ESTABILIZACIÓN DE TALUDES DE LA VÍA DE RED TERCIARIA DE … · concreto como pantallas, muro de...

ESTABILIZACIÓN DE TALUDES DE LA VÍA DE RED TERCIARIA DE LA VEREDA LA UNIÓN, LOCALIDAD DE USME – BOGOTÁ D.C.

TANIA YULIETH PARRA PÉREZ YENNY PAOLA MELO CALDERÓN

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.

2015

ESTABILIZACIÓN DE TALUDES DE LA VÍA DE RED TERCIARIA DE LA VEREDA LA UNIÓN, LOCALIDAD DE USME – BOGOTÁ D.C.

TANIA YULIETH PARRA PÉREZ YENNY PAOLA MELO CALDERÓN

Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Civil

Director PEDRO ALEXANDER SOSA MARTÍNEZ

Ingeniero Topográfico

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.

2015

Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

Director de Investigación Ing. Pedro Alexander Sosa Martínez

______________________________________

Asesor Metodológico Ing. Javier Valencia Sierra

______________________________________ Jurado Bogotá D.C., noviembre de 2015

Este trabajo está dedicado primero que todo a Dios, a nuestros padres (Ninfa Pérez, Miguel

Parra, Ruth Calderón y Abelardo Melo) y hermanos que me dieron vida, educación, apoyo y afecto en todo momento a lo largo de nuestras

vidas.

Las autoras

AGRADECIMIENTOS

Las autoras expresan sus agradecimientos a: Damos gracias a nuestro Tutor, Ingeniero Pedro Alexander Sosa por su paciencia, colaboración, apoyo y esfuerzo presentado durante la elaboración de este trabajo de grado.

CONTENIDO

pág.

INTRODUCCIÓN 13 1. GENERALIDADES 15 1.1 ANTECEDENTES 15 1.2 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 17 1.2.1 Árbol de problemas 17 1.2.2 Árbol de solución 18 1.3 OBJETIVOS 18 1.3.1 Objetivo general 18 1.3.2 Objetivos específicos 18 1.4 JUSTIFICACIÓN 19 1.5 DELIMITACIÓN 20 1.5.1 Tiempo 20 1.5.2 Espacio 20 1.5.3 Contenido 20 1.5.4 Alcances 20 1.6 MARCO DE REFERENCIA 20 1.6.1 Marco teórico 20 1.6.1.1 Deslizamiento 21 1.6.1.2 Causas de un deslizamiento de tierra 21 1.6.1.3 Flujo de tierra 22 1.6.1.4 Geomorfología 22 1.6.1.5 Clasificación de las carreteras 22 1.6.1.6 Erosión 23 1.6.1.7 Tipos de fallas 26 1.6.1.8 Derrumbes y caídos 31 1.6.1.9 Talud 32 1.6.1.10 Estabilización de taludes 34 1.6.1.11 Métodos para la estabilización de taludes 35 1.6.1.12 La bioingeniería en la estabilización de taludes 41 1.6.2 Marco conceptual 42 1.6.2.1 Ensayos de laboratorio 42 2. METODOLOGÍA 44 2.1 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN PARA EL ANÁLISIS 44 2.1.1 Descripción del área a estudiar 44 2.1.1.2 Vereda La Unión 45 2.1.2 Geomorfología 47 2.1.3 Clima 47 2.1.4 Precipitación 49 2.1.5 Identificación del tipo de suelo del tramo a estudiar 50

pág. 2.2 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN POR MEDIO DE

PROGRAMAS COMPUTACIONALES 50 2.3 PROPUESTAS PARALA ESTABILIZACION DE TALUDES 51 2.3.1 Método de fajinas vivas 51 2.3.1.1 Descripción técnica 51 2.3.1.2 Preparación del material 52 2.3.1.3 Implantación 52 2.4 DISEÑO METODOLÓGICO 54 3. RESULTADOS 55 3.1 ENSAYOS DE LABORATORIO 55 3.1.1 Muestra No. 1 55 3.1.1.1 Clasificación del suelo por el sistema unificado de clasificación de

suelos 55 3.1.1.2 Clasificación del suelo por el sistema AASHTO 57 3.1.2 Muestra No. 2 57 3.2.2.1 Clasificación del suelo por el Sistema Unificado de Clasificación

de Suelos 58 3.1.2.2 Clasificación del suelo por el Sistema AASHTO 58 3.2 PRECIPITACIÓN DE LA ZONA 59 3.3 USO DE SOFTWARES 61 3.3.1 En Google Earth 61 3.3.2 Autocad 61 3.3.3 ArcGis 62 3.3.4 Modelamiento de la estabilización de taludes por método de las

fajinas 63 4. CONCLUSIONES 65 BIBLIOGRAFÍA 66 ANEXOS 70

LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Valores medios multianuales de precipitación 49 Tabla 2. Resultados ensayos de laboratorio para la muestra No. 1 55 Tabla 3. Resultados ensayos de laboratorio para la muestra No. 1 57

LISTA DE CUADROS

pág.

Cuadro 1. Factores que influyen en la erosión 24 Cuadro 2. Factores Inherentes a la estabilidad de taludes 34 Cuadro 3. Métodos de estructuras de contención 36 Cuadro 4. Ventajas y desventajas de los diversos tipos de estructura

anclada 38 Cuadro 5. Método para el drenaje y sub drenaje 39 Cuadro 6. Método para mejorar la resistencia del suelo 40 Cuadro 7. Métodos de recubrimiento de la superficie del talud 41 Cuadro 8. Técnicas y prácticas de bioingeniería en taludes 42 Cuadro 9. Clasificación del suelo por U.S.C.S. para la Muestra No. 1 56 Cuadro 10. Clasificaciones suelo por AASHTO muestra No.1 57 Cuadro 12. Clasificaciones suelo por AASHTO muestra No. 2 58 Cuadro 13. Clasificación del suelo por U.S.C.S. para la muestra No. 2 59

LISTA DE FIGURAS

pág. Figura 1. Distribución espacial de eventos potenciales (Registro 1996-

2001) por fenómenos de remoción en masa-Bogotá D.C. 15 Figura 2. Árbol de problemas 17 Figura 3. Árbol de soluciones 18 Figura 4. Deslizamiento por saturación del suelo 26 Figura 5. Deslizamiento superficial (Creep) 27 Figura 6. Deslizamiento producido por avalanchas 28 Figura 7. Deslizamiento producido por avalanchas 29 Figura 8. Deslizamiento producido por la falla rotacional 30 Figura 9. Deslizamiento producido por falla traslacional 31 Figura 10. Talud artificial y natural 33 Figura 11. Estructuras de contención para estabilización de

deslizamientos 37 Figura 12. Mapa general de la Localidad de Usme 45 Figura 13. Ubicación de la Vereda La Unión 46 Figura 14. Mapa climático de Colombia 48 Figura15. Fajinas vivas 51 Figura 16. Flujograma para el desarrollo del trabajo de grado 54 Figura 17. Ubicación de la muestra No. 1 en la carta de Casagrande 55 Figura 18. Ubicación de la muestra No. 2 en la carta de Casagrande 58 Figura 19. Precipitación total mensual y valores medios multianuales de

precipitación 60 Figura 20. Perfil de elevación de la vía en Google Earth 61 Figura 21. Curvas de nivel de la vereda La Unión 61 Figura 22. Perfil de la vía en Autocad 62 Figura 23. Curvas de nivel de la vereda La Unión 62 Figura 24. Pendientes de la vereda La Unión 63 Figura 25. Modelamiento del talud empleando el método de las fajinas 63 Figura 26. Detalle del tronco de la fajina 64

12

LISTA DE ANEXOS

pág. Anexo A. Registro fotográfico 70 Anexo B. Ensayos de laboratorio 70 Anexo C. Normas INVE 07 70 Anexo D. Planos modelamiento de talud 70

13

INTRODUCCIÓN La vereda la Unión de la Localidad de Usme – Bogotá D.C, ha sufrido con frecuencia los efectos de deslizamiento del terreno en la vía de red terciaria, cuya función principal es el desplazamiento de los habitantes. “Los movimientos de remoción en masa y deslizamientos de terreno se refieren al movimiento repentino de los materiales terrestres (suelo o roca) en descendencia. Los tipos específicos de estos, incluyen: caídas, flujos, reptación, deslizamiento y volcamientos. El riesgo de remoción en masa se presenta principalmente por la construcción de asentamientos en sitios dedicados anteriormente a la explotación de canteras, en rellenos o taludes que no fueron construidos técnicamente e incluso por su ubicación en la ronda de las quebradas.”1 Estos movimientos de masa son producidos en la mayoría de casos, en taludes que son “superficies inclinadas respecto a la horizontal, cuando el talud se produce en forma natural sin intervención humana se denomina ladera natural o simplemente ladera; cuando los taludes son hechos por el hombre, se denominan cortes o taludes artificiales, según sea la génesis de su formación en el corte se realiza una excavación en una formación terrea natural, en tanto que los taludes artificiales son los inclinados de los terraplenes. También se producen taludes en los bordes de una excavación que se realice a partir del nivel del terreno natural, a los cuales se suele denominar taludes de la excavación”.2 Es necesario saber que el talud es una de las estructuras más importantes que componen las vías terrestres; por lo cual, se buscan técnicas para prevenir los problemas que generan los deslizamientos de masa. Es por eso que la ingeniería, en su intento por disminuir estos riesgos ha diseñado tecnologías útiles cuyo objetivo es la estabilización de taludes, con tecnologías basadas en obras de concreto como pantallas, muro de contención, anclajes, obras de control de precipitación y escorrentía (construcción de canaletas perimetrales y de corona), obras de disipación de energía hidráulica con filtros de perforación horizontal y filtros de geo textil. El propósito del siguiente trabajo es brindar soluciones para la estabilización de taludes mediante tecnologías basadas en la conservación del medio ambiente, por medio de la bioingeniería, con la implementación de fajinas. La influencia de la vegetación en los taludes pueden definirse de dos maneras, hidrológicas y mecánicas, hidrológicamente la vegetación influye sobre la velocidad y el volumen

1 ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Recorriendo Usme: diagnóstico físico y socioeconómico de las localidades de Bogotá [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.shd.gov.co/shd/sites/default/files/documentos/RECORRIENDO%20USME.pdf>. 2 RICO RODRÍGUEZ, Alfonso y DEL CASTILLO, Hermilo. La ingeniería de suelos en las vías terrestres: carreteras, ferrocarriles y aeropistas. México: Limusa, 2006. p. 96.

