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CONSTRUCCIÓN TÚNEL – RUTA SAN FRANCISCO - MOCOA
Presentado por,
ING. FREDY ANDRÉS VARGAS.
ING. HEISON ALEJANDRO MONTAÑA.
ING. FRED HERNÁNDEZ OSORIO
Presentado a,
ING. JORGE PUERTO GARZÓN
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA.
ESPECIALIZACIÓN EN GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS.
BOGOTÁ D.C.
2010.
PONTIFICIA UNIVERSIDAD
JAVERIANA
ESPECIALIZACIÓN EN GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS
CONSTRUCCIÓN TÚNEL RUTA MOCOA – SAN FRANCISCO TRABAJO 01
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL TÚNELES
FECHA : 14/04/2011
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TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 4
1. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA ......................................................................... 5
2. ANTECEDENTES ............................................................................................... 6
2.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS ................................................................... 6
3. MARCO GEOGRÁFICO DEL PROYECTO ......................................................... 7
3.1 LOCALIZACIÓN ............................................................................................. 7
3.2 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO ............................................... 8
4. ALCANCE ........................................................................................................ 10
5. DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA ........................................................... 10
5.1 RECOPILACIÓN Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN EXISTENTE ........... 10
5.2 GEOLÓGICA Y GEOMORFOLÓGICA ........................................................ 10
5. 3 SECTORIZACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ALTERNATIVAS DE TÚNEL... 11
5.4 CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO DEL TÚNEL....................... 11
6. PREFACTIBILIDAD DE LOS CORREDORES .................................................. 11
6.1 ALTERNATIVAS .......................................................................................... 11
6.1.1 Alternativa 01 ........................................................................................ 12
6.1.2 Alternativa 02 ........................................................................................ 13
6.1.3 Alternativa 03 ........................................................................................ 13
7. GEOMETRÍA ..................................................................................................... 16
7.1 ALINEAMIENTO LONGITUDINAL ............................................................... 16
7.2 ALINEAMIENTO HORIZONTAL .................................................................. 16
7.3 ALINEAMIENTO VERTICAL ........................................................................ 17
7.5 GEOLOGÍA .................................................................................................. 18
7.5.1 GEOLOGÍA REGIONAL ........................................................................ 18
- Condiciones Estructurales y Tectónicas ...................................................... 23
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8. EVALUACIÓN DE AMENAZAS NATURALES .................................................. 25
8.1 Descripción General ..................................................................................... 25
Amenaza por deslizamientos ......................................................................... 26
9. SECCIÓN TRANSVERSAL ............................................................................... 30
10. CANTIDADES DE OBRA TÚNEL SAN FRANCISCO ..................................... 32
11. CONDICIONES DE LOS PORTALES ............................................................. 33
12. GAS TEMPERATURA Y SISMICIDAD ........................................................... 33
12. HIDROGEOLOGÍA .......................................................................................... 34
12.1 CONDICIONES CLIMÁTICAS ................................................................... 34
CONCLUSIONES .................................................................................................. 36
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 37
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INTRODUCCIÓN
Debido a que ya está en estudio y posterior construcción la alternativa de la
variante San Francisco - Mocoa, que surgió de los acuerdos entre el Gobierno
Nacional y los dirigentes del movimiento cívico que tuvo lugar en el Putumayo en
1996. Se considera la alternativa de plantear la construcción de un túnel
garantizando así una menor amenaza geológica, en el aspectos social el ahorro
en costos operacionales de los vehículos y menores tiempos de transporte en el
recorrido.
Dentro del marco de desarrollo del País y su integración con los países de la
cuenca Amazónica; surge la necesidad de una vía que integre la región del
Putumayo con el interior del país y al mismo tiempo permita su interconexión con
los puertos del Pacífico.
Dentro de esta perspectiva de desarrollo regional, el Gobierno Nacional
contemplo la construcción de la vía San Francisco Mocoa, con un corredor
ubicado sobre el margen derecha del Río Mocoa.
Para tal efecto y como propósito que quiere el gobierno nacional de integración
Andina, se plantea el diseño Fase I de prefactibilidad, la construcción de un túnel
en la variante San Francisco – Mocoa.
Lo que se pretende con este diseño es analiza la alternativa por prefactibilidad de
la construcción de un túnel propuestas de la siguiente manera:
Antecedentes
Análisis de prefactibilidad de los corredores
Análisis Geológicos
Análisis de prefactibilidad de las alternativas San Francisco – Mocoa.
Análisis Final de Alternativas
Conclusiones del estudio
Observaciones grupales
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1. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA
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2. ANTECEDENTES
En este capítulo se analiza la información básica existente de geología,
condiciones estructurales, geomorfología y condiciones climáticas de la zona de
estudio.
INFORMACIÓN CONSULTADA
Mapa Geológico – Geomorfológico Sector San Francisco – Mocoa, Escala
1:25.000 Geocolombia, 1971.
Gómez H, Diederix, H. Mapa geológico del sur del Departamento del Huila,
Esc. 1: 100.000. Rev. CIPRES, Vol. 14 No. 1993
Hidroestudios Ltda. Estudio fase III de la carretera Mocoa – San Francisco,
1984.
Boletín mensual de sismos. Red Sismológica Nacional, 1994 - 1995.
INGEOMINAS.
Brand, E. W. 1982 Analysis and Design in Residual Soil. Proceeding of
ASCE Specialty Conference on Engineering and Construction in Tropical
and Residual Soils. Honolulu, pp. 89-143.
La Vialidad Ltda. Estudios Variante Mocoa – San Francisco. Volumen III –
Estudio de Geología para Ingeniería y Geotecnia.
2.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS
El proceso de colonización del Alto Putumayo se extendió desde mediados del
siglo XVIII hasta las primeras décadas del siglo XX; y fueron los misioneros los
primeros que iniciaron el proceso con la fundación de Mocoa. Solo hasta 1887,
año en que se firmó el Concordato, se logran establecer las misiones en los
llamados territorios de frontera de la región amazónica, asentándose la Misión
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Capuchina en el valle de Sibundoy (Alto Putumayo) en 1906. Igualmente, a
comienzos del siglo pasado las comunidades, con ayuda de los Franciscanos,
realizaron la ampliación y mantenimiento del antiguo camino San Francisco –
Minchoy - Mocoa, cuyo eje sigue aproximadamente, paralelo al eje del nuevo
proyecto.
