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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE GEOLOGIA, GEOFISICA Y MINAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOLOGICA
ESTUDIO DE SUELOS Y CANTERAS PARA EL “MEJORAMIENTO Y
CONSTRUCCION DE LA CARRETERA AYO-HUAMBO, PROVINCIA
DE CASTILLA Y CAYLLOMA, TRAMO AYO - CANCO, SUBTRAMO
Km.9+600 A Km. 13+849.64, AREQUIPA”
INFORME POR SERVICIOS PROFESIONALES
INFORME PRESENTADO POR EL BACHILLER
NESTOR SOLANO, SUCAPUCA CASO, PARA
OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE
INGENIERO GEOLOGO
AREQUIPA – PERU
2
2017
DEDICATORIA
A la memoria de mis padres, Filomena,
Eduardo (†), mis hermanos y familiares
que me apoyaron incondicionalmente.
A Dios, mi fortaleza, Refugio y esperanza
por darme fuerza, voluntad y
perseverancia para lograr este objetivo.
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AGRADECIMIENTO
- Al laboratorio de mecánica de suelos, asfaltos y concretos “SERLABSU” por incluirnos
en el personal de campo para constituirnos a la zona de estudio con su personal
técnico y a solicitud del Gobierno Regional de Arequipa.
- A los profesores que me enseñaron en la Universidad Nacional de San Agustín de
Arequipa por sus valiosos conocimientos compartidos en las aulas, los cuales han
sido un aporte inmenso para mi formación profesional.
- A la Ing° Salome Chacon Arcaya, por la revisión y asesoramiento del presente
trabajo.
- De manera igual al laboratorio de mecánica de suelos del Ministerio de transportes
y comunicaciones de Arequipa, donde he laborado y aprendido los conocimientos de
mecánica de suelos.
- Finalmente a mis amigos y compañeros de promoción de la UNSA que siempre me
alentaron para lograr este objetivo.
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RESUMEN
El presente informe de grado, es un trabajo de ingeniería de las obras viales en las
cuales se deben seguir los requerimientos básicos en la construcción de un proyecto
vial. Se ha estructurado de la siguiente manera:
Capítulo I: introducción; se trata sobre los aspectos generales del proyecto, como
son ubicación, accesibilidad, objetivos del estudio, metodología de trabajo, etc.
Capitulo II: marco teórico; se describe los aspectos geológicos del área del estudio
como son relieve, drenaje, clima, flora y fauna y recursos naturales, también la
geomorfología y el, marco geológico, y las unidades litoestratigráficas y sus
diferentes formaciones.
Capitulo III: se trata acerca de la descripción del proyecto, introducción, organización
del proyecto, trabajos desarrollados y normatividad utilizada.
Capitulo IV: comprende los trabajos de mecánica de suelos, labores de gabinete,
descripción de suelos, diseño del afirmado, análisis del valor de soporte del terreno
de fundación, estimación del EAL, diseño estructural, estudio de canteras y puntos
de agua.
Capítulo V: discusión de resultados, resultados alcanzados e importancia del
proyecto.
Se culmina con las Conclusiones y Recomendaciones del presente informe.
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ÍNDICE
Pag DEDICATORIA I AGRADECIMIENTO II RESUMEN III CAPITULO I: INTRODUCCION 1 1.1: UBICACIÓN 2 1.2: ASPECTOS GENERALES 3 1.3: ACCESIBILIDAD 3 1.4: OBJETIVO DEL ESTUDIO 5 1.5: METODOLOGIA DEL TRABAJO 6 1.6: META Y JUSTIFICACION 6 1.7: EXPERIENCIA PROFESIONAL 7 CAPITULO II: ASPECTOS GEOLOGICOS 9 2.1 MARCO GEOGRAFICO 9
2.1.1. RELIEVE 9 2.1.2. DRENAJE 10 2.1.3. CLIMA 10 2.1.4. FLORA Y FAUNA 11 2.1.5. RECURSOS NATURALES 11 2.1.6. GEOMORFOLOGIA 12
2.2 MARCO GEOLOGICO 14 2.2.1: MARCO GEOLOGICO REGIONAL Y LOCAL 14 2.2.2. UNIDADES LITOESTRATIGRAFIAS 14
1). FORMACION SOCOSANI (JM – SO) 14 2). GRUPO YURA (JSKI – YU) 16
FORMACION PUENTE(Jm-pu) 16 FORMACION CACHIOS (Jm-ca) 17 FORMACION LABRA (Js-la) 17 FORMACION GRAMADAL (Js-gr) 17 FORMACION HUALHUANI (Ki-hu) 17
3). DEPOSITOS CUATERNARIOS 18 DEPOSITOS ALUVIALES (Qpl-al) 18 DEPOSITOS FLUVIALES (Qpl-fl) 19 GRUPO ANDAGUA (Qpl-an) 19 DEPOSITOS COLUVIALES /Qpl-co) 21
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DEPOSITOS COLUVIALES Y ALUVIALES (Qph-co-al) 21 DEPOSITOS RESIDUALES (Qr-r) 22
2.2.3: MARCO ESTRUCTURAL 22
CAPITULO III: DESCRIPCION DEL PROYECTO 23
3.1 DESCRIPCION DEL PROYECTO 23 3.2 ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO 24 3.3 TRABAJOS DESARROLLADOS 24 3.4 NORMATIVIDAD UTILIZADA 24 CAPITULO IV: ESTUDIO DE SUELOS Y CANTERAS Y PUNTOS DE AGUA 26 4.1 ESTUDIO DE SUELOS 26
4.1.1: LABORES DEL GABINETE 27 4.1.2: DESCRIPCION DE LOS SUELOS 27 4.1.3: DISEÑO DEL AFIRMADO 30 4.1.4: ANALISIS DEL VALOR SOPORTE DEL TERRENO DE FUNDACION 30 4.1.5: ESTIMACION DEL EAL 33 4.1.6: DISEÑO ESTRUCTURAL 33
4.2. ESTUDIO DE CANTERAS Y PUNTOS DE AGUA 35 4.2.1 CANTERA Nº 1 AYO (LIGANTE) 37 4.2.2 CANTERA Nº 2 AYO (GRANULAR) 37 4.2.3 MEZCLA DE CANTERAS PARA EL AFIRMADO 37 4.2.4 PUNTOS DE AGUA 39
CAPITULO V: DISCUSIÓN DE RESULTADOS 40 5.1 RESULTADOS ALCANZADOS 40 5.2 IMPORTANCIA DEL PROYECTO 40 CONCLUSIONES 41 RECOMENDACIONES 42 BIBLIOGRAFIA 43 ANEXO 44
1: Ensayos de Laboratorio 2: Calicatas 3: Ubicación de Canteras 4: Planos
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Lista de Figuras: 1.1 Mapa de ubicación del Tramo vial Ayo - Canco 2 1.2 Mapa de accesos a la zona de estudio 5 2.1 Mapa de Pendientes, Proyecto Vial: Ayo - Canco 9 2.2 Mapa Geológico, Proyecto Vial: Ayo – Canco (Ingemmet, 1973) 15 2.3 Columna Estratigráfica Generalizada (Ingemmet, 1973) 16 Lista de Cuadros: 1.1 Coordenadas UTM de los Puntos de Inicio y Fin del Tramo vial Ayo - Canco 3 1.2 Ruta 1 de Acceso al Proyecto Vial Ayo - Canco 4 1.3 Ruta 2 de Acceso al Proyecto Vial Ayo - Canco 4 4.1 CLASIFICACION DE SUELOS 30 4.2 CBR del suelo de fundación 31 4.3 CBR de Diseño 31 4.4 CBR de Diseño (Van Til, 1972) 32 4.5 Trafico Proyectado para el Año Horizonte (MTC, 2005) 33 4.6 Estructura del Pavimento 35 4.7 Porcentaje de Mezclas de Canteras 38 4.8 Características Generales de los Materiales de Cantera 38 Lista de Fotografías: 2.1 Deposito aluvial tramo Ayo Canco 18 2.2 Deposito Fluvial, rio Colca aguas arriba 19 2.3 Grupo Andagua al fondo del valle en la pampa Ayo 20 2.4 Volcán monogenético de Andagua 20 2.5 Piedemonte, tramo Ayo – Canco 21 2.6 Materiales coluvial, aluvial cerca a Canco 21 2.7 Deposito residual 22
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CAPITULO I: INTRODUCCION
El estudio de suelos y canteras para el “mejoramiento y construcción de la carretera Ayo -
Canco, Km. 9+600 A 13+849.64”, último tramo de un total de 59 Km. Se encuentra sobre
la cuenca del rio Colca que más adelante se denomina rio Majes (fluye de NE – SW) y en
su tramo final toma el nombre de rio Camaná, Está ubicado entre las provincias de
Castilla y Caylloma, región Arequipa y como parte del proyecto construcción y
mejoramiento de la carretera Ayo – Huambo, es un anhelo de todos los pobladores de los
distritos de Ayo, Andagua, Chachas, Chilcaymarca y Orcopampa perteneciente a la
provincia de Castilla así como del distrito de Huambo (provincia de Caylloma) este
proyecto, permitirá la integración del valle de los volcanes al circuito turístico del cañón
del Colca, además va constituir como la única vía que cruzará el Cañón del Colca en
dirección al cañón de Cotahuasi, además permitirá poner en valor los principales recursos
naturales, geológicos del ámbito con potencial turístico y centros mineros importantes de
la región.
