Catas

15. Catas

15.1 Introducción

Las catas o calicatas, zanjas y pozos (que a partir de ahora denominaremos genéricamente catas) son prospecciones consistentes en la excavación del terreno mediante procedimientos convencionales, entendiendo por tales cualquiera de los recursos disponibles habitualmente en una obra, por tanto, sin el concurso de maquinaria diseñada específicamente para la ejecución de un reconocimiento geotécnico (máquinas de sondeos, penetrómetros…)

Ejecución de una cata por medios manuales en dudosas condiciones de seguridad… profundidad: 4.5 m.

Estos procedimientos pueden consistir tanto en la realización de un pozo mediante una retropala, como de una zanja mediante excavación manual, o el despeje de un frente de talud mediante una pala cargadora…

Cata manual en zona de difícil acceso y restricción importante de medios pesados (interior de un hospital)

Las catas pueden tener, por tanto, diversas formas y profundidades, en función del tipo y capacidad del medio utilizado para su ejecución. La ventaja esencial de la realización de estos reconocimientos estriba en que permiten la observación directa del subsuelo, así como la toma de muestras y la realización de ensayos “in situ” del material que está siendo directamente observado, en contraposición con los reconocimientos profundos (tales como los sondeos) en los cuales el observador no cuenta con un contacto directo con el subsuelo a la cota de avance prospección en la que se toma una muestra o se realiza un ensayo «in situ».

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Cata realizada con medios mecánicos para la inspección de cimentaciones y servicios

15.2 Ejecución de los trabajos

Las catas pueden realizarse manualmente o mediante la maquinaria más adecuada (con una retroexcavadora, que es lo más frecuente), alcanzando por lo general y si el terreno lo permite, profundidades hábiles de reconocimiento del orden de 3 a 4 m.

Las catas manuales se utilizan en trabajos de interior de edificios, en sótanos, en lugares de acceso imposible a medios mecánicos, y en los casos que se necesita mucha precisión con escaso espacio de maniobra, como por ejemplo descubrir cimentaciones existentes de las que se desconoce el tipo y dimensiones. En arqueología es habitual este tipo de actuación.

Cata ejecutada para la inspección del terreno y toma de muestras para un proyecto de construcción vial

En geotecnia, por lo general, se utilizan palas retroexcavadoras de mayor o menor capacidad: giratorias, mixtas o miniexcavadoras, en función de la profundidad requerida, de los terrenos previstos “a priori”, de la disponibilidad de medios y de la urgencia del reconocimiento.

Obviamente, durante la ejecución del reconocimiento deben observarse las necesarias medidas de prevención de riesgos, a fin de evitar soterramientos de personas o equipos por inestabilidad de la excavación, deslizamiento del terreno que pueda afectar a personas, bienes o construcciones próximas, afección a servicios y cualquier bien soterrano que pueda ser dañado por la excavación, etc.

Para más información, consultar la guía NTP 278.

15.3 Aplicación de las catas en geotecnia

Al igual que cualquier método de reconocimiento, la investigación geotécnica mediante catas presenta una serie de ventajas e inconvenientes.

Entre las ventajas, puede destacarse que

–              Permiten una observación directa y amplia del terreno, así como detectar cambios litológicos laterales a escala reducida (del orden métrico).

–              Posibilitan una excelente diagnosis de rellenos antrópicos.

–              Permiten tomar muestras tanto representativas como inalteradas (de excelente calidad, mediante el procedimiento adecuado) y de agua.

–              Es también factible la realización, en el interior de una cata, de determinados ensayos “in situ”: penetrómetro y “vane-test” de bolsillo, infiltración, bombeo, determinación de la densidad y la humedad «in situ» mediante gama-densímetro, ensayos de carga con placa en pozo…

–              Su ejecución es rápida, y su coste reducido, especialmente en obras donde ya se cuente con maquinaria disponible.

Ejecución de una calicata durante la campaña de reconocimientos de un proyecto de construcción vial

Las limitaciones radican en

–              La profundidad del reconocimiento que viene impuesta por el tipo de maquinaria, no superándose normalmente los 5 m.

