Aplicación de La Biotecnia en Suelos Con Estratos Permeables

5/21/2018 Aplicaci n de La Biotecnia en Suelos Con Estratos Permeables

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Aplicacin de la Biotecnia en Suelos con Estratos PermeablesFACULTAD DE INGENIERA CIVILDepartamento Acadmico de Hidrulica

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APLICACIN DE LA BIOTECNICA PARA SUELOS CON ESTRATOS

PERMEABLESSAN MARTIN JUANJU

CONTENIDO

RESUMENINTRODUCCINOBJETIVOSDESCRIPCIN DE LA PROBLEMTICAI. APLICACIN DE LA BIOTECNICAII. FUNDAMENTO TERICOIII. ALTERNATIVAS DE SOLUCIONIV. DESARROLLO DE LA ALTERNATIVAV. APLICACIONESVI. CONCLUSIONESBIBLIOGRAFAPANEL FOTOGRFICOANEXOS




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RESMEN

La importancia del trabajo radic en la problemtica ambiental que se presenta actualmente en

el pas y en innumerables regiones del mundo, afectadas por la erosin severa del suelo y los

deslizamientos de taludes, con consecuencias catastrficas en prdidas de vidas humanas y

materiales. Esta situacin induce en la necesidad de buscar alterativas ambientalmente

amigables con la naturaleza y acordes con el medio, y de costos bajos, como es la Bioingeniera

del suelo. El objetivo de este trabajo fue determinar la efectividad de la bioingeniera y la

biotecnologa para la prevencin y control de la erosin y los deslizamientos de taludes a travs

del control de la erosin y el drenaje.

Palabras claves: Control de Erosin, control de deslizamiento de taludes, Bioingeniera,

biotecnologa, drenaje.




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INTRODUCCIN

La vegetacin incluyendo rboles, arbustos, hierbas y pastos representa la mejor proteccin

contra la erosin. Las observaciones de los taludes naturales muestra que estos son ms estables

con vegetacin que sin ella; Sin embargo, no existe claridad suficiente sobre los procedimientos

de diseo de esta cobertura vegetal, especialmente en lo referente al efecto de las races de

pastos, hierbas y rboles. La remocin de la cobertura vegetal expone el suelo a la accin de la

lluvia, la escorrenta y el viento, facilitando la erosin. La vegetacin es multifuncional,

relativamente econmica, se auto repara, es visualmente atractiva y no requiere generalmente,

de equipos pesados o complejos para su instalacin. Sin embargo, hay ciertas limitaciones como

la susceptibilidad a las quemas y sequas, la dificultad de establecimiento en taludes de alta

pendiente y la imposibilidad de resistir fuerzas de socavacin o accin del oleaje, as como su

lentitud de germinacin y crecimiento.

Aunque la utilizacin de obras de bio-ingeniera es muy popular, no siempre son efectivas para

resolver los problemas de erosin. Las fallas de estructuras de bio-ingeniera generalmente nohan tenido la publicidad que han tenido los xitos y existe la tendencia a sobre-estimar la

capacidad de la vegetacin.

El uso de la vegetacin en obras de ingeniera civil requiere no solamente conocimientos de

ingeniera sino tambin informacin relativa a las propiedades de las plantas, su estructura,

altura, grosor y rigidez de los tallos, profundidad, densidad y distribucin de las races, aptitud

para el rgimen climtico del sitio, interaccin con el agua y el suelo, resistencia a la sumergencia

al pisoteo y a la quema, resistencia a la tensin, etc. No se puede disear un sistema de

proteccin vegetal sin la cooperacin de un especialista en plantas o por lo menos sin su consejo.

Esta cooperacin se requiere para seleccionar el sistema de plantas a utilizar y el sistema

apropiado de siembra, crecimiento y conservacin.

La utilizacin de elementos vivos en ingeniera civil es ms difcil de manejar que las obras de

concreto o tierra, debido a que se tiene menos experiencia en ellas, y no existen modelos

matemticos para su anlisis.

Existe el convencimiento de que la vegetacin es un elemento muy efectivo en el control de la

erosin, la dificultad se presenta cuando se ha eliminado la vegetacin y se desea recuperar la

situacin inicial revegetalizando. Generalmente la vegetacin original con su biodiversidad es

una proteccin mucho ms eficiente que la vegetacin diseada y colocada sobre el suelo

desnudo y recuperar la vegetacin sobre un suelo inerte requiere disear y construir un sistema

de recuperacin complejo y con muchas variables.

La vegetacin debe considerarse como un material de Ingeniera, y por lo tanto se deben

establecer especificaciones consistentes y monitoreables que permitan verificar la calidad de

ejecucin de la obra.

Como resultado de la construccin de vas y carreteras, se generan a lo largo de ellas superficies

expuestas de materiales del suelo y del subsuelo con pendientes fuertes e inicialmente

desprovistas de cualquier tipo de vegetacin; as, los taludes son reas altamente vulnerables a

la erosin hdrica y sobre todo a sbitos movimientos en masa.

Para su control, los taludes usualmente han sido protegidos mediante estructuras civiles y

tratamientos con vegetacin, siendo los primeros muy costosos, pudiendo superar incluso elcosto unitario de construccin de la misma.




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Dentro de las principales causas de la erosin en vas se tienen las siguientes:

- Eliminacin o reduccin de la cobertura protectora.

- Destruccin o deterioro de la estructura y fertilidad natural del suelo.

- Incremento en condiciones de pendiente (corte y lleno material lateral banca).

- Disminucin en la tasa de infiltracin por efecto de la compactacin por explanacin.

- Interceptacin de flujos superficiales por los cortes de la pendiente.

- Disminucin de la resistencia al cizallamiento por efectos del corte.

Las obras de Ingeniera civil conllevan el riesgo de erosin del suelo, al alterar la cubierta inicial,

o incluso el propio perfil del mismo, si no se protege de forma adecuada: reimplantando la

vegetacin inicial, desviando los flujos de escorrenta superficial que inciden sobre la superficie,

o manteniendo la capacidad de infiltracin para reducir aquellos. Es por ello que el control

efectivo de la erosin y los sedimentos es parte esencial de la concepcin moderna de la

construccin. Se busca con este control la conservacin del suelo orgnico, la prevencin de

impactos negativos y el cumplimiento de las regulaciones ambientales.

La dificultad no debe ser una excusa para dejar al suelo sin proteccin, puesto que la erosin no

se reduce a la prdida de la productividad agrcola, lo que en s es ya preocupante, sino que la

dispersin de contaminantes, incluyendo al sedimento, puede llegar a colapsar la propia obra

civil que la origin, con el consiguiente dao que puede llegar a efectos considerables entre los

que se incluyen prdidas de vidas humanas y prdidas materiales.

La prdida de suelo en trminos de irrecuperabilidad es el primer factor que determina el

impacto de la erosin en la productividad y sus costos econmicos, los que por lo general

adquieren importancia en el largo plazo.

La erosin, que constituye parte del ciclo geolgico, se acelera, cuando el suelo carece de la capaprotectora de la vegetacin, ya sea natural o artificial. En climas como el mediterrneo con

acusada estacionalidad, gran diferencia entre los valores mximos de la precipitacin y de la

evapotranspiracin a lo largo del ao, con chubascos no muy frecuentes e irregulares, pero

ocasionalmente intensos, intercalados por periodos secos y clidos prolongados, es difcil

mantener una cubierta vegetal, sobre todo en suelos alterados.




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OBJETIVO GENERAL

Determinar la efectividad de la aplicacin de la bioingeniera en la prevencin y control de

la erosin y movimientos o deslizamiento de masa de suelo con estratos altamente permeables.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Determinar la eficacia de la bioingeniera y la biotcnica en la estabilizacin de laderas.

Establecer la eficiencia de las obras de bioingeniera.

Medicin de la eficacia del control de la erosin del suelo en taludes con respecto al

suelo desnudo sin tratamiento, con los materiales vegetales vivos empleados

(hidrosiembra y plantacin).

Evaluacin de la sostenibilidad de las medidas de control de la erosin del suelo segn

criterios econmicos, edficos y ecolgicos, en particular, atendiendo al fomento de la

biodiversidad vegetal en la superficie y en el perfil del suelo.

Aplicar tcnicas de bioingeniera que permitan prevenir y controlar los problemas de

erosin y deslizamiento de taludes con uso de recursos vegetales vivos y propios de cadaregin.




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DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

Consecuencias del dao de los deslizamientos de tierra y la erosin acelerada del suelo para el

desarrollo sostenible.

La economa de una zona afectada por estos fenmenos geodinmicos puede verse gravementeafectada de varias maneras por los deslizamientos de tierra y la erosin acelerada del suelo:

Reduccin de la produccin agrcola debido a la degradacin del suelo y prdida de

tierra

Dao a las estructuras ingenieriles, paisajes, reas de agricultura; esto puede tener

graves consecuencias para la industria del turismo.

Daos a la red vial que resultan en un aumento del costo del mantenimiento rutinario y

peridico de la misma.

