CURSO: EXCAVACIONES, VOLADURAS Y MOVIMIENTOS DE TIERRAS.

CURSO: EXCAVACIONES, VOLADURAS Y MOVIMIENTOS DE TIERRAS.

MODULO 2: CLASIFICACIÓN DE EXPLANACIONES.

INDICE:

1.- Clasificación de explanaciones.

1.1.- Suelos.

1.2.- Rocas.

1.3.- Terreno de tránsito.

1.4.- Técnicas de medición de superficies transversales.

1.5.- Técnicas de cubicación.

1.6.- La compensación. El diagrama de masas.

1.- CLASIFICACIÓN DE LAS EXPLANACIONES:

Para llegar a una definición correcta del movimiento de tierras en una obra no sólo hay que distinguir entre desmontes (lo que se excava) y rellenos (lo que se aporta), porque esta clasificación suele ser engañosa. Normalmente hay que contemplar unas divisiones más detalladas en distintas unidades  de obra con un precio unitario diferente. Así, puede hablarse de varios criterios:

1. Por su naturaleza, en la excavación se puede distinguir entre 5 materiales tipo:

1. Tierra vegetal: Se denomina “tierra vegetal” a una capa superficial con materia orgánica, que se excava aparte de los demás materiales y se acopia protegida para su reutilización en la re-vegetación de los taludes. Es frecuente asignarle un espesor constante por tramos, basándose sobre todo en las calicatas y sondeos.
2. Suelo (Tierra franca): La excavación en suelo en la que el arranque se puede hacer por unos medios mecánicos normales (palas o traíllas). En la tierra franca se puede hacer distinciones posteriores, según si el material extraído sea o no apto ( en las condiciones previstas en el proyecto) para formar terraplenes o para constituir el cimiento del firme en un desmonte. Además, la aptitud del material no sólo depende de su naturaleza, sino también de su estado: por ejemplo, si su humedad es excesiva puede no resultar apto, a no ser que se deseque por oreo, se mezcle con cal, o se empleen otras técnicas especiales.
3. Saneo: Si los suelos situados en el cimiento de un relleno o en el fondo de un desmonte no resultan aptos por su naturaleza o estado, puede ser necesario eliminarlos en un cierto espesor, denominado “saneo”. Co ello se da lugar a una excavación adicional de material no apto, cuyo volumen debe ser llevado a vertedero y sustituido por un material de calidad suficiente (una alternativa es someter el material en principio no apto a un tratamiento que permita su aprovechamiento).
4. Tránsito: La excavación en material de tránsito, un material intermedio entre tierra franca y la roca, cuyo arranque requiere el empleo de un escarificador profundo y pesado o de una cantidad moderada de explosivos. El material extraído suele ser un todo-uno con el que se pueden formar algunos tipos de relleno, como capas de transición sobre pedraplenes.
5. Roca: La excavación en roca, cuyo arranque requiere el empleo de martillos neumáticos para la perforación de taladros y, en general, de unas cantidades apreciables de explosivos. A no ser que se emplee un precorte es inevitable un cierto exceso en la excavación respecto al perfil teórico. Este exceso debería ser también abonado al contratista, hasta un cierto límite, lo cual hace a menudo a través de un aumento del precio unitario. Según el método de voladura, se puede extraer desde un material parecido a la escollera, con el cual se podrían formar pedraplenes, hasta un todo-uno.

1. Por su ubicación y por la naturaleza de los materiales que se pueden emplear en ellas, en los rellenos se pueden distinguir las siguientes situaciones:

1. El cimiento del relleno: El cimiento del relleno, esta situado bajo el nivel original del terreno rellenando el hueco dejado por la tierra vegetal y, en su caso, por la excavación adicional de material no apto. Se pueden emplear, en principio, los mismos materiales que en el núcleo del terraplén, a no ser que haya agua, en cuyo caso los materiales debieran ser permeables y no susceptibles a su acción.
2. El núcleo del relleno: El núcleo del relleno, que constituye su parte resistente central. Los materiales que se pueden emplear son los siguientes:

1. Los materiales procedentes de la excavación en tierra franca o, en su caso, de préstamos (formando así un terraplén); también se puede utilizar un todo-uno mientras la distancia a la superficie superior del relleno no baje de unos 1,5 m.
2. El material de gran tamaño procedente de la excavación en roca, para formar un pedraplén cuya superficie debe ser sellada por una capa de transición formada por un todo-uno.

