2.1.5

Cuadro Nº 2.2.1.5

Altura de relleno* IH (m) (%)

0,00 - 0,30 incluido 300,30 - 0,60 incluido 200,60 - 0,90 incluido 10

*Para alturas de relleno mayores de 0,90 m no se considera el efecto de impacto.

Materiales

Acero de refuerzo

Se utilizará acero de refuerzo, de acuerdo a la especificación ASTM A-615, grado 60 de fy=420 MPa (4200 kg/cm2).

Concreto

Se considerará en el diseño de las estructuras con refuerzo una resistencia nominal del concreto de f’c = 20 MPa (210 kg/cm2) y para el concreto ciclópeo de f´c = 14 MPa (140 kg/cm2).

Conclusiones del diseño de alcantarillas

Para el caso de alcantarillas menores ejecutadas con la pendiente mínima es 2%, para evitar la colmatación de la estructura.

Para el caso de alcantarillas pluviales consideradas para descarga de cunetas, cuyo caudal más crítico es de 0.400 m3/seg, las alcantarillas de diámetros de 0.90 m y 1.20 m y las alcantarillas tipo marco de 1 x 1 cumplen a satisfacción con conducir dicho caudal con una pendiente mínima de 1%.

Según los resultados se concluye que, las alcantarillas tipo losa, tienen una capacidad de 2.50 m3/seg, valor que supera los caudales obtenidos del estudio hidrológico, se ha considerado este margen de seguridad para evacuar el volumen de transporte de sedimentos en quebradas.



Para las alcantarillas tipo Marco las dimensiones empleadas cumplen con conducir los caudales esperados, sin embargo, se les ha dado unas dimensiones suficientes para que se pueda realizar un adecuado mantenimiento y limpieza

Se esta considerando a la salida de las alcantarillas con pendientes mayores a 5% y donde así lo requieran, emboquillados de piedra cuyo objetivo es impedir que por cambio de rugosidades en forma abrupta, el flujo forme vórtices que den origen a erosiones inmediatamente después a la salida de los cabezales de las alcantarillas y puedan comprometer su estabilidad por erosión acelerada. Estos emboquillados conformados con piedra asentada en concreto tienen un espesor de 0.35 m.

Así mismo, las Nuevas Normas de diseño geométrico de carreteras peruanas, con

exigencia mayores en lo que respecta a curvas horizontales y mayor ancho de la plataforma ha obligado colocar alcantarillas para evacuación de agua pluviales,(descargas de cunetas) y cruce de quebradas con las pendientes mayores a 5%.

3.7.3 SUBDRENES

El sistema propuesto consiste en un subdren longitudinal, el cual permitirá captar el flujo de las aguas que filtran en forma transversal a la plataforma de la carretera. Este diseño se propone en tramos en que la carretera va a media ladera, lo cual permite el drenaje de los subdrenes. El tipo de sub dren a emplear se detalla a continuación:

El subdren se ubica longitudinalmente en el lado interno de la carretera, consiste en una zanja de 0.80 m de ancho y una profundidad promedio de 1.70 m por debajo del nivel de la sub rasante medida desde el eje de la vía. Dicha zanja internamente estará rellenada con una primera capa de filtro de 0.075 metros en sus costados y de 0.05 metros en la parte inferior, encima de ella se colocará un geotextil el cual envolverá al material granular cuyo Dmín, será de ¾” pulgada. Para la captación se ha previsto un tubo PVC 6” perforado, instalado a 0.05 metros por encima del geotextil. El material de filtro llenará la zanja con el material de filtro hasta la altura mencionada.

Respecto a las entregas del subdren, se ha determinado una relación de subdrenes transversales que doblaran con codos de 45 ° ó 90° y entregará al talud del lado externo de la carretera o a un cauce natural. El tubo que empalma en el otro extremo del codo será de PVC 6” , no perforado. En su extremo final se ha proyectado un dado de confinamiento al tubo, en una longitud de 0.80 metros.

Caudal de Diseño

Los subdrenes deben tener la suficiente capacidad para captar y transportar el agua que se infiltra por la superficie del pavimento y el agua de los probables flujos subsuperficiales identificados en la inspección de campo.

El caudal de escorrentía será evacuado por las estructuras del drenaje superficial, como cunetas, alcantarilla, entre otros.



Así el caudal de diseño sólo considerará el caudal por infiltración y el subsuperficial, quedando reducida a la siguiente expresión:

Donde:

Qd: Caudal de diseño.

Qi: Caudal por infiltración.

Qs: Caudal sub superficial.

Dimensionamiento del Subdren

Teniendo los caudales de diseño se dimensiona la sección transversal del subdren, la cual debe tener la capacidad de conducir como mínimo el caudal de diseño establecido.

Las dimensiones de la sección se establecen de acuerdo a la facilidad de maniobrabilidad en la obra, zanjas con anchos menores a 0,80 m son muy incómodas, la profundidad se ajusta también a las mismas condiciones, y se van variando hasta darle la capacidad de conducción requerida.

Así para la sección del subdren de las siguientes características:

Sección rectangular de 0,80 m x 1,10 m.Longitud L = 200 m.Pendiente S = 1 %.

Se debe seleccionar un filtro de grava que tenga la adecuada capacidad de conducción, esta depende de la velocidad que pueda alcanzar el flujo, esta velocidad está en función del tamaño del agregado y la pendiente en la dirección del flujo del subdren, como lo muestra la figura adjunta.

Y aplicando la ecuación de continuidad:Q = V x A .

Obtendremos la capacidad de conducción que nos da la sección establecida, así para diferentes tamaños de agregados de subdren tendremos diferentes capacidades de conducción para la pendiente establecida. Estos cálculos se resumen en el siguiente cuadro:

Cuadro N° 2.3.5.1 Cuadro de tamaño de agregados para subdren



Tamaño de Agregado (D)

12 mm(1/2”)

19mm (3/4”)

25 mm(1”)

50 mm(2”)

V (cm/s) 0,126 0,312 0,562 0,750

Q conducción (cm3/s)

1 064,70 2 636,40 4 748,90 6 337,50

Qd máx 2 397,12 2 397,12 2 397,12 2 397,12

Qd mín 1 554,53 1 554,53 1 554,53 1 554,53INSUFICIENTE SUFICIENTE SUFICIENTE SUFICIENTE

De acuerdo a la tabla anterior el D mínimo debe ser de ¾”, la granulometría se adecuará a esta restricción, tratando de obtener una gradación uniforme.

Selección del Filtro

Un subdren esta comprendido por dos materiales básicos, el material drenante que es gravoso y permeable, y un material de filtro que se utiliza para evitar que el suelo adyacente pueda obstruir el material granular y evitar el flujo hacia este, así este filtro tiene que ser de un material de permeabilidad intermedia entre el material drenante y el suelo adyacente.

Por lo general se emplean filtros de arena o geotextiles, para cada caso se tienen que cumplir determinados requerimientos.

En este estudio emplearemos filtros de geotextiles, cuyos cálculos se muestran en el Apendice: Sub drenes.

3.7.4 CUNETAS

El sistema de drenaje longitudinal y en este caso las cunetas, tienen como función la recolección del agua pluvial producida de manera temporal, que incide directamente sobre la superficie de rodadura y sobre las laderas aledañas a la carretera. Dicho flujo superficial debe ser ordenadamente evacuado con estructuras de drenaje que siguen el sentido longitudinal de la carretera y que serán evacuadas por las estructuras de drenaje transversal que se proyecten. Tales estructuras para el Sistema de Drenaje Longitudinal son las denominadas cunetas revestidas.

Las cunetas revestidas sirven para conducir las aguas de escorrentía superficial en aquellas zonas donde la carretera se desarrolla aledaña a una ladera y no tienen restricciones críticas de estrechamiento del trazo que impida su colocación.

Determinación del caudal de diseño

La longitud promedio es; la distancia que se considera entre cada alcantarilla de alivio y el criterio empleado es que estén espaciadas a 250 metros o menos. En lo que se refiere al



ancho promedio, es la estimación de la altura de corte más desfavorable que los taludes aporta hacia la cuneta y el ancho de la carretera respectivo.

Del estudio de Hidrología se evaluaron los caudales para cada tramo del estudio y se obtuvo una constante de 1.27 litros / metro lineal de cuneta, considerando los aportes del escurrimiento de la ladera del talud y de media plataforma de carretera.

Diseño de Cunetas Triangulares

En el tramo 1 desde el Km 0+000 hasta el Km 18+000 se adoptó como diseño la cuneta Tipo 2 es decir una cuneta revestida del concreto de 0.40 m de profundidad con talud interno 1V:2H y el talud externo de la cuneta con talud 1.0V:0.50 H.

En adelante y en el resto de la carretera se colocó la cuneta Tipo 1 triangular con profundidad de 0.50 m y taludes 1.0V:2.0H y 1.0V:0.50 H respectivamente.

Así mismo, se plantea emplear la cuneta tipo 3, denominada también cuneta francesa de 1.50 m de ancho para dar acceso vehicular a desvíos e intersecciones en corte hacia la carretera.

La cuneta tipo 4 es rectangular de 0.50 m x 0.50 m de sección hidráulica, esta estructura se empleará en zonas urbanas y para conducción de cunetas que tienen doble función como conducción de aguas pluviales y como canal de riego.

La cuneta tipo 5, que es una cuneta de drenaje de sección trapezoidal que se emplea en los taludes superiores para evacuar las precipitaciones y evitar las filtraciones hacia los taludes.

En general la pendiente mínima del fondo de la cuneta es de 1%, excepcionalmente se ha proyectado tramos con menor pendiente, se ha solucionado el problema acortando la longitud de la cuneta evacuando lateralmente sin tener que colocar estructuras mayores.

El borde libre considerado en el presente diseño es el que se adopta para canales pequeños y es igual al 0.25 del tirante normal.

3.7.5 PUENTES Y PONTONES

Dimensionamiento Hidráulico de Puentes y Pontones

Como parte del Sistema de Drenaje Transversal, que da solución al cruce de cursos de agua que atraviesan la carretera, se ha previsto la construcción de estructuras tipo puente, las cuales se caracterizan por brindar mayor área libre, de manera que permiten el paso del caudal líquido con la menor obstrucción posible.

Se tiene 2 puentes, el Puente Chilete, de 100 m de longitud y un Puente de 30 m de longitud ubicado en el Km 2+135.



Así mismo se ha planteado 4 pontones en las progresivas 0+332.00, 01+703.50, 02+364.00 y 06+262.00, con luces que varían entre 6 y 9 metros.

Puentes

Puente Chilete. (Km. 00+120.00)

Este puente está ubicado en el inicio del tramo en estudio y da inicio a la vía de Evitamiento de la Ciudad de Chilete, el acceso del puente donde se construirá el estribo izquierdo forma parte de la Carretera Ciudad de Dios - Cajamarca.

El eje propuesto que pertenece al trazo de la carretera Chilete – San Pablo – empalme Ruta 3N cruza el Río Chilete formado un ángulo de 75° aproximadamente y da origen al puente cuyo centro de luz esta ubicado en la progresiva 0+120, actualmente no existe estructura de cruce en esta ubicación.

El Río Chilete se forma por la confluencia de la Quebrada Llaminchán, conocida también como Río San Pablo por la margen derecha y el Río Magdalena por la margen izquierda.

El Puente esta ubicado a 850 metros aguas abajo de la ciudad de Chilete y de la confluencia con el Río San Pablo, según los registros históricos, éste río se seca completamente en épocas de estiaje, durante avenidas presenta una gran capacidad de arrastre de materiales gruesos.

El Río Magdalena es de caudal permanente todo el Año y en épocas de avenidas su caudal aumenta al mismo tiempo que el transporte de sedimentos.

Sin embargo, las quebradas tributarias del Río Chilete y del Río San Pablo son de régimen no permanente y durante la época de lluvias se activan y arrastran gran cantidad de materiales debido a la fuerte pendiente y la poca cobertura vegetal predominante hasta la ciudad de San Pablo.

Sobre el Río Chilete se han analizado los perfiles de flujo gradualmente variado desde 900 metros aguas arriba y hasta 500 metros aguas abajo de la ubicación del puente proyectado.

Consideraciones hidráulicas

El emplazamiento del puente se encuentra en un lugar estrecho del valle en forma de “v” con altos taludes, el cauce principal se encuentra muy próximo a la margen izquierda debido a la configuración fluvial y corre paralelo a la carretera Ciudad de Dios - Cajamarca.

El río Chilete presenta una llanura de inundación con anchos que varían entre los 70 y 90 metros en la margen derecha, donde existen terrenos llanos actualmente se ha desarrollado una agricultura temporal donde predomina la siembra de arroz.



Hacia la margen derecha unos 200 metros aguas arriba del eje del futuro puente se encuentra una zona con obstrucciones compuesta por vegetación alta y rocas en el lecho del río.

