Ficha técnica: Relleno, nivelación y compactación de tierra en zanja con colector de servicios

La ficha técnica ha sido desarrollada para la ejecución de trabajos de movimiento de tierras en un tramo de avance típico de 50 m de longitud. El objeto es una zanja de hasta 3 m de profundidad en la que se ha montado un colector de servicios con unas dimensiones de 1,8 m (ancho) por 1,9 m (alto). Los trabajos se realizan utilizando suelos cohesivos (arcilla, limos) y no cohesivos (arena, arenas limosas) respetando su humedad natural óptima. Antes de comenzar el relleno, todas las estructuras subterráneas deben pasar por un procedimiento de recepción técnica, pruebas de impermeabilización y control topográfico con la firma de las correspondientes actas de obra oculta.

El relleno de las zanjas para canalizaciones subterráneas debe llevarse a cabo estrictamente a continuación de la instalación de las tuberías y redes. Es de vital importancia tomar medidas preventivas contra el desplazamiento de los elementos instalados en los ejes longitudinal y transversal, así como contra daños mecánicos en los revestimientos impermeabilizantes y anticorrosivos. La distancia mínima desde la línea del talud de la zanja hasta el inicio del acopio de tierra en el borde debe ser de al menos 0,7 m para zanjas de hasta 3 m de profundidad, y de al menos 1,0 m para profundidades mayores a 3 m.

El proceso de relleno se divide en dos etapas clave: el bateo manual (o con equipo ligero) de los llamados «espacios laterales» (zonas entre la pared del colector y la zanja) y el posterior relleno mecanizado de la parte principal de la zanja. El uso de maquinaria pesada de construcción en la zona situada directamente sobre la tubería o el colector está terminantemente prohibido hasta la conformación de una capa amortiguadora de protección con el espesor requerido.

1Nivel límite superior de la zona de relleno de protección, que define el punto de transición entre el relleno inicial cuidadosamente compactado y el relleno principal general de la zanja

2Capa de relleno protector inicial, normalmente compuesta por arena o tierra fina sin piedras, situada directamente sobre la corona de la tubería para proteger el conducto de cargas de impacto durante las operaciones de relleno posteriores

3Zona de relleno lateral y de riñones compactada, construida con material granular colocado lateralmente alrededor de la tubería para proporcionar el soporte lateral esencial y resistir la deflexión lateral del tubo

4Cimentación de la cama de asiento de la tubería, formada en la solera de la zanja utilizando arena compactada o grava fina para proporcionar un soporte inferior continuo y uniforme y mantener la alineación/pendiente correcta

5Suelo natural inalterado que forma las paredes laterales en talud de la zanja excavada, actuando como el límite lateral firme para los materiales de relleno estructural compactados

1. Finalizar por completo el montaje del colector, comprobar la impermeabilización y retirar de la zanja todos los materiales auxiliares y escombros.
2. Tramitar las actas de inspección de obra oculta y obtener la autorización por escrito de la dirección facultativa para iniciar el relleno.
3. Realizar el desbroce y acopio de la capa de tierra vegetal en lugares específicamente designados dentro de la obra.
4. Preparar los acopios de tierra (cohesiva o no cohesiva) comprobando su granulometría y nivel de humedad.

La conformación del macizo de tierra en la zanja comienza con el relleno y bateo manual de los espacios laterales. Estos espacios se rellenan uniformemente a ambos lados del colector en capas con un espesor no superior a 0,15–0,25 m. La simultaneidad del relleno por ambos lados es un requisito indispensable para evitar el desplazamiento lateral de la estructura. La capa protectora inicial sobre la parte superior de la tubería o colector debe ser de al menos 0,2 m en caso de apisonado manual. Durante el período invernal, para canalizaciones frágiles (plástico, cerámica), el espesor de esta capa se incrementa hasta 0,5 m.

