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TEMA 07 MOVIMIENTO DE TIERRAS. EL DESMONTE, EL TERRAPLÉN Y EL PEDRAPLÉN. CONOCIMIENTOS BÁSICOS SOBRE LA EJECUCIÓN. EQUIPOS Y MAQUINARIA

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MOVIMIENTO DE TIERRAS CAPITULO I – CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS ................................................................... 1 1.- Introducción................................................................................................................................... 1 3.- Propiedades de los suelos ............................................................................................................. 1 3.- Conceptos generales ..................................................................................................................... 3 3.1 Terraplenes ...................................................................................................................... 3 3.2.- Desmontes ..................................................................................................................... 4 3.3.- Explanadas..................................................................................................................... 4 4.- Estudios y reconocimientos de los suelos ..................................................................................... 4 4.1.- Introducción.................................................................................................................... 4 4.2.- Distintas clases de estudios........................................................................................... 5 4.3.- Reconocimiento geológico y geotécnico........................................................................ 6 4.4.- Ensayos.......................................................................................................................... 7 4.4.1. Análisis Granulométrico ................................................................................ 7 4.4.2. Ensayo Proctor.............................................................................................. 9 4.4.3. Ensayo CBR. .............................................................................................. 10 4.4.4. Otros ensayos ............................................................................................. 11 5.- Mejoras de las propiedades de los suelos................................................................................... 12 5.1. Compactación................................................................................................................ 12 5.2. Estabilización de suelos ................................................................................................ 13 CAPITULO II CONOCIMIENTO BÁSICOS SOBRE LA EJECUCIÓN. (PG3) ................................ 14 Capitulo I. Trabajos preliminares ..................................................................................... 14 Artículo 300. Desbroce del terreno ...................................................................................... 14 Artículo 301. Demoliciones .................................................................................................. 15 Comentario residuo de demolición y construcción (RCD) ................................................... 15 Artículo 302. Escarificación y compactación ....................................................................... 16 Artículo 303. Escarificación y compactación del firme ........................................................ 16 Artículo 304. Prueba con supercompactador ...................................................................... 16 Capitulo II. Excavaciones .................................................................................................. 16 Artículo 320. Excavación de la explanación y préstamos ................................................... 16 Artículo 321. Excavación en zanjas y pozos ....................................................................... 18 Artículo 322. Excavación especial de taludes en roca ........................................................ 18 Comentario Precorte y Microretardo .................................................................................... 19 Capitulo III. Rellenos ......................................................................................................... 19 Artículo 330. Terraplenes .................................................................................................... 19 Comentario norma de firmes y estabilizaciones................................................................... 20 330.3.3 Clasificación de los materiales (seleccionado, adecuado, tolerable)...................... 21 Comentario de la norma de firmes. Formación de la explanada ......................................... 23 Artículo 331. Pedraplenes .................................................................................................. 27

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Artículo 332. Rellenos localizados ...................................................................................... 28 Artículo 333. Rellenos todo uno .......................................................................................... 29 Capitulo IV. Terminación .................................................................................................. 29 Artículo 340. Terminación y refino de la explanada ............................................................ 29 Artículo 341. Refino de taludes ........................................................................................... 30 Comentario Maquinaria ........................................................................................................ 30

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CAPITULO I – CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS 1.- INTRODUCCION La construcción de carreteras comprende como primer paso los movimientos de tierras. Entendiendo por movimiento de tierras todas las unidades de obra necesarias para conseguir un apoyo para el firme de la carretera (excluyendo el drenaje y las estructuras que por su importancia tienen un tema a parte). Esto comprende las excavaciones y desmontes así como todos los accesos o trochas necesarios para su ejecución, los rellenos, terraplenes o pedraplenes y la formación de la explanada o apoyo del firme.

2. PROPIEDADES DE LOS SUELOS Antes de desarrollar las distintas unidades de obra que componen el movimiento de tierras es necesario conocer esas “tierras” para ello se deben conocer las distintas propiedades que presentan los suelos, las cuales influyen en el comportamiento durante las obras y una durante toda la vida útil de las mismas. Los distintos tipos de suelos se diferencian en función de sus características físicas y químicas. Porosidad. Es el volumen de poros expresado en porcentaje (%) del volumen total, es decir la relación de dividir el volumen sólido entre el volumen de sólido más aire más agua que contiene el material. Contenido de humedad. Es la relación porcentual (%) del peso del agua al peso sólido. Las arenas suelen tener entre un 12% y un 36% de humedad, las arcillas pueden variar entre un 12% y un 325%. Densidad. Es la relación del peso por unidad de volumen. La máxima densidad de un suelo se obtiene si los huecos entre partículas de un diámetro determinado se rellenan con partículas de diámetro menor. Capilaridad. Indica la capacidad de un suelo para absorber agua en dirección vertical o lateralmente. Es una característica beneficiosa de os materiales usados en las capas bases porque permiten el paso del agua. Compresibilidad. Indica el porcentaje de reducción en el volumen del suelo, debido a perdida de parte del agua entre sus granos, cuando esta sometido a una presión. Los materiales arcillosos tienen mayor compresibilidad que los granulares, por lo que al ser compactadas quedan con menor capilaridad, son por tanto menos adecuadas para construir bases. Elasticidad. Es la tendencia del suelo a recuperar su forma original al quitar la carga que lo comprime. Un suelo muy elástico es muy difícil de compactar y requiere técnicas especiales.

