CAPÍTULO 2. INFORME GEOTÉCNICO

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1 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO CAPÍTULO 2. INFORME GEOTÉCNICO INTRODUCCIÓN En este informe se presentan los resultados de las exploraciones de campo, efectuadas para caracterizar la geología del denominado Proyecto 1 de Alcantarillado del Grupo 2. Este proyecto está comprendido principalmente por los colectores de aguas residuales paralelos a la cobertura La Loca, los cuales están ubicados en la calle 57 desde las carreras 39 hasta la carrera 57 de la ciudad de Medellín. Adicionalmente, se incluyen en este proyecto algunas redes de aguas residuales y de aguas lluvias localizadas en las carreras que cruzan la calle 57 y que descargan a los colectores de aguas residuales o a la cobertura de la quebrada La Loca. El informe incluye los resultados de los ensayos de laboratorio, se enuncia la metodología empleada y se relacionan los parámetros de resistencia obtenidos del estudio. Contiene además las conclusiones y las observaciones que se consideraron pertinentes dentro de la aplicación de los estudios y análisis efectuados. Finalmente, se presentan las recomendaciones necesarias para las etapas siguientes del proyecto. INFORME DISEÑO DETALLADO - PROYECTO 1 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

2 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO 1 EXPLORACIONES DE CAMPO 1.1 CUMPLIMIENTO DE LA NORMA RAS 2000 El Título G Aspectos Complementarios de la Norma RAS-2000, en su numeral G.2 Aspectos Geotécnicos establece los requerimientos geotécnicos mínimos que deben cumplir los proyectos que se desarrollen en Colombia. Particularmente, se define la cantidad y profundidad mínima de los sondeos requeridos, dejando a criterio del ingeniero Geotecnista la libertad de realizar exploraciones complementarias. Para este proyecto en general correspondería a sondeos cada 100 m dado que se trata de un proyecto de alta complejidad en una zona aluvial relativamente homogénea. Sin embargo, se consideró muy costoso e innecesario ejecutar toda la exploración exigida por la RAS-2000 por las razones expuestas a continuación. La exploración finalmente estudiada se indica en la el Numeral FINALIDAD DE LA NORMA El espíritu de la norma está enfocado al diseño donde se requieren excavaciones a cielo abierto; es decir, con zanjas donde su construcción en cercanía a edificaciones u otras estructuras puede resultar en daños a las mismas. La norma no es precisa en el caso de instalaciones de redes con metodología no convencionales como las que se pretende realizar en este proyecto, por ejemplo las tecnología sin zanja como PIPE BURSTING y CIPP, en las cuales se realiza la instalación del tubo nuevo aprovechando el tubo existente y sin realizar intervenciones significativas al suelo circundante, que corresponde al material de lleno de la zanja de la red antigua. Por otro lado, la tecnología de MICROTUNELACIÓN es un método que genera una perturbación muy baja al terreno ya que consiste, como su nombre lo dice, en un túnel de muy poco diámetro y el radio de afectación es igualmente muy pequeño, sin llegar a afectar las estructuras vecinas. Finalmente, según información de los diseñadores hidráulicos, sólo en algunos sectores se hará la sustitución de la red recurriendo a la zanja abierta, pero en estos casos la profundidad de la zanja será del orden de 1,00 m, que como se verá posteriormente, corresponde a principalmente a llenos antrópicos asociados a la construcción de las vías y edificaciones. Para estas profundidades y estos tipos de materiales, no es necesario realizar una exploración detallada y basta con información puntual ya que los ajustes (de requerirse) se pueden realizar durante construcción. INFORME DISEÑO DETALLADO - PROYECTO 1 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

