Il termine industria di costruzioni è utilizzato in tutto il mondo per coprire quello che è un insieme di industrie con pratiche molto diverse, riunite temporaneamente sul sito di un lavoro di costruzione o di ingegneria civile. La scala delle operazioni va da un singolo lavoratore che svolge un lavoro della durata di pochi minuti (ad esempio, sostituire una tegola con un'attrezzatura composta da un martello e chiodi ed eventualmente una scala) a vasti progetti edilizi e di ingegneria civile della durata di molti anni che coinvolgono centinaia di diversi appaltatori, ciascuno con le proprie competenze, impianti e attrezzature. Tuttavia, nonostante l'enorme variazione di scala e complessità delle operazioni, i principali settori dell'industria delle costruzioni hanno molto in comune. C'è sempre un cliente (noto a volte come proprietario) e un appaltatore; ad eccezione dei lavori più piccoli, ci sarà un progettista, architetto o ingegnere, e se il progetto coinvolge una serie di competenze, richiederà inevitabilmente ulteriori appaltatori che lavorano come subappaltatori all'appaltatore principale (vedi anche l'articolo "Fattori organizzativi pregiudicare la salute e la sicurezza” in questo capitolo). Mentre gli edifici domestici o agricoli su piccola scala possono essere costruiti sulla base di un accordo informale tra il cliente e il costruttore, la stragrande maggioranza dei lavori edili e di ingegneria civile sarà eseguita secondo i termini di un contratto formale tra il cliente e l'appaltatore. Questo contratto stabilirà i dettagli della struttura o altro lavoro che l'appaltatore deve fornire, la data entro la quale deve essere costruita e il prezzo. I contratti possono contenere molto oltre al lavoro, al tempo e al prezzo, ma questi sono gli elementi essenziali.
Le due grandi categorie di progetti di costruzione sono edificio ed Ingegneria civile. L'edilizia si applica a progetti che coinvolgono case, uffici, negozi, fabbriche, scuole, ospedali, stazioni elettriche e ferroviarie, chiese e così via, tutti quei tipi di strutture che nel linguaggio quotidiano descriviamo come "edifici". ingegneria civile si applica a tutte le altre strutture costruite nel nostro ambiente, comprese strade, tunnel, ponti, ferrovie, dighe, canali e banchine. Ci sono strutture che sembrano rientrare in entrambe le categorie; un aeroporto coinvolge vasti edifici e ingegneria civile nella creazione dell'aerodromo vero e proprio; una darsena può comportare edifici di magazzino nonché lo scavo della darsena e l'innalzamento delle pareti della darsena.
Qualunque sia il tipo di struttura, l'edificio e l'ingegneria civile comportano entrambi determinati processi come la costruzione o l'erezione della struttura, la sua messa in servizio, manutenzione, riparazione, alterazione e infine la sua demolizione. Questo ciclo di processi si verifica indipendentemente dal tipo di struttura.
Piccoli imprenditori e liberi professionisti
Mentre ci sono variazioni da paese a paese, l'edilizia è tipicamente un settore di piccoli datori di lavoro. Ben il 70-80% degli appaltatori impiega meno di 20 lavoratori. Questo perché molti appaltatori iniziano come singoli commercianti che lavorano da soli su lavori su piccola scala, probabilmente domestici. Man mano che la loro attività si espande, tali commercianti iniziano ad assumere essi stessi alcuni lavoratori. Il carico di lavoro nell'edilizia è raramente costante o prevedibile, poiché alcuni lavori finiscono e altri iniziano in momenti diversi. Nell'industria è necessario essere in grado di spostare gruppi di lavoratori con particolari competenze da un lavoro all'altro in base alle esigenze del lavoro. I piccoli appaltatori svolgono questo ruolo.
Accanto ai piccoli imprenditori c'è una popolazione di lavoratori autonomi. Come l'agricoltura, l'edilizia ha una percentuale molto elevata di lavoratori autonomi. Anche questi di solito sono commercianti, come falegnami, imbianchini, elettricisti, idraulici e muratori. Sono in grado di trovare un posto nel lavoro domestico su piccola scala o come parte della forza lavoro in lavori più grandi. Nel periodo del boom edilizio della fine degli anni '1980, c'è stato un aumento dei lavoratori che affermavano di essere lavoratori autonomi. Ciò è stato in parte dovuto agli incentivi fiscali per i soggetti interessati e all'utilizzo da parte degli appaltatori dei cosiddetti lavoratori autonomi, più economici dei dipendenti. Gli appaltatori non dovevano far fronte allo stesso livello di costi previdenziali, non erano tenuti a formare i lavoratori autonomi e potevano liberarsene più facilmente alla fine del lavoro.
La presenza nell'edilizia di tanti piccoli imprenditori e liberi professionisti tende a minare un'efficace gestione della salute e della sicurezza per il lavoro nel suo complesso e, con una forza lavoro così transitoria, rende sicuramente più difficile fornire una corretta formazione sulla sicurezza. L'analisi degli incidenti mortali nel Regno Unito su un periodo di 3 anni ha mostrato che circa la metà degli incidenti mortali è avvenuta a lavoratori che erano stati sul posto per una settimana o meno. I primi giorni in qualsiasi cantiere sono particolarmente pericolosi per i lavoratori edili perché, per quanto possano essere esperti come artigiani, ogni cantiere è un'esperienza unica.
