009-F.07 b) 1) mezclado, tendido y compactación de la capa subrasante formada con material seleccionado.b) De la capa subrasante sobre terraplenes construidos con material no compactable. 001) Para el 90%. Moto CAT 14G, Compac CA 25D y pipa de 8000 L

La Cimentación Invisible de los Caminos: Guía Definitiva sobre la Preparación de la Capa Subrasante

La base de una carretera duradera no se ve, se construye. La preparación de la capa subrasante es el proceso de afinar y compactar la capa superior del terreno natural (o del terraplén) para que sirva como la cimentación de un pavimento. Pensemos en ella como "el colchón perfectamente firme sobre el que descansará la carretera"; una capa que debe ser uniforme y resistente para soportar el peso del tráfico sin deformarse. Su importancia es crítica, ya que esta base define la durabilidad de cualquier calle, carretera o plataforma industrial en México, siendo la primera línea de defensa para prevenir fallas estructurales. Una subrasante deficiente es la causa principal de hundimientos, baches y colapsos prematuros del pavimento. Esta guía explorará en detalle el proceso constructivo según la normativa de la SCT, sus costos por m² proyectados para 2025 y las pruebas de control de calidad indispensables para garantizar una obra exitosa.

Opciones y Alternativas: Métodos de Mejoramiento de la Subrasante

Cuando el terreno natural no posee la calidad suficiente para soportar la estructura del pavimento, es indispensable mejorarlo. A continuación, se comparan las técnicas más comunes en México.

Mejoramiento con Cal

Este método es ideal para tratar suelos arcillosos de alta plasticidad. La cal hidratada reacciona químicamente con las arcillas, reduciendo drásticamente su plasticidad y su potencial de expansión. A largo plazo, se forman compuestos cementantes que aumentan significativamente la resistencia y capacidad de carga del suelo. Su costo es moderado y es una de las soluciones más efectivas para mejorar la trabajabilidad de suelos cohesivos difíciles.

Estabilización con Cemento Portland

El cemento Portland es un agente estabilizador muy versátil, aplicable a una gama más amplia de suelos, desde arenas hasta arcillas de baja plasticidad. Al hidratarse, crea una matriz rígida que une las partículas del suelo, resultando en un aumento rápido y muy significativo de la resistencia. Transforma el suelo en un material similar a un concreto de baja resistencia, ideal para obtener una base de muy alta capacidad portante en poco tiempo.

Uso de Geotextiles y Geomallas

Los geosintéticos son una solución de ingeniería moderna. Los geotextiles actúan como una barrera separadora, impidiendo que los finos de un suelo blando contaminen las capas granulares superiores, al tiempo que permiten el paso del agua. Las geomallas funcionan por confinamiento; el material granular se traba en sus aberturas, creando una capa reforzada que distribuye la carga sobre un área mayor. Ambos métodos pueden reducir la cantidad de material de relleno necesario, optimizando costos.

Sustitución de Material (Retirar material malo y rellenar con material de banco)

Cuando el suelo es extremadamente pobre (orgánico, contaminado o altamente expansivo), la solución más segura es la sustitución. Este proceso consiste en excavar y remover el material inadecuado para después rellenar el espacio con material de banco de calidad comprobada, compactado en capas controladas. Aunque es la opción más costosa, especialmente por el acarreo de materiales, ofrece una garantía total sobre la calidad de la cimentación final.

Proceso Constructivo de Preparación de Subrasante

La ejecución correcta de la subrasante sigue una secuencia lógica y rigurosa, dictada por la normativa de la SCT para garantizar la calidad en cada etapa.

1. Trabajos Preliminares: Despalme y Limpieza del Terreno

Antes de cualquier movimiento de tierras, se realiza el desmonte (retiro de vegetación) y el despalme, que consiste en remover la capa superficial del suelo (típicamente 20-30 cm) por contener materia orgánica y raíces no aptas para la construcción. Esta limpieza es fundamental para asegurar que la estructura se apoye sobre un material competente.

