EXCAVACIONES PARA CIMENTACIONES

1 EXCAVACIONES, MAQUINARIA PARA CIMENTACIONES
ÍNDICE
ÍNDICE…………………………………………………………………………………………….
CARATULA ..............................................................................................................……
INTRODUCCIÓN......................................................................................................……
ANTECEDENTES.....................................................................................................……
CAPÍTULO I: EXCAVACIONES PARA CIMENTACIONES .....................................……
1. EXCAVACIONES SIN APUNTALAR ....................................................................……
1.1 PUNTALES DESARMADOS
2. EXCAVACIONES APUNTALADAS ......................................................................…….
2.1 PROCESO CONSTRUCTIVO EXCAVACIONES POCO PROFUNDAS………….
2.2 PROCESO CONSTRUCTIVO EXCAVACIONES PROFUNDAS…………………..
3. CALZADURAS......................................................................................................…….
3.1 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO.................................................................…….
3.2 PARA CONSOLIDAR LA CIMENTACIÓN DE UNA ESTRUCTURA………………..
3.3 CONSIDERACIONES ATOMAR EN CUENTA………………………………………..
4. DRENAJE ........................................................................................................…….
4.1 DRENAJE SUPERFICIAL............................................................................…….
4.2 DRENAJE SUBTERRANEO .........................................................................…….
4.3 DRENAJES EN LA CONSTRUCCION..........................................................…….
4.4 DRENAJE SANITARIO ................................................................................…….
4.4 DRENAJE PLUVIAL .....................................................................................…….
CAPÍTULO II: MAQUINARIA PARA LA EXCAVACION DE CIMENTACIONES…………..
5. MAQUINARIA PARA LA EXCAVACION
5.1 RETROEXCAVADORA…………………………………………………………………..
5.2 EXCAVADORA…………………………………………………………………………….
5.3 BULLDOZER……………………………………………………………………………....
5.4 CARGADOR FRONTAL…………………………………………………………………..
CONCLUCIONES…………………………………………………………………………………..

Introducción
Como primer paso en la construcción de cimentaciones, se encuentra la excavación del
suelo o roca que yace bajo la superficie y por encima del nivel de dicha cimentación. Por lo
tanto las excavaciones tienen como función preparar el terreno para la futura construcción
del sistema de cimentación propuesto. Generalmente el proceso constructivo y método de
excavación son elegidos por el Ingeniero Contratista, aunque en algunos casos se
recomienda directamente por el diseñador.

EXCAVACIONES
Excavaciones sin Apuntalar
Estas excavaciones son de poca profundidad y en lugar de sostener el material circundante
con elementos externos, se sostiene por medio de taludes diseñados en la misma
excavación. Los taludes deben ser diseñados con todas las normas que rigen la estabilidad
de taludes. La excavación se realiza generalmente con máquina, puesto que es común
encontrar anchos considerables y grandes volúmenes de material a mover.
Excavación sin Apuntalar Proceso de Excavación Perfeccionamiento del Talud
Excavaciones Apuntaladas
Generalidades
Cada uno de los tipos de excavación (Profundas y Poco Profundas) tiene un método de
apuntalamiento, por esta razón se considera que un buen método es aquel que reduce al
máximo las deformaciones y protege lo mejor posible las construcciones y estructuras
vecinas a la excavación e inclusive el interior de la misma excavación.
Son consideradas excavaciones Poco Profundas, aquellas que se encuentran entre 1 y 5 m,
por lo tanto las Profundas son aquellas mayores de 5 m.
El apuntalamiento consiste en sostener el material adyacente a la excavación con el fin de
reducir al máximo los efectos inevitables que una intervención de este tipo conlleva. Estos
efectos se producen debido al cambio de esfuerzo en el suelo y comúnmente se presentan
en forma de hundimientos y deformaciones.
Excavación Apuntalada con Excavación Apuntalada con Excavación Apuntalada con vigas
Anillos de Cemento. Vigas Metálicas. Metálicas.

