INVESTIGACION:

2.5.3 ESTUDIO DE SUELOS

El estudio se desarrolló con la finalidad de determinar las características físico-mecánicas de los suelos de fundación existentes en el eje proyectado para el tramo Km. 0+000 - Km. 12+000 de la carretera Andaymarca – Puerto San Antonio, así como su sectorización por tipo de material, se establecerán los sectores donde, por deficiencia en calidad (capacidad de soporte) se requiere mejoramiento.

2.5.3.1 Estudio de cimentación a lo largo de la vía.

La metodología seguida para la ejecución del estudio, comprendió básicamente una investigación de campo a lo largo del tramo carretero proyectado, mediante prospecciones de explotación (calicatas), con obtención de muestras representativas en cantidades suficientes, las que fueron objeto de ensayos de laboratorio y finalmente con los datos obtenidos en ambas fases se realizaron las labores de gabinete, para consignar luego en forma gráfica u escrita los resultados del estudio.

Las tres etapas ó fases descritas líneas arriba (campo, laboratorio y gabinete) son secuénciales e igualmente importantes; a continuación se describe el trabajo desarrollado.

2.5.3.1.1 Trabajo de campo

Con el objeto de determinar las características físico-mecánicas de los materiales a lo largo del trazo geométrico de la vía proyectada, se llevaron a cabo investigaciones mediante la ejecución de pozos exploratorios, cada 500 m (o espaciados 500 m), de tal manera que la información obtenida sea representativa.

De los materiales encontrados en las calicatas se obtuvieron muestras disturbadas, a profundidades, que están por el orden de 1.50 m, las que fueron descritas e identificadas con la ubicación, numero de muestra y profundidad; luego fueron colocadas en bolsas de polietileno para su traslado al laboratorio. Durante la ejecución de los estudios de campo se llevó el registro de los espesores de cada una de las capas del sub-suelo, sus características de gradación y su estado de compacidad.

La muestra de suelo fueron clasificadas y seleccionadas siguiendo el procedimiento descrito en ASTM D-2488, Práctica Recomendada para la Descripción de Suelos.

2.5.3.1.2 Ensayos de laboratorio

Las muestras representativas fueron sometidas a los siguientes ensayos:

- Próctor modificado (NTP-339.141)

- Análisis granulométrico por tamizado (NTP 400.012)

- Material pasante la malla Nº 200 (NTP-339.132)

- Limites de consistencia (NTP-339.129)

Limite líquido, limite plástico u índice de plasticidad

- Clasificación SUCS (NTP-339.132)

- Clasificación AASHTO (NTP-339.135)

- Contenido de humedad (NTP-339.127)

Cuyos resultados se presentan en el Anexo.

Complementariamente se realizó el estudio de canteras , como estas canteras se encuentran ubicadas en el eje del Trazo geométrico de la carretera, también nos brinda información del comportamiento de los materiales en estos tramos. A esto hay que agregar que a lo largo de los 12 Km. Solamente existen pocos tramos diferentes a los, analizados como cantera por lo que la vía (excepto en los tramos con arcillas,)no presentará inconvenientes mayores en los primeros años de uso. Para las canteras se complementaron los ensayos con:

- Próctor modificado (NTP-339.141)

- Equivalente de arena (NTP-339.146)

- Abrasión (NTP-400.020)

- California Bearing Ratio (NTP-339.145)

- Peso unitario (NTP-400.017)

- Gravedad específica y absorción agregado grueso (NTP-400.021)

- Módulo de fineza en agregado fino (NTP-400.022)

- Impurezas orgánicas en agregado fino (ASTM C-125)

Cantidad de finos plásticos que contenía.

2.5.3.1.3 Labores de gabinete

En base a la información obtenida durante los trabajo de campo y los resultados de los ensayos de laboratorio, se efectuó la clasificación de suelos de los materiales empleándose los sistemas SUCS y AASHTO, con la finalidad de análisis y correlación de acuerdo a sus características litológicas, lo cual se consigna también en el perfil estratigráfico.

