Muros de gaviones en riberas: verificación al volcamiento, deslizamiento y capacidad de soporte

El gavión es la solución preferida para defensas fluviales en caminos rurales y canales: es flexible, drena, admite asentamientos sin agrietarse y se construye con piedra del mismo río. Pero sigue siendo un muro de gravedad. Cuando se construye “a ojo”, con la base igual a la mitad de la altura porque así venía en un plano anterior, lo habitual es que las verificaciones de volcamiento y deslizamiento pasen raspando y que la excentricidad no pase. Ese último detalle es el que termina inclinando el muro hacia el río.

Cargas y verificaciones

Con relleno horizontal, sin cohesión y paramento de apoyo vertical, el empuje activo de Rankine y el de una sobrecarga uniforme $q$ son:

$P_a$ actúa a $H/3$ de la base y $P_q$ a $H/2$. El peso del gavión descuenta los vacíos del relleno de piedra:

Con los momentos tomados respecto de la puntera, las verificaciones son:

Los factores 2,0 y 1,5 son los valores habituales en la práctica de muros de gravedad. La condición $e \le B/6$ asegura que toda la base quede comprimida. Por la rugosidad del gavión se suele usar $\delta_b = \phi'$ del suelo de fundación; un valor más conservador es $2\phi'/3$.

Ejemplo resuelto

Muro de 3 m de altura en tres hileras de 1 m, con paramento exterior vertical y escalones hacia el relleno. Relleno con $\gamma = 18$ kN/m³ y $\phi' = 30^\circ$; sobrecarga de tránsito de 10 kPa; piedra con $\gamma_s = 26$ kN/m³ y $n = 0{,}35$, así que $\gamma_g = 16{,}9$ kN/m³; fundación con $\phi' = 30^\circ$ y $q_{adm} = 150$ kPa.

Empujes: $K_a = 1/3$, $P_a = 0{,}5 \times (1/3) \times 18 \times 3^2 = 27{,}0$ kN/m y $P_q = (1/3) \times 10 \times 3 = 10{,}0$ kN/m. El momento volcante es $M_v = 27{,}0 \times 1{,}00 + 10{,}0 \times 1{,}50 = 42{,}0$ kN·m/m.

Tanteo 1, anchos de 2,0 / 1,5 / 1,0 m. Gaviones más suelo sobre los escalones dan $\sum V = 103{,}05$ kN/m y $\sum M_r = 104{,}0$ kN·m/m:

• $FS_v = 104{,}0/42{,}0 = 2{,}48$: cumple.
• $FS_d = 103{,}05 \times 0{,}577/37{,}0 = 1{,}61$: cumple.
• $e = 1{,}00 - (104{,}0 - 42{,}0)/103{,}05 = 0{,}398$ m, mayor que $B/6 = 0{,}333$ m, con $q_{min} = -10{,}0$ kPa: no cumple. El talón pierde contacto.

Tanteo 2, base de 2,5 m (anchos de 2,5 / 1,5 / 1,0 m):

• $FS_v = 163{,}52/42{,}0 = 3{,}89$ y $FS_d = 129{,}50 \times 0{,}577/37{,}0 = 2{,}02$.
• $e = 1{,}25 - (163{,}52 - 42{,}0)/129{,}50 = 0{,}312$ m, menor que $B/6 = 0{,}417$ m.
• $q_{max} = 90{,}5$ kPa y $q_{min} = 13{,}1$ kPa, bajo los 150 kPa admisibles.

El muro cumple. La sobrecarga vertical sobre los escalones se ignoró, lo que queda del lado de la seguridad. Con el criterio conservador $\tan(2\phi'/3) = 0{,}364$, el deslizamiento baja a 1,27: si la base es lisa o hay limo en el contacto, conviene un dentellón o ensanchar.

Errores frecuentes

• Fundar sobre el lecho erosionable sin considerar la socavación: el muro de ribera falla por la base, no por empuje. Se funda bajo la socavación esperada o se protege el pie con un colchón.
• Omitir el geotextil entre relleno y gavión: el río lava los finos y el relleno se asienta.
• Usar la densidad de la roca sin descontar la porosidad.
• Ignorar el desembalse rápido: con el relleno saturado y el río bajando aparece un empuje de agua que el caso seco no ve.
• Usar bolones pequeños o redondeados que salen por la malla; la piedra debe ser claramente mayor que la abertura.

Relacionado: diseño de enrocados de protección de riberas, qué es un muro de contención y socavación general y local.