DISEÑO DE DEFENSAS RIBEREÑAS

Por Ing. Alfredo Mansen Valderrama

Jefe del Departamento de Hidráulica e Hidrología FIC - UNI e-mail:amansen@infonegocio.net.pe

Resumen El suscrito, desde el año 1973 ha venido participando en problemas relacionados en erosión e inundación que causan las aguas de los ríos sobre las obras civiles y agrícolas, durante este tiempo ha tenido que actuar en forma interdisciplinariamente, con especialistas de diferentes áreas, lo cual me ha permitido recibir y transmitir conocimientos y experiencias de cada uno de los Ingenieros participantes. En esta relación, la convivencia técnica a veces no ha sido de lo mas fluida y uno de los profesionales que con mas roces se han tenido, ha sido con el Ingeniero de Trazo de carreteras y esta relación técnica ha sido mas polémica; si este era el Jefe de Proyecto del Proyecto Vial. Este conflicto se debe a la formación de los Ingenieros de carreteras, cuyos criterios de diseño priorizan factores como la velocidad directriz, radio de curva, movimiento de tierras, etc. cuyos valores están muy influenciados con el costo de la obra y la seguridad, en algunos casos hay que hacer notar que estos valores son adoptados de códigos extranjeros, que muy poca relación tiene con nuestra realidad geográfica en especial de las zonas de sierra y selva, y esta relación es casi inexistente con respecto a la acción dinámica del agua, en especial, cuando esta se manifiesta en forma de escorrentía superficial. En este documento, nos referiremos a la acción del flujo de los ríos sobre los terraplenes de las carreteras y asimismo hacer notar como ellos también se ven afectados por la construcción de dichas carreteras en especial cuando estos interfieren con su natural comportamiento. Todo este documento, parte del principio que los ríos no afectan a las carreteras, sino que estas se ven afectadas; porque han sido colocados en zonas donde se desarrolla la dinámica del río. Por lo que las consideraciones que se darán a continuación buscan aportar criterios, aprendidos durante estos 30 años, con el objetivo que su aplicación le darán durabilidad y funcionabilidad a las carreteras a proteger con las obras denominadas DEFENSAS RIBEREÑAS. Introducción. Es clásico que las carreteras peruanas tienen que enfrentarse a la acción dinámica del flujo de las aguas de los ríos, esto se debe básicamente a que su desarrollo se realiza en algunas zonas, en forma paralela a la corriente, lo que obliga a la carretera en dichos tramos a contar con estructura de protección de la acción dinámica del agua del río. En los últimos años, se ha constatado que la solución de estos problemas, debe estar en manos de un Ingeniero Civil Hidráulico, que debe tener sólidos conocimientos de

Topografía, Carreteras, Suelos, Geotecnia, Hidrología, Hidráulica, Drenaje, Geosintéticos, Control de la Erosión e Impacto Ambiental, los que coinciden con los cursos que se dictan que se dictan en la FIC, que son enseñados en su mayoría por el Departamento de Hidráulica e Hidrología de la FIC/UNI y paradójicamente en algunos casos la enseñanza de tantos cursos había sido cuestionado alegando que son demasiados para un estudiante de antegrado pero la realidad del ejercicio de la profesión ha demostrado su justificación. Pero es dable hacer mención que el MTC en su convocatoria de especialistas en los concursos para proyectos de carreteras equivocadamente siempre solicita a un ingeniero HIDROLOGO lo cual no condice con la formación que debe disponer el ingeniero Civil especialista en DRENAJE de carreteras dado que la hidrología es solo una de las materias que se aplican en los estudio y no la única tal como se describe en la base del concurso para la ejecución del proyecto, ya que el ingeniero de DRENAJE es aquel que se encarga del diseño y manejo de las aguas que son innecesarias para las obras civiles que se construyen en una carretera y ponen en peligro su estabilidad y durabilidad de dichas obras. Tipos de Proyectos. Hay que precisar que dentro de los proyectos convocados de carreteras hay dos tipos, los que rehabilitan y mejoran un trazo existente y los que se ejecutaran en un trazo nuevo, esta ultima posibilidad es número menor y principalmente concentrada a las actividades mineras y la de tendido de gaseoductos. Es necesario realizar esta clasificación debido, que en el caso de rehabilitación no se permite el cambio de eje de la carretera actual; mientras que en el caso de mejoramiento si, pero solo en pequeños tramos y siempre que se demuestre que es necesario y finalmente en el caso de carreteras nuevas, que es la situación minoritaria no existe la limitación de mantener el eje existente debido a que se trata de nuestro proyecto. Esta aclaración es necesaria, ya que será utilizada para la ubicación del eje de la carretera en zonas cercanas al río. Criterios de Diseño y Nuevos Materiales de Construcción Asimismo es bueno recalcar que la diversidad geográfica, en donde están ubicados los proyectos de carreteras obliga a desarrollar nuevos criterios en el diseño y el uso de diferentes materiales de construcción lo que permite una diversidad de soluciones, eliminando de este modo el criterio de la estandarización o el diseño típico, muy propenso a exigirse en épocas pasadas por los entes revisores. Sugerencias de Mejora en los Criterios de Diseño. A continuación se proponen algunas sugerencias que deben ser tomadas en cuenta para contar con un adecuado proyecto de defensas de carreteras a la acción dinámica del flujo de las aguas de los ríos.