El ltimo de estos cuatro efectos puede mitigarse mediante la aplicacin de tcnicas de

bioingeniera.Los costos generales de mantenimiento tambin son considerables. En un estudio del Banco

Mundial se seala que el mantenimiento de caminos en Amrica Latina a menudo no se realiza

de manera eficaz y eficiente. Como resultado, el ciclo de vida de los caminos tiende a ser en una

serie de etapas: construccin; desgaste lento apenas visible, durante el cual el trabajo necesario

para mantener el pavimento y el sistema de drenaje no se lleva a cabo; deterioro acelerado,

colapso; y deterioro total

En la construccin, rehabilitacin y mantenimiento de caminos hay una serie de reas donde se

pueden utilizar los efectos beneficiosos de la vegetacin para ayudar a reducir la erosin y

mejorar la eficacia de estructuras de ingeniera civil. En muchos casos, el uso de la vegetacinpuede ser muy eficaz con relacin al costo. La vegetacin puede ayudar a reparar una pequea

falla antes de que se convierta en un problema mayor que es ms costoso de resolver.

En el cuadro 1 se dan ejemplos de problemas de ingeniera en los que las tcnicas de

bioingeniera pueden utilizarse con eficacia.

Cuadro N1.

Ejemplos de

problemas de

erosin de

suelos e

inestabilidad

de taludesdonde se

pueden

aplicar

soluciones de

bioingeniera




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I. LA APLICACIN DE LA BIOTECNICA

1.1. CONDICIONES APLICABLES PARA EL CASO:1.1.1. CARACTERISTICAS GENERALES

a. UBICACIN

El rea de aplicacin ser en el departamento de San Martin, abarcando provincias de San

Martin, Bellavista, Picota, Huallaga y Mariscal Cceres en la regin Nororiental del Per. Para la

Carretera Tarapoto-Juanjui.

b. TOPOGRAFIA

La va presenta diferentes tipos de Sectores entre los cuales tenemos:

Del Km 0+0.00 al Km. 14+240 de Topografa Plana

Del Km 14+240 al Km. 28+0.00 de Topografa Plano Ondulado con presencia desector a media ladera.

Del Km 28+0.00 al Km. 33+0.00 de Topografa muy accidentada

Del Km 33+000 al Km. 43+000 de Topografa Accidentada Ondulada

Del Km 43+0.00 al Km. 128+000 de Topografa variada

Por lo cual una posible aplicacin ser entre los kilmetros km 28+000 al 33+000 de la carretera

Tarapoto - Juanjui

c. Problemtica del mbito de Aplicacin

En los sectores de topografa muy accidentada se presentaran presiones intersticiales en zonas

de difcil acceso en las que no es posible acometer zanjas o pantallas, puede resultar operativo

llevar a cabo perforaciones ascendentes, comnmente llamadas drenes ranurados horizontales

recubiertas por geotextil.

Lluvias Continuas con presencia de escorrenta y sin vegetacin adecuada por lo cual no se

retienen las partculas del suelo susceptibles a esta erosin.

Problemas de aumento de infiltracin por el cambio de vegetacin lo cual origino una

prdida de la tensin Capilar de la humedad superficial.

Se facilit el ingreso del Agua Masiva.

Races iniciales reforzaban el suelo ahora sin este tipo de arraigo se prestan a

deslizamientos adems de disminuir la resistencia cortante.

d. Descripcin Geolgica

Aumento del Nivel Fretico Producto de la Infiltracin lo cual crea Planos de Falla entre las

juntas de Conglomerado y Zonas Impermeable; sebe reducirse esta Saturacin interna de

estos suelos con la instalacin de drenes horizontales.




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La Estabilizacin Biotecnolgica y Bioingeniera del Suelo, son tcnicas para tratamiento de

taludes y en general terrenos con pendientes altas, en las que se utiliza como elementoprincipal de estabilizacin y control de erosin la vegetacin. La Estabilizacin

Biotecnolgica hace mencin a la utilizacin combinada de materiales vegetales vivos y

componentes mecnicos o estructurales inertes . Los componentes inertes incluyen una gama

amplia de materiales como hormign, madera, piedra, geotextiles y geomallas. Por su parte la

Bioingeniera del Suelo es un trmino ms bien especfico que se refiere a la utilizacin

de plantas completas o tallos, fracciones de tallos, races o ramas con capacidad de

enraizar y desarrollar una planta adulta completa como elementos principales y nicos

en la estabilizacin de taludes. La accin de la vegetacin puede potenciarse mediante el

uso de geotextiles o geomallas de proteccin superficial. Tcnicas como el estaquillado o

las fajinas, tcnicas utilizadas en la proteccin de las orillas de cursos de agua, estn

englobadas en esta categora.

Partiendo de la importancia de la vegetacin en la estabilidad de las laderas, la

bioingeniera es considerada nica, ya que las mismas partes de las plantas (races y tallos) sirven

como elementos mecnicos a la estructura principal en los sistemas de proteccin de laderas y

se transforman a travs del tiempo en obras vivas que cada da son ms fuertes. Estas

estructuras, se convierten en refuerzo mecnico, drenaje hidrulico y barreras para contener

la erosin y deslizamiento de Taludes. Es por esto que nace la bioingeniera, la cual se refiere

a la prevencin y control de erosin, proteccin y estabilizacin de taludes, y

problemas de deslizamiento de Taludes con base en los parmetros de la Ecuacin Universal

de Erosin y de la Resistencia al Cortante Tangencial, que tienen en cuenta los ProcesosFsicos, Qumicos y Biolgicos de los fenmenos degradativos.

Se pueden considerar cinco causas principales de mal drenaje;

Topografa: Los encharcamientos se presentan en pendientes suaves o terrenos

planos, debido a que no ocurre escorrenta, o esta es mnima, teniendo el agua de las

lluvias todo el tiempo para infiltrarse.

Suelo: Texturas finas, muy plsticas o impermeables; esto puede agravarse si el

drenaje externo es malo.

Escurrimiento: Aguas concentradas provenientes de lotes superiores.

Inundaciones: Causadas por ros o quebradas, que pasan contiguos a los predios

y al mismo nivel de estos.

Esquema N 01.

Descripcin de

geolgica del

rea de estudio y

posibles

soluciones

biotcnicas




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Nacimientos o corrientes subterrneas: Responsables del nivel fretico,

mantienen encharcado continuamente

Puede existir una combinacin de dos o ms de estos fenmenos para producir la condicin de

mal drenaje.

Es difcil establecer una aplicacin sistemtica general para la elaboracin de proyectos de

drenaje, debido a la gran variedad de casos que pueden presentarse.

Los problemas ms complicados de drenaje reclaman un reconocimiento y estudios

preliminares ms detallados, que determinen la fuente del agua perjudicial, como llega el agua

a la zona anegada y cuales habrn de ser los criterios que se apliquen al trazado. Sin embargo,

el sistema de drenaje slo podr proyectarse despus que se haya identificado la

naturaleza del problema.




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II. FUNDAMENTO TERICO

2.1. CONCEPTOS GENERALES

La bioingeniera ligado a la biotecnia es la inclusin de pastos, arbustos, rboles y otros tipos devegetacin en el diseo de ingeniera para mejorar y proteger laderas, terraplenes y estructuras

de los problemas relacionados con la erosin y otros tipos de derrumbes superficiales en laderas.

La bioingeniera proporciona soluciones eficaces en trminos de costo a muchas de las

preocupaciones medioambientales conexas al desarrollo de la infraestructura y a la creciente

erosin del suelo. Debe pensarse como una habilidad que los ingenieros pueden emplear para

aumentar la efectividad de su trabajo.

Durante cientos de aos se han practicado y registrado prcticas en las que se usa la vegetacin

como un medio para mejorar y proteger la tierra. Sin embargo, este nunca ha sido un uso

sostenido, y con la llegada del concreto y los siempre ambiciosos proyectos de ingeniera, las

prcticas se han perdido o se pasan por alto. En los ltimos 15 aos, la exigencia de una

ingeniera ambientalmente slida y eficaz en trminos de costo, ha dado un nuevo impulso a la

bioingeniera. Si bien la tradicin europea ha dominado el desarrollo de la bioingeniera, muchas

otras regiones han iniciado sus propios programas y actualmente existe mucha experiencia en

la aplicacin de la bioingeniera proveniente de EE.UU., Nueva Zelanda, Japn, Hong Kong y

Nepal.

En los ltimos aos se han publicado varios libros especficamente sobre bioingeniera, por

ejemplo los de Gray y Leiser (1982), Coppin y Richards (1990) y Morgan y Rickson (1995). Existen

dos redes internacionales de bioingeniera que diseminan informacin al respecto en el mundo:

el Grupo Europeo de Bioingenieros con sede en Suiza y el Grupo Internacional de Bioingenieroscon sede en el Reino Unido.

reas propensas a los deslizamientos de tierra y la erosin del suelo

Los deslizamientos de tierra y las fallas superficiales son por tanto comunes en reas donde hay:

Pendientes pronunciadas cercanas al ngulo de reposo o en ese ngulo

Manto rocoso subyacente dbil

Condiciones de fuertes precipitaciones y huracanes

Presin creciente de factores antropognicos.

La influencia de la vegetacin en los taludes

La influencia de la vegetacin en las condiciones de los taludes puede definirse de dos maneras,

ej. Influencias hidrolgicas y mecnicas:

Hidrolgicamente, la vegetacin influye sobre la velocidad y el volumen del flujo del

agua hacia y sobre una superficie de talud mediante los procesos de intercepcin, flujo

radicular, evaporacin de gotas en las hojas, evapotranspiracin e infiltracin;

Mecnicamente, la vegetacin aumenta la fortaleza y competencia del suelo en el cual

est creciendo y por lo tanto contribuye a su estabilidad.