Geomorfológicamente el área por donde se desplaza el trazo del proyecto presenta un
relieve muy accidentado, como producto de los diferentes procesos tectónicos y erosivos
que se han desarrollado a lo largo del periodo geológico.
En el área de estudio afloran unidades litológicas sedimentarias, ígneas, volcánicas y
metamórficas que comprenden edades desde el jurásico hasta el cuaternario reciente.
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De acuerdo al estudio de suelos, este ha sido realizado mediante calicatas de prospección
a cielo abierto, no se encontró el nivel freático a la profundidad de estudio. Las canteras
propuestas cumplen con las especificaciones técnicas para un afirmado.
La estructura de la base afirmada será de 8” (20.00 cm.), CBR para el diseño del afirmado
se ha considerado de 42.0 % al 95 % de la máxima densidad seca.
1.1 UBICACIÓN
La ubicación del Proyecto Vial: Ayo – Canco, se describe de la siguiente manera.
1.1.2 Ubicación Política
Políticamente el proyecto se ubica en los distritos de Canco provincia de Caylloma y
distrito de Ayo, provincia de Castilla, región Arequipa (ver Fig 1.1).
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Fig 1.1: Imagen de ubicación del Tramo vial Ayo - Canco
1.1.3 Ubicación Geográfica
Geográficamente el proyecto está comprendido en la región sierra y el valle
interandino.
El punto de inicio del tramo de la carretera en estudio, corresponde al Km. 9+600, que
es final del primer tramo y que se ubica en una zona plana ondulada de la segunda
terraza volcánica planicie en la margen derecha del rio Colca.
Los datos geográficos, en coordenadas UTM, WGS’84, 18S, de los puntos de inicio y
final del tramo en estudio son:
Cuadro 1.1: Coordenadas UTM de los Puntos de Inicio y Fin del Tramo vial Ayo – Canco
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Punto de Inicio Punto Final
ESTE: 796682.779 ESTE: 798853.855
NORTE: 8261354.602 NORTE: 8263698.517
1.2 ASPECTOS GENERALES
La construcción de la vía del tramo Km. 9+600 a 13+849.64 Ayo – Canco, como parte del
proyecto construcción y mejoramiento de la carretera Ayo – Huambo presenta la menor
distancia desde la ciudad de Arequipa, porque accede directamente desde Alto Siguas en
la panamericana sur, que las dos rutas existentes actualmente uno con 395 Km. Y el otro
con 450 Km., también busca mejorar la calidad de vida de los habitantes de los diferentes
pueblos de la parte alta de Castilla y por ultimo favorecerá ampliamente al turismo.
1.3. ACCESIBILIDAD
La accesibilidad a la zona de Ayo desde Andagua, se realiza a través de dos rutas.
Ruta 1: Arequipa – La Repartición (km 48) – El Morro (desvió de Aplao) – Acoy – Tipan –
Viraco – Dv. Machaguay – Andagua – Ayo.
Para acceder a la localidad de Ayo, mediante esta vía, se recorre una distancia de 395 Km.
En 5 tramos diferenciados por sus clasificaciones dentro de la red vial nacional.
Cuadro 1.2: Ruta 1 de Acceso al Proyecto Vial Ayo – Canco
Ruta 1 Distancia (km) Tipo de Vía Tiempo (horas)
Arequipa - Uchumayo Uchumayo – La Repartición
10 39
Ruta Nacional 30-A. Asfaltada
0.3 0.7
La Repartición – El Morro 77
Ruta Nacional 1 - S Asfaltada
1
El Morro - Acoy 71
Ruta Departamental AR - 118 Asfaltada
1.5
Acoy - Andagua Ruta Departamental AR - 118
12
7 152.5
Asfaltado Trocha carrozable
5
Andagua - Ayo 38.5
Ruta Vecinal 1 - 541 Trocha carrozable
1.5
395 10.0
Ruta 2: Arequipa – Yura – Patahuasi – Vizcachani – Sibayo – Caylloma – Orcopampa –
Andagua – Ayo.
La ruta 2 es más larga que la primera, se recorre una distancia de aproximada de 450 Km.,
mediante 4 tramos diferenciados por su clasificación dentro de la red vial nacional.
Cuadro 1.3: Ruta 2 de Acceso al Proyecto Vial Ayo – Canco
Ruta 2 Distancia (km) Tipo de Vía Tiempo (horas)
Arequipa – Yura Yura - Patahuasi
30.8 50
Ruta Nacional 30 Asfaltada
1 1
Patahuasi – Callalli Callalli - Sibayo
70.6 5
Ruta Nacional 28 Asfaltada
2.5
Sibayo – Caylloma Caylloma - Orcopampa
62.7 109.0
Ruta Departamental AR - 118 Afirmada
2 4
Orcopampa – Andagua Andagua - Ayo
84 38
Ruta Departamental AR - 118 Afirmado Trocha carrozable
2.5 1
450.1 14.0
En resumen, se tiene el acceso actual desde Arequipa a la localidad de Ayo es más
distante comparativamente con los accesos a las localidades vecinas de Andagua,
Chachas, Chilcaymarca, Orcopampa y los poblados menores que lo conforman. La
localidad de Huambo presenta la menor distancia desde la ciudad de Arequipa, porque se
accede directamente desde Alto Siguas en la Panamericana Sur.
A continuación se muestra un mapa de los accesos a la zona de estudio:
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Fig. 1.2: Accesos a la zona de estudio
1.4 OBJETIVOS
General:
Evaluar que los materiales de la rasante y la capa afirmada de la vía Ayo – Canco, cumplan
con las especificaciones técnicas que garanticen su estabilidad y permitan comunicar y
aprovechar ambos márgenes del rio como fuente de trabajo.
Específicos:
1° Aperturar y evaluar calicatas cada 500 metros, con la toma de muestras y realización de ensayos correspondientes.
2° Evaluar las canteras y fuentes de agua, que sirvan de soporte para el proceso
constructivo. 3° Obtener con la presentación y sustentación del presente Informe, el título
profesional de Ingeniero Geólogo
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1.5: METODOLOGIA DEL TRABAJO
La metodología seguida para efectuar el trabajo, comprendió básicamente la
investigación de campo, laboratorio y gabinete.
a). Trabajos de Campo.
Los trabajos de campo han permitido orientar la exploración del subsuelo, mediante la
ejecución de calicatas en el área de estudio y a cada 500 metros lineales. Se tomaron
muestras disturbadas de cada una de las exploraciones ejecutadas, las mismas que
fueron remitidas al laboratorio especializado para los análisis correspondientes.
b). Trabajos de Laboratorio.
Mediante los trabajos de laboratorio se han determinado las características físicas y
mecánicas de los suelos obtenidos del muestreo, las que sirven de base para definir las
características de cada tipo de cantera y su uso.
c). Trabajos de Gabinete.
Finalmente en gabinete se integra la información de campo, laboratorio y
especificaciones técnicas, para la redacción del informe final correspondiente.
1.6: META Y JUSTIFICACION
El presente estudio de suelos del tramo Km. 9+600 a 13+849.64 del tramo Ayo – Canco,
como parte del proyecto construcción y mejoramiento de la carretera Ayo-Huambo, es un
anhelo de todos los pobladores de los distritos de Ayo, Andagua, Chachas, Chilcaymarca y
Orcopampa, perteneciente a la provincia de Castilla. Este proyecto vial, permitirá la
integración del valle de los volcanes al circuito turístico del cañón del Colca, pasando
además constituirse como la única vía que cruzara el cañón del Colca en dirección al Cañón
de Cotahuasi y también permitirá poner en valor los principales recursos naturales
geológicos de centros mineros importantes de esta parte de la región.
1.7. EXPERIENCIA PROFESIONAL
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El autor del presente Informe, tiene la siguiente experiencia profesional:
1.7.1 EN EL INSTITUTO VIAL DE LA MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE AREQUIPA (IVP)
Como Ing. RESIDENTE en la obra “Mejoramiento de bermas y ampliación de
superficie de rodadura con pavimento asfaltico del camino vecinal AR-624,
distrito de Santa Rita de Siguas, provincia de Arequipa-Arequipa” de 01 de
mayo al 07 de junio de 2016.
Como ASISTENTE DE OBRA en la obra “Mejoramiento de la transitabilidad
vehicular y peatonal del jirón José Olaya, distrito de Santa Rita de siguas,
provincia de Arequipa-Arequipa” del 01 de febrero al 22 de marzo de 2016.
Como ASISTENTE DE OBRA en la obra “Mejoramiento del camino vecinal AR-
731 tramo Sondor-Betancur, distrito de Santa Isabel de Siguas, Arequipa-
Arequipa” de 01 de octubre 2014 al 20 de febrero de 2015.
