1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE GEOLOGIA, GEOFISICA Y MINAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOLOGICA

ESTUDIO DE SUELOS Y CANTERAS PARA EL “MEJORAMIENTO Y

CONSTRUCCION DE LA CARRETERA AYO-HUAMBO, PROVINCIA

DE CASTILLA Y CAYLLOMA, TRAMO AYO - CANCO, SUBTRAMO

Km.9+600 A Km. 13+849.64, AREQUIPA”

INFORME POR SERVICIOS PROFESIONALES

INFORME PRESENTADO POR EL BACHILLER

NESTOR SOLANO, SUCAPUCA CASO, PARA

OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE

INGENIERO GEOLOGO

AREQUIPA – PERU

2

2017

DEDICATORIA

A la memoria de mis padres, Filomena,

Eduardo (†), mis hermanos y familiares

que me apoyaron incondicionalmente.

A Dios, mi fortaleza, Refugio y esperanza

por darme fuerza, voluntad y

perseverancia para lograr este objetivo.

3

AGRADECIMIENTO

- Al laboratorio de mecánica de suelos, asfaltos y concretos “SERLABSU” por incluirnos

en el personal de campo para constituirnos a la zona de estudio con su personal

técnico y a solicitud del Gobierno Regional de Arequipa.

- A los profesores que me enseñaron en la Universidad Nacional de San Agustín de

Arequipa por sus valiosos conocimientos compartidos en las aulas, los cuales han

sido un aporte inmenso para mi formación profesional.

- A la Ing° Salome Chacon Arcaya, por la revisión y asesoramiento del presente

trabajo.

- De manera igual al laboratorio de mecánica de suelos del Ministerio de transportes

y comunicaciones de Arequipa, donde he laborado y aprendido los conocimientos de

mecánica de suelos.

- Finalmente a mis amigos y compañeros de promoción de la UNSA que siempre me

alentaron para lograr este objetivo.

4

RESUMEN

El presente informe de grado, es un trabajo de ingeniería de las obras viales en las

cuales se deben seguir los requerimientos básicos en la construcción de un proyecto

vial. Se ha estructurado de la siguiente manera:

Capítulo I: introducción; se trata sobre los aspectos generales del proyecto, como

son ubicación, accesibilidad, objetivos del estudio, metodología de trabajo, etc.

Capitulo II: marco teórico; se describe los aspectos geológicos del área del estudio

como son relieve, drenaje, clima, flora y fauna y recursos naturales, también la

geomorfología y el, marco geológico, y las unidades litoestratigráficas y sus

diferentes formaciones.

Capitulo III: se trata acerca de la descripción del proyecto, introducción, organización

del proyecto, trabajos desarrollados y normatividad utilizada.

Capitulo IV: comprende los trabajos de mecánica de suelos, labores de gabinete,

descripción de suelos, diseño del afirmado, análisis del valor de soporte del terreno

de fundación, estimación del EAL, diseño estructural, estudio de canteras y puntos

de agua.

Capítulo V: discusión de resultados, resultados alcanzados e importancia del

proyecto.

Se culmina con las Conclusiones y Recomendaciones del presente informe.

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ÍNDICE

Pag DEDICATORIA I AGRADECIMIENTO II RESUMEN III CAPITULO I: INTRODUCCION 1 1.1: UBICACIÓN 2 1.2: ASPECTOS GENERALES 3 1.3: ACCESIBILIDAD 3 1.4: OBJETIVO DEL ESTUDIO 5 1.5: METODOLOGIA DEL TRABAJO 6 1.6: META Y JUSTIFICACION 6 1.7: EXPERIENCIA PROFESIONAL 7 CAPITULO II: ASPECTOS GEOLOGICOS 9 2.1 MARCO GEOGRAFICO 9

2.1.1. RELIEVE 9 2.1.2. DRENAJE 10 2.1.3. CLIMA 10 2.1.4. FLORA Y FAUNA 11 2.1.5. RECURSOS NATURALES 11 2.1.6. GEOMORFOLOGIA 12

2.2 MARCO GEOLOGICO 14 2.2.1: MARCO GEOLOGICO REGIONAL Y LOCAL 14 2.2.2. UNIDADES LITOESTRATIGRAFIAS 14

1). FORMACION SOCOSANI (JM – SO) 14 2). GRUPO YURA (JSKI – YU) 16

FORMACION PUENTE(Jm-pu) 16 FORMACION CACHIOS (Jm-ca) 17 FORMACION LABRA (Js-la) 17 FORMACION GRAMADAL (Js-gr) 17 FORMACION HUALHUANI (Ki-hu) 17

3). DEPOSITOS CUATERNARIOS 18 DEPOSITOS ALUVIALES (Qpl-al) 18 DEPOSITOS FLUVIALES (Qpl-fl) 19 GRUPO ANDAGUA (Qpl-an) 19 DEPOSITOS COLUVIALES /Qpl-co) 21

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DEPOSITOS COLUVIALES Y ALUVIALES (Qph-co-al) 21 DEPOSITOS RESIDUALES (Qr-r) 22

2.2.3: MARCO ESTRUCTURAL 22

CAPITULO III: DESCRIPCION DEL PROYECTO 23

3.1 DESCRIPCION DEL PROYECTO 23 3.2 ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO 24 3.3 TRABAJOS DESARROLLADOS 24 3.4 NORMATIVIDAD UTILIZADA 24 CAPITULO IV: ESTUDIO DE SUELOS Y CANTERAS Y PUNTOS DE AGUA 26 4.1 ESTUDIO DE SUELOS 26

4.1.1: LABORES DEL GABINETE 27 4.1.2: DESCRIPCION DE LOS SUELOS 27 4.1.3: DISEÑO DEL AFIRMADO 30 4.1.4: ANALISIS DEL VALOR SOPORTE DEL TERRENO DE FUNDACION 30 4.1.5: ESTIMACION DEL EAL 33 4.1.6: DISEÑO ESTRUCTURAL 33

4.2. ESTUDIO DE CANTERAS Y PUNTOS DE AGUA 35 4.2.1 CANTERA Nº 1 AYO (LIGANTE) 37 4.2.2 CANTERA Nº 2 AYO (GRANULAR) 37 4.2.3 MEZCLA DE CANTERAS PARA EL AFIRMADO 37 4.2.4 PUNTOS DE AGUA 39

CAPITULO V: DISCUSIÓN DE RESULTADOS 40 5.1 RESULTADOS ALCANZADOS 40 5.2 IMPORTANCIA DEL PROYECTO 40 CONCLUSIONES 41 RECOMENDACIONES 42 BIBLIOGRAFIA 43 ANEXO 44

1: Ensayos de Laboratorio 2: Calicatas 3: Ubicación de Canteras 4: Planos

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Lista de Figuras: 1.1 Mapa de ubicación del Tramo vial Ayo - Canco 2 1.2 Mapa de accesos a la zona de estudio 5 2.1 Mapa de Pendientes, Proyecto Vial: Ayo - Canco 9 2.2 Mapa Geológico, Proyecto Vial: Ayo – Canco (Ingemmet, 1973) 15 2.3 Columna Estratigráfica Generalizada (Ingemmet, 1973) 16 Lista de Cuadros: 1.1 Coordenadas UTM de los Puntos de Inicio y Fin del Tramo vial Ayo - Canco 3 1.2 Ruta 1 de Acceso al Proyecto Vial Ayo - Canco 4 1.3 Ruta 2 de Acceso al Proyecto Vial Ayo - Canco 4 4.1 CLASIFICACION DE SUELOS 30 4.2 CBR del suelo de fundación 31 4.3 CBR de Diseño 31 4.4 CBR de Diseño (Van Til, 1972) 32 4.5 Trafico Proyectado para el Año Horizonte (MTC, 2005) 33 4.6 Estructura del Pavimento 35 4.7 Porcentaje de Mezclas de Canteras 38 4.8 Características Generales de los Materiales de Cantera 38 Lista de Fotografías: 2.1 Deposito aluvial tramo Ayo Canco 18 2.2 Deposito Fluvial, rio Colca aguas arriba 19 2.3 Grupo Andagua al fondo del valle en la pampa Ayo 20 2.4 Volcán monogenético de Andagua 20 2.5 Piedemonte, tramo Ayo – Canco 21 2.6 Materiales coluvial, aluvial cerca a Canco 21 2.7 Deposito residual 22

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CAPITULO I: INTRODUCCION

El estudio de suelos y canteras para el “mejoramiento y construcción de la carretera Ayo -

Canco, Km. 9+600 A 13+849.64”, último tramo de un total de 59 Km. Se encuentra sobre

la cuenca del rio Colca que más adelante se denomina rio Majes (fluye de NE – SW) y en

su tramo final toma el nombre de rio Camaná, Está ubicado entre las provincias de

Castilla y Caylloma, región Arequipa y como parte del proyecto construcción y

mejoramiento de la carretera Ayo – Huambo, es un anhelo de todos los pobladores de los

distritos de Ayo, Andagua, Chachas, Chilcaymarca y Orcopampa perteneciente a la

provincia de Castilla así como del distrito de Huambo (provincia de Caylloma) este

proyecto, permitirá la integración del valle de los volcanes al circuito turístico del cañón

del Colca, además va constituir como la única vía que cruzará el Cañón del Colca en

dirección al cañón de Cotahuasi, además permitirá poner en valor los principales recursos

naturales, geológicos del ámbito con potencial turístico y centros mineros importantes de

la región.

