Document technique : Construction de pieux utilisant un fluide de support polymère au Gull Wing Bridge, Lowestoft

Jun 01, 2023

Par Alex Wallis-Evans et Duncan Nicholson, Arup ; Henry Spinks-Essam, KB International ; et Steven Heaney, Quinn Piling

Le Gull Wing est une nouvelle traversée de 350 m de long du lac Lothing à Lowestoft avec un pont à bascule roulant de 39,5 m de long, qui est ouvert et fermé à l'aide de vérins hydrauliques (voir Figure 1). Le tablier du pont mesure jusqu'à 22 m de large et supporte une seule chaussée avec des pistes combinées pour piétons et cyclistes de chaque côté. Le franchissement du pont et les remblais d'approche de chaque côté seront reliés au réseau routier existant et réduiront les embouteillages dans la ville associés aux courtes périodes d'ouverture du pont existant pour permettre le passage des navires.

Le pont roulant sera le plus grand pont mobile de ce type au monde, actionné par des vérins hydrauliques. Le client du projet est le conseil du comté de Suffolk et l'entrepreneur principal est Farrans Construction. Arup est le concepteur principal.

Les structures de Gull Wing comprennent un viaduc d’approche sud, un viaduc d’approche nord et un pont à bascule roulant (Kanaris, 2022). Deux des piliers du pont, le pilier 4 (P4) et le pilier 5 (P5), sont situés au-dessus de l'eau et sont soutenus par des pieux forés rotatifs en béton armé de 1,08 m de diamètre. Quinn Piling était l'entrepreneur spécialisé en pieux et a à son tour nommé KB International pour fournir sa technologie innovante de boues de polymères synthétiques sur ce projet.

La disposition du batardeau temporaire à pieux combinés du Pier 4 est illustrée à la figure 2. Le batardeau est formé à l'aide de tubes en acier de 1 220 mm de diamètre extérieur qui servent également d'enveloppes temporaires pour la construction de pieux forés et de palplanches. Les tubes à parois combinées restent en place pour faire partie des piliers permanents du pont et soutenir la protection des ailes.

Les conditions du sol aux emplacements du Quai 4 ont été interprétées à partir des informations sur les forages obtenues lors de l'enquête sur le site de 2019. Le forage, BH02A, a été réalisé à l'emplacement de la jetée 4 et a été utilisé pour établir les conditions du sol pour la conception des pieux forés rotatifs. La figure 3 montre la stratigraphie interprétée de BH02A.

La figure 3 montre également le profil du test de pénétration standard (SPT) pour le BH02A. Certains des faibles résultats SPT dans BH02A peuvent être associés aux « sables soufflés » rencontrés lors de l’excavation du forage. Un fluide de support a ensuite été utilisé pour équilibrer les pressions des eaux souterraines et stabiliser le forage.

Les propriétés du sol adoptées pour la conception sont résumées dans le tableau 1.

Tableau 1 : Profil et propriétés du sol

La figure 4 présente les courbes de granulométrie du groupe Crag, montrant du sable moyen de granulométrie uniforme avec généralement moins de 15 % de limon et d'argile et moins de 5 % de gravier. À titre de comparaison, les notes publiées pour les tests effectués sur Thanet Sand dans le cadre du projet Crossrail à Londres (Menkiti, et al, 2015) sont également tracées. Des pieux ont déjà été construits à Thanet Sand en utilisant le fluide de support KB Polymers et des tests de charge ont été effectués comme indiqué par Lam, Troughton, Jeffries et Suckling, 2010.

Le lac Lothing est situé dans le port intérieur de Lowestoft. Le niveau de l'eau est influencé par la marée et la fluctuation normale est d'environ 2 m. On suppose que le groupe Crag est relié hydrauliquement au niveau de l'eau de mer.

L'amplitude des marées peut être considérablement plus grande aux marées de vive-eau et lors des raz-de-marée (inondations). À Lowestoft, le niveau de la marée astronomique haute (HAT) est enregistré à +1,48 mOD, tandis que la source moyenne de hautes eaux (MHWS) est de +1,08 mOD (National Oceanography Center (NOC), 2022). Les marées montantes peuvent également augmenter le niveau de l’eau. Pour tenir compte de ces effets, le niveau HAT a été utilisé pour évaluer le niveau de fluide dans la pile.

Les pieux supportant la jetée 4 du passage à niveau sont soumis à d'importantes charges statiques lorsque la bascule roulante est en position « fermée » et à d'importantes charges cycliques lorsque le tablier du pont roule d'avant en arrière pour permettre le passage des navires. Le pont est conçu pour une moyenne de 10 ouvertures par jour tout au long de sa durée de vie de 120 ans. Par conséquent, la conception des pieux du Quai 4 a pris en compte la capacité axiale dans des conditions de chargement statiques et cycliques.