MÉTODOS DE SUBDRENAJE EN VÍAS TERRESTRES

Es común encontrar grandes cantidades de agua en las camas de los cortes de carreteras y vías férreas. En estos casos, puede ser útil instalar capas permeables debajo del pavimento para protegerlo. Estas capas, de un grosor adecuado, se colocan debajo de la corona del camino o la superficie pavimentada y están hechas de material filtrante. Esto permite que, con la ayuda de una pendiente transversal y un sistema adecuado de drenaje, el agua que se filtra desde el pavimento, que proviene de los márgenes de la vía o que asciende por capilaridad desde niveles inferiores, pueda ser drenada eficientemente.

En muchas ocasiones, estas capas drenantes se incorporan al pavimento, aprovechando la naturaleza granular de los materiales filtrantes que las componen, lo que las hace muy adecuadas para tal fin.

Otra función importante de las capas de filtro podría ser actuar como una transición entre los materiales finos de terracería y una capa de material triturado grueso que se coloque encima. Esto ayuda a prevenir la incrustación de los fragmentos gruesos en la matriz fina, asegurando así una mejor estabilidad y durabilidad del pavimento.

La Figura 1 ilustra de manera esquemática la utilización de capas permeables para controlar la infiltración proveniente de la parte superior del pavimento y la ascensión capilar de agua proveniente de capas inferiores, donde se supone que existe una subpresión. En la parte a de la figura, se ha utilizado como capa drenante la subbase formada por materiales adecuados. Dado que se acepta que no habrá flujo ascendente, está justificado formar la cama del corte con una subrasante que no tenga calidad especial. En la parte b, se considera un flujo que asciende por subpresión en una roca fracturada. Ahora, la capa drenante se ha identificado con la subrasante que forma la cama del corte.

La práctica relativamente frecuente de convertir en este caso la subbase en una capa drenante, colocándola sobre una subrasante convencional, debe ser vista como inconveniente. Esto se debe a que todo el suelo colocado bajo la capa drenante tenderá a saturarse, lo que resultará en la pérdida de resistencia y en una mayor capacidad de deformación. Como resultado, el conjunto del pavimento y la capa drenante podrían comportarse mal a pesar de su calidad, ya que quedarán flotando sobre una capa saturada.

En ocasiones, se coloca una capa permeable de material grueso en la parte inferior de un pavimento o incluso dentro del terraplén, con el propósito de interrumpir un proceso de ascensión capilar que, de otra manera, podría dañar la capa subrasante, la subbase e incluso la base del pavimento. Estas capas se conocen como rompedoras de capilaridad y su función es detener el ascenso del agua, pero no drenarla; por lo tanto, no son capas drenantes propiamente dichas. El objetivo es poner el material fino del terraplén en contacto con el aire en los espacios grandes entre las partículas gruesas, para permitir la formación de meniscos que impidan que el agua continúe su ascenso. De esta manera, las capas de suelo colocadas por encima quedan libres del agua ascendente.

Un aspecto crucial en el diseño de capas permeables es su costo, que suele ser elevado. Por lo tanto, es deseable reducir el espesor de la capa siempre que sea posible, sin comprometer demasiado su capacidad de drenaje. Sin embargo, capas demasiado delgadas pueden complicar el proceso constructivo hasta el punto de perder su ventaja económica. Por lo tanto, se sugiere no emplear capas con un espesor inferior a 15 o 20 centímetros; los espesores más comunes suelen oscilar entre 20 y 30 centímetros. Espesores mayores probablemente aumenten considerablemente el costo, especialmente en carreteras, ya que en las pistas de aeropuertos suelen tener márgenes más amplios en este aspecto.

