Levantamento de terraplenagem e escavação

O solo existe em três condições, e o número informado varia cerca de 10 a 70 por cento entre elas. O volume natural é o volume natural e intocado que você lê das plantas: o prisma de corte entre o terreno existente e a superfície de projeto, ou o prisma de aterro entre o terreno original e o nível acabado. O volume solto é o volume escavado e empolado que enche um caminhão, igual ao volume natural multiplicado por um mais o percentual de empolamento. O volume compactado é o volume colocado e compactado que um aterro acabado ocupa, igual ao volume natural multiplicado pelo fator de retração.

Dois fatores conectam os estados, ambos referenciados ao volume natural. O empolamento expande o volume natural em volume solto, e o seu inverso, o fator de carga, converte o volume solto de volta. A retração reduz o volume natural a volume compactado, de modo que um aterro acabado sempre exige mais corte natural ou empréstimo do que o seu próprio volume geométrico: o empréstimo necessário, em termos de volume natural, é igual ao volume de aterro compactado dividido pelo fator de retração. Compensar o corte bruto contra o aterro bruto sem aplicar a retração é o erro clássico de balanço de terraplenagem.

Os fatores variam fortemente conforme o material. Como valores aproximados de planejamento, areia e cascalho granulares empolam cerca de 12 a 18 por cento e retraem cerca de 5 a 14 por cento; a terra comum empola cerca de 25 por cento e retrai cerca de 10 a 20 por cento; a argila empola cerca de 30 a 40 por cento e retrai cerca de 10 a 20 por cento; e a rocha detonada empola cerca de 50 a 70 por cento e tem retração negativa de aproximadamente 30 por cento, porque a rocha fragmentada ocupa mais espaço do que o volume natural de onde veio. Essas são médias publicadas para planejamento; os valores reais vêm de um ensaio de solo, com densidade no local pela ASTM D1556 ou D6938 e densidade seca máxima por ensaio Proctor conforme a ASTM D698 ou D1557.

Qual estado informar depende da finalidade. Para uma proposta, você parte do corte natural e do aterro compactado e, em seguida, soma o empréstimo natural necessário para qualquer déficit; para transporte e bota-fora, você converte para volume solto; para um aterro pago no local, você informa o volume compactado. Um simples metro cúbico é ambíguo, então a unidade deve sempre ser identificada com o seu estado. Na maioria das especificações rodoviárias dos Estados Unidos, a escavação de via é medida na posição natural e o aterro na posição compactada, com o contratado absorvendo o empolamento e a retração sem pagamento separado.

Dois métodos geométricos predominam, e o correto depende do tipo de obra. Para terraplenagem linear e de vias, o método da média das áreas extremas toma a área da seção transversal de corte ou aterro em cada estaca, faz a média de duas áreas adjacentes e multiplica pela distância entre elas. Nas unidades dos Estados Unidos, os metros cúbicos equivalem à média das duas áreas extremas multiplicada pelo comprimento, dividida por 27. O método superestima ligeiramente o volume onde as seções mudam rapidamente, e uma correção prismoidal o refina onde a precisão importa. A exatidão depende do espaçamento: o terreno reto é seccionado a aproximadamente 50 a 100 pés, geralmente 100 pés em zona rural e 50 pés em zona urbana, reduzido para cerca de 25 pés ou menos em rampas, curvas acentuadas e terreno que muda rapidamente.

Para terrenos, plataformas de edificação e lagoas, onde não há um único alinhamento, usa-se em vez disso um método de malha ou de cotas pontuais: sobrepõe-se uma malha, calcula-se a profundidade de corte ou aterro em cada nó a partir da cota existente menos a cota proposta e somam-se os prismas. Ambos os métodos produzem um volume natural para o corte e um volume compactado para o aterro; as conversões de estado são aplicadas depois, nunca incorporadas à geometria.

A quantidade de pagamento e de projeto é a linha de projeto: do terreno existente até a superfície teórica de corte ou o nível acabado, nos taludes laterais de projeto. O contratado quase sempre escava mais do que isso, porque o solo não fica em pé na vertical, mas esse material extra é parte dos meios e métodos, não da quantidade medida. Informar o prisma real com talude em vez da linha de projeto superestima a quantidade de pagamento pelo volume do talude.

Quando um levantamento modela o prisma real escavado para fins de orçamento, o talude lateral define a sobre-escavação. A OSHA Subparte P fixa os taludes máximos admissíveis para escavações de até 20 pés de profundidade, com um sistema de proteção exigido a partir de 5 pés, a menos que a face seja rocha estável, e um projeto de engenharia acima de 20 pés. Os taludes máximos são verticais para rocha estável, três quartos na horizontal para um na vertical (cerca de 53 graus) para solo Tipo A, um para um (45 graus) para o Tipo B e um e meio para um (cerca de 34 graus) para o Tipo C. Esses são limites de segurança, não a linha de pagamento.

A escavação de vala é medida até uma largura de pagamento especificada, normalmente o diâmetro externo do tubo mais uma folga de trabalho de cada lado, ou uma largura indicada no contrato ou no detalhe-padrão, independentemente da largura que o contratado escava. Folgas por lado de aproximadamente 150 a 300 milímetros (6 a 12 polegadas) são prática comum, e não um valor fixo, então confirme a largura de pagamento conforme o detalhe de vala do projeto. A largura excedente além da linha de pagamento é custo do contratado.