La bioingeniera utiliza los efectos mecnicos e hidrolgicos benficos de una comunidad de

plantas para cumplir una funcin de ingeniera. La vegetacin puede aumentar la resistencia

del suelo al agrietamiento, proteger de la erosin laminar una superficie de suelo expuesta




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y atrapar las partculas de suelo que se deslizan por el talud. Las habilidades de la

bioingeniera se encuentran en la movilizacin de los efectos benficos de la vegetacin en

cualquier situacin. La vegetacin que es seleccionada para las condiciones particulares del

lugar, que se establece bien y se siembra con suficiente densidad, puede proporcionar una

eficaz proteccin a la superficie del talud.

Ventajas de la bioingeniera comparadas con las estructuras de ingeniera civil

La bioingeniera ha demostrado ser eficaz para controlar la erosin del suelo y los movimientos

superficiales del subsuelo. Una estructura de bioingeniera es a menudo ms eficaz con relacin

al costo que una estructura inerte por s sola, debido a que:

Si se establece y maneja bien, la vegetacin tiende a fortalecerse con el tiempo,

mientras que una estructura inerte se va debilitando con el tiempo, lo que hace que la

bioingeniera tenga una mayor atraccin;

La bioingeniera utiliza materiales locales como vegetacin y rocas; no depende de

insumos importados ni de gastos en divisas.

Resumen de los efectos beneficiosos y adversos de la vegetacin

2.2. EFECTOS HIDROLGICOS

El follaje intercepta la lluvia y causa:

- Prdidas por absorcin y evaporacin, lo que reduce el agua de lluvia disponible para lainfiltracin.

- Reduccin en la energa cintica de las gotas de lluvia y por ende de su efecto erosivo.- Aumento del tamao de las gotas mediante el goteo de las hojas, lo que aumenta la

intensidad de la lluvia localizada.

Los tallos y las hojas interactan con el flujo en la superficie del suelo, lo que resulta en:

- Mayor capacidad de retencin y por ende mayor volumen de agua para infiltracin.- Mayor severidad/ agitacin en el flujo de aire y agua, lo que reduce su velocidad.- La vegetacin amontonada/ apilada puede resultar en un alto arrastre localizado,

concentrando el flujo y aumentando la velocidad

Las races permeabilizan el suelo, lo que conduce a:

- Abrir la superficie y aumentar la infiltracin- Extraccin de la humedad que se va a la atmsfera como transpiracin, bajando la

presin capilar y aumentando la succin del suelo ambos aumentan la fuerza del suelo.- Acentuacin de las fisuras por desecacin lo que resulta en mayor Infiltracin.

Efectos mecnicos

- Las races retienen las partculas de suelo y lo permeabilizan lo que resulta en:- Moderar el movimiento del suelo, reduciendo la erosionadabilidad- Un aumento de su resistencia al corte a travs de una matriz de fibras flexibles.- Red de fibras superficiales que crea un efecto de estera (petate) flexible, que controla

el estrato subyacente.




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Las races penetran el estrato profundo lo que brinda:

- Anclaje en el estrato firme, fijando el manto del suelo a un subsuelo o manto rocosoestable.

- Apoyo para el manto de suelo ladera arriba a travs de la contra fuerza y barrera que

producen las races.

rboles altos, de manera que:

- El peso puede sobrecargar el talud, aumentando los componentes de fuerza normales ytalud abajo.

- Al estar expuesto al viento las fuerzas dinmicas se transmiten al suelo.

Los tallos y las hojas cubren la superficie del suelo, de manera que:

- Se absorbe el impacto del trfico, lo que protege la superficie del suelo de daos.

- El follaje se aplana en flujos de alta velocidad, cubre la superficie del suelo y brinda

proteccin contra flujos erosivos.

La bioingeniera es compatible con el medio ambiente.

En reas donde el paisaje tiene un alto valor escnico, visualmente es ms aceptable que lasestructuras de concreto.

La bioingeniera requiere el uso de mano de obra intensiva y, por consiguiente, ofreceoportunidades de

empleo estacional a las comunidades locales y a los pequeos contratistas conconocimientos de agricultura y construccin rural.

Muchas de las especies que se utilizan en la bioingeniera pueden beneficiar a las

comunidades locales al proveerlas de lea, forraje, fruta y materiales para fabricar artesanas.




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III. ALTERNATIVAS DE SOLUCIN (Posibles Soluciones)3.1. ESTRUCTURAS DE CONTROL PARA LA EROSIN Y DESLIZAMIENTO DE

TALUDES

Las tcnicas de bioingeniera se basan en la utilizacin de plantas vivas como elementoconstructivo, conjuntamente o no con material inerte (material leoso, piedras, mallas

metlicas, geotextiles oproductos sintticos).Estas tcnicas se pueden dividir en tres grandes grupos:Tcnicas de recubrimientoSon tcnicas destinadas a evitar la erosin superficial. Dentro de este grupo se distinguen:

Siembras de diversos tipos, con o sin acolchados. Hidrosiembras tanto de especies herbceas como especies leosas. Mantas y redes orgnicas. Tcnicas de estabilizacin

Estas tcnicas permiten estabilizar el terreno hasta dos metros de profundidad y se basan en ladisposicin de plantas leosas obtenidas por reproducciones vegetativas y colocadas en filas

horizontales.

Las plantas tienen que tener la capacidad de emitir races adventicias de manera que formen unen tramado que permita la sujecin del terreno. Dentro de estas tcnicas se pueden enumerar:

Trinchos o Empalizados vivos Fajinas vivas. Paquetes de matorral. Estaquillados de sauces. Lechos de ramaje.

Esteras de ramas. Empalizada. Tcnicas mixtas

Estas tcnicas conjugan la utilizacin de elementos vegetales con materiales inertes tales como:

madera, acero galvanizado, piedra, hormign, etc. El material inerte acta como estabilizadorhasta que las plantas sean capaces de realizar esta funcin. Dentro de estas tcnicas se

encuentran:

Trinchos o Empalizadas Vivas

Estructura de madera realizada con palos horizontales superpuestos surgetados por palosverticales (o estacas vivas) plantados en el suelo. Entre los palos horizontales y por encima de

los trinchos se siembran plantines y/o estacas. Se utiliza para controlar la erosin superficial.

Materiales: palos de madera durable sin corteza (diam. 10-15 cm), alambre (diam. 2-3 mm),

estacas y plantines, material terroso.

Procedimientos de ejecucin.

1. Plantar los palos verticales y/o estacas vivas (long. 1,5-1,75 m) por dos terceros de su

longitud y con inter distancia de 0,5-2 m

2. Colocar los palos horizontales por detrs de los verticales por una altura mxima de 0,5

m (3-5 troncos) y amarrarlos.




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3. Colocacin de los palos verticales por encima del palo de cimiento con inter distancia

de 1-1,5 m.

Los palos se pueden clavar al talud con varillas de hierro

4. Los palos horizontales se colocan por encima de los verticales y se clavan.5. Siembra de estacas y/o plantines y relleno con material inerte terroso.

6. Siembra de espedones, estolones o semillas

Requisitos de ejecucin

Es una estructura de estabilizacin superficial.

Dejar suficiente espacio entre los palos horizontales para sembrar

Estacas de longitud suficiente para alcanzar el suelo natural por detrs del entramado.

En Colombia est muy difundido el uso de trinchos como estructuras de estabilizacin

superficial. El esquema de construccin es un poco diferente de lo utilizado en Europa, en

particular no se siembran plantas o estacas entre los palos horizontales. Esto depende sobre

todo del utilizo de bomboo (caa guadua) a la vez de palos de madera. La guadua es un materialmuy rectilneo y uniforme, entonces no quedan huecos entre los palos horizontales de los

trinchos. El material vegetal se suele utilizar en forma de estacas, plantines, estolones,

cespedones o semillas y se siembra en las terrazas por encima de los trinchos. Se suelen tambin

utilizar estacas vivas como palos verticales plantados en el suelo.

FotosTrinchos de guadua - bamboo (material nativo, muy ligero y resistente) realizados por la Fundacin Rio Las

Piedras. Utilizo de estacas vivas como palos verticales (izquierda); herbceas sembradas en forma de semillas en laterraza de un trincho (centro); terrazas de trinchos y canal central para el manejo de agua (derecha).

ESTACAS y/o

PLANTINES

MATERIAL TERROSO DERELLENO

Figura - Trincho vivo - Vista lateral




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Geometra de la alternativa 1 - Escalonada

El agua que discurre cuesta abajo va incrementando su energa, ello aumentan su poder de

destruccin que se observa al arrastrar piedras y sedimentos que encuentra en su cauce, para

finalmente afectar la vulnerabilidad de las poblaciones que se encuentran afincadas en sus

laderas; los Disipadores de Energa son elementos Estructurales destinados a reducir la fuerzaproducidas por accin dinmica del lodo y piedras que arrastran, al impactar contra las barreras

estructurales, mitigando el grado de Vulnerabilidad. As mismo permitir desviar el flujo a una

zona no poblada en caso de ser necesario.

Para su diseo y tipo de Disipador se debe de tener en cuenta lo siguiente:

La energa del flujo.

El grado de vulnerabilidad de los poblados aguas abajo.

