EXCAVACIÓN Generalidades La excavación es la actividad necesaria para la remoción y extracción de materiales del suelo o terreno, ya sea para alcanzar el nivel de desplante de una cimentación; la rasante en la construcción de un camino o el fondo de una cepa c epa para alojar una tubería. El procedimiento para la excavación está en función de las características del terreno y de los materiales por extraer o remover, así como el empleo de herramienta especial. e acuerdo al procedimiento, la excavación se clasifica c lasifica de la si!uiente manera"
Excavación por medios manuales.
Excavación por medios mecánicos.
Excavación Excavac ión con explosivos, explosivos, en casos casos particulares particulares y con la debida autorización.
La profundidad es una de las características #ue determina la dificultad de una excavación, por lo #ue tambi$n se clasifica en función de $sta"
Desde 0.00 hasta 2.00 m de profundidad.
Desde 2.01 hasta .00 de profundidad.
Desde .01 hasta !.00 de profundidad.
La presencia de a!ua durante la excavación %nivel freático& representa una condición importante para valorar esta actividad, por lo #ue la excavación se clasifica tambi$n así"
Excavación en seco. "uando el material no presenta un contenido de humedad considerable.
Excavación en material saturado. "uando en su estado natural y antes de la excavación excavación la super#cie ha estado permanentemente expuesta al a$ua a%n cuando el
nivel freático se abata durante el proceso de excavación y construcción de la cimentación.
Excavaciones en agua. El abatimiento del nivel freático durante el proceso de construcción se lo$ra mediante acciones de bombeo. &i esto no es factible económicamente o t'cnicamente se considerará como excavación en a$ua.
Los suelos #ue serán excavados se clasifican considerando varias características, tales como" su ori!en, !ranulometría %densidad, tama'o y distribución de partículas&, resistencia, deformabilidad, permeabilidad, etc. (ara el proceso de excavación la clasificación de los suelos se define en función de la dificultad para ejecutar esta actividad y se clasifican así"
Material l. Es a(uel (ue es atacable, si el proceso es manual, utilizando %nicamente pala, sin re(uerir el uso de pico, a%n cuando 'ste se emplee para facilitar la operación. &i el proceso es por medios mecánicos, este material puede ser e#cientemente excavado con una escrepa en$anchada a un tractor sobre oru$as cuya potencia sea de )0 a 110 caballos de fuerza *hp+, sin el auxilio de arados o por otro similar, a%n cuando 'stos se utilicen para obtener mayores rendimientos. os suelos de este tipo son blandos, no cementados cuyo medida en prueba de penetración estándar o en compresión simple es menor o i$ual a 2.- toneladas por metro cuadrado *tonm2+. o anterior no excluye a otro tipo de suelo con otras caracter/sticas diferentes, si satisface las sealadas
en el inicio de este inciso. Material ll. &i el proceso es por medios manuales se re(uerirá el uso de pico y pala. &i el proceso es por medios mecánicos la di#cultad de extracción y car$a exi$irá el uso
de un tractor sobre oru$as con cuchilla de inclinación variable con una potencia de 10 a 1!0 caballos de fuerza *hp+ o con pala mecánica de 1 m de capacidad m/nima y
sin el uso de explosivos, a%n cuando por conveniencia se utilicen para aumentar el rendimiento. a resistencia a la comprensión simple de este material es menor o i$ual a 0 tonm . 2
)spectos importantes para seleccionar el e#uipo básico para una excavación por medios mecánicos"
ipo de material (ue se va a excavar.
ipo y tamao del e(uipo para acarreos.
"apacidad de car$a o resistencia del material (ue se va a excavar. 3olumen del material excavado (ue se va a mover. Distancia a la zona de tira.
ipo de camino para el acarreo.
iempo máximo disponible para e4ecutar los traba4os, cuando apli(ue.
