Excavaciones :Reconocimientos de Riesgo en excavación de zanjas y apuntalamiento

1. INTRODUCCIÓN
   Excavación es reconocida como una de las operaciones de construcción más peligrosos. OSHA revisó recientemente la Subparte P, excavaciones, de 29 CFR 1926.650 , 1926.651 y 1926.652 para que el nivel más fácil de entender, permiten el uso de criterios de actuación cuando sea posible, y proporcionar a los empleadores de la construcción con opciones en la clasificación de los suelos y la selección de métodos de protección de los trabajadores.
   Este capítulo está destinado a ayudar a los usuarios OSHA Manual de técnica, los consultores de seguridad y salud, el personal de campo de OSHA, y otros en el reconocimiento de la excavación de zanjas y apuntalamiento de riesgos y su prevención.
   
2. DEFINICIONES
   1. Las prácticas aceptadas de ingeniería son los procedimientos compatibles con los estándares de la práctica requiere de un ingeniero profesional registrado.
      
   2. Estabilidad estructuras adyacentes se refiere a la estabilidad de la base (s) de las estructuras adyacentes, cuya ubicación puede crear recargos, los cambios en las condiciones del suelo, u otras interrupciones que tienen el potencial de extenderse a la zona de fallo de la excavación o zanja.
      
   3. Persona Competente es un individuo que es capaz de identificar peligros existentes y predecibles o las condiciones de trabajo que son antihigiénicas peligrosos, o peligrosas para los empleados, y que tiene autorización para tomar medidas correctivas inmediatas para eliminar o controlar los riesgos y las condiciones.
      
   4. Espacio confinado es un espacio que, por diseño y / o configuración, con aberturas limitadas de entrada y salida, la ventilación natural desfavorable, puede contener o producir sustancias peligrosas, y no está destinado a ser ocupado empleado permanente.
      
   5. Excavación. Una excavación es cualquier hombre, corte, cavidad, zanja, o depresión en una superficie de tierra que se forma por la remoción de tierra. Una zanja es una excavación estrecha (en relación a su longitud) hizo por debajo de la superficie de la tierra. En general, la profundidad de la zanja es mayor que su anchura y el ancho (medido en la parte inferior) no es mayor de 15 pies (4,6 m). Si una forma u otra estructura construida o instalada en una excavación reduce la distancia entre la forma y el lado de la excavación de 15 pies (4,6 m) o menos (medido en la parte inferior de la excavación), la excavación también se considera que se una zanja.
      
   6. Atmósfera peligrosa es un ambiente que por la razón de ser explosivas, inflamables, tóxicos, corrosivos, oxidantes, irritantes, con deficiencia de oxígeno, tóxicos, nocivos o de lo contrario puede causar la muerte, enfermedad o lesiones a las personas expuestas a ella.
      
   7. Entrada y la salida significa "entrada" y "salida", respectivamente. En las operaciones de excavación de zanjas y excavaciones, se refieren a la provisión de medios seguros para los empleados entrar o salir de una excavación o zanja.
      
   8. Sistema de protección se refiere a un método de proteger a los empleados de los derrumbes, a partir de material que pueda caer o rodar de una cara de la excavación o en una excavación, y por el colapso de las estructuras adyacentes. Los sistemas de protección incluyen los sistemas de apoyo, sistemas de pendientes y paredes verticales, sistemas de escudos, y otros sistemas que proporcionan la protección necesaria.
      
   9. Ingeniero Profesional registrado es una persona que está registrada como ingeniero profesional en el estado donde el trabajo se va a realizar. Sin embargo, un ingeniero profesional que está registrado en cualquier estado es considerado como un "ingeniero profesional" en el sentido de la subparte P la hora de aprobar los diseños para los "sistemas de protección fabricados" o "datos tabulados" para ser utilizado en el comercio interestatal.
      
   10. Sistema de apoyo se refiere a las estructuras que sustentan tales como, los tirantes y apuntalamiento que dan soporte a la estructura adyacente instalación subterránea o hacia los lados de una excavación o zanja.
       
   11. Gravámenes subsuelo incluyen los servicios públicos subterráneos, las fundaciones, las corrientes, las capas freáticas, las bóvedas de transformadores, y anomalías geológicas.
       
