3.2. Movimiento de tierras

Guía de recomendaciones
y buenas prácticas
sobre explanaciones
y movimiento de tierras
Proyecto UrbiLCA
Evaluación del impacto del Ciclo de Vida
y mejora de la eficiencia energética en áreas urbanas
UE/EU - FEDER/ERDF
Número de Expediente: SOE4/P4/E824
PROYECTO URBILCA
Equipo de redacción:
Coordinadores de la guía:
David Cambra
David Zambrana
Ignacio Zabalza
CIRCE - Centro de Investigación
de Recursos y Consumos Energéticos
Participantes:
Marcos Navarro
María Herrando
CIRCE - Centro de Investigación
de Recursos y Consumos Energéticos
Marina Isasa
Cristina Gazulla
Cátedra UNESCO de Ciclo de Vida
y Cambio Climático (ESCI-UPF)
Grace Yepez
Lucie Duclos
Maxime Pousse
NOBATEK - Centre de Ressources
Technologiques
Paulo Partidario
Paulo Martins
Rui Frazão
LNEG - Laboratório Nacional de Energia
e Geologia, IP
Edición: Marzo, 2015
Programa
de Cooperación
Territorial SUDOE
Interreg IV B
Guía de recomendaciones
y buenas prácticas
sobre explanaciones
y movimiento de tierras
Proyecto UrbiLCA
Evaluación del impacto del Ciclo de Vida
y mejora de la eficiencia energética en áreas urbanas
UE/EU - FEDER/ERDF
Prólogo
Las áreas urbanas tienen un consumo de suelo inherente a su disposición
sobre el territorio, que se caracteriza por la gran durabilidad de la edificación, por
la demanda de la infraestructura necesaria para proveerlo, y por su irreversibilidad —física y económica— que lo hace prácticamente imposible de recuperar.
Además, la edificación implica la previa urbanización del suelo, lo que supone la
disposición de infraestructuras de movilidad de todo tipo —calles y carreteras,
agua, alcantarillado, recogida de residuos domésticos, electricidad, gas, teléfono,
etc.— que suponen una ocupación del suelo considerable. Asimismo la disposición
de nuevos stocks de edificación sobre el territorio genera nuevas demandas de movilidad que multiplica la necesidad de infraestructuras de escala comarcal y regional, con más ocupación de espacio.
Considerando que la mayor parte de metodologías y herramientas existentes en
la actualidad se limitan al análisis de los edificios individualmente, surge la necesidad de evaluar de manera global el comportamiento energético de un área urbana, donde además de edificios de distinta tipología y función, se desarrollan un
conjunto de actividades, infraestructuras y servicios asociados.
El proyecto UrbiLCA “Evaluación del impacto del Ciclo de Vida y mejora de la
eficiencia energética en áreas urbanas” (2013-14) pretende dar una respuesta a
esta problemática. Este proyecto, enmarcado dentro del Programa de Cooperación
Territorial del Espacio Sudoeste Europeo SUDOE - Interreg IV B cofinanciado con
fondos FEDER de la Unión Europea, se plantea como una capitalización de los proyectos aprobados del Programa SUDOE - Interreg IV B (2007-13) en el ámbito del
desarrollo urbano y la edificación sostenible.
3
Prólogo
Entre estos proyectos, cabe destacar el proyecto EnerBuiLCA “Life Cycle Assessment for Energy Efficiency in Buildings” (2011-12), cuyos productos y resultados del proyecto EnerBuiLCA se capitalizan a través de una ampliación de una
escala espacial del Análisis de Ciclo de Vida, extendiendo los límites del sistema
de los edificios a las áreas urbanas, concebidas como una agrupación de edificios
e infraestructuras (calles, viales, aparcamientos, suministro de agua y energía, sistema de recogida de residuos, zonas verdes, etc.) que proporcionan una serie de
servicios y permiten el desarrollo de actividades (como la movilidad de los habitantes). De este modo es posible modelizar el impacto global de las áreas urbanas
-y no sólo de los edificios- analizando la influencia de los distintos parámetros que
intervienen en el diseño y la planificación urbanística del territorio.
Entre los hitos más relevantes del proyecto cabe destacar la creación de modelos matemáticos de los procesos e infraestructuras asociados al ciclo de vida de las
áreas urbanas, incluyendo las principales alternativas planteables para el suministro de agua, electricidad y combustibles, la movilidad de los usuarios, el diseño
arquitectónico y equipamiento de los edificios, así como la recogida y tratamiento
de los vertidos y residuos generados.
El proyecto se aborda a nivel territorial SUDOE, debido a la semejanza de modelos urbanísticos, soluciones constructivas, materiales empleados y condiciones
climáticas existentes en estas regiones, buscando soluciones comunes para un desarrollo sostenible del sector de la construcción en el área SUDOE.
El objetivo final del proyecto UrbiLCA es promover el ahorro de energía, materias primas y la reducción de impactos ambientales derivados de la gestión de las
áreas urbanas durante su construcción, operación y mantenimiento, así como la
promoción del uso del análisis de ciclo de vida como técnica de evaluación en la planificación de nuevas áreas y la rehabilitación de las áreas ya existentes.
Como resultado de la aplicación de una innovadora metodología cuantitativa de
análisis y evaluación de impactos energéticos y ambientales en áreas urbanas que
4
Prólogo
considera su ciclo de vida completo, el proyecto UrbiLCA contempla la publicación
de una colección de cinco guías divulgativas donde se recogen un conjunto de recomendaciones, estrategias y criterios para el eco-diseño y la eco-rehabilitación
de áreas urbanas.
A través de esta colección de cinco guías divulgativas se exponen una serie de
pautas para poder realizar evaluaciones cualitativas del nivel de sostenibilidad de las
áreas urbanas a lo largo de todas las etapas que forman parte de su vida útil: diseño,
construcción, uso, mantenimiento, derribo o desconstrucción y disposición final. Asimismo se presentan diversos casos de éxito, recomendaciones y buenas prácticas
para la mejora de la eficiencia energética y el impacto ambiental de las áreas urbanas, indicando las Mejores Técnicas Disponibles (MTDs) aplicables a las distintas
etapas del ciclo de vida de los edificios e infraestructuras asociadas a las áreas urbanas, incluyendo la recogida y tratamiento de residuos, el ciclo urbano del agua,
la movilidad urbana sostenible, las instalaciones energéticas de distrito, y las explanaciones y movimientos de tierra.
En definitiva, las guías recogen un conjunto de recomendaciones que pueden
ayudar a orientar las políticas de reducción del impacto energético y ambiental
asociado a la urbanización del territorio, contribuyendo a mejorar así la normativa
existente a nivel europeo, nacional y regional.
Las guías divulgativas están dirigidas a todos los agentes del sector de la edificación y el urbanismo, incluyendo a los técnicos que intervienen en el proceso de la
edificación y el urbanismo, responsables de empresas de la industria de la edificación y la urbanización, profesionales que intervienen en la gestión y mantenimiento
de edificios y áreas urbanas, responsables y técnicos de las administraciones públicas involucrados en la planificación y la gestión urbana, así como Universidades y
centros de investigación especializados en temas de urbanismo y sostenibilidad.
Ignacio Zabalza Bribián
CIRCE - Centro de Investigación de Recursos
y Consumos Energéticos
Coordinador del proyecto UrbiLCA
5
Índice
Prólogo .................................................................................................
Índice ...................................................................................................
3
7
1. Introducción .....................................................................................
9
2. Gestion de las explanaciones y movimientos de tierra: generalidades .......
2.1. Definición, clasificación y características ......................................
2.1.1. Estado de los materiales ...................................................
2.1.2. Esponjamiento. consolidación y compactación .....................
2.2. Normativa europea y nacional ......................................................
11
11
18
21
24
3. Explanaciones y movimientos de tierra en entornos urbanos ...................
3.1. Obras civiles preliminares ...........................................................
3.2. Movimiento de tierras .................................................................
3.2.1. Disposición de los materiales ............................................
3.2.2. Explanaciones ..................................................................
3.2.3. Excavaciones ...................................................................
3.2.4. Rellenos ..........................................................................
3.3. Tecnología y maquinaria .............................................................
3.3.1. Equipos de excavación, empuje, carga y transporte ..............
3.3.2. Extendido y nivelación ......................................................
3.3.3. Compactación ..................................................................
3.4. Consumo de energías y recursos ..................................................
27
27
28
29
31
31
33
35
37
41
41
43
4. Buenas prácticas a la gestión de explanaciones y movimiento de tierra ... 45
4.1. Ejecución de galerías de servicio ................................................. 45
4.2. Alternativas de suministro energético a partir de EERR en la gestión
de explanaciones y movimiento de tierras ..................................... 47
7
Índice
5. Metodología de ACV aplicada a explanaciones y movimiento de tierra ...... 49
6. Casos de estudio ejemplarizantes ........................................................
6.1. Villa olímpica de Barcelona .........................................................
6.2. Ecociudad Valdespartera .............................................................
6.3. Minimización del transporte de tierras en favor de la construcción
de barreras acústicas ..................................................................
