Excavaciones en zanjas: cómo hacerlas seguras

En la construcción existen distintos tipos de excavaciones, cada una con propósitos y métodos de ejecución específicos. Están las excavaciones abiertas en áreas extensas, las excavaciones de pozos para acceder a recursos hídricos subterráneos, las excavaciones de canales de drenaje o irrigación en la agricultura… y las excavaciones en zanjas que son ampliamente utilizadas en obras de infraestructuras urbanas, para la instalación de sistemas de aguas, electricidad y gas. 

En este post nos dedicamos a explicar cómo hacer seguras las excavaciones en zanjas, detallando las técnicas, las normas y la maquinaria que debes considerar.

¿Qué son las excavaciones en zanjas?

Las excavaciones en zanjas constituyen procesos controlados de perforación y remoción del terreno, en donde se realizan cortes lineales, largos, estrechos y profundos, dimensionados para alojar tuberías, conductos, cimentaciones y el paso de diversos servicios subterráneos. 

Las zanjas representan un sistema que interactúa con su entorno, que está influenciado por el agua subterránea del lugar, las estructuras próximas, las cargas superficiales… Así que en el diseño de zanjas resulta fundamental considerar el tipo de suelo, la topografía del terreno, el nivel freático, las infraestructuras previas y los elementos o actividades adyacentes que pueden alterar la estabilidad de la excavación. 

Tipos comunes de excavaciones en zanjas

Las aperturas de zanjas pueden clasificarse dependiendo de la técnica constructiva empleada o el objetivo de la obra. Veamos los tipos de excavaciones más frecuentes:

Zanjeo en construcción

El zanjeo en construcción es un tipo de excavación que tiene fines estructurales en los proyectos de edificaciones e infraestructuras. Forma parte de la preparación del terreno para la construcción de cimentaciones continuas, zapatas, muros de contención y otros elementos estructurales enterrados. Normalmente se combina con una demolición eficiente con retroexcavadoras, para retirar estructuras previas.

Es una excavación más profunda, en donde el diseño de zanjas es fundamental para la estabilidad de toda la construcción o el soporte de grandes taludes. Después de la instalación del elemento estructural, estas trincheras suelen rellenarse con hormigón. 

Movimiento de tierras en zanjas

No es propiamente un tipo de excavación. Este movimiento de tierras es el conjunto de actividades necesarias para el corte, remoción, transporte, relleno, nivelación y compactación del terreno durante la apertura de las zanjas o cimientos. 

El movimiento de tierras en zanjas es una fase esencial en obras de ingeniería, desde las trincheras para carreteras, drenajes principales de urbanismos extensos y drenajes superficiales agrícolas hasta las instalaciones de servicios básicos.

• En los movimientos de tierras en zanjas se utiliza diferente maquinaria, según la envergadura y condiciones del proyecto: excavadoras, miniexcavadoras, retroexcavadoras, bulldozer, cargadores frontales, dumper, compactadores, etc.

Apertura de zanjas para canalización y servicios subterráneos

Las excavaciones en zanjas para la canalización y distribución de servicios públicos suelen requerir geometrías o profundidades precisas para garantizar la colocación segura y funcional de tuberías y conductos. 

En este tipo de excavaciones se encuentran las zanjas para la gestión del agua potable, las aguas residuales, los gasoductos, las redes eléctricas y de telecomunicaciones. Según el objetivo, en el diseño de zanjas se deben respetar determinadas cotas, así como la colocación de ciertas capas de compactación y los lechos. Incluso se deben tomar medidas adicionales: para la localización previa de servicios existentes, evitar la contaminación cruzada en redes de agua, detectar atmósferas peligrosas, etc.

Excavaciones de zanjas en terrenos especiales

Los terrenos especiales incluyen suelos con nivel freático alto, terrenos de consistencia fluida, suelos rocosos o expansivos. En estos contextos, la excavación de zanjas requiere también soluciones de ingeniería, tratamientos previos o medidas extremas de seguridad. 