14

del flujo del agua hacia y sobre una superficie de talud mediante los procesos de intercepción, flujo radicular, evaporación de gotas en las hojas, evapotranspiración e infiltración; mecánicamente, la vegetación aumenta la fortaleza y competencia del suelo en el cual está creciendo y por lo tanto contribuye a su estabilidad. Por lo anterior y a través del conocimiento obtenido en este programa de Ingeniería Civil, podemos ofrecer soluciones que benefician a la comunidad y en consecuencia se genera el incremento de obras civiles amigables con el medio ambiente en nuestro país, ya que se busca satisfacer las necesidades de esta zona mejorando la comodidad y seguridad de los usuarios en la vía.

15

1. GENERALIDADES

1.1 ANTECEDENTES

Los deslizamientos son los eventos con mayor recurrencia en Bogotá y se presentan en las Localidades Usaquén, Chapinero, Santafe, San Cristóbal, Usme, Suba y Ciudad Bolívar; Estos pueden generarse como efecto colateral por sismos e inundaciones. A continuación se pueden observar los eventos de remoción en masa que se han registrado en el periodo de 1996 al 2001.3 Figura 1. Distribución espacial de eventos potenciales (Registro 1996-2001) por fenómenos de remoción en masa-Bogotá D.C.

Fuente. IDIGER. Remoción de masas: panorama general [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/remocion>. En Usme se identifican tres unidades de paisaje, la primera corresponde a colinas bajas y montañas urbanizadas donde el relieve es ondulado y permite el establecimiento de obras de infraestructura y zonas urbana; la segunda unidad de paisaje son las colinas con cobertura antrópica que se extiende paralela a la margen derecha de los río Chisacá y Tunjuelo en dirección sur norte que incluye el parque Entre Nubes; la tercera unidad son las montañas altas, comprendidas entre los 3.350 y los 3.800 msnm correspondientes al páramo, subpáramo y al límite superior del bosque alto andino con una alta riqueza hidrológica, siendo parte del área la cuenca de captación de los ríos Chisacá y Tunjuelito.4

3 IDIGER. Remoción de masas: panorama general [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/remocion>. 4 ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Recorriendo Usme: diagnóstico físico y socioeconómico de las localidades de Bogotá [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.shd.gov.co/shd/sites/default/files/documentos/RECORRIENDO%20USME.pdf>.

16

En el área a estudiar se presenta difícil acceso a las veredas como Chisacá, Los Andes, Curubital y Las Mercedes por las características geográficas de la zona y por el mal estado de las vías secundarias. Teniendo en cuenta que el 56% de las vías de Usme se encuentran en afirmado, el 22% están construidas en pavimento rígido, el 21% en pavimento flexible y el 1% restante en otros materiales.5 El interés que nos lleva a realizar este trabajo es dar solución viable a la instabilidad del terreno que se presenta en los tramos ubicados en la vía de red terciaria de la vereda la unión ubicada en la localidad Numero 5 ( Usme ) para reducir las necesidades que afectan principalmente el desplazamiento de los habitantes de esta vereda, puesto que esta es una vía de acceso, abastecimiento e intercambio comercial entre localidades, además es importante mencionar que la agricultura son actividades económicas que abarca dicho sector. La localidad de Usme Registra un total de 7.733 Hectáreas en zonas de amenaza por remoción en masa, cifra que la ubica la segunda de mayor incidencia de este fenómeno superada solo por la localidad de Ciudad Bolívar. Este fenómeno se explica por la urbanización de fuertes pendientes en los cerros orientales y la explotación poro tecnificada y sin las previsiones ambientales adecuadas, de recursos naturales que se ha hecho en las últimas décadas y que han hecho las últimas décadas y que han contribuido a desestabilizar muchos taludes.

5 IDIGER. Remoción de masas, Op. Cit.

17

1.2 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

1.2.1 Árbol de problemas. Figura 2. Árbol de problemas.

Fuente. Autor..

18

1.2.2 Árbol de solución. Figura 3. Árbol de soluciones.

Fuente. Autor.. 1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo general. Identificar las causas que genera la inestabilidad del terreno en la vía terciaria de la vereda la Unión ubicada en la localidad de Usme - Bogotá D.C, por consiguiente se busca proponer una solución viable y económica, mediante la estabilización de taludes, teniendo en cuenta los diferentes tipos de fallas que se generan en el terreno. 1.3.2 Objetivos específicos.

Identificar las zonas y tramos a investigar por medio de estudios realizados en la zona para determinar las principales causas que dan origen a la inestabilidad de la vía de red terciaria de la Localidad de Usme – Vereda la Unión.

19

Definir cuál es la falla y generar solución para mitigar los efectos de erosión, los cuales cusan la degradación del terreno.

Proponer una solución viable, segura y económica por medio de la estabilización de taludes. 1.4 JUSTIFICACIÓN

La diversidad de suelos, topografía y climas, hacen necesario el estudio de la amenaza ante problemas de estabilidad de taludes y de remoción en masa en Colombia y con mayor ocurrencia en la región objeto de este estudio, la naturaleza de cada caso depende de variables como topografía, geología, geomorfología e hidrología entre otras, las cuales deben ser consideradas para realizar un correcto diseño de los trazados en proyectos longitudinales como puede ser una vía, un acueducto o un oleoducto, así como para formular proyectos correctivos que ofrezcan desvíos o variantes alternativas para garantizar la movilidad y la integridad de la vida en los corredores de la zona sin generar afectación a las actividades económicas y socio culturales desarrolladas en la región. Lo anterior hace razonar acerca de la necesidad de disponer de información que ofrezca un panorama integral de la probabilidad de ocurrencia de fenómenos por remoción en masa para la planificación de futuros proyectos a desarrollar en la zona para así determinar una solución viable que mitigue estos riesgos La vereda la Unión perteneciente a la Localidad de Usme, ha presentado riesgo y amenaza por deslizamiento de material terreo en taludes que se encuentran en la vía terciaria, debido a factores naturales y antrópicos, se estudia la posibilidad de movimiento de masas generados por acción de la gravedad, así como los movimientos traslacionales, rotacionales y la intensidad de lluvias traducidas en saturación del terreno. La inestabilidad del talud en esta zona ocurre por la intensidad de lluvias, causantes de que el nivel freático ascienda y en efecto se genere presión de poros relativamente permanente, puesto que al ascender el nivel freático se puede presentar afloramiento de agua y erosión en el talud.

De acuerdo al plan ambiental local de Usme (2013 – 2016), documento de la Alcaldía Mayor de Bogotá D.C, contempla como riesgo y factores de deterioro ambiental, la erosión de suelos, que se concentra en la unidad de colinas bajas y montañas urbanizadas, como consecuencia de la alta inestabilidad del material parental. Al alterar la cobertura natural vegetal protectora para establecer zonas urbanas, canteras, receberas y gravilleras, el material parental queda al descubierto y por acción del viento, las corrientes de agua y las lluvias, se generan fuertes procesos erosivos que determinan zonas de medio y alto riesgo.

20

En las zonas de medio riesgo se presentan constantes deslizamientos de tierra, acabamientos y hundimientos, las zonas de alto riesgo están asociadas a fallas tectónicas, cuyos efectos se ven intensificados por la alteración de la vegetación. La erosión de los suelos en la zona rural, es generada por la alteración de la cobertura vegetal protectora y por los largos periodos de uso a los que esta es sometida, la consecuencia de

ello es la pérdida de fertilidad de los suelos”.6 La mayoría de soluciones a este problema de estabilización de taludes, es utilizar métodos convencionales como respuesta inmediata, es por esta razón que nosotros proponemos construir una estrategia que garantice la protección de las formas de vida rurales y conservación de recursos primarios (agua y suelo productivo), generando una estructura ecológica y acorde con el medio natural y paisajístico. La implementación de las fajinas es un método que utiliza la vegetación para el control y prevención de la estabilidad en los taludes, por ende es una alternativa segura y económica. 1.5 DELIMITACIÓN

1.5.1 Tiempo. El tiempo dispuesto para el desarrollo del trabajo de grado es de un semestre comprendido entre julio de 2015 a Noviembre de 2015. 1.5.2 Espacio. El trabajo de grado se puntualizó en la Vía de red terciaria de la vereda la Unión en Bogotá. 1.5.3 Contenido. Presentar a la Universidad Católica de Colombia un documento claro y específico como tesis de pregrado de Ingeniería Civil, dando cumplimiento a los objetivos propuestos a través de una investigación, recopilación y análisis de información acerca de la localidad de Usme – vereda la Unión, para proponer una solución viable que ayude a mitigar la remoción de masas presentada en la zona por medio de estabilización del talud. 1.5.4 Alcances. El alcance de esta investigación tendrá como fin estabilizar el talud, haciendo uso de construcción viva como las fajinas y pasto vetiver, estas técnicas convencionales de revegetación sirven para desarrollar una cubierta vegetal estable y autosuficiente que actúe como un componente estructural para el refuerzo y estabilización del talud. 1.6 MARCO DE REFERENCIA

1.6.1 Marco teórico. Para llevar a cabo este proyecto de análisis de remoción de masa, es de gran importancia identificar conceptos los cuales influyen en el

6 LEÓN GARCÍA, Juan Carlos. Plan Ambiental Local “PAL”: Alcaldía local de Usme. [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://ambientebogota.gov.co/documents/10157/2883159/PAL+USME+2013-2016.pdf>.

21

problema que se genera en esta vía de acceso de la vereda la Unión, localidad de Usme. De tal manera que el conocimiento y entendimiento de estos conceptos que a continuación mencionaremos, nos ayudan a establecer una forma de mitigación a corto plazo, para estos desprendimientos de terreno en la vía. 1.6.1.1 Deslizamiento. También llamado movimiento de masa o de pendientes se define como el desplazamiento de suelo o rocas controlado por la gravedad. La velocidad de desplazamiento puede ser lenta o rápida, pero nunca muy lenta. Los deslizamientos de tierras pueden ser superficiales o profundos. El material está constituido por una masa correspondiente a una porción de la ladera o a la propia ladera. El desplazamiento se produce cuesta abajo y hacia fuera, y hacia un plano despejado.7 Los deslizamientos de tierra ocurren con mayor frecuencia que cualquier otro evento geológico. Se producen a diario en las capas más superficiales del terreno como consecuencia de fuertes precipitaciones o de ondas sísmicas. Un terremoto violento también puede desencadenar decenas de miles de deslizamientos de diversa gravedad y los mismos varían según el tipo de movimiento caídas, deslizamientos, derrumbe.8 1.6.1.2 Causas de un deslizamiento de tierra. Existen varios factores que contribuyen a los derrumbes o deslizamientos como:

Erosión.