2.5.3.1.4 Interpretación de Resultados.

A juzgar por los resultados obtenidos en el laboratorio del Ministerio de Transportes de Junín con sede en Huancayo, se puede interpretar que solamente entre los tramos Km. 3+000 y Km. 3+500 y alrededor de la calicata efectuada en el Km. 4+500, existen deficiencias en la superficie de rodadura, sin embargo por las características de la roca madre, en este caso, son lutitas (foto 1), que se encuentran lejos del plutón diorítico, existen pequeños tramos donde pueden encontrarse arcillas debajo de los escombros de talud, por lo que reconsidera que las arcillas podrían encontrarse hasta la progresiva 4+200.

Resumen de las características de los materiales analizados Cuadro Nº 1

UBICACIÓN CALICATAS

PROFUNDIDAD (m)

CLASIF. SUCS

CLASIF. AASHTO

% HUMED

AD

LIMITE

LIQUIDO

LIMITE PLASTICO

INDICE DE PLASTICIDAD

Km. 1+500 0.00 – 1.50 GW - GM A-1-a(0) 30.07 30.07 NP NP

Km. 3+000 0.00 – 1.50 ML A-4 (5) 30.48 32.00 30.48 1.52

Km. 3+500 0.00 – 1.50 GM A-7-6 (2) 43.81 40.50 29.72 10.78

Km. 4+500 0.00 –-1.50 SM A-4 (3) 38.49 38.49 NP NP

Km. 5+500 0.00 – 1.50 GM A-2-4 (0) 27.17 37.17 NP NP

Km. 5+932 0.00 – 1.50 SM A-1-b (0) 28.89 28.89 NP NP

Sin embargo, en la zona donde se encuentran las quebradas que conducen agua de manantiales, aflora la roca diorita, y es posible que también requiera de lastrado, sin embargo no existe inconveniente para encontrar este material, porque como puede verse en el cuadro Nº 1, casi todas las calicatas contienen gravas, a partir del Km. 7+000 el material que conforman los escombros está compuesto por gravas, arenas, limos y arcillas.

Foto 1 Calicata excavada en el Km. 0+000, los fragmentos corresponden a lutita.

Los datos obtenidos para las canteras de relleno, como material de lastrado, en este caso, complementan el estudio de los suelos, puesto que se encuentran en el eje del trazo geométrico de la vía, por lo que es necesario exponerlo en este acápite, dado que los datos, completan las propiedades de los suelos obtenidos a lo largo de la faja vial, y por cuanto los tramos arcillosos son mínimos a juzgar por la longitud de la vía estudiada (12 Km.), por lo que se adjunta como cuadro Nº 2.

Resumen de las características de los materiales analizados Cuadro Nº 2

PROGRESIVA(Km.)

TIPO DE SUELO CBR (%) Próctor modificado

SUCS AASHTO 95% de MDS 100% de MDS MDS gr./cm3 Humedad óptima %

1+500 GW-GM A-1-a (0) 38.00 78.00 2.17 6.909+000 GM A-1-b (0) 18.50 33.00 2.01 12.32

Los valores de CBR al 100% de la máxima densidad seca se encuentran en promedio por encima de 100%, con valor máximo registrado de 78%, y mínimo de 33%, encontrándose igualmente cerca de los límites tolerables para el caso de la

cantera Nº 1, mientras que para la cantera Nº 2, existen deficiencias de compactación.

Del análisis de los resultados observados en el cuadro N° 2 podemos observar que en general las muestras, la máxima densidad seca (MDS) es de 2.17 gr./cm3 para la cantera 1 y 2.01 gr./cm3 para la cantera 2, con una humedad optima 6.90 % para el caso de la cantera 1 y 12.32 % para la cantera 2. Los valores de CBR al 95% de la máxima densidad seca nos indican que en el caso de la cantera 2 que la superficie de apoyo es de regular a baja capacidad de soporte.

