ESTABILIZACION DE SUELOS CON FINES DE PAVIMENTACION UTILIZANDO EL ADITIVO TECOFIX (INFORME PRELIMINAR)

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1 ESTABILIZACION DE SUELOS CON FINES DE PAVIMENTACION UTILIZANDO EL ADITIVO TECOFIX (INFORME PRELIMINAR) CONSERVACION VIAL CORACORA TRAMO INCUYO-SIFUENTES 46 KM NOVIEMBRE 2014

2 ESTABILIZACION DE SUELOS CON FINES DE PAVIMENTACION UTILIZANDO EL ADITIVO TECOFIX 1. Introducción. Para el proyecto Conservación Vial Coracora, del tramo Incuyo-Sifuentes, el cliente solicita que se mejore el pavimento, en los 46 kilómetros de longitud, en los cuales son necesarios estabilizar los suelos de las capas base, para finalmente colocar un tratamiento superficial, tipo Slarry Seal. 2. Antecedentes. CONCAR desde setiembre del 2012, viene brindando el servicio de la gestión vial por niveles de servicio de la Carretera Puquio-Cora Cora Emp PE 15 (Chala) / Cora Cora Yauca-Emp PE 15 / Ullaccasa Pausa, en un total de 526 Km. Dentro de esta red de carreteras, el Cliente solicita mejorar la serviciabilidad del pavimento del Tramo Incuyo-Sifuentes en 46Km de longitud. 3. Objetivo. Estabilizar suelos a nivel de la capa base con un ligante aditivo de origen polimérico denominado TECOFIX, cuyo objetivo es mejorar la capacidad de soporte de la estructura del pavimento, de manera que se alcance a Numero Estructural mínimo, exigido por el cliente, y que sea económica y técnicamente viables. 4. Alcances Los estudios y ensayos de suelos se realizan con las Normas de Ensayos de Materiales del EM 2000 del Ministerio de Transportes y Comunicaciones y del Manual de Suelos y Pavimentos del 2014 y acordes a los TDR del Expediente de Ejecución del Servicio. 5. Estudios Desarrollados Estado Actual de la Vía. Actualmente CONCAR, como parte de su contrato viene brindando el servicio de mantenimiento del pavimento a nivel de afirmado, en este tramo Incuyo-Sifuentes en una longitud de 46Km. Clasificación de la Vía La vía es de.. orden, dentro de la Clasificación de la Red Vial del Ministerio de Transportes y Comunicaciones. Estudio de Suelos de Pavimento y Cantera Se han realizado Estudios de Suelos, tomando muestras de suelos de las siguientes ubicaciones: - Suelo de la pilas de la Cantera Yurakwasi

3 - Suelo del KM 95, a 20 cm de profundidad. - Suelo del KM 96, a 20 cm de profundidad. Para cada una de las muestras se han determinado: - La caracterización y Clasificación del tipo de suelos, por los métodos de la Granulometría y Límites de plasticidad. - La determinación de la Máxima Densidad Seca (M.D.S.) y Contenido Óptimo de Humedad (C.O.H.). De las granulometrías y plasticidades de las muestras ensayadas, se observan que los finos que pasan por la malla 200, están por debajo de 50% (37, 34 y 26%) y con plasticidades bajas, lo que significa que requiere una estabilización previa, para el que incorporaremos cemento en proporción del 2% sobre Suelos seco. A fin de determinar la Capacidad de Soporte de los suelos compactados, las que serán partes de la estructura del pavimento, se han determinado los respectivos CBR, según se detalla: - El CBR, para el suelo de la Cantera Yurakwasi, sin aditivos - El CBR, para el suelo de la Cantera Yurakwasi, Por experiencias anteriores, para suelos de similares características, tipo limo-arenoso, y buscando Números Estructurales que estén entre 0.5 y 1.0, se necesitan estabilizar espesores que estén entre 15 y 20 cm, con cemento en la proporción del 2.0% en peso sobre suelo seco, y de 1.5 litros/m3 de aditivo TECOFIX sobre suelo compactado. - El CBR, para el suelo del KM 95, mezclados con cemento y TECOFIX, en a mismas proporciones anteriores. - El CBR, para el suelo del KM 96, mezclados con cemento y TECOFIX, en a mismas proporciones anteriores. En Anexos, se presenta un Cuadro Resumen de Resultados Muestra/ Cantera Procedencia/Uso CBR Al 100% MDS Al 98% MDS Al 95% MDS Cantera Yuracwasi Cantera Cantera Yuracwasi Estabiliz. SubBase KM 95 Estabilizado Base estabilizada KM 96 Estabilizado Base Estabilizada En la que observamos, la buena calidad del Suelo de la Cantera Yurakwasi, con la que diseñamos el mejoramiento del pavimento. Estudios Deflectométricos. Se ha realizado estudios de deflectometría, con el que se ha determina que el tramo de los 46 Km tiene una Deflexión característica de xxx x 10-2 mm. Y una Deflexión aceptable de xxx x 10-2 mm, para un tráfico de 3 Millones de Ejes equivalentes acumulados para los 5 años de servicio que se espera dure el pavimento. Datos comparativos de deflexiones admisibles, que nos permiten determinar el mejoramiento de la estructura de pavimento. Luego de ejecutarse las obras de conformación del pavimento, con la capa existente a recompactar, un capa nueva de base de material de la cantera Yurakwasi estabilizada con el TECOFIX, será necesario realizar una nueva evaluación de las deflexiones del pavimento a lo largo de los 46 Km del tramo, de tal forma que nos

