Estabilización de ladera morrénica en Biescas(España): solución basada en la naturaleza

Abstract

En un contexto de cambio climático, se espera que los eventos extremos asociados a procesos hidrológicos incrementen su frecuencia y magnitud, aumentando los posibles daños y pérdidas a infraestructuras y personas. Existe una necesidad de proponer soluciones innovadoras que permitan mitigar los peligros y riesgos futuros. En este sen-tido, las soluciones basadas en la naturaleza (NBS, por sus siglas en Inglés Nature-Based solutions) interesan ya que permiten abordar el problema desde un punto de vista holístico, sostenible, flexible y eficiente para aumentar la resiliencia. El proyecto PHUSICOS (https://phusicos.eu/) tiene como objetivo diseñar, probar e implementar Soluciones Soluciones basadas en la naturaleza contra los procesos erosivos y caída de rocas en los Pirineos. La AECT Pirineos-Pyrénées ha impulsado el pro-yecto en dicho sitio de demostración para la "Estabiliza-ción de taludes mediante soluciones basadas en la natura-leza" dentro del PROYECTO PHUSICOS, incluido en el pro-grama europeo HORIZONTE 2020, liderado por NGI ,y coordinado en los Pirineos por el Observatorio Pirenaico de Cambio Climático. En el sitio de Santa Elena (lat: 42.6°, long:-0.32°), en Biescas (España), una erosión remontante en una ladera morrénica producía periódicamente pequeños desprendimientos y caídas de bloques (un valor medio anual de 10 m 3 de materiales depositados en la cuneta y/o carretera) que podían alcanzar la carretera autonómica A-136, de Biescas al Portalet, que comunica España con Francia. Para dar respuesta a esta problemática se desarrolló una estrategia de soluciones NBS para minimizar los efectos de dichos fenómenos. En Santa Elena se ha realizado la construcción de terrazas escalonadas en la ladera, con la disminución de la pendiente, la estabilización de ladera morrénica en Biescas (España): solución basada en la naturaleza Figura1.2. Mapa de pendientes de la ladera La zona de actuación (envolvente amarilla), nos informa de valores de pendiente muy elevados, por encima del 75-100%. Destacan cuatro cárcavas en el sentido de la máxima pendiente (líneas azules), canalizadoras del material desprendido, y con incisiones verticales muy significativas. Existen, escalones o saltos (envolventes rojas), especialmente en la zona intermedia y tercio superior del talud, originados por una erosión diferencial por acumulación de bloques rocosos, produciendo un aumento local de la pendiente. Figura1.1. Situación inicial del talud de Santa Elena. En el talud, antes de las actuaciones, se producían desprendimientos anualmente, con algunos bloques en torno 200-300 kg. Que podían ser retenidos por la cuneta o invadir la plataforma de la carretera.

