Guía de Fallas de Pavimento Rígido y Flexible - Soluciones

CLASIFICACIÓN DE LAS FALLAS DE PAVIMENTO FLEXIBLES Y RIGIDOS

REALIZADO POR: OFICINA TECNICA INGENIERO JOSE HEREDIA & ASOCIADOS C.A.

(TOMADOS DE EXPERIENCIAS EN LOS PROYECTOS DE REHABILITACIÓN PARA EL INSTITUTO DE VIALIDAD DEL ESTADO CARABOBO EN L004 Y T001)

FALLAS DE PAVIMENTO FLEXIBLES Falla de Pavimento P1: Fallas o agrietamientos superficiales tipo piel de cocodrilo. Corresponden a agrietamientos de la carpeta de rodamiento, que en casos simples, no se manifiestan con hundimientos o desplazamientos de las capas que conforman la estructura del pavimento (ver figura No. 1). Este tipo de falla permite la percolación o infiltración de gran cantidad de agua en la base del pavimento y por esta razón la falla progresa rápidamente. Figura No. 1 Vista de perfil

Vista de planta

Zona de falla

Zona de falla

Carpeta de rodamient o Base granular

Falla de Pavimento P2: Fallas o agrietamientos profundos con marcas tipo piel de cocodrilo, asociados a hundimientos por deformación de uno o más componentes de la estructura del pavimento (ver figura No. 2). La presencia de este tipo de falla implica un bacheo profundo y en casos extremos hay que restituir la estructura del pavimento. Figura No. 2 Vista de planta

Vista de perfil

Zona de falla con hundimiento y fragmentos sueltos de la carpeta de rodamiento

Zona de falla

Carpeta de rodamient o Base granular Este tipo de falla se debe a deformaciones por sobre carga o compresibilidad del terreno de fundación cuando no existe una subbase granular o la presencia de materiales compresibles.

Falla de Pavimento P3: Falla o agrietamiento profundo con grietas del tipo piel de cocodrilo, hundimientos y desplazamientos laterales del pavimento. Esta falla está asociada en todos los casos con excesiva plasticidad de uno de los componentes del pavimento, bien sea la base granular, la subbase o el terreno de fundación. La plasticidad de cualquier material es más determinante en la falla mientras más humedad hay presente en el suelo. (ver figura No. 3) Figura No. 3 Vista de perfil

Vista de planta Dirección del desplazamie nto

Carpeta de rodamiento

Base granular

Rueda del vehículo

Zona de falla

Falla de Pavimento P4: Reflejo de juntas y grietas por repavimentaciones con materiales de diferentes comportamientos Reológico.

Esto es muy frecuente

cuando se colocan pavimentos de concreto asfáltico sobre pavimentos de concreto rígido o reparaciones de tuberías, acueductos, cloacas o gasductos donde antes de colocar la carpeta flexible se repara con concreto. Figura No. 4 Pavimento Original Junta Carpeta de rodamiento rígido (concreto) Base granular Terreno natural

Rehabilitación con Concreto Asfáltico

Carpeta de rodamiento asfáltica Carpeta de rodamiento rígido (concreto) Base granular Terreno natural

Reflejo de Junta Junta

OLUCIÓN A LAS FALLAS DE PAVIMENTO FLEXIBLE Solución a la Falla Tipo P1 (SP1): La solución más adecuada para este tipo de falla es la escarificación superficial de la carpeta de rodamiento, el procedimiento de reparación se describe a continuación: SP1.1 .- Se procede a la demarcación de la zona afectada utilizando pintura y dejando una franja de seguridad en área no afectada, este procedimiento debe ser ejecutado conjuntamente con la inspección. SP1.2.- Se procede a la escarificación o fresado utilizando una maquinaria pesada de precisión y cortando 5.0 cm del pavimento asfáltico existente. SP1.3.- El material proveniente del corte será cubicado y almacenado en los sitios que INVIAL determine o utilizado como base granular en las vías agrícolas cercanas al sitio de trabajo. SP1.4.- Antes de colocar el refuerzo de la carpeta se debe aplicar un riego de adherencia de Rc 250 o emulsión catiónica. SP1.5.- Sí en el área donde se aplicó la solución SP1, se localiza algún sector donde la falla en más profunda, se aplica localmente la solución SP2. PROCEDIMIENTO ALTERNATIVO DE REPARACIÓN DE LA FALLA P1 (SP1) SP1.6.- Limpiar la superficie agrietada y una zona de seguridad de 30.0 cm alrededor. SP1.7.- Hacer riego de adherencia con emulsión catiónica o con Rc 250. En ambos casos hay que esperar un par de horas para que “rompa la emulsión” o para que se evapore el solvente de Rc. El riego debe hacerse a una tasa de 1.4