1.7.2 EN EL GOBIERNO REGIONAL DE AREQUIPA EN EL AREA DE SUPERVISION.
En el área de LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS, en la obra
“Mejoramiento y construcción de la carretera Ayo – Huambo, sub tramo
Huambo – Canco Km. 12+000 a 17+500” del 19-11-2012 al 31-07-2014.
Asistente de SUPERVISION en la obra “Mejoramiento de la carretera Atico-
Caraveli, tramo Km. 26+300 al 41+300 segunda etapa” frente Atico del 02-02-
2011 al 31-01-2012.
Asistente de SUPERVISION en la obra “Mejoramiento de la carretera Atico-
Caraveli”, del 02-02-2012 al 30-11-2012.
1.7.3 EN EL MINISTERIO REGIONAL DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES, DIRECCION
DE CAMINOS DEL 01 AGOSTO 2004 AL DICIEMBRE DE 2010 COMO ING. ASISTENTE
EN LAS SIGUIENTES OBRAS
Obra “Asfaltado de las calles Upis Paisajista” Hunter.
Obra “Asfaltado de la Av. Aviación” Cerro Colorado.
Obra “Mejoramiento de la carretera Quebrada Japo-Hurangane”, Chivay-
Caylloma.
Obra “Mejoramiento de la variante de Uchumayo y asfaltado de la Av.
Mariscal Castilla”.
Obra “Asfaltado de las calles de La Pampa Socabaya y Av. Mariscal Castilla”.
Obra “Mejoramiento del nuevo local de Circulación terrestre y circuito de
manejo”.
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Obra “Asfaltados de las calles los Alamos (Sabandia), Lircay, la Urb. la
Palizada (Socabaya)”.
En el área de laboratorio de mecánica suelos y geotecnia, haciendo controles
de suelos, concreto y asfalto.
SUPERVISION de la obra “Mejoramiento de la carretera departamental 111
km. 0+000 al 32+664, Vizcachani-Patapampa (Caylloma)” en el área de
laboratorio de mecánica de suelos y geotecnia.
Encargado de control de calidad en la obra “Asfaltado de la carretera Atico-
Caraveli” año 2009 en apoyo al gobierno regional de Arequipa.
1.7.4 EN EL INTITUTO NACIONAL DE DESARROLLO AUTORIDAD AUTONOMA MAJES
SIGUAS (AUTODEMA).
Con trabajos de topografía, año 2000 a 31 de diciembre de 2001.
1.7.5. EN LA EMPRESA NACIONAL DE EDIFICACIONES DE INMUEBLES (ENACE) COMO
SUPERVISOR EN LOS SIGUIENTES PROYECTOS DE CREDITOS SUPERVISADOS.
Proyecto “Dean Valdivia 3” Arequipa, año 1994.
Proyecto “Dean Valdivia 4” Arequipa, año 1995.
Proyecto “Aziruni 3” Puno, año 1996.
Proyecto “Sicuani 1” cuzco, año 1997.
Proyecto “Dean Valdivia 6” Arequipa, año 1998.
1.7.6. EN EL MINISTERIO DE AGRICULTURA VM. PRONADRET.
Como Ing. ASISTENTE en diferentes obras civiles, construcción de canales,
estudio de represas y trabajos de topografía. De octubre 1987 a enero de
1989.
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CAPITULO II: ASPECTOS GEOLOGICOS
2.1 MARCO GEOGRAFICO
2.1 .1 RELIEVE
El terreno que ocupa la franja donde se apoya la carretera en proyecto se encuentra
inmerso en el sistema estructural de la cordillera occidental, donde también se encuentra
el cañón del Colca; donde el relieve y la topografía son abruptas con pendientes muy
pronunciadas: mayores de 45° (Fig 2.1).
FIG. 2.1: Pendientes, Proyecto Vial: Ayo – Canco
Las rocas expuestas van desde el Precámbrico, Paleozoico inferior, Mesozoico (jurásico –
cretácico), Cenozoico (terciario, cuaternario; en áreas por donde pasa el eje de la carretera
tenemos principalmente a rocas expuestas del jurásico (grupo Yura) también en el área se
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ubican los valles de Ayo, Huambo y Colca, donde el valle de Ayo es la continuación del
sistema del graben de Andagua, donde las manifestaciones de los volcanes monogenéticos
de Andagua en dos fases, siendo la primera de naturaleza lávica, cuyo evento importante
es la desaparición del rio Andagua en la laguna Chachas, apareciendo después a 35 Km. La
laguna de Mamacocha y continuar para desembocar al rio Colca.
La otra fase de naturaleza piroclastica violenta que origino estructuras cónicas, que ahora
se tiene el valle de los volcanes, espectacular por la gran cantidad de estas formas
distribuidas regionalmente.
2.1.2 DRENAJE
La carretera Ayo – Huambo, tramo Ayo – Canco, se encuentra sobre la cuenca del rio
Colca, que aguas abajo se denomina rio Majes que fluye en dirección (NE – SW), y que
finalmente tomara el nombre de rio Camama, el cual desemboca en el Océano Pacifico en
las playas de la localidad de Camama.
Localmente en la zona de Ayo de influencia de la carretera a ejecutar, se ha identificado
tres tributarios, el rio Mamacocha que nace en la laguna del mismo nombre y los ríos Colca
y Huambo, los cuales constituyen los cursos principales y establecen un drenaje tipo
subdendritico, de igual forma se tiene numerosas quebradillas tipo cárcavas que serán
drenadas con cuneta de la vía y cuyos aportes hídricos solo se realizan durante la época de
lluvias, entre los meses de enero y marzo.
El trazo de la carretera Ayo – Huambo, en el tramo comprendido entre Ayo y Canco
atraviesa cuatro cauces definidos, siendo los más importantes, los ríos Mamacocha, Colca,
Huambo y además de una pequeña quebrada de régimen estacional.
2.1.3 CLIMA
La zona del proyecto en estudio, cerca de Canco y en Canco se desarrolla clima semiárido,
templado, con lluvias concentradas en el periodo de verano y con humedad relativa
calificada como seca. Cabe hacer mención que en la zona se presentan fuerte actividad
eólica con fuertes vientos, son persistentes desde el mediodía hasta las 5:30 pm.
Para la zona existen registros en dos estaciones meteorológicas del SENAMHI, uno en Ayo
y otro en Huambo, que permiten precisar los valores de los parámetros de precipitación,
temperatura, vientos y humedad relativa.
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Como información, la estación de Ayo registró en el periodo 2004 – 2006 precipitaciones
pluviales anuales de 71.6mm a 111.6mm. Concentradas fundamentalmente entre
diciembre y marzo que son meses de verano fluctuó entre 61% 69%, bajando el resto del
año hasta situarse entre los 28% y 36% en el mes de junio, tiende a ser más seco. La
temperatura media mensual se sitúan entre los 17.2ºC y los 20.4ºC en el periodo; cabe
indicar que la máxima mensual en el año 2006 fue de 27.2ºc y la mínima de 8.7ºC.
2.1.4 FLORA Y FAUNA
La zona por donde hace el desarrollo del trazo definitivo del Km. 9+600 a Km. 13+849.64
tiene las siguientes formaciones ecológicas, de acuerdo al sistema de zonas de vidas
elaborado según HOLDRIDGE (1971) y el mapa ecológico del Perú (INRENA, 1995), se
describen las zonas de acuerdo a los siguientes criterios:
Distribución geográfica, extensión superficial y altitud
Características climáticas de la zona de vida
Situación geográfica y edafológica
Descripción de los usos agrícolas, pecuarios y forestales.
Teniendo dentro del tramo Ayo – Huambo, las siguientes zonas ecológicas:
Desierto per árido subtropical (dp-s): matorral desértico subtropical (md-s); estepa
espinoso montano subtropical (ee-MBS).
Desierto per árido o subtropical (dp-s): se ubica en el valle y alrededores del distrito de
Ayo por donde se desplaza el trazo de la carretera en el tramo del Km. 9+600 a 13+849.64,
teniendo una temperatura anual de 17ºC – 24ºC y precipitación anual promedio entre
104.2 y 73.5 mm. Con una topografía suave, plana hasta muy accidentada, presentan
suelos heterogéneos, la vegetación es abundante a los valles las áreas irrigantes tienen un
valor agrícola.
2.1.5 RECURSOS NATURALES
En la actualidad la agricultura es la actividad económica preponderante en el área del
estudio, la misma que se encuentra limitado por la falta de interconexión vial con los
mercados zonales y regionales, representando un mayor costo de transporte y tiempo de
viaje, aspectos que limitan la capacidad de negociación de los agricultores establecidos en
el área de influencia directa, tanto en la localidad de Huambo como en Ayo para
comercializar los excedentes exportables de la producción agrícola. No existe vía de
comunicación entre los distritos de Ayo y Canco lo que hace que la construcción de la vía
sea de vital importancia.