Settore pubblico e privato
Gli appaltatori possono far parte del settore pubblico (ad esempio, il dipartimento dei lavori di un consiglio comunale o distrettuale) o del settore privato. Una notevole quantità di manutenzione veniva eseguita da tali dipartimenti dei lavori pubblici, in particolare su abitazioni, scuole e strade. Recentemente c'è stata una mossa per incoraggiare una maggiore concorrenza in tale lavoro, in parte a seguito di pressioni per un miglior rapporto qualità-prezzo. Ciò ha comportato in primo luogo la riduzione delle dimensioni degli assessorati ai lavori pubblici, fino alla loro totale scomparsa in alcune località, e l'introduzione della gara obbligatoria. I lavori precedentemente svolti dai dipartimenti dei lavori pubblici sono ora svolti da appaltatori del settore privato in condizioni severe di "vincita dell'appalto più basso". Nella loro necessità di tagliare i costi, gli appaltatori possono essere tentati di ridurre quelle che sono viste come spese generali come la sicurezza e la formazione.
La distinzione tra settore pubblico e privato può valere anche per i clienti. Il governo centrale e locale (insieme ai trasporti e ai servizi pubblici se sotto il controllo del governo centrale o locale) possono essere tutti clienti per la costruzione. In quanto tali, generalmente si pensa che appartengano al settore pubblico. I trasporti e i servizi pubblici gestiti dalle società sarebbero generalmente considerati nel settore privato. Il fatto che un cliente sia nel settore pubblico a volte influenza l'atteggiamento nei confronti dell'inclusione di alcuni elementi di sicurezza o formazione nel costo dei lavori di costruzione. Recentemente i clienti del settore pubblico e privato sono stati sottoposti a vincoli simili per quanto riguarda le gare d'appalto.
Lavora oltre i confini nazionali
Un aspetto degli appalti pubblici di crescente importanza è la necessità di indire gare oltre i confini nazionali. Nell'Unione Europea, ad esempio, gli appalti su larga scala oltre un valore stabilito nelle Direttive, devono essere pubblicizzati all'interno dell'Unione in modo che gli appaltatori di tutti i paesi membri possano presentare offerte. L'effetto di ciò è quello di incoraggiare gli appaltatori a lavorare oltre i confini nazionali. Sono quindi tenuti a lavorare in conformità con le leggi nazionali locali in materia di salute e sicurezza. Uno degli obiettivi dell'Unione Europea è quello di armonizzare gli standard tra gli stati membri nelle leggi sulla salute e sicurezza e la loro applicazione. I grandi appaltatori che lavorano in parti del mondo soggette a regimi simili devono quindi avere familiarità con gli standard di salute e sicurezza nei paesi in cui svolgono il lavoro.
Designers
Negli edifici, il progettista è di solito un architetto, anche se su abitazioni domestiche su piccola scala, gli appaltatori a volte forniscono la competenza progettuale necessaria. Se l'edificio è grande o complesso, possono esserci architetti che si occupano della progettazione dello schema complessivo, nonché ingegneri strutturali interessati alla progettazione, ad esempio, del telaio e ingegneri specializzati coinvolti nella progettazione dei servizi. L'architetto dell'edificio assicurerà che sia previsto spazio sufficiente nei punti giusti della struttura per consentire l'installazione di impianti e servizi. I progettisti specializzati si preoccuperanno di garantire che l'impianto ei servizi siano progettati per funzionare secondo lo standard richiesto quando installati nella struttura nei luoghi previsti dall'architetto.
Nell'ingegneria civile, è più probabile che la leadership nella progettazione venga assunta da un ingegnere civile o strutturale, anche se in lavori di alto profilo in cui l'impatto visivo può essere un fattore importante, un architetto può avere un ruolo importante nel team di progettazione. Nel tunneling, nelle ferrovie e nelle autostrade, è probabile che la guida nella progettazione venga assunta da ingegneri strutturali o civili.
Il ruolo dello sviluppatore è cercare di migliorare l'utilizzo di terreni o edifici e trarre profitto da tale miglioramento. Alcuni sviluppatori vendono semplicemente il terreno o gli edifici migliorati e non hanno più interesse; altri possono mantenere la proprietà di terreni o addirittura di edifici e raccogliere un interesse continuo sotto forma di affitti maggiori rispetto a prima dei miglioramenti.
L'abilità del committente consiste nell'identificare i siti come terreni vuoti o edifici sottoutilizzati e obsoleti in cui l'applicazione delle capacità di costruzione migliorerà il loro valore. Lo sviluppatore può utilizzare le proprie finanze, ma forse più spesso esercita ulteriori capacità nell'identificare e riunire altre fonti di finanziamento. Gli sviluppatori non sono un fenomeno moderno; l'espansione delle città negli ultimi 200 anni deve molto agli sviluppatori. Gli sviluppatori possono essere essi stessi clienti per i lavori di costruzione, oppure possono semplicemente agire come agenti per altre parti che forniscono finanziamenti.
Tipi di contratto
Nel contratto tradizionale, il cliente fa in modo che un progettista prepari un progetto completo e le specifiche. Gli appaltatori vengono quindi invitati dal cliente a presentare un'offerta o un'offerta per l'esecuzione del lavoro in conformità con il progetto. Il ruolo dell'appaltatore è in gran parte limitato alla costruzione vera e propria. Il coinvolgimento dell'appaltatore in questioni di progettazione o specifica è quindi principalmente una questione di ricerca di modifiche che rendano più facile o più efficiente la costruzione, per migliorare la "costruibilità".
