CARRETERAS Y PUENTES - MICROPILOTES Y ANCLAJES COMO ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN

Los micropilotes y los anclajes presentan una serie de características comunes con los pilotes ya que permiten transmitir cargas de las estructuras a zonas más profundas del terreno. El elemento transmisor de la carga, micropilote o anclaje, es usualmente metálico, ya se trate de barras corrugadas o tubos de acero (véase figura 6.18).

La transmisión de la carga desde el elemento metálico al terreno se realiza, fundamentalmente, mediante un esfuerzo rasante en su contacto con un relleno de hormigón, de mortero o de lechada de cemento, que a su vez transmite el esfuerzo de corte a las paredes de la perforación.

Los elementos primarios de transmisión de cargas, o armaduras, pueden ser cables o redondos de acero o tubos metálicos cuando la solicitación es fundamentalmente en compresión como resulta habitual en los micropilotes (también pueden utilizarse para solicitaciones de flexión, cortante y tracción). Los anclajes se utilizan únicamente para transmitir tracciones y sus armaduras suelen estar formadas por cables o barras de acero.

ELEMENTOS DE LOS MICROPILOTES Y LOS ANCLAJES
FIGURA 6.18. ELEMENTOS DE LOS MICROPILOTES Y LOS ANCLAJES

No es frecuente emplear estos elementos sistemáticamente como partes integrantes de cimentaciones en obras de carretera, no obstante lo cual existen algunas circunstancias que hacen aconsejable su uso. Las ocasiones en las que deben usarse y las reglas generales sobre su utilización se contemplan en los apartados que siguen.

1. MICROPILOTES
Las diferencias esenciales entre un pilote convencional de hormigón «in situ» y un micropilote estriban fundamentalmente en el proceso de ejecución y también en el tamaño de la perforación necesaria.

La ejecución de micropilotes incluye una fase final de inyección del contacto armadura-terreno que no es usual en los pilotes convencionales. En lo relativo a su diámetro, éste no suele supe-
rar los 350 mm.

La resistencia de los micropilotes como elementos de transmisión de carga viene limitada, igual que en los pilotes, por los siguientes motivos:

• Tope estructural del micropilote.
• Capacidad de soporte del terreno.

Dependiendo del tipo de esfuerzo aplicado, también puede ser limitativa la adherencia entre terreno y micropilote.

Los aspectos específicos de diseño, ejecución y control de los micropilotes deberán consultarse en la Guía para el diseño y la ejecución de micropilotes en obras de carretera de la Dirección General de Carreteras.

Los micropilotes fueron, en su momento, ideados para resolver problemas de recalce de estructuras. El desarrollo de las técnicas de ejecución ha hecho que su uso sea conveniente incluso en obras de nueva planta. Su utilización en ciertos casos patológicos se describe en el apartado 8.2 de esta Guía. En cimentaciones a realizar «ex novo» pueden ser de interés en algunas circunstancias, entre ellas las siguientes (véase figura 6.19):

• Cimentaciones profundas en lugares de difícil acceso: Los equipos necesarios para ejecutar micropilotes son mucho más ligeros y permiten acceder a lugares donde las máquinas necesarias para realizar pilotes no podrían llegar.
• Cimentaciones sobre zonas carstificadas: La presencia de huecos en el subsuelo puede conducir a la necesidad de ejecutar una cimentación profunda. La ventaja de los micropilotes, en estos casos, estriba en la movilización de una mayor superficie lateral de la roca, en mayor número de puntos (más unidades de micropilotes que la solución equivalente de pilotes convencionales), e incluso de un modo más efectivo.

EJEMPLOS DE POSIBLES APLICACIONES DE MICROPILOTES Y ANCLAJES COMO ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN
FIGURA 6.19. EJEMPLOS DE POSIBLES APLICACIONES DE MICROPILOTES Y ANCLAJES
COMO ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN
Además de las situaciones anteriores existen muchas otras abordables con esta técnica.

2. ANCLAJES
El rango de problemas que pueden resolverse con los anclajes únicamente incide de modo
marginal en lo relativo a cimentaciones. No es habitual el uso de anclajes en cimentaciones de obras
de carretera si se excluyen los casos patológicos.

Como elemento de cimentación «ex novo», cabe apuntar alguna aplicación singular como las que siguen (véase figura 6.19):
• Centrado de cargas en apoyos sometidos a cargas excéntricas: En ocasiones no es posible, por alguna circunstancia especial, disponer el apoyo centrado con la carga actuante.

Los anclajes pueden aplicar al elemento de cimentación cargas adicionales que centren la resultante debidamente.

• Precompresión de cimentaciones: A veces resulta de interés precomprimir las cimentaciones antes de colocar las cargas; de esa manera los movimientos de los apoyos pueden resultar menores. Idealmente, se puede conseguir que los movimientos sean prácticamente nulos si, a medida que se carga el cimiento con las acciones de la estructura, se descargan los anclajes en consecuencia.

La tecnología de ejecución de anclajes, los procedimientos que existen para garantizar su durabilidad, las cargas de servicio aplicables, las pruebas a realizar durante su instalación, etc., no son el objeto de esta Guía. Para mayor información se recomienda la consulta de la publicación Guía para el diseño y la ejecución de anclajes al terreno en obras de carreteras 17 de la Dirección General de Carreteras.

En lo relativo a esta unidad de obra, deberá estarse a lo especificado en el artículo 675 «Anclajes», del Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carretera y Puentes (PG-3) 18.

17 Véase: Dirección General de Carreteras (2001): Guìa para el diseño y la ejecución de anclajes al terreno en obras de carretera.
18 Véase: Orden FOM 1382/2002, de 16 de mayo (BOE del 11 de junio de 2002), por la que se actualizan determinados artículos del pliego de prescripciones técnicas generales para obras de carreteras y puentes, relativos a la construcción de explanaciones, drenajes y cimentaciones.