Topografía (lugares montañosos con pendientes fuertes).

Los glaciares también pueden provocar un deslizamiento de tierra, no tienen mucha diferencia de un acantilado y cuando el hielo se derrite puede provocar los derrumbes.

Terremotos – trae consigo un cambio brusco en la pendiente, haciéndola inestable.

7 FEDERACIÓN INTERNACIONAL DE SOCIEDADES DE LA CRUZ ROJA Y DE LA MEDIA LUNA. Definición de peligro de deslizamientos y avalanchas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: https://www.ifrc.org/es/introduccion/disaster-management/sobre-desastres/definicion--de-peligro/deslizamientos-y-avalanchas/ 2015>. 8 ECURED. Deslizamientos de tierra [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.ecured.cu/index.php/Deslizamientos_de_tierra>.

22

El agua subterránea puede desestabilizar la pendiente colocando presión sobre esta.

Volcanes en erupción – pueden causar que la pendiente se vuelva inestable.

La estructura del suelo puede cambiar. Estas son todas las causas naturales de un deslizamiento de tierra, pero las actividades humanas también pueden contribuir a provocarlos. (Cortes en ladera, falta de canalización de aguas, etc.)

Vibraciones de máquinas pesadas en el suelo.

La deforestación puede hacer frágiles a las laderas inestables. 1.6.1.3 Flujo de tierra. Un flujo de tierra, se trata de un deslizamiento de tierra ladera abajo. Estos se mueven a terribles velocidades, haciéndolos extremadamente peligrosos. Se pueden mover a cualquier velocidad hasta veinte kilómetros por hora, lo que muestra lo mal que pueden ser flujos de tierra. Materiales tales como arcilla, limo, arena fina, materiales granulados y piroclásticos finos pueden ser considerados flujos de tierra.Sin embargo, las velocidades en la que se mueven todos los deslizamientos de tierra pueden variar y, a veces dependerá del contenido de agua en el deslizamiento, a mayor contenido de agua, más alta la velocidad. (FERNANDEZ PEREZ, 2015)9 1.6.1.4 Geomorfología. La Geomorfología e la ciencia que estudia las formas de la corteza terrestre. Con este nombre se suele designar la ciencia que estudia el origen y la evolución de la tierra firme emergida pero puede estudiar también los fondos marinos. Esta ciencia se ha desarrollado siguiendo dos tendencias principalmente: la Geomorfología histórica o cíclica por un lado y la Geomorfología de los procesos por otro. 1.6.1.5 Clasificación de las carreteras. Para los efectos del presente Manual las carreteras se clasifican según su funcionalidad y el tipo de terreno.

Según su funcionalidad. Determinada según la necesidad operacional de la carretera o de los intereses de la nación en sus diferentes niveles: Primarias: son aquellas troncales, transversales y accesos a capitales de Departamento que cumplen la función básica de integración de las principales zonas de producción y consumo del país y de éste con los demás países. Este

9 FERNÁNDEZ PÉREZ, R. Desastres naturales [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.desastrenaturalpedia.com/deslizamientos-de-tierras>.

23

tipo de carreteras pueden ser de calzadas divididas según las exigencias particulares del proyecto. Las carreteras consideradas como Primarias deben funcionar pavimentadas.

Secundarias: son aquellas vías que unen las cabeceras municipales entre sí y/o que provienen de una cabecera municipal y conectan con una carretera Primaria. Las carreteras consideradas como Secundarias pueden funcionar pavimentadas o en afirmado. Terciarias: son aquellas vías de acceso que unen las cabeceras municipales con sus veredas o unen veredas entre sí. Las carreteras consideradas como Terciarias deben funcionar en afirmado. En caso de pavimentarse deberán cumplir con las condiciones geométricas estipuladas para las vías Secundarias.(INVAS, 2015)10. 1.6.1.6 Erosión. Se define como el desalojo, transporte y depósito del suelo superficial por agua, viento o hielo. En este artículo se le dará énfasis a la erosión hídrica. La erosión potencial en una zona determinada, depende principalmente de cuatro factores: las características del suelo, la cubierta vegetal, la topografía, y el clima.11

10 INVÍAS. Manual de diseño geométrico de carreteras [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://artemisa.unicauca.edu.co/~carboled/Libros/Manual%20de%20Diseno%20Geometrico%20de%20Carreteras.pdf>. 11 AGENCIA DE OBRAS PÚBLICAS. Manual de técnicas de estabilización de taludes de Infraestructura de obra civil [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://helvia.uco.es/xmlui/bitstream/handle/10396/12680/ManualVersionFinal.pdf?sequence=1>.

24

Cuadro 1. Factores que influyen en la erosión.

Fuente: AGENCIA DE OBRAS PÚBLICAS. Manual de técnicas de estabilización de taludes de Infraestructura de obra civil [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://helvia.uco.es/xmlui/bitstream/handle/10396/12680/ManualVersionFinal.pdf?sequence=1>. Se consideran dos tipos de erosión hídrica superficial: la erosión por lluvias o pluvial, la cual actual sobre las laderas, y la erosión encauzada o fluvial que actúa a lo largo de los torrentes, ríos y otros cursos de agua.

Erosión pluvial. En el caso de la erosión por lluvia se presenta una secuencia de procesos que se inicia cuando el agua cae sobre el suelo desprotegido y separa las partículas sueltas en un proceso conocido como Saltación Pluvial o

25

Salpicadura; las partículas sueltas generadas en el proceso de salpicadura son trasportadas cortas distancias en terrenos de pendiente muy suave por el flujo laminar en un proceso de erosión difusa conocido como Erosión Laminar. Con el incremento de la pendiente el agua se concentra en pequeños canalitos (flujo turbulento) formando primero pequeños surcos conocidos como Surcos de Erosión y luego, con mayor energía debido al aumento de la velocidad de escorrentía, se forman Cárcavas y Hondonadas de Erosión, cuando se integran varias cárcavas, asociadas al mismo evento erosivo que han dado lugar a enormes depresiones erosivas y que generalmente han desencadenado graves eventos de remoción en masa. Finalmente, en este escrito se identifica como Deslave, el arrastre repentino de capas uniformes de suelo en excavaciones o en laderas Entre los efectos más dañinos provocados por la erosión pluvial se cuentan: La pérdida de suelos, referido este término a la pérdida de la capa orgánica y la capa superior del perfil donde se desarrolla la vegetación, ligada según los expertos más que todo a la erosión laminar. La gradación por aporte de sedimentos a las corrientes. Los efectos directos derivados de los procesos descritos. Los efectos indirectos relacionados con el sobre-empinamiento de las laderas que desencadena deslizamientos y otras formas de remoción en masa.

Turificación. Se trata de un proceso de erosión interna mediante el cual el agua que se infiltra en el subsuelo puede producir erosión interna en suelos arcillosos dispersivos los cuales se floculan en presencia de agua pura relativamente quieta, dando lugar a suspensiones coloidales que son fácilmente arrastradas por el agua de infiltración, formándose en el suelo canales o tubos.

Erosión fluvial. Se refiere a la acción de agua encauzada en torrentes y los ríos donde éstos tributan. El agua encauzada socava las orillas o el fondo de los valles provocando socavación de fondo o socavación lateral. Los torrentes de montaña poseen un fuerte gradiente y por lo general arrastran enormes cantidades de sedimentos con fuerte socavación de fondo. El trabajo de los torrentes se incrementa considerablemente cuando las cuencas aferentes de los torrentes están mal conservadas, por lo general sujetas a deforestación, mal uso del suelo en los cultivos, drenaje deficiente de viviendas o caminos, etc. Los ríos, con un gradiente más suave que los torrentes que les tributan, reciben toda la carga de sedimentos de los torrentes y si esta carga es

26

excesiva, los cauces de estos ríos se colmatan y se producen inundaciones. En los ríos es más frecuente la socavación lateral de las orillas.12 1.6.1.7 Tipos de fallas. Es importante consideras los tipos de fallas para poder determinar la solución y generar la estabilidad del talud, por esto al considerar las fallas naturales y artificiales también será necesario distinguir las que ocurren en suelos residuales, en suelos trasportados o en materiales que han sufrido un proceso de compactación durante su puesta en obra.13 Figura 4. Deslizamiento por saturación del suelo.

Fuente. DE MATTEIS, Álvaro F. Geología y geotecnia, estabilidad de taludes [en línea] 2003 [citado: 20, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Estabilidad%20de%20Taludes.pdf>.

Fallas ligadas a la estabilidad de las laderas naturales. Se agrupan en esta división las fallas que ocurren típicamente en laderas naturales, aun cuando de un modo u otro también pudieran presentarse de manera ocasional en taludes artificiales. Deslizamiento superficial asociado a falta de resistencia por baja presión de confinamiento (Creep): Es el proceso más o menos continuo y por lo general lento

12 SEMINARIO DE BIOINGENIERÍA. La bioingeniería en la protección y estabilidad de taludes, laderas y cauces en zonas urbanas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/documents/10180/57156/La+bioingenieria+en+la+proteccion+y+estabilidad+de+talud.pdf/75692199-c3da-4ccf-98fb-5e3a292feedc>. 13 DE MATTEIS, Álvaro F. Geología y geotecnia, estabilidad de taludes [en línea] 2003 [citado: 20, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Estabilidad%20de%20Taludes.pdf>.

27

de deslizamiento ladera abajo que se presenta en la zona superficial de algunas laderas naturales. El creep “deslizamiento superficial” suele afectar a grandes áreas y el movimiento superficial se produce sin una transición bruscamente entre la parte superficial móvil y las masas inmóviles más profundas. Figura 5. Deslizamiento superficial (Creep).