   12. Recargo significa un exceso de carga vertical o peso causada por el despojo, sobrecargar, vehículos, equipos o actividades que puedan afectar la estabilidad de la zanja.
       
   13. Los datos tabulados son los cuadros y gráficos aprobados por un ingeniero profesional registrado y se utiliza para diseñar y construir un sistema de protección.
       
   14. Las instalaciones subterráneas incluyen, pero no se limitan a, los servicios públicos (alcantarillado, teléfono, combustible, electricidad, agua, y otras líneas de productos), túneles, pozos, bóvedas, fundaciones y otras instalaciones subterráneas o equipos que se pueden encontrar durante la excavación o zanja el trabajo.
       
   15. Resistencia a la compresión no confinada es la carga por unidad de área en la que suelo fallar en la compresión. Esta medida se puede determinar mediante pruebas de laboratorio, o se puede estimar en el campo usando un penetrómetro de bolsillo, por las pruebas de penetración del pulgar, o por otros métodos.
       
   16. Definiciones que ya no son aplicables. Por una variedad de razones, varios términos comúnmente utilizados en el pasado ya no se utilizan en revisada P. Subparte Estos incluyen los siguientes:
       1. Ángulo de reposo. Contradictorias y definiciones inconsistentes han llevado a la confusión sobre el significado de esta frase. Este término ha sido reemplazado por la pendiente máxima permitida.
          
       2. Banco, tablestacas, y Paredes. Las definiciones anteriores no son claras o usa con consistencia en la norma anterior.
          
       3. El suelo duro y compacto del suelo inestable. El sistema de clasificación de suelos nuevos revisado Subparte P utiliza términos diferentes para estos tipos de suelo.
3. RESUMEN: MECANICA DEL SUELO
   Una serie de tensiones y deformaciones pueden ocurrir en una herida abierta o en una zanja. Por ejemplo, aumentos o disminuciones en el contenido de humedad puede afectar negativamente a la estabilidad de una zanja o excavación. Los siguientes diagramas muestran algunas de las causas más frecuentemente identificadas de derrumbe de la zanja.
   1. Las grietas de tensión. Tensión grietas generalmente se forman a una distancia horizontal de 0,5 a 0,75 veces la profundidad de la zanja, medida desde la parte superior de la cara vertical de la zanja. Ver el dibujo adjunto para más detalles.
   
   FIGURA 5:2-1. TENSIÓN DE CRACK.
   2. Deslizamiento o sluffing puede ocurrir como resultado de grietas de tensión, como se ilustra a continuación.
   
   FIGURA 5:2-2. CORREDERAS.
   3. Derrocamiento. Además de deslizamiento, grietas de tensión pueden provocar caídas.Derrocamiento se produce cuando la cara vertical de la zanja de tijeras a lo largo de la línea de romper la tensión y cae dentro de la excavación.
   
   FIGURA 5:2-3. Derrocamiento.
   4. Hundimiento y saltones. Una excavación sin soporte puede crear una tensión desequilibrada en el suelo, que a su vez, provoca hundimientos en la superficie y abombamiento de la pared vertical de la zanja. Si no se corrige, esta condición puede causar insuficiencia cara y el atrapamiento de los trabajadores en la zanja.
   
   FIGURA 5:2-4. SUBSIDENCIA
   Y abultadas.
   
   5. Agitado o apretar. Fondo agitado o apretar es causada por la presión a la baja creada por el peso del suelo adyacente. Esta presión causa una protuberancia en la parte inferior de la corte, como se ilustra en el diagrama anterior. Agitado y apretando puede ocurrir incluso cuando apuntalamiento o protección se ha instalado correctamente.

Micropilotes

MICROPILOTES

MICROPILOTES EN PANTALLAS , RECALCE, PARAGÜAS

Son pilotes de pequeño diámetro perforados "in situ", verticales e inclinados, de muy alta resistencia con relación a su diámetro, tanto en compresión como en tracción. Se aplican en recalces, contenciones, consolidaciones de terreno, con diámetros no inferiores a 100 ni superiores a 300 mm., se inyecta el núcleo interior de la perforación o con lechada de cemento o con mortero y disponiendo armadura formada por redondos o tubulares de acero.

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TIPOS DE ARMADURA QUE PUEDEN SER UTILIZADOS EN EL MICROPILOTE.