L'altra disposizione comune nella costruzione è la contratto di progettazione e costruzione. Il cliente richiede un edificio (forse un edificio per uffici o uno sviluppo commerciale) ma non ha idee precise su aspetti dettagliati del suo progetto diversi dalle dimensioni del sito, dal numero di persone da ospitare o dall'entità delle attività da svolgere al suo interno. Il cliente invita quindi le offerte dei progettisti o degli appaltatori a presentare proposte sia di progettazione che di costruzione. Gli appaltatori che lavorano nella progettazione e costruzione hanno una propria organizzazione di progettazione o hanno stretti legami con un progettista esterno che lavorerà per loro sul posto di lavoro. La progettazione e la costruzione possono comportare due fasi di progettazione: una fase iniziale in cui un progettista prepara uno schema di massima che viene poi messo in gara; e una seconda fase in cui l'appaltatore di progettazione e costruzione di successo eseguirà quindi un'ulteriore progettazione su aspetti dettagliati del lavoro.
Manutenzione ed emergenza i contratti coprono un'ampia varietà di accordi tra clienti e appaltatori e rappresentano una parte significativa del lavoro del settore edile. Generalmente funzionano per un periodo fisso, richiedono all'appaltatore di svolgere determinati tipi di lavoro o di lavorare su base "call-off" (ovvero, lavoro per il quale il cliente chiama l'appaltatore). I contratti urgenti sono ampiamente utilizzati dalle autorità pubbliche che hanno il compito di fornire un servizio pubblico che non dovrebbe essere interrotto; le agenzie governative, i servizi pubblici ei sistemi di trasporto ne fanno largo uso. Anche gli operatori delle fabbriche, in particolare quelle con processi continui come la petrolchimica, fanno ampio uso di contratti di emergenza per far fronte a problemi nelle loro strutture. Stipulato tale contratto, l'appaltatore si impegna a mettere a disposizione maestranze e impianti idonei all'esecuzione dei lavori, spesso con brevissimo preavviso (ad esempio, nel caso di appalti urgenti). Il vantaggio per il cliente è che non ha bisogno di mantenere dipendenti a libro paga o di avere impianti e attrezzature che possono essere utilizzati solo occasionalmente per far fronte a manutenzioni ed emergenze.
La tariffazione dei contratti di manutenzione e di emergenza può essere basata su una somma fissa annua, o sulla base del tempo impiegato per eseguire i lavori, o una combinazione.
Forse l'esempio più comune pubblicamente noto di tali appaltatori è la manutenzione delle strade e le riparazioni di emergenza alle condutture del gas o alle forniture elettriche che sono fallite o sono state danneggiate accidentalmente.
Qualunque sia la forma del contratto, si presentano le stesse possibilità per clienti e progettisti di influenzare la salute e la sicurezza degli appaltatori con decisioni prese nella fase iniziale del lavoro. La progettazione e la costruzione forse consentono un collegamento più stretto tra il progettista e l'appaltatore in materia di salute e sicurezza.
Prezzo
Il prezzo è sempre un elemento in un contratto. Potrebbe trattarsi semplicemente di una singola somma per il costo del lavoro, come costruire una casa. Anche con un'unica somma forfettaria, il cliente potrebbe dover pagare una parte del prezzo prima dell'inizio del lavoro, per consentire all'appaltatore di acquistare i materiali. Il prezzo può, tuttavia, essere basato sul costo maggiorato, in cui l'appaltatore deve recuperare i propri costi più un importo concordato o una percentuale di profitto. Questa disposizione tende a funzionare a svantaggio del cliente, poiché non vi è alcun incentivo per l'appaltatore a contenere i costi. Il prezzo può anche avere bonus e penali ad esso collegati, in modo che l'appaltatore riceverà più soldi se, ad esempio, il lavoro viene completato prima del tempo concordato. Qualunque forma assuma il prezzo per il lavoro, è normale che i pagamenti vengano effettuati in più fasi man mano che il lavoro avanza, o al completamento di alcune parti del lavoro entro date concordate o sulla base di un metodo concordato di misurazione del lavoro. Al termine della costruzione vera e propria, è comune che una parte concordata del prezzo venga trattenuta dai clienti fino a quando gli "intoppo" non siano stati corretti o la struttura sia stata commissionata.
Durante lo svolgimento del lavoro, l'appaltatore può incontrare problemi che non erano previsti quando il contratto è stato stipulato con il cliente. Questi potrebbero richiedere modifiche al design, al metodo di costruzione o ai materiali. Di solito tali modifiche creeranno costi aggiuntivi per l'appaltatore, che quindi cerca di recuperare dal cliente sulla base del fatto che questi elementi diventano "variazioni" concordate rispetto al contratto originale. A volte il recupero del costo delle variazioni può fare la differenza per l'appaltatore tra svolgere il lavoro con profitto o perdita.
Il prezzo dei contratti può incidere sulla salute e sulla sicurezza se nell'offerta dell'appaltatore vengono fornite disposizioni inadeguate per coprire i costi di fornitura di accesso sicuro, attrezzature di sollevamento e così via. Ciò diventa ancora più difficile quando, nel tentativo di assicurarsi di ottenere un buon rapporto qualità-prezzo dagli appaltatori, i clienti perseguono una vigorosa politica di gare d'appalto competitive. I governi e le autorità locali applicano politiche di gara d'appalto ai propri contratti, e in effetti potrebbero esistere leggi che richiedono che i contratti possano essere aggiudicati solo sulla base di gare d'appalto. In un clima del genere, c'è sempre il rischio che la salute e la sicurezza dei lavoratori edili ne risentano. Nel tagliare i costi, i clienti possono resistere a una riduzione dello standard dei materiali e dei metodi di costruzione, ma allo stesso tempo ignorare totalmente che accettando l'offerta più bassa, hanno accettato metodi di lavoro che hanno maggiori probabilità di mettere in pericolo i lavoratori edili. Anche in una situazione di gara d'appalto competitiva, gli appaltatori che presentano le offerte dovrebbero chiarire al cliente che la loro offerta copre adeguatamente i costi della salute e della sicurezza coinvolti nelle loro proposte.
