Proyecto parcial de excavación, contención, fijación de taludes y reconocimiento de las cimentaciones vecinas

Benjamín Cova Alonso, arquitecto
Juan Rafael Pérez Cabrera, Dr. arquitecto;  ARQUIESTRUCTURAS, S.L.

Campaña de reconocimiento del terreno dirigida a la redacción del: “Proyecto parcial de excavación, contención, fijación de taludes y reconocimiento de las cimentaciones vecinas” en los terrenos heterogéneos de origen volcánico

1. Introducción
No descubrimos nada nuevo si afirmamos que con cierta frecuencia se producen importantes accidentes durante el proceso de excavación de parcelas, sean o no urbanas, en los denominados terrenos T3 por el CTE DB-C.

El presente trabajo lo realiza Arquiestructuras SL con la intención de llamar la atención de los proyectistas y redactores de Estudios Geotécnicos sobre la necesidad de realizar adecuadas campañas de investigación geotécnica con el fin de atender eficaz, coordinadamente y con suficiente antelación, a las singularidades geotécnicas que pudieran presentarse en los frentes de excavación en los difíciles y erráticos terrenos de origen volcánico.

2. Marco legal
Sobre la base de la amplia experiencia acumulada al respecto durante estos últimos 30 años consideramos imprescindible para todo edificio que se pretenda construir en terrenos desfavorables la realización de una específica campaña de reconocimiento que, situada en los límites de la parcela, posibilite la redacción de un adecuado “Proyecto parcial de excavación, contención, fijación de taludes, reconocimiento de las cimentaciones vecinas y el de posteriores investigaciones geotécnicas”.

En Canarias las principales áreas urbanas se encuentran mayoritariamente situadas en terrenos desfavorables denominados “T3” por el DB-SE-C del CTE.

La recientemente publicada Guía para la Planificación de Estudios Geotécnicos en Canarias GETCAN-11 no se ocupa de orientar a los profesionales acerca de la investigación geotécnica que se debiera realizar para tratar de reconocer las características geotécnicas de los frentes de excavación de acuerdo a cada uno de los diferentes marcos geológico existentes en Canarias. Al menos con la intensidad que merece este asunto.

A nuestro criterio se preocupa más en remarcar la obligación de realizar un número mínimo de sondeos a unas distancias y profundidades determinadas que a garantizar que el esfuerzo económico que supone estos trabajos se traduzcan en una información realmente útil para los responsables de la implantación de los edificios en el terreno. Esta forma de operar ha llegado incluso a consolidarse en determinados profesionales y técnicos asociados a algunas OCT que simplemente por constatar que se ha realizado un número mínimo de sondeos ya se está ante un correcto y “legal” estudio geotécnico.

La realidad es otra, Las imágenes que a continuación aportamos corresponden a accidentes ocurridos en edificios que cuentan con estudios geotécnicos en donde no se ha reconocido adecuadamente ni las características del terreno en el perímetro de la parcela ni la configuración constructiva y de cimentación de las construcciones limítrofes tal y como obliga el referido Documento Básico en su Art. 3.1:

3. Desarrollo de los trabajos
Vamos a tratar a modo de ejemplo cuál sería una metodología para abordar los trabajos de excavación, contención, estabilización de taludes….  en terrenos volcánicos de la denominada Serie III por el IGME con linderos comprometidos.

Se realizarán prospecciones en el perímetro fundamentalmente en aquellos puntos donde la excavación pueda afectar a los bulbos de presión de cimentaciones existentes o a infraestructuras. Se establecerán dos situaciones:

3.1 La excavación prevista sobrepasa en profundidad la cimentación vecina.
Una primera campaña de prospecciones finalizará a la cota de cimentación prevista en nuestro edificio. En casos justificados, se intercalarán pequeños sondeos (de menor profundidad) que defina la configuración geométrica del subsuelo colindante.

3.2. No se sobrepasa en profundidad la cimentación vecina.
Una primera campaña de prospecciones finalizará a la cota de cimentación del edificio existente. El conocimiento de su estructura será fundamental para poder garantizar una adecuada transmisión de las nuevas cargas o alejar del lindero nuestra cimentación.

Los resultados de la investigación deberán ser representados en las fachadas del edificio a construir (ver foto de la derecha, arriba).