Geomorfológicamente el área por donde se desplaza el trazo del proyecto presenta un

relieve muy accidentado, como producto de los diferentes procesos tectónicos y erosivos

que se han desarrollado a lo largo del periodo geológico.

En el área de estudio afloran unidades litológicas sedimentarias, ígneas, volcánicas y

metamórficas que comprenden edades desde el jurásico hasta el cuaternario reciente.

9

De acuerdo al estudio de suelos, este ha sido realizado mediante calicatas de prospección

a cielo abierto, no se encontró el nivel freático a la profundidad de estudio. Las canteras

propuestas cumplen con las especificaciones técnicas para un afirmado.

La estructura de la base afirmada será de 8” (20.00 cm.), CBR para el diseño del afirmado

se ha considerado de 42.0 % al 95 % de la máxima densidad seca.

1.1 UBICACIÓN

La ubicación del Proyecto Vial: Ayo – Canco, se describe de la siguiente manera.

1.1.2 Ubicación Política

Políticamente el proyecto se ubica en los distritos de Canco provincia de Caylloma y

distrito de Ayo, provincia de Castilla, región Arequipa (ver Fig 1.1).

10

Fig 1.1: Imagen de ubicación del Tramo vial Ayo - Canco

1.1.3 Ubicación Geográfica

Geográficamente el proyecto está comprendido en la región sierra y el valle

interandino.

El punto de inicio del tramo de la carretera en estudio, corresponde al Km. 9+600, que

es final del primer tramo y que se ubica en una zona plana ondulada de la segunda

terraza volcánica planicie en la margen derecha del rio Colca.

Los datos geográficos, en coordenadas UTM, WGS’84, 18S, de los puntos de inicio y

final del tramo en estudio son:

Cuadro 1.1: Coordenadas UTM de los Puntos de Inicio y Fin del Tramo vial Ayo – Canco

11

Punto de Inicio Punto Final

ESTE: 796682.779 ESTE: 798853.855

NORTE: 8261354.602 NORTE: 8263698.517

1.2 ASPECTOS GENERALES

La construcción de la vía del tramo Km. 9+600 a 13+849.64 Ayo – Canco, como parte del

proyecto construcción y mejoramiento de la carretera Ayo – Huambo presenta la menor

distancia desde la ciudad de Arequipa, porque accede directamente desde Alto Siguas en

la panamericana sur, que las dos rutas existentes actualmente uno con 395 Km. Y el otro

con 450 Km., también busca mejorar la calidad de vida de los habitantes de los diferentes

pueblos de la parte alta de Castilla y por ultimo favorecerá ampliamente al turismo.

1.3. ACCESIBILIDAD

La accesibilidad a la zona de Ayo desde Andagua, se realiza a través de dos rutas.

Ruta 1: Arequipa – La Repartición (km 48) – El Morro (desvió de Aplao) – Acoy – Tipan –

Viraco – Dv. Machaguay – Andagua – Ayo.

Para acceder a la localidad de Ayo, mediante esta vía, se recorre una distancia de 395 Km.

En 5 tramos diferenciados por sus clasificaciones dentro de la red vial nacional.

Cuadro 1.2: Ruta 1 de Acceso al Proyecto Vial Ayo – Canco

Ruta 1 Distancia (km) Tipo de Vía Tiempo (horas)

Arequipa - Uchumayo Uchumayo – La Repartición

10 39

Ruta Nacional 30-A. Asfaltada

0.3 0.7

La Repartición – El Morro 77

Ruta Nacional 1 - S Asfaltada

1

El Morro - Acoy 71

Ruta Departamental AR - 118 Asfaltada

1.5

Acoy - Andagua Ruta Departamental AR - 118

12

7 152.5

Asfaltado Trocha carrozable

5

Andagua - Ayo 38.5

Ruta Vecinal 1 - 541 Trocha carrozable

1.5

395 10.0

Ruta 2: Arequipa – Yura – Patahuasi – Vizcachani – Sibayo – Caylloma – Orcopampa –

Andagua – Ayo.

La ruta 2 es más larga que la primera, se recorre una distancia de aproximada de 450 Km.,

mediante 4 tramos diferenciados por su clasificación dentro de la red vial nacional.

Cuadro 1.3: Ruta 2 de Acceso al Proyecto Vial Ayo – Canco

Ruta 2 Distancia (km) Tipo de Vía Tiempo (horas)

Arequipa – Yura Yura - Patahuasi

30.8 50

Ruta Nacional 30 Asfaltada

1 1

Patahuasi – Callalli Callalli - Sibayo

70.6 5

Ruta Nacional 28 Asfaltada

2.5

Sibayo – Caylloma Caylloma - Orcopampa

62.7 109.0

Ruta Departamental AR - 118 Afirmada

2 4

Orcopampa – Andagua Andagua - Ayo

84 38

Ruta Departamental AR - 118 Afirmado Trocha carrozable

2.5 1

450.1 14.0

En resumen, se tiene el acceso actual desde Arequipa a la localidad de Ayo es más

distante comparativamente con los accesos a las localidades vecinas de Andagua,

Chachas, Chilcaymarca, Orcopampa y los poblados menores que lo conforman. La

localidad de Huambo presenta la menor distancia desde la ciudad de Arequipa, porque se

accede directamente desde Alto Siguas en la Panamericana Sur.

A continuación se muestra un mapa de los accesos a la zona de estudio:

13

Fig. 1.2: Accesos a la zona de estudio

1.4 OBJETIVOS

General:

Evaluar que los materiales de la rasante y la capa afirmada de la vía Ayo – Canco, cumplan

con las especificaciones técnicas que garanticen su estabilidad y permitan comunicar y

aprovechar ambos márgenes del rio como fuente de trabajo.

Específicos:

1° Aperturar y evaluar calicatas cada 500 metros, con la toma de muestras y realización de ensayos correspondientes.

2° Evaluar las canteras y fuentes de agua, que sirvan de soporte para el proceso

constructivo. 3° Obtener con la presentación y sustentación del presente Informe, el título

profesional de Ingeniero Geólogo

14

1.5: METODOLOGIA DEL TRABAJO

La metodología seguida para efectuar el trabajo, comprendió básicamente la

investigación de campo, laboratorio y gabinete.

a). Trabajos de Campo.

Los trabajos de campo han permitido orientar la exploración del subsuelo, mediante la

ejecución de calicatas en el área de estudio y a cada 500 metros lineales. Se tomaron

muestras disturbadas de cada una de las exploraciones ejecutadas, las mismas que

fueron remitidas al laboratorio especializado para los análisis correspondientes.

b). Trabajos de Laboratorio.

Mediante los trabajos de laboratorio se han determinado las características físicas y

mecánicas de los suelos obtenidos del muestreo, las que sirven de base para definir las

características de cada tipo de cantera y su uso.

c). Trabajos de Gabinete.

Finalmente en gabinete se integra la información de campo, laboratorio y

especificaciones técnicas, para la redacción del informe final correspondiente.

1.6: META Y JUSTIFICACION

El presente estudio de suelos del tramo Km. 9+600 a 13+849.64 del tramo Ayo – Canco,

como parte del proyecto construcción y mejoramiento de la carretera Ayo-Huambo, es un

anhelo de todos los pobladores de los distritos de Ayo, Andagua, Chachas, Chilcaymarca y

Orcopampa, perteneciente a la provincia de Castilla. Este proyecto vial, permitirá la

integración del valle de los volcanes al circuito turístico del cañón del Colca, pasando

además constituirse como la única vía que cruzara el cañón del Colca en dirección al Cañón

de Cotahuasi y también permitirá poner en valor los principales recursos naturales

geológicos de centros mineros importantes de esta parte de la región.

1.7. EXPERIENCIA PROFESIONAL

15

El autor del presente Informe, tiene la siguiente experiencia profesional:

1.7.1 EN EL INSTITUTO VIAL DE LA MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE AREQUIPA (IVP)

Como Ing. RESIDENTE en la obra “Mejoramiento de bermas y ampliación de

superficie de rodadura con pavimento asfaltico del camino vecinal AR-624,

distrito de Santa Rita de Siguas, provincia de Arequipa-Arequipa” de 01 de

mayo al 07 de junio de 2016.

Como ASISTENTE DE OBRA en la obra “Mejoramiento de la transitabilidad

vehicular y peatonal del jirón José Olaya, distrito de Santa Rita de siguas,

provincia de Arequipa-Arequipa” del 01 de febrero al 22 de marzo de 2016.

Como ASISTENTE DE OBRA en la obra “Mejoramiento del camino vecinal AR-

731 tramo Sondor-Betancur, distrito de Santa Isabel de Siguas, Arequipa-

Arequipa” de 01 de octubre 2014 al 20 de febrero de 2015.

1.7.2 EN EL GOBIERNO REGIONAL DE AREQUIPA EN EL AREA DE SUPERVISION.

En el área de LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS, en la obra

“Mejoramiento y construcción de la carretera Ayo – Huambo, sub tramo

Huambo – Canco Km. 12+000 a 17+500” del 19-11-2012 al 31-07-2014.

