Mezclado, tendido y compactación de la capa subrasante formada con material seleccionado. C) De la capa subresante en los cortes en que se haya ordenado excavación adicional. 001) Para e( 90%. Moto CAT 14G, Compac CA 25D y pipa de 8000 L

Opciones y Alternativas: Las Capas de la Estructura de un Pavimento

Un pavimento, especialmente uno de tipo flexible (como los asfálticos), no es una simple capa de asfalto sobre la tierra. Es un sistema de ingeniería multicapa diseñado para distribuir las cargas concentradas del tráfico de manera eficiente, disipando los esfuerzos a medida que descienden hasta que llegan al terreno natural con una intensidad que este pueda soportar sin deformarse. La lógica del diseño es colocar los materiales de mayor calidad y resistencia (y por ende, más costosos) en la parte superior, donde las tensiones son máximas, y utilizar materiales progresivamente de menor calidad en las capas inferiores.

La Capa Subrasante (El terreno de fundación)

Esta es la capa final de las terracerías, ya sea el terreno natural existente en una excavación (corte) o el material de relleno compactado en un terraplén. Su función primordial es ofrecer una plataforma uniforme, estable y con una capacidad de carga conocida para soportar todo el peso de la estructura del pavimento y las cargas del tráfico que esta le transmite. La calidad de la subrasante es el factor que más influye en el diseño del pavimento; una subrasante de alta capacidad portante permite diseñar capas de subbase y base de menor espesor, lo que se traduce en un ahorro económico significativo en el proyecto.

La Capa Subbase

Es la primera capa de material granular que se coloca directamente sobre la subrasante terminada. Generalmente se construye con materiales pétreos de menor calidad que los de la capa base, como gravas o piedra triturada. Sus funciones son principalmente tres:

1. Estructural y Económica: Aporta espesor a la estructura a un costo menor que la base, permitiendo reducir el espesor de esta última.

2. Drenaje: Actúa como una capa de transición que impide el ascenso de agua por capilaridad desde la subrasante hacia las capas superiores, protegiéndolas de la humedad.

3. Anticontaminante: Evita que los finos del suelo de la subrasante migren hacia la capa base, lo que podría contaminarla y reducir su capacidad estructural.

La Capa Base (Base Hidráulica)

Esta es la capa más importante desde el punto de vista estructural dentro del paquete de pavimento. Se construye sobre la subbase y está compuesta por agregados pétreos triturados de alta calidad, con una granulometría controlada para lograr una máxima trabazón y estabilidad. Su función principal es recibir las altas concentraciones de esfuerzo directamente debajo de la carpeta de rodamiento y distribuirlas eficazmente sobre un área más amplia hacia la subbase. Debe ser altamente resistente a la deformación y tener una gran capacidad de carga.

La Carpeta de Rodamiento (Asfalto o Concreto)

Es la capa superior del pavimento, en contacto directo con los neumáticos de los vehículos. Su propósito es proporcionar una superficie de rodadura segura, lisa, impermeable y resistente al desgaste. Además de soportar directamente las cargas del tráfico y la abrasión, su función más crítica para la longevidad del sistema es impermeabilizar la estructura, evitando que el agua de lluvia se infiltre y debilite las capas inferiores, especialmente la subrasante.

Proceso Constructivo Paso a Paso: Conformación de la Capa Subrasante

La conformación de la capa subrasante es la culminación de un proceso mayor conocido como terracerías y pavimentos. Este proceso está rigurosamente normado en México por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) y sigue una secuencia lógica para transformar el terreno natural en una plataforma de ingeniería de alta calidad.

Paso 1: Trabajos Preliminares (Desmonte y Despalme)

Antes de cualquier movimiento de tierra, el área de trabajo debe ser preparada. El desmonte consiste en la tala y retiro de toda la vegetación existente, como árboles y arbustos, de acuerdo con la Norma SCT N·CTR·CAR·1·01·001. Inmediatamente después, se realiza el despalme, que es la remoción de la capa superficial de suelo (generalmente entre 15 y 30 cm) que contiene materia orgánica, raíces y otros materiales no aptos para la cimentación, siguiendo la Norma N·CTR·CAR·1·01·002.