El costo econmico y de mantenimiento. La accesibilidad para su mantenimiento.

- Tipo de Disipador.- Estructuras artesanales de de caa de Guayaquil o troncos.

- Finalidad.- Proteger a la poblacin, ubicada en pequeas quebradas y taludes de laderas,

contra la energa hidrulica de las aguas de lluvias y lodos.

- Recomendaciones.- Mantener una descolmatacin de materiales orgnicos y sedimentos

antes y durante las lluvias

FotoTrincheras usados en quebradas forma de disipadores de forma escalonada para reducir efectos de erosin(Fuente: Instituto Nacional de Defensa Civil)

Siembras e hidrosiembras

Las hidrosiembras estn recomendadas para taludes hasta inclinaciones de 35 (aprox. 70%de pendiente).

Los componentes y aplicacin de las hidrosiembras se detallan a continuacin:

poca de siembra: septiembre-febrero.

Forma de aplicacin: hidrosiembra en dos fases. La primera aplicacin contendr todos

los componentes principales: semillas, parte del acolchado (mulch), parte del fijador y el

agua.

La segunda aplicacin tiene como objetivo cubrir las semillas para favorecer su germinacin,

utilizando una mezcla con el resto de acolchado, fijador y agua.

Composicin en especies: de 10 a 15 especies presentes en la vegetacin climtica, entre

ellas al menos una especie de crecimiento rpido (estrter), p.e. Lolium rigidum. Serecomienda distribuir las especies de la forma siguiente:




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- 2-4 gramneas (1 especie anual como mximo).- 2-4 leguminosas (1 especie anual como mximo).- 2-4 herbceas de cobertura (1 especie anual como mximo).- 4-7 arbustos y matas.

Dosis total de semillas: 350 kg/ha. Se recomienda que la proporcin de especies (en nde semillas) sea la siguiente:

- 50% especies de fijacin (gramneas).- 25% especies fijadoras de nitrgeno (leguminosas).- 15% herbceas de cobertura.- 10% arbustos y matas.

En el caso de algunos arbustos y matas es posible que deban realizarse pre tratamientos antes

de incorporar las semillas a la mezcla para aumentar su capacidad de germinacin.

- Acolchado: 600-1.000 kg/ha de fibra corta (madera, paja, coco o similar).

- Fijador orgnico o inorgnico: 100-150 kg/ha.- Agua: 25-50 m3/ha.- Fertilizantes inorgnicos: para corregir las deficiencias del substrato.

En el caso que la zona a tratar presente actividad de herbvoros importante se puede incorporar

algn producto repelente para disminuir la predacin.

Mallas y mantas y orgnicas

Se utilizan para proteger la superficie del talud frente a la erosin, retener las capas superficiales

del terreno y aportar materia orgnica en su descomposicin. Tambin favorecen los procesosde enraizamiento y desarrollo de la vegetacin.

Las mantas se utilizan en taludes con mayor pendiente, pudindose superar los 45, y conproblemas erosivos fuertes. En el caso de las mallas o redes se utilizan generalmente en

taludes de menor pendiente y cuando se pretende una estabilizacin temporal, ya que lasmallas se descomponen en menor tiempo que las mantas, adems su coste es menor que las

mantas.

Los materiales ms habituales para las mallas son el yute y el coco. Las de yute tienen una vida

ms corta (se descomponen en un ao) y son de menor coste. Las de coco son ms resistentes

y presentan diferentes gramajes y diferentes tamaos de luz (ms densa cuanto mayorpendiente o intensa sea la erosin), descomponindose en dos aos aproximadamente. En

funcin de la pendiente del talud se pueden definir los materiales que componen las mallas.

Inclinacin del talud Material

< 3:1 Yute 500 gr/m2

2:1 Yute 900 gr/m2 y coco 400 gr/m2

3:2 Coco 700 gr/m2

>3:2 Coco 900 gr/m2

Tabla 1.1. Materiales y gramajes para mallas orgnicas en funcin de la pendiente del talud.Fuente: Elaboracin propia.




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Para las mantas los materiales son paja, coco, y esparto, pudindose mezclar dos componentes

(paja- coco, paja-esparto y esparto-coco).

Como en el caso anterior, se pueden definir los materiales que componen las mantas en funcinde la pendiente del talud.

Inclinacin del talud Material< 3:1 Paja

2:1 Paja-coco y paja-esparto

1:1 Coco

> 1:1 Esparto y esparto-cocoTabla 1.2. Materiales para mantas orgnicas en funcin de la pendiente del talud.

Fuente: Elaboracin propia.

La instalacin de las mallas y mantas orgnicas incluye las siguientes operaciones:

Anclaje de la malla o manta a la cabecera del talud mediante una zanja de 20x20 o 30x30

cm, se fija con una hilera de grapas separadas 0,50 cm al fondo de la misma. El desenrolle se realizar longitudinalmente, a lo largo del talud, sin tensar y

procurando que est en pleno contacto con el suelo, facilitando su adherencia y el

crecimiento de las plantas a travs de ella. Fijacin mediante grapas adecuadas a la dureza o penetrabilidad del terreno.

Los solapes de las tiras sern como mnimo de 10 cm, tanto lateralmente como a principio

y final de la manta, debiendo en este caso montar la manta remontante sobre ladescendente y anclarlas mediante una hilera de grapas distantes no ms de 50 cm.

Anclar las tiras de manta adyacentes extremo sobre extremo a una distancia mxima de2 metros y mnima de 1 metro.

Figura 1.2. Instalacinde mantas orgnicas.

Figura 1.1. Anclajede grapas al taludsegn lapendiente delmismo.




19

Fajinas vivas

Las fajinas vivas estn construidas a partir de especies leosas: sauces, taris, alisos o chopos,

formando fardos con una estructura cilndrica. La disposicin de las estacas ser orientadasegn las curvas de nivel, dotndolas de una ligera pendiente hacia los laterales del talud para

drenar el exceso de humedad. Las fajinas se colocarn al tresbolillo con el fin de disminuir lalongitud de la ladera, minimizando los procesos erosivos.

Figura 1.3. Fajinas vivas.

Fuente: Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales. 1998.

El material vivo de la fajina enraza y pasa a formar parte de la cobertura estabilizadora. Las

fajinas vivas proporcionan un incremento inmediato de la estabilidad de la superficie y puedenaumentar la estabilidad del suelo hasta una profundidad de 0,75-1 m a medida que las races sevan desarrollando.

Al elegir el material vegetal conviene tener en cuenta que los sauces jvenes, menores de1 ao, desarrollan las yemas de crecimiento con mucha facilidad, los ejemplares adultos

tienen mayores reservas vegetativas y los de mayor edad son ms resistentes. Conviene, portanto, mezclar material de todas las edades, procurando que la mayora corresponda a

ejemplares de entre 1 y 4 aos.

Para construir la fajina se emplean ramas de entre 1 y 9 m de longitud y entre 15 y 30 mm de

dimetro. Las ramas se agrupan para formar un haz y se atan cada 30-50 cm con bramanteo cuerda fina hecha con fibras vegetales. Las dimensiones recomendadas para la fajinacompleta son de 15 a 30 cm de dimetro y de 2 a 10 m de longitud, aunque estas dimensiones

pueden variar dependiendo de las condiciones particulares de la zona de actuacin.

Las yemas apicales de crecimiento deben quedar orientadas en la misma direccin y los

extremos de las ramas y tallos uniformemente distribuidos a lo largo de la fajina. Para anclar

las fajinas pueden utilizarse estaquillas o estacas de madera maciza. Las estaquillas deben tener

unos 0,5 m de longitud como mnimo si el talud es en desmonte, y 0,75 m si est construidoen terrapln. Las estacas de madera maciza deben tener entre 0,6 y 1 m de longitud.

Las estacas deben clavarse en la ladera verticalmente y con profundidad suficiente para quedarenraizadas con la parte superior de la fajina.




20

Es conveniente construir las fajinas de ladera comenzando desde la parte inferior de sta,

por loque la instalacin comienza por la base del talud excavando una zanja transversal a lapendiente de longitud igual o ligeramente superior a la de la fajina y anchura variable,dependiendo del ngulo de pendiente del talud (0,3 - 0,5 m). La profundidad de la zanja debe

ser aproximadamente la mitad del dimetro de la fajina.

Fajinas mixtas

Cumplen las mismas funciones que las vivas, solo que en lugar de ramas, se utilizan en susconstrucciones rollizas de madera y/o redondas de acero.

Estn formadas por estacas de pino de 1 m de longitud y 10 cm de dimetro, hincadas en elsuelo 50 cm, a las que se clavan otros cinco rollizos de 2 m de longitud y el mismo dimetro,

hasta formar una pantalla de 50 cm de altura. Se rellenan de tierra vegetal y se procede a la

plantacin de especies leosas de fcil arraigo.

El proceso constructivo es muy similar a las fajinas vivas.

Figura 1.4. Vista lateral de fajina mixta revegetada.

Desde la base del talud hacia su parte alta se van instalando sucesivas filas de fajinas hasta

completar el tratamiento. Siempre que sea posible es conveniente instalar una o dos filas defajinas sobre la parte superior del talud. La distancia entre las sucesivas filas de fajinas vara

en funcin de la pendiente y la longitud del talud.