CARRETERAS - TERRAPLENES, PEDRAPLENES Y RELLENOS TODO-UNO

La cimentación de los rellenos en obras de carretera debe estudiarse caso a caso, igual que el resto de las cimentaciones. Ello exigirá un reconocimiento previo del terreno de apoyo, la realización de una serie de estudios, la definición de la cimentación mediante planos y la consideración explícita del cimiento en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares y en el Presupuesto, así como una serie de instrucciones sobre inspección y conservación que deben esbozarse en el Proyecto y concretarse al final de la construcción. En este apartado se formulan algunas recomendaciones que el ingeniero debe considerar en cada una de las partes de esa actividad.

En todo caso se estará a lo especificado en los artículos 330 «Terraplenes», 331 «Pedraplenes», y 333 «Rellenos todo-uno», del Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3).

1. RECONOCIMIENTO DEL TERRENO
Los estudios que deben realizarse para proyectar la cimentación de un determinado relleno son los relativos al drenaje del apoyo, a la estabilidad global de la obra y a las deformaciones. Estos estudios requieren conocer la estratigrafía del terreno de apoyo, el régimen hidrogeológico local y la deformabilidad del cimiento. El reconocimiento geotécnico debe planificarse de cara a la obtención de información relativa a esos tres aspectos fundamentalmente.

La intensidad del reconocimiento geotécnico debe ser acorde con las dificultades previstas en la cimentación. A estos efectos, es conveniente clasificar la dificultad del cimiento del relleno en alguna de las categorías siguientes:

a) Cimientos teóricamente poco peligrosos: Serían aquellos que cumplen los requisitos siguientes:
— Topografía suave: Pendiente transversal menor que el 10%.
— Terrenos resistentes: No es previsible un deslizamiento profundo a través del cimiento.
— Terrenos poco deformables: A cualquier profundidad (dentro del rango z = 0 a z = 5H, siendo H la altura del terraplén) el módulo de deformación del terreno es superior a 20 MPa.
— Nivel freático «poco pendiente»: El régimen hidrogeológico local es tal que las pendientes de la capa freática no superan el 10%.

b) Cimientos potencialmente peligrosos: Serían aquellos en los que no se cumple alguna de las cuatro condiciones recién mencionadas.

c) Cimientos especialmente peligrosos: Serían aquellos en los que los riesgos de rotura del terraplén son más evidentes. A título de ejemplo, se citan los siguientes:
— Terraplenes a media ladera en zonas de inestabilidad natural previa (antiguos deslizamientos).
— Terraplenes sobre suelos arcillosos blandos, cuya resistencia al corte sin drenaje puede ser insuficiente para soportar el peso del relleno.
— Suelos blandos que requieren técnicas especiales de tratamiento del terreno, para apoyar el terraplén con asientos moderados.
— Terraplenes sobre suelos yesíferos, en los que existan fenómenos de disolución o puedan producirse como consecuencia de la modificación de las condiciones de drenaje, que introduce el propio relleno.
— Terraplenes a media ladera, con pendientes transversales superiores al 15%.
— Condiciones hidrogeológicas localmente adversas. Existencia de fuentes o presiones de agua en el terreno que puedan aumentar con la construcción del terraplén, etc.

Una vez clasificada la dificultad de la cimentación, los reconocimientos geotécnicos deben planificarse según los criterios siguientes, de acuerdo con lo especificado en 3.6:

a) Cimientos teóricamente poco peligrosos: En los casos de cimientos sencillos e independientemente de la importancia de la obra, basta con reconocer el terreno mediante rozas y/o calicatas, al objeto de definir los espesores de suelo a desbrozar para preparar el apoyo del terraplén.

b) Cimientos potencialmente peligrosos: Se debe reconocer el terreno en una serie de perfiles transversales, con un mínimo de:
— Un perfil, para rellenos poco importantes, de menos de 50 m de longitud y menos de 5 m de altura máxima.
— Dos perfiles en rellenos con longitudes comprendidas entre los 50 y 100 m. Esta última cifra puede alcanzar los 200 m si el relleno es de menos de 10 m de altura.
— Un perfil cada 50-100 m de longitud en terraplenes muy largos, dependiendo de la im- portancia de la obra.

En cada uno de los perfiles, el reconocimiento mínimo consistirá en:
— Un sondeo de reconocimiento suficientemente profundo , hasta encontrar una zona resistente y poco deformable.
— Ensayos de penetración continuos (penetrómetros estáticos o dinámicos, según el caso). En algunos casos permiten completar el conocimiento de la estructura básica del terreno detectada en el sondeo del perfil. Será necesario al menos uno en terraplenes de menos de 10 m de altura y dos si se supera dicha altura.
— Ensayos de campo y/o laboratorio que permitan describir con precisión suficiente la resistencia y deformabilidad de los terrenos afectados por el terraplén.
— Estudio del régimen hidrogeológico local. Observación periódica del nivel freático en los sondeos de reconocimiento, censo de fuentes, etc.

c) Cimientos especialmente peligrosos: En estos casos se debe considerar siempre la alternativa de no construir el relleno. La posibilidad de solución en estructura o el cambio del trazado debe contemplarse de manera explícita.

El reconocimiento geotécnico debe ser programado especialmente en función de la causa que motive la peligrosidad. En cualquier caso, la intensidad del reconocimiento no será menor que la especificada en el caso anterior (cimientos potencialmente peligrosos).

Se recomienda proceder, al tiempo que se efectúan los reconocimientos, a la auscultación previa de los cimientos especialmente peligrosos, y al seguimiento del comportamiento de la obra, a medida que se carga el cimiento.

2. EVALUACIÓN DE LA ESTABILIDAD
En el Proyecto de la cimentación de cada terraplén debe existir una justificación expresa de la estabilidad global de la obra. Esa justificación puede estar basada al menos en los siguientes estudios:

a) Cimientos teóricamente poco peligrosos: Referencias a experiencias previas con rellenos y cimientos similares con buen comportamiento. Cálculos basados en tablas o ábacos publicados en referencias de reconocida solvencia.
b) Cimientos potencialmente peligrosos: Requerirán un cálculo con métodos basados en el equilibrio límite y referidos a cada una de las secciones transversales donde se han realizado los reconocimientos geotécnicos.
c) Cimientos especialmente peligrosos: El estudio de su estabilidad puede requerir técnicas de análisis específicas.