Fuente: SEMINARIO DE BIOINGENIERÍA. La bioingeniería en la protección y estabilidad de taludes, laderas y cauces en zonas urbanas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/documents/10180/57156/La+bioingenieria+en+la+proteccion+y+estabilidad+de+talud.pdf/75692199-c3da-4ccf-98fb-5e3a292feedc>. Fallas asociadas a procesos de deformación acumulativa, generalmente relacionadas con perfiles geológicos desfavorables. Se producen en laderas naturales como consecuencia de los procesos de deformación acumulativa, por la tendencia de grandes de grandes masas a moverse ladera abajo. Este tipo de falla quizá e típico de laderas naturales en depósitos de talud o en otras formaciones análogas en cuanto a génesis geológica, formada por materias bastantes heterogéneas, no consolidadas y bajo la acción casi exclusiva de las fuerzas gravitacionales. Flujos: Se refiere este tipo de falla a movimientos más o menos rápidos de una parte de la ladera natural de tal manera que el movimiento en sí y la distribución aparente de velocidades y desplazamientos recuerda el comportamiento de un líquido viscoso. ► Flujo en materiales relativamente secos: los flujos de fragmentos de roca, desde los muy rápidos (Avalanchas) hasta los que ocurren lentamente. Estos movimientos pueden explicarse en términos de la falla plástica de los contactos profundos entre los fragmentos de roca y, consecuentemente afectan siempre a

28

grandes masas de fragmentos y suelen ser de catastróficas consecuencias. Se ha dicho que el aire atrapado entre los fragmentos, comprimido bajo fuertes presiones, pudiera desempeñar un importante papel en la génesis del flujo, a través de mecanismos análogos a aquellos por los que manifiesta su influencia la presión de poro en el agua. Figura 6. Deslizamiento producido por avalanchas.

Fuente: SEMINARIO DE BIOINGENIERÍA. La bioingeniería en la protección y estabilidad de taludes, laderas y cauces en zonas urbanas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/documents/10180/57156/La+bioingenieria+en+la+proteccion+y+estabilidad+de+talud.pdf/75692199-c3da-4ccf-98fb-5e3a292feedc>. ► Flujos en materiales húmedos, flujos de lodos: son flujos que requieren una proporción apreciable de agua contenida en el suelo, la cual desempeña un papel en la génesis y naturaleza de la falla; existe amplia graduación en la cantidad de agua que pueden contener los materiales, así como en el papel que esta llega a tener en el desarrollo de la falla. Los flujos en materiales húmedos se denominan flujos de lodo cuando es muy elevado el contenido de agua de los materiales, por lo menos en l zona de fluencia, pero naturalmente no hay ninguna distinción clara entre los “flujos de tierra” y los “flujos de lodo”.

29

Figura 7. Deslizamiento producido por avalanchas.

Fuente: SEMINARIO DE BIOINGENIERÍA. La bioingeniería en la protección y estabilidad de taludes, laderas y cauces en zonas urbanas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/documents/10180/57156/La+bioingenieria+en+la+proteccion+y+estabilidad+de+talud.pdf/75692199-c3da-4ccf-98fb-5e3a292feedc>.

Fallas relacionadas a la estabilidad de taludes artificiales. Falla rotacional. Son movimientos rápidos o prácticamente instantáneos que ocurren en los taludes y que afectan a masas profundas de los mismos, con deslizamientos a lo largo de una superficie de falla curva que se desarrolla en el interior del cuerpo del talud, interesando o no al terreno de cimentación. Se considera que la superficie de falla se forma cuando en la zona de su futuro desarrollo actúan esfuerzos cortantes que sobrepasan la resistencia del material.

30

Figura 8. Deslizamiento producido por la falla rotacional.

Fuente: SEMINARIO DE BIOINGENIERÍA. La bioingeniería en la protección y estabilidad de taludes, laderas y cauces en zonas urbanas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/documents/10180/57156/La+bioingenieria+en+la+proteccion+y+estabilidad+de+talud.pdf/75692199-c3da-4ccf-98fb-5e3a292feedc>. Falla traslacional. Esta falla por lo general consiste en movimientos de traslaciones importantes del cuerpo del talud sobre superficies de falla básicamente planas, asociadas a la presencia de estratos poco resistentes localizados a poca profundidad bajo el talud. La superficie de falla se desarrolla en forma paralela al estrato débil y se remata en sus extremos por dos cantiles, por lo general formados por agrietamiento. Los estratos débiles que fomentas esas fallas son por lo común de arcillas blandas o arenas finas o limos no plásticos sueltos. Con mucha frecuencia la debilidad del estrato está ligada a elevadas presiones de poro en el agua contenida en las arcillas o a fenómenos de elevación de presión de agua en estratos de arena (acuíferos). En este sentido las fallas pueden estar ligadas también al calendario de las temporadas de aguas lluvias.

31

Figura 9. Deslizamiento producido por falla traslacional.

Fuente: SEMINARIO DE BIOINGENIERÍA. La bioingeniería en la protección y estabilidad de taludes, laderas y cauces en zonas urbanas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/documents/10180/57156/La+bioingenieria+en+la+proteccion+y+estabilidad+de+talud.pdf/75692199-c3da-4ccf-98fb-5e3a292feedc>. Fallas con superficie compuesta. Este tipo de fallas abarca movimientos en que se combinan la rotación y la traslación, dando lugar a superficies de falla compuestas en que se desarrollan zonas planas a la vez que tramos curvos, asimilables a arcos circulares. En general estas superficies están predeterminadas por la presencia de heterogeneidades dentro del talud. Las fallas compuestas suelen producir la distorsión de los materiales, que es típica de las fallas circulares. Fallas múltiples. Son fallas que se producen con varias superficies de deslizamiento, sean simultáneas o en rápida sucesión. Conviene distinguir las fallas sucesivas y las regresivas. Ambas son comunes en laderas naturales en las que se practica un corte. 1.6.1.8 Derrumbes y caídos. Estas fallas son típicas tanto de las laderas naturales como de los cortes practicados en aquellas, consisten en desprendimientos locales de no muy grande volumen, en estas fallas no puede hablarse de superficies de deslizamientos, y el desprendimiento suele estar predeterminado por las discontinuidades y fisuras preexistentes. Suele suceder que estas se abran al construirse el corte y que su frente quede sin el anterior confinamiento lateral, lo

32

que da ocasión a que se aflojen los fragmentos, actúen presiones hidrostáticas del agua acumulada y otros efectos indeseables.

Fallas por licuación. Los fenómenos de licuación consisten en la perdida rápida de resistencia al esfuerzo cortante, temporal o definitivo. Tal perdida conduce al colapso a cualquier estructura vial edificada sobre o hecha de un material que entre en licuación. La licuación casi instantánea ha ocurrido en arcillas saturadas muy sensibles y en arenas finas sueltas, sobre todo en condición saturada. Los suelos más susceptibles a la licuación son los finos, de estructuras suelta, saturados. Estas características describen a las arenas sueltas con D10<0,1 mm y coeficiente de uniformidad Cu<5 y los limos con índice de plasticidad menor que 6 son los materiales más peligroso, tanto formando parte del cuerpo de terraplén, como en el terreno de cimentación.

Fallas por deformación en los hombros de los terraplenes. Consiste en falla en la deformación progresiva y acumulativa de los hombros del terraplén, que se desplazan verticalmente hacia abajo, produciendo una sección redondeada o escalonada en la corona. A veces, entre la zona desplazada y el resto del terraplén aparece una grieta en la dirección paralela al eje de la vía, la cual puede llegar a ser el inicio de un deslizamiento de tierras. La falla parece estar asociada a terraplenes construidos con compactación deficiente y formada por suelos finos plásticos, en zonas con mal drenaje superficial, pero con frecuencia se presenta en secciones cuya estabilidad general no está en entredicho.14 1.6.1.9 Talud. Se entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra. No hay duda que el talud constituye una estructura compleja de analizar debido a que en su estudio coinciden los problemas de mecánica de suelos y de mecánica de rocas, sin olvidar el papel básico que la geología aplicada desempeña en la formulación de cualquier criterio aceptable. Cuando el talud se produce en forma natural, sin intervención humana, se denomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son hechos por el hombre se denominan cortes o taludes artificiales, según sea la génesis de su formación, en el corte, se realiza una excavación en una formación terrea natural (desmontes) en tanto que los taludes artificiales son los lados inclinados de los terraplenes.15 En ciertos trabajos de ingeniería civil es necesario utilizar el suelo en forma de talud como parte de la obra. Tal es el caso de terraplenes en caminos viales, en

14 RICO RODRÍGUEZ, Alfonso y DEL CASTILLO, Hermilo. La ingeniería de suelos en las vías terrestres: carreteras, ferrocarriles y aeropistas. México: Limusa, 2006. p. 243. 15 IRVEEN. Taludes. [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://es.slideshare.net/Irveen/taludes>.

33

presas de tierra, canales, etc. Donde se requiere estudiar la estabilidad del talud. En ciertos casos la estabilidad juega un papel muy importante en la obra, condicionando la existencia de la misma como puede verse en presas de tierra, donde un mal cálculo puede hacer fracasar la obra. El resultado del deslizamiento de un talud puede ser a menudo catastrófico, con la perdida de considerables bienes y muchas vidas. Por otro lado el costo de rebajar un talud para alcanzar mayor estabilidad suele ser muy grande. Es por esto que la estabilidad se debe asegurar, pero un conservadorismo extremo seria antieconómico.16 Figura 10. Talud artificial y natural.

Fuente: ESING. Fundamentos de la construcción vial [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://myslide.es/documents/modulo-fundamentos-de-la-construccion-vial-1.html>.

Elementos constitutivos de los taludes. Pie o base: el pie corresponde al sitio de cambio brusco de la pendiente en la parte inferior del talud o ladera. La forma del pie de una ladera es generalmente cóncava. Cabeza, cresta, cima o escarpe: cabeza se refiere al sitio de cambio brusco de la pendiente en la parte superior del talud o ladera. Cuando la pendiente de este punto hacia abajo es semi- vertical o de alta pendiente, se le denomina Escarpe. Los escarpes pueden coincidir con coronas de deslizamientos. La forma de la cabeza generalmente es convexa.

16 DE MATTEIS, Álvaro F. Geología y geotecnia, estabilidad de taludes [en línea] 2003 [citado: 20, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Estabilidad%20de%20Taludes.pdf>.

34

Altura: es la distancia vertical entre el pie y la cabeza, la cual se presenta claramente definida en taludes artificiales, pero es complicada de cuantificar en las laderas debido a que el pie y la cabeza generalmente no son accidentes topográficos bien marcados. Altura de nivel freático: es la distancia vertical desde el pie del talud o ladera hasta el nivel de agua (la presión en el agua es igual a la presión atmosférica). La altura del nivel freático se acostumbra medirla debajo de la cabeza del talud. Pendiente: es la medida de la inclinación de la superficie del talud o ladera. Puede medirse en grados, en porcentaje o en relación m: 1, en la cual m es la distancia horizontal que corresponde a una unidad de distancia vertical. Los suelos o rocas más resistentes generalmente forman laderas de mayor pendiente y los materiales de baja resistencia o blandos, tienden a formar laderas de baja pendiente.17 1.6.1.10 Estabilización de taludes. Para abordar los aspectos relacionados con las obras de contención empleadas en la estabilización de taludes, es necesario precisar un marco conceptual de los factores que intervienen en los procesos de inestabilidad. Estos factores pueden clasificarse inicialmente como internos y externos; dentro de los internos se encuentran aquellas características que definen la susceptibilidad de la ladera y dentro de los externos, aquellos elementos relacionados con los agentes detonantes. Sin embargo, los factores externos pueden eventualmente constituirse como agentes contribuyentes.18 Cuadro 2. Factores Inherentes a la estabilidad de taludes.