3 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO 1.3 RAZONES GEOLÓGICAS A partir del conocimiento geológico que se tiene del Valle de Aburrá por los proyectos en que se ha participado, y de las exploraciones realizadas para este proyecto, se logra determinar que el trazado de las redes de acueducto y alcantarillado en el área de estudio transcurren en su totalidad por materiales de origen aluvial, sean estos derivados por el río Medellín o sus corrientes afluentes, con una cobertura somera y muy continua en extensión de llenos antrópicos derivados de las obras de construcción a todo lo largo de la historia de la ciudad. Como se verá más adelante, los aluviales presentan variaciones principalmente en cuanto a su granulometría, se encuentran desde materiales finos como limos y arcillas, con una consistencia media a baja y localizados hacia las partes más superficiales en la columna estratigráfica, continuando con arenas y gravas de compacidad media a baja y finalmente encontrando un depósito aluvial grueso, consolidado y muy cementado. Existen además, algunos lentes o bolsas de materiales finos con un importante aporte de materia orgánica, los cuales no son continuos y tienen un origen lacustre o lagunar. Por encontrarse el área de estudio dentro del centro de la ciudad, en un sector totalmente urbanizado, estos depósitos se presentan con una cobertura de llenos de carácter antrópico, que muestran variaciones en cuanto su constitución la cual incluye arcillas negras, limos, arenas, escombros entre otros. De acuerdo con los estudios realizados, el modelo geológico es bastante homogéneo, lo que permite tener una confiabilidad alta en los materiales a excavar durante la construcción del proyecto y su comportamiento geo-mecánico. No obstante, es difícil predecir con exactitud la composición tanto de los depósitos aluviales como de los llenos antrópicos a lo largo de los alineamientos proyectados. Reducir la incertidumbre en cuanto a la presencia de un determinado estrato, implica realizar tantos sondeos que sería técnicamente inviable llevar a cabo los estudios del proyecto, y realizar los sondeos requeridos por el RAS no incrementará sustancialmente la certeza que se tiene actualmente del modelo geológico. 1.4 RAZONES ECONÓMICAS El cumplimiento de la norma RAS-2000 exigiría la realización de las siguientes cantidades de sondeos exploratorios, según se considere el área o red a estudiar. Para efectos de cuantificarla, se hicieron las siguientes valoraciones: El área de estudio es de aproximadamente 1,500 m de ancho por 3,000 m de largo, para un área total de 4 500,000 m 2. Al realizar una red de sondeos espaciados cada 80 m, se requiere un total de 703 sondeos de mínimo 5,0 m de profundidad y con taladro rotatorio, por lo que daría un total de 3,515 m de perforación con un costo INFORME DISEÑO DETALLADO - PROYECTO 1 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

4 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO aproximado de $ ,000 sin sumar los costos de los ensayos de laboratorio que podrían ser mínimo del orden de 1,400 ensayos de clasificación que tienen un costo de $ ,000. En consecuencia, se requerían aproximadamente $1, ,000 para exploración y ensayos de laboratorio, lo cual haría muy costoso el estudio y aun así no se lograría tener una certeza aceptable en la ubicación de cualquier estrato de suelo. 2 EXPLORACIÓN EJECUTADA Las investigaciones de campo realizadas para la caracterización geotécnica y estimación de los parámetros de resistencia del suelo, consistieron básicamente en la excavación de cuatro apiques y la realización de tres ensayos de penetración estándar SPT, con el fin de tomar muestras en bolsa y muestras en tubo de pared delgada (shelby) de los estratos encontrados, junto con la descripción y registro fotográfico de cada apique. Estas exploraciones se complementaron con la información obtenida de estudios anteriores, como los estudios de la Microzonificación Sísmica de Medellín y del Valle de Aburrá de los años 1999, 2002 y 2006, además de estudios llevados a cabo por SOLINGRAL S.A.S. (empresa filial de INTEGRAL S.A.), para la construcción del proyecto Prados de Villa Nueva en el año 2003 y el estudio de Vulnerabilidad Sísmica de la Catedral Metropolitana de Medellín del año La ubicación de las exploraciones realizadas se muestra en la Figura 1. En esta figura los puntos en color verde corresponden a sondeos del estudio de Microzonificación Sísmica de Medellín y del Valle de Aburrá. La profundidad de los niveles freáticos encontrados se muestra en la Tabla 1. INFORME DISEÑO DETALLADO - PROYECTO 1 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

5 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO Figura 1. Sondeos ejecutados y disponibles en el Sector 1 INFORME DISEÑO DETALLADO - PROYECTO 1 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