Para tuberías metálicas y de hormigón armado, el espesor mínimo de la capa protectora compactada con herramienta mecánica ligera es de 0,25 m, y para las de plástico, de 0,4 m. Si la zanja atraviesa zonas de intersección con carreteras existentes o proyectadas, el relleno en toda la profundidad se realiza exclusivamente con arena, compactando hasta alcanzar un coeficiente K=0,98. Al tender líneas de cables, en el fondo de la zanja se forma una cama de arena fina limpia de 0,1 m de espesor, y con una capa idéntica (0,1 m) se cubre el cable por encima antes de colocar la tierra principal.

El relleno posterior de la zanja por encima de la capa protectora se realiza con excavadoras de nivelación y tractores oruga (buldóceres). Se permite el vertido de capas con el siguiente espesor (para martillos hidráulicos pesados y rodillos vibratorios): para arena — hasta 0,7 m; para arenas limosas y limos — hasta 0,6 m; para arcilla — hasta 0,5 m. El buldócer mueve el acopio de tierra mediante pasadas frontales y oblicuas, empujando la tierra hacia la zanja en secciones sucesivas, lo que minimiza la longitud de los trayectos de la maquinaria cargada.

1Excavadora hidráulica de orugas con cazo retroexcavador, utilizada para la colocación precisa de la capa de relleno protector inicial, manteniendo una distancia de trabajo segura de al menos 1000 mm desde el borde de la zanja

2Zona de relleno principal, que representa la sección superior de la zanja que se rellenará con tierra local excavada o áridos a granel una vez asegurada la envoltura protectora de la tubería

3Zona de la envoltura protectora de la tubería, que abarca tanto la capa de asiento subyacente como la capa de cobertura protectora inicial para garantizar la integridad estructural de la canalización

4Capa de cobertura protectora inicial (normalmente arena o suelo seleccionado fino), compactada cuidadosamente hasta un espesor mínimo de 300 mm sobre la corona de la tubería para evitar daños por impacto durante el relleno principal

5Capa de asiento de la tubería (arena o grava triturada), con un espesor especificado de 160 mm o 200 mm, proporcionando una distribución uniforme de la carga y soporte continuo a lo largo de la solera de la tubería de servicio

6Tubería de servicio subterránea (por ejemplo, colector, agua o gas), instalada de forma centralizada dentro de la zanja excavada sobre la cimentación de la cama de asiento preparada

7Acopio de tierra natural excavada o material de relleno de aportación, almacenado temporalmente a una distancia de seguridad para evitar sobrecargas y derrumbes de las paredes de la zanja

8Tractor de orugas (buldócer) equipado con una cuchilla frontal, empleado para el empuje masivo y la colocación eficiente del material de relleno principal en la zanja durante la fase final

9Material de relleno principal compactado, colocado en tongadas horizontales sucesivas dentro de la zona superior de la zanja para restaurar la cota original del terreno y prevenir futuros hundimientos

1. Realizar el relleno por capas (máximo 0,25 m) de los espacios laterales a ambos lados del colector con excavadora de nivelación o manualmente.
2. Verter la capa protectora de tierra sobre la cubierta del colector (0,2–0,5 m dependiendo del tipo de tubo y la estación del año) sin utilizar maquinaria pesada.
3. Proceder al relleno por capas de la zona superior de la zanja con buldócer, distribuyendo la tierra en capas de 0,5–0,7 m (según el tipo de suelo).

La compactación del suelo debe realizarse con su humedad óptima: para suelos cohesivos la tolerancia es de ±10 %, para no cohesivos ±20 % respecto a la humedad óptima del ensayo Próctor. En condiciones de espacio reducido y en los espacios laterales se utilizan pisones eléctricos (rendimiento aproximado de 50 m²/h) o placas vibratorias reversibles (rendimiento de hasta 750 m²/h). Al trabajar con equipos de apisonado, la compactación comienza desde la pared del colector y avanza en dirección al talud de la zanja. Cada pasada sucesiva de la máquina compactadora debe solaparse con la huella de la pasada anterior en al menos 0,1–0,2 m.