La alternativa de construcción de la variante San Francisco- Mocoa, surge de los
acuerdos entre el Gobierno Nacional y los dirigentes del movimiento cívico que
tuvo lugar en el Putumayo en 1996.
Como antecedentes de los estudios de evaluación de alternativas, de una vía que
comunicara las poblaciones de San Francisco y Mocoa, se destaca la alternativa
sobre la margen izquierda; estudio realizado por el antiguo Ministerio de Obras
Públicas y Transporte a través de la firma consultora Hidroestudios Ltda., y
terminados en 1984.
En el año 2001, Gobernación del Putumayo, a través de La Vialidad Ltda, realizó
los estudios preliminares a nivel de factibilidad de la alternativa sobre la margen
derecha, para la construcción de la variante San Francisco – Mocoa. En este
estudio se definió el corredor de la vía y se realizó una actualización de la
topografía, mediante la restitución de esta vertiente del río Mocoa.
En el año 2001, simultáneamente con los estudios de selección del corredor y
diseño geométrico de la Vialidad; el INV, realizó el estudio de Impacto Ambiental
del corredor y evaluación de algunos sitios de ponteadero.
3. MARCO GEOGRÁFICO DEL PROYECTO
3.1 LOCALIZACIÓN
La Variante San Francisco – Mocoa, se localiza en el departamento del Putumayo;
y considera un corredor vial sobre la margen derecha del río Mocoa y sirve de
comunicación entre el Alto Putumayo con el Medio Putumayo, siendo además el
corredor a través del cual ingresarían la mayoría de los insumos que se
consumen en Mocoa y demás municipios del Bajo Putumayo. (Figura 1)
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MAPA GENERAL DEL CORREDOR EN ESTUDIO
3.2 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO
La vía en estudio tiene una localización estratégica desde el punto de vista de
integración de la red vial nacional, dado a que este corredor forma parte de la
malla Pasto – Mocoa – Pitalito – Neiva – Bogotá, y que a su vez sería vía alterna
de la troncal Central Bogotá – Quito entre Pasto y Bogotá. Igualmente, este tramo
de vía forma parte del Megaproyecto de la hidrovía Belén de Pará (Brasil) - puerto
de Tumaco en el Pacífico colombiano, como un corredor vial que comunicaría la
cuenca Amazónica con la cuenca del Pacífico.
La vía que actualmente comunica las localidades de Mocoa y San Francisco, es
un carreteable de 78 Km con características geométricas extremadamente
limitadas, ancho reducido (presenta varios tramos con un carril de circulación),
sinuosidad marcada (alto grado de curvatura) y pendiente longitudinal pronunciada
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(pendientes del orden de 15%), lo que redunda en condiciones de operación
demasiado desfavorables, incidiendo en los costos de transporte de productos; ya
que el recorrido en la actualidad toma 7 horas; además, las características físicas
de vía conllevan que solo sea utilizable por vehículos medianos. La figura no 1
muestra la localización regional del área de estudio y su conexión con la red vial
del país.
El eje del corredor se localiza sobre la margen derecha del río Mocoa y cruza a
partir de la población de San Francisco, en dirección aproximada oeste - este, la
cuenca alta del río Putumayo y el valle del río Mocoa.
En la parte occidental del proyecto, entre la localidad de San Francisco y Minchoy,
el corredor del proyecto cruza la cuenca alta del río Putumayo y los nacimientos
del río Mocoa sobre la quebrada Minchoy. En este sector, el eje del proyecto
contempla en general cortes en media ladera, sobre suelos residuales, donde se
presenta los mayores índices de vulnerabilidad y riesgo causado por los procesos
potenciales de inestabilidad de las laderas naturales.
En el sector intermedio del proyecto, entre el cruce de la quebrada Susunga y la
quebrada Campucana, el eje del proyecto se localiza sobre la vertiente del río
Mocoa, sector de mayores pendientes transversales, con cortes en media ladera,
con el cruce de los drenajes principales, destacándose las quebradas Vijagual,
Sachamates, Serreños 1, Serreños 2, y la Tortuga. En este tramo se contemplan
los cortes de mayor altura con una afectación importante de las condiciones de
vegetación natural, que protege la cuenca del río Mocoa.
El sector oriental del proyecto, entre la población de Mocoa y el cruce de la
quebrada Campucana, corresponde al tramo de mayor intervención, donde el
cambio de uso del suelo por la colonización ha generado procesos locales de
inestabilidad y donde el eje del proyecto aprovecha una antigua explanación, que
sirve de acceso a las veredas de Guaduales y Campucana.
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4. ALCANCE
El contenido del estudio se enmarca en los términos de referencia de los estudios
Fase I prefactibilidad, con los alcances estipulados para el estudio de geología
para ingeniería y geotecnia para la construcción de la alternativa de tune.
El alcance del estudio comprende los siguientes aspectos:
Diseñar Túneles con el fin de disminuir los Costos de Operación que
generan dada la topografía del sector.
La geología detallada del túnel
La evaluación de las condiciones de estabilidad del macizo rocoso
aferentes para la construcción del túnel.
La identificación y evaluación de las zonas inestables para la alternativa de
túnel.
5. DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA
5.1 RECOPILACIÓN Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN EXISTENTE
Durante esta fase, se identificó y levantó la información geológica, geomorfológica
e hidrológica específica existente del área de estudio, con el fin de determinar la
condición de estabilidad de la zona para la realización del proyecto.
5.2 GEOLÓGICA Y GEOMORFOLÓGICA
A través del análisis de cartografía del IGAC (plancha 430), se definieron y
delimitaron los principales rasgos geológicos y geomorfológicos existentes a lo
largo del corredor vial y las alternativas de túnel, identificando los procesos activos
y potenciales del macizo rocoso pará la construcción del túnel.