En cualquier caso los coeficientes de seguridad al deslizamiento (equilibrio global), serán iguales o superiores a los indicados en la tabla 6.12

ESTABILIDAD GLOBAL: COEFICIENTES DE SEGURIDAD MÍNIMOS PARA CIMENTACIÓN DE RELLENOS

3. EVALUACIÓN DE ASIENTOS
El Proyecto debe incluir una estimación de asientos de los rellenos que apoyen en cimientospotencial o especialmente peligrosos. También debe añadir una estimación de los desplazamientos horizontales de la, o las calzadas a construir sobre ellos.

El cálculo de asientos, en aquellos casos en los que el cimiento está poco inclinado (menos del 10%, a modo de ejemplo), puede hacerse con la ayuda de soluciones analíticas o semianalíticas que figuran en la literatura técnica. En general y especialmente cuando se trate de obras de gran importancia, la evaluación de asientos requerirá la utilización de métodos numéricos.

Para evaluar los movimientos, se tendrá en cuenta, además del movimiento causado por la deformabilidad del cimiento, aquél que se origina por la deformación diferida del propio cuerpo del relleno en cuestión.

Sólo a título orientativo y a falta de especificaciones concretas que puedan establecerse en otros documentos, no se consideran aceptables aquellos asientos o movimientos transversales al eje de la calzada que superen los límites de la tabla 6.13.

VALORES LÍMITE DEL MOVIMIENTO POSTCONSTRUCTIVO EN LA CALZADA

4. PLANOS DE EXCAVACIÓN Y DRENAJE
La excavación para la cimentación del relleno y el drenaje, son especialmente importantes para garantizar la estabilidad de la obra. Por ello se debe evitar que a nivel de Proyecto se resuelvan los problemas de cimentación de los terraplenes sobre cimientos potencial o especialmente peligrosos formulando únicamente algunas recomendaciones generales sobre las precauciones a tener en cuenta a la hora de ejecutar la obra.

Es imprescindible, en estos casos, que existan planos, con suficiente detalle (escala E = 1/200 o más detallada) donde se defina la excavación a realizar y el drenaje a disponer en la base del terraplén, así como los tratamientos del terreno que eventualmente el proyectista haya dispuesto.

Como recomendación general se deben considerar las siguientes precauciones:

• Los terraplenes o rellenos a media ladera (pendiente superior al 10%) deben apoyarse en banquetas horizontales cuya anchura sea superior a 5 m.
• La base de apoyo de los terraplenes y sus contactos laterales con las laderas deben ser drenantes cuando se estime que la ladera pueda aportar agua al cimiento del terraplén.
• En caso de existir posibles afluencias de agua, se debe disponer una red de drenes con espaciamiento menor que 10 m entre ellos, en cualquier dirección. Tales drenes deben estar formados por los tres elementos fundamentales: filtro, dren y colector. El proyectista debe especificar el tipo de dren más adecuado en cada caso. Es conveniente que los drenajes principales sean inspeccionables (colectores con trazado regular y sección suficientemente amplia).
• Se prestará especial atención a aquellas zonas de apoyo por donde discurran corrientes naturales de agua.

En estas zonas debe especificarse una excavación de saneo hasta en- contrar un terreno similar al del resto de la cimentación y un relleno especialmente permeable (incluso con un dren específico) para evacuar posibles escorrentías que pudieran no haber sido captadas convenientemente.

5. DETALLES CONSTRUCTIVOS
El Proyecto de los cimientos de los terraplenes debe incluir ciertos detalles constructivos que afectan al buen comportamiento futuro de la obra. Entre ellos quieren destacarse los siguientes:

• Cunetas de pie de terraplén.
• Enlace de las cunetas con las boquillas de las obras de drenaje transversal.
• Definición de las boquillas de entrada y salida de las obras de drenaje transversal.

• Definición de las boquillas de salida de los drenajes profundos.
• Secciones y detalles de los sistemas de drenaje de la base del terraplén o relleno.
• Detalle de los saneos localizados a que haya lugar (captación de fuentes, saneo y relleno
drenante de cauces naturales, etc.).

6. AUSCULTACIÓN
La necesidad de auscultación de un relleno debe determinarse específicamente en el Proyecto, o incluso durante la construcción (véase 8.1.1.6).

Los cimientos que sean potencial o especialmente importantes o problemáticos, bien sea por su naturaleza, dimensiones, condiciones de cimentación o apoyo, o cualquier otra causa deben auscultarse durante la construcción o incluso previamente a la misma, debiendo controlarse al menos:

• Movimientos.
• Presiones de agua y caudales.

Un posible criterio para proceder al control de movimientos del cimiento puede ser el de auscultar el relleno cuando el asiento diferido estimado, atribuible al cimiento, sea mayor que un determinado valor, por ejemplo 10 ó 15 cm en obras de importancia menor a criterio del Director de las Obras. Este control puede realizarse mediante placas de asiento apoyadas en el cimiento, o mediante células hidráulicas (incluso líneas de asiento continuas). Cuando, además, se teman deformaciones horizontales importantes, se debe disponer algún inclinómetro en la zona donde se espera el mayor movimiento, o en la zona que el proyectista considere más representativa del comportamiento de la obra.

El control de presiones de agua puede hacerse, en general, mediante piezómetros abiertos ubicados en los puntos más significativos. En casos singulares, puede ser conveniente disponer piezómetros cerrados (por ejemplo, de cuerda vibrante) en aquellas zonas en las que, según los estudios de estabilidad, la situación pueda resultar más crítica. Debe disponerse, además, la posibilidad de aforo de caudales en las salidas de los drenes.