4 demuestre que el tramo rehabilitado esperamos brinde el servicio óptimo en los 5 años para el cual se diseña y se construya. 6. Estudio de Tráfico CONCAR estima un tráfico de IMD menor a 400 vehículos por día. Cuya distribución se estima de la forma siguiente: Tipo de Omnibus 2E Y 3E 2E 3E 4E (C4) (B2) (C2) (C3) Crecimiento 3.0% 3.0% 3.0% 3.0% 3.0% 3.0% IMD (Veh/día) TOTAL 400 Veh/día 7. Estructura actual del pavimento. Actualmente el pavimento está conformado por un suelo natural compactado y sobre ella se ha extendido material afirmado de Canteras (un de ellas Yurakwasi y la otra cantera..) afirmado con un espesor de 20 cm. 8. Diseño Propuesto Se propone el diseño con la Metodología de la AASHTO 1993 y con las consideraciones del Manual de Suelos y Pavimentos del MTC. Requisitos de Diseño El período de diseño se proyecta a 5 años. De la evaluación del tráfico y su proyección para el período de diseño, se estima que pasarán unos 3.08 Millones de Ejes Equivalentes de carga de 8.2 Tn de camiones, este volumen de tráfico, está catalogado como un Trafico tipo TP7. Los índices de serviciabilidad estimados para un TP7 serán, un nivel de serviciabilidad inicial de 4.0 y al año 5 una serviciabilidad final de 2.0. Para este tráfico, se estiman un nivel de confiabilidad de 85% y una desviación estándar combinada de Propiedades de los Materiales De los estudios de suelos tanto de la capa existente la que sea como Subbase y para la Base a construir, estos son los Módulos datos para el diseño del pavimento: Mr de la Subrasante: Mr de la Sub Base (en Subrasante existente, con suelo mejorado) (capa existente a estabilizar con el TECOFIX). Mr de la Base Granular (capa con Material de Cantera Yurakwasi a estabilizar con el TECOFIX).

