13 F Aigua a la Carretera

L'aigua a la carretera

• L'aigua a la carretera implica obres de pas, drenatges superficials i profunds, cunetes de seguretat, ferms drenants i antilliscants.
• S'adhereix a la normativa de disseny i especificacions tècniques per a l'execució i l'explotació.

Resum del drenatge a la carretera

• El concepte de 'drenatge' abasta diverses interaccions de l'aigua amb la infraestructura viària.
• Implica:
  • Drenatge superficial.
  • Drenatge longitudinal.
  • Drenatge transversal.
  • Drenatge subterrani (o profund).
• El drenatge superficial es centra en desguassar l'aigua que s'escorre per la superfície de la carretera, resultat de les precipitacions atmosfèriques.
• El drenatge superficial comprèn el drenatge longitudinal i transversal.
• El drenatge transversal es relaciona amb cursos naturals d'aigua interceptats per la carretera, requerint la construcció d'ODT (obra de drenatge transversal).
• Les ODT són obres de secció tancada, com conductes o marcs, ubicades transversalment per assegurar la continuïtat del curs d'aigua i la permeabilitat de la infraestructura.
• El drenatge longitudinal inclou l'escorrentiu d'aigua de la plataforma de la carretera, desmunts i terraplens, i terrenys adjacents, recollit per elements de captació longitudinals.
• Aquests elements concentren el cabal difús i el transporten a obres transversals associades o obres de pas.
• Part del drenatge superficial es desenvolupa a la plataforma de la carretera.
• Per a un ferm segur, és fonamental projectar capes de trànsit que permetin que l'aigua circuli pel seu interior en comptes de quedar-se a la superfície.
• Aquesta capacitat s'aconsegueix amb granulometries específiques que donen lloc a mescles bituminoses drenants.
• Determinats ferms de carretera poden resultar lliscants, especialment amb aigua, i requereixen tractaments antilliscants per millorar la resistència al lliscament.
• Els ferms drenants tenen una capa de trànsit porosa que infiltra l'aigua de pluja, reduint la làmina d'aigua en contacte amb els pneumàtics.
• S'especifiquen per a situacions d'alt trànsit en zones plujoses i fredes, i estan regulats per la Norma 6.1-IC Secciones de firme.
• El drenatge subterrani (o profund) és necessari per evacuar l'aigua present a l'esplanada o a les capes del ferm per infiltració o per la presència d'un nivell freàtic o una surgència.
• Sistemes com rases drenants o capes drenants eliminen l'aigua d'aquestes capes per evitar la disminució de la capacitat portant o la pèrdua o l'arrossegament dels materials.
• Les obres de drenatge longitudinal inclouen cunetes de vora de la calçada, cunetes de guarda o de cap de talús i cunetes de peu de terraplè, així com rigoles, boneres, arquetes, pous, baixants i embornals.
• Les obres de drenatge subterrani acostumen a ser rases drenants, pantalles drenants, geotèxtils, conductes drenants, làmines impermeables, mantells drenants, drens en espina de peix, tacons drenants, contraforts drenants, drens californians i pous de drenatge.
• La normativa de disseny per al drenatge transversal és la Norma 5.2-IC Drenaje superficial a nivell estatal.
• A Catalunya hi ha les Recomanacions Tècniques per al disseny de infraestructures que interfereixen amb l'espai fluvial (Guia Tècnica 4, juny 2006), de l'Agència Catalana de l'Aigua.
• La normativa de referència per al drenatge superficial longitudinal és la Norma 5.2-IC Drenaje superficial.
• La normativa per al drenatge profund es recull a la Orden Circular 17/2003 Recomendaciones para el proyecto y construcción del drenaje subterráneo en obras de carretera.
• Les especificacions tècniques generals d'execució es troben al PG-3, articles 543 (ferms drenants), 400 i 401 (cunetes) i 410, 411 i 412 (tubs, arquetes i embornals) per drenatge longitudinal, i 420, 421 i 422 per drenatge subterrani.
• Per a ponts i obres de drenatge transversal, s'apliquen els articles de la part 6ª del PG-3, la Instrucción de hormigón estructural (EHE-08) i la Instrucción sobre las acciones a considerar en puentes de carretera (IAP-11).
• El manteniment de les carreteres és essencial per conservar el servei per al qual van ser projectades, incloent tots els elements de drenatge, tant superficial com profund.
• Cal realitzar actuacions periòdiques per evitar que la capacitat hidràulica dels elements de drenatge es redueixi i afecti la seguretat de la carretera.

