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Excavación y Relleno de Zanjas
Excavación y retiro de material
Se describen aquí los trabajos a realizar para la Excavación y Relleno de Zanjas con medios mecánicos
y los controles a que serán sometidos.
En caso de ejecutarse zanjas en terreno rocoso, deberá considerarse la excavación por voladura.
Estas tareas de excavación y relleno de zanjas, incluyen la preparación, la excavación y nivelación de la
zanja; se considerará la cama de asiento si fuese necesario, el relleno de la zanja y el retiro y transporte
del material sobrante.
Para los casos que lo requieran, también se considerará la entibación y agotamiento del terreno a
los efectos de eliminar el agua y prevenir desprendimientos.
Replanteo
Habiendo realizado previamente las tareas de replanteo de la zanja, se continúa con el Despeje y
Desbroce del terreno, se identifican los servicios afectados y se desvían, si existieren.
Previo al inicio de la excavación, es necesario efectuar los Trabajos de Replanteo; luego se procede a
comprobar si los datos del terreno coinciden con los de la Documentación Técnica.
Para efectuar el replanteo definitivo, se estaquilla el eje y los perfiles cada 10 metros, marcando
el ancho de cada perfil, la cota a excavar y el ángulo de inclinación de los taludes.
Proceso Excavación
Realizado el despeje y desbroce y el replanteo de la zanja, se procede a excavar la misma.
El modo usual de carga del material se realiza si lo permite el ancho de la zanja, ubicando
la retroexcavadora en el eje de la zanja, a la cota del terreno sin excavar para terrenos de tierra, o
recién volados en terreno rocoso, reculando la retroexcavadora a medida que va avanzando el frente.
Los camiones que retirarán la carga se ubican a un costado de la zanja, a la cota del terreno natural.
Deben cuidar de no hacer acopios ni acercarse a los camiones a una distancia mínima que se calcula igual
a la altura de la zanja, tomada desde el borde.
A medida que se va excavando, se determinan las características del material obtenido para darle el
destino, ya sea: relleno de la zanja, transporte a vertedero u otro uso.
En excavaciones en terreno rocoso, se emplean explosivos, es por ello que antes de realizar los
trabajos, deben planificarse con antelación la perforación, voladura y luego extracción de los materiales
en los tiempos necesarios para que cada actividad se ejecute correctamente.
Si los cimientos apoyan sobre terreno cohesivo, la excavación de los últimos 30 cm., se hará poco
antes de construirlos.
Deberá dejarse la superficie del fondo de la zanja limpia y firme, y escalonada si se requiere. Se elimina
del fondo todos los materiales sueltos o flojos y se rellenan huecos y grietas. Se quitan las rocas sueltas o
disgregadas y todo material que se haya desprendido de los taludes.
A continuación, y solo si fuese necesario, se extenderá la cama de asiento.
En cuanto a la aparición de agua, la entibación se irá colocando a medida que se desciende en la
excavación. Al momento de aparecer el agua, debe realizarse su agotamiento con el uso de bombas de
achique adecuadas para que el terreno que se va excavando quede en lo posible seco.
Luego se ejecuta el relleno y compactación de la zanja. Se elige el material adecuado para emplearlo y se
compacta con rodillo si lo permite el ancho o en su defecto con bandeja vibrante, siempre cuidando de
compactar todo el ancho hasta conseguir la densidad necesaria.
Relleno
Se ejecutará con el espesor ya definido utilizando material granular o de hormigón:
Material Granular:
Se irá compactando con el material requerido por proyecto, se compactará al 95% del próctor de
referencia. Espesor de tongadas calculado no debe ser mayor a los 25 cm.
Hormigón:
El hormigón empleado deberá ser especificado en la Documentación Técnica del proyecto, en su
resistencia, tipo de cemento y cono.
La ejecución de relleno se realiza considerando las características de la tubería a instalar, sus dimensiones
y tipo de juntas.
El Relleno de la zona de la Tubería se divide en dos zonas:
1. La zona baja llegará a 30 cm. de altura calculada por encima de la generatriz superior. Si el relleno
fuere de material filtrante, se aplica lo expresado en Rellenos con Material Filtrante.
Si el material no es filtrante, se dispone un material no plástico en capas de 15 a 20 cm. y se va
compactando hasta el 95% del próctor modificado.
2. La zona alta completa el relleno alcanzando la altura total; aquí se utiliza un material en una capa de
10 cm. como máximo, compactándola al 100% del próctor modificado.
Aspectos a Tener en Cuenta
Ejecutar las zanjas a contrapendiente para que cuando llueva o aparezca agua en la excavación, este libre
el tajo de trabajo permitiendo así desagotar por el otro extremo.
Para el acceso y circulación de camiones, y siempre que sea posible, se construye una pista paralela que
facilita los trabajos de retiro y carga del material.
Para excavaciones con gran rendimiento, conviene disponer de pistas a ambos lados de la zanja; de este
modo se irá cargando en forma alternativa con la retroexcavadora a los camiones ubicados a los
costados de la zanja.