Paso 2: Escarificación del Terreno Natural

Una vez que el terreno está limpio, la superficie expuesta se rompe y se suelta a una profundidad de 15 a 20 cm. Este proceso, llamado escarificación, se realiza con los escarificadores (o rippers) de una motoniveladora o un tractor. Su objetivo es disgregar el suelo compactado para permitir una correcta adición de humedad, una recompactación homogénea y asegurar una buena liga con las capas de material de relleno que se colocarán encima.

Paso 3: Conformación de Cortes y Terraplenes para Nivelar

Para alcanzar el nivel de proyecto de la subrasante, es necesario realizar movimientos de tierra a gran escala, regidos por la Norma SCT N·CTR·CAR·1·01·009.

• Cortes: Son las excavaciones que se realizan en las zonas altas del terreno para rebajar su nivel hasta la cota de la subrasante. El material producto del corte, si cumple con la calidad especificada, se reutiliza para formar los terraplenes.

• Terraplenes: Son los rellenos que se construyen en las zonas bajas para elevar el nivel del terreno. Se construyen colocando el material en capas horizontales de espesor controlado (usualmente 20 a 30 cm), que serán compactadas individualmente.

Paso 4: Tendido y Homogeneización del Material

Cada capa de material, ya sea del terreno natural escarificado o de material de relleno para un terraplén, es extendida de manera uniforme por una motoniveladora. La máquina realiza varias pasadas para garantizar que la capa tenga un espesor constante en todo el ancho de la plataforma y para mezclar el material, rompiendo terrones y asegurando que sus propiedades sean homogéneas.

Paso 5: Control de Humedad Óptima (Prueba Proctor)

Este es uno de los pasos más críticos y científicos del proceso. Un suelo solo puede alcanzar su máxima densidad (y por lo tanto, su máxima capacidad de carga) cuando tiene un contenido de agua específico, conocido como "humedad óptima". Este valor, junto con la "densidad seca máxima", se determina previamente en un laboratorio mediante la prueba Proctor (norma AASHTO T-99). En campo, se mide la humedad del material extendido. Si está muy seco, una pipa de agua (camión cisterna) lo riega de forma controlada y la motoniveladora lo mezcla. Si está muy húmedo, la motoniveladora lo "voltea" para airearlo y que se seque hasta alcanzar el punto óptimo.

Paso 6: Compactación de la Capa (Grado de Compactación)

Con el material en su humedad óptima, se procede a la compactación. Se utiliza un rodillo vibratorio, que puede ser de tambor liso para suelos granulares (arenas, gravas) o de tipo "pata de cabra" para suelos cohesivos (arcillas). El rodillo realiza pasadas longitudinales y sistemáticas, traslapando cada pasada, hasta que el suelo alcanza la densidad especificada en el proyecto. Este objetivo se conoce como grado de compactación y se expresa como un porcentaje de la densidad máxima obtenida en la prueba Proctor (por ejemplo, 90% o 95%).

Paso 7: Afine y Verificación Topográfica

Una vez que la capa ha sido compactada y se ha verificado su densidad, la motoniveladora realiza las pasadas finales de afine. Este es un trabajo de alta precisión para asegurar que la superficie terminada cumpla con las cotas, pendientes longitudinales y bombeo transversal especificados en los planos de ingeniería. Finalmente, un equipo de topografía realiza un levantamiento de la superficie para verificar que se cumplan las tolerancias dimensionales exigidas por la SCT, que para la subrasante suelen ser de $ \pm 2 $ cm en la elevación.

Listado de Materiales y Equipo

La ejecución exitosa de los trabajos de terracerías depende del uso coordinado de maquinaria pesada especializada. A continuación, se presenta una tabla con el equipo y los materiales clave.

Cantidades y Rendimientos: Rendimiento de Maquinaria de Terracerías

La planificación de un proyecto de terracerías requiere estimar el tiempo que tomará cada actividad. El rendimiento de la maquinaria es un dato crucial para estos cálculos, aunque varía considerablemente según las condiciones del sitio, el material y la habilidad del operador.

Análisis de Precio Unitario (APU) - Ejemplo Detallado

El costo de un trabajo de construcción se determina a través de un Análisis de Precio Unitario (APU), que desglosa todos los costos directos e indirectos. A continuación, se presenta un ejemplo detallado para la conformación y compactación de 1 metro cúbico (m³) de capa subrasante con material de corte, compactada al 90% Proctor, con costos proyectados a 2025.

