La subrasante

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3.1 SUBRASANTE 
 
Aspectos Generales 
 
Se denomina subrasante al espesor superficial de suelo que sirve de fundación 
o soporte al pavimento. Como se sabe la estructura de un pavimento es 
constituida por una o mas capas de diversos materiales que se apoyan sobre 
una subrasante debidamente preparada, en términos de conformación y 
compactación. 
 
La subrasante es uno de los elementos mas importantes y determinantes en el 
comportamiento de un pavimento, por lo que su compactación es fundamental 
para lograr el valor soporte considerado en el diseño. Su resistencia, 
generalmente, se caracteriza mediante el ensayo CBR, aunque métodos de 
diseño modernos emplean módulo resilente (Mr). 
 
El plano o nivel de subrasante se logra, (a) con terraplén (relleno) con suelos 
de préstamo o cortes de la misma obra, o (b) mediante banqueo (corte). La 
figura 3.1.1 ilustra este concepto. 
 
 
 
A continuación se presentan y comentan aspectos relevantes de las 
especificaciones COVENIN que rigen estas actividades, las cuales se incluyen 
en la Sección IV. CONSTRUCCION DEL CUERPO DE LA CARRETERA. 
Capitulo 10. Movimiento de tierras. 
 
 
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10.2. Banqueos 
Esta especificación se refiere a los trabajos de excavación del terreno 
natural que tienen por fin lograr las cotas y secciones transversales 
establecidas en el proyecto. 
 
10.4. Ejecución de terraplenes 
Esta especificación comprende los trabajos requeridos para la 
construcción y compactación de terraplenes a fin de lograr las cotas y 
secciones transversales establecidas en el proyecto. La especificación 
resalta los siguientes aspectos: 
Los suelos para la construcción de terraplenes serán los indicados en los 
planos u otros documentos de proyecto. La construcción debe 
comenzar por la limpieza y preparación de la base del terraplén. La 
construcción se adelanta en capas. La compactación se realizará hasta 
alcanzar una densidad por lo menos igual al 95 % de la obtenida en el 
laboratorio mediante el ensayo AASHO T-180, también conocido como 
relación Humedad-Densidad o ensayo Proctor. 
 
En ambos casos la tolerancia admisible para la conformación final y acabado 
de la superficie, conformada mediante un terraplén o baqueo, es la siguiente: 
Para cualquier punto de la superficie de la subrasante, la diferencia de nivel 
máxima permisible con respecto a la cota de proyecto será de 3 cm. 
 
Comentario aparte merece el aspecto de la compactación de terraplenes. Es 
fundamental que el espesor o profundidad de la subrasante que soportará los 
esfuerzos -producidos por cargas- sea adecuadamente compactado como 
mínimo al 95 % de la Densidad Máxima Seca (DMS) determinada mediante el 
ensayo Proctor. Este valor obedece a que la determinación del valor soporte 
CBR se hace empleando esta densidad como valor referencial, por lo que el 
CBR de diseño de la estructura del pavimento se corresponde con la misma. 
De aquí que dos aspectos básicos a cuidar –por la Inspección y el Constructor- 
son: 1. que se empleen los suelos indicados en el proyecto o diseño del 
pavimento para la conformación de los terraplenes, y 2. que se logre la 
densidad especificada. Si estos dos aspectos se logran se tiene una alta 
probabilidad de obtener un soporte adecuado para el pavimento. 
 
La profundidad que debe tener la subrasante compactada a 95 %, depende del 
tipo de vía y el tipo de tráfico o cargas que se esperen en la misma. Los 
siguientes valores se consideran adecuados: 
 
 
TIPO DE TRAFICO ESPESOR (cm) 
 
 Liviano 15-30 
 Medio 20-40 
 Pesado 30-60 
 
En el resto del terraplén, por debajo de este espesor, se pueden permitir 
porcentajes de compactación ligeramente inferiores, sin embargo valores de 92 
y 93 % son el mínimo aceptable dependiendo del tipo de vía. En los casos en 
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que la subrasante se logre mediante corte, la Inspección debe verificar que se 
cumplan los niveles de compactación indicados, en caso contrario debe 
escarificarse y recompactarse el espesor requerido. 
 