51
51
52
53
Referencias ........................................................................................... 55
Listado de términos ............................................................................... 57
Lista de tablas y figuras .......................................................................... 59
Tablas .............................................................................................. 59
Figuras ............. ............................................................................... 59
8
1
Introducción
Uno de los primeros pasos para la ejecución de una urbanización es el acondicionamiento de los terrenos para conseguir las diferentes cotas previstas en el proyecto. Además de realizar las tareas necesarias a través del movimiento de tierras,
para la ejecución de calles, parcelas, etc., así como todos los suministros que abastecen a cada una de ellas.
Se trata de una primera tarea relevante en cuanto al impacto que genera, debido
a que la maquinaria que se utiliza tiene importantes consumos energéticos, emisión
de gases contaminantes, así como, una gran capacidad de erosión del terreno.
9
2
Gestión de las explanaciones
y movimientos de tierra:
Generalidades
En el presente apartado, se pretende aportar una visión general de las diversas
actividades que se desarrollan en el acondicionamiento de un terreo a través de los
trabajos de movimiento de tierras.
2.1. Definición, clasificación y características
Según el Código Técnico de la Edificación (CTE) se entiende como acondicionamiento del terreno, a todas las operaciones de excavación o relleno controlado
que es necesario llevar acabo para acomodar la topografía inicial del terreno a la
requerida en el proyecto, así como el control del agua freática para evitar su interferencia con estas operaciones o con las construcciones enterradas.
Una de las primeras tareas que se llevan a cabo en una urbanización, es la
transformación del terreno primario hasta conseguir las distintas cotas establecidas en el proyecto. Para ello, se deben realizar las siguientes acciones:
Desmonte: Se refiere al movimiento de las tierras que se encuentran por en-
cima de la rasante del plano de arranque de la edificación, o cota final en
la cual se va a ejecutar la calle, urbanización, parcela u otros elementos.
Terraplén: Consiste en el aporte de tierras con el fin de alcanzar la cota del
terreno que se precisa para el arranque de la edificación, calle, urbanización,
u otros elementos.
11
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
La Figura 1 muestra un esquema gráfico de las definiciones de desmonte y
terraplén.
Terraplén
Perfil inicial
Desmonte
Figura 1. Esquema de clasificación del terreno. Fuente: Elaboración propia a partir de NTE-CCT/1977.
En los rellenos tipo terraplén se distinguen las siguientes cuatro zonas, cuya
geometría se define en el Proyecto de urbanización:
Coronación: Parte superior del relleno tipo terraplén, sobre la que se
apoya el firme, con un espesor mínimo de dos tongadas y siempre mayor
de cincuenta centímetros (50 cm).
Núcleo: Parte del relleno tipo terraplén comprendida entre el cimiento y
la coronación.
Espaldón: Parte exterior del relleno tipo terraplén que, ocasionalmente,
forma parte de los taludes del mismo. No se consideran parte del espaldón los revestimientos sin misión estructural en el relleno, por ejemplo:
plantaciones, cubierta de tierra vegetal, encachados, protecciones anti
erosión u otros.
Cimiento: Parte inferior del terraplén en contacto con la superficie de
apoyo. Su espesor es como mínimo de un metro (1 m).
12
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
La Figura 2 muestra un esquema de las zonas de un terraplén.
Terreno natural
Explanada
4%
Coronación
Es
1,5
1
E
a
sp
n
ldó
Núcleo
pa
ldó
n
Cimiento
Figura 2. Esquema de las zonas en un terraplén. Fuente: Elaboración propia a partir de NTE-CCT/1977.
Explanaciones y nivelación del terreno: Se trata de los trabajos necesarios
para establecer un terreno acorde a las especificaciones de las cotas de proyecto, completando las tareas de terraplenado y desmonte. De este modo, se
consigue un nivel constante acorde a las exigencias del proyecto.
La Figura 3 muestra el estado del terreno tras las tareas de explanación y nivelación realizadas en la ciudad de Zaragoza, España, en los terrenos que albergaron la Exposición Universal del año 2008.
13
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Figura 3. Explanación y nivelación del terreno realizada en la ciudad de Zaragoza, España,
para la ejecución del recinto de la Exposición universal de 2008.
Durante las tareas de transformación del terreno primario, es recomendable la
reutilización de las tierras existentes, de manera que puedan utilizarse tierras de
una zona con exceso de las mismas en una que precise de terraplenado para conseguir la cota final de proyecto.
Para ello, durante las labores de redacción del proyecto de urbanización se debe
contemplar la reutilización de las tierras en exceso, de manera que desde el inicio
de los trabajos exista una coordinación de los trabajos y una estimación adecuada
de la capacidad de reutilización de tierras.
Desde el punto de vista medioambiental, la reutilización de tierras es beneficiosa. Se reduce el número de camiones necesarios para el transporte de tierras
“nuevas”, además, se reduce el trasporte y posterior tratamiento en disposición
final de las tierras “originales”.
Otras de las tareas que se realizan con posterioridad a los primeros trabajos de
urbanismo, es el comienzo de las tareas de construcción de las edificaciones. Para
ello, las labores de movimiento de tierras son importantes, incrementándose cuanto
14
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
más sótanos tengan las edificaciones que se van a construir. De este modo, el vaciado del solar se refiere a la excavación que debe realizarse con motivo de llegar a
la cota del terreno sobre el que se realiza la cimentación. Es por tanto, el término
utilizado para la extracción de todas las tierras del solar hasta la cota de cimentación. La Figura 4 muestra el vaciado de un solar para la construcción de un centro
comercial en un entorno urbano en la ciudad de Zaragoza, España, en el año 2008.
Figura 4. Explanación y nivelación del terreno realizada en la ciudad de Zaragoza, España,
para la ejecución del recinto de la Exposición universal de 2008.
Debido a las dificultades que puede presentar la estabilidad de las tierras perimetrales de un solar, en el que debe realizar un vaciado de gran profundidad,
existen diversas técnicas para realizarlo, como ser bataches, muros pantalla y
micro-pilotajes capaces de contener el terreno perimetral. Cada una de ellas deberá
seleccionarse en función de las características del terreno.
Bataches: consiste en la excavación por tramos alternos, generalmente de
una anchura no superior a dos metros (2 m), y ejecución de la cimentación /
muros de contención en esa zona, seguido de las tareas de excavación hasta
completar la totalidad del vaciado del solar.
15
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Muro pantalla: se trata de un muro de contención que se construye antes de
efectuar el vaciado de tierras con el fin de “sujetar” las tierras perimetrales
y soportar los esfuerzos/empujes del terreno.
Micro-pilotajes: Permite el vaciado de un solar, en el que el terreno perime-
tral presenta cierta inestabilidad, utilizando una serie de anclajes, que consisten en la inyección de hormigón y armadura metálica, que posteriormente
se tensan con gatos hidráulicos, garantizando la sujeción de terreno.
La Figura 5, muestra cómo se han utilizado técnicas de muro pantalla y micropilotes para garantizar la estabilidad del terreno perimetral de un solar en el que
realiza la construcción de un Centro Comercial en la ciudad de Zaragoza, España,
en el año 2008. Cabe señalar que la cota de cimentación se localiza en torno a 16
metros por debajo de la cota de la calle.
Figura 5. Detalle de micro-pilotajes y muro pantalla realizados para la sujeción de las paredes
del vaciado de un solar con una cota de cimentación en torno a –16 metros en la ciudad de Zaragoza,
España, en el año 2008.
16
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Otra de las tareas de movimiento de tierras que se deben realizar durante los
trabajos de urbanización es la excavación de zanjas y pozos, que pese a que son
tareas con un menor movimiento de metros cúbicos de terreno, también resultan
relevantes por el impacto que generan tanto en consumo de combustible de maquinaria, como de generación de residuos inertes.