Advertencia: Este es un ejemplo ilustrativo. Los costos horarios de maquinaria y los salarios de mano de obra son estimaciones para 2025 y pueden variar significativamente en diferentes regiones de México.

Este análisis muestra cómo el precio final se compone del tiempo efectivo que cada máquina y trabajador invierte para producir una unidad (1 m³). La "Cantidad" para la maquinaria es el inverso de su rendimiento en m3/hr. Los porcentajes de indirectos y utilidad son variables estándar de la industria.

Normativa, Permisos y Seguridad: Construye con Confianza

La construcción de terracerías y pavimentos en México es una actividad altamente regulada para garantizar la calidad, seguridad y durabilidad de la infraestructura.

Normativa SCT y la Prueba Proctor

La Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) establece las especificaciones técnicas a través de su normativa. Para la subrasante, las normas clave son:

• N·CMT·1·03/21 - Materiales para Subrasante: Define las características de calidad que deben cumplir los suelos, como granulometría, plasticidad y Valor Relativo de Soporte (VRS), en función del tránsito esperado.

• N·CTR·CAR·1·01·009 - Terraplenes: Dicta el procedimiento constructivo para la formación de los rellenos, incluyendo el extendido en capas y la compactación.

• N·CTR·CAR·1·04·002 - Subbases y Bases: Aunque se enfoca en capas superiores, contiene lineamientos constructivos aplicables al control de calidad de las terracerías.

Estas normas exigen que la capa subrasante alcance un grado de compactación específico, comúnmente del 90% o 95% con respecto a la densidad seca máxima obtenida en la prueba Proctor Estándar. Esta prueba de laboratorio es el pilar del control de calidad, ya que establece el estándar (el 100%) contra el cual se medirá y aceptará todo el trabajo de compactación en campo.

¿Necesito un Permiso de Construcción?

Sí, de manera inequívoca. La conformación de una subrasante es una de las primeras etapas de un proyecto de construcción mayor, ya sea una carretera, una calle o una edificación. Como tal, requiere un Permiso o Licencia de Construcción emitido por la autoridad municipal correspondiente (Dirección de Obras Públicas). Para obtenerlo, es necesario presentar un proyecto ejecutivo completo, firmado por un Director Responsable de Obra (DRO) o un Corresponsable en la materia. Si la obra afecta una carretera federal, se requiere un permiso adicional de la SCT para el uso del derecho de vía.

Seguridad en el Sitio de Trabajo (Equipo de Protección Personal - EPP)

La seguridad del personal es primordial. La NOM-017-STPS (actualmente la versión 2008, con la 2024 entrando en vigor a finales de 2025) establece la obligación de proporcionar y utilizar Equipo de Protección Personal (EPP) adecuado a los riesgos de cada actividad. Para trabajos de terracerías, el EPP indispensable incluye:

• Casco de seguridad contra impacto.

• Botas de seguridad con casquillo de acero y suela antiderrapante.

• Chaleco de alta visibilidad para ser visto fácilmente por los operadores de maquinaria pesada.

• Lentes de seguridad para proteger contra polvo y proyección de partículas.

• Guantes de carnaza para la manipulación de herramientas y materiales.

• Protección auditiva (tapones u orejeras) al trabajar cerca de maquinaria en operación como rodillos vibratorios o tractores.

• Protección respiratoria (mascarilla para polvos) en condiciones secas para evitar la inhalación de partículas.

Costos Promedio por m³ en México (Estimación 2025)

Los costos de conformación de la subrasante varían drásticamente dependiendo de si se utiliza el material disponible en el sitio (producto de los cortes) o si es necesario traer material de un banco externo (terraplén con material de préstamo).

Nota importante: Los siguientes costos son una estimación o proyección para 2025, expresados en Pesos Mexicanos (MXN) y no incluyen IVA. Son costos aproximados y están sujetos a inflación, tipo de cambio y variaciones significativas por región, volumen del proyecto y condiciones específicas del sitio.

Usos Comunes en la Construcción

La preparación de una capa subrasante robusta es el primer paso para una multitud de aplicaciones en la construcción civil y de infraestructura.