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Permeabilidad. Característica del suelo que indica la facilidad del suelo para permitir el paso de agua a su través. Depende de su textura, granulometría y grado de compactación, cuanto mas gruesas sean las partículas, mayor será su permeabilidad. Plasticidad. Es la propiedad de deformarse rápidamente el suelo bajo la acción de una carga, sin llegar a romperse o disgregarse, y sin que se recupere la deformación al cesar la acción de la carga. Asentamiento. Indica la disminución de la cota o altura del nivel del suelo debido a la consolidación del material de relleno. Generalmente suele ser consecuencia de una mala compactación. Resistencia al cizallamiento. Es la resistencia que oponen las partículas a deslizarse entre si. Es consecuencia de la fricción interna y la cohesión del material. Cuanta más resistencia al cizallamiento más difícil será la compactación. Esponjamiento. Capacidad del material para aumentar o disminuir su volumen por la pérdida o acumulación de humedad. Consistencia. Es el grado de resistencia de un suelo a fluir o deformarse. Con poca humedad los suelos se disgregan fácilmente, con más humedad el suelo se torna más plástico. Las pruebas de Atterberg determinan los límites de consistencia del suelo que son: Liquido, plástico y sólido, se expresan generalmente por el contenido de agua. Limite líquido. Nos indica el contenido de humedad en que el suelo pasa del estado plástico al líquido e indica también si el suelo contiene humedad suficiente para superar la fricción y cohesión interna. Limite plástico. Cuando el suelo pasa de semi-sólido a plástico porque contiene humedad suficiente se dice que ha traspasado su límite plástico. La resistencia del suelo disminuye rápidamente al aumentar el contenido de humedad más allá del límite plástico. Índice de plasticidad. Refleja la diferencia numérica entre el índice plástico del suelo y el límite líquido. Permite medir la capacidad de compresión y la cohesión del suelo. Límite sólido. Constituye el límite en el cual el suelo pierde su plasticidad por secado y aumenta su fragilidad hasta que las partículas quedan en contacto. Limite de retracción. Es el porcentaje de agua que separa el estado semi-sólido del suelo del estado sólido. Equivalente de arena. Es la relación, en porcentaje, existente entre los materiales más gruesos de un suelo y los más finos, determinada en un ensayo de laboratorio

3.- CONCEPTOS GENERALES

LAS EXPLANACIONES Se denomina así las obras de remodelación del terreno natural, que es preciso realizar a lo largo de la traza para conseguir la explanación prevista y definida en los planos. DESMONTE

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Son las excavaciones del terreno existente necesarias para conseguir la explanación definida. RELLENO Son las aportaciones de materiales necesarias para conseguir dicha explanación. Si el relleno se produce con suelos recibe el nombre de terraplén y si se produce con piedras pedraplén. Según la sección se desarrolle en desmonte o terraplén, será necesario proceder respectivamente a la excavación y retirada del terreno natural o a la aportación, extensión y compactación de materiales apropiados. Una sección mixta es la que requiere ambas operaciones. El movimiento de tierras tiene una incidencia considerable sobre el presupuesto total de la obra. Es conveniente hacer un estudio óptimo del trazado y del movimiento de tierras más rentable, para lograr una compensación de volúmenes entre terraplenes y material apto procedente de desmontes. Junto a estas consideraciones es necesario un estudio de las características geotécnicas de los suelos, tanto para asegurar la estabilidad de las explanaciones como para elegir los métodos constructivos más adecuados. Por tratarse de obras lineales, habrá distintos tipos de suelos y rocas a lo largo de la traza y su estudio suele basarse en distintos ensayos de campo y laboratorio. Los desmontes y terraplenes deben proyectarse y construirse cumpliendo las condiciones siguientes a lo largo de su vida: resistencia mecánica, estabilidad de volumen e inalterabilidad frente a agentes externos. 3.1.- Terraplenes. Se forman con suelos apropiados procedentes de los desmontes de la misma obra, de préstamos próximos o de subproductos mineros. A veces, los suelos disponibles son en exceso húmedos o plásticos. En estos casos habrá que estudiar estas características a fin de adecuar la excavación, extendido y compactación de los mismos y ver que tratamiento requieren: intercalación de capas, geotextiles, estabilizaciones, drenajes. En obras con terreno accidentado en que se haya que excavar en roca, cada vez son más frecuentes los pedraplenes, formados por rocas fragmentadas. Los materiales del terraplén, debido a su propio peso, el clima y el tráfico, tienden a consolidarse produciéndose asientos. Si el terreno natural sobre el que apoya el terraplén está constituido por materiales susceptibles de consolidación importante, debido al propio peso de las tierras, habrá que eliminar y sustituir la capa blanda, o bien utilizar otros métodos como uso de geotextiles, sobre cargas previas. Los taludes del terraplén han de ser estables sin que se produzcan deslizamientos o excesiva erosión. Los terraplenes que se construyen actualmente, según normas vigentes, no suelen presentar corrimientos ni deslizamientos, salvo en casos excepcionales. 3.2.- Desmontes Antes de comenzar una excavación debe hacerse un reconocimiento geotécnico del terreno determinando los espesores de las capas de rocas y suelos afectados, así como la hidrología de la zona. Al variar tanto las condiciones a lo largo de la traza, los taludes variarán según el tipo de terreno que se encuentre. Por razones de estabilidad a los desmontes de altura pequeña se les da un talud con una inclinación inferior a la crítica. Si existen corrientes de agua, es necesario proteger la explanada mediante drenajes profundos. 3.3.- Explanadas

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En el momento que las obras de explanación en los fondos de desmonte y coronación de terraplén llegan a la cota exigida en planos y perfiles, se consigue la explanada de la carretera. Sobre la explanada se apoya el firme, cuya función es proporcionar al tráfico una superficie de rodadura cómoda y segura. Las capas del firme distribuyen las cargas del tráfico, a fin de que las presiones que lleguen a la explanada sean lo menores posibles para que no se produzcan deformaciones. El firme protege a la explanada de los agentes atmosféricos. La siembra de taludes y el drenaje también contribuyen a mantener la explanada en las mejores condiciones resistentes. Los suelos de la explanada deben ser mejores que los del resto del terraplén en lo que se refiere a sensibilidad al agua, resistencia y acción del hielo. El grado de compactación será más elevado y se estudiará su capacidad de soporte mediante los ensayos apropiados (CBR).

4. ESTUDIOS Y RECONOCIMIENTOS DE LOS SUELOS

4.1.- INTRODUCCIÓN Los muchos problemas surgidos durante la construcción, que han podido deberse a insuficientes reconocimientos geológicos y geotécnicos han llevado a las distintas Administraciones a justificar y planificar las soluciones adoptadas, que por otra parte económicamente no son representativas en el coste final de una obra. Los estudios geológicogeotécnicos son la base de un buen proyecto. La finalidad de estos estudios es proporcionar información suficiente sobre: El terreno como cimiento de la carretera. La naturaleza de los materiales a excavar en base a su posible aprovechamiento y maquinaria a utilizar. Las condiciones hidrológicas y de drenaje. La incidencia sobre la estabilidad del firme. Los materiales a utilizar en las distintas capas del firme.