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5. 3 SECTORIZACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ALTERNATIVAS DE TÚNEL
Se realizó la sectorización de las alternativas para la construcción del túnel y se
determino la caracterización geológica por donde cruzan las alternativas para la
construcción del túnel de acuerdo a las planchas geológicas de la zona, evaluando
las condiciones de estabilidad tanto de las laderas naturales como del macizo
rocoso, teniendo en cuenta las condiciones litológicas, estructurales, suelos y
régimen de agua. Esta información se presenta en las planchas geológicas 430
del IGAC.
5.4 CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO DEL TÚNEL
Para la caracterización de macizo, se realizó una descripción de los afloramientos
rocosos en términos del grado de meteorización y las condiciones estructurales
del macizo según su grado de fracturación e identificación de los principales
sistemas de discontinuidades según perfil geológico del plano del departamento
del putumayo plancho 430.
De acuerdo con el grado de fracturación del macizo y meteorización y las
características de las discontinuidades, se determinó el GSI, cuya escala de
valoración en múltiplos de 5 proporciona la exactitud adecuada para los propósitos
de estimación de resistencia del macizo rocoso.
6. PREFACTIBILIDAD DE LOS CORREDORES
6.1 ALTERNATIVAS
Para realizar el análisis de la Prefactibilidad de las alternativas planteadas para la
construcción del túnel nos basamos en tres puntos, donde la topografía de la vía
que va de SAN FRANCISCO - MOCOA presenta mayor dificultad para su
construcción, así mismo menor amenaza geológica, reducir costos operacionales
de los vehículos y menores tiempos de transporte en el recorrido
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El análisis inicial de las alternativas planteadas, contemplaba la comparación de
los tres trazados mencionados anteriormente, según su longitud, pendiente y
alturas sobre el nivel del mar.
6.1.1 Alternativa 01
La alternativa uno que comprende en la entrada lado san francisco desde el K02
+ 4000 de la vía, a empalmar con esta en el K08 + 400 con una longitud de
2860m disminuyendo un recorrido de 6km.
Se analizo la geología de la alternativa encontrándose ubicado sobre tres
formaciones, LA FORMACIÓN VILLETA, LA FORMACIÓN CABALLO Y LA
FORMACIÓN SALDAÑA.
Dichas formaciones están conformadas por rocas:
FORMACIÓN VILLETA; lodolitas grises oscuras a negras intercaladas en
estratos medios a muy gruesos de caliza. Cuarzoarenitas en la parte baja y
superior de la secuencia.
FORMACIÓN CABALLO; capas medias, gruesas y muy gruesas de
cuarzoarenitas, intercaladas de arenitas conglomeraticas, conglomerados
oligomicticos, lodolitas y arenitas glauconiticas.
FORMACIÓN SALDAÑA; secuencia volcanosedimentarias, intercalaciones
de tobas, flujos de lava, aglomerados, areniscas tobaceas, y limolitas. Con
colores morados, rojos, gris y verdes.
Fallas por las cuales atraviesa el túnel: SAN FRANCISCO
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6.1.2 Alternativa 02
la alternativa dos que comprende en la entrada en el sentido San Francisco-
Mocoa desde el K21 + 500 de la vía, a empalmar con esta en el K22 + 400 de la
vía en sentido Mocoa - San Francisco con una longitud de 1347,33m.
Se analizo la geología de la alternativa encontrándose ubicado sobre EL
MONZOGRANITO MOCOA.
Dicha formación están conformadas por rocas:
MONZOGRANITO MOCOA; cuerpo intrusivo de composición
monzogranitica. Textura faneritica media a gruesa.
Fallas por las cuales atraviesa el túnel: CAMPUCAMA Y LA TEBAIDA
6.1.3 Alternativa 03
Lla alternativa tres que comprende en la entrada en el sentido Mocoa - San
Francisco desde el K12 + 000 de la vía, a empalmar con esta en el K14 + 800 de
la vía en sentido Mocoa - San Francisco con una longitud de 1344,43m.
Se analizo la geología de la alternativa encontrándose ubicado sobre la
FORMACIÓN PEPINO Y ALUVIONES.
FORMACIÓN PEPINO; estratos gruesos a muy gruesos de conglomerados
poligmiticos clastosoportado e intercalaciones menores de arenitas en la
base y en el techo. Arenitas lodosas, lodolitas arenosas en la parte media.
Fallas por las cuales atraviesa el túnel: SAN ANTONIO Y BAJO CORAZÓN
Nota: En el plano anexo se muestran los trazados de estos corredores, así mismo
el cuadro anexo se presenta el resumen de cada unas de las alternativas a
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evaluar con sus respectivas condiciones más importantes a la hora de realizar la
construcción del túnel.
ALTERNATIVAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL RUTA - SAN
FRANCISCO - MOCOA
ALTERNATIVA LONGITUD TIPO DE ROCA FALLAS
1 2860,00m
FORMACIÓN VILLETA,
FORMACIÓN CABALLO Y
FORMACIÓN SALDAÑA.
SAN
FRANCISCO
2 1347,33m MONZOGRANITO MOCOA. CAMPUCAMA Y
LA TEBAIDA
3 1344,43m FORMACIÓN PEPINO Y
ALUVIONES
SAN ANTONIO Y
BAJO
CORAZÓN
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ALTERNATIVA SELECCIONADA (01) TUNEL SAN FRANCISCO
TTÚÚNNEELL SSAANN FFRRAANNCCIISSCCOO
AALLTTEERRNNAATTIIVVAA 11
TTUUNNEELL AAGGUUAACCAATTEE
AALLTTEERRNNAATTIIVVAA 33
TTUUNNEELL SSAACCHHAAMMAATTEESS
AALLTTEERRNNAATTIIVVAA 22
RRUUTTAA VVAARRIIAANNTTEE SSAANN FFRRAANNCCIISSCCOO
LLOONNGGIITTUUDD TTUUNNEELL 22..886600 mm
PPEENNDDIIEENNTTEE 22%%
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7. GEOMETRÍA
7.1 ALINEAMIENTO LONGITUDINAL
De acuerdo a la información de cada una de las alternativas se procedió a analizar
cuál de estos corredores es más factible en cuanto a la geometría en términos de
alineamiento longitudinal y sección transversal, así mismo definimos el
alineamiento horizontal y pendientes máximas, además según el relieve tratar de
cruzar los mínimos causes, teniendo en cuenta que en el sector de influencia no
se presenten muchas fallas e inestabilidades.
para el prediseño de la alternativa uno que es la más viable y más larga, en la
construcción del túnel se consideraron factores importantes como el alineamiento
de la carretera exterior, con un empalme optimo, considerando el relieve,
ubicación de portales, geología, hidrogeología; facilidades de construcción;
ubicación de chimeneas de ventilación; condiciones de operación.