Gli sviluppatori possono influenzare la salute e la sicurezza nelle costruzioni in modi simili ai clienti, in primo luogo utilizzando appaltatori competenti in materia di salute e sicurezza e architetti che tengono conto della salute e della sicurezza nei loro progetti, e in secondo luogo non accettando automaticamente le offerte più basse. Gli sviluppatori generalmente vogliono essere associati solo a sviluppi di successo e una misura del successo dovrebbe essere rappresentata da progetti in cui non ci sono grossi problemi di salute e sicurezza durante il processo di costruzione.
Standard di costruzione e pianificazione
Nel caso di edifici, siano essi residenziali, commerciali o industriali, i progetti sono soggetti a leggi urbanistiche che stabiliscono dove possono aver luogo determinati tipi di sviluppo (ad esempio, che una fabbrica non può essere costruita tra le case). Le leggi urbanistiche possono essere molto specifiche riguardo all'aspetto, ai materiali e alle dimensioni degli edifici. Tipicamente le aree identificate come zone industriali sono gli unici luoghi in cui possono essere eretti edifici industriali.
Spesso esistono anche regolamenti edilizi o standard simili che specificano in dettaglio preciso molti aspetti della progettazione e delle specifiche degli edifici, ad esempio lo spessore delle pareti e delle travi, la profondità delle fondamenta, le caratteristiche di isolamento, le dimensioni delle finestre e delle stanze, la disposizione degli impianti elettrici cablaggio e messa a terra, disposizione di impianti idraulici e tubazioni e molti altri problemi. Questi standard devono essere seguiti da clienti, progettisti, committenti e appaltatori. Limitano le loro scelte ma allo stesso tempo assicurano che gli edifici siano costruiti secondo uno standard accettabile. Le leggi urbanistiche ei regolamenti edilizi influenzano quindi la progettazione degli edifici e il loro costo.
Alloggiamento
I progetti per la costruzione di abitazioni possono consistere in un'unica casa o in vasti complessi di singole case o appartamenti. Il cliente può essere ogni singolo capofamiglia, che sarà quindi normalmente responsabile della manutenzione della propria casa. L'appaltatore rimarrà solitamente responsabile della correzione dei difetti di costruzione per un periodo di mesi dopo il completamento della costruzione. Tuttavia, se il progetto riguarda molte case, il committente può essere un ente pubblico, locale o nazionale, con la responsabilità di fornire alloggi. Ci sono anche grandi enti privati come le cooperative edilizie per le quali possono essere costruite numerose case. Gli enti pubblici o privati preposti alla fornitura di alloggi generalmente affittano le case finite agli occupanti, mantenendo un grado maggiore o minore di responsabilità anche per la manutenzione. I progetti di costruzione che coinvolgono condomini di solito hanno un cliente per il blocco nel suo insieme, che poi affitta singoli appartamenti con un contratto di leasing. In questa situazione il proprietario dell'edificio ha la responsabilità di eseguire la manutenzione, ma scarica il costo sugli inquilini. In alcuni paesi la proprietà dei singoli appartamenti in un condominio può spettare agli occupanti di ciascun appartamento. Deve esserci qualche accordo, a volte tramite un appaltatore di gestione immobiliare, in base al quale è possibile eseguire la manutenzione e aumentare i costi necessari tra gli occupanti.
Spesso le case sono costruite su base speculativa, da uno sviluppatore. I clienti o gli occupanti specifici di quelle case potrebbero non essere stati identificati all'inizio, ma entrare in scena dopo che la costruzione è iniziata e acquistare o affittare la proprietà come qualsiasi altro articolo. Le abitazioni sono solitamente dotate di impianti elettrici, idraulici, fognari e di riscaldamento; può essere prevista anche una fornitura di gas. A volte, nel tentativo di ridurre i costi, le case vengono finite solo parzialmente, lasciando all'acquirente il compito di installare alcuni accessori e di dipingere o decorare l'edificio.
Edifici Commerciali
Gli edifici commerciali includono uffici, fabbriche, scuole, ospedali, negozi: un elenco quasi infinito di diversi tipi di edifici. Nella maggior parte dei casi questi edifici sono costruiti per un particolare cliente. Tuttavia, uffici e negozi sono spesso costruiti su base speculativa come le abitazioni, con la speranza di attrarre acquirenti o inquilini. Alcuni clienti richiedono che un ufficio o un negozio sia totalmente allestito secondo le loro esigenze, ma molto spesso l'appalto riguarda la struttura ei servizi principali, con il cliente che provvede all'allestimento dei locali avvalendosi di imprese specializzate nell'allestimento di uffici e negozi.
Ospedali e scuole sono costruiti per clienti che hanno un'idea chiara di ciò che vogliono e spesso i clienti forniscono input di design al progetto. Gli impianti e le attrezzature negli ospedali possono costare più della struttura e comportare una grande quantità di progettazione che deve soddisfare rigorosi standard medici. Anche il governo nazionale o locale può svolgere un ruolo nella progettazione delle scuole stabilendo requisiti molto dettagliati sugli standard spaziali e sulle attrezzature come parte del suo ruolo più ampio nell'istruzione. I governi nazionali di solito hanno standard molto dettagliati su ciò che è accettabile negli edifici e negli impianti ospedalieri. L'allestimento di ospedali ed edifici di simile complessità è una forma di lavoro di costruzione generalmente eseguita da subappaltatori specializzati. Tali appaltatori non solo richiedono conoscenze in materia di salute e sicurezza nell'edilizia in generale, ma necessitano anche di competenze per garantire che le loro operazioni non influiscano negativamente sulle attività dell'ospedale stesso.
