Contenido 2: EXCAVACIONES EN GENERAL

EXCAVACIONES

 

Definición

Esta es una operación que se presenta en toda obra de construcción, para nivelar o desmontar un terreno, para construir sótanos, depósitos, para alojar los cimientos, etc.

Se clasifican en:

ü  Excavaciones en suelos comunes.

ü  Excavaciones en suelos firmes.

El punto de contacto de los cimientos con el plano de fundación está dado o determinado en el “Estudio del suelo”, es decir la profundidad en donde se encuentra el suelo apto para recibir las cargas (pesos) del edificio.

El estudio del suelo indicará el tipo de cimentación adecuada para suelo resistente, conforme a ello, se realizarán las excavaciones correspondientes al diseño estructural planteado en el Proyecto arquitectónico.

 

EXCAVACIONES PARA CIMENTACIONES

Zanjas

Son excavaciones de gran longitud, escasa profundidad y ancho; en donde se alojan los cimientos corridos, los cuales transportan las cargas de los muros.

Las zanjas para cimientos varían según la calidad del terreno. Si éste es bueno, las paredes de ellas pueden ser verticales; pero si es desmoronable, y son zanjas profundas, conviene darles talud o entibarlas (recubrimiento con tablones en las paredes de la zanja, sostenidas por medio de puntales).

El ancho de la zanja debe tener como mínimo 60 centímetros, para que un operario pueda trabajar con comodidad.

Zanjas sin entibar

Estas zanjas se realizan con paredes verticales cuando se tratan de suelos estables y profundidad menor a 0,80 metros.

En el caso que se trate de excavaciones en suelos desmoronables o inestables, se adoptarán las precauciones necesarias para evitar los derrumbes.

Las excavaciones se ejecutarán con una inclinación de talud provisional adecuada a las características del terreno.

Los ángulos de los taludes oscilan entre los 45° y 80°.

También en las excavaciones de zanjas se podrán emplear mermas escalonadas, con mesetas no menores a 0,65 metros y contramesetas no mayores a  de 1,30 metros.

Zanjas o excavación entibada

 

Cuando el terreno es reducido, o el caso en que la zanja es de importante profundidad y el suelo es desmoronable, es preciso entibar y apuntalar total o parcial, las paredes de la excavación.

Una entibación es un sistema constituido por elementos metálicos (paneles) o de madera, acodalados entre sí mediante puntas, que se utilizan para evitar el desplome de las paredes verticales de las zanjas. Uno de los métodos de uso más industrializado es el uso de paneles metálicos como entibación. Existen varios tipos de entibación metálica: sistemas de cajones, sistemas con guías deslizantes y bocas de acceso a pozos y cámaras de apoyo. Veamos aquí las características generales. Se pueden usar paneles de acero o de aluminio , permitiendo profundidades de excavación de entre 6 y 3 m, respectivamente.     

Tipos de Entibaciones

Este tipo de entibaciones por entablonados pueden ser horizontales o verticales.

Los entablonados horizontales se realizan colocando tablones en horizontales uno debajo del otro a medida que avanza la excavación. La entibación no debe quedar a menos de uno a dos anchos de tablón del fondo de la zanja, y debe asegurarse mediante estemples y codales, puntales o anclajes.

En terrenos con estructura suelta o terrenos blandos que se desmoronan en la altura de un tablón, se elige una entibación vertical. En este caso se hincan verticalmente en el terreno tablones de madera o planchas acanaladas antes de iniciar la excavación, y la profundidad de hinca por debajo del fondo de la zanja debe ser, como mínimo 30 cm.

Sólo en zanjas de cimentación estrechas es posible asegurar la entibación mediante codales colocados entre paredes opuestas.

 

La entibación horizontal a base de tablones, maderos escuadrados o redondos dispuestos entre vigas de acero hincadas o eventualmente introducidas en perforaciones previas, se denomina también  “entibación berlinesa”.

 

MOVIMIENTO DE SUELO 

Clasificación :

a)      Excavación para fundaciones

b)      Excavación para sótanos, piscinas, etc.

c)      Desmontes, terraplenes y rellenos

d)      Excavación subterránea 

a)      EXCAVACIÓN PARA FUNDACIONES

1)      Zanjas 

Definición: Son excavaciones de escasa profundidad y ancho y gran longitud, dentro de los cuales se alojan los cimientos continuos, vigas de fundación, etc.

