CASE STUDY - DESIGN OPTIMISATION OF A PERMANENT CANTILEVER RETAINING WALL AND VALIDATION WITH INSTRUMENTATION AND MONITORING RESULTS

ABSTRACT: As part of the GO Transit Expansion project in the Great Toronto Area (Ontario, Canada), a permanent grade separation retaining wall of approximately 400 m in length (four 100m-long segments) needs to be designed and constructed. The originally proposed design was based on an empirical approach using generic soil parameters, in conjunction with hand calculations to apply lateral earth pressure theories. This paper presents a design approach that includes soil-structure interaction analyses which take into account the proposed construction sequence to achieve a cost-effective design solution and a safe construction. The design process included the calibration of a numerical model based on the available geotechnical data, the 2D Finite Element Modelling (FEM) of the soil-structure interaction of the cantilever secant pile wall, and the design optimisation resulting from these analyses. Multiple wall cross-sections were analyzed, as part of the detailed design of the wall, to account for the stratigraphic variation, wall geometry, temporary construction stages/sequence, and permanent conditions. This paper also presents an overview of the instrumentation and monitoring implemented at the site during construction and relates the measured data with the performance predicted by the FEM analyses results.

RÉSUMÉ: Dans le cadre du projet d'expansion GO Transit dans la région de Toronto (Ontario, Canada), un mur de soutènement permanent d'environ 400 m de longueur (4 segments de 100 m) formant la structure de séparation de niveau (saut-de-mouton) doit être conçu et construit. La conception initialement proposée était basée sur une approche empirique utilisant des paramètres usuels du sol et des calculs à la main appliquant les théories de la pression latérale des terres. Cet article présente une approche de conception qui inclue des analyses d’interaction sol-structure et la représentation de la séquence de construction pour obtenir une solution de conception rentable et une construction sécuritaire. Le processus de conception comprend l'étalonnage d'un modèle numérique basé sur les données géotechniques disponibles, la modélisation par éléments finis 2D (FEM) de l'interaction sol-structure du mur de pieux sécants en porte-à-faux et l'optimisation de la conception résultant de ces analyses. Dans le cadre de la conception détaillée du mur, plusieurs sections de mur ont été analysées pour tenir compte de la variation stratigraphique, de la géométrie du mur, de la séquence de construction et étapes temporaires ainsi que des conditions permanentes. Cet article présente également un aperçu de l'instrumentation et du suivi mis en œuvre sur le site pendant la construction et met en relation les données mesurées avec les performances prédites par les résultats des analyses FEM.