2. Escarificación de la Capa Superior del Terreno

Si se utiliza el material del sitio, el siguiente paso es la escarificación. Con equipos como motoniveladoras o tractores, se rompe y disgrega la capa superior del terreno hasta la profundidad de la capa a tratar. Este proceso facilita la posterior mezcla con agua y la recompactación homogénea del material.

3. Homogeneización y Humectación del Material

El material, ya sea escarificado o traído de un banco, debe ser mezclado para asegurar su uniformidad. Simultáneamente, pipas de agua realizan riegos controlados para alcanzar la humedad óptima, un factor clave para lograr la máxima densidad durante la compactación.

4. Tendido y Nivelación con Motoniveladora (Conformación)

Una vez que el material tiene la humedad adecuada, se extiende en capas uniformes, conocidas como "tongadas", cuyo espesor no debe superar los 20 o 30 cm antes de compactar. La motoniveladora es la máquina clave en esta etapa, conformando el material según los niveles y pendientes indicados por la topografía.

5. Compactación de la Capa al Grado Exigido

Con el material extendido, entran los equipos de compactación. La elección depende del tipo de suelo: rodillos "pata de cabra" para suelos arcillosos y rodillos lisos para suelos granulares. El objetivo es alcanzar el grado de compactación mínimo exigido por la SCT, que usualmente es del 95% de la densidad máxima obtenida en la prueba Proctor.

6. Afine Final del Nivel y la Pendiente (Bombeo)

Alcanzada la compactación, la motoniveladora realiza un último perfilado de alta precisión, conocido como afine. Esta operación garantiza que la superficie final tenga exactamente las cotas, niveles y la pendiente transversal (bombeo) especificados en el proyecto para el correcto drenaje del agua.

7. Verificación Topográfica y Pruebas de Compactación

Finalmente, el equipo de control de calidad y topografía verifica que la capa terminada cumpla con todas las tolerancias geométricas y de compactación. Se realizan pruebas de densidad en campo (con métodos como el cono de arena o densímetro nuclear) para certificar que se ha alcanzado el grado de compactación requerido en toda la superficie.

Listado de Maquinaria y Equipo de Terracerías

La preparación de la subrasante requiere equipo especializado para garantizar eficiencia y calidad.

Cantidades y Rendimientos de Materiales

El control de calidad y la productividad son claves en los trabajos de terracerías. La normativa SCT establece claramente los mínimos a cumplir.

Grado de Compactación Mínimo Requerido por la SCT

Rendimientos Estimados de Maquinaria

| Concepto Clave | Unidad | Rendimiento Promedio (Estimado) | Notas | |---|---|---| | Rendimiento de una cuadrilla de terracerías | m² de subrasante preparada por jornada de 8 horas | 2,000 - 3,500 m² | El rendimiento real depende del tipo de suelo, espesor de la capa, eficiencia del operador y logística de la obra. El equipo de compactación suele ser el factor limitante. |

Análisis de Precio Unitario (APU) - 1 m² de Preparación de Subrasante

A continuación, se presenta un ejemplo de Análisis de Precio Unitario para la preparación de 1 m² de subrasante, proyectado a costos de 2025.

Concepto: Formación y compactación de 1 m² de capa subrasante al 95% Proctor, en 20 cm de espesor, con material del sitio. Unidad: m²

Nota: Este es un análisis ilustrativo. Los costos reales varían significativamente por región, logística y condiciones específicas del proyecto. Los costos horarios y rendimientos son proyecciones basadas en datos de 2024.

Normativa, Permisos y Seguridad: Construye con Confianza

La construcción de infraestructura vial en México está estrictamente regulada para garantizar la calidad y seguridad.

Normas Oficiales Mexicanas (NOM) Aplicables

El proceso constructivo, los materiales y el control de calidad para la formación de la capa subrasante en carreteras federales están regulados por la Normativa para la Infraestructura del Transporte de la SCT. La norma clave que define los requisitos de los materiales es la N-CMT-1-03, Materiales para Subrasante, y el proceso de ejecución se detalla en la N-CTR-CAR-1-01-009, Terraplenes. Para la explotación de bancos de materiales, se debe seguir la norma N-CTR-CAR-1-01-008/11.

¿Necesito un Permiso de Construcción?