Pendiente en gradosDistancia entre

fajinas (m)Longitud mxima de la

pendiente (m)11-14 2,75-3,00 18

14-18 2,50-2,75 15

18-20 2,00-2,50 12

20-25 1,50-2,00 9

25-33 1,25-1,50 6

33-45 0,80-1,25 5

Tabla 1.3. Distancia en metros entre fajinas.

Este tipo de construcciones slo debe realizarse durante la estacin de reposo vegetativo.




21

Paquetes de matorral

Esta tcnica de correccin de crcavas en taludes, consiste en rellenar la crcava con capasalternas de ramas de matorral enraizante y tierras de relleno compactadas y tierra vegetal,

fijando el conjunto con una serie de rollizos de maderas clavadas en el fondo de la depresin.

Esta tcnica es efectiva para el refuerzo y la estabilidad frente a fenmenos erosivos. Lasramas actan como tirantes que refuerzan el suelo una vez instaladas. Cuando comienzan a

crecer y desarrollan follaje, frenan la escorrenta y disipan su energa erosiva. Las races

enlazan el material de relleno y lo anclan al sustrato de suelo natural, formando una masa

unificada. La vegetacin desarrollada acta como barrera, reduciendo la erosin y elsocavamiento de los materiales.

Se utilizarn ramas de 10 a 50 mm de dimetro y longitud suficiente para llegar a contactarcon la superficie del talud en el fondo de la depresin que se est reparando y sobresalir

ligeramente por la parte externa de sta. Los rollizos de madera tendrn entre 1,5 y 2,5 m de

longitud y de 75 a 100 mm de dimetro.

La instalacin comienza por el punto ms bajo de la zona a reparar, hincando las estacas demadera verticalmente a una profundidad entre 1 y 1,25 m, distanciadas entre s de 15 a 30 cm.

Se sita una capa de ramas entre 10 y 15 cm de espesor en el fondo del deslizamiento, entrelas estacas verticales, perpendicularmente a la cara del talud. Las ramas deben situarse

entrelazadamente con los extremos de las yemas de crecimiento orientadas hacia la superficie

del talud. Las siguientes capas de ramas se colocan con el extremo final ms bajo que el

extremo que tiene las yemas de crecimiento.

Cada capa de ramas se cubre con una capa de tierra vegetal compactada para asegurar un ntimocon- tacto con el suelo. Una vez concluida la instalacin, el perfil final del relleno de ramas y

tierra debe enrasar con la superficie del talud, sobresaliendo ligeramente las ramas sobre lacapa de relleno. La tierra vegetal de relleno debe de humedecerse para evitar que las ramas se

desequen.

3.1.1. EFECTOS DE LA VEGETACIN

La forma como la vegetacin ayuda en el control de la erosin incluye diversos factores as:

a. Efectos Hidrolgicos

El follaje intercepta la lluvia impidiendo el impacto directo sobre el suelo y amortiguando la

energa de las gotas.

Figura 1.5.Paquete dematorral.




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La intercepcin vara dependiendo del tipo de vegetacin y la intensidad de la lluvia de acuerdo

a la siguiente expresin:

IC =Lluvia .CF

Donde:

CF = Porcentaje de rea cubierta por el follaje.

Dependiendo de la intensidad de la lluvia y del cubrimiento y tipo de vegetacin en un bosque

tropical, puede interceptarse hasta un 60% del total de la lluvia anual.

Parte de la lluvia interceptada es retenida y evaporada y parte alcanza finalmente la tierra por

goteo o por flujo sobre las hojas y troncos. Es importante determinar el tiempo entre la lluvia

y el goteo para analizar el efecto hidrolgico de cada tipo de vegetacin.

b. Retencin del Agua

La retencin de agua en el follaje demora o modifica el ciclo hidrolgico en el momento de una

lluvia. Este fenmeno disminuye la racha de agua de escorrenta, disminuyendo su poder erosivo

pero puede aumentar la racha de infiltracin. La retencin de agua en el follaje depende del tipo

de vegetacin, sus caractersticas y la intensidad de la lluvia.

Los rboles de mayor volumen o densidad de follaje, retrasan ms el ciclo hidrolgico en razn

a que retienen por mayor tiempo las gotas de lluvia.

En el caso de las lluvias muy intensas la retencin de agua es mnima, pero en el caso de lluvias

moderadas a ligeras, la retencin puede ser hasta de un 30%, dependiendo de las caractersticas

de la vegetacin, sugirieron que el clima determina el efecto relativo de la vegetacin para

prevenir deslizamientos en los climas en los cuales la precipitacin es muy grande, el efecto de

la cobertura vegetal sobre la estabilidad es mnimo y en reas de clima rido la cobertura vegetal

puede afectar en forma significativa la ocurrencia de deslizamientos.

c. Evapotranspiracin

Las races absorben humedad del suelo, la cual es transmitida a la atmsfera por

evapotranspiracin. La evapotranspiracin incluye el efecto combinado de evaporacin de la

humedad de la corteza terrestre por extraccin, a travs de las races y la transpiracin por el

follaje.

Su efecto es una disminucin de la humedad en el suelo. Cada tipo de vegetacin en un

determinado tipo de suelo, tiene un determinado potencial de evapotranspiracin y se obtienegeneralmente, una humedad de equilibrio dependiendo de la disponibilidad de agua lluvia y

nivel fretico.

En climas tropicales los volmenes de evapotranspiracin son generalmente, mayores que en

zonas con estaciones, debido a que la temperatura ayuda en el proceso de evapotranspiracin.

La evapotranspiracin profundiza los niveles de aguas freticas y al mismo tiempo puede

producir asentamientos de suelos arcillosos blandos y agrietamientos por desecacin.

El rea de influencia depende de la extensin y profundidad del sistema radicular. Durante un

da soleado un eucalipto puede extraer del suelo hasta 500 litros de agua y un pasto hasta un

litro por metro cuadrado. Los rboles espaciados cercanamente y las hierbas extraen ms aguaque los pastos.




23

La clave desde el punto de vista de ingeniera es determinar la humedad mxima y el nivel

fretico crtico para un talud determinado, teniendo en cuenta el efecto de la vegetacin.

Los valores de la tabla 2.0 - Corresponden a la evapotranspiracin, suponiendo la disponibilidad

permanente de agua. Generalmente la evapotranspiracin real es muy inferior a la terica,

debido a que comnmente la disponibilidad de agua en el suelo para evapotranspiracin esinferior a la capacidad de las plantas

Especie Et/ Eo

Eucalipto 1.5

Arroz 1.35

Palma de aceite 1.2

Cacao 1.0

Bosques 0.9

Ficus 0.9

Pastos 0.8

Papa 0.7

Caa deaz

car 0.73

Banano o pltano 0.70

Maz 0.67

Algodn 0.63

Caf 0.5

TABLA 2 - Relaciones de R para diferentes especies vegetales

d. Acumulacin de agua

El agua acumulada en el follaje retrasa el flujo y disminuye el potencial de avenidas torrenciales.

La cantidad de lluvia acumulada por la vegetacin depende especialmente de la densidad

interna del follaje medida por el total de rea de hojas por rea nominal (Tabla 3.).

Generalmente el volumen de agua acumulada llega a un mximo y a partir de ese momento el

follaje no tiene capacidad para acumular ms agua.

Especie vegetalAltura de lluvia

acumulada (mm)

Pastos bajos 1

Pastos altos 2

Bosques tropicales 2.5

Bosques poco densos 0.5

Bosque de conferas 1

Caa de azcar 0.6

Maz 0.8

Tabaco 1.8

TABLA 3 - Volumen promedio de agua acumulada para diferentes especies vegetales

e. Drenaje por el Follaje

Parcialmente la lluvia interceptada es transportada hasta el suelo por el follaje especialmente

en los pastos de hoja ancha. El agua interceptada se transporta a lo largo de las hojas

concentrndose en el pie de la planta. Para que este flujo ocurra se requiere que las hojas tengan

una pendiente entre 30 y 70 situacin muy comn en los pastos de alturas medianas. Se

deben esperar grandes caudales de drenaje por el follaje en las plantas con una arquitectura de

follaje con hojas que parten directamente desde el pie de la planta. Este drenaje disminuye la

energa de impacto de la lluvia sobre el suelo, disminuyendo la erosin. Las plantas altas y lospastos de hoja muy delgada tienen una menor capacidad de drenaje por el follaje.




24

3.1.2. EFECTOS DE REFUERZO DEL SUELO

1. Las races y el follaje aslan el suelo de las fuerzas de traccin directa ocasionadas por el

flujo del agua de escorrenta.

2. Las races refuerzan el suelo aumentando la resistencia al corte (Friccin y Cohesin) y

la resistencia a las fuerzas de erosin.

3. Las races (de rboles) anclan el suelo o estratos ms profundos, creando fuerzas

resistentes al deslizamiento (Figura 1.0.)

4. Entre el sistema de races de cada rbol y los contiguos se forman efectos de arco que

ayudan en la estabilidad de la masa de suelo (Figura 2.0.)

5. Las races forman una red densa entretejida en los primeros 30 a 50 centmetros de

suelo, y esta red forma una membrana lateral que tiende a reforzar la masa de suelo

ms superficial y sostenerla en el sitio.

Sistemas de anclaje por las races

Tsukamoto y Kusakabe (1984), presentaron una clasificacin de refuerzo de taludes con las

races de los rboles (Figura 5.0. y tabla 4.0).