6 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO En la Figura 1 las exploraciones P3 y P5 corresponden a los ensayos de penetración estándar (SPT) realizados para el estudio de Vulnerabilidad Sísmica de la Catedral Metropolitana de Medellín y el proyecto Prados de Villa Nueva, respectivamente. Para mayor detalle de la Figura 1, puede consultarse el plano P-2213-G-001, adjunto. Las profundidades de las exploraciones ejecutadas y disponibles se presentan en la Tabla 1. Los registros de las perforaciones y de los apiques se presentan al final del documento. Tabla 1. Profundidades de Exploraciones Ejecutadas y Disponibles DETALLE SONDEO Profundidad Explorada (m) Profundidad del Nivel Freático (m) Apique 1 (A1) 1,70 > 1,70 Apique 2 (A2) 3,30 > 3,30 Apique 3 (A3) 2,00 > 2,30 Exploración realizada Apique 4 (A4) 3,40 > 3,40 Perforación 1 (P1) 10,50 > 10,50 Perforación 2 (P2) 7,55 5,30 Perforación 4 (P4) 7,85 3,35 Estudio de vulnerabilidad sísmica de la Catedral Perforación 3 (P3) 34,05 4,05 Metropolitana Prados de Villanueva Perforación 5 (P5) 24,2 5,00 Sondeos del estudio de Microzonificación sísmica de Medellín y el Valle de Aburrá 14 TD-1 15,50 0, TD-1 12,50 2, TD-1 20,00 3, TD-1 20,00 3, SAN-5 15,20 > 15, SAN ,12 12, SAN ,05 1, SAN ,45 > 17, SAN ,02 7, TD-6 7,60 1, TD-3 11,60 2, TD-1 14,70 2, TD-4 8,80 2, TD-2 14,75 2, TD-2 14,75 2,75 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

7 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO 3 ENSAYOS DE LABORATORIO En la Tabla 2 se listan los ensayos de laboratorio realizados para las exploraciones ejecutadas y disponibles. Los resultados de laboratorio detallados para las exploraciones ejecutadas se presentan al final del documento. Tabla 2. Resumen Ensayos de laboratorio Microzonificación Ensayo Ejecutada sísmica de Prados de Metropolitana Medellín y el Villanueva TOTAL Valle de Aburrá Compresión Simple Consolidación unidimensional Granulometría por mallas Granulometría combinada Humedad Natural Límites de Atterberg Peso Específico Triaxial El resumen de los resultados de laboratorio se presenta en las, Tabla 3, Tabla 4, Tabla 5, Tabla 6 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

8 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO Tabla 3. Ensayos de laboratorio en este estudio I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

9 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO Tabla 4. Resultados de Ensayos del Estudio de Microzonificación I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

10 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO Tabla 5. Resultados de Ensayos del proyecto Prados de Villanueva I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

11 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO Tabla 6. Resultados de Ensayos del proyecto Catedral Metropolitana I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

12 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO El número de golpes obtenido en cada ensayo de penetración estándar (SPT) se muestran en la Figura 2. El registro más detallado de estas perforaciones se encuentra al final del documento. Figura 2. Resistencia a la Penetración (Nspt) vs Profundidad 4 CONDICIONES GENERALES DEL TERRENO Y DEL SUBSUELO A continuación, se presentan las condiciones geológicas y geomorfológicas de los terrenos por los que transcurre el sistema de alcantarillado del sector denominado Centro Parrilla, que comprende la zona ubicada entre la margen sur de la quebrada Santa Elena y la calle 38, y el río Medellín y la carrera 38; incluyendo los barrios Prado Centro, Boston, Villa Nueva, El Chagualo y Jesús Nazareno. Los resultados geológicos y geomorfológicos que aquí se definen son derivados de la revisión bibliográfica relacionada con estudios anteriores, tomando como I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

