Cada vez se necesitan zanjas más profundas en más calles de las ciudades, para tender líneas de servicio público, cada vez de mayores dimensiones. Muchas zanjas tienen 50 pies (15 metros) de profundidad. Por lo común, las zanjas profundas se apuntalan transversalmente conforme se van excavando.
Fig. 1. Nota: Diagrama de presión horizontal para la excavación de zanjas en suelos arcillosos. La forma de diagrama de presión varía para suelos distintos. Asimismo, los niveles freáticos más altos que el fondo de la excavación imponen cargas adicionales.
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Basándose en mediciones extensas para excavaciones profundas en suelos arcillosos, se elaboró un diagrama de presiones laterales que es muy diferente del sistema común de “equivalencia de líquidos”. Este diagrama se ilustra en la figura 12.10. En las referencias 17 y 18 se da una descripción más detallada de este método.
Puesto que las zanjas pueden se de gran longitud, a veces de varios kilómetros, la cantidad de apuntalamientos y ariostramientos constituye un gasto considerable. A veces los contratistas inician una excavación de prueba y experimentan con varios métodos de apuntalamiento y arriostramiento, con el fin de descubrir el sistema más viable y económico.
Los principales problemas que se encuentran en los proyectos son:
- Pérdida de tierra adyacente al sistema de apuntalamiento.
- Torsión grave de los largueros, los puntales trasversales o los contrafuertes de zanjas.
- Inestabilidad del fondo de la excavación, debido a lo inadecuado del desaguüe.
- Ablandamiento del fondo de la excavación debido a lo inadecuado del subdrenaje, lo cual hace que las tubería se asienten cuando se rellenan las zanjas.
- Cimientos de edificios adyacentes, que requieren recalces, apuntalamiento adicional o la estabilización del suelo por debajo de los cimientos.
- El desagüe constante, durante mucho tiempo, puede hacer descender el nivel del agua bajo estructuras cercanas sostenidas sobre pilotes de madera. Estos pilotes pueden descomponerse durante el “periodo seco” y perder tanta resistencia que se produzcan asentamiento de los edificios.
- Socavación de planos de deposición, junturas o fracturas en rocas, permitiendo que un bloque de material se deslice hacia abajo, sobre un plano de falla.
En un artículo apareció en la revista Civil Engineering Magazine apareció el siguiente párrafo:
Se considera que los desplomes son la causa principal de muertes entre los trabajadores de la construcción. En una reunión reciente de la Sección de la Construcción del Congreso de seguridad Nacional, se reveló que, en el curso de los últimos años, el desplome de zanjas fue causa de la muerte de más de 125 trabajadores. Una investigación llevada a cabo por la L.B. Foster Company, cuyos resultados se dieron a conocer en lar reunión, reveló que la mayoría de los desplomes se deben a la falta de apuntalamiento, lo inadecuado de los apuntalamientos y el amontonamiento de materiales de excavación demasiado cerca del borde de las zanjas. Se descubrió que la mitad de las zanjas, en lugares donde se produjeron accidentes, no tenían apuntalamientos en absoluto.
Y un boletín de noticias de la Civil Engineering-ASCE, de mayo de 1973, indica:
El año pasado se registraron más de 110 muertes en accidentes que tuvieron lugar en zanjas, en sitios de construcción. Estas y otras estadísticas fueron citadas en una conferencia sobre el tema, celebrada a fines del mes de marzo por la Occupational Safety and Health Administration, en Washington, D.C.
La conferencia duró medio día, y asistieron aproximadamente 200 contratistas de la construcción, funcionarios de sindicatos laborales, arquitectos, ingenieros y funcionarios de la OSHA, la conferencia fue acogida como el lanzamiento de una campaña a nivel nacional para reducir el número de muertos y heridos, debido a los desplomes en excavaciones para la construcción.
Como sucede con frecuencia en la construcción, las estadísticas sobre heridos, las cifras de pérdidas de vidas y heridas en esos accidentes, son inadecuadas por muchas razones, incluyendo la disparidad entre los sistemas de información de la mayoría de los estados. De todos modos, Chaid Robbins, secretario adjunto del Trabajo de la OSHA, declaró que se produjeron “más de 110” muertes en ese tipo de accidentes, en el último año, junto con muchos heridos y accidentes casi fatales. Al igual que el Secretario del Trabajo Peter J. Brennan Robbins declaró que “una de las tareas más importantes del Departamento de Trabajo” es el hacer hincapié en lo serio de los accidentes debidos a desplomes y su prevención.
Las exposiciones hechas por numerosos oradores, además de algunas diapositivas y una película de la Associated General Contractors Labores Union, puso de manifiesto que se trata de un problema respecto al que existe casi un completo acuerdo de todas las partes y para cuya resolución se han hecho ya considerables esfuerzos. Leonar E. Dodson, presidente de la Olson Construction Co., de Lincoln, Nebraska, hablando por cuenta de la AGC, indicó que se habían establecido numerosos cursillos breves en todo el territorio de los Estados Unidos, para dar “cursos” de un día a capataces de la construcción y otras personas, sobre el apuntalamiento adecuado de las zanjas y los métodos de protección. W. Vernon Reed, hablando en nombre del departamenteo AFLCIO Building Traders, respaldó con entusiasmo los esfuerzos hechos en este sentido por los contratistas y la OSHA, y añadió que los sindicatos respaldarán lo que denominó “pena capital” (pérdida del empleo) para los miembros que no respeten las reglas de seguridad de sus patrones . “Los sindicatos no se sienten entusiasmados al tener que proteger a quienes no siguen las órdenes relativas a la seguridad “, declaró Reed, funcionario de la Laborers International Unión (Sindicato Internacional de Trabajadores), agregó que las “acciones de trabajo” de sindicato (manifestaciones y otras presiones) “no eran razonables, cuando las cuestiones relativas en la seguridad no van de acuerdo con lo planeado”.
El representante de los trabajadores dijo que la mayoría de los accidentes en los trabajos de construcción parecen afectar en los últimos años a trabajadores cada vez más jóvenes.
Lo que surgió como el tema principal en la reunión fue la necesidad de adiestramiento, sobre todo para los pequeños contratistas, además de la necesidad de una planeación cuidadosa de ingeniería en cualquier trabajo de excavación, incluyendo estudios de suelos para determinar el tipo de tratamiento, apuntalamientos, arriostramientos, cálculo de pendientes de taludes, etc., que puedan necesitarse para que las excavaciones resulten más seguras.