1)      Excavaciones para fundaciones aisladas 

Se trata de las excavaciones para que se alojen las bases de columnas, pilares de arcos de fundación y pozos romanos.

Para el caso de las excavaciones para bases de columna, fijada la cota de fundación (h) resulta un prisma de altura h y base igual a lo que indican las planillas de cálculo.

El Código de la Edificación fija: 0,80 my 1,00 m las profundidades mínimas para columnas interiores o sobre medianeras respectivamente; sin embargo se aconseja tomar 1,50 m cuando no se tenga información.

b)      EXCAVACIÓN PARA SÓTANOS Y PISCINAS 

Son aquellos trabajos en los cuales la cota a alcanzar resulta, en general, menor que las dimensiones en planta de la obra, cuentos como sótanos, piletas de natación, cisternas; etc. es decir, comenzadas desde la superficie libre del terreno.

La medición de este movimiento de tierra, se realiza con el siguiente criterio:

·       Si la superficie del terreno y la del fondo son paralelas, la medición se define por el producto de esta última y la profundidad.

·       Las profundidades se medirán en todos los casos desde el terreno natural, hasta la superficie inferior del contrapiso.

Las dimensiones en planta serán tomadas de los planos, cuidando de sumar el espesor de los muros.

 

EXCAVACIONES DE GRANDES SUPERFICIES

 

c)      DESMONTES, TERRAPLENES Y RELLENOS

 

Desde el punto de vista de su medición, terraplenes y desmontes constituyen un mismo problema y son tratados, en consecuencia, con los mismos métodos. Casos, como plantas industriales, playa de estacionamiento/maniobras, etc.

Desmonte 

La ejecución del terreno natural consiste en el retiro de basura, escombros y desperdicios que existen en los terrenos en que se construirán nuevos edificios.

El despalme del terreno consiste en retirar la capa superficial (tierra vegetal) que por sus características mecánicas no es adecuada para la implantación de los edificios.

El espesor a despalmar por lo general, oscila alrededor de 20 cm como máximo.

Las tareas de desmonte y despalme se ejecutarán con maquinaria siempre y cuando las condiciones del terreno lo permitan.

Terraplén

En  ingeniería civil se denomina terraplén a la tierra con que se rellena un terreno para levantar su nivel y formar un plano de apoyo adecuado para hacer una obra . 

   Relleno

Terreno cuya elevación ha sido posible gracias a la aportación y depósito de tierras, piedras.

Para los rellenos se emplean materiales seleccionados limpios, naturales, adecuados para este fin, del mismo modo que los terraplenados.

.      NATURALEZA DE LAS TIERRAS

Si bien la medición se hace independiente de las tierras, es natural que esta deba ser considerada en la formación de presupuestos y el estudio de su transporte fuera de la obra.-

ESPONJAMIENTO

Definición

La tierra excavada ocupa un volumen mayor que el del perfil, ese aumento de volumen se lo llama esponjamiento.- 

Esponjamiento Inicial: es el aumento de volumen de tierra excavada, con respecto a su perfil.

Esponjamiento Remanente: la tierra suelta compactada, no vuelve a ocupar el mismo volumen que tenía en su estado natural. Al exceso de volumen que conserva se lo llama, esponjamiento remanente .

CLASIFICACION DE LAS TIERRAS (teniendo en cuenta el tipo de herramienta necesaria para su excavación)

 

Tanto el esponjamiento inicial o remanente tiene importancia cuando se estudia el transporte de las tierras o su utilización en operaciones de relleno o terraplenamiento.

TABLESTACAS

Se utilizan principalmente para el sostenimiento lateral del terreno y, sobre todo, en presencia de nivel freático. Sirve para delimitar espacios y funciones en terrenos con desniveles. En ocasiones el uso de tablets ofrece ventajas frente a otros sistemas de contención tradicionales (por ejemplo, los muros pantalla), tales como el aumento de los rendimientos en la ejecución de su obra y un mejor acabado de los elementos hormigonados (por ejemplo, acabado superficial y ejecución de una correcta impermeabilización en muros de sótano).