La excavación puede definirse como la retirada de forma manual o mecánica,
de cierto volumen de suelo, para su posterior transporte o acopio. Según la definición de las Normas Tecnológicas de edificación (NTE) de España, se considera
zanja a la excavación en el terreno con un ancho o diámetro no superior a dos metros (2 m), y una profundidad no mayor de siete metros (7 m). Las dimensiones de
una zanja están determinadas por el espacio necesario para la comodidad de los
trabajos. De acuerdo a su profundidad, se recomienda considerar las relaciones de
Profundidad - Ancho mínimo aconsejados en la norma NTE-ADZ/1976:
hasta 1,5 m - 0,65 m
hasta 2 m - 0,75 m
hasta 3 m - 0,80 m
hasta 4 m - 0,90 m
más de 4 m - 1,00 m
No obstante, para garantizar la estabilidad de los terrenos perimetrales a la
zanja se debe considerar el realizar entibaciones o taludes que permitan conseguir
la cota de trabajo. Una entibación es un tipo de estructura de contención provisional, construida mediante tablones de madera o elementos metálicos que permiten la distribución de los empujes del terreno evitando el desmonte de tierras.
La Figura 6 muestra un esquema en el que se combinan los taludes y las entibaciones para llegar a la cota deseada de excavación en una zanja. Finalmente,
cabe señalar que las relaciones de Profundidad - Ancho mínimo determinan a su
vez la cantidad de tierra removida de las excavaciones de zanjas y pozos, que luego
es transportada para su tratamiento de disposición final.
17
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Figura 6. Combinación de talud y entibación. Fuente: Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el
Trabajo (1977).
2.1.1. Estado de los materiales
El movimiento de tierras está condicionado por las características físicas y químicas de los materiales que componen el terreno. Por ello resulta indispensable conocer la composición y dureza de los materiales que componen el terreno sobre el
que se quiere trabajar. A continuación se presentan distintos tipos de terreno:
Tierra vegetal: Capa superficial de un terreno donde ha crecido la vegeta-
ción y que contiene una gran cantidad de materia orgánica y restos vegetales, podría denominarse tierra vegetal a una primera capa de 20 centímetros
de un terreno.
Terreno flojo: Son tierras de cultivo, con arcillas, limos, arenas, gravas u
otro árido cualquiera, y contenido variable de materia orgánica.
Terreno compacto: Tierras con arcillas duras, rocas sueltas y materiales
granulares gruesos.
Terreno de tránsito: Areniscas en finas capas y roca desmoronada.
Terreno de roca: Areniscas compactas, granitos, calcáreas y margas duras.
La Figura 7 el aspecto de un terreno genérico, en el que se aprecia la primera
capa de tierra vegetal.
18
Figura 7. Imagen de tierra vegetal que compone un terreno.
Una forma de clasificación del terreno, permitiendo conocer mejor el material
que lo compone, es a partir de su curva granulométrica. La curva granulométrica
es la representación gráfica de la estructura de un suelo desde el punto de vista
del tamaño de las partículas que lo forman. Conociendo esta composición es posible prever el comportamiento del mismo. La Figura 8 muestra la clasificación de
un suelo según el porcentaje de arenas, limos y arcillas.
0
100
10
90
20
80
30
70
40
Arcilla
illa
50
are
arc
50
%
%
na
60
60
40
70
Arcilla
arenosa
Arcilla
limosa
P
30
80
Greda de arcilla
arenosa
Greda arcillosa
Greda de arcilla
limosa
20
90
Greda arenosa
Greda
Greda limosa
10
Arena
10
0
10
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0
% limo
Figura 8. Clasificación gráfica de un terreno según el porcentaje y tamaño de las partículas
que lo componen. Fuente: Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de América.
19
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
La denominación del terreno es en función del tamaño de las partículas que lo
compone, como se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1. Clasificación de suelos según el tamaño de las partículas.
Fuente: Elaboración propia a partir de datos normativa Internacional ASTM D-4318
y del Dpto. de Agricultura de los Estados Unidos de América.
Dimensión de la partícula
elemental (mm)
<0,001
Attemberg - (Sistema Internacional)
(norma ASTM D-4318)
EE.UU. Dpto. de Agricultura
Arcilla
Arcilla
Limo
Limo
<0,002
0,01
0,01
0,02
0,05
0,10
0,25
Arena muy fina
Arena fina
0,20
Arena fina
0,50
1,00
Arena gruesa
3,00
Arena gruesa
Arena muy gruesa
2,00
Grava fina
Grava fina
Grava
Grava
Grava gruesa y piedras
Grava gruesa y piedras
5,00
10,00
20,00
>20,0
En función del porcentaje y el tamaño de las partículas que componen un suelo,
los suelos presentan un comportamiento u otro ante cualquier acción que se vaya
a desarrollar sobre ellos. Esta característica determina la maquinaria necesaria
para el movimiento de tierras en los trabajos de urbanización.
Otra de las características importantes del suelo es su permeabilidad, esta suele
aumentar por la existencia de fallas, grietas, juntas u otros defectos estructurales.
20
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Algunos ejemplos de roca permeable son la caliza y la arenisca, mientras que la arcilla o el basalto son prácticamente impermeables. Además, esta característica del
terreno influye en el comportamiento del terreno, más aún si existe presencia de
agua (lluvia, nivel freático o tuberías rotas), y es determinante para conocer el esponjamiento del mismo.
2.1.2. Esponjamiento. Consolidación y compactación
Además de conocer el tipo de material existente en un terreno, se debe considerar su influencia en las principales acciones del proceso de movimiento de tierras.
El Esponjamiento se refiere al aumento de volumen que sufren los terrenos al
efectuar su explanación. Este incremento de volumen se expresa a través del porcentaje de incremento de volumen respecto al terreno es estado virgen. Si el material extraído se emplea posteriormente como material de relleno, este puede
recuperar su volumen inicial e incluso puede reducirse. Esta característica del material es importante para la estimación del acopio, transporte, extendido y compactado de tierras.
La Figura 9 muestra el aspecto de un terreno que ha aumentado su volumen debido su esponjamiento.
Figura 9. Aspecto de un terreno que ha aumentado su volumen debido su esponjamiento.
21
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Para el cálculo del esponjamiento de un terreno (C) se puede utilizar la siguiente
expresión:
C u [(V – V’) ! 100] / V’
Donde, V es el volumen de las tierras ya esponjadas y V’ es el volumen de la excavación o desmonte realizados. La Figura 10 muestra un esquema del fenómeno de
esponjamiento de la tierra.
V
V’
Figura 10. Fenómeno de esponjamiento de la tierra. Fuente: René V. (2010).
Según los diferentes tipos de terrenos, la Tabla 2 muestra la variación de dicho
coeficiente:
Tabla 2. Tabla de esponjamiento según el tipo de terreno.
Fuente: Elaboración propia a partir de Tiktin J. (1997).
Tipo de terreno
Grado de esponjamiento
Terrenos sueltos sin cohesión (vegetal)
10%
Terrenos flojos
20%
Terrenos compactos o de tránsito
30%
Terrenos rocosos
40%
Escombros
Varía entre 40% y 80%
El grado de esponjamiento debe tenerse en cuenta a la hora de plantear la cantidad de camiones que se precisa para el transporte de tierras, ya que un mayor esponjamiento provocara mayor número de transportes (debido a la densidad
aparente) y, por lo tanto, mayores impactos asociados al consumo de combustible.
El volumen aparente de un tipo de suelo que existe en una determinada zona
de trabajo, se puede calcular a partir del siguiente criterio de caracterización que
permite el cálculo aproximado de los volúmenes de tierra a mover.
22
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Tabla 3. Caracterización terreno. Fuente: Elaboración propia a partir de Tiktin J. (1997).
Tipo de material suelto para movimiento de tierras
Densidad aparente de la Tabla 4
Tierra vegetal %
Tierra vegetal
Arcilla (fino) %
Arcilla seca
Arena %
Arena seca
Grava %
Grava seca
Roca %
75% roca - 25% tierra
El porcentaje del tipo de terreno, se obtiene en función de los datos aportados
por las prospecciones y toma de muestras realizadas en el estudio geotécnico de
la zona de trabajo. La siguiente expresión permite conocer las toneladas a ser transportadas por tipo de material suelto presentado en la Tabla 3:
Toneladas a transportar u%en masa (tipo terreno)!m3 totales!densidad aparente (suelta)
La Tabla 4 muestra las densidades aparentes por tipo de material en el suelo.
Tabla 4. Densidades de materiales. Fuente: Tiktin J. (1997).