Fuente. INVIAS. Manual para la inspección visual de obras de estabilización [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 30, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: file:///C:/Users/User/Documents/docu_publicaciones5.pdf>.

17 ESTABILIDAD DE TALUDES. Marco teórico: definición [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 20, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://estabilidad-de-taludes7.webnode.es/news/marco-teorico/>. 18 INVIAS. Manual para la inspección visual de obras de estabilización [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 30, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: file:///C:/Users/User/Documents/docu_publicaciones5.pdf>.

35

Factores de que depende la estabilidad de los taludes en suelo. Las fallas más comunes de los taludes en las vías terrestres son las que afectan principalmente a las laderas naturales, es importante tener en cuenta los siguientes factores:19 Factores geomorfológicos: ► Topografía de los alrededores y geometría de talud. ► Distribución de las discontinuidades y estratificaciones. Factores internos: ► Propiedades mecánicas de los suelos constituyentes. ► Estados de esfuerzos actuantes. 1.6.1.11 Métodos para la estabilización de taludes. Existen varias formas de enfocar y resolver cada problema específico y la metodología que se requiere emplear depende de una serie de factores técnicos, sociales, económicos, políticos; con una gran cantidad de variables en el espacio y en el tiempo. A continuación se presentan algunas de las metodologías que se han utilizado para disminuir o eliminar el riesgo a los deslizamientos de tierra: Los métodos de estabilización de taludes generalmente, están dirigidos a reducir las fuerzas actuantes, a incrementar las fuerzas resistentes o una combinación de los dos efectos. Es común que existan varios factores que determinen las fuerzas actuantes y resistentes y se requieran varios métodos de estabilización para lograr un efecto combinado. Las fuerzas actuantes pueden reducirse de varias formas:

Excavando el material de un sector apropiado del talud.

Construyendo sistemas de drenaje para reducir las presiones hidrostáticas. Las fuerzas resistentes pueden incrementarse de varias formas:

Drenaje para incrementar la resistencia de los materiales.

Eliminación de estratos débiles o zonas potenciales de falla.

Estructuras de contención.

Refuerzo del suelo.

Tratamiento químico.

Estructuras de contención. Las estructuras de contención de tierras tienen por objeto la colocación de fuerzas adicionales que resistan el movimiento .El objetivo es colocar fuerzas externas que aumenten las fuerzas resistentes, sin disminuir las actuantes. Las estructuras de contención pueden ser masivas, en las cuales el peso de la estructura es un factor importante o pueden consistir en estructuras

19 RICO RODRÍGUEZ, Alfonso y DEL CASTILLO, Hermilo. La ingeniería de suelos en las vías terrestres: carreteras, ferrocarriles y aeropistas. México: Limusa, 2006. p. 249.

36

ancladas, en las cuales la fuerza se transmite al suelo profundo por medio de un cable o varilla de acero.20 Cada tipo de estructura tiene un sistema diferente de trabajo y se deben diseñar de acuerdo con su comportamiento particular. Cuadro 3. Métodos de estructuras de contención.

Fuente: SÚAREZ DÍAZ, Jaime Deslizamientos: técnicas de remediación [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.erosion.com.co/deslizamientos-tomo-ii-tecnicas-de-remediacion.html>.

20 SÚAREZ DÍAZ, Jaime Deslizamientos: técnicas de remediación [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.erosion.com.co/deslizamientos-tomo-ii-tecnicas-de-remediacion.html>.

37

Figura 11. Estructuras de contención para estabilización de deslizamientos.


Estructuras enterradas. Son estructuras compuestas por tablestacas, pilas o pilotes, las cuales se profundizan por debajo de la superficie de falla. De esta forma, aumentan la resistencia al cortante sobre la superficie del deslizamiento y transmiten cargas a los materiales profundos más competentes.

38

Cuadro 4. Ventajas y desventajas de los diversos tipos de estructura anclada.


Drenaje y subdrenaje. Unas de las técnicas más efectivas para la estabilización de laderas y taludes es el control de las aguas superficiales y subterráneas. Su objetivo es controlar el agua y sus efectos, disminuyendo las fuerzas que producen el movimiento y/o aumentando las fuerzas resistentes. El drenaje y el subdrenaje generalmente son poco costosos y muy efectivos como medidas de prevención de los movimientos.21

21 Ibíd.

39

Cuadro 5. Método para el drenaje y sub drenaje.


Mejoramiento de la resistencia del suelo. Las técnicas de mejoramiento de la resistencia del suelo incluyen procesos físicos y químicos que aumentan la cohesión y/o la fricción del suelo modificado o de la mezcla suelo-producto estabilizante.

40

Cuadro 6. Método para mejorar la resistencia del suelo.


Recubrimiento o protección de la superficie. Los recubrimientos son técnicas que tratan de impedir la infiltración, la ocurrencia de fenómenos superficiales de erosión o refuerzan el suelo más subsuperficial (Cuadro 7). El recubrimiento puede consistir en elementos impermeabilizantes como el concreto o elementos que refuercen la estructura superficial del suelo como la cobertura vegetal. Uno de los objetivos de la protección de la superficie del talud, es prevenir la infiltración debida a la lluvia y mantener el suelo parcialmente seco. Las medidas de protección incluyen el concreto lanzado, los bloques de mampostería, la protección con piedras y el recubrimiento con productos sintéticos. Estos recubrimientos se pueden complementar con prácticas de cobertura vegetal.22

22 Ibíd.

41

Cuadro 7. Métodos de recubrimiento de la superficie del talud.

Fuente: SÚAREZ DÍAZ, Jaime Deslizamientos: técnicas de remediación [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.erosion.com.co/deslizamientos-tomo-ii-tecnicas-de-remediacion.html>. 1.6.1.12 La bioingeniería en la estabilización de taludes. La bioingeniería puede definirse como la inclusión de pastos, arbustos, árboles y otros tipos de vegetación en el diseño de ingeniería para mejorar y proteger laderas, terraplenes y estructuras de los problemas relacionados con la erosión y otros tipos de derrumbes superficiales en laderas. La bioingeniería proporciona soluciones eficaces en términos de costo a muchas de las preocupaciones medioambientales conexas al desarrollo de la infraestructura y a la creciente erosión del suelo. Debe pensarse como una habilidad que los ingenieros pueden emplear para aumentar la efectividad de su trabajo.23 El desarrollo de la bioingeniería para la estabilización de taludes es muy antiguo, puesto que sus primeras experiencias documentadas del uso de la vegetación se dieron en Europa en países como Alemania, Suiza y Austria y en América, en países como Estados Unidos y Canadá.

23 NAVARRO HUDIEL, S. Manual de bioingeniería [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 20, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/manual-de-bioingenieria.pdf>.

42

Aunque el uso de la bioingeniería ha sido exitoso, el volumen de casos documentados parece aun reducido para conocer el verdadero potencial de estas técnicas.24 Cuadro 8. Técnicas y prácticas de bioingeniería en taludes.

Elementos de Relieve

Técnicas o Prácticas

Efecto Valor agregado

Taludes Coberturas vegetales combinadas o no con materiales inertes.

Protección del suelo en superficie con algún reforzamiento en profundidad.

Contribución paisajística, ecológica, económica y social.

Fuente: SEMINARIO DE BIOINGENIERÍA. La bioingeniería en la protección y estabilidad de taludes, laderas y cauces en zonas urbanas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/documents/10180/57156/La+bioingenieria+en+la+proteccion+y+estabilidad+de+talud.pdf/75692199-c3da-4ccf-98fb-5e3a292feedc>. 1.6.2 Marco conceptual. 1.6.2.1 Ensayos de laboratorio.

Análisis granulométrico de suelos por tamizado I.N.V. E – 123 – 07. El análisis granulométrico tiene por objeto la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo. Esta norma describe el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 75 µm (No.200).25

Determinación del límite líquido de los SUELOS I.N.V. E – 125 – 07. El límite líquido de un suelo es el contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo

24 SEMINARIO DE BIOINGENIERÍA. La bioingeniería en la protección y estabilidad de taludes, laderas y cauces en zonas urbanas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/documents/10180/57156/La+bioingenieria+en+la+proteccion+y+estabilidad+de+talud.pdf/75692199-c3da-4ccf-98fb-5e3a292feedc>. 25 INVIAS. Analisis granulometrico de suelos por tamizado. INVE 123-07 [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 21, oct., 2015]. Disponible en Internet: <URL: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-123-07.pdf>.

43

secado en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico.26

Límite plástico e índice de plasticidad de suelos I.N.V. E – 126 – 07. El límite plástico o de un suelo es el contenido más bajo de agua, determinado por este procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado plástico. El índice de plasticidad de un suelo es el tamaño del intervalo de contenido de agua, expresado como un porcentaje de la masa seca de suelo, dentro del cual el material está en un estado plástico. Este índice corresponde a la diferencia numérica entre el límite líquido y el límite plástico del suelo. (INVIAS I. , Límite plástico e índice de plasticidad de suelos INVE 126-07)27

Método de ensayo normal para el uso del penetrómetro dinámico de cono a poca profundidad: I.N.V. E– 172 – 07. Este método de ensayo cubre la medida de la rata de penetración del penetrómetro dinámico de cono (PDC) con un martillo de 8 kilogramos, a través de un suelo inalterado o de materiales compactados. La rata de penetración puede ser relacionada con valores de resistencia in-situ, tales como el CBR (California Bearing Ratio). La masa unitaria del suelo también puede ser estimada (Nota 1) si se conocen el tipo de suelo y su contenido de agua. Este método de ensayo se usa para evaluar la resistencia in-situ de suelos inalterados y/o materiales compactados. La rata de penetración del PDC de 8 kilogramos puede ser utilizada para estimar el CBR in-situ; para identificar los espesores de las capas; así como para estimar la resistencia al corte de las capas y otras características de los materiales que las constituyen. Interpretación de resultados. Si existen diferentes capas en el material ensayado, se observa un cambio en la pendiente de la gráfica que relaciona el número de golpes con la penetración. La interfaz exacta es difícil de definir porque, en general, siempre existe una zona de transición entre capas. El espesor de la capa puede ser definido por la intersección de las líneas que representan la pendiente promedio de capas adyacentes. Una vez que los espesores de capas han sido definidos, se calcula la rata de penetración promedio por capa.28

26 INVIAS. Determinación del límite líquido de los suelos. INVE 125-0 [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 21, oct., 2015]. Disponible en Internet: <URL: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-125-07.pdf>. 27 INVIAS. Límite plástico e índice de plasticidad de suelos. INVE 126-07 [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 22, oct., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://labsueloscivil.upbbga.edu.co/sites/default/files/Norma%20INV%20E-126-07.pdf>. 28 INVIAS. Método de ensayo normal para el uso del penetrómetro dinámico de cono. INVE - 172 -07 [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 26, oct., 2015]. Disponible en Internet: <URL: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-172-07.pdf>.