4.2.- DISTINTAS CLASES DE ESTUDIOS Estos estudios geológicos y geotécnicos, abarcan desde el estudio de los terrenos atravesados por la traza, hasta estudios específicos en zonas localizadas (cimentaciones, taludes grandes, terraplenes...). Pueden distinguirse por tanto: a) Estudios previos e informativos: Este tipo de estudio abarca una superficie mayor que en las siguientes etapas al tener que analizar distintas alternativas, estando enfocado el estudio geológico a efectuar un reconocimiento de los rasgos geomorfológicos del área y una diferenciación de los materiales afectados así como determinar las propiedades geotécnicas de los diferentes materiales presentes con el objeto de evaluar-comparar distintas alternativas de trazado. El estudio informativo debe comprender: Geología de la zona - Estratigrafía y litología (buzamientos, mineralogía...) - Morfología (topografía, taludes naturales, vegetación,...) - Tectónica (anticlinales, sinclinales, diaclasas,...) - Hidrología y drenaje (capa freática, manantiales, Características geotécnicas generales - Evaluación del terreno como cimiento de explanadas y obras de fábrica.

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Clasificación cualitativa de suelos (descripción, tipos, origen) Problemas geotécnicos de la zona (estabilidad de taludes, capacidad de soporte, problemas de drenaje,...) Estudio de materiales: canteras, préstamos y yacimientos granulares. - Fotografías aéreas - Cortes geológicos - Mapas geotécnicos y de materiales, delimitando las zonas con problemas. b) Anteproyectos: tienen por objeto la descripción técnica de la obra a realizar, fijando el trazado definitivo de la carretera tras un análisis de las posibles soluciones. En esta fase tiene un interés particular el estudio de las zonas con problemas definiendo las zonas homogéneas y diferenciando las zonas singulares. Pueden ser zonas singulares: Terrenos peligrosos (inestables, blando, erosionables...). Escasez de canteras, prestamos. Importancia de las obras (grandes desmontes y terraplenes, cimentación). c) Proyectos: El estudio geológico-geotécnico se realiza sistemáticamente en todos los proyectos de carreteras y así lo establece la ley de contratos del sector público 30/07 artículo 107.3. “3. Salvo que ello resulte incompatible con la naturaleza de la obra, el proyecto deberá incluir un estudio geotécnico de los terrenos sobre los que ésta se va a ejecutar, así como los informes y estudios previos necesarios para la mejor determinación del objeto del contrato” En esta fase la obra ha de quedar completamente definida con el detalle suficiente para su ejecución. Han de fijarse los siguientes puntos: Los estudios se suelen reflejar en: Planos, mapas geológicos y geotécnicos detallados. Reconocimiento geológico y geotécnico detallado. Estudio detallado de canteras, préstamos Estudio de resistencia de los suelos y rocas en zonas especiales. • Estudio hidrológico detallado. Plan de control de calidad. Plan de seguridad y salud en las obras. Plan de medidas de protección del medio ambiente. d) Ejecución de la obra: Los estudios geológicos y geotécnicos no se terminan en la fase de proyecto, sino que continúan al menos durante las primeras etapas de la obra. Se trata, fundamentalmente, de comprobar los datos de proyecto, aunque no debe descartarse la posibilidad de que surjan problemas inesperados. Determinadas obras pueden requerir estudios complementarios. 4.3.- RECONOCIMIENTO GEOLÓGICO Y GEOTÉCNICO Antes de iniciar el reconocimiento propiamente dicho, debe estudiarse toda la información previa disponible y realizar una visita general a la zona. Conviene examinar el estado y comportamiento de las obras existentes, así como investigar todos los cortes que haya en el terreno de la zona, tales como zanjas, trincheras, pozos. A partir de la fase de anteproyecto resultan indispensables los reconocimientos subterráneos para conseguir la información necesaria. Consisten estos reconocimientos en prospecciones, sondeos mecánicos y ensayos "in situ" para los que es necesario abrir calicatas y pozos. Las técnicas más utilizadas son los sondeos mecánicos y las calicatas, aunque cada vez se utilizan más las prospecciones geofísicas: eléctricas y sísmicas.

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Prospección eléctrica: se mide la resistividad del suelo. Esta depende de la humedad, porosidad, densidad y de la conductividad del agua. En la vertical de un punto se obtiene la homogeneidad y el espesor de las distintas capas. Prospección sísmica: Se compara la velocidad de propagación de las ondas en los diferentes terrenos que depende de su humedad, compacidad y grado de fisuración. Igual que en el caso anterior, nos define las distintas capas. La Prospección sísmica está más indicada en terrenos rocosos, diferenciando bien las capas de diferentes densidades, mientras que la prospección eléctrica detecta mejor las capas alteradas y estratos arcillosos. Calicatas: Las calicatas de reconocimiento geotécnico son excavaciones que permiten la observación directa de la superficie y hasta una profundidad moderada del perfil geológico del terreno. Es un modo de acceso a tomas de muestras de los distintos niveles a investigar. El muestreo se realiza recogiendo el material acopiado de una determinada cota en bolsas de distinto tamaño (muestra alterada) para identificación en ensayos de laboratorio o mediante tomamuestras metálicos y cilíndricos hincados (si lo permite el terreno), para obtener en laboratorio parámetros de consistencia y resistencia, etc. Sondeos mecánicos: Son indispensables en los estudios geotécnicos. Debido a su coste suelen limitarse. En zonas de desmonte se efectúan hasta una cota de 1 metro por debajo de la rasante de la explanada. En terraplenes, la profundidad suele ser igual a la altura prevista de terraplén. Estos sondeos extraen muestras o testigos del suelo alteradas o inalteradas para su inspección visual o para realizar los ensayos que se crean convenientes. Se utilizan sondas mecánicas helicoidales, montadas sobre camión o carros de orugas con diámetros de hasta 0,80 m y profundidades de 12 m. Las muestras así obtenidas son alteradas. Para la obtención de muestras inalteradas se utilizan sondeos a presión o rotación a mayor profundidad o en terrenos más duros. Estos sondeos exigen la entubación y la inyección de agua. Los sondeos mecánicos se complementan con calicatas y pozos. 4.4.- ENSAYOS 4.4.1. Análisis Granulométrico El análisis granulométrico tiene como objetivo determinar la proporción de las diferentes granolumetrías que presenta un suelo, es decir, mediante este análisis sabemos que cantidad de suelo comprende cada intervalo granulométrico. Para realizar este ensayo tomamos la muestra inicial y la separamos en finos (los que pasan por el tamiz 2 y son retenidos por el tamiz 0.06) de los gruesos (los que son retenidos por el tamiz 2). Después de haber lavado la muestra, tomamos los gruesos y los pasamos por los tamices dispuestos en serie, desde el tamiz número 5 hasta el tamiz número 0.25 y después pesamos y anotamos la cantidad de suelo retenido por cada tamiz. El tamizado se suele realizar con una tamizadora automática, que puede ser de diferentes modelos. Luego hacemos lo mismo con los finos pero esta vez con la serie que va del 2 hasta el 0.25. Una vez conocemos la cantidad de suelo (en peso) que cae en cada intervalo granulométrico, es decir la cantidad de suelo retenida por cada tamiz, hacemos una gráfica donde representamos la cantidad de suelo respecto el tamaño de grano lo que nos dará una curva más o menos recta en función de las características del suelo. De esta forma suelos con curvas similares tendrán un