Para la compactación por capas de suelos no cohesivos, se recomienda aplicar métodos de vibración y vibroapisonado. Los suelos poco cohesivos y cohesivos requieren compactación estática con rodillo, apisonado por impacto o métodos combinados. Para un espesor de capa de 20–25 cm se emplean pisones eléctricos ligeros, y para capas de 40–75 cm — placas vibratorias pesadas y martillos hidráulicos compactadores acoplados a excavadoras. Las capas superiores (hasta una profundidad de 1,0–1,2 m desde la superficie) se compactan con rodillos vibratorios autopropulsados para tierras con un peso de 6–15 toneladas.

Durante la ejecución de los trabajos en condiciones de temperaturas bajo cero (en invierno), queda terminantemente prohibida la compactación de suelo congelado. El suelo descongelado debe compactarse hasta alcanzar el coeficiente K=0,98 antes de que se congele. El tiempo disponible antes de la congelación depende de la temperatura ambiente: con heladas moderadas es de 90–120 minutos, con heladas fuertes se reduce a 20–30 minutos. Esto exige una alta intensidad de trabajo y la compactación inmediata de cada capa vertida.

1Suelo natural/Tierra — Indica el terreno inalterado en el que se excava la zanja.

2Capa de relleno primario — Material excavado seleccionado o arena colocada sobre la zona de la tubería, proporcionando una cubierta protectora antes del relleno final de la zanja.

3Material de asiento y revestimiento de la tubería — Generalmente arena o material granular fino utilizado para soportar y proteger las tuberías, garantizando una distribución uniforme de la carga y evitando daños.

4Tuberías de servicio/Conductos — Tuberías principales dispuestas en niveles específicos y con una separación horizontal (p. ej., 110 mm, 130 mm) dentro de la zanja.

5Líneas de servicio secundarias — Tuberías de menor diámetro o cables tendidos junto a los conductos principales dentro de la misma zanja.

6Zona superior de relleno de la zanja (Zona I) — La capa superior del material de relleno, a menudo suelo natural compactado, que restaura el nivel de la superficie del terreno.

7Capa protectora intermedia (Zona II) — Una capa diferenciada, que puede indicar un tipo específico de suelo, cinta de balizamiento o losa protectora colocada sobre la zona de servicios.

8Zona de instalación de servicios (Zona III) — La sección más profunda de la zanja dedicada a la colocación de tuberías, incluyendo camas de asiento especializadas y sub-zanjas más profundas para conductos específicos.

1. Comprobar la humedad del suelo de relleno; si es necesario, humedecer o desecar hasta alcanzar los valores óptimos.
2. Compactar la tierra en los espacios laterales con pisones eléctricos manuales (en capas de 15–25 cm), avanzando desde el colector hacia las paredes de la zanja.
3. Compactar las capas principales con placas vibratorias pesadas o rodillos compactadores (en capas de 40–75 cm) con un solape de pasada de 0,1–0,2 m.
4. En condiciones invernales, verter la tierra en tramos cortos y compactar en un plazo de 30 a 120 minutos para evitar su congelación.

El control de calidad de los movimientos de tierra se realiza de forma continua e incluye la verificación de la granulometría del suelo, su humedad y la densidad alcanzada. El grado de densidad del suelo se controla mediante la toma de muestras (por el método del cilindro biselado o ensayo de penetración dinámica) y comparando la densidad seca del esqueleto del suelo con la densidad máxima estándar. La densidad mínima admisible del esqueleto es: para arenas finas — 1,7 t/m³, para arenas limosas — 1,65 t/m³, para limos — 1,6 t/m³, para arcillas — 1,5 t/m³.