Final mente garantizando una longitud suficiente de visibilidad del portal para que
el conductor pueda adecuar sus sentidos con el fin de ingresar o salir del túnel.
7.2 ALINEAMIENTO HORIZONTAL
De acuerdo al manual de diseño geométrico del INV, en el cual el alineamiento
debe ser compatible con la velocidad de diseño, por lo cual se diseñaron curvas
entre los túneles para evitar monotonía en la operación y evitar distracciones al
conductor.
Según el INVIAS para Colombia el diseño geométrico del túnel deberá ser
realizado contemplando una Velocidad de diseño para todos sus elementos de
cien kilómetros por hora (100 km/h). Lo anterior implica que el diseño debe ser tal
que las velocidades específicas VCH, VETH, VCV y VTV sean todas iguales a
cien kilómetros por hora (100 km/h).
De acuerdo al numeral 7.2.4.1. del capítulo 7 de la norma INVIAS, como el túnel
diseñado cuenta con una longitud superior a 1500m, se diseñaron curvas en los
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portales y en el recorrido de todo el túnel garantizándole la seguridad al usuario, y
evitando monotonías para estos.
7.3 ALINEAMIENTO VERTICAL
Para la alternativa uno que fue la seleccionada para construir el túnel, dada su
longitud se diseñaron pendientes contrarias, con el propósito de facilitar el drenaje
durante su construcción y operación, reducir costos de ventilación ya que se
tendrá una menor emanación de gases por parte de los vehículos, y además
permitir utilizar dos frentes de trabajo, para el túnel (alternativa uno la que se
escogió como viable) se usó pendientes contrarias hacia portales de 0.2%.
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7.5 GEOLOGÍA
7.5.1 GEOLOGÍA REGIONAL
El corredor de la variante San Francisco – Mocoa se localiza en el piedemonte de
la Amazonía Colombiana y cruza en su parte central y occidental, rocas graníticas
pertenecientes al Batolito de Mocoa, junto con una secuencia de rocas volcánicas
y sedimentarias de edad Jurásica. Estas unidades forman parte de la vertiente de
la Cordillera Oriental y se exponen junto con unidades de neises y cuarcitas
pertenecientes al macizo de Garzón.
En la parte oriental del corredor, sobre el sector de Mocoa y formando las
estribaciones del piedemonte, se exponen las rocas del Cretáceo, constituidas por
areniscas y lutitas negras, y las rocas del Terciario con una composición de
areniscas, arcillolitas y conglomerados, pertenecientes a las formaciones Orito y
Pepino de la cuenca del Putumayo.
En el sector occidental, sobre el frente de San Francisco y delimitando el macizo
volcánico del Jurásico, se expone una franja de rocas sedimentarias de edad
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Cretáceo, con orientación NE-SW, perteneciente a las formaciones Caballos y
Villeta; con una unidad inferior de limolitas, areniscas intercaladas con rocas
volcánicas, en contacto discordante con las rocas volcánicas. Esta última unidad
ha sido correlacionada con la formación Yaví, del Cretáceo inferior.
En la parte central del eje del corredor, se expone una secuencia de rocas
volcánicas de composición ácida e intermedia, de edad del Jurásico, intruidas con
las rocas graníticas que, de acuerdo con la cartografía regional de INGEOMINAS,
corresponden a plutonitas de composición ácida, que se extienden sobre la
vertiente de la cordillera y forman parte del Batolito de Mocoa. El mapa geológico
regional muestra la ubicación del corredor del proyecto.
7.5.1.1 Estratigrafía
En este numeral se realiza una descripción de las diferentes formaciones:
- Rocas del Precámbrico
Complejo migmatítico La Cocha - Pn: Esta unidad se expone sobre la
cuenca del río Putumayo, en la parte occidental del proyecto, cerca de la
población de San Francisco. Corresponde a un complejo de neises anfibólicos
y biotíticos, anfibolitas y migmatítas que hacen parte de las rocas pre-
cámbricas del macizo de Garzón.
En el área de estudio, esta unidad se expone al occidente de la falla de San
Francisco y se presenta cubierta por lavas y rocas de depósito volcánicas del
Cuaternario inferior.
Formación Payandé Jm: Se expone en la parte media del proyecto, sobre la
quebrada La Tortuga; en contacto fallado con las rocas graníticas. Presenta
una composición de cuarcitas en capas gruesas de muy alta resistencia, con
niveles de mármoles de color gris claro. Esta unidad ha sido correlacionada
con la formación Payandé del Triásico superior.
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- Rocas volcánicas del jurásico
Formación Saldaña - Jv: Corresponde a una secuencia de rocas volcánicas
sub-áereas, de composición intermedia, que se extienden hacia el norte sobre
la vertiente de la Cordillera Oriental, con un alto grado de consolidación y
fracturación y se han descrito como de la formación Saldaña del Jurásico
medio a inferior. Esta unidad se expone en la parte media del proyecto, entre
la quebrada La Tortuga y Vijagual y se presenta afectada por intrusiones del
Batolito de Mocoa.
- Rocas graníticas del Jurásico
Batolito de Mocoa Gr1-Gr3: Esta unidad se expone en el piedemonte de la
cordillera y sobre la cuenca del río Mocoa. Corresponde a cuerpos intrusivos
de rocas graníticas pertenecientes al Batolito de Mocoa, con una composición
monzonítica y granodioríta, de textura media a gruesa e intruye las rocas
volcánicas del Jurásico. Esta unidad se expone en la parte media del
proyecto, entre las quebrada Campucana y La Tortuga.
