Investigation of a “loud bang” during caisson installation in a till deposit and/or shale bedrock with high concentrations of methane

Hafiz Ahmad, Glenn A. Wood, Vasantha Wijeyakulasuriya

In the proceedings of: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Foundations II

ABSTRACT: On July 22, 2010, during the installation of penultimate caisson to support three new building structures in downtown Toronto, a methane related filoud bangfl occurred and white smoke was observed for a couple of minutes from the top of the caisson rig™s Kelly Bar. At that time, the auger had reached a depth of approximately 5 m below the existing ground surface and was in glacial till, about 7 m above the anticipated top surface of shale bedrock. Previous environmental studies had indicated that contamination at the site was likely in the fill deposit and was generally limited to elevated heavy metals and salts. During both the previous environmental and geotechnical investigations at the site, the methane concentration was measured in open boreholes during drilling. Results indicated that the methane levels were not significant. However, based on the published literature, it was cautioned that methane should be anticipated in the shale bedrock. Subsequent studies at the subject referenced site indicated high methane levels in the shale bedrock and overburden till deposit. This paper presents the results of subsequent work conducted to assess the cause of the loud bang including the advancement of additional boreholes and installation of gas monitoring wells and proposed corrective measures for installation of the remaining two caissons. Note the drilling procedure adopted for this subsequent work contained special devices and equipment to assess the concentration of methane and other combustible gases as well as a venting system to discharge the combustible gases away from the work area, if encountered.

RÉSUMÉ: Le 22 Juillet 2010, pendant l™installation du caisson pénultième au site du projet de trois nouvelles fondations qui sont situées dans le centre-ville de Toronto, une forte détonation liée a méthane s™est produite et une fumée blanche a été observé pour quelques minutes de la capsule de la caisson Kelly Bar. À ce moment-là, la foreuse avait atteint une profondeur d'approximativement 5 m au-dessous de la surface au sol existante et était dans glaciaire jusqu'à environ 7m au-dessus de la surface supérieure anticipée de la roche en place de schiste. Les études précédentes sur l'environnement avaient indiqué que la contamination au site était probablement dans le dépôt de remplissage et a été généralement limitée aux métaux lourds et aux sels élevés. Pendant les deux programmes environnementaux et géotechniques précédents au site, la concentration de méthane a été mesurée dans les forages ouverts pendant le perçage. Les résultats ont indiqué que les niveaux de méthane n'étaient pas significatifs. Cependant, basé sur la litérature publiée, c™était mis en garde que les niveaux de méthane dévrait être anticipé dans la schiste rocheux. Les études subséquentes sur le site de reference ont indiqué des niveaux élevés du méthane dans la roche en place et les depots des terrains de recouvrement de la sedimentation glaciale. Ce document présente les résultats de la suite du travail mené pour évaluer la cause de la detonation qui inclut le perçage des nouveaux forages et l™installation des puits qui surveillent le niveau de gaz et proposé des mesures correctives pour l'installation des deux autres caissons. Notez que la procédure de perçage qui a été adoptée pour ce travail subséquent contient des péripheriques speciaux pour évaluer la concentration de méthane et d™autres gaz combustibles, ainsi qu™ un circuit de mise à l'air libre pour décharger les gaz combustibles à partir de la zone de travail, si rencontré.

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