dragados y rellenos · el dragado en espaÑa •ley de costas 22/28 julio. art. 63 •1. para...

DRAGADOSY

RELLENOS

Vicente Gracia LIM/UPC

JUSTIFICACION

JUSTIFICACION

Port de Kobe, Badia de Kobe (Japó)

Port de Los Ángeles, Califòrnia (EUA)

JUSTIFICACION

Illa Peberholm, Mar Öresund entre Dinamarca - Suècia (Europa)

Illa Kisarazu o “Umi-hotaru”, Badia de Tòquio (Japó)

JUSTIFICACION

DEFINICIÓN

Las operaciones de extracción carga transporte y vertido de fondos

marinos y fluviales.

extracción

vertido

TIPOS DE DRAGADO

O. Portuarias

Cauces

Construcción

Extracción M.

Costas

Objetivo o Destino

Respecto orilla

Respecto puerto

Emplazamiento

C. Fisicas

Decantación

Facilidad dragado

Tipo Terreno

EL DRAGADO EN ESPAÑA

•Ley de Puertos y Marina Mercante 24 de Noviembre 1992 Art. 62.

•“Toda ejecución de obras de dragado en el dominio público portuario requerirá correspondiente autorización de la Autoridad Portuaria. Cuando las obras de dragado afecten a la seguridad de la navegación en los canales de entrada y salida a la zona de servicio portuario o a la determinación de las zonas de fondeo o maniobra, se exigirá informe previo y vinculante”



•“Los proyectos de dragado portuario, incluso los ejecutados por la A P, incluirán un estudio de evaluación sobre sus efectos sobre la dinámica litoral y la biosfera marina, así como, cuando proceda sobre la posible localización de restos arqueológicos. Se solicitará informe de las administraciones competentes en materia de pesca y arqueología. En el caso de que se produzcan vertidos de productos de dragado fuera de la zona interior de las aguas del puerto, se estará a lo previsto en el articulo 21.4 de la presente ley”.



•“La Autoridad Portuaria remitirá a la Capitanía Marítima los datos de las cantidades vertidas de los materiales de dragado, la localización de la zona o zonas de vertido y cuando exista riesgo de que el posible desplazamiento del material afecte a lanavegación marítima, los resultados del seguimiento de la evolución de dicho material vertido”.


•Ley de Puertos y Marina Mercante 24 de Noviembre 1992 Art. 21.4.

•“Los dragados que se realicen fuera de la zona interior de las aguas del puerto con destino a rellenos portuarios deberán ser autorizados por la A P previo informe de la Capitanía Marítima y de la dirección General de Costas. Ambas solicitudes deberán ir acompañadas de los informes, análisis o estudios necesarios que permitan valorar los efectos de la actuación sobre la sedimentación litoral y la biosfera submarina, así como en su caso la capacidad contaminante de los vertidos”.


•Ley de Costas 22/28 Julio. Art. 63

•1. Para otorgar las autorizaciones de extracciones de áridos y dragados será necesaria la evaluación de sus efectos sobre el dominio público marítimo – terrestre referida tanto al lugar de extracción o dragado como al de descarga en su caso. Se salvaguardará la estabilidad de la playa, considerándose preferentemente sus necesidades de aoprtación de áridos.

•2. Quedarán prohibidas las extracciones de áridos para la construcción, salvo para la creación y regeneración de playas.


•Ley de Costas 22/28 Julio. Art. 63

•3. Entre las condiciones de la autorización deberán figurar las relativas a:

•a) Plazo por el que se otorga

•b) Volumen a extraer, dragar o descargar al dominio público marítimo – terrestre de estas acciones y tiempo hábil de trabajo.

•c) Procedimiento y maquinaria de ejecución.

•d) Destino y en su caso lugar de descarga en el dominio público de los productos extraídos o dragados.

•e) Medios y garantías para el control efectivo de estas condiciones.

ANTES DE DRAGAR DEBEMOS CONOCER.....

• Batimetría de la zona de extracción y vertido.

•33 Hz penetra.

•210 Hz mayor reflexión (arcillas).

