E X C A V A C I O N E SE X C A V A C I O N E S

Antes de dar inicio a cualquier tipo de excavación será importante contar con los planos de la Construccion que existía anteriormente, (si es que fuese el caso),

Además es necesario efectuar varias operaciones en el terreno natural, ya que es muy difícil que nos encontremos con un terreno en condiciones optimas para iniciar una faena.

Desmalezar el terreno

Remover estructuras y árboles existentes

Nivelar el terreno

Planificar la circulación de vehículos, personal, etc.

Planificar el retiro de escombros

Determinar las técnicas apropiadas de excavación

Cuando se realicen grandes movimientos de tierra, es recomendable escarificar cuidadosamente la capa superficial (10 a 20 cm), y almacenar en un lugar cercano, para ser reutilizada.

Señalizar obras y colocar protecciones

Planificar la circulación de vehículos, personal, etc.

Planificar el retiro de escombros

Determinar las técnicas apropiadas de excavación

Posteriormente, será necesario efectuar el trazado de la obra, será importante dejar señales claras, de las cuales podamos verificar distanciamientos, cotas, ángulos, etc.

Características del terreno en relación a los trabajos que se van a desarrollar, tales como: talud natural, capacidad portante, nivel freático, contenido de humedad, posibilidad de filtraciones, estratificaciones, etc

Proximidad de edificaciones y características de sus cimentaciones, así como posibles sobrecargas en las proximidades de las paredes de la excavación

Existencia de fuentes de vibraciones, (carreteras, fábricas, etc.).

Una excavación, puede hacerse empleando variadas técnicas y equipos diferentes, para esto consideraremos:

Tamaño y profundidad de la excavación

Tipo de terreno (Roca, tipo de estratificación)

Calidad del suelo (inclinación de taludes y protecciones)

Equipo y Maquinaria disponible

Presencia de agua, superficial o subterránea.

Toda Excavación o Zanja, debe ser protegida o aislada, mediante baranda u otra defensa adecuada.

Cuando las excavaciones sean de gran envergadura o la calidad del terreno lo requiera, será necesario contar con un análisis de suelo, para así, poder determinar taludes y protecciones, entibaciones, tipo de refuerzos etc.

Se debe evitar la presencia de agua en las excavaciones

En caso de usar equipos a combustión, dentro de las excavaciones, de deberá tomar las medidas para lograr una correcta ventilación de esta.

Se retiraran rodados, rocas y todo material suelto que representen peligro en las labores de excavación (Evitar desprendimiento de este y caídas sobre el personal en faena)

Clasificación del Suelo

El suelo forma una serie de capas, y su secuencia se llama perfil del suelo.

Las capas, también llamadas horizontes, muestran todo lo que interviene en la configuración de un suelo, desde la descomposición de las rocas al aumento de la materia orgánica.

Horizonte 0, capa de humus: depósitos de material vegetalHorizonte A, capa superficial del suelo: orgánicamente rica, pero algunos minerales, estos son arrastrados por el agua subterránea.Horizonte B el subsuelo: es menos orgánico, pero rico en minerales que descienden de la capa superficial Horizonte C, la roca madre: se rompe y disgrega en trozos suelto y no contiene material orgánico.Horizonte D, el lecho rocoso subyacente: el contenido mineral del suelo procede

Taludes

Las excavaciones se deben realizar, cuando el espacio lo permita, de acuerdo al Angulo de reposo natural de terreno, llamado talud natural.

Cuando no sea posible mantener el talud natural del terreno, ya sea por ser poco cohesivo o perdida rápida de esta, o cargas efectuadas por construcciones vecinas, se deberán realizar refuerzos los que serán diseñados por un calculista.

En excavaciones superiores a 1.20 m de profundidad, solo se pueden utilizar taludes verticales, si es que el terreno es cohesivo y se aya calculado la altura critica de excavación, que corresponde a la altura máxima de excavación sin entibación. (Nch 349)

Cuando los costados de una excavación tengan una inclinación segura, y esta no se extienda hasta el fondo de la excavación, la entibación solo será necesaria para el apuntalamiento vertical de la excavación, pero deberá sobresalir al menos 30 cm.

Cuando existe socavamiento dentro de la excavación, será necesario provocar el desprendimiento del material superior hasta que quede en condiciones seguras, esto se realizara mediante procedimiento seguro, y por ningún motivo debe permanecer personal dentro ni cercano a la excavación. (Nch 349).