En cualquier caso, siempre que se esperen movimientos diferidos apreciables en la calzada después de su construcción (asientos o desplazamientos del orden de la mitad de los valores límite indicados en el epígrafe 3), se deben disponer referencias de nivelación espaciadas no más de 20 m entre sí y una serie de referencias topográficas que permitan detectar movimientos horizontales con precisión de 5 mm. Puede ser conveniente, en algunos casos, disponer la colimación de tramos de carretera apoyados sobre cimientos especialmente peligrosos.

7. INSPECCIÓN Y CONSERVACIÓN
La inspección puede consistir, durante la obra, en la lectura de la auscultación instalada, en su caso, la nivelación, así como en la inspección de posibles anomalías detectables visualmente (erosiones, agrietamientos, humedades, etc.).

Durante la obra puede resultar conveniente la realización de, al menos, tres informes específicos: uno al comenzarse la construcción del relleno, otro una vez haya concluido la ejecución del relleno propiamente dicho (inmediatamente antes de colocar el firme, por ejemplo), y otro al concluir la obra (una vez colocado el firme, por ejemplo).

Las operaciones de control posteriores podrán espaciarse para tener carácter anual o incluso superior, salvo que se aprecie alguna situación patológica que requiera un seguimiento más continuo.

A la hora de mantener la obra en condiciones óptimas de explotación, debe revisarse la operatividad del sistema de drenaje, tanto superficial (cunetas, boquillas, etc.) como profundo (drenes de la base de los terraplenes y sus salidas, drenaje californiano, etc.).

CARRETERAS - CAÑOS Y CONDUCTOS TRANSVERSALES.

Estas obras se destinan fundamentalmente al drenaje transversal de las carreteras. Pueden además destinarse al tráfico de personas e incluso de vehículos. Si esta segunda faceta predomina, entonces serán tratadas como pasos inferiores según se indico anteriormente.

1. RECONOCIMIENTO DEL TERRENO
El apoyo de estas obras en la base de los terraplenes no es susceptible de los fallos asociados a los estados límite de hundimiento, deslizamiento o vuelco, ni tampoco a problemas de estabilidad global, siempre que esta última esté garantizada para el terraplén o relleno que el conducto atraviese.

Los modos de fallo que deben abordarse son de tipo estructural, fundamentalmente el aplastamiento de la obra y la deformación excesiva de la misma. Para investigar estos modos de fallo,es preciso reconocer el terreno en la zona de apoyo, con el objeto de estimar los asientos que puede sufrir el conducto transversal al construir el terraplén.

El reconocimiento más adecuado en este caso es la ejecución de zanjas de reconocimiento (rozas) a lo largo de su trazado. La descripción del terreno, de la estabilidad de las paredes de la zanja y de las posibles afluencias de agua, junto con algunos ensayos de identificación geotécnica de los terrenos del fondo, pueden ser suficientes para los estudios de Proyecto que después han de realizarse.

El estudio del terreno a realizar para poder analizar el cimiento del propio relleno será, en general, suficiente para aportar la información que se necesita para el caño o conducto transversal. En el epígrafe 1 se formulan una serie de recomendaciones en este sentido.

2. DISPOSICIÓN EN PLANTA Y ALZADO
En lo relativo al trazado de las obras de drenaje, se estará en todo caso a lo especificado en la Norma 5.2-IC de Drenaje Superficial, o normativa que en su caso la sustituya.

El aspecto más importante de cara al comportamiento de la cimentación de una obra de este tipo es su propia disposición en planta y alzado. Desde el punto de vista de la cimentación del futuro relleno, el trazado en planta será tanto mejor cuanto más se aproxime al cauce natural que la
obra sustituye, si éste fuera el caso.

Especialmente en la disposición en alzado, deben evitarse las obras de salida alta que exigen, adicionalmente, obras externas de comportamiento más complejo y difícil de garantizar (bajantes).

Cuando el trazado se aleja del cauce natural, se crea una zona amplia en la base del terraplén por donde pueden circular parte de las aguas de escorrentía, no siempre fáciles de encauzar en la entrada, así como otras aguas que puedan proceder de laderas u otras zonas aledañas (véase figura 6.16).

ESQUEMA DE UNA CONDUCCIÓN DE DRENAJE TRANSVERSAL (TUBO)
FIGURA 6.16. ESQUEMA DE UNA CONDUCCIÓN DE DRENAJE TRANSVERSAL (TUBO)

Como contrapartida al ajuste de la obra al trazado natural del cauce, puede resultar una pendiente excesiva. Generalmente, es mejor curvar los trazados y darles las pendientes naturales, tomando las disposiciones constructivas que sean necesarias para paliar los efectos de las posibles velocidades altas del agua dentro de las conducciones, que disponer trazados de pequeña pendiente, lejos de los cauces naturales, creando problemas de filtraciones bajo las obras de drenaje (a cotas más bajas) y haciendo necesario proyectar obras de salida de cimentación complicada.

3. DIMENSIONES MÍNIMAS
Las obras de drenaje transversal deben permitir su fácil inspección, conservación y reparación.
A este respecto se deberá cumplir lo especificado en la Norma 5.2.-IC de Drenaje Superficial, o normativa que en su caso la sustituya.

4. PRINCIPALES ASPECTOS DE PROYECTO
En la fase de proyecto ha de analizarse el estado límite último de aplastamiento de la conducción enterrada. Este estado límite último viene condicionado por la presión vertical y por la forma de la cimentación.

La presión vertical sobre la conducción puede ser mayor o menor que la presión geostática del terraplén, entendiendo por tal el producto.


La presión real que actúa puede ser mayor, cuando el asiento de la conducción es menor que el del cimiento circundante, y menor en el caso contrario.
La instalación en zanja puede reducir la presión de cálculo siempre que el proyectista justifi- que, de manera fehaciente (cálculos o experiencia), la reducción esperada. En general, las cargas sobre la conducción se estimarán tal como se indica en el epígrafe 1.

Algunas de las formas de cimentación más comunes son las que se indican en la figura 6.17.
A cada una de ellas le corresponde un «factor de cama» o «factor de apoyo» que el proyectista debe consultar en la literatura técnica. Cuando la obra es importante, se recomienda un cálculo específico del problema de interacción correspondiente.