–              Los materiales que se excaven deben de estar en el alcance de las posibilidades de remoción de la maquinaria utilizada, no siendo adecuadas para el reconocimiento de rocas, suelos cementados, o depósitos de gravas densas y bolos.

–              No permiten observación directa con litologías en las que las paredes de la excavación sea inestable (suelos granulares de compacidad floja, en los que se producen desmoronamientos de la excavación), ni tampoco bajo el nivel freático.

–              No es factible la realización de ensayos asociados a sondeos como SPT o la toma de muestras inalteradas por medios convencionales (como la hinca de tomamuestras a presión o golpeo.)

15.4 Criterios de ejecución y presentación de resultados

El reconocimiento del terreno basado exclusivamente en catas es adecuado cuando se proyecta una obra de escasa entidad, y requiere únicamente confirmar la presencia de un sustrato geológico competente (roca, por ejemplo), del cual se tiene constancia de su persistencia en profundidad, y sobre el que no se prevén problemas geotécnicos importantes (cavidades por disolución, expansividad o colapsabilidad del terreno, fluctuación de la cota piezométrica, incidencias por agresividad…).

Téngase en cuenta que una cata nunca substituye a un sondeo, y en ningún caso cuando el mismo está prescrito por la normativa de aplicación o las condiciones contractuales; otro tema es la substitución de ensayos de penetración dinámica, por ejemplo, cuando los mismos se proponen (o se prevén) ante la evidencia de un terreno competente en el que dichos reconocimientos no son hábiles, caso en el cual una cata siempre va a aportar mayor información y, tal vez, mayor profundidad de alcance.

También lo es cuando la profundidad de influencia de la obra es limitada, y prima la necesidad del conocimiento de la calidad del terreno en cuanto a su aprovechamiento (el estudio de la explanada para un firme, la base de apoyo de un terraplén de altura limitada, o el estudio de un desmonte de poca entidad, por ejemplo.)

Un grave inconveniente de las catas representa la alteración total de las características resistentes del terreno afectado por la excavación, así como de sus aledaños (sobre todo si las paredes son inestables), por lo que sólo deben ejecutarse en zonas donde no van a apoyarse cimentaciones. Su relleno debe realizarse siempre en las mejores condiciones posibles.

La correcta ubicación de las catas en campo, el control de su apertura y cierre, la testificación litológica, así como el muestreo, debe realizarse por un técnico con la competencia adecuada para determinar la línea de actuación, tomar decisiones inmediatas ante la aparición de imprevistos, y recabar toda la información geotécnica que pueda obtenerse del reconocimiento.

Así mismo, y de la misma forma que se comentó en el capítulo dedicado a los sondeos geotécnicos, en el estudio previo a la realización de catas deberá informarse de la posible existencia de conducciones subterráneas o bienes que pudieran resultar afectados.

Los resultados obtenidos y las observaciones tomadas en el campo se reflejan en partes de trabajo, que deberán incluir, cuanto menos, la siguiente información:

–              Emplazamiento de la cata (obra, dirección, situación del reconocimiento, coordenadas…); fecha de realización.

–              Empresa o técnico responsable de ejecución de la cata y, en su caso, empresa o técnico que ha realizado la excavación y tipo o modelo de máquina utilizada.

–              Escala gráfica que permita apreciar la correspondencia entre los datos aportados y la profundidad.

–              Cota de boca de la cata.

–              Situación de la cota piezométrica en caso de aparecer agua.

–              Representación gráfica de la litología y descripción redactada de la misma.

–              Situación de las muestras especiales obtenidas y de los ensayos «in situ», con su resultado detallado.

–              Detalles sobre la excavación: grado de excavabilidad del material, dificultades apreciadas, sostenimiento de las paredes de excavación.

–              Fotografías del punto de reconocimiento con la maquinaria emplazada, del acopio de material excavado, detalles del mismo o de las muestras obtenidas, y detalle de la excavación realizada.

–              Resumen de los resultados de los ensayos de laboratorio (si procede.)

A continuación se presenta un ejemplo de parte de trabajos de campo para una cata de reconocimiento cuyo objeto es el reconocimiento de la explanada para el diseño de una obra vial.