De acuerdo a la estratigrafía de las calicatas investigadas, en gran parte de ellas se encontró limos arcillas, arenas y gravas, casi siempre conteniendo piedra de tamaño variado, mayormente de tamaño mediano. Esto nos indica que la superficie de rodadura en su mayor parte, va a ser de buena calidad.

2.5.3.2 ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

Con la finalidad de ubicar volúmenes disponibles de material con características geotécnicas, en relación con el uso a dar, la finalidad del acceso, los procedimientos de exploración y la distancia de transporte, se efectuó el reconocimiento y estudio de los diversos tipos de materiales existentes en la zona.

El estudio de canteras comprendió la ubicación, investigación y comprobación

física y de calidad de materiales agregados inertes para las capas de sub-base, base

granular, base asfáltica, carpeta asfáltica de mezcla en caliente y concreto de

cemento Pórtland. Asimismo incluyó la investigación de fuentes de agua para la

elaboración del concreto de cemento Pórtland, así como para la mezcla y

Compactación de las capas de relleno, sub base y base granular. En el Diagrama de

Canteras y Fuentes de Agua (Plano 2.5.1) se presenta la ubicación y características

de dichos materiales.

2.5.3.2.1 INVESTIGACIONES DE CAMPO

Comprendió la ubicación de depósitos de materiales inertes y de fuentes de agua en el área de influencia de la Carretera.

Una vez ubicados los depósitos se procedió a su investigación geotécnica mediante la ejecución de pozos exploratorios a la profundidad de 1.5 m. bajo el nivel de terreno natural en donde fue requerido. Del material extraído se separó el material mayor de 3”, material entre 2” y 3” y material menor de 2”. Se realizó la descripción de la calicata y se obtuvieron muestras representativas del material, anotándose el espesor de las capas. Las muestras representativas fueron remitidas al Laboratorio de Mecánica de Suelos y cuyos resultados se presentan. Con la finalidad de determinar el área por explotarse se realizaron mediciones de la superficie seleccionada.

2.5.3.2.2 ENSAYOS DE LABORATORIO

La calidad de los materiales para uso diversos, ha sido verificada mediante los siguientes ensayos estándar.

- Análisis granulométrico por tamizado (NTP-400.012)

- Material pasante la malla Nº 200 (NTP-339.132)

- Limites de Consistencia (NTP-339.129)

Limite líquido, limite plástico, índice de plasticadad

- Clasificación SUCS (NTP-339.134)

- Clasificación AASHTO (NTP-339.135)

- Contenido de humedad (NTP-339.127)

- Proctor modificado (NTP-339.141)

- Equivalente de arena (NTP-339.146)

- Abrasión (NTP-400.020)

- California Bearing Ratio (NTP-339.145)

- Peso unitario (NTP-400.017)

- Gravedad específica y absorción agregado grueso (NTP-400.021)

- Módulo de fineza en agregado fino (NTP-400.022)

- Impurezas orgánicas en agregado fino (ASTM C-125)

Cantidad de finos plásticos que contenía.

Y determinar si la cantera es de propiedad privada.

A. 2.5.3.2.3 TRABAJOS DE GABINETE

En el Laboratorio Especializado de Suelos se efectuó el cálculo de todos los ensayos realizado, se procedió a clasificar las muestras por los métodos AASHTO y SUCS. Se calculó también el módulo de fineza del agregado fino.

En base a la información de los espesores de las capas utilizables de los reportes de

perforaciones y al área disponible de la cantera se calculó el volumen bruto de

material.