Técnicas seguras para excavaciones en zanjas

En las aperturas de zanjas ocurren con frecuencia accidentes graves y mortales, principalmente por el desprendimiento de tierras. Según el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, se deben considerar como peligrosas todas las excavaciones que alcancen una profundidad de 0,8 m en terrenos corrientes, o 1,30 m en terrenos consistentes. 

En cualquier caso, se debe practicar un estudio geotécnico y adoptar algunas de las siguientes medidas de prevención. La NTP 278 establece las siguientes indicaciones en el uso de taludes, entibación o apeo para las zanjas con las siguientes características:

• Anchura ≤ 2m.
• Profundidad ≤ 7 m
• Nivel freático por debajo de la profundidad de la zanja. 

Taludes: eficiencia en tu zanja

Las paredes de las zanjas deben cortarse en un ángulo inclinado hacia afuera de la excavación. Esta inclinación dependerá del ángulo máximo admisible para cada tipo de suelo, que es el ángulo en el que el suelo puede mantenerse estable sin desprenderse. 

• Para mejorar la estabilidad, se pueden realizar taludes escalonados (bermas escalonadas), con mesetas mayores de 0,65 m y contramesetas menores de 1,30 m, en terrenos con un ángulo de corte entre 60° y 90°. 
• Para taludes con una inclinación mayor que el adecuado al terreno, o que se empleen bermas sin las condiciones recomendadas en NTP 278, se debe disponer de una entibación. 
• En suelos coherentes y sin cargas viales o cimentaciones, pueden realizarse cortes verticales sin entibar si las profundidades son inferiores a 1,30 m.

Entibación: garantiza tu terreno

La entibación es la instalación de elementos estructurales temporales (pantallas o tablas) para contener las paredes de la  zanja, colocándolas de manera sistemática a medida que los trabajos de corte avanzan. Se adopta como medida de protección en la excavación en zanjas cuando no es posible utilizar taludes. 

Normalmente, en excavaciones en zanjas se emplea la entibación horizontal, que tradicionalmente se realiza mediante el uso de tablas de madera (separadas o recubriendo por completo la paredes de la zanja), las cuales se mantienen firmes mediantes codales, puntales u otros sistemas de anclajes. Si el terreno no cuenta con suficiente cohesión, se recomienda la entibación con tablas verticales.

• Actualmente son más utilizadas las entibaciones metálicas, que representan un método más seguro ante el riesgo de atrapamiento. Están las estructuras modulares, compuestas por dos paneles prefabricados. También están los sistemas de entibación con cajones metálicos, que se hacen descender en la zanja y se ajustan al ancho requerido, mediante riostras o puntales telescópicos.

• En el diseño de zanjas, la entibación debe dimensionarse para soportar las cargas máximas previsibles. Si en la excavación se emplean camiones y otras máquinas que implique sobrecarga y vibraciones, se debe aplicar el refuerzo de entibaciones. 

Apeo: seguridad contra colapsos

El apeo es un sistema complementario de seguridad. Representa una especie de apuntalamiento, o refuerzo local, que se realiza mediante elementos inclinados, verticales u horizontales. Su trabajo es asegurar zonas que puedan presentar riesgo de desprendimiento.

Por ejemplo, pueden utilizarse perfiles estándar, puntales telescópicos o codales, con secciones circulares, triangulares o cuadradas. Además de los anclajes de fijación.

Entre las modalidades de apeo se encuentran:

• Los apeos de emergencia.
• Los apeos parciales o locales, para proteger tramos específicos de la zanja.
• Los apeos como refuerzos de la entibación.

Maquinaria habitual en excavaciones de zanjas

La óptima selección y coordinación de la maquinaria condiciona la seguridad, la productividad y el coste del zanjeo. Este equipo abarca desde unidades ligeras hasta equipos pesados, dependiendo de la naturaleza de la obra y de cada fase de la excavación. 

