Módulo: PLANES DE OBRA C.F.G.S. Realización y Planes de Obra UD-3 - LOS MOVIMIENTOS DE TIERRAS 1. INTRODUCCIÓN Desmonte espacios abiertos y en general en grandes superficies como por ejemplo en el trazado de carreteras y autopistas, aeródromos, vías de ferrocarril, estadios, zonas comerciales, urbanizaciones, etc. Terraplén Se denomina movimiento de tierras a los trabajos que modifican el relieve de un terreno mediante operaciones de desmonte y de terraplén. EL DESMONTE Es una operación que consiste en rebajar el nivel del terreno mediante la extracción de tierras. EL TERRAPLÉN Es una operación contraria al desmonte y consiste en elevar el nivel de un terreno mediante capas. 2. TIPOS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS 2.1 Limpieza y desmoche de terrenos. (Despeje o preparación del terreno, desbroce) Es un movimiento de tierras de muy escasa profundidad (de unos 25 cm) y de gran superficie. 2.2. Excavaciones Son movimientos de tierras cuya profundidad, en relación con la superficie o la anchura, es más importante. Dan lugar a la explanada bajo la rasante inicial del terreno. 2.2.1 Excavaciones a plena anchura Es el movimiento de tierras general de la superficie construida, cuya profundidad está limitada, por ejemplo, al nivel del suelo de los sótanos o bodegas. 2.2.2. Excavaciones en zanja o en regata Es una trinchera cuya anchura mínima es de 0,40 m, y está destinada a alojar los muros, las cimentaciones, las canalizaciones, etc 2.2.3 Excavación de pozos Es un movimiento de tierras de pequeña superficie y gran profundidad. Este género de excavación se lleva a cabo para establecer las cimentaciones de pilares aislados, por ejemplo. 7ª Unidad de Trabajo: MOVIMIENTO DE TIERRAS Profesor: María Isabel Pastor López ‐1‐ Módulo: PLANES DE OBRA C.F.G.S. Realización y Planes de Obra 2.2.4 Excavación en galería Es un movimiento de tierras que se ejecuta en subterráneo y requiere el empleo de entibaciones a medida que la excavación avanza. 2.3. El talud Es la pendiente o inclinación dada a las paredes de las tierras para evitar su desmoronamiento. Depende de la naturaleza del terreno. 2.4. Vertedero Lugar donde se llevan los productos resultantes de las excavaciones. 2.5. Préstamo Lugar de donde se extrae el material adecuado para la obra. El material extraído en las excavaciones, si es de buena calidad, se puede emplear en terraplenes. Si no lo es, se lleva a vertederos y se empleará material de préstamos. 3. AGOTAMIENTO DE LA EXCAVACIÓN Con el fin de eliminar el agua de lluvia o de filtraciones se instala un sumidero en un punto bajo la excavación. El sumidero es un hueco de 1 metro de profundidad aproximadamente. (Puede servir medio tonel enterrado), hacia el cual convergen todas las aguas drenadas por la excavaciones en grietas y hendiduras. Y mediante pequeños canalillos excavados al efecto. Desde el sumidero se reconducen las aguas mediante bombas u otros medios de agotamiento al exterior de la excavación. En obras de importancia se instala un grupo de bombeo alineado en la regata de sumideros. En las obras de importancia, se instala una estación de agotamiento automática. Profesor: María Isabel Pastor López 7ª Unidad de Trabajo: MOVIMIENTO DE TIERRAS ‐ ‐ 2 Módulo: PLANES DE OBRA C.F.G.S. Realización y Planes de Obra Las bombas. La altura manométrica de la bomba es igual a la altura de impulsión más la altura de aspiración (1 a 6 m). La altura manométrica varía según el tipo, potencia y estado de la bomba empleada, y puede oscilar de 5 a 100 m. Se denomina bombas sumergidas a las que están cubiertas por el agua en el interior del sumidero. El rendimiento de estos aparatos generalmente es excelente. Durante las obras de movimiento de tierras, las aguas que hay que evacuar están generalmente cargadas de