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2.1.6 GEOMORFOLOGIA
La superficie que presenta el área de estudio es bastante accidentado, como resultado de
los procesos endógenos, tectónico, erosivos y geodinámicas que se han desarrollado y
viene desarrollándose en este territorio a lo largo de millones de años. El tectonismo
iniciado en la edad jurásica-oligoceno es el responsable del modelado de la superficie de la
región, deformando las rocas marinas sedimentarias del jurásico y del cretácico
elevándolas; posteriormente se produjo en el periodo reciente las manifestaciones
volcánicas representado por las rocas del grupo Andagua en el área de estudio,
seguidamente se produjo una fuerte erosión fluvial-eólica hasta el presente. Estos
procesos desarrollaron zonas muy características, en la parte más alta la superficie puna,
valles fluviales de estrechos y numerosas quebradas que contienen abanicos coluviales
depositacionales menores.
Las principales unidades geomorfológicas comprendidas en el área del presente estudio
son:
a) Valle y Volcanes Andagua
Las cubetas de Andagua es una depresión labrada en las rocas del grupo Tacaza y rocas
sedimentarias principalmente del grupo Yura, rellenada en casi toda su extensión por
rocas volcánicas recientes(grupo Andagua). Depresión de origen tectónico resultante de
una distensión regional ocurrida durante el cuaternario reciente. Este fenómeno había
provocado un fallamiento con la consecuente separación de bloques limitados por fallas
pre-existentes, que condujeron a un activo vulcanismo a lo largo de la depresión, donde
por lo menos 60 conos discretos de escoria de edad probablemente pre-holocenica. La
morfología prismática de los conos y de las lavas de escoria sugiere edades muy jóvenes
como algunos cientos de años
b) Cañón del rio Colca
los diversos agentes geodinámicas han actuado ocasionando el desgaste y la
modificación del valle del Colca a través de las diversas eras geológicas, la unidad
geomorfológica que está constituido por áreas encajonadas y profundas, en forma de
“V” con paredes verticales y laderas abruptas, donde los ríos siguen controles
estructurales y litológicos, las cajas son angostas con elementos de grandes
dimensiones en el cauce como bolones bloques de roca proveniente de derrumbes, en
las paredes, producto de lluvias, erosión en las márgenes, fracturamiento de rocas y
proceso de geodinámica interna.
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c) Rio Colca
El rio Colca tiene su origen en las alturas de los cerros Yaretane y Torre, ubicados en la
provincia de Caylloma a 4750 msnm. Alimentando sus cursos de agua primordialmente
con las precipitaciones que caen en las alturas del flanco occidental de la cordillera de
los andes y con los aportes de precipitaciones y aguas subterráneas, así como de los
diferentes riachuelos ubicados en ambos márgenes.
El origen y evolución del valle del rio Colca en general es un valle interandino
longitudinal, cuya formación está relacionada a procesos de fallamiento ocurridos en las
etapas finales del levantamiento Andino. La deflexión de Abancay habría dado lugar a
depresiones, zonas de debilidad y macizos elevados, que de alguna forma ejercieron un
control en la dirección de los cursos de agua y formación de cuencas lacustres.
d) Superficies de Erosión
Esta unidad se encuentra ubicado en todo el tramo del trazo del eje de la carretera en
esta área se han diferenciado 3 superficies de erosión y son:
SUB UNIDAD DE SUPERFICIE DE EROSION I. comprendido entre2500 msnm. A 3900
msnm. De altura, son de superficie ondulada con pendientes suaves a moderadas
que van desde los 15° a 30°.
SUB UNIDAD DE SUPERFICIE DE EROSION II. Esta unidad está conformada por los
flancos y el cauce del rio Huambo, Colca y sus tributarios, localmente se distinguen la
topografía de pendiente alta en los cañones descritos. Abarca el trazo del eje
proyectado de la carretera en áreas entre los 1240 msnm. A 2500msnm. De la altura
de la zona de estudio, tiene superficie empinada con pendientes fuertes que van
desde los 30° a 85°.
SUB UNIDAD DE SUPERFICIE DE EROSION III. Abarca el trazo del eje de la carretera
entre los 1240 msnm. A 2500 msnm. De altura de la zona de estudio, es de superficie
empinada a moderadas, la erosión es causada principalmente por agentes físicos,
con pendiente moderada a fuertes que van desde los 15º en el valle de Ayo, 70° en
las laderas del cerro Canco.
2.2: MARCO GEOLOGICO
2.2.1 MARCO GEOLOGICO REGIONAL Y LOCAL
22
Las características geológicas del área de estudio tiene sus orígenes ligados al tectonismo
regional iniciado desde el jurásico, donde se produjo un levantamiento regional de
naturaleza epirogénica y probablemente significo una manifestación erosiva entre la
formación Socosani y el grupo Yura, posteriormente se inicia una nueva fase de
acumulación clástica, que finalizó con una emersión leve y con sedimentación de
ambientes playeros. En el área aflora unidades litoestratigráficas sedimentarias y
volcánicas que comprenden periodos desde el jurásico (grupo Yura) hasta los depósitos
cuaternarios recientes.
2.2.2 UNIDADES LITOESTRATIGRAFICAS
En el área afloran unidades litológicas sedimentarias, ígneas, volcánicas, y metamórficas
que comprenden edades desde el jurásico hasta el cuaternario reciente. En esta sección
detallaremos la sucesión de rocas, estratos rocosos y depósitos que se han formado en
esta área a través del tiempo geológico y se encuentran aflorando en la actualidad, como
se muestra en la fig 1.0, cuya columna estratigráfica se describe en la fig 2.3..
1) FORMACION SOCOSANI (Jm – so)
Secuencia marina de unos 270 metros. De potencia compuesta por calizas detríticas en
estratos medianos a gruesos, macizos de color gris oscuro a verdoso alterando con
niveles de arenisca volcánica, con alto contenido de fósiles de amonites (Benavides,
1962), litológicamente es una secuencia carbonatada de 250mts. De espesor, que
muestra dos miembros, el miembro basal de caliza de grano mediano a fino de color
gris claro a gris oscuro, el miembro superior está compuesto de calcilutitas un tanto
siliceas de color azul oscuro. Esta formación se encuentra detrás del cementerio de Ayo.
La edad según estudio de amonites encontradas en esta formación la edad es toarciano
superior – bajociano inferior a medio (Benavides 1962), se correlaciona con la
formación San Francisco y pelado, formación Rio Grande de Nazca.
24
FIG. 2.2: Cuadro Estratigráfica Generalizada (Ingemmet, 1973)
2) GRUPO YURA (JsKi – yu)
El grupo Yura aflora a lo largo del trazo del eje de la carretera y además se propaga a lo
largo del Cañón de Colca, esta unidad estratigráfica sedimentaria aflora en los cerros
Canco, Condorsaya, Atilayoc, Claquina compuesto de areniscas, lutitas y cuarcitas,
cuyos estratos varían de centímetros hasta 2 mts. Está conformado por 5 miembros
(según Benavides 1962)
FORMACION PUENTE (Jm – pu) litológicamente consiste de arenisca de tonos
amarillentos que varían a tintes verduzco, interpuesta con capas delgadas de lutitas
carbonosas oscuras, esta formación presenta afloramientos irregulares con
pendiente moderada a abrupta, en áreas por donde pasa el trazo del presente
estudio, las rocas se encuentran meteorizada, y muy fracturada por lo que es
susceptible a geodinámica, deslizamientos, derrumbes y rodaderos, La edad y
correlación se le asigna una edad Caloviano – Oxfordiano (Benavides, 1962)
25
FORMACION CACHIOS (Jm – ca) en sector de Huambo en la quebrada Capiza, esta
formación aflora en el cerro Huapulja tiene un espesor de 600 mts. Y es muy
distinguida por su coloración gris oscura y por su uniformidad litológica, que en su
mayoría está constituida por lutitas las que se intercalan con delgadas capas de
areniscas y limonitas de tonalidades beiges. En esta serie se encuentran fósiles como
perysphinctes mal conservados (Caldas, 1993) edad y correlación se realizó en base a
fósiles de amonites que indican una edad kimeridgiano – titoniano, se correlacionan
en las localidades de Chincha, Omate y Puquina (Vicente, 1980).
FORMACION LABRA (Js – la), aflora en la quebrada Huambo en el cerro Huapulja con
1200 mts. De potencia, su litología es arenisca gris clara que varían a tonalidades
rosadas y amarillentas debido a la meteorización, intercaladas con paquetes de
limonitas grises a brunaceas y en sus niveles inferiores contiene lutitas carbonosas
con restos de flora mal conservado (Caldas, 1993). Localmente se encuentra sobre
yaciendo en concordancia a la formación Cachios e infra yaciendo a la formación
gramadal.
Edad y correlación se habría depositado al final del Kimmeridgiano, titoniano y la
parte inferior del barriasiano (Vargas, 1970), se correlaciona con los estratos Puente
Inga de los alrededores de Lima y con la formación Chicama del norte del Perú.
FORMACION GRAMADAL( Js – gr), se encuentra constituida de calizas gris brunaceas
en bancos medianos alternados con lutitas violáceas limitadas y caracterizado por su
naturaleza predominante calcárea dicha secuencia sedimentarias se indica un
cambio de un ambiente calcáreo en un mar arrecifal.
Localmente se encuentra sobre yaciendo en concordancia a la formación labra e
infra yaciendo a la formación Hualhuani.