Las canteras ubicadas y verificadas con los resultados obtenidos en el laboratorio, determinaron lo siguiente:

Resumen de las características de los materiales analizados Cuadro Nº 3

PROGRESIVA(Km)

TIPO DE SUELO CBR (%) Próctor modificado

SUCS AASHTO 95% de MDS 100% de MDS MDS gr./cm3 H óptima %

1+500 GW-GM A-1-a (0) 38.00 78.00 2.17 6.909+000 GM A-1-b (0) 18.50 33.00 2.01 12.32

Los valores de CBR al 100% de la máxima densidad seca se encuentran en promedio por encima de 100%, con valor máximo registrado de 78%, y mínimo de 33%, encontrándose igualmente cerca de los límites tolerables para el caso de la cantera Nº 1, mientras que para la cantera Nº 2, existen deficiencias de compactación.

Del análisis de los resultados observados en el cuadro N° 2 podemos observar que en general las muestras, la máxima densidad seca (MDS) es de 2.17 gr./cm3 para la cantera 1 y 2.01 gr./cm3 para la cantera 2, con una humedad optima 6.90 % para el caso de la cantera 1 y 12.32 % para la cantera 2. Los valores de CBR al 95% de la máxima densidad seca nos indican que en el caso de la cantera 2 que la superficie de apoyo es de regular a baja capacidad de soporte.

No se ubicó napa freática en las perforaciones realizadas.

En este caso, las canteras para relleno se encuentran en el eje del trazo geométrico de la vía, por lo que no significan mayores sobre costos en lo que respecta a los accesos, de acuerdo a las curvas granulométricas, el material explorado en el Km. 11+500, tiene mejores condiciones que el material del Km. 9+000, por lo tanto en el proceso constructivo, será necesario complementar con los ensayos de laboratorio. En cambio la cantera que brindará agregados para concreto, se encuentra en el trayecto hacia Andaymarca, pasando el río Mantaro.

El trazo de la carretera Andaymarca – puerto San Antonio, pasa por materiales que generalmente se le conoce como escombros de talud, y en este caso tienen las características apropiadas, para el lastrado de la carretera, por lo que de requerirse este material solamente hay que efectuar ensayos de laboratorio, para mejorar los tramos críticos.

2.5.3.2.4 Cantera ubicada en el Km. 1+500

Se ubica en la primera curva de volteo en la progresiva Km. 1+500 (zona determinada para el primer botadero por encontrarse una quebrada a 180 m de distancia por el estudio de Impacto Ambiental), en el lado izquierdo, y por otro lado facilitará la construcción de una curva amplia para la circulación de vehículos de carga y cuyo acceso es directo, por la carretera Andaymarca – Puerto San Antonio.

Se trata de una acumulación por gravedad, que proviene del transporte de fragmentos de pizarra producto de meteorización y cuya potencia es superior a los

10 000 m3 y teniendo en cuenta que el requerimiento del material para lastrado es menor.

Por las características físico-mecánicas de los materiales, puede utilizarse como material de lastrado. La extracción del material se puede efectuar durante todo el año, para lo cual requieren del uso de tractor oruga y eventualmente de explosivos. La selección de los materiales se efectuará mediante zaranda, para evitar los fragmentos superiores al tamaño de 2”, verificando el cumplimiento de requerimientos granulométricos.

Propiedad libre explotación, esta cantera servirá principalmente para mejorar las condiciones de circulación de los tramos arcillosos entre las progresivas 0+200 y 4+200, teniendo en cuenta que en este tramo existen pequeños subtramos (entre 100 y 200 m) en roca.

2.5.3.2.5 Cantera ubicada en Chacapampa.

Se trata de una cantera de escombros de talud, provenientes de la desintegración del granito, que aflora en ambos lados del río Mantaro, que actualmente es aprovechado como agregado para concreto en las diferentes obras, que se vienen construyendo, en zonas aledañas a este sector.

Como la cantera se encuentra en la carretera que conduce a Andaymarca, es de fácil acceso, y puede ser utilizado, durante todo el año, y se requiere de zaranda para el cumplimiento de los requerimientos granulométricos.

A continuación se presenta una síntesis de las canteras:

CANTERA Km. 1.5.