Los materiales necesarios son acero y mortero. El acero de armadura puede ser en tubos, perfiles laminados, carriles de ferrocarril o redondos de armar.

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FUNDAMENTOS Y APLICACIONES

El ámbito de aplicación es al menos el mismo que el de los pilotes, pero por sus reducidas dimensiones tienen una serie de importantes ventajas. Se utilizan en:

- Pilotajes en los que hay que atravesar hormigón, grandes bolos, gravas, cimientos antiguos, etc.

- Pilotajes desde pequeñas plataformas de trabajo o con pequeño gálibo. (Caso de recalces donde el micropilotaje se hace desde el interior del edificio).

- Cimentaciones de edificios, puentes, contención de taludes.

- Pilotajes inclinados

- Cimentaciones en rocas karstificadas, con lo que se atraviesan las cavernas

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Perforación Direccional

Introducción

Teniendo en cuenta que la tecnología en las operaciones de perforación de pozos exploratorios cada día es más avanzada, es obligación estar al tanto de estos avances.

Todos los sistemas de perforación implementados en el mundo deben tener esa herramienta necesaria como lo es la broca.

Desde los comienzos de la historia de la perforación este elemento ha jugado un papel demasiado importante y sus avances en cuanto a diseño, materiales de construcción etc., no deben inquietar, por lo tanto debemos estar al tanto de todo esto.

Es importante tener en cuenta que cada casa constructora tiene sus propias especificaciones y codificación para cada broca, pero tienen un objetivo en común desarrollar una tecnología que nos permita avanzar en la perforación al menor costo posible y con las mejores condiciones de seguridad.

Perforación Horizontal Dirigida

Cuando en un proyecto de contempla la colocación de ductos de tuberías que han de cruzar zonas urbanas de alto tránsito, pistas de aterrizaje con alto tráfico, ríos con caudal permanente, sin perturbar las operaciones normales puede sernos de gran ayuda el uso de la perforación horizontal dirigida.

La perforación horizontal dirigida (direccional) permite instalar un ducto por debajo de un obstáculo, como un río o carretera, sin perturbar el entorno. Al contrario de la técnica de perforación horizontal, la trayectoria curva de una perforación horizontal dirigida permite hacer pasar el ducto por debajo de obstáculos desde la superficie, de manera que no se requiere efectuar ninguna excavación importante.

Es ideal en suelos no pedregosos y bloques (arcilla, limo y arena), puede ejecutarse asimismo con casi todo tipo de rocas, permite instalar ductos que pueden alcanzar 1.200 milímetros de diámetro, ofrece la posibilidad de efectuar perforaciones que alcancen hasta 1.800 metros de longitud (lo que varía según las condiciones del suelo y el diámetro requeridos).

Situaciones que requieren el uso de la perforación direccional

∗Complicaciones por la geología local.

∗Incremento de la producción de un yacimiento desde un pozo en particular.

∗Disminuir costos (ej. evitar instalaciones off-shore)

∗Disminuir riesgos ambientales.

∗Necesidad de mantener la verticalidad en pozos profundos.

∗Pozos de alivio.

∗Comercialización y distribución (construcción de oleoductos y gasoductos)

Causas que originan la perforación direccional

Existen varias razones que hacen que se programen pozos direccionales, estas pueden ser planificadas previamente o por presentarse problemas en lasa operaciones que ameriten un cambio de programa en la perforación. Las más comunes son las siguientes

1. Localizaciones inaccesibles: Son aquellas áreas a perforar donde se encuentra algún tipo de instalación o edificación (parque, edificio), o donde el terreno por condiciones naturales (lagunas, ríos, montañas) hacen difícil su acceso.

2. Domo de sal: donde los yacimientos a desarrollar están bajo la fachada de un levantamiento de sal por razones operacionales no se desee atravesar el domo.

3. Formaciones con fallas: donde el yacimiento esta dividido por varias fallas que se originan durante la compactación del mismo.

4. Múltiple pozo con una misma plataforma: desde la plataforma se pueden perforar varios pozos para reducir el costo de la construcción de plataformas individuales y minimizar los costos por instalación de facilidades de producción.