5 9. Procedimiento de estabilización en obra. Se identifican las progresivas de inicio y fin de cada tramo a estabilizar, cuyos suelos tengan características similares tanto a nivel de subrasante y capas base existente, cuyas dosificaciones sean: Cemento: dosificado del 2.0% en peso, respecto al material de suelo seco a trabajar. Estabilizador TECOFIX: dosificado con 1.5 litros por m3 de suelo seco. El proceso constructivo recomendado es el siguiente: 1. Humedecimiento del pavimento, un día antes de la estabilización. 2. Escarificado del pavimento existente, en un espesor entre 15 a 25 cm, es decir el espesor que se plantea rehabilitar. 3. Una vez escarificado el pavimento existente, proceder a extender el cemento portland en el porcentaje recomendado en la dosificación, se pueden trabajar en anchos de 3.0 a 4.0 m. 4. Extendido del cemento, con este se procederá a batir y homogenizar la mezcla (pavimento existente escarificado + cemento añadido). 5. Luego, buscaremos que la mezcla alcance al Contenido Optimo de Humedad COH, la que es importante para obtener la Máxima densidad compactada. a. Determinar el contenido de humedad natural de ese momento, el que puede ser determinado con un equipo Spedy. b. Contando con dicha humedad natural, calcularemos la humedad faltante para llegar al COH. c. Y para todo el tramo, calcular el total de agua faltante a añadir, el que será regado con una cisterna. Es preferible aplicar en dos fases: Una primera con solo agua hasta acercarse al COH y batir la mezcla y la segunda fase con una mezcla de agua + TECOFIX, de manera que con esta última se complete llegar al COH. 6. La mezcla con dicha humedad COH, realizar un último batido y compactarla con un rodillo, cuya compactación sea compactada gradualmente desde compactado sin vibración hasta una de alta vibración. 7. Mantener el tramo estabilizado sin tráfico, 7 días de curado. 10. Verificación de la estructura actual y propuesta en base a las Deflexiones. Luego de ejecutada la estabilización y curado de los suelos, será necesario evaluar la capacidad de soporte del pavimento, a lo largo de todo el tramo, para evaluar que cumplan con deflexiones admisibles, para el tráfico requerido.

6 11. Conclusiones Una primera alternativa sería: Como capa Subrasante, recompactar las capas existentes solo con agua, en un espesor de 20 cm. hasta alcanzar las densidades con la humedad óptima. Como capa Base, extender y compactar el material de la Cantera Yurakwasi, estabilizada con TECOFIX del 1.5lit/m3, mezclado previamente con cemento en la proporción del 2% de suelo compactado, en un espesor de 20 cm y dejarla curar para la hidratación del cemento y la actuación del TECOFIX, al menos por 5 días, antes de incorporar la siguiente capa. Y sobre ella extender una capa superficial con material Slarry Seal, en un espesor de 1.5 a 2.5 cm. Como segunda alternativa sería: Como capa Subrasante, recompactar las capas existentes solo con agua, en un espesor de 25 cm. hasta alcanzar las densidades con la humedad óptima. Como capa Base, extender y compactar el material de la Cantera Yurakwasi, estabilizada con TECOFIX del 1.5lit/m3, mezclado previamente con cemento en la proporción del 2% de suelo compactado, en un espesor de 15 cm y dejarla curar para la hidratación del cemento y la actuación del TECOFIX, al menos por 5 días, antes de incorporar la siguiente capa. Y sobre ella extender una capa superficial con material Slarry Seal, en un espesor de 1.5 a 2.5 cm.

7 ANEXOS

8 DISEÑO DEL PAVIMENTO METODO AASHTO 1993 PROYECTO : CONSERVACION VIAL CORACORA FECHA : nov-14 SECCION 1 : TRAMO INCUYO - SIFUENTES 1. REQUISITOS DEL DISEŇO a. PERIODO DE DISEÑO (s) 5 b. NUMERO DE EJES EQUIVALENTES TOTAL (W18) 3.08E+06 c. SERVICIABILIDAD INICIAL (pi) 4.0 d. SERViCIABILIDAD FINAL (pt) 2.0 e. FACTOR DE CONFIABILIDAD (R) 85% STANDARD NORMAL DEVIATE (Zr) OVERALL STANDARD DEVIATION (So) PROPIEDADES DE MATERIALES a. MODULO DE RESILIENCIA DE LA BASE GRANULAR (KIP/IN2) b. MODULO DE RESILIENCIA DE LA SUB-BASE c MODULO DE RESILIENCIA DE LA SUBRASANTE (Mr, ksi) CALCULO DEL NUMERO ESTRUCTURAL (Variar SN Requerido hasta que N18 Nominal = N18 Calculo) SN Requerido G t N18 NOMINAL N18 CALCULO ESTRUCTURACION DEL PAVIMENTO a. COEFICIENTES ESTRUCTURALES DE CAPA Concreto Asfáltico (a1) Base granular (a2) Subbase (a3) b COEFICIENTES DE DRENAJE DE CAPA Base granular (m2) 1.00 Subbase (m3) 1.00 ALTERNATIVA SNreq SNresul D1(cm) D2(cm) D3(cm) Comentarios:

9 LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES, SUELOS Y PAVIMENTOS RESUMEN DE ENSAYOS - MEJORAMIENTO DE SUBRASANTE PROYECTO: CONSERVACION VIAL CORACORA ELABORO: RCA TRAMO : TRAMO INCUYO SIFUENTES - 46 KM REVISO : RCA CLIENTE : CONCAR - CATYVAL REPRESENTACIONES S.A.C. TECNICO : JCS FECHA : 21/11/2014 Límites de Consistencia Tamiz que pasa CLASIFICACION Item Muestra Capa Prof. (m) H.N. L.L. L.P. I.P. 2" 1" 3/4" 3/8" N 4 N 10 N 40 N 200 IG AASHTO SUCS M.D.S. O.C.H. 100% 98% 95% Calidad de Expansión Calidad de Compactación CBR : E(%) Expansión 1 Cantera Yurakw asi Base A-4 ML Excelente 0.11 Leve 4.7 Baja Media 2 KM 95 Subbase A-2-4 SM Baja Baja 3 KM 96 Subbase A-2-4 SM Baja Baja 4 Cantera Yurakw asi Estabilizado Excelente 0.05 Nula 5 KM 95 Estabilizado Excelente 0.11 Leve 6 KM 96 Estabilizado Excelente 0.11 Leve PROCTOR CBR 0.1" Criterio para determinar el Mejoramiento, según Expediente de Proyecto Grado de Plasticidad De consistencia De compresibilidad Criterios para definir el Mejoramiento, según Expediente de Proyecto CATEGORIA DE SUBRASANTE POR CBR INDICE DE EXPANSION INDICE DE CONSISTENCIA RELATIVA INDICE DE COMPRESIBILIDAD CBR (AL 95% DE M.D.S.) E. Expansion del Volumen CBR (%) IC = (L.L. - H.N.) / IP Cc = * (L.L. - 10) CBR CBR < 3% Categoria de Subrasante Subrasante Inadecuada E. 0< E < 1% Calidad de Expansión Bajo Expansión IC Semilíquido - Lodo IC: CONSISTENCIA Se extruye fuera de los dedos cuando se presiona Cc 0< Cc < 0.19 Grado de Compresibilidad Compresibilidad Baja 3% <= CBR < 6% Subrasante Pobre 1% < E < 3% Mediana Expansión Plásticos Muy Blanda Moldeable con una fuerte presión de los dedos 0.20< Cc < 0.39 Compresibilidad Media 6% <= CBR < 10% Subrasante Regular E > 3% Alta Expansión Plástico Blando Moldeable con una fuerte presión de los dedos Cc > 0.40 Compresibilidad Alta 10% <= CBR < 20% Subrasante Buena Plástico Duro El pulgar lo raya fácilmente, pero penetra con gran fuerza 20% <= CBR < 30% Subrasante Muy Buena Duro La uña del dedo pulgar lo raya con facilidad CBR >= 30% Subrasante Excelente > 1.50 Muy Dura La uña del dedo pulgar lo raya con dificutad H.N. : Humedad Natural L.L. : Límite Líquido TIPO DE PLASTICIDAD IP - INDICE PLASTICO INDICE DE LIQUIDEZ IL = (H.N. - L.P.) / IP INDICE DE GRUPO IG=(F - 35) * ( * (L.L. - 40)) * (F - 15) * (I.P. -10) L.P. : Limite Plástico I.P. : Indice Plástico M.D.S. : Máxima Densidad Seca O.C.H. : Optimo Contenido de Humedad IP Plasticidad Característica suelo IL DESCRIPCION CUALITATIVA F. : Porcentaje que pasa la malla #200, expresado en números enteros IP = 0 NP- No Plástico Excentos de arcilla IL < 0 Suelos en estado sólido L.L. : Límite Líquido 0 <= IP < 7 Baja Poca arcillosa 0 < IL < 1 Suelos en estado plástico I.P. : Indice Plástico 7 < IP < 20 Media Arcillosos IL > 1 Suelos en estado líquido IP < 20 Alta Muy arcillosos V B Dirección: Jr. Los Huertos SJL - Lima Registro de Consultoría Nº C / rcoaquiraa@yahoo.es / Tlf RPM #