ESQUEMA DE CIMENTACIÓN DE ALGUNOS TIPO DE CONDUCTOS TRANSVERSALES-TUBOS
FIGURA 6.17. ESQUEMA DE CIMENTACIÓN DE ALGUNOS TIPO DE CONDUCTOS
TRANSVERSALES-TUBOS

El aspecto más importante desde el punto de vista geotécnico es el de la estimación de asientos de la obra de drenaje. Este estudio debe realizarse según se indica mas adelante para las cimentaciones de los rellenos. En dichos estudios debe incluirse, además, una estimación de la deformación longitudinal de la obra, generalmente en extensión, de manera que pueda preverse la amplitud de la apertura de las juntas transversales de las conducciones enterradas.

Es conveniente considerar los asientos de las conducciones en el diseño hidráulico. Eventualmente, puede ser conveniente disponer contraflechas que palien el posible efecto negativo de los asientos diferidos.

En el epígrafe 4 se recomiendan taludes para las excavaciones de cimientos, que se consi- deran también de aplicación al efecto. Además deberá contemplarse en todo caso la definición com- pleta de la sección transversal de la obra, (geometría, factor de apoyo, características de los materiales de relleno, etc.), y la elección del tipo de tubo más adecuado desde el punto de vista resistente a la vista de todo lo anterior

Las zonas de cauce natural, no cubiertas por la obra de drenaje transversal, deben ser tratadas
antes de apoyar en ellas los correspondientes rellenos. Ma adelante se detallan algunas recomendaciones en este sentido.

5. INSPECCIÓN, AUSCULTACIÓN Y CONSERVACIÓN
Siempre que sea factible por las dimensiones de la propia obra, durante la construcción debe realizarse una nivelación precisa de la solera interior de la misma, antes de proceder a su cubrición con las tierras. En todo caso se procederá a la nivelación de la generatriz superior.

A medida que se somete al conducto a la carga de tierras, podrá renivelarse al menos en dos ocasiones: al final de la construcción del terraplén y al final de la obra.
Durante la vida útil de la obra, deben realizarse en este tipo de elementos las inspecciones previstas en el Sistema de Gestión de Puentes o programa que en su caso lo sustituya, cuando les sea de aplicación, y en caso contrario inspecciones periódicas de tipo ordinario, e inspecciones extraordinarias en su caso, después de períodos de lluvia o aguaceros aislados de especial intensidad.

En tales ocasiones, entre los aspectos a controlar se encuentran:

• Estado de las boquillas de entrada y salida. Posibles socavaciones en las cunetas de pie de los terraplenes, en las aletas, etc. Posibles aterramientos en la entrada, obstrucciones, etc.
• Estudio del interior. Limpieza de la obra. Vigilancia del posible agrietamiento de la clave, solera y hastiales. Estado de apertura de las juntas.
• Posibles caudales de filtración por fuera del conducto. Presencia de humedades en el interior del mismo.

PASOS INFERIORES: TIPO DE CIMENTACIÓN.

La cimentación de marcos, pórticos y arcos será, en general, de tipo superficial. Únicamente en aquellos casos en los que el terreno de cimentación no tenga la capacidad de soporte suficiente, se deberá proyectar una cimentación pilotada en el caso de pórticos y arcos, según se indica en el presente epígrafe.

Las cimentaciones directas (o superficiales), a su vez, pueden ser abiertas (zapatas corridas) o cerradas (losa). La elección de uno u otro tipo depende de la calidad del cimiento.

Es posible, con disposiciones especiales (juntas próximas y disposición de contraflechas), cimentar este tipo de estructuras mediante losa continua incluso con asientos en torno a los 20 cm.

Cuando el terreno de apoyo sea heterogéneo y se esperen asientos diferenciales, puede que sea conveniente realizar una cimentación profunda aunque el asiento antes definido no alcance los 20 cm.

En ocasiones, puede ser recomendable realizar cimentaciones diferentes a lo largo de la estructura en función de la calidad del terreno. Si este fuera el caso, la estructura debe estar claramente separada, mediante juntas en las zonas de cambio de tipo de cimentación.

Antes de proceder a la cimentación profunda de este tipo de obras, es recomendable estudiar la posibilidad de llevar a cabo algún tratamiento del terreno que reduzca los asien-tos esperados.

Para el cálculo de las cimentaciones de marcos, pórticos y arcos, deberán tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

a) Cimentación superficial de estructuras abiertas: El único estado límite último que ha de analizarse es el correspondiente al hundimiento. La carga unitaria de hundimiento se debe determinar según lo estipulado en el apartado 4.5 de esta Guía. A esos efectos se tomará, como profundidad de cimentación la diferencia de cotas, d, entre el plano inferior de la cimentación y la superficie interna del paso (véase figura 6.12).



ARCO Y MARCO
FIGURA 6.12. ARCO Y MARCO
El coeficiente de seguridad exigible frente al hundimiento, será con carácter general el determinado en la tabla 4.7.

HUNDIMIENTO: COEFICIENTES DE SEGURIDAD MÍNIMOS PARA CIMENTACIONES SUPERFICIALES

b) Cimentación superficial de marcos: En estos casos, con la cimentación mediante losa continua, no es preciso en general analizar ningún estado límite último de fallo del cimiento.

c) Cimentación profunda: Teniendo en cuenta las consideraciones efectuadas a este respecto en el presente epígrafe (carácter excepcional de este tipo de solución en pórticos y arcos, y la necesidad de estudiar previamente la posibilidad de efectuar un tratamiento de mejora del terreno), en el caso de cimentaciones profundas, el único estado límite último que ha de analizarse es el de hundimiento. Para ello se seguirá la  metodología expuesta en el apartado 5.10 de esta Guía. Para el cálculo estructural de los pilotes se tendrán en cuenta los esfuerzos parásitos que se describieron anteriormente.

CIMENTACIONES PROFUNDAS - Pilas de Puente a Media Ladera.