Obres de pas (drenatge superficial transversal)

• El drenatge transversal a la carretera es refereix a la necessitat d'obres de pas per a rius, torrents i conques difoses interceptades, per assegurar un desguàs correcte fins i tot en avingudes extremes.
• La presència del curs d'aigua no ha de ser un perill per a la infraestructura, ni la infraestructura ha d'alterar el règim natural de l'aigua ni la morfologia de la llera, evitant afectacions a tercers.
• La carretera i el riu o riera han de "respectar-se" mútuament per evitar conseqüències greus, sobretot en èpoques d'avingudes.
• El dimensionament de les obres de drenatge es basa en el cabal de disseny, obtingut d'un període de retorn determinat, on s'assumeix una probabilitat que aquest cabal sigui superat.
• Les normatives i recomanacions fixen períodes de retorn determinats i condicionen el disseny dels elements de drenatge transversal en funció de la importància i el risc.
• En algunes situacions de conques difuses, la solució pot ser dotar la infraestructura de diverses obres de pas amb cunetons de captació i redistribució, per mantenir el règim difús de la conca.
• La normativa de referència és la Norma 5.2-IC: drenaje superficial de la Instrucción de Carreteras a nivell estatal.
• A Catalunya, l'Agència Catalana de l'Aigua ha publicat les Recomanacions Tècniques per al disseny de infraestructures que interfereixen amb l'espai fluvial (Guia Tècnica 4, juny 2006).
• La Guia Tècnica 4 de l'ACA estableix criteris per al dimensionament hidràulic d'obres de drenatge transversal amb cursos naturals d'aigua.
• Les Recomanacions de l'ACA (GT4, 2006) fan referència a les Recomanacions Tècniques per als Estudis d'Inundabilitat d'àmbit local (Guia Tècnica 1, 2003) per a estudis hidrològics.
• La Guia Tècnica 4 de l'ACA considera que els casos de "drenatge transversal" s'apliquen a cursos naturals d'aigua on el cabal associat a un període de retorn de 500 anys sigui superior a 3 m³/s.
• Es requereix una consideració especial per a Q500= 7,5 m³/s i una justificació de la sobreelevació del nivell d'aigua per sota d'aquest valor quan no afecta a tercers.

Dimensionament: hidrologia i hidràulica

• Cal determinar el cabal que circularà per la conca vessant mitjançant un estudi hidrològic per assegurar un dimensionament hidràulic correcte.
• Aquests cabals es poden obtenir de dades aforades de pluja o aplicant mètodes de transformació pluja-escorrentiu.
• El mètode racional és el més senzill i comú per a la transformació pluja-escorrentiu, vàlid sota certes hipòtesis.
• S'utilitza una fórmula que obté el cabal punta al punt de desguàs d'una conca vessant a partir d'una pluja de disseny.
• Aquestes tenen pluja uniforme i duració equivalent al temps de concentració de la conca, per un període de retorn determinat, a través d'una corba IDF sintètica amb la qual s'obté la intensitat de pluja "I".
• Pluja uniforme significa tota la precipitació que superi un llindar d'escorrentiu (P), que flueix per la superfície i es concentra al punt de desguàs de la conca, que de la capacitat del terreny per retenir les primeres aigües de pluja s'obté un coeficient d'escorrentiu "C".
• El coeficient d'uniformitat (K) depèn del temps de concentració de la conca i augmenta el cabal sota la hipòtesi que la intensitat no és constant sinò que varia en el temps.
• Aquests paràmetres s'obtenen mitjançant fórmules detallades a la Guia tècnica de l'ACA.
• Mètodes més complexos permeten l'obtenció d'hidrogrames de sortida: els mètodes d'hidrogrames sintètics.
• Per a conques extenses és pot subdividir, i independentment calcular-ne el caudal independent.
• Models models de propagació d'hidrogrames proporcionen l'hidrograma global de la conca.
• Aplicacions informàtiques com HEC-HMS permeten la modelització de conques.
• El condicionant primari és el cabal d'avinguda associat a un període de retorn.
• El període del cabal de disseny indica que l'obtra de drenantge haura de tenir capaç d'una capacitát especifica de desguás.