Otro aspecto relevante en la preparación de la subrasante es su conformación 
o acabado final con la finalidad de cumplir las especificaciones geométricas de 
proyecto, especialmente en lo referente a pendientes, peraltes y bombeo 
transversal para lograr una vía segura y con adecuado drenaje superficial. 
 
Como se indicó, un paso fundamental para la construcción de un buen 
pavimento es la preparación de la subrasante. En este sentido son cualidades 
deseables de los materiales que la conforman: 
 
• Uniformidad, al menos evitando cambios bruscos. 
• Buena y fácil densificación. 
• Baja susceptibilidad al agua. 
• Poca variación volumétrica. 
 
En la compactación de la subrasante debe emplearse el equipo adecuado 
según el tipo de suelo y observar los valores de humedad requeridos para una 
más fácil compactación. Este valor de humedad, denominado contenido o 
porcentaje de Humedad Optima se determina mediante el ensayo Proctor. 
 
En resumen los principales aspectos que deben cuidarse para lograr una 
buena subrasante o fundación de un pavimento que mantenga un uniforme 
valor soporte en el tiempo son: 
 
• Empleo de materiales adecuados y de la mejor calidad existente en el 
ámbito de la obra. 
• Eliminación de materia orgánica y otros materiales indeseables. 
• Compactación de acuerdo con los requerimientos de proyecto y 
especificaciones aplicables. 
• Nivelación y conformación de la superficie. 
• Proveerla de un adecuado y eficiente sistema de drenaje. 
 
En forma complementaria se incluye a continuación información básica sobre 
los suelos como elemento de construcción en obras de vialidad y los ensayos 
de laboratorio y campo empleados en su caracterización y controles de obra. 
 
 
Suelos. Aspectos Generales. 
 
Un concepto fundamental para entender el comportamiento de un suelo y 
apoyar su manejo en obra, es que su resistencia y comportamiento es función 
de la cohesión (c) y fricción interna (Φ). 
 
Con respecto a la estabilidad, valor soporte o resistencia de un suelo, en 
términos generales puede decirse que las gravas, arenas y limos tienen poca 
cohesión y dependen casi exclusivamente de su fricción interna (Φ). En estos 
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suelos cierta cantidad de agua dan algo de cohesión, a través de tensión 
superficial, y los hace mas estables que cuando están completamente secos. 
Por su parte, las arcillas no tienen cohesión en estado seco, a medida que se 
agrega agua empiezan a desarrollar cohesión que aumenta hasta que el suelo 
se vuelve plástico. El exceso de agua actúa como lubricante reduciendo la 
cohesión, por lo que una arcilla saturada -con fricción interna prácticamente 
despreciable- y poca cohesión presenta un valor soporte casi nulo. 
 
En este sentido es de gran utilidad el sistema de clasificación de suelos 
AASHTO, que se presenta a continuación, el cual ofrece una herramienta de 
gran utilidad para los ingenieros viales. 
 
Este sistema originalmente desarrollado en 1928 por el Bureau of Roads de 
los EEUU, y posteriormente revisado por HRB, divide los suelos en 7 grupos 
básicos de similares características y capacidad portante. La nomenclatura 
empleada va de A-1 a A-7 como se muestra en la fig 3.1.2. Los suelos 
granulares entre los que se consideran las gravas clasifican como A-1 y A-2; 
los A-3 son suelos arenosos. Por su parte los suelos considerados finos, limos 
y arcillas con un mínimo de 36 % pasante del tamiz No.200, se identifican 
como A-4 y A-5 limosos y A-6 y A-7 arcillosos. Esta clasificación se basa en la 
gradación del suelo (porcentaje pasante en lostamices No.10; 40 y 200), el 
Límite Líquido (LL) y el Indice de Plasticidad (IP). En la figura citada se 
muestran los valores correspondientes a cada suelo. 
 
