Referencia

Introducción

El desarrollo del país, en lo que a transporte se refiere, ha comenzado a generar necesidades especiales en cuanto a creación de nueva infraestructura y mejoramiento de la existente. Tal es el caso de Puerto Madero, Chiapas; donde se requiere profundizar el canal de acceso al puerto industrial, de manera que permita el paso de embarcaciones mayores. Tal actividad requiere del análisis de la estabilidad de los taludes y las escolleras existentes, con la particularidad de tratarse de taludes sumergidos.

La construcción de las escolleras Oriente y Poniente, así como el dragado del canal y dársenas se inició en 1972 y, en 1975 el puerto se abrió a la navegación e inició sus operaciones. En la Figura 1 se presenta la disposición y períodos de construcción de las estructuras portuarias que integran el puerto. Desde entonces se han presentado problemas de asolvamiento en la costa Oriente y canal de acceso, y de erosión en la costa Poniente.

Para resolver el problema de erosión en la costa poniente, en el proyecto original se contempló la construcción de 17 espigones que protegieran el poblado de Puerto Madero, éstos se construyeron y, a pesar de ello, se presentaron problemas de erosión a lo largo de la costa debido a las longitudes de los espigones y a los efectos de oleaje, una longitud mayor sería eficiente a un alto costo. Posteriormente, se construyó una protección marginal que ha permitido estabilizar parcialmente la línea de playa en las zonas aledañas a la escollera poniente.

En este artículo se analizan, de manera breve, las condiciones actuales de las escolleras así como la prolongación de la escollera oriente en 732 m, con el fin de que disminuya el asolvamiento, además, de que las condiciones de oleaje en el canal de acceso serían favorables a la navegación.

1. Metodologías actuales para la estabilidad de taludes sumergidos

Existen por lo menos tres métodos analíticos que pueden ser utilizados para analizar la estabilidad de taludes sujetos a fuerzas gravitacionales, hidráulicas y de sismo; de equilibrio límite, solución con mecánica de medios continuos y análisis de elemento finito. Estos métodos suponen generalmente condiciones de deformación plana para simplificar el problema.

Figura 1 Arreglo general del puerto y etapas de construcción de las obras exteriores e interiores

2. Estudio paramétrico

Estudios previos

Levantamiento batimétrico

Del levantamiento batimétrico se tomó en cuenta la sección tipo del canal de acceso, así como las dimensiones de la escollera. Estas geometrías son las que se utilizaron en los modelos para los programas de cómputo.

Estudio geotécnico

Para la modernización de Puerto Madero en Chiapas es necesario hacer estudios relacionados con la ampliación de la sección del canal de acceso. Dichos estudios están enfocados al análisis de la estabilidad de los taludes tomando en consideración diferentes profundidades de dragado que toman valores de 10, 12, 15 y 16 m. La propuesta inicial en cuanto a la inclinación de los taludes es de 5:1.

Estudio de refracción de oleaje

Se consideran las tres propuestas siguientes:

a)        Opción 1.       Prolongación de la escollera en 732 m, con inclinación de 45º.

b)        Opción 2.       Prolongación de la escollera en 732 m, en línea recta.

c)         Opción 3.       Condiciones actuales.

En las diferentes opciones se consideran las alturas de ola máxima que se puede presentar tomando en cuenta periodos de retorno de 50 años, y periodos de 15.7 y 14.3 segundos para condiciones de oleaje, considerando una profundidad de dragado de 10.0 m.

Influencia de la altura de marea

Para fines de comparación se consideró la profundidad de dragado de 16 m, con pendiente 5:1, el ángulo de fricción interna de 35º, cohesión cero y peso específico saturado de 20 kN/m³ que se obtuvieron del estudio geotécnico previo. Para este análisis se consideró una altura máxima de 5 metros sobre la corona del talud.

Influencia de sismos

El análisis hecho con el programa de cómputo SLOPE/W muestra una disminución importante en el factor de seguridad debido a la aceleración horizontal inducida por la acción del sismo, para una aceleración de 0.359 se nota una disminución del 84% en el valor del factor de seguridad mientras que disminuye el 77% y el 33% para aceleraciones de 0.25 y 0.15 g respectivamente.

A pesar de lo drástico que resulta la disminución del factor de seguridad para aceleraciones de 0.35 g el talud sigue siendo estable, cabe recordar que este valor se consideró únicamente como una posibilidad remota y que el valor máximo histórico es de 0.25 g.

Influencia del peso de la escollera

El análisis hecho con el programa de cómputo SLOPE/W  muestra que la carga que la escollera transmite al talud no repercute en el factor de seguridad debido a que se encuentra a una distancia de 100 m del hombro, aún en el caso de que la escollera se colocara sobre el hombro del talud, el factor de seguridad no presenta una disminución importante, debido principalmente a la pendiente que presenta el talud y a que el empuje que ejerce el agua tiende a estabilizarlo por actuar en sentido contrario a las fuerzas o momentos actuantes.

Conclusiones

Las características geotécnicas de los materiales, encontradas en los cuatro sondeos exploratorios realizados, se tomaron como base para formar el modelo de estudio para ser utilizado en el análisis de estabilidad.

Al comparar los resultados de licuación por oleaje, en condiciones actuales y en condiciones de proyecto, se observa que el factor de seguridad mayor es para la opción de prolongar la escollera 732 m con inclinación de 45º, aunque aún, para las condiciones actuales el factor de seguridad es alto, mayor de 10.

La estabilidad de los taludes es crítica para los valores del coeficiente de aceleración sísmico utilizado (hasta 0.24 g). Esto implica que exista la probabilidad de que, ante sismos mayores, se produzcan asentamientos y reacomodos en el material del talud. Dichas deformaciones serían provocadas por fallas locales de los taludes en cuyo caso será necesario efectuar trabajos de mantenimiento.

La exploración y el muestreo de suelos en las costas es una actividad que requiere ser diseñada, planeada y programada ingenierilmente. Debe considerarse que el programa se tiene que revisar continuamente, con objeto de utilizar la mejor técnica o herramienta para el caso particular.

Los análisis presentados en este trabajo están basados en estudios batimétricos, de refracción de oleaje y en los resultados de las pruebas de laboratorio, y aplican para las condiciones encontradas al momento de la exploración.

Conviene señalar que estos estudios se completaron con modelos hidráulicos apropiados, para análisis del movimiento del oleaje y estabilidad de los elementos de las escolleras en el Laboratorio de Ingeniería de Puertos y Costas del IMT.

Paul GARNICA
José Antonio GÓMEZ
Mayra FLORES
Alfonso PÉREZ
José Islam LÓPEZ
Basado en la Publicación Técnica No. 199 , “Estabilidad de taludes sumergidos. Aplicación a la estabilidad de escolleras en puertos mexicanos”, elaborada por los mismos autores, los cuatro primeros investigadores del Instituto Mexicano del Transporte y, el último, Tesista de la Maestría en Vías Terrestres de la
Universidad Autónoma de Chihuahua. La edición del presente artículo fue elaborada por
José Antonio ARROYO
y Alejandra GUTIÉRREZ
investigadores del mismo instituto