Preparación, conformación y compactación de la capa subrasante, en forma mecánica al 90 % Proctor, incluye: incorporación de agua.

Los Cimientos Invisibles de Cualquier Pavimento: Todo sobre la Capa Subrasante

En el mundo de la construcción, las estructuras más impresionantes y duraderas dependen de un elemento que rara vez se ve, pero cuyo desempeño es fundamental: su cimentación. Para los pavimentos, ya sean carreteras, plataformas industriales o los pisos de una edificación, esa cimentación es la capa subrasante. Se define como la capa superior del terreno natural o del terraplén, preparada y compactada para servir como la base sobre la cual se construye toda la estructura del pavimento. Su función principal es recibir las cargas del tránsito, transmitidas a través de las capas superiores (base, sub-base y carpeta de rodadura), y distribuirlas de manera uniforme y segura al cuerpo del terreno subyacente.

La calidad de esta capa es un factor determinante en la longevidad y el costo total de un proyecto. Una subrasante de alta calidad, bien compactada y con buena capacidad de carga, permite reducir los espesores de las capas de pavimento, que son considerablemente más costosas, generando un ahorro económico significativo sin sacrificar la calidad. Por el contrario, una subrasante deficiente es la causa principal de fallas prematuras como hundimientos, baches y agrietamientos. Esta guía completa desglosará el crucial proceso de preparación y compactación de la subrasante, las pruebas de calidad indispensables, las alternativas de mejoramiento de suelos y, fundamentalmente, el análisis del precio unitario de la capa subrasante por metro cúbico (m³) con proyecciones para 2025 en el contexto mexicano.

Alternativas para el Tratamiento de la Subrasante

No todos los terrenos naturales son aptos para servir directamente como subrasante. Suelos con baja capacidad de carga, alta plasticidad (como las arcillas expansivas) o con contenido orgánico deben ser tratados para garantizar la estabilidad del pavimento. Cuando el material del sitio no cumple con las especificaciones, existen tres estrategias principales de mejoramiento.

Mejoramiento con Cal

La estabilización con cal es una técnica química altamente efectiva, especialmente indicada para suelos finos y cohesivos con alta plasticidad, como arcillas y limos. El proceso consiste en mezclar un porcentaje de cal (generalmente entre el 3% y 7% del peso seco del suelo) con el material de la subrasante. La cal induce dos reacciones principales: una inmediata, de intercambio iónico, que reduce la plasticidad del suelo y lo hace más trabajable (friable); y una reacción puzolánica a largo plazo, que forma compuestos cementantes que incrementan la resistencia y durabilidad del suelo de manera permanente. Se puede utilizar cal viva (óxido de calcio) para secar suelos con exceso de humedad o cal hidratada (hidróxido de calcio) cuando el suelo está cerca de su humedad óptima.

Mejoramiento con Cemento (Suelo-Cemento)

El mejoramiento con cemento Portland es ideal para suelos granulares con baja o nula plasticidad, como arenas y gravas. Al mezclar el cemento con el suelo y añadir agua, se produce una reacción de hidratación que une las partículas del suelo, creando una capa semi-rígida, muy resistente y durable, conocida como suelo-cemento. Este método se caracteriza por una rápida ganancia de resistencia, lo que permite acortar los tiempos de construcción. La proporción de cemento suele variar entre el 4% y el 25% en peso, dependiendo de las características del suelo y la resistencia deseada.

Sustitución de Material Inadecuado por Material de Banco

Cuando el suelo del sitio es extremadamente pobre (por ejemplo, con alto contenido de materia orgánica, basura o arcillas altamente expansivas), la opción más viable puede ser la sustitución completa. Este método consiste en excavar y retirar el material inadecuado hasta una profundidad determinada y reemplazarlo con un material de préstamo de calidad controlada, conocido en México como "material de banco" (por ejemplo, tepetate). Aunque es un procedimiento conceptualmente simple, su principal desafío es logístico y económico, ya que el costo está fuertemente influenciado por la distancia de acarreo tanto del material de banco a la obra como del material de desecho al sitio de disposición final.