Las tablestacas o tablaestacas son un tipo de pantalla , o estructura de contención flexible, en la que la dimensión longitudinal es muy superior a las otras. Están formados por elementos prefabricados que suelen ser de acero , aunque también las hay de otros materiales. Los elementos prefabricados que componen las tablestacas se hincan en el terreno mediante vibración o golpeo.        

Constituyen una estructura de contención flexible, definitiva o temporal (recuperable), que permiten realizar excavaciones de cualquier tipología: talud, zanja, pozo, sótano, etc., adaptándose a cualquier forma o dimensión en planta. También se puede utilizar el tablestacado como encofrado.

Los tabletstacados de acero son más resistentes, pueden utilizarse varias veces e hincarse o retirarse fácilmente gracias a su sección reducida. Además de una mayor capacidad portante, permiten mayores longitudes (hasta 25 metros), es decir, mayores profundidades de zanjas. Sus uniones garantizan una elevada estanquidad y una buena transmisión de esfuerzos entre perfiles contiguos.

En el hincado se emplea según el caso y la naturaleza del terreno, martinetes de percusión rápida o arietes vibratorios , este último sólo es preciso vencer un pequeño roce de fraccionamiento además de la resistencia de la punta. En arena, grava o terrenos de poca consistencia, estos aparatos trabajan con elevada velocidad de hincado (10 metros x min), y son bastantes menos ruidosos que los martinetes de golpeo o de caída libre.

Los tabletstacados pueden retirarse una vez cumplida su función de estructura portante provisional.

Las tablets pueden almacenarse en un espacio mínimo gracias a su sección perfilada y, debido a que su volumen es reducido ya que pueden apilarse con facilidad, requieren poco volumen para su transporte.

Procedimiento de Hincado por golpeo o impacto

Procedimiento de Hincado por vibración

DESECADOS DE ZANJAS

Cuando las zanjas atraviesan capas freáticas es preciso conseguir que sean estancas a la presión del agua mediante contenciones perimetrales y en el fondo de la excavación, o tomar para que el nivel freático descienda por debajo de la base de la cimentación. Cuando dicho nivel sólo es ligeramente inferior al de la base, suele bastar con una impermeabilización lateral, combinada con un sistema de agotación al descubierto, es decir, drenaje de la excavación e instalación de un pozo para bomba.

·       Descenso del nivel freático mediante pozos con filtro tubular

Mediante la instalación de un conveniente número de pozos con filtro tubular en el perímetro de la excavación, se consigue que el nivel freático descienda unos 30-50 cm. por debajo de la base de cimentación y pueden llevarse a cabo los trabajos de cimentación e impermeabilización en seco, y evitar las tareas de permeabilización del recinto y de la base de la excavación, eludiendo, además, el peligro del esponjamiento e pérdida del suelo del fondo. El descenso del nivel freático sólo es posible cuando se trata de terrenos con estructura granular (arena, gravilla arenosa o gravilla).

En líneas generales, puede lograrse un descenso de 3 a 4 metros en el nivel freático mediante pozos con tubo filtrante y bomba aspirante para la extracción. 

Para profundidades superiores a 3-4 metros se deben construir pozos escalonados. Cada escalamiento consta de varios pozos con filtro tubular y bomba aspiradora, dispuestos alrededor de la excavación ya una misma altura, y que aspiran el agua subterránea haciéndola descender de nivel 3 a 4 metros. Entonces puede excavar hasta esa profundidad, estableciendo enseguida un segundo anillo de pozos que permite rebajar el nivel del agua otros 3-4 metros. Sin embargo, a partir de tres o más escalones, este sistema de pozos ya no resulta económico. Para grandes profundidades se emplean generalmente pozos con bombas eléctricas sumergidas.

Para construir  este tipo de pozos, se debe llevar a cabo las siguientes tareas:

ü   Se practica una perforación con un tubo que debe servir de revestimiento o de envolvente.

ü   Introduzca el tubo filtrante.

ü   Se atornilla en su parte superior una alargadera de tubo de longitud suficiente para que sobresalga del terreno; en terrenos arcillosos se rellena con gravilla el hueco entre el tubo envolvente y el tubo filtrante.

ü   Extrae el tubo filtrante.

ü   Se suspenda, en su interior, el tubo aspirante con la válvula de retención.

ü   Se conecta la bomba aspirante.