13 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO base los estudios de la Microzonificación Sísmica de Medellín y del Valle de Aburrá de los años 1999, 2002 y 2006, además de estudios llevados a cabo por SOLINGRAL S.A.S. (empresa filial de INTEGRAL S.A.), para la construcción del proyecto Prados de Villa Nueva en el año de 2003 y el más reciente con el estudio de Vulnerabilidad Sísmica de la Catedral Metropolitana de Medellín del año Como fuente de información primaria se llevó a cabo el reconocimiento del terreno y exploraciones del subsuelo representadas por cuatro apiques y tres perforaciones a percusión a lo largo del corredor de interés para el Sector 1, Orfelinato. 4.1 GEOLOGÍA Las unidades litoestratigráficas de este sector corresponden a un basamento conformado por rocas ígneas de tipo dunita, la cual en la literatura se denomina como Dunitas de Medellín (JKuM) que hacen parte del Complejo Ofiolítico de Aburrá. Estas son rocas de carácter ultrabásico se presentan serpentinizadas, con desarrollo de perfiles de meteorización potentes por lo que es difícil de encontrarlas en estado fresco; además, en el área de estudio aparece en su totalidad cubierta por depósitos del cuaternario, que incluyen de vertiente y/o flujos de lodos y/o escombros (Qd), depósitos aluviales (Qal) del fondo del valle asociados al río Medellín y sus quebradas afluentes que drenan el sector; adicionalmente se muestra con una cobertura muy generalizada de llenos de origen antrópico (Qll), en general de bajas especificaciones técnicas con alto contenido de escombros y basura dada la premisa de trabajo en un área totalmente urbana. Estas unidades se encuentran cartografiadas en el Mapa Geológico del Sector 1 (Véase Figura 3. Mapa Geológico Sector 1). Información más detallada de la se encuentra en el Plano P-2213-G-001. I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

14 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO Figura 3. Mapa Geológico Sector 1 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

15 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO Una columna estratigráfica típica para estos terrenos se muestra en la Figura 4 y el perfil correspondiente hace parte del Mapa Geológico (Véase plano P-2213-G-001). En la columna se observa la secuencia total y más adelante se presenta la descripción detallada de cada una de las secuencias litológicas que lo conforman. Figura 4. Columna Estratigráfica del Sector 1. Orfelinato Según las condiciones mencionadas, el Sector 1 (Orfelinato), presenta un perfil estratigráfico donde predomina la cobertura de llenos antrópicos que alcanzan entre uno y cuatro metros de profundidad. Estos depósitos están conformados por gravas, fragmentos rocosos, cuarzo lechoso, además de basuras, plásticos, madera, cemento, ladrillos y escombros en general, todo esto embebido en una matriz limo arenosa de color gris claro y limo micáceo y arcillas parda y rojizas, son materiales de baja humedad, con baja plasticidad y compacidad baja, en estos depósitos es normal encontrar además un importante aporte de materia orgánica y abundantes raíces. Estos materiales se encuentran asentados sobre los depósitos aluviales y de vertiente, hacia la parte alta (Boston) dominan los depósitos de vertiente y hacia la parte central y baja los depósitos aluviales. Las características de los depósitos de vertiente están definidas por espesores que pueden superar los seis metros llegando a profundidades de 7,40 m, según algunas de las exploraciones llevadas a cabo. La composición de estos depósitos es de arcillas y limos de plasticidad media a alta, con poco aporte de arenas y gravas y diferentes I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

16 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO fragmentos rocosos de anfibolita, dunita, granodiorita que pueden estar desde frescos hasta totalmente meteorizados; las coloraciones son rojizas, cafés, grises y amarillentas. Presentan una consistencia blanda a firme, de humedad media a alta, aumentando a profundidad, hasta llegar localmente a un material saturado en las zonas donde se da la presencia del nivel freático. Los depósitos aluviales, son los que presentan mayores variaciones en cuanto a su constitución y espesor, pues se muestran desde unos pocos metros hasta la totalidad de la exploración llevada a cabo en cercanías de la Catedral Metropolitana, donde se llegó hasta los 34 m de profundidad; además están distribuidos en franjas a lo largo del río en hasta 7 km de longitud hacia la vertiente oriental del Valle de Aburrá. Los horizontes aluviales están conformados por materiales diversos dentro de los que se tienen secuencias finas y gruesas que incluyen arcillas, limos, arenas, gravas y cantos rocosos de variado tamaño y constitución litológica. Dentro de las secuencias de aluviales finos, inicialmente se menciona un horizonte aluvial, que alcanza un poco más de los cinco metros de espesor y que se muestra con un alto contenido de materia orgánica; conformado por una arcilla de color negro a pardo muy oscuro, de alta plasticidad. Continuando con los materiales finos, aparecen limos arcillosos y arcillas, en coloraciones cafés, rojizas, moteadas de gris y amarillo; estos horizontes pueden contener diferentes fragmentos rocosos de anfibolita, dunita, granodiorita, esquistos. Las fracciones finas son de consistencia blanda, plasticidad media a alta y de humedad media. Para las secuencias gruesas se tiene en general, una mayor consolidación que se traduce en una compacidad muy densa, y se encuentran más profundas. Están conformados por arenas con fracciones menores de arcilla, en coloraciones pardas rojizas, de compacidad baja, humedad media; contiene abundantes cantos rocosos de anfibolita, cuarzo lechoso, dunita oxidadas, son materiales de formas subredondeados, de tamaños variables, que alcanzan 30 cm de diámetro, resistentes, bordeados localmente por arena arcillosa de color café rojizo. Finalmente, los materiales litológicos que hacen parte del basamento no se encuentran aflorando en la zona de estudio, se localizaron en la exploración P1, ubicada en el barrio Boston, a una profundidad cercana a los siete metros de profundidad y hacen parte del suelo residual derivado de las dunitas, es una mezcla de materiales arcillosos, limosos, arenas y gravas pequeñas con nódulos ferrosos, además de fragmentos rocosos intensamente meteorizados, pero donde se alcanza a reconocer la textura de la roca de tipo dominante dunita, la cual se muestra en bandas en color pardo, amarillo, rojizo, gris, verde y gris verdosa, fracciones micáceas que dan un brillo y un tacto sedoso, se presenta oxidación en las fracciones finas y en las pequeñas gravas de óxidos presentes. Estos materiales tienen una consistencia baja, el material esta suelto y blando, de humedad media a alta, aumentando a profundidad. I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

