Características y Tipos de Suelos - Obras de Tierra - Terraplenes - Desmontes - Drenajes - Firmes de Carreteras

Características y Tipos de Suelos

Suelos granulares

Este tipo de suelos está formado por partículas agregadas y sin cohesión entre ellas debido al gran tamaño de las mismas. Sus características principales son su buena capacidad portante y su elevada permeabilidad, lo que permite una rápida evacuación del agua en presencia de cargas externas. Dentro de esta clase de suelos se distinguen dos grandes grupos: el de las gravas y el de las arenas. El límite entre ambos grupos viene dado por su granulometría, considerándose arena la fracción de suelo de tamaño inferior a 2 mm.

Suelos cohesivos

Esta categoría de suelos se caracteriza por un tamaño más fino de sus partículas, lo que les confiere unas propiedades de superficie ciertamente importantes. La cohesión es la principal propiedad desde el punto de vista mecánico de este tipo de suelos. Dentro de los suelos cohesivos también puede establecerse una subdivisión en dos grandes grupos: los limos formados por partículas de grano muy fino (entre 0.02 y 0.002 mm) y las arcillas, compuestas por un agregado de partículas microscópicas procedentes de la meteorización química de las rocas. Este tipo de suelos se caracteriza por su baja permeabilidad y su alta compresibilidad.

Suelos orgánicos

Dentro de esta categoría se engloban aquellos suelos formados por la descomposición de restos de materia orgánica de origen vegetal –predominando esta última- y que generalmente cubren los primeros metros de la superficie. Se caracterizan por su baja capacidad portante, alta compresibilidad y mala tolerancia del agua, a lo que se une la existencia de procesos orgánicos que pueden reducir sus propiedades resistentes. Este tipo de suelos es nefasto para cualquier obra de infraestructura, por lo que deben eliminarse mediante operaciones de desbroce.

Rellenos

Se entiende por relleno todo depósito de materiales procedentes de aportes de tierras procedentes de otras obras. También son depósitos de escombros procedentes de demoliciones, vertederos industriales, basureros, etc. La problemática que presentan este tipo de suelos artificiales es su baja fiabilidad, ya que por lo general no suelen compactarse al ser depositados. El comportamiento mecánico esperable es muy malo, ya que al no estar compactados presentarán altos índices de compresibilidad y la aparición de asientos excesivos e impredecibles.

Obras de Tierra – Terraplenes 1

Los terraplenes son grandes acumulaciones de tierra adecuadamente tratadas y compactadas para asegurar su estabilidad y servir de soporte a la vía; se construyen en zonas de cota inferior a la prevista en proyecto mediante aportes de tierras, pudiendo aprovecharse las extraídas en zonas de desmonte –siempre que sean aptas- o emplear tierras de préstamo traídas de zonas cercanas.

Construcción de terraplenes

El proceso constructivo de un terraplén comprende diversas etapas y operaciones encaminadas a conseguir las características resistentes y estructurales exigidas a cada capa, y que aseguren un correcto funcionamiento del mismo. Una mala ejecución puede ocasionar diversos problemas que afectarán a la funcionalidad de la carretera. Así, una humectación o compactación deficiente provocará asentamientos excesivos del terraplén que fisurarán y alabearán la superficie de rodadura; la incorrecta ejecución del cimiento en una ladera puede provocar problemas de inestabilidad, ocasionando el colapso y desmoronamiento de la obra.

Terraplenes sobre laderas

Las obras asentadas sobre laderas –especialmente las lineales, como es el caso de las carreteras- suponen un reto para el ingeniero, ya que plantean una serie de problemáticas relacionadas con la estabilidad mecánica. Existen diversas técnicas constructivas que favorecen la estabilidad de este tipo de elementos; la más inmediata –pero también la más cara- es tender los taludes de la explanación. El inconveniente es el notable incremento del volumen de tierras que puede llegar a suponer. En el caso de laderas en roca, una buena medida es eliminar la capa de material erosionado y de origen aluvial que queda almacenada en superficie, en el caso de que presente un espesor reducido (del orden de 6 m.) y se dude de sus características mecánicas y de estabilidad. Si la potencia es grande, puede optarse por estabilizarlo. En laderas con taludes superiores a 2:1 –e incluso a 4:1 o 6:1- es aconsejable escalonar la superficie de contacto entre terreno y terraplén; si además existe riesgo de filtraciones, deben disponerse drenes longitudinales en cada uno de los escalones para evitar presiones intersticiales que desestabilicen la obra. Dichos escalones deberán tener una anchura suficientemente holgada para permitir el paso de maquinaria sobre ellos.

Obras de Tierra – Desmontes 1

Mediante el desmonte puede materializarse el citado recorte del terreno, excavándose una trinchera por donde discurrirá la carretera. Mecánicamente, el desmonte es un desafío a la estabilidad de una ladera que ve roto el equilibrio forjado a lo largo de cientos de miles de años. El principal problema que se plantea es asegurar la estabilidad de sus taludes, ya que las características resistentes de ese suelo de nada servirán si se producen continuos deslizamientos que pongan en peligro la funcionalidad de la carretera a la que sirven de soporte. El deslizamiento de un talud se produce por la rotura y posterior desplazamiento de una cuña de suelo a lo largo de un plano de debilidad, lo que ocasiona un desmoronamiento total o parcial de dicho talud. Las causas que producen este deslizamiento son muy diversas –filtraciones de agua, vibraciones, socavaciones...- lo que hace difícil su encuadre analítico.

Para asegurar la estabilidad de los taludes inestables se pueden emplear diversas técnicas constructivas, como el armado del terreno, la construcción de muros y revestimientos, sistemas de drenaje y dispositivos de protección y seguridad como bermas y cunetones, muros de contención, mallas de triple torsión y barreras dinámicas.

Drenajes

Drenaje superficial

Conjunto de obras destinadas a la recogida de las aguas pluviales o de deshielo, su canalización y evacuación a los cauces naturales, sistemas de alcantarillado o a la capa freática del terreno. Se divide en dos grupos: drenaje longitudinal y drenaje transversal.

Drenaje profundo

Su misión es impedir el acceso del agua a capas superiores de la carretera –especialmente al firme-, por lo que debe controlar el nivel freático del terreno y los posibles acuíferos y corrientes subterráneas existentes. Emplea diversos tipos de drenes subterráneos, arquetas y tuberías de desagüe.

Firmes de Carreteras 1

Las principales funciones de los firmes que actualmente se emplean en la construcción de carreteras son las siguientes:

(a) Resistir las solicitaciones del tráfico previsto durante el período de proyecto del firme, así como servir de colchón de amortiguamiento de las cargas verticales para las capas inferiores, de forma que a la explanada llegue una pequeña parte de aquellas, compatible con su capacidad portante.

(b) Proporcionar una superficie de rodadura segura y cómoda, cuyas características se mantengan uniformes durante el periodo de funcionamiento de la vía, produciéndose a lo largo de este deformaciones admisibles y deterioros que puedan ser objeto de actuaciones eventuales de conservación y mantenimiento.

(c) Resguardar la explanada de la intemperie, especialmente de las precipitaciones y del agua en cualquiera de sus formas, ya que en determinados suelos produce una merma considerable en sus características resistentes, pudiendo además provocar lavados de parte del material e incluso fenómenos de deslizamiento.

Los firmes están constituidos por el pavimento, las capas de base y sub-base, las capas especiales y la explanada mejorada.