La comprobación de la densidad se efectúa en catas de control, que se excavan a lo largo del eje de la zanja con una separación máxima de 50 m. La extracción de muestras se realiza a profundidades fijas: 0,3 m, 0,5 m, 0,9 m, 1,2 m y 1,5 m desde la superficie de cada nivel verificado. Para los tramos de zanja que atraviesan la calzada de carreteras, el coeficiente de compactación (K) debe ser estrictamente no inferior a 0,98 en toda la profundidad. En tramos sin cargas de tráfico, se admite un K=0,95.

En las intersecciones de la zanja con canalizaciones perpendiculares existentes (cables, tuberías), si el proyecto no prevé conductos de protección (camisas), se forma una cama de arena. La arena se coloca hasta una altura de la mitad del diámetro de la tubería cruzada y a 0,5 m a cada lado de su eje, con una inclinación de los taludes del prisma de arena de 1:1. La calidad de la compactación en estos nudos se verifica con un alcance del 100 %, tras lo cual se elabora el acta de obra oculta con la participación de la dirección facultativa.

1Conjunto de herramienta de excavación o perforación mecánica, acoplada activamente en la extracción de material y dirigiendo los escombros hacia el pozo central

2Pozo o conducto vertical central, probablemente utilizado para el transporte de material, drenaje o soporte estructural durante la excavación

3Capa o etapa I del perfil geológico o estructural estratificado, que representa la sección superior de la secuencia detallada

4Capa o etapa II del perfil geológico o estructural estratificado, situada debajo de la capa I

5Capa o etapa III del perfil geológico o estructural estratificado, que representa la sección intermedia de la secuencia detallada

6Capa o etapa IV del perfil geológico o estructural estratificado, situada por encima de la capa detallada final

7Capa o etapa V del perfil geológico o estructural estratificado, que representa la sección inferior de la secuencia detallada

8Material base subyacente o capa estructural por debajo de la secuencia estratificada detallada (I-V)

1. Tomar muestras de tierra del acopio para la confirmación en laboratorio de la granulometría y el índice de plasticidad.
2. Tras la compactación de la capa, realizar catas de control (1 cata por cada 50 m de longitud de zanja).
3. Realizar mediciones de la densidad del esqueleto del suelo a profundidades de 0,3; 0,5; 0,9; 1,2 y 1,5 m.
4. Al alcanzar K=0,98 (bajo carreteras) o K=0,95 (zonas verdes), emitir el acta de inspección de obra oculta.

Solo el personal certificado mayor de 18 años, que haya recibido formación en prevención de riesgos laborales y posea el grupo de cualificación II en seguridad eléctrica, está autorizado a realizar movimientos de tierra mecanizados y a manejar herramientas eléctricas. Toda la maquinaria utilizada debe someterse a inspecciones técnicas regulares. Durante la descarga de la tierra de aportación, los camiones volquete no deben acercarse a menos de 1,0 metro del borde de la zanja. Queda terminantemente prohibida la presencia de personas en el radio de acción de la pluma de la excavadora o de la cuchilla del buldócer.

El descenso de los trabajadores a la excavación y su ascenso debe realizarse exclusivamente por escaleras reglamentarias, instaladas fuera de las zonas de peligro de las máquinas. En caso de relleno unilateral de espacios laterales junto a muros de contención o cimentaciones recién construidas, los trabajos solo podrán iniciarse tras confirmar la estabilidad de la estructura frente al empuje lateral de la tierra. Es necesario realizar un seguimiento continuo del estado de los taludes de la zanja; si se detectan grietas longitudinales, los trabajos se detendrán inmediatamente hasta que se entiben las paredes.

Desde el punto de vista medioambiental, no se permite el uso de maquinaria que supere los límites admisibles de emisiones o de nivel de ruido en zonas urbanas. La capa de tierra vegetal extraída antes del inicio de los trabajos se acopia por separado para su posterior reutilización en la restauración del terreno. Una vez finalizada la compactación, la zona debe ser nivelada y ajardinada. Se recomienda la siembra de césped (Poa pratensis, Festuca rubra) o la plantación de árboles con copa densa, teniendo en cuenta la ubicación de las zonas de protección de las canalizaciones subterráneas.