17 4.2 GEOMORFOLOGÍA DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO El área de estudio se localiza en la parte central del Valle de Aburrá, el cual corresponde a una depresión topográfica alargada de dirección aproximada norte sur. Para el Sector 1 (Orfelinato), las condiciones geomorfológicas dividen el área de estudio en dos unidades geomorfológicas, clasificadas en planicies aluviales y terrazas y la unidad de depósitos de vertiente (Véase Figura 5 y plano P-2213-G-002). La unidad de planicies aluviales, corresponde a la unidad más extensa, morfogenéticamente está relacionada con la planicie aluvial del río Medellín y sus quebradas o corrientes afluentes principales, e incluye algunas terrazas un poco más altas pero igualmente de topes planos. Es una zona de topografía plana a suave con pendientes menores de 5 y constituidas en su totalidad por los depósitos aluviales de diferente composición y espesor como fueron definidos anteriormente. La otra unidad geomorfológica corresponde a la unidad de depósitos de vertiente, se localiza inmediatamente después de la anterior, hacia la parte baja y media de la vertiente oriental del Valle de Aburrá. Las formas del relieve corresponden a los lomos que ascienden en la vertiente, con pendientes suaves a moderadas, de geoformas largas con topes redondeados de baja altura y están constituidos, como su nombre lo indica por depósitos de vertiente del tipo flujos y/o lodos, de espesores desconocidos y con un grado de consolidación y madurez. Para la zona de estudio no se encontraron procesos morfodinámicos, pues los terrenos en su mayor parte, están dominados por el desarrollo urbano de la ciudad. Con base en las exploraciones ejecutadas y disponibles, a la geología de la zona de estudio y a una revisión bibliográfica, se trazó el perfil estratigráfico por la calle 57 que se muestra en la Figura 5 y que se puede consultar con más detalle en el Plano P G-003. I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

18 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO Figura 5. Mapa Geomorfológico Sector 1 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

19 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO Figura 6. Perfil Estratigráfico por la Calle 57 I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