Los planos y especificaciones para la ejecución de las cimentaciones deben recoger todos los detalles significativos de las mismas, entre ellos, los siguientes:

• Detalle de las excavaciones a realizar para preparar la plataforma de trabajo y los caminos de acceso.
• Pilotes y encepado: los criterios de aceptación de pilotes (ensayos sónicos, u otros) deben quedar suficientemente descritos.
• Sistema de protección e inspección de la obra durante la construcción.

Para proyectar y construir estos elementos, se deben considerar las recomendaciones que se formulan a continuación.

1. Excavaciones
Las excavaciones se ejecutarán, usualmente, en suelos aunque en los caminos de acceso puede ser necesario atravesar algunas zonas de roca. Los taludes y las precauciones de ejecución recomendados son los que se indican en 1.

La excavación para alojar el encepado debe realizarse después de ejecutar los pilotes. Al tiempo que se preparan sus cabezas para unirlas al encepado, se debe excavar el terreno hasta la base del encepado y limpiar su fondo (hormigón de limpieza), para colocar debidamente la armadura. Esta última fase de excavación debe realizarse con los taludes de excavación lo más verticales posibles, si posteriormente, contra ellos, se realiza el hormigonado del encepado sin encofrar lateralmente.

Los productos de excavación se deberán transportar a un vertedero adecuado, para reducir el daño al entorno y para no mermar la estabilidad de la ladera.

2. Plataforma de trabajo
La plataforma de trabajo debe ser suficientemente amplia, de manera que los equipos de ejecución de pilotes operen con cierta facilidad y se pueda mantener un tajo ordenado.

La anchura de la plataforma de trabajo será igual que la anchura del encepado más los huelgos interior y exterior. El huelgo interior mínimo debe ser tal que no se inestabilice el talud de excavación al realizar la caja para el encepado y que, además, permita el paso de los trabajadores. Se recomienda que el huelgo interior sea, al menos, de 2 m (véase figura 6.2)

ESQUEMA DE CIMENTACIÓN PROFUNDA DE UNA PILA DE PUENTE A MEDIA LADERA
FIGURA 6.2. ESQUEMA DE CIMENTACIÓN PROFUNDA DE UNA PILA DE PUENTE A MEDIA LADERA

3. Ejecución de los pilotes
Las longitudes de los pilotes quedarán definidas en Proyecto, pero en general deben requerir una comprobación ulterior en obra. Esa comprobación debe quedar estipulada en Proyecto en función del tipo de pilote.

Las comprobaciones que, como mínimo, habrán de realizarse son las siguientes:

• Golpeos, en caso de pilotes hincados.
• Empotramiento en roca o terreno firme, en pilotes perforados.
• Longitud predefinida y comprobación de la calidad del terreno atravesado.
• Otros procedimientos de aceptación.

Se estará en todo caso a lo especificado en los artículos 670 «Cimentación por pilotes hincados a percusión», o 671 «Cimentaciones por pilotes de hormigón armado moldeados “in situ”», según el caso, del Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3).

Sea cual fuere el procedimiento de aceptación del pilotaje (aparte de los datos de control de calidad de materiales y de ejecución), siempre deben existir datos objetivos concretos (ensayos sónicos, partes de hinca, medición de longitud empotrada en roca, etc.) que avalen la aceptación realizada.

Las longitudes de los pilotes de las cimentaciones a media ladera pueden resultar diferentes si la zona de empotramiento tiene su límite inclinado; esa situación puede ocurrir con frecuencia. En cualquier caso se recomienda que las diferencias de longitud no sean excesivas; dentro de los pilotes de un mismo encepado es conveniente que ∆L/B ≤ tg β, según se especifica en la figura 6.2

Una vez descabezados los pilotes, el hormigón sano de los mismos debe sobresalir de 5 a 10 cm por encima del hormigón de limpieza, con objeto de garantizar un apoyo correcto. Este empotramiento debe figurar en los planos del encepado y ser tenido en cuenta en los cálculos, ya que redu- ce el canto útil de la sección. Por otra parte, las armaduras del pilote deben quedar convenientemente ancladas en el encepado.

Las longitudes de los pilotes y la capacidad portante del grupo deben ser suficientes para garantizar los coeficientes de seguridad siguientes:

Para los cálculos de comprobación del hundimiento y de la resistencia horizontal del terreno ha de suponerse, además de las acciones horizontales que transmite la estructura, una acción horizontal adicional causada por el empuje del terreno, del siguiente valor:






Este valor es una estimación del empuje activo que habría en la vertical de la arista interna del encepado y que, a largo plazo, se podría transmitir a la cimentación.

Si esta fuerza horizontal resultase excesiva para ser transmitida a los pilotes, se puede prescindir de ella a cambio de construir un dispositivo permanente de contención en el talud de excavación (anclajes, por ejemplo) que transmita esa carga a la propia ladera, lejos de la zona de afección del pilotaje.

CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN PILAS DE PUENTE A MEDIA LADERA.

Para construir cimentaciones superficiales de pilas de puente a media ladera, es preciso que el Proyecto incluya los planos de detalle correspondientes junto con las mediciones que sirvan para confeccionar el presupuesto de las partidas que se van a necesitar.

En la figura 6.1 se incluye un esquema de una situación típica donde se indican algunas disposiciones constructivas recomendables.

Las excavaciones en materiales sueltos (tierra vegetal, coluviones y zonas de gran alteración de la roca de apoyo) deben ejecutarse con taludes suaves. La caja de cimentación en la roca de apoyo (o suelo firme, en su caso) debe ser, sin embargo, lo más vertical posible. El hormigonado de la zapata debe hacerse contra los taludes de esta excavación.


ESQUEMA DE CIMENTACIÓN SUPERFICIAL DE UNA PILA DE PUENTE A MEDIA LADERA
FIGURA 6.1. ESQUEMA DE CIMENTACIÓN SUPERFICIAL DE UNA PILA DE PUENTE
A MEDIA LADERA

Los cimientos deben proyectarse de manera que apoyen en un terreno de cierta calidad, la cual habrá que contrastar durante la ejecución. Debe disponerse un resguardo suficiente entre el borde externo del cimiento y el talud de la ladera. Se recomienda que el resguardo sea al menos igual al ancho total del cimiento (R ≥ B). La parte de ese resguardo que corresponda a roca (o suelo firme) de calidad similar a la de la base de apoyo será, en todo caso, mayor que 2 m. Es conveniente que, tras la construcción, el cimiento quede cubierto con tierras.