Puntales desarmados
Dentro de las funciones del Ingeniero se encuentra la de estar completamente familiarizado
con los métodos y procesos utilizados en las excavaciones y apuntalamientos con el fin de
evitar errores que pueden ser desastrosos. Una de las recomendaciones que se hace
comúnmente en cuanto al apuntalamiento es la de pre esforzar cada puntal durante su
colocación.
ANIAMCION DE PREESFUERZO
El método de pre esforzar los puntales consiste en colocar con anterioridad al puntal
definitivo dos puntales auxiliares equipados con gatos hidráulicos encargados de separar
los largueros, para luego insertar y acuñar el puntal definitivo. Una vez colocado este, se
retiran los gatos y puntales auxiliares transmitiéndole esfuerzos de varias toneladas al
puntal definitivo.
EXCAVACIONES APUNTALADAS
PROCESO CONSTRUCTIVO EXCAVACIONES POCO PROFUNDAS
Debido a condiciones de linderos y reducción en las áreas de trabajo para las
construcciones, es común encontrar frentes de excavaciones verticales en los cuales es
recomendable apuntalar. En el caso de excavaciones poco profundas se utilizan tablones
alrededor de la excavación unidos por medio de vigas perimetrales denominadas largueros
soportadas entre ellas por los puntales. Estos puntales pueden ser metálicos, en madera o
inclusive si la excavación es muy ancha se utilizan cerchas.

Excavación Apuntalada con Madera Excavación Apuntalada con Cerchas Metálicas
Cerchas Metálicas con Puntales Cercha Metálica como modo de Apuntalamiento
PROCESO CONSTRUCTIVO EXCAVACIONES PROFUNDAS
Para este caso, es común la utilización de las tablestacas, pilotes metálicos en forma de "H"
e inclusive muros pantalla en concreto. El proceso más común en estos casos es el de hincar
las tablestacas y trabarlas para luego retirar el material del interior. A medida que se va
profundizando, se van colocando los largueros y puntales.
En el caso de utilizar pilotes, el procedimiento es el mismo y la diferencia radica en que una
vez retirado el material del área de los pilotes se colocan tablas acuñadas entre ellos para
luego ubicar los largueros y puntales.

Muro pantalla apuntalado con cerchas metálicas Excavación Apuntalada con Madera
En el caso de los muros pantalla, el procedimiento a seguir consiste en la excavación y lleno con
bentonita, donde luego se va vaciando el concreto (TREMIE) por medio de un tubo en la parte inferior
de la excavación. Cuando el concreto comienza a entrar, la bentonita comienza a salir y puede ser
captada nuevamente o reutilizada en una excavación siguiente.
Equipo utilizado para la excavación de muros pantalla
CALZADURAS
La calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estado
inferior del suelo. El término lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos
indistintamente para aquellas obras que se realizan con algunos de los propósitos siguientes:
a) Para consolidar la cimentación de una estructura existente. Tal es el caso de una estructura que
ha sufrido asentamientos. Este caso es frecuente en edificaciones de valor arquitectónico o histórico
que por estar cimentadas sobre terrenos que se consolidaron con el tiempo han sufrido
asentamientos que comprometen su estabilidad y se requiere nivelar la estructura y detener los
asentamientos.
b) Para darle mayor capacidad portante a la cimentación y podía requerirse buscar un estrato de
suelo más resistente a mayor profundidad o reforzar la misma cimentación ampliándola.
c) Para protección de la propiedad vecina – edificaciones o taludes – cuando se va a realizar
excavaciones cercanas. En este contexto las obras de calzadura tienen carácter temporal ya que su
función de contención o confinamiento será asumida definitivamente por la nueva construcción