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comportamiento granulométrico similar

NORMAS NLT ENSAYOS SUELOS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

NLT-101 Preparación de muestras para los ensayos de suelos UNE 103100:1995 NLT-102 Humedad mediante secado en estufa UNE 103300:1993 * NLT-104 Granulometría de suelos por tamizado UNE 103101:1995 NLT-105 Límite líquido por el método la cuchara UNE 103103:1994 NLT-106 Límite plástico UNE 103104:1993 NLT-107 Próctor normal UNE 103500:1994 NLT-108 Próctor modificado UNE 103501:1994 NLT-109 Densidad in situ por el método de la arena UNE 103503:1995 NLT-111 Indice C.B.R. en el laboratorio UNE 103502:1995 NLT-113 Equivalente de arena UNE 103109:1995 * NLT-117 Determinación con agua oxigenada del contenido de materia orgánica de los suelos UNE 7368:1977 NLT-118 Contenido de materia orgánica en los suelos por oxidación con permanganato potásico (antes dicromato) UNE 103204:1993 UNE 103204:1993 Err NLT-120 Contenido de sulfatos solubles en los suelos UNE 103201:1996 * NLT-148 Toma de muestras de roca, escorias, grava, arena, filler y bloques de piedra NLT-148/91 NLT-149 Resistencia al desgaste de los áridos gruesos y finos (máquina de Los Angeles) NLT-149/91 NLT-150 Análisis granulométrico de áridos gruesos y finos NLT-150/89 NLT-151 Análisis granulométrico del filler mineral NLT-151/89 NLT-152 Material que pasa por el tamiz 0,080 UNE en los áridos NLT-152/89 NLT-153 Densidad relativa y absorción de áridos gruesos NLT-153/92 NLT-154 Densidad relativa y absorción de áridos finos NLT-154/92 NLT-155 Densidad relativa del filler, cementos y materiales similares NLT-155/95 NLT-166 Adhesividad a los áridos de los ligantes bituminosos en presencia de agua NLT-166/92 NLT-167 Densidad relativa de los áridos en aceite de parafina NLT-167/96 NLT-171 Valoración de arcillas en materiales finos por medio del azul de metileno NLT-171/90 NLT-172 Coeficiente de limpieza NLT-172/86 NLT-176 Densidad aparente del filler en tolueno NLT-176/92 NLT-180 Coeficiente de emulsibilidad del filler NLT-180/93 NLT-313 Aridos. Adhesividad mediante la placa Vialit NLT-313/87 NLT-354 Indice de lajas y de agujas de los áridos para carreteras NLT-354/91 NLT-355 Adhesividad a los áridos finos de los ligantes bituminosos NLT-355/93

4.4.2. Ensayo Proctor.

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Con los ensayos se pretende determinar los parámetros óptimos de la compactación que asegurarán las propiedades del terreno buscadas. Esto se traduce en determinar cual es la humedad que se requiere para conseguir con una energía de compactación la densidad seca máxima que puede tener dicho terreno. A esta humedad se la define como humedad óptima, y es con la que se consigue la máxima densidad seca, para la energía de se define como densidad seca máxima aquella que se

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compactación dada. Igualmente obtiene para la humedad óptima.

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El ensayo Proctor (en honor a quien lo desarrolló) es un ensayo de compactación de suelo que tiene como finalidad obtener la humedad óptima de compactación de un suelo para una determinada energía de compactación. La humedad óptima de compactación es aquella humedad (%de agua) para la cual la densidad del suelo es máxima, es decir que cantidad de agua le hemos de añadir a un suelo para poderlo compactar al máximo con una energía concreta. Para encontrar este parámetro lo que hacemos es realizar 4 ensayos con un mismo suelo (uno por saco de muestra preparada) pero con diferentes humedades de forma que después de haber realizado las compactaciones obtendremos 4 densidades de este suelo para 4 humedades diferentes, no obstante estas no son las humedades óptimas, pero si que podemos usarlas para obtener la humedad óptima mediante interpolación. Es decir que situando los 4 valores obtenidos en una gráfica Densidad respecto %Agua obtendremos 4 puntos que nos permitirán trazar una curva, de manera que el punto más alto de la curva será el de mayor densidad y por tanto el de la humedad óptima.