Arcilla
Material
fL (t/m3)
Caliza
1,54
Estado natural
1,66
fL (t/m3)
Material
Natural
1,93
Seca
1,51
Mojada
2,02
Grava
Seca
1,48
Húmeda
1,66
Arena y arcilla
1,60
Seca
1,42
Yeso fragmentado
1,81
Húmeda
1,54
Arenisca
1,51
75% Roca-25% Tierra
1,96
Roca alterada 50% Roca-50% Tierra
1,72
25% Roca-75% Tierra
1,57
Arcilla
y grava
Arena
Seca
1,42
Húmeda
1,69
Empapada
1,84
Seca
1,72
Húmeda
2,02
Seca
1,51
Húmeda
1,60
Barro
1,25
Tierra vegetal
0,95
Granito fragmentado
1,66
Basáltos o diabasas fragmentadas
1,75
Tierra
Tierra
y grava
Nieve
Seca
0,13
Húmeda
0,52
23
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Por otra parte, de forma similar al esponjamiento de un terreno, existen las características de compactación de tierras. La compactación se refiere al procedimiento
de transmisión de energía a un terreno, a través de la cual se consiguen eliminar los
espacios vacíos entre partículas de terreno, aumentando así su densidad y, en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad, entre otras propiedades.
Para conseguir esta transmisión de energía se utiliza maquinaría específica. Se
tratan de maquinarias de muy diversas dimensiones que se adecuan a las necesidades del terreno. La Figura 11 muestra el detalle de una compactadora de terreno.
Figura 11. Detalle de compactadora de terreno.
24
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Al igual que para las excavaciones, la presencia de agua/humedad según el tipo
de terreno varia las condiciones de su comportamiento ante la compactación. Es
por ello, que antes de compactar un terreno, se debe determinar la humedad del
mismo para una correcta compactación, que a su vez determina los trabajos que
debe realizar la máquina compactadora.
El grado de humedad del material a compactar se determina de acuerdo a un
ensayo estandarizado denominado Próctor modificado. El mismo, tiene en cuenta
los siguientes factores:
Espesor de la capa de material que se compacta.
Presión ejercida por la compactadora.
Número de pasadas que debe realizar una compactadora para obtener el
grado de compactación establecido.
Humedad existente en el momento de realizar la operación.
Respecto a la actividad que determina el consumo energético de la compactación, el número de pasadas a realizar debe ser el suficiente para obtener el grado
de compactación exigido en función del tipo de terreno. La Figura 12 muestra un
ejemplo de compactación de terreno durante las labores de movimiento de tierra
en un solar de la Universidad de Zaragoza, España, en el año 2014.
Figura 12. Ejemplo de compactación de terreno durante las labores de movimiento de tierra en un solar
de la Universidad de Zaragoza, España, en el año 2014.
25
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
2.2. Normativa Europea y Nacional
A continuación, se presentan las diferentes normas Europeas y Nacionales cuyo
contenido está relacionado con el movimiento de tierras y/o excavación de zanjas.
Algunas de ellas son de carácter informativo como las NTE:
Norma Europea que regula el proyecto geotécnico de estructuras en edifi-
cación y obra civil. Eurocódigo 7. EN (1997).
Pliego de condiciones para la ejecución de carreteras PG-3. Ministerio de fo-
mento de España (2002).
Documento Básico SE-C (Cimientos) - Apartado 7 (2006).
R.D. 105/2008 del 1 de febrero por el que se regula la producción y gestión
de los residuos de construcción y demolición.
Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados.
Orden MAM/304/2002, de 8 de febrero. Por la que se regula la lista Euro-
pea de residuos.
Ministerio de la Vivienda Norma Tecnológica NTE-ADZ/1976: “Acondicio-
namiento del terreno. Desmontes: Zanjas y pozos”. Orden de 29.12.1976,
B.O.E. nº 7 de 8.1.1977
Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Centro de Investi-
gación y Asistencia Técnica. Guía de seguridad e edificación en zanjas
(1977).
26
3
Explanaciones y movimientos
de tierra en entornos urbanos
En el caso de la realización de los trabajos de movimiento de tierras en entornos urbanos, las principales tareas que se realizan son: la ejecución de zanjas para
el paso de instalaciones, la restauración de viales y el vaciado de solares para la
edificación. En este último caso, el uso de sistemas de sujeción de los terrenos perimetrales, como los citados en el apartado 2 de la presente Guía, resulta especialmente importante para evitar corrimientos de tierras y problemas en las
edificaciones y viales colindantes.
3.1. Obras civiles preliminares
Las diferentes tareas preliminares a los trabajos de movimiento de tierras son:
Preparado de paramentos horizontales. Se realiza en caso de tener terrenos
urbanizados. Un primer paso consiste en la eliminación de pavimentos y
acabados. Posteriormente se retira la tierra vegetal (aproximadamente
20 cm) debido a que este manto contiene material orgánico (plantas, raíces,
etc.). La gestión se realiza de forma diferente, ya que la combinación con el
resto de tierras podría ocasionar problemas debido a la descomposición de
la materia vegetal.
Replanteo. Consiste en replicar las medidas de los planos a la realidad del
terreno, replanteando los ejes de viales, límites de parcelas, canalización de
instalaciones, etc. Para ello se utilizan aparatos topográficos para dejar señalado el terreno mediante estacas, jalones, camillas. La Figura 13 muestra
27
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
el replanteo realizado para la ejecución de una zanja a partir de un aparato
topográfico y unas estacas.
Figura 13. Replanteo realizado para la ejecución de una zanja.
3.2. Movimiento de tierras
Las labores de movimiento de tierras, son aquellas que se realizan en un terreno, ya sea por medios manuales o mecánicos, para modificarlo y adaptarlo al proyecto, previamente confeccionado, para la ejecución de una obra de edificación o
de obra civil. Para ello, lo primero que se debe realizar es un proyecto que aporte
las mediciones necesarias para conseguir el objetivo propuesto. La Figura 14 muestra una sección de corte para el movimiento de tierras.
Figura 14. Sección de corte para el movimiento de tierras. Fuente: René V. (2010).
28
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Por otra parte, la Figura 15 muestra un esquema de un plan de movimiento de
tierras.
Figura 15. Esquema de un plan de movimiento de tierras. Fuente: René V. (2010).
A partir del plan de movimiento de tierras, se realizan las actividades descritas
en el apartado 2 de gestión de las explanaciones y movimientos de tierra.
3.2.1. Disposición de los materiales
La disposición de los materiales durante los trabajos de movimiento de tierras comienza por la separación de material de diferentes granulometrías. Se realiza a través del uso de tamices que caracterizan el tipo de terreno, de manera que las tierras
puedan utilizarse en otros trabajos del mismo proyecto u otro diferente. Dentro de
lo posible, los materiales obtenidos de la excavación se utilizan en la formación de
rellenos y demás usos fijados en el proyecto, y se transportan directamente a las
zonas previstas en el mismo. De este modo, es conveniente que se dé prioridad al
uso de las tierras sobrantes de una misma zona de trabajo para las labores de nivelación y terraplenado.
29
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
No obstante, puede ser que estas tierras no pudiesen utilizarse en la propia obra,
por lo que antes de enviar las tierras a vertedero, se debe proponer su reutilización
en otra obra/zona distinta, ya sea a través de labores de restauración, acondicionamiento, relleno o actuaciones singulares.
Como actuaciones singulares, se pueden contemplar la creación de taludes de
protección acústica para barrios, creación de motas en zonas de rivera o incluso actuaciones desde el punto de vista artístico en zonas verdes, creando desniveles y
montículos. De esta forma se evita el envío de tierras a vertedero. La Figura 16
muestra un ejemplo de creación de montículos decorativos en una zona verde evitando el vertido de tierras a vertedero.
Figura 16. Ejemplo de creación de montículos decorativos en una zona verde evitando
el vertido de tierras a vertedero.
30
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
3.2.2. Explanaciones
Las labores de explanación van acompañadas de trabajos de desmonte y terraplenado, de forma que se puede conseguir una planeidad del terreno. La Figura 17
muestra un ejemplo de extendido de tierras y nivelación.
Figura 17. Motoniveladora realizando trabajos de extendido de tierras y nivelación.
3.2.3. Excavaciones
Las excavaciones en entornos urbanos son necesarias parla integración de instalaciones de saneamiento, redes eléctricas y demás instalaciones necesarias en una
urbanización. En algunos casos las labores de excavación son más importantes, debido a que en la actualidad se están potenciando el uso de sistemas neumáticos de
recolección de Residuos Sólidos Urbanos o sistema de climatización a nivel de barrio (District heating/cooling). Estas nuevas tendencias incrementan la cantidad de
zanjas y pozos necesarios y por lo tanto incrementan de forma relevante el impacto
de las labores de movimiento de tierras. Las características de las excavaciones están
ligadas totalmente a la dureza del terreno, pudiéndose clasificar en excavación en
roca, en terreno de tránsito y en tierra. La Figura 18 muestra un ejemplo de movimiento de tierras realizado para la disposición de una instalación de saneamiento.
