Estudio técnico-económico de la aplicación de sistemas de drenaje en excavaciones profundas en suelos con presencia de nivel freático cercano a la superficie en el distrito de Chorrillos

Abstract

La ejecución de excavaciones profundas en suelos con nivel freático alto presenta riesgos significativos, como inundaciones por filtraciones de agua e inestabilidad del terreno. Este estudio evalúa, mediante un análisis técnico-económico, la aplicación de sistemas de drenaje en el distrito de Chorrillos para asegurar una construcción segura e identificar sus efectos en el entorno. Para el desarrollo de la investigación, se seleccionaron los sistemas de Wellpoints y de Pozos Profundos basándose en las características geotécnicas del terreno. Se diseñaron ambos sistemas siguiendo los lineamientos descritos en la literatura internacional para obtener el dimensionamiento, geometría, capacidad de bombeo, tiempo para deprimir, etc. Asimismo, se representó esquemáticamente el comportamiento suelo-agua ante el abatimiento del nivel freático, con el fin de ilustrar gráficamente el descenso inducido. De esta manera, se determinaron los efectos en el entorno como el aumento de las presiones efectivas que produce asentamientos por consolidación. Adicionalmente, se llevó a cabo un estudio económico de los costos de implementación de cada sistema conforme a las recomendaciones técnicas, permitiendo una comparativa. Como resultado, se determinó que para el caso de estudio se requiere una capacidad de bombeo con un caudal de 34.69 lts/seg para lograr el descenso de 2.50 m del nivel freático. Con respecto a los efectos producidos por dicho abatimiento, se estimó un asentamiento de 0.87 cm en un radio de 20 m a los laterales del terreno. Finalmente, el costo de implementación es de S/. 48,134.21 para los wellpoints y S/. 67,747.36 para los pozos profundos.

The execution of deep excavations in soils with a high-water table presents significant risks, such as flooding from water infiltration and ground instability. This study evaluates, through a technical-economic analysis, the application of drainage systems in the Chorrillos district to ensure safe construction and identify their effects on the environment. For the development of the research, Wellpoint and Deep Well systems were selected based on the geotechnical characteristics of the soil. Both systems were designed following the guidelines described in international literature to obtain the sizing, geometry, pumping capacity, drawdown time, etc. Additionally, the soil-water behavior during the drawdown of the water table was schematically represented to graphically illustrate the induced drawdown. In this way, the effects on the environment, such as the increase in effective pressures that produce settlements due to consolidation, were determined. Moreover, an economic study of the implementation costs of each system was carried out according to technical recommendations, allowing a comparative analysis. As a result, it was determined that for the case study, a pumping capacity with a flow rate of 34.69 l/s is required to achieve a 2.50 m drawdown of the water table. Regarding the effects produced by this drawdown, a settlement of 0.87 cm within a radius of 20 m around the site was estimated. Finally, the implementation cost is S/. 48,134.21 for the wellpoints and S/. 67,747.36 for the deep wells.