Se realizará una primera limpieza completa del material antrópico existente en la parcela (tierra vegetal, antiguas explanaciones, vertidos, pequeñas construcciones, basuras…), hasta que aflore en toda su superficie y sin lugar a dudas un terreno rocoso (basaltos, conglomerados compactos, tobas volcánicas…) en su estado natural. Este trabajo se debería realizar hasta una distancia de 3.00m de los bordes de la parcela. Una vez alcanzado éste nivel por zonas, se facilitará la ejecución de varias calicatas distribuidas en el perímetro de la parcela con el fin de que la DF constate con total seguridad que se ha eliminado cualquier terreno granular de origen antrópico.

El contratista realizará con sus medios y de manera inmediata una primera comprobación del replanteo con taquímetro de los límites de la excavación a realizar de acuerdo a los planos del proyecto. Las marcas y señales que se hayan borrado o desplazado por los trabajos realizados quedarán nuevamente establecidas, ya que en todo momento y durante toda la obra deberán estar visibles.

En coordinación con el director de la ejecución también realizará un levantamiento geométrico del estado geotécnico del terreno en el perímetro, realizando cuantos perfiles sean necesarios para proceder con precisión a su análisis.

A continuación se procederá a diseñar y ejecutar un muro de contención por gravedad bajo la acera en todo el perímetro de la parcela con el fin de atender mientras dura la excavación a empujes provenientes de:

  • Los rellenos exteriores superficiales de la urbanización (explanaciones de calles, canalizaciones…)
  • El paso de vehículos pesados en las inmediaciones (tráfico, salida y entrada de camiones…)
  • Las zonas cercanas al borde donde se pudieran depositar acopios de materiales para la obra.
  • Las futuras casetas de obra, grúas provisionales…
  • El apoyo de los sistemas de seguridad del perímetro de la excavación (barandillas, redes de emergencia…)

Estos muros se ejecutarán sobre el terreno rocoso en plataformas rugosas horizontales y de acuerdo al dimensionado que figura en el proyecto.

Estos muros servirán además de referencia visual permanente a los operarios encargados del perfilado de la excavación ya que establecerán la situación real de los límites de la excavación. También permitirán ser el soporte físico para fijar permanentemente las marcas de los niveles topográficos generales de la obra. Recordemos que el edificio da a tres calles y un peatonal de desigual pendiente.

Una vez garantizada la contención y fijación del perímetro exterior mediante la ejecución de los muros de mampostería hormigonada, y una vez establecida las referencias topográficas necesarias para futuros replanteos, el Director de la obra y por zonas, podrá ordenar la continuación de los trabajos de excavación hasta entonces paralizados.

La excavación continuará de acuerdo a los siguientes criterios:

  • Se comenzará por la cota más alta de la parcela.
  • Una vez ejecutado los muros perimetrales:
  • Se realizará manualmente un primer perfilado junto a los muros de gravedad del perímetro mediante martillo neumático hasta una profundidad de 0.50m. Se pretende con esa “zanja” un control riguroso de la excavación en ese punto crítico para evitar un descalce accidental debido a singularidades del terreno o errores del maquinista responsable de la excavación.
  • La excavación se realizará en fases, alcanzando sucesivos planos horizontales de alturas no superiores a 2.50m.
  • No se permitirá continuar la excavación de un nivel horizontal al siguiente sin la autorización expresa y por escrito de la DF. La razón no es otra que la de garantizar la correcta estabilidad de cada uno de los taludes y la comprobación del correcto perfilado. Debe tenerse en cuenta que atender desde profundidades mayores a errores por un mal perfilado o por no fijar adecuadamente taludes inestables ocasionaría inseguridades y trastornos al discurrir de la propia obra, de difícil  cuantificación.
  • El continuar a la siguiente plataforma sin autorización será motivo de la recisión del contrato y de activar las penalizaciones económicas que así determine la DF.

Como se puede observar todas las fases comienzan realizando una excavación con maquinaria potente desde la zona central de la parcela hasta una distancia de 1.00 m (máximo 0.50m) del límite de la parcela (margen de seguridad).

La DF procederá inmediatamente a inspeccionar los frentes excavados.

Una vez inspeccionados se autorizará a:

  • La ejecución de un minucioso perfilado del resto bajo la directa supervisión del Director de la Ejecución. Se realizará por bataches si así lo estima la D.F. La maquinaria a emplear deberá ser de reducido tamaño y potencia, incluso podría obligarse en determinadas circunstancias a la utilización de martillos manuales individuales con compresor.
  • Determinar la conveniencia de realizar gunitados, archetados, acodalamientos, anclajes provisionales de los frentes inestables… que se detecten.