 
 
 
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A continuación se presenta una breve descripción de los suelos de cada grupo. 
 
Suelos considerados gruesos o granulares: 
 
Suelos A-1: grava o fragmentos de roca bien gradada con material 
llenante no plástico, este grupo distingue dos subgrupos, A-1-a y A-1-b. 
Estos materiales son de excelente valor soporte y generalmente son 
usados como subbase y base de pavimentos. 
 
Suelos A-2: incluye una gran variedad de materiales, específicamente 
gravas y arenas limo-arcillosas. Se subdivide en 4 subgrupos: A-2-4 y A-
2-5 con una fracción fina limosa de baja plasticidad, y A-2-6 y A-2-7 con 
tracción fina arcillosa de media plasticidad. En algunos casos estos 
suelos, especialmente los limosos, alcanzan buena resistencia y pueden 
ser empleados como subbases en vías de tráfico medio y bajo. Los 
suelos A-2-6 y A-2-7 presentan buen comportamiento en condiciones 
secas pero son susceptibles a la humedad. 
 
Suelos A-3: materiales arenosos deficientes en material grueso y en 
llenante no plástico. Estos suelos son difíciles de compactar debido a su 
poca cohesión; muestran buen comportamiento y valor soporte al estar 
confinados y/o al ser estabilizados mecánicamente mediante la adición 
de un material llenante. 
 
Por su parte los suelos finos muestran las siguientes características generales: 
 
Suelos A-4: suelos con alto contenido de finos limosos de mediana a 
baja plasticidad. Presentan buen comportamiento con una apropiada 
cantidad de humedad, sin embargo suelen tener afinidad por el agua que 
les hace perder su estabilidad. 
 
Suelos A-5: estos suelos usualmente presentan una fracción fina de 
origen micáceo de alta plasticidad y elevado LL. 
 
En términos generales los suelos limosos son difíciles de trabajar y 
compactar. Su comportamiento es variado aunque en condiciones de 
humedad adecuadas suelen tener buen comportamiento, son muy 
susceptibles a perder su valor soporte con los incrementos de humedad. 
Bien trabajados y drenados pueden ser adecuados como subrasante. 
 
Suelos A-6: arcillas plásticas y mezclas de arcilla con arenas finas de 
significativa plasticidad, poco permeables y alta susceptibilidad al agua. 
Suelos de bajo valor soporte, estables en condiciones de humedad 
controlada. 
 
Suelos A-7: suelos arcillosos de alta plasticidad; se subdividen en A-7-5 
y A-7-6. Los suelos A-7-5 presentan significativa plasticidad y cambios 
de volumen. Por su parte los A-7-6 son suelos de alta plasticidad que 
generalmente presentan importantes variaciones de volumen con 
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cambios en el contenido de humedad. Las arcillas expansivas clasifican 
dentro de este subgrupo. 
 
En general los suelos A-7 con relativamente fáciles de trabajar y 
compactar en condiciones de humedad controlada, son altamente 
susceptibles a los cambios de humedad y presentan baja permeabilidad 
y valor soporte. Con bajos contenidos de agua son estables sin embargo 
pierden rápidamente esta condición al incrementarse el contenido de 
agua llegando a valores soporte prácticamente nulos. 
 
En Venezuela, los suelos arcillosos son muy comunes por lo que 
frecuentemente deben emplearse como subrasante. Como se indicó, con 
excepción de los calificados como expansivos, los suelos arcillosos bien 
trabajados y adecuadamente drenados y protegidos de la humedad pueden 
perfectamente ser empleados como subrasante considerando que su bajo valor 
soporte requerirá una estructura de pavimento de mayor resistencia. 
 