En la margen izquierda, aguas arriba del eje del puente existe una zona con pastizales con vegetación de altura media distribuída en parcelas pequeñas.Analizando el cauce del Río Chilete en planta, el flujo se dirige hacia la margen izquierda, se concentra en este sector y según las primeras simulaciones las velocidades son mayores en la parte inferior del futuro estribo izquierdo.

Para analizar de una manera más real los fenómenos de socavación del Río Chilete en época de avenidas se ha planteado dos escenarios los que son denominados Modelo A y Modelo B

Modelo A: Modelo de simulación hidráulica que representa el comportamiento del río bajo el caudal de diseño en las condiciones naturales tal y como se encuentra el cauce actualmente y con la rugosidad actual, este escenario sirve para estimar la socavación general bajo la metodología creada por Lisch Van Levediev, es decir el comportamiento del cauce sin la colocación del puente.

La rugosidad estimada es calculada con la metodología de Cowan y se presentan en la Tabla 4. En condiciones naturales el flujo escurre en régimen sub critico con velocidades de entre 2 y 4 m/s para el caudal de diseño Q100 = 551.53 m3/s , calculado para 100 años de periodo de retorno. El numero de Froude oscila entre 0.50 y 0.80 es decir régimen sub critico. Mediante la simulación del flujo se determinó que la gradiente hidráulica del Río Chilete es de 1%.

Modelo B: Modelo de simulación Hidráulica que representa la situación de que luego de la construcción del puente, considerando la regeneración de la vegetación y por lo tanto la rugosidad sea igual a la actual. Ante tales condiciones los efectos de obstrucción generada por el Puente y la rugosidad natural se traducirán en niveles de flujo altos, los que sirven para determinar el galibo y los niveles protección de las defensas ribereñas.

Simulación del modelo con un puente de 100 m de longitud, con un apoyo ubicado a 60 metros del estribo izquierdo, los niveles de inundación calculados y sirven para determinar el galibo, para la sección inmediatamente aguas arriba del puente la cota del NAME (nivel de aguas máximas extraordinarias) es: 828.73 m.s.n.m.

El borde libre considerado se establece en 2.50 metros teniendo en consideración lo establecido las Nuevas Normas de Diseño Geométrico de Carreteras.

Por lo tanto la cota del fondo de viga queda fijada en el nivel 831.23 m.s.n.m.Mediante este modelo hidráulico estudiaremos y extraeremos las variables requeridas para todos los métodos de estimación de la socavación. En el caso del puente que cruzará el río Chilete se está analizando el caso de un puente con pilar central.



Determinación de la luz y altura del puente.

Se trata de un flujo torrentoso cuando el Chilete transporta su caudal máximo, lo cual con número de Froude mayor que 0.8. tal como lo señala esto en el HEC-18 “Evaluating Scour at Bridges”

Se ha formulado la recomendación de un puente de 100 metros con el fin de disminuir el riesgo de obstrucción ante flujos de escombros y también se evita provocar erosión local por estrechamiento del cauce.

En nuestro caso, esta condición crítica se verifica cuando el cauce tiene pendiente fuerte.

La realización del cálculo hidráulico con el programa HECRAS comprende:

Modelamiento de la topografía de la quebrada y de sus características hidráulicas mediante la digitalización de las secciones transversales.

Ingreso de las rugosidades en el cauce principal y llanuras de inundación, luego se procede a la asignación de caudales de diseño.

El modelamiento de la estructura de cruce (puentes) definiendo la geometría de la estructura de cruce y de sus accesos. Además la especificación de pérdidas locales debido a la forma de los estribos y los terraplenes de acceso al puente.

En este modelo se puede establecer correcciones por efecto de oblicuidad sobretodo para los efectos de socavación.

Los resultados de la simulación Hidráulica efectuada se muestran en el Anexo C Hidrología e Hidráulica.

Cálculos hidráulicos

Una vez obtenidos los datos topográficos y el caudal de diseño, se prosigue a realizar los cálculos hidráulicos concernientes a las verificaciones y simulaciones del comportamiento hidráulico durante la presentación de una avenida y ante una estructura en su cauce.

Tirantes máximos y velocidades

En los puentes los análisis hidráulicos se realizan para 100 años de período de retorno, se utilizan las descargas máximas establecidas para cada cuenca en particular, al igual que las secciones transversales medidas en levantamientos topográficos especiales.

Cálculos de los Coeficientes de Rugosidad

Para ambos escenarios se determinó el coeficiente de rugosidad de Manning que es uno de los más importantes factores hidráulicos en el calculo de los perfiles del flujo en ríos y quebradas. En este estudio emplearemos el método Cowan porque se ajusta muy bien al tipo de datos disponibles producto de la visita de campo realizada.



Según el HEC-18 se recomienda usar como “n” básico el obtenido por la fórmula de Limerinos para ingresar al método de Cowan. Esta aseveración es debida a que representa mejor las condiciones físicas y los valores resultantes son más aproximados a la realidad.

Análisis de agradación

Los fenómenos de agradación en lechos fluviales están relacionados directamente con actividades realizadas por el hombre tales como: derivaciones, encauzamientos, construcción de estructuras en el cauce del río, bocatomas, represas, canales etc, aguas arriba o aguas abajo del emplazamiento del futuro puente.

Según la información disponible y de la que se ha podido recabar en campo, no se encuentran estudios o proyectos de indiquen que será posible la modificación de las condiciones del flujo que originen una agradación del lecho en las proximidades del puente Chilete.

Se recomienda no se efectúe trabajo alguno posterior a la construcción del puente sobre el río Chilete, sin antes revisar los efectos que tendría dicha construcción sobre una nueva estructura sobre la estabilidad del cauce.

Socavación general

La socavación general, tanto transversal como longitudinal, es un proceso natural de largo plazo que se produce en el paso de cada avenida. Este tipo de socavación depende fundamentalmente de la capacidad de transporte del Río y del material constituyente del lecho.

El análisis de socavación general se realizó con el método de Lischt Van Lebediev para suelos con estratos. Este método se basa en encontrar el equilibrio entre la velocidad media de la corriente y la velocidad media del flujo que se requiere para erosionar un material de diámetro y densidad conocidos. Se puede emplear en casos en que el material del subsuelo es homogéneo o heterogéneo o incluso cuando se forman estratos, también se puede aplicar en suelos de material cohesivo.

En la siguiente tabla se muestran los valores obtenidos para la erosión general:

Cuadro N° 2.5.2.7 Valores de Erosión General calculados

PuenteSocavación General (m)

Llanura Izquierda Canal principal Llanura derecha

Chilete 1.08 1.08 1.08

Socavación por contracción

Este tipo de erosión es debida al estrechamiento del cauce, esto ocurre en corrientes contraídas por espigones, diques, puentes y acumulación de materiales en las aberturas



de los puentes. En el caso estudiado se cumplen las condiciones debido a la colocación del Puente Chilete.

El flujo que escurre por las llanuras de inundación se concentra hacia el puente desde ambas márgenes, mientras que el caudal se mantiene constante, las líneas de corriente se juntan por la disminución del área efectiva, lo que da lugar a mayores velocidades en la sección transversal bajo el puente, lo que genera una mayor capacidad de arrastre y por lo tanto un mayor transporte de sedimentos.

Para su determinación se ha empleado la utilidad de Diseño Hidráulico del HEC-RAS V 3.1.3, éste programa proporciona la mayor parte de las variables necesarias para el cálculo de la socavación por contracción.

A continuación, el cuadro resumen del análisis de socavación por contracción:

Cuadro N° 2.5.2.9 Erosión por contracción

PuenteSocavación por contracción (m)


Chilete 0.92 0.92 0.00

Análisis de socavación local en estribos

Los estribos y diques de encauzamiento pueden estar sujetos a un amplio rango de condiciones de flujos de aproximación cuyo análisis es complejo por lo que resulta de suma utilidad emplear algún software hidráulico.

Según los estudios realizados hasta la fecha en USA, y que son presentados en el reporte HEC18 de la FHWA, la erosión en estribos se produce cuando estos obstruyen el flujo y se produce un vórtice horizontal que se inicia en la cara aguas arriba del estribo y se desplaza a lo largo de su pie formando una onda de vórtice vertical aguas abajo.Para estimar la socavación en estribos, se ha empleado la utilidad de Diseño Hidráulico del HEC-RAS V3.1.3 éste programa proporciona la mayor parte de las variables necesarias para el cálculo de la socavación en estribos.

Seguidamente se presentan los cuadros resumen del análisis de socavación en estribos:

Cuadro N° 2.5.2.11. Erosión en estribos de puentes

Puente Socavación en estribos (m)

Estribo izquierdo Estribo derecho

Chilete 6.62 4.27

A continuación se muestran los resultados de los cálculos realizados y los efectos de superposición.



Cuadro N° 2.5.2.12 Análisis de los resultados de socavación

Tipo de Socavación Estribo Izquierdo

Pilar derecho

Cauce principal

Estribo Derecho

(m) (m) (m) (m)Socavación general : 1.08 1.08 1.08 1.08

Socavación por contracción : 0.92 0.92 0.92 0.00Socavación local en estribos : 6.62 0.00 0.00 4.27Socavación local en pilares: 0.00 4.36 0.00 0.00Superposición : 8.62 6.36 2.00 5.35

Puente Km. 02+135.00

Este puente está ubicado en la desembocadura de una quebrada de ancho cauce que es tributaria del Río San Pablo, su centro de luz esta ubicado en la progresiva 2+135, este puente tiene una longitud de 30 m entre apoyos.

Consideraciones hidráulicas

El emplazamiento del puente se encuentra en una estrecha quebrada en forma de “v” con altos taludes formados por rocas, dichos taludes tienen materiales que están sueltos y son producto de la intemperización de las rocas.

Se trata de una cuenca pequeña con gran capacidad arrastre debido a su fuerte pendiente y el hecho de que esté desprovista de vegetación lo que incrementa la erosión de la cuenca.

El caudal de diseño para 500 años de periodo de retorno es de 1.34 m3/s es pequeño para la luz libre propuesta, por lo tanto la longitud del puente se ha fijado debido a consideraciones de cimentación por mecánica de suelos debido a que no existe un buen emplazamiento de menor longitud.

Se ha realizado los cálculos correspondientes con la misma metodología empleada para analizar el puente Chilete, se ha efectuado la simulación hidráulica con el Software HEC RAS y los resultados se muestran en el Anexo C Hidrología e Hidráulica.

En el cuadro N° 2.5.2.13 se muestran los valores calculados para la socavación general en ese puente.

Cuadro N° 2.5.2.13 Valores de Erosión General calculados

PuenteSocavación General (m)


2+135 N/A 1.33 N/A



Conclusiones y Recomendaciones para los Puentes

Para el puente Chilete, se recomienda dimensionar estribos con aleros pues funcionan mejor para caudales altos, donde se originan vórtices cercanos a las paredes del los estribos, esto causa erosión localizada y cuya geometría sirve de sustento al pie de relleno de la carretera.

Las características del río y el caudal de avenidas es de tal magnitud que se espera turbulencia cerca del estribo izquierdo por lo que se recomienda protegerlo mediante enrocados.

Para el puente Chilete, la socavación potencial máxima es de 8.62 m dicha magnitud de socavación deberá ser contrastada frente a los aspectos de mecánica de suelos y geología.

La profundidad de cimentación definitiva para el puente Chilete será fijada por las especialidades de Mecánica de Suelos, Geología y Estructuras.

Según la forma de la quebrada se ha colocado los estribos en las progresivas 2+120 y 2+150 para el puente del Km 2+135 la ubicación exacta de los estribos y la profundidad de cimentación será establecida por parámetros de mecánica de suelos, geológicos y estructurales mas que por factores hidráulicos.

Para el puente del Km 2+135 se recomienda la evaluación de un perfil estratigráfico transversal y otro longitudinal al eje del puente para tener elementos necesarios para la definición de la cimentación del puente.

Pontones

Como parte del Sistema de Drenaje Transversal, que da solución al cruce de cursos de agua por la carretera, se ha previsto la construcción de estructuras tipo pontón, para lo cual se ha analizado cada quebrada en forma particular. Estas quebradas son de tal magnitud que no se pueden atravesar mediante una simple alcantarilla, y sin embargo el empleo de un puente resultaría exagerado.

Durante la inspección de campo se determinaron las pautas para la colocación de los pontones y una vez en gabinete se definió la luz del pontón a emplear. Se ha diseñado pontones de luces de hasta 9.00 metros con el fin de salvar el ancho del cauce de quebradas y donde no es posible la colocación de un badén.

Consideraciones topográficas

Luego de definir la posición final del pontón, se procedió al levantamiento topográfico necesario de la quebrada.