Su edad correspondería al Valanginiano – Barremiano debido a la paleofauna de
corales del genero astrocoenia encontrado en Yura.
FORMACION HUALHUANI (Ki – hu), esta formación en las áreas del presente estudio
se expone como la unidad más competente del grupo Yura, litológicamente se
compone de areniscas blancas de grano fino a medio en capas gruesas, que
meteorizan a tonalidades amarillentas o rojizas. Presentan estratificación cruzada
muy conspicua y marcas de oleaje, indicadores de un ambiente de mar somero y
26
agitado, en los niveles superiores el grano se torna a grueso, alternando con micro
conglomerados hacia el techo.
Edad y correlación. La formación Hualhuani se basa en su posición estratigráfica ya
que se encuentra sobre la caliza gramadal de tal manera que la edad correspondería
es huateriviano – Barremiano, se le correlaciona con parte de las formaciones
chicama en el norte del Perú, puente piedra en el centro, Chachacumne, Ataspaca en
el sur, Chapisa, Boqueron en el oriente del Perú.
3) DEPOSITOS CUATERNARIOS
Los depósitos cuaternarios presentes, que por lo general corresponden a depósitos
aluviales, fluviales y coluviales, se ven interrumpidos especialmente en el valle de
Ayo, por depósitos volcánicos como a continuación se describe:
DEPOSITOS ALUVIALES (Qpl – al), estos depósitos corresponden a mezcla
heterogénea de materiales transportados por gravedad depositados por el agua,
su tamaño varia encontrándose gravas subangulosas a subredondeadas con una
matriz areno limosa, que tienen mala selección y clasificación, su permeabilidad
es de media a alta, son suelos muy anisótropos en su distribución, con
propiedades geotécnicas muy variable, estrechamente relacionadas con su
granulometría, se encuentran a lo largo de las márgenes de las quebradas y
transportado por los ríos principales que surcan el área del estudio.
Fotografía 2.1: Deposito aluvial tramo Ayo Canco
27
DEPOSITOS FLUVIALES (Qpl – fl), se hallan en los cauces de los ríos, constituido
por bolos, cantos y gravas subredondeados en matriz areno limosa, son
depósitos inconsolidados siendo su permeabilidad alta, estos materiales se
encuentra a lo largo del cauce principalmente del rio Colca
Fotografia 2.2: Deposito Fluvial, rio Colca aguas arriba
GRUPO ANDAGUA (Qpl – an), con esta denominación se describe a una unidad
volcánica de reciente formación, que se presenta a manera de pseudo-estratos,
capas y conos volcánicos. Las relaciones estratigráficas de la unidad, indican que
el intenso vulcanismo que las origino, se produjo en una etapa posterior al
encañonamiento de los ríos actuales.
El magmatismo del Grupo Andagua, se produjo en dos fases principales, una fase
de naturaleza lavica tranquila, que conformo amplias cubiertas, y la otra fase, de
naturaleza piroclastica violenta que origino estructuras conicas, se debe añadir
una intercalación de fases por reactivación a través de los diferentes aparatos
volcánicos.
En el valle de Andagua, el número de volcanes llega a 35, aunque A. Hoempler
(1965) informa haber reconocido más de 60, y según el mismo autor existen
alrededor de 85 de estos aparatos distribuidos regionalmente, por lo que sa
ganado el nombre del “Valle de los Volcanes”.
28
Se han diferenciado dos unidades:
DEPOSITOS VOLCANICOS (Qpl – an – i), corresponden a coladas volcánicas
negras afaniticas, de composición andesitica basáltica, muestra mayor
erosión.
DEPOSITOS VOLCANICOS (Qpl – an – s), corresponden a coladas volcánicas
negras afaniticas, de composición andesitica basáltica, se presenta menos
erosionada.
Fotografía 2.3: Grupo Andagua al fondo del valle en la pampa Ayo
Fotografía 2.4: Volcán monogenético de Andagua
29
DEPOSITOS COLUVIALES (Qpl – co), son producto de deslizamiento y derrumbe,
el material es grueso y heterometrico, se encuentran distribuido dentro de
materiales finos, como arenas, limos y poco consolidados, en cambio los
derrumbes en roca y suelo se caracterizan por distribuirse caóticamente al pie de
taludes y quebradas a manera de escombros, su origen es local, producto de la
alteración insitu de las rocas.
Fotografía 2.5: Piedemonte, tramo Ayo – Canco
DEPOSITOS COLUVIALES Y ALUVIALES (Qph – co – al), son la mezcla de los
depósitos coluviales y aluviales, los primeros son transportados por gravedad, la
acción del hielo – deshielo y principalmente por el agua se encuentran a lo largo
del trazo de la carretera, fueron erosionados en periodos de fuertes avenidas
periodo de fuertes corrientes y lluvias torrenciales, constituido por material en
descomposición de las rocas de grandes elevaciones con gravas y bloques
subangulosas a subredondeados envueltos en una matriz areno limosa
Fotografía 2.6: Materiales coluvial, aluvial cerca a Canco
30
DEPOSITOS RESIDUALES (Qr – r), está compuesto por arenas, limos y arcillas,
esporádicamente presentan gravas, son producto de meteorización insitu de
rocas existentes y que no han sufrido movimiento, formando los suelos llamados
residuales, estos se encuentran inconsolidados cubriendo en parte los
afloramientos rocosos con una capa generalmente de pocos metros de espesor,
en la zona de estudio se encuentran dispersos por sectores irregulares a lo largo
del trazo del eje de la carretera.
Fotografía 2.7: Deposito residual
2.2.3 MARCO ESTRUCTURAL
Como se puede apreciar en el Mapa Geológico (fig. 2.2), la zona de estudio se
encuentra fuertemente plegada y la principal unidad litoestratigrafica por donde pasa
el trazo vial que es la formación Puente, presenta varios pliegues: anticlinales y
sinclinales, de dirección NW-SE (alineamiento andino).
31
CAPITULO III: DESCRIPCION DEL PROYECTO
3.1. DESCRIPCION DEL PROYECTO.
La carretera se inicia en la convergencia de los ríos Mamacocha y Colca, en la zona
denominada Tingo y cruzar con un puente de 55 metros para llegar a una planicie con
dirección NE, donde se efectúa una curva de desarrollo para no hacer mucho corte, de allí
nos dirigimos hasta el codo que por su naturaleza es necesario pasar por la zona alta
propicio para un corte pequeño, luego rumbo a Canco y siempre sobre el flanco derecho
del rio Colca nos encontramos con un buen tramo de roca casi vertical que la cruzamos
efectuando voladura en rocas areniscas, luego se tiene zonas propicias para emplazar la
vía siempre en sentido NE hasta llegar a una terraza de terrenos de cultivo en la zona de
entrada a Canco desde Ayo, luego se llega al rio Huambo, lugar ubicado para el puente del
mismo nombre, para continuar a un lado de los terrenos de cultivo en Canco y así
empalmar a la vía que viene de Huambo.
Las características técnicas de la vía proyectada son:
- Por su función carretera de la red vía vecinal o rural
- Por el tráfico que soporta se clasifica como T1
- Por su relieve y clima carretera en terreno muy accidentado
- Por el tipo de obra nueva construcción
- Número de carriles un solo carril
- Velocidad directriz (diseño) vl = 20 KPH
- Velocidad max. Permisible vmp = 30 KPH
- Peralte 4%
- Radio mínimo 15.00 m
- Radio mínimo de volteo 10.00 m
- Ancho de calzada 3.50 m
- Ancho de berma 0.50 m
- Ancho de plataforma 4.00 m
- Bombeo 2.00%
- Plazoletas cada 500 m. según MDCNPBVT
- Talud de terraplenes (V:H) 1 : 1.50
- Talud de corte (V:H) variable (de acuerdo al material )
32
- Cuneta triangular (1 X h) 0.50 x 0.20
- Pendiente máxima 12.00%
- Pendiente mínima 1.00%
3.2 ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO.
A solicitud de los pobladores y autoridades del distrito de Ayo, se hace el estudio y la
elaboración del expediente técnico para este tramo Km. 9+600 a 13+849.64 (Ayo –Canco).
Evaluación de 2 alternativas: la alternativa nueva Nº1 ha sido ampliamente favorecido por
la menor distancia y menor costo de ejecución del proyecto y también por la topografía
del terreno más accesible, en comparación con la nueva alternativa Nº2 donde se
producen grandes rodaderos de rocas, por lo que se le considera la construcción de un
falso túnel de tipo multiplate de 200 m., y en la zona más crítica otro túnel de 570 m.
sobre rocas de mala calidad no favorables para un trabajo adecuado.
3.3 TRABAJOS DESARROLLADOS
Los trabajos que se han desarrollado son
Estudio de suelos, canteras y puntos de agua, para la cimentación de la vía, en la mayoría
de las excavaciones se ha encontrado suelos y en algunos rocas, en cada una de las
calicatas se tomaron muestras alteradas para la ejecución de ensayos de laboratorio, así
mismo se efectuó la descripción de los estratos a partir de una clasificación de suelos
(SUCS) que posteriormente fue contrastado una vez obtenidos los resultados de los
ensayos de granulometría y limites obtenidos en el laboratorio de mecánica de suelos.
