C2MALI_1

El Proyecto carretero “Mitla -Tehuantepec II” en el contexto geológico del
Estado de Oaxaca, México
Highway Project “Mitla-Tehuantepec II” in the geological context of the State of Oaxaca, Mexico
Adonai MARTINEZ1 y Luis GODINEZ2
1 ICA
2
Construcción pesada
ICA Construcción pesada
La Autopista Mitla-Tehuantepec será por sus dimensiones y estratégica ubicación una obra clave para el desarrollo
regional. Esta comienza en los cruces de las carreteras de Oaxaca-Tehuantepec y termina en el Entronque Tehuantepec
II en la carretera Juchitán-La Ventosa, y comunicará al centro del país con la productiva región sur-sureste del estado.
Uno de los grandes retos en la construcción de esta vía es enfrentarse a uno de los rasgos geomorfológicos más
prominentes del sur de México el cual consiste en una depresión alargada con relleno fluviolacustre, limitada en su parte
central, hacia el oriente, por la falla de Oaxaca, en donde se intersecta con otra falla denominada Donají. Estas
presentan una considerable complejidad petrográfica y estratigráfica, reflejada en la acreción de terrenos tectonoestratigráficos heterogéneos, caracterizados por diferentes complejos lito-estratigráficos y edades de emplazamiento. Por
lo que la estabilidad de taludes de corte para este proyecto se considera un trabajo de ingeniería muy elaborado y
complejo, ya que debido a la estratigrafía tan cambiante en tramos cortos, implica un análisis detallado para cada tipo de
corte, proponiendo diversos métodos de estabilidad y de control de erosión.
ABSTRACT: The Mitla-Tehuantepec highway is for its size and strategic location a key work for regional development.
This begins at cross roads of Oaxaca-Tehuantepec and ends in the Tehuantepec Junction II in Juchitán-La Ventosa road,
and communicates the Midwest with the Southeast productive region of the state. One of the major challenges in the
construction of this road is to face one of the most prominent southern Mexico geomorphological features which consists
of an elongated lacustrine fluvial filled depression which at its center is limited to the east, by the Oaxaca fault; where it
intersects another fault called Donají. These shows considerable petrographic and stratigraphic complexity, reflected in
the heterogeneous accretion of land tectonostratigraphic complexes characterized by different litho-stratigraphic and age
of emplacement. The stability of cut slopes for this project is considered a very elaborate and complex engineering job,
since involves a detailed analysis for each type of cut analysis, proposing various methods of stability and erosion control
due to the rapidly changing stratigraphy in short sections.
1 REGIONES GEOLÓGICAS PRESENTES EN EL
TRAZO DEL PROYECTO CARRETERO
1.1 Composición geológica en la zona del Istmo de
Tehuantepec
En la estratigrafía de la zona sureste del país,
particularmente la presentada en la Cuenca Salina
del Istmo, existen estudios y levantamientos
geológicos suficientes para definir la existencia de
lutitas, arenas, areniscas, a veces conglomerados y
muy escasas calizas.
Esa sucesión, por lo general, es bastante
monótona y no permite definir formaciones
características que se extiendan sobre áreas
considerables. Los cambios de estratos se
presentan con mucha frecuencia, siendo también
irregulares. Habitualmente, las lutitas de una serie se
parecen a las de la siguiente, y lo mismo puede
decirse de otros tipos de roca.
Las épocas geológicas identificadas en estas
zonas son las siguientes: Pleistoceno, Plioceno,
Mioceno, Oligoceno y Eoceno; todas pertenecen al
Cenozoico. En este conjunto de formaciones se
identifican arcillas de color gris a gris obscuro, lentes
de arena y de grava, lutitas, generalmente muy
suaves, intercaladas con capas de arena que varían
de grano fino a grueso, identificando la misma casi
exclusivamente de granos de cuarzo y pedernal
blanco bastante angulares (Ortega F., y Gonzalez
C.)
Es común observar también conglomerados de
arcillas entre planos de estratificación, grietas de
lodo (mud cracks) rellenas de arena cementada por
óxido de fierro; además, se pueden visualizar capas
de arenisca dura, bien cementadas, generalmente
con un porcentaje alto de carbonato de calcio.