 
Ensayos de laboratorio y de campo 
 
Existen un gran número de ensayos para la evaluar y determinar propiedades 
de los suelos. A continuación se presenta una lista de los comúnmente usados 
para la caracterización y control empleados en obras viales, así como una 
breve descripción y comentarios sobre los mismos. 
 
• Granulometría (ASTM D422-63) 
 
Este ensayo sirve para determinar la distribución porcentual de los 
diferentes tamaños de partículas que conforman un determinado suelo. 
Se ejecuta determinando el porcentaje en peso -referido al peso total de 
muestra- de material que pasa un determinado tamiz y es retenido en 
otro de menor abertura. Los tamices tienen diferente denominación, con 
aberturas desde 4 pulg. (10 cm) hasta No. 200 (0.074 mm). 
La información obtenida en el ensayo, generalmente se presenta en 
forma gráfica (fig. 3.1.3) para facilitar la interpretación del resultado. El 
ensayo indica la distribución por tamaño de un suelo o agregado, pero 
no ofrece información sobre la forma y textura de los granos. 
 
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• Limites de consistencia (ASTM 423-66 y D424-59) 
 
Fundamentalmente, estos ensayos consisten el la determinación del 
contenido de humedad que corresponde al Límite Líquido (LL) y Límite 
Plástico (LP), mediante los cuales se puede determinar el Indice de 
Plasticidad (IP). Son realizados con la fracción pasante No. 40 ( 0.425 
mm) del suelo. El LL se define como el contenido de humedad por 
debajo del cual el suelo se comporta como un material plástico; además 
es el valor límite superior para que el suelo comience a comportarse 
como un fluido viscoso. El LP es el contenido de humedad por debajo de 
la cual el suelo es considerado no plástico. 
Estos valores son indicadores de potenciales problemas de expansión. 
Por otra parte son empleados en las especificaciones de materiales de 
base y subbase con la finalidad de limitar el contenido de finos plásticos. 
 
Estos dos ensayos son requeridos para determinar el tipo suelo de acuerdo con 
el sistema de clasificación AASHTO. 
 
• Relación Densidad-Humedad (Proctor) (AASHTO T-99-70 y T180-70) 
 
Mediante este ensayo se determina la Densidad Máxima Seca (DMS) de 
un suelo y su % de Humedad Optima (%HO) de compactación. 
El ensayo consiste en compactar el suelo con distintos contenidos de 
humedad en un molde cilíndrico empleando una energía de 
compactación constante. Los resultados de densidad seca –vs- 
contenido de humedad son graficados y permiten determinar la DMS y 
el porcentaje de humedad con que ésta se logra, o sea el %HO. Una 
curva típica del ensayo se muestra en la fig 3.1.4. 
 
 
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La DMS es un valor necesario para controlar el porcentaje de compactación 
relativa en obra, mientras que la humedad óptima indica un contenido de 
humedad referencial a la que se debe humedecer el suelo para su mejor y mas 
fácil compactación. La compactación de un suelo es la forma mas económica 
de estabilizarlo y lograr los siguientes efectos: incremento en densidad y 
resistencia al corte, así como reducción de: contracción, permeabilidad y 
compresibilidad. 
 
La compactación relativa, es el término empleado para comparar la densidad 
seca de un suelo compactado en obra con la densidad máxima seca (DMS) 
obtenida en laboratorio. 
 
Compactación relativa (%) = (Densidad seca en obra / DMS) x 100 
 
Este ensayo debe realizarse a los suelos empleados para construir terraplenes 
y en general a los que conformen la subrasante. El personal de Inspección y 
del Contratista que tengan la responsabilidad de ejecutar y controlar la 
compactación debe conocer este ensayo y los resultados que correspondan a 
los suelos empleados en la obra. 
 