También se ubicaron las canteras para el afirmado en el kilómetro 2+100 de Ayo, los
puntos de agua serán los ríos Colca, Mamacocha, y canales de regadío.
Levantamiento topográfico, que corresponde al tramo Km. 9+600 a 13+849.64, de
acuerdo al reconocimiento de la ruta y trabajos de campo realizados en un 70% presenta
una topografía moderada, accidentada y muy accidentada y un 30% consiste de una zona
plana a ondulada, la franja del terreno que es mayormente accidentada e inaccesible,
esta se ha realizado con equipos electrónicos de gran precisión y rapidez (estación total,
convencional y laser) con la cual se pudo automatizar la medición.
3.4 NORMATIVIDAD UTILIZADA
La normatividad utilizada, comprende:
Ley que crea el sistema nacional de inversión pública (ley Nº 27293)
33
Reglamento del sistema nacional de inversión pública (D.S Nº 102-2007-EF)
Directiva general del SNIP, aprobada por resolución directoral Nº003-2011
Ley de contrataciones del estado, aprobado mediante ley Nº 30225
Resolución viceministerial Nº037-2013-VPMCI-MC
Convenio de cooperación interinstitucional entre PROVIAS NACIONAL y el
gobierno regional de Arequipa (convenio Nº 038-2015-MTC/20)
Para la definición de las características geométricas del estudio definitivo de
ingeniería para la construcción y mejoramiento de la carretera Ayo-Canco se ha
tomado en cuenta: manual de carreteras diseño geométrico DG-2013
Manual para el diseño de carreteras no pavimentadas de bajo volumen de
tránsito, aprobado con resolución ministerial Nº 303-2008-MTC/02-04-2008.
34
CAPITULO IV: ESTUDIO DE SUELOS Y CANTERAS PARA EL MEJORAMIENTO Y
CONSTRUCCION DE LA CARRETERA AYO – HUAMBO
4.1 ESTUDIO DE SUELOS
La metodología seguida para la ejecución del estudio, comprendió básicamente en una
investigación de campo a lo largo de la zona de estudio, mediante prospecciones de
exploración (calicatas) las que se tomaron muestras representativas según los estratos
existentes.
De los materiales encontrados en las calicatas se obtuvieron muestras disturbadas, las
que fueron descritas e identificadas mediante una tarjeta con la ubicación, numero de
muestras y profundidad, luego fueron colocadas en bolsas de polietileno para su traslado
al laboratorio. Durante la ejecución de las investigaciones de campo se llevó un registro
en el que se anotó el espesor de cada una de las capas del subsuelo, sus características de
gradación y el estado de compacidad de cada uno de los materiales a las profundidades
estudiadas, no se encontró la napa freática.
Cabe mencionar que las muestras de suelos fueron clasificadas y seleccionadas siguiendo
el procedimiento descrito en ASTMD – 2488 “practica recomendada para la descripción
de suelos”, las que fueron sometidas a los siguientes ensayos:
- ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO (ASTMC – 136)
- CONSTANTES FISICAS (ASTMD – 4318)
- CLASIFICACION SUCS (ASTM – 2487)
- PROCTOR MODIFICADO (ASTMD – 1557)
- CBR (ASTMD – 1883)
En base a la información obtenida durante los trabajos de campo y los resultados de los
ensayos de laboratorio, se efectuó la clasificación de suelos de los materiales, para ello se
ha empleado los sistemas SUCS Y AASHTO, para luego correlacionarlos de acuerdo a las
características litológicas similares, lo cual se consigna en las columnas estratigráficas
correspondiente.
35
4.1.1 LABORES DE GABINETE
Esta es la fase más importante del análisis de estudio de suelos que conjuga la
información básica recopilada de campo con el análisis consiente de laboratorio nos
establece los parámetros de diseño. En esta tercera fase se procesa la información
efectuándose la clasificación de suelos de los materiales (sistema SUCS Y AASHTO)
para luego correlacionarlas de acuerdo a sus características litológicas similares, lo cual
se consigna en el perfil estratigráfico respectivo.
Es importante en esta fase el análisis al valor soporte (CBR) del terreno de fundación o
sub rasante y su incidencia por tipo de suelo que tiene el tramo en estudio. La elección
del valor adecuado que represente al terreno de fundación para el diseño de
espesores proviene muchas veces de análisis estadístico y muchas veces del criterio del
diseñador a fin de que pueda seleccionarse el adecuado CBR.
4.1.2 DESCRIPCION DE SUELOS
Los suelos que conforman el terreno de fundación son arenas limosas pobremente
graduada (SP - SM), y rocas fijas.
LITOESTRATIGRAFIA:
Esta área por donde se ubica el trazo de carretera del presente estudio, este
proceso se desarrolla sobre la formación puente, constituido por capas de areniscas
de tonos amarillentos que varían a tintes verduzco, interpuesto con capas delgadas
de lutitas carbonosas, estas rocas se encuentran afectadas por cárcavas y
deslizamientos legales, en áreas de estos afloramientos se encuentran cubiertos en
parte por depósitos aluviales y coluviales producto de los continuos derrumbes de
talud.
GEODINAMICA EXTERNA
El sector se encuentra afectado por erosión, deslizamiento y derrumbes del talud en
las partes altas e intermedias, los cuales colapsan repentinamente en considerables
volúmenes de roca fracturada, triturada y meteorizada; este fenómeno se origina
debido a la erosión activa principalmente del rio Colca que debilita las bases del
talud de las faldas de estos flancos, además la meteorización de del macizo rocoso,
pendiente de talud y la gravedad, creándose así una zona sensible contribuido por
36
la meteorización de la roca.( Erosión de ladera, deslizamientos, derrumbes, erosión
fluvial)
GEODINAMICA INTERNA
Las manifestaciones más impresionantes de los procesos dinámicos internos de la
tierra, expuestos en los andes Peruanos, principalmente en el sur del Perú, son el
desplazamiento de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana, que genera una
fricción de ambas placas originando sismos de diversas magnitudes a diferentes
niveles de profundidad, como también la actividad volcánica en erupción.
GEOTECNIA:
Las rocas están constituidas por paquetes de areniscas de tonos amarillentos,
intercalados con capas delgadas de lutitas carbonosas fracturadas y parcialmente
meteorizada, la pendiente del flanco alcanza en promedio 50°, los sedimentos que
conforman el derrumbe están conformados por clastos de tamaño heterometrico
de areniscas que van desde bloques hasta arenas y limos en equilibrio precario.
La parte superior de la zona de derrumbe se encuentra inestable, existen fracturas
profundas, demostrando vulnerabilidad; cualquier influencia de un factor
desequilibrante (lluvias, sismos.
DESCRIPCION GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO
Terreno que ocupa la franja donde se apoya la carretera en proyecto se encuentra
inmerso en el sistema estructural de la cordillera occidental, donde también se
encuentra el cañón del Colca, donde el relieve y la topografía son abruptas con
pendientes pronunciadas, las rocas expuestos son desde el precámbrico, paleozoico
inferior, mesozoico (jurásico, cretácico), cenozoico (terciario, cuaternario); en áreas
por donde pasa el eje de la carretera del proyecto tenemos principalmente a rocas
expuestas del jurásico (grupo Yura).
También en el área se ubican los valles de Ayo, Huambo y Colca, donde el valle de
Ayo es la continuación del sistema de graben de Andagua, donde las
manifestaciones de los volcanes monogeneticos de Andagua.
37
Por opinión de estudiosos de la zona, plantean la teoría de la ocurrencia de la
manifestación volcánica en dos fases, siendo la primera de naturaleza lávica, cuyo
evento importante es la desaparición del rio Andagua en la laguna Chachas,
apareciendo después a 35 Km. La laguna de Mamacocha y continuar para
desembocar al rio Colca.
La otra fase de naturaleza piroclastica violenta que origino estructuras cónicas, que
ahora se tiene un valle de volcanes, espectacular por la gran cantidad de formas
distribuidas regionalmente en los flancos de los cerros Canco, Condorsaya, Ajoorjo,,
Jajacucho,. Donde el relieve y la topografía, son abruptas con pendientes
pronunciadas se presentan los procesos de geodinámica externa (deslizamientos,
derrumbes, etc.), son muy sensibles a los factores climáticos que estos son
desencadenantes, los procesos de geodinámica interna se manifiesta en estas
áreas, como el sismo ocurrido el 23 de junio de 2001, donde se afectó estas áreas
con derrumbe de los macizos rocosos sueltos de los cerros arriba mencionados, un
claro ejemplo es el distrito de Ayo, como consecuencia de los derrumbes el pueblo
quedo totalmente cubierto de polvo que dejo casi a oscuras estas áreas, de la
misma sucedió en hacienda Canco, días después con la réplica se produjo
derrumbes del macizo rocoso de una parte del cerro condorsaya todo este material
caído pendiente abajo represa el curso del rio Colca, donde aún se pueden se
puede observar las plantas de molles se encuentran doblados como consecuencia
de paso de dichos materiales.