- Rocas sedimentarias del Cretáceo
Formación Yaví –Ky-: Esta unidad fue descrita inicialmente por Bernal, 1967,
en el departamento del Tolima, al norte del área de estudio; y se reconoce
como una secuencia de limolitas con intercalaciones de areniscas y tobas
líticas de color morado, que cubren las rocas volcánicas del Jurásico,
cubiertas por la secuencia de areniscas cuarzosas del cretáceo. En el área de
estudio, esta unidad se expone sobre la margen derecha de la quebrada
Vijagual, en contacto discordante con la secuencia volcánica del Jurásico.
Formación Caballos Kc: Esta unidad, representa la base del Cretáceo en el
valle alto del Magdalena y se caracteriza por una secuencia de areniscas
cuarzosas, en capas gruesas bien cementadas, de alta permeabilidad, con
intercalaciones de conglomerados y niveles de lodolitas. En su parte superior,
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muestra un paso transicional a las unidades de lutitas del grupo Villeta. En el
área de estudio, esta unidad se expone en el tramo occidental, sobre el frente
de San Francisco, a partir del cruce de la quebrada Susunga, entre las
abscisas K13+000 a K17+500, en contacto localmente fallado con las
unidades de lutitas del grupo Villeta. La base de esta unidad se presenta en
contacto aparentemente discordante, sobre limolitas y rocas volcánicas de la
formación Yaví.
Formación Villeta Kv1- Kv2: Esta unidad se expone sobre el camino que
conduce de la localidad de Minchoy al cruce de la quebrada Susunga y
Vijagual. Está representa por una secuencia espesa de lutitas negras, con
intercalaciones de limolitas silíceas, chert negro y lentes de calizas; en capas
delgadas de 5 a 10 cm muy replegadas. En la base de la secuencia se
identifica un nivel de caliza gris, intercalada con niveles de lutitas negras.
El eje del corredor intercepta esta unidad en el cruce de la quebrada
Susunga, entre las abscisas K11+400 a K13+000 del frente de San Francisco.
- Rocas sedimentarias del Terciario
Se expone como una secuencia de areniscas y conglomerados, en una franja de
5km de ancho de rocas plegadas, delimitadas al oriente por las rocas del Cretáceo y
al occidente en contacto fallado con las rocas volcánicas y graníticas del Jurásico.
Estas unidades hacen parte del piedemonte tectonizado de la Cordillera Oriental.
Para su descripción se adopta la estratigrafía de la plancha 420 INGEOMINAS,
2002.
Formación Pepino: Esta unidad se expone en una franja de rocas plegadas, al
occidente de la población de Mocoa, en contacto fallado con las rocas del
basamento granítico, afectadas por el sistema de fallas inversas. La
cartografía regional diferencia tres niveles en este sector del piedemonte:
Miembro Arenoso inferior Tc1: Este nivel está representado por
conglomerados polimícticos de cuarzo, cherts y fragmentos de rocas; en una
matriz arenosa (clastos soportados), con intercalaciones menores de
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areniscas y limolita. Los niveles de conglomerados representan una fuente
de agregados finos y gruesos.
Miembro arcilloso intermedio Ta2: Este nivel esta representado por una
secuencia de arcillolitas y limolitas, con intercalaciones de areniscas. Las
unidades de arcillolitas se presenta en capas de 2 a 5 m.
Miembro arenoso superior Tc2. Esta representado por una secuencia de
areniscas de grano grueso, bien cementadas, en capas gruesa; con estratos
de conglomerados polimícticos y niveles delgados de limolitas. Este nivel se
expone sobre el corredor de la vía, entre las abscisas K6+200 a K8+400
sobre la cuenca de la quebrada El Conejo.
Grupo Orito Ta1 (Nivel arcilloso Superior): Esta unidad se expone localmente
sobre el eje del corredor, en contacto fallado con la formación Pepino y con
las rocas del basamento granítico. Está representado por una secuencia de
limolitas y arcillolitas de color amarillo y rojo, con niveles menores de
areniscas de grano fino. Esta unidad se expone sobre el eje del corredor a
partir del cruce de la quebrada el Conejo, entre las abscisas K8+600 a K
9+800.
- Suelos y depósitos de Cuaternario
En el área de estudio los depósitos del cuaternario se asocian a la intensa actividad
volcánica de la cordillera y a los procesos de sedimentación de los diferentes
sistemas fluviales que cruza el eje del proyecto. Se diferencian las siguientes
unidades:
Depósitos coluviales y Abanicos fluvio volcánicos Qv: Esta unidad se expone
sobre las laderas que delimitan el valle del Sibundoy. Presentan una
composición de gravas y cantos en una matriz arcillosa, con intercalaciones
de cenizas y aglomerados. Esta unidad se expone en la parte inicial del sector
de San Francisco, cubriendo las rocas del basamento precambrico.
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Depósitos aluviales recientes Qal1- Qal2: Esta unidad se localiza sobre el
valle de los ríos principales, configuran niveles de terrazas y planicies.
Presentan una composición de gravas y arenas depositadas por la dinámica
de los cauces.
- Condiciones Estructurales y Tectónicas
El área de estudio representa un área de confluencia estructural de los terrenos
metamórficos del Macizo de Garzón, con el patrón de plegamiento de la cuenca de
Putumayo hacia el oriente y el estilo estructural del macizo volcánico y granítico de
edad Jurásica, expuestos en la vertiente de la cordillera. En este sector del
piedemonte Amazónico se destacan los siguientes sistemas de fallas:
Falla de Suaza: Esta falla de extensión regional pertenece al sistema
regional de fallas de Mulatos y Suaza y cruza el eje del corredor sobre el
valle del río Putumayo en el frente de San Francisco. Sirve de contacto
entre las rocas del Precámbrico y las rocas graníticas del Jurásico. El
sistema recorre el flanco oriental de la Cordillera Oriental y presenta una
orientación general SW - NE. Hacia el sur afecta las rocas volcánicas del
macizo Colombiano, donde converge con la falla de Afiladores y la falla de
Sibundoy.