• Miniexcavadoras para excavación. Son máquinas compactas perfectas para la apertura de zanjas en áreas estrechas, zonas urbanas o remodelaciones en jardines. 
• Miniexcavadoras eléctricas. Son máquinas cero emisiones, compactas, ágiles y silenciosas, perfectas para entornos urbanos.
• Excavadoras profesionales. Cuentan con mayor capacidad para el movimiento de tierras en zanjas a gran escala. Su brazo puede acoplarse con cucharas de excavación de diversos tamaños, o con otros accesorios, como martillos hidráulicos.
• Retroexcavadoras. Son polifacéticas en la apertura de zanjas, ya que combinan la excavadora con una cargadora frontal. 
• Zanjadoras. Es la máquina especializada en corte continuo y longitudinal del terreno. Permite cortar  zanjas rectas y de poca anchura en el suelo, asegurando el cuidado del césped o áreas circundantes. Perfectas para el tendido del cableado eléctrico, los tubos de agua y gas, el teléfono, etc. 
• Dumper. Es la maquinaria para el acarreo. Dependiendo del proyecto puedes utilizar:
  • Dumpers hidráulicos. 
  • Dumpers auto recargables.
  • Dumpers giratorios.
  • Camiones volquetes.
• Martillos hidráulicos para la descompresión de rocas o pavimentos; para uso del operador o para equipar la excavadora.

¿Cómo planificar una excavación en zanjas sin sorpresas?

A continuación te entregamos una guía rápida para planificar el desarrollo seguro de una excavación en zanjas.

Estudio del terreno preliminar

El estudio preliminar implica la evaluación geotécnica, para determinar el nivel freático,  identificar los estratos, detectar la presencia de materiales orgánicos o sueltos y otros datos que arroja la clasificación del suelo y permiten cuantificar parámetros como la resistencia al corte del suelo o su cohesión. Esto incluye pruebas in situ y ensayos de laboratorios. Este informe geotécnico debe ofrecer recomendaciones para el movimiento de tierras, ángulos de taludes, entibación, etc.

Además debe verificarse y analizarse la existencia de servicios o estructuras próximas. Toda esta información permite definir las estrategias en el diseño de zanjas y los métodos de protección durante la excavación.

Diseño de la zanja previo a la excavación

En el diseño de zanjas se deben definir los siguientes elementos:

• El perfil longitudinal y transversal, definiendo las cotas y las pendientes. 
• Las secciones tipo, dependiendo del uso de la zanja.
• El diseño y cálculo de taludes, según el tipo de terreno y profundidad. Se consideran los factores de seguridad normativos.
• Los puntos de acceso y escape de la zanja. 
• El plan integral de gestión de la excavación. Incluye la seguridad del lugar, las zonas de influencias de las cargas superficiales, las medidas para amortiguar dichas cargas, el movimiento de tierras, el traslado de la tierra excavada….
• La maquinaria de excavación para zanjas adecuada a la magnitud del proyecto y las condiciones del lugar. 

Si procede, el diseño de las zanjas también debe justificar técnicamente la selección de sistemas de entibación, la secuencia de montaje, incluso el cálculo, si no son sistemas estándar. 

Proceso paso a paso para realizar la zanja

Después de la planificación y el diseño de zanjas, los pasos generales para ejecutar una excavación destinada a albergar servicios públicos son los siguientes:

• Preparación del entorno. Incluye la comprobación de servicios previos, la señalización y delimitación de zona de obra. 
• Inspección previa del terreno por el supervisor competente, para la aprobación del replanteo y elementos que rodean al corte.
• Ejecución progresiva de los cortes del terreno, según el diseño. Si se emplea entibación, los paneles y puntales se deben instalar progresivamente conforme avance la excavación.
• Inspección de los sistemas de entibación. Previo a cada jornada y tras eventos de lluvia o fuertes vibraciones, es obligatorio inspeccionar los sistemas de entibación. 
• Control de agua. Se evita la entrada de aguas superficiales a las excavaciones, mediante el drenaje por bombeo de achique.
• Colocación y compactación de base granular (lecho) y comprobación de pendientes longitudinales. 
• Colocación de los conductos o tuberías, así como la comprobación de pendientes.
• Relleno por capas de la zanja, con el suelo y la compactación especificada en el diseño.
• Retirada de los elementos de soporte.

