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Sociedad Mexicana de 
Ingeniería Geotécnica, A.C. 
 
XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos 
e Ingeniería Geotécnica 
Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
Instrumentación geotécnica de una autopista en suelos blandos 
Geotechnical Instrumentation for a Highway built over soft lacustrine soil 
René CONTRERAS1 y Enrique SANTOYO2
1Jefe de Proyectos, TGC Geotecnia S.A de C.V, México D.F 
2Director, TGC Geotecnia S.A de C.V, México D.F 
RESUMEN: En los últimos años en nuestro país se han construido nuevas autopistas para satisfacer la demanda de 
transporte de personas y de productos. Muchas de estas se han construido sobre suelos difíciles que han impuesto 
grandes retos a los ingenieros que las planean, construyen y operan. Parte de este proceso sin duda es el monitoreo del 
comportamiento con fines de mantenimiento y operación. En este trabajo se hace una breve descripción de la 
instrumentación geotécnica que se colocó en una autopista construida sobre suelos blandos del valle de México y de sus 
resultados después de tres años de monitoreo. 
ABSTRACT: In recent years, a large number of highways have been built in Mexico to satisfy transportation demands for 
people and produce. Many of these have been built on difficult soils, a situation that has posed great challenges for the 
engineers that design, plan, build and operate them. Monitoring their behavior to determine maintenance routines and 
operation policies is an important part of this process. We describe of a geotechnical instrumentation project for a 
motorway build on soft soils in the Valley of Mexico and discuss the results we obtained after three years of continuous 
monitoring. 
 
1 INTRODUCCIÓN 
1.1 Antecedentes 
A principios del año 2006 se puso en operación un 
tramo de autopista de 53 km de longitud que 
comunica al sur oriente con el nor poniente del valle 
de México, específicamente desde la autopista 
Peñón Texcoco hasta Huehuetoca Estado de 
México (Fig.1). En todo su desarrollo permite 
también la incorporación a importantes zonas 
mediante puentes y viaductos resueltos con 
cimentaciones profundas (pilas o pilotes) y 
terraplenes de acceso de diferentes alturas. Un 
tramo de unos 7 km de esta autopista se construyó 
sobre suelos blandos de origen lacustre por lo que 
después de varios meses se empezaron a presentar 
algunos problemas en su operación tales como: 
a) Asentamientos diferenciales significativos bajo 
el terraplén en tramos cortos de autopista 
provocando pérdida del bombeo y de las 
condiciones de drenaje superficial (Fig. 2). 
b) Asentamientos en los terraplenes de acceso a 
los puentes provocando la formación de 
escalones (Fig. 3). 
c) Tramos con escalones y agrietamientos del 
pavimento localizados en la vecindad de los 
puentes. 
Figura 1. Ubicación de la autopista. 
2 Instrumentación geotécnica de una autopista en suelos blandos 
 
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Figura 2. Asentamientos diferenciales en pavimento. 
 
 
Figura 3. Formación de escalones en acceso a puentes. 
 
Los factores anteriores han tenido como 
consecuencia un incremento en la periodicidad del 
mantenimiento de la autopista, principalmente en el 
tramo de suelos blandos. 
1.2 Características generales de la autopista 
Esta obra es de cuatro carriles de 3.5 m de ancho 
cada uno con acotamientos de 2.5 m y un 
sobreancho variable de 2 a 4 m. Los dos cuerpos de 
la autopista están separados mediante barrera 
central de elementos prefabricados de concreto con 
ancho máximo de 2 m (incluyendo las líneas de 
señalamiento). La sección está formada por un 
terraplén de materiales granulares dispuestos de la 
siguiente forma: cuerpo central conformado con 
tezontle y hacia los costados la sección cambia a 
grava; hacia la parte inferior y envolviendo los 
materiales anteriores de la sección se encuentra 
primero una Geored y en la frontera de la sección 
con el terreno natural se colocó un Geotextil. La 
Figura 4 muestra una sección típica con la 
estructuración de la autopista en la zona de suelos 
blandos. 
 