En el área de estudio este sistema está representado por el alineamiento
tectónico de las quebradas Minchoy - la Honda y la falla que controla el
cauce del río Putumayo, cerca de San Francisco. El mapa regional de
INGEOMINAS (plancha 430 Mocoa), se traza esta falla como la falla de San
Francisco. En términos de amenaza, representa una fuente de actividad
sísmica intermedia, con registro de sismicidad histórica. Según la red
sismológica nacional, en el periodo 1990-2006, presenta evidencias de baja
actividad.
Falla de Minchoy: (K9+950 frente San Francisco): Falla satélite de la falla
de San Francisco (plancha 430 Mocoa) con dirección SW-NE. Transcurre a
lo largo de la quebrada Minchoy e intercepta el eje del corredor sobre la
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abscisa K6+750, afectando las rocas graníticas del Batolito de Mocoa. A lo
largo de su trazo se define una zona de alta fracturación del macizo con la
generación de una alta densidad de deslizamiento y se extiende hacia la
parte alta del río El Playón. (ver Foto 4.1)
VISTA DEL CRUCE DE LA FALLA MINCHOY EN LA ABSCISA K6+750
Falla de Susunga: Esta falla muestra una dirección SW-NE, transcurre a lo
largo de la Quebrada Susunga (K12+170 frente San Francisco); y pone en
contacto fallado las areniscas de la formación Caballos con las lutitas y
calizas de la formación Villeta. A nivel de macizo rocoso, este muestra un
mediano grado de fracturación y afecta principalmente las rocas blandas de
lutitas de la formación Villeta.
Falla La Tortuga: (K17+700 frente de Mocoa) Esta falla intercepta el eje del
proyecto en el sector de la quebrada La Tortuga y su trazo marca el
contacto entre la unidad de rocas volcánicas del Jurásico al occidente y las
rocas granítica del Batolito de Mocoa al oriente. Sobre el eje del corredor
Trazo Falla Minchoy,
sobre la Q. Minchoy
Zonas de alta fracturación
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esta talla pone en contacto unidades de calizas, mármoles y cuarcita,
expuestas en la zona de confluencia de la quebrada Tortuga con el río
Mocoa. Esta falla define una zona de roca muy fracturada.
Sistema de fallas inversas de Mocoa: Corresponde a un sistema de fallas
inversas de bajo ángulo, con una orientación N30-45E, que interceptan el
eje del corredor al oriente del proyecto. Ponen en contacto las rocas
graníticas y volcánicas del Jurásico, con los sedimentos terciarios de la
cuenca del Putumayo y afectan las rocas plegadas del Terciario. Dentro de
este sistema de fallas inversas que intercepta el eje del corredor se destaca
la falla de Campucana sobre la abscisa K10+500, la falla Churumbelo y
San Antonio que afectan las rocas plegadas del Terciario y ponen en
contacto las rocas graníticas con los sedimentos terciarios.
Falla Campucana – La Tebaida: (K10+500 frente Mocoa): Presenta una
orientación N45-50E y se extiende desde el suroccidente, controla el curso
de la quebrada Campucana, de la cual toma su nombre y se prolonga al
nororiente del área de estudio, marcando el contacto de las rocas
volcánicas del Jurásico con las rocas del Terciario. El eje del corredor cruza
esta falla en el cruce de la quebrada Campucana, sobre las rocas graníticas
del Batolito de Mocoa.
Falla Churumbelo: Esta falla muestra una orientación N60E y afecta las
rocas plegadas del terciario en los niveles de areniscas y conglomerados e
intercepta el eje del corredor sobre la abscisa K5 +500 y el cruce de la
quebrada El Conejo.
8. EVALUACIÓN DE AMENAZAS NATURALES
8.1 Descripción General
Entre las localidades de Mocoa y San Francisco, el corredor de la vía se localiza
sobre la vertiente de la margen derecha del río Mocoa, con corte en media ladera
de gran altura, sobre las rocas graníticas y volcánicas del Jurásico, Cretácico y las
unidades de conglomerados del Terciario en la parte final del frente de Mocoa.
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Dentro de este marco de ubicación del corredor de la vía, se identifican los
siguientes procesos que representan una amenaza sobre las obras del proyecto
Amenaza por deslizamientos
A lo largo del corredor del proyecto se identificaron los siguientes procesos de
remoción en masa que representa una condición de amenaza sobre las obras del
proyecto:
Deslizamientos superficiales, tipo reptación: Estos procesos afectan las
laderas localizadas entre el cruce del río Putumayo y el caserío de la vereda
Minchoy (abscisas K3+650 a K6+300). Este proceso involucra los materiales
superficiales, constituidos por suelos residuales de composición limo-arenosa,
limo - arcillosa y suelos coluviales arcillosos, que generan un movimiento lento
en una condición de alta humedad. Su origen se asocia al proceso de
deforestación y uso inadecuado del suelo (pastoreo).
Procesos generalizados de reptación: En el sector de laderas localizadas entre
el cruce de la quebrada El Conejo y la quebrada La Campucana, entre las
abscisas K8+600 a K10+500, se reconoce como un tramo de alta humedad
con presencia de suelos coluviales y suelos residuales que requieren obras de
estabilización durante la construcción del proyecto.
Deslizamientos tipo Flujos de tierra: Este proceso se localiza en el sector de
San Francisco, sobre las vertientes que delimitan el Río Putumayo (abscisas
K2+00 a K3+600), se reconocen sitios de antiguos deslizamientos tipo flujos,
con presencia de suelos coluviales.
Deslizamientos traslacionales: Este proceso potencial se localiza sobre las
vertientes que delimitan el cauce de la quebrada Minchoy, entre las abscisas
K6+300 a K7+300; donde el cruce de la falla de Minchoy y el alto grado de
fracturación del macizo granítico, determinan unas condiciones de inestabilidad
con deslizamientos controlados por la estructura del macizo.