En laderas inclinadas o terrenos montañosos, es común que el agua subterránea fluya siguiendo la inclinación del terreno, manteniendo una configuración similar a este, aunque generalmente menos accidentada. Cuando se requiere realizar excavaciones profundas para construir una vía terrestre, como en el caso de los cortes, se produce un flujo hacia la excavación que tiende a saturar los taludes y el lecho del corte. Este flujo puede ser controlado mediante un drenaje longitudinal en zanja, como se muestra en la figura 2, donde se esquematizan las direcciones del flujo antes y después de la instalación.

El subdrenaje en zanja tiene como objetivo interceptar y eliminar el flujo hacia el lecho del corte y, en menor medida, reducir la zona que eventualmente se satura en el talud. La mayoría de los drenajes longitudinales en zanja instalados en carreteras y ferrocarriles tienen esta finalidad, convirtiéndose así en estructuras cuya función principal es proteger los pavimentos al interceptar el flujo de agua.

Los subdrenes interceptores transversales en las vías terrestres son sistemas de drenaje diseñados para interceptar y desviar el flujo de agua subterránea que se desplaza horizontalmente a través del terreno. Estos subdrenes se instalan perpendicularmente al eje de la carretera o vía férrea y suelen colocarse en la base de los terraplenes o en los puntos donde el agua tiende a acumularse, como en los puntos bajos de la carretera.

La función principal de los subdrenes interceptores transversales es evitar que el agua subterránea se acumule en los terraplenes o en el lecho de la carretera, lo que puede provocar la saturación del suelo y problemas de estabilidad. Al interceptar el flujo de agua subterránea, estos subdrenes ayudan a mantener el suelo seco y estable, lo que contribuye a la durabilidad y seguridad de la infraestructura vial.

Estos subdrenes son dispositivos de drenaje similares en principio a los subdrenes de zanja. La única diferencia radica en la dirección en la que se desarrollan, la cual es perpendicular al eje de la vía terrestre.

Aunque no son comunes en la tecnología de vías terrestres, los pozos de alivio son una herramienta útil para abordar ciertos problemas específicos. Consisten en perforaciones verticales de aproximadamente 0.4 a 0.6 metros de diámetro, dentro de las cuales se instala un tubo perforado de 10-15 centímetros de diámetro. El espacio entre ambos se rellena con material filtrante. Estos pozos pueden tener una profundidad de hasta 20 metros y se colocan estratégicamente para captar los flujos de agua no deseados, generalmente en la parte alta de la zona que se desea proteger. La principal función de los pozos de alivio es reducir la presión del agua en las capas profundas del subsuelo, a las que no es económico o posible acceder mediante excavación. Sin embargo, no suelen ser completamente efectivos para eliminar toda el agua contenida en el suelo desde un punto de vista práctico.

El uso de columnas de grava para mejorar el suelo puede ser una técnica efectiva para promover el drenaje en vías terrestres, lo que a su vez puede mejorar la durabilidad y la seguridad de la infraestructura vial. El mejoramiento del suelo mediante columnas de grava puede ayudar al drenaje en vías terrestres de varias formas:

Las columnas de grava proporcionan canales a través de los cuales el agua puede drenar más fácilmente. Esto ayuda a evitar la acumulación de agua en la superficie de la carretera, lo que reduce el riesgo de deterioro del pavimento y mejora la seguridad vial al evitar charcos y deslizamientos.

Las columnas de grava actúan como drenes verticales, lo que reduce la presión de agua en el suelo. Esto puede ayudar a prevenir la ascensión capilar del agua desde capas más profundas del suelo, lo que podría dañar el pavimento.

Al mejorar la capacidad de drenaje del suelo, las columnas de grava también pueden contribuir a la estabilización del terreno. Esto es especialmente útil en áreas propensas a la erosión o a la pérdida de estabilidad debido a la saturación del suelo.

En algunos casos, el mejoramiento del suelo mediante columnas de grava puede aumentar la capacidad de carga del terreno. Esto puede permitir la construcción de vías terrestres en áreas donde el suelo naturalmente no sería lo suficientemente estable para soportar el tráfico vehicular.