Fundación para Carreteras y Autopistas

Es su aplicación más reconocida. La subrasante debe soportar las enormes cargas dinámicas y repetitivas del tráfico pesado durante décadas. Su uniformidad y capacidad de carga son vitales para la integridad a largo plazo de la red carretera federal y estatal de México.

Base para Calles Urbanas y Avenidas

En entornos urbanos, la subrasante no solo soporta el tráfico, sino que también interactúa con una compleja red de servicios subterráneos (agua potable, drenaje, gas, fibra óptica). Una correcta preparación evita asentamientos diferenciales que podrían dañar estas infraestructuras críticas.

Plataformas para Naves Industriales y Bodegas

En el sector industrial, la subrasante es la cimentación para los pisos de concreto de alta resistencia. Debe soportar cargas estáticas muy elevadas (provenientes de racks de almacenamiento) y cargas dinámicas de montacargas y maquinaria pesada. Una falla en la subrasante se traduce directamente en pisos agrietados e inoperables.

Cimentación para Pisos de Concreto y Patios de Maniobras

Para áreas exteriores como estacionamientos, patios de contenedores en puertos y aeropuertos, la subrasante es fundamental. Debe estar perfectamente compactada y perfilada con las pendientes adecuadas para garantizar un drenaje superficial eficiente y soportar el peso y la maniobra de vehículos y equipos.

Errores Frecuentes y Cómo Evitarlos

La durabilidad de un pavimento está directamente ligada a la calidad de su subrasante. Ignorar los fundamentos de la mecánica de suelos y los procesos constructivos adecuados conduce a fallas costosas y prematuras.

• Mala compactación: Es el error más grave y frecuente. Una compactación deficiente deja vacíos en el suelo, lo que provoca asentamientos bajo carga y la eventual falla de todo el pavimento. Se evita mediante un estricto control de calidad, verificando la humedad óptima y midiendo la densidad en campo con métodos como el cono de arena hasta cumplir la especificación Proctor.

• Material inadecuado (arcillas expansivas): Utilizar suelos con alto contenido de arcillas expansivas es una receta para el desastre. Estos materiales cambian de volumen drásticamente con los cambios de humedad, hinchándose en temporada de lluvias y contrayéndose en la sequía, lo que genera grietas severas en la superficie. Se evita con un estudio de mecánica de suelos previo y, si se detectan, sustituyendo el material o estabilizándolo con cal.

• Humedad fuera del óptimo Proctor: Compactar un suelo demasiado seco o demasiado húmedo impide que las partículas se reacomoden eficientemente, haciendo imposible alcanzar la densidad máxima. Se previene con un monitoreo constante de la humedad en campo antes de iniciar la compactación.

• Espesor de capa incorrecto: Intentar compactar capas de material demasiado gruesas (> 30 cm) es ineficaz, ya que la energía del compactador no llega a las partes inferiores de la capa, dejándolas sueltas. Se evita controlando rigurosamente el espesor de cada capa tendida con la motoniveladora.

• Mal afine de niveles: Una superficie final con niveles y pendientes incorrectos afecta el espesor de las capas superiores y provoca problemas de drenaje, permitiendo que el agua se estanque y se infiltre, debilitando la estructura. Se soluciona con una verificación topográfica final antes de dar por aprobada la capa.

Checklist de Control de Calidad

Para garantizar una capa subrasante de alta calidad, es indispensable verificar los siguientes puntos durante y al final del proceso constructivo:

• [ ] Verificación de Despalme: Confirmar visualmente que se ha retirado toda la capa de suelo orgánico y raíces del área de trabajo.

• [ ] Aprobación de Material: Asegurar que el material a utilizar (sea de corte o de banco) cumple con las especificaciones de calidad del proyecto, según los reportes del laboratorio de mecánica de suelos.

• [ ] Control de Niveles Topográficos: Antes de compactar, verificar que los niveles del material extendido corresponden a los del proyecto.

• [ ] Control de Humedad Óptima: Realizar pruebas de humedad en campo para confirmar que el material se encuentra en el rango óptimo (generalmente $ \pm 2% $ del óptimo Proctor) antes de compactar.