L/m2 como mínimo o hasta que el riego aflore en la capa superior del geotextil que se quiere colocar. SP1.8.- Colocar un geotextil Tipo REPAV 450 o similar, bien adherido, liso, eliminando las arrugas por barrido, cortándolas con navaja o solapándolas. SP1.9.- Colocar la nueva carpeta asfáltica con un espesor mínimo de 6.0 cm. Solución a la falla tipo P2 (SP2): La solución más adecuada para este tipo de fallas es la escarificación profunda con retiro de la estructura del pavimento deteriorada, en algunos casos es necesario el saneamiento del terreno natural o de fundación, el procedimiento se describe a continuación: SP2.1.- Se procede a la demarcación de la zona afectada utilizando pintura, dejan siempre una franja de seguridad en terreno no afectado. SP2.2.- Utilizando un compresor y martillo de pala, se perfora profundamente hasta la base. Si la base y la carpeta de rodamiento son pequeñas, se fracciona el área en pequeños fragmentos y se extrae manualmente, si el área es grande se deberá emplear un equipo retroexcavador o similar (ligero). SP2.3.- El bote de los escombros debe ser aprobado por la unidad ambiental del instituto. SP2.4.-

Se revisa la base, si está saturada o contaminada se debe retirar y

sustituir por piedra picada o material integral CBR > 60%, el espesor mínimo de un material de base en un bacheo será de 15.0 cm.

SP2.5.- El bacheo se efectuará utilizando concreto asfáltico en caliente, preferiblemente una mezcla de granulometría tipo III. La carpeta final de rodamiento y la mezcla asfáltica para áreas extensas será tipo IV SP2.6.- El procedimiento de colocación y compactación para cada caso se hará siguiendo lo especificado en las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas normas serán la base para cualquier disputa no especificada. Solución a la Falla Tipo P3 (SP3): La falla P3 se diferencia de la P2, por el desplazamiento o corrimiento del pavimento; la solución más adecuada es la escarificación profunda con retiro total de la estructura del pavimento y zona más superficial saturada del terreno de fundación. El procedimiento más adecuado se describe a continuación: SP3.1.- Se procede a la demarcación de la zona afectada utilizando pintura, dejando siempre una franja de seguridad en terreno no afectado. El bote de los escombros debe ser aprobado por la unidad ambiental del instituto. SP3.2.- Se revisa el terreno de fundación y se efectúa el saneamiento del suelo saturado arcilloso y se repone la estructura del pavimento colocando primeramente una subbase granular CBR≥ 20% de un espesor mínimo de 25.0 cm. Esta capa se compactará hasta un mínimo de 95% de la densidad seca máxima de laboratorio de un ensayo Próctor Modificado AASHTO T180-70, se colocará un material de base en un espesor no menor de 15.0 cm que debe tener un CBR > 60 % y cumplirá con todas las especificaciones contenidas en las normas Covenin 2000 Parte 1 Carreteras. SP3.3.- El bacheo se efectuará utilizando concreto asfáltico en caliente, con una mezcla de granulometría tipo III, para áreas pequeñas ó una mezcla de granulometría tipo IV, para el sector de mayor área. El procedimiento de colocación y compactación para cada caso se hará siguiendo lo especificado en

las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas normas serán la base para cualquier disputa no especificada. PROCEDIMIENTO ALTERNATIVO DE REPARACIÓN DE LA FALLA P3 (SP3) SP3.4.- Cuando el saneamiento de la subbase más el terreno de fundación debido a la saturación ha alcanzado los 0.90 metros y el suelo continua saturando se podrá como procedimiento