Normativas en excavaciones en zanjas

La principal normativa técnica y legal aplicable a las excavaciones en zanjas es la siguiente:

Leyes obligatorias en España y normativa técnica aplicable

De manera general debes considerar el marco normativo del diseño de zanjas, de la ejecución de excavaciones y movimientos de tierra, así como las normas relativas a la prevención de riesgos laborales:

• NTE-ADZ/1976. Regula las actuaciones de diseño, cálculo, construcción de zanjas y pozos. Dirección General para la Vivienda y Arquitectura.
• Notas técnicas de prevención del INSST. Por ejemplo:
  • NTP 278 cuenta con criterios específicos para las excavaciones en zanjas y entibaciones.  
  • NTP 76: Dúmper.  
  • NTP 122: Retroexcavadora. 
  • NTP 126: Máquinas para movimiento de tierras. 
• Guías técnicas sobre las excavaciones en zanjas elaboradas por instituciones y organismos autonómicos de la seguridad laboral, como INVASSAT de la Generalitat Valenciana.

• Leyes y otras normativas técnicas legales enfocadas en la seguridad y salud de los trabajadores: 
  • Ley 31/1995, de Prevención de Riesgos Laborales.  
  • Real Decreto 1627/1997, que establece las disposiciones mínimas de seguridad y salud en obras de construcción. 
  • Real Decreto 1215/1997, con las disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización de los equipos de trabajo.
  • Real Decreto 773/1997, sobre la utilización de equipos de protección individual. Determinan obligaciones en la selección, comprobación, mantenimiento y uso de equipos y EPIs en obra. 
  • Real Decreto 487/1997. Establece disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la manipulación manual de cargas que entrañen riesgos para los trabajadores.
  • Guías autonómicas, como las “Recomendaciones Técnicas para la Prevención de Riesgos Laborales en la Ejecución de Zanjas” de la Comunidad de Madrid.

Medidas de prevención según las guías de seguridad

Englobando diversas normativas y recomendaciones técnicas, las principales medidas preventivas en excavaciones de zanjas son las siguientes: 

• Considerar las siguientes capas de actuación: 
  • Evitar los riesgos. Esto se logra mediante el diseño óptimo de zanjas, taludes y drenajes.
  • Combatir los riesgos en su origen. Esto implica adoptar medidas técnicas de seguridad colectivas, como la entibacion y creación de puntos de acceso y evacuación en zanjas.
  • Reducir la exposición de los trabajadores a los riesgos, mediante el uso de EPIS adecuados, la adopción de procedimientos técnicos de estabilización de zanjas y las medidas de señalización.

• Designar el supervisor competente para realizar las inspecciones diarias a las zanjas y sistemas de entibación, previo a la jornada de trabajo. Estas inspecciones deben documentarse. 
• Controlar las cargas superficiales y la gestión del desecho. Es indispensable mantener el material excavado a mínimo 2 metros de distancia del borde, así como la maquinaria. Esta carga extra es una de las causas habituales de colapso. 
• Controlar la circulación. Disponer de vallas y puntos de luz portátiles para acotar el paso de vehículos y peatones junto al borde.
• Asegurar el acceso y evacuación. En zanjas con profundidad mayores a 1,30 m se deben  incorporar escaleras preferiblemente metálicas, a cada 30 m. de recorrido horizontal. 
• Garantizar la formación profesional de los trabajadores sobre trabajos de alto riesgo, como excavaciones y zanjas, así como en el manejo seguro de la maquinaria.
• Establecer protocolos de emergencia y rescate.

Errores comunes que debes evitar en excavaciones en zanjas

En una obra pueden ocurrir los siguientes descuidos o faltas de criterio técnico: 

• Subestimar o asumir la clasificación del tipo de suelo.
• Acumular material de excavación demasiado cerca del borde de la zanja.
• Comenzar la jornada laboral y entrar en las zanjas sin la inspección previa y sin protección.
• Ignorar los sistemas de control de agua en la fase de diseño.
• No establecer planes de emergencia ante el colapso de las excavaciones. O establecerlos y no adoptar los equipos necesarios, o no planificar los simulacros para procedimientos de rescate.

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