 
 
Figura 4. Sección típica en zona de suelos blandos. 
1.3 Instrumentación geotécnica 
Con el fin de monitorear el comportamiento del 
subsuelo a los largo de unos 6 kilómetros en el 
tramo de suelos blandos, tanto en algunos puentes 
como en algunos puntos del terraplén, en diciembre 
de 2008 se colocó instrumentación geotécnica que 
consistió de: inclinómetros verticales en los costados 
de terraplenes de acceso a puentes, inclinómetros 
horizontales bajo la sección de autopista, bancos de 
nivel profundo en puentes y a lo largo del tramo, 
estaciones piezométricas anexas a puentes y 
algunas secciones de control topográfico en algunos 
puntos sobre la autopista. 
Los objetivos de esta instrumentación fueron: 
 
a) Monitoreo de los asentamientos bajo la 
autopista y bajo los terraplenes de acceso a 
puentes. 
 
b) Monitoreo de las condiciones hidráulicas del 
subsuelo mediante estaciones piezométricas. 
 
c) Monitoreo de los hundimientos regionales y 
locales mediante bancos de nivel profundo. 
 
d) Finalmente, con la información derivada del 
comportamiento, se evaluaron diferentes 
alternativas para aminorar los efectos del 
comportamiento del subsuelo. 
 
La toma de lecturas de la instrumentación 
colocada comenzó en el primer trimestre de 2009 y 
aquí se presentan sólo una parte de los resultados 
obtenidos. 
2 CONDICIONES GEOTÉCNICAS DEL SITIO 
2.1 Zonificación geotécnica 
De acuerdo con la Zonificación Geotécnica para el 
Valle de México (GDF, 2004) gran parte de esta 
autopista se encuentra en la zona geotécnica 
denominada Lago Virgen, la cual se caracteriza por 
grandes espesores de arcillas blandas lacustres 
sobreyacidas por una costra endurecida por secado 
solar de espesor variable en cada sitio dependiendo 
de su historia de cargas; el tramo comprendido 
desde la Autopista Peñón Texcoco hasta la zona del 
Evaporador Solar “El Caracol” presenta esta 
característica en los suelos encontrados. 
CONTRERAS. et al. 3 
 
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A partir de este último punto y hasta la Laguna de 
Zumpango el espesor de arcillas blandas 
compresibles se reduce significativamente dando 
lugar a suelos más duros que, aunque son de origen 
lacustre, presentan características similares a 
aquellos que se ubican en una zona de transición. 
En este último tramo las características de los suelos 
también se encuentran fuertemente influenciadas 
por la cercanía a cerros y lomas, así como la 
presencia de cauces de ríos y arroyos sepultados. 
2.2 Hundimiento regional y agrietamiento 
Debido al abatimiento regional de la presión 
hidrostática del agua del subsuelo, originado por 
bombeo para extracción de agua desde los 
acuíferos profundos para abastecimiento de la 
ciudad, el tramo comprendido entre la Autopista 
Peñón Texcoco y la zona norte del Evaporador Solar 
“El Caracol” sufre asentamientos máximos de 20 a 
30 cm/año y en algunas zonas con valores mínimos 
de 5 a 7 cm/año; este dato se infirió a partir de la 
información de la Gerencia de Aguas del Valle de 
México (CNA,1991). El nivel de aguas freáticas es 
variable siendo de 0.80 a 2.0 m al sur del 
Evaporador Solar “El Caracol”, profundizándose 
hasta 12 m al norte del mismo. Por otra parte, entre 
la autopista Peñón Texcoco y la autopista México 
Pachuca existe un gran número de grietas cuya 
profundidad se desconoce y aparentemente no 
siguen alguna orientación definida o preestablecida. 
3 TIPO Y CARACTERISTICAS DE LA 
INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA 
Es importante aclarar que previo a la instalación de 
la instrumentación se llevó a cabo una campaña de 
exploración geotécnica mediante sondeos de cono 
eléctrico y muestreo selectivo para los suelos 
blandos, así como sondeos de penetración estándar 
en la parte de suelos duros. En las muestras de 
suelo inalteradas se llevaron a cabo ensayes de 
resistenciay compresibilidad. 
A continuación se describe brevemente el tipo y 
las características de la instrumentación colocada. 
3.1 Inclinómetros verticales 
Se colocaron varios inclinómetros verticales en los 
terraplenes de acceso y en la parte más alta del 
cuerpo de algunos terraplenes de varios puentes. 
Este tipo de instrumentación permite monitorear los 
movimientos laterales en terraplenes y deflexiones 
en elementos de contención. El sistema que se 
muestra en la Figura 5 está compuesto de tubería 
tipo ABS de 70 mm de diámetro exterior por 1.5 m 
de longitud unida con coples telescopiables del 
mismo diámetro, una sonda para toma de lecturas 
que se introduce en la tubería, cable y un equipo de 
registro de lecturas. 
 
 
Figura 5. Inclinómetros verticales. 
 