31
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Figura 18. Movimiento de tierras para la disposición de una instalación de saneamiento.
La excavación en zanja es la excavación longitudinal cuyo fondo tiene una anchura igual o inferior a dos metros, pudiendo ser las paredes verticales o inclinadas
con un cierto talud. La Figura 19 muestra un detalle de zanja para la conducción
de instalaciones.
Figura 19. Detalle de zanja para la conducción de instalaciones.
32
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Según sean las dimensiones de una zanja, se requiere de la incorporación de
elementos auxiliares de contención de tierras o entibaciones. Estos elementos
auxiliares se encuentran con facilidad en zonas urbanas debido a que, a menudo,
carecen de una pendiente. Para pequeñas excavaciones en masa o excavaciones en
zanja, la estructura tiene forma de pantalla para la sujeción de la tierra, estas pantallas están reguladas a través de unos tornillos o gatos hidráulicos que aportan la
fuerza de sujeción contra el talud. La Figura 20 muestra un detalle de la ejecución
de entibaciones en a) un único lado y b) ambos lados.
a)
b)
Figura 20. Detalle de la ejecución de entibaciones a a) un único lado y b) ambos lados.
Fuente: Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el trabajo.
Otra singularidad que puede aparecer en el caso de la excavación de zanjas, es
la presencia de agua, esto se debe tener en cuenta, ya que se necesitarán medios
e instalaciones auxiliares necesarias para su extracción, con el consumo de energía asociado. La presencia de agua en zanjas puede ocasionar problemas de estabilidad en las paredes perimetrales de la zanja y llegar a producir el colapso.
3.2.4. Rellenos
Los rellenos consisten en la extensión y compactación por tongadas de material hasta conseguir la cota deseada. Su ejecución comprende las operaciones de
preparación de la superficie de apoyo del relleno, extensión de del material por tongadas, humectación o desecación de las tongadas para conseguir la humedad adecuada para su correcta compactación y, finalmente la compactación. A continuación
33
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
se describen dos buenas prácticas asociadas a los rellenos a partir de excavaciones en roca y rellenos de escombros:
Rellenos a partir de excavaciones en roca. Los fragmentos de roca de mayor
tamaño y bolos de piedra tolerables, pueden utilizarse en la protección de
taludes y canalizaciones de agua como defensa contra posible erosión de
zonas vulnerables. La Figura 21 muestra un ejemplo de utilización de piedras para la creación de una mota de defensa ante crecidas en la ciudad de
Zaragoza, España.
Figura 21. Ejemplo de utilización de piedras para la creación de una mota de defensa
ante crecidas en la ciudad de Zaragoza, España.
En caso de no haber destino para tal material y que no pueda adaptarse al
paisaje general, se recomienda proceder a su troceo aceptable y transporte
a vertedero.
Rellenos de escombros. En España, según el Real Decreto 105/2008 de me-
didas urgentes en desarrollo de la Ley 2/2006, de 30 de junio, de Suelo y
Urbanismo, en su artículo 13, se regula la utilización de residuos inertes en
obras de restauración, acondicionamiento o relleno.
La utilización de residuos inertes procedentes de actividades de construcción
o demolición en la restauración de un espacio ambiental defraudado, en obras
de acondicionamiento o relleno, pueden ser considerados una operación de valoración de residuos, puesto que se evita la eliminación de estas en vertedero.
34
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Esta actividad es positiva puesto que evitar no solo el tratamiento, sino el
traslado, además de minimizar la utilización de nuevas tierras. Sin embargo,
se debe tener en cuenta que el uso de estos materiales de relleno, puede entrañar un peligro de sustentación para aquellas construcciones o edificaciones que se sitúen sobre estos terrenos.
3.3. Tecnología y maquinaria
A continuación, se describen las principales tecnologías de excavación y los diferentes tipos de maquinaria que pueden utilizarse en cada una de las principales
actividades realizadas en el movimiento de tierras:
Vaciado del solar. La ejecución del vaciado del solar se realiza en sus inicios,
entre otra maquinaria, a través de un sistema de pala cargadora. La Figura 22
muestra un ejemplo de una pala cargadora comenzando los trabajos de vaciado del solar. En diversas fases y a través de la extracción de tierras mediante camiones, se llega a la cota de cimentación, para ello se realizan
diferentes rampas, como las que muestra la Figura 4.
Figura 22. Pala cargadora comenzando los trabajos de vaciado del solar.
35
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Muros pantalla. El muro pantalla es un muro de contención que se cons-
truye antes de efectuar el vaciado de tierras, permitiendo transmitir los esfuerzos al terreno. Para la realización de un muro pantalla se utiliza una
maquina específica, denominada máquina bivalva como se muestra en la
Figura 23. La excavación del perímetro del solar permite tener un espacio suficiente para proceder al hormigonado y armado del muro. De esta forma,
este muro actúa como elemento de contención de las paredes del solar y
evita el derrumbe de edificios colindantes. Estos elementos estructurales
subterráneos se emplean también de forma temporal para la contención y retención de paredes, y son comúnmente utilizados en grandes excavaciones,
o en excavaciones entre medianeras.
Figura 23. Máquina bivalva para la ejecución de la excavación del muro.
Inyecciones/pilotajes/anclajes. Se utilizan como elementos de contención en
el vaciado de un solar. Se procede al anclaje de los taludes del vaciado del
solar, a través de los anclajes del muro en el terreno, con la importante ventaja que no necesita apuntalamientos.
Estos elementos de anclaje logran estabilidad con un muy bajo índice de deformaciones. A medida que se avanza la excavación, se realizan los anclajes
36
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
en uno o más niveles mediante cables empotrados con perforaciones pequeñas inyectadas con cemento, luego se tensan al aplicar esfuerzos iguales o superiores a los del terreno sobre el soporte. La Figura 24 muestra un
Wagon Drill que es la máquina utilizada para la realización de estos pilotes.
Figura 24. Anclajes de muro pantalla realizados por un Wagon Drill.
3.3.1. Equipos de excavación, empuje, carga y transporte
Los principales equipos para el movimiento de tierras son aquellos que desempeñan las labores de excavación, carga y transporte, así como otras de uso singular
como las utilizadas para las explanaciones. A continuación se presenta una clasificación general:
Máquinas de excavación y traslado de carga:
Tractores con hoja empujadora.
Tractores con escarificador.
Motoniveladoras.
Mototraillas (Figura 25).
Cargadoras (Figura 26).
37
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Figura 25. Mototraillas.
Figura 26. Ejemplos de máquina cargadora.
Las máquinas de excavación y traslado de carga son máquinas que efectúan
la excavación al desplazarse, siendo utilizadas para la realización de excavaciones superficiales. La aplicación normal de ésta máquina es la carga de
material ya excavado o suelto. La Figura 27 muestra un ejemplo de una pala
cargadora en funcionamiento.
Figura 27. Pala cargadora realizando tareas de excavación.
38
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Máquinas de excavación fijas (sin desplazamiento). Se tratan de máquinas
que realizan excavaciones en desmontes, zanjas y otros trabajos que no precisan desplazamiento de la máquina. Es decir, cuando la excavación de un
punto se ha terminado, el conjunto de la máquina se traslada a una nueva posición de trabajo, pero no excava durante este desplazamiento. En este grupo
se encuentran:
Excavadoras hidráulicas con cazo o martillo de impacto.
Excavadoras de cables. Dragalinas (Figura 28).
Excavadoras de rueda frontal.
Excavadoras de cangilones.
Figura 28. Excavadora de dragalinas.
Figura 29. Máquina perforadora.
39
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Máquinas de uso singular y maquinaría transportadora. Existen otras máqui-
nas encargadas del transporte de material y apoyo a las labores de movimiento de tierra, como ser:
Maquinaría entendedora o niveladora (Figura 30).
Figura 30. Máquina entendedora de tierra (Buldócer).
Camión “bañera” trasportador de tierras (Figura 31).
Dumpper.
Maquinaria transportadora.
Maquinaría de riego.
Figura 31. Camión “bañera” transportador de tierras.
40
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
3.3.2. Extendido y nivelación
El extendido y nivelación incluye las tareas de reparto y modelado de las tierras
de un lugar determinado para alcanzar las características necesarias para utilizarse
como base de una urbanización. Estas tareas están muy relacionadas con las posibilidades de compactación, que dependen, además, del tipo de material.
Las causas determinantes de los espesores de extendido pueden clasificarse en
función de:
El tipo del material (granulometría, plasticidad, grado de humedad).
La energía de compactación.
El tipo de compactador y características.
El número de pasadas.
La velocidad.