Sí, de forma contundente. La preparación de la subrasante es una parte integral de un proyecto de pavimentación o movimiento de tierras. Este tipo de obras siempre requiere permisos de construcción emitidos por la autoridad municipal o estatal correspondiente. Para proyectos de gran envergadura, también es obligatoria una Manifestación de Impacto Ambiental (MIA) aprobada por la SEMARNAT.

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

La seguridad del personal es prioritaria. El EPP OBLIGATORIO para todo el personal en la obra incluye: casco de seguridad, botas de seguridad con casquillo, chaleco de alta visibilidad, protección auditiva (especialmente para operadores y personal cercano a la maquinaria) y lentes de seguridad. Además, es crucial implementar una correcta señalización vial para desviar el tráfico y proteger tanto a los trabajadores como a los usuarios de la vía, manteniendo siempre una distancia segura de la maquinaria pesada en operación.

Costos Promedio para diferentes regiones de México (Norte, occidente, centro, sur)

Los costos de construcción varían considerablemente dentro de México debido a factores como la logística, disponibilidad de materiales y costos de mano de obra.

Estimación de Precios por m² de Preparación y Compactación de Subrasante (Proyección 2025)

Advertencia: Estos costos son una estimación proyectada para 2025 y están sujetos a inflación y variaciones locales. No incluyen el costo de excavación en corte, el material de relleno de banco, ni el mejoramiento de suelos.

Usos Comunes en la Construcción

La subrasante no es solo una capa de tierra; cumple funciones de ingeniería vitales para la longevidad del pavimento.

1. Servir como la Cimentación de la Estructura del Pavimento

Es su función principal. La subrasante es la fundación sobre la cual se construye todo el sistema de capas (subbase, base y carpeta asfáltica). Una cimentación sólida y estable es el requisito número uno para un pavimento duradero.

2. Distribuir las Cargas del Tráfico a las Capas Inferiores

Actúa como la primera gran capa de distribución de esfuerzos. Recibe las cargas concentradas del tránsito, ya disipadas por las capas superiores, y las reparte sobre un área más grande del terreno natural o terraplén, reduciendo la presión y evitando deformaciones.

3. Proporcionar una Superficie Uniforme y con la Geometría Correcta (Bombeo)

La subrasante terminada debe tener una superficie lisa y con las pendientes transversales precisas (bombeo) para garantizar un drenaje superficial adecuado. Esta geometría es la plantilla sobre la cual se construirán las demás capas, por lo que su precisión es fundamental.

4. Proteger las Capas Inferiores de Cambios de Humedad

Una subrasante bien compactada tiene una permeabilidad reducida, lo que ayuda a proteger las capas inferiores del terraplén de la infiltración de agua desde la superficie, manteniendo su estabilidad y capacidad de soporte a lo largo del tiempo.

Errores Frecuentes y Cómo Evitarlos

El fallo prematuro de un pavimento casi siempre se origina en errores durante la preparación de la subrasante.

1. Grado de Compactación Insuficiente (El error más grave) Una compactación deficiente deja vacíos en el suelo, lo que provocará asentamientos bajo el peso del tráfico, resultando en hundimientos y grietas en el pavimento. Solución: Realizar un control de calidad estricto, verificando la densidad en campo con la frecuencia que marca la norma.

2. Contenido de Humedad Incorrecto (Material muy seco o muy saturado) Si el suelo está muy seco, las partículas no se acomodan y no se alcanza la densidad. Si está muy húmedo, el agua ocupa los vacíos e impide la compactación. Solución: Monitorear constantemente la humedad del material antes y durante el proceso, añadiendo agua o permitiendo que se oree según sea necesario para trabajar siempre cerca de la humedad óptima del Proctor.

3. Contaminación de la Capa con Material Orgánico o Basura No realizar un despalme adecuado deja raíces, tierra vegetal y otros materiales compresibles que se descompondrán con el tiempo, creando huecos y puntos débiles bajo el pavimento. Solución: Supervisar que el despalme remueva toda la capa superficial contaminada antes de empezar a conformar la subrasante.