Este levantamiento está dispuesto para generar curvas de nivel a cada metro y se estableció un rango de longitudes mínimas que va desde 350 metros aguas arriba y 300 metros aguas debajo de acuerdo a los Términos de Referencia del Estudio. Con estas



extensiones de levantamientos topográficos la quebrada queda suficientemente representada para el análisis hidráulico realizado.

Consideraciones hidráulicas:

Se ha tenido en cuenta las siguientes condiciones al colocar los pontones:

Primero se ha inspeccionado la ubicación de la quebrada para verificar que no sea una zona inestable y con potencialidad de flujos de escombros que comprometan la estructura.

Los coeficientes de rugosidad son asignados independientemente para cada quebrada.

En todos los casos se ha respetado el ángulo de esviaje de la quebrada respecto a la carretera con el fin de no interferir con la estabilidad del cauce.

Se evaluó el comportamiento del flujo a través del cauce ante el efecto de colocación del pontón y el análisis de todos los parámetros hidráulicos del flujo gradualmente variado.

El análisis hidráulico se ha desarrollado con el modelo HEC-RAS, ampliamente empleado en este tipo de estudios. Para las losas de 4 y menos metros de luz libre el análisis hidráulico se ha efectuado por el método de Manning.

En ningún caso en la simulación hidráulica se ha permitido que el pontón trabaje a máxima capacidad, dejando siempre un borde libre, el cual cumple con las normas de puentes.

Se ha planteado, en los casos que lo amerite, una limpieza del cauce y adicionalmente un acondicionamiento menor del cauce

El mantenimiento de los pontones desde el punto de vista hidráulico, involucra la constante limpieza del área hidráulica, con el fin de evitar peligrosas obstrucciones, por sedimentos acarreados por la quebrada.

Estas consideraciones brindan las mejores condiciones para el normal funcionamiento hidráulico de los pontones planteados, que son los siguientes.

Pontón 0+334

Ubicado en un tramo de la carretera que corre por la margen derecha del Río Chilete, forma parte de la variante de la Ciudad de Chilete, en un trazo nuevo con cortes a media ladera en taludes rocosos intemperizados.

Esta formación geológica es cortada por quebradas de fuerte pendiente desprovistas de vegetación, de taludes rocosos que permanecen secos durante los meses de estiaje y se activan durante las épocas de lluvias.

El ancho del cauce de la quebrada ubicada en el Km 0+334 se amplia en la zona cercana a la intersección con la carretera por lo que se ha planteado una estructura tipo pontón.



La longitud de la estructura se ha determinado para cubrir el ancho de la quebrada, se recomienda colocar una superestructura tipo Arco Metálico de 7.50 m de luz y 3.60 metros de alto, esto es necesario para darle capacidad de conducir los arrastres de fondo que se aprecian están acumulados en la margen derecha del Río Chilete justo en la desembocadura de la quebrada.

El área de la cuenca es pequeña por lo que el caudal de diseño para un periodo de retorno de 100 años es 0.72 m3/s, consideramos que el área hidráulica de la estructura propuesta es suficiente para el flujo líquido y el transporte de sedimentos.

Pontón 1+703.5

Ubicado en un tramo de la carretera que corre por la margen derecha de la quebrada San Pablo, forma parte de la variante de la Ciudad de Chilete, en un trazo nuevo con cortes a media ladera en taludes rocosos.

La margen derecha de la quebrada San Pablo esta formada por taludes rocosos desprovistos de vegetación, en el Km 1+703.5 existe una quebrada cuyo cauce permanece totalmente seco durante los meses de estiaje y solamente se activa durante las épocas de lluvias.

Aguas arriba del cruce del trazo por la quebrada el lecho del cauce es estrecho y está formado por acumulación de sedimentos depositados por la quebrada, cuando se aproxima al eje de la vía el ancho del cauce de la quebrada se amplia por lo que se ha planteado una estructura tipo pontón.

La elección de la longitud de la estructura es debido al ancho de la quebrada, se recomienda colocar una estructura tipo pontón de 6.0 m de luz y 4.00 metros de alto, esto es necesario para darle capacidad de conducir los arrastres de fondo que se aprecian fueron acumulados en la margen derecha de la quebrada San Pablo justo en la desembocadura de la quebrada.A consideración del especialista Estructural se ha aumentado la luz libre a 9.0 m debido a condiciones de cimentación a fin de ubicar los estribos al nivel de la roca existente en los taludes de la quebrada.

Es importante destacar que basándonos en los reportes de mecánica de suelos sabemos que el lecho rocoso se encuentra a 1.30 m del fondo de la quebrada.

El caudal de diseño para un periodo de retorno de 100 años es 3.49 m3/s, consideramos que el área hidráulica de la estructura propuesta es suficiente para el flujo líquido y el transporte de sedimentos al mismo tiempo.

Pontón 2+364.00

Ubicado en un tramo de la carretera que corre por la margen derecha de la quebrada San Pablo, forma parte de la variante de la Ciudad de Chilete, en un trazo nuevo con cortes a media ladera en taludes rocosos.



La margen derecha de la quebrada San Pablo esta formada por taludes rocosos desprovistos de vegetación, en el Km 2+364.00 existe una quebrada de fuerte pendiente cuyo cauce permanece totalmente seco durante los meses de estiaje y solamente se activa durante las épocas de lluvias.

Aguas arriba el cauce es estrecho y el fondo del lecho está formado por acumulación de sedimentos depositados por la quebrada, cuando se aproxima al eje de la vía el ancho del cauce de la quebrada torna mas amplio y la pendiente se reduce por lo que se ha planteado una estructura tipo pontón.

La elección de la luz libre de la estructura es debido al ancho de la quebrada, se recomienda colocar una estructura tipo pontón de 6.0 m de luz y 3.00 metros de alto, esto es necesario cruzar el ancho de la quebrada.

Se trata de una cuenca pequeña de área 0.10 km2, por lo que el caudal de diseño para un periodo de retorno de 100 años es 0.37 m3/s, por lo tanto consideramos que el área hidráulica suficiente para conducir el flujo líquido y el transporte de sedimentos. Se ha verificado la estructura mediante cálculos hidráulicos que se muestran en el Anexo C Hidrología e Hidráulica.

Pontón 6+262

Este pontón se ha planteado debido a consideraciones del trazo nuevo debido a que el anterior camino no cumple las normas vigentes.

En el Km 6+262 existe un cauce de quebrada amplio que debemos salvar, debido a esta condición se ha realizado la elección de la luz libre de la estructura. Se recomienda colocar una estructura tipo Arco metálico de 7.50 m de longitud por 3.60 metros de alto.

El cauce de la quebrada descarga los flujos de una cuenca pequeña, según el análisis hidrológico el caudal de diseño para un periodo de retorno de 100 años es 0.17 m3/s, sin embargo se verificó hidráulicamente la estructura para 1 m3/s, consideramos que el área hidráulica del pontón es suficiente para conducir el flujo líquido y el transporte de sedimentos.



Cuadro 2.5.3.3 Resultados del análisis Hidráulico para Pontones

Progresiva Luz Q max Velocidad Tirante Numero deKm Libre Media Normal Froude

(m) (m3/s) (m/s) (m)

00+334.00 7.5 0.72 2.21 0.06 3.40

01+703.50 9.0 3.49 2.14 0.18 2.43

02+364.00 6.0 0.37 0.58 0.10 0.58

06+262.00 7.5 1.00* 2.68 0.05 3.87

Cuadro 2.5.3.4 Resultados del análisis de Socavación para Pontones

Progresiva Luz Q max Socavación Socavación SocavaciónKm Libre general local Total

(m) (m3/s) (m) (m) (m)

00+334.00 7.5 0.72 0.60 0.59 1.19

01+703.50 9.0 3.49 1.67 1.03 2.70

02+364.00 6.0 0.37 0.08 0.27 0.35

06+262.00 7.5 1.00* 1.36 0.57 1.93

Nota: * Se ha estimado el valor de 1m3/s como caudal que ha fluido por la quebrada basándose en marcas de campo.

CRITERIOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL

El diseño preliminar de los pontones ha sido preparado tomando en consideración los Criterios de Diseño que se presentan a continuación:

Los pontones comprenden el diseño de los siguientes tipos:

Pontones tipo losa maciza apoyada sobre estribos de concreto ciclópeo.

Pontones tipo losa maciza sobre vigas de concreto armado apoyadas sobre estribos de concreto ciclópeo.

Normas y Reglamentos

El diseño estructural de los puentes, pontones y demás obras de arte será realizado siguiendo los criterios dados por:

Standard Specifications for Highway Bridges American Association of State Highway and Transportation Officials – Sixteenth Edition – 1996.

Reglamento Nacional de Construcciones del Perú.



Cargas

Cargas Muertas

Se consideran las cargas debido al peso propio de los materiales componentes y cargas superimpuestas ( pista, veredas y barandas).

Se adoptaran los siguientes valores para él calculo de las cargas muertas:

Peso unitario del concreto simple: c = 2.30 tn/m3 (sin armadura)Peso unitario del concreto armado: c = 2.40 tn/m3 (con armadura)Peso unitario del asfalto: c = 2.25 tn/m3

Cargas de Suelos.

Toman en cuenta las cargas debido al empuje de tierras, según la expresión de Coulomb para el cálculo de empuje activo:

EA =

Donde:

´: peso unitario efectivo : ángulo de inclinación del muro respecto a la horizontal´: ángulo de fricción interna : ángulo de fricción del muro : ángulo de inclinación del talud detrás del muro

Cargas Vivas

La sobrecarga de diseño que se adoptara en el diseño de las estructuras, corresponderá a la carga de camión estándar y carga de vía HS-25 del AASHTO-96.

Para el caso de estructuras con una altura de relleno sobre ellas menor que 0,60 m, la sobrecarga se considerará actuando como carga concentradas sobre las estructura.



Para alturas de relleno mayores que 0,60 m, las cargas concentradas serán consideradas uniformemente distribuidas sobre un área cuadrada de lado igual a 1.75 veces la altura de relleno.

Para alturas de relleno mayores que 2,40 m, el efecto de la carga viva no se tomará en cuenta.

Cuando el cálculo de los momentos por carga viva e impacto en losas de concreto, basado en la distribución de la carga de rueda a través del relleno, excede al cálculo de los momentos en el caso de losas sin relleno, este último será considerado para el diseño de la losa.

Impacto

Para pontones sin relleno, se considera un porcentaje de la carga viva, dado por:

I = 15 < 30% L+37.5

Donde:

L: Longitud de la luz de diseño en metros.

En el caso de estructuras enterradas, la carga de impacto sobre ellas será considerada de acuerdo a la Cuadro Nº 2.1.6.1:

Cuadro Nº 2.1.6.1

Altura de relleno* IH (m) (%)

0,00 - 0,30 incluido 300,30 - 0,60 incluido 200,60 - 0,90 incluido 10

*Para alturas de relleno mayores de 0,90 no se considera el efecto de impacto.

Diseño hidráulico de obras de protección

El objetivo del presente trabajo es el diseño de las obras de protección, cuyo fin es brindar seguridad a la plataforma de la carretera, y proteger las estructuras del puente Chilete.

La magnitud de la acción erosiva de la Quebrada San Pablo se ha puesto en evidencia durante la última ocurrencia del Fenómeno El Niño, donde se presentaron problemas de erosión en varios tramos de la vía existente.



Aspectos Hidráulicos para el diseño de obras de protección

Los métodos de diseño de defensas ribereñas y en especial al control del proceso erosivo recomiendan la colocación de revestimientos que impidan la profundización del cauce y de la erosión del talud de las riberas, este revestimiento debe ser lo suficientemente resistente a la acción erosiva del flujo cuyo factor de medición puede ser el esfuerzo tractivo o la velocidad permisible.

Apoyados en el estudio de hidrología se ha determinado los valores de los parámetros de velocidad, tirante y profundidad de socavación con los cuales se fijaron las cotas de coronación y cimentación, cuyas características geométricas se han diseñado siguiendo los criterios de la Agencia Federal de Carreteras de los Estados Unidos (F.H.W.A.)

Sobre la base del reconocimiento del terreno del río y de la disponibilidad de materiales, se han planteado que el mejor sistema de defensa lo constituyen los enrocados de protección.

Por medio de una simulación hidráulica se calculan los niveles del tirante de agua a lo largo de los tramos en estudio; al cual se le debe añadir el borde libre de seguridad y al valor obtenido de la suma de éstos valores, se le llamará los niveles coronación del enrocado.

Para analizar las defensas ribereñas de la carretera se han planteando dos modelos para la simulación hidráulica denominados:

a) Sector Río Chileteb) Sector Quebrada San Pablo

Los niveles máximos de socavación que se pueden presentar a lo largo de los tramos analizados, es variable. Para el diseño se adoptará un valor promedio que este del lado de la seguridad. Los cálculos efectuados se observan en el Anexo C Hidrología e Hidráulica

Enrocado de protección.