Deslizamiento traslacional controlado por el plano de estratificación: Sobre el
cruce de la quebrada Susunga, entre las abscisas K12+200 a K15+800, el eje
del corredor cruza una ladera estructural, donde se exponen las areniscas de
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la formación Caballos; con una disposición de la estratificación desfavorable
para un deslizamiento planar ante los cortes de excavación del proyecto.
Deslizamiento rotacional: Este proceso se asocia a los sectores de exposición
de suelos residuales derivados de las rocas graníticas, localizados localmente
entre abscisas K8+630-K8+960 del frente de San Francisco y sobre las
abscisas K10 a K12 del frente de San Francisco.
Desprendimientos de bloques: Este proceso se identifica sobre la explanación
existente del frente de Mocoa, entre las abscisas K5+000 a K6+600, donde se
exponen las rocas sedimentarias del Terciario, con procesos activos de erosión
diferencial y caída de bloques generados por el mismo corte de excavación.
- Amenaza por flujos torrenciales
Estos procesos se pueden encontrar en los siguientes sectores:
Procesos asociados a los diferentes drenajes localizados entre el cruce de la
quebrada La Campucana y la quebrada Vijagual, donde la amenaza de estos
flujos torrenciales se generan a partir de los procesos de deforestación que se
dan durante la vida del proyecto. Las laderas que configuran las diferentes
cuencas presentan una alta susceptibilidad a la erosión ante la pérdida de sus
condiciones naturales de vegetación, involucrando principalmente los suelos
residuales que configuran las laderas.
En el sector de la vía, ubicada sobre la margen derecha del río Putumayo,
entre las abscisas K2+000 y K3+300, donde la estructura de la vía se acerca a
la planicie de inundación del río Putumayo. La dinámica del río presenta un
proceso principal de sedimentación, con una alta pendiente y variabilidad
lateral. Estas condiciones definen una alta vulnerabilidad de la estructura de la
vía ante eventuales flujos torrenciales.
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El sector de corte, sobre la margen derecha de la quebrada Minchoy, entre las
abscisas K6+650 y K10+780, donde el eje del corredor intercepta varios
drenajes secundarios, con una alta susceptibilidad a la erosión de las rocas
graníticas fracturadas y con el desarrollo de suelos residuales. Ante el cambio
de uso del suelo se infiere una dinámica torrencial de estos cauces, que
puede afectar los sitios de puentes de este tramo del proyecto.
- Amenaza por erosión
Este proceso se asocia a los tramos del corredor, con exposición de suelos
residuales; donde el cambio de las condiciones naturales de vegetación es un
factor detonante. En los siguientes sectores se identifica este proceso:
Entre el cruce de la quebrada La Campucana y la quebrada Cristales (abscisas
K10+500 a K16+400 del sector de Mocoa).
En el sector de laderas del Minchoy, entre las abscisas K7+300 - K10+780,
donde se expone en granito fracturado y meteorizado.
- Amenaza por Inundación
Para el frente de San Francisco, la ubicación de la vía sobre la margen derecha
del río Putumayo (entre las abscisas K2+500 y K3+300), se define una condición
local de amenaza por inundación. En este tramo el cauce del río muestra un
proceso de agradación local, delimitado lateralmente por afloramientos rocosos y
se requiere obras de protección lateral.
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- Amenaza Sísmica
El corredor del proyecto cruza la vertiente occidental de la Cordillera Oriental,
dentro de una zona de Amenaza sísmica alta. Según el estudio general de
amenaza sísmica de Colombia, Comité AIS 300- Amenaza Sísmica; el área de
estudio corresponde con la región siete, para un coeficiente de aceleración
sísmico Aa = 0,25g para diseño. Esta amenaza sísmica se sustenta en la cercanía
de las siguientes fuentes sismogénicas.
La Falla Frontal de la Cordillera, representa la fuente sismogénica más importante
como fuente cercana o lejana, que pueden afectar el corredor del proyecto y que
definen los valores dinámicos para el diseño de los taludes de corte y el factor
detonante de los procesos de inestabilidad. El registro histórico de sismos
asociados a esta falla reporta los siguientes sismos:
Un sismo en el año de 1827, en el departamento del Huila asociado a la
ruptura de un ramal de esta falla. Fue sentido en gran parte del territorio
nacional y generó un gran deslizamiento que taponó el río Suaza. Se estimó
una magnitud >7.0 y <8.0 y una intensidad para el área del proyecto de VII en
la escala de Mercali.(Sarria 1988)
En el año de 1834, el catálogo nacional registra un gran sismo que afectó el
valle del Sibundoy y fue sentido en gran parte del territorio nacional. Este sismo
se asocia a la falla de influencia directa del proyecto. Fue clasificado como un
sismo de poca profundidad y magnitud entre 6.0 y 7.0, con una intensidad para
la zona del proyecto estimada entre VII-VIII en la escala de Mercali, por los
daños reportados en una zona de influencia de 100km ( Sarria 1988)
Asociada a esta misma falla se relacionan los sismos de 1903 con magnitud
Ms de 6.5 y el evento ocurrido en 1967 que afectó la mayor parte del país.
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9. SECCIÓN TRANSVERSAL
Para la determinación de la sección transversal, se tuvo en cuenta las
características del terreno, método de excavación, y las condiciones de servicio:
Sección transversal externa: Ancho de calzada 7.30, por encima del
diagrama de paso libre. Para este con un galibo de 9 m.
Sección transversal interna: Ancho de calzada 7.30, Andenes 0.75 que
determinan el diagrama de paso libre. Para este con un galibo de 5.30 m,
para esta
Forma de la sección: de acuerdo al tipo de terreno se seleccionó una
sección herradura,
Características del terreno: según las condiciones geotécnicas del material
y la profundidad del túnel, y además debido a que el terreno son roca
medianamente dura y fracturada se adoptó una sección circular o con
solera curva para soportar mejor los esfuerzos.
Método de excavación: el método a utilizar es el método convencional de
excavación (voladura en roca dura y manual en suelo o roca blanda), y se
excavara de los portales asía adentro con dos frentes de trabajo.
Condiciones del servicio: el túnel está establecido para la circulación
continua de vehículos y tránsito de peatones en forma permanente u
ocasional.