• [ ] Verificación del Grado de Compactación: Realizar pruebas de densidad en campo (cono de arena, densímetro nuclear) con la frecuencia establecida por la SCT para certificar que se ha alcanzado el porcentaje Proctor especificado (ej. 95%).

• [ ] Verificación de Espesor de Capa: Medir el espesor de la capa ya compactada para asegurar que es uniforme y cumple con el diseño.

• [ ] Verificación de Afine Final: Realizar un levantamiento topográfico final para confirmar que la superficie terminada cumple con las tolerancias de nivel y pendientes del proyecto.

Mantenimiento y Vida Útil: Protege tu Inversión

Una vez construida y protegida, la subrasante es un componente que no debería requerir atención nunca más. Su longevidad depende enteramente del cuidado que se le dé a la estructura que la cubre.

Plan de Mantenimiento Preventivo

La subrasante no recibe mantenimiento directo. El plan de mantenimiento se enfoca en preservar la integridad de la capa de rodamiento (carpeta asfáltica) y el sistema de drenaje. Esto implica el sellado oportuno de grietas en el asfalto y la limpieza periódica de cunetas y alcantarillas. El objetivo es simple: evitar a toda costa que el agua se infiltre hacia las capas inferiores, ya que la saturación de la subrasante es la principal causa de su pérdida de capacidad de carga y, por ende, de la falla del pavimento.

Durabilidad y Vida Útil Esperada en México

La vida útil de una capa subrasante bien diseñada, ejecutada y protegida de la humedad es, en teoría, indefinida. No se degrada ni se desgasta con el tiempo. La vida útil de un pavimento (10, 15 o 20 años) está definida por la durabilidad de la carpeta de rodamiento, pero se asume que la cimentación (la subrasante) permanecerá intacta. Prácticamente todas las fallas estructurales prematuras en un pavimento pueden rastrearse hasta un problema original en la subrasante.

Sostenibilidad e Impacto Ambiental

En los proyectos de terracerías, la práctica más sostenible es el "balance de tierras". Consiste en diseñar el perfil vertical de la carretera de tal forma que el volumen de material extraído de los cortes sea aproximadamente igual al volumen necesario para construir los terraplenes. Esta estrategia minimiza la necesidad de explotar nuevos bancos de materiales, reduciendo el impacto ambiental, y disminuye drásticamente los costos de acarreo y las emisiones de carbono asociadas al transporte de materiales.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Qué es la "capa subrasante" y cuál es su función?

La capa subrasante es la superficie terminada de las terracerías, ya sea sobre el terreno natural (corte) o sobre un relleno (terraplén). Funciona como la cimentación de toda la estructura del pavimento, distribuyendo las cargas del tráfico hacia el suelo subyacente.

¿Qué es la prueba Proctor y por qué es tan importante?

La prueba Proctor es un ensayo de laboratorio que determina la máxima densidad que puede alcanzar un suelo y la cantidad de agua (humedad óptima) necesaria para lograrla. Es crucial porque establece el estándar de calidad (el 100%) contra el cual se mide toda la compactación realizada en la obra.

¿Qué pasa si no compacto bien la subrasante?

Una mala compactación deja vacíos en el suelo, haciéndolo débil y susceptible a hundimientos bajo el peso del tráfico. Esto provoca deformaciones, baches y grietas en la superficie del pavimento, llevando a una falla prematura y costosa de toda la carretera.

¿Cuál es la diferencia entre subrasante, subbase y base?

Son tres capas distintas de la estructura de un pavimento. La subrasante es el terreno de cimentación. Sobre ella va la subbase (material de menor calidad, para dar espesor y drenaje) y luego la base (material de alta calidad, que es la principal capa estructural).

¿Cuánto cuesta conformar la capa subrasante por m³ en México?

Como una proyección para 2025, el costo por metro cúbico puede variar entre $95 y $120 MXN si se usa material del sitio (corte), y de $270 a más de $350 MXN si se debe traer material de un banco, debido al costo del acarreo. Estos precios son estimaciones y varían regionalmente.

¿Qué tipo de material es mejor para la subrasante?