Recomendaciones
as dimensiones de las excavaciones, niveles y taludes deberán estar indicadas claramente en el proyecto. as excavaciones para cimentación deberán tener la hol$ura *sobreexcavación+ m/nima necesaria *en al$unos casos se consideran 10 cm por lado+ para (ue sea posible contribuir el tipo de cimentación proyectada. Esta hol$ura estará en función de la profundidad, del tipo de
cimentación y del tipo de material (ue forma el terreno. En excavaciones para alo4ar tuber/as para drena4e el ancho libre de excavación se determina en función del diámetro de la tuber/a a colocar dentro de la cepa y de la profundidad de la misma.
os materiales resultantes de la excavación deberán emplearse para los #nes (ue el proyecto especi#(ue *relleno con producto de excavación, por e4emplo+ o depositarse en el lu$ar asi$nado previamente para despu's acarrearlo fuera de la obra hasta la zona de tiro autorizada.
as caracter/sticas de diseo de al$unas construcciones hacen posible aprovechar los taludes de excavación como cimbra. Esta práctica debe estar avalada por la autoridad t'cnica de la obra y por el propietario del proyecto. &i es el caso, todas las ra/ces, troncos o cual(uier otro material or$ánico (ue sobresal$a deberá cortarse a ras.
"uando se excava en suelos de material blando (ue presentan inestabilidad en los taludes se utilizarán tro(ueles o ademes.
os taludes y el fondo de la excavación serán terminados y a#nados a4ustándose a las secciones indicadas en el proyecto. as piedras sueltas, derrumbes y en $eneral todo material inestable del interior de la cepa será
removido. Durante el tiempo (ue la excavación se encuentre abierta se tomarán medidas de se$uridad y protección necesarias para evitar accidentes, derrumbes o
inundaciones. En caso de encontrar a$ua y (ue 'sta invada considerablemente los niveles de desplante o rasante será sacarla mediante bombeo.
"uando se re(uiera excavar en material rocoso *material tipo lll+ y se autorice por escrito el uso de explosivos, el constructor está obli$ado a realizar las obras de protección necesarias para $arantizar la se$uridad de terceros, civiles o materiales. Está obli$ado tambi'n, a tramitar y obtener
los permisos para su uso ante la &ecretar/a de la Defensa 5acional y contar, durante la e4ecución, con el personal capacitado. El constructor será el responsables de los daos y per4uicios (ue sean ocasionados por el uso inadecuado de los explosivos o los (ue resulten por el transporte, almacenamientos y falta de se$uridad además de la omisión de leyes y re$lamentos vi$entes
relacionados con esta actividad. Durante el proceso de remoción y depósito del material producto de la excavación se tendrá especial cuidado en no inferir en las operaciones simultáneas o subsecuentes de la construcción en $eneral.
"uando la excavación se realiza por medios manuales y en materiales tipo l o ll se tendrán (ue hacer traspaleos, de acuerdo con la profundidad para extraer el material de la cepa.
Alcances y criterios de medición y cuanticación
odas las excavaciones, ya sea por medios manuales o mecánicos, de cual(uier tipo de material o profundidad, incluyen el depósito del material a borde de cepa. os traspaleos o maniobras adicionales obli$adas por la profundidad o di#cultad del proceso estarán contemplados impl/citamente en la selección de los recubrimientos para
cada caso. El a#ne de fondo y taludes es una actividad inte$ral del proceso de la excavación. a medición de los vol%menes excavados se hará empleando como unidad el metro c%bico *m +.
odos los vol%menes de la excavación se medirán en banco respetando los trazos y niveles de proyecto y las sobreexcavaciones autorizadas. 6ara su cuanti#cación no se hará empleando como unidad el metro c%bico *m +.