Además el área por donde se desplaza el trazo del presente proyecto se encuentra
susceptible a eventos geodinámicas de deslizamientos y derrumbes, como
consecuencia del macizo rocoso estratificado y los flancos de los cerros con
topografía abrupta sumados a la dinámica de erosión de los ríos colca y Huambo
principalmente en estas áreas de estudio.
38
Cuadro 4.1: CLASIFICACION DE SUELOS
CALICATA
PROGRESIVA
CLASIFICACION DE SUELOS
PRIMERA CAPA
SEGUNDA CAPA
C – 1 0+500 0+00m A 1.50 m ROCA FIJA A MAS DE 1.50 m ROCA FIJA
C - 2 1+000 0.00 m A 0.80 m SP – SM A MAS DE 0.80 m ROCA FIJA
C - 3 1+500 0.00 m A 0.70 m SP – SM A MAS DE 0.70 m ROCA FIJA
C - 4 2+000 0.00 m A 0.70 m SP - SM A MAS DE 0.70 m ROCA FIJA
C - 5 2+500 0.00 m A 0.30 m SP - SM A MAS DE 0.30 m ROCA FIJA
C - 6 3+000 0.00 m A 1.00 m SP - SM A MAS DE 1.00 m ROCA FIJA
C - 7 3+500 0.00 m A 1.20 m SP – SM A MAS DE 1.20 m ROCA FIJA
C - 8 4+000 0.00 m A 1.00 m SP – SM A MAS DE 1.00 m ROCA FIJA
C - 9 4+500 0.00 m A 1.00 m SP – SM A MAS DE 1.00 m ROCA FIJA
C - 10 5+000 0.00 m A 0.80 m SP – SM A MAS DE 0.80 m ROCA FIJA
C - 11 5+500 0.00 m A 1.00 m SP – SM A MAS DE 1.00 m ROCA FIJA
4.1.3 DISEÑO DEL AFIRMADO
Son múltiples los factores que incluyen en el diseño de una capa afirmada, basándose
la decisión de estructuración en una serie de parámetros que afectan el
comportamiento del afirmado como son el tráfico, los suelos, el clima, materiales
disponibles, condiciones de drenaje, técnicas de construcción y mantenimiento; en tal
sentido, el diseño, así como las características de los materiales empleados en su
construcción, ofrecen una variedad de posibilidades, de tal manera que puede estar
formado por solo una o varias capas y a su vez estas pueden ser materiales naturales
seleccionados, procesados y/o sometidos a algún tipo de tratamiento y/o
estabilización.
4.1.4 ANALISIS DEL VALOR SOPORTE DEL TERRENO DE FUNDACION
La soportabilidad del terreno de fundación es estudiada para determinar
acertadamente los espesores granulares de la estructura y es de ejercicio común su
determinación a través del ensayo de capacidad portante del terreno por penetración
CBR (California Bearing Ratio) valores suficientemente aceptable para un cálculo
conservador.
39
CUADRO 4.2: CBR del suelo de fundación
MUESTRA CLASIFICACION CBR (95% MDS)
M - 1 SP -SM 42.0 %
Para calcular la resistencia del terreno de fundación en función de su CBR (California
Bearing Ratio), se ha efectuado los respectivos ensayos a las muestras
representativas del suelo de fundación.
Para el establecimiento del CBR característico para efectos de diseño, se ha tomado
el representativo de los encontrados durante la prospección efectuada, obteniendo
de acuerdo a los resultados un CBR de diseño (al 95% de MDS) de la subrasante
igual a 42%.
Para la determinación del módulo resiliente se ha utilizado el nomograma de
correlación entre los módulos resilientes y CBR, de Van Till (1972).
CUADRO 4.3: CBR de Diseño
CBR (95% MDS) MODULO RESILIENTE
42.0 % 26200 psi
41
4.1.5 ESTIMACION DEL EAL
En la estimación del EAL (Equivalent Aplication Load o Factor Equivalente de Carga),
desde el punto de vista del diseño de la capa de rodadura solo tiene interés los
vehículos pesados (buses y camiones), considerando como tales aquellos cuyo peso
bruto excede de 2.5 Tn. El resto de vehículos que pueden circular con un peso
inferior (motocicletas, automóviles y camiones) provocan un efecto mínimo sobre la
capa de rodadura, por lo que no se tiene en cuenta en su cálculo. El trafico
proyectado para el horizonte, se clasifican según el siguiente cuadro que fue
extraído del “Manual para Diseño de Caminos no Pavimentados de Bajo Volumen
de Transito”.
CUADRO 4.5: Trafico Proyectado para el Año Horizonte (MTC, 2005)
Para el presente estudio se va a considerar un IMDa igual a 35 vehículos por día en
ambos sentidos y un numero de repeticiones de EE (carril de diseño) igual a 3.0 *
104, que se encuentra dentro de la clase T1: 16 – 50, dado que recién se va a
construir la carretera, por lo que actualmente no existe trafico alguno, y el trafico
proyectado en el estudio de factibilidad es menor al proyecto.
4.1.6 DISEÑO ESTRUCTURAL
La estructura de un pavimento (disposición de las diversas partes que la constituyen),
así como las características de los materiales empleados en su construcción, ofrecen
una variedad de posibilidades de tal manera que pueda estar formado por solo una o
varias capas a su vez esta puede ser de materiales naturales seleccionados,
procesados, y/o sometidos a algún tipo de tratamiento y/o estabilización la versión de
la AASHTO 93 contiene una serie de modificaciones en su metodología en
comparación a su anterior versión (86)
42
La actual tecnología contempla una gama muy diversa de secciones estructurales, las
cuales en función de los distintos factores que intervienen en la performance de una
vía que a decir son. Tránsito, tipo suelo, importancia de la vía condiciones de drenaje,
coeficiente de drenaje por cada tipo de material granular que reemplaza el factor
regional empleado en versiones anteriores y la capacidad de soporte se presenta por
medio del módulo resiliente, mientras que los conceptos de tráfico e índice de
serviciabilidad se mantiene. El método de la AASHTO, es el de mayor aceptación a
nivel mundial (ya que se basa en la valiosa información experimental), para determinar
el número estructural (SN) requerido por el pavimento a fin de soportar el volumen de
transito satisfactoriamente durante el periodo de vida proyectado.
Dentro de las consideraciones de este método están:
El índice de serviciabilidad final, deberá ser tal que culminado el periodo de diseño,
la vía (superficie de rodadura), ofrezca una adecuada serviciabilidad.
La resistencia de diseño, debe basarse en un contenido de humedad igual a la
condición más húmeda que pueda ocurrir en la subrasante está alejado del nivel
freático como para que se vea como afectado.
El coeficiente de drenaje, ha reemplazado al factor regional y es introducido para el
cálculo del número estructural. Estos coeficientes son considerados de acuerdo a
las propiedades del material granular que serán utilizados, para ello la AASHTO
recomienda rangos de calidad donde se clasifican estos materiales.
Para la aplicación del método de diseño AASHTO (1993) desde el punto de vista
estructural se ha considerado un módulo RESILIENTE de:
Mr. = 26200 Psi
Y los siguientes parámetros como condicionantes:
. Zr estándar normal de viaje = -1.282
. So over Standard Deviation = 0.49
. Pl. Serviciabilidad inicial = 4.2
. Pt Serviciabilidad Final = 2.0
. a2 coeficiente estructural de Ba = 0.13
. m2 coeficiente de drenaje Ba = 1.00
43
La estructura propuesta de pavimento ha sido diseñada para soportar el peso de la
densidad de tráfico proyectado para su ciclo de vida, altas presiones y esfuerzos, de
tal manera que estas lleguen satisfactoriamente a los suelos bajo el nivel de
subrasante. Se tendrá en cuenta las características geotécnicas de los materiales
que conforman la estructura vial, con propiedades de resistencia y valor de soporte
creciente a partir del suelo de fundación.
Aplicando el nomograma y/o la ecuación de diseño de la AASHTO se obtiene para
los parámetros indicados el siguiente número estructural.
SN = 1.14
por lo tanto, se tomara en consideración los datos mencionados y las condiciones
locales propias de la zona de estudio, se tendrá la siguiente estructura.
CUADRO 4.6: Estructura del Pavimento
ESTRUCTURA
ESPESOR (pulgada)
ESPESOR (cm)
CAPA DE AFIRMADO 8” 20.00
4.2 ESTUDIO DE CANTERAS Y PUNTOS DE AGUA
Con la finalidad de establecer los volúmenes necesarios de materiales adecuados que
satisfagan las demandas de construcción del proyecto en mención; en la calidad
requerida, se ha efectuado una investigación de los diversos materiales existentes en la
zona.
Basados en las referencias obtenidas por estudios efectuados en la zona de trabajo se
procedió a efectuar un reconocimiento de las probables áreas explotables, labor realizada
para determinar las fuentes de materiales más adecuados.
44
Las extensiones (áreas) comprometidas para posibles bancos de materiales se efectuaron
calicatas exploratorias y complementadas por un reconocimiento de contorno, de cortes
o trincheras existentes, de esta manera nos mostrara los indicios adecuados para su
exploración.