Tabla Comparativa de Métodos de Mejoramiento de Suelos

La elección del método de mejoramiento es una decisión estratégica que balancea la geotecnia, el costo, el tiempo y la disponibilidad de materiales. La siguiente tabla resume las características clave de cada alternativa.

Nota: Los costos son proyecciones estimadas y pueden variar significativamente según la región, el volumen del proyecto y la distancia a las fuentes de materiales.

Proceso de Preparación y Compactación de la Subrasante Paso a Paso

La construcción de una capa subrasante de calidad sigue un proceso metodológico riguroso, alineado con la normativa de la SCT. Cada paso es esencial para transformar el terreno natural en una cimentación estable y uniforme.

Paso 1: Despalme y Limpieza del Terreno

El primer paso es la preparación del área de trabajo. Consiste en la remoción y retiro de toda la capa superficial de suelo que contenga materia orgánica, vegetación, raíces, basura o cualquier material no apto para la construcción. Este proceso, conocido como despalme, es crucial para asegurar que la subrasante se apoye sobre un terreno mineral estable y evitar la descomposición de materia orgánica que podría causar asentamientos futuros.

Paso 2: Escarificado o "Peinado" de la Superficie

Una vez limpio el terreno, se procede al escarificado. Utilizando los dientes desgarradores de una motoniveladora, se "peina" o disgrega la superficie del suelo en una profundidad especificada, comúnmente de 15 a 20 cm. Este paso rompe la compactación superficial, elimina irregularidades y prepara el material para que pueda ser humectado y mezclado de manera homogénea en el siguiente paso.

Paso 3: Homogeneización y Adición de Agua (Humectación)

Este es uno de los pasos más críticos del proceso. Con el material ya suelto, se utiliza una pipa de agua para agregar la cantidad de humedad necesaria, mientras la motoniveladora lo mezcla repetidamente hasta lograr una distribución uniforme. El objetivo es alcanzar la "humedad óptima", un valor preciso determinado en laboratorio mediante la Prueba Proctor. El agua actúa como un lubricante entre las partículas del suelo; con la humedad óptima, el equipo de compactación puede lograr la máxima densidad posible con el menor esfuerzo.

Paso 4: Compactación por Capas con Rodillo Vibratorio

Con el material en su humedad óptima, se inicia la compactación. Se utiliza un rodillo vibratorio, que puede ser de tipo "pata de cabra" para suelos cohesivos (arcillas) o liso para suelos granulares (arenas, gravas). La compactación se realiza en capas de espesor controlado (generalmente no mayores a 20 cm ya compactadas) para asegurar que la energía del equipo llegue a toda la profundidad de la capa. El rodillo realiza pasadas sucesivas y traslapadas, de las orillas hacia el centro, hasta alcanzar el grado de compactación especificado.

Paso 5: Nivelación y Afine Final de la Superficie con Motoniveladora

Una vez que la capa ha alcanzado la densidad requerida, la motoniveladora realiza el "afine" final. Esta operación de alta precisión consiste en cortar o rellenar pequeñas irregularidades para que la superficie de la subrasante terminada cumpla exactamente con los niveles, pendientes y secciones transversales indicados en los planos del proyecto. Un buen afine es fundamental para garantizar el correcto drenaje superficial y el espesor uniforme de las capas de pavimento subsecuentes.

Paso 6: Verificación en Campo del Grado de Compactación

Para cerrar el ciclo de control de calidad, un laboratorio certificado realiza pruebas en campo para verificar que se haya alcanzado la densidad especificada. Los métodos más comunes son el cono de arena y el densímetro nuclear. Estas pruebas miden la densidad del suelo compactado in-situ. El resultado se compara con la densidad máxima obtenida en la Prueba Proctor de laboratorio para calcular el grado de compactación (ej. 90%, 95%). Esta verificación objetiva asegura que la subrasante cumple con los estándares de calidad del proyecto y la normativa SCT.

Listado de Maquinaria y Equipo

La conformación de la subrasante es un proceso mecanizado que requiere de equipo especializado. A continuación, se presenta una tabla con la maquinaria esencial.

Rendimientos de Maquinaria

El rendimiento o productividad de la maquinaria es un factor clave que impacta directamente en el costo y el tiempo de ejecución del proyecto. Los valores pueden variar según las condiciones del sitio, la habilidad del operador y el tipo de material.