Las rocas metamórficas en la región de
Tehuantepec comprenden grandes espesores de
esquistos sericíticos, cuyo grado de metamorfismo
puede considerarse como mediano, ya que se han
encontrado, en algunas muestras, pequeñísimos
cristales de pizarras negras, areniscas que no han
sido metamorfizadas suficientemente para formar
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
2
El Proyecto Carretero “Mitla-Tehuantepec” en el contexto geológico del Estado de Oaxaca, México.
cuarcitas, y estratos del orden de 150 metros de
espesor de calizas negras afaníticas, duras, con
vetas blancas de calcita, arenosas y con abundante
carbón y pirita; las calizas tienen un aspecto
litológico muy semejante a las clasificadas como
pérmicas. También, se encuentran mármoles de
calizas semejantes y cuya edad no es posible
determinar. Todas estas rocas metamórficas están
sumamente plegadas y contorsionadas, pero se
distinguen pliegues mayores orientados casi de este
a oeste. (Contreras H.)
1.2 Composición geológica en la zona centro de
Oaxaca
La edad geológica predominante en la Sierra Madre
del Sur es el Cenozoico volcánico, y la zona centro
de Oaxaca muestra derrames andesíticos, riolitas,
ignimbritas tobáceas y dacitas. Morfológicamente,
constituyen sierras altas, lomas con pendientes
abruptas y lomeríos de escasa elevación.
Petrográficamente,
están
constituidas
por
plagioclasas, cuarzos, feldespatos, micas y
ferromagnesianos alterados; la matriz tiene textura
de grano fino con escaso desarrollo de zeolitas en
fragmentos. (Calderón M. 2004.)
La estratigrafía de la zona central se encuentra
representada por rocas calizas, una alternancia de
lutitas, areniscas y depósitos de aluvión, cuyas
edades varían del Cretácico Inferior al Pleistoceno.
Ocasionalmente, existen conglomerados y tobas
ácidas de color pardo a gris rojizo, de textura
clástica,
asimétrica,
cementante
calcáreo,
semicompactas, formadas por cuarzo, plagioclasas,
fragmentos de rocas ígneas andesíticas, vidrio y
pedernal; se presentan seudoestratificadas en capas
medianas. La figura 1 ilustra un corte con diversos
planos de estratificación y la variación de materiales
que componen al corte.
2 COMPLICACIONES GEOLÓGICAS EN LOS
FRENTES DE CONSTRUCCIÓN
2.1 Excavación de taludes en corte
Durante la construcción del proyecto carretero Mitla Entronque Tehuantepec II, se han venido
presentando diversos problemas constructivos, siendo uno de los más importantes los relacionados con
la estabilidad de los cortes, ya que por las condiciones
topográficas y geológicas de la zona montañosa donde se ubican estos tramos, se han presentado constantes caídos de bloques de roca y/o
deslizamientos de masas rocosas.
La zona que atraviesa el eje de proyecto de la
carretera, ilustrado en la figura 2, se localiza en una
región geológicamente compleja, esta característica
es atribuida a la diversidad de los tipos de roca que
se encuentran aflorando, así como a las
características geológico-estructurales de la región,
implícitamente ligadas a su evolución tectónica, lo
cual se manifiesta con cambios litológicos de
manera abrupta, producidos por el emplazamiento
de rocas intrusivas, la segmentación de bloques de
terreno con desplazamientos producidos por la
dinámica de las fallas laterales, que regularmente
llevan asociadas de manera secundaria, fallas
normales y un mayor grado de fracturamiento de los
macizos
rocosos;
ambas
discontinuidades,
conjuntamente, juegan un papel importante en la
formación de zonas con un alto grado de
inestabilidad.
Figura 2. Trazo de la carretera Mitla-Tehuantepec II.
Figura 1. Talud de corte en donde se puede apreciar la
diversa estratigrafía de la zona.
El proyecto ejecutivo autorizado por la Secretaría
de Comunicaciones y Transportes (SCT) está
soportado
con
estudios
geotécnicos
y
levantamientos geológicos de superficie, incluyendo
también estudios de geofísica para los cuales se
realizaron diversos tendidos a lo largo del trazo,
conformado por 94 kilómetros de construcción
nueva.