Tipo de Vegetacin (mm) Indice de retardanza CI n de Manning

Pasto muy alto (h > 600) 10.0 0.06 a 0.20

Pasto alto (h de 250 a 600) 7.6 0.04 a 0.15

Pasto medio (de 150 a 200) 5.6 0.03 a 0.08

Pasto corto (de 50 a 150) 4.4 0.03 a 0.06

Pasto muy corto (h < 50) 2.9 0.02 a 0.04

TABLA 4 - Valores del coeficiente de Manning n para diferentes tipos de vegetacin (Temple, 1982).

FIGURA 1.0 - Efecto estabilizante de las races contra deslizamientos de tierra




25

FIGURA 2.0. Efecto de arco de las races de los rboles

FIGURA 3.0 - Efectos de la vegetacin sobre la estabilidad de un talud

TIPO A: Taludes que poseen una capa muy delgada de suelo sobre la roca masiva y sin defectosque permitan puntos de anclaje para las races y se forma una superficie de falla potencial entreel suelo y la roca. El efecto estabilizante es muy pequeo.




26

TIPO B: Una capa delgada de suelo sobre una roca con fracturas o defectos que permiten laentrada y anclaje de las races. Las races penetran por las fisuras de la roca y se genera unefecto estabilizante muy importante.

TIPO C: Varias capas de suelo, o suelo-saprolito-roca y las races penetran normalmente las

interfaces reforzando los contactos entre las diversas capas.

TIPO D: Taludes con una capa gruesa de suelo y races a profundidades superiores a las de lassuperficies potenciales de falla. En este tipo de perfil la vegetacin no logra efectosestabilizantes a profundidad.

Tipo DescripcinEfecto

estabilizante

A Manto delgado de suelo sobre roca masiva no penetrable por las

races

Muy

pequeo

B Manto delgado de suelo sobre roca discontinua o fracturada

penetrable por las races

Grande

C Manto del gado de suelo sobre zona de transicin o saprolito Grande

D Manto muy grueso de suelo Pequeo

FIGURA 4. Efectos de los esfuerzos

del flujo de agua sobre una

cobertura de pastos

FIGURA 5.

Tipos de

anclaje de

las races

(Tsukamoto

y Kusakabe

1984).




27

3.1.3. EFECTOS DE LA DEFORESTACIN

Los efectos de la deforestacin sobre la estabilidad de los taludes pueden no ser inmediatos.

Inicialmente se produce un cambio hidrolgico y un aumento de la erosin superficial, pero los

efectos desastrosos se observan, cuando la infraestructura radicular original se descompone,

generalmente entre 2 a 5 aos despus de la deforestacin.

Bache (1984), report que en rboles de races profundas a los 30 meses despus de la

deforestacin, la resistencia a la tensin de las races disminuy entre

65 y 86% dependiendo de la superficie. Las races ms pequeas son las que tienen mayor

resistencia a la tensin y al arrancamiento son las primeras en descomponerse. La rapidez con

que se descompone depende de la especie de rbol y de las condiciones del sitio y del suelo.

De acuerdo con Watson (1995), la tensin en el proceso de descomposicin puede determinarse

por la expresin:

Trt = Tensin de las races un tiempo t despus de cortado

Tr0 = Tensin de las races con el rbol vivo

b = Probabilidad de descomposicin

t = Tiempo desde el momento del corte

Las rachas de deforestacin en los pases tropicales son muy altas y son muy escasos los

programas de recuperacin de estas reas.

Si la vegetacin de raz profunda es removida, se reducen las tensiones capilares y se eleva el

nivel de agua fretica dentro del talud.

3.1.4. LA VEGETACIN Y LA EROSIN

Un bosque denso suministra virtualmente una proteccin completa al suelo contra la erosin

(Tabla 4.0). El follaje impide la erosin por la lluvia y demora la escorrenta, disminuyendo las

velocidades y caudales. La acumulacin de residuos vegetales forma un colchn protector

muy eficiente y la cobertura de las races evita la formacin de crcavas y profundizacin de

los cauces de las caadas. La tala de un bosque desestabiliza el equilibrio existente y se puede

producir un proceso acelerado de erosin de caractersticas catastrficas especialmente en

reas de montaa.

Vegetacin Erosin Relativa

Bosques densos 1

Pastos altos 1

Pastos bajos 5 10

Arbustos (caf) 10 20

Cultivos limpios

(papa maz)

100

TABLA 4.0 - Erosin relativa de acuerdo a la vegetacin

El pasto alto (tipo elefante o similar) evita completamente la erosin por las gotas de lluvia,

retarda el flujo y evita la erosin laminar. Las races profundas eliminan las crcavas y surcos.

Por sta razn por el control de erosin cada da se utilizan ms las especies de altura

considerable.




28

3.2. ESTRUCTURAS DE CONTROL PARA EL DRENAJE TRANSVERSAL Y

LONGITUDINAL3.2.1. ZANJAS DE DRENAJE EN LADERAS

Zanjas de talud.- Se ejecutan siguiendo la pendiente del talud, discurriendo el agua porgravedad.

Aplicacin.- Se recomienda cuando las superficies de deslizamiento se encuentran a poca

profundidad.

Zanjas horizontales.- Se ejecutan de manera perpendicular a la pendiente de la ladera con

la finalidad de que el agua de la napa fretica discurra lateralmente por gravedad, a la

superficie, mediante una tubera perforada colocada en el fondo, se usa cuando la napa

fretica se encuentra en el rango de 2 a 4m

3.2.2. DRENES HORIZONTALES

Los drenes horizontales de penetracin transversal constituyen un sistema de subdrenaje, que

consiste en la introduccin de tuberas ranuradas insertadas transversalmente en los taludes

de cortes y eventualmente en terraplenes, para aliviar la presin de poros.

Los drenes californianos son perforaciones de pequeo dimetro y gran longitud en relacin

con su dimetro efectuadas en el interior del terreno natural o de rellenos, dentro de las

cules se colocan generalmente tubos, que en la mayora de los casos, sern ranurados o

perforados.

El objetivo principal de un tratamiento mediante drenes californianos es el de reducir las

presiones intersticiales de una zona determinada, agotar una bolsa de agua o rebajar el nivel

fretico.

DRENES HORIZONTALES O DE PENETRACION

Un dren horizontal o sub dren de penetracin consiste en una tubera perforada colocada a

travs de una masa de suelo mediante una perforacin profunda sub horizontal o ligeramente

inclinada, con la cual se busca abatir el nivel fretico hasta un nivel que incremente la

estabilidad del talud (Figura 13.17).

Tubos de Drenaje

Zanjas conrelleno parael drenaje

NivelFretico

Figura 6. Perfil

transversal de

Zanjas

Longitudinales




29

La principal ventaja de los drenes horizontales es que son rpidos y simples de instalar y se

puede obtener un aumento importante del factor de seguridad del talud en muy poco tiempo.

El dimetro de las perforaciones es de aproximadamente 3 a 4 pulgadas dentro de las cuales se

colocan tuberas perforadas. Los tubos utilizados son metlicos, de polietileno o PVC. ,

generalmente en dimetros 2 3, aunque en ocasiones se emplea otro tipo de dimetro. Latubera se puede perforar con agujeros circulares o ranurar en sentido transversal. Los orificios

de la tubera se hacen generalmente, en dimetros de 5 a 1.5 milmetros con una densidad de

15 a 30 agujeros por metro de tubera. En ocasiones los sub drenes se disean para que

recolecten agua solamente en el sector cercano a la punta interior y se inyecta con un

impermeabilizante, la longitud restante de tubo (Figura 13.18). En esta forma se impide que el

agua captada se re infiltre nuevamente en la trayectoria de salida.

Figura 7 - Esquema general de colocacin de un sub dren de penetracin.

Figura 8 - Sub dren de penetracin diseado para captar solamente en la punta interior.

La longitud de los drenes depende de las necesidades de drenaje. Comnmente sus longitudes

varan de 10 a 40 metros, pero se conoce de drenes instalados de hasta 120 metros de longitud.

En general, la longitud requerida puede ser determinada dibujando una seccin del talud con su

probable crculo de falla superpuesto sobre una seccin geolgica, en la cual se podrn observar




30

los acuferos y corrientes de agua presentes. Los drenes deben instalarse de tal manera que

abata o se elimine el nivel de agua o la saturacin por encima de la superficie potencial de falla.

Las perforaciones se realizan a inclinaciones de 5% al 20% de pendiente de inicio, pero a medida

que avanza la perforacin el peso de la tubera hace que esta se deflecte y poco a poco va

disminuyendo est pendiente. Un dren de 60 metros de longitud puede quedar hasta dosmetros por debajo del nivel de dren propuesto terico. Despus de nivelar el equipo se le da la

inclinacin y direccin al dren de acuerdo a los datos del estudio geotcnico previo y se inicia la

perforacin.

Como usualmente este tipo de subdrenaje se realiza en suelos blandos, se requiere emplear una

tubera de revestimiento para su perforacin, as ocurre con frecuencia la falla de las paredes

del filtro y en ocasiones se dificulta la colocacin de la tubera de filtro. En los 3 a 6 metros ms

cercanos al borde del talud se debe emplear tubera no perforada y si es necesario se ancla en

concreto 1.0 a 2.0 metros de tubera.