Como se puede observar en cada una de las diferentes fases en las zonas de escorias se deberá realizar archetados.

De acuerdo a los resultados de la campaña de investigación geotécnica es posible encontrar durante la excavación cavidades en el subsuelo de la parcela. Incluso tubos volcánicos. Advertimos que esas singularidades cuando no se sitúan a techo o base, suelen estar asociadas a determinados tipos de coladas lávicas (Pahoehoe) de superficies  lisas y porosas (piedra molinera). Se deberá estar pendiente a su identificación.

Actuando de esta manera posibilitamos la posterior ejecución de los muros de sótano hormigonados contra el terreno natural rocoso existente y así:

  • Evitamos empujes por innecesarios rellenos posteriores.
  • Eliminamos la presencia de agua permanente en esos rellenos de aportación saturados.
  • Garantizamos un mejor control de la ejecución de las impermeabilizaciones.
  • Evitamos roturas accidentales de la impermeabilización por el vertido de rellenos en el trasdós.
  • Garantizamos la seguridad de los operarios que trabajan en el trasdós de los muros ante desprendimientos accidentales.

El proceso seguirá con los mismos criterios hasta alcanzar la cota de piso terminado prevista para el último de los sótanos.
A medida que se va llegando a la cota de piso terminado del último sótano y de manera simultánea a la excavación del resto de la parcela:

  • Se comenzará el replanteo de los pilares del edificio.
  • Se irá realizando un primer “raspado” superficial sobre el terreno de cada zapata utilizando para ello la propia retroexcavadora. Se trata de detectar la existencia de subsuelos rocosos o escoriáceos.
  • Se comenzará con la última y definitiva Campaña de Reconocimiento del terreno mediante Sondeos a Rotopercusión con martillo en fondo que alcanzarán profundidades no superiores a 8.00m de acuerdo al CTE.
  • Sobre la base de los resultados de esta campaña de investigación geotécnica se decidirá las zapatas que se ejecutarán cajeadas en el terreno.

4. Unidades previstas

4.1. Desmonte en todo tipo de terreno

  • Incluirá las demoliciones no clasificadas, la eliminación completa de cualquier material antrópico existente en la parcela (escombros, basuras, tierra vegetal, explanaciones, aceras perimetrales, pequeñas construcciones…), con carga y transporte a vertedero previa clasificación, la preparación de las rampas de acceso de la maquinaria y vehículos de transporte al solar, replanteos, vallados…
  • Se comprobará previamente la posible existencia de servidumbres, elementos enterrados, redes de servicio o cualquier tipo de instalaciones que puedan resultar afectadas por las obras a iniciar.
  • Si existieran instalaciones en servicio que pudieran verse afectadas por los trabajos a realizar, se solicitará a las correspondientes compañías suministradoras su situación y, en su caso, la solución a adoptar, así como las distancias de seguridad a tendidos aéreos de conducción de energía eléctrica.
  • Es de especial importancia pues realizar unos frentes de excavación limpios, planos y verticales, que no superen la vertical de los límites de la parcela, porlo que es importante la realización de replanteos minuciosos y de manera continuada de los taludes por parte del subcontratista, y la supervisión constante de la Dirección Facultativa.
  • En el caso que se superara las líneas replanteadas se deberá informar inmediatamente al director de ejecución para proceder a valorar el alcance de las posibles afecciones y adoptar las medidas oportunas. La excavación no continuará hasta que se aporte una solución técnica que resuelva la contingencia.

4.2. Calicatas

  • Se agrupan bajo este nombre genérico las excavaciones de formas diversas (pozos, zanjas, rozas, etc.) que permiten una observación directa del terreno, así como la toma de muestras y, eventualmente, la realización de ensayos in situ. Este tipo de reconocimiento podrá emplearse:
  • Para profundidades de reconocimiento moderadas (< 4m);
  • En terrenos excavables con pala mecánica o manualmente;
  • En ausencia de nivel freático en la profundidad que se pretende reconocer, o cuando exista aportaciones de agua moderadas en terrenos de baja permeabilidad;
  • En terrenos preferentemente cohesivos;
  • En terrenos granulares en los que las perforaciones de pequeño diámetro no serían representativas.