Con base en estos estudios, se diseñó el proyecto
de estabilidad de taludes para cada uno de los
tramos de construcción en los que está dividida la
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
MARTINEZ A et al.
obra; de forma general, estos proyectos indican el
uso combinado de taludes de 0.5H:1.0V para la
parte inferior y de 0.75H:1.0V en la parte superior. El
proyecto contempla realizar cambio de taludes a la
mitad de la altura del corte (H/2); mientras que para
cortes menores de 20 metros debe emplearse el
talud de corte de 0.5H:1.0V. El proyectista
consideró, con base en su criterio, combinar dos
configuraciones de pendientes con el objeto de
aumentar su factor de seguridad, ya que los taludes
de corte muy altos y con estratigrafía variante son
susceptibles de presentar deslizamientos. En la
figura 3 se muestra una sección tipo del proyecto
ejecutivo autorizado por la SCT.
Dentro de la recomendación de estabilidad en
taludes establecida en el proyecto ejecutivo se
considera, para la estabilización de los cortes, un
tratamiento que consiste en la instalación de malla
triple torsión, fijada con anclas cortas, así como la
construcción de una contracuneta tipo murete aguas
arriba del cero de corte. Dichas recomendaciones se
han venido ejecutando, sin embargo, la diversidad
estratigráfica y morfológica de la zona ha originado
complicaciones en los procesos de excavación.
3
presentan la descripción general de los tipos de
materiales presentes en la zona, indicando
espesores de cada estrato, rumbo de los planos de
estratificación, planos de falla y grado de
intemperismo con base en el tiempo que la cara del
talud de corte ha estado expuesta sin ningún tipo de
tratamiento. Una vez presentado el análisis visual en
el
informe,
es
realizada
una
serie
de
recomendaciones para tratar el talud afectado y
asegurar su estabilidad.
Figura 4. Corte con presencia de conglomerados de rocas
sedimentarias en forma de canto, bajo una capa de
material de depósito areno arcilloso.
14.91, 2.40
-18.19 , 3.92
CL
-6.97, 17.56
6.98, -17.72
Talud 0.5H:1.0V
Por otro lado, se han presentado infinidad de
deslizamientos en los taludes de corte a lo largo del
proyecto, la figura 5 muestra un ejemplo de ello,
presentando comportamientos distintos en un rango
de dimensiones muy amplio; sin embargo, cada uno
conlleva un análisis distinto para proponer su
estabilización enfocándose en las formaciones y
discontinuidades propias de cada caso.
Estación 89+960
Elevación Terr = 1785.24
Elevación Subr = 1762.46
Figura 3. Sección constructiva de proyecto ejecutivo.
2.2 Seguimiento geológico en campo
Durante el proceso constructivo de taludes en corte,
en la etapa de excavación, se han presentado
deslizamientos de material, los cuales originan
atraso respecto al avance de obra y repercusiones
económicas en los frentes de trabajo. Es así que el
personal del departamento de Ingeniería de Sitio
realiza recorridos en las zonas conflictivas para
evaluar las afectaciones generadas por la
inestabilidad de los cortes, la diversidad de
materiales que los componen y agentes externos
como el intemperismo y la erosión, tal como se
muestra en la figura 4.
Los recorridos son realizados con el apoyo de una
asesoría técnica en geología, la cual genera
informes de detalle basados en las formaciones y
afloramientos presentes en el sitio. Dichos informes
Figura 5. Deslizamiento de material en talud de corte.
3 PROPUESTAS DE ESTABILIZACIÓN IN SITU
3.1 Descripción del proceso de análisis de los
desplazamientos en taludes de corte
Durante cada recorrido a los cortes afectados por
deslizamientos de material, es tomada la información
necesaria para concebir la propuesta de
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estabilización, misma que garantice la seguridad de
la excavación.
Para esto, los tipos de materiales presentes en el
corte así como las zonas de estratificación y planos
de falla son identificados realizando una descripción
de las condiciones actuales del talud de corte, tal
como aquella que fue presentada para el frente de
excavación localizado en el subtramo 5 del proyecto,
entre las estaciones 89+960 y 90+400, en donde se
presenta un deslizamiento considerable afectado por
una grieta de tensión ubicada en la parte alta del
corte, y que geológicamente está constituido por una
capa de roca tipo toba color café claro que, alterada,
adquiere un color rojo claro cuando se transforma en
suelo residual en la parte superior.