•Calibración T-S.

•“Multi Beam” menor precisión.

•1% de precisión en la medida sonda.

•1 a 3 m planimetricos


• Características geológicas y geotécnicas


• Características físicas del terreno: densidad, humedad resistencia, granulometría, dureza.... C. GEOTECNICAS.

1. Determinar la operación de dragado.2. Uso de los materiales de dragado.3. Determinar estabilidad taludes y afectación de

obras.4. Selección del lugar de vertido y efectos.

• Fundamental para:


• Características geotécnicas.

ROM 0.5-94. RECOMENDACIONES GEOTECNICAS

Parte 2. Caracterización geotécnica.

Parte 4. Dragados y Rellenos.

TIPOLOGÍA DE SUELOS (ROM 0.5-94)

• Clasificación según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. Granulares/ Cohesivos/Rocas.

• Debe especificarse:

– Granulometría– Origen y forma de los granos– Compacidad– Olor y color– Cementación/fisuración...

• Requiere ensayos preferiblemente <<in situ>>.

SUELOS GRANULARES - ENSAYO SPT -

Índice N golpes necesarios para avanzar los 30 cm centrales. Terzaghi y Peck (1948).

Compacidad Indice N del SPTMuy Flojas 0-4Flojas (loose) 4-10Medianamente densas 10-30Densas (dense) 30-50Muy densas >50

SUELOS COHESIVOS - PIEZOCONO -

)q(N1S vc

ku σ−=

Su (KN/m2)Muy Blanda Se escurre facilmente <20Blanda Fácil de moldear 20-40Firme Requiere esfuerzo 40-75Rígida No se puede moldear 75-150Dura Se puede rayar dificilmente >150

Consistencia de arcillas

Resistencia al corte sin drenaje

Qc =presión vertical.

Sigma-v = resistencia de avance del cono.

Nk = factor adimensional (15)

Resistencia al corte sin drenaje

Qc =presión vertical.

Sigma-v = resistencia de avance del cono.

Nk = factor adimensional (15)

ROCAS – ENSAYOS DE COMPRESIÓN SIMPLE -

ResistenciaResistencia a

compresión simple (MN/m2)

Muy Débil < 1.25Débil (weak) 1.25 a 5Moderadamente débil 5 a 12.5Moderadamente resistente 12.5 a 50Resistente (strong) 50 a 100Muy Resistente 100 a 200Extremadamente resistente > 200

RECONOCIMIENTOS GEOTECNICOS

Métodos directos. Muestras a lo largo de alineaciones.

Malla de 20-50 m.

Profundidad = doble de lo previsto a dragar.

Si hay arcillas o limos deben ser atravesados.

Si hay roca entre 2 y 6 m de penetración.


Métodos indirectos


Sísmica de reflexión. Mapas de isopacas.

CONDICIONES AMBIENTALES

•Información hidrodinámica

•olas

•corrientes

•niveles de mar

•Información meteorológica

•régimen de vientos

•Información ambiental

TIPOLOGIA DE DRAGAS

De succión en marcha

Estacionaria de succión

De cabezal cortador

De cabezal inyector

Dustpan

Hidraulicas

De rosario

De cuchara en pontona

De cuchara auto.

De pala

Dragalina

Mecánicas

Bomba chorro

Aire comprimido

Equipos anfibios

Rascador

Especiales

DRAGAS DE SUCCION EN MARCHA

• autoportantes

• 4 m < d < 45 m.

• 17 nudos.

• Mínimo giro 75 m.

• Hmax=5 m.

• Vcorriente = 3 nudos. • Resistencia al corte 75 kPa.

• φ = 0.3 mm.

DRAGAS DE SUCCION EN MARCHA.ELEMENTOS PRINCIPALES.

DRAGAS DE SUCCION EN MARCHA.LA CANTARA Y TUBERÍA

Desde 750 m3 hasta 33.000 m3.

Pulpa sedimenta hay que evitar turbulencias. Se bombea en continuo hasta alcanzar máximos de carga.

Medidores de carga en cántara.