4. Niveles y Pendientes Incorrectos (Genera encharcamientos en el pavimento final) Un afine deficiente de la subrasante se traduce en una superficie irregular que se copiará en las capas superiores, provocando encharcamientos que infiltran agua en la estructura del pavimento y aceleran su deterioro. Solución: Realizar una verificación topográfica rigurosa de la superficie terminada antes de dar por aprobada la capa.

Checklist de Control de Calidad

Para asegurar que la preparación de la subrasante cumple con la normativa SCT, verifica los siguientes puntos:

• Verificar que se haya retirado toda la capa de material vegetal (despalme) antes de colocar cualquier material de terracería.

• Controlar la humedad del material antes y durante la compactación para asegurar que se encuentre en el rango óptimo definido por la prueba Proctor.

• Realizar pruebas de laboratorio (Prueba Proctor) para cada tipo de suelo o material de banco utilizado, con el fin de determinar la densidad seca máxima y la humedad óptima de referencia.

• Verificar el grado de compactación en campo mediante calas y pruebas de densidad (cono de arena o densímetro nuclear) con la frecuencia establecida en el proyecto (ej. una prueba cada 35 m³ de material).

• Comprobar topográficamente los niveles, espesores y pendientes de la capa terminada para asegurar que cumplen con las tolerancias del proyecto.

Mantenimiento y Vida Útil: Protege tu Inversión

El resultado de una buena preparación de subrasante se refleja en la durabilidad y el bajo costo de mantenimiento de la vialidad a largo plazo.

Plan de Mantenimiento Preventivo

La subrasante, al ser una capa confinada, no recibe mantenimiento directo. Sin embargo, su correcta ejecución es la estrategia de mantenimiento preventivo más importante para el pavimento. Una subrasante bien hecha reduce drásticamente la necesidad de reparaciones costosas como bacheos profundos, renivelaciones o reconstrucciones de la carpeta asfáltica o de concreto, que a menudo son necesarias para corregir fallas originadas en la cimentación.

Durabilidad y Vida Útil Esperada en México

La vida útil de una subrasante bien construida es, para fines prácticos, indefinida. No se degrada con el tiempo. Su función como cimentación es permanente, y de su correcta ejecución depende directamente que la estructura del pavimento alcance o supere su vida útil de diseño, que puede ser de 20, 30 años o más.

Sostenibilidad e Impacto Ambiental

Una buena ingeniería de subrasante es también una práctica sostenible. Al maximizar el uso de los materiales del sitio y mejorarlos cuando sea necesario con técnicas como la estabilización con cal o cemento, se reduce la necesidad de explotar y acarrear grandes volúmenes de materiales de bancos vírgenes. Esto disminuye el consumo de combustible, las emisiones de CO2 y el impacto ambiental de la minería de agregados. Construir pavimentos de larga vida útil sobre cimentaciones duraderas es la práctica de ingeniería vial más sostenible.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Qué es la prueba Proctor y para qué sirve?

Es un ensayo de laboratorio fundamental en geotecnia que determina la relación entre el contenido de humedad de un suelo y su densidad seca máxima. Sirve para establecer la humedad óptima a la que se debe compactar un suelo en campo para alcanzar su máxima densidad y, por lo tanto, su máxima capacidad de soporte.

¿Qué es el "bombeo" de una carretera?

El "bombeo" se refiere a la pendiente transversal que se le da a la carretera en tramos rectos, usualmente del 2%, inclinada desde el centro hacia los lados. Su función es facilitar el escurrimiento del agua de lluvia fuera de la superficie de rodamiento para evitar encharcamientos y la infiltración de agua en la estructura del pavimento.

¿Cuál es la diferencia entre subrasante y subyacente?

Ambas son capas de las terracerías. La capa subyacente se coloca opcionalmente sobre el cuerpo del terraplén para servir como una transición. La capa subrasante es la capa final de las terracerías, se coloca encima de la subyacente (o del terraplén) y es la que sirve de cimentación directa para el pavimento. Generalmente, la subrasante debe cumplir con requisitos de calidad más estrictos.

¿Qué máquina es mejor para compactar, rodillo liso o pata de cabra?