TRABAJO Y DISEÑO DE LA CALZADURA
Es recomendable que antes de emprender trabajos de calzadura se analice el problema en la luz de
las condiciones esperadas del suelo, de las características y ubicación de las edificaciones vecinas
etc. Y se prepare un plano de calzadura y recomendaciones constructivas.
Las cargas sobre la calzadura-empuje lateral y cargas verticales-en cada uno de los puntos de
excavación deberán ser evaluadas en función a las características del suelo, su contenido de
humedad y la cercanía de cimentaciones existentes.
Conocimiento del suelo. Tanto para el diseño como para la ejecución de la calzadura es
indispensable que se tenga conocimiento de las características del suelo, y estar atento a cualquier
variación de éstas. En particular bolsones de arena.
Planificación. Planificar el proceso de excavación-calzadura-apuntamiento y de construcción de las
obras definitivas de manera que sea un proceso secuencial lo más rápido posible.
Apuntalamiento. La calzadura, en particular en los frentes bajo o cercano a edificaciones existentes,
debe apuntalarse. Considerar que la capacidad de la calzadura-pantalla de concreto simple-como
muro de contención es limitada.
El apuntalamiento es esencial sobre todo cuando tenemos edificaciones vecinas ya sea que éstas
estén al borde de la excavación o estén más retiradas, caso más peligroso porque la calzadura no
cuenta con el beneficio de la carga vertical y trabajará solamente como pantalla con el empuje
adicional del bulbo de presiones de la cimentación del edificio. Las recomendaciones de
apuntalamiento deben ser parte del diseño de la calzadura. La carga de diseño de los puntales debe
ser estimada conservadoramente.
El empleo de apuntalamiento no sólo da seguridad a la calzadura sino que también puede reducir el
costo sustancialmente al permitir espesores menores de calzaduras. En excavaciones profundas la
longitud de los puntales de la calzadura deberá llegar a ser considerable; las indicaciones se
evaluaran la conveniencia del empleo de puntales robustos versus el empleo de puntales delgados
a la luz de las necesidades de arriostre de éstos y las dificultades de obra.
Monitoreo. El proceso de excavación y calzadura requiere de un monitor permanente para detectar:
desplazamientos, asentamiento – mediante control topográfico permanente – aparición de grietas de
tensión o grietas en las edificaciones vecinas.
A continuación se tienen las siguientes figuras:

PROCEDIMEINTO DE TRABAJO
Es usual que los problemas con las edificaciones vecinas sean causados por las deformaciones
laterales de la calzadura o por los asentamientos diferenciales.
En los últimos años, en los que la confianza hacia las nuevas construcciones ha disminuido, debido
a los accidentes ocurridos en algunas obras, el utilizar calzaduras en la construcción de muros de
sótanos ha ocasionado problemas con terceros ya que se invade la propiedad vecina. En el Perú,
desde el inicio de los años 90, se utiliza muros de concreto armado que, al principio, sirven como
elementos de contención en la etapa de la excavación, soportando los empujes del suelo mediante
tensores y/o anclajes potenzados. Este elemento de contención es el muro perimétrico del proyecto,
lo que no genera un costo adicional. Este tipo de muros son llamados “muros excavados con anclajes
o muros pantalla”.
La calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estado
inferior del suelo. El término lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos
indistintamente para aquellas obras que se realizan con algunos de los propósitos siguientes:
Al terminar de construir una primera fila de muro, se pasa a repetir el proceso en una segunda fila.
Los paños son normalmente de 3m de altura por 4.5m o 5.0m de largo con refuerzos verticales y
horizontales que sobresalen hacia abajo y hacia los costados, aproximadamente 50cm. Esto se hace
con la finalidad de hacer el empalme con el futuro paño adyacente y luego con el paño de la fila
inferior.
Fig. 1: Foto donde se indica la colocación de refuerzo para futuros empalmes.

Cuando hay una edificación al costado con cimentaciones superficiales lo recomendable es hacer la
primera fila del muro con longitudes de paños de hasta 2.5m. Esto se recomienda ya que la
cimentación del edificio existente no se está calzando y puede desestabilizarse si se quita 5m de
terreno.
Los anclajes pueden ser temporales o permanentes. Los anclajes temporales trabajan hasta que son
sustituidos por estructuras permanentes, en el caso de una excavación de varios sótanos, el
sostenimiento temporal se realiza con anclajes, hasta que son sustituidos por las losas de entrepiso.
Los anclajes permanentes trabajan durante toda la vida útil del proyecto, por lo que se dimensionará
con mayores coeficientes de seguridad y los niveles de protección serán mayores.
Los espesores recomendados para los muros anclados, construidos en un buen suelo, como el de
cusco, y para alturas normales de piso a piso son:
N° de Sótanos Espesor de muro (cm)
2 o 3 30
4 40
5 o 6 45
7 u 8 50 o 55