Esta solución plantea el uso de una capa de roca bien gradada, de preferencia que sea angulosa proveniente de cantera o de cortes en taludes rocosos.

El uso de roca angulosa que pueda resistir los procesos erosivos, acomodada sobre las riberas de los ríos, con taludes de reposo suaves como 2H:1V, para evitar disgregaciones. Las rocas pueden ajustarse convenientemente a los movimientos de la base del material.

El material a emplearse en el enrocado será de 2.60 Tn/m3 de gravedad específica como mínimo, y un ángulo de reposo de 40°, el cual será colocado bajo una gradación que se especifica en la memoria de calculo del Anexo C.



Los taludes de colocación sobre el talud interno será de 1 vertical por 2 horizontal (1V:2H), como mínimo y en el talud externo será igual.

La altura total de los enrocados de protección estará limitado por el nivel máximo de aguas en la parte superior y en su base inferior por el nivel máximo de socavación; siempre se deberá contar con una base de 1.5 m. para facilitar la construcción.

La excavación de la uña se recomienda que tenga un talud menor o igual que 1 horizontal y 1 vertical (1H:1V).

Los enrocados se han diseñado siguiendo las pautas que se describen en el reporte HEC –11 de la FHWA denominado también como “DESIGN OF RIPRAP REVETMENT” de marzo de 1989.

A continuación se describirán los dos grandes sectores donde se plantea la construcción de las defensas ribereñas.

a) Sector Río Chilete

En la zona del puente Chilete, el río presenta una pendiente y capacidad de arrastre que es capaz de trasladar por suspensión y saltación gran cantidad de materiales, situación que se comprueba en la formación de zonas de depósitos fluviales con sedimentos en la margen derecha e izquierda que varían desde limos a cantos rodados de 0.05 m en promedio y bolones de hasta 0.40 m dispersos en el lecho del río. En zonas de curvas existen pequeños bancos de arena atrapadas en los bordes de los canales principales.

En la zona del puente Chilete el río forma una curva a la derecha, el cauce principal se ha desplazado hacia la margen izquierda por lo que es necesario proteger las riberas desde 400 m aguas arriba y 100 m aguas abajo del estribo.

Los pobladores han sembrado arboles en las márgenes que sirven de defensas rústicas, los caudales anuales abarcan el ancho del canal principal sin producirse inundaciones. Sin embargo, se ha verificado que ante la ocurrencia del caudal de diseño se produce una inundación total de ambas márgenes, en consecuencia es necesario realizar obras de protección.

Los estribos del puente Chilete son vulnerables a los efectos de erosión para la avenida de diseño, por lo que se requiere proteger el estribo izquierdo fundamentalmente. Respecto al estribo derecho se recomienda protegerlo mediante enrocados desde 50 m aguas arriba y 50 m aguas abajo cuyo alineamiento se ciñe al pie de talud de los accesos.

Para este sector se utilizará rocas de 1.70 m. hasta un mínimo de 0.40 m., el espesor mínimo de esta protección sobre el talud será de 1.70 m y 2.00 m en la uña, las rocas a emplearse tendrán 2.60 Tn/m3 de gravedad específica como mínimo, y un ángulo de reposo de 40°, el cual será colocado bajo una gradación que se especifica en la memoria de calculo del Anexo C.



Los análisis realizados se muestran en el Anexo C Hidrología e Hidráulica, en el cuadro N°2.6.3.3 se muestra las características de los diseños.

Cuadro N° 2.6.3.1 Listado de Defensas Ribereñas, Puente Chilete

N° Estribo Longitud (m) Tipo

1 Izquierdo 500.00 1

2 Derecho 112.00 1

Sub Total 612.00

b) Sector Quebrada San Pablo

Se trata de una quebrada de fuerte pendiente (2% – 4%) en promedio, el lecho esta totalmente cubierto con gran cantidad de materiales transportados como arrastre de fondo. Los sedimentos tienen diámetros que van desde arenas hasta bolones de piedras redondeadas.

En algunos tramos la quebrada a formado dos brazos, el río divaga a lo ancho de un cauce con anchos variables entre los 120 m hasta los 300 m en algunos tramos. En varios sectores el cauce se próxima al trazo de la carretera ocasionando sectores con notorios signos de erosión de riberas por lo que es necesario proteger los taludes de la carretera proyectada.

Los cálculos hidráulicos se inician con la estimación del coeficiente de rugosidad de lecho, precisamente el HEC-11 recomienda utilizar la siguiente relación para el caso en que la pendiente del cauce sea mayor a 0.002 y cuando el tamaño del material del lecho sea superior a 0.06 m como grabas y cantos rodados.

donde:

n = Coeficiente de rugosidad a emplearse en la ecuación de ManningSf = Pendiente de la gradiente de energía. (m)R = Radio hidráulico. (m)

Según la inspección de campo se ha determinado niveles de inundación, se ha definido un caudal de diseño de Q100 = 220.00 m3/s, para 100 años de periodo de retorno.

A la salida del Puente ubicado entre las progresivas Km 2+120 al Km 2+150, existe un tramo con erosión lateral producida por el Río San Pablo, se ha determinado proteger las bases de cimentación de dicho puente mediante enrocado colocado al volteo.



Cuadro N° 2.6.3.2 Listado de Defensas Ribereñas, según las progresivas de la carretera.

N° InicioKm

FinalKm

Longitudm

Tipo

3 3+390 3+720 330.00 2

4 3+900 4+780 880.00 3

Sub Total 1210.00

Valores calculados con los criterios anteriormente descritos son:

Cuadro N° 2.6.3.3 Características de las Defensas Ribereñas

Tramo TipoCaudal de diseño

(m3/s)D50(m)

T (Espesor)(m)

Colocación

1 1 551.53 1.00 1.70 Acomodado

2 1 551.53 1.00 1.70 Acomodado

3 2 220.00 0.80 2.40 Al volteo

4 3 220.00 0.80 1.50 Acomodado

Muros de Contención de Concreto armado (mca)

Los muros de contención de concreto armado han sido diseñados para alturas de 2,0m hasta 10m y las presiones máximas transmitidas al terreno varía de acuerdo al tipo de suelo en el que se está cimentando.

El concreto a ser utilizado para este tipo de muros posee una resistencia a la compresión a los 28 días de 210kg/cm2.

El sistema de drenaje será mediante una capa de filtro y tuberías de PVC de 3” de diámetro, en la pantalla una tubería de 8” al nivel del fondo del talón que evacuará el agua de filtración hacia el exterior.

La capa de filtro será conformada por material granular y se encontrará separada del relleno estructural mediante un geotextil. La coronación del muro en la parte superior será a manera de un sardinel sobresaliendo 30cm por encima de la rasante, según se muestra en los planos de detalle.



3.8 ESTUDIO DE SEÑALIZACIÓN Y SEGURIDAD VIAL

El Estudio de Señalización y Seguridad Vial ha sido realizado con el propósito de contribuir al mejoramiento en el control y ordenamiento del tráfico en el tramo de carretera en estudio, en concordancia con lo señalado en el Manual de Dispositivos de Control del Tránsito Automotor para Calles y Carreteras del MTC en vigencia.

Bajo este concepto y con la finalidad de proveer a la carretera de todos los elementos y dispositivos necesarios que posibiliten una mayor seguridad en el tránsito vehicular, se ha visto por conveniente compatibilizar las necesidades reales del Proyecto con respecto al transito pesado, el carácter turístico de la vía y la idiosincrasia de los usuarios y pobladores de la zona.

En concordancia con la evaluación realizada, se ha visto por conveniente dotar al tramo de carretera en estudio con adecuados dispositivos de señalización y seguridad vial para brindar una mayor seguridad de movimiento vehicular en la vía y consecuentemente evitar o minimizar los accidentes de tránsito.

El objetivo del Estudio de Señalización y Seguridad Vial consiste en proveer a la vía de todos los elementos de señalización y dispositivos de seguridad vial necesarios, de conformidad con las exigencias del Manual de Dispositivos de Control del Tránsito Automotor para Calles y Carreteras del MTC en vigencia, considerando las condiciones reales de la vía.

Del mismo modo, se han establecido las normas y medidas de seguridad necesarias para disminuir los riesgos de accidentes de tránsito durante la ejecución de la obra, las mismas que pueden observarse con detalle en el numeral 9.0 Estudios de Desvíos de Tráfico, ítem ( b ) Normas y Medidas de Seguridad.

METODOLOGÍA DE ESTUDIO

A continuación se describe la metodología utilizada para la elaboración del Estudio de Señalización y Seguridad Vial.

Inspección de campo; actividad realizada con el propósito de conocer con mayor detalle el medio físico donde se desarrolla la vía y las zonas que sin considerarse puntos negros han merecido la atención del caso.

Identificación de los factores que contribuyen a crear inseguridad en el tráfico; con la finalidad de evaluar los sectores que representen riesgo o inseguridad vial y las condiciones de tránsito bajo las cuales se desenvolverán los usuarios de la vía.

Elaboración del Estudio; teniendo como sustento técnico normativo el Manual de Dispositivos de Control del Tránsito Automotor para Calles y Carreteras del MTC, aprobado según Resolución Ministerial Nº 210-2000-MTC/15.02, de fecha 03 de Mayo del 2000.



CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO

A continuación se describen los criterios utilizados en la elaboración del Estudio de Señalización y Seguridad Vial.

Señalización Vertical

Señales Reglamentarias; la inclusión de señales reglamentarias generará un ordenamiento en el tránsito vehicular, además de dar a conocer al usuario de la vía sobre la existencia de las limitaciones y prohibiciones que regulan su uso. En el presente estudio se ha considerado la utilización de señales de carácter reglamentario, dentro de la clasificación de señales relativas al derecho de paso, prohibitivas o restrictivas y de sentido de circulación.

Los paneles de las señales se fabricarán con planchas de fibra de vidrio de 4mm de espesor con resina poliéster y con una cara de textura similar al vidrio. La parte posterior del panel se pintará con doble mano de pintura esmalte de color negro y en el borde superior derecho de esta cara posterior, se colocará una inscripción con las siglas “MTC” y la fecha de instalación (mes y año).

Los postes de fijación o soporte de las señales serán de concreto armado prefabricado, los mismos que deberán pintarse con esmalte color negro y blanco, en franjas horizontales de 50 centímetros. Las dimensiones, especificaciones y detalles constructivos están indicados en los planos que se adjuntan en Vol N° 7.

Señales relativas al derecho de paso; señal “Pare” (R-1) de forma octogonal de 0.75m entre lados paralelos, de fondo color rojo, letras y marco con tinta xerográfica de color blanco; señal “Ceda el Paso” (R-2) de forma de triangulo equilátero de 0.75m de lado, con uno de sus vértices en la parte inferior, de fondo color blanco, con franja perimetral roja.

Señales restrictivas o prohibitivas; de forma circular inscritas en una placa rectangular de 0.80x1.20m con el mensaje que encierra la simbología utilizada, de color blanco con símbolo y marco negros, círculo de color rojo, así como la franja oblicua trazada del cuadrante superior izquierdo al cuadrante inferior derecho, que representa prohibición.

Asimismo se utilizarán señales de 0.80x1.00m con el mensaje de reducir la velocidad a 30 KPH, de color blanco con letras y marco de color negro, en zonas de curvas de volteo.

Señales de sentido de circulación; de forma rectangular de 0.80x1.00m con fondo de color blanco, flechas direccionales y marco con tinta xerográfica de color negro.

Las señales reglamentarias serán ubicadas de acuerdo al tipo de mensaje y la prohibición a la que se refiere. En general, deberán colocarse en el lugar donde exista la prohibición o restricción. Para obtener mayor información sobre las



señales reglamentarias y los materiales utilizados en su fabricación puede recurrirse a las Especificaciones Técnicas del Proyecto, el Manual de Dispositivos de Control del Tránsito Automotor para Calles y Carreteras del MTC, así como las Especificaciones Técnicas de Calidad de Materiales para Uso en Señalización de Obras Viales del MTC.

Relación de Señales Reglamentarias que serán utilizadas en el Proyecto

La forma, colores, dimensiones y detalles de las señales de carácter reglamentario a utilizarse en el Proyecto, se encuentran indicadas en los planos que se adjuntan en el Apéndice.

Asimismo, en el Vol N° 7, podrán observarse los planos de Ubicación General de Señalización con la distribución de las señales reglamentarias. En el Vol N° 5 se adjuntan las planillas de metrados respectivas.

(R-1) Señal de PareSe utiliza para indicar a los conductores que deberán efectuar la detención de su vehículo. Se colocará donde los vehículos deban detenerse a una distancia del borde mas cercano de la vía interceptada no menor de 2 metros.