Debido al hundimiento regional que se presenta 
en gran parte de los suelos de esta zona, se requirió 
que los tramos de tubería de 1.5 m de largo se 
unieran mediante coples telescopiables capaces de 
tomar deformaciones verticales provocadas por 
fricción negativa, de tal manera que las 
deformaciones horizontales que se midan 
correspondan al fenómeno que se quiere medir y no 
a deformaciones falsas por pandeo de la propia 
tubería. 
3.2 Inclinómetros horizontales 
Se colocaron cinco inclinómetros de este tipo en la 
zona de suelos blandos bajo el cuerpo del terraplén 
de la autopista en diferentes cadenamientos y en las 
zonas con mayor deformación en el pavimento. Este 
tipo de instrumentos permite conocer la 
configuración y evolución de los asentamientos 
verticales con el tiempo; está compuesto de tubería 
tipo ABS de 70 mm de diámetro exterior por 1.5 m 
de largo con uniones que sellan a tope, una sonda 
para toma de lecturas que se introduce en la tubería, 
cable y un equipo de toma de lecturas similar al que 
se presenta en la Figura 5. En la Figura 6 se aprecia 
una sección colocada en campo. 
 
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Cancún, Qr., 14 a 16 de noviembre de 2012 
 
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Figura 6. Sección típica de Inclinómetros horizontales 
 
La forma en que generalmente se coloca la 
tubería ABS para este tipo de inclinómetros es en 
zanjas previamente excavadas en donde se acoplan 
los tramos de tubería sobre una cama de arena para 
posteriormente cubrirla con un material controlado 
compactado (Fig. 7); en este caso particular debido 
a que no fue posible interferir o interrumpir el tráfico 
que circula por la autopista para excavar una zanja, 
se utilizó una máquina de perforación direccional 
para perforar por debajo de la autopista. 
Posteriormente se introdujo una tubería de poliducto 
negro de 4 pulgadas de diámetro en la que a su vez 
se introdujo la tubería tipo ABS del inclinómetro (Fig. 
8 y 9). 
 
 
 
 
Figura 7. Procedimiento constructivo recomendado para 
colocar inclinómetros horizontales en campo. 
 
Figura 8. Máquina de perforación horizontal empleada 
para colocar los inclinómetros horizontales en campo. 
 
 
Figura 9. Introducción del tubo de poliducto de 4” para 
alojar la tubería de inclinómetro. 
3.3 Bancos de nivel profundo 
Con el fin de conocer el hundimiento de la superficie 
del suelo con respecto a un cierto estrato y el 
hundimiento regional, se colocaron varios bancos de 
nivel profundo a diferentes profundidades cercanos 
a los principales puentes y sobre el derecho de vía 
de la autopista. El tipo de banco que se colocó 
(Figura 10) elimina el efecto de pandeo que tienen 
los bancos tradicionales; consta de dos tubos 
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concéntricos: un tubo central continuo de acero de 
3.2 cm de diámetro colocado dentro de una funda 
conformada por tramos de aluminio de 7.5 cm de 
diámetro y 25 cm de longitud unidos con bandas de 
tela poliéster de 3.5 cm de longitud para darle 
continuidad y deformabilidad axial. 
 
Figura 10. Banco de nivel profundo. 
 
Para dar las elevaciones iniciales y subsecuentes 
en cada uno de los bancos colocados, se tomó 
como banco de nivel base el que se conoce como 
Banco de Nivel Atzacoalco, ubicado al norte de la 
cuidad de México. Este banco de referencia 
frecuentemente se usa como apoyo para trabajos 
donde es necesario determinar el valor del 
asentamiento regional; se encuentra sobre un 
montículo de material rocoso fuera de toda influencia 
del hundimiento regional que experimenta el Valle 
de México, y teóricamente no se hunde, su 
elevación es 2245.008 msnm. 
3.4 Estaciones piezométricas 
Para conocer la distribución y la variación en el 
tiempo de la presión del agua del subsuelo se 
colocaron varias estaciones piezométricas sobre 
todo en los puentes más importantes de la autopista 
en la zona de suelos blandos. Las estaciones 
piezométricas constan de un tubo de observación 
del nivel freático (TO) y varios piezómetros de tipo 
abierto (PA). El principio de operación de este tipo 
de piezómetro (desarrollado por el Profr. 
Casagrande) es muy simple, se trata de un tubo 
hermético en cuya punta inferior va un pequeño 
cilindro poroso dentro del cual penetra el agua y se 
eleva en el tubo hasta alcanzar el equilibrio por 
vasos comunicantes. 
El tipo de piezómetro que se instaló fue 
desarrollado por TGC; este piezómetro entra sellado 
y su último tramo se hinca a presión y se abre hasta 
que se encuentra a la profundidad correcta (Figura 
11). Este piezómetro normalmente queda bien 
instalado y solo en algunos casos tiene errores, 
siendo recomendable que la profundidad de 
instalación se elija con la ayuda de un sondeo de 
cono eléctrico que permita localizar con certeza los 
delgados lentes permeables y facilitar la medición de 
la presión del agua. 
 