5. Pozo de alivio: es aquel que se perfora para controlar un pozo en erupción. Mediante el pozo se contrarresta las presiones que ocasionaron el reventón

6. Desarrollo múltiple de un yacimiento: cuando se requiere drenar el yacimiento lo mas rápido posible o para establecer los limites de contacto gas/petróleo o petróleo/agua

Dispositivos y Técnicas de Relevamiento

Los Relevamientos direccionales proporcionan al menos tres datos fundamentales:

•Profundidad (es la profundidad en el pozo direccional, que se hace con la medición de la sarta, mide la longitud del hoyo)

•Inclinación (es el ángulo fuera de la vertical, también se llama ángulo de desviación)

•Azimut (Angulo fuera del norte del hoyo a través del este que se mide con compas magnético, con base en la escala completa del círculo de 360º)

Técnicas de Relevamiento desde instrumentos magnéticos hasta sofisticados giroscopios

•Relevamientos Magnéticos: muestra la inclinación y dirección del pozo en uno o varios puntos; utilizando un inclinómetro y una brújula, un cronómetro y una cámara.

•Relevamientos Giroscópicos: muestra mayor precisión. Utilizan una masa giratoria que apunta hacia una dirección conocida. El giroscopio mantiene su orientación para medir la inclinación y la dirección en estaciones específicas del relevamiento.

Herramientas a utilizar en la perforación direccional

Existen en el mercado una gran variedad de herramientas que son útiles en la perforación direccional

· Mechas: son de tamaño convencional con uno o dos chorros de mayor diámetro que el tercero, o dos chorros ciegos y uno especial, a través del cual sale el fluido de perforación a altas velocidades, también puede ser utilizada una mecha bicono con un chorro sobresaliente

La fuerza hidráulica generada erosiona una cavidad en la formación, lo que permite a la mecha dirigirse en esta dirección. Este es un método utilizado normalmente en formaciones blandas y semiblandas

La perforación se realiza en forma alternada, es decir, se erosiona una sección del hoyo y luego se continúa con la perforación rotatoria

· Cucharas deflectoras (guiasonda): son piezas de acero en forma de cuchara con la punta cincelada

· Cuchara removible: se usa para iniciar el cambio de inclinación y rumbo del pozo, para perforar al lado de tapones de cemento o para enderezar pozos desviadores. Consta de una larga cuña invertida de acero, cóncava en un lado para sostener y guiar la sarta de perforación. Posee una punta de cincel en el extremo para evitar el giro de la herramienta y de un tubo portamecha en el tope para rescatar la herramienta

· Estabilizador: un cuerpo estabilizador es sustentado giratoriamente por el sub estabilizador, donde el cuerpo estabilizador permanece sustancialmente estacionario en relación con el pozo de sondeo a medida que gira la sarta de perforación. Al menos una pala estabilizadora es sustentada por el cuerpo estabilizador, siendo la pala estabilizadora extensible radialmente desde el estabilizador para encajarse con la pared lateral del pozo de sondeo. Cada pala estabilizadora es extensible y retirable desde el cuerpo estabilizador independientemente de las demás. Cada una de las palas va guiada por ranuras de fondo inclinado y desplazada a lo largo del fondo por un motor eléctrico. Los motores son alimentados por baterías que se cargan por acoplamiento inductivo con bobinas de carga sustentadas por el sub estabilizador. El movimiento de las palas se controla por telemetría desde la superficie o por un sistema mwd (mediciones durante la perforación).

Ground Research

Los métodos de exploración geofísica representan una gran herramienta de investigación del subsuelo. Son técnicas no invasivas y no destructivas que permiten la caracterización del terreno reduciendo los riesgos geológicos y los asociados a la propia excavación. Son de gran utilidad tanto para la localización de los servicios como en la caracterización litológica del terreno.

Georadar
El GPR (Ground Penetrating Radar) es un método de prospección geofísica basado en la emisión de ondas electromagnéticas al subsuelo por medio de una antena transmisora. La presencia de heterogeneidades en las propiedades eléctricas del terreno provoca que parte de la energía sea reflejada a la superficie y parte se transmita a profundidades superiores. El resultado es un perfil continuo de alta resolución similar a los obtenidos en sísmica de reflexión.

Sus principales ventajas son la rapidez de toma de datos y la elevada resolución obtenida en el subsuelo superficial.