10 TABLA DE DIMENSIONES Y CARGAS Para pavimentos asfalticos NORMAS DE PESO Y DIMENSIONES PARA CIRCULACION EN LAS CARRETERAS DE LA RED VIAL NACIONAL RESOLUCION MINISTERIAL MTC/15.02 MANUAL DE CARRETERAS: SECCION SUELOS Y PAVIMENTOS 2013 MTC TIPO DE LONG. CARGA POR EJE ( Tn ) PESO BRUTO EJES VEHICULO m EJE DELANTERO EJE 1 EJE 2 EJE 3 EJE 4 MAXIMO EQUIVALENTES CARGA Carga Patron Coef EJE Carga CARGA EQUIV. Patron Coef EJE Carga CARGA EQUIV. Patron Coef EJE Carga CARGA EQUIV. Patron Coef EJE Carga EJE CARGA EQUIV. Patron EQUIV. Ton FD para EE CAMIONES SIMPLES SEMITRAYLERS C C C ó 2S TRAYLERS ó 2T BUSES B LEYENDA : C : Camión T : Tractor - Camión S : Semi - Remolque R : Remolque RB : Remolque Balanceado B : Omnibus BA : Omnibus Balanceado

11 Cant. s CORA CORA, TRAMO INCUYO-SIFUENTES TIPO DE CAMION Omnibus 2E Y 3E 2E 3E 4E (B2) (C2) (C3) (C4) Cant. s Crecimiento 3.0% 3.0% 3.0% 3.0% 3.0% 3.0% TRAFICO NORMAL TRAFICO GENERADO Cant. s Omnibus 2E Y 3E (B2) 2E (C2) 3E (C3) 4E (C4) Cant. s Omnibus 2E Y 3E (B2) Omnibuses 2E (C2) 2E 3E (C3) 3E 4E (C4) 4E Factor TRAFICO TOTAL EJES ACUMULADOS Numero de Ejes , , ,247 22,792 51,912 72, , , ,229 25,755 58,660 81, , , ,135 26,528 60,420 83, , , ,160 27,324 62,233 86, , , ,304 28,143 64,100 89, , , ,573 28,988 66,023 91, , , , , , ,517 3,094,916 Numero de Ejes en Millones 3.09 Factor Carril y Direccional 1.00 Numero de Ejes en Millones / carril 3.09 Cant. s CORA CORA, TRAMO INCUYO-SIFUENTES TIPO DE CAMION Omnibus 2E Y 3E 2E 3E 4E (B2) (C2) (C3) (C4) Cant. s Crecimiento 3.0% 3.0% 3.0% 3.0% 3.0% 3.0% TRAFICO NORMAL TRAFICO GENERADO Cant. s DETERMINACION DE LOS EJES EQUIVALENTES DE DISEÑO, PROYECTADO A 5 AÑOS DETERMINACION DE LOS EJES EQUIVALENTES DE DISEÑO, PROYECTADO A 10 AÑOS Omnibus 2E Y 3E (B2) 2E (C2) 3E (C3) 4E (C4) Cant. s Omnibus 2E Y 3E (B2) Omnibuses 2E (C2) 2E 3E (C3) 3E 4E (C4) 4E Factor TRAFICO TOTAL EJES ACUMULADOS Numero de Ejes , , ,296 45,585 51,912 72, , , ,274 51,511 58,660 81, , , ,963 53,056 60,420 83, , , ,791 54,648 62,233 86, , , ,765 56,287 64,100 89, , , ,888 57,976 66,023 91, , , ,165 59,715 68,003 94, , , ,600 61,506 70,043 97, , , ,198 63,352 72, , , , ,964 65,252 74, , , , ,903 67,210 76, , ,049 1,644,098 1,791, , , ,923 6,454,564 Numero de Ejes en Millones 6.45 Factor Carril y Direccional 1.00 Numero de Ejes en Millones / carril 6.45