Se comprueba que al ir aumentando la humedad y compactando, la densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto de máximo para el par densidad seca máxima-humedad óptima, a partir de este punto un aumento de humedad no supone mayor densidad seca sino al contrario una disminución de ésta. Los ensayos se realizan en laboratorio mediante el compactado de probetas a las que se añade agua. Los ensayos más importantes son el Proctor o «Proctor Normal, (PN)» o estándar y el Proctor Modificado, (PM) ». En ambos ensayos se toman porciones de la muestra del suelo mezclándose con distintas cantidades de agua, se compactan en un molde y se apisonan mediante una maza tomando las anotaciones

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correspondientes de la humedad y densidad seca. Estos pares humedad-densidad seca (la humedad en %) se llevan a una gráfica de abcisas y ordenadas (humedad en abcisas y densidad seca en ordenadas) dibujándose con ello una curva suave y obteniéndose el punto donde se produce el máximo (densidad seca máxima-humedad óptima). La diferencia fundamental entre el ensayo Proctor Normal y el Modificado estriba en la energía de compactación utilizada. Para los ensayos españoles (normas UNE) se utiliza una energía de unos 0,583J/cm3 para el Proctor normal y unos 2,632J/cm3 para el Proctor modificado. Por tanto, cuando se nos pide un suelo compactado al 95% Proctor o Proctor modificado significa que la compactación en obra debe obtener una densidad seca de al menos el 95% de la densidad seca máxima obtenida con los correspondientes ensayos. Para garantizar que esto ocurra se suele controlar la densidad de las tongadas mediante ensayos in situ durante el proceso de compactación. 4.4.3.Ensayo CBR. El ensayo CBR (California Bearing Ratio) mide la carga necesaria para penetrar un pistón de dimensiones determinadas a una velocidad previamente fijada en una muestra compactada de suelo después de haberla sumergido en agua durante cuatro días y de haber medido su hinchamiento. El hecho de sumergir la muestra se debe a que así podemos prever la hipotética situación de acumulación de humedad en el suelo después de la construcción. Por tanto después de haber compactado el suelo y de haberlo sumergido, lo penetramos con un pistón el cual va conectado a un pequeño "plotter" que nos genera una gráfica donde se nos representa la carga respecto la profundidad a la que ha penetrado el pistón dentro de la muestra. Esta gráfica suele ser una curva con el tramo inicial recto y el tramo final cóncavo hacia abajo (si el tramo inicial no es recto se corrige). Una vez tenemos la gráfica miramos los valores de la carga que soportaba el suelo cuando el pistón se había hundido 2.5 mm y 5mm y los expresamos en tanto por ciento, tomando como índice CBR el mayor de los porcentajes calculados. Su valor está relacionado con la capacidad de soporte del terreno. A mayor CBR mayor capacidad de soporte

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4.4.4. Otros ensayos

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Desgaste de los Ángeles.

Este ensayo pretende determinar la resistencia al desgaste de los gruesos que forman un suelo. Límite líquido, límite plástico y índice de plasticidad.

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos. Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden existir 4 estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico, y finalmente líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg.

El índice de plasticidad lo obtenemos haciendo la resta del límite líquido y del límite plástico. Ensayo de Corte Directo

El ensayo de corte directo tiene como objetivo determinar la resistencia al esfuerzo cortante de una muestra, valor que entre otras cosas nos será muy útil para el cálculo de la estabilidad de taludes de rozamiento interno.

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Determinación de la densidad El mejor modo de determinar la densidad aparente es tomar un volumen fijo de suelo sin perturbar y pesarlo una vez seco, por calentamiento aunque en la práctica se usan métodos in situ como los aparatos nucleares. Huella en terrenos Este ensayo se recoge en la norma NLT-256, y permite efectuar un control de la compactación de suelos. El ensayo es recomendable para materiales de terraplén de grano grueso, pero es válido para controlar la compactación de cualquier suelo. El ensayo de huella en terrenos se utiliza en la construcción de carreteras para el control de la compactación de terraplenes, pero siempre correlacionado con el Ensayo de carga con placa, es decir, que los valores de huella admisibles serán aquellos que garanticen el resultado de la placa de carga. Carga con placa Consiste en aplicar una carga sobre una placa (generalmente rígida), colocada sobre la superficie del terreno, y medir los asientos producidos. Puede llegarse a la condición límite de rotura de la muestra, es decir donde termina el ensayo, de no fallar, se toma los valores máximos. En la normativa se aplica mucho valor del modulo de este ensayo en el segundo ciclo de carga expresado en MPa para determinar la categoría de la explanada.

5. MEJORAS DE LAS PROPIEDADES DE LOS SUELOS En la mayoría de las veces los suelos existentes en una determinada obra no cumplen las características necesarias para su empleo en las distintas unidades de obra de rellenos (terraplén y formación de explanada) por ello es necesario su mejora. 5.1. COMPACTACIÓN La compactación no es desde luego el único método de mejora de los terrenos, aunque sí uno de los más económicos y populares. Otros métodos son por ejemplo la inyección, la congelación, la vibroflotación, la precompresión, los drenes, la estabilización con materiales como la cal o las cenizas o la construcción de columnas de roca. Al compactar variamos la estructura del suelo y también algunas de sus propiedades mecánicas. Alguno de los parámetros del suelo que variarán según sea su compactación son la permeabilidad, el peso específico y la resistencia al corte. Con la compactación buscamos unas propiedades adecuadas del suelo de nuestra cimentación así como una uniformidad de éste que siempre disminuirá la posibilidad de que se produzcan asientos diferenciales. La compactación consiste en un proceso repetitivo cuyo objetivo es conseguir un peso específico para una relación de agua dada tal que se garanticen las propiedades óptimas buscadas. En primer lugar se vierte sobre el suelo natural existente, generalmente en sucesivas capas, un suelo de mejora con la granulometría adecuada. Posteriormente se modifica su humedad mediante desecación o mediante adición de agua y se le transmite energía de compactación mediante apisonado por golpes o presión. Para ello se utilizan

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diversas maquinarias, generalmente rodillos –lisos, neumáticos, pata de cabra, vibratorios, etc, en función del tipo de terreno y muchas veces de la accesibilidad de éste.