 
• Valor soporte CBR (ASTM D-1883-73) 
 
El índice de soporte CBR es un indicador de resistencia al corte de un 
suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. El valor 
CBR se expresa en porcentaje de resistencia del suelo ensayado, 
compactado al 95% de la DMS obtenida en el ensayoProctor, en 
relación a la resistencia de una piedra picada referencial a la que se 
asignó un valor de CBR 100. 
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Este ensayo es normalmente ejecutado en la etapa de diseño de un pavimento, 
para caracterizar los suelos de subrasante. En Venezuela no es común su 
ejecución en obra, sin embargo en casos puede ser recomendable para validar 
o hacer ajustes en la estructura del pavimento. 
 
 
• Determinación de contenido de humedad en campo 
 
El contenido de humedad de un suelo en obra debe ser determinado 
para dos objetivos principales. 
1) Para controlar el contenido de humedad de compactación, el cual 
debe ser cercano al % HO. 
2) Para la determinación de la densidad seca de un suelo compactado 
ya que los ensayos de control determinan densidad húmeda la cual 
debe ser convertida en densidad seca y comparada con la DMS de 
control. 
 
Esta determinación en obra normalmente se hace mediante el equipo 
denominado SPEEDY, o bien Densímetro Nuclear o Eléctrico. En casos se 
emplea una cocinilla portátil u horno de secado. 
 
• Determinación de densidad “in situ” (ASTM D1556-64, Cono de Arena) 
 
La densidad de un suelo compactado debe ser determinada para 
verificar su porcentaje de compactación y cumplimiento con las 
especificaciones de obra. Normalmente se requiere una compactación 
mínima del 95 % de la DMS determinada en el ensayo Proctor. La 
densidad de una capa compactada puede ser determinada mediante el 
ensayo del Cono de Arena o equipos especiales como el Densímetro 
Nuclear o Eléctrico. 
 
Hoy es común la utilización de densímetros debido a su alto rendimiento. El 
ensayo de Cono de Arena es un ensayo lento mas utilizado en obras 
menores o para la calibración de los densímetros. Respecto al empleo de 
los densímetros, es importante resaltar que estos equipos deben ser debida 
y constantemente calibrados para asegurar resultados confiables. Por otra 
parte los densímetros nucleares deben ser operados por personal 
entrenado y certificado observando estrictamente las normas de operación y 
seguridad del equipo. 
 
 
Prueba de la subrasante 
 
Las especificaciones COVENIN establecen la posibilidad de realizar una 
prueba sobre la superficie de apoyo, o subrasante, antes que se autorice la 
construcción de cualquier capa del pavimento. Esta prueba se incluye en el 
Capitulo 11. SUBBASES y BASES, así como en lo referente a; 
Acondicionamiento de la Superficie de Apoyo, en las Secciones 11 y 12. 
 
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La especificación indica lo siguiente: El Ingeniero Inspector debe verificar si la 
Superficie de Apoyo satisface los requisitos establecidos. Esta verificación se 
debe hacer mediante las mediciones y toma de muestras que el Ingeniero 
Inspector considere necesarias. Además para determinar si la Superficie es 
firme y estable en toda su extensión, el Contratista de acuerdo con 
instrucciones del Ingeniero Inspector, debe pasar sobre la superficie un camión 
volteo cargado con 11.000 kg en el eje simple trasero, u otro equipo que ejerza 
sobre la superficie una presión de contacto de 40 lbs/pulg2. 
 
Esta operación es conocida como prueba de rodillaje. La misma consiste en 
hacer circular la carga indicada –a baja velocidad 2 a 3 km/hr- sobre el área a 
evaluar o sobre aquellos puntos en que se sospeche la existencia de 
materiales débiles, contaminados, saturados o inestables, con la finalidad de 
observar si presentan deformaciones altas o plásticas no recuperables. En 
estos casos deben ejecutarse las reparaciones necesarias antes de iniciar la 
construcción de cualquier capa del pavimento.