Obras de drenaje en Carreteras

Obras de drenaje en Carreteras (Alcantarillas y Bóvedas)

En la construcción de carreteras, es necesario evaluar los cruces de los ríos que se encuentren alrededor del proyecto y que puedan afectar a la carretera, siendo necesario realizar una obra de drenaje y/o obra civil para disponer su evacuación. El drenaje es un punto crítico y vulnerable para una carretera.

Para la evaluación de los tipos de drenajes que se necesita construir, es necesario la realización de estudios y cálculos de ingeniería, como lo son:

Estudio hidrológico de la zona.

Estudio topográfico de la zona.

Tipo de estructura de drenaje a utilizar.

Diseño estructural del drenaje.

Diseño topográfico del drenaje.

Obras complementarias del drenaje.

Mantenimiento específico para los drenajes.

Estudio hidrológico y topográfico de la zona del drenaje

Teniendo el trazo y diseño definitivo de la carretera que se pretende construir, se evalúan todas las zonas de cruces de ríos y evacuación de agua de parte de la carretera, este estudio tiene como principal objetivo la definición de parámetros, como lo es el caudal máximo, que es el volumen de agua que pasa por determinado punto por una unidad de tiempo, como también su velocidad, este punto es la intersección que tiene el río con la carretera. Este caudal se calcula a partir de varios factores como lo son: el tipo de terreno de la zona, la precipitación que ocurre en la zona, datos históricos de crecidas máximas del río, tipo de estructura existente si la hubiera, pendientes del cauce del río. Con estos datos se realizan cálculos del área de la cuenca que concurren o afectan el punto de intervención, se determina que vida útil debe tener la estructura según su importancia, por estadística de la precipitación se considera un periodo de retorno de las crecidas máximas de los ríos, y se elige un método para calcular el caudal.

La topografía especial de la zona nos proporcionará los niveles, alturas, y alineamiento preliminar que debe tener la estructura de drenaje.

Calculado el caudal máximo y su velocidad, se determina un área hidráulica, que es el espacio necesario para proceder a diseñar y elegir que tipo de estructura es necesaria para su correcto funcionamiento, para el caso pueden ser alcantarillas o bóvedas de concreto, metal o plástico, y si el caso lo requiere se evalúa la necesidad de puentes, el cual requiere de otros estudios específicos para su diseño.

Tipos de estructuras de drenaje a utilizar

Cada estructura se evalúa según la capacidad de flujo que se requiere para el estudio hidrológico y topográfico.

-       Alcantarillas

En nuestro medio las alcantarillas por su material se clasifican en: de concreto, de metal y de plástico, su utilización se recomienda por el costo, duración, construcción y disponibilidad. Las alcantarillas vienen en diferentes diámetros comerciales desde 24” a 72”. La construcción de diámetros mayores representa un alto costo, el cual exige evaluar la utilización de bóvedas

-       Bóvedas

La utilización de bóvedas se requiere cuando las alcantarillas circulares no tienen la capacidad  de las áreas hidráulicas, se toman en cuenta aspectos como el ancho del cauce, el arrastre de materiales del cauce, la altura de los rellenos de la carretera y la pendiente del cauce. Se pueden clasificar como circulares, con diámetros mayores a 90”,  semicirculares y súper claros de flecha alta o baja.

Diseño estructural del drenaje

Definida la estructura de drenaje se realiza un cálculo de la carga que soportará, la estructura para escoger una adecuada resistencia de los materiales que se utilizará y la cimentación que tendrá, estas cargas que por lo general son por encima de la estructura son las presiones que ejerce el suelo, el relleno estructural, las cargas muertas y vivas. Aquí se eligen también las especificaciones de los materiales del drenaje y para el relleno estructural que deben ser considerados.

Diseño topográfico del drenaje

Se realiza un plano con las medidas de la estructura, niveles y alineamiento que tendrá el drenaje, este se hace con la finalidad de realizar el trazo en el lugar de la construcción de la estructura, y así realizar todas las obras necesarias, antes, durante y después de la construcción.

Obras complementarias

Para que una estructura de drenaje funcione correctamente es necesario que se realicen obras complementarias en la entrada y salida del drenaje, éstas se realizan para proteger la estructura principal, de la erosión del suelo, arrastre de material del cauce, el paso de fauna marina, protección de taludes, y también para darle mantenimiento efectivo.

Para evitar la erosión de los suelos en la estructura, se realizan muros de concreto en la entrada y salida, necesitando en algunas ocasiones, muros aleros, para encauzar las aguas al drenaje y zampeados de concreto o piedra para evitar la socavación y disipar la energía de las aguas en la entrada y salida del drenaje. También se deben realizar las entradas de cunetas a los cabezales de una forma gradual.

 

Mantenimiento específico de los drenajes

Los drenajes después de construidos, deben tener un mantenimiento periódico, el cual consiste en la limpieza general del mismo, reparaciones de daños provocados por el cauce, limpieza de los materiales arrastrados por el cauce del río, limpieza de las cajas y cabezales de concreto.

Ing. Dax Rosales