44

2. METODOLOGÍA

2.1 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN PARA EL ANÁLISIS

2.1.1 Descripción del área a estudiar. La localidad de Usme se encuentra ubicada en el costado sur oriental de la ciudad y forma parte de la cuenca media y alta del río Tunjuelito en alturas que van desde 2.600 hasta 3.800 msnm.29 Se caracteriza por poseer grandes extensiones de suelo rural, la localidad en su totalidad tiene una extensión de 21.556,16 Ha, de las cuales 2.063,84 Ha, corresponden a suelo urbano, el 85% de la superficie corresponde a suelo rural, en esta zona rural existe una gran oferta hídrica, se encuentran los ríos Aguacilito, del Alguacil, Los Balcones, Mugroso, La Esmeralda, Calavera, La Mistela, Puente Piedra, Curubital y Chizaca, las quebradas de La Chiguaza, Olarte, Guaga, Suate, La Aguadita, La Regadera, Piedragorda, Cacique, Los Salitres, La Regadera del Curubital, Seca, Blanca, Boca Grande, Jamaica, Curubital, Los Alisos, La Lajita, La Mistela, Piedra Grande, La Leona, Hoyaonda, Caliche Negra y del Oso; también hacen parte del sistema hídrico las lagunas de Bocagrande, El Alar y Laguna larga. En la parte alta se encuentran las represas de La Regadera que proviene de la laguna Los Tunjos, Chisacá, y las lagunas del Bocagrande, El Alar y laguna Larga.30

29 ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Diagnóstico local con participación social [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.saludcapital.gov.co/sitios/VigilanciaSaludPublica/Diagnosticos%20Locales/05-USME.pdf>. 30 LEÓN GARCÍA, Juan Carlos. Plan Ambiental Local “PAL”: Alcaldía local de Usme. [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://ambientebogota.gov.co/documents/10157/2883159/PAL+USME+2013-2016.pdf>.

45

Figura 12. Mapa general de la Localidad de Usme.

Fuente: Georreferenciación a partir de las bases de datos del H. Usme E.S.E 2010- Base cartográfica DADP 2005. 2.1.1.2 Vereda La Unión. Ubicada en la zona conocida como Usme Alto, en el extremo sur de la localidad, limita al sur con la localidad del Sumpaz, al occidente con la vereda de Chisacá, al oriente con las veredas Arrayanes y Los Andes y al norte con las veredas El Hato y Las Margaritas con una altitud promedio de 3400 msnm.

46

El 64% de los predios de la vereda La Unión poseen este tipo de zona de reserva. Estas zonas representan en extensión territorial el 17.8% de suelo de Alta fragilidad y un 14% dentro del sistema de áreas protegidas (1261.24 Ha) siendo después de la vereda de Chisacá y los Soches la de mayor índice de área protegida, lo que genera un conflicto con los campesinos de la vereda que tienden a extender su frontera agrícola en zonas que son catalogadas de preservación ambiental.31 En la vereda se encuentran los ríos Tunjuelo o Chisacá y el río Mugroso. Este último se constituye en el límite con la vereda vecina de Los Andes. Las principales actividades económicas en la vereda son el cultivo de papa y la crianza de ganado doble propósito (explotación de carne y leche). Figura 13. Ubicación de la Vereda La Unión.

Fuente: GOOGLE MAPS. Vereda La Unión [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: https://www.google.it/maps/dir//La+Union,+Bogot%C3%A1,+Colombia/@4.3655385,-74.1600399,15047m/data=!3m1!1e3!4m9!4m8!1m0!1m5!1m1!1s0x8e3fa9ae2337c5e7:0x4a8f26165c21852e!2m2!1d-74.18364!2d4.34363!3e0>.

31 GIL GRANDETT, Natalia Isabel, MONROY PRIETO, Jhony Alexander y TORO SILVA, Laura Rocío. La Unión Usme: una experiencia investigativa y pedagógica alrededor del agua y el ordenamiento territorial [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://repositorio.pedagogica.edu.co/xmlui/bitstream/handle/123456789/366/TE-16920.pdf?sequence=1>.

47

2.1.2 Geomorfología. El relieve en esta unidad, es ondulado y permite el establecimiento de obras de infraestructura y zonas urbanas en lugares muy localizados. Se presentan suelos moderadamente fértiles y otros con disponibilidad de materiales para la construcción gracias a las características del material parental. Sus principales usos son la urbanización intensiva, los cultivos restringidos y la explotación de canteras, gravilleras y receberas. Los elementos antrópicos se imponen sobre los bióticos y abióticos, lo que muestra el grado de intervención y alteración de esta unidad. La geomorfología corresponde al cuaternario, al que pertenecen dos sectores, el primero con materiales poco sólidos que erosionan fácilmente cuando se altera su cobertura vegetal; el segundo, perteneciente a las formaciones El Cacho, La Regadera y Usme, conformado por montañas con pendientes pronunciadas constituidas por areniscas que se desintegran con facilidad. Los suelos localizados en la zona de influencia glacial por encima de los 3.500 msnm son conformados por arcillas, areniscas y cenizas volcánicas. En general, son superficiales y de baja fertilidad y están dedicados a ganadería extensiva. Los suelos localizados en la zona peri glacial, entre 3.000 y 3.500 msnm, se desarrollan principalmente a partir de cenizas volcánicas y su fertilidad es diferencial.32 2.1.3 Clima. Por su ubicación geográfica, la localidad de Usme se caracteriza por tener variabilidad de pisos térmicos, de suelos y de formaciones vegetales. La diferencia altitudinal, de aproximadamente 1.200 metros entre su punto más bajo y el más alto, hace que la temperatura en los distintos puntos de la localidad no sea la misma. La localidad tiene temperaturas que oscilan entre los 12º y 15º centígrados en la parte baja, en la zona media la temperatura puede estar en los 9º y 12º centígrados y en las partes más altas o páramo la temperatura puede alcanzar los 6º y 9º centígrados.

32 ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Diagnóstico local con participación social [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.saludcapital.gov.co/sitios/VigilanciaSaludPublica/Diagnosticos%20Locales/05-USME.pdf>.

48

Figura 14. Mapa climático de Colombia.

Fuente. AKI Y AI. Mapa temperatura Colombia [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.akiyai.com/images/easyblog_images/7545/mapa_temperatura_colombia.gif>.

2.1.4 Precipitación. Tabla 1. Valores medios multianuales de precipitación.

AÑO EST ENT ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMMBRE DICIEMBRE VALOR ANUAL

1985 2 1 19.0 3 66.8 148.5 72.6 70.3 102.2 131.2 124.7 101.4 46.0 882.7 3

1986 2 1 12.5 109.2 78.4 53.0 81.3 145.9 87.1 55.4 40.7 231.8 54.4 3 17.7 967.4 3

1987 2 1 7.5 41.9 31.4 75.4 105.7 37.6 101.0 70.0 98.7 113.0 61.6 22.2 766.0

1988 2 1 .3 21.7 12.0 51.7 86.9 79.2 80.0 129.0 103.2 129.6 101.8 56.3 851.7

1989 2 1 7.0 38.5 111.2 41.6 119.6 80.5 68.8 44.5 55.2 55.1 37.0 26.5 685.5

1990 2 1 15.1 54.2 68.0 102.8 91.5 54.8 48.4 45.5 28.1 107.8 57.7 43.1 717.0

1991 2 1 .0 12.8 145.1 66.2 108.0 46.6 91.2 110.7 50.7 47.7 85.8 46.5 811.3

1992 2 1 12.1 22.5 20.8 87.1 50.4 29.2 94.5 43.7 53.5 17.7 107.8 13.9 553.2

1993 2 1 39.0 16.9 38.5 3 102.9 101.1 62.9 108.4 41.2 91.1 69.0 83.5 .0 754.5 3

1994 2 1 15.9 53.2 82.8 89.3 132.5 72.5 91.9 65.8 43.3 79.0 94.0 18.4 838.6

1995 2 1 5.5 26.7 56.5 78.6 116.5 79.2 47.9 69.6 31.5 97.6 37.0 34.4 681.0

1996 2 1 47.8 45.7 102.3 53.0 129.7 78.4 134.6 70.1 55.2 66.2 104.0 37.2 924.2

1997 2 1 51.6 21.4 25.3 57.5 83.5 112.5 64.5 21.2 16.0 5.4 13.4 1.0 473.3

1998 2 1 .6 3 18.8 57.3 34.9 177.9 57.4 103.0 46.6 45.2 60.1 70.1 49.6 721.5 3

1999 2 1 57.9 65.9 42.7 147.3 58.6 70.2 44.3 87.6 100.5 153.9 75.4 11.5 915.8

2000 2 1 29.3 74.4 57.5 48.4 151.1 44.3 56.7 80.4 77.7 67.1 55.9 46.3 789.1

2001 2 1 .0 26.5 64.3 39.1 92.6 73.3 57.7 20.1 73.7 49.8 39.5 43.8 580.4

2002 2 1 10.9 5.2 55.7 103.4 120.7 148.5 62.5 58.0 52.7 100.1 42.5 30.8 791.0

2003 1 1 * * 76.0 103.4 7.3 41.4 71.2 14.0 31.0 143.0 * 487.3 3

2004 1 1 + * 97.3 94.5 258.8 158.8 86.8 42.0 59.3 104.6 6.4 908.5 3

2005 1 1 5.5 27.0 16.8 108.3 193.2 85.0 64.6 32.5 22.5 3 123.0 94.2 11.0 783.6 3

2006 1 1 31.0 1.1 31.6 139.6 166.8 118.0 71.2 67.5 3 12.5 46.4 43.1 7.8 736.6 3

2007 1 1 5.9 30.1 29.8 143.0 30.5 104.2 50.9 62.1 19.7 136.6 40.7 43.9 697.4

2008 1 1 12.7 32.5 47.4 55.5 135.5 109.0 31.5 81.0 48.0 44.5 49.0 45.0 691.6

2009 1 1 34.5 8.5 69.5 51.0 18.5 80.5 100.5 52.0 41.2 54.1 33.8 1.0 545.1

2010 1 1 .2 37.7 49.6 253.6 180.2 131.6 162.5 78.4 65.9 90.9 150.4 92.4 3 1293.4 3

