Stabilization of Rail Track, CN Dundas Sub, Dundas to Copetown, Ontario

ABSTRACT: The paper summarizes the design of stabilization measures which were constructed in the portion of the Dundas Sub which lies between the towns of Dundas and Copetown, Ontario. Construction of the initial single rail track on the Sub took place in the early 1850’s; the track was twinned in the 1890’s. The affected section of track rises up from the base to the top of Hamilton Mountain (Niagara escarpment). It features a series of cuts, side slope fills, and embankments. Railway construction was carried out without the benefit of sophisticated construction equipment; construction fills were not subject to dense compaction. Cuts were made into hillsides to construct a level platform to support the track with fill being placed on the downhill side to add platform width. Design of the various sections of earth work associated with track construction was based on experience rather than analytical design methods. Over the past few decades, some sections of rail track which are supported by fill soils and track lying above native slopes on the downhill side, have experienced downhill movements as a results of much increased axles loads and much increased length of trains compared to the initial train loads. The paper reviews the design of stabilization measures at five sections of track. These stabilization designs have featured: a conventional gravity berm; a gravity berm featuring geosynthetic reinforcement to provide an oversteepened slope face; tie backs which are anchored into bedrock; soil nails to stabilize the slope height from rail track down to base of slope; and soil anchors to support the outer rail track at the top of a high slope. The rationale for design method selection is discussed for each site in conjunction with site constraints such as urgency, property limits, ensuring minimal effect on rail operations, site access restrictions, and cost.

RÉSUMÉ: L’article résume la conception de mesures de stabilisation qui ont été construites sur la portion de la subdivision Dundas, située entre les villes de Dundas et de Copetown, en Ontario. La construction de la première voie ferrée unique sur la subdivision a eu lieu au début des années 1850, et cette voie a été doublée à la fin des années 1890. La section de la voie concernée s’élève de la base au sommet de la montagne Hamilton (escarpement de Niagara). Elle est dotée d’un ensemble de déblais, de remblais et de remblais de talus. La construction de la voie ferrée a été effectuée sans l’avantage d’un équipement de construction sophistiqué, et les remblais de construction n’étaient pas assujettis à un compactage dense. Des déblais ont été faits dans les versants pour construire une plateforme horizontale pour soutenir la voie, et des remblais ont été placés du côté descendant pour ajouter de la largeur à la plateforme. La conception des différentes parties du terrassement associé à la construction de la voie a été basée sur l’expérience plutôt que sur des méthodes de conception analytiques. Au cours des dernières dizaines d’années, certaines sections de la voie ferrée qui sont soutenues par de la terre de remblaiement et la voie située au-dessus des pentes originaires du côté descendant se sont affaissées en raison de grandes augmentations du poids par essieu et de la longueur des trains comparativement à la charge initiale des trains. L’article examine la conception de mesures de stabilisation au niveau de cinq sections de la voie. Ces conceptions de stabilisation ont compris : une berme de type poids classique, une berme de type poids dotée d’un renforcement géosynthétique pour produire un versant plus incliné, des ancrages sous tension ancrés dans le substrat rocheux, des clous de sol pour stabiliser la hauteur de la pente de la voie ferrée à la base de la pente et des ancrages de sol pour soutenir la voie ferrée extérieure au sommet d’une pente élevée. La raison du choix de méthode de conception est discutée pour chaque site, de même que les contraintes du site, comme l’urgence, les limites de la propriété, la garantie d’une incidence minime sur les opérations ferroviaires, les restrictions d’accès au site et le coût.