materias sólidas: tierra, arena, cemento, desperdicios, etc. Las bombas empleadas son de dos tipos: las bombas de membrana y las centrífugas. Tipos de bombas Las bombas de membrana o de diafragma son baratas y de fácil manejo. Son accionadas a mano o por medio de motores eléctricos o de explosión. Las bombas centrífugas tienen potencias y rendimiento muy superiores a las anteriores. Algunas de ellas, accionadas por un motor eléctrico y protegida por una campana sumergible, van colocadas bajo el agua a evacuar. Permiten la impulsión hasta de 1 m3 a grandes alturas. Estas bombas no necesitan ser cebadas, y son muy fáciles de instalar y manejar. 4. ESTUDIO DEL TERRENO 4.1 CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DE LA DUREZA DEL TERRENO EN LAS OPERACIÓN DE EXCAVACIÓN DESIGNACIÓN Terreno ordinario NATURALEZA Arenas, escombros. tierras, CARACTERÍSTICAS - Tierra vegetal: mullir con zapapico o la azada. TIEMPO EMPLEADO POR 1 M³ DE EXCAVACIÓN 0.8 h - Arenas, cascotes: fáciles de recoger con pala. Terreno semicompacto Pedregosos, guijarros, arcillosos. Terreno duro Greda pesada, arcilla, marga compacta Rocas calizas, mamposterías antiguas. Terreno compacto - Pedregal y guijarros: fácilmente trabajable con zapapico y la azada pero difícil de recoger con pala. - Arcillosos: Dificultad del zapapico y la azada. Trabajable con moto-pico. - Trabajable con moto-pico. - Trabajable con moto-pico. - Explosivos 1.2 h 1.55 h 2.75 h 5. ESPONJAMIENTO - El esponjamiento de las tierras es el aumento de volumen consecutivo al mullido o movimiento provocado por la extracción. 7ª Unidad de Trabajo: MOVIMIENTO DE TIERRAS Profesor: María Isabel Pastor López ‐3‐ Módulo: PLANES DE OBRA C.F.G.S. Realización y Planes de Obra Todos los terrenos al ser excavados sufren un aumento de volumen. Este aumento de volumen, expresado en porcentaje del volumen en sitio, se llama esponjamiento. Debemos tenerlo en cuenta, puesto que si lo vamos a emplear posteriormente, podríamos encontrarnos con falta de material. Si el material se emplea como relleno, puede en general, recuperar su volumen e incluso puede reducirse( Volumen compactado). c.e.: coeficiente de esponjamiento c.c.: coeficiente de compactación V2 V1 V3 NATURALEZA DE LAS TIERRAS Peso t/m3 Arena fina, seca Arena fina, mojada Grava media, ligeramente húmeda Tierra vegetal húmeda 1,4 1.6 1.9 – 2.1 1.6 – 1.7 1.6 – 1.8 1.5 – 1.7 1.5 – 1.6 1.6 1.8 – 1.2 2 – 2.5 ESPONJAMIENTO Pasajero dm3 (l) Tierra muy compactada Guijarros, escombros Marga seca Arcilla seca Arcilla húmeda Gres tierno, rocas diversas Permanente dm3 (l) 1100 1200 1250 % 10 20 25 1030 1040 1040 1100 10 1030 1650 65 1100 1500 50 1150 1500 50 1080 1500 1250 50 25 1150 1080 1500 50 1100 - 1200 6. COMPACTACIÓN Las obras realizadas con tierras han de ser apisonadas enérgicamente para conseguir un comportamiento mecánico acorde con el uso al que están destinadas. Los rellenos empleados que posteriormente se compactarán, serán materiales seleccionados limpios y preferiblemente naturales (zahorras naturales, suelos seleccionados, procedentes de cantos rodados de ríos, etc…) La compactación ocasiona una disminución de volumen que ha de tenerse en cuenta para calcular la cantidad de material necesario para construir una obra de tierras de volumen conocido. 