El material + fino (arcillas) no precipitan -> al llegar al nivel de rebose se para -> Menor producción -> ALMO (Automatic Lean Mixture Overboard) en tubería. Problema de turbidez.

DRAGAS DE SUCCION EN MARCHA.LOS CABEZALES

Tipo Aplicacion

FruhlingArcillas blandas y arenas sueltas

SedimentoCaliforniano Arenas compactas


Tipo Aplicacion Venturi Arenas

Inyector de aguaArenas compactas y Arcillas de dureza media

ActivaArcillas duras, compactas y de dureza media.


Californiano-> Arenas compactas

Simples o con viseras

DRAGAS DE SUCCION EN MARCHA.CICLO DE TRABAJO

•Dragado del material

a < 2 nudos.

20 ‘ a 1 hora de llenado.

Se recomiendan no muchos giros.

•Transporte.

•Vertido de material

Por fondo calado mínimo (7 m) aunque rápido (minutos).

Por Tubería. Directa o por tramos. Bomba adicional. Operación de horas

•Transporte

DRAGAS DE SUCCION EN MARCHA.CICLO DE TRABAJO

•Transporte directa “rainbow”máximo hasta 100 m.

•Transporte por tramos bomba de re-impulsión. Rótulas con giros < 22.5º. Flotantes o fondeadas

DRAGA DE CABEZAL CORTADOR

• estacionaria

• 1 m < d < 35 m.

• 17 nudos.

• Mínimo giro 75 m.

• Hmax=2 m.

• Vcorriente = 2 nudos.

• Anchura corte 25 –100 m

• Resistencia al corte 50 MPa.

• Bombas de 15 – 4.500 KW


• Ventajas muchos tipos de material y superficies corte precisas.

• El cabezal marca la draga.

• Inconvenientes: mares tranquilos, no grandes profundidades. Sistemas caros. Requiere anclajes. Requiere embarcaciones auxiliares.


• Anclaje draga.

• Hincado de pilones.

• Bajada de la escalera con el cortador.

• Dragado en vaivén.

• Izado del equipo y traslado al siguiente punto.


Distintos tipos de cabezales:

– Cuchillas: arenas y arcillas blandas.

– Cangilones o de rodetes gran densidad pulpa problema finos.

– Discos o tornos helicoidales.

DRAGA DE SUCCIÓN ESTACIONARIA

• Estacionaria.

• 3 m < d < 50 m.

• Material no cohesivo.

• Autoportante o no.

• Hmax = 1.5 - 2 m.

• Ciclo muy similar a los anteriores aunque usa anclajes y produce un cono invertido poco preciso.

DRAGA DUSTPAN

• Modalidad de draga de succión .

• Muy utilizada en canales de navegación.

• Singularidad del cabezal inyector.

• 1.5 < d < 20 m.

• Distancia vertido máxima de 500 m.

• Ancho y profundidad de hasta 10 m por pasada.

DRAGALINA

• Primera draga.

• Útil para espacios reducidos.

• Lanzado del cazo y recogida por cabestrante.

• Vertido en tierra o a gánguil.

• Uso limitado aunque draga un gran abanico de materiales.

DRAGA DE CUCHARA

• Grúa cuchara.• Sobre pontona.• Sobre gánguil.

• Gran densidad de pulpa.• Materiales heterogéneos.• Terrenos de 1 MPa.

• Espacios reducidos.• 1 < d < 50 m función del cable.• 3 < d < 45 m no terrestre.

• Velocidad corriente 1.5 nudos.

• Hmax < 2.0 m

DRAGA DE CUCHARA

• Distintos tipos de cucharas

DRAGA DE CUCHARA

• Rendimientos.

Volumen cuchara (m3)arcilla - fango arena

12 30.000 a 40.000 20.000 a 30.0008 20.000 a 30.000 10.000 a 15.0004 10.000 a 15.000 5.000 a 10.000

DRAGA DE CUCHARA

• Ciclo de trabajo. Gánguil < 1.500 m3.

• Anclaje embarcación.

• Hasta un máximo de 4 grúas.

