La escala no cambia la física de mover tierra. Cambia la aritmética, y cambia quién está vigilando. Una plataforma de dos acres y un parque empresarial de doscientos acres se nivelan con las mismas máquinas, se verifican con la misma curva de laboratorio y se drenan conforme a las mismas reglas. La diferencia es que, a gran escala, cada pequeño error se multiplica por la cantidad, cada camión es uno entre cientos en una vía pública, y el permiso del estado, el inspector de la ciudad y el laboratorio de pruebas del propietario llegan con una lista de revisión más larga. Esto es lo que realmente cambia cuando el movimiento de tierras se hace a gran escala en el norte de Texas, con la regla que respalda cada cambio.
El permiso pone el límite en cinco acres
Texas define la actividad de construcción de gran escala como el desmonte, la nivelación y la excavación que alteran cinco acres o más, o menos de cinco acres dentro de un plan común de desarrollo más amplio que sí los alterará1. Un sitio grande presenta un Aviso de Intención (Notice of Intent) en lugar de colocar un aviso en el sitio, y una vez que se alteran diez acres o más al mismo tiempo y drenan hacia un mismo punto, se requiere un estanque de sedimentación o un embalse similar donde sea factible, dimensionado para contener el escurrimiento de cada acre alterado durante una tormenta de 24 horas con periodo de retorno de 2 años1. En un sitio grande, el estanque forma parte del plan de nivelación masiva, no es algo que se piense después: se excava primero, contiene el agua del sitio durante toda la obra y a menudo es el futuro estanque de detención con una descarga temporal.
La compensación de cortes y rellenos es un número más grande, no una idea distinta
La cuantificación en un sitio grande es el mismo cálculo de corte y relleno que en uno pequeño, con dos diferencias de grado. La primera es cómo se pagan las cantidades. El Item 110 de TxDOT mide la excavación por yarda cúbica en su posición original, calculada por el método de las áreas extremas promedio, como cantidad según planos, y establece que los factores de contracción o abundamiento no se tomarán en cuenta para determinar las cantidades calculadas3. El Item 132 hace que los factores de contracción o abundamiento sean responsabilidad del contratista y permite medir el terraplén de tres formas: en su posición final, en su posición original o en los vehículos en el punto de entrega2. Un contrato privado puede usar cualquiera de esas bases, y con medio millón de yardas cúbicas la elección de la base vale más que la mayoría de las órdenes de cambio. La segunda diferencia es la compensación misma. En un sitio grande, los cortes y los rellenos rara vez se compensan por casualidad, así que la cuantificación, los factores de contracción y abundamiento del estudio geotécnico y el plan de fases son los que dicen si los camiones son la excepción o el plan.
El control topográfico es la base debajo de la cimentación
Todo en un sitio grande se ubica con respecto al control, y el control tiene un dátum. El manual de topografía de TxDOT refiere su trabajo al Sistema Nacional de Referencia Espacial, usa el Dátum Norteamericano de 1983 para las posiciones horizontales y las alturas elipsoidales y el Dátum Vertical Norteamericano de 1988 para las alturas ortométricas, y exige que las coordenadas de control se entreguen tanto en valores de superficie como de cuadrícula, con el factor de ajuste a superficie indicado7. Esa diferencia entre superficie y cuadrícula es la que pesa a gran escala: un modelo hecho en coordenadas de cuadrícula y una máquina que lee coordenadas de superficie difieren en unas centésimas de pie por cada mil pies, lo cual no es nada en una plataforma y es un error real a lo largo de una milla de vialidad. El Servicio Geodésico Nacional (NGS), que define esos dátums, ha anunciado nuevos dátums alineados con el Marco Internacional de Referencia Terrestre para sustituir a NAD 83 y NAVD 888, así que el control de un proyecto de varios años debe dejar constancia del dátum en que se estableció. Establecemos y revisamos el control antes de que se descargue la primera máquina, y no permitimos que convivan en un mismo sitio los controles de dos topógrafos.
El control de maquinaria sustituye a las estacas
En un sitio grande, la superficie de proyecto vive en la máquina. La Administración Federal de Carreteras (FHWA) describe el guiado automático de maquinaria como equipo de construcción con computadoras a bordo que usan modelos de ingeniería en 3D y GPS para dar a los operadores guía horizontal y vertical en tiempo real, con la posibilidad de alcanzar la rasante de proyecto en la primera pasada en lugar de guiarse por estacas, de aumentar la productividad hasta en un 50 por ciento en algunas operaciones y de reducir hasta en un 75 por ciento el costo de topografía6. La ganancia no es solo la velocidad. Una cuchilla que lee el modelo no espera a un checador de niveles, y en un sitio sin estacas no hay nada que un camión pueda tumbar. En nuestras obras la rasante se revisa en campo con equipo GPS y láser con respecto al mismo modelo que hizo el ingeniero civil, así que un error se detecta el día en que ocurre y no al final.