1. Trazo del Eje de la Carretera.- Existe un dicho muy antiguo “Si no puedes con tu enemigo huye o únete a él”. Creo que este pensamiento debe guiar a los Ingeniero de Trazo y al de Drenaje, cuando llegan a un punto donde la

carretera se desarrolla junto a un cauce, y por lo general este encuentro con él rió se realiza en época de estiaje, cuando este ultimo se comporta como un tranquilo arroyuelo incapaz, de mostrar la fuerza erosiva que adquiere en su época de crecida transportando miles de metros cúbicos por segundo, situación muy difícil de imaginar en la época de estudio por los encargados del proyecto, quienes a veces omiten en pensar que este tranquilo arroyuelo se transforma en un fiero enemigo que rechazara con toda su fuerza al elemento extraño invasor de su cauce natural. Siguiendo con el dicho, yo sugiero que la parte del mensaje, cuando dice, que si uno no puede con su enemigo es conveniente evitarlo o huir de él, es la forma más simple y sensata del éxito y permanencia de la carretera en una cercana a un río, lo que significa que es mejor ubicarla fuera del cauce, para evitar las fuerzas erosivas, aunque esta alternativa no siempre es factible por razones económicas, pero aun así exige la utilización de criterios lógicos, como la de ubicar la vía en tramos mas elevados o sobre roca, dejando de lado las consideraciones económicas, aun cuando se requiera excavaciones muy costosas en rocas, puesto que la calidad de este material le permitirá comportarse en forma excelente al control de la erosión, cuando la acción dinámica del río se acerque a la carretera. Parafraseando a un político los Ingenieros Peruanos nos comportamos como “Cholos Tercos” cuando nos encontramos con los ríos y trazamos las carreteras cercanas a los cauces de los ríos, no por desconocer el peligro, sino por el criterio económico del costo por kilómetro de carretera, ante este caso, entonces les recomiendo obedecer la segunda parte del dicho, “Sino puedes con tu enemigo; únete a él”, esto significa que los gastos que hacemos para dominar al río, sean usando las soluciones biotécnicas, lo que significa usar la Suelo Bioingeniería y la solución técnica estructural como soluciones de ingeniería clásica de obras de protección para controlar la acción erosiva del río. Esta ultima solución técnica estructural proporciona la metodología de revestir el terraplén con un material resistente a la acción erosiva del flujo, y en otras ocasiones colocar espigones que reorienten el flujo hacia la otra orilla del río por donde no corre este. Mientras que la Suelo Bioingeniería, utiliza la construcción de espigones permeable y el sembrado de árboles y arbustos para reducir o retardar el efecto erosivo de la velocidad del flujo, además las raíces de las plantas añaden mas estructura al material conformante de la ribera.

Tipos de Sistemas de Ríos.

a. Sistema Confinado.- Son aquellos sistemas donde el curso del agua, esta localizado dentro de un cauce, y que puede tener planicies, pero esta confinado por paredes del valle. Su flujo puede ser permanente o intermitente, formado pequeños arroyuelos que se desarrollan hacia cauces madre.