Costruzione industriale
L'edilizia o la costruzione industriale comporta l'uso delle tecniche di produzione di massa dell'industria manifatturiera per produrre parti di edifici. L'ultimo esempio è il mattone della casa, ma normalmente l'espressione viene applicata alla costruzione utilizzando parti o unità in calcestruzzo che vengono assemblate in loco. L'edilizia industriale si è espansa rapidamente dopo la seconda guerra mondiale per soddisfare la domanda di alloggi economici, e si trova più comunemente nei complessi residenziali di massa. In condizioni di fabbrica è possibile produrre in serie unità di fusione che sono costantemente accurate in un modo che sarebbe praticamente impossibile in condizioni normali del sito.
A volte le unità per l'edilizia industriale vengono prodotte fuori dal cantiere in fabbriche che possono rifornire una vasta area; a volte, dove lo sviluppo individuale è di per sé molto ampio, viene allestita una fabbrica in loco per servire quell'unico sito.
Le unità progettate per l'edilizia industriale devono essere strutturalmente sufficientemente robuste da resistere a movimenti, sollevamenti e abbassamenti; devono incorporare punti di ancoraggio o fessure per consentire l'aggancio sicuro dell'attrezzatura di sollevamento e devono inoltre includere alette o rientranze appropriate per consentire alle unità di incastrarsi insieme facilmente e saldamente. L'edilizia industriale richiede impianti per il trasporto e il sollevamento delle unità in posizione e spazio e disposizioni per immagazzinare le unità in sicurezza quando vengono consegnate al sito, in modo che le unità non vengano danneggiate e i lavoratori non subiscano infortuni. Questa tecnica di costruzione tende a produrre edifici visivamente poco attraenti, ma su larga scala è economica; un'intera stanza può essere assemblata da sei unità fuse con finestre e aperture di porte in posizione.
Tecniche simili vengono utilizzate per produrre unità in calcestruzzo per strutture di ingegneria civile come autostrade sopraelevate e rivestimenti di gallerie.
Progetti chiavi in mano
Alcuni clienti di edifici industriali o commerciali contenenti impianti estesi e complessi desiderano semplicemente entrare in una struttura che sarà operativa fin dal loro primo giorno nei locali. I laboratori sono talvolta costruiti e attrezzati su questa base. Tale accordo è un progetto "chiavi in mano", e qui l'appaltatore assicurerà che tutti gli aspetti dell'impianto e dei servizi siano pienamente operativi prima di consegnare il progetto. Il lavoro può essere svolto in base a un contratto di progettazione e costruzione in modo che, in effetti, l'appaltatore chiavi in mano si occupi di tutto, dalla progettazione alla messa in servizio.
Ingegneria civile e costruzioni pesanti
L'ingegneria civile di cui il pubblico è più consapevole è il lavoro sulle autostrade. Alcuni lavori autostradali sono la creazione di nuove strade su terreni vergini, ma gran parte di essi è l'ampliamento e la riparazione di autostrade esistenti. I contratti per i lavori autostradali sono generalmente per agenzie governative statali o locali, ma a volte le strade rimangono sotto il controllo degli appaltatori per alcuni anni dopo il completamento, durante i quali sono autorizzati a riscuotere pedaggi. Se le strutture di ingegneria civile vengono finanziate dal governo, sia la progettazione che la costruzione effettiva saranno soggette a un alto grado di supervisione da parte di funzionari per conto del governo. I contratti per la costruzione di autostrade sono generalmente affidati agli appaltatori sulla base del fatto che un appaltatore è responsabile di un tratto di tanti chilometri dell'autostrada. Ci sarà un appaltatore principale per ogni sezione; ma la costruzione di autostrade richiede una serie di competenze e aspetti del lavoro come lavori in acciaio, cemento, casseforme e pavimentazioni possono essere subappaltati dall'appaltatore principale a ditte specializzate. La costruzione di autostrade viene talvolta eseguita anche in base a contratti di gestione, in cui una società di consulenza di ingegneria civile fornirà la gestione del lavoro, con tutto il lavoro svolto da subappaltatori. Tale appaltatore di gestione potrebbe anche essere stato coinvolto nella progettazione dell'autostrada.
La costruzione di autostrade richiede la realizzazione di una superficie le cui pendenze siano adeguate al tipo di traffico che la percorrerà. In un terreno generalmente pianeggiante, la creazione delle fondamenta dell'autostrada può comportare il movimento terra, ovvero lo spostamento del terreno dai tagli per creare argini, la costruzione di ponti sui fiumi e la guida di tunnel attraverso i fianchi delle montagne dove non è possibile aggirare l'ostacolo. Laddove il costo del lavoro è più elevato, tali operazioni vengono eseguite utilizzando impianti a propulsione meccanica quali escavatori, ruspe, caricatori e autocarri. Laddove i costi del lavoro sono inferiori, questi processi possono essere eseguiti manualmente da un gran numero di lavoratori che utilizzano strumenti manuali. Qualunque siano i metodi effettivamente adottati, la costruzione di autostrade richiede elevati standard di rilevamento del percorso e pianificazione del lavoro.