Los drones miden lo que hicieron las máquinas
En un sitio grande, las cantidades se verifican desde el aire. Una aeronave no tripulada pequeña, según el 14 CFR parte 107, pesa menos de 55 libras al despegar, la vuela el titular de un certificado de piloto remoto con habilitación para UAS pequeños o alguien bajo su supervisión directa, debe mantenerse dentro de la línea de vista, no puede volar a más de 400 pies sobre el nivel del suelo salvo a menos de 400 pies de una estructura, no puede superar las 100 millas por hora y necesita al menos 3 millas terrestres de visibilidad desde la estación de control9. Un vuelo con precisión topográfica sobre un sitio nivelado produce una superficie que se puede comparar con la de la semana anterior, y así es como los acopios, los volúmenes de corte y las cantidades de pago se miden cada mes en lugar de discutirse al final. Aun así, la superficie tiene que estar ligada al mismo control que las máquinas, sobre la misma base de superficie o de cuadrícula7, o el dron estará midiendo, sin que nadie lo note, un sitio distinto.
Capas, humedad y pruebas, multiplicadas
Las reglas del relleno no se relajan porque haya más relleno. La partida de terraplenes de TxDOT limita una capa con compactación ordinaria a 8 pulgadas sueltas, y con control de densidad a 16 pulgadas sueltas o 12 pulgadas compactadas, con la densidad seca máxima y la humedad óptima determinadas por Tex-114-E y la densidad en campo medida por Tex-115-E2. Su tabla de aceptación dice claramente lo que exige la arcilla del norte de Texas. El material con un índice de plasticidad de 15 o menos se compacta al menos al 98 por ciento de la densidad máxima; de 15 a 35 debe quedar entre el 98 y el 102 por ciento, con humedad igual o mayor a la óptima; por encima de 35 debe quedar entre el 95 y el 100 por ciento, también con humedad igual o mayor a la óptima; y una vez colocado, la humedad de cualquier suelo con un IP mayor a 15 no puede quedar más de 4 por ciento por debajo de la óptima2. La curva de laboratorio a la que se refieren esos porcentajes es la prueba de compactación con esfuerzo estándar, ASTM D698, que deja caer un pisón de 5.5 libras desde 12 pulgadas para aplicar 12,400 pies-libra por pie cúbico y reporta el contenido de agua óptimo y el peso unitario seco máximo de la muestra4. En campo, el densímetro nuclear de ASTM D6938 mide la densidad y el contenido de agua en sitio hasta una profundidad de 12 pulgadas, rápidamente y sin alterar la capa, lo cual hace posibles cientos de pruebas al mes5. A gran escala, el programa de pruebas es un problema de logística: el técnico tiene que estar donde está la capa, y una capa que espera una prueba es una capa que se seca al sol.
| Índice de plasticidad del relleno | Densidad requerida, Tex-115-E | Humedad requerida |
|---|---|---|
| IP de 15 o menos | Al menos el 98 por ciento de la densidad seca máxima2 | No se indica2 |
| IP mayor a 15, hasta 35 | Del 98 al 102 por ciento de la densidad seca máxima2 | En la humedad óptima o por encima2 |
| IP mayor de 35 | Del 95 al 100 por ciento de la densidad seca máxima2 | En la humedad óptima o por encima2 |
| Cualquier relleno con IP mayor a 15, después de colocado | Se mantiene hasta la siguiente capa2 | Nunca más de 4 por ciento por debajo de la óptima2 |
Los camiones en vías públicas son una parte regulada del trabajo
Un sitio grande que importa o exporta material genera cientos de viajes al día en las vías públicas, y los límites están en la ley. El capítulo 621 del Código de Transporte de Texas limita un eje sencillo a 20,000 libras y un eje tándem a 34,000, calcula el peso permitido en cualquier grupo de ejes con la fórmula de puentes W = 500((LN/(N menos 1)) + 12N + 36) y limita el peso bruto total a 80,000 libras sin importar el número ni la separación de los ejes10. El ancho se limita a 102 pulgadas y la altura a 14 pies, y el propietario de un vehículo tiene responsabilidad objetiva por los daños que cause su altura a un puente o un paso inferior10. El Departamento de Vehículos Motorizados de Texas (TxDMV) repite los límites, 20,000 eje sencillo, 34,000 tándem, 42,000 trídem, 80,000 bruto, 8 pies 6 pulgadas de ancho y 14 pies de alto11, y emite los permisos de sobredimensión y sobrepeso y las rutas autorizadas que las mototraíllas, los bulldozers y las excavadoras necesitan para llegar al sitio en una cama baja (lowboy)12. En una obra grande, la ruta de acarreo, el permiso de cada máquina que excede el tamaño legal y la carga por eje de los camiones se planean igual que la nivelación.