Asistente de SUPERVISION en la obra “Mejoramiento de la carretera Atico-

Caraveli, tramo Km. 26+300 al 41+300 segunda etapa” frente Atico del 02-02-

2011 al 31-01-2012.

Asistente de SUPERVISION en la obra “Mejoramiento de la carretera Atico-

Caraveli”, del 02-02-2012 al 30-11-2012.

1.7.3 EN EL MINISTERIO REGIONAL DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES, DIRECCION

DE CAMINOS DEL 01 AGOSTO 2004 AL DICIEMBRE DE 2010 COMO ING. ASISTENTE

EN LAS SIGUIENTES OBRAS

Obra “Asfaltado de las calles Upis Paisajista” Hunter.

Obra “Asfaltado de la Av. Aviación” Cerro Colorado.

Obra “Mejoramiento de la carretera Quebrada Japo-Hurangane”, Chivay-

Caylloma.

Obra “Mejoramiento de la variante de Uchumayo y asfaltado de la Av.

Mariscal Castilla”.

Obra “Asfaltado de las calles de La Pampa Socabaya y Av. Mariscal Castilla”.

Obra “Mejoramiento del nuevo local de Circulación terrestre y circuito de

manejo”.

16

Obra “Asfaltados de las calles los Alamos (Sabandia), Lircay, la Urb. la

Palizada (Socabaya)”.

En el área de laboratorio de mecánica suelos y geotecnia, haciendo controles

de suelos, concreto y asfalto.

SUPERVISION de la obra “Mejoramiento de la carretera departamental 111

km. 0+000 al 32+664, Vizcachani-Patapampa (Caylloma)” en el área de

laboratorio de mecánica de suelos y geotecnia.

Encargado de control de calidad en la obra “Asfaltado de la carretera Atico-

Caraveli” año 2009 en apoyo al gobierno regional de Arequipa.

1.7.4 EN EL INTITUTO NACIONAL DE DESARROLLO AUTORIDAD AUTONOMA MAJES

SIGUAS (AUTODEMA).

Con trabajos de topografía, año 2000 a 31 de diciembre de 2001.

1.7.5. EN LA EMPRESA NACIONAL DE EDIFICACIONES DE INMUEBLES (ENACE) COMO

SUPERVISOR EN LOS SIGUIENTES PROYECTOS DE CREDITOS SUPERVISADOS.

Proyecto “Dean Valdivia 3” Arequipa, año 1994.

Proyecto “Dean Valdivia 4” Arequipa, año 1995.

Proyecto “Aziruni 3” Puno, año 1996.

Proyecto “Sicuani 1” cuzco, año 1997.

Proyecto “Dean Valdivia 6” Arequipa, año 1998.

1.7.6. EN EL MINISTERIO DE AGRICULTURA VM. PRONADRET.

Como Ing. ASISTENTE en diferentes obras civiles, construcción de canales,

estudio de represas y trabajos de topografía. De octubre 1987 a enero de

1989.

17

CAPITULO II: ASPECTOS GEOLOGICOS

2.1 MARCO GEOGRAFICO

2.1 .1 RELIEVE

El terreno que ocupa la franja donde se apoya la carretera en proyecto se encuentra

inmerso en el sistema estructural de la cordillera occidental, donde también se encuentra

el cañón del Colca; donde el relieve y la topografía son abruptas con pendientes muy

pronunciadas: mayores de 45° (Fig 2.1).

FIG. 2.1: Pendientes, Proyecto Vial: Ayo – Canco

Las rocas expuestas van desde el Precámbrico, Paleozoico inferior, Mesozoico (jurásico –

cretácico), Cenozoico (terciario, cuaternario; en áreas por donde pasa el eje de la carretera

tenemos principalmente a rocas expuestas del jurásico (grupo Yura) también en el área se

18

ubican los valles de Ayo, Huambo y Colca, donde el valle de Ayo es la continuación del

sistema del graben de Andagua, donde las manifestaciones de los volcanes monogenéticos

de Andagua en dos fases, siendo la primera de naturaleza lávica, cuyo evento importante

es la desaparición del rio Andagua en la laguna Chachas, apareciendo después a 35 Km. La

laguna de Mamacocha y continuar para desembocar al rio Colca.

La otra fase de naturaleza piroclastica violenta que origino estructuras cónicas, que ahora

se tiene el valle de los volcanes, espectacular por la gran cantidad de estas formas

distribuidas regionalmente.

2.1.2 DRENAJE

La carretera Ayo – Huambo, tramo Ayo – Canco, se encuentra sobre la cuenca del rio

Colca, que aguas abajo se denomina rio Majes que fluye en dirección (NE – SW), y que

finalmente tomara el nombre de rio Camama, el cual desemboca en el Océano Pacifico en

las playas de la localidad de Camama.

Localmente en la zona de Ayo de influencia de la carretera a ejecutar, se ha identificado

tres tributarios, el rio Mamacocha que nace en la laguna del mismo nombre y los ríos Colca

y Huambo, los cuales constituyen los cursos principales y establecen un drenaje tipo

subdendritico, de igual forma se tiene numerosas quebradillas tipo cárcavas que serán

drenadas con cuneta de la vía y cuyos aportes hídricos solo se realizan durante la época de

lluvias, entre los meses de enero y marzo.

El trazo de la carretera Ayo – Huambo, en el tramo comprendido entre Ayo y Canco

atraviesa cuatro cauces definidos, siendo los más importantes, los ríos Mamacocha, Colca,

Huambo y además de una pequeña quebrada de régimen estacional.

2.1.3 CLIMA

La zona del proyecto en estudio, cerca de Canco y en Canco se desarrolla clima semiárido,

templado, con lluvias concentradas en el periodo de verano y con humedad relativa

calificada como seca. Cabe hacer mención que en la zona se presentan fuerte actividad

eólica con fuertes vientos, son persistentes desde el mediodía hasta las 5:30 pm.

Para la zona existen registros en dos estaciones meteorológicas del SENAMHI, uno en Ayo

y otro en Huambo, que permiten precisar los valores de los parámetros de precipitación,

temperatura, vientos y humedad relativa.

19

Como información, la estación de Ayo registró en el periodo 2004 – 2006 precipitaciones

pluviales anuales de 71.6mm a 111.6mm. Concentradas fundamentalmente entre

diciembre y marzo que son meses de verano fluctuó entre 61% 69%, bajando el resto del

año hasta situarse entre los 28% y 36% en el mes de junio, tiende a ser más seco. La

temperatura media mensual se sitúan entre los 17.2ºC y los 20.4ºC en el periodo; cabe

indicar que la máxima mensual en el año 2006 fue de 27.2ºc y la mínima de 8.7ºC.

2.1.4 FLORA Y FAUNA

La zona por donde hace el desarrollo del trazo definitivo del Km. 9+600 a Km. 13+849.64

tiene las siguientes formaciones ecológicas, de acuerdo al sistema de zonas de vidas

elaborado según HOLDRIDGE (1971) y el mapa ecológico del Perú (INRENA, 1995), se

describen las zonas de acuerdo a los siguientes criterios:

Distribución geográfica, extensión superficial y altitud

Características climáticas de la zona de vida

Situación geográfica y edafológica

Descripción de los usos agrícolas, pecuarios y forestales.

Teniendo dentro del tramo Ayo – Huambo, las siguientes zonas ecológicas:

Desierto per árido subtropical (dp-s): matorral desértico subtropical (md-s); estepa

espinoso montano subtropical (ee-MBS).

Desierto per árido o subtropical (dp-s): se ubica en el valle y alrededores del distrito de

Ayo por donde se desplaza el trazo de la carretera en el tramo del Km. 9+600 a 13+849.64,

teniendo una temperatura anual de 17ºC – 24ºC y precipitación anual promedio entre

104.2 y 73.5 mm. Con una topografía suave, plana hasta muy accidentada, presentan

suelos heterogéneos, la vegetación es abundante a los valles las áreas irrigantes tienen un

valor agrícola.

2.1.5 RECURSOS NATURALES

En la actualidad la agricultura es la actividad económica preponderante en el área del

estudio, la misma que se encuentra limitado por la falta de interconexión vial con los

mercados zonales y regionales, representando un mayor costo de transporte y tiempo de

viaje, aspectos que limitan la capacidad de negociación de los agricultores establecidos en

el área de influencia directa, tanto en la localidad de Huambo como en Ayo para

comercializar los excedentes exportables de la producción agrícola. No existe vía de

comunicación entre los distritos de Ayo y Canco lo que hace que la construcción de la vía

sea de vital importancia.

20

2.1.6 GEOMORFOLOGIA

La superficie que presenta el área de estudio es bastante accidentado, como resultado de

los procesos endógenos, tectónico, erosivos y geodinámicas que se han desarrollado y

viene desarrollándose en este territorio a lo largo de millones de años. El tectonismo

iniciado en la edad jurásica-oligoceno es el responsable del modelado de la superficie de la

región, deformando las rocas marinas sedimentarias del jurásico y del cretácico

elevándolas; posteriormente se produjo en el periodo reciente las manifestaciones

volcánicas representado por las rocas del grupo Andagua en el área de estudio,

seguidamente se produjo una fuerte erosión fluvial-eólica hasta el presente. Estos

procesos desarrollaron zonas muy características, en la parte más alta la superficie puna,

valles fluviales de estrechos y numerosas quebradas que contienen abanicos coluviales

depositacionales menores.