Figura 11. Piezómetros abiertos. 
3.5 Secciones de control topográfico 
Este tipo de referencias topográficas permite medir 
los desplazamientos verticales que ocurren en la 
superficie de diferentes secciones transversales de 
la autopista; en la zona de circulación vehicular 
estos puntos los forman tornillos largos incrustados 
en el pavimento, mientras que fuera del cuerpo de la 
autopista a nivel del terreno natural se colocaron 
mojoneras de concreto con una varilla. Se instalaron 
diez secciones transversales con diez puntos de 
nivelación cada una. Las elevaciones iniciales de 
cada punto y las elevaciones subsecuentes se 
hicieron partiendo de la información que se tiene de 
los bancos de nivel profundo instalados en 
diferentes puntos de la autopista. 
A manera de ejemplo, en la Figura 12 se presenta 
una de las estaciones de instrumentos colocados, 
que corresponde a un sitio cercano a la autopista 
Peñón Texcoco. 
6 Instrumentación geotécnica de una autopista en suelos blandos 
 
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Figura 12. Estación de instrumentos en un sitio cercano a 
la autopista Peñón Texoco. 
4 RESULTADOS 
A continuación se hace una breve descripción y 
análisis de los resultados que se han obtenido de la 
instrumentación colocada en varios puntos de la 
autopista, exclusivamente en la zona de suelos 
blandos. 
4.1 Inclinómetros verticales 
Este tipo de instrumentos se colocó en gran parte al 
pie de los taludes de los accesos de los puentes y 
uno de ellos entre ambos cuerpos en una zona que 
cruza un canal de aguas negras. Para la mayoría de 
los inclinómetros colocados las lecturas con las que 
se cuenta hasta ahora dan valores de 
desplazamientos horizontales máximos que están 
entre 9 y 12 mm en la superficie y que tienden a 
cero conforme crece la profundidad. Llaman la 
atención 2 inclinómetros que presentan los valores 
máximos. El primero se localiza entre los cuerpos 
del Viaducto Peñón Texcoco que presenta valores 
máximos de desplazamiento horizontal en la 
superficie de 9.6 cm decreciendo hasta 9 m de 
profundidad y a partir de aquí tiende a cero hasta los 
50 m de profundidad máxima (Figura 13). Las 
deformaciones registradas sugieren tomar medidas 
correctivasemergentes en este tramo. 
 
 
 
Figura 13. Comportamiento de un inclinómetro vertical 
colocado cerca de la autopista Peñón Texcoco. 
 
El segundo es un inclinómetro instalado al pie del 
terraplén de salida de un puente cercano a Río de 
Los Remedios (Figura 14). Las deformaciones 
horizontales medidas son mínimas en la superficie y 
tienden a crecer con la profundidad hasta alcanzar 
unos 5 cm entre 5 y 12 m. Este comportamiento se 
asocia a los sucesivos trabajos de 
reencarpetamiento que se han llevado a cabo en 
este terraplén por la formación de escalones 
verticales provocados por fuertes asentamientos. 
Este sobrepeso constante hace que el terraplén se 
asiente y que los desplazamientos horizontales sean 
máximos entre 5 y 12 m. 
 
CONTRERAS. et al. 7 
 
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Figura 14. Comportamiento de un inclinómetro vertical 
colocado cerca del Río de Los Remedios. 
 
En este puente se tendrá que tomar alguna 
medida para llevar a cabo el reforzamiento del 
subsuelo bajo el terraplén tal como colocación de 
inclusiones o algún aligeramiento. 
4.2 Inclinómetros horizontales 
Este tipo de instrumentación se colocó en siete 
puntos bajo el terraplén de la autopista. En la Figura 
15 se presenta la sección con las deformaciones 
verticales máximas. Esta gráfica muestra una 
deformación vertical máxima casi al centro con un 
valor de 9.5 cm tendiendo a minimizarse hacia los 
extremos de la autopista. Esta deformación al centro 
ha provocado la pérdida de bombeo de la sección. 
4.3 Bancos de nivel profundo 
En todo el tramo de suelos blandos de la autopista 
que comprenden unos 7 kilómetros se colocaron 16 
bancos de nivel profundo de los cuales 7 se 
instalaron anexos a los puentes y 9 a un costado de 
la autopista sobre el derecho de vía. La profundidad 
de estos bancos varió de 35.7 a 70.6 m. 
 