Condicionaments hidràulics

• Resguard: alçada lliure no ocupada pel cabal de desguàs extrem, per prevenir obstruccions.
• Sobreelevació de la làmina d'aigua: pot afectar a tercers.
• Distribució dels trams de l'estructura i interferència: minimitzar l'interferència amb la llera principal.
• Control de l'erosió: a piles i estreps de ponts i viaductes.
• Disposició respecte la llera: respectar la del curs natural existent, sense modificacions brusques.
• Dimensions mínimes: hauran de presentar unes dimensions mínimes amb l'objecte de garantir el seu manteniment.
• Es distingeix a la Instrucció 5.2-IC i la Guia Tècnica 4 de l'ACA entre petites obres de drenatge transversal i els ponts i viaductes de majors dimensions pel que els condicionants de les dimensions no s'acostumen a ser de tipus hidràulic.
• L'annex nº 6 trobem una taula - resum comparativa entre la Norma 5.2-IC i la Guia Tècnica 1 de l'ACA pel que fa al funcionament hidràulic d'obres de drenatge transversal i la metodologia de càlcul exigida.
• Les recomanacions de l'ACA són més conservadores: adopció de períodes de retorn de 500 anys en general i l'exigència per tota ODT d'uns diàmetres de conductes circulars de dos metres i seccions de calaixos de 2x2 metres, cosa que supera al requeriment de la norma.
• L'ACA considera la formula de Manning per comprobar la capacidad der desguás en trams de cabals petits.
• També es pot fer l'analisi mitjançant models unidimensional a partir de corbes de rabeig a partir d'un cabal de disseny a través del Hec-Ras o el càlcul de les sobreelevacions a partir models en règim gradualment variat comparant els sense i amb Obra.

Drenatges Superficial Longitudinal i Profund. Drenatge Superficial Longitudinal

• Aquest drenant inclou aquells elements destinats a evacuar escorrentiu d'aigua tant a plataformes com a desmunts.
• Tot l'escorrentiu difús és conduit a captacions longitudinals que transporten els cabals a punts de desguàs com a conductes transversals o obres de pas.
• Les cunetes es classifiquen usualment segons si estan revestides o no.
• La referencia normativa es la normal 5.2 IC del ministerio de forment.
• El Criteris de la disposició der elements de drenatge longitudinal estan orientats a la conservació.
• Aquesta normativa té una sèries de pautes hidràuliques com evitar que l'aigua passi per conques. I que el desaigua vagi per punts especifiques que tinguin hauria d'haver-hi en l'origen. Cal vigilar les cotes de desaigua, especialment en passos subterranis per evitar sobre bombaments.

Drenantge de plataforma o desmunts

• Cal asegurar un drenatge a la plataforma de tal manera que no hi hagu fluxos d'aigua on hi hagi fenomens de plana d'aigua.
• La norma 5.2-IC no estableix valors minim de pendents a la superficie, remet a compliment de la norma 3.1-IC de traçat
• La Normal 5.2-IC exigeix que la plataforma tengui drenantges indepents, per el que no s'exigeix barrejar cabdals amb terrenys propers.
• Cal disposar cunetes al seu cap i a la seva part de baix, els materials hauren de ser cuberts per tal d´'evitar infiltracions. En caso que no, quan l'área sigui petita. El pendent pot ser a la inversa( que vagi cap un atra banda) o que l'aridesa sigui favorable. En cas que les cunetes siguin grans, hi haura pendents més elevats o intercalats de protecció.
• Podrà substituir-se el “caz” de coronament: quan les circumstàncies ho justifiquin, sino hi ha connexió a la cuneta ni quan el terraplè disposi de reduciones i litologia favorable. Podem minimitzar riscos amb hidro sembrar de proteger l'erosió de la superfície amb malles protectores o amb cols.
• Als càlculs associats al drenatge longitudinal, s'admeten models mes senzills que en drenatge transversal. Cal també tenir present la formula per calcular el temps de concentració del curs.
• La norma dicta els següents valors en tot element de captació del drenatge longitudinal de plataformes: el període de retorn pel cabdal de desany seran 25 anys( excepte en el cas que requereixi bombament, llavor son 50 anys), la lámina d'aigua ha d'arribar a sobrepassar a les cunetes, el de tall en zones superficial, com a minim pot ser de 5 cm, però en un percentatge inferior a 3 de havera de cobrir per protegir l'erosió. Cal revestir cunetes amb pendent inferior al un per cent, quan els materials superin el màxim del seu nivell o quan es vulguin evitar infiltracions. Una forma d'analitzar-ho pot ser mitjançant el mètodes de manning