En Mxico se ha empleado un tipo de subdren horizontal sin tubera, en el cual la perforacin serellena con material granular filtrante. En este caso se trabaja con perforaciones hasta de 6 de

dimetro y se requiere un sistema de control superficial para evitar la salida de las arenas del

subdren.

a. APLICACIN DE LOS DRENES HORIZONTALES

Sistema de drenaje para evacuar el agua de escorrenta y la existente en la capa fretica. Se

realizan zanjas de recogida de agua en coronacin de talud y en su pie y pozos profundos con

conexin horizontal entre ellos en profundidad para aumentar la eficacia del drenaje. Tambin

se disponen drenes californianos sub horizontales para evacuar el agua del interior.

b. UBICACIN

Se determinara en funcin a la naturaleza de los terrenos atravesados, para lo que debern

tenerse en cuenta sus condiciones hidrogeolgicas. Buena parte del xito de este tratamiento

depende del acierto en su disposicin, por lo que el conocimiento de la estructura geolgica enla que se perforen resulta de capital importancia.

Figura 9.

Perforacin e

Instalacin de

los drenesCalifornianos

u Horizontales

en la ladera




31

c. PERFORACION

La inclinacin de la perforacin, descendente hacia el talud, ser como minimo del 3%.

La perforacin de los drenes californianos simultneamente a la excavacin de los desmontes,

sobre todo en parmetros de altura superior al rango de maniobra de la maquinaria habitualpara este tipo de trabajos, puede simplificar su ejecucin y mejorar las condiciones de drenaje

durante la propia excavacin.

d. TUBOS

En general los drenes californianos se proyectaran con tubos en su interior, metlicos o plsticos

PVC, perforados o ranurados, con dimetro mnimo 5 cm. Las ranuras u orificios debern

disponerse a lo largo de aquellas zonas del tubo que, tras su ubicacin en el interior del terreno,

supongan captacin de agua, si bien normalmente podrn admitirse longitudes mayores de

estas zonas con orificios o ranuras.

e. AGUAS CAPTADAS

Los caudales y el tiempo durante el que los drenes californianos aporten agua, dependern de

volmenes y condiciones de recarga de las zonas drenadas, as como la permeabilidad de los

materiales en cuestin. Cuando se dispongan como drenaje de materiales de baja

permeabilidad, de alto alivio de presiones pueden implicar un periodo de tiempo prolongado,

normalmente de varios meses, siendo el caudal evacuado escaso.

El agua procedente de los drenes californianos deber canalizarse adecuadamente, de manera

que no afecte a los taludes o superficies por las que escurran las aguas captadas, proyectando

en caso necesario tubos o bajantes conectadas a cunetas u otros elementos del drenaje

superficial.

f. Equipos De Perforacin De Sub Drenes Horizontales

El rendimiento de las perforaciones depende del equipo que se est empleando y del tipo de

material. En condiciones ideales se pueden tener rendimientos hasta de 50 metros/da, pero

habitualmente el rendimiento est por debajo de los 10 metros/da. Entre los equipos de

perforacin utilizados para la construccin de sub drenes horizontales se pueden mencionar los

siguientes:

1. Equipo Ha roto percusinEs tal vez el ms rpido y eficiente debido a que emplea sistemas de rotacin y percusin, perosu empleo es limitado por su costo y por la necesidad de ubicacin de grandes compresores de

aire cerca al sitio de perforacin. Es el equipo ideal para sub drenes profundos.

2. Equipo a rotacin HidrulicaGeneralmente, se emplean los mismos equipos que se usan para perforaciones verticales y

muestreo de suelos. Comnmente estn montadas sobre patines. Su rendimiento no es grande

pero es el sistema ms frecuentemente empleado por su disponibilidad y facilidad de

transporte.

3. Equipo a Rotacin simple (Auger)Este sistema es sencillo pero su uso est limitado a sub drenes poco profundos.




32

4. Equipo a percusinSe le emplea en materiales blandos y tiene el inconveniente de la dificultad para mantener una

pendiente, especialmente cuando encuentra cantos o rocas duras.

El equipo que se utilice para la instalacin de drenes de penetracin transversal, ser eladecuado para obtener la calidad especificada en el proyecto y en cantidad suficiente para

producir el rendimiento establecido en el programa de trabajo, siendo responsabilidad del

Constructor su seleccin pero deber contar con la aprobacin del Interventor. Dicho equipo

deber ser mantenido en ptimas condiciones de operacin durante el tiempo que dure la obra

y ser operado por personal capacitado. Si durante la ejecucin del trabajo y a juicio del

Interventor, el equipo presenta deficiencias o no produce los resultados esperados, se

suspender inmediatamente el trabajo en tanto que el Constructor corrija las deficiencias, lo

reemplace o sustituya al operador. Los atrasos en el programa de ejecucin, que por este motivo

se ocasionen, sern imputables exclusivamente al Constructor.

El equipo deber ser el adecuado para perforar barrenos en cualquier direccin y en profundidadhasta de treinta (30) metros. Podr ser equipo ligero rotatorio o a percusin con martinete en

el frente (down the hole), que permita obtener perforaciones con dimetros de cincuenta

milmetros (50 mm) a ciento cincuenta milmetros (150 mm), en suelo o en roca.

Las plataformas contaran con canastillas telescpicas, de accionamiento hidrulico o neumtico,

cuya versatilidad de movimientos permitan acercar y retirar el equipo, materiales y personal

para la perforacin e instalacin de los drenes de penetracin transversal.

g. Diseo de Sub drenes de penetracin

Para la ubicacin de los drenes se recomienda hacer previamente un estudio geotcnico para

determinar las caractersticas del rgimen de aguas subterrneas.

Es importante la ubicacin de piezmetros abiertos de control que permiten medir el

abatimiento del nivel de agua y le dan al Ingeniero informacin sobre la necesidad o no de

colocar ms sub drenes.

Se requiere ubicar el dren en una cota, de tal forma que la cabeza de agua sea suficiente, que

est preferiblemente por debajo de la zona fallada y debe chequearse que est ubicado dentro

del acufero. Es comn encontrar drenes que no trabajan por estar colocados por debajo del

fondo de un acufero suspendido. Adicionalmente, la pendiente debe ser tal que al profundizar

el dren no suba a cotas arriba de la lnea de nivel de agua. Estos problemas se pueden evitar con

un estudio geotcnico muy completo previo a la colocacin de los sub drenes.

Existen algunas metodologas de diseo para determinar el espaciamiento entre drenes entre

los cuales se encuentran los mtodos de Choi (1977), Prellwitz (1978), Kenney (1977). Sin

embargo, estas metodologas tienen poca aplicabilidad por cuanto no tienen en cuenta los

parmetros geolgicos y tratan el suelo como un elemento homogneo. El procedimiento de

Kenney utiliza cuatro situaciones diferentes. En los dibujos de las figuras 13.19 y 13.20 las lneas

punteadas representan una familia de drenaje que tiene el mismo valor de L, donde L = Longitud

total del dren / Ancho total del talud.

Otro de los sistemas utilizados para calcular el espaciamiento o separacin entre subdrenes es

la frmula de Kozeny:




33

S = 2 h K/q

Dnde:

S = Separacin entre drenesh = Altura del nivel fretico por encima del nivel de los drenesK = Permeabilidad de la formacinq = Caudal unitario del sub dren.

La aplicabilidad de esta frmula no es muy confiable en todos los casos y comnmente se hace

la ubicacin con base en experiencias anteriores en el mismo material o a la monitoria

permanente de piezmetros, durante la instalacin de sub drenes.

Otro procedimiento consiste en colocar una hilera de sub drenes a un espaciamiento

predeterminado y colocar drenes intermedios adicionales, de acuerdo al comportamiento de los

niveles freticos en el talud. Como espaciamiento inicial generalmente, se recomienda la mitad

de la longitud total de cada dren.

3.2.3. GEOCOMPUESTOS DRENANTES

Un geocompuesto de drenaje consiste en la combinacin de geotextil y geored, combinando las

cualidades ms sobresalientes de cada material, de tal manera que se resuelva en forma ptima

la captacin y conduccin de fluidos. La geored es un geosinttico especialmente diseado para

la conduccin de fluidos, el cual es fabricado con un material resistente a los factores trmicos,

qumicos y biolgicos presentes en el suelo y que podran llegar a afectar la integridad y

desempeo de la estructura. La geored es un sistema romboidal formado por tendones

sobrepuestos conectados entre s, que forman canales de elevada capacidad drenante, tiles en

aplicaciones de ingeniera geotcnica, ambiental, hidrulica y de transporte. El geotextil

empleado para la fabricacin de geocompuestos de drenaje es el No Tejido punzonado por

agujas; ya que dentro del sistema cumple la funcin de filtro para retener el suelo y dejar pasar

el agua que posteriormente ser conducido por la geored.

Figura 10. Comparativa entre el dren Francs y Dren de geocompuesto




34

a. Descripcin

Esta partida comprender la provisin del material y la ejecucin de todos los trabajos

necesarios para la colocacin geocompuestos para pantallas drenantes para lograr el drenaje de

la parte trasera de los estribos y en las estructuras en que el Supervisor ordene su utilizacin.