DRAGA RETROEXCAVADORA

• De pala.• Retroexcavadora.

• 2 m < d < 24 m.

• Volumen de cazo de hasta 20 m3.

• Hasta 10 Mpa.

• Capacidad penetración y volumen 1/d

DRAGA RETROEXCAVADORA

• Rendimientos.

• Precisión.

Volumen cuchara (m3)arcilla - fango arena roca

6 15.000 a 20.000 10.000 a 15.000 7.0004 10.000 a 15.000 6.000 a 10.000 4.000 a 6.000

DRAGA DE PALA

• Sistema de Trabajo.

DRAGA DE ROSARIO

• Rosario de cangilones• casi continuo.

• Requiere equipos auxiliares.• Elevada precisión de corte.• Variedad de materiales de

hasta 10 MPa.

• 5 < d < 35 m.• Hmax=1.5 m.

• Tamaño máximo = 3 nudos.

DRAGA DE ROSARIO

• Castilletes de proa y central.

• 6 Anclajes 4 travesas y 2 longos.

• Dragado en vaivén.

• Gran precisión de corte y muy regular

• Rosario a 45º óptimo.

• Uso de gánguiles.

DRAGA DE ROSARIO

• Rendimientos.

Volumen cangilón (litros)arcilla - fango arena

900 70.000 a 110.000 40.000 a 70.000600 40.000 a 70.000 30.000 a 50.000400 30.000 a 50.000 20.000 a 40.000

TOLERANCIAS ADMISIBLES


• En dragados de objetivo el volumen dragado y el volumen de proyecto difieren por lo que se produce un conflicto de obra en precio.

• Los volúmenes deben controlarse por:

• Medidas en perfil o batimétricas.• Medidas en cántara• Medidas de tubería.


• Lo ideal sería:

• NO ADMITIR ningún tipo de tolerancia por defecto.

• NO ABONAR tolerancias por exceso.

• EVITAR múltiples precios por tipo de terreno


• Por regla general en dragados de mantenimiento se especifica la sonda de dragado a alcanzar siendo responsabilidad del contratista.

• En otras ocasiones se puede determinar el volumen de sobre dragado como

ELECCIÓN DEL TREN DE DRAGADO

En la elección del mejor tren de dragado debe responderse a:

1. Características del material.

2. Características del emplazamiento

3. Tipo de maquinaria disponible.

EMPLAZAMIENTO

1. Dimensiones de la zona a dragar:

si estrecha el uso de dragas de succión queda inicialmente descartado por requerir grandes espacios para los giros de la embarcación.

grandes dimensiones suelen llevar asociados grandes volúmenes de dragado por lo que el uso de dragas de cuchara no suele estar recomendado al tener una producción real baja.

EMPLAZAMIENTO

2. Profundidad de dragado:

A menudo se tiende a utilizar trenes de dragado mayores de lo necesario con la idea falsa de que se aumenta el rendimiento de dragado aunque en realidad lo que se produce es un sobre coste innecesario.

Por regla general, las dragas autoportantes de succión alcanzan sin problemas los 30 m aunque ya no se recomiendan a profundidades menores de 5 ó 6 m por la posibilidad de embarrancar.

A profundidades reducidas se recomienda el uso de cualquier tipo de draga que este equipada sobre pontona, por el pequeño calado nominal que presentan.

EMPLAZAMIENTO

3. Grado de agitación: en lugares expuestos a oleajes intensos no se recomienda el uso de dragas que requieran sistemas de anclaje como dragas de succión estacionarias o cutterni tampoco el uso de dragas que no sean autoportantes puesto que ello requiere utilizar barcazas y ganguiles que pueden ser un peligro para la navegación.

4. Distancia del punto de vertido: si se encuentra cerca de la zona de extracción la draga por excelencia es la de cabezal cortador por su alto rendimiento y bombeo mediante tubería flotante. Este tipo de reimpulsión debe ser descartado cuando la distancia supera los 1000 m debiéndose recurrir al uso de gánguiles o embarcaciones autoportantes.