O volume de terraplenagem é medido líquido, sem nenhuma margem para empolamento, retração ou perda incorporada à quantidade geométrica. Esse é um princípio declarado no CESMM4 e compartilhado pela NRM2, pelo método da Austrália e Nova Zelândia e pela DIN 18300. Inflar a geometria com empolamento e, além disso, aplicar um fator de estado conta duas vezes, e é por isso que a geometria permanece líquida e as conversões permanecem explícitas.

Não existe um limite de vazio codificado específico para terraplenagem, e obstruções isoladas menores, como estacas individuais ou pequenas instalações, são ignoradas e absorvidas. O mecanismo predominante para estruturas e instalações existentes na escavação é o adicional (extra over), que acrescenta o custo de escavar ao redor ou através delas em vez de deduzir o seu volume; a NRM2 mede o adicional para escavar ao lado ou através de instalações existentes e para fragmentar rocha, concreto armado ou alvenaria. Somente vazios substanciais são deduzidos, e quando se deseja um limite de tamanho, usa-se por analogia o valor de aproximadamente 1 metro cúbico da convenção de vazios de obras de edificação.

A escavação é separada por material porque o custo difere em uma ordem de grandeza conforme a dificuldade de escavar o terreno. A prática dos Estados Unidos e da AASHTO separa a escavação comum, a escavação em rocha (material que exige escarificação ou detonação, com matacões acima de um tamanho especificado contados como rocha) e a escavação imprópria ou de subsolo, que é lodo mole ou orgânico removido abaixo do nível e substituído como item de pagamento próprio. Um único item de escavação não classificada também é comum, em que o contratado assume todo o risco de material. O tamanho de matacão que define a rocha varia conforme o órgão; alguns usam um volume da ordem de 1 metro cúbico e outros um ensaio de escarificabilidade. Pela NRM2 e pelo CESMM4, a escavação é separada em camada vegetal, material diferente de camada vegetal ou rocha, e rocha. O VOB da Alemanha com a DIN 18300 substituiu as antigas classes fixas de solo por áreas homogêneas específicas do projeto.

A forma de medir a rocha segue a mesma separação. Na tradição da quantificação de obras, a rocha é medida como adicional sobre a escavação de base: o volume de rocha ainda é contado na escavação de base, com uma taxa adicional pela dificuldade, independentemente da profundidade. A prática rodoviária dos Estados Unidos, em vez disso, mede a rocha como item de pagamento próprio e separado, que substitui a quantidade de base. Errar nisso ou conta a rocha duas vezes ou omite a escavação de base abaixo dela.

A camada vegetal é removida e estocada separadamente da escavação em massa, porque é reaproveitada no paisagismo. Ela é medida por área, com uma profundidade média de remoção indicada, normalmente cerca de 100 a 150 milímetros (4 a 6 polegadas), e também pode ser informada como volume de estoque, igual à área multiplicada pela profundidade. A NRM2 a mede dessa forma, por exemplo como remoção de camada vegetal de 150 milímetros de espessura por área.

O bota-fora do excedente é discriminado por destino, convencionalmente precificado para transporte com base no volume solto no caminhão, enquanto as planilhas de quantificação de obras frequentemente o medem com base no volume natural da escavação de origem; o aterro importado é faturado com base no volume compactado que forma no local. A distância de transporte é regida pelo diagrama de massas, que traça o corte acumulado menos o aterro em uma base comum de volume natural ao longo do alinhamento. Até uma distância de transporte livre definida em contrato, o deslocamento está incluído no preço-base da escavação; além dela, o sobre-transporte é pago separadamente como uma quantidade de volume por distância, como metro cúbico por estaca ou metro cúbico por quilômetro, em vez de um volume puro.

O Reino Unido é o mais codificado. A NRM2 e o CESMM4 medem a escavação líquida em metros cúbicos, com a superfície de início e a cota reduzida indicadas. A NRM2 escalona a escavação em massa e de fundação em faixas de profundidade de 2 metros (até 2 metros, 2 a 4 metros, 4 a 6 metros e assim por diante), enquanto o CESMM4 classifica pela profundidade máxima total. O espaço de trabalho fica a critério do contratado pela NRM2, e a sua segunda edição reintroduziu a medição do escoramento de terraplenagem em todas as faces de escavação com mais de 250 milímetros de profundidade, sejam consideradas necessárias ou não.

A prática rodoviária dos Estados Unidos não tem um método legal de medição: a escavação de via é em posição natural por metro cúbico, o aterro é compactado, a profundidade não é escalonada em faixas e o contratado absorve o empolamento e a retração. Na Austrália e na Nova Zelândia, o corte e o aterro civis são medidos pela AS 1181, enquanto o Australia and New Zealand Standard Method of Measurement abrange a infraestrutura de edificações, onde a profundidade de escavação é classificada em incrementos de 1 metro (0 a 1, 1 a 2, 2 a 3, 3 a 4 metros, de modo que uma profundidade total de 3,5 metros recai na faixa de 3 a 4 metros) e o espaço de trabalho é o perímetro ao longo da sapata multiplicado pela profundidade. Em toda a Europa, o VOB com a DIN 18300 fatura pelas dimensões reais com classificação de material por área homogênea.

Para o faturamento por medição, o contratado é pago ou pela quantidade de projeto ou por uma quantidade medida em campo a partir das seções transversais finais. Os departamentos rodoviários geralmente pagam a quantidade de projeto quando não há alteração de projeto, remedindo apenas quando um gatilho definido é atingido, como áreas extremas consecutivas variando além de um limite (uma variação de 5 por cento é comum, mas específica de cada órgão), sub-escavação, um deslizamento ou recalque. Essa base de pagamento é distinta tanto da quantidade de proposta quanto da quantidade de pedido, e as três nunca devem ser informadas uma como a outra.