Drenatge subterrani

• El drenants de la plataforma, han d'impedir que l'aigua subterrània o infiltrada, afecti les capes de l'esplanada. i per i per prevenir-lo, cal que totes les capas serveixin de base per on servir totes per al seu dimensionament.
• Aquest objectiu es dona a Orden circular 72003
• Per això en d´´´´`una de les primeres mesures es comprovar la impermibilitat,
• En la distribució és pot prevenir de fer una línea no impermeable entre a conca i la cuneta o que aquesta vagi sense una capa asfàltica.
• Una solució és projectar la berra de terres, fent un tamís amb UNE 0,080.
• Altres solució son per a medianes no revestides en carreteres cal procedir fent un recobriment
• Per tal de recollir l'aigua que arriba a les capas del ferm: -cas f: L'aigua transvasa a capas inferiores d'una capa de terra de substrat -exemple: tot ho s'aconsegueix a les terracampes amb asfalts i ciments. -cas e: per la capa superior del esplanada -cas s aquelles terrras permeables que s´infiltren definidamente a través de d´unes primeres capas, d´´allora d´aquell A les mateixes recomendacions apareix un procediment per a determinar el recorregut de l´aigua i garantir el desguàs com canals laterals, laterals del terraplé, o cuneta. -hi han sistemes de tubos en sondeigs, els pou de drenatge i es fan per tal de millorar la capa subterrània i desviar, evitar qque hi hagi contacte entre materials instables -per assegurar a la linea transversal és cal definir la secció del perfil que afavoreixi el desaigua. la interposició llanines impermeables, o la instalacio de drenos en punts calgui com és un dren de muntanya, amb els seus corresponents nivells a las marges. La instrucció i les capes que garanteixen cada situación a l'hora de detallar els tipus d´´infiltracions, junt amb la secció del cam

Drenatge: l'Esplanada:

• Trobarem més relació en els àmbits a la zona de traça, i és important la forma de distribució,
• Les mesures preventives per aquests casos son: -l instriució asseguren o donen a evitar evitar problemes en l´´interférencia. entre els cabals de l´´aigua -alhora de parlar de la fase de projecte, és necessari disponer de datos y i hidroelògics -la cota de terreny tengue garanties superiors a al freátic. el perill en totes situacions es evitar les condicions y es posin totes les distáncies neccessaries en casos de recréscut al mesuress correctores son en cas on no siguhi les mesures correctives o preventives

Mesures Correctores:

• Disposició i mantenell de mantells drenants, aquest seran franges planes per tal de protegir per garantir el nivell freátic. Aquest nivell freátic interceptat per una vegada per la capilariatiat per un cabdal. EL grosor habitual, es pot osilitar entre 8 y dos cm habitaulment en totes situaicns
• Disposició de reses drenants, que son longitudinals al desmunt o en cas de dren subterranean o alterraplé
• Hi hi ha forma de dren en forma horitzontal o Calofirnía.
• Pous de drenatge, son frases verticals que poden drensar el cabdal mitjançant per sub horizontals o per bombament.
• El conductor es pot utilitzar: -per a rebaixa a nivell o rebaixan el freátil -en quall hi ha algunes capacitats superficials

Cunetes de Seguretat

• És cuneta és troba adjacent a la carretera i que es presenta amb una linacció menors -tipus de cuneta es mes utilitzat actualmen. i que tingui un voral escacs o disposa. hi ha diversitat de cunetes

Ferms Drenangs y Antilliscands

• Tot es referent al que té mesió d evitar que l´aigua faci intrució a les les capas de la carreteras y cal evitar preséncia d´aigua a. a superficie

• Cal defenir ferm drenants i ve donada quan hi ha una capa de porosidad. en general milloraren la superficie, sino que reduexiem el perill també . les mescles millaren en el context.

Aquest qüestionari explora la classificació de l'OC 17/2003 per al recorregut de l'aigua en infraestructures viàries. Cobreix escenaris com el Cas E, fluxos verticals i sub-horitzontals, i la importància de models de circulació de l'aigua infiltrada. També tracta mesures correctives i la prevenció de danys per aigua.