Levantamento de terraplenagem e escavação

O solo existe em três condições, e o número declarado varia entre elas cerca de 10 a 70 por cento. O banco é o volume natural e intacto que se lê nos desenhos: o prisma de desaterro entre o terreno existente e a superfície de projeto, ou o prisma de aterro entre o terreno original e a cota final. O solto é o volume escavado e empolado que enche um camião, igual ao banco multiplicado por um mais a percentagem de empolamento. O compactado é o volume colocado e cilindrado que um talude de aterro acabado ocupa, igual ao banco multiplicado pelo fator de retração.

Dois fatores ligam os estados, ambos referidos ao banco. O empolamento expande o banco em solto, e o seu inverso, o fator de carga, reconverte o solto. A retração reduz o banco em compactado, pelo que um aterro acabado precisa sempre de mais desaterro de banco ou de empréstimo do que o seu próprio volume geométrico: o empréstimo necessário em termos de banco é igual ao volume de aterro compactado dividido pelo fator de retração. Compensar o desaterro bruto com o aterro bruto sem aplicar a retração é o clássico erro de equilíbrio de terras.

Os fatores variam muito consoante o material. Como valores aproximados de planeamento, a areia e o 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 desmontada por explosivos empola cerca de 50 a 70 por cento e tem uma retração negativa de aproximadamente 30 por cento, porque a rocha fragmentada ocupa mais espaço do que o banco de onde provém. Estas são médias publicadas para planeamento; os valores reais provêm de um ensaio de solos, a densidade in situ pela ASTM D1556 ou D6938 e a densidade seca máxima por ensaio Proctor segundo a ASTM D698 ou D1557.

O estado a declarar depende da finalidade. Para uma proposta, parte-se do desaterro de banco e do aterro compactado e acrescenta-se depois o empréstimo de banco necessário para qualquer défice; para transporte e remoção, converte-se para solto; para um talude de aterro pago no estado final, declara-se o compactado. Uma jarda cúbica ou metro cúbico sem qualificação é ambíguo, pelo que a unidade deve ser sempre identificada com o seu estado. Na maioria das especificações rodoviárias dos Estados Unidos, a escavação da via é medida na posição de banco e o talude de aterro na posição compactada, cabendo ao empreiteiro absorver o empolamento e a retração sem pagamento separado.

Dominam dois métodos geométricos, e o correto depende do tipo de trabalho. Para terraplenagens lineares e rodoviárias, o método das áreas médias das secções extremas toma a área da secção transversal de desaterro ou aterro em cada estação, calcula a média de duas áreas adjacentes e multiplica-a pela distância entre elas. Em unidades dos Estados Unidos, as jardas cúbicas são iguais à média das duas áreas extremas multiplicada pelo comprimento e dividida por 27. O método sobrestima ligeiramente o volume onde as secções variam rapidamente, e uma correção prismoidal afina-o onde a precisão importa. A exatidão depende do espaçamento: o terreno reto é seccionado a cerca de 50 a 100 pés, habitualmente 100 pés em zona rural e 50 pés em zona urbana, reduzido para cerca de 25 pés ou menos em rampas, curvas apertadas e terreno de variação rápida.

Para terrenos, plataformas de edifícios e bacias, onde não existe um alinhamento único, utiliza-se em vez disso um método de grelha ou de cotas pontuais: sobrepõe-se uma grelha, calcula-se a profundidade de desaterro 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 de banco para o desaterro e um volume compactado para o aterro; as conversões de estado aplicam-se depois, nunca incorporadas na geometria.

A quantidade de pagamento e de projeto é a linha de projeto: do terreno existente até à superfície teórica de desaterro ou à cota final, com os taludes laterais de projeto. O empreiteiro escava quase sempre mais do que isto, porque o solo não se mantém na vertical, mas essa terra adicional faz parte dos meios e métodos, não da quantidade medida. Declarar o prisma com talude real em vez da linha de projeto sobrestima a quantidade de pagamento pelo volume do talude.

Quando um levantamento modela o prisma realmente escavado para orçamentação de custos, o talude lateral define a sobre-escavação. A OSHA Subparte P fixa os taludes máximos admissíveis para escavações até 20 pés de profundidade, com um sistema de proteção exigido a partir de 5 pés, salvo se a face for rocha estável, e um projeto de engenharia para além 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 do 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. Estes são limites de segurança, não a linha de pagamento.

A escavação de valas é medida até uma largura de pagamento especificada, normalmente o diâmetro exterior da tubagem mais uma folga de trabalho de cada lado, ou uma largura indicada no contrato ou no pormenor-tipo, independentemente da largura com que o empreiteiro escava. Folgas por lado de cerca de 150 a 300 milímetros (6 a 12 polegadas) são prática comum, em vez de um valor fixo, pelo que se deve confirmar a largura de pagamento face ao pormenor de vala do projeto. A largura excedente para além da linha de pagamento é um custo do empreiteiro.

O volume de terraplenagem é medido líquido, sem qualquer margem para empolamento, retração ou desperdício incorporada na quantidade geométrica. Este é um princípio declarado no CESMM4 e é partilhado pelas NRM2, pelo método da Austrália e Nova Zelândia e pela DIN 18300. Inflar a geometria com o empolamento e depois aplicar também um fator de estado conta duas vezes, razão pela qual a geometria se mantém líquida e as conversões se mantêm explícitas.