La toba sobreyace a una roca dacita color gris
claro, la cual alcanza a aflorar en la parte baja del
corte. Ver figura 6. El plano de falla se aprecia en el
contacto de la toba con la roca dacita. También, se
observa la presencia de una falla que atraviesa de
lado a lado del camino en la porción media de la
longitud del tramo excavado de este corte.
La falla provocó una zona de materiales
cizallados, alterados y extendidos unos metros
lateralmente en los taludes, y que constituye uno de
los respaldos de cada uno de los deslizamientos
identificados.
permita garantizar la estabilidad del corte en estudio.
Para el caso del corte del Km 89+960, es manejada
como propuesta de estabilización el abatimiento de
la pendiente del talud de corte de proyecto
(0.5H:1.0V) a una configuración de 1.2H:1.0V,
descargar el material de la parte superior del corte y
colocar drenes transversales sobre la cara del talud
de corte, con longitudes de 6 a 9 metros en un
patrón 6x6 a tresbolillo. Para completar el drenaje y
la estabilización del corte, se sugiere recargar
material de enrocamiento al pie del talud de corte ya
abatido, ubicando el nivel de desplante del
enrocamiento al menos 2 metros en la roca dacita,
ya que se estima que el plano de falla es el contacto
con la toba que sobreyace. Adicionalmente se
recomienda cubrir la superficie del talud abatido con
un geotextil que induzca la reforestación con el fin
de evitar la erosión progresiva de la superficie del
talud.
Esta propuesta de solución es plasmada en un
plano, el cual contiene una vista en planta marcando
los nuevos ceros del corte y los límites de derecho
de vía, así como las secciones transversales de
construcción en donde se aprecia la nueva
geometría del talud. Ver figura 8.
Toba
Dacita
RAS= 1809.40
Terreno natural
Drenes
Transversales
CL
RAS= 1769.40
El informe geológico de detalle realizado durante los
recorridos de campo y un levantamiento topográfico
del deslizamiento son tomados como base para
determinar el tipo de tratamiento a ejecutar para la
estabilización el corte fallado, para delimitar el
derecho de vía requerido para la solución. Luego del
proceso de datos, es realizado un análisis de
estabilidad mediante un software, ver figura 7, el
cual es alimentado con los datos de las propiedades
físico-mecánicas de los materiales identificados en el
sitio; a la par de la propuesta geométrica que
Talud propuesto
1.2H:1.0V
Siembra de especies
vegetales o manto de
control de erosión
Recargue de roca
en la base del
talud de corte
RAS= 1772.83
3.2 Métodos de estabilización aplicados a taludes
de corte fallados
RAS= 1762.46
Figura 6. Zona de falla que afecta la toba y la dacita, en el
corte localizado entre los km 89+960 y km 90+400.
RAS= 1831.50
Figura 7. Análisis de estabilidad de un corte, con el uso de
software especializado.
ESTACIÓN 89+960
Figura 8. Sección transversal con la propuesta de solución
para el deslizamiento del corte localizado entre las
estaciones 89+960 y 90+400.
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MARTINEZ A et al.
Así como el método de estabilización empleado
en el corte del km 89+960, existen muchos ejemplos
más a lo largo del trazo, en donde las propuestas de
solución emitidas por el Departamento de Ingeniería
de Sitio de la Constructora MT de Oaxaca son
variables y se adecuan a las características de cada
corte.
Se ha contemplado el abatimiento de los taludes
de proyecto en los diferentes métodos para
estabilizar los cortes afectados, ya que al disminuir
la pendiente del talud, disminuyen las fuerzas
actuantes y adicionalmente el círculo crítico de falla
se hace más largo y más profundo aumentando, de
esta manera, el factor de seguridad. Hay cortes en
los que se requiere proyectar taludes de pendiente
combinada, debido a que la resistencia al cortante y
calidad de los materiales varía de acuerdo con la
profundidad de la excavación. Además del
abatimiento de taludes, siempre se hace la
recomendación de colocar drenes transversales
sobre la cara del corte con el objeto de reducir el
peso de la masa y al mismo tiempo aumentar la
resistencia del talud, al disminuir la presión de poro.