3.3.3. Compactación
La compactación es el proceso de incrementar, mecánicamente, el peso por
unidad de volumen de un suelo o material base. Es decir, incrementa la densidad
unitaria del terreno. La compactación se realiza por tongadas, añadiendo material
y compactándolo mediante la admisión de material en capas.
Su ejecución comprende las operaciones siguientes:
Preparación de la superficie de apoyo del relleno tipo terraplén.
Extensión de una tongada.
Humectación o desecación de una tongada.
Compactación de una tongada.
Las tres últimas operaciones se reiteran cuantas veces sea necesario. De este
modo, el consumo energético está determinado por el número de reiteraciones. El
41
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
principal objetivo de la compactación es mejorar las propiedades del terreno, buscando los siguientes objetivos:
Aumentar la resistencia al corte y mejorar la estabilidad, de terraplenes y la
capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos.
Disminuir la compresibilidad y los asentamientos.
Disminuir la relación de espacios vacíos y la permeabilidad.
Reducir el potencial de expansión, contracción o expansión por congelamiento.
Gas frío
Entrada
Salida
Tubo de congelación
Excavación
a proteger
Pared congelada
Figura 32. Esquema de funcionamiento del sistema de control de terrenos por congelamiento.
Fuente: Elaboración propia.
Para medir el grado de compactación de material de un suelo o de un relleno se
debe establecer la densidad seca del material. En la obtención de la densidad seca
se deben tener en cuenta los parámetros de la energía utilizada durante la compactación. También depende del contenido de humedad. Para establecer las características del terreno y garantizar su compactación, se deben realizar diferentes ensayos
de compactación que son Ensayos de próctor normal según UNE 103500:1994 Geotecnia. Ensayo de compactación. Próctor normal; o próctor modificado según UNE
103501:1994 Geotecnia. Ensayo de compactación. Próctor modificado.
42
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
3.4. Consumo de energías y recursos
La maquinaria necesaria para la actividad de movimiento de tierras, debida a
su singularidad y la gran exigencia de carga que deben realizar, presentan unos
ratios importantes de consumos de energía. De este modo, la elección de una
máquina eficiente resulta muy importante para el ahorro de costes económicos,
como para la disminución de las emisiones debido a la combustión de combustibles fósiles.
El consumo real de combustible únicamente se puede conocer tras la realización de los trabajos, ya que depende mucho de la clase de trabajo que desempeña
la máquina y, por tanto, del factor de carga del motor. Un motor que produce continuamente la potencia nominal plena opera a un factor de carga del 100%.
Las máquinas para movimiento de tierras alcanzan intermitentemente un factor de carga del 100%, pero con poca frecuencia operan a este nivel durante periodos prolongados. Los periodos de traslado de la maquina sin carga, las
maniobras precisas con aceleración parcial o el trabajo cuesta abajo son ejemplos
de operaciones que reducen el factor de carga y por lo tanto influyen en la variación del consumo de combustible según los trabajos a realizar.
Las Tabla 5 muestra valores estimados de consumo de combustible por horas a
diferentes factores de carga para camiones todoterreno y cargadoras de cadenas
compactos, fabricadas por el proveedor Caterpìllar.
El factor usuario también determina el consumo de una máquina, de manera
que dos operadores distintos, con hábitos de conducción diferentes, utilizando máquinas idénticas uno al lado del otro y operando con el mismo material, pueden
tener una diferencia del 10 al 12% en el consumo de combustible. Sin embargo,
las gamas que se muestran en la Tabla 5 son promedios aplicables a una amplia
variedad de condiciones.
43
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Tabla 5. Tabla de consumos de maquinaria. Fuente: Caterpillar, EEUU (2010).
Modelo
Bajo
Litros (L)
Medio
Alto
Gal. EE.UU.
Litros (L)
Gal. EE.UU.
Litros (L)
Gal. EE.UU.
5,4-8,1
30,6-40,8
8,1-10,8
40,8-51,0
10,8-13,5
Camiones de obras
770
20,4-30,6
772
23,6-35,3
6,2-9,3
35,3-47,1
9,3-12,4
47,1-58,9
12,4-15,6
773F
28,3-42,5
7,5-11,2
42,5-56,6
11,2-15,0
56,6-70,8
15,0-18,7
775F
28,7-43,1
7,6-11,4
43,1-57,4
11,4-15,2
57,4-71,8
15,2-19,0
777D
37,5-56,3
9,9-14,9
56,3-75,0
14,9-19,8
75,0-93,8
19,8-24,8
777F
37,1-55,7
9,8-14,7
55,7-74,2
14,7-19,6
74,2-92,8
785C
53,7-80,6
14,2-21,3
80,6-107,5
21,3-28,4 107,5-134,4
28,4-35,5
785D
54,5-81,4
14,4-21,5
81,4-108,6
21,5-28,7 108,6-135,9
28,7-35,9
789C
70,6-105,9
18,7-28,0
105,9-141,2
28,3-37,3 141,2-176,5
37,3-45,6
793D
90,8-136,2
24,0-36,0
136,2-181,6
36,0-48,0 181,6-227,0
48,0-60,0
793F
96,5-144,8
25,5-38,3
144,8-193,1
38,3-51,0 193,1-241,3
51,0-63,8
797F
147,9-221,8
39,1-58,6
221,8-295,7
58,6-78,1 295,7-369,6
78,1-97,7
19,6-24,5
Minicargadores, cargadores todoterreno y cargadores de cadena compactos
44
216B2
3,98-5,69
1,05-1,50
5,69-7,40
226B2
5,89-8,42
1,56-2,22
8,42-10,94
1,50-1,95
2,22-2,89 10,94-13,47
7,40-9,11
2,89-3,56
1,95-2,41
232B2
5,89-8,42
1,56-2,22
8,42-10,94
2,22-2,89 10,94-13,47
2,89-3,56
236B2
5,59-7,98
1,48-2,11
7,98-10,37
2,11-2,74 10,37-12,77
2,74-3,37
242B2
5,89-8,42
1,56-2,22
8,42-10,94
2,22-2,89 10,94-13,47
2,89-3,56
246C
5,59-7,98
1,48-2,11
7,98-10,37
2,11-2,74 10,37-12,77
2,74-3,37
247B2
5,89-8,42
1,56-2,22
8,42-10,94
2,22-2,89 10,94-13,47
2,89-3,56
256C
6,12-8,74
1,62-2,31
8,74-11,36
2,31-3,00 11,36-13,98
3,00-3,69
257B2
5,89-8,42
1,56-2,22
8,42-10,94
2,22-2,89 10,94-13,47
2,89-3,56
262C
6,12-8,74
1,62-2,31
8,74-11,36
2,31-3,00 11,36-13,98
3,00-3,69
272C
6,78-9,69
1,79-2,56
9,69-12,59
2,56-3,33 12,59-15,50
3,33-4,09
277C
6,12-8,74
1,62-2,31
8,74-11,36
2,31-3,00 11,36-13,98
3,00-3,69
279C
6,12-8,74
1,62-2,31
8,74-11,36
2,31-3,00 11,36-13,98
3,00-3,69
287C
6,12-8,74
1,62-2,31
8,74-11,36
2,31-3,00 11,36-13,98
3,00-3,69
289C
6,12-8,74
1,62-2,31
8,74-11,36
2,31-3,00 11,36-13,98
3,00-3,69
297C
6,78-9,69
1,79-2,56
9,69-12,59
2,56-3,33 12,59-15,50
3,33-4,09
299C
6,78-9,69
1,79-2,56
9,69-12,59
2,56-3,33 12,59-15,50
3,33-4,09
4
Buenas prácticas a la gestión
de explanaciones y movimiento de tierra
A continuación, se detallan algunas buenas prácticas a cerca de la reducción
del movimiento de tierras y la reutilización de estas en elementos propios de la urbanización.
4.1. Ejecución de Galerías de Servicio
Las Galerías de Servicios Públicos son túneles lineales y accesibles para el personal de mantenimiento, construidos en el subsuelo urbano (espacio situado por
debajo de la cota 0), destinados a alojar los servicios y sistemas infraestructurales
urbanos. Se tratan de construcciones de sección rectangular, accesibles desde el
exterior y cubiertas de losas, por lo general debajo de las aceras cuyo trazado de
eje discurre en paralelo a la alineación del bordillo de las aceras.
El empleo de estos sistemas para la conducción de instalaciones permite:
Evitar las continuas reparaciones que obligan a levantar el pavimento de las
vías públicas, y por lo tanto generar residuos, excavaciones, etc.
Disminuir el Nº de zanjas a realizar, aunque si debe realizar una de mayor
tamaño, ya que debe ser capaz de albergar la totalidad de las instalaciones.
