Remediation of Slope Failure in the Application of Lightweight Fill and Timber Piles on Highway 17 in Ontario

Tae C. Kim, Silvana Micic, Stan Gonsalves, Ken Ahmad

In the proceedings of: GeoSt. John's 2019: 72nd Canadian Geotechnical Conference

Session: Transportation Geotechnics

ABSTRACT: The failure site is located along Highway 17 approximately 2 km West of Hagar, Ontario. As a part of a frost heave repair, the existing embankment was widened to the north of Highway 17 to allow for temporary traffic flow. During construction, approximately 50 m of the newly widened detour embankment failed. The head scarp of the failure was located at the north edge of original pavement. Following the failure, a Geotechnical Site investigation was carried out to examine the conditions and provide remedial options. The shear key option was chosen as an effective method of dealing with the likely mode of failure. However, a second failure occurred following installation of the shear key, after reinstatement of the highway embankment to the final grade. This failure was assessed to be a deeper-seated slip surface just under the constructed shear key. Several factors may contribute to the second slope failure including: (i) Shear key was not installed deep enough, (ii) Previously weakened slip surface/zone was remolded and lubricated by infiltration of the surface water during the construction; and (iii) Placement of fill materials and heavy construction equipment vibration at 1 m near the slope crest and toe area exacerbating the conditions. Remediation of the second failure involved installation of timber piles driven to bedrock to intercept the failure zone and the use of EPS lightweight fill to reduce embankment loads. A toe berm was also placed to stabilize lower riverbank area. After the second remediation, the highway embankment was stabilized and is performing well with no signs of distress to date. This paper emphasized the importance of Geotechnical Site investigation prior to embankment widening on soft soil near river banks and demonstrates the effectiveness of ground improvement using timber piles and lightweight fills.

RÉSUMÉ: Le site de défaillance est situé le long de la route 17 à environ 2 km à l'ouest de Hagar, en Ontario. Dans le cadre de la réparation du soulèvement dû au gel, le remblai existant a été élargi au nord de la route 17 pour permettre une circulation temporaire. Pendant la construction, environ 50 m de la digue de détour nouvellement élargie ont échoué. La tête de l'effondrement était située au bord nord du trottoir d'origine. À la suite de la défaillance, une étude géotechnique du site a été menée pour examiner les conditions et proposer des solutions. L'option de clé de cisaillement a été choisie comme méthode efficace de gestion du mode de défaillance probable. Cependant, une deuxième défaillance est survenue après l'installation de la clé de cisaillement, après la remise en place du remblai de la route jusqu'au niveau final. Il a été déterminé que cette défaillance était une surface de glissement à assise plus profonde située juste sous la clé de cisaillement construite. Plusieurs facteurs peuvent contribuer à la rupture de la deuxième pente, notamment: (i) la clé de cisaillement lissement précédemment affaiblie a été remoulée et lubrifiée par infiltration des eaux de surface pendant la construction; et iii) Mise en place de matériaux de remblayage et de vibrations des équipements de construction lourds à 1 m près de la crête de la pente et de la zone des orteils, ce qui aggrave les conditions. La remise en état de la deuxième défaillance impliquait l'installation de pieux en bois entraînés jusqu'à la roche en place pour intercepter la zone de défaillance et l'utilisation d'un remblai léger en PSE afin de réduire les charges de remblai. Un talus de pied a également été placé pour stabiliser la partie inférieure de la berge. Après la deuxième remise en état, le remblai de la route était stabilisé et fonctionne bien sans aucun signe de détresse à ce jour. ais légers.

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Cite this article:
Tae C. Kim; Silvana Micic; Stan Gonsalves; Ken Ahmad (2019) Remediation of Slope Failure in the Application of Lightweight Fill and Timber Piles on Highway 17 in Ontario in GEO2019. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

@article{Geo2019Paper269,author = Tae C. Kim; Silvana Micic; Stan Gonsalves; Ken Ahmad,title = Remediation of Slope Failure in the Application of Lightweight Fill and Timber Piles on Highway 17 in Ontario,year = 2019}