Las principales unidades geomorfológicas comprendidas en el área del presente estudio

son:

a) Valle y Volcanes Andagua

Las cubetas de Andagua es una depresión labrada en las rocas del grupo Tacaza y rocas

sedimentarias principalmente del grupo Yura, rellenada en casi toda su extensión por

rocas volcánicas recientes(grupo Andagua). Depresión de origen tectónico resultante de

una distensión regional ocurrida durante el cuaternario reciente. Este fenómeno había

provocado un fallamiento con la consecuente separación de bloques limitados por fallas

pre-existentes, que condujeron a un activo vulcanismo a lo largo de la depresión, donde

por lo menos 60 conos discretos de escoria de edad probablemente pre-holocenica. La

morfología prismática de los conos y de las lavas de escoria sugiere edades muy jóvenes

como algunos cientos de años

b) Cañón del rio Colca

los diversos agentes geodinámicas han actuado ocasionando el desgaste y la

modificación del valle del Colca a través de las diversas eras geológicas, la unidad

geomorfológica que está constituido por áreas encajonadas y profundas, en forma de

“V” con paredes verticales y laderas abruptas, donde los ríos siguen controles

estructurales y litológicos, las cajas son angostas con elementos de grandes

dimensiones en el cauce como bolones bloques de roca proveniente de derrumbes, en

las paredes, producto de lluvias, erosión en las márgenes, fracturamiento de rocas y

proceso de geodinámica interna.

21

c) Rio Colca

El rio Colca tiene su origen en las alturas de los cerros Yaretane y Torre, ubicados en la

provincia de Caylloma a 4750 msnm. Alimentando sus cursos de agua primordialmente

con las precipitaciones que caen en las alturas del flanco occidental de la cordillera de

los andes y con los aportes de precipitaciones y aguas subterráneas, así como de los

diferentes riachuelos ubicados en ambos márgenes.

El origen y evolución del valle del rio Colca en general es un valle interandino

longitudinal, cuya formación está relacionada a procesos de fallamiento ocurridos en las

etapas finales del levantamiento Andino. La deflexión de Abancay habría dado lugar a

depresiones, zonas de debilidad y macizos elevados, que de alguna forma ejercieron un

control en la dirección de los cursos de agua y formación de cuencas lacustres.

d) Superficies de Erosión

Esta unidad se encuentra ubicado en todo el tramo del trazo del eje de la carretera en

esta área se han diferenciado 3 superficies de erosión y son:

SUB UNIDAD DE SUPERFICIE DE EROSION I. comprendido entre2500 msnm. A 3900

msnm. De altura, son de superficie ondulada con pendientes suaves a moderadas

que van desde los 15° a 30°.

SUB UNIDAD DE SUPERFICIE DE EROSION II. Esta unidad está conformada por los

flancos y el cauce del rio Huambo, Colca y sus tributarios, localmente se distinguen la

topografía de pendiente alta en los cañones descritos. Abarca el trazo del eje

proyectado de la carretera en áreas entre los 1240 msnm. A 2500msnm. De la altura

de la zona de estudio, tiene superficie empinada con pendientes fuertes que van

desde los 30° a 85°.

SUB UNIDAD DE SUPERFICIE DE EROSION III. Abarca el trazo del eje de la carretera

entre los 1240 msnm. A 2500 msnm. De altura de la zona de estudio, es de superficie

empinada a moderadas, la erosión es causada principalmente por agentes físicos,

con pendiente moderada a fuertes que van desde los 15º en el valle de Ayo, 70° en

las laderas del cerro Canco.

2.2: MARCO GEOLOGICO

2.2.1 MARCO GEOLOGICO REGIONAL Y LOCAL

22

Las características geológicas del área de estudio tiene sus orígenes ligados al tectonismo

regional iniciado desde el jurásico, donde se produjo un levantamiento regional de

naturaleza epirogénica y probablemente significo una manifestación erosiva entre la

formación Socosani y el grupo Yura, posteriormente se inicia una nueva fase de

acumulación clástica, que finalizó con una emersión leve y con sedimentación de

ambientes playeros. En el área aflora unidades litoestratigráficas sedimentarias y

volcánicas que comprenden periodos desde el jurásico (grupo Yura) hasta los depósitos

cuaternarios recientes.

2.2.2 UNIDADES LITOESTRATIGRAFICAS

En el área afloran unidades litológicas sedimentarias, ígneas, volcánicas, y metamórficas

que comprenden edades desde el jurásico hasta el cuaternario reciente. En esta sección

detallaremos la sucesión de rocas, estratos rocosos y depósitos que se han formado en

esta área a través del tiempo geológico y se encuentran aflorando en la actualidad, como

se muestra en la fig 1.0, cuya columna estratigráfica se describe en la fig 2.3..

1) FORMACION SOCOSANI (Jm – so)

Secuencia marina de unos 270 metros. De potencia compuesta por calizas detríticas en

estratos medianos a gruesos, macizos de color gris oscuro a verdoso alterando con

niveles de arenisca volcánica, con alto contenido de fósiles de amonites (Benavides,

1962), litológicamente es una secuencia carbonatada de 250mts. De espesor, que

muestra dos miembros, el miembro basal de caliza de grano mediano a fino de color

gris claro a gris oscuro, el miembro superior está compuesto de calcilutitas un tanto

siliceas de color azul oscuro. Esta formación se encuentra detrás del cementerio de Ayo.

La edad según estudio de amonites encontradas en esta formación la edad es toarciano

superior – bajociano inferior a medio (Benavides 1962), se correlaciona con la

formación San Francisco y pelado, formación Rio Grande de Nazca.

23

Mapa 1: Geológico, Proyecto Vial: Ayo – Canco (Ingemmet, 1973)

24

FIG. 2.2: Cuadro Estratigráfica Generalizada (Ingemmet, 1973)

2) GRUPO YURA (JsKi – yu)

El grupo Yura aflora a lo largo del trazo del eje de la carretera y además se propaga a lo

largo del Cañón de Colca, esta unidad estratigráfica sedimentaria aflora en los cerros

Canco, Condorsaya, Atilayoc, Claquina compuesto de areniscas, lutitas y cuarcitas,

cuyos estratos varían de centímetros hasta 2 mts. Está conformado por 5 miembros

(según Benavides 1962)

FORMACION PUENTE (Jm – pu) litológicamente consiste de arenisca de tonos

amarillentos que varían a tintes verduzco, interpuesta con capas delgadas de lutitas

carbonosas oscuras, esta formación presenta afloramientos irregulares con

pendiente moderada a abrupta, en áreas por donde pasa el trazo del presente

estudio, las rocas se encuentran meteorizada, y muy fracturada por lo que es

susceptible a geodinámica, deslizamientos, derrumbes y rodaderos, La edad y

correlación se le asigna una edad Caloviano – Oxfordiano (Benavides, 1962)

25

FORMACION CACHIOS (Jm – ca) en sector de Huambo en la quebrada Capiza, esta

formación aflora en el cerro Huapulja tiene un espesor de 600 mts. Y es muy

distinguida por su coloración gris oscura y por su uniformidad litológica, que en su

mayoría está constituida por lutitas las que se intercalan con delgadas capas de

areniscas y limonitas de tonalidades beiges. En esta serie se encuentran fósiles como

perysphinctes mal conservados (Caldas, 1993) edad y correlación se realizó en base a

fósiles de amonites que indican una edad kimeridgiano – titoniano, se correlacionan

en las localidades de Chincha, Omate y Puquina (Vicente, 1980).

FORMACION LABRA (Js – la), aflora en la quebrada Huambo en el cerro Huapulja con

1200 mts. De potencia, su litología es arenisca gris clara que varían a tonalidades

rosadas y amarillentas debido a la meteorización, intercaladas con paquetes de

limonitas grises a brunaceas y en sus niveles inferiores contiene lutitas carbonosas

con restos de flora mal conservado (Caldas, 1993). Localmente se encuentra sobre

yaciendo en concordancia a la formación Cachios e infra yaciendo a la formación

gramadal.

Edad y correlación se habría depositado al final del Kimmeridgiano, titoniano y la

parte inferior del barriasiano (Vargas, 1970), se correlaciona con los estratos Puente

Inga de los alrededores de Lima y con la formación Chicama del norte del Perú.

FORMACION GRAMADAL( Js – gr), se encuentra constituida de calizas gris brunaceas

en bancos medianos alternados con lutitas violáceas limitadas y caracterizado por su

naturaleza predominante calcárea dicha secuencia sedimentarias se indica un

cambio de un ambiente calcáreo en un mar arrecifal.

Localmente se encuentra sobre yaciendo en concordancia a la formación labra e

infra yaciendo a la formación Hualhuani.

Su edad correspondería al Valanginiano – Barremiano debido a la paleofauna de

corales del genero astrocoenia encontrado en Yura.

