ANALISIS DE COSTOS UNITARIOS (estructuras)

UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO9

VOLADURAS DE ROCAS EN OBRAS VIALESPROPIEDADES FISICAS: a. DurezaIndica aproximadamente la dificultad de perforarla.b.TenacidadIndica la facilidad o dificultad de romperse bajo el efecto de fuerzas de compresin, tensin e impacto, variando entre los rangos de friable (fcil), intermedia a tenaz (difcil).c. DensidadIndica aproximadamente entre la dificultad para volarla y vara entre 1,0 a 4,5 g/cm3 en promedio.Rocas densas requieren tambin explosivos densos y rpidos para romperse.d. TexturaTrama o forma de amarre de los cristales o granos y su grado de cementacin o cohesin, tambin relacionada con su facilidad de rotura.e. PorosidadProporcin de poros u oquedades y su capacidad de captar agua.f. VariabilidadLas rocas no son homogneas en su composicin y textura. Tienen un alto ndice de anisotropa o heterogeneidad.g. Grado de alteracinDeterioro producido por efecto del intemperismo y aguas freticas, adems de fenmenos geolgicos que las modifican o transforman.B. Propiedades elsticas o de resistencia dinmica de las rocasa. Frecuencia ssmica o velocidad de propagacin de las ondas ssmicas y de sonidoVelocidad con la que estas ondas atraviesan las rocas.b. Resistencia mecnicaResistencia a las fuerzas de compresin y tensin.

c. Friccin internaHabilidad de las superficies internas para deslizarse bajo esfuerzos (rocas estratificadas).d. Mdulo de YoungResistencia elstica a la deformacin.e. Radio de PoissonRadio de contraccin transversal o extensin longitudinal del material bajo tensin.f. ImpedanciaRelacin de la velocidad ssmica y densidad de la roca versus la velocidad de detonacin y la densidad del explosivo. Usualmente las rocas con alta frecuencia ssmica requieren explosivos de alta velocidad de detonacin.C. Condiciones geolgicasa. EstructuraEs la forma de presentacin de las rocas y est en relacin con su origen o formacin (macizos, estratos, etc.).b. Grado de fisura mientoIndica la intensidad y amplitud de la fractura miento natural de las rocas. Son importantes la orientacin(Rumbo y buzamiento) de los sistemas de fisuras y el espaciamiento entre ellos, as como la apertura y los tipos de relleno en las discontinuidades.c. Presencia de aguaDefine incluso el tipo de explosivo a usar.VOLADURA DE PRECORTEConsiste en crear en el cuerpo de roca una discontinuidad o plano de fractura (grieta continua) antes de disparar la voladura principal o de produccin, mediante una fila de taladros generalmente de pequeo dimetro, muy cercanos, con cargas explosivas desacopladas y disparos instantnea.El disparo de los taladros de precorte tambin puede hacerse simultneamente con los de produccin, pero adelantndonos una fraccin de tiempo de 90 a 120 ms, el disparo es pues en dos etapas.

VOLADURA DE RECORTE

Consiste en la voladura de una fila de taladros cercanos, con cargas desacopladas, pero despus de la voladura principal o de produccin.

VOLADURAS APLICADAS EN OBRAS VIALES

En su construccin y mantenimiento es frecuente el empleo de explosivos, que se aplican tanto con mtodos tradicionales como con otros denominados tpicamente viales.Los mtodos que podramos definir como tradicionales son:- Banqueo convencional; en este caso mayormente aplicado en canteras para proveer piedra y ripio.- Apertura de tneles.- Voladura controlada; principalmente en las modalidades de precorte y recorte: para mantener la estabilidad de taludes de roca en cortes de ladera poco estables o muy altos, que despus requerirn muy poco mantenimiento.