Calzada y andenes: Ancho de calzada 7.30, Andenes 0.75 que determinan
el diagrama de paso libre. Para este con un galibo de 5m, para esta
Los nichos de auxilio de 2m X 2m con una puerta de fácil apertura,
alternadamente localizados cada 250m dentro,
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Nichos de parqueo que estarán cada 1000 alternadamente en cada
dirección, con una dimensión de 40m de longitud por 3m de ancho.
Ventilación: debido a la longitud de este se requiere de ventilación
transversal, que se localizara en la parte superior de este, el cual servirá
como evacuación en caso de emergencia,
Instalaciones de operación: instalados todos los equipos requeridos para el
adecuado monitoreo de las condiciones internas de operación del tune,
debidamente conectados con el Centro de control. Así como también la
señalización vertical y horizontal,
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10. CANTIDADES DE OBRA TÚNEL SAN FRANCISCO
LONGITUD TÚNEL 2.860 m
PENDIENTE 2%
VOLUMEN DE ROCA EXCAVADA………………………......267.953 m3
CARPETA DE RODADURA ……………………………….…….4.176 m3
BASE GRANULAR…………………………………………………7.300 M3
CONCRETO REVESTIMIENTO DEFINITIVO …………..…….25.540 m3
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11. CONDICIONES DE LOS PORTALES
Portal lado san francisco se encuentran sobre lodolitas grises oscuras a negras
intercaladas en estratos medios a muy gruesos de caliza. Cuarzoarenitas, para el
acondicionamiento de estos se deberá proveer de estabilización de taludes
Portal lado Mocoa se encuentran sobre secuencia volcanosedimentarias,
intercalaciones de tobas, flujos de lava, aglomerados, areniscas tobaceas, y
limolitas. Con colores morados, rojos, grises y verdes, para el acondicionamiento
de estos se deberá proveer de estabilización de taludes
Para la construcción de esto se usaran pantallas en concreto y colocación de
anclajes, además se utilizara la colocación de soportes metálicos en los primeros
100m del portal.
El empalme con la via se realizara en curva del lado Mocoa con radios superiores
a 600m para garantizar la seguridad del usuario, y del lado San Francisco se
construirá un viaducto de 250m al salir del túnel, pasando el rio putumayo y
empalmando con la vía.
12. GAS TEMPERATURA Y SISMICIDAD
De acuerdo a la clasificación de amenaza sísmica de la NSR-98, para esta zona
es de Amenaza sísmica Alta.
En cuanto a la temperatura no se presenta un gradiente de temperatura
importante debido a la cobertura máxima es de 300 m.
Se deberá hacer un estudio en cuanto a generación de gases ya que se presentan
rocas con potencial de almacenamiento de hidrocarburos y otros gases.
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12. HIDROGEOLOGÍA
12.1 CONDICIONES CLIMÁTICAS
La zona de estudio se enmarca dentro de las condiciones climáticas propias de
Bosque Pluvial Andino que presenta como límites climáticos una temperatura
media entre 12 ºC y 18 ºC y una precipitación anual cercana a los 4000 mm., con
lluvias abundantes y frecuentes en todo el año. El sector oriental en la ciudad de
Mocoa, presenta un promedio máximo de 275 días de lluvia anual y mínimo de
114 días/año, con valores máximos mensuales de precipitación en 24 horas de
158 mm, registrados en la estación Campucana. La región presenta un brillo solar
de 1099 horas/año y una temperatura media anual de 22.5°C. Las figuras 4.1 y 4.2
presentan los valores medios de precipitación y la curva de Intensidad-Duración-
Frecuencia (I-D-F) de la estación Campucana, considerada representativa para
toda el área de estudio.
VALORES MEDIOS MENSUALES DE PRECIPITACIÓN ESTACIONES
HIDROMETEOROLOGICAS ESCOGIDAS
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CURVAS IDF - ESTACIÓN CAMPUCANA
Los suelos de esta provincia son formados a partir de materiales sedimentarios,
que presentan una muy baja evolución, buen drenaje, fertilidad muy baja, con
horizontes superficiales de alta saturación de aluminio.
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
INT
EN
SID
AD
(m
m/h
r)
TIEMPO (hr)
CURVAS INTENSIDAD-DURACIÓN-FRECUENCIAESTACIÓN CAMPUCANA - MOCOA
METODO GUMBEL
TR=5 años
TR=10 años
TR=20 años
TR=50 años
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CONCLUSIONES
Con la construcción de este túnel, los tiempos de viaje y costos de operación
serán reducidos en aproximadamente al 70%. Además, su construcción traerá
desarrollo económico para los habitantes de la zona de influencia directa del
proyecto y beneficios especialmente en movilización de carga interdepartamental y
nacional.
Se evidencia la necesidad de construir un túnel en la ruta SAN FRANCISCO -
MOCOA, puesto que es un corredor que comunica la parte del AMAZONAS,
PUTUMAYO, CAUCA Y NARINO con el interior del país.
Se considera que el manejo dado a la información es adecuado para efectos de un
estudio de Prefactibilidad, más no es adecuado para viabilizar el proyecto con
estudios de esta profundidad, , y menos para abrir una licitación de construcción.
Para el diseño definitivo se recomienda profundizar más, y realizar las otras
etapas del proyecto.
En la zona de los portales de la alternativa seleccionada se debe complementar
las investigaciones con base en sondeos, barrenos, líneas sísmicas y apiques.
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BIBLIOGRAFÍA
Mapa Geológico del departamento del PUTUMAYO –. Ingeominas 2003
Planchas IGAC N 430 –I, 430 –II Escala: 1:50000
Rodríguez, Erasmo. Caracterización de Unidades Geológicas y geomorfológicas
de Colombia. Ingeominas.2000
Volúmenes de transito, Invías, 2006
Diseño Geométrico de Carreteras, INV. 2008 cap. 7.
Apuntes de Clase, Túneles. Profesor, Ing. Jorge Puerto. Esp. Geotecnia Vial y
Pavimentos. Pontificia Universidad Javeriana.