FORMACION HUALHUANI (Ki – hu), esta formación en las áreas del presente estudio

se expone como la unidad más competente del grupo Yura, litológicamente se

compone de areniscas blancas de grano fino a medio en capas gruesas, que

meteorizan a tonalidades amarillentas o rojizas. Presentan estratificación cruzada

muy conspicua y marcas de oleaje, indicadores de un ambiente de mar somero y

26

agitado, en los niveles superiores el grano se torna a grueso, alternando con micro

conglomerados hacia el techo.

Edad y correlación. La formación Hualhuani se basa en su posición estratigráfica ya

que se encuentra sobre la caliza gramadal de tal manera que la edad correspondería

es huateriviano – Barremiano, se le correlaciona con parte de las formaciones

chicama en el norte del Perú, puente piedra en el centro, Chachacumne, Ataspaca en

el sur, Chapisa, Boqueron en el oriente del Perú.

3) DEPOSITOS CUATERNARIOS

Los depósitos cuaternarios presentes, que por lo general corresponden a depósitos

aluviales, fluviales y coluviales, se ven interrumpidos especialmente en el valle de

Ayo, por depósitos volcánicos como a continuación se describe:

DEPOSITOS ALUVIALES (Qpl – al), estos depósitos corresponden a mezcla

heterogénea de materiales transportados por gravedad depositados por el agua,

su tamaño varia encontrándose gravas subangulosas a subredondeadas con una

matriz areno limosa, que tienen mala selección y clasificación, su permeabilidad

es de media a alta, son suelos muy anisótropos en su distribución, con

propiedades geotécnicas muy variable, estrechamente relacionadas con su

granulometría, se encuentran a lo largo de las márgenes de las quebradas y

transportado por los ríos principales que surcan el área del estudio.

Fotografía 2.1: Deposito aluvial tramo Ayo Canco

27

DEPOSITOS FLUVIALES (Qpl – fl), se hallan en los cauces de los ríos, constituido

por bolos, cantos y gravas subredondeados en matriz areno limosa, son

depósitos inconsolidados siendo su permeabilidad alta, estos materiales se

encuentra a lo largo del cauce principalmente del rio Colca

Fotografia 2.2: Deposito Fluvial, rio Colca aguas arriba

GRUPO ANDAGUA (Qpl – an), con esta denominación se describe a una unidad

volcánica de reciente formación, que se presenta a manera de pseudo-estratos,

capas y conos volcánicos. Las relaciones estratigráficas de la unidad, indican que

el intenso vulcanismo que las origino, se produjo en una etapa posterior al

encañonamiento de los ríos actuales.

El magmatismo del Grupo Andagua, se produjo en dos fases principales, una fase

de naturaleza lavica tranquila, que conformo amplias cubiertas, y la otra fase, de

naturaleza piroclastica violenta que origino estructuras conicas, se debe añadir

una intercalación de fases por reactivación a través de los diferentes aparatos

volcánicos.

En el valle de Andagua, el número de volcanes llega a 35, aunque A. Hoempler

(1965) informa haber reconocido más de 60, y según el mismo autor existen

alrededor de 85 de estos aparatos distribuidos regionalmente, por lo que sa

ganado el nombre del “Valle de los Volcanes”.

28

Se han diferenciado dos unidades:

DEPOSITOS VOLCANICOS (Qpl – an – i), corresponden a coladas volcánicas

negras afaniticas, de composición andesitica basáltica, muestra mayor

erosión.

DEPOSITOS VOLCANICOS (Qpl – an – s), corresponden a coladas volcánicas

negras afaniticas, de composición andesitica basáltica, se presenta menos

erosionada.

Fotografía 2.3: Grupo Andagua al fondo del valle en la pampa Ayo

Fotografía 2.4: Volcán monogenético de Andagua

29

DEPOSITOS COLUVIALES (Qpl – co), son producto de deslizamiento y derrumbe,

el material es grueso y heterometrico, se encuentran distribuido dentro de

materiales finos, como arenas, limos y poco consolidados, en cambio los

derrumbes en roca y suelo se caracterizan por distribuirse caóticamente al pie de

taludes y quebradas a manera de escombros, su origen es local, producto de la

alteración insitu de las rocas.

Fotografía 2.5: Piedemonte, tramo Ayo – Canco

DEPOSITOS COLUVIALES Y ALUVIALES (Qph – co – al), son la mezcla de los

depósitos coluviales y aluviales, los primeros son transportados por gravedad, la

acción del hielo – deshielo y principalmente por el agua se encuentran a lo largo

del trazo de la carretera, fueron erosionados en periodos de fuertes avenidas

periodo de fuertes corrientes y lluvias torrenciales, constituido por material en

descomposición de las rocas de grandes elevaciones con gravas y bloques

subangulosas a subredondeados envueltos en una matriz areno limosa

Fotografía 2.6: Materiales coluvial, aluvial cerca a Canco

30

DEPOSITOS RESIDUALES (Qr – r), está compuesto por arenas, limos y arcillas,

esporádicamente presentan gravas, son producto de meteorización insitu de

rocas existentes y que no han sufrido movimiento, formando los suelos llamados

residuales, estos se encuentran inconsolidados cubriendo en parte los

afloramientos rocosos con una capa generalmente de pocos metros de espesor,

en la zona de estudio se encuentran dispersos por sectores irregulares a lo largo

del trazo del eje de la carretera.

Fotografía 2.7: Deposito residual

2.2.3 MARCO ESTRUCTURAL

Como se puede apreciar en el Mapa Geológico (fig. 2.2), la zona de estudio se

encuentra fuertemente plegada y la principal unidad litoestratigrafica por donde pasa

el trazo vial que es la formación Puente, presenta varios pliegues: anticlinales y

sinclinales, de dirección NW-SE (alineamiento andino).

31

CAPITULO III: DESCRIPCION DEL PROYECTO

3.1. DESCRIPCION DEL PROYECTO.

La carretera se inicia en la convergencia de los ríos Mamacocha y Colca, en la zona

denominada Tingo y cruzar con un puente de 55 metros para llegar a una planicie con

dirección NE, donde se efectúa una curva de desarrollo para no hacer mucho corte, de allí

nos dirigimos hasta el codo que por su naturaleza es necesario pasar por la zona alta

propicio para un corte pequeño, luego rumbo a Canco y siempre sobre el flanco derecho

del rio Colca nos encontramos con un buen tramo de roca casi vertical que la cruzamos

efectuando voladura en rocas areniscas, luego se tiene zonas propicias para emplazar la

vía siempre en sentido NE hasta llegar a una terraza de terrenos de cultivo en la zona de

entrada a Canco desde Ayo, luego se llega al rio Huambo, lugar ubicado para el puente del

mismo nombre, para continuar a un lado de los terrenos de cultivo en Canco y así

empalmar a la vía que viene de Huambo.

Las características técnicas de la vía proyectada son:

- Por su función carretera de la red vía vecinal o rural

- Por el tráfico que soporta se clasifica como T1

- Por su relieve y clima carretera en terreno muy accidentado

- Por el tipo de obra nueva construcción

- Número de carriles un solo carril

- Velocidad directriz (diseño) vl = 20 KPH

- Velocidad max. Permisible vmp = 30 KPH

- Peralte 4%

- Radio mínimo 15.00 m

- Radio mínimo de volteo 10.00 m

- Ancho de calzada 3.50 m

- Ancho de berma 0.50 m

- Ancho de plataforma 4.00 m

- Bombeo 2.00%

- Plazoletas cada 500 m. según MDCNPBVT

- Talud de terraplenes (V:H) 1 : 1.50

- Talud de corte (V:H) variable (de acuerdo al material )

32

- Cuneta triangular (1 X h) 0.50 x 0.20

- Pendiente máxima 12.00%

- Pendiente mínima 1.00%

3.2 ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO.

A solicitud de los pobladores y autoridades del distrito de Ayo, se hace el estudio y la

elaboración del expediente técnico para este tramo Km. 9+600 a 13+849.64 (Ayo –Canco).

Evaluación de 2 alternativas: la alternativa nueva Nº1 ha sido ampliamente favorecido por

la menor distancia y menor costo de ejecución del proyecto y también por la topografía

del terreno más accesible, en comparación con la nueva alternativa Nº2 donde se

producen grandes rodaderos de rocas, por lo que se le considera la construcción de un

falso túnel de tipo multiplate de 200 m., y en la zona más crítica otro túnel de 570 m.

sobre rocas de mala calidad no favorables para un trabajo adecuado.

3.3 TRABAJOS DESARROLLADOS

Los trabajos que se han desarrollado son

Estudio de suelos, canteras y puntos de agua, para la cimentación de la vía, en la mayoría

de las excavaciones se ha encontrado suelos y en algunos rocas, en cada una de las

calicatas se tomaron muestras alteradas para la ejecución de ensayos de laboratorio, así

mismo se efectuó la descripción de los estratos a partir de una clasificación de suelos

(SUCS) que posteriormente fue contrastado una vez obtenidos los resultados de los

ensayos de granulometría y limites obtenidos en el laboratorio de mecánica de suelos.

También se ubicaron las canteras para el afirmado en el kilómetro 2+100 de Ayo, los

puntos de agua serán los ríos Colca, Mamacocha, y canales de regadío.