20 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO 5 DESCRIPCIÓN GEOTÉCNICA DE LOS MATERIALES La descripción desde el punto de vista geológico se presentó en el Numeral 3. Sin embargo, para fines constructivos y de diseño se presentan las principales características de los materiales que pueden encontrarse en la zona del proyecto. 5.1 LLENO ANTRÓPICO Alcanzan entre uno y cuatro metros de profundidad. Se caracteriza por la presencia de escombros y mezclas de materiales de diferente tipo desde excedentes de construcción hasta tierra y material orgánico. Son ligeramente compactos y pueden clasificarse como de pobres condiciones geotécnicas. Son materiales de baja humedad, con baja plasticidad y compacidad baja. Exhiben altas permeabilidades, alta deformabilidad, baja capacidad de soporte y bajos módulos de reacción asociado a la baja resistencia a la penetración. No obstante, sus parámetros tienden a incrementarse con la profundidad debido al mayor confinamiento de los mismos. 5.2 DEPÓSITOS DE VERTIENTE Pueden alcanzar varios metros de espesor (hasta 7,50 m). La composición de estos depósitos es de arcillas y limos de plasticidad media a alta, con poco aporte de arenas y gravas. Presentan una consistencia blanda a firme, de humedad media a alta, aumentando a profundidad, hasta llegar localmente a un material saturado en las zonas donde se da la presencia del nivel freático. Son materiales con resistencias a la penetración media a alta, que repercute en la capacidad de soporte también media a alta. Presentan baja permeabilidades debido al alto contenido de finos. 5.3 DEPÓSITOS ALUVIALES CON ALTO CONTENIDO DE MATERIAL ORGÁNICO Puede alcanzar hasta un poco más de los cinco metros de espesor y con un alto contenido de materia orgánica; conformado por una arcilla de color negro a pardo muy oscuro, de alta plasticidad. Por esta razón, corresponden a materiales de pobres condiciones geotécnicas. Son materiales de mayor plasticidad, humedad y, por tanto, de consistencia baja y de deformabilidad media a alta y una baja resistencia a la penetración estándar. De acuerdo con lo anterior, puede esperarse que ofrezcan una baja capacidad de soporte y bajos módulos de reacción. I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

21 DISEÑO CONCEPTUAL Y DETALLADO PARA LA REPOSICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL CIRCUITO ORFELINATO 5.4 DEPÓSITOS ALUVIALES FINOS Están conformados por limos arenosos y arcillas arenosas con fracciones menores de arena y grava y bolos de roca. Estos materiales presentan bajas permeabilidades, baja a media resistencia a la penetración estándar y por tanto, tienen capacidades de soporte medias a altas (que se incrementan con la profundidad). Pueden encontrarse con una consistencia baja más hacia la superficie hasta alcanzar consistencias altas a medida que se profundizan, también su grado de consolidación se incrementa con la profundidad. Debido al alto contenido de finos y alta consolidación, ofrecen bajas permeabilidades. 5.5 DEPÓSITOS ALUVIALES GRUESOS Están conformados por arenas con fracciones menores de arcilla; con abundantes bolos de roca de orden decimétrico. Estos materiales presentan altas permeabilidades, alta resistencia a la penetración estándar y por tanto, tienen altas capacidades de soporte, son más duros y compactos y consolidados debido a la mayor profundidad a la que se encuentran y a que se encuentran más consolidados. 5.6 PARÁMETROS GEOTÉCNICOS En la Tabla 7 se muestran los parámetros geotécnicos recomendados para los materiales encontrados en el Sector 1. Sin embargo, debido a que el perfil estratigráfico es muy heterogéneo, tanto a lo largo como ancho de la zona de estudio y a la imposibilidad de contar con exploración detallada, los parámetros geotécnicos mostrados deben considerarse como indicativos, por lo que se definieron en base a las exploraciones realizadas y disponibles, a datos bibliográficos, a la experiencia que se tiene en estos tipos de materiales y a las características mencionadas en el numeral anterior. 5.7 NIVEL FREÁTICO En la Tabla 1 se puede observar que el nivel freático en general se encuentra a una profundidad mayor de tres metros. Para el cálculo del espesor del recubrimiento, el valor a usar debe corresponder con la condición más crítica de cada tramo. I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

22 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y Tabla 7. Parámetros Geotécnicos I-2213-ALC-F02-DD01-GG-R02 Agosto