La manutenzione delle autostrade richiede spesso che le strade rimangano in uso mentre vengono eseguite riparazioni o miglioramenti in una parte della strada. Esiste quindi un'interfaccia pericolosa tra il movimento del traffico e le operazioni di costruzione che rende ancora più importante una buona pianificazione e gestione del lavoro. Esistono spesso standard nazionali per la segnaletica e il coning off dei lavori stradali e requisiti relativi alla quantità di separazione che dovrebbe esserci tra la costruzione e il traffico, che può essere difficile da ottenere in un'area ristretta. Il controllo del traffico in prossimità dei lavori stradali è di solito responsabilità della polizia locale, ma richiede un attento collegamento tra questa e gli appaltatori. La manutenzione delle autostrade crea rallentamenti al traffico, e di conseguenza gli appaltatori sono messi sotto pressione per finire i lavori in fretta; a volte ci sono bonus per chi finisce in anticipo e penalità per chi finisce in ritardo. Le pressioni finanziarie non devono minare la sicurezza su quello che è un lavoro molto pericoloso.
L'affioramento delle autostrade può comportare cemento, pietra o catrame. Ciò richiede un notevole treno logistico per garantire che le quantità richieste di materiali di rivestimento siano disponibili nelle giuste condizioni per garantire che il rivestimento proceda senza interruzioni. Tarmacadam richiede un impianto di spargimento per scopi speciali che mantenga il materiale di superficie plastico durante lo spargimento. Laddove il lavoro è il rifacimento della superficie, sarà necessario un impianto che includa picconi e demolitori in modo che la superficie esistente venga smantellata e rimossa. Una finitura finale viene solitamente applicata alle superfici delle autostrade che comportano l'uso di rulli motorizzati pesanti.
La creazione di trincee e tunnel può richiedere l'uso di esplosivi e quindi disposizioni per spostare il letame spostato dall'esplosione. I lati delle talee possono richiedere supporti permanenti per evitare frane o cadute di terreno sulla strada finita.
Le autostrade sopraelevate richiedono spesso strutture simili ai ponti, soprattutto se la sezione sopraelevata attraversa un'area urbana quando lo spazio è limitato. Le autostrade sopraelevate sono spesso costruite con sezioni in cemento armato gettate che sono gettate on-site o gettato in un'area di fabbricazione e poi spostato nella posizione richiesta in loco. Il lavoro richiederà macchinari di sollevamento di grande capacità per sollevare sezioni in ghisa, casseforme e armature.
Le disposizioni di supporto temporaneo o le "false opere" per sostenere sezioni di autostrade sopraelevate o ponti mentre vengono gettate in posizione devono essere progettate per tenere conto dei carichi irregolari imposti dal calcestruzzo mentre viene gettato. La progettazione del falso lavoro è importante quanto la progettazione della struttura vera e propria.
Bridges
I ponti in aree remote possono essere semplici costruzioni in legno. Più comunemente oggi i ponti sono in cemento armato o acciaio. Possono anche essere rivestiti in muratura o pietra. Se il ponte deve coprire un divario considerevole, sopra l'acqua o meno, il suo progetto richiederà progettisti specializzati. Utilizzando i materiali odierni, la resistenza della campata o dell'arco del ponte non è raggiunta dal materiale di massa, che sarebbe semplicemente troppo pesante, ma da un abile design. L'appaltatore principale per un lavoro di costruzione di ponti è solitamente un importante appaltatore generale di ingegneria civile con competenze di gestione e impianti. Tuttavia, i subappaltatori specializzati possono occuparsi degli aspetti principali del lavoro come l'erezione di opere in acciaio per formare la campata o la colata o il posizionamento di sezioni di colata della campata in posizione. Se il ponte è sull'acqua, una o entrambe le spalle che sostengono le estremità del ponte potrebbero essere esse stesse costruite in acqua, coinvolgendo palificazioni, dighe a cassettoni, calcestruzzo di massa o lavori in pietra. Un nuovo ponte potrebbe far parte di un nuovo sistema autostradale e potrebbe essere necessario costruire strade di accesso, a loro volta possibilmente sopraelevate.
Una buona progettazione è particolarmente importante nella costruzione di ponti, in modo che la struttura sia sufficientemente robusta da sopportare i carichi che le vengono imposti durante l'uso e da garantire che non richieda manutenzione o riparazioni troppo frequenti. L'aspetto di un ponte è spesso un fattore molto importante, e ancora una volta un buon design può bilanciare le esigenze contrastanti di buona ingegneria ed estetica. La fornitura di mezzi di accesso sicuri per la manutenzione dei ponti deve essere presa in considerazione durante la progettazione.
Tunnel
I tunnel sono una forma specializzata di ingegneria civile. Le loro dimensioni variano dal Tunnel sotto la Manica, con oltre 100 km di canne da 6 a 8 m di diametro, ai minitunnel le cui canne sono troppo piccole per l'ingresso degli operai e che sono realizzati da macchine lanciate dai pozzi di accesso e comandate dal superficie. Nelle aree urbane, i tunnel possono essere l'unico modo per fornire o migliorare le vie di trasporto o per fornire acqua e strutture di drenaggio. Il percorso proposto del tunnel richiede un'indagine il più dettagliata possibile per confermare il tipo di terreno in cui si troveranno i lavori del tunnel e se ci saranno acque sotterranee. La natura del terreno, la presenza di acque sotterranee e l'uso finale del tunnel influenzano la scelta del metodo di scavo.