PARA CONSOLIDAR LA CIMENTACIÓN DE UNA ESTRUCTURA
Las calzaduras son estructuras provisionales que se diseñan y construyen para sostener las
cimentaciones vecinas y el suelo de la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas.
Tienen por función prevenir las fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la
integridad del terreno colindante y de las obras existentes en él, hasta que entren en funcionamiento
las obras de calzadura y/o sostenimiento definitivas.
También podríamos decir que es un tipo de muro de contención de gravedad, que se construye por
tramos, en forma escalonada siguiendo los principios Mampostería, Su aplicación dependerá del tipo
de terreno, ya que no se puede construir libremente sobre cualquier suelo, hay que tener en cuenta
la resistencia, cohesión, empuje activo del suelo, por lo tanto El INGENIERO RESIDENTE a cargo
de la Obra, deberá contar con un Estudio General de Mecánica de Suelos, y así contar con una
información precisa acerca de la clasificación del mismo en cada uno de sus estratos encontrados.
En el Perú, sobre todo en Lima gracias al buen suelo con que se cuenta se suele realizar calzaduras
de 10-15 mts de profundidad, sin embargo lo recomendable es no exceder de los 6mts.
Calzadura desencofrada

Consideraciones a tomar en cuenta:
Como en toda obra se realizará la excavación masiva de la zona que corresponderá a los sótanos;
al pie del muro se deben excavar piques de ancho variable que puede ser de 1m a 1.5 metro de
ancho, esto dependerá de la consistencia del terreno.
Los piques (huecos) se deberán de excavar alternadamente, de forma que quede 2 piques sin
excavar (2.5 m aprox.) entre pique y pique sin excavar.
La calzadura debe realizarse lo más rápido, por ello es que luego de terminado los piques se debe
de encofrar y luego el vaciado del concreto.
El vaciado de concreto se realizara del mismo orden como se realizaron los piques, ose de manera
alternada
Vista General de la Calzadura
Y algo muy importante que la calzadura se realiza por niveles, por eso es que no se puede realizar
piques que corresponda al nivel inferior mientras no se haya completado la calzadura superior.
Entre una calzadura superior e inferior debe de existir un desfase de medio paño (algo similar a lo
que se realiza en mampostería), con la finalidad de brindar trabazón entre bloques y conforme se
incremente la altura (profundidad) de la calzadura también tendrá que aumentar el ancho de la base
del calzado, por lo cual a mayor altura nos iremos introduciendo mas en el terreno vecino, por ellos
es que se debe ser muy cuidadoso en este proceso de calzado pues un mínimo error puede provocar
graves accidentes en la obra como el colapso de la edificación vecina.

