Penetration of driven piles into pre-crushed blasted rock: Case Jätkäsaari

Loading...
Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Department

Major/Subject

Mcode

Language

en

Pages

102+51

Series

Abstract

Blasted rock has been widely used as a fill material, especially in the area of Jätkäsaari, Helsinki. Its grain size can range between lower than 25 mm to higher than 600 mm rock pieces. This inhomogeneity makes drilled piles the only pile type that can penetrate blasted rock while staying intact. In an effort to lower the costs of piling in fill areas, City of Helsinki tested the pre-crushing of blasted rock. This resulted in a pre-crushed blasted rock with a grain size of 0…300 mm, which was used as a fill material in the area of Ahdinallas, Jätkäsaari. The aim of this thesis is to investigate whether driven piles can penetrate this pre-crushed blasted rock successfully and whether they can be used as a foundation method instead of the more expensive drilled piles. In order to achieve that, a test area was allocated in Ahdinallas, and three pile types with nearly the same capacity were chosen to be driven; 300x300 reinforced concrete piles, RR170/12,5 steel pipe piles and TRM170/13 ductile iron piles. The ground conditions in the test-piling area comprised of a 25-30 m pre-crushed blasted rock layer, underneath of which there was a 2-5 m moraine layer. Thirty-three piles were driven in total, out of which twenty-seven were 30-meter long, and six were 15-meter long. Moreover, each pile type had an inclined pile, some piles were installed in a tighter pattern and all the piles were equipped with a rock shoe. A pile driving record was kept, and inclinometer, torch, and PDA/CAPWAP measurements were made on the piles. In addition, the area of the test site was laser-scanned before and after the installation of the piles to check for displacements. Upon completion of the test site it was obvious that all the piles that penetrated only the pre-crushed blasted rock stayed intact and were successful. Steel pipe and ductile iron piles however penetrated the material with more ease and less hits/meter. Moreover, the driving of the piles caused small surface settlements, and the fill did not allow for big movements in the piles during and after their installation. As long as a pile would surely penetrate only a pre-crushed blasted rock layer, all of the tested pile types would be suitable for use as a foundation method. If there is a chance, however, that larger rock pieces are present, steel pipe piles or ductile iron piles would be a safer choice.

Louhe on laajalti käytetty täyttömateriaali, erityisesti Helsingin Jätkäsaaren alueella. Louheen raekoko voi vaihdella alle 25 millimetristä yli 600 millimetriin. Louheen epähomogeenisuudesta johtuen porapaalut ovat ainoita paaluja, jotka voivat läpäistä sitä hajoamatta. Tarkoituksenaan alentaa paalutuksen kustannuksia Helsingin Kaupunki testasi louheen esimurskausta. Esimurskauksen tuloksena oli raekooltaan 0…300 mm esimurskattu louhe, jota käytettiin täyttömateriaalina Ahdinaltaan alueella, Jätkäsaaressa. Tämän työn tavoitteena on tutkia lyöntipaalujen tunkeutumista esimurskatun louheen läpi, ja lyöntipaalujen mahdollista käyttöä perustusmenetelmänä kalliimpien porapaalujen sijaan. Tutkimus suoritettiin lyömällä Ahdinaltaalla sijaitsevalle koealueelle kolmea kapasiteetiltaan lähes samanlaista paalutyyppiä; 300x300 teräsbetonipaaluja, RR170/12,5 teräsputkipaaluja ja TRM170/13 pallografiittirautapaaluja. Koealueen pohjaolosuhteet koostuivat 25-30 m paksuisesta esimurskatusta louhekerroksesta, jonka alla oli 2-5 m paksuinen moreenikerros. Alueelle lyötiin kolmekymmentäkolme paalua, joista kaksikymmentäseitsemän oli 30 m pitkiä ja kuusi 15 m pitkiä. Lisäksi jokaisella paalutyypillä oli yksi vinopaalu, osa paaluista asennettiin tiheämmällä kuviolla ja jokainen paalu oli varustettu kalliokärjellä. Paalutuspöytäkirjan lisäksi paaluihin tehtiin inklinometri-, lamppu- ja PDA/CAPWAP mittauksia. Mahdollisten siirtymien tarkistamiseksi koealue laser-skannattiin ennen paalutusta ja paalutuksen jälkeen. Koepaalutuksen aikana todettiin, että kaikki paalutyypit pystyivät läpäisemään esimurskatun louhekerroksen onnistuneesti ja vaurioitumatta. Teräs- ja pallografiittirautapaalut läpäisivät materiaalia helpoimmin ja pienemällä määrällä lyöntejä/metri. Paalujen lyöntityö aiheutti pieniä painumia maanpinnalle ja paalujen sivusiirtymät pysyivät pieninä paalutuksen aikana ja sen jälkeen. Kaikki testatut paalutyypit soveltuvat perustusmenetelmäksi, mikäli on varmaa, että ne läpäisevät ainoastaan esimurskattua louhetta. Jos on mahdollista, että täyttömateriaalin seasta löytyy isompia kiviä, teräs- ja pallografiittirautapaalut ovat turvallisempia vaihtoehtoja.

Description

Supervisor

Korkiala-Tanttu, Leena

Thesis advisor

Rantala, Kalle
Talvinen, Toni

Other note

Citation