Generalmente, se complementa con las marcas en el pavimento correspondiente a la línea de parada y cruce de peatones. Estas señales serán colocadas en los principales accesos ubicados a lo largo del tramo, en los puntos inmediatamente cercanos, donde el conductor debe detener su vehículo para permitir el paso a los vehículos que circulan por la vía principal.

(R-2) Señal Ceda el PasoSe utiliza para indicar a los conductores que ingresan a una vía preferencia, ceder el paso a los vehículos que circulan por dicha vía. Se usa para los casos de convergencia de los sentidos de circulación, no así para los de cruce.Deberá colocarse en los puntos inmediatamente próximos, donde el conductor debe disminuir o detener su marcha para ceder el paso a los vehículos que circulan por la vía que se está interceptando.

(R-5-2A) Señal Carril permitido para volteo a la derecha y para seguir de frente(R-5-2B) Señal Carril permitido para volteo a la izquierda y para seguir de frenteSe utiliza en la intersección Chilete para indicar a los conductores que está permitido el volteo a la izquierda y a la vez poder seguir de frente.

(R-30) Señal Velocidad MáximaSe utiliza para indicar la velocidad máxima permitida, a la cual podrán circular los vehículos. Estas señales serán colocadas para recordar al usuario la velocidad reglamentaria y cuando por razones de las características geométricas de la vía o aproximación a determinadas zonas (urbanas, colegios, etc.), deben restringirse la velocidad.



(R-30-4) Señal Reducir VelocidadSe utiliza para recordar al usuario de la vía que debe reducir la velocidad en las zonas de curva de volteo, a por lo menos 30 KPH.

Señales Preventivas; serán ubicadas y diseñadas de acuerdo al alineamiento de la vía, en las zonas que representan un peligro real o potencial, que puede ser evitado disminuyendo la velocidad del vehículo o tomando las precauciones del caso.

Las señales preventivas tienen una dimensión de 0.75 x 0.75m con fondo de material retroreflectante de color amarillo; los símbolos, letras y borde del marco se pintarán con tinta xerográfica de color negro .

Los paneles de las señales serán fabricados en fibra de vidrio de 4mm de espesor con resina poliéster y una cara de textura similar al vidrio. La parte posterior de los paneles se pintará con dos manos de pintura esmalte de color negro y en el borde superior derecho de la misma, se colocará una inscripción con las siglas “MTC” y la fecha de instalación (mes y año).

Los postes de fijación o soporte de las señales serán de concreto armado prefabricado, los mismos que deberán pintarse con esmalte color negro y blanco, en franjas horizontales de 50 centímetros. Las dimensiones, especificaciones y detalles constructivos están indicados en los planos.

La ubicación de las señales ha sido definida principalmente en función de la geometría de la vía, considerando a aquellos conductores que no se encuentran familiarizados con la carretera y darles el tiempo necesario para percibir, identificar y decidir cualquier maniobra sin peligro. Para obtener mayor información sobre las señales de carácter preventivo puede recurrirse a las Especificaciones Técnicas del Proyecto, el Manual de Dispositivos de Control de Tránsito Automotor para Calles y Carreteras, así como las Especificaciones Técnicas de Calidad de Materiales para Uso en Señalización de Obras Viales del MTC.

Relación de Señales Preventivas que serán utilizadas en el Proyecto

La forma, colores, dimensiones y detalles de las señales de carácter preventivo a utilizarse en el Proyecto, se encuentran indicadas en los planos que se adjuntan en el Vol N° 7.

Asimismo, en el Vol N° 7, podrán observarse los planos de Ubicación General de Señalización con la distribución de las señales preventivas. En el Vol N° 5 se adjuntan las planillas de metrados respectivas.

(P-1A) Señal de curva pronunciada a la derecha(P-1B) Señal de curva pronunciada a la izquierda



Serán utilizadas para prevenir la presencia de curvas de radio menor de 40 metros y para aquellas de 40 a 80 metros de radio, cuyo ángulo de deflexión sea mayor de 45°.

(P-2A) Señal de curva a la derecha, (P2B) Señal de curva a la izquierdaSerán utilizadas para indicar la presencia de curvas cuyos radios varían entre 40 y 300 metros con ángulos de deflexión menores de 45º; y para aquellas otras, cuyos radios fluctúan entre 80 y 300 metros con ángulos de deflexión mayores de 45º.

(P-3A) Señal de curva y contracurva pronunciadas a la derecha(P-3B) Señal de curva y contracurva pronunciadas a la izquierdaSe emplearán para indicar la presencia de dos curvas de sentido contrario, separados por una tangente menor de 60 metros y cuyas características geométricas son las indicadas en los señales de curva para el uso de la señal P-1.

(P-4A) Señal de curva y contracurva a la derecha(P-4B) Señal de curva y contracurva a la izquierdaSe utilizarán para indicar la presencia de dos curvas de sentido contrario, con radios inferiores a 300 metros y superiores a 80 metros, separados por una tangente menor de 60 metros.

(P-5-1A) Señal de camino sinuoso a la derecha(P-5-1B) Señal de camino sinuoso a la izquierdaSe utilizarán para indicar una sucesión de tres o mas curvas, evitando la repetición frecuente de señales de curva. Se ha visto por necesario utilizar la señal R-30 de velocidad máxima, para complementar la restricción de la velocidad.

(P-5-2A) Señal de curva en U a la derecha(P-5-2B) Señal de curva en U a la izquierdaSe emplearán para prevenir la presencia de curvas cuyas características geométricas la hacen sumamente pronunciadas. Se ha visto por necesario utilizar la señal R-30-4 de reducir la velocidad, para evitar accidentes en zonas de curva de volteo.

(P-8) Señal Bifurcación en YSe utilizarán para indicar la proximidad de una bifurcación en “Y”.

(P-11C) Señal intersección en ángulo agudo con vía secundariaSe ha propuesto una variante a la señal P11 Señal intersección en ángulo recto con vía secundaria, dada las condiciones geométricas de la intersección del Km. 22+930 que conduce a las localidades de san Miguel y Kuntur Wasi.

(P-13A) Señal intersección en ángulo recto con vía lateral secundaria derecha(P-13B) Señal intersección en ángulo recto con vía lateral secundaria izquierdaSe utilizarán para prevenir al conductor de la presencia de una intersección en ángulo recto con vía lateral secundaria.



(P-14A) Señal intersección en ángulo agudo con vía lateral secundaria derecha(P-14B) Señal intersección en ángulo agudo con vía lateral secundaria izquierdaSe utilizarán para prevenir al conductor de la existencia de una intersección en ángulo agudo con vía lateral secundaria.

Se han propuesto dos variantes a esta señal denominadas P14C y P14D con la diferencia que la vía lateral secundaria intercepta la vía principal a 45° medidos en forma antihoraria en el sentido del tránsito.

(P-16A) Señal incorporación al tránsito derechaSe utilizarán para advertir la proximidad de una convergencia de una corriente de tránsito incorporándose a una principal en el mismo sentido.

(P-34) Señal badénSe utilizarán para advertir al conductor sobre la proximidad de un badén.

(P-35) Señal pendiente pronunciadaSe utilizarán para indicar la proximidad de un tramo de pendiente pronunciada, sea subida o bajada.

(P-56) Señal zona urbanaSe utilizarán para advertir al conductor de la cercanía de un poblado con el objeto de adoptar las debidas precauciones. Se colocarán estas señales a una distancia de 200 a 300 metros antes del inicio del centro poblado, debiéndose complementar con la señal R-30 que indica “velocidad máxima”, estableciendo el valor que corresponde al paso por el centro poblacional.

Señales Informativas; tienen como finalidad guiar al conductor de un vehículo a través de una determinada ruta, dirigiéndolo al lugar de su destino. También tienen por objeto identificar puntos notables o de interés, tales como ciudades, ríos, lugares históricos, etc. y dar información precisa y oportuna que ayude al usuario que utilice la vía.

Las señales de información que se utilizarán en el proyecto serán las de dirección, localización, indicadoras de ruta y de información general, para dar a conocer los lugares o poblaciones mas importantes en el trayecto de su destino. Asimismo se emplearán señales con indicación de distancias, las cuales se utilizarán con la finalidad de informar al conductor del vehículo, sobre las distancias a las que se encuentran las poblaciones de importancia. Se utilizarán también postes de kilometraje.

Las señales informativas serán de forma rectangular con su mayor dimensión en posición horizontal y de dimensiones variables, según el mensaje a transmitir. Dichas señales deberán ubicarse al lado derecho de la carretera, de manera que los conductores puedan distinguirlas de manera clara y oportuna.



Las estructuras de soporte para estas señales serán metálicas, constituidas principalmente por tubos negros standard de 3” de diámetro, los cuales serán recubiertos con pintura anticorrosiva y esmalte de color gris. Los carteles de las señales serán fabricados con fibra de vidrio de 4 mm de espesor con resina poliéster y con una cara de textura similar al vidrio. La cara posterior de los paneles se pintará con dos manos de pintura esmalte color negro y en el borde superior derecho de la misma, se colocará una inscripción con las siglas “MTC” y la fecha de instalación (mes y año).

El mensaje a transmitir, así como los bordes, se confeccionarán con láminas retroreflectantes de color blanco, mientras que para el fondo de la señal se utilizarán láminas retroreflectantes de color verde, marrón o azul; de acuerdo a lo indicado en los planos y las Especificaciones Técnicas del Proyecto.

La altura mínima adoptada para los carteles informativos es de 0.50m, a fin de uniformizar las señales proyectadas y conseguir un adecuado equilibrio óptico en los mensajes a transmitir.

Considerando la actividad turística desarrollada en la zona, se han diseñado carteles informativos con el símbolo de restos arqueológicos e indicación de la dirección a seguir por medio de una flecha, a fin de que los usuarios de la carretera se encuentren debidamente orientados durante su itinerario.

Con relación a la señales informativas de carácter ecológico, se han efectuado las coordinaciones necesarias con el Especialista en Impacto Ambiental, a fin de determinar el número y el mensaje de los carteles con relación a la conservación de los recursos naturales, restos arqueológicos y culturales existentes dentro del entorno vial.

Relación de señales informativas que serán utilizadas en el Proyecto

La forma, colores, dimensiones y detalles de las señales de carácter informativo a utilizarse en el Proyecto, se encuentran indicadas en los planos que se adjuntan en el Vol N° 7.

Asimismo, podrá observarse los planos de Ubicación General de Señalización con la distribución de las señales informativas. En el Vol N° 5 se adjuntan las planillas de metrados respectivas.

(I-5) Señal de destinoSe utilizarán antes de las intersecciones o accesos, a fin de guiar al usuario en su itinerario a seguir para llegar a su destino. Llevarán al lado del nombre del lugar, una flecha que indique la dirección a seguir para llegar al destino indicado.

(I-7) Señal con indicación de distanciasSerán utilizadas para indicar al usuario las distancias a las que se encuentran poblaciones o lugares próximos de destino, a partir del punto donde se encuentra localizada la señal.



(I-8) Postes de kilometrajeSe utilizarán para indicar la distancia al origen de la vía. Dichos postes se colocarán a intervalos de 1 kilómetro, considerando su instalación en el lado derecho para los números pares y al lado izquierdo los números impares.

(I-18) Señal de localizaciónSe emplearán para indicar la proximidad de poblaciones o lugares de interés, tales como ríos, poblaciones, etc.

(I-34) Señal servicio de gasolinaSe emplearán para indicar al usuario sobre la existencia de una estación de servicios de combustible.

(SN) Señales ecológicasSe emplearán para indicar la proximidad de zonas con presencia de restos arqueológicos y mensajes de conservación del medio ambiente.

Señalización Horizontal

Se utilizarán marcas sobre el pavimento con la finalidad de reglamentar el movimiento vehicular e incrementar la seguridad de tránsito en el tramo de carretera en estudio.

Los colores de la pintura de tráfico a utilizar, serán:

a) Líneas de color blanco, indican separación del flujo vehicular en el mismo sentido de circulación.

b) Líneas de color amarillo, indican separación del flujo vehicular en sentidos opuestos de circulación.