Es permisible t'cnicamente (ue el constructor realice
sobreexcavaciones mayores a las autorizadas para proporcionar más hol$ura a las maniobras de la cimentación. &i estas sobreexcavaciones no son autorizadas y no hay 4usti#cación t'cnica el costo será
absorbido por el constructor. "uando se trate de una excavación cuyo nivel freático haya sido abatido durante 'sta, se considera, $eneralmente, como realizada en seco, tomando en cuenta el bombeo como una actividad complementaria independiente. 7un(ue, es posible conciliar esta apreciación, ya (ue a pesar de no excavar con la presencia de a$ua, la remoción y extracción de un material saturado presenta una di#cultad mayor (ue el seco, por lo tanto su rendimiento es menor. *á#uina autopropulsada sobre ruedas con un bastidor especialmente dise'ado #ue monta a la vez un e#uipo de car!a frontal y otro de retroexcavación trasero #ue pueden ser utilizados alternativamente. +uando se emplea como excavadora, la má#uina excava normalmente por debajo del nivel del suelo mediante un movimiento de la cuchara hacia la má#uina y eleva, reco!e, transporta y descar!a materiales mientras #ue la má#uina permanece inmóvil. +uando se emplea como car!adora, car!a o excava mediante su desplazamiento y el movimiento de los brazos y eleva, transporta y descar!a
materiales. u campo habitual de aplicación son las operaciones de car!a y transporte a distancias cortas, abertura de zanjas para traídas de a!uas, alcantarillados, etc., con accesorios como el martillo rompedor, se usan en pe#ue'as demoliciones, levantamientos de firmes y pavimentos, etc. Es una má#uina auxiliar #ue presta labores de apoyo, sobre todo en trabajos urbanos.
-etrocar!adora +/ modelo *ini +0
1-)+12- E -3E) El turnadozer es un tractor montado s obre neumáticos. ) diferencia de los tractores montados sobre oru!as, los bulldozers, los turnadozers transmiten mayor presión específica sobre el terreno %4,56 *(a&. (resentan una tracción de hasta 78 t, necesitan tracción a las cuatro ruedas y son más veloces #ue los bulldozers %hasta 94 :mh&. in embar!o no son aconsejables en terrenos rocosos por el des!aste y los cortes de neumáticos. Es por ello #ue no son muy frecuentes en las obras. +)-<)2-) E E+)-<) L)1E-)L La car!adora con cuchara de volteo lateral se caracteriza por realizar el proceso de car!a en la parte frontal del e#uipo pero la descar!a se realiza por su parte lateral. El dise'o permite car!ar con la má#uina en paralelo al camión en lu!ares de poco espacio vaciando la cuchara en sentido lateral. Esta funcionalidad les hace especialmente adaptables para trabajos en áreas urbanas, obras de pe#ue'as y otros entornos de trabajo de tama'o reducido, por ejemplo en el interior de un t=nel.
on má#uinas de ata#ue frontal para la excavación y car!a de !randes masas, e#uipadas para ello de un e#uipo de excavación de empuje o frontal" cuchara frontal. ur!ieron como alternativa a má#uinas de arran#ue y car!a %principalmente palas de ruedas&, en trabajos en #ue la dureza del terreno, obli!aba para poder utilizar a estas como má#uina de car!a a la escarificación previa del terreno, para obtener unos rendimientos altos. En terrenos comprendidos por su dureza entre escarificación media y voladura de terrenos blandos la pala frontal, por su mejor aprovechamiento de la fuerza de arrancamiento y su diferente forma de car!ar, permitían el arran#ue directo del material, prescindiendo del tractor de escarificación y aportando por tanto una bajada importante de los costes de explotación.
La cuchara está colocada de forma #ue los dientes miran hacia el exterior, debido a esto, para car!arla hay #ue moverla de abajo hacia arriba, cayendo el material arrancado por los dientes dentro del cazo como en las palas car!adoras. ) pesar de #ue las !randes má#uinas de este tipo son específicas, existen modelos donde es fácil el cambio de e#uipo de uno frontal a uno de retroexcavación. +on todo, a una pala frontal se le exi!e mayor robustez, plumas, balancines y cucharas específicamente dise'adas para su trabajo. El cucharón frontal puede confi!urarse con descar!a frontal o de fondo. Estos =ltimos descar!an mediante una puerta articulada #ue se abre mediante una apertura hidráulica #ue permite la salida del material. 1ambi$n se podrían reco!er rocas del suelo utilizando este mecanismo tipo pinza. ) pesar de ello el uso normal es la cuchara de descar!a frontal, por menor coste y mantenimiento.