Se il terreno è consistente, come l'argilla calcarea sotto il Canale della Manica, è possibile scavare con la macchina. Se durante l'indagine pre-costruzione non si riscontrano elevate pressioni della falda freatica, di solito non è necessario pressurizzare le opere per tenere fuori l'acqua. Se non si può evitare di lavorare con l'aria compressa, ciò aumenta considerevolmente i costi perché devono essere fornite camere di equilibrio, ai lavoratori deve essere concesso il tempo di decomprimersi e l'accesso alle lavorazioni per impianti e materiali può essere reso più difficile. Un grande tunnel per una strada o una ferrovia in un terreno consistente non in roccia dura potrebbe essere scavato utilizzando una TBM (tunnel boring machine) a tutta faccia. Questo è davvero un treno di macchine diverse collegate tra loro e che avanzano su rotaie con il proprio potere. La faccia anteriore è una testa di taglio circolare che ruota e alimenta il materiale di recupero attraverso la TBM. Dietro la testa di taglio ci sono varie sezioni della TBM che posizionano i segmenti degli anelli di rivestimento del tunnel in posizione attorno alla superficie del tunnel, malta dietro gli anelli di rivestimento e, in uno spazio molto ristretto, forniscono tutti i macchinari per movimentare e posizionare i segmenti dell'anello (ciascuno del peso di alcune tonnellate), rimuovere il materiale di scarto, portare avanti malta liquida e segmenti extra e alloggiare motori elettrici e pompe idrauliche per alimentare la testa di taglio e i meccanismi di posizionamento dei segmenti.
Un tunnel in terreno non roccioso che non è sufficientemente consistente per l'uso di una TBM può essere scavato utilizzando attrezzature come roadheader che mordono la faccia della testata. Il materiale che cade dalla testata stradale sul pavimento del tunnel deve essere raccolto da escavatori e rimosso con camion. Questa tecnica permette di scavare gallerie a sezione non circolare. Il terreno in cui viene scavato un tale tunnel di solito non avrà una resistenza sufficiente per rimanere senza rivestimento; senza una qualche forma di rivestimento potrebbero verificarsi cadute dal tetto e dalle pareti. Il tunnel può essere rivestito con calcestruzzo liquido spruzzato su una rete d'acciaio tenuta in posizione da bulloni da roccia (il "nuovo metodo di tunneling austriaco") o con calcestruzzo gettato in opera.
Se la galleria è in roccia dura, la testata sarà scavata mediante esplosivo, utilizzando esplosivo inserito in fori di pallina praticati nella parete rocciosa. Il trucco qui è usare il minimo di esplosione per ottenere una caduta di roccia nella posizione e nelle dimensioni richieste, rendendo così più facile rimuovere il materiale di scarto. Su lavori più grandi, verranno utilizzate più trivelle montate su basi cingolate insieme a scavatrici e caricatori per rimuovere il materiale di scarto. I tunnel in roccia dura sono spesso semplicemente tagliati per fornire una superficie uniforme, ma non vengono ulteriormente rivestiti. Se la superficie della roccia rimane friabile con il rischio di caduta di pezzi, verrà applicato un rivestimento, solitamente una forma di calcestruzzo spruzzato o gettato.
Qualunque sia il metodo di costruzione adottato per il tunnel, l'effettiva fornitura di materiali di scavo e la rimozione del materiale di risulta sono fondamentali per il buon esito dei lavori. I grandi lavori di tunneling possono richiedere ampi sistemi ferroviari di costruzione a scartamento ridotto per fornire supporto logistico.
dighe
Le dighe contengono invariabilmente grandi quantità di terra o roccia per fornire massa per resistere alla pressione dell'acqua dietro di loro; alcune dighe sono anche rivestite in muratura o cemento armato. A seconda della lunghezza della diga, la sua costruzione richiede spesso movimenti di terra su scala molto ampia. Le dighe tendono ad essere costruite in luoghi remoti dettati dalla necessità di garantire che l'acqua sia disponibile in una posizione in cui è tecnicamente possibile limitare il flusso del fiume. Pertanto, potrebbe essere necessario costruire strade temporanee prima che inizi la costruzione della diga per portare impianti, materiali e personale al sito. I lavoratori dei progetti di dighe possono essere così lontani da casa che devono essere forniti alloggi su vasta scala insieme alle solite strutture del cantiere. È necessario deviare il fiume lontano dal sito dei lavori e potrebbe essere stata creata una diga a cassettoni e un alveo temporaneo.
Una diga costruita semplicemente con terra o roccia che è stata spostata richiederà scavi su larga scala, impianti di scavo e raschiatura, nonché autocarri. Se il muro della diga è coperto da muratura o getto di cemento, sarà necessario impiegare gru ad alto o lungo sbraccio in grado di depositare muratura, casseforme, armature e calcestruzzo nei punti giusti. Sarà necessaria una fornitura continua di calcestruzzo di buona qualità e sarà necessario un impianto di betonaggio accanto ai lavori della diga, con il calcestruzzo movimentato in lotti con gru o pompato sul posto di lavoro.
Canali e banchine
La costruzione e la riparazione di canali e banchine contengono alcuni aspetti di altri lavori che sono stati descritti, come lavori stradali, gallerie e ponti. È particolarmente importante nella costruzione di canali che i rilievi siano conformi agli standard più elevati prima dell'inizio dei lavori, in particolare per quanto riguarda i livelli e per garantire che il materiale che è stato scavato possa essere utilizzato economicamente altrove nel lavoro. In effetti i primi ingegneri ferroviari dovevano molto all'esperienza dei costruttori di canali un secolo prima. Il canale richiederà una fonte per la sua acqua e attingerà a una fonte naturale come un fiume o un lago o ne creerà una artificiale sotto forma di un serbatoio. Lo scavo dei moli può iniziare sulla terraferma, ma prima o poi deve collegarsi a un fiume, a un canale, al mare oa un altro molo.