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1. Antecedentes
En un contexto de cambio climático, se espera que los
eventos extremos asociados a procesos hidrológicos incre-
menten su frecuencia y magnitud, aumentando los posi-
bles daños y pérdidas a infraestructuras y personas. Existe
una necesidad de proponer soluciones innovadoras que
permitan mitigar los peligros y riesgos futuros. En este sen-
tido, las soluciones basadas en la naturaleza (NBS, por sus
siglas en Inglés Nature-Based solutions) interesan ya que
permiten abordar el problema desde un punto de vista
holístico, sostenible, exible y eciente para aumentar la
resiliencia. El proyecto PHUSICOS (https://phusicos.eu/)
tiene como objetivo diseñar, probar e implementar Solu-
ciones Soluciones basadas en la naturaleza contra los pro-
cesos erosivos y caída de rocas en los Pirineos.
La AECT Pirineos – Pyrénées ha impulsado el pro-
yecto en dicho sitio de demostración para la “Estabiliza-
ción de taludes mediante soluciones basadas en la natura-
leza” dentro del PROYECTO PHUSICOS, incluido en el pro-
grama europeo HORIZONTE 2020, liderado por NGI ,y
coordinado en los Pirineos por el Observatorio Pirenaico
de Cambio Climático.
En el sitio de Santa Elena (lat: 42.6°, long: -0.32°),
en Biescas (España), una erosión remontante en una
ladera morrénica producía periódicamente pequeños
desprendimientos y caídas de bloques (un valor medio
anual de 10 m3 de materiales depositados en la cuneta
y/o carretera) que podían alcanzar la carretera autonó-
mica A-136, de Biescas al Portalet, que comunica
España con Francia.
Para dar respuesta a esta problemática se desarrolló
una estrategia de soluciones NBS para minimizar los
efectos de dichos fenómenos. En Santa Elena se ha rea-
lizado la construcción de terrazas escalonadas en la
ladera, con la disminución de la pendiente, la estabili-
artículos de divulgación
Estabilización de ladera morrénica en Biescas
(España): solución basada en la naturaleza
Servando González García, Abel Salas Novales, Juan Antonio Ballesteros-Cánovas, Paula Gómez-García,
Francisco Arriaga Martitegui, Eva García Balaguer, Didier Vergès, Santiago Fábregas Reigosa,
sgonzalezg@aragon.es, asalas@aragon.es, juan.ballesteros@mncn.csic.es, paula.gomez@mncn.csic.es,
francisco.arriaga@upm.es, e.garcia@ctp.org, d.verges@ctp.org, sfabregas@pirineos-pyrenees.eu
Figura1.2. Mapa de pendientes de la ladera
La zona de actuación (envolvente amarilla), nos informa de valores de pendiente muy elevados, por encima
del 75-100%. Destacan cuatro cárcavas en el sentido de la máxima pendiente (líneas azules), canalizadoras
del material desprendido, y con incisiones verticales muy signicativas. Existen, escalones o saltos (envol-
ventes rojas), especialmente en la zona intermedia y tercio superior del talud, originados por una erosión
diferencial por acumulación de bloques rocosos, produciendo un aumento local de la pendiente.
Figura1.1. Situación inicial del talud de Santa Elena.
En el talud, antes de las actuaciones, se producían desprendimientos anualmente, con algunos bloques en
torno 200-300 kg. Que podían ser retenidos por la cuneta o invadir la plataforma de la carretera.

zación de los bloques morrénicos y la implantación de
vegetación autóctona, especialmente pino silvestre
(Pinus sylvestris), espino amarillo (Hippophae rhamnoi-
des) y sauce cabruno (Salix caprea) y otras especies de
sauces (Salix sp.).
2. Condiciones iniciales
El sitio de demostración de Santa Elena comprendía
un tramo de 150 metros en el que había una ladera de
unos 40 metros de desnivel, provista de una malla
metálica de triple torsión anclada a una ladera con una
pérdida de eficacia frente a pendientes medias supe-
riores al 80%, desprovista de vegetación y con procesos
erosivos remontantes e incisiones verticales muy signi-
ficativas.
Las condiciones iniciales más desfavorables eran:
1. Erosión remontante en toda la ladera
2. Bloques rocosos (> 1m3) embebidos en la matriz
morrénica que eran inestabilizados por la erosión
remontante.
3. Formación de cárcavas e incisión vertical en ladera,
con concentración de ujos y aumento de la pendiente
(de hasta el 100% - o superiores)
En relación a los incidentes sobre la circulación viaria
y el peligro para la seguridad vial, las situaciones de
riesgo por desprendimiento en este tramo eran más altas
que en el resto de la carretera, al tratarse de un punto
de baja visibilidad y cambio de rasante, con una inten-
sidad media diaria de tráco entre Biescas y Escarrilla
de 4.151 vehículos/día.
3. Propuesta de solución
La solución del proyecto, como premisa de partida,
debía basarse en el uso de materiales naturales de
manera que la actuación se integre en el paisaje y de
respuesta utilizando materiales locales y con un sistema
de ejecución sencillo pero efectivo. Como solución de
referencia se consideró la Restauración Hidrológico-
Forestal (cuya estrategia principal son las soluciones
NBS) del torrente de Arratiecho (1904-1910) en el
municipio de Biescas, cuyos resultados hasta la fecha
se pueden considerar muy buenos.
La losofía de estas actuaciones se basa en la esta-
bilización de la pendiente de la morrena y el control de
las escorrentías superciales, con el objetivo de facilitar
el crecimiento de la vegetación local.
En Santa Elena, se procedió a sustituir el sistema
existente, con anclaje mediante redes metálicas, por pér-
dida de eciencia. Se buscaba innovar en materia de
carreteras con sistemas de intervención en la naturaleza
y sus entornos más integrados y respetuosos. Este pro-
yecto europeo ha supuesto una oportunidad para experi-
mentar con nuevas soluciones, estudiar su aplicación y,
a corto plazo, ir analizando la ecacia y el resultado con
el objetivo de poder trasladarlo a otros puntos.
La solución propuesta en Santa Elena se basa en la
creación de terrazas con gaviones de madera, apoyadas
sobre una escollera en su base, con una doble función
(Figura 3). Por una parte, el sistema mejora la capacidad
de drenaje y estabiliza la pendiente. Por otra parte, los
gaviones permiten la implantación de vegetación autóc-
tona sobre dichas terrazas. En total se han creado 10
terrazas, con anchuras mínimas de dos metros, que
están armadas con rollizos de pino formando los men-
cionados gaviones.
Los trabajos comenzaron en abril de 2022 y naliza-
ron en abril de 2023 con un coste total de la ejecución
de 638.308,05 €.
Para llevar a cabo las obras ha sido necesario realizar
una limpieza y saneamiento del talud para eliminar todos
aquellos elementos inestables. Se ha creado una amplia-
ción de la calzada, por parte del Gobierno de Aragón,
para el desvío provisional. El primer nivel del talud se ha
consolidado utilizando muro de escollera sin el uso de
hormigón entre sus elementos. A partir de ese punto las
terrazas se han creado con gaviones de madera y relleno
de tierra, que permite la estabilización de la propia
ladera, con la reducción de la pendiente a la horizonta-
lidad, así como la estabilización de los bloques empo-
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Figura 2. Restauración hidrológico-forestal en Arratiecho (Biescas).
La solución propuesta se inspira en la antigua Restauración Hidrológico-Forestal de Arratiecho (considerando RHF≈solución NBS), de caracte-
rísticas análogas (ladera morrena) situada a 4 km de Santa Elena, donde se implantó un sistema de terrazas, canalización y diques en su red de
drenaje y reforestación.