1. Espaldones: Los espaldones, situados a los lados del relleno y exteriores a su estructura resistente. En ellos los taludes pueden ser muy tendidos, con lo que se mejora la seguridad de la circulación; y no se les exige más resistencia que frente a la erosión superficial que pudiera causar la escorrentía. En la práctica pueden constituir un vertedero lineal contiguo a la carretera.
2. Coronación de relleno: La coronación del relleno, situada en su parte superior y que constituye el cimiento del firme. Su espesor está comprendido entre 0,5 y 2,0 m y en ella sólo se deben emplear suelos granulares de muy buena calidad, o suelos estabilizados.

1. Si no se dispone de suficiente material procedente de la excavación en los desmontes de la traza, cuya naturaleza o estado lo haga apto para la formación de rellenos (o de cimientos del firme en los escombros), y esté a una distancia económicamente interesante, es preciso recurrir a obtenerlo de la excavación en un préstamo exterior a la traza que reúna esas característica. En ocasiones, en lugar de excavar préstamos se puede aumentar la excavación en la traza, ampliándola o rebajando la inclinación de sus taludes: en la práctica esta excavación adicional constituye un préstamo lineal contiguo a la carretera.
2. Todo el material excavado en la traza que no resulte apto para la formación de rellenos (o del cimiento del firme en los desmontes), y el sobrante (aunque sea apto) después de haber formado los rellenos situados a una distancia económicamente interesante, debe ser transportado a un vertedero exterior a la traza.

La casuística descrita puede tener su reflejo en el establecimiento de las mediciones de las explanaciones, y aun en el precio unitario. Actualmente, por motivos ambientales se procura evitar o limitar al máximo la excavación de préstamos y la formación de vertederos.

1.1.- SUELOS:

Los suelos son el material primario para una proporción importante de las obras de carreteras. Únicamente las capas del firme, las estructuras y otras obras, como las escolleras de protección, se realizan con otros materiales. La caracterización de los suelos es, por ello, fundamental.

El suelo es un material formado predominantemente por partículas de rocas y minerales derivados de las rocas, sin material cementante, pero con unas ciertas proporciones de aire, de agua y de materia orgánica.

La necesidad de realizar ensayos sobre los suelos, como sobre cualquier otro materia, está originada por el deseo de objetivar su caracterización, cuantificando sus propiedades. Por ello para un ensayo de suelos sea bueno debe cumplir varias condiciones:

• Sencillez (un estudio complejo y largo tendría sentido si fuese completamente determinante).
• Repetibilidad (un ensayo debe dar el mismo resultado ejecutado por cualquier persona con experiencia).
• Reproducibilidad (un ensayo debe dar el mismo resultado ejecutado en cualquier laboratorio con experiencia).
• Bajo coste en relación con el del material.
• Debe referirse a una cualidad significativa.

Además, es más oportuno basar la medida de las propiedades de los suelos en ensayos sobre muestras alteradas, lo que evita la necesidad de trabajar con muestras inalteradas, algo que es mucho mas caro y mas complejo. En cualquier caso, durante la ejecución de la obra suele cambiar el estado del suelo, especialmente durante los procesos de excavación, que tienden a modificar la humedad, y durante la compactación, en que cambia la porosidad y ocasionalmente la humedad.

Los ensayos utilizados habitualmente en la caracterización de suelos de carreteras cumplen las condiciones señaladas, y pueden clasificarse en tres grupos:

• Ensayos básicos de identificación.
• Ensayos complementarios de identificación.
• Ensayos de caracterización del comportamiento.

Los ensayos básicos de identificación dependen únicamente de la naturaleza del suelo y, por tanto, de sus propiedades intrínseca. Son la granulometría y los límites de Atterberg (límites de consistencia.

Los ensayos complementarios de identificación se refieren a características relativas al estado natural del suelo: densidad natural, contenido de materia orgánica y de ciertas sales, y humedad (este estado es susceptible de ser alterado por proceso constructivo).

Los ensayos de caracterización del comportamiento tienen por objeto indicar las propiedades que el suelo puede alcanzar tras su tratamiento. En carreteras, el tratamiento más usual es la compactación, pero en ocasiones pueden realizarse otros, de los que los más habituales son la mejora o modificación de sus propiedades mediante la adición de cemento o de cal.

En los apartados siguientes se analizan los ensayos de cada tipo que se realizan habitualmente. Un punto importante es el número de ensayos de un cierto tipo que es necesario realizar para poder asegurar que se conoce una determinada propiedad del suelo. Si bien podría recurrirse a la estadística muestral, rara vez se dispone del número de ensayos que esta técnica determina. De ahí la importancia fundamental de las clasificaciones de suelos: permiten comparar el suelo en cuestión con los utilizados en otras obras, pudiendo predecir en cierta forma su comportamiento general.

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