23 6 INTERVENCIÓN DE TUBERÍAS En el plano P-2213-ALC-F01-DC01-AS01-R000 se presenta la distribución de las zonas donde se ha propuesto realizar diferentes alternativas de intervención para la reposición de las tuberías de acueducto y/o alcantarillado, de acuerdo con las evaluaciones realizadas por los diferentes especialistas. 6.1 EXCAVACIONES CON ZANJA En la Tabla 8 se presenta la longitud en metros y el respectivo material en el cual se realizarán las excavaciones con zanja, según los tramos mostrados en el plano P ALC-F01-DC01-AS01-R000. Tabla 8. Materiales a excavar con zanja Tuberías con Profundidades Tuberías con Profundidades < 1,5 m de 1,5 m a 3,0 m (Normalmente Acueducto) (Normalmente alcantarillado) Material Porcentaje Longitud (m) Longitud (m) Porcentaje (%) (%) Lleno Antrópico (Qll) 570,5 65,1 14,95 1,7 Depósito Aluvial con 305,6 materia orgánica 34,9 457,1 52,2 Depósito Aluvial Fino (Qalf) ,7 29,6 Depósito Aluvial -- Grueso (Qalg) -- 80,2 9,2 Depósito de vertiente (Qd) ,2 7,3 Total 876, ,2 100 De la Tabla 8 se puede concluir que los tramos para los cuales se tiene previsto utilizar esta tecnología, en general, están constituidos por depósitos aluviales con materia orgánica y llenos antrópicos. No obstante, por ser un método de excavación a cielo abierto, los imprevistos pueden ser fácilmente diagnosticados y manejados durante construcción. Para las excavaciones con zanja se hacen las siguientes recomendaciones: Agosto

24 Utilizar entibado de madera (tablas, tacos y puntales) en excavaciones mayores a 1,5 m de profundidad. El avance de la zanja debe ser por lo menos 1,5 veces la longitud del tramo de tubería. Tener en cuenta las especificaciones de los productores con relación a la deflexión máxima que permite la tubería. Es necesario que la excavación y la cimentación de la tubería se realicen según las especificaciones de las Empresas Públicas de Medellín (EPM). Dentro de las cuales se destacan las siguientes: o Especificación 200 Excavaciones y Llenos o Especificación 201 Excavaciones o Especificación 202 Entibados en madera o Especificación 204 Llenos compactados. o Especificación 700 Instalación de tuberías. o Especificación 800 Instalación de tuberías. Para la instalación de la tubería: - El material de relleno inicial cumplirá con la especificación NEGC 204 o ASTM tipo II, III o IV compactado al 90%. - El material de relleno final tanto para andén, zona verde o pavimento, será material seleccionado proveniente de la excavación o en su defecto material de préstamo. - El material de la cimentación cumplirá con la especificación ASTM tipo I o material granular Ø1/4 a Ø11/2. Cálculo de Presiones Laterales del Suelo Para garantizar la estabilidad de las paredes de las excavaciones mayores a 1,50 m se debe calcular la presión lateral del suelo. La presión lateral del suelo se calcula haciendo uso de la distribución de presiones de Terzaghi y Peck (1967) como se muestra en la Figura 7; y para el cálculo del coeficiente de presión activa (K a) se utiliza la teoría de Rankine. Agosto

25 Figura 7. Distribución de presiones sobre entibados Donde: Ø = Ángulo de fricción = Peso específico del suelo H = Altura de la excavación K a = Coeficiente de presión activa R = Resultante por metro lineal de longitud P m = Presión máxima lateral Presión máxima = 0,65*Ka*ɣ*H En la Tabla 9 se estimaron presiones laterales para diferentes alturas típicas. Tabla 9. Estimación de presiones para el cálculo de entibados Ƴ (KN/m 3 ) φ k a H (m) Pm (KN/m 2 ) R (KN/m) ,49 1, Agosto

26 Ƴ (KN/m 3 ) φ k a H (m) Pm (KN/m 2 ) R (KN/m) ,49 2, ,49 3, ,49 4, ,49 5, ALTERNATIVAS SIN ZANJA En las tablas 25 y 26 se presenta la longitud en metros y el respectivo material en el cual se desarrollarán las tecnologías CIPP y Pipe Bursting, según los tramos mostrados en el plano P-2213-ALC-F01-DC01-AS01-R000. Tabla 10. Materiales donde se localizan las tuberías que se intervendrán con la tecnología Cured in Place Pipe (CIPP) Tuberías con Tuberías con profundidades profundidades <1,5 m de 1,5 a 3,0 m (normalmente (normalmente Material alcantarillado) acueducto) Longitud (m) Porcentaje (%) Longitud (m) Porcentaje (%) Lleno Antrópico (Qll) 57,3 277,6 7,4 Depósito Aluvial con materia 1.391,9 36, ,8 47,6 orgánica Depósito Aluvial 117,9 Fino (Qalf) 3,1 384,5 10,2 Depósito Aluvial 103,6 Grueso (Qalg) 2, ,4 Depósito de -- vertiente (Qd) ,4 3,4 Total Agosto