alternativo

colocar una membrana geotextil tipo

2400T, sobre el terreno natural cuidadosamente reperfilado y horizontalizado. SP3.5.- Se coloca sobre el geotextil un material granular de clasificación GM, GMGC o GW-GM, con tamaño máximo de fragmentos de roca triturada de 4” (10.0 cm) la primera capa será de 30.0 cm y se densificará enérgicamente con seis (06) pases de un equipo vibro compactador. SP3.6.- Se colocarán dos (02) capas respectivamente de 30.0 cm cada una del mismo material retirando los fragmentos mayores de 3” y se compactará hasta alcanzar un mínimo del 95% de la densidad seca máxima de laboratorio de un ensayo Próctor Modificado AASHTO T180-70. Este material debe tener un CBR > 20 % para ser utilizado como subbase granular. SP3.7.- Se colocará la base granular de un material integral o piedra picada con un CBR > 60 % en un espesor mínimo de 15.0 cm y se compactará hasta cumplir con lo especificado en las normas Covenin 2000 Parte 1 Carreteras Sección Bases Granulares. SP3.8.- El bacheo se efectuará utilizando concreto asfáltico en caliente, preferiblemente una mezcla de granulometría tipo III, para áreas pequeñas ó una mezcla de granulometría tipo IV, para el sector de mayor área. El procedimiento de colocación y compactación para cada caso se hará siguiendo lo especificado en las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas normas serán la base para cualquier disputa no especificada.

Solución a la falla Tipo P4: (SP4) Este tipo de solución se aplica en los casos donde se efectúan repavimentaciones de pavimento flexible sobre pavimentos rígidos y/o sobre reparaciones de tuberías de cloacas, drenajes o gasductos donde se colocan bases o pavimentos de materiales reologicamente muy diferentes a

los

pavimentos flexibles y ocurre reflejo de juntas, grietas o fallas por efecto de sobrecargas o dilatación térmica, en este trabajo estas recomendaciones se aplican a la sustitución de alcantarilla en la progresiva 5+756 (cerca de la falla de pavimento en la progresiva 5+760) y/o se produjera otra intervención antes de la rehabilitación, el procedimiento más recomendable se especifica a continuación: SP4.1.- Se escarificará la carpeta superficial en un espesor de 5.0 cm, utilizando máquina recuperadora de asfalto. SP4.2.- Se sellarán las grietas, fallas y reflejo de juntas utilizando sello asfáltico, previa limpieza y soplado de las discontinuidades. SP4.3.- Se colocará una geomalla hexagonal tipo Road Mesh firmemente fijada a la carpeta permanente después del fresado con grapas y clavos aplicados con una pistola de fulminantes. SP4.4.- El bacheo se efectuará utilizando concreto asfáltico en caliente, preferiblemente una mezcla de granulometría tipo IV de un espesor mínimo de 6.0 cm. El procedimiento de colocación y compactación para cada caso se hará siguiendo lo especificado en las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas normas serán la base para cualquier disputa no especificada.

FALLAS DE PAVIMENTO RÍGIDO GRIETAS Las grietas son manifestaciones muy frecuentes de fallas causadas por la contracción del concreto, expansión de las losas de pavimento, defectos de suelo de fundación, acción de cargas de tráfico, falta de juntas de expansión, contracción o de construcción. Los tipos de grietas son:  Grietas de esquina  Grietas diagonales  Grietas longitudinales  Grietas de restricción  Grietas transversales

En el presente trabajo las grietas se han clasificado según su severidad, y se han identificado con la letra “G”. Los niveles de severidad identificados son: baja, media y alta severidad. Para mayor entendimiento, los tipos de grietas se han dibujado en cada losa, exactamente como se presentan.  G1 = Grieta de baja severidad  G2 = Grieta de mediana severidad  G3 = Grieta de alta severidad



GRIETAS DE ESQUINA Son grietas diagonales que forman un triángulo con el borde o junta

longitudinal y una junta o grieta transversal. Estas grietas pueden originarse por acción de las cargas de tránsito sobre esquinas sin soporte o por alabeo de las losas. También se originan por acción de las cargas sobre áreas débiles de la subrasante como se muestra en la figura No. 1 Figura No. 1 Grietas de Esquina

Losas

Grietas de esquina

Losas

Losas

Junta longitudinal

Junta transversal

Foto No. 1 Falla por grieta de esquina



GRIETAS DIAGONALES Son grietas en diagonal con la línea central de pavimento. Estas grietas se

forman generalmente por la acción del tránsito sobre los extremos de losas que han quedado sin soporte por la acción del bombeo de la subrasante, como se muestra en la figura No. 2 Figura No. 2 Grietas Diagonales

Losas Grieta diagonal

Grieta diagonal Grieta diagonal

Losas

Junta longitudinal

Junta transversal

Foto No. 2 Falla por grieta diagonal



Losas

GRIETAS LONGITUDINALES

Son grietas casi paralelas al eje central del pavimento. Su origen puede deberse a falta de juntas longitudinales para eliminar los esfuerzos de contracción, materiales expansivos en la subbase o subrasante, esfuerzos de alabeo en combinación con las cargas, pérdidas de soportes en los bordes longitudinales por efecto de la acción del bombeo. (ver figura No. 3) Figura No. 3 Grietas Longitudinales Losas