Nota: El rendimiento se estima para un espesor de capa de 20 cm y condiciones promedio de trabajo. Incluye las actividades de escarificado, humectación, extendido, compactación y afine.

Análisis de Precio Unitario (APU) - Ejemplo Detallado 2025

El Análisis de Precio Unitario (APU) es el desglose detallado de todos los costos que integran el precio de una unidad de trabajo (en este caso, 1 metro cúbico de subrasante). A continuación, se presenta un ejemplo ilustrativo con costos proyectados para 2025, que no debe ser tomado como una cotización formal.

Concepto: Formación y compactación de capa subrasante con material del sitio, en capas de 20 cm de espesor, compactada al 90% Proctor. Unidad: m³

Advertencia: Este APU es una estimación. Los costos reales dependen de la ubicación del proyecto, los rendimientos específicos de la maquinaria, los salarios locales y los precios del combustible.

Normativa, Permisos y Seguridad: Construye con Confianza

La ejecución de trabajos de terracerías en México está regulada por un marco normativo estricto que garantiza la calidad, seguridad y durabilidad de las obras.

Normativa de la SCT para Terracerías

La Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) establece las especificaciones técnicas que deben seguirse obligatoriamente en la construcción de carreteras y, por extensión, en la mayoría de los proyectos de pavimentación. Las dos normas más importantes para la capa subrasante son:

• N-CTR-CAR-1-01-008 - Terracerías: Esta norma define los requisitos para los materiales utilizados en las diferentes capas de las terracerías, incluyendo la subrasante, ya sea que provengan de cortes o de bancos de préstamo.

• N-CTR-CAR-1-01-009 - Compactación de terracerías (Terraplenes): Detalla el proceso de ejecución para la construcción de terraplenes, incluyendo el tendido en capas, la humectación y los requisitos de compactación que debe alcanzar cada capa, incluyendo la subrasante, para ser aceptada.

Estas y otras normas aplicables pueden ser consultadas en el portal oficial de la Normativa para la Infraestructura del Transporte (NIT).

¿Necesito un Permiso de Construcción?

Sí, de manera inequívoca. La preparación de la subrasante no es un trabajo aislado, sino una parte fundamental de un proyecto de construcción mayor, ya sea una vialidad, una nave industrial o una vivienda. Todo proyecto de esta naturaleza requiere obligatoriamente una licencia o permiso de construcción emitido por la autoridad municipal correspondiente. Además, la ley exige que la obra sea supervisada por un Director Responsable de Obra (DRO) y que el control de calidad sea ejecutado por un laboratorio certificado, garantizando así el cumplimiento de las normativas y la seguridad estructural.

Seguridad en la Operación de Maquinaria Pesada (EPP)

Los trabajos de terracerías involucran maquinaria pesada y presentan riesgos significativos. Es imperativo que todo el personal en campo utilice el Equipo de Protección Personal (EPP) adecuado para minimizar estos riesgos. El EPP esencial incluye:

• Casco de seguridad: Para protección contra impactos.

• Botas de seguridad: Con casquillo de acero para proteger contra aplastamientos y suela antiderrapante.

• Chalecos de alta visibilidad: Para asegurar que los operadores de maquinaria puedan ver a todo el personal en todo momento.

• Guantes de trabajo: Para proteger las manos durante la manipulación de herramientas y materiales.

• Protección auditiva y respiratoria: Tapones para los oídos para mitigar el ruido constante de los motores y mascarillas contra el polvo para prevenir la inhalación de partículas de sílice.

Costos Promedio por m³ en México (2025)

Los costos de construcción varían considerablemente a lo largo del territorio mexicano debido a diferencias en salarios, precios de combustibles, logística y disponibilidad de materiales. La siguiente tabla presenta una estimación proyectada para 2025 del costo por metro cúbico (m³) de subrasante conformada y compactada con material del sitio.

Aclaración Importante: Estos rangos son una proyección para 2025 y deben ser considerados únicamente como una referencia. Están sujetos a inflación, tipo de cambio y las condiciones específicas de cada proyecto. Se recomienda siempre solicitar cotizaciones detalladas a contratistas locales.