Levantamiento topográfico, que corresponde al tramo Km. 9+600 a 13+849.64, de

acuerdo al reconocimiento de la ruta y trabajos de campo realizados en un 70% presenta

una topografía moderada, accidentada y muy accidentada y un 30% consiste de una zona

plana a ondulada, la franja del terreno que es mayormente accidentada e inaccesible,

esta se ha realizado con equipos electrónicos de gran precisión y rapidez (estación total,

convencional y laser) con la cual se pudo automatizar la medición.

3.4 NORMATIVIDAD UTILIZADA

La normatividad utilizada, comprende:

Ley que crea el sistema nacional de inversión pública (ley Nº 27293)

33

Reglamento del sistema nacional de inversión pública (D.S Nº 102-2007-EF)

Directiva general del SNIP, aprobada por resolución directoral Nº003-2011

Ley de contrataciones del estado, aprobado mediante ley Nº 30225

Resolución viceministerial Nº037-2013-VPMCI-MC

Convenio de cooperación interinstitucional entre PROVIAS NACIONAL y el

gobierno regional de Arequipa (convenio Nº 038-2015-MTC/20)

Para la definición de las características geométricas del estudio definitivo de

ingeniería para la construcción y mejoramiento de la carretera Ayo-Canco se ha

tomado en cuenta: manual de carreteras diseño geométrico DG-2013

Manual para el diseño de carreteras no pavimentadas de bajo volumen de

tránsito, aprobado con resolución ministerial Nº 303-2008-MTC/02-04-2008.

34

CAPITULO IV: ESTUDIO DE SUELOS Y CANTERAS PARA EL MEJORAMIENTO Y

CONSTRUCCION DE LA CARRETERA AYO – HUAMBO

4.1 ESTUDIO DE SUELOS

La metodología seguida para la ejecución del estudio, comprendió básicamente en una

investigación de campo a lo largo de la zona de estudio, mediante prospecciones de

exploración (calicatas) las que se tomaron muestras representativas según los estratos

existentes.

De los materiales encontrados en las calicatas se obtuvieron muestras disturbadas, las

que fueron descritas e identificadas mediante una tarjeta con la ubicación, numero de

muestras y profundidad, luego fueron colocadas en bolsas de polietileno para su traslado

al laboratorio. Durante la ejecución de las investigaciones de campo se llevó un registro

en el que se anotó el espesor de cada una de las capas del subsuelo, sus características de

gradación y el estado de compacidad de cada uno de los materiales a las profundidades

estudiadas, no se encontró la napa freática.

Cabe mencionar que las muestras de suelos fueron clasificadas y seleccionadas siguiendo

el procedimiento descrito en ASTMD – 2488 “practica recomendada para la descripción

de suelos”, las que fueron sometidas a los siguientes ensayos:

- ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO (ASTMC – 136)

- CONSTANTES FISICAS (ASTMD – 4318)

- CLASIFICACION SUCS (ASTM – 2487)

- PROCTOR MODIFICADO (ASTMD – 1557)

- CBR (ASTMD – 1883)

En base a la información obtenida durante los trabajos de campo y los resultados de los

ensayos de laboratorio, se efectuó la clasificación de suelos de los materiales, para ello se

ha empleado los sistemas SUCS Y AASHTO, para luego correlacionarlos de acuerdo a las

características litológicas similares, lo cual se consigna en las columnas estratigráficas

correspondiente.

35

4.1.1 LABORES DE GABINETE

Esta es la fase más importante del análisis de estudio de suelos que conjuga la

información básica recopilada de campo con el análisis consiente de laboratorio nos

establece los parámetros de diseño. En esta tercera fase se procesa la información

efectuándose la clasificación de suelos de los materiales (sistema SUCS Y AASHTO)

para luego correlacionarlas de acuerdo a sus características litológicas similares, lo cual

se consigna en el perfil estratigráfico respectivo.

Es importante en esta fase el análisis al valor soporte (CBR) del terreno de fundación o

sub rasante y su incidencia por tipo de suelo que tiene el tramo en estudio. La elección

del valor adecuado que represente al terreno de fundación para el diseño de

espesores proviene muchas veces de análisis estadístico y muchas veces del criterio del

diseñador a fin de que pueda seleccionarse el adecuado CBR.

4.1.2 DESCRIPCION DE SUELOS

Los suelos que conforman el terreno de fundación son arenas limosas pobremente

graduada (SP - SM), y rocas fijas.

LITOESTRATIGRAFIA:

Esta área por donde se ubica el trazo de carretera del presente estudio, este

proceso se desarrolla sobre la formación puente, constituido por capas de areniscas

de tonos amarillentos que varían a tintes verduzco, interpuesto con capas delgadas

de lutitas carbonosas, estas rocas se encuentran afectadas por cárcavas y

deslizamientos legales, en áreas de estos afloramientos se encuentran cubiertos en

parte por depósitos aluviales y coluviales producto de los continuos derrumbes de

talud.

GEODINAMICA EXTERNA

El sector se encuentra afectado por erosión, deslizamiento y derrumbes del talud en

las partes altas e intermedias, los cuales colapsan repentinamente en considerables

volúmenes de roca fracturada, triturada y meteorizada; este fenómeno se origina

debido a la erosión activa principalmente del rio Colca que debilita las bases del

talud de las faldas de estos flancos, además la meteorización de del macizo rocoso,

pendiente de talud y la gravedad, creándose así una zona sensible contribuido por

36

la meteorización de la roca.( Erosión de ladera, deslizamientos, derrumbes, erosión

fluvial)

GEODINAMICA INTERNA

Las manifestaciones más impresionantes de los procesos dinámicos internos de la

tierra, expuestos en los andes Peruanos, principalmente en el sur del Perú, son el

desplazamiento de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana, que genera una

fricción de ambas placas originando sismos de diversas magnitudes a diferentes

niveles de profundidad, como también la actividad volcánica en erupción.

GEOTECNIA:

Las rocas están constituidas por paquetes de areniscas de tonos amarillentos,

intercalados con capas delgadas de lutitas carbonosas fracturadas y parcialmente

meteorizada, la pendiente del flanco alcanza en promedio 50°, los sedimentos que

conforman el derrumbe están conformados por clastos de tamaño heterometrico

de areniscas que van desde bloques hasta arenas y limos en equilibrio precario.

La parte superior de la zona de derrumbe se encuentra inestable, existen fracturas

profundas, demostrando vulnerabilidad; cualquier influencia de un factor

desequilibrante (lluvias, sismos.

DESCRIPCION GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO

Terreno que ocupa la franja donde se apoya la carretera en proyecto se encuentra

inmerso en el sistema estructural de la cordillera occidental, donde también se

encuentra el cañón del Colca, donde el relieve y la topografía son abruptas con

pendientes pronunciadas, las rocas expuestos son desde el precámbrico, paleozoico

inferior, mesozoico (jurásico, cretácico), cenozoico (terciario, cuaternario); en áreas

por donde pasa el eje de la carretera del proyecto tenemos principalmente a rocas

expuestas del jurásico (grupo Yura).

También en el área se ubican los valles de Ayo, Huambo y Colca, donde el valle de

Ayo es la continuación del sistema de graben de Andagua, donde las

manifestaciones de los volcanes monogeneticos de Andagua.

37

Por opinión de estudiosos de la zona, plantean la teoría de la ocurrencia de la

manifestación volcánica en dos fases, siendo la primera de naturaleza lávica, cuyo

evento importante es la desaparición del rio Andagua en la laguna Chachas,

apareciendo después a 35 Km. La laguna de Mamacocha y continuar para

desembocar al rio Colca.

La otra fase de naturaleza piroclastica violenta que origino estructuras cónicas, que

ahora se tiene un valle de volcanes, espectacular por la gran cantidad de formas

distribuidas regionalmente en los flancos de los cerros Canco, Condorsaya, Ajoorjo,,

Jajacucho,. Donde el relieve y la topografía, son abruptas con pendientes

pronunciadas se presentan los procesos de geodinámica externa (deslizamientos,

derrumbes, etc.), son muy sensibles a los factores climáticos que estos son

desencadenantes, los procesos de geodinámica interna se manifiesta en estas

áreas, como el sismo ocurrido el 23 de junio de 2001, donde se afectó estas áreas

con derrumbe de los macizos rocosos sueltos de los cerros arriba mencionados, un

claro ejemplo es el distrito de Ayo, como consecuencia de los derrumbes el pueblo

quedo totalmente cubierto de polvo que dejo casi a oscuras estas áreas, de la

misma sucedió en hacienda Canco, días después con la réplica se produjo

derrumbes del macizo rocoso de una parte del cerro condorsaya todo este material

caído pendiente abajo represa el curso del rio Colca, donde aún se pueden se

puede observar las plantas de molles se encuentran doblados como consecuencia

de paso de dichos materiales.

Además el área por donde se desplaza el trazo del presente proyecto se encuentra

susceptible a eventos geodinámicas de deslizamientos y derrumbes, como

consecuencia del macizo rocoso estratificado y los flancos de los cerros con

topografía abrupta sumados a la dinámica de erosión de los ríos colca y Huambo

principalmente en estas áreas de estudio.

