Artigo técnico: Construção de estacas usando fluido de suporte de polímero em Gull Wing Bridge, Lowestoft

Jun 01, 2023

Por Alex Wallis-Evans e Duncan Nicholson, Arup; Henry Spinks-Essam, KB Internacional; e Steven Heaney, Quinn Piling

A Gull Wing é uma nova travessia de 350 m de comprimento do Lago Lothing em Lowestoft com uma ponte basculante rolante central de 39,5 m de comprimento, que é aberta e fechada por meio de cilindros hidráulicos (ver Figura 1). O tabuleiro da ponte tem até 22 m de largura e suporta uma única faixa de rodagem com ciclovias e pedestres combinadas em ambos os lados. A travessia da ponte e os aterros de acesso em ambos os lados irão ligar-se à rede rodoviária existente e aliviar o congestionamento do tráfego na cidade associado aos curtos períodos de abertura da ponte existente para permitir a passagem de navios.

A basculante rolante será a maior ponte móvel desse tipo no mundo operada por cilindros hidráulicos. O cliente do projeto é o Conselho do Condado de Suffolk e o empreiteiro principal é a Farrans Construction. Arup é o designer-chefe.

As estruturas Gull Wing compreendem um viaduto de acesso sul, um viaduto de acesso norte e uma ponte basculante rolante (Kanaris, 2022). Dois dos pilares da ponte, o Cais 4 (P4) e o Cais 5 (P5), estão situados sobre a água e são suportados por estacas rotativas de betão armado com 1,08 m de diâmetro. A Quinn Piling foi a empreiteira especializada em estacas e, por sua vez, nomeou a KB International para fornecer sua tecnologia inovadora de pasta de polímero sintético neste projeto.

O layout da ensecadeira temporária de estacas combinadas do Píer 4 é mostrado na Figura 2. A ensecadeira é formada por tubos de aço de 1.220 mm de diâmetro externo que funcionam como revestimentos temporários para a construção de estacas escavadas e estacas pranchas. Os tubos da parede combinada permanecem no lugar para fazer parte dos pilares da ponte de obras permanentes e apoiar a proteção da defensa.

As condições do solo nos locais do Píer 4 foram interpretadas a partir de informações de poços obtidas na investigação do local de 2019. O furo, BH02A, foi concluído no local do Píer 4 e foi usado para estabelecer as condições do terreno para o projeto de estacas perfuradas rotativas. A Figura 3 mostra a estratigrafia interpretada do BH02A.

A Figura 3 também mostra o perfil do teste de penetração padrão (SPT) para BH02A. Alguns dos baixos resultados de SPT no BH02A podem estar associados às “areias sopradas” encontradas durante a escavação do poço. O fluido de suporte foi posteriormente utilizado para equilibrar as pressões da água subterrânea e estabilizar o furo.

As propriedades do solo adotadas para o dimensionamento estão resumidas na Tabela 1.

Tabela 1: Perfil e propriedades do solo

A Figura 4 apresenta as curvas de classificação para o Grupo Crag, mostrando areia média de classificação uniforme com normalmente menos de 15% de silte e argila e menos de 5% de cascalho. Para efeito de comparação, também são traçadas as classificações publicadas para testes realizados em Thanet Sand como parte do projeto Crossrail em Londres (Menkiti, et al, 2015). As estacas foram construídas anteriormente em Thanet Sand usando fluido de suporte de polímeros KB e testes de carga foram realizados conforme relatado por Lam, Troughton, Jeffries e Suckling, 2010.

O Lago Lothing está localizado no interior do porto de Lowestoft. O nível da água é influenciado pela maré e a flutuação normal é de cerca de 2m. Supõe-se que o Grupo Crag esteja hidraulicamente conectado ao nível da água do mar.

A amplitude das marés pode ser significativamente maior nas marés vivas e durante eventos de maré alta (inundações). Em Lowestoft, o nível da maré astronômica alta (HAT) é registrado como +1,48mOD, enquanto a nascente média de água alta (MHWS) é +1,08mOD (National Oceanography Center (NOC), 2022). As marés altas também podem aumentar o nível da água. Para permitir estes efeitos, o nível HAT tem sido utilizado para avaliar o nível de fluido na pilha.

As estacas que sustentam o Píer 4 da travessia estão sujeitas a grandes cargas estáticas quando a báscula rolante está na posição “fechada” e a grandes cargas cíclicas à medida que o tabuleiro da ponte rola para frente e para trás para permitir a passagem de embarcações marítimas. A ponte foi projetada para uma média de 10 aberturas por dia durante seus 120 anos de vida útil. Portanto, o dimensionamento da estaca para o Píer 4 considerou a capacidade axial para condições de carregamento estáticas e cíclicas.