Losas

Grietas longitudinales

Losas

Junta longitudinal

Grietas longitudinales

Junta transversal

Foto No. 3 Falla por grieta longitudinal



GRIETAS DE RESTRICCIÓN Estas son grietas que comienzan de una distancia no mayor de un metro

del borde exterior del pavimento y se dirigen siguiendo un alineamiento irregular hasta la junta transversal, la cual restringe la expansión de la losa, ver figura No. 4 Figura No. 4 Grietas de Restricción

Losas

Losas

Junta longitudinal Grietas de restricción Losas

Junta transversal

Foto No. 4 Falla por grieta de restricción



GRIETAS TRANSVERSALES

Son grietas en ángulos aproximadamente rectos con el eje central del pavimento. Alguna de las causas principales son sobrecarga de flexión repetida, de las losas sometidas a la acción del bombeo de la subrasante, las fallas del suelo de cimentación, la falta de juntas poco profundas, a la concentración del concreto. (Ver figura No. 5) Figura No. 5 Grietas Transversales Losas

Grietas transversales

Grietas transversales

Losas

Junta longitudinal

Grietas transversales

Junta transversal

Foto No. 5 Falla por grieta transversal

DEFORMACIONES

Losas

Las deformaciones son cualquier cambio de la superficie del pavimento referida a su forma original.

Los escalones de fallas de las losas, son

deformaciones predominantes en los pavimentos de concreto. Una deformación puede producirse si existe bombeo, debido a que ocasiona escalones de fallas y hundimiento de las losas. Otra causa de las deformaciones son los suelos expansivos y los asentamientos de la cimentación. (ver figura No. 6) Figura No. 6 Deformaciones en las Losas Rasante actual de la vía

Rasante original de la vía

Relleno sobre la alcantarilla con asentamiento

Alcantarilla

Foto No. 6 Falla por deformación

BOMBEO

Terreno natural

Cuando existe acumulación de agua en la estructura del pavimento, las deflecciones de las losas de concreto en las juntas, las grietas y a lo largo de borde de las losas bajo efecto de cargas pesadas, se produce desplazamiento y eyección de agua. Esta acción contiene partículas de suelo en suspensión y bajo constantes repeticiones remueve parte de la superficie del suelo provocando socavaciones, que conducen a una falla de soporte y consiguientemente la falla del pavimento. Este fenómeno se conoce como Bombeo. Ver figura No. 7 Figura No. 7 Fenómeno de Bombeo en Losas de Concreto, de Cemento Pórtland

Carga pesada

Carga pesada Bombeo de agua y finos en suspensión

Losa

Junta de la losa

Zona donde se forma la socavación

Base y subbase sumergido

Terreno de fundación

Las investigaciones y observaciones de campo han demostrado la existencia de cuatro condiciones básicas para que se produzca el fenómeno del bombeo que son:



Suelo de subrasante de granulometria fina, o con abundante contenido de finos en los materiales que componen la base y subbase.



Agua libre bajo el pavimento



Cargas frecuentes de ejes pesados

 Existencia de juntas y grietas en el pavimento BACHES

Son

zonas específicas de la carpeta de rodamiento que se han

desintegrado por acción del tránsito, y en la mayoría de los casos como una combinación de fallas producidas por grietas, deformaciones y bombeo. (ver figura No. 8) Figura No. 8 Fallas del Tipo Baches Baches

Junta

Junta

Base granular

Terreno de fundación

Foto No. 7 Falla por bache

DESCACARAMIENTOS Y ESCAMADURAS

Los descacaramientos y escamaduras son fallas en la superficie del concreto por deterioro o rotura. Los descacaramientos consisten en deterioro de la superficie del pavimento por desgaste o conformación inadecuada. En la mayoría de los casos el efecto progresivo tiende a profundizarse. Los fenómenos de descacaramiento se producen por exceso de acabado, defectos de la mezcla, poca calidad de los agregados o curado inapropiado. Las escamaduras son las roturas del concreto en juntas, grietas y bordes del pavimento. (ver figura No. 9) Figura No. 9 Descacaramientos

Junta

Losa de concreto

Base granular

Terreno de fundación

Foto No. 8

Foto No. 9

Escamaduras