Las paredes de la excavación, de terrenos húmedos, deben protegerse de la erosión producida por el resecamiento de estas, se pueden utilizar técnicas de hormigonado, uso de polietileno o mojar finamente, sin llegar hasta la saturación de este o provocar el arrastre de finos.

Las paredes de la excavación se protegerán de la lluvia o la humedad en exceso, ya sea por hormigonado, o recubrimiento con polietileno u otro mecanismo que otorgue seguridad en la excavación.

En excavaciones sin entibar, se deben tomar en cuenta los cambios de densidad por absorción de humedad del terreno, ya sea por efecto de la lluvia u otra fuente, se deberán tomar las medidas necesarias pare evitar este fenómeno, y evitar derrumbes y accidentes.

Precauciones en el borde de la Excavación

El material proveniente de las excavaciones, no debe amontonarse sobre los bordes de la excavación, a menos que se hayan definido como estables y aptos para recibir cargas de este tipio, todo esto mediante calculo.

No se debe acopiar material a menos de 0.50 m de la excavación, sobre todo si son susceptibles de rodar al interior de esta, como es el caso de tuberías, será necesario acuñar este tipo de materiales.

Si se realizan faenas que produzcan vibración, se realizaran a una distancia mayor a 1.5 veces la profundidad de la excavación, y se tomaran las medidas de precaución cuando estas se realicen faenas de compactación dentro o al borde de la excavación, lo que obligara a realizar los refuerzos necesarios.

En trabajos pequeños y suelo blando, la tierra puede ser excavada con palas, o con la ayuda de picotas, chuzo, etc.

En excavaciones abiertas, con volúmenes importantes de tierra se debe considerar el empleo de equipos especializados, tales como:

Palas mecánicasDragasGrúas cucharón de almejaZanjadoras y otros

RIESGOS EN EXCAVACIONES

La mayoría de las obras de construcción comprenden trabajos en excavaciones para cimientos, subsuelos u otras necesidades de proyectos bajo nivel del suelo. En tal sentido, pueden suceder accidentes ocasionados por derrumbes inesperados.

Principales Riesgos en Excavaciones

• Derrumbes y atrapamientos de paredes laterales o de material retirado al socavar los cimientos.

• Caídas de personas desde pasarelas o escalas.

• Golpes por caídas de herramientas y otros elementos dentro de las excavaciones.

• Caídas de trabajadores.

• Contacto eléctrico con redes subterráneas.

• Intoxicación por acumulación de gases al interior de la excavación.

• Caída de elementos fijos.

• Excavar desconociendo o no respetando el ángulo de reposo del terreno.

• Falla en la cohesión del suelo ubicado en los costados de las excavaciones.

• Falla en las entibaciones o inexistencia de ellas.

• Acopio de material cerca de los bordes.

• Aproximación de maquinaria pesada cerca del borde de la excavación.

• Tránsito peatonal y de vehículos en la vecindad de la excavación.

• Ruptura de redes subterráneas.

• Filtraciones.

• Caída de materiales o herramientas al interior de la excavación.

Las causas más frecuentes de accidentes en faenas deexcavaciones son:

Edificios Contiguos

Dentro de lo posible, las excavaciones no deben ser excesivamente profundas ni estar demasiado cerca de edificios o estructuras adyacentes como para socavarlos. Deben tomarse precauciones, mediante puntales, soportes, etc. para impedir derrumbes o desmoronamientos cuando la estabilidad de algún edificio o estructura se vea afectada por los trabajos de excavación

Orillas

No se deben almacenar ni mover materiales o equipos cerca de las orillas de las excavaciones, ya que ello acarrea el peligro de que caigan materiales sobre los que trabajan abajo, o que aumente la carga en el terreno circundante y se derrumbe el maderamen o los soportes desostén. Las pilas de desechos o descartes deben también estar lejos de las orillas de las zanjas.

Vehículos

Las excavaciones deben estar protegidas de golpes o volcamientos producidos por maquinaria que opere en faena (Nch 349), Deben colocarse bloques de tope adecuados y bien anclados en la superficie para impedir que los vehículos volquetes se deslicen dentro de las excavaciones, riesgo que corren en especial cuando dan marcha atrás para descargar. Los bloques deben estar a suficiente distancia de la orilla para evitar los peligros de un desprendimiento bajo elpeso de los vehículos.