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trados en el talud morrénico. Posteriormente se han lle-
vado a cabo trabajos de plantación de especies arbóreas
y arbustivas de la zona.
Este proyecto tiene un carácter experimental, utili-
zando materiales naturales (madera, piedra, vegetación,
básicamente) diferenciándose de las soluciones estándar
con el uso de hormigón y/o mallas sintéticas o metálicas.
A lo largo del desarrollo del proyecto se han ido adop-
tando medidas que mejoraban las condiciones de ejecu-
ción, la ecacia y eciencia de los trabajos, sin que estos
cambios alteren la esencia de la estrategia del proyecto
de ejecución. Los trabajos de ejecución han sido visita-
dos por estudiantes internacionales de doctorado y más-
ter relacionados con las ciencias ambientales, la
ingeniería civil y arquitectura del paisaje.
4. Solución adoptada
La solución adoptada se resume en las siguientes
actuaciones:
1. Saneamiento previo del talud mediante especia-
lista de trabajos verticales para eliminar elementos
inestables.
2. Ampliación de calzada para creación de desvío
provisional.
3. Creación de accesos, mediante rampas laterales y
pista intermedia a la ladera.
4. Construcción de escollera en base del talud
5. Creación de banquetas siguiendo para posterior
construcción de gaviones mediante el uso de rollizos
de pino silvestre. Estos gaviones estarán unidos al
terreno mediante barras de acero corrugado continuos
de 25 mm de diámetro y los rollizos de los gaviones
entre sí mediante barras corrugadas continuas de 16
mm de diámetro.
6. Relleno de gaviones con tierra vegetal. Consi-
guiendo la estabilización de la propia ladera, con la
reducción de la pendiente a la horizontalidad, así
como la estabilización de los bloques empotrados en
el talud morrénico.
7. Preparación del terreno y revegetación mediante
especies locales: pino silvestre, sauce cabruno,
espino amarillo, sargueras, etc.
Además, para evaluar la resistencia mecánica de las
artículos de divulgación
Figura 3.1. Detalle de sección transversal de las terrazas mediante gaviones de madera apoyados sobre la escollera en la base.
Las terrazas permiten disminuir la pendiente, llevando el terreno a la horizontalidad, favoreciendo la implantación de la vegetación, bien por
plantación y/o regeneración natural. El aterrazamiento, utilizado durante siglos, favorece la inltracion y la disponibilidad de agua, sin que sea
excesiva por la permeabilidad de la propia estructura.
Figura 3.2. Diferentes detalles constructivos de los gaviones de madera.
Las uniones entre rollizos de madera que constituyen el gavión se ha realizado mediante uniones metálicas, utilizando redondos de 16 y 25
mm. de diámetro, que unen dichos rollizos y el conjunto del gavión al suelo, respectivamente.

