DISEÑO DE PAVIMENTOS
DRENAJE DE PAVIMENTOS 1. GENERALIDADES: 1.1. PROBLEMAS RELACIONADOS RELACIONADOS CON EL AGUA EN LOS PAVIMENTOS: El agua presente en los pavimentos puede provocar estos daños: - Generación de movimientos diferenciales en suelos expansivos. - Erosión y bombeo en las capas de soporte de los pavimentos rígidos. - Ablandamiento de la subrasante cuando ésta se satura y permanece saturada durante un prolongado período. - Degradación de la calidad del material del pavimento por acción de la humedad, por ejemplo: descascaramiento o peladuras en pavimentos asfálticos y fisuras de durabilidad en pavimentos de concreto. - Se afecta la seguridad de los usuarios en instantes de lluvia, debido a la posibilidad de salpicaduras e hidroplaneo.
2. FACTORES A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE OBRAS DE DRENAJE PARA PAVIMENTOS: 2.1.
Factores Topográficos:
2.2.
Situación de la carretera respecto del terreno natural: corte, terraplén, media ladera.
Factores Hidrológicos:
2.3.
Tipo de terreno por donde transcurre la carretera: plano, ondulado, montañoso, escarpado.
Aporte y desagüe de aguas superficiales. Variaciones en subterráneas.
el
nivel
y
caudal
de
las
aguas
Factores Geotécnicos:
Naturaleza y condiciones de los suelos: homogeneidad, estratificación, permeabilidad, compresibilidad, etc. Posibilidad de deslizamientos o de erosión del terreno.
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Sistema Básico de Drenaje en una Carretera.
3. SISTEMAS DE DRENAJE: Los métodos para reducir el efecto del agua en los pavimentos son:
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3.1. DRENAJE SUPERFICIAL: 3.1.1. Propios de la superficie del pavimentos: 3.1.1.1. Microaglomerados en caliente: Capas de rodadura de poco espesor; elaboradas con agregado pétreo de tamaño máximo nominal comprendido entre 8 y 10 mm, con una marcada discontinuidad entre los tamaños 2 y 5 mm, que se traduce en una superficie macro-rugosa con elevada capacidad de drenaje superficial.
3.1.1.2. Mezclas drenantes: Mezclas asfálticas para capa de rodadura con un elevado contenido de vacíos con aire, cuyo diseño da lugar una superficie de textura abierta y alta capacidad drenante, a causa de la cual el agua de lluvia que cae sobre la calzada se elimina por infiltración.
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3.1.2. Obras de drenaje en plataformas y márgenes: 3.1.2.1. Drenaje Lineal: 3.1.2.1.1. El bombeo: Se entiende por bombeo a la pendiente transversal que se da en las carreteras y en as aeropistas para permitir que el agua que cae directamente sobre ellas escurra hacia sus dos hombros. En una vía de dos carriles de circulación y en secciones en tangente el bombeo debe tener un 2% de pendiente desde el eje del camino hasta el hombro correspondiente, en las secciones en curva la pendiente transversal ocurre sin discontinuidad, desde el hombro más elevado al más bajo. En las carreteras con pavimento rígido el bombeo puede ser un poco menor, del orden de 1.5%. En las aeropistas se dispone también el bombeo desde el eje hacia los hombros, con pendiente de 1.5%, generalmente.
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3.1.2.1.2. Las cunetas Las cuentas son canales que se adosan a los lados de la corona de la vía y paralelamente al eje longitudinal de la misma. El objetivo de esta estructura es la de recibir el agua superficial proveniente del talud y de la superficie de rodamiento.
3.1.2.1.3. Zanjas de coronación o contracunetas: Son zanjas excavadas en el terreno natural, que se localizan en la parte superior de los taludes de los cortes, con la finalidad de interceptar el agua superficial que escurre ladera abajo desde mayores alturas, para evitar la erosión el talud y el congestionamiento de la cunetas y la corona de la carretera por el agua y su material de arrastre.
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3.1.2.1.4. Los bordillos: Elementos de contención de los pavimentos, que protegen sus bordes y ayudan a la recolección lateral del agua de la calzada. Son pequeños bordos que forman una barrera para conducir el agua hacia los lavaderos o bajantes, evitando erosiones en los taludes y saturación de éstos por el agua que cae sobre la corona de la vía.
3.1.2.2. Drenaje Puntuales: 3.1.2.2.1. Sumideros: Permiten el desagüe de los dispositivos superficiales de drenaje a un colector. Pueden ser continuos o aislados. En el último caso se distinguen los de rejilla (horizontales), los de tipo abierto (laterales) y los combinados.