1Selladora de juntas autopropulsada, equipo móvil utilizado para aplicar compuestos de sellado en caliente o en frío en las juntas preparadas del pavimento

2Junta transversal de dilatación o contracción en la estructura del pavimento de hormigón, que requiere sellado para evitar la entrada de agua

3Camión o dúmper de suministro de materiales, que transporta materiales de sellado o áridos a la zona de trabajo, desplazándose a lo largo de la vía de servicio

4Losa central de pavimento de hormigón de aeródromo (6520 mm de ancho), que forma la superficie principal de soporte de carga

5Junta de construcción longitudinal entre losas de pavimento de hormigón, sellada de forma continua para mantener la integridad del pavimento

6Acopio de material de construcción (por ejemplo, arena o áridos para la preparación de las juntas), colocado temporalmente a lo largo de la ruta de suministro

1. Instalar vallas reglamentarias de protección alrededor de la zanja, colocar señales de advertencia y garantizar la iluminación nocturna.
2. Colocar jalones de señalización a una distancia de 1 metro del borde para limitar la zona de acercamiento de los camiones volquete.
3. Realizar una charla de seguridad específica a la cuadrilla al realizar trabajos en zonas de intersección con gasoductos o cables bajo tensión.
4. Restaurar la capa de tierra vegetal y realizar la hidrosiembra de césped al finalizar el ciclo de construcción.

Para garantizar un flujo tecnológico continuo, el trabajo se organiza en cuadrillas integrales. Para el relleno y compactación de suelo no cohesivo (Grupo I), se forma una cuadrilla de 8 personas: un maquinista de excavadora (categoría 6), un ayudante de maquinista (categoría 5), un maquinista de buldócer (categoría 5) y cinco peones especialistas operadores de herramientas manuales (categorías 1-3). Al trabajar con suelo cohesivo de mayor densidad (Grupo II), se incrementa el número de peones, siendo la plantilla total de la cuadrilla de 9 personas.

El suministro de la tierra para el relleno se realiza mediante camiones volquete con una capacidad de carga de 4,5 a 10 toneladas. El rendimiento de los pisones eléctricos manuales tipo «bailarina» es de aproximadamente 50 m²/h, mientras que las placas vibratorias reversibles pesadas pueden compactar hasta 750 m²/h con espesores de capa de hasta 60 cm. En el cronograma de ejecución de obra deben contemplarse pausas tecnológicas para el traslado de los equipos y el control topográfico de cada nivel.

El consumo de combustibles y lubricantes se normaliza por cada hora de trabajo de la maquinaria. Para la excavadora de nivelación hidráulica y el buldócer de orugas se contabiliza el consumo de combustible diésel, así como de aceites de motor, hidráulicos y de transmisión. La necesidad exacta de maquinaria se determina en el Plan de Ejecución de Obra (PEO) basándose en los volúmenes de relleno, la distancia logística de suministro de tierra y los plazos estipulados para la puesta en servicio de la red de servicios.

1Excavadora, equipo de movimiento de tierras sobre orugas utilizado para la excavación de zanjas y el posterior relleno alrededor del conducto de hormigón, mostrada en posición activa y alterna con líneas discontinuas

5Material de relleno granular o arena, compactado alrededor del conducto rectangular de hormigón en la zanja hasta una altura especificada, proporcionando soporte estructural y distribución de cargas

1. Distribuir los equipos de peones para el bateo manual simultáneo y simétrico de los espacios laterales en el tramo de 50 m.
2. Sincronizar el suministro de los camiones volquete con tierra con el ciclo de trabajo de la excavadora de nivelación para evitar tiempos de inactividad.
3. Garantizar la rotación oportuna de los operadores de placas vibratorias y pisones eléctricos para cumplir con la normativa sobre exposición a vibraciones locales.