Estos trabajos se ejecutarn de acuerdo a lo indicado en los planos, en las especificaciones y a

lo que ordene el Supervisor.

b. Materiales

El geocompuesto deber ser liviano y flexible. Este producto estar formado por asociacin de

tres geosintticos. Los geosintticos que conforman el geocompuesto de drenaje se describen a

continuacin.

c. Ncleo Drenante

El ncleo drenante deber ser formado por una geomanta tridimensional, fabricada con

filamentos gruesos de polipropileno entrelazados, formando una estructura tridimensional que

posee 90% de vacos.

d. Filtro

El filtro ser un geotextil no tejido de fibras sintticas de polister, el cual estar termo soldada

a los hilos de la geomanta, en los puntos en contacto directo con este. El filtro geotextil deber

estar conforme a los requerimientos de la siguiente tabla:

Propiedades Hidrulicas GeotextilAbertura defiltracin

Mm AFNOR G 38017 0,145

Permisividad s-1 ASTM D 4491 1,51

Permeabilidad cm/s ASTM D 4491 1,1 x 10-1

Propiedades Mecnicas

DireccinLongitudinal

Direccintransversal

Resistencia a latraccin

KN/mASTM D 4595

5.20 2.90

Deformacin a larotura

%ASTM D 4595

37.30 36.20

Punzonamiento NASTM D 4833

602.00

Caractersticas Fsicas

Espesor MmASTM D 5199

0.7

Gramaje g/m2ASTM D 5261

100




35

e. Lmina Impermeable

Una de las caras est compuesta por un Laminado de Polipropileno, capaz estar en contacto

directo con mortero o concreto fresco. Este laminado debe cumplir las siguientes caractersticas:

Propiedades HidrulicasLaminado dePolipropileno

Abertura defiltracin

Mm AFNOR G 38017 0,145

Permisividad s-1 ASTM D 4491 1,51

Permeabilidad cm/s ASTM D 4491 1,1 x 10-1

Propiedades Mecnicas

DireccinLongitudinal

Direccintransversal

Resistencia a latraccin

KN/mASTM D 4595

5.50 3.00

Deformacin a larotura

%ASTM D 4595

52.00 50.00


Espesor mmASTM D 5199

0.15

Gramaje g/m2ASTM D 5261

135

f. Geocompuesto para malla drenante

Las propiedades mecnicas y fsicas del geocompuesto para la malla drenante, debern estar

conforme a los requerimientos de la siguiente tabla:

Propiedades Mecnicas Geocompuesto

Direccinlongitudinal

Direccintransversal

Resistenciaa la traccin

KN/m ASTM D

4595

14.00 8.00

Deformacin a la rotura

% ASTM D4595

30.00 30.00


Espesor mm ASTM D5199

11.0

Gramaje g/m2 ASTM D5261

750




36

La capacidad de flujo del geocompuesto deber estar conforme a los requerimientos de la

siguiente tabla:

g. Capacidad de flujo (l.s/m)

h. Instalacin

Los rollos de geocompuesto debern ser provistos con una envoltura para proteccin contra la

humedad y la exposicin a los rayos ultravioleta antes de su colocacin. Los rollos debern ser

almacenados de tal modo de protegerlos de estos elementos. Si son almacenados a la

intemperie, debern colocarse elevados y protegidos con una cobertura impermeabilizante. En

ningn momento el geocompuesto de drenaje deber estar expuesto a los rayos ultravioletas

por un perodo que exceda los 14 das.

El contratista deber manipular los rollos de geocompuesto, de forma segura para que no sean

daados. El rea de instalacin deber ser preparada perfilndola y dejndola libre de

obstrucciones que puedan daar el geocompuesto. No se deber permitir la presencia depiedras, vegetacin, races, excesivo polvo o humedad en el geocompuesto. El contratista no

deber operar ningn equipo directamente sobre el geocompuesto.

El geocompuesto de drenaje deber ser desenrollado tan suavemente como fuera posible sobre

la superficie limpia, libre de arrugas y pliegues. Puede ser instalado en su sentido longitudinal o

transversal. Los mtodos de fijacin pueden ser a travs de pines o con pegamento. El

geocompuesto de drenaje y la tubera perforada sern colocados como se detallan en los planos

y bajo la aprobacin del supervisor.

En los extremos de los tubos perforados se colocar un tubo dren PVC de 200mm de dimetro,

que cruce el estribo o muro desde el trasds hacia el intrads, de manera de eliminar el agua.

Durante la construccin, se deber tener cuidado en evitar la contaminacin del geocompuesto

de drenaje con suelo u otro material. El geocompuesto de drenaje debe ser colocado suelto y

no excesivamente tenso. Para colocarlo en ntimo contacto con el suelo, debe tenerse cuidado

de no dejar espacios vacos entre el geotextil y el suelo subyacente. Los geocompuestos de

drenaje adyacentes debern ser cosidos o traslapados, el traslape ser como mnimo 10 cm.




37

IV. DESARROLLO DE LA ALTERNATIVA EMPLEADA

4.1. DESCRIPCINUna andenera viva - trincheras de control se construye con plantas vivas y materiales locales.

Una presa de control de este tipo es porosa y su principal objetivo es reducir la pendiente

efectiva en una fisura o crcava y as disminuir la velocidad del agua.

Funcin

Atrapa - El sedimento que baja por una crcava o fisura

Retiene- El material erosionado que se deposita detrs de la presa de control

Refuerza El costado de la fisura o crcava

Drena Protege Mejora

Usos de ingeniera

Impedir que las fisuras se conviertan en grandes crcavas

Reparar pequeas crcavas con una profundidad mxima de 1 m y un ancho mximo

de 2 m.

Minimizar la cantidad de material erosionado de fisuras y crcavas que llega a un sitio

de

disposicin de escombros y que de otra manera entrara en los canales de desage

naturales.

Fortalecer canales de drenaje naturales en alcantarillas y sitios de descarga de las

cunetas.

4.2. MATERIALES

- Estacas de madera dura de 1 a 2 metros de largo y 60120 mm de dimetro de, por

ejemplo, Gliricidia sepium (Madero negro) y Eritrina corallodendrum (Elequeme).

- Tallos largos de Pennisetum purpureum (pasto elefante) para presas de control

livianas y pequeas Bambusa vulgaris (Bamb) tallos de 2 - 3 aos

- Pastos robustos, como Vetiveria zizanioides (vetiver), con races fibrosas para reforzar

los costados de las crcavas

- Maleza y piedras angulares para rellenar.




38

4.3. PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO ALTERNATIVA TENTATIVA4.3.1. ESQUEMA

1. Recorte los taludes de lacrcava si son demasiado empinados.

Cualquier exceso de material suelto que

quede, btelo aguas arriba de la presa

de control.

2. Prepare fardos de 4 o 5 estacasde madera dura, alternando las estacas

de manera que los extremos inferiores

de algunas de las estacas queden

adyacentes al extremo superior de

otros.

3. Coloque el fardo de estacas enel costado de la crcava a una

profundidad de 1.5 a 2 m y compacte el

material alrededor del fardo.

4. Asegrese de que haya un buencontacto entre las estacas y el lecho de

la crcava ya que es all donde se

desarrollar la raz de refuerzo.

5. Asegrese de el centro de lapresa de control est ms abajo que los

costados. Esto asegurar que el reflujose canalice por el centro de la crcava lo

que evitar socavacin en los costados.

6. Antes de rellenar el rea detrs de lapresa, se procede a colocar el

geocompuesto para una adecuado

proceso de drenaje como tambin los

drenes horizontales separados cada uno de

entre 3 a 5 m cometidos con un ngulo de

inclinacin de 45 grados como mximo.

7. Rellene el rea detrs de la presacon maleza local y piedras angulares.

Siembre retoos o esquejes aguas arriba

de los costados de la crcava.

8. Calcule la distancia entre las presasde control (dependiendo de la pendiente del

lecho de la crcava y los niveles de erosin.

Donde la erosin constituya un problema,

las presas se pueden colocar en una crcava

a intervalos de 2-3 metros. Es preferible




39

colocar numerosas presas pequeas y no unas pocas presas grandes.

4.3.2. Especies

Bambusa vulgaris (Bamb), Gliricidia sepium (madero

negro), Pennisetum purpureum (pasto elefante), Vetiveriazizanioides (pasto vetiver), Erythrina corallodendrum

(Elequeme).

4.3.3. Variaciones o combinaciones

En una andenera viva de control se pueden utilizar

recortes de diferentes especies

La vegetacin se puede utilizar en combinacin con

presas de control hechas con gaviones o

mampostera para proteger las paredes laterales y

los costados de las crcavas.

En crcavas ms anchas, se puede utilizar alambre

galvanizado para ayudar a amarrar las ramas

verticales y horizontales.

4.4. PROCEDIMIENTO DE LA FABRICACIN DE LA PROPUESTA A ESCALA

PASO 1:Se dio la forma a escala 1/100 las dimensiones de la maqueta hecha con cristal templado de6mm.




40

PASO 2:Para la base, se us material afirmado y

piedras, antes se coloc tecnoport sobre la

base del cristal, para disminuir el peso.

PASO 3:Como material de base se us tierra

seleccionada y piedras, para darle la forma

de estratos, tanto en la base de la carretera

como en el talud.

PASO 4:Se coloc una geomalla sobre el talud

mantener el suelo sujetado y evitar el

deslizamiento de masas de suelo y el

lavado de los suelos f

Aplicación de La Biotecnia en Suelos Con Estratos Permeables

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