Figura 15. Sección con deformaciones verticales máximas. 
 
En la tabla 1 se concentra la información obtenida 
en cada uno de los bancos de nivel profundo del 
tramo en estudio. 
 
Tabla 1. Datos obtenidos de los bancos de nivel profundo. _____________________________________________________ 
UBICACION VELOCIDAD DE 
 HUNDIMIENTO REGIONAL 
 ANUAL (cm/año) _____________________________________________________ 
Autopista Peñón Texcoco de 28.8 a 29 
 
Puente Río de Los Remedios de 32 a 39 
 
Tramo de autopista entre Puente 25.6 
Río de Los Remedios y El Caracol 
 
El Caracol 25.8 _____________________________________________________ 
 
De acuerdo con los valores anteriores, la zona 
aledaña a Río de Los Remedios registra el valor 
máximo de velocidad de hundimiento regional 
anualizado. 
4.4 Estaciones piezométricas 
Las estaciones piezométricas que se encuentran en 
la zona de suelos blandos se distribuyen desde el 
norte del Lago Nabor Carrillo hasta el Evaporador 
Solar “El Caracol”. La característica de abatimiento 
que presentan estas estaciones piezométricas está 
asociada a la explotación actual del acuífero y a la 
existencia anterior de pozos que abastecían de 
salmuera a la empresa Sosa Texcoco. La variación 
con el tiempo desde la instalación de los 
piezómetros en enero de 2009 y hasta diciembre de 
2011, es mínima por lo que las envolventes de la 
presión de poro con la profundidad se superponen 
en casi todas las fechas de las lecturas, tal y como 
puede apreciarse en las gráficas de las Figuras 16 y 
17 que corresponden a dos estaciones 
piezométricas instaladas en este tramo. 
 
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Figura 16. Comportamiento de una estación piezométrica 
colocada cerca de la autopista Peñón Texcoco. 
 
 
Figura 17. Comportamiento de una estación piezométrica 
colocada cerca del Río de Los Remedios. 
 
El nivel freático (NAF) fluctúa de 0.7 a 1.7 m, 
respondiendo claramente al periodo de lluvias y al 
periodo de estiaje en la zona. Se observa un fuerte 
abatimiento de las condiciones piezométricas entre 
las profundidades de 33 a 41 m, a partir de estas 
profundidades empieza a decaer la presión de poro 
en los piezómetros instalados registrándose una 
pérdida respecto a la presión hidrostática que varía 
de 12.19 a 23.1 t/m2. 
4.5 Secciones de control topográfico 
Todas las secciones de control topográfico 
instaladas muestran en general una tendencia a 
presentar los hundimientos máximos al centro de la 
autopista, siendo las secciones ubicadas en la zona 
de suelos blandos las que presentan los valores 
máximos de asentamiento hasta de 90 cm. En las 
Figuras 18 y 19 se muestra la configuración de los 
asentamientos verticales máximos medidos en dos 
secciones representativas cuyos puntos se ubican 
sobre el pavimento y en terreno natural del derecho 
de vía. 
La forma de los asentamientos en la mayoría de 
las secciones muestra que el cuerpo de la autopista 
en esta parte de suelos blandos se ha hundido 
siguiendo una configuración casi uniforme sin que 
los diferenciales entre los extremos y el centro sean 
de gran magnitud. Esto se puede asociar a la 
diferencia de peso entre los materiales que 
conforman el centro de la sección y los que se 
tienen hacia los hombros (ver Fig. 4), así como a la 
aportación de la Geored que envuelve los materiales 
térreos. 
 
 
 
Figura 18. Asentamientos verticales máximos medidos en la sección 141 + 710 
CONTRERAS. et al. 9 
 
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Figura 19. Asentamientos verticales máximos medidos en la sección 141 + 650. 
 
5 COMENTARIOS FINALES 
Toda la instrumentación geotécnica y topográfica 
colocada para esta autopista se sigue monitoreando 
continuamente y sus resultados han servido para 
tomar algunas medidas correctivas inmediatas y 
otras que a largo plazo requerirán de un mayor 
periodo de observación. 
REFERENCIAS 
Gobierno del Distrito Federal (GDF) (6 de octubre de 
2004) Normas Técnicas Complementarias para 
Diseño y Construcción de Cimentaciones, Gaceta 
Oficial del D.F., Tomo II No. 103-BIS. 
Comisión Nacional del Agua (CNA) (1991). “Boletín 
de Mecánica de Suelos, datos del valle de 
México”, periodo 1983-1986.