En algunos otros cortes en donde se presentan
diversos planos de estratificación se ha hecho uso
de un sistema de bermas intermedias en los sitios de
cambio de pendiente y en los sitios donde se
requiere garantizar un factor de seguridad adecuado
contra deslizamiento. En los cortes que presentan
zonas de roca alterada, tales como tobas, brechas e
ignimbritas muy fracturadas dispuestas en secuencia
más o menos horizontal seudoestratificada, se
propone colocar como protección superficial malla
electrosoldada y concreto lanzado anclado al terreno
por medio de barras de acero de fricción de 3 metros
de longitud y 1” de diámetro. Ver figura 10.
Cuando la opción del concreto lanzado no es
viable por cuestiones de obra y construcción, se
recomienda dejar una banqueta de 1.5 a 2.0 metros
de ancho al pie del corte y colocar un muro alcancía
de gaviones de 2.0 a 3.0 metros de altura, cubriendo
la superficie del talud con malla triple torsión. Ver
figura 9 y 11.
Figura 9. Colocación de malla triple torsión sobre talud de
corte.
5
Figura 10. Taludes de corte estabilizados con anclas de
fricción, malla electrosoldada y concreto lanzado.
Figura 11. Implementación de muro alcancía hecho de
gaviones.
4 CONCLUSIONES
En el territorio oaxaqueño, y en específico en las
regiones donde se construye la carretera MitlaTehuantepec II, de forma general se destaca por su
estructura interna, las morfoestructuras masivas,
plegadas, de bloques en plegamientos y en
monoclinales, de estructura brechosa y caótica, y
otras; mientras que por su posición con respecto al
plano horizontal y a las unidades circundantes, se
dividen en basculadas, inclinadas, escalonadas,
arqueadas,
trenzadas
y
otras.
Dada
la
heterogeneidad litológica de los basamentos y de la
estructura específica del relieve se han determinado
más de 80 tipos de morfoestructuras.
El proyecto carretero Mitla-Tehuantepec, es sin
lugar a dudas, un proyecto en donde la
estabilización de taludes es una actividad que se
lleva día a día, aplicando las técnicas tradicionales
en combinación con los métodos innovadores de
nuestros tiempos, interactuando con la geología tan
variante y con la topografía agreste que la Sierra
Madre del Sur nos presenta, reto que pone a prueba
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El Proyecto Carretero “Mitla-Tehuantepec” en el contexto geológico del Estado de Oaxaca, México.
a la ingeniería geotécnica, pero a su vez, nos brinda
nuevos conocimientos y experiencias.
Con el desarrollo de este tipo de proyectos, se
deben considerar todos los riesgos inherentes a su
terminación;
ellos
pueden
ser
estudios
complementarios para minimizar afectaciones por
fenómenos meteorológicos (huracanes y fuertes
lluvias), sismológicos, financieros y sociales.
Habría entonces que tomar en cuenta desde las
etapas de oferta, estudios técnicos que permitan
conocer a detalle los materiales que se atravesarán
para alojar la sección geométrica del camino.
Sin duda la topografía y geología del estado de
Oaxaca así como la susceptibilidad sísmica de la
zona, sin dejar de lado el aspecto social, son las
condicionantes de mayor peso en el diseño y
construcción de este proyecto carretero.
REFERENCIAS
Calderón M. “Mineralogía, petrografía y química de
las rocas volcánicas zeolitizadas del estado de
Oaxaca: implicación económica”, Tesis para
obtener el grado de maestría, ESIA Ticomán, IPN,
2004, pp. 23-28 México D.F.
Contreras H. “Reseña de la geología del sureste de
México”, Boletín de la Asociación Mexicana de
Geólogos Petroleros, Excursión C7, pp. 408-432
Coatzacoalcos, Veracruz.
Estabilidad de Taludes, J. I. (2012). Informe
Ejecutivo para Estabilización de Taludes para
Subtramos. México D.F.: Información Interna
Constructora MT del Subtramo en estudio.
Ortega F. y González C. “Una edad cretácica de las
rocas sedimentarias deformadas de la sierra de
Juárez, Oaxaca”, Revista del Instituto de Geología
6, 1:100-101, Universidad Nacional Autónoma de
México.
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