Propiciar importantes ahorros en los costes de las obras de primer estable-
cimiento, ya que la suma de la instalación de todas las redes suele ser siempre superior al coste de la galería donde se montan.
45
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
Garantizar la buena conservación y mayor duración de las canalizaciones,
puesto que éstas pueden ser inspeccionadas con mayor facilidad, y por ello
reparadas en cuanto se detectan anomalías.
Garantizar la economía de espacio.
Potenciar las posibilidades de ampliación y montaje de nuevos servicios.
La Figura 33 muestra un esquema de una galería de servicios tipo, donde la distribución de las instalaciones está pensada para evitar cualquier problema en caso
de fuga.
Alta tensión
Gas natural
Baja tensión
Telecomunicaciones
3m
Agua
Aguas negras
Aguas
pluviales
2m
Figura 33. Esquema de una galería de servicios tipo
Fuente: Elaboración propia.
46
Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
4.2. Alternativas de suministro energético
a partir de EERR en la gestión de explanaciones
y movimiento de tierras
En la actualidad existen maquinarias con posibilidad de ser alimentadas a través de combustibles alternativos, como por ejemplo biodiesel, de manera que se
pueden conseguir importantes acciones en la disminución de gases efecto invernadero por la reducción de la combustión de combustibles fósiles. A continuación
se presentan algunas ventajas de su uso frente al diésel:
Se reduce el potencial de formación de ozono
Se reducen las emisiones de azufre
Se disminuye el potencial de lluvia acida
Se reducen los contaminantes críticos como las emisiones de CO2 de origen fósil.
También, cabe destacar que en la actualidad se está comenzando a integrar maquinaria híbrida e incluso eléctrica, que permiten obtener importantes ahorros de
combustible. En la actualidad, fabricantes como Caterpillar, Hitachi o Komatsu disponen de excavadoras híbridas eléctricas en categorías de menor tonelaje (hasta 20
toneladas). Este tipo de excavadoras híbridas utilizan mecanismos basados en supercondensadores para el almacenamiento y posterior reutilización de la energía almacenada. De acuerdo con la información de los fabricantes mencionados, este tipo
de tecnología híbrida permite obtener ahorros de combustible del orden del 25% en
comparación con el modelo equivalente de la misma marca, y de un 33% con respecto modelos anteriores. Se trata de unas cifras importantes teniendo en cuenta que
el combustible es uno de los principales gastos en la utilización de estas máquinas.
Finalmente, en el caso de maquinarias de menor tamaño, por ejemplo, para la
realización de pequeñas zanjas, actualmente, se empiezan a comercializar maquinarias eléctricas, que sustituyen el combustible habitual (diésel) por electricidad.
47
5
Metodología de ACV aplicada
a explanaciones y movimiento de tierra
En el proyecto URBILCA, la metodología de ACV aplicada a las explanaciones
y movimiento de tierra tiene en cuenta dentro de los límites de sistema los procesos considerados en el movimiento de tierra en la fase de construcción de la urbanización necesarios para la instalación de los sistemas de agua, RSU e
iluminación, incluido el vaciado del solar para dichas infraestructuras. Asimismo,
se consideran los impactos asociados a la gestión de la tierra excavada, que incluye
el transporte a su destino final y tratamiento.
Para la estimación de estos impactos, se tiene en cuenta, principalmente, la información del volumen de tierra excavada asociada a las infraestructuras de tratamiento de residuos y el volumen de agua almacenado por los sistemas de
almacenamiento de agua pluvial (se considera el volumen de agua equivalente al
volumen de tierra excavada para la construcción de estos sistemas), siendo que no
se consideran las explanaciones y movimientos de tierra de la infraestructura de
agua consumida y tratada, debido a que su impacto ambiental asociado se considera insignificante en comparación con los movimientos de tierra de otras infraestructuras. En el caso de Iluminación se mantiene el mismo enfoque que las
infraestructuras de gestión de residuos.
Por otra parte, para cuantificar el impacto asociado al consumo de la maquinaria para la excavación de tierras, se considera un valor referencial de consumo
de 32,18 (kWh/m3) para la excavación de la tierra asociada a la construcción de
las infraestructuras de residuos, agua e iluminación. Además, con el fin de asociar
dichos impactos con el volumen de tierra excavada se utiliza la densidad aparente
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Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
(kg/m3) por tipo de terreno para trasformar el volumen de tierra a unidades de masa,
atendiendo la clasificación presentada en la Tabla 6.
Tabla 6. Tipo de terreno presente en la urbanización.
Fuente: Elaboración propia a partir de Tiktin J. (1997).
Tipo de material suelto para movimiento de tierras
Densidad aparente (kg/m3)
Tierra vegetal
950
Arcilla (fino)
1.480
Arena
1.420
Grava
1.510
Roca
1.960
El usuario puede así establecer el tipo (o tipos) de terreno de la urbanización y
su porcentaje en masa y obtener la masa final de tierras a tratar. Dentro de este enfoque, y con el fin de identificar los beneficios de la reutilización de las tierras excavadas, se considera tanto un porcentaje de reutilización en la urbanización como
las tierras excavadas que no se reutilizan dentro de la urbanización como residuos
inertes, siguiendo el proceso de fin de vida para su disposición final.
Para más información sobre las infraestructuras consideradas y las hipótesis y
escenarios aplicados en cada uno de los módulos se puede consultar la “Guía Práctica de Uso de la Herramienta UrbiLCA”.
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6
Casos de estudio ejemplarizantes
A continuación, se presentan algunos casos de estudios que se han realizado teniendo en cuenta diferentes criterios de sostenibilidad durante el movimiento de
tierras. Se tratan de diferentes actuaciones en materia de optimización de combustible y trabajos.
6.1. Villa Olímpica de Barcelona
Uno de los casos existentes en relación al uso de galerías de servicios, para la
canalización de las diferentes instalaciones que incorporan una urbanización, es el
caso de la villa olímpica de Barcelona. A partir del año 1990, debido a la celebración de los Juegos Olímpicos de 1992, se realizó una fuerte expansión de la ciudad
de Barcelona, generando un nuevo barrio destinado a la villa olímpica de los deportistas participantes en dichos juegos. Con el fin de facilitar la instalación de los
suministros y con la idea de evitar movimientos de tierra y optimizar la ejecución
de las conducciones, se realizaron diferentes galerías de servicio, de forma que se
evitaron las diferentes ejecuciones de zanjas para cada una de las instalaciones.
Figura 34. Villa Olímpica construida con motivo de los Juegos de Barcelona 92. Fuente: Barcelona Olímpica.
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Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
6.2. Ecociudad Valdespartera
La Ecociudad Valdespartera es una actuación urbanística de gran importancia
que tuvo lugar en la ciudad de Zaragoza, España, entre los años 2003-2006, a
través de la cual se realizó la construcción de 9.687 viviendas (hasta final del proyecto). La intervención urbanística se ha realizado en una zona con diferentes desniveles, puesto que se trata de unos terrenos muy abruptos.
Figura 35. Estado original del terreno en 2003 del barrio de Valdespartera en la ciudad de Zaragoza, España.
Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de Centro de Información Territorial de Aragón (SITAR).
Con el fin de minimizar al máximo la necesidad del movimiento de tierras, se
procedió a la explanación mediante el uso de las mismas tierras del lugar, utilizando
como elemento de relleno las tierras desmontadas en otras zonas. El objetivo principal fue de minimizar el transporte y desmonte de tierras. La Figura 36 muestra las
diversas fases del movimiento de tierras de los trabajos realizados en Valdespartera.
Figura 36. Procesos del movimiento de tierras en el barrio de Valdespartera en la ciudad de Zaragoza, España.
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Guía de recomendaciones y buenas prácticas sobre explanaciones y movimiento de tierras
6.3. Minimización del transporte de tierras en favor
de la construcción de barreras acústicas
Otra de las prácticas que se llevan a cabo en las diversas actuaciones urbanísticas
desarrolladas en España, es la utilización de las tierras sobrantes de la explanación y
regularización del terreno para la ejecución de barreras acústicas. Éstas son capaces
de minimizar los ruidos presentes debido al tráfico rodado de las calles colindantes.
Como caso ejemplarizante, se puede mencionar el recientemente realizado en la
actuación urbanística de Puerto Venecia en la ciudad de Zaragoza, España. Se trata
de una zona de reciente urbanización, en la cual se han utilizado las tierras sobrantes de las tareas de parcelación para la elaboración de una barrera acústica para proteger los edificios de vivienda, situados junto a una vía de circunvalación de la
ciudad. La Figura 37 muestra una vista aérea de la barrera acústica mencionada.