Usos Comunes de la Capa Subrasante

La capa subrasante es la plataforma fundamental para una amplia variedad de estructuras. Sus aplicaciones más comunes demuestran su importancia universal en la ingeniería civil.

Cimentación para Pavimentos Flexibles (Carpetas Asfálticas)

En carreteras, calles y estacionamientos con superficie de asfalto, la subrasante es la primera capa estructural. Sobre ella se construyen las capas granulares (sub-base y base), que finalmente soportan la carpeta asfáltica. Una subrasante sólida y uniforme es esencial para prevenir las deformaciones que causan baches y roderas.

Cimentación para Pavimentos Rígidos (Losas de Concreto Hidráulico)

Para pavimentos de concreto, como en autopistas de altas especificaciones o patios de maniobras, la subrasante debe ofrecer un apoyo uniforme y estable. Esto previene asentamientos diferenciales que podrían causar el agrietamiento y la falla de las losas de concreto, que son mucho menos tolerantes a la deformación que el asfalto.

Base de Desplante para Pisos Industriales

En naves industriales, bodegas y centros de distribución, los pisos de concreto están sujetos a cargas muy pesadas de maquinaria, estanterías y tráfico de montacargas. La capa subrasante compactada es la cimentación directa de estos pisos, y su correcta ejecución es vital para evitar hundimientos que podrían dañar la operación y la estructura.

Plataforma de Construcción para Edificaciones

Antes de iniciar la cimentación de un edificio, se prepara una plataforma de trabajo nivelada y estable. Esta plataforma es, en esencia, una capa subrasante bien compactada. Proporciona una superficie segura para el movimiento de maquinaria y personal, y sirve como base de desplante para las cimentaciones superficiales como zapatas y losas de cimentación.

Errores Frecuentes en la Compactación de la Subrasante y Cómo Evitarlos

La mayoría de las fallas prematuras en pavimentos no se originan en la superficie, sino en la cimentación invisible: la subrasante. Evitar estos errores comunes es invertir en la durabilidad del proyecto.

• Compactar con Humedad Incorrecta: Es el error más grave. Si el suelo está demasiado seco, la fricción entre partículas impide alcanzar la densidad adecuada. Si está demasiado húmedo, el agua ocupa los vacíos y no puede ser desplazada, resultando en una compactación deficiente. La solución es controlar rigurosamente la humedad con una pipa de agua y verificarla constantemente antes de compactar.

• Capas de Espesor Excesivo: Intentar compactar capas de más de 25 cm de espesor suelto es ineficaz. La energía del rodillo se disipa en la parte superior y no llega a compactar la parte inferior de la capa, dejando una zona débil oculta. Se debe trabajar siempre en capas delgadas y uniformes.

• Falta de Homogeneidad en el Material: No mezclar adecuadamente el agua o permitir que se mezclen materiales de diferentes tipos (ej. arcilla con arena) crea puntos débiles en la subrasante. La clave es un buen escarificado y mezclado con la motoniveladora.

• No Alcanzar el Grado de Compactación Especificado: Omitir pasadas del rodillo para "ahorrar tiempo" es una falsa economía. La consecuencia es una menor capacidad de carga, lo que lleva a asentamientos y deformaciones bajo el tráfico.

• Mal Afine de Niveles: Una superficie final con pendientes incorrectas o irregularidades provocará acumulaciones de agua (encharcamientos) sobre la subrasante, lo que puede debilitarla y, eventualmente, dañar las capas superiores del pavimento.

Las consecuencias de estos errores son severas: asentamientos diferenciales que agrietan el pavimento, menor capacidad de carga que conduce a fallas estructurales, y filtraciones de agua que erosionan la base desde adentro, culminando en la aparición de baches y roderas.

Checklist de Control de Calidad

Para asegurar que la subrasante se construya conforme a los estándares de calidad de la SCT, se debe seguir un riguroso plan de control de calidad en tres etapas.

• Antes (Laboratorio):

  • ¿Se tomó una muestra representativa del suelo del sitio?

  • ¿Se realizó la prueba Proctor (AASHTO Estándar o Modificada, según especificación) para determinar la densidad seca máxima y la humedad óptima del suelo? Este resultado es el estándar de referencia (el 100%) contra el cual se medirá todo el trabajo en campo.