De esta manera se seleccionó inicialmente los bancos de materiales más adecuados,
sobre la base de poseer características geotécnicas adecuadas respecto al uso requerido,
volúmenes disponibles de materiales, procedimientos de explotación, distancia y facilidad
de acceso.
La calidad de los materiales para los usos diversos, ha sido verificado mediante los
siguientes ensayos efectuados, en laboratorio:
Análisis mecánico por tamizado (ASTMC – 136)
Límites de consistencia
- Límite de líquido (ASTMD – 4318)
- Límite plástico (ASTMD – 4318)
Clasificación SUCS Y AASHTO
Ensayo de densidad – humedad (ASTMD – 1557)
Equivalente de arena (ASTMD – 2419)
Abrasión (ASTMC - 131)
CBR (ASTMD – 1883)
Dada la variación que se produce en las características de los agregados durante el
proceso de explotación, es necesario realizar en forma periódica en función al volumen
explotado de la verificación de la permanencia de las propiedades físico – mecánicas de
los agregados a fin de garantizar la calidad de los trabajos que se desarrollaran, quedando
bajo responsabilidad del usuario que estos sean explotados adecuadamente.
Así mismo se realiza las recomendaciones del caso, para complementar la información de
los bancos de materiales y accesos, tales como:
- Ubicación del banco de materiales y accesos
- Periodo de explotación
- Tipo de material recuperable (usos) y rendimiento aproximado
- Tipo y equipo de explotación, etc.
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4.2.1: CANTERA Nº1 AYO (LIGANTE)
Nombre : cantera Nº 1 Ayo (ligante)
Ubicación : A 2 km. Del pueblo de Ayo
Acceso : A 7000 m. del inicio de la vía del proyecto en estudio
Descripción : Es un material de color gris plomizo claro, constituido por
material limo arenoso.
Tipo de material : Deposito aluvial
Potencia : Más de 100000 m3
Usos : Agregado para ligante de afirmado (rendimiento 80%)
Periodo de Uso : Todo el año
Propietario : propiedad privada
Explotación : Zaranda y equipo convencional
4.2.2: CANTERA Nº2 AYO (GRANULAR)
Nombre : Cantera Nº 2 Ayo (granular)
Ubicación : A 2.0 km. Del pueblo de Ayo
Acceso : A 7000 m. del inicio de la Vía del proyecto en estudio
Descripción : Es un material de color gris plomizo claro, constituido por
agregados de forma sub redondeado a sub angular
Tipo de material : Deposito Aluvial
Potencia : Más de 150000 m3
Usos : Agregado granular para afirmado (rendimiento 75%)
Periodo de uso : Todo el año
Propietario : Propiedad privada
Explotación : Zaranda y equipo convencional
4.2.3: MEZCLA DE CANTERAS PARA EL AFIRMADO
En el cuadro siguiente, se muestran las proporciones necesarias para las mezclas de
materiales de las diferentes canteras.
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CUADRO 4.7: Porcentaje de Mezclas de Canteras
CANTERA UBICACION PORCENTAJE DE MEZCLA
Cantera Nº 1 Ayo (ligante)) A 7000 m. del inicio de la vía en estudio
30%
Cantera Nº 2 Ayo (granular) A 7000 m. del inicio de la vía en estudio
70%
En el cuadro 4.8, se muestra de forma general las curvas granulométricas: Ligante,
Granular y Mezcla de las canteras de materiales.
CUADRO 4.8: Características Generales de los Materiales de Cantera
47
4.2.4 PUNTOS DE AGUA
Se ha localizado el Punto de Agua, en el inicio del tramo de estudio: Km. 9+600, en el
rio Colca con acceso de 100 m. Se ha verificado el pH y el contenido de sulfatos, tiene
menos de 1% del contenido de dichos elementos, por lo que es apto para su
utilización en la conformación y compactación de las sub-base y capa afirmada; el
control por estos elementos se hará con una frecuencia de cada 200 m3 en pista (de
acuerdo al Manual de Carreteras EG-2013).
48
CAPITULO V: DISCUSION DE RESULTADOS
5.1 RESULTADOS ALCANZADOS
Actualmente la vía Ayo – Canco, se encuentra en ejecución por parte del Gobierno
Regional, el cual está diseñado para 3.50 metros; posteriormente será entregado a
PROVIAS Nacional para el ensanche a 7 metros, culminación del corredor vial, a nivel de
asfaltado. Esta vía unirá el Cañón del Colca con el Cañón de Cotahuasi.
El trazo geométrico se ha adecuado a la morfología de ladera existente. El terreno de
fundación mayormente es de roca, que corresponde a areniscas y lutitas de la formación
Puente y en menor proporción calizas de la formación Socosani.
Las canteras para material granular y ligante, se encuentran en cantidades suficientes
hasta para la ampliación. La mezcla de 70% de material granular y 30% de ligante está
dentro de los rangos requeridos para la construcción de la vía.
La principal fuente de agua la constituye el rio Colca, que es adecuada a los
requerimientos de los diferentes tipos de mezcla.
5.2 IMPORTANCIA DEL PROYECTO
En la actualidad la agricultura es la actividad económica preponderante en el área de
estudio; la misma que se encuentra limitada por la falta de interconexión vial con los
mercados zonales y regionales, generando un mayor costo de transporte y tiempo de
viaje, aspecto que limitan la capacidad de venta a los mercados de los agricultores
establecidos en el área de influencia directa, tanto en la localidad de Huambo como Ayo,
para comercializar los excedentes de la producción agrícola. No existe vía de
comunicación entre los distritos de Ayo y Canco lo que hace que la construcción de la vía
sea de suma importancia.
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CONCLUSIONES
1° De acuerdo al estudio topográfico la longitud total de la carretera es de 4 Km. Con
249 m lineales.
2° En el estudio topográfico se han definido los parámetros básicos y el diseño de los
elementos geométricos.
3° El estudio de suelos ha sido realizado mediante calicatas a prospección a cielo
abierto y cada 500 m. a lo largo del trazo de la vía.
4° La estructura de la base afirmada será de 8” (20 cm).
5° El CBR para el diseño del afirmado se ha determinado de 42%, al 95% de máxima
densidad seca.
6° No se encontró el nivel freático a la profundidad de estudio.
7° Las canteras propuestas para la producción del afirmado cumplen con las
especificaciones técnicas para su explotación.
8° Las fuentes de agua son adecuadas para el uso del proceso constructivo de la via.
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RECOMENDACIONES
1° El material producido en cantera y de acuerdo al resultado de mezcla (30% de
ligante y 70% de grueso) se debe hacer los siguientes ensayos y frecuencias.
Granulometría 1 cada 750 m3 En cantera
Límites de consistencia 1 cada 750 m3 En cantera
Equivalente de arena 1 cada 2000 m3 En cantera
Abrasión los ángeles 1 cada 2000 m3 En cantera
CBR 1 cada 1000 m3 En cantera
2° Al colocar el afirmado en pista se debe hacer el control de densidad – humedad y
la compactación cada 205 m2 en pista, debe llegar al 100% al hacer la prueba.
3° En la etapa de movimiento de tierras como corte de roca fija, roca suelta y en
material y relleno o conformación de terraplenes y las banquetas en taludes
mayores de 7 m. de altura con 3 m. de ancho con pendiente de 2% para evitar
derrumbes o deslizamientos.
4° Se debe construir las obras de arte como son alcantarillas y cunetas para evitar
inundaciones en la vía en la temporada de lluvias.
5° Colocación de señalización en toda la vía construida.
6° El mantenimiento debe ser permanente, por la constante caída de material, y con
mayor énfasis previo al periodo de precipitaciones.
7° Es necesario indicar que la buena calidad y permanencia de la obra depende del
control estricto y oportuno de cada parámetro y etapa del proyecto, ello
involucra a los materiales utilizados y el proceso constructivo realizado; en
consecuencia el cumplimiento de las especificaciones técnicas debe ser
controlado por los ejecutores de la obra.
8° Es importante que la Facultad de Geología, Geofísica y Minas tenga un
Laboratorio de Mecánica de Suelos que sirva como parte de la formación
académica de los alumnos, egresados y brinde servicio a las entidades públicas y
privadas.
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BIBLIOGRAFIA
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Chapi, Tramo Alto Hornillos – Siete Toldos, Progresiva Km 26 + 000 a km 36 + 000,
Arequipa, Tesis de Ingeniero Geólogo (FGGM - UNSA).
Caldas, J. (1993): Geología de los cuadrángulos de Huambo y Orcopampa, Bol. 046-A,
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Layme, M. (2013): Geotecnia de la carretera Quiscay-Ongoro. Tesis de Ingeniero
Geólogo (FGGM - UNSA).
MTC (2008): Manual para el Diseño de Caminos No Pavimentados de Bajo Volumen de
Transito. DGCF, 208p.
MTC (2013): Manual de Carreteras: Especificaciones Técnicas Generales para
Construcción – EG 2013. DGCF, 1274p.
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Arequipa. Tesis de Ingeniero Geólogo (FGGM - UNSA)
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Carretera Sondor – Pitay, Progresiva Km 00+000 A Km 08+060, Santa Isabel de
Siguas, Tesis de Ingeniero Geólogo (FGGM - UNSA)