Fig. 1: Sección transversal de un sistema confinado.

b. Sistema No Confinados.- Son aquellos sistemas donde el curso del agua no esta localizado dentro de un cauce con taludes visibles y sus planicies son suaves y no se nota las paredes del valle.

Fig 2: Sistemas no confinados

Ubicación del Terraplén. En las figuras xyz se recomienda la ubicación del terraplén cuando se necesita proyectar una carretera en sistema confinados y no confinados, en especial en proyectos nuevos y de mejoramiento.

Fig 3: La carretera debe ser ubicada fuera del ancho mínimo del cinturón meándrico. Fig 4: Se muestra que la carretera debe ser ubicada a una distancia mayor que la suma de los anchos de erosión de talud inestable y de acceso.

Fig 5: Se muestra que la carretera debe ser ubicada a una distancia mayor que la suma de los anchos de erosión de pie de talud, erosión de talud inestable y de acceso.

Conclusión. Cuando se trata de Proyectos de Carreteras ya sea de Rehabilitación, Mejoramiento o Nuevo Trazo y no se puede cumplir con las recomendaciones anteriores en lo que respecta a ubicación del terraplén, en este caso, nos queda analizar las situaciones cuando el flujo del río alcanza velocidades que causan problemas erosivos a los taludes, lo que obliga a construir obras de protección de los taludes a los efectos erosivos del flujo del río también conocidos como Defensa Ribereñas.

2. Sugerencias Técnicas de diseño.

Todas las sugerencias sobre el punto fueron descritas usando la presentación durante la conferencia.

3. Sugerencias Ambientales. El estado del arte en Obras de Encauzamiento en Ríos esta pasando por una polémica entre la Ingeniería de Ríos contra la Restauración de Ríos, esto debido a los grandes cambios que han sucedido en la Sociedad, en lo que respecta al manejo de los ríos y sus cuencas. Como ya se describió anteriormente las carreteras se construyen en las partes bajas de los valles para tomar ventajas de la topografía, pero a medida que el valle se reduce, la carretera y el camino entran en competencia por el espacio disponible. En orden de reducir la cantidad y severidad de las curvas y del movimiento de tierras, a sido practica común por los ingenieros ocupar, realinear y acortar los cauces de los ríos para cruzarlos ir paralelo y volver a cruzarlos. Esto se ha logrado; haciendo perder la sinuosidad natural, aumentando la pendiente, con la invasión de enrocados en el cauce para proteger el camino, toda esta reducción de sección ha ocasionado incrementos de velocidades los cuales afectan al equilibrio natural del transporte de sedimentos, lo que en algunos sitios ha causado la merma o desaparición de la fauna (peces), daño a la zona ripariana y a la calidad del agua del río Aunque nuestro país esta catalogado en vía de desarrollo, y necesitamos a las carreteras para la comunicación de nuestros pueblos y el transporte de nuestros productos, debemos dejar de lado nuestras preocupaciones sobre el Medio Ambiente lo que obliga a replantear los antiguos diseños de trazo y construcción de carreteras en especial al uso de trazos rectos que ocasionan taludes muy parados, los estrechamientos de cauces para tener luces más pequeñas de los puentes, la extracción desproporcionada de materiales de acarreo del cauce de los ríos, la colocación de los materiales sobrantes de la construcción en los cauces. Además de evitar las soluciones anteriores la técnica del uso de la Suelo Bioingeniería recomienda la utilización mínima de la siguiente actividad en el diseño de las defensas ribereñas; El sembrado de estacas vivas de sauces o especies nativas para favorecer la formación de una capa de raíces en el terreno donde se apoya el revestimiento o enrocado ya que las raíces ayudan a reforzar las partículas del suelo y previenen del lavado de los materiales finos ubicados entre y debajo de las rocas, asimismo mejoran el drenaje ya que ayudan a remover la humedad del suelo. Finalmente las ramas y las hojas además de reducir la energía a lo largo del cauce, le dan un aspecto más agradable al revestimiento, situación que no se presenta, cuando el revestimiento utilizado como defensas ribereñas queda expuesto solo.

Solución típica de defensas ribereñas mezclando la Biotécnica (suelo-bioingeniería + solución estructural)

Esta foto muestra el comportamiento de un talud en época de crecidas con protección de árboles, lo que le da mayor estabilidad a la erosión.