El polvo se vuelve un asunto de calidad del aire
Los terrenos abiertos en un verano de Texas levantan polvo, y a gran escala el polvo está regulado dos veces. La regla general del estado sobre molestias por contaminación del aire, 30 TAC 101.4, prohíbe descargar cualquier contaminante del aire en una concentración y una duración tales que dañen la salud o el bienestar humano, la vida animal, la vegetación o la propiedad, o que interfieran con el uso y disfrute normales de la propiedad15. Dentro de la cerca, la norma de OSHA sobre sílice cristalina respirable en la construcción establece, en su Tabla 1, que la maquinaria pesada que se usa para nivelar y excavar debe aplicar agua o supresores de polvo según sea necesario para reducir al mínimo las emisiones de polvo o, cuando el operador es el único empleado que realiza la tarea, operarse desde una cabina cerrada, y que el equipo que se usa para desgastar o fracturar material con sílice, por ejemplo el ripeo de roca, se opera desde una cabina cerrada14. En un sitio grande, la pipa de agua es una herramienta de cumplimiento, y cuántas trabajan en una tarde de julio se decide con el pronóstico del viento.
Más máquinas, más personas, más reglas de circulación
La norma de OSHA sobre maquinaria de movimiento de tierras exige cinturones de seguridad en el equipo, una bocina que se distinga del ruido del entorno en cada máquina bidireccional y una alarma de reversa o un señalero para todo equipo de movimiento de tierras o de compactación con la vista trasera obstruida antes de que se mueva en reversa13. Esas reglas están escritas para una máquina. Un sitio grande tiene treinta, más un camión cada noventa segundos, y la diferencia es un plan de tránsito: caminos de acarreo separados, cruces designados, un canal de radio y un superintendente cuya primera tarea cada mañana es decidir por dónde van los camiones.
| Concepto | Sitio pequeño | Sitio grande | Regido por |
|---|---|---|---|
| Autorización de aguas pluviales | Un aviso en el sitio, de uno a cinco acres | Un Aviso de Intención a partir de cinco acres; un estanque a partir de diez acres que drenan juntos1 | Permiso general de construcción de la TCEQ |
| Cantidades | A menudo una suma global | La base de medición define cuánto se paga: posición original, final o en vehículo23 | El contrato; Items 110 y 132 de TxDOT |
| Control | Un banco de nivel y un plano de lotificación | Control del proyecto en NAD 83 y NAVD 88, con superficie y cuadrícula indicadas7 | Manual de topografía de TxDOT, NGS8 |
| Rasante | Estacas y un checador de niveles | Control de maquinaria con el modelo 3D6 | Guía de la FHWA, especificación del propietario |
| Verificación | Lecturas puntuales | Superficies repetidas con dron ligadas al mismo control9 | 14 CFR parte 107 |
| Aceptación del relleno | Unas cuantas pruebas por capa | Cientos de pruebas al mes con los límites según el IP25 | Item 132, ASTM D698 y D69384 |
| Acarreo | Unos cuantos viajes | Cargas por eje, la fórmula de puentes, permisos y rutas para cada traslado con sobredimensión1012 | Código de Transporte 621, TxDMV11 |
| Polvo | Una pipa de agua | La regla de molestias y la Tabla 1 de la norma de sílice1415 | 30 TAC 101.4, 29 CFR 1926.1153 |
| Máquinas | Una o dos | Docenas, con un plan de tránsito13 | 29 CFR 1926.602 |
IRONWILL Earthworks ejecuta con personal propio nivelaciones a gran escala en Texas y Oklahoma desde su base en Dallas, con equipo propio, control de maquinaria por GPS y la rasante revisada en campo con respecto a la superficie de proyecto. Envíenos los planos y el estudio geotécnico y le diremos si los cortes y rellenos del sitio se compensan, cuál debería ser la base de medición y cómo se manejarán el control, las pruebas y el acarreo antes de que llegue la primera mototraílla.