1. Excavaciones
Las excavaciones en suelos (o materiales ripables) deben hacerse con taludes suaves. El Proyecto debe incluir un estudio de su estabilidad. A título orientativo, se recomienda no sobrepasar los valores de la tabla 6.1 cuando las condiciones hidrogeológicas son favorables.

TALUDES RECOMENDABLES PARA LAS EXCAVACIONES DE LAS CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN PILAS DE PUENTE A MEDIA LADERA
TALUDES RECOMENDABLES PARA LAS EXCAVACIONES DE LAS CIMENTACIONES SUPERFICIALES
EN PILAS DE PUENTE A MEDIA LADERA

Cuando las condiciones hidrogeológicas son desfavorables, o cuando se quieran utilizar taludes más pronunciados que los mencionados, se debe proceder a proyectar las medidas de contención correspondientes, salvo que se justifique fehacientemente que las excavaciones, tanto de los accesos como de los taludes de la caja de cimentación, son estables de otra manera.

Las excavaciones en roca para crear la caja de cimentación deben realizarse preferentemente sin explosivos, al objeto de no dañar la roca de apoyo. Si se utilizaran explosivos, se prescribirán técnicas de precorte que eviten lo máximo posible el daño a la roca que no se excava.

Las excavaciones locales en roca necesarias para encajar la zapata de cimentación deben realizarse con taludes lo más verticales posibles. A modo orientativo se mencionan los siguientes: En roca: 2V:1H. Por encima del empotramiento de la zapata. 5V:1H o vertical. En la zona de empotramiento de la zapata.

Si estos taludes no resultaran estables según las estimaciones del Proyecto, se tomarán las medidas de contención necesarias por ejemplo mediante gunita y bulones, o incluso mediante la construcción de muros anclados, si fuera necesario.

En rocas rápidamente meteorizables (margas, por ejemplo) se limitará el tiempo que transcurre entre la excavación y el hormigonado, en función de la rapidez del fenómeno que se observe en las primeras excavaciones y, en todo caso, se evitará la presencia de agua encharcada.

Los productos de excavación deben transportarse a los vertederos autorizados. No es conveniente cargar las laderas con los productos sobrantes de dicha excavaciones, pues dañan al entor- no y reducen la estabilidad natural de las mismas.

2. Aceptación del cimiento
Antes de proceder al hormigonado, el cimiento ha de ser aceptado, así lo debe exigir el correspondiente Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares. Para ello, debe inspeccionarse la excavación, realizar las oportunas tareas de cartografía del fondo e incluso realizar los ensayos de aceptación a que hubiera lugar. Se recomienda que en los cimientos de gran extensión (mayores que 5 m en alguna de sus dimensiones) se realicen, como ensayos de confirmación, reconocimientos geofísicos mediante sísmica de refracción, que son rápidos y sencillos, para dejar constancia de la rigidez del apoyo.

En todo el apoyo de la zapata, la calidad de la roca debe ser homogénea; esto puede obligar a utilizar una cota de apoyo más baja en la zona exterior (más próxima al borde de la ladera) que en la zona interior. Para anchos de zapata inferiores a 3 m no es recomendable, en principio, escalonar la cimentación.

En caso de existir discontinuidades que puedan debilitar localmente el cimiento (fallas, por ejemplo) deberán realizarse los saneos oportunos, sustituyendo el terreno flojo por hormigón. En general, esa sustitución debe alcanzar hasta profundidades del orden del doble de la anchura má- xima de la zona débil.

En cualquier caso, se recomienda que el empotramiento de la zapata en la roca de cimentación sea, al menos, 1/5 de la dimensión menor de ésta y siempre superior a 0,50 m.

3. Zapata de cimentación
Las dimensiones de la zapata de cimentación se decidirán en función de los resultados de los cálculos de la seguridad que deben realizarse. Para las cimentaciones a media ladera siempre es conveniente realizar un cálculo explícito de la seguridad.

En general, los estudios que deben realizarse, los métodos que deben emplearse y los coeficientes de seguridad que deben obtenerse son los que aparecen en la tabla 6.2.

COEFICIENTES DE SEGURIDAD MÍNIMOS PARA PILAS DE PUENTE A MEDIA LADERA (CIMENTACIÓN MEDIANTE ZAPATAS)
COEFICIENTES DE SEGURIDAD MÍNIMOS PARA PILAS DE PUENTE A MEDIA LADERA
(CIMENTACIÓN MEDIANTE ZAPATAS)

Debe llamarse la atención sobre la estrecha conexión que existe entre los estados límite últimos de estabilidad global y de hundimiento. Ambos mecanismos de rotura son similares, aunque en el análisis de estabilidad global se analizan líneas de rotura con rango de variación más amplio que el mecanismo más concreto del hundimiento.

A pesar de que ambos modos de fallo son similares, los coeficientes de seguridad exigibles son muy diferentes, ya que los métodos de cálculo correspondientes obedecen a definiciones de la seguridad diferentes. En el primer caso el coeficiente de seguridad se define como cociente entre resistencias (existente y necesaria) y en el segundo se define como cociente entre cargas (la que produce la rotura dividida entre la carga actuante).

Ambos procedimientos conducen, en general, a condiciones de proyecto semejantes y podría pensarse en omitir alguno de los dos en las comprobaciones a realizar. Siempre conviene efectuar todas las comprobaciones que se indican en aras de obtener las mayores garantías de seguridad.

Debe llamarse la atención acerca de la gran influencia que tiene el resguardo, R, en la estabilidad de las cimentaciones a media ladera. A medida que la distancia horizontal entre el borde externo de la zapata y la ladera aumenta, la capacidad portante se amplía notablemente; puede duplicarse con sólo aumentar el recubrimiento unos pocos metros.