Las marcas sobre el pavimento se clasifican de la forma siguiente:

a) Líneas de borde; se utilizarán líneas continuas de color blanco para demarcar el borde del pavimento o calzada, a fin de facilitar la conducción del vehículo, especialmente durante la noche o condiciones climáticas severas. Asimismo se utilizarán líneas discontinuas de borde, cuando está permitido el cruce vehicular (zonas de acceso, intersecciones, estacionamientos y otros).

b) Líneas centrales; se utilizará una doble línea continua de color amarillo en el eje de la vía para establecer una barrera imaginaria que separa las corrientes de tránsito en ambos sentidos. Asimismo se utilizarán líneas discontinuas para separar las corrientes de circulación de tránsito en sentido contrario, permitiendo el adelantamiento tomando ciertas precauciones, dichos segmentos serán de 4.5 metros con espaciamientos de 7.5 metros. En zonas urbanas, estas líneas discontinuas tendrán segmentos de 3 metros espaciadas cada 5 metros.



c) En las zonas de curvas con prohibición de adelantamiento; se utilizará una línea continua paralela a la línea central espaciada 10cm hacia el lado correspondiente al sentido del tránsito que se está regulando y una línea discontinua al lado paralelo con segmentos de 4.5 metros de longitud con espaciamientos de 7.5 metros. Antes del inicio de la línea continua existirá una zona de preaviso de 48 metros de longitud, antes de la prohibición, que consistirá en segmentos de 4.5 metros de longitud, espaciados cada 1.5 metros. La zona de adelantamiento prohibido consistirá en una barrera imaginaria que separa las corrientes de tránsito en ambos sentidos, debiendo coincidir con el eje del espaciamiento entre las dos líneas paralelas y continuas de color amarillo. La prohibición se uniformizará desde ambos carriles, eliminándose las prohibiciones parciales de un carril a otro, entre la zona de preaviso y la zona de prohibición.

d) Líneas de pare; se utilizarán tanto en zonas urbanas como rurales, donde se deba indicar al conductor la localización exacta de la línea de parada del vehículo. Será una línea de color blanco, sólida de ancho 0.50m, colocada en forma transversal al eje de la calzada, extendiéndose a través de todos los carriles de circulación.

e) Líneas de pasos peatonal; se utilizarán tanto en zonas urbanas como rurales, para guiar a los peatones por donde deben cruzar la calzada. Consistirán en franjas de 0.50m de ancho de color blanco espaciadas 0.50m y de un ancho variable de 3 a 8m, dependiendo del ancho de las aceras que conecta y el volumen de tránsito peatonal. Las franjas deberán estar a una distancia no menor de 1.50m de la línea mas próxima de la vía interceptante.

f) Líneas de canalización del tránsito; se utilizarán en la conformación de islas de canalización del tránsito automotor, con la finalidad de dirigir al conductor en los carriles apropiados, a fin de obtener una operación eficiente y ordenada en la intersección correspondiente.

En líneas generales el ancho de las líneas será de 10cm, para las líneas longitudinales central y de borde, a excepción de las líneas de canalización del tránsito cuyo ancho será de 20cm y las líneas de pare, cuyo ancho será de 0.50m.

Relación de marcas en el pavimento que serán utilizadas en el Proyecto

Los diseños y detalles de la demarcación del pavimento se muestran en los planos que se adjuntan en el Vol N° 7.

En el Vol N° 5 podrán observarse las planillas de metrados respectivas.

Líneas de borde; ubicadas a ambos lados de la vía, de color blanco con un ancho de 10cm. Opcionalmente se utilizarán líneas discontinuas con segmentos de 1 metro espaciadas 1 metro, las mismas que permitirán el cruce vehicular (zonas de acceso, intersecciones, estacionamientos u otros).

Línea central; continua y/o discontinua sobre el eje de la vía, de color amarillo con un ancho de 10cm. El detalle del espaciamiento en la demarcación de estas líneas



en zonas rurales y urbanas, se muestra en el plano de señalización correspondiente.

Demarcación en zonas de prohibición de adelantamiento de paso; se utilizará una doble línea (continua hacia el lado que se esta regulando y una discontinua al lado paralelo). Considerando la velocidad de diseño establecida en 40 KPH, la zona de preaviso tendrá una longitud de 48 metros.

Líneas de pare; ubicadas en forma transversal al eje de la calzada a una distancia mínima de 1.50 metros de la esquina mas cercana a la vía que se cruza y a una distancia anterior al paso peatonal de 1 metro.

Líneas de paso peatonal; se utilizarán preferentemente en zonas donde exista un importante volumen de tránsito peatonal o donde los peatones no puedan identificar con facilidad el sitio correcto para cruzar.

Líneas de canalización del tránsito; se utilizarán en la intersección vial de Chilete, con la finalidad de orientar el flujo vehicular en forma segura y eficiente.

Seguridad Vial

Considerando la carencia total de dispositivos de seguridad vial, se proveerá a la vía de todos los elementos necesarios, con la finalidad de evitar y/o minimizar accidentes de tránsito. En tal sentido, se tiene previsto el uso de los siguientes dispositivos de seguridad vial:

Postes delineadores, tienen como función servir como guía a los conductores durante la conducción nocturna y no como señal de advertencia de peligro alguno.

Estos postes serán de concreto armado prefabricado de sección triangular, en la cual se colocarán láminas retroreflectivas, en bajo relieve, de manera que se dificulte su sustracción por parte de terceras personas.

Estos elementos verticales cuentan con elementos retroreflectivos (láminas) que se utilizarán por lo general en zonas de curva con radios amplios o sectores en tangente de poca longitud con desniveles menores a 3 metros.

Las dimensiones, forma y detalles constructivos de estos dispositivos de seguridad vial, se pueden observar en los planos que se adjuntan en el Vol N° 7.

Guardavías, serán utilizados en aquellos sectores que se constituyen en un peligro al tránsito vehicular, principalmente se ha considerado su colocación en zonas de curva con radio restringido y sectores con desniveles que sobrepasan los 3 metros de altura.

Estos elementos serán pintados con una mano de pintura imprimante wash primer y posteriormente dos manos de pintura esmalte de color blanco. En el eje central de cada viga se procederán a pintar cinco (05) franjas diagonales de 20cm de



espesor a 45°, cuya punta extrema inferior estará en el sentido del tráfico. Las franjas extremas se fijarán con pintura esmalte de color negro y las intermedias con pintura de color amarillo.

En forma complementaria se ha previsto el uso de captafaros, los mismos que serán colocados en cada viga de defensa, a fin de que los conductores se encuentren convenientemente orientados, principalmente durante la conducción nocturna u horas de poca visibilidad debido a la presencia de neblina.

Las dimensiones, forma, tipos de terminales, captafaros, detalles constructivos de los guardavías, se pueden observar en los planos que se adjuntan en el Vol N° 7.

Tachas bidireccionales retroreflectantes, son elementos de guía óptica que se fijan sobre la calzada, los mismos que serán utilizados para demarcar algunos sectores de la vía que por sus condiciones de diseño (geométricos) o condiciones atmosféricas (zonas de neblina o escasa visibilidad nocturna), requieren ser resaltados.

Las tachas bidireccionales a colocarse en el eje de la vía, serán de color amarillo en ambas caras; mientras que las que se coloquen en los bordes, serán de color blanco en el sentido del tráfico y de color rojo en sentido contrario. Principalmente se ha considerado su colocación en curvas horizontales y verticales con visibilidad restringida y que por tal motivo requieren de estos elementos para ayudar a prevenir accidentes de tránsito.

Los espaciamientos de estas unidades reflectivas han sido definidos en función del radio de curvatura horizontal, adoptándose la tabla de espaciamiento de los postes delineadores indicadas en el Manual de Dispositivos de Control del Tránsito Automotor para Calles y Carreteras del MTC en vigencia, Capítulo III, numeral 3.4.2.1 Espaciamiento de Delineadores (Tabla 3.1, página 190502).

Las dimensiones, forma y detalles constructivos de estos dispositivos de seguridad vial, se pueden observar en los planos que se adjuntan en el Vol N° 7.

Pintado de parapetos de alcantarillas y muros, como consecuencia de la falta de iluminación en el tramo de carretera en estudio, se ha visto la necesidad de proceder al pintado respectivo de todos los parapetos de las alcantarillas y muros que queden por encima de la rasante proyectada, con la finalidad de que sirvan de ayuda principalmente durante la conducción nocturna u horas con restricción de origen atmosférico (presencia de neblina).

La disposición de la pintura, espaciamientos, colores, detalles de pintado, materiales a utilizar y otros, se pueden observar en los planos que se adjuntan en el Vol N° 7.

RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS DE ACCIDENTES



Recolección de Información

Mediante Carta S/N de fecha 28.11.05, se solicitaron los registros de accidentes de tránsito a la Jefatura de Policía de Carreteras del Sector: Chilete - San Pablo - San Miguel.

Mediante Oficio N° 205-05-SECPRCAR-PNP-SP, de fecha 05.12.05, el Jefe de la Policía de Carreteras del sector Chilete – San Pablo – San Miguel, remite el cuadro de registro de accidentes ocurridos en su jurisdicción, durante el período comprendido entre el año 2003 y lo que va del presente año.

Es preciso mencionar que del total de accidentes reportados, sólo diez (10) de ellos han sido considerados en nuestra evaluación, debido a que el resto se registraron fuera del tramo de carretera en estudio.

Debo dejar claramente establecido que se han efectuado las gestiones del caso ante la DEPPRCAR-PNP-Cajamarca, a fin de obtener los reportes de accidentes de tránsito correspondientes al último decenio, los mismos que se incluirán en el próximo informe de avance, en caso se cuente con la información respectiva.

Independientemente del análisis de los datos de accidentes que se pueda realizar, resulta oportuno indicar que los índices de accidentalidad podrán verse incrementados, si tenemos en consideración que una vez que la vía sea puesta en servicio a nivel de asfaltado, no sólo se incrementará el volumen de tránsito vehicular, sino también la velocidad de recorrido de los vehículos. Ante tal eventualidad se han previsto las medidas del caso, desde el punto de vista de seguridad vial; sin embargo, dichas medidas deberán necesariamente ser complementadas con controles de orden policial (operaciones de vigilancia, consumo de alcohol en la conducción, uso de los cinturones de seguridad, entre otros).

Análisis de Datos de Accidentes

Con la información proporcionada por la Jefatura SECPRCAR-PNP-SP, se ha procedido a la elaboración de los cuadros 2.3.6.1 y 2.3.6.2, con sus gráficos correspondientes, los mismos que se muestran a continuación para una mejor visualización de la tendencia y evolución de los accidentes de tránsito.

Cuadro N° 2.3.7.1 Registro de Accidentes por Años

AÑO NRO. DE ACCIDENTES

1,996 SIN REPORTE

1,997 SIN REPORTE

1,998 SIN REPORTE

1,999 SIN REPORTE

2,000 SIN REPORTE

2,001 SIN REPORTE



2,002 SIN REPORTE

2,003 5

2,004 3

2,005 2

TOTAL 10

Gráfico N° 2.3.7.1

REGISTRO DE ACCIDENTES POR AÑOS

0

2

4

6

8

10

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

AÑO

N°

DE

AC

CID

EN

TE

S

Cuadro N° 2.3.7.2 Registro de Accidentes por Meses

AÑO NRO. DE ACCIDENTES

Enero 0

Febrero 1

Marzo 2

Abril 0

Mayo 1

Junio 1

Julio 2

Agosto 1

Septiembre 2

Octubre 0



Noviembre 0

Diciembre 0

TOTAL 10

Gráfico N° 2.3.7.2

REGISTRO DE ACCIDENTES POR MESES

0

2

4

6

8

10

ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. J UN. J UL. AGO. SET. OCT. NOV. DIC.

MES

NR

O.

DE

AC

CID

EN

TE

S

Del cuadro 2.3.7.1 y gráfico correspondiente, podemos observar que la tendencia de los accidentes de tránsito es descendente respecto a los años anteriores (60% con respecto al año 2003 y 33% con respecto al año 2004), en los cuales se produjeron mayor cantidad de accidentes.

Del cuadro 2.3.7.2 y gráfico respectivo, podemos observar que del total de accidentes de tránsito registrados, la mayor cantidad de éstos se produjo en los meses de Marzo, Julio y Septiembre (20% en cada caso), correspondiendo el 40% restante a los meses de Febrero, Mayo, Junio y Agosto; siendo los meses de Enero, Abril, Octubre, Noviembre y Diciembre, los períodos donde no se registraron ningún tipo de accidente.

Otro dato importante a considerar es que la mayor parte de los accidentes registrados, corresponden a despistes del vehículo o salida de la calzada (40%), así como también volcaduras (40%), un choque (10%) y una caída de pasajero (10%).

De los datos de accidentes de tránsito obtenidos, se puede observar que el 40% de los mismos corresponde a negligencia de los conductores, el 30% por exceso de velocidad, un 10% por cansancio físico de los conductores, otro 10% por falla mecánica del vehículo y finalmente un 10% por exceso de peso del vehículo.



Otro aspecto importante a contemplar es que del total de accidentes de tránsito registrados, el 70% ha ocurrido en el sector comprendido entre el poblado de Chilete y la provincia de San Pablo; probablemente ello se deba a que la trocha carrozable existente en este subtramo se encuentra en mejores condiciones de tránsito que la del sector comprendido entre San Pablo y el empalme con la Ruta 3N (Km 25 de la carretera Cajamarca – Bambamarca), lo que hace que los vehículos que circulan en ella, lo hagan a mayor velocidad, con el riesgo que ello conlleva.