38

Cuadro 4.1: CLASIFICACION DE SUELOS

CALICATA

PROGRESIVA

CLASIFICACION DE SUELOS

PRIMERA CAPA

SEGUNDA CAPA

C – 1 0+500 0+00m A 1.50 m ROCA FIJA A MAS DE 1.50 m ROCA FIJA

C - 2 1+000 0.00 m A 0.80 m SP – SM A MAS DE 0.80 m ROCA FIJA

C - 3 1+500 0.00 m A 0.70 m SP – SM A MAS DE 0.70 m ROCA FIJA

C - 4 2+000 0.00 m A 0.70 m SP - SM A MAS DE 0.70 m ROCA FIJA

C - 5 2+500 0.00 m A 0.30 m SP - SM A MAS DE 0.30 m ROCA FIJA

C - 6 3+000 0.00 m A 1.00 m SP - SM A MAS DE 1.00 m ROCA FIJA

C - 7 3+500 0.00 m A 1.20 m SP – SM A MAS DE 1.20 m ROCA FIJA

C - 8 4+000 0.00 m A 1.00 m SP – SM A MAS DE 1.00 m ROCA FIJA

C - 9 4+500 0.00 m A 1.00 m SP – SM A MAS DE 1.00 m ROCA FIJA

C - 10 5+000 0.00 m A 0.80 m SP – SM A MAS DE 0.80 m ROCA FIJA

C - 11 5+500 0.00 m A 1.00 m SP – SM A MAS DE 1.00 m ROCA FIJA

4.1.3 DISEÑO DEL AFIRMADO

Son múltiples los factores que incluyen en el diseño de una capa afirmada, basándose

la decisión de estructuración en una serie de parámetros que afectan el

comportamiento del afirmado como son el tráfico, los suelos, el clima, materiales

disponibles, condiciones de drenaje, técnicas de construcción y mantenimiento; en tal

sentido, el diseño, así como las características de los materiales empleados en su

construcción, ofrecen una variedad de posibilidades, de tal manera que puede estar

formado por solo una o varias capas y a su vez estas pueden ser materiales naturales

seleccionados, procesados y/o sometidos a algún tipo de tratamiento y/o

estabilización.

4.1.4 ANALISIS DEL VALOR SOPORTE DEL TERRENO DE FUNDACION

La soportabilidad del terreno de fundación es estudiada para determinar

acertadamente los espesores granulares de la estructura y es de ejercicio común su

determinación a través del ensayo de capacidad portante del terreno por penetración

CBR (California Bearing Ratio) valores suficientemente aceptable para un cálculo

conservador.

39

CUADRO 4.2: CBR del suelo de fundación

MUESTRA CLASIFICACION CBR (95% MDS)

M - 1 SP -SM 42.0 %

Para calcular la resistencia del terreno de fundación en función de su CBR (California

Bearing Ratio), se ha efectuado los respectivos ensayos a las muestras

representativas del suelo de fundación.

Para el establecimiento del CBR característico para efectos de diseño, se ha tomado

el representativo de los encontrados durante la prospección efectuada, obteniendo

de acuerdo a los resultados un CBR de diseño (al 95% de MDS) de la subrasante

igual a 42%.

Para la determinación del módulo resiliente se ha utilizado el nomograma de

correlación entre los módulos resilientes y CBR, de Van Till (1972).

CUADRO 4.3: CBR de Diseño

CBR (95% MDS) MODULO RESILIENTE

42.0 % 26200 psi

40

CUADRO 4.4: CBR de diseño (Van Til, 1972)

41

4.1.5 ESTIMACION DEL EAL

En la estimación del EAL (Equivalent Aplication Load o Factor Equivalente de Carga),

desde el punto de vista del diseño de la capa de rodadura solo tiene interés los

vehículos pesados (buses y camiones), considerando como tales aquellos cuyo peso

bruto excede de 2.5 Tn. El resto de vehículos que pueden circular con un peso

inferior (motocicletas, automóviles y camiones) provocan un efecto mínimo sobre la

capa de rodadura, por lo que no se tiene en cuenta en su cálculo. El trafico

proyectado para el horizonte, se clasifican según el siguiente cuadro que fue

extraído del “Manual para Diseño de Caminos no Pavimentados de Bajo Volumen

de Transito”.

CUADRO 4.5: Trafico Proyectado para el Año Horizonte (MTC, 2005)

Para el presente estudio se va a considerar un IMDa igual a 35 vehículos por día en

ambos sentidos y un numero de repeticiones de EE (carril de diseño) igual a 3.0 *

104, que se encuentra dentro de la clase T1: 16 – 50, dado que recién se va a

construir la carretera, por lo que actualmente no existe trafico alguno, y el trafico

proyectado en el estudio de factibilidad es menor al proyecto.

4.1.6 DISEÑO ESTRUCTURAL

La estructura de un pavimento (disposición de las diversas partes que la constituyen),

así como las características de los materiales empleados en su construcción, ofrecen

una variedad de posibilidades de tal manera que pueda estar formado por solo una o

varias capas a su vez esta puede ser de materiales naturales seleccionados,

procesados, y/o sometidos a algún tipo de tratamiento y/o estabilización la versión de

la AASHTO 93 contiene una serie de modificaciones en su metodología en

comparación a su anterior versión (86)

42

La actual tecnología contempla una gama muy diversa de secciones estructurales, las

cuales en función de los distintos factores que intervienen en la performance de una

vía que a decir son. Tránsito, tipo suelo, importancia de la vía condiciones de drenaje,

coeficiente de drenaje por cada tipo de material granular que reemplaza el factor

regional empleado en versiones anteriores y la capacidad de soporte se presenta por

medio del módulo resiliente, mientras que los conceptos de tráfico e índice de

serviciabilidad se mantiene. El método de la AASHTO, es el de mayor aceptación a

nivel mundial (ya que se basa en la valiosa información experimental), para determinar

el número estructural (SN) requerido por el pavimento a fin de soportar el volumen de

transito satisfactoriamente durante el periodo de vida proyectado.

Dentro de las consideraciones de este método están:

El índice de serviciabilidad final, deberá ser tal que culminado el periodo de diseño,

la vía (superficie de rodadura), ofrezca una adecuada serviciabilidad.

La resistencia de diseño, debe basarse en un contenido de humedad igual a la

condición más húmeda que pueda ocurrir en la subrasante está alejado del nivel

freático como para que se vea como afectado.

El coeficiente de drenaje, ha reemplazado al factor regional y es introducido para el

cálculo del número estructural. Estos coeficientes son considerados de acuerdo a

las propiedades del material granular que serán utilizados, para ello la AASHTO

recomienda rangos de calidad donde se clasifican estos materiales.

Para la aplicación del método de diseño AASHTO (1993) desde el punto de vista

estructural se ha considerado un módulo RESILIENTE de:

Mr. = 26200 Psi

Y los siguientes parámetros como condicionantes:

. Zr estándar normal de viaje = -1.282

. So over Standard Deviation = 0.49

. Pl. Serviciabilidad inicial = 4.2

. Pt Serviciabilidad Final = 2.0

. a2 coeficiente estructural de Ba = 0.13

. m2 coeficiente de drenaje Ba = 1.00

43

La estructura propuesta de pavimento ha sido diseñada para soportar el peso de la

densidad de tráfico proyectado para su ciclo de vida, altas presiones y esfuerzos, de

tal manera que estas lleguen satisfactoriamente a los suelos bajo el nivel de

subrasante. Se tendrá en cuenta las características geotécnicas de los materiales

que conforman la estructura vial, con propiedades de resistencia y valor de soporte

creciente a partir del suelo de fundación.

Aplicando el nomograma y/o la ecuación de diseño de la AASHTO se obtiene para

los parámetros indicados el siguiente número estructural.

SN = 1.14

por lo tanto, se tomara en consideración los datos mencionados y las condiciones

locales propias de la zona de estudio, se tendrá la siguiente estructura.

CUADRO 4.6: Estructura del Pavimento

ESTRUCTURA

ESPESOR (pulgada)

ESPESOR (cm)

CAPA DE AFIRMADO 8” 20.00

4.2 ESTUDIO DE CANTERAS Y PUNTOS DE AGUA

Con la finalidad de establecer los volúmenes necesarios de materiales adecuados que

satisfagan las demandas de construcción del proyecto en mención; en la calidad

requerida, se ha efectuado una investigación de los diversos materiales existentes en la

zona.

Basados en las referencias obtenidas por estudios efectuados en la zona de trabajo se

procedió a efectuar un reconocimiento de las probables áreas explotables, labor realizada

para determinar las fuentes de materiales más adecuados.

44

Las extensiones (áreas) comprometidas para posibles bancos de materiales se efectuaron

calicatas exploratorias y complementadas por un reconocimiento de contorno, de cortes

o trincheras existentes, de esta manera nos mostrara los indicios adecuados para su

exploración.

De esta manera se seleccionó inicialmente los bancos de materiales más adecuados,

sobre la base de poseer características geotécnicas adecuadas respecto al uso requerido,

volúmenes disponibles de materiales, procedimientos de explotación, distancia y facilidad

de acceso.