27 Tabla 11. Materiales donde se localizan las tuberías que se intervendrán con la tecnología Pipe Bursting (PB) Tuberías con Tuberías con profundidades profundidades < 1,5 m de 1,5 a 3,0 m (normalmente (normalmente alcantarillado) Material acueducto) Longitud (m) Porcentaje (%) Longitud (m) Lleno Antrópico 202,6 (Qll) 54,6 202,6 54,6 Depósito Aluvial con materia 168,6 45,4 81,3 21,9 orgánica Depósito Aluvial -- Fino (Qalf) -- 87,3 23,5 Total 371, ,2 100 Porcentaje (%) Agosto

28 7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES De las tablas 22, 24 y 25 se puede concluir que tanto las excavaciones con zanja como las alternativas sin zanja, se realizarán principalmente, para tuberías con profundidades menores a 1,5 m en llenos antrópicos (entre el 55 % y el 65%) y en depósitos aluviales con materia orgánica (entre el 35 % y el 45%). Para tuberías con profundidades entre 1,5 m y 3,0 m principalmente las alternativas se llevarán a cabo en llenos antrópicos (cerca del 55%), en depósito aluvial con materia orgánica (entre el 22% y 52%), en depósito aluvial grueso (entre el 9% y 31%) y en depósito aluvial fino (entre el 10% y el 30%). Los llenos antrópicos pueden clasificarse como de pobres condiciones geotécnicas (Véase Tabla 7), de alta permeabilidad y eventuales materiales difíciles de excavar. No obstante, sus parámetros tienden a incrementarse con la profundidad debido al mayor confinamiento de los mismos. El depósito aluvial con materia orgánica corresponde a materiales de pobres condiciones geotécnicas, con bajas permeabilidades y con un grado de excavabilidad media a baja. El depósito aluvial grueso puede ofrecer una dificultad importante para realizar excavaciones. Estos materiales presentan altas permeabilidades y son más duros y compactos. Los depósitos aluviales finos presentan bajas permeabilidades y capacidades de soporte medias a altas que se incrementan con la profundidad. La intervención de tuberías con zanja por ser un método de excavación a cielo abierto, los imprevistos pueden ser fácilmente diagnosticados y manejados durante construcción. De la Tabla 8, puede observarse que esta metodología se utilizaría principalmente en llenos antrópicos y/o depósitos aluviales con materia orgánica, los cuales no ofrecen una dificultad constructiva importante. Respecto a la tecnología de Pipe Bursting (PB) se considera que los suelos existentes por donde cruza la tubería no serían un inconveniente importante por cuanto éstas se encuentran embebidas en un lleno estructural de condiciones Agosto

29 aceptables y fáciles de excavar. Por esta razón, se considera que la aplicación de esta metodología no ofrecerá mayores dificultades. Finalmente, la rehabilitación de tuberías con la metodología CIPP, por no requerir excavación, se considera que el tipo de suelo existente en el sitio de la tubería no es un limitante para su aplicación. Sin embargo, el principal aspecto a tener en cuenta debe ser la permeabilidad del suelo y la posición del nivel freático por cuanto se presenta mayor dificultad de instalación de la nueva tubería cuando se presenta un gradiente importante entre las presiones hidrostáticas dentro y fuera de la tubería a instalar. Al respecto se anota que esto no sería una dificultad mayor por cuanto los niveles freáticos se encuentran relativamente profundos respecto a la tubería, por lo que el gradiente sería muy bajo e incluso nulo. Una eventualidad se daría en los sitios donde se presenten tuberías de acueducto con fugas en suelos muy permeables (llenos antrópicos y aluvial grueso), pero esta sería una condición muy puntual que se podría identificar durante construcción. Agosto

30 DESCRIPCIÓN DE SONDEOS Y REGISTRO GEOLÓGICO DE LAS PERFORACIONES Agosto

31 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y Agosto

32 SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR DENOMINADO CENTRO PARRILLA Y Agosto

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38 RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO Agosto

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69 PARÁMETROS GEOTÉCNICOS. VALORES DETALLADOS DE RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN ESTÁNDAR SPT Agosto

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