Estos mtodos comprenden tcnicas especialmente dirigidas al rompimiento de material preferentemente menudo y homogneo, procurando tener el menor efecto de deterioro de la roca por impacto y vibracin, por tanto requieren de exigente control y de mayor trabajo de perforacin. Por lo general son repetitivos, es decir que cada disparo es igual o parecido al anterior, siguiendo patrones establecidos.Por otro lado, la gran longitud de tramo y las cambiantes condiciones de geometra y de propiedades de las rocas a arrancar a lo largo del trazo de las obras viales, imponen el diseo de cada disparo como si fuera un caso en particular adaptado al perfil del terreno, denominndoseles por ello mtodos viales, entre los que consideramos a:- Cortes de ladera o a media ladera, con taladros cortos y largos.- Excavacin de trincheras (o cortes de montura).- Voladura para nivelaciones y de remocin de material para relleno de depresiones.- Excavaciones para rampas.- Excavaciones para cimentacin de puentes y muros de contencin.- Voladura para zanjas y cunetas.- Voladuras de gran volumen por gravedad: voladuras coyote o calambucos y voladuras de desplome.Estas voladuras no son mayormente exigentes en cuanto a la calidad de fragmentacin ni a la homogeneidad del material arrancado, ya que por lo comn este ser simplemente empujado a un costado de la obra, o empleado como relleno de nivelacin, pero en razn a que usualmente resulta una importante cantidad de pedrones sobredimensionados, demasiado grandes para poder ser desplazados con el equipo mecnico disponible, sus resultados usualmente tambin imponen el apoyo posterior de rotura secundaria con cachorreo, plantas, cargas dirigidas, o martillos rompedores hidrulicos.Con estas voladuras se realizan por lo general en lugares deshabitados, se suele dejar de lado la prevencin de riesgos de proyeccin de piedras y vibracin, lo que puede tener serias consecuencias.Un aspecto importante a tener en cuenta es la vigilancia del rea de disparo, ya que a diferencia de las minas, la gente de campo no tiene experiencia sobre las consecuencias de la proximidad a los disparos.A excepcin de las coyoteras o calambucos que requieren de la apertura previa de un tnel pequeo, y de los bancos convencionales que emplean taladros de mediano a gran dimetro, en las dems voladuras se trabaja con pequeos dimetros, entre 51 y 87 mm (2" y 3 1/2") normalmente taladrados con perforadoras de oruga con martillo de cabeza (trackdrills) y slo en contadas operaciones mediante martillos de mano, de32 a 40 mm de dimetro. Estos equipos permiten mejor adaptabilidad a los perfiles irregulares del terreno, mejor distribucin del explosivo y menor nivel de vibracin, por lo tanto menos dao a la roca remanente.

Cortes a media ladera y trincheras

Mtodos tpicos para carreteras y autopistas son los cortes a media ladera y trincheras, que normalmente se efectan de una sola vez cuando la altura del corte se limita a 10 12 m, y por etapas cuando es mayor.Como el dimetro del taladro est en relacin con la altura de banco o de corte se requiere la relacin: t = H/60 donde:

t: dimetro del taladro.H: profundidad de la excavacin.

La longitud de los taladros (L) depende de la altura de banco, de la sobre perforacin que sea necesaria segn la resistencia a rotura de la roca y de la inclinacin de los mismos, que suele ser de 15 a 20.Cortes a media ladera:Pueden efectuarse mediante taladros verticales paralelos o en abanicos, mediante taladros horizontales (zapateros) o mediante una combinacin de taladros horizontales y verticales, los trazos de perforacin son similares a los de banqueo, con malla cuadrada o alterna, y salidas en paralelo o en V.

La direccin de salida de la voladura puede ser paralela o perpendicular al rumbo o traza de la cara del talud. Si es perpendicular (normal) puede existir riesgo de rodadura incontrolada de piedras ladera abajo, si la pendiente es muy parada.

En laderas elevadas se debe habilitar primero caminos de acceso y plataformas de trabajo (bancos), empleando para ello el mismo equipo de perforacin disponible pero con taladros de pequeo dimetro, preferentemente horizontales, paralelos a la traza y en nmero suficiente como para dejar preparadas plataformas de trabajo de 5 a 10 m de ancho, desde donde se practicarn las perforaciones mayores para el corte de la ladera. Estas plataformas se preparan en varias etapas de perforacin, disparo y limpieza, generalmente con el tractor.

De acuerdo a las condiciones del terreno ser conveniente o necesario delimitar la excavacin del corte con una hilera de precorte.

Excavaciones en trinchera

Siempre se efectan con taladros verticales, y segn sea la relacin H/D anteriormente citada, se presentan dos casos:1. Si H > 100 , que es el normal para alturas de banco de 10 a 12 m, los valores para burden y espaciamiento son los mismos de la tabla anterior.2. Si H < 100 , el burden se calcular con la expresin:

Donde:Q: carga total por taladro (kg).H: altura de banco (m).E/B: relacin entre espaciamiento y burden (de la tablas).Ce: consumo especfico de explosivo (tambin de la tabla). a: ngulo respecto a la vertical, en grados.Los trazos de voladura ms utilizados cuando se tienen cara libre son, los de salida por filas paralelas y los de salida en V, con taladros distribuidos en malla alterna o cuadrangular, en forma similar a los bancos, pero con la diferencia que los taladros tendrn diferentes profundidades, de acuerdo al perfil de terreno y al nivel de explanacin que se quiere conseguir.Cuando no se cuenta con una cara libre para iniciar la trinchera, se debe preparar primero una excavacin al piso mediante un disparo de taladros de pequeo dimetro dispuestos en abanico (fan cut), sta excavacin una vez limpiada servir de cara libre para avanzar con el corte de trincheras por un sentido. Si la excavacin inicial se ubica en un punto central se podr avanzar la trinchera en ambos sentidos, en este caso la excavacin suele denominarse tiro de hundimiento sin cara libre.Para la excavacin de trincheras en lomas que comnmente se denominan montura de caballo, se dispara en dos fases, un primer corte con salida en V que generalmente tiene un avance mximo equivalente a 1/3 de total de longitud de la trinchera, y el segundo en los 2/3 restantes mediante un trazo axial, con tres o ms filas de taladros segn el ancho de la trinchera, con arranque en la fila central y el resto con salidas en paralelo. Las trincheras de poca profundidad de corte tambin se disparan con este esquema axial, en toda su longitud.El desmonte extrado de estos cortes generalmente sirve de relleno en depresiones contiguas, para efectos de nivelacin de la plataforma vial.

TRAZOS PARA EXCAVACION DE TRINCHERAS VIALES

VOLADURAS DE GRAN VOLUMEN POR GRAVEDAD

Estn basadas en el derrumbe de grandes volmenes de material mediante cargas explosivas concentradas, relativamente grandes, aprovechando la gravedad.Entre ellas podemos considerar:

A. Voladura por colapso o desplome con taladros de pequeo dimetro (collapseBlasting)Es conocido que el procedimiento de excavacin de roca adoptado virtualmente en todos los trabajos por tajo abierto es el de actuar directamente sobre el cuerpo de roca por medio de bancos, utilizando explosivos cargados dentro de taladros de voladura verticales.Sin embargo hay algunos casos donde se obtienen resultados ms convenientes haciendo que el cuerpo de roca se colapse, al removerle su base. El procedimiento en este caso consiste en cortar una pequea pero bien definida parte de la roca para hacer que la mayor parte del cuerpo sobre yacente se desprenda y desplome bajo accin de la gravedad,Corte que usualmente se efecta mediante taladros de voladura horizontales o inclinados, de pequeo dimetro, distribuidos cercanamente unos a otros. Este tipo de voladura no permite control sobre la geometra de excavacin ni sobre la fragmentacin, y se aplica por tanto slo en circunstancias especficas, como las siguientes:

a. En aquellos casos donde las condiciones geolgicas estructurales sean particularmente adecuadas para aplicar esta tcnica, por ejemplo cuando la estratificacin del cuerpo de roca tiene diaclasa miento con buzamiento cercano a la vertical, y donde sea posible y relativamente fcil inducir el colapso simplemente excavando la base.Su aplicacin en estos casos sin embargo requiere de mucho cuidado, porque si el bloque es muy inestable podra deslizarse prematuramente cuando an se est trabajando en el corte con grave riesgo para los trabajadores, o por otro lado, tambin podra ocurrir que el bloque no se desplome inmediatamente despus del disparo quedndose colgado en el talud, en peligrosa condicin de inestabilidad y de desprendimiento posterior.

b. En proyectos de corta duracin o de menor envergadura, donde no se justifique trabajos preparatorios de infraestructura, como accesos, carreteras, banqueo, etc. Este tipo de situacin se presenta en algunas obras de ingeniera civil, como es el caso de las canteras temporales para obtencin de pedrones y de ripio para obras viales, o las que se preparan para acumular gran volumen de material para relleno, que sera muy lento de obtener con banqueo convencional.

c. En proyectos de estabilizacin de taludes o de mejoramiento de tierras en lugares donde el cuerpo de roca sea inestable y peligroso para alguna poblacin, planta elctrica, carretera, va frrea, etc.

d. En aquellos casos donde es imposible ubicar los equipos de perforacin en la cima del cuerpo de roca para trabajar en forma convencional, debido a imposibilidad de acceso por una topografa abrupta, por mucho riesgo, por elevados costos de infraestructura u otro impedimento.

e. En situaciones de emergencia para defensa civil, por ejemplo cuando sea esencial desviar o bloquear temporalmente el curso de una riada o avalancha, en donde las condiciones geolgicas y topogrficas permitan el cierre de una quebrada en forma rpida.