En conclusión, podemos señalar que del análisis y evaluación de los datos de accidentes obtenidos, no se han identificado puntos negros o tramos de concentración de accidentes, a lo largo del tramo en estudio.

DIAGNÓSTICO INTEGRADO Y SOLUCIONES PROPUESTAS

Sobre la base del análisis y evaluación de los registros de accidentes de tránsito obtenidos y las condiciones reales del Proyecto, se deben destacar los siguientes aspectos, dejando claramente establecido que no representan puntos negros, pero que sin embargo han merecido la atención del caso.

Variante al paso del poblado de Chilete (inicio del tramo), que contempla la intersección de un paso a nivel mediante la construcción de un puente con un ángulo de aproximadamente 124° con respecto al alineamiento del camino existente. En este sector se ha contemplado la colocación de señales preventivas que indican la proximidad de curva pronunciada; señales reglamentarias tipo R-2 y R-5-2; señales informativas de destino (vía de evitamiento y localidad de Chilete) y de localización (con el nombre del puente).

Asimismo se procederá a la demarcación horizontal consistente en una isla que permita canalizar el flujo vehicular y que sirva de refugio para peatones. También se ha proyectado un carril de aceleración, otro de desaceleración y de transición tanto en la entrada como en la salida de la intersección. Finalmente se ha considerado necesario el uso de flechas direccionales en el pavimento para canalizar el tránsito, dada las condiciones particulares del movimiento vehicular.

Variante al paso del poblado de San Bernandino, que contempla la colocación de señales preventivas que indican la proximidad de la vía de evitamiento y la vía de acceso al poblado respectivo, así como las señales informativas de destino (vía de evitamiento y localidad de San Bernardino).

En dicho acceso se propone la instalación de señales reglamentarias relativas al derecho de paso (R-1) y señales preventivas que advierten la proximidad de los accesos.

Variantes al paso de los poblados de Kuntur Wasi y San Pablo, que contempla la instalación de señales preventivas que indican la proximidad de la vía de evitamiento y las vías de acceso a los poblados respectivos, así como las señales



informativas de destino (vía de evitamiento y localidades de Kuntur Wasi y San Pablo).

En dichos accesos se propone la instalación de señales reglamentarias relativas al derecho de paso (R-1) y señales preventivas que advierten la proximidad de los accesos.

Zonas de curva de volteo, en los cuales se considera la instalación de señales preventivas correspondientes a la proximidad de una curva de vuelta; señales reglamentarias de prohibición de adelantamiento; demarcación horizontal con doble línea en el eje correspondiente a una zona de no adelantamiento, zona de transición de 48 metros y zona de preaviso también de 48 metros; colocación de elementos de seguridad vial (tachas delineadoras bidireccionales, guardavías y/o postes delineadores). En casos de curvas de volteo con radios excepcionales (menores de 50 metros), adicionalmente a lo anteriormente descrito se colocarán señales de reglamentación correspondientes a reducción de velocidad.

Badenes proyectados, en los cuales se requiere la instalación de señales preventivas que indiquen la depresión del camino en ambos sentidos del tráfico y permitan advertir a distancia dichas estructuras con la finalidad de que los conductores disminuyan la velocidad de sus vehículos.

Intersección del Km. 33+060, donde se ha propuesto la instalación de señales reglamentarias relativas al derecho de paso (R-1), señales preventivas que advierten la proximidad de la intersección y señales informativas de destino correspondientes.

Accesos a poblados menores donde se ha registrado movimiento vehicular de cierta importancia, en los cuales se propone la instalación de señales reglamentarias relativas al derecho de paso (R-1) y señales preventivas que advierten la proximidad de los mismos.

Accesos a poblados menores donde se ha registrado movimiento vehicular de cierta importancia, como es el caso de los ingresos a la Granja Porcón y la Conga de Patiño. En dichos accesos se propone la instalación de señales reglamentarias relativas al derecho de paso (R-1), señales preventivas que advierten la proximidad de los accesos y las señales informativas de destino correspondientes.

En la evaluación de campo efectuada, se pudo observar que el alineamiento de la vía en ciertos sectores se desarrolla bajo la presencia de pastizales, bosques de cipreses y pinos, además de la proximidad de algunos centros arqueológicos; por esta razón, se tiene previsto el diseño de señales informativas de carácter ecológico y conservación ambiental, además de carteles alusivos a fomentar la conservación de nuestro patrimonio arqueológico, por lo que se han efectuado las coordinaciones del caso con el Especialista Ambiental, a fin de determinar el número, mensaje y ubicación de los carteles respectivos.

ESTUDIO DE DESVÍOS DE TRÁFICO



Los trabajos proyectados a lo largo del tramo de carretera en Estudio, están orientados al mejoramiento de la vía, con movimiento de tierras bastante significativos en algunos sectores, por tal razón se tendrá en consideración la necesidad de suspender el tráfico, especialmente por la estrechez de la vía, a excepción de aquellos sectores donde se pueda permitir el tránsito en un solo carril y aquellos otros donde el alineamiento del trazo proyectado no coincida con el eje del camino existente, por lo que pueden seguir siendo utilizados mientras se ejecuten los trabajos en la vía.

Con el propósito de mantener la transitabilidad durante la ejecución de las obras de mejoramiento de la vía, se ha tomado en cuenta la ejecución de las siguientes actividades:

Elaboración de un plan de desvíos de tráfico, en aquellas zonas donde las obras afecte el tránsito vehicular.

Establecimiento de normas y medidas de seguridad, con la finalidad de disminuir los riesgos de accidentes de tránsito durante la ejecución de las obras.

Elaboración de planos de señalización provisional en zonas de trabajo.

Plan de Desvíos de Tráfico

Se recomienda lo siguiente, en los casos que corresponda:

Ordenar el tránsito en un solo carril.

Efectuar interrupciones periódicas de tránsito en corto tiempo durante el día.

Habilitar desvíos de carácter temporal de acuerdo a lo indicado en las Especificaciones Técnicas del Proyecto y las recomendaciones del presente Estudio.

En el Tramo 1, podemos señalar que en el sector comprendido entre las localidades de Chilete y San Pablo, el alineamiento de la vía ha procurado seguir el eje del camino existente, a excepción de las variantes planteadas al paso por dichos centros poblados, incluyendo el de San Bernardino. En tal sentido, es preciso mencionar que la estrechez del camino no permitirá proyectar desvíos temporales durante la ejecución de las obras, pudiéndose organizar el tránsito vehicular en un solo carril y en los casos necesarios efectuar interrupciones del mismo en períodos de corta duración. En el caso de las variantes, no será necesaria la habilitación de desvíos, toda vez que se podrá seguir utilizando el camino existente, mientras se ejecuten las obras en la vía proyectada.

En el Tramo 2, podemos comentar que en el sector comprendido entre la localidad de San Pablo y el cruce Maraypampa, existen sectores en los cuales el alineamiento de la vía no sigue el camino existente en razón de que se ha propuesto mejorar el trazo y radios de curvatura, en dichos sectores no se tendrá



mayor inconveniente para la habilitación de desvíos temporales y la ejecución de las obras.

Finalmente, en el Tramo 3, debemos precisar que en el sector comprendido entre el cruce Maraypampa y el empalme con la ruta 3N (Km. 25 de la carretera Cajamarca – Bambamarca), existen sectores en los cuales el alineamiento de la vía no sigue el camino existente en razón de que se ha propuesto mejorar el trazo y radios de curvatura, en dichos sectores no se tendrá mayor inconveniente para la ejecución de las obras.

A la altura del Km. 67+000 se ubica la Granja Porcón, que cuenta con doble acceso de ingreso, que puede ser utilizado como desvío temporal, sin necesidad de efectuar trabajos de habilitación de desvíos. En tal sentido, se recomienda efectuar las coordinaciones del caso con la Cooperativa Agraria “Atahualpa Jerusalén” de Trabajadores Ltda. para que conceda la respectiva autorización de uso del camino existente, que se encuentra en regulares condiciones de conservación.

Es de suma importancia señalar que en este sector, no existe otro subtramo con características similares que pueda aliviar el tránsito, durante el período de ejecución de las obras.

Normas y Medidas de Seguridad

Con la finalidad de evitar y/o minimizar los riesgos de accidentes de tránsito durante la ejecución de las obras en sus diferentes fases, se han establecido las siguientes normas y medidas de seguridad:

El Contratista es responsable de organizar el tránsito en condiciones de seguridad.

Todos los dispositivos de control a utilizarse en las zonas de trabajo, deberán cumplir con lo indicado en los planos o las instrucciones del Supervisor, a fin de ejercer un adecuado ordenamiento de la circulación de los vehículos.

Este tipo de señalización es de carácter temporal y permanecerá el tiempo que duren los trabajos, serán trasladados o se eliminarán cuando el tramo o subtramo se encuentre en condiciones de recibir el tránsito. Las señales a utilizarse serán de color naranja y blanco, de acuerdo a lo dispuesto en el Manual de Dispositivos de Control de Tránsito Automotor para Calles y Carreteras del MTC.

En los casos de control de tránsito durante la noche, las señales a utilizarse deberán ser fabricadas con material retroreflectante o estar convenientemente iluminadas, dicha iluminación podrá ser interna o externa, debiendo la cara de la señal estar totalmente iluminada; en los casos de iluminación externa, ésta deberá realizarse de tal manera que no produzca interferencias con la visibilidad de los conductores (ceguera nocturna). En forma complementaria para una adecuada



canalización del tránsito en horario nocturno se deberán utilizar dispositivos de iluminación (linternas, luces intermitentes o lámparas de destellos).

Las señales y demás elementos deberán mantenerse limpios y legibles en todo momento; en el caso que no reúnan las condiciones descritas, deberán ser reemplazadas en forma inmediata.

Las señales deberán ser ubicadas en lugares que permitan la mayor efectividad y claridad del mensaje que se quiere transmitir.

Las señales serán montadas sobre soportes móviles, a fin de permitir su fácil traslado o cambio de posición, de acuerdo al avance de los trabajos.

Las tranqueras y los postes o soportes de las señales deberán estar debidamente construidos; en el caso de sufrir algún deterioro, deberán ser reparados en forma inmediata y de modo conveniente.

Los cilindros a utilizar en las zonas de trabajo, deberán ser pintados en tres franjas horizontales con pintura de color naranja y blanca, a fin de que permita su fácil visibilidad, sobre todo en horas de la noche. Se recomienda el uso de cintas retroreflectivas, que permitan la visibilidad de los cilindros en condiciones de escasa visibilidad y en horario nocturno.

El Contratista deberá proceder a limpiar la plataforma existente, retirando el material procedente de cortes de taludes, de modo que la vía no quede interrumpida por espacios mayores de 60 minutos, salvo en los casos que se encuentren en los horarios preestablecidos de interrupción del tránsito en la vía.

Resulta imprescindible el empleo de tranqueras y personal permanente (señaleros) para prevenir a los conductores sobre las proximidades de la obra y la planificación del tránsito en forma ordenada. Dichos señaleros deberán contar con equipos portátiles de comunicación, a fin de que el ordenamiento vehicular se efectúe en forma segura.

La ejecución de estas actividades durante la etapa constructiva no será objeto de pago directo, sin embargo será obligatoria su ejecución.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

El presente estudio tiene como objetivo principal proveer a la vía de todos los elementos de señalización y dispositivos de seguridad vial necesarios, considerando las condiciones reales del Proyecto.

El documento técnico normativo para la elaboración de este documento ha sido el Manual de Dispositivos de Control del Tránsito Automotor para Calles y Carreteras



del MTC, aprobado según Resolución Ministerial Nº 210-2000-MTC/15.02, de fecha 03 de Mayo del 2000.

La escasa señalización vertical que incluye postes de kilometraje existentes, deberán ser reemplazadas en su totalidad, como consecuencia del deterioro y el nuevo trazo efectuado.

En coordinación con el Especialista Ambiental se ha visto por conveniente implementar la señalización para la conservación del medio ambiente, con el objeto de educar y crear conciencia en los usuarios de la vía y pobladores del lugar, sobre la importancia ambiental de la zona y la necesidad de proteger el entorno y nuestro patrimonio arqueológico.

Se ha procurado que en el diseño de las señales, el mensaje sea claro y preciso, siendo de fácil percepción para el conductor, posibilitando que el mismo pueda tomar decisiones correctas y en forma oportuna, en condiciones normales de manejo. Al respecto, se ha evitado la saturación de la información que podría producirse al colocar una cantidad de señales mayor a la necesaria; por tal motivo se han proyectado suficientes señales, de manera que llamen la atención del conductor, sin causar confusiones.