Aplicaciones
· Localización de objetos artificiales y servicios
   (conducciones de distintas clases, cementaciones, galerías, ruinas, etc.).
· Localización de objetos naturales
   (bloques rocosos, planos de desliz, etc.).
· Localización del substrato rocoso bajo un relleno o material no cohesivo.
· Reconocimiento de discontinuidades litológicas.
· Hidrogeología: permite conocer la situación del nivel freático.
· Fracturación y alteración de rocas.
· Alteraciones en hormigón y asfalto.
· Localización de cavidades y fracturas no visibles

Tomografía eléctrica
La Tomografía Eléctrica o imágenes de resistividad es un método de prospección geofísica que consiste en la inyección de pulsaciones de corriente eléctrica continua al terreno a través de una serie de electrodos. A partir del valor de corriente inyectado y el voltaje mesurado se obtiene una resistividad aparente del subsuelo. El resultado final será una sección de resistividades aparente a distintos niveles de profundidad. Los contrastos de esta propiedad física nos determinaran la detección y resolución del método.

Aplicaciones
·Estudios geológicos. Potencias estratigráficas, localización del basamento rocoso, continuidades laterales, etc.
· Investigaciones geotécnicas.
· Investigaciones relacionadas con el área de la construcción.
· Detección de cavidades y zonas de fractura.
· Hidrogeología. Exploración de aguas subterráneas.
· Estudios medioambientales. Cartografía de focos contaminantes.
· Imágenes de tomografía de sondeo a sondeo y de sondeo a superficie.
· Investigaciones destinadas a perforaciones horizontales, tuneladoras, etc.
· Estudios arqueológicos.
· Exploración de medios marinos. Posibilidad de obtener imágenes del subsuelo marino

Detalle de operación

Antes de nada, deberán llevarse a cabo sondeos al igual que un estudio geotécnico completo, con el propósito de que podamos evaluar todas las dificultades posibles y determinar la trayectoria de la perforación. En terrenos blandos se utiliza el sistema de lanza, equipada con un puntero protegido por puntas de vidia que erosiona el terreno. En terrenos especialmente blandos la erosión es realizada directamente por el fluido de perforación. Se emplean distintos punteros con distintas formas, distintas geometrías y refuerzos en punta, para adaptarse a las necesidades de cada terreno. En terrenos duros el sistema para obras que requieren de grandes esfuerzos en la punta de perforación, ya que da mayor potencia en el extremo del varillaje. Dicha potencia es transmitida a través del mismo fluido de perforación el cual, accionando un motor hidráulico, permite dar fuerza de rotación al cabezal del que está provisto. El cabezal de perforación (bit) es especial para cada tipo de roca, perforando el terreno de forma progresiva y evitando el martilleo. El sistema es simple.

Luego del estudio geológico y definidas la dirección y profundidades de la perforación se inicia ésta con el Ensanche proceso consiste en el desmontaje del cabezal de perforación, utilizado para los trabajos de direccionamiento de la perforación piloto, y en la conexión de un escariador para proceder al ensanche del microtúnel hasta el diámetro requerido para la introducción del tubo de servicio.
El ensanche del microtúnel se realiza progresivamente, es decir, no se pasa del diámetro de perforación piloto directamente al diámetro final, sino que se ejecutan unos ensanches intermedios. Soldadura El producto a instalar puede ser acero o polietileno, adaptando el proceso de perforación a los radios de giro admisibles según el material, para minimizar las tensiones residuales. En ambos casos, paralelamente al proceso de perforación, se procede a la preparación y soldadura de la tubería. Ésta se prepara en toda su longitud, y se alinea para permitir la introducción en la perforación.

Ésta se conecta inmediatamente detrás del escariador (ensanchador), como si se tratara del último de los ensanches de forma que, al tirar desde la máquina de perforación, el ensanchador agranda o limpia el túnel abierto previamente y, simultáneamente, se instala el tubo de servicio. Una vez la tubería sale a la cata de entrada, ésta queda instalada dentro del túnel, según el trazo seguido para la perforación piloto, sin tensiones ni deformaciones. Terminada la introducción de la tubería, se procede a la retirada de todo el equipo de perforación y a la elaboración de los informes definitivos. Al concluir la obra se entrega un informe completo, con fotografías de la obra, una planta y un perfil del trazo final de la instalación del tubo de servicio

Enviado por:

Alcadio

Instituto Universitario de Tecnología de Administración Industrial

Extensión Valencia – Ampliación San Joaquín

Valencia, enero de 2009