2011 1 1 17.8 85.1 234.9 245.7 162.4 117.6 105.0 85.3 164.5 205.0 212.5 54.0 1689.8

2012 1 1 29.6 8.5 34.0 148.7 165.9 149.7 218.9 68.0 25.4 223.9 57.8 58.5 3 1188.9 3

2013 1 1 36.3 182.7 184.1 258.4 170.4 78.5 252.2 114.7 83.2 100.8 196.3 58.4 1716.0

2014 1 1 82.0 45.4 52.9 53.8 154.2 287.6 107.3 29.4 39.8 81.2 80.9 77.7 1092.2

2015 1 1 27.4 22.2 54.8 42.4 146.8 3

21.3 40.6 65.0 96.8 114.5 96.9 93.6 64.4 58.1 96.1 78.8 34.5 860.7

82.0 182.7 234.9 258.4 193.2 287.6 252.2 129.0 164.5 231.8 212.5 92.4 287.6

0.0 1.1 12.0 34.9 7.3 29.2 31.5 14.0 12.5 5.4 13.4 0.0 0.0

MEDIOS

MÁXIMOS

MINIMOS

Fuente:IDEAM

50

2.1.5 Identificación del tipo de suelo del tramo a estudiar. La identificación del tipo de suelo se realizó para el tramo de falla comprendido de 12 m, el cual se encuentra ubicado al K03+000,debido a la falta de información se asumió que la abscisa K0+000 esta localizada en la escuela la Unión. Esta identificación se realizó por medio de los siguientes ensayos de laboratorio.

Penetración del cono dinámico (D.C.P)

Granulometría del Suelo

Límites de Atterberg

CBR Inalterado. 2.2 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN POR MEDIO DE PROGRAMAS COMPUTACIONALES Para el desarrollo de la información obtenida, se implementó el uso de los siguientes programas:

AUTOCAD: Se usó esta herramienta para realizar el perfil longitudinal de la vía, el modelo de implementación de las fajinas en el terreno y para mostrar las curvas de nivel extraídas de Google Earth.

ARCGIS: Se usó este software para crear un modelo de pendientes de la vereda la Unión, partiendo de información obtenida en el IGAC de planchas geográficas de esta zona.

51

2.3 PROPUESTAS PARALA ESTABILIZACION DE TALUDES

2.3.1 Método de fajinas vivas. Figura 15. Fajinas vivas.

Fuente: COLEGIO OFICIAL DE DE INGENIEROS TÉCNICOS AGRÍCOLAS Y PERITOS AGRÍCOLAS DE CATALUÑA. Técnicas de estabilización de Taludes: obras de bioingeniería [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 22, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www3.uah.es/dep_ecologia_pcastro/Master/2008T9propagacion/Coitapac%201998.pdf>. 2.3.1.1 Descripción técnica. El uso de fajinas vivas como técnica de bioingeniería para la estabilización de taludes, son manojos de ramas y tallos atados en forma cilíndrica que se colocan en el fondo de zanjas poco profundas, excavadas transversalmente siguiendo el contorno del talud, recubriéndolas después parcialmente de tierra, para evitar que se muevan pueden fijarse con estacas de madera, las ramas tendrán una longitud superior a 1 m y un diámetro inferior a 10 cm. Si el talud no presenta problemas de exceso de agua, las zanjas donde se instalan las fajinas se excavan en ángulo recto con la línea de máxima pendiente. Si hay problemas derivados de un exceso de humedad, es conveniente darles una ligera pendiente hacia los laterales del talud para evacuar el exceso de agua.33

33 MATAIX, Carmen. Técnicas de revegetación de taludes [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www3.uah.es/tiscar/Complem_EIA/cap-X-189-214.PDF>.

52

2.3.1.2 Preparación del material. Se deben emplear ramas vivas, largas y rectas procedentes de especies leñosas que enraícen fácilmente a partir de las estacas de acuerdo a las especificaciones siguientes:

Cada fajina debe contener 5 o 6 ramas vivas como mínimo.

Se atarán las ramas vivas formando fajinas con una longitud variable de 1- 9 m o incluso más largas, dependiendo de las condiciones del lugar y de las limitaciones de su manejo.

Las fajinas deberán tener un diámetro de 15 – 20 cm.

Los cordones usados para atar las fajinas deberán ser cáñamo no tratado y opcionalmente se pueden utilizar alambres zincados, las fajinas se atarán a intervalos de 50 a 70 cm.

Los troncos de madera muerta usados para afianzar las fajinas vivas no deberán estar tratados y deberán tener una longitud de 60 -100 cm y un diámetro de 5 – 10 cm. 2.3.1.3 Implantación.

Las fajinas vivas y en su caso las estacas vivas se prepararan inmediatamente antes de la implantación.

En la base del talud se excavara una zanja en su contorno de longitud suficiente para contener la fajina viva. Dependiendo de la pendiente del talud, la anchura de la zanja varía de 30 a 50 cm. La profundidad de la zanja puede ser de 15 a 20 cm, en función del diámetro individual de la fajina.

Se colocará la fajina viva dentro de la zanja.

Se clavarán los troncos de madera muerta directamente a través de la fajina viva o por debajo de ella, distribuidos a lo largo de toda su longitud cada 50 - 100 cm, pudiendo utilizar troncos extras en caso de superposiciones o encadenamientos de fajinas. La parte superior del tronco se deberá dejar alineada con la superficie de la fajina implantada.

Generalmente se implantan estacas vivas en la parte baja de la fajina. Las estacas vivas deberán sobresalir de 5 – 7,5 cm por encima de la parte superior de la fajina.

53

La tierra extraída de la terraza se incorporará a lo largo de los lados de la fajina, compactándola para evitar huecos de air. La parte superior de la fajina deberá permanecer ligeramente visible de una vez completada la implantación.

Cada terraza se llenara con la tierra extraída de la terraza inmediata superior.

El perfil de la parte superior del talud deberá quedar ligeramente redondeado.

Para facilitar el drenaje en pendientes excesivamente húmedas se colocaran fajinas de troncos de madera muerta, tubos de drenaje o un lecho de grava en la parte inferior de la fajina. Posteriormente se procederá a repetir las fases del proceso de implantación de fajinas vivas siguiendo el contorno de la pendiente hasta la cima del talud, cuando sea posible se implantaran una o dos hileras de fajinas vivas en la parte superior del talud.34

34 COLEGIO OFICIAL DE DE INGENIEROS TÉCNICOS AGRÍCOLASY PERITOS AGRÍCULAS DE CATALUÑA. Técnicas de estabilización de Taludes: obras de bioingeniería [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 22, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www3.uah.es/dep_ecologia_pcastro/Master/2008T9propagacion/Coitapac%201998.pdf>.

54

2.4 DISEÑO METODOLÓGICO

Figura 16. Flujograma para el desarrollo del trabajo de grado.

Fuente: Autor.

55

3. RESULTADOS

3.1 ENSAYOS DE LABORATORIO

Se planteó la realización de ensayos de laboratorio con el fin de determinar la clasificación del suelo, tomando muestras en campo en la Vereda la Unión de la localidad de Usme. 3.1.1 Muestra No. 1. Profundidad: 0,0 m – 0,45 m. Tabla 2. Resultados ensayos de laboratorio para la muestra No. 1.

LIMITE LIQUIDO 32

LIMITE PLÁSTICO 23,8

ÍNDICE DE PLASTICIDAD 8,2

HUMEDAD NATURAL 13,3

ÍNDICE DE LIQUIDEZ -1,3

A.A.S.T.H.O. A-4. (2)

U.S.C.S ML

CALCIFICACIÓN DEL SUELO

MUESTRA No. 1

Fuente: Autor. 3.1.1.1 Clasificación del suelo por el sistema unificado de clasificación de suelos. Figura 17. Ubicación de la muestra No. 1 en la carta de Casagrande.

Fuente: Autor.

56

Cuadro 9. Clasificación del suelo por U.S.C.S. para la Muestra No. 1,

ML

Limos inorgánicos y

arenaas muy finas polvo

de roca, arenas finas

arcillosas o limosas con

ligera plasticidad

Baja Plasticidad

(LL˂ 50)

PERMEABILIDAD

EN ESTADO

COMPACTADO

semipermeable a

impermeable

RESISTENCIA AL

CORTE EN ESTADO

COMPACTO Y

SATURADO

EXCELENTE

Reguar

COMPRESIBILIDAD

EN ESTADO

COMPACTO Y

SATURADO

Media

FACILIDAD DE

TRATAMIENTORegular

COMPORTAMIENTO

MECÁNICOMalo a aceptable

CAPACIDAD DE

DRENAJEAceptable a mala

SÍMBOLO DEL GRUPO

DENOMINACIÓN TÍPICA

PROPIEDADES

MAS

IMPORTANTES

CARACTERÍSTICA GENERAL

Fuente: Autor.

57

3.1.1.2 Clasificación del suelo por el sistema AASHTO (Asociación Americana del estado de Funcionamiento de las Carreteras). Cuadro 10. Clasificaciones suelo por AASHTO Muestra No.1.

GRUPO A - 4

ÍNDICE DEL GRUPO ≤ 8

TIPOLOGIA Suelo Limoso

CALIDAD Aceptble a Mala Fuente. Autor. 3.1.2 Muestra No. 2. Profundidad: 0,45 m–1,1 m. Tabla 3. Resultados ensayos de laboratorio para la muestra No. 1.

LIMITE LIQUIDO 30

LIMITE PLÁSTICO 16,3

ÍNDICE DE PLASTICIDAD 13,7

HUMEDAD NATURAL 10,1

ÍNDICE DE LIQUIDEZ -0,5

A.A.S.T.H.O. A - 6 (4)

U.S.C.S CL

CALCIFICACIÓN DEL SUELO

MUESTRA No. 2

Fuente. Autor.

58

3.2.2.1 Clasificación del suelo por el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. Figura 18. Ubicación de la muestra No. 2 en la carta de Casagrande.

Fuente. Autor. 3.1.2.2 Clasificación del suelo por el Sistema AASHTO (Asociación Americana del estado de Funcionamiento de las Carreteras). Cuadro 12. Clasificaciones suelo por AASHTO muestra No. 2.