Considerando que las obras de mejoramiento de la carretera afectarán el normal tránsito vehicular a lo largo de la vía, generando ciertas incomodidades a los usuarios de la misma y aumentando la posibilidad de ocurrencia de accidentes, se han adoptado una serie de normas y medidas para la implementación y mantenimiento de dispositivos de control de tránsito, acorde con las diferentes fases de construcción. Dichas medidas se encuentran claramente establecidas en el plan de desvíos, normas y medidas de seguridad, así como también en los planos de señalización provisional en zonas de trabajo; todo ello con la finalidad de que el tránsito en dichas zonas sea seguro, cómodo y rápido, no sólo para los usuarios de la vía, sino también para los trabajadores y pobladores de la zona.

Recomendaciones

Durante la ejecución de las obras de rehabilitación, el Contratista deberá cumplir con lo indicado en los planos de señalización provisional en zonas de trabajo y el estudio de desvíos de tráfico, a fin de que la circulación de los vehículos se efectúe en forma ordenada y segura. El Contratista se encuentra en la obligación de cumplir y al Supervisor de hacer cumplir todas las normas y medidas de seguridad, lo cual conlleve a evitar y/o minimizar los accidentes de tránsito en las zonas de trabajo.

Se recomienda a la Entidad una vez implantada la señalización vertical y horizontal, establecer un programa de revisión y evaluación de señales y marcas permanentes en el pavimento en forma periódica, a fin de verificar su estado de conservación y necesidad de efectuar su mantenimiento respectivo (incluyendo reemplazos de ser necesario), en caso que ya no cumplan con su propósito.



Se recomienda a la Entidad efectuar coordinaciones con la alta Dirección de la Policía Nacional del Perú y los Especialistas del rubro de Señalización y Seguridad Vial, a fin de establecer un patrón de registro de accidentes de tránsito, que se encuentre a disposición de los solicitantes, en el cual se incluyan la mayor cantidad de datos posibles referidos a la ocurrencia del accidente (zona urbana, zona semiurbana, carretera; día, mes, año, hora), identificación de víctimas (edad, sexo; fallecidos, heridos graves, heridos leves y otros), factores concurrentes (velocidad, alcohol, distracción, infracciones y otros), tipo de vehículo (bicicletas, motocicletas, vehículos ligeros, vehículos de carga y otros). Toda esta información permitiría efectuar un análisis estadístico agrupando los diferentes accidentes en grupos homogéneos de diversa clasificación, evaluar las tendencias y evoluciones de los mismos, determinar los índices de gravedad y otros; todo ello conllevaría a proponer medidas que impliquen concienciación social sobre los riesgos en la carretera que puedan favorecer el cambio de hábitos y conductas impropias de los usuarios de las vías.

Se recomienda efectuar coordinaciones con la Cooperativa Agraria “Atahualpa Jerusalén” de Trabajadores Ltda., a fin de solicitar la respectiva autorización de uso del camino de acceso hacia la Granja Porcón, durante el lapso de ejecución de las obras de mejoramiento de la vía; asimismo para que se proceda a la reubicación de los carteles ubicados a ambos lados del camino existente, los mismos que se ubican dentro del derecho de vía.



4.0 METRADOS, PRESUPUESTOS, CRONOGRAMAS Y RECURSOS PARA LA EJECUCION DE LAS OBRAS

4.1 RELACION DE METRADOS POR PARTIDAS

Los metrados de las diversas obras consideradas, se han elaborado tomando en cuenta las diferentes partidas de obra a ejecutarse, la unidad de medida, los diseños propuestos e indicados en los planos de planta y perfil longitudinal, secciones transversales, diseños y detalles constructivos específicos, en concordancia con los Términos de Referencia, especificaciones técnicas y normatividad aplicable.

El resumen de las planillas de metrados se adjuntan a continuación y el detalle de los mismos se encuentran en el Volumen Nº 5 del presente Informe clasificadas según los tres tramos en que se ha dividido la carretera para fines del presente estudio.



4.2 PRESUPUESTO DE OBRA

El presupuesto para la Carretera: Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N se ha dividido en tres tramos y se presentara cada uno en un expediente por separado, así como también se presentará un expediente aparte para los puentes.

Los tramos de la Carretera: Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N, son :

- Tramo 1 L= 25.702 km- Tramo 2 L= 20.921 km- Tramo 3 L= 25.045 km

En la elaboración de los costos unitarios directos de cada una de las partidas y sub-partidas que integran el Presupuesto de Obra, se ha tratado de hallar el justo valor que representa en obra la ejecución de las diferentes actividades, para lo cual se ha tenido presente los rendimientos de la mano de obra y el equipo mecánico que intervendrá en la obra de acuerdo a la localización y los factores climáticos de la misma.

Igualmente se ha considerado la cantidad exacta de materiales e insumos que se requieren para conseguir las partidas terminadas de acuerdo a las Especificaciones Técnicas del Proyecto.

Mano de Obra

Los costos de la mano de obra que intervendrá en la ejecución de cada una de las partidas es el vigente en el territorio nacional al mes de Febrero de 2006.

Los costos unitarios por concepto de mano de obra han sido referidos a la siguiente categorización:

. Capataz

. Operario

. Oficial

. Peón

. Controlador

Se adjunta el detalle del cálculo del costo horario de cada una de las categorías que conforman la mano de obra.

Materiales

Los costos de los materiales que serán utilizados en cada una de las partidas han sido determinados teniendo en cuenta los gastos que requieren hacerse para ser colocados a pie de obra, por ello; el costo ex –fábrica sin incluir el Impuesto General de las Ventas (IGV) de los mismos, ha sido afectado de los siguientes costos adicionales:



- Costo de transporte (flete) de los materiales desde su lugar de fabricación o expendio hasta los almacenes del Contratista en obra. Para ello se ha considerado como ubicación de los almacenes el centro de gravedad de la obra. Para los materiales derivados del petróleo se le ha considerado flete muerto.

- Se adjunta el detalle del cálculo del flete desde los centros de producción a la obra, siguiendo las normas establecidas en el R. C. D. Nº 027-01-TC-CRTT-T del 04 de Junio de 1991, que implican criterios de transitabilidad y comodidad del transporte al determinar las distancias virtuales por las rutas más cortas hacia la obra.

- Costo del manipuleo y almacenamiento en obra. Este costo ha sido considerado como un 2% adicional al precio de fabrica.

- Mermas (y viáticos), para la mayoría de materiales se ha considerado una merma de 5% y 4% respectivamente.

- Se presenta el detalle del cálculo del costo de los materiales puesto en obra. Los costos unitarios base de cada uno de los materiales que intervienen en las partidas, han sido obtenidos de los fabricantes o los principales distribuidores tanto en Lima como en otras localidades. Los costos de los materiales están vigentes a Febrero del 2006.

Equipo Mecánico

Se ha elaborado un listado de los equipos mecánicos que intervendrán en las diferentes partidas y sub-partidas de la obra. Para determinar el cargo o pago por éste concepto sobre el costo directo de cada partida, se han tenido en cuenta los rendimientos para el equipo mecánico nuevo según las condiciones de emplazamiento de la obra.

Los costos utilizados corresponden a los costos de alquiler horario del equipo mecánico vigentes a Febrero del 2006 en el mercado nacional, según publicaciones especializadas (Revista Costos – Grupo S10). Asimismo se han realizado cotizaciones de alquiler de equipos en diferentes empresas.

Las tarifas empleadas corresponden a máquinas operadas, con excepción de las siguientes:

. Martillos neumáticos . Vibradores de concreto

. Fajas transportadoras . Mezcladoras de Concreto

. Calentador de aceite . Grupos electrógenos

. Motobombas

En todas ellas no se han considerado jornales del operador, los combustibles, lubricantes y filtros, se han incluido en el precio de los equipos.



El precio del calentador de aceite no incluye el aceite turbinol.

En la tarifa correspondiente a chancadoras, zarandas, plantas de asfalto en caliente y sus respectivos secadores de áridos, los precios anotados no consideran la fuente de poder que accionan dichas unidades, por lo que se han incluido en los respectivos análisis de precios.En la tarifa que corresponde a camiones cisternas, los precios incluyen las motobombas.

En la tarifa básica correspondiente al martillo neumático no se han consignado los elementos de desgaste (barrenos y accesorios) los que han sido considerados en los precios unitarios.

Teniendo en consideración estos aspectos, en los análisis de precios se incluyen estos costos como porcentaje del costo del barreno.

Tópicos Particulares

En los análisis de Costos Directos se incluyen PARTIDAS-INSUMO. Estas partidas-

insumo se presentan al final de los Costo Directos.

Para el análisis del costo de producción de los materiales de cantera se han efectuado los siguientes sub-análisis:

. Extracción y Apilamiento

. Zarandeo o chancado/ zarandeo del material según el caso.

En cada uno de los sub-análisis se ha considerado un factor de esponjamiento de 20% y un factor por rendimiento de cantera. Para el caso de la mezcla asfáltica en caliente se ha considerado un esponjamiento de 30%.

El carguío ha sido considerado en el rubro de transporte pagado para d <= 1km en m3-km. de material apilado

En los análisis de precios unitarios de la partida de concreto están incluidos el costo de curado del concreto con aditivo, asimismo el costo de transporte de los agregados de concreto desde la cantera a obra.

Para las partidas de Pavimentos asfálticos las dosificaciones promedio consideradas para efectuar el presupuesto (sujetas a verificaciones, ensayos y aprobación de la Supervisión en obra) son las siguientes:

(1) MC-30. Imprimación asfáltica: 0.7 a 1.5 lts/ m2 (0.18 a 0.40 gls/m2)

(2) Cemento Asfáltico:Carpeta asfáltica en caliente: Tramo 1: Cemento Asfáltico Pen 85 - 100Tramo 2: Cemento Asfáltico Pen 120 - 150



Tramo 3: Cemento Asfáltico Pen 120 - 150

La dosificación estará entre 36.0 a 39.0 gln/m3.

(3) Mejorador de AdherenciaSe usará para la carpeta asfáltica un aditivo mejorador de adherencia de tipo

Amina aproximadamente de 0.5% del peso del cemento asfáltico.

(4) FillerSe ha presupuestado cal hidratada, siguiendo la recomendación del estudio de

suelos y pavimentos y con la dosificación de 2% del peso de la mezcla

asfáltica.

En la partida 1.01 “Movilización y Desmovilización de Equipo” está incluido el Costo que representa el montaje y desmontaje de la planta de asfalto, chancadoras y zarandas, así como los seguros del transporte correspondiente.

Metrados

Los metrados considerados son según las unidades propias de medición para cada partida

específica. En las Especificaciones Técnicas se adjunta la relación completa de metrados.

Presupuesto

El Presupuesto de Obra se confeccionará considerando la ejecución de la obra por el

Sistema de Precios Unitarios en base a los metrados y precios unitarios, afectando al

costo directo por los porcentajes correspondientes a Gastos Generales y Utilidad, además

del Impuesto General a las Ventas.

ANÁLISIS DE COSTOS INDIRECTOS

Los costos indirectos, que conformaran el Presupuesto de Obra, han sido analizados de acuerdo a las necesidades de la misma y resultan ser:

Costos Indirectos Fijos

Integrados por los siguientes cargos:

- Campamentos de obra (para el Contratista y la Supervisión)- Gastos administrativos que incluyen los costos de la licitación, gastos legales,

letreros y avisos, gastos de inspección a obra y publicaciones derivadas del proceso.

- Movilización y desmovilización de los campamentos, mobiliario y menaje.



- Tasa del Sencico.- Gastos varios de oficina.

Costos Indirectos Variables

Que corresponden a:

- Costos de la dirección técnica y administrativa en obra conformada por los sueldos y remuneraciones del personal profesional, técnico, administrativo y auxiliar a utilizar en la ejecución de la obra. Estos costos incluyen los cargos por leyes y beneficios sociales.

- Gastos de Alimentación y pasajes del personal.

- Gastos administrativos de la oficina central y costos de personal del Contratista que interviene indirectamente en la obra y que no ha sido cargado ni en los precios unitarios ni en los de dirección y administración de la obra. Los sueldos y remuneraciones han sido igualmente afectados con sus Leyes Sociales.

- Costo de los equipos no incluidos en los Costos Directos, tales como camionetas, ambulancias, grupo electrógeno para el campamento, equipos de laboratorio, de comunicación y de cómputo.

- Gastos financieros y seguros conformados por los costos de las cartas fianza que debe entregar el Contratista.



4.3 CRONOGRAMA DE EJECUCION DE OBRA

Se presenta a continuación los correspondientes Cronogramas de Ejecución de Obras



4.4 FORMULAS POLINOMICAS

Este proyecto no considera el uso de Fórmulas Polinómicas de reajuste de precios dado que los presupuestos se han elaborado en Dolares.



4.5 EQUIPO MINIMO

Se consigna a continuación la Relación de Equipo Mínimo requerido para la ejecución de las obras.



4.6 REQUERIMIENTOS DE MANO DE OBRA

Los requerimientos de Mano de Obra son los mostrados a continuación.


Documents

CSL-9710-0-13-MD-04_Rev A