  • ¿Se realizaron pruebas de clasificación de suelo (granulometría, límites de Atterberg) para confirmar su idoneidad?

• Durante (En Campo):

  • ¿Se está controlando la humedad del material mediante riegos y mezclado antes de compactar?

  • ¿Se está verificando el espesor de las capas sueltas antes de pasar el rodillo para asegurar que no exceda lo especificado?

  • ¿El operador del rodillo está aplicando el número de pasadas requerido y con el traslape correcto?

• Después (Verificación):

  • ¿Se están realizando las pruebas de densidad en campo (cono de arena o densímetro nuclear) con la frecuencia requerida? La normativa municipal o del proyecto suele especificar la frecuencia, por ejemplo, una prueba por cada 250 m² o 500 m³ de capa terminada.

  • ¿Los resultados de las pruebas de campo alcanzan o superan el grado de compactación especificado en el proyecto (ej. 90% o 95% del Proctor)?

  • ¿Se ha verificado topográficamente que el afine final cumple con las cotas y pendientes del proyecto?

Mantenimiento y Vida Útil: La Base de la Durabilidad

La inversión en una subrasante de alta calidad se traduce directamente en la reducción de costos a largo plazo y en la maximización de la vida útil de la infraestructura.

Mantenimiento Preventivo

Una capa subrasante bien diseñada y construida, una vez cubierta y protegida por las capas superiores del pavimento (sub-base, base y carpeta de rodadura), no requiere ningún tipo de mantenimiento directo. Su "mantenimiento" consiste en preservar la integridad del pavimento que la sella, evitando la infiltración de agua, que es su principal enemigo.

Impacto en la Vida Útil del Pavimento

La vida útil de un pavimento está directamente ligada a la calidad de su cimentación. Se puede afirmar que el 90% de las fallas prematuras en pavimentos flexibles y rígidos tienen su origen en una subrasante deficiente. Una falla en esta capa es estructural y su reparación es extremadamente costosa, ya que implica remover toda la estructura del pavimento para acceder a ella. Por lo tanto, garantizar una subrasante de alta calidad es la inversión más rentable para asegurar que un camino, calle o piso industrial alcance o supere su vida útil de diseño.

Sostenibilidad

Las prácticas modernas de ingeniería de terracerías también tienen un enfoque sostenible. Un buen diseño geotécnico que maximice el uso del material del sitio es fundamental. El mejoramiento de suelos in-situ con aditivos como la cal o el cemento es una práctica altamente sostenible, ya que evita la necesidad de excavar y transportar enormes volúmenes de material, reduciendo el consumo de combustible, las emisiones de CO2 y la explotación de nuevos bancos de materiales.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

A continuación, se responden algunas de las preguntas más comunes sobre la capa subrasante.

¿Cuánto cuesta la compactación de la subrasante por m2 o m3 en México en 2025?

Como proyección para 2025, el costo de conformación y compactación de la subrasante con material del sitio se estima entre $140 y $275 MXN por metro cúbico (m³). Por metro cuadrado (m²), considerando una capa de 20 cm, el costo oscilaría entre $28 y $55 MXN. Estos precios son aproximados y varían significativamente por región.

¿Qué es la capa subrasante y por qué es tan importante?

La capa subrasante es la superficie superior del terreno natural o de un relleno, preparada para soportar la estructura del pavimento. Es la cimentación de cualquier camino o piso. Su importancia radica en que distribuye las cargas del tráfico al terreno, y su calidad determina la durabilidad y el costo total de la estructura del pavimento.

¿Qué es la prueba Proctor y para qué sirve?

La prueba Proctor es un ensayo de laboratorio fundamental en la mecánica de suelos. Su propósito es determinar dos parámetros clave para un suelo específico: su densidad seca máxima (el mayor peso que puede alcanzar por unidad de volumen) y la humedad óptima (el porcentaje de agua exacto que necesita para alcanzar esa densidad máxima). Este resultado de laboratorio se convierte en el estándar de calidad (el 100%) que se debe intentar alcanzar en la obra.