DRENAJE
Drenaje Superficial: Se asegurará el flujo de las aguas superficiales hacia las estructuras de drenaje
mediante la disposición de pendientes adecuadas que eviten el encharcamiento o represamiento de
éstas. Este flujo se encauzará sobre la superficie mediante quiebres o cunetas, elaboradas con
adoquines, o cunetas de concreto ya sean vaciadas o prefabricadas
Drenaje Subterráneo: Se garantizará que el nivel freático esté al menos 400 mm. (40 cm) por debajo
de la superficie final del pavimento. Se construirán filtros transversales en la parte más baja.
Sistema de drenaje: El sistema de drenaje permite la circulación de las aguas estancadas en el
terreno, a causa de las depresiones topográficas y controla la acumulación de sales en el suelo, ya
que esto puede disminuir la productividad. Si en un terreno no se instala un sistema de este, cuando
ocurran estos fenómenos topográficos el agua estancada provocara daños graves a la agricultura.
Ahora bien existen otros orígenes de estas aguas como es por la elevación de las aguas
subterráneas, a causa del riego en exceso, o, por la elevación de las aguas del rio, otra causa es por
el escurrimiento superficial y por la precipitación en el área. El sistema de drenaje conduce las aguas
apozadas a otra parte por medio de tuberías o de una red de canales, es importante tener en cuenta
que debemos llevar una limpieza periódica en este sistema, debemos eliminar el fango y malezas
los cuales podrían ocasionar que la eficiencia del sistema se pierda y tenga problemas.
El sistema de drenaje esta compuestos de varios elementos, los más importantes son:
 Estaciones de bombeo: cuando el agua estancada no se pueda extraer fácilmente
 Obras de control de la erosión en el fondo de los canales
 Canales de campos
 Canales secundarios y principales, estos son muy profundos
 Obras de protección de los márgenes de los canales
Drenajes – Construcción: Drenaje, en el campo de la geología, es todo medio por el cual fluye el
agua que está contenida en una zona, por medio de la superficie o de infiltraciones en el terreno. El
termino drenaje, cloacas o red de saneamiento, se emplea en la ingeniería y el urbanismo, para
designar al sistema de tuberías, sumideros o trampas y todas sus conexiones, que se utilizan para
el desalojo de líquidos, por lo general pluviales, en una población determinada. Existen distintos tipos
de drenaje, entre los que se encuentran los siguientes:
Drenaje sanitario: Llamado drenaje del baño sanitario, pues este es el que se encarga de
transportar todos los desechos líquidos que se producen en una casa, en los comercios y en las
fábricas no contaminantes. Dependiendo de las regiones o ciudades, estos son dirigidos hacia
plantas depuradoras, en donde son potabilizados y luego se vuelven a utilizar.
Drenaje pluvial: Es la manera de nombrar al sistema de drenaje por donde son conducidas las
aguas de lluvias, a los distintos lugares en que es organizada la manera en que serán
aprovechadas las mismas. La manera en que funciona el drenaje, es por medio de la gravedad.
Todas las tuberías son conectadas en ángulo descendente, es decir desde el interior de los predios
hasta la red municipal, y del centro de la comunidad hacia las áreas exteriores de la misma. Los
pozos de registro verticales, son perforados a cada cierta distancia, con el objetivo de que se
puedan pasar a la red, para darles mantenimiento. Cuando se trata del drenaje pluvial, se crean las
alcantarillas en el pavimento de las calles, las cuales están conectadas a la tubería principal, de
modo que sean captadas las aguas lluvias.

MAQUINARIA PARA EXCAVACION
RETROEXCAVADORA
La operación de carga se efectúa por tracción
hacia la máquina en tanto que la extensión del
brazo permite la descarga. Este tipo de equipo
permite una ejecución precisa, rápida, y la
dirección del trabajo está constantemente
controlada.
Uso de la Retroexcavadora
La apertura de zanjas destinadas a las
canalizaciones, a la colocación de cables y de
drenajes, se facilita con éste equipo; la anchura
de la cuchara es la que determina la de la zanja.
También se utiliza para la colocación e instalación de los tubos y drenes de gran diámetro y para
efectuar el relleno de la excavación.

ESPECIFICACIONES TECNICAS RETROEXCAVADORA 450F
 Pesos Peso en orden de trabajo nominal :10.950 kg
 Capacidad del cucharón Uso general: 1.34 m³
 Retroexcavadora Profundidad de excavación estándar: 5.260 mm
 Profundidad de excavación/brazo extensible extendido: 6.501 mm
 Tanque de combustible: 165.0 L
DATOS TECNICOS RETROEXCAVADORA 450F
Rendimiento:
Consumo de combustible:
Costo h/m: s/.130 x hora
EXCAVADORA
Máquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con una superestructura capaz de girar 360º que
excava o carga, eleva, gira y descarga materiales por la acción de una cuchara fijada a un conjunto
de pluma y balancín o brazo, sin que el chasis o la estructura portante se desplace.
El cucharon y accesorios
En la foto que vemos a continuación vemos las partes de que se compone un cucharón de
excavadora equipado en este caso con puntas o dientes de penetración afilados. Estos son los
componentes que generalmente se montan en todas las marcas con pequeñas diferencias entre las
mismas.