Esta circunstancia debe ser aprovechada por el proyectista para dimensionar la solución más adecuada. También debe servir esta llamada de atención para evitar situaciones peligrosas en las que el recubrimiento sea escaso y, como consecuencia, la cimentación sea inestable.

A efectos de comprobar los estados límite últimos correspondientes al deslizamiento, hundimiento y vuelco de la cimentación, se debe añadir, a la carga horizontal que transmite la estructura, una carga adicional que tenga en cuenta el posible empuje sobre el alzado de la zapata (y eventualmente sobre su cara superior y sobre la pila) en la zona interna de la ladera. A falta de una estimación mejor, se puede tomar como valor el dado por la siguiente expresión:

Alternativamente, se puede disponer un sistema de soporte independiente que evite este empuje.

Si la roca de excavación es suficientemente sana, este empuje puede ser mucho más bajo y conviene analizarlo con mayor precisión.

TIPOLOGÍA DE LA CIMENTACIÓN - Pilas de Puente a Media Ladera.

Las cimentaciones a media ladera pueden realizarse, igual que las de terrenos llanos, mediante zapatas o mediante pilotes. En estos casos, sin embargo, cuando ambas soluciones son viables técnicamente, las dos tipologías pueden no resultar de costes tan diferentes, pues si las cimentaciones profundas son en general más caras, el ahorro que a veces se consigue en las excavaciones a realizar puede compensar o incluso cambiar de signo la diferencia.

La elección de uno u otro tipo de cimentación debe basarse en un estudio comparativo, evaluando ventajas e inconvenientes de las dos tipologías posibles. En ocasiones, el resultado de estos estudios resulta obvio, pues alguna de las dos soluciones es claramente descartable por algún motivo.

ESTABILIDAD DE LA LADERA - Pilas de Puente a Media Ladera.

La construcción de apoyos de puentes en una ladera podría provocar como consecuencia una mejora de su estabilidad natural, pero esa no es la situación más frecuente. Más bien, al contrario,

los apoyos de los puentes, salvo que estén diseñados expresamente para ello, no mejoran o incluso empeoran localmente las condiciones de estabilidad.

El juicio que se emita acerca de la estabilidad natural de las laderas en las zonas de apoyo de los puentes es decisivo a la hora de proyectar una cimentación de este tipo. Al enjuiciar este aspecto han de considerarse no sólo la situación actual, sino también aquellas que puedan producirse en el futuro. En especial, se deben tener en cuenta situaciones de posibles condiciones hidrogeológicas (y sísmicas, en su caso) adversas, en particular en zonas afectadas por ríos o embalses que puedan inundar las zonas de apoyo tras la construcción y generar situaciones de descenso brusco del nivel de inundación.

Es recomendable que, antes de proyectar apoyos de puentes en zonas de fuerte pendiente, se realicen los estudios necesarios para evaluar la estabilidad de la ladera. Esta evaluación de la seguridad suele caracterizarse mediante coeficientes de seguridad al deslizamiento. Si dichos coeficientes cumplen las condiciones especificadas en el anteriormente puede considerarse la ladera suficientemente estable, en otro caso la situación no debe darse por satisfactoria para proceder al proyecto correspondiente de los apoyos de los puentes.

Si la estabilidad de la ladera en la zona de apoyo del puente es precaria, debe procederse a una de las dos opciones siguientes:

• Reubicar la zona de apoyo.
• Aumentar la seguridad natural de la ladera.

En cualquier caso, debe evitarse el apoyo de los puentes en zonas cuya estabilidad no quede suficientemente garantizada.

Las técnicas de contención de laderas se encuentran fuera del ámbito de esta Guía y por ello, aunque el problema enunciado es de gran importancia, no se entra en el detalle de las posibles soluciones. Únicamente quiere apuntarse que, en términos generales, puede ser más fácil reubicar los apoyos que estabilizar las zonas correspondientes y, por dicho motivo, en estos casos casi siempre es recomendable huir de las operaciones de estabilización.

RECONOCIMIENTO DEL TERRENO - Pilas de Puente a Media Ladera.

En las ocasiones que en adelante se consideran, el acceso a las zonas de apoyo en general no resulta fácil y, en consecuencia, los reconocimientos geológico-geotécnicos de detalle son difíciles de realizar. Si, en términos generales, el reconocimiento del terreno conviene realizarlo en distintas fases, con grado de detalle creciente, en este caso esa práctica resulta aún más recomendable.

El reconocimiento del terreno debe realizarse en primera instancia mediante trabajos fotogeo-lógicos, con apoyo de la cartografía geológica y el estudio de los afloramientos rocosos existentes, el censo de sus litoclasas y la cartografía de cualquier signo de movimientos de ladera.

El estudio de la situación del agua en la ladera (piezometría) es un aspecto de especial interés.

Con este reconocimiento se debe llegar a una descripción de la zona suficientemente aproximada para decidir la ubicación de las zonas de apoyo y para anteproyectar la estructura del puente.

Definidos los puntos de apoyo, se debe preparar una red de accesos, de manera que se pue- da llegar a cada uno de ellos para realizar los oportunos reconocimientos y sondeos, en su caso.

Un aspecto esencial que ha de investigarse en esa fase es la estabilidad natural de la ladera en cada zona de apoyo. No deben proyectarse apoyos en aquellas zonas que tengan una estabilidad natural dudosa, salvo si se toman las precauciones indicadas en el epígrafe 6.2.2.

El objetivo de este reconocimiento de detalle es la obtención de las características locales del terreno necesarias para decidir la tipología y fijar las dimensiones del apoyo en cuestión. Durante esta fase se completará asimismo la descripción geológica y se podrá precisar con más elementos de juicio la estabilidad natural de la ladera. En ocasiones será necesario realizar algunas prospecciones adicionales en zonas próximas, aunque en ellas no existan apoyos, para desvelar la estructura interna del macizo rocoso y enjuiciar su estabilidad.