estructuras propuestas, se han llevado a cabo ensayos
destructivos en las instalaciones de la Estación de
Mecánica Agrícola del Ministerio de Agricultura Pesca
y Alimentación (Madrid) (Figura 5.4). Estos ensayos
se centraron en la estimación de la capacidad portante
de los sistemas de unión entre rollizos con barras de
acero que cosen las piezas. Las secciones de los rolli-
zos son holgadas para los esfuerzos de exión y cor-
tante a los que estarán sometidos para su uso. La
sección tiene una durabilidad suciente como para lle-
gar cumpliendo su misión, después de la vida útil pre-
vista. Por tanto, se determinaron por ensayo la
capacidad de transmisión de las cargas en las uniones.
Se ensayaron dos tipos de sistemas de unión (barras
macizas gruesas y barras macizas de menor sección
dentro de tubos de acero). La capacidad de carga
resultó muy superior a los esfuerzos esperados en ser-
vicio.
Los cálculos principales, como muestran las guras
4, han sido la geometría y elementos de la escollera,
el dimensionamiento y características de los gaviones
así como la durabilidad de la madera empleada.
Los resultados cuantitativos en relación a los
materiales utilizados en las actuaciones han sido:las
actuaciones realizadas han sido:
• 1000 t (Mg) de piedra de escollera, práctica-
mente sin hormigón, únicamente la zapata.
• 1200 rollizos de madera de 4 a 5 metros de lon-
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Figura 4.2. Cálculo de los gavio-
nes.
Para la construcción de los
gavines se han utilizado rolli-
zos de madera de pino sulves-
tre (Pinus sylvestris) tratados
para una clase de uso 4 de
acuerdo con la norma EN 335,
con diámetros comprendidos
entre 19-21 cm. en punta del-
gada y 23-25 cm. en la base.
Se han utilizado rollizos hori-
zontales de 4.0 a 4.5 metros
de longitud, unidos cada 2
metros, mediante rollizos de
anclaje perpendiculares al
terreno. Las uniones entre rolli-
zos se han realziado mediante
conectores metálicos, utili-
zando redondos de 16 mm. y
25 mm . de diámetro.
Figura 4.3. Cálculo de la durabilidad de la madera uti-
lizada para los gaviones.
Se ha estimado la durabilidad esperable de la
madera utilizada en los gaviones para permitir la
implantación de la vegetación, y asegurar la esta-
bilidad mecánica de la estructura.
Utilizando un diámetro de 25 cm para los troncos
de la base del entramado, se asegura una situación
estable, como mínimo en los primeros 10 años,
para permitir el buen desarrollo de la vegetación
utilizada en la obra así como los procesos de rena-
turalización natural de la vegetación nativa.
Figura 4.1. Geometría y elementos de la escollera.
Las escollera se ha realizado con bloques de piedra cercanos a la zona de
actuación, con pesos medios entre 1.0 y 1.5 t, y con formas aproximada-
mente paralelepípedas, lo que ha facilitado su construcción sin uso de hor-
migón entre sus juntas. Únicamente se ha realizado una cimentación mínima
con hormigón armado y un espesor de 20 cm. Está prevista la revegetación
de dichas juntas con sargueras (Salix sp.) que favorecerá el drenaje de sus
trasdós y mejorará la integración paisajística de la obra.
El cálculo y dimensionamiento de la escollera se ha realizado siguiendo los
ábacos publicados por la Dirección General de Carreteras del Ministerio de
Fomento en la monografía “Recomendaciones para el diseño y construcción
de muros de escollera en obras de carreteras”.