¿Qué significa que un terreno esté "compactado al 95% Proctor"?

Significa que la densidad del suelo lograda en el campo, medida con pruebas como el cono de arena, es igual al 95% de la densidad seca máxima que se determinó para ese mismo suelo en el laboratorio con la prueba Proctor. Por ejemplo, si la densidad máxima Proctor es de 1,900kg/m3, una compactación al 95% exige que en la obra se logre una densidad de al menos 1,805kg/m3.

¿Cuál es la diferencia entre subrasante, sub-base y base?

Son las tres capas principales que componen la estructura de un pavimento, ordenadas de abajo hacia arriba:

1. Subrasante: El terreno natural compactado que sirve de cimentación.

2. Sub-base: Una capa de material granular (grava y arena) colocada sobre la subrasante para mejorar la distribución de carga y el drenaje.

3. Base: La capa de mayor calidad estructural, hecha de material pétreo triturado de alta resistencia, que se coloca sobre la sub-base y soporta directamente la capa de rodadura.

¿Qué máquina se usa para compactar la subrasante?

La máquina principal es el rodillo vibratorio. Se utiliza un rodillo pata de cabra para suelos cohesivos como las arcillas, ya que sus protuberancias amasan y compactan el material. Para suelos granulares como arenas y gravas, se utiliza un rodillo liso vibratorio.

Videos Relacionados y Útiles

Para una mejor comprensión visual de los procesos descritos, se recomiendan los siguientes videos.

Así se conforma una SUBRASANTE

Un excelente video de "Caminos y Cimentaciones" que muestra el proceso completo de escarificado, humectación, tendido y compactación de la subrasante con maquinaria pesada.

Prueba Proctor Estándar y Modificada - Mecánica de Suelos

El canal "En Concreto" ofrece una explicación técnica y de laboratorio sobre la Prueba Proctor, esencial para determinar la humedad óptima de compactación.

ENSAYO DE DENSIDAD EN CAMPO CONO DE ARENA

Video de laboratorio del canal "E.I.R.L CIVIL" que muestra paso a paso cómo se realiza la prueba de cono de arena en campo para verificar el grado de compactación alcanzado.

Conclusión

La capa subrasante es, sin lugar a dudas, el cimiento invisible pero fundamental sobre el cual se construyen todos los pavimentos y pisos duraderos en México y el mundo. Aunque a menudo queda fuera de la vista, su correcta ejecución es la inversión más crítica para garantizar la seguridad, funcionalidad y vida útil de cualquier infraestructura vial o de edificación. Como hemos detallado, su costo y calidad están directamente ligados a un meticuloso proceso de preparación y compactación, el cual debe ser rigurosamente verificado con pruebas de laboratorio y de campo para cumplir con la normativa SCT. Comprender el precio unitario de la subrasante no se trata solo de analizar un número, sino de reconocer el valor estratégico de un control de calidad impecable. Invertir tiempo y recursos en una subrasante de alta calidad es, en última instancia, invertir en la seguridad y la durabilidad de toda la estructura que soportará durante décadas.

Glosario de Términos

• Subrasante: Capa superior del terreno natural o de un terraplén, que ha sido preparada y compactada para servir como la cimentación de la estructura de un pavimento.

• Terracerías: Conjunto de trabajos de movimiento de tierras (cortes y rellenos) necesarios para modelar un terreno y formar la plataforma para una obra de construcción.

• Compactación: Proceso mecánico mediante el cual se densifica un suelo, reduciendo sus vacíos y aumentando su resistencia y capacidad de carga al expulsar el aire.

• Prueba Proctor: Ensayo estandarizado de laboratorio que determina la densidad seca máxima que un suelo puede alcanzar y el contenido de humedad óptimo necesario para lograrla.

• Grado de Compactación: Es la relación porcentual entre la densidad seca obtenida en el campo (in-situ) y la densidad seca máxima determinada en el laboratorio mediante la prueba Proctor.

• Escarificado: Proceso de disgregar o "rasgar" la capa superficial de un terreno compactado utilizando los dientes de un equipo mecánico, como una motoniveladora.

• Talud: Superficie inclinada de los terraplenes (rellenos) o de los cortes realizados en el terreno.