Para excavaciones en roca, se ejecutarán los taludes de la zanja por el procedimiento de recorte.
Criterios de Medición
Los trabajos de excavación y relleno en zanja se calculan por m3, partiendo de secciones teóricas, con la
adición de los excesos inevitables autorizados.
Control de Calidad
Se inicia con el control del desbroce del terreno y los trabajos de replanteo de la zanja.
A continuación se irá controlando durante la excavación, la calidad de los productos obtenidos y el
acopio, o su retiro para transporte a vertedero o para préstamo según sea el caso.
Cuando se llega al fondo de la zanja, debe comprobarse la cota de fondo y los taludes; se controla la
ejecución de la cama de asiento si fuese necesaria.
En último término, se controla el relleno de la zanja y la compactación del mismo.
Se calcula la tolerancia de las superficies acabadas, refinar hasta lograr una diferencia menor a los 5 cm.
Medios Necesarios Materiales
Se utilizan preferentemente suelos adecuados y seleccionados.
Los materiales para relleno es preferible que sean granulares, deben estar perfectamente libres de materia
orgánica y ser plásticos. Granos tamaño máximo de 5 cm para zona baja y 10 cm. en la zona alta.
Mano de Obra
1 Capataz
2 Peones
2 Barreneros (para excavación en roca)
Maquinaria
1 Retroexcavadora, para excavación en tierra o en terrenos de tránsito.
1 Retroexcavadora con Martillo Picador, para excavación en roca de dureza media o en terrenos de
tránsito.
1 Vagón Perforador para excavación en roca.
2 Martillos para excavación en roca.
S/N Camiones Volquete para retiro de tierra.
2 Rodillos o Bandeja de acuerdo al ancho de zanja.
Otros Medios
Elementos para entibación si se requiere.
Bombas de agotamiento si se requiere.
V.16.- SELLO DE FUNDACION
Término muy común usado en construcción, para aclarar entendemos por "Sello de Fundación", como
su palabra lo indica la acción de sellar la base de la fundación, con un hormigón pobre o suelo cemento,
actividad que se llama Emplantillado.
El emplantillado tiene varias funciones, aísla la fundación de la armadura y deja una superficie
totalmente horizontal, requerimiento escrito por especificaciones tanto en arquitectura como de
ingeniería con un espesor mínimo de 5 cm (suficiente aislación del terreno), en el cual se puede trazar
también para la ubicación de moldaje y de la enfierradura.
Las excavaciones de los heridos para las fundaciones se debe ejecutar a máquina o mano con picota y
chuzo hasta 10 cm antes de llegar al sello, los 10 cm restante, deben hacerse en forma manual a pala,
para no remover el terreno de fundación (llamado nivel del sello).
Para saber si se ha llegado al sello (repito para sellar con emplantillado) primero que todo revisar la
mecánica de suelo, y lo que indican las Especificaciones Técnicas de Ingeniería (o la Mecánica) hasta
que altura se debe excavar dato que el ingeniero en suelos saca de las calicatas previamente ejecutadas
con anterioridad al inicio de las obras (mínimo son dos). Una vez alcanzado todas las indicaciones y
contra indicaciones indicadas en ese informe, habiendo revisado todos los planos y antecedentes
indicados por la DOM (Dirección de Obras Municipales).
Usted debe hacer un ejercicio práctico que es lanzar a una altura considerable un chuzo pesado,
dejando que se entierre en el fondo de las excavaciones, si no supera la punta del chuzo , podemos decir
que Ud. está en el sello de fundación., debe proceder entonces con V°B° escrito por libro de obra donde
puede proceder a la actividad de emplantillar.
Operaciones de Agotamiento.
Es frecuente que al hacer una excavación más o menos profunda haga
su presencia el agua. Esto sucede cuando se llega a una cota inferior del nivel
freático, y es entonces cuando no sólo se hace necesaria su extracción, sino que la misma
debe ser continua hasta que los orificios por donde pase
el agua sean tapados convenientemente.
Uno de los procedimientos más utilizados es el agotamiento mediante
bombas en caso de que las filtraciones sean pequeñas y fluyan de forma
regular, en cuyo caso el agotamiento deberá ejecutarse sin interrupción
alguna. Sin embargo, este método no es aconsejable cuando se trate de
suelos de composición arenosa, pues si ésta es fina existe el peligro de que
sea absorbida por la propiabomba, produciéndose una subpresión hidráulica, lo
que puede dar lugar a la formación de arenas movedizas.
Si antes de proceder a la excavación o vaciado de un terreno para cimentación, de
los sondeos preliminares sacamos la conclusión de que a cierto nivel del subsuelo
existe agua que conviene extraer, se emplean los tubos sonda a que
nos referimos, los que, en su parte interior, llevan para la protección de los
orificios una tupida tela metálica que hace las veces de filtro; y
en la parte superior, conectado al tubo de aspiración, una bomba de agotamiento.
Toda operación de agotamiento deberá ser vigilada, no sólo durante la
construcción de la cimentación propiamente dicha, sino algún tiempo después.
Figura 52.