EMPLAZAMIENTO

5. Requerimientos mediombientales: en nuestras costas uno de los requerimientos más habituales es la imposibilidad de dragar en lugares donde habitan las fanerógamasPosidonia nodosa y Posidonia Oceánica debido a su fragilidad medioambiental y la práctica imposibilidad de regenerar las zonas afectadas, a parte de cualquier otro organismo de importancia relevante. Así pues el uso de sistemas de posicionamiento precisos es condición obligada. Además el dragado de materiales contaminados cerca de poblaciones urbanas puede estar sujeto a restricciones de olores o ruidos.

EMPLAZAMIENTO

EX EA EX EA EX EA EX EA EX EA EX EA EX EA EX EA

Rosario

Cuchara

Cuchara con cantara

Pala y retroexcavadora

Succión estacionaria

Dustapan

de cortador

succión en marcha

Bolos y guijarros

MECA

NICA

SHI

DRAU

LICAS

Gravas y arenas gruesas Arenas Medias y finas Fangos y Limos Arcillas blandasRoca dura Roca blanda Roca fragmentada

CARACTERISTICAS DEL MATERIAL

10 20 30 40 50 60 70 80 100

10 20 30 40 50 60 70 80 100

cantosguijarrosgravaarena gruesaarena mediaarena finaarena muy finalimos

igneasmetamorficassed. durasSed. blandasRoca fisurada

arena cementadacantos duros o arcilla arenosaarcillas limosas blandasarcillas limosas durasarcillas cohesivasturbalignito

10 20 30 40 50 60 70 80 100

10 20 30 40 50 60 70 80 100

cohe

sivo

s co

nsol

idad

osco

hesi

vo s

in

cons

olid

arDragas hidraulicas

no c

ohes

ivos

draga de succión en marcha draga de cortador


10 20 30 40 50 60 70 80 100

10 20 30 40 50 60 70 80 100

10 20 30 40 50 60 70 80 100

cantosguijarrosgravaarena gruesaarena mediaarena finaarena muy finalimos

igneasmetamorficassed. durasSed. blandasRoca fisurada

arena cementadacantos duros o arcilla arenosaarcillas limosas blandasarcillas limosas durasarcillas cohesivasturbalignito

no c

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ivos

cohe

sivo

s co

nsol

idad

osco

hesi

vo s

in

cons

olid

ar

Dragas mecanicas

draga de cuchara draga de rosario draga de pala


buen comportamiento mal comportamiento

de succión en marchaarenas sueltas, arenas finas limos y fangos arenosos

Terrenos compactos

de succión estacionaria arenas, arenas finas y no muy compactasArenas compactas y arcillas y terrenos compactos

de cabezal cortador todo tipo de terreno excepto rocas duras Rocas

de rosarioFangos, arcillas y arenas compactas hasta rocas blandas

Arcillas muy cohesivas

de cuchara Terrenos sueltos o algo cohesivos terrenos durosde pala todo tipo de terreno excepto fluidos terrenos fluidos

DESPUÉS DE DRAGAR......... QUEDA EL TALUD

La estabilidad del talud viene definida en ROM 05.94. Apartado 3.8.

1. análisis a corto plazo (no arenas finas poco densas) coeficiente de seguridad 1.2

2. análisis a largo plazo coeficiente de seguridad 1.4

DESPUÉS DE DRAGAR......... QUEDA EL TALUD

Taludes de dragado usuales

tipo de terrenoAguas

tranquilas

Zonas con movimiento de

agua

Fangos 20 a 6H:1V 20 a 10H:1VArenas finas flojas 6 a 4H:1V 10 a 6H:1VArenas gruesas 4 a 3H:1V 6 a 4H:1VArenas arcillosas 3 a 2H:1V 4 a 3H:1V

Arcillas de consistencia firme 2 a 1H:1V 3H:1V a 4H:3V

Arcillas duras 1H:1 a 2V 4H:3V a 1H:2VRocas 1H:2 a 10V 1H:2 a 10V

TIPOS DE RELLENO

Estructurales

Generales

Vertederos y vaciaderos

Rellenos

ANTES DE VERTER DEBEMOS SABER..............................DMAF 1972 LCAplicar siempre: 1.El principio de precaución. 2.El que contamina paga.