Figura 37. Vista aérea de la barrera acústica realizada con tierras sobrantes. Fuente: Google maps.
Además, la Figura 38 muestra una vista de calle de la barrera acústica mencionada.
Figura 38. Vista aérea de la barrera acústica realizada con tierras sobrantes. Fuente: Google maps.
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Referencias
ASTM D-4318 - American Society for Testing and Materials, Standard Test Methods for Liquid Limit,
Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils.
Ayuntamiento de Zaragoza, Memoria del Plan Parcial de Valdespartera.
Barcelona Olímpica, <www.barcelonaolimpica.net>.
Caterpillar Inc., 2010, Manual de rendimiento Caterpillar, Peoria, Illinois, U.S.A.
Centro de Información Territorial de Aragón (SITAR), Estado original del terreno en 2003 del barrio de
Valdespartera en la ciudad de Zaragoza.
Comité Europeo de Normalización, EN 1997, Eurocódigo 7 - Proyecto Geotécnico.
Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de América, Clasificación gráfica de un terreno
según el porcentaje y tamaño de las partículas que lo componen.
Gobierno de Navarra, Campaña de prevención movimiento de tierras y obras de infraestructuras.
Google maps.
Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Centro de Investigación y Asistencia Técnica,
1977, Guía de seguridad e edificación en zanjas.
Instituto Vasco de Seguridad y Salud Laborales, 2012, Seguridad en los trabajos de Zanjas. OSALAN.
Jefatura del Estado, 2011, Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados, B.O.E
nº 181 de 29.07.2011.
Ministerio de Fomento, 2006, Código Técnico de la Edificación.
Ministerio de Fomento de España, 2002, Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para obras de
carreteras y puentes (PG-3).
Ministerio de la Vivienda, 1977, Norma Tecnológica NTE-ADZ/1976: Acondicionamiento del terreno.
Desmontes: Zanjas y pozos. Orden de 29.12.1976, B.O.E. nº 7 de 8.1.1977.
Ministerio de la Presidencia, 2008, Real Decreto 105/2008, de 1 de febrero, por el que se regula la
producción y gestión de los residuos de construcción y demolición, B.O.E. nº 38 de 13.02.2008
55
Referencias
Ministerio de Medio Ambiente, 2002, Orden MAM/304/2002, de 8 de febrero, por la que se publican
las operaciones de valorización y eliminación de residuos y la lista europea de residuos, B.O.E.
nº 43 de 19.02.2002
Ministerio de Obras públicas y urbanismo, Norma Tecnológica NTE-CCT/1977: Cimentaciones; contenciones; taludes, Orden de 22.11.1977, B.O.E. nº 289 de 3.12.1977.
René V., 2010, Bâtir: Manuel de la Construction, pp. 300-317.
Tiktin J., 1997, Procedimientos generales de construcción: Movimiento de tierras, Publicación del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid (ETS ICCP).
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Listado de términos
DENSIDAD APARENTE de un material o un cuerpo es la relación entre el volumen y el peso seco, incluyendo
huecos y poros que contenga. Esta definición se emplea tanto en Geología como en la Teoría de los
Materiales.
DENSIDAD NATURAL: Es la condición de densidad, en la que se encuentra el suelo antes de ser intervenido o removido.
DENSIDAD SUELTA: Es la condición de densidad, en la que se encuentra el suelo después de ser intervenido o removido.
DENSIDAD COMPACTA: Es la condición de densidad, en la que se encuentra el suelo después de ser colocado y compactado.
EXPANSIBILIDAD: Es el incremento porcentual de volumen entre los estados “compacto” y “suelto” con
relación al estado en compacto..
TONGADA: Cada uno de las capas, estratos o mantos que van dando altura a una nivelación de terreno o
terraplenado.
TALUD: Inclinación del paramento de un muro o de un terreno.
ESCOMBROS: Conjunto de desechos de una obra, de un edificio derribado o de una mina.
PROSPECCIÓN: exploración del subsuelo basada en el examen de los caracteres del terreno y encaminada
a descubrir yacimientos minerales, petrolíferos, aguas subterráneas
57
Lista de tablas y figuras
Tablas
Tabla
Tabla
Tabla
Tabla
Tabla
Tabla
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Clasificación de suelos según el tamaño de las partículas ..............
Tabla de esponjamiento según el tipo de terreno ...........................
Caracterización terreno ..............................................................
Densidades de materiales ..........................................................
Tabla de consumos de maquinaria ...............................................
Tipo de terreno presente en la urbanización .................................
20
22
23
23
44
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Figuras
Figura 1. Esquema de clasificación del terreno ..........................................
Figura 2. Esquema de las zonas en un terraplén ........................................
Figura 3. Explanación y nivelación del terreno realizada en la ciudad
de Zaragoza, España, para la ejecución del recinto de la
Exposición universal de 2008 ....................................................
Figura 4. Vaciado de un solar para la construcción de un centro comercial en
un entorno urbano en la ciudad de Zaragoza, España, en el año 2008 ..
Figura 5. Detalle de micro-pilotajes y muro pantalla realizados para la sujeción
de las paredes del vaciado de un solar con una cota de cimentación
entorno a –16 m en la ciudad de Zaragoza, España, en el año 2008 ..
Figura 6. Combinación de talud y entibación ............................................
Figura 7. Imagen de tierra vegetal que compone un terreno ........................
Figura 8. Clasificación gráfica de un terreno según el porcentaje y tamaño
de las partículas que lo componen .............................................
Figura 9. Aspecto de un terreno que ha aumentado su volumen debido su
esponjamiento .........................................................................
Figura 10. Fenómeno de esponjamiento de la tierra ...................................
Figura 11. Detalle de compactadora de terreno .........................................
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19
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Lista de tablas y figuras
Figura 12. Ejemplo de compactación de terreno durante las labores
de movimiento de tierra en un solar de la Universidad
de Zaragoza, España, en el año 2014 .......................................
Figura 13. Replanteo realizado para la ejecución de una zanja ....................
Figura 14. Sección de corte para el movimiento de tierras ..........................
Figura 15. Esquema de un plan de movimiento de tierras ...........................
Figura 16. Ejemplo de creación de montículos decorativos en una
zona verde evitando el vertido de tierras a vertedero ...................
Figura 17. Motoniveladora realizando trabajos de extendido de tierras
y nivelación ...........................................................................
Figura 18. Movimiento de tierras para la disposición de una instalación
de saneamiento .....................................................................
Figura 19. Detalle de zanja para la conducción de instalaciones .................
Figura 20. Detalle de la ejecución de entibaciones a a) un único lado
y b) ambos lados ....................................................................
Figura 21. Ejemplo de utilización de piedras para la creación de una mota
de defensa ante crecidas en la ciudad de Zaragoza, España ........
Figura 22. Pala cargadora comenzando los trabajos de vaciado del solar ......
Figura 23. Máquina bivalva para la ejecución de la excavación del muro .....
Figura 24. Anclajes de muro pantalla realizados por un Wagon Drill ............
Figura 25. Mototraillas ...........................................................................
Figura 26. Ejemplos de Máquina cargadora ..............................................
Figura 27. Pala cargadora realizando tareas de excavación .........................
Figura 28. Excavadora de dragalinas ........................................................
Figura 29. Máquina perforadora ..............................................................
Figura 30. Máquina entendedora de tierra (Buldócer) ................................
Figura 31. Camión “bañera” transportador de tierras .................................
Figura 32. Esquema de funcionamiento del sistema de control de terrenos
por congelamiento .................................................................
Figura 33. Esquema de una galería de servicios tipo ..................................
Figura 34. Villa Olímpica construida con motivo de los Juegos de Barcelona 92 ..
Figura 35. Estado original del terreno en 2003 del barrio de Valdespartera
en la ciudad de Zaragoza, España ............................................
Figura 36. Procesos del movimiento de tierras en el barrio de Valdespartera
en la ciudad de Zaragoza, España ............................................
Figura 37. Vista aérea de la barrera acústica realizada con tierras sobrantes ...
Figura 38. Barrera acústica realizada con tierras sobrantes .........................
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40
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52
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53
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Impreso sobre papel reciclado 100%.
Proyecto UrbiLCA
Evaluación del impacto del Ciclo de Vida
y mejora de la eficiencia energética en áreas urbanas
Coordinador:
CIRCE Centro de Investigación
de Recursos y Consumos
Energéticos
Participantes:
Cátedra UNESCO
de Ciclo de Vida y
Cambio Climático
(ESCI-UPF)
NOBATEK Centre de Ressources
Technologiques
LNEG - Laboratório
Nacional de Energia
e Geologia, IP
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