GRUPO A - 6

ÍNDICE DEL GRUPO ≤ 20

TIPOLOGIA Suelo Arcilloso

CALIDAD Aceptble a Mala Fuente. Autor.

Línea U

IP= 0,9 (LL-8)

Línea A IP= 0,73 (LL-20)

CL

59

Cuadro 13. Clasificación del suelo por U.S.C.S. para la muestra No. 2.

CL

Arcillas inorgánicas de

baja a media plasticidad,

arcillas con gravas,

arcillas arenosas, arcillas

limosas, arcillas magras

Baja Plasticidad (LL˂

50)

PERMEABILIDAD

EN ESTADO

COMPACTADO

Impermeable

RESISTENCIA AL

CORTE EN ESTADO

COMPACTO Y

SATURADO

EXCELENTE

Regular

COMPRESIBILIDAD

EN ESTADO

COMPACTO Y

SATURADO

Media

FACILIDAD DE

TRATAMIENTOBuena a Regular

COMPORTAMIENTO

MECÁNICOMalo a aceptable

CAPACIDAD DE

DRENAJEcasi impermeable

PROPIEDADES

MAS

IMPORTANTES

SÍMBOLO DEL GRUPO

DENOMINACIÓN TÍPICA

CARACTERÍSTICA GENERAL

Fuente. Autor. 3.2 PRECIPITACIÓN DE LA ZONA

Con base en la investigación obtenida en el IDEAM se generaron los siguientes resultados de la precipitación que tiene la zona.

Figura 19. Precipitación total mensual y valores medios multianuales de precipitación.

Fuente: Autor.

61

3.3 USO DE SOFTWARES

3.3.1 En Google Earth. Se ubicó en Google Earth la escuela de la vereda la Unión para tomar como punto de referencia inicial hasta el lugar en donde se encuentra la falla a estudiar, de esta forma se puede observar el tramo comprendido para el proyecto. Figura 20. Perfil de elevación de la vía en Google Earth.

Fuente. Autor. 3.3.2 Autocad. Desde Google Earth se pudo obtener las curvas de nivel con un polígono trazado en el área comprendida de la vía a estudiar el cual fue de 3 km, de esta forma podemos observar las curvas de nivel en la que se encuentra el talud inestable. Figura 21. Curvas de nivel de la vereda La Unión.

Fuente. Autor.

62

Se realizó el perfil longitudinal de la vía: Figura 22. Perfil de la vía en Autocad.

Fuente. Autor. 3.3.3 ArcGis. Mediante los mapas obtenidos en el IGAC, se realizó la georreferenciación de las curvas de nivel para determinar las pendientes de la vereda. Figura 23. Curvas de nivel de la vereda La Unión.

Fuente. Autor.

63

Figura 24. Pendientes de la vereda La Unión.

Fuente. Autor. 3.3.4 Modelamiento de la estabilización de taludes por método de las fajinas. Figura 25. Modelamiento del talud empleando el método de las fajinas.

Fuente. Autor.

64

Figura 26. Detalle del tronco de la fajina.

Fuente. Autor.

65

4. CONCLUSIONES

Al realizar la visita a la vía de red terciaria de la vereda la unión, Localidad de Usme – Bogotá D.C, se reconoció el problema de remoción de masas que aqueja a los habitantes de la vereda y a los usuarios que frecuentan la vía, la cual se identificó además que la inestabilidad del terreno se viene presentando durante mucho tiempo atrás debido a que no se ha generado solución al problema. Por medio de la realización de ensayos de laboratorio que nos permitieron determinar la resistencia al esfuerzo cortante y la clasificación del suelo, además del análisis de la información obtenida en el IDEAM del clima y precipitación de la zona, se pudo determinar la causa que dio origen a la inestabilidad presentada en la vía de red terciaria de la vereda la Unión Mediante el análisis de la información obtenida, se determinó que el terreno presenta falla por erosión, la cual es generada por la presencia de agua subterránea en el terreno además de no contar con estructuras de drenaje. Mediante la investigación realizada acerca de la estabilización de taludes para mitigar el proceso de remoción de masas, se propone que el método a emplear sea la implementación de la bioingeniería que consiste en el recubrimiento vegetal del talud con fajinas ya que es una solución poco convencional que es viable, segura, económica y amigable con el medio ambiente. La bioingeniería puede definirse como la inclusión de pastos, arbustos, árboles y otros tipos de vegetación en el diseño de ingeniería para mejorar y proteger laderas, terraplenes y estructuras de los problemas relacionados con la erosión y otros tipos de derrumbes superficiales en laderas.

66

BIBLIOGRAFÍA

AGENCIA DE OBRAS PÚBLICAS. Manual de técnicas de estabilización de taludes de Infraestructura de obra civil [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://helvia.uco.es/xmlui/bitstream/handle/10396/12680/ManualVersionFinal.pdf?sequence=1>. AKI Y AI. Mapa temperatura Colombia [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.akiyai.com/images/easyblog_images/7545/mapa_temperatura_colombia.gif>. ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Diagnóstico local con participación social [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.saludcapital.gov.co/sitios/VigilanciaSaludPublica/Diagnosticos%20Locales/05-USME.pdf>. ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Recorriendo Usme: diagnóstico físico y socioeconómico de las localidades de Bogotá [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.shd.gov.co/shd/sites/default/files/documentos/RECORRIENDO%20USME.pdf>. COLEGIO OFICIAL DE DE INGENIEROS TÉCNICOS AGRÍCOLAS Y PERITOS AGRÍCOLAS DE CATALUÑA. Técnicas de estabilización de Taludes: obras de bioingeniería [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 22, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www3.uah.es/dep_ecologia_pcastro/Master/2008T9propagacion/Coitapac%201998.pdf>. DE MATTEIS, Álvaro F. Geología y geotecnia, estabilidad de taludes [en línea] 2003 [citado: 20, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Estabilidad%20de%20Taludes.pdf>. ECURED. Deslizamientos de tierra [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.ecured.cu/index.php/Deslizamientos_de_tierra>. ESING. Fundamentos de la construcción vial [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://myslide.es/documents/modulo-fundamentos-de-la-construccion-vial-1.html>.

67

ESTABILIDAD DE TALUDES. Marco teórico: definición [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 20, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://estabilidad-de-taludes7.webnode.es/news/marco-teorico/>. FEDERACIÓN INTERNACIONAL DE SOCIEDADES DE LA CRUZ ROJA Y DE LA MEDIA LUNA. Definición de peligro de deslizamientos y avalanchas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: https://www.ifrc.org/es/introduccion/disaster-management/sobre-desastres/definicion--de-peligro/deslizamientos-y-avalanchas/ 2015>. FERNÁNDEZ PÉREZ, R. Desastres naturales [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.desastrenaturalpedia.com/deslizamientos-de-tierras>. GIL GRANDETT, Natalia Isabel, MONROY PRIETO, Jhony Alexander y TORO SILVA, Laura Rocío. La Unión Usme: una experiencia investigativa y pedagógica alrededor del agua y el ordenamiento territorial [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://repositorio.pedagogica.edu.co/xmlui/bitstream/handle/123456789/366/TE-16920.pdf?sequence=1>. GOOGLE MAPS. Vereda La Unión [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: https://www.google.it/maps/dir//La+Union,+Bogot%C3%A1,+Colombia/@4.3655385,-74.1600399,15047m/data=!3m1!1e3!4m9!4m8!1m0!1m5!1m1!1s0x8e3fa9ae2337c5e7:0x4a8f26165c21852e!2m2!1d-74.18364!2d4.34363!3e0>. IDIGER. Remoción de masas: panorama general [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/remocion >. INVIAS. Analisis granulometrico de suelos por tamizado. INVE 123-07 [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 21, oct., 2015]. Disponible en Internet: <URL: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-123-07.pdf>. INVIAS. Determinación del límite líquido de los suelos. INVE 125-0 [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 21, oct., 2015]. Disponible en Internet: <URL: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-125-07.pdf>. INVIAS. Límite plástico e índice de plasticidad de suelos. INVE 126-07 [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 22, oct., 2015]. Disponible en Internet: <URL:

68

http://labsueloscivil.upbbga.edu.co/sites/default/files/Norma%20INV%20E-126-07.pdf>. INVIAS. Manual de diseño geométrico de carreteras [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://artemisa.unicauca.edu.co/~carboled/Libros/Manual%20de%20Diseno%20Geometrico%20de%20Carreteras.pdf>. INVIAS. Manual para la inspección visual de obras de estabilización [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 30, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: file:///C:/Users/User/Documents/docu_publicaciones5.pdf >. INVIAS. Método de ensayo normal para el uso del penetrómetro dinámico de cono. INVE - 172 -07 [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 26, oct., 2015]. Disponible en Internet: <URL: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-172-07.pdf>. IRVEEN. Taludes. [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://es.slideshare.net/Irveen/taludes>. LEÓN GARCÍA, Juan Carlos. Plan Ambiental Local “PAL”: Alcaldía local de Usme [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://ambientebogota.gov.co/documents/10157/2883159/PAL+USME+2013-2016.pdf>. MATAIX, Carmen. Técnicas de revegetación de taludes [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 13, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www3.uah.es/tiscar/Complem_EIA/cap-X-189-214.PDF>. NAVARRO HUDIEL, S. Manual de bioingeniería [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 20, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/manual-de-bioingenieria.pdf>. RICO RODRÍGUEZ, Alfonso y DEL CASTILLO, Hermilo. La ingeniería de suelos en las vías terrestres: carreteras, ferrocarriles y aeropistas. México: Limusa, 2006. 643 p. SEMINARIO DE BIOINGENIERÍA. La bioingeniería en la protección y estabilidad de taludes, laderas y cauces en zonas urbanas [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.idiger.gov.co/documents/10180/57156/La+bioingenieria+en+la+proteccion+y+estabilidad+de+talud.pdf/75692199-c3da-4ccf-98fb-5e3a292feedc>.

69

SÚAREZ DÍAZ, Jaime Deslizamientos: técnicas de remediación [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 10, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.erosion.com.co/deslizamientos-tomo-ii-tecnicas-de-remediacion.html>.

70

ANEXOS (Consultarlos en la Carpeta de “Anexos”)

ESTABILIZACIÓN DE TALUDES DE LA VÍA DE RED TERCIARIA DE … · concreto como pantallas, muro de...

Documents

Transcript of ESTABILIZACIÓN DE TALUDES DE LA VÍA DE RED TERCIARIA DE … · concreto como pantallas, muro de...