¿ Puede convertirse en aceptable ?

Caracterizaciónmaterial a dragar

¿ Es el material aceptable ?

¿ Puede servir para algo ?

Identificar y caracterizar lugar de vertido

Determinar impactos potenciales y posibles escenarios

¿ Está permitido?

Redacta el Proyecto y monitoreo

Control de monitoreo

NO

NO NO

SI

SI

SI

SI

ANTES DE VERTER DEBEMOS SABER.....

Caracterizar físicamente el lugar de vertido.

• Físico.

• Químico.

• Biológico.

Aspectos ya destacados en la operación de extracción con especial énfasis en

• Peso específico.

• Velocidad de caída.

• Permeabilidad.

• D. Granulométrica.


Recomendaciones de un muestreo químico pesados (UK)

• Muestras del sedimento y de referencia del lugar.

• Muestreo de superficie 0-1 cm en cámara.

• Desecación en cámara y ataque químico.

• Hg,Cd,Cu,Cr,Ni,Pb y Zn [Al,Li].

Determina el grado de contaminación.


Determina las comunidades del:

• Bentos.

• Necton.

• Placton

Determinar estudios de biocenosis y tanatocenosis.

Los nutrientes no son contaminantes.

Muy relacionado con actividad pesquera.


1. Características del emplazamiento, Características del tren a usar

2. Características material (CEDEX 1994) :

“Recomendaciones para la gestión del material dragado en los puertos españoles”. CEDEX 1994.

– Sedimentos tipo I– Sedimentos tipo II– Sedimentos tipo IIIa– Sedimentos tipo IIIb


Tipo I: [] ≤ nivel 1. Vertido libre al mar.

Tipo II: nivel 1 < [] ≤ nivel 2. Contaminación moderada pueden ser vertidos previa autorización especial de vertido.

Tipo III:

Sustancia Tóxica Nivel 1 Nivel 2Hg 0.6 3Cd 1 5Pb 120 600Cu 100 400Zn 500 3000Cr 200 1000As 80 200Ni 100 400PCB's 0.03 0.1

mg/kg

IIIa: nivel 2 < [] ≤ (8 nivel 2). Aislamiento blando incluido el confinamiento sumergido.

IIIb: [] > (8 nivel 2). Aislamiento duro en vertedero


“En ausencia de fuentes apreciables de contaminación, los materiales a dragar están exentos de caracterización si se cumplen algunas de las siguientes condiciones:

a. Condición granulométrica: fracción fina < 10%.

b. Condición volumétrica: volumen a dragar < 15.000 m3.”


“En caso de dragados para cimentación de obras marítimas de volumen no superior a 20.000 m3 se tomará como nivel de acción 1 el doble de los especificados y manteniéndose los de nivel 2. ”

TIPOS DE COLOCACIÓN

VERTIDO DIRECTO

Fase convectiva: el sedimento cae en forma de jet (100 m) alcanzando la mayoría el fondo.

Fase pasiva o dispersión a largo término: segregación de finos y advección por corrientes (coef. dispersión).

Fase impacto en fondo: al llegar al fondo se dispersan radialmente

Fase de formación de cúmulo:

TÉCNICAS DE CONFINAMIENTO

Confinamiento blando:

1. Vertido directo y posterior sellado.2. Excavación de fosa – relleno – sellado (con material

de fosa).3. Creación de recinto submarino.

Aislamiento duro:

1. Tratamiento previo de limpieza.2. Confinamiento en recinto en tierra .

EL CAPPING O SELLADO

SOFTWARE

Automated Dredging and disposal Alternatives ModellingSystem (ADDAMS).

http://www.wes.army.mil/el/elmodels/

RECOMENDACIONES GENERALES

1. En rellenos estructurales (<10% finos, 200 ASTM) se compacta por su propio peso hasta densidades relativas del 50%.

2. Siempre que se pueda relleno de materiales granulares pq empuje es menor (mayor φ).

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