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gitud y de diámetro medio 21-25 cm. (en la punta
delgada y en la base). Pino silvestre tratado para una
clase de uso 4 según norma UNE-EN 335.
• 2000 m3 de tierra de relleno movilizadas
• 200 m3 de tierra vegetal
• Revegetación con 150 árboles; 400 arbustos y 500
esquejes
• 5000 kg de conectores metálicos, con redondos y
tubos huecos.
Las actuaciones realizadas no han alcanzado la tota-
lidad de la ladera, por lo que será necesario un control y
vigilancia a corto y medio plazo. Los bloques superiores
a 0.5 m3 han sido estabilizados individualmente por
seguridad, y se ha dejado la última terraza semi-rellena,
con volumen libre suciente para que pueda recoger los
posibles arrastres en la cabecera de la ladera.
5. Conclusiones
Las principales conclusiones de las actuaciones rea-
lizadas son las siguientes:
artículos de divulgación
Figura 5.1. Desvío provisional Figura 5.2. Construción de escollera base del talud Figura 5.3. Construcción de gaviones de madera
Figura 5.4. Relleno gaviones de madera Figura 5.5. Compactación/relleno de gaviones de
madera
Figura 5.6. Unión gaviones
Figura 5.7. Rampa de acceso a gaviones Figura 5.8. Maquinaria construcción de gaviones Figura 5.9. Formación terrazas
Figura 5.10. Revegetación con pino silvestre Figura 5.11. ültima terraza para recoger arrastres de
cabecera
Figura 5.12. Riego para revegetación

1. Se han minimizado las condiciones iniciales (ele-
vada pendiente, inestabilidad de bloques y formación
de cárcavas) que producían los fenómenos desfavo-
rables (erosión remontante y caída de bloques).
2. La solución adoptada favorece la revegetación y la
regeneración natural la disponer de un terreno hori-
zontal sobre un relleno de tierra aportada.
3. Las terrazas de gaviones son permeables y favore-
cen la inltración.
4. Se aporta, pensamos, un buen ejemplo de solucio-
nes NBS, que pueden ser incorporadas al catálogo de
posibles soluciones a adoptar para proteger estructu-
ras críticas, como una carretera regional.
5. Se debe realizar un control y vigilancia de la reve-
getación realizada, y de la probable regeneración
natural. Esta actuación, a posteriori, será muy impor-
tante para la labor de aanzar y consolidar, mediante
las raíces, especialmente de los pies arbóreos y
arbustivos, el material de relleno de los gaviones. Se
realizará, mediante un riego por goteo, durante los
primeros años, un aporte de agua para asegurar la
supervivencia de dichas revegetaciones.
6. El coste por metro lineal de las actuaciones reali-
zadas se considera del orden de 1.5 a 2.5 veces infe-
rior a las soluciones grises para el mismo nivel de
riesgo residual, pero con los valores añadidos de inte-
gración paisajística, aumento de biodiversidad y
menor mantenimiento a corto, medio y largo plazo.
7. Se destaca la importancia, como referencia de
éxito, de las obras de Restauración Hidrológico Fores-
tal (RHF), denominadas en Francia Restauration des
Terrains en Montagne, como verdaderas estrategias
precursoras de las soluciones NBS. Estas estrategias
tienen una trayectoria y experiencia acumulada de
más de 150 años en las montañas europeas. Se debe
conocer mejor dichas obras, mantenerlas, y en la
medida de lo posible, replicarlas en las condiciones
actuales.
Las guras 6 y 7 comparan las condiciones iniciales
vs situación actual tras las actuaciones realizadas, ree-
jan de una manera muy visual, gran parte de las conclu-
siones antes expuestas.
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Figura 6. Comparativa
del sitio de demostra-
ción de Santa Elena.
Condiciones iniciales
vs situación actual

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Agradecimientos:
Este trabajo ha sido nanciado por el pro-
yecto europeo PHUSICOS. JABC está nan-
ciado por el proyecto Readapt
(TED2021-132266B-I00) (Ministerio de Cien-
cia e Innovación- Programa Estatal para Impul-
sar la Investigación Cientíco-Técnica y su
Transferencia - PEICTI 2021-2023). Los auto-
res agradecen a la Estación de Mecánica Agrí-
cola (EMA) su colaboración desinteresada para
la realización de los ensayos mecánicos
artículos de divulgación
Servando González García. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.
Gobierno de Aragón.
Juan Antonio Ballesteros-Cánovas. Doctor Ingeniero de Montes.
Consejo Superior de Investigaciones
Cientícas (CSIC).
Santiago Fábregas Reigosa. Doctor
Ingeniero de Montes. Agrupación Euro-
pea de Cooperación Territorial Pirineos-
Pyrénées
Figura 7. Comparativa del sitio de demostración de Santa Elena. Condiciones iniciales vs situación actual