Depende del tipo de suelo. El rodillo pata de cabra es mejor para suelos cohesivos (arcillas y limos), ya que sus protuberancias penetran y amasan el material, compactándolo desde abajo hacia arriba. El rodillo liso es más efectivo para suelos granulares (arenas y gravas) y para dar el acabado superficial final a cualquier capa.

¿Qué es la "escarificación"?

Es el proceso de romper y remover la capa superficial de un terreno o pavimento existente utilizando maquinaria pesada. En la preparación de subrasante, se usa para disgregar el suelo compactado del sitio y así poder mezclarlo con agua y volverlo a compactar a la densidad requerida.

¿Por qué es tan importante la humedad al compactar?

El agua actúa como un lubricante para las partículas del suelo. Con la humedad óptima, las partículas pueden deslizarse y reacomodarse más fácilmente bajo la energía del compactador, logrando el empaquetamiento más denso posible. Demasiada o muy poca agua impide alcanzar la densidad máxima.

¿Qué significa que la compactación sea al "95% Proctor"?

Significa que la densidad seca del suelo compactado en la obra debe ser, como mínimo, el 95% de la densidad seca máxima que se obtuvo para ese mismo suelo en el ensayo Proctor de laboratorio. Es el estándar de calidad más común para la capa subrasante en carreteras en México.

¿Se puede construir un firme de concreto directo sobre la subrasante?

Sí, es posible, especialmente en proyectos de baja carga como banquetas o pisos residenciales, siempre y cuando la subrasante esté muy bien compactada y nivelada. Sin embargo, para pavimentos o losas industriales, es altamente recomendable colocar una capa intermedia de material granular (subbase) para mejorar el soporte, asegurar un espesor uniforme del concreto y evitar problemas de humedad.

Videos Relacionados y Útiles

Para visualizar los procesos descritos, te recomendamos los siguientes videos:

motoniveladora trabajando en carretera motoniveladora conformacion de vias

Video que muestra el trabajo de una motoniveladora extendiendo y conformando el material para una vialidad, una de las etapas clave en la preparación de la subrasante.

COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS ESPESORES Y PASADAS

Explicación técnica sobre el proceso de compactación, los espesores de capa recomendados y el número de pasadas del equipo para lograr la densidad adecuada.

ESTAB DE BASE CON CEMENTO

Proceso constructivo de una capa de base estabilizada con cemento, mostrando el mezclado, tendido y compactación, similar al mejoramiento de una subrasante.

Conclusión

La preparación de la capa subrasante es, sin duda, el trabajo de cimentación invisible que define el futuro y la durabilidad de cualquier pavimento en México. Como hemos visto, no se trata simplemente de aplanar el terreno, sino de un proceso de ingeniería controlado que transforma el suelo en una plataforma estable y resistente. La inversión en un buen estudio de suelos, el uso de maquinaria adecuada, el estricto apego a la normativa de la SCT y un riguroso control de calidad en la compactación no son un gasto, sino la única garantía para construir vialidades seguras, duraderas y de bajo mantenimiento. Recordar la importancia del precio de preparación de subrasante dentro del presupuesto global es clave para no escatimar en la etapa más crítica del proyecto.

Glosario de Términos

• Subrasante: Capa superior de las terracerías, sobre la cual se construye la estructura del pavimento. Es la cimentación de la carretera.

• Terracerías: Conjunto de trabajos de movimiento de tierras (cortes y terraplenes) necesarios para construir la plataforma de una carretera hasta el nivel de la subrasante.

• Compactación: Proceso mecánico para densificar un suelo, reduciendo sus vacíos de aire y aumentando su capacidad de carga y resistencia.

• Prueba Proctor: Ensayo de laboratorio estandarizado que determina la densidad seca máxima que puede alcanzar un suelo y la humedad óptima a la que se debe compactar.

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

• Base Hidráulica: Capa de material granular de alta calidad que se coloca directamente debajo de la carpeta asfáltica, cuya función es distribuir las cargas y proporcionar soporte estructural.

• Bombeo: Inclinación transversal de la superficie de una carretera en tramos rectos, diseñada para evacuar el agua de lluvia hacia los lados.