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3.1.2.2.2. Bajantes o Lavaderos : Los lavaderos son canales que se conectan con los bordillos y bajan transversalmente por los taludes, con el objeto de conducir el agua de lluvia que escurre por los acotamientos hasta lugares alejados de los terraplenes, en donde ya sea inofensiva.
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3.1.2.3.
Drenaje Transversal: 3.1.2.3.1. Las alcantarillas
Este tipo de estructura es la responsable del drenaje transversal; es decir del paso del agua a través de la obra, en una dirección más o menos perpendicular a ella. Las alcantarillas se pueden clasificar en : -
Las alcantarillas rígidas. Suelen ser de concreto, losas de concreto armado sobre estribos de mampostería de piedra o de concreto ciclópeo o simple, hierro fundido o arcilla.
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Las alcantarillas flexibles. Son generalmente tubos corrugados de metal, o láminas delgadas de acero.
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3.1.2.3.2. Puentes Vado: El puente – vado, es una estructura en forma de puente y con características de vado, que permite el paso del agua a través de claros inferiores en niveles ordinarios, y por la parte superior cuando se presentan avenidas con aguas máxima extraordinarias.
3.1.2.3.3. Bovedas: Las bóvedas de medio punto construidas con mampostería son adecuadas cuando requerimos salvar un claro con una altura grande de la rasante al piso del rió.
3.2. Drenaje Interno: - Funciones:
Abatir el nivel frático. Eliminar aguas de filtración lateral o a través del pavimento.
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Derivar fuentes de agua situadas debajo de la sub rasante.
Estas acciones se traducen en los siguientes beneficios:
Facilitan la ejecución de las explanaciones. Aumentan la capacidad portante de la subrasante. Previenen fenómenos de erosión interna y bombeo. Contribuyen en la estabilidad de la estructura y de los taludes.
3.2.1. Capa permeable dentro del pavimento: Capa que se coloca bajo la superficie pavimentada, constituida por un material filtrante de manera que, con ayuda de una pendiente transversal adecuada y unas correctas instalaciones de salida, pueda drenar el agua:
que se infiltre desde la superficie del pavimento. que provenga de las bermas, o que ascienda por subpresión desde los niveles inferiores.
Esta capa, que puede ser granular o tratada con ligantes hidrocarburos o con cemento, su puede integrar a la estructura del pavimento.
La capa permeable puede ser: -
La base, la cual pudiera cumplir a la vez funciones drenantes y estructurales. Se emplea para drenar el agua proveniente de la superficie y se aplica preferentemente en la construcción de pavimentos rígidos.
-
Una capa adicional sobre la subrasante, sin función estructural o como parte de la subbase, para control de agua ascendiente por subpresión. Si se desea que en este caso la capa ayude a drenar el agua que se infiltre desde la superficie, la 10
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permeabilidad de las capas superiores debe ser mayor que la tasa de infiltración, para que el agua pueda fluir.
3.2.2. Subdrenes Longitudinales: Zanjas paralelas a la dirección de la vía, en las cuales se colocan materiales permeables (agregados pétreos, geotextiles, geodrenes) y, eventualmente, una tubería.
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Utilización: Los subdrenes longitudinales se emplean para: 1. Cortar corrientes de agua subterránea, impidiendo que alcancen las inmediaciones del pavimento.
2. Encauzar el agua que ingrese al pavimento por filtraciones a través de su superficie.
3. Rebajar el nivel freático, manteniéndolo a una profundidad conveniente del nivel superior de la explanación. 12
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Tubería del subdren:
Puede ser de concreto, arcilla, metal, fibra bituminosa o plástico.
Los tubos de concreto y arcilla se podrán proyectar con juntas abiertas o perforaciones que permitan la entrada del agua en su interior.
Los tubos de hormigón poroso permiten la entrada del agua a través de sus paredes.
Los tubos de plástico, metal y fibra bituminosa tienen orificios circulares o ranuras para el mismo fin.
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3.2.3. Subdrenes transversales: En carreteras de montaña, los subdrenes longitudinales pueden resultar insuficientes para interceptar toda el agua de filtración. En estos casos se deben instalar subdrenes transversales normales al eje de la vía o en forma de espina de pez. Estos dispositivos son análogos a los longitudinales y lo único que los distingue de ellos es la dirección en la cual se desarrollan y el hecho de tener paredes inclinadas. Su efecto se puede incrementar, si en cierta longitud se coloca una capa permeable a cada lado de ellos.
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