5.2. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Por razones medioambientales y económicas, en las obras de infraestructura del transporte es recomendable hacer uso de la mayor cantidad posible de suelos locales tanto en los rellenos como en su coronación y fondos de desmonte, donde las exigencias de calidad son superiores por estar más cerca de las cargas de tráfico. Con frecuencia sin embargo, los suelos no tienen las características adecuadas. Se dispone actualmente de diferentes productos para el tratamiento de los suelos con objeto de facilitar e incluso permitir su puesta en obra, reducir su sensibilidad al agua y aumentar en mayor o menor grado su resistencia a la deformación bajo cargas. La cal y el cemento se pueden usar tanto en polvo como en forma de lechada. Se mezclan con el suelo, generalmente in situ, (las recicladoras que habéis visto en maquinaria) se compactan enérgicamente y se curan. Los cementos, al fraguar producen uniones entre las partículas del suelo, disminuyendo su sensibilidad al agua, y en función del contenido de conglomerante, pueden aumentar considerablemente la resistencia a la deformación del suelo. Son adecuados para tratar tanto los suelos granulares como los de grano fino, salvo que sean muy plásticos o se encuentren muy húmedos. En este caso puede ser conveniente un tratamiento previo con cal o su estabilización con cal. Las cales aéreas producen al mezclarse con un suelo fino arcilloso una reacción rápida de floculación pasando el aspecto del suelo a granular más fácil de manejar. Las reacciones químicas reducen a corto plazo la plasticidad y su hinchamiento mejoran su compactabilidad y aumentan su capacidad de soporte. Con suelos arcillosos plásticos, lo idóneo es el tratamiento con cal. Si los materiales de los que se dispone no son de calidad suficiente para alcanzar la categoría de explanada establecida, debe recurrirse a la estabilización in situ de los suelos mediante la adición de conglomerantes, habitualmente cal o cemento. Existen distintas categorías de suelos estabilizados en función de su capacidad de soporte que se definen en el apartado de materiales dentro de la unidad de obra de terraplenes (pag. 24)

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CAPITULO II CONOCIMIENTOS BÁSICOS SOBRE LA EJECUCIÓN UNIDADES DE OBRA (PG3) El Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para obras de carreteras más comúnmente denominado como PG3 en su parte 3ª trata las explanaciones:

PARTE 3 EXPLANACIONES (PG3) (publicado BOE 11/06/2002) • Capitulo I. Trabajos preliminares • Artículo 300. Desbroce del terreno • Artículo 301. Demoliciones • Artículo 302. Escarificación y compactación • Artículo 303. Escarificación y compactación del firme • Artículo 304. Prueba con supercompactador • Capitulo II. Excavaciones • Artículo 320. Excavación de la explanación y préstamos • Artículo 321. Excavación en zanjas y pozos • Artículo 322. Excavación especial de taludes en roca • Capitulo III. Rellenos • Artículo 330. Terraplenes • Artículo 331. Pedraplenes • Artículo 332. Rellenos localizados • Artículo 333. Rellenos todo uno • Capitulo IV. Terminación • Artículo 340. Terminación y refino de la explanada • Artículo 341. Refino de taludes

PG3 TRABAJOS PRELIMINARES ARTÍCULO 300 Desbroce del terreno 300.1 Definición Consiste en extraer y retirar de las zonas designadas todos los árboles, tocones, plantas, maleza, broza, maderas caídas, escombros, basura o cualquier otro material indeseable según el Proyecto o a juicio del Director de las Obras. La ejecución de esta operación incluye las operaciones siguientes:  Remoción de los materiales objeto de desbroce.  Retirado y extendido de los mismos en su emplazamiento definitivo.  La tierra vegetal deberá ser siempre retirada, excepto cuando vaya a ser mantenida según lo indicado en el Proyecto o por el Director de las Obras.

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300.2 Ejecución de las obras 300.2.1 Remoción de los materiales de desbroce. Se estará, en todo caso, a lo dispuesto en la legislación vigente en materia medioambiental, de seguridad y salud, y de almacenamiento y transporte de productos de construcción. Debe retirarse la tierra vegetal de las superficies de terreno afectadas por excavaciones o terraplenes, según las profundidades definidas en el Proyecto y verificadas o definidas durante la obra. En zonas muy blandas o pantanosas la retirada de la capa de tierra vegetal puede ser inadecuada, por poder constituir una costra más resistente y menos deformable que el terreno subyacente. En estos casos y en todos aquellos en que, según el Proyecto o el Director de las Obras, el mantenimiento de dicha capa sea beneficioso, ésta no se retirará. Todos los tocones o raíces mayores de diez centímetros (10 cm) de diámetro serán eliminados hasta una profundidad no inferior a cincuenta centímetros (50 cm), por debajo de la rasante de la explanación.

ARTÍCULO 301 Demoliciones

301.1 Definición Consiste en el derribo de todas las construcciones o elementos constructivos, tales como aceras, firmes, edificios, fábricas de hormigón u otros, que sea necesario eliminar para la adecuada ejecución de la obra. Incluye las siguientes operaciones:  Trabajos de preparación y de protección.  Derribo, fragmentación o desmontaje de construcciones.  Retirada de los materiales. 301.4 Ejecución de las obras 301.4.1 Derribo de construcciones. La demolición con máquina excavadora, únicamente será admisible en construcciones, o parte de ellas, de altura inferior al alcance de la cuchara. Se prohíbe el derribo por empuje de edificaciones de altura superior a tres metros y medio (3,5 m). Al finalizar la jornada de trabajo no deberán quedar elementos de la obra en estado inestable o peligroso. COMENTARIO: RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN.

España es el quinto país europeo que genera más residuos de construcción-demolición (RCD). El 90% de los 13 millones de toneladas de materiales inertes que se generan cada año, acaban en vertederos y sólo un 5% se recicla. En nuestro país la competencia sobre la gestión de los RCD corresponde a las Comunidades Autónomas, a excepción de los RCD procedentes de obras menores domiciliares, por lo que éstas a la vista de este problema, han redactado Planes de gestión de RCD en base a los Planes Nacionales. Estos planes han sido redactados tomando como base el denominado principio de jerarquía, contemplado en el artículo 1.1 de la Ley 10/1998 de Residuos. Este principio establece como prioritario prevenir (reducir) en la medida de lo posible, reutilizar lo que se pueda, reciclar lo que no se pueda reutilizar y valorizar energéticamente todo lo que no se pueda reutilizar o