7ª Unidad de Trabajo: MOVIMIENTO DE TIERRAS Profesor: María Isabel Pastor López ‐4‐ Módulo: PLANES DE OBRA C.F.G.S. Realización y Planes de Obra Para la cubicación del material de la excavación, se considera su volumen antes de ser excavado (en banco); en ningún caso el volumen transportado, que es mayor debido al esponjamiento. En el caso de los terraplenes se tendrá en cuenta el volumen compactado. Para calcular el volumen de esponjamiento se aplicará la siguiente fórmula: Vde= Vd x Ce Vde= Volumen desmonte esponjado Vd= Volumen desmonte Ce= Coeficiente de esponjamiento. Para calcular el volumen de compactación se aplicará la siguiente fórmula: Vtc x Cc = Vt Vtc= Volumen terraplén a compactar. Cc= Coeficiente de compactación Vt= Volumen de terraplén. La diferencia entre el volumen de tierras de desmonte y el volumen de tierras compactado, al aplicar los coeficientes, será el volumen de terreno que se lleve a vertedero. Vv=Vde-Vtc Ejercicio 1: Hallar el nº de camiones de 10 m³ de capacidad para rebajar 1m un solar de dimensiones 20m x 35m. El ensayo geotécnico indica que el terreno es arcilla húmeda. [No se tendrá en cuenta el talud necesario para la excavación. ] 35m 1 20m 10 m³ V2 V1 7ª Unidad de Trabajo: MOVIMIENTO DE TIERRAS Profesor: María Isabel Pastor López ‐5‐ Módulo: PLANES DE OBRA C.F.G.S. Realización y Planes de Obra Ejercicio 2: Determinar la cantidad de metros cúbicos necesarios para compactar una zanja de 1 m de ancho por 2 metros de profundidad, y 150 metros de larga, sabiendo que el terreno disponible para el relleno es: 1ª capa de arena fina seca de 1,1 m de alta. La 2ª capa de grava media, ligeramente húmeda es de 0.9 m. En el interior de la zanja se aloja un tubo PVC de 600 mm de diámetro. 7. TALUD NATURAL DE LAS TIERRAS Es la pendiente máxima de una porción de terreno granular sin que se produzca un deslizamiento. También llamado ángulo de reposo. Este ángulo varía según la naturaleza de las tierras. 7ª Unidad de Trabajo: MOVIMIENTO DE TIERRAS Profesor: María Isabel Pastor López ‐6‐ Módulo: PLANES DE OBRA NATURALEZA DEL TERRENO C.F.G.S. Realización y Planes de Obra TALUD DE EXCAVACIÓN EN TERRENOS NATURALES TALUD DE EXCAVACIÓN EN TERRENOS TRANSPORTADOS DE TERRAPLÉN Terrenos secos Terrenos sumergidos Terrenos secos Terrenos sumergidos Roca dura 80° 80° - - Roca blanda o fisurada 55° 55° - - Detritus rocosos, guijarros 45° 40° 45° 40° Tierra adherente mezclada con piedra y tierra vegeta 45° 30° 35° 30° Tierra arcillosa, arcilla, marga 40° 20° 35° 20° Gravas, arena gruesa no arcillosa 35° 30° 35° 30° Arena fina no arcillosa 30° 20° 30° 20° 8. VALORES PRÁCTICOS DE TALUDES EN OBRA Pendiente admisible en terraplén: 3:2 / Pendiente admisible en desmonte: 1:1 7ª Unidad de Trabajo: MOVIMIENTO DE TIERRAS Profesor: María Isabel Pastor López ‐7‐ Módulo: PLANES DE OBRA C.F.G.S. Realización y Planes de Obra PENDIENTE MÁXIMA SEGÚN TRES TIPOS DE TERRENO: a) Terrenos desmoronables b) Terrenos blandos pero resistentes c) Terrenos muy compactos La excavación debe ser apuntalada o revestida cuando la pendiente del talud excede de las relaciones siguientes: > 1:1 talud (a) ; > 2:1 talud (b) ; > 3:1 talud (c) Con carácter general se deberá considerar peligrosa toda excavación que, en terrenos corrientes, alcance una profundidad de 0,80 m y 1,30 m en terrenos consistentes. En todos los casos se deberá llevar a cabo un estudio previo del terreno con objeto de conocer la estabilidad del mismo. La experiencia en el lugar de ubicación de las obras podrán avalar las características de cortes del terreno. En general se adoptarán las precauciones necesarias para evitar derrumbamientos, según la naturaleza y condiciones del terreno. Las excavaciones de zanjas se ejecutarán con una inclinación de talud provisional adecuadas a las características del terreno, debiéndose considerar peligrosa toda excavación cuya pendiente sea superior a su talud natural. Dado que los terrenos se disgregan y pueden perder su cohesión bajo la acción de los elementos atmosféricos, tales como la humedad, sequedad, hielo o deshielo, dando lugar a hundimientos, es recomendable calcular con amplios márgenes de seguridad la pendiente de los taludes. 7ª Unidad de Trabajo: MOVIMIENTO DE TIERRAS Profesor: María Isabel Pastor López ‐8‐
