Design and Construction of Driven PPCH Piles in Variable Till Soils: A Case Study near Winnipeg, Manitoba

Jenna Roadley, Michael Van Helden, Caroline Zulkoski

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoNiagara 2021: 74th Canadian Geotechnical Conference; 14th joint with IAH-CNC

RÉSUMÉ: Cette étude présente des défis avec la construction et la conception des pieux de béton hexagonaux battu manufacturé et précontraint (HBMP) dans du sol à till variable à un site environ 35 km au nord de Winnipeg. Les pieux HBMP installés au site de l’étude ont été construit en utilisant des critères et des capacités établies du battage des pieux locaux et habituellement utiliser à travers de Winnipeg et les alentours. Les valeurs sont basées sur le battement des pieux jusqu’au refus dans de la moraine silteuse extrêmement dense. Un essai de charge dynamique des pieux battus jusqu’aux critères de refus au début de la construction a déterminé que les capacités des pieux variaient de 35% à 117% de la valeur de calcul. Une investigation subséquente subsuperficielle et des essais de charges supplémentaires (après environ 4 à 10 semaines d’installation) a été compléter pour évaluer la cause des pieux à bas capacité. Pendant cette investigation subséquente, des couches de sable et de gravelle isolées ont été identifier au sein du till sous la pression interstitielle et une augmentation dans la capacité du pieu a été obtenu pendant des testes de refrappe (des valeurs entre 80% à 136% de la valeur de calcul). D’après ces constations, les bas capacités de pieu ont été attribué au développement de la haute pression interstitielle pendant que le battement des pieux dans les couches isolées de sable et de gravelle causant des effets significatifs d’amortissement et de refus prématurés. Un programme de rebattage et un programme d’essai de charge supplémentaire ont été mis en œuvre pour gérer l’incertitude obtenue en capacité pendant le battage en plus de réduire les capacités de design ainsi qu’ajuster les critères de battage.

ABSTRACT: This case study presents challenges associated with the design and construction of driven precast, prestressed concrete hexagonal (PPCH) piles bearing in variable till soils at a site located approximately 35 km north of Winnipeg. The PPCH piles installed at the case study site were designed using locally established typical driving criteria and capacities used throughout the Winnipeg area. The values are based on driving piles to practical refusal in very dense silt till. Dynamic load testing of piles driven to the design refusal criteria at the onset of construction concluded that the ultimate pile capacities ranged from 35% to 117% of the design values. A subsequent sub-surface investigation and additional dynamic load testing under restrike conditions (following approximately 4 to 10 weeks of set-up) was completed to evaluate the cause of the low pile capacities. Isolated sand and gravel layers under high porewater pressure were identified within the till during the subsequent investigation and an increase in pile capacity was achieved during restrike testing (values ranging from 80% to 136% of the design values). Based on these findings, the low pile capacities were attributed to development of high porewater pressures as piles were driven into the isolated sand and gravel layers causing significant damping effects and premature refusal. Mandatory re-driving following a waiting period with additional dynamic load testing was implemented to improve the measured capacities of production piles.

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