Para sacar el agua es muy recomendable hacer un pozo de toma o
sumidero, que se irá profundizando a medida que se continúa con
la excavación (fig. 53), a cuyo lugar deberá ser dirigida el agua mediante pendient
es apropiadas.
Una cuestión importante es elegir bien la situación de los pozos de agotamiento.
El número de éstos variará con arreglo a la extensión e
importancia de la obra y de las facilidades con que se cuente para la evacuación
del agua. En cuanto a su situación, una norma general (salvo excepciones
que teóricamente no son previsibles) son las esquinas o ángulos del edificio a construir.
Los pozos deberán tener una sección de unos dos metros en cuadro por 1'20 de
profundidad, aproximadamente, por debajo del nivel de los cimientos.
Para profundidades mayores de los 7 metros, que es prácticamente la
altura máxima de operación de las bombas, se colocarán las mismas por debajo
de la rasante del terreno y por encima de la capa freática. De este modo
el agua llegará hasta la boca de descarga por efectos de impulsión, en
cuyo punto se realiza el desagüe mediante zanjas o tuberías.
Las bombas más frecuentemente usadas son las de diafragma (figura 54),
accionadas a mano o con motor, y las bombas centrífugas (figs. 55 Y 56).
Indudablemente que la más aconsejable para esta clase de trabajo es
la bomba centrífuga, cuyas dimensiones dependerán del volumen de agua
a elevar. Suelen estar provistas de un tubo de succión extensible mediante
prensaestopas, y provisto de una válvula de pie. El prensaestopas permite
alargar el tubo de succión sin dificultad a medida que se va profundizando el pozo. Hay
que disponer de las cadenas o cables
necesarios para que, fijados estos amarres junto a la bomba, se pueda trasladar
con alguna comodidad. Debe tenerse especial cuidado en que las juntas del tubo de
succión sean perfectamente impermeables, para lo que se utilizarán anillos de goma.
Hay alguna ventaja en colocar la bomba algo desviada del pozo con
objeto de que la boca de éste quede lo más despejada posible. Parte del
rendimiento de la bomba se pierde por rozamiento del agua en los codos,
pero la pérdida es menor que la utilidad que reportan. Los codos deben
tener un radio lo más amplio posible. Las bombas centrífugas (como se ha
dicho anteriormente) pueden elevar el agua hasta los 8 metros de altura,
pero cuando dan su máximo rendimiento es en la comprendida entre los
2 y 2'50 metros.
Sistemas de Drenaje y Agotamiento de Napas Subterráneas Sistemas de Drenaje y Agotamiento de Napas Subterráneas
Los distintos sistemas de drenaje que se diseñan, tienen como objetivo interceptar
y conducir el agua libre existente en el terreno fuera de la zona de excavación y
de emplazamiento de la obra (edificio, carretera, etc), mediante bombeo.
De acuerdo a las características del terreno y a la posición del nivel freático con
Relación a la cota final de vaciado, los drenes interceptarán una capa freática a
un nivel superior al dren o las corrientes producidas por la infiltración directa del
agua de lluvia que puede producirse en superficie.
Existen numerosas formulaciones y teorías empíricas para estimar los caudales
debidos a la intercepción de un nivel freático, como fórmulas de hidráulica de
pozos y zanjas. También se pueden estimar los caudales, mediante teorías
basadas en los métodos numéricos.
El sistema de agotamiento del nivel freático que se implemente, depende
básicamente de:
1. Profundidades de los rebajamientos a efectuar
2. Magnitudes de los caudales a extraer
3. Medios disponibles.
Problemas originados por agotamientos directos de excavaciones bajo el nivel
freático:
1. La erosión superficial en los taludes de la excavación.
2. Erosión interna y progresiva de los puntos de bombeo.
3. Inestabilidad de taludes.
4. Inestabilidad del fondo en excavaciones, producidos principalmente por
una disminución de las presiones efectivas del terreno (sifonamiento).
5. Alteración de niveles freáticos en el entorno de la excavación.
SISTEMAS DE AGOTAMIENTO Well Points
El agotamiento mediante well points (Tubo de Perforación), es el procedimiento
de mayor aplicación en terreno granulares finos, consiste en hincar en el terreno
un número adecuado de tubos delgados, que se unen todos ellos con un
colector conectado a una bomba. El rebajamiento de realiza por aspiración, con
lo que la longitud de los tubos queda limitada a una profundidad de unos 6
metros, para alcanzar mayores profundidades, es necesario recurrir al
escalonamiento de las lanzas de drenaje o Well points.
Pozos Profundos y Agotamiento Directo:
Se basa en la perforación de dichos pozos de suficiente diámetro para alojar una
bomba sumergida en su interior. No existe en la práctica limitación de
profundidad con este sistema, solo el de disponer de un número de bombas
adecuadas o de mayor potencia para la extracción de agua.
Con estos métodos (agotamiento directo y pozos profundos), el fondo de la
excavación se encuentra más o menos blando y encharcado, lo que dificulta el
trabajo de las maquinarias y del personal encargado de la ejecución de las
obras.