En función de la cuchilla base pueden ser de uso general para carga o zanjeo de cuchilla recta o bien
de roca si la cuchilla es en delta. Vemos en la imagen siguiente los dos tipos de cuchillas.
Si queremos utilizarlo para colocar escollera o cargar grandes rocas lo más aconsejable es un
cucharón con los protectores laterales en curva para permitir asentar las rocas en el lateral con más
facilidad. Como muestra el cucharón de la siguiente foto.
Hoy en día se utilizan cada vez más las barras de protección laterales que vienen indicadas en la
foto siguiente, con el fin de proteger los laterales del cucharón que son las zonas más expuestas del
mismo y las que generalmente determinan el momento de la reparación. Estas barras nos permiten
alargar la vida útil del cucharón.
En el fondo del cucharón suelen colocarse barras transversales de protección para evitar el desgaste
prematuro del mismo. Se colocan de forma transversal por dos motivos, teniendo en cuenta que la
parte que más se desgasta es siempre la más próxima a la cuchilla, si estuvieran el otro sentido
habría que arrancarlas todas cuando el desgaste fuera excesivo, colocadas transversalmente solo
hay que cambiar aquellas más próximas a la cuchilla que se desgasten más.

En segundo lugar el material que se acumula y compacta entre las chapas actúa de protección del
fondo y contra el desgaste, en caso de estar colocadas longitudinalmente el material sería arrastrado
y desgastaría más el fondo y las propias chapas.
Nos referimos ahora a la fuerza de llenado del balancín que viene dada por la distancia entre la punta
de la pluma y el diente de cucharón sumado el brazo del balancín. Puede sernos útil para comparar
y distinguir distintas fuerzas sobre el catalogo.
Y la fuerza de volteo del cucharón que es la distancia entre el centro del bulón de punta del balancín
y la punta del diente del cucharón.
Ambas se especifican en la figura siguiente.
Como último se mencionan los elementos pertenecientes al brazo común de una excavadora
estándar

ESPECIFICACIONES TECNICAS EXCAVADORA 329E
 Peso operativo : 31279.0 kg
 Capacidad del cucharón: 1.8 m³
DATOS TECNICOS EXCAVADORA 329E
Rendimiento:
Consumo de combustible: 7 galones x hora
Costo h/m:
BULLDOZER
Un bulldozer es un tipo de máquina montada sobre orugas equipada con una pieza en la parte
delantera para el empuje de materiales. El hecho que esté montado sobre orugas en lugar de ruedas,
implica que ejerce una menor presión sobre el piso, y por lo tanto tiene una mayor capacidad para
desplazarse en caminos con obstáculos donde otros vehículos convencionales están incapacitados
de hacerlo.
Es así como el modelo Caterpillar D9, usado hoy en día, puede remover más de 70 toneladas.
ESPECIFICACIONES TECNICAS BULLDOZER D6
 Peso operativo :20937.0 kg
 Capacidad de hoja : 5.22 m³
 Tanque de combustible: 425.0L
DATOS TECNICOS BULLDOZER D6
Rendimiento:
Consumo de combustible:
Costo h/m:

CARGADOR FRONTAL
Es una maquina autopropulsada sobre ruedas, equipada con una cuchara frontal, con estructura
soporte en chasis rígido, y un sistema de dirección mediante palancas o pedales que le permiten
frenar o incluso controlar las dos ruedas de cada lado, además es susceptible a que se le monten
numerosos implementos para trabajos especiales.
ESPECIFICACIONES TECNICAS CARGADOR FRONTAL 938G
 Peso operativo : 13.8 tn
 Capacidad del cucharón Uso general: 2.6 m³
DATOS TECNICOS CARGADOR FRONTAL 938G
Rendimiento:
Consumo de combustible: 3.5 galones x hora
Costo h/m: s/. 220
VOLQUETES
Como ya se mencionó estos camiones nos permiten hacer movimientos de tierras, por esto mismo
su clasificación va de acuerdo a esta característica. Tenemos volquetes con capacidades de 7 A 15
m3 y entre 12 y 25 toneladas:

ESPECIFICACIONES TECNICAS VOLQUETE
 Peso operativo :
 Capacidad Tolva: 15 m³
 Tanque de combustible:
DATOS TECNICOS VOLQUETE
Rendimiento:
Consumo de combustible: 3 galones x hora
Costo h/m: s/. 180

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