Não existe um limiar de vazio codificado específico para a terraplenagem, e obstruções isoladas de pequena dimensão, como estacas avulsas ou pequenas infraestruturas, são ignoradas e absorvidas. O mecanismo dominante para estruturas e infraestruturas existentes na escavação é o sobrepreço (extra over), que acrescenta o custo de escavar à volta ou através delas em vez de deduzir o seu volume; as NRM2 medem o sobrepreço para escavar junto a infraestruturas existentes ou através delas e para demolir rocha, betão armado ou alvenaria. Apenas os vazios substanciais são deduzidos e, quando se pretende um limiar de dimensão, utiliza-se por analogia o valor de cerca de 1 metro cúbico da convenção de vazios das obras de edifícios.

A escavação divide-se por material porque o custo difere numa ordem de grandeza consoante 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 explosivos, com blocos acima de uma dimensão indicada contabilizados como rocha) e a escavação imprópria ou de subsolo, que é lodo mole ou orgânico removido abaixo da cota e substituído como artigo de pagamento próprio. Também é comum um único artigo de escavação não classificada, em que o empreiteiro assume todo o risco do material. A dimensão de bloco que faz acionar a classificação como rocha varia consoante a entidade; algumas usam um volume como cerca de 1 jarda cúbica e outras um ensaio de escarificabilidade. Segundo as NRM2 e o CESMM4, a escavação divide-se em terra vegetal, material que não seja terra vegetal nem rocha, e rocha. A VOB alemã com a DIN 18300 substituiu as antigas classes de solo fixas por zonas homogéneas específicas do projeto.

A forma de medir a rocha segue a mesma divisão. Na tradição da medição de quantidades (quantity surveying), a rocha mede-se como sobrepreço da escavação de base: o volume de rocha continua a ser contabilizado na escavação de base, com um preço adicional pela dificuldade, independentemente da profundidade. A prática rodoviária dos Estados Unidos mede, em vez disso, a rocha como artigo de pagamento separado próprio que substitui a quantidade de base. Errar neste ponto faz contar a rocha duas vezes ou omitir a escavação de base por baixo dela.

A terra vegetal é decapada e armazenada em depósito separadamente da escavação em massa, porque é reutilizada em ajardinamento. Mede-se por área com uma profundidade média de decapagem indicada, normalmente cerca de 100 a 150 milímetros (4 a 6 polegadas), e pode também ser declarada como um volume de depósito igual à área multiplicada pela profundidade. As NRM2 medem-na desta forma, por exemplo como remoção de terra vegetal de 150 milímetros de espessura por área.

A remoção de sobrantes é discriminada por destino, sendo o transporte convencionalmente orçamentado sobre o volume solto do camião, ao passo que as listas de medição de quantidades muitas vezes a medem sobre o volume de banco da escavação de onde provém; o aterro importado é faturado sobre o volume compactado que forma no local. A distância de transporte é regida pelo diagrama de massas, que traça o desaterro acumulado menos o aterro numa base comum de banco ao longo do alinhamento. Até uma distância de transporte gratuita prevista no contrato, a deslocação está incluída no preço da escavação de base; para além dela, o sobretransporte é pago em separado como quantidade de volume por distância, tal como jardas cúbicas por estação ou metros cúbicos por quilómetro, e não como volume puro.

O Reino Unido é o mais codificado. As NRM2 e o CESMM4 medem a escavação líquida em metros cúbicos, com a superfície de início e a cota reduzida indicadas. As NRM2 escalonam a escavação em massa e de fundação em patamares de profundidade de 2 metros (não superior a 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 ao critério do empreiteiro segundo as NRM2, e a sua segunda edição reintroduziu a medição da contenção de terras em todas as faces de escavação com mais de 250 milímetros de profundidade, quer se considere necessária quer não.

A prática rodoviária dos Estados Unidos não tem método de medição legal: a escavação da via é medida na posição de banco em jardas cúbicas, o talude de aterro é compactado, a profundidade não é escalonada em patamares, e o empreiteiro absorve o empolamento e a retração. Na Austrália e na Nova Zelândia, o desaterro e o aterro de engenharia civil medem-se segundo a AS 1181, enquanto o Australia and New Zealand Standard Method of Measurement abrange as infraestruturas de edifícios, em que a profundidade de escavação é classificada em incrementos de 1 metro (0 a 1, 1 a 2, 2 a 3, 3 a 4 metros, pelo que uma profundidade total de 3,5 metros cai no patamar de 3 a 4 metros) e o espaço de trabalho é o perímetro ao longo da sapata multiplicado pela profundidade. Por toda a Europa, a VOB com a DIN 18300 fatura pelas dimensões reais com classificação de material por zonas homogéneas.

Para a faturação de progresso, o empreiteiro é pago pela quantidade de projeto ou por uma quantidade medida no terreno a partir das secções transversais finais. Os departamentos rodoviários costumam pagar a quantidade de projeto quando não há alteração de projeto, voltando a medir apenas quando se atinge um critério definido, como áreas extremas consecutivas que variem além de um limiar (uma variação de 5 por cento é comum, mas específica de cada entidade), sobre-escavação, um deslizamento ou um assentamento. Esta base de pagamento é distinta tanto da quantidade da proposta como da quantidade de encomenda, e as três nunca devem ser declaradas umas pelas outras.