Ubicación: En la primera curva de volteo, considerado en el trazo de la carretera Andaymarca – Puerto San Antonio, lado izquierdo

Potencia: 12,000 m3.

Rendimiento: 80%

Extracción: Todo el año

Utilización: Material para lastrado

CANTERA CHACAPAMPA.

Ubicación : Pasando el puente el Huayo a medio kilómetro de distancia, con dirección hacia Andaymarca. Lado izquierdo.

Potencia : 20,000 m3

Rendimiento: 80%

Extracción : Todo el año

Utilización : Agregados para concreto.

2.5.3.2.6 SITUACION LEGAL DE LAS CANTERAS

Adicionalmente a la determinación de las propiedades físicas y químicas de los agregados de las canteras, se ha tenido en cuenta la situación legal de las canteras a fin de prever cualquier inconveniente durante la etapa de explotación. En el siguiente cuadro se indica el estado legal de cada cantera a utilizar en el proyecto.

Cantera Situación Legal

Km. 1+500 Libre disponibilidad

Km. 9+000 Libre disponibilidad

2.5.3.2.7 Fuentes de Agua

En los sectores abajo señalados durante la etapa de estudio se verifico flujos de agua, muestreándose las fuentes para trabajos de conformación de la capas granulares, y para concreto Pórtland.

En las quebradas que servirán como fuentes de agua, son atravesadas por la carretera Andaymarca - Puerto San Antonio, se construirán badenes, por lo tanto son de acceso directo. La progresiva donde se encuentra la fuente de agua, es la siguiente:

- Quebrada Accolloclla, que se utiliza para el regadío, Km. 5+930, cuyo canal pasa cercanamente casi paralelo a la carretera Andaymarca – Puerto San Antonio.

A lo largo de la vía, por cuanto existe un canal que es casi paralelo a la vía, y se utiliza para el riego. La característica del agua es que es pura y cristalina ya que nace en un puquio o manantial.

b)   Investigaciones de suelo

Además de la energía empleada para accionar los equipos de perforación

y transporte se producen afectaciones a la flora, la fauna, el suelo y los flujos

de agua, subterráneos y superficiales.

  Ejecución de la obra

Es la que mayor impacto produce en el medio y pueden

ocasionar contaminación al paisaje, al suelo, al agua terrestre y marinas

Por una ubicación inadecuada de las facilidades temporales sin un sistema de

tratamiento de los residuales líquidos y sólidos, o por construirse con sistemas

pesados.

Por desorganización de la obra, dispersión de materiales

Generación excesiva de desechos.

Afecta la salud de los habitantes del sitio y trabajadores de la obra por

la contaminación del aire a causa de ruido, vibraciones, emisiones de polvo

y gases sin tratamiento.

Degrada el suelo por compactación o erosión causado por:

* El movimiento de tierra en el desbroce de grandes explanadas y de trincheras

para viales.

* Por el uso tecnológico inapropiados y empleo de equipos pesados para estos

fines.

Afecta la flora y la fauna del sitio

Produce impactos económicos negativos por la falta de control de los recursos en

la obra.

Alteraciones del drenaje natural, afectaciones a la capa vegetal a

la vegetación existente causada por los desbroces, explanaciones y movimiento

de tierra que en gran mayoría de las obras resulta excesivos.

En un entorno urbanizado se producen afectaciones al entorno por cierre de vías,

tupición de las redes de drenajes existente por manipulación

y almacenamiento incorrecto de materiales y además por la emisión de ruido y

polvo

La ejecución de los viales puede producir compactación y erosión del terreno y

afectación a la vegetación por ancho excesivo de las trochas.

Cuando se realizan obras viales en zonas costeras o un cayo, no siempre se

crean condiciones para mantener la circulación necesaria del agua, lo cual

provoca afectaciones al ecosistema

La recolección, traslado y disposición final de materiales y residuales originan,

afectaciones por contaminación del aire por polvo y gases, creación de vertederos

de escombro que generalmente son ubicados incorrectamente, convirtiéndose en

basureros y focos potenciales de contaminación.