La calidad de los materiales para los usos diversos, ha sido verificado mediante los

siguientes ensayos efectuados, en laboratorio:

Análisis mecánico por tamizado (ASTMC – 136)

Límites de consistencia

- Límite de líquido (ASTMD – 4318)

- Límite plástico (ASTMD – 4318)

Clasificación SUCS Y AASHTO

Ensayo de densidad – humedad (ASTMD – 1557)

Equivalente de arena (ASTMD – 2419)

Abrasión (ASTMC - 131)

CBR (ASTMD – 1883)

Dada la variación que se produce en las características de los agregados durante el

proceso de explotación, es necesario realizar en forma periódica en función al volumen

explotado de la verificación de la permanencia de las propiedades físico – mecánicas de

los agregados a fin de garantizar la calidad de los trabajos que se desarrollaran, quedando

bajo responsabilidad del usuario que estos sean explotados adecuadamente.

Así mismo se realiza las recomendaciones del caso, para complementar la información de

los bancos de materiales y accesos, tales como:

- Ubicación del banco de materiales y accesos

- Periodo de explotación

- Tipo de material recuperable (usos) y rendimiento aproximado

- Tipo y equipo de explotación, etc.

45

4.2.1: CANTERA Nº1 AYO (LIGANTE)

Nombre : cantera Nº 1 Ayo (ligante)

Ubicación : A 2 km. Del pueblo de Ayo

Acceso : A 7000 m. del inicio de la vía del proyecto en estudio

Descripción : Es un material de color gris plomizo claro, constituido por

material limo arenoso.

Tipo de material : Deposito aluvial

Potencia : Más de 100000 m3

Usos : Agregado para ligante de afirmado (rendimiento 80%)

Periodo de Uso : Todo el año

Propietario : propiedad privada

Explotación : Zaranda y equipo convencional

4.2.2: CANTERA Nº2 AYO (GRANULAR)

Nombre : Cantera Nº 2 Ayo (granular)

Ubicación : A 2.0 km. Del pueblo de Ayo

Acceso : A 7000 m. del inicio de la Vía del proyecto en estudio

Descripción : Es un material de color gris plomizo claro, constituido por

agregados de forma sub redondeado a sub angular

Tipo de material : Deposito Aluvial

Potencia : Más de 150000 m3

Usos : Agregado granular para afirmado (rendimiento 75%)

Periodo de uso : Todo el año

Propietario : Propiedad privada

Explotación : Zaranda y equipo convencional

4.2.3: MEZCLA DE CANTERAS PARA EL AFIRMADO

En el cuadro siguiente, se muestran las proporciones necesarias para las mezclas de

materiales de las diferentes canteras.

46

CUADRO 4.7: Porcentaje de Mezclas de Canteras

CANTERA UBICACION PORCENTAJE DE MEZCLA

Cantera Nº 1 Ayo (ligante)) A 7000 m. del inicio de la vía en estudio

30%

Cantera Nº 2 Ayo (granular) A 7000 m. del inicio de la vía en estudio

70%

En el cuadro 4.8, se muestra de forma general las curvas granulométricas: Ligante,

Granular y Mezcla de las canteras de materiales.

CUADRO 4.8: Características Generales de los Materiales de Cantera

47

4.2.4 PUNTOS DE AGUA

Se ha localizado el Punto de Agua, en el inicio del tramo de estudio: Km. 9+600, en el

rio Colca con acceso de 100 m. Se ha verificado el pH y el contenido de sulfatos, tiene

menos de 1% del contenido de dichos elementos, por lo que es apto para su

utilización en la conformación y compactación de las sub-base y capa afirmada; el

control por estos elementos se hará con una frecuencia de cada 200 m3 en pista (de

acuerdo al Manual de Carreteras EG-2013).

48

CAPITULO V: DISCUSION DE RESULTADOS

5.1 RESULTADOS ALCANZADOS

Actualmente la vía Ayo – Canco, se encuentra en ejecución por parte del Gobierno

Regional, el cual está diseñado para 3.50 metros; posteriormente será entregado a

PROVIAS Nacional para el ensanche a 7 metros, culminación del corredor vial, a nivel de

asfaltado. Esta vía unirá el Cañón del Colca con el Cañón de Cotahuasi.

El trazo geométrico se ha adecuado a la morfología de ladera existente. El terreno de

fundación mayormente es de roca, que corresponde a areniscas y lutitas de la formación

Puente y en menor proporción calizas de la formación Socosani.

Las canteras para material granular y ligante, se encuentran en cantidades suficientes

hasta para la ampliación. La mezcla de 70% de material granular y 30% de ligante está

dentro de los rangos requeridos para la construcción de la vía.

La principal fuente de agua la constituye el rio Colca, que es adecuada a los

requerimientos de los diferentes tipos de mezcla.

5.2 IMPORTANCIA DEL PROYECTO

En la actualidad la agricultura es la actividad económica preponderante en el área de

estudio; la misma que se encuentra limitada por la falta de interconexión vial con los

mercados zonales y regionales, generando un mayor costo de transporte y tiempo de

viaje, aspecto que limitan la capacidad de venta a los mercados de los agricultores

establecidos en el área de influencia directa, tanto en la localidad de Huambo como Ayo,

para comercializar los excedentes de la producción agrícola. No existe vía de

comunicación entre los distritos de Ayo y Canco lo que hace que la construcción de la vía

sea de suma importancia.

49

CONCLUSIONES

1° De acuerdo al estudio topográfico la longitud total de la carretera es de 4 Km. Con

249 m lineales.

2° En el estudio topográfico se han definido los parámetros básicos y el diseño de los

elementos geométricos.

3° El estudio de suelos ha sido realizado mediante calicatas a prospección a cielo

abierto y cada 500 m. a lo largo del trazo de la vía.

4° La estructura de la base afirmada será de 8” (20 cm).

5° El CBR para el diseño del afirmado se ha determinado de 42%, al 95% de máxima

densidad seca.

6° No se encontró el nivel freático a la profundidad de estudio.

7° Las canteras propuestas para la producción del afirmado cumplen con las

especificaciones técnicas para su explotación.

8° Las fuentes de agua son adecuadas para el uso del proceso constructivo de la via.

50

RECOMENDACIONES

1° El material producido en cantera y de acuerdo al resultado de mezcla (30% de

ligante y 70% de grueso) se debe hacer los siguientes ensayos y frecuencias.

Granulometría 1 cada 750 m3 En cantera

Límites de consistencia 1 cada 750 m3 En cantera

Equivalente de arena 1 cada 2000 m3 En cantera

Abrasión los ángeles 1 cada 2000 m3 En cantera

CBR 1 cada 1000 m3 En cantera

2° Al colocar el afirmado en pista se debe hacer el control de densidad – humedad y

la compactación cada 205 m2 en pista, debe llegar al 100% al hacer la prueba.

3° En la etapa de movimiento de tierras como corte de roca fija, roca suelta y en

material y relleno o conformación de terraplenes y las banquetas en taludes

mayores de 7 m. de altura con 3 m. de ancho con pendiente de 2% para evitar

derrumbes o deslizamientos.

4° Se debe construir las obras de arte como son alcantarillas y cunetas para evitar

inundaciones en la vía en la temporada de lluvias.

5° Colocación de señalización en toda la vía construida.

6° El mantenimiento debe ser permanente, por la constante caída de material, y con

mayor énfasis previo al periodo de precipitaciones.

7° Es necesario indicar que la buena calidad y permanencia de la obra depende del

control estricto y oportuno de cada parámetro y etapa del proyecto, ello

involucra a los materiales utilizados y el proceso constructivo realizado; en

consecuencia el cumplimiento de las especificaciones técnicas debe ser

controlado por los ejecutores de la obra.

8° Es importante que la Facultad de Geología, Geofísica y Minas tenga un

Laboratorio de Mecánica de Suelos que sirva como parte de la formación

académica de los alumnos, egresados y brinde servicio a las entidades públicas y

privadas.

51

BIBLIOGRAFIA

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Chapi, Tramo Alto Hornillos – Siete Toldos, Progresiva Km 26 + 000 a km 36 + 000,

Arequipa, Tesis de Ingeniero Geólogo (FGGM - UNSA).

Caldas, J. (1993): Geología de los cuadrángulos de Huambo y Orcopampa, Bol. 046-A,

Ingemmet, 62p

Layme, M. (2013): Geotecnia de la carretera Quiscay-Ongoro. Tesis de Ingeniero

Geólogo (FGGM - UNSA).

MTC (2008): Manual para el Diseño de Caminos No Pavimentados de Bajo Volumen de

Transito. DGCF, 208p.

MTC (2013): Manual de Carreteras: Especificaciones Técnicas Generales para

Construcción – EG 2013. DGCF, 1274p.

Portilla, R. (2000): Estudio geológico y geotécnico para la construcción de la carretera

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Arequipa. Tesis de Ingeniero Geólogo (FGGM - UNSA)

Rico, A. & Del Castillo, H. (1996): La Ingeniería de Suelos en las Vías Terrestres. Limusa,

459p.

Tejada, L. (2004): Estudio Geológico – Geotécnico Para la Rehabilitación de la

Carretera Sondor – Pitay, Progresiva Km 00+000 A Km 08+060, Santa Isabel de

Siguas, Tesis de Ingeniero Geólogo (FGGM - UNSA)

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ANEXOS

1: Ensayos de Laboratorio Granulometría de suelos Humedad natural de los suelos CBR de suelos

2: Calicatas Estratigrafía de suelos

3: Canteras Ensayos de canteras para afirmado

4: Planos Trazo con Secciones