La costruzione di canali e banchine richiede escavatori e caricatori per aprire il terreno. Il materiale di scarto può essere rimosso con camion o può essere utilizzato il trasporto per via d'acqua. Le banchine sono talvolta sviluppate su un terreno che ha una lunga storia di uso industriale. I rifiuti industriali potrebbero essere sfuggiti in tale terreno per molti anni e il materiale rimosso durante lo scavo o l'ampliamento delle banchine sarà fortemente contaminato. È probabile che i lavori di riparazione di un canale o di un molo debbano essere eseguiti mentre le parti adiacenti del sistema sono mantenute in uso. I lavori potrebbero dover fare affidamento su dighe a cassettoni per la protezione. Il cedimento di una diga a cassettoni durante l'ampliamento dei Newport Docks in Galles nei primi anni di questo secolo ha provocato quasi 100 morti.
È probabile che i clienti per canali e banchine siano autorità pubbliche. Tuttavia, a volte vengono costruite banchine per le aziende accanto ai loro principali impianti di produzione o per clienti aziendali per gestire un particolare tipo di merci in entrata o in uscita (ad esempio, automobili). La riparazione e il rinnovamento dei canali oggi è spesso per l'industria del tempo libero. Come le dighe, la costruzione sia di canali che di banchine può trovarsi in situazioni molto remote, richiedendo la fornitura di strutture per i lavoratori oltre a quelle di un normale cantiere.
Ferrovia
La costruzione di ferrovie o ferrovie è storicamente avvenuta dopo i canali e prima delle principali autostrade. I clienti dei contratti di costruzione ferroviaria possono essere operatori ferroviari stessi o agenzie governative, se le ferrovie sono finanziate dal governo. Come per le autostrade, la progettazione di una ferrovia che sia economica e sicura da costruire e gestire dipende da un buon rilevamento preliminare. In generale, le locomotive non operano efficacemente su forti pendenze, e quindi chi progetta il tracciato del binario si preoccupa di evitare dislivelli, aggirare o attraversare ostacoli piuttosto che superarli.
I progettisti delle ferrovie sono soggetti a due vincoli specifici del settore: in primo luogo, le curve nel tracciato dei binari devono generalmente conformarsi a raggi molto ampi (altrimenti i treni non possono superarle); in secondo luogo, tutte le strutture connesse con la ferrovia - le arcate dei ponti, le gallerie e le stazioni - devono essere in grado di accogliere le busta delle più grandi locomotive e materiale rotabile che utilizzeranno il binario. L'involucro è la sagoma del materiale rotabile più lo spazio libero per consentire il passaggio sicuro attraverso ponti, gallerie e così via.
Gli appaltatori coinvolti nella costruzione e riparazione di ferrovie richiedono il solito impianto di costruzione e disposizioni logistiche efficaci per garantire che i binari ferroviari e la zavorra nonché i materiali da costruzione siano sempre disponibili in quelle che possono essere località remote. Gli appaltatori possono utilizzare il binario appena posato per far circolare i treni che riforniscono i lavori. Gli appaltatori coinvolti nella manutenzione delle ferrovie operative esistenti devono garantire che il loro lavoro non interferisca con le operazioni della ferrovia e non metta in pericolo i lavoratori o il pubblico.
aeroporti
La rapida espansione del trasporto aereo dalla metà del XX secolo ha portato a una delle forme di costruzione più grandi e complesse: la costruzione e l'ampliamento degli aeroporti.
I clienti per la costruzione dell'aeroporto sono generalmente governi a livello nazionale o locale o agenzie che rappresentano il governo. Alcuni aeroporti sono costruiti per le grandi città. Gli aeroporti sono raramente per clienti privati come le società commerciali.
La pianificazione del lavoro è talvolta resa più difficile a causa dei vincoli ambientali che sono stati posti al progetto in relazione al rumore e all'inquinamento. Gli aeroporti richiedono molto spazio e, se si trovano in aree più densamente popolate, la creazione delle piste e dello spazio per terminal e parcheggi può richiedere il ripristino di terreni abbandonati o altrimenti difficili. La costruzione di un aeroporto comporta il livellamento di una vasta area, che può richiedere il movimento terra e persino la bonifica del terreno, e quindi la costruzione di un'ampia varietà di edifici, spesso molto grandi, tra cui hangar, officine di manutenzione, torri di controllo e impianti di stoccaggio del carburante, nonché terminal e parcheggio.
Se l'aeroporto viene costruito su un terreno soffice, gli edifici potrebbero richiedere fondazioni su pali. Le piste reali richiedono buone basi; il nucleo che sostiene gli strati superficiali di cemento o asfalto deve essere fortemente compattato. L'impianto utilizzato nella costruzione di aeroporti è simile per scala e tipo a quello utilizzato nei principali progetti autostradali, tranne per il fatto che è concentrato all'interno di un'area limitata piuttosto che sui molti chilometri di un'autostrada.
La manutenzione aeroportuale è un tipo di lavoro particolarmente difficile in cui il rifacimento delle piste deve essere integrato con la continuità operativa dell'aeroporto. Di solito all'appaltatore è concesso un numero concordato di ore durante la notte in cui può lavorare su una pista che è temporaneamente fuori uso. Tutti gli impianti, i materiali e la forza lavoro dell'appaltatore devono essere allontanati dalle piste, pronti a spostarsi immediatamente sul luogo di lavoro all'orario di inizio concordato. L'appaltatore deve terminare il proprio lavoro e scendere nuovamente dalle piste all'ora concordata in cui i voli possono riprendere. Mentre lavora sulla pista, l'appaltatore non deve impedire o altrimenti mettere in pericolo il movimento degli aeromobili su altre piste.