>??7 @omatsu (+964+A6 (ala Brontal La má#uina debe realizar esfuerzos de penetración y de excavación para realizar su trabajo. Cste puede ser de excavación y car!a de materiales en banco o =nicamente car!a de materiales sueltos. us posibilidades y aplicaciones son amplias, usándose en canteras de roca volada o de roca blanda, car!a y descar!a de !randes blo#ues extraídos de canteras, en bancos de arena o !rava, y extracciones de mineral. -ealiza cortes en laderas, abre zanjas y cimientos profundos. u forma de trabajar efectiva es cuando excava el terreno desde el nivel de sustentación hacia arriba. e utiliza fundamentalmente en excavación con car!a directa a las unidades de transporte.
La mecanización de las obras p=blicas es cada vez mayor, y la repercusión en el precio de las diferentes unidades de obra está muy influenciada por los rendimientos de los e#uipos empleados, por sus precios horarios y por la eficacia de su utilización. Los costes de la ma#uinaria acaparan un D8 del coste de todas las unidades de obra en una carretera. Las unidades #ue componen el movimiento de tierras en una obra suponen porcentajes importantes del presupuesto total de dichas obras. En una autovía puede suponer entre el 84 y 54 del coste mientras #ue en una presa de materiales sueltos, este porcentaje puede subir del D6 al F6, se!=n los casos. e entiende por movimiento de tierras al conjunto de actuaciones a realizarse en un terreno para la ejecución de una obra. e denominaexcavación a la separación o extracción de determinadas partes de dicho volumen, una vez superadas las fuerzas internas #ue lo mantenían unido" cohesión, adherencia, capilaridad, etc. Llamamos carga a la acción de depositar los productos de excavación en un determinado medio de transporte.
Equipos de excavación y empuje: son e#uipos de arran#ue tales
como tractores con palas empujadoras" bulldozers. •
Equipos de excavación y carga: excavadoras de pala frontal,
retroexcavadoras, etc. •
Equipos cargadores: palas car!adoras.
•
Equipos de excavación y refino: *otoniveladoras, traíllas y
mototraíllas. •
Equipos de acarreo: +amiones vol#uete, autovol#uetes, remol#ues,
camiones !óndola, dumpers y motova!ones.
•
•
Equipos de compactación: +ompactadores de ruedas neumáticas, rodillos de “pata de cabra”, compactadores vibratorios. Otro tipo de equipos: +ucharas bivalvas, dra!alinas, topos, dra!as,
bombas de succión, etc. Los e#uipos y medios empleados para la excavación de tierras pueden clasificarse de diversas formas" las #ue atienden a la traslación de la ma#uinaria, las #ue contemplan la resistencia a compresión de los terrenos y las #ue se refieren a su excavabilidad. e!=n el modo de trasladarse, se clasifican en" •
Máquinas que excavan y trasladan la carga: tractores con hoja
empujadora o con escarificador, motoniveladoras, mototraíllas y palas car!adoras. Efect=an la excavación al desplazarse, o bien, como la pala car!adora, excava y lue!o traslada la car!a. •
Máquinas que excavan situadas fijas, sin desplazarse: palas
excavadoras hidráulicas o de cables, dra!alinas, excavadoras de rueda frontal o de can!ilones, dra!as de rosario y rozadoras. +uando la excavación a realizar sale de su alcance, se debe trasladar a una nueva posición de trabajo, si bien no excava durante el desplazamiento. •
Máquinas especiales: topos, dra!as y bombas de succión, dardos y
chorros de a!ua y fusión t$rmica. La excavación se realiza mediante otros procedimientos distintos a los anteriores.