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reciclar. El depósito final en vertedero es la última opción, la menos satisfactoria. Esta regla es conocida como la de las tres R (reducir, reutilizar, reciclar). Los Residuos de Construcción Demolición (RCD) se producen sobre todo durante la demolición, derribo, transformación o ampliación de edificaciones, infraestructuras, calles, caminos, aeropuertos, vías y demás superficies para el tráfico. Debido a su heterogeneidad, los que presentan una mayor dificultad para su reutilización o reciclaje son los residuos procedentes de edificaciones. Estos residuos se consideran inertes, es decir, no peligrosos, que no experimentan transformaciones físicas, químicas o biológicas significativas. En Europa, el catálogo Europeo de RCD (1), clasifica los residuos en: • Mezclas de hormigón, ladrillos, tejas y materiales cerámicos. • Madera, vidrio y plástico. • Mezclas bituminosas, alquitrán de hulla y otros productos alquitranados. • Metales (incluidas sus aleaciones). • Tierra (incluida la excavada en zonas contaminadas), piedras y lodos de drenaje. • Materiales de aislamiento y materiales de construcción que contienen amianto. • Materiales de construcción a base de yeso. • Otros residuos de construcción y demolición. No obstante, dentro de cada grupo aparecen especificados algunos residuos como peligrosos, de conformidad con la Directiva 91/689/CEE sobre residuos peligrosos, a cuyas disposiciones están sujetos a menos que se aplique el apartado 5 del artículo 1 de esta Directiva. El Plan Regional de Carreteras 2008-2020 fomenta la utilización de productos procedentes de residuos de la construcción y reciclado para reducir la utilización de recursos naturales. Asimismo se fomenta la técnica del reciclado de firmes, que supone la reutilización de los materiales de la propia carretera para los firmes, minorando en lo posible la utilización de materiales como zahorras, áridos, suelos, etc. ARTÍCULO 302. Escarificación y compactación 302.1 Definición Consiste, en la disgregación de la superficie del terreno y su posterior compactación a efectos de homogeneizar la superficie de apoyo, confiriéndole las características prefijadas de acuerdo con su situación en la obra. ARTÍCULO 303. Escarificación y compactación del firme existente 303.1 Definición Consiste en la disgregación del firme existente, efectuada por medios mecánicos, eventual retirada o adición de materiales y posterior compactación de la capa así obtenida. No se considerarán incluidas en esta unidad las operaciones de demolición del firme existente y posterior retirada de los materiales que lo constituyen. ARTÍCULO 304. Prueba con supercompactador 304.1 Definición Se define como prueba con supercompactador al paso de una máquina compactadora de gran peso (supercompactador), el número de veces que se especifique, sobre la superficie a

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PG3 EXCAVACIONES (DESMONTES)

ARTÍCULO 320. Excavación de la explanación y préstamos

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comprobar, buscando la localización de áreas inestables y la compactación adicional de las capas situadas bajo aquéllas.

320.1 Definición Consiste en el conjunto de operaciones para excavar y nivelar las zonas donde ha de asentarse la carretera, incluyendo la plataforma, taludes y cunetas, así como las zonas de préstamos, previstos o autorizados, y el consiguiente transporte de los productos removidos al depósito o lugar de empleo. Se incluyen en esta unidad la ampliación de las trincheras, la mejora de taludes en los desmontes, y la excavación adicional en suelos inadecuados. Se denominan «préstamos previstos» aquellos que proceden de las excavaciones de préstamos indicados en el Proyecto o dispuestos por la Administración, en los que el Contratista queda exento de la obligación y responsabilidad de obtener la autorización legal, contratos y permisos, para tales excavaciones. Se denominan «préstamos autorizados» aquellos que proceden de las excavaciones de préstamos seleccionados por el Contratista y autorizados.

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320.2 Clasificación de las excavaciones En el Proyecto se indicará, explícitamente, si la excavación ha de ser «clasificada» o «no clasificada». En el caso de excavación clasificada, se considerarán los tipos siguientes: Excavación en roca: Comprenderá, a efectos de este Pliego y en consecuencia, a efectos de medición y abono, la correspondiente a todas las masas de roca, depósitos estratificados y aquellos materiales que presenten características de roca masiva o que se encuentren cementados tan sólidamente que hayan de ser excavados utilizando explosivos. Este carácter estará definido por el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del Proyecto en función de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas en el terreno, o bien por otros procedimientos contrastables durante la ejecución de la obra, o en su defecto por el Director de las Obras. Excavación en terreno de tránsito: Comprenderá la correspondiente a los materiales formados por rocas descompuestas, tierras muy compactas, y todos aquellos en que no siendo necesario, para su excavación, el empleo de explosivos sea precisa la utilización de escarificadores profundos y pesados. La calificación de terreno de tránsito estará definida por el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares, en función de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas en el terreno, o bien por otros procedimientos contrastables durante la ejecución de la obra, o en su defecto, por el Director de las Obras. Excavación en tierra: Comprenderá la correspondiente a todos los materiales no incluidos en los apartados anteriores. 320.3 Ejecución de las obras 320.3.1 Generalidades. Una vez terminadas las operaciones de desbroce del terreno, se iniciarán las obras de excavación, ajustándose a las alineaciones, pendientes, dimensiones y demás

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información contenida en el Proyecto. El Contratista deberá comunicar con suficiente antelación el comienzo de cualquier excavación, y el sistema de ejecución previsto, para obtener la aprobación del mismo. Durante la ejecución de los trabajos se tomarán, en cualquier caso, las precauciones adecuadas para no disminuir la resistencia o estabilidad del terreno no excavado. 320.3.4 Empleo de los productos de excavación. Siempre que sea posible, los materiales que se obtengan de la excavación se utilizarán en la formación de rellenos y demás usos fijados en el Proyecto, y se transportarán directamente a las zonas previstas en el mismo. En el caso de excavación por voladura en roca, el procedimiento de ejecución, deberá proporcionar un material adecuado al destino definitivo del mismo. El material extraído en exceso podrá utilizarse en la ampliación de terraplenes, si así está definido en el Proyecto o se autoriza. Los materiales excavados no aprovechables se transportarán a vertedero autorizado. 320.3.5 Excavación en roca. Las excavaciones en roca se ejecutarán de forma que no se dañe, quebrante o desprenda la roca no excavada. Se pondrá especial cuidado en evitar dañar los taludes del desmonte y la cimentación de la futura explanada de la carretera. 320.3.6 Préstamos y caballeros. Si se hubiese previsto o se estimase necesaria, durante la ejecución de las obras, la utilización de préstamos, se medirá su volumen y dimensiones sobre el terreno natural no alterado y, en el caso de préstamos autorizados, realizar los oportunos ensayos para su aprobación, si procede. 320.3.7 Taludes. La excavación de los taludes se realizará adecuadamente para no dañar su superficie final, evitar la descompresión prematura o excesiva de su pie e impedir cualquier otra causa que pueda comprometer la estabilidad de la excavación final. Cuando sea preciso adoptar medidas especiales para la protección superficial del talud, tales como bulones, gunitado, plantaciones superficiales, revestimiento, cunetas de guarda, etc., dichos trabajos deberán realizarse tan pronto como la excavación del talud lo permita. Se procurará dar un aspecto a las superficies finales de los taludes, tanto si se recubren con tierra vegetal como si no, que armonice en lo posible con el paisaje natural existente.