Idealmente, se buscan suelos granulares bien gradados (mezcla de gravas y arenas) con bajo contenido de finos plásticos (arcillas). Estos materiales son fáciles de compactar y mantienen su resistencia incluso con cambios de humedad. La normativa SCT N-CMT-1-03 especifica los requisitos detallados.

¿Se puede construir sobre arcilla expansiva?

No directamente. Las arcillas expansivas son uno de los peores materiales para cimentar un pavimento. Si se encuentran, deben ser removidas y sustituidas por material de mejor calidad, o ser tratadas químicamente (estabilizadas) con cal para neutralizar su capacidad de expansión y contracción.

¿Qué es el "balance de tierras" en terracerías y pavimentos?

Es una estrategia de diseño y construcción que busca que el volumen de tierra excavado en los cortes sea igual al volumen necesario para los rellenos (terraplenes). Esto minimiza la necesidad de acarrear material desde o hacia fuera de la obra, reduciendo costos e impacto ambiental.

¿Qué significa compactar al 90% Proctor?

Significa que la densidad del suelo compactado en la obra debe ser, como mínimo, el 90% de la densidad máxima teórica que ese mismo suelo puede alcanzar en condiciones ideales de laboratorio, según lo determinado por la prueba Proctor.

¿Qué maquinaria necesito para hacer una capa subrasante?

El equipo esencial incluye una motoniveladora (para extender y perfilar), un rodillo vibratorio (para compactar), una pipa de agua (para controlar la humedad) y un tractor de cadenas o bulldozer (para los movimientos de tierra iniciales).

Videos Relacionados y Útiles

Para comprender mejor el proceso constructivo, los siguientes videos muestran el trabajo real de la maquinaria en campo.

conformacion de carreteras con motoniveladora y vibrocompactador

Muestra el trabajo coordinado de una motoniveladora perfilando el material y un rodillo compactador densificando la capa en un camino rural.

Conformación de capa nivelante con MOTONIVELADORA, RODILLO y CISTERNA DE AGUA

Excelente video que muestra el proceso completo: la motoniveladora batiendo material, la cisterna añadiendo agua y el rodillo compactando la capa final.

proceso de conformacion de carreteras con motoniveladora

Explica y muestra la importancia de la escarificación (uso del ripper) antes de la conformación para eliminar baches y crear una capa homogénea.

Conclusión

A lo largo de esta guía, hemos desglosado la importancia fundamental de la capa subrasante como la verdadera cimentación de cualquier pavimento duradero. Su correcta ejecución no es simplemente un acto de mover tierra, sino un proceso de ingeniería de precisión que involucra la selección adecuada de materiales, un estricto control de la humedad y, sobre todo, una rigurosa compactación de la subrasante para cumplir con los estándares de la normativa SCT y la prueba Proctor. Aunque es una capa que queda oculta bajo la estructura final, su calidad es el factor que más influye en la vida útil y el rendimiento a largo plazo de carreteras, calles y plataformas industriales. El precio unitario de la capa subrasante no refleja un gasto, sino una inversión indispensable en la estabilidad y longevidad de la infraestructura, garantizada por el uso de maquinaria pesada, mano de obra calificada y un control de calidad inflexible.

Glosario de Términos

• Terracerías: El conjunto de trabajos de movimiento de tierras (excavaciones o cortes y rellenos o terraplenes) necesarios para formar la plataforma sobre la que se construirá un camino o edificación.

• Subrasante: La capa superior de las terracerías, preparada y compactada para servir de cimentación a la estructura del pavimento.

• Subbase: Capa de material granular colocada sobre la subrasante, que sirve como transición estructural y capa de drenaje.

• Base Hidráulica: La principal capa estructural del pavimento, construida con agregados pétreos de alta calidad para distribuir las cargas del tráfico.

• Compactación: Proceso mecánico mediante el cual se densifica un suelo, aplicando energía (peso y/o vibración) para reducir sus vacíos, aumentar su resistencia y disminuir su permeabilidad.

• Prueba Proctor: Ensayo de laboratorio estandarizado que determina la relación entre la humedad de un suelo y su densidad seca, estableciendo la densidad máxima que se puede alcanzar y la humedad óptima para lograrla.

• SCT: Siglas de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, la entidad del gobierno federal de México que regula la construcción y mantenimiento de la infraestructura de transporte, incluyendo carreteras federales.