Tipos de Excavaciones a Cielo Abierto

Excavación de Zapata

Es una excavación relativamente pequeña, de dimensiones similares (largo ancho y profundidad) que, en general, no reviste mayores consideraciones de ingeniería, excepto que se deba realizar un numero muy importante de ellas.

ZAPATAS AISLADAS (fases de ejecución)

REPLANTEO DE LA CIMENTACIÓN

EXCAVACIÓN DE LA ZAPATA

Excavación en Zanja

Se designa a todas aquellas excavaciones de ancho condicionado por los procedimientos de ejecución (Mayor a 0.5 m. y menor a 3.2 m.) y de largo muy superior al ancho, el destino de esta puede ser el emplazamiento de una fundación corrida, o una canalización.-

Excavaciones Amplias

Se designa a todas aquellas excavaciones de mas de 3.2 m. de ancho y profundidad importante, con frecuencia cubren superficies iguales o superiores a las de la edificación, y su destino es comúnmente para estacionamientos subterráneos, fundaciones de losas y grandes fundaciones.-

Excavaciones Abiertas sin Presencia de Agua

Según la profundidad de la excavación y la estabilidad del suelo, una excavación abierta se puede diseñar de las siguientes formas:

• Taludes libres: Vertical, inclinado, escalonado.

• Taludes protegidos: Apuntalados, entibados.

La elección del tipo de excavacion será condicionado por:

Tipo de Terreno:Existen terrenos cohesivos, que permiten alcanzar alturas de excavación relativamente profunda sin requerir apuntalamientos, para determinar esto, necesitaremos la opinión y análisis de un mecánico de suelos, además de un experto en seguridad, cuando las excavaciones excedan determinada profundidad.

Costo relativo entre ambas soluciones:Cuando no sea recomendable utilizar taludes verticales, la alternativa es utilizar taludes inclinados o verticales protegidos, es decir evaluaremos los costos de realizar una sobre excavación v/s excavación con protecciones, pero se debe tomar en cuenta el espacio requerido v/s el existente, además de los equipos que pueden o no trabajar en el interior de estas.

Excavaciones con Taludes Protegidos

En las ocasiones donde no sea posible dar la inclinación necesaria a un talud y se debe excavar verticalmente, o en suelos poco cohesivos y poco estable o donde existan materiales que puedan desprenderse, se necesitara realizar taludes protegidos.

Hormigón Proyectado: En general solo previene el desprendimientos de rocas, controla la perdida de humedad, o la falta de cohesiónde los taludes.

Mallas Metálicas: Están diseñadas para el control de rocas, bolones y piedras, no aportan estabilidad al talud, solo sirven como protección ante desprendimientos.

Puntales: Los puntales se utilizan comúnmente en madera, y se apoyan en el otro frente de la excavación o contra el piso de la excavación, se utilizan en suelos de excelente cohesión, el diseño de estos serárealizado por un mecánico de suelos.

Entibación

Por entibación se entiende toda fortificación para contención de tierras, realizada generalmente con madera.

Los mas comúnmente son los tablestacados, o ataguías metálicas o de concreto, aunque estas ultimas solo se justifican en excavaciones con presencia de agua, cuando los verticales están juntos unos de otros se denomina tablestacados.

Independientemente de que la entibación se realice con tablas horizontales o verticales, éstas podrán:

Cubrir totalmente las paredes de la excavación; entibación cuajada

El 50%; entibación semicuajada.

Incluso menos de esta proporción; entibación ligera.

EsponjamientoEsponjamiento

Es el incremento que se produce en un volumen de tierra

natural como resultado de excavarlo y trasladarlo.

Por ejemplo:

Volumen de tierra natural a excavar 1m3 con unFactor de Esponjamiento 30%.

Volumen resultante de tierra esponjada 1,30m3 .

los valores van del 15% al 50% de aumento de su volumen.

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CompactaciCompactacióónn

Ahora bien, la acción de compactado tiende a

devolverla a su estado natural, pero esto es casi

imposible de lograr, dado que la tierra conserva,

tras el compactado, un exceso de volumen

denominado Esponjamiento Remanente (sobrante).

El esponjamiento remanente se expresa mediante un

coeficiente porcentual que cobrará importancia a la

hora de analizar en la obra el traslado y volumen

de tierras en uso.

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