4.3. Muros perimetrales de contención por gravedad

  • Este procedimiento se basa en anteponer a las tierras una estructura maciza, de un material no resistente a tracción, cuya misión es la de verticalizar con su peso el esfuerzo resultante del empuje de las tierras. Para que exista equilibrio deben cumplirse además otras tres condiciones: Estable al vuelco, al deslizamiento y al hundimiento.
  • Se ejecutarán de mampostería hormigonada con HM20 y probablemente necesiten algún tipo de anclaje al terreno.Los áridos serán basálticos, estarán seleccionados por tamaño (menor a 25cm) y estarán perfectamente limpios. Se eliminarán lajas y, en general, todos aquellos que no cumplan con el factor de forma  ndicado en EHE.
  • El muro se apoyará en sustratos rocosos con planos horizontales preferiblemente rugosos o de inclinación contraria a la dirección del solar. Se ejecutarán hormigonados a una o dos caras pudiendo escalonarse en su trasdós en caso de que cuenten alturas superiores a 1.50m. En su cálculo se podrá tener en cuenta su carácter provisional ya que una vez construido el edificio dejará su función resistente.
  • Se dejarán armaduras a tresbolillo hacia el exterior con el fin de fijar anclajes para futuras mallas a descolgar. Así como las bases para las barandillas de seguridad.

4.4. Excavación a cielo abierto

Excavación de tierras a cielo abierto para formación de sótanos que en todo su perímetro quedan por debajo de la rasante natural, en cualquier tipo de terreno (predominarán los rocosos y escoriáceos), con medios mecánicos, hasta alcanzar la cota de profundidad indicada en el Proyecto por tramos horizontales no mayores a 2.50m de altura. Incluso transporte de la maquinaria, refinado del fondo de excavación, extracción de tierras fuera de la excavación, retirada de los materiales excavados y cargas a camión.

4.5. Perfilado (refinado) en paredes de excavación

Se realizarán en alturas no superiores a 2.50 m una vez excavada la parcela hasta 1.00 m de los límites de excavación previsto en los planos de proyecto o en aquellos frentes que determine la D.F. por motivos de inestabilidad. La DF podrá obligar a realizarlas por bataches de 3.00 m de ancho como máximo). Incluirá el repicado y limpieza de los frentes de excavación con maquinaria de baja potencia, incluso manualmente o con martillo neumático.

4.6. Gunitado para fijación de frentes erosionables

Protección y estabilización de talud del desmonte mediante gunitado de espesor variable (>5cm), proyectado en dos capas, realizado con hormigón de fraguado rápido. Anclado al terreno si fuera necesario con varillas de acero corrugado r12/50cm UNE-EN10080 B 500 S colocadas al tresbolillo en la superficie del talud y reforzado con enrejado de triple torsión con alambre galvanizado reforzado de 2,00 mm de diámetro, de malla hexagonal 8×10-16. Incluso p/p de alambre de atar, limpieza del talud a gunitar, carga y retirada a vertedero autorizado de los productos de rebote. Elaboración, transporte y puesta en obra del hormigón: Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08).Ejecución: UNE 83607. Hormigón y mortero proyectado. Recomendaciones de utilización. Incluye: Limpieza y preparación de la superficie soporte del vertido. Colocación del enrejado. Comprobación de la uniformidad de la presión del aire y de la velocidad. Regulación del contenido de agua. Proyección del material, manteniendo la boquilla a la distancia adecuada

4.7. Colocación de redes o mallas.

Servirán de protección frente a caídas accidentales de material. Se utilizarán las más idóneas en función de la altura en que se empleen.

4.8. Archetado para relleno de oquedades, bolsas escoriáceas…

Se realizarían con mampostería hormigonada (gunitada) o bien con HM20 encofrado a una cara. Probablemente se necesite algún tipo de anclaje al terreno.

4.9. Regularización de taludes por exceso de excavación

Se realizarían con encofrados a una cara y con HM20 con consistencia fluida y árido 10mm

4.10. Acodalamientos

Se realizarán con perfiles metálicos de alma llena o bien cerchas. Se utilizarían básicamente para arriostrar las esquinas inestables de la parcela.

4.11. Gunitados y bulonados anclados provisionalmente al terreno

Fijarán si así fuese necesario zonas archetadas que no contaran con una fiable superficie de apoyo o bien zonas gunitadas (con armadura) de dudosa estabilidad.

4.12. Sondeos a rotopercusión con martillo en fondo

Se ejecutará al menos uno bajo cada pilar (8.00 m de profundidad de acuerdo al CTE) desde la cara superior de las zapatas. Se realizará con una perforadora Off-road de pequeñas dimensiones, para uso en trabajos de difícil accesibilidad o espacios reducidos Deberá contar con transporte para su movilidad total en obra y compresor. Deberán estar operado por sondistas con un alto nivel de experiencia (>10 años) en el manejo en Canarias de maquinaria de sondeos del tipo:

  • A rotación con extracción de muestras.
  • A rotopercusión con martillo en fondo.