TALUD= H / V

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320.4 Medición y abono En el caso de explanaciones, la excavación se abonará por metros cúbicos (m3) medidos sobre planos de perfiles transversales. ARTÍCULO 321. Excavación en zanjas y pozos

321.1 Definición Consiste en el conjunto de operaciones necesarias para abrir zanjas y pozos. Su ejecución incluye las operaciones de excavación, entibación, posibles agotamientos, nivelación y evacuación del terreno, y el consiguiente transporte de los productos removidos a depósito o lugar de empleo. ARTÍCULO 322. Excavación especial de taludes en roca

322.1 Definición Consiste en el conjunto de operaciones necesarias para la excavación de taludes y paramentos definitivos en roca mediante perforación y voladura, preservando las características naturales de la roca, al limitar niveles de cargas de explosivo cercanas a dichos taludes y paramentos que puedan producir fisuraciones y/o alteraciones inadmisibles.

322.2 Ejecución de las obras 322.2.1 Método de excavación. El método de excavación de la roca por perforación y voladura será el compatible con la obtención de paramentos regulares y estables en su talud definitivo. Su elección se hará en función del Proyecto, de las características mecánicas de la roca, de su estructura geológica y de su grado de tectonización. No se superarán los quince metros (15 m) para la altura de banco.

Todo ello requiere un «Plan de excavación por voladuras», firmada por técnico competente, en la que se especificarán, al menos:  Maquinaria y método de perforación.  Longitud máxima de perforación.  Diámetro y longitud de los barrenos de contorno y disposición de los mismos.  Diámetro y longitud de los barrenos de destroza y disposición de los mismos.  Explosivos utilizados, dimensiones de los cartuchos, sistemas de retacado y esquema de cargas de los distintos tipos de barreno.  Medidas de seguridad, para la obra y terceros.

322.2.4 Operaciones auxiliares. Antes de iniciar la excavación del talud se eliminará totalmente la zona de montera que pueda dar lugar a desprendimientos durante la obra y durante la explotación de la carretera. El drenaje de la excavación se mantendrá en todo momento en condiciones satisfactorias. Cuando no sea posible el drenaje natural se dispondrán grupos motobomba adecuados, con el fin de evacuar el agua almacenada. Después de la excavación de cada banco parcial del talud, se examinará la superficie resultante, con objeto de detectar posibles zonas inestables o alterables.

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322.2.5 Utilización de los productos de excavación. Los materiales que se obtengan de la excavación se utilizarán en la formación de rellenos y se transportarán directamente a las zonas previstas en el Proyecto. COMENTARIO: PRECORTE El precorte utiliza barrenos cargados ligeramente; con espaciamientos cerrados y que se disparan antes de las voladuras de producción. El propósito del precorte es el de formar un plano de fractura a través del cual las grietas radiales de la voladura de producción no puedan pasar. Secundariamente, el plano de fractura formado puede ser cosméticamente atractivo y permitir el uso de taludes con mayor pendiente y que requieren de menor mantenimiento. Debe pensarse en el precorte cómo una medida de protección para mantener la pared final sin daños causados por la voladura de producción MICRORETARDO La importancia del micro-retardo se puede calificar a través de las siguientes ventajas: a) Mejora de la fragmentación. b) Disminución de la intensidad de las vibraciones en la zona adyacente a la voladura. c) Disminución del riesgo de fragmentos voladores. PG3 RELLENOS ARTÍCULO 330 Terraplenes 330.1 Definición Esta unidad consiste en la extensión y compactación, por tongadas, de los materiales cuyas características se definen en el apartado 330.3 de este artículo, en zonas de tales dimensiones que permitan de forma sistemática la utilización de maquinaria pesada con destino a crear una plataforma sobre la que se asiente el firme de una carretera. Su ejecución comprende las operaciones siguientes:  Preparación de la superficie de apoyo del relleno tipo terraplén.  Extensión de una tongada.  Humectación o desecación de una tongada.  Compactación de una tongada. Las tres últimas operaciones se reiterarán cuantas veces sea preciso. 330.2 Zonas de los rellenos tipo terraplén En los rellenos tipo terraplén se distinguirán las cuatro zonas siguientes, cuya geometría se definirá en el Proyecto: Coronación: Es la parte superior del relleno tipo terraplén, sobre la que se apoya el firme, con un espesor mínimo de dos tongadas y siempre mayor de cincuenta centímetros (50 cm).

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La coronación del terraplén sirve para establecer la categoría de la Explanada.

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COMENTARIO :(BOE NORMA DE FIRMES 6.1 IC) Explanada: Superficie sobre la que se apoya el firme, no perteneciente a su Estructura

Categoría de explanada: Tipos de explanada que se establecen, en función de su capacidad resistente, a los efectos de dimensionamiento de la sección estructural del firme.

Se clasifican en tres categorías E1,E2 y E3 en función del módulo de deformación vertical en el segundo ciclo de carga del ensayo de carga con placa (Ev2) . CATEGORIA DE EXPLANADA E1 Ev2 (MPa)

E2

E3

� 60 � 120 � 300

En la norma antigua, ya derogada se clasificaban en función del resultado del ensayo CBR. E1:5