Clasificación de terrenos y métodos de excavación en ingeniería civil

Clasificación General de Terrenos

Para fines de excavación, los terrenos se pueden clasificar según su composición y la facilidad con la que pueden ser removidos:

• Terreno de tránsito: Comprende materiales formados por rocas descompuestas y tierras muy compactas. En general, se pueden excavar con medios mecánicos.
• Tierras: Materiales que se pueden excavar a mano.
• Fangos: Requieren el empleo de medios especiales de transporte o una desecación previa.

Tipos de Excavaciones según el Entorno

Excavaciones Subterráneas

En las excavaciones subterráneas, la climatología apenas influye; además, presentan una gran dificultad de movimiento y las cualidades del terreno no se conocen bien. Existen dos tipos principales:

• Túneles y galerías: Su ejecución implica el empleo de explosivos o topos en función de la longitud y el tipo de terreno. También se utilizan rizadoras, martillos de percusión y escudos cuando los terrenos son inestables.
• Pozos: Consisten en una excavación en vertical o casi vertical. La extracción de los productos se realiza por elevación.

Excavaciones Subacuáticas

Las excavaciones subacuáticas requieren el uso de material flotante o medios análogos. Además, los útiles de trabajo deben alcanzar el fondo y la visibilidad suele ser baja. Según la naturaleza del fondo, se pueden clasificar en:

• Arenas y fangos: Los productos de la excavación se pueden transportar por tubería, mediante bombas y dragas de succión.
• Fondos moderadamente duros: Incluyen arenas consolidadas y rocas blandas. Se emplea dragas de succión con cortador.
• Fondos duros: El material no se puede extraer por tubería. Se emplean dragas de arranque o de rosario.
• Rocas: La excavación se realiza mediante martillos romperrocas o voladuras subacuáticas.

Criterios de Excavabilidad

La excavabilidad del terreno es la capacidad de este para ser arrancado por diferentes medios. A efectos de excavabilidad, el PG3 (Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes) define tres tipos:

Excavación en Roca

Comprende masas de roca, terrenos estratificados y todos aquellos materiales que presenten características de roca maciza. Únicamente pueden ser excavados usando explosivos (velocidad de onda sísmica > 2500 m/s), empleando perforadoras.

Excavación en Terreno de Tránsito

Incluye rocas descompuestas, tierras muy compactas y todos aquellos materiales que no necesiten explosivos para su excavación, pero que requieran la utilización de escarificadores profundos y pesados (velocidad de onda sísmica entre 1000 y 2000 m/s), como los acoplados a tractores de cadenas.

Excavación en Tierra

Comprende los materiales que no se clasifican en las categorías anteriores (velocidad de onda sísmica < 1000 m/s). Para su excavación, se utilizan tractores con hoja frontal, excavadoras y traíllas.

Evaluación de la Excavabilidad

La excavabilidad se puede evaluar mediante diversas técnicas:

• Sondeos
• Catas
• Prospección visual
• Ensayos sísmicos