Tendrá preferencia en la contratación aquellos que acrediten mayor antigüedad y experiencia con el uso de estas maquinarias y técnicas en los terrenos de origen volcánico de las Islas Canarias. Se deberán comprometer a trasladar por escrito la información día a día “on line” al Director de la Obra con el fin de que éste pueda reconducir las campañas y decisiones de cimentación en función de la información que va surgiendo. La información deberá ser trasladada al Director de la Obra por medio de un técnico que deberá tener la titulación de Ingeniero Superior de Caminos o de Minas o la de Ingeniero Técnico de Obras Públicas. Deberá estar Colegiado y contar también con experiencia acreditada, comprometiéndose a estar permanentemente en la obra presenciando y testificando personalmente todos y cada uno de los sondeos.

4.13. Cajeado de zapatas

  • Los cajeados de las zapatas a los que se refiere esta unidad se realizarán excavando estrictamente los límites de la zapata que figura en los Cuadros del proyecto hasta la profundidad que marca su canto con el fin de realizar posteriormente el hormigonado contra las caras laterales del terreno. Deberá esmerarse su ejecución con el fin de no producir excesos en el hormigonado que, de producirse por una descuidada ejecución del cajeado, correrá por cuenta del subcontratista.
  • Cualquier exceso de excavación por sobrepasar el plano de cimentación establecido repercutirá en las alturas de pilares, muros, rellenos para las soleras… El costo de estas unidades correrán a cargo el del subcontratista si el error es suyo.
  • En caso de detectarse presencia de agua durante la excavación deberá localizarse su origen. Se paralizarán los trabajos en la zona afectada y se actuará de acuerdo con las instrucciones de la dirección de obra para realizar análisis del agua con el fin de determinar su procedencia.
  • Se admite un sistema mixto cajeado-encofrado en las zapatas que determine la D.F. en función de las características del terreno y de acuerdo a los planos de proyecto. En este caso el hormigonado de las zapatas se realizará en dos fases, cuidando la limpieza y rugosidad de la junta de hormigonado horizontal.

5. Capacidad técnica del contratista

El contratista deberá acreditar su experiencia (currículum) en trabajos de entidad similar al que nos ocupa (4-5 sótanos) y en terrenos volcánicos de las mismas características. Además deberá aportar antes del comienzo de los trabajos un “Plan de Actuación durante la Excavación” que, adecuado a las directrices contenidas en el presente Pliego, deberá ser aprobado expresamente por la Dirección Facultativa. Se trata de dejar constancia escrita y en planos el cómo va a organizar los trabajos coordinadamente con otros equipos, contemplando los siguientes aspectos:

  • Descripción de los medios técnicos y personales que se compromete a emplear.
  • Definición de los diferentes frentes de trabajo que se propone acometer simultáneamente.
  • Situar en planta y secciones las rampas de acceso y salida de camiones, estableciendo su pendiente máxima.
  • Definir el proceso de eliminación de la rampa y la salida prevista de la maquinaria al final de la excavación.
  • Citar el vertedero elegido.
  • Planificación del tiempo en que durarán los trabajos. Planning de los trabajos.
  • Adquirir el compromiso de elaborar la documentación del estado de los trabajos cuando así lo requiera la DF.
  • Elaboración junto con el contratista de las penalizaciones económicas por los trabajos mal realizados e incumplimiento de plazos.

En definitiva, que se ha entendido la complejidad de los trabajos, que se cuenta con experiencia y con medios. También que se pactan las Cláusulas de Penalización por los trabajos mal ejecutados e incumplimientos de plazos, de acuerdo al Plan establecido.

Este Plan podrá ser modificado justificadamente por el Director de la Obra durante el transcurso de las mismas si así lo requiere:

  • Las condiciones geotécnicas especiales del terreno.
  • La necesidad de un cambio del tipo de maquinaria inicialmente prevista.
  • Las condiciones climatológicas especiales.
  • La necesidad de atender con urgencia inestabilidades puntuales de los frentes de excavación mediante el uso de acodalamientos, anclajes provisionales, inclusión de redes.
  • La presencia imprevista de agua estacional o fugas accidentales de las redes de la urbanización.
  • La necesidad de hormigonar taludes por exceso de excavación.

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