Esta situación se presenta en todas las etapa, pero se hace más crítica en la

etapa de demolición

  Abandono del sitio de la obra

No se procede a la limpieza y restauración del paisaje natural mediante la siembra

de vegetación u otros procedimientos de restauración y rehabilitación del terreno,

quedando restos de construcciones deterioradas o escombros productos de la

demolición. Esto reviste especial significación en ecosistemas frágiles, como zona

costeras y cayos.

Se consume gran cantidad de energía por el combustible empleando en los

equipos de extracción, procesamiento y transporte de los diferentes materiales

como arcilla, cal, yeso, piedra, arena, entre otros.

La selección y explotación incorrecta de las canteras, transformaciones

del relieve natural, afectaciones a la flora y la fauna y la degradación de suelos,

erosión y afectaciones al paisaje por la no restitución de la capa vegetal.

Contaminación del aire por polvo, ruido y emisión de humo y gases, especialmente

en la producción de hormigón y asfalto. En este último caso además se suma la

producción de desechos peligrosos.

Afectación a la diversidad biológica por el desbroce de la vegetación y pérdida del

hábitat de las especies.

A todo esto se suman también el consumo excesivo de combustible fósiles y

energía en el proceso productivo y transportación de las canteras por la extracción

excesiva.

Las tecnologías obsoletas contaminadoras sin o con sistemas de tratamiento

ineficientes causan de contaminación en ríos, lagunas y el medio marino que se

agrava cuando poseen metales pesados y sustancias peligrosas.

La carencia de industrias contaminantes a zonas pobladas cuando no se ha

respetado las distancias de protección ocasiona problemas de salud a los

pobladores.

La ausencia o no empleo adecuado de los medios de protección por los

trabajadores ocasiona problemas de salud con las consecuentes pérdidas

económicas.

La realización de práctica inadecuada, las indisciplinas tecnológicas, las

violaciones de la legislación ambiental y la carencia de educación ambiental son

factores que incrementan los impactos ambientales.

Servicio   de abastecimiento y transporte

En esta actividad se producen impactos similares como son:

Se agravan los impactos con la falta de mantenimiento de los equipos

El derrame de grasas y lubricantes

Alto consumo de combustible

Mala organización y control de los viajes

Mala organización de los almacenes, entre otros

Etapa de operación y explotación

Se mantiene efectos de impactos provocados en la etapa de ejecución tales como

las manifestaciones de contaminación y la pérdida de la diversidad biológica.

Malas soluciones de proyecto y/o mala ejecución causan filtraciones, mal drenaje,

sistemas de tratamiento ineficientes, consumo excesivo de agua y energía

Posible emisiones contaminantes a la atmósfera, el agua y al suelo

La efectividad de las alternativas de tratamiento y de exposición final de los

residuales determina en gran medida la posible afectación al medio.

Materia prima y productos que se utilizan en la producción y los materiales que se

emplean en el mantenimiento.

También tenemos presencias de variables ambientales que se afectan por lo

impactos

* Geología * Paisaje

* Geomorfolia (Relieve) * Suelos edáficos (Capa vegetal)

* Hidrología * Clima

* Vegetación * Calidad de aire y ruido

* Fauna * Actividad Socio-económica

Quienes extraen, tipos de empresas, existe formalidad o informalidad.

Ver el escenario de Agotabilidad en la explotación de los materiales.

Eficiencia en la extracción

El tipo de Legislación que ampara la Explotación, Normas, Resoluciones,

Excepciones a la ley.

Que Autoridad interviene en la Supervisión y Control de las Explotaciones de

cantera (Municipio, Gobernación, Policía Ambiental).

Existen estudios anteriores relacionados a este tema, en el Distrito.

Como se realiza el manejo integral de canteras.

Fuentes principales para la Investigación “Señalar Claramente” los objetivos, zona

de estudio, metodología empleada para la realización del trabajo.