Las capas drenantes pueden preverse en zonas de cortes o de terraplenes (Ver Figuras 1.6 y 1.7). En las zonas de corte una capa drenante se construye encima de la subrasante como primera capa del pavimento; permite recoger el agua de filtración o el agua de origen interior; se conecta imperativamente con subdrenes longitudinales localizados a ambos lados de la banca. Cuando la subrasante atraviesa una formación con fuentes de agua, es conveniente asociar la capa drenante con una red de subdrenes oblicuos dispuestos en forma de espina de pescado. En zona de terraplén, puede preverse la interposición de una capa drenante entre el terreno natural y el cuerpo del terraplén, especialmente en el caso de construcción de un terraplén sobre suelos compresibles; en algunos casos se completa este sistema de aceleración de la consolidación con pozos verticales, llenados con arena y unidos en su parte superior con la capa drenante.

El material de la capa drenante, así como el material colocado alrededor de los eventuales subdrenes complementarios, deben cumplir las condiciones de filtro siguientes:
Se denomina “S” el suelo natural en el cual se excava la trinchera, y “f” el material de filtro cuya gradación se determina para que satisfaga “condiciones de fiero”que se refieren a la permeabilidad relativa y la no contaminación.

-Condición de no arrastre del material de filtro a través de las perforaciones o de las juntas de la tubería. Habitualmente esta condición se expresa por la relación experimental: 

f85 > 2d                             (1.1)

donde  “í85” designa la malla del tamiz en el cual pasa el 85% (en peso) del material de filtro; y “d” es el tamaño de los orificios de la tubería.

-Condición de no contaminación del material de filtro por los elementos del suelo S, y condición de permeabilidad del filtro notablemente superior a la del suelo S.

Estas condiciones se expresan experimentalmente por la doble desigualdad:

5S15 <f15 < 5S85               (1.2)

Como condición suplementaria se exige que la curva granulométrica del filtro sea aproximadamente paralela a la del suelo S. A veces se añade una condición de uniformidad relativa del material de filtro:

f60 < 20f 10, así como una condición de limpieza de dicho material (por ejemplo, equivalente de arena superior a 40).

Figura 1.6.  Subbase utilizada como capa permeable, para interceptar agua proveniente del pavimento.

Figura 1.7.  Subrasante utilizado como capa permeable, para interceptar flujo ascendente por supresión.

En la fase de modernización de una carretera existente, como en la fase de construcción inicial, los subdrenes longitudinales son los dispositivos básicos de drenaje interno en zonas de corte y sus principales funciones son:


• Abatimiento de un nivel freático.
• Eliminación de aguas de filtración.
• Derivación de fuentes de agua situadas debajo de la subrasante.

Figura 1.4.  Sección transversal de un Subdrem longitudinal de zanja según la práctica mexicana.

Figura 1.7.  Disposición de las perforaciones en tuberías para subdrenaje.

El subdrenaje en las carreteras permite reducir los efectos desfavorables del agua interna sobre la estabilidad de las calzadas y de las explanaciones. El agua interna tiene normalmente dos orígenes, interior y exterior.
 

El agua puede manifestarse por ascensión capilar a partir del nivel freático (más precisamente por fenómenos de succión en fase líquida, o aún en fase vapor). Además, pueden aparecer, en los taludes o en la banca, fuentes de agua aisladas o repartidas que, no solamente dificultan la realización de las obras nuevas, sino que también comprometen la estabilidad de las carreteras posteriormente a su construcción.
 

El agua de lluvias no se evacúa totalmente por los dispositivos de drenaje superficial, parte se infiltra a través de los taludes, de las bermas u ocasionalmente del pavimento.
 

Los objetivos del drenaje interno de las carreteras son:
 

• Facilitar la ejecución de las explanaciones durante la fase de construcción de la carretera,
Aumentar la capacidad portante de la subrasante y reducir así el espesor del pavimento.
• Contribuir en la estabilidad de los taludes mediante la orientación más favorable de los (lujos de agua interna, la reducción de las presiones intersticiales y en consecuencia el mejoramiento de las propiedades geotécnicas. 

Los principales dispositivos de drenaje interno son los siguientes: 

Las estructuras de drenaje tienen como objetivo controlar el agua que llega a la vía y la afectan por escurrimiento superficial, independientemente que las aguas hayan caído sobre o fuera de la vía. Las obras de drenaje más comunes son:

1 El bombeo

Se entiende por bombeo a la pendiente transversal que se da en las carreteras y en as aeropistas para permitir que el agua que cae directamente sobre ellas  escurra hacia sus dos hombros. En una vía de dos carriles de circulación y en secciones en tangente el bombeo debe tener un 2% de pendiente desde el eje del camino hasta el hombro correspondiente, en las secciones en curva la pendiente transversal ocurre sin discontinuidad, desde el hombro más elevado al más bajo. En las carreteras con pavimento rígido el bombeo puede ser un poco menor, del orden de 1.5%.

En las aeropistas se dispone también el bombeo desde el eje hacia los hombros, con pendiente de 1.5%, generalmente.

2 Los bordillos

Los bordillos son estructuras que se colocan en el borde exterior del acotamiento en las secciones en tangente (ver la Figura 1.3), en el borde opuesto al corte en las secciones en balcón o en la parte interior de las secciones de tarraplén en curva. Son pequeños bordos que forman una barrera para conducir el agua hacia los lavaderos o bajantes, evitando erosiones en los taludes y saturación de éstos por el agua que cae sobre la corona de la vía.

3 Los lavaderos

Los lavaderos son canales que se conectan con los bordillos y bajan transversalmente por los taludes, con el objeto de conducir el agua lluvia que escurre por los acotamientos hasta lugares alejados de los terraplenes, en donde ya sea inofensiva.

4 Las cunetas

Las cuentas son canales que se adosan a los lados de la corona de la vía y paralelamente al eje longitudinal de la misma. El objetivo de esta estructura es la de recibir el agua superficial proveniente del talud y de la superficie de rodamiento.

5 La vegetación

la más efectiva protección de los taludes de un corte o un terraplén contra la acción erosiva del agua superficial es la plantación de especies vegetales; éstas retardan el escurrimiento, disminuyendo la energía del agua contribuyendo de paso al equilibrio de la humedad de los suelos que conforman los taludes del corte a terraplén.

6 Zanjas de coronación

Son zanjas excavadas en el terreno natural, que se localizan en la parte superior de los taludes de los cortes, con la finalidad de interceptar el agua superficial que escurre ladera abajo desde mayores alturas, para evitar la erosión el talud y el congestionamiento de la cunetas y la corona de la carretera por el agua y su material de arrastre.

7 Las alcantarillas

Este cipo de estructura es la responsable del drenaje transversal; es decir del paso del agua a través de la obra, en una dirección más o menos perpendicular a ella.

Figura 1.3  Lavadero y Bordillo.