Cornubia-Umhlanga Viaduct

Viaduct belonging to Mount Edgecombe Interchange complex, that is a major freeway interchange located between Mount Edgecombe and Umhlanga, in the KwaZulu-Natal Region. It corresponds to the junction between N2 and M41 freeways and underwent trough a major upgrade to relieve it from increasing traffic congestions.

DETALHE DO PROJETO

Pilotes de cimentación para viaducto vial, pilares y terraplenes.
CLIENTE

Dura (Soletanche Bachy)

FECHA

2010

Estimate Budget
Industries
UBICACIÓN

Cornubia, KwaZulu-Natal, South Africa

Although belonging to the interchange complex, this viaduct is located slightly north from it. Creating a secondary alternative road link between Cornubia and Umhlanga, over the N2 Freeway.

Dura is a South African foundation company that belong to the Soletanche Bachy Group. It requested GEO support and onsite assistance to assure a good usage of polymer slurry, assuring soil stabilization, reducing concrete consumption and improving production. The use of G3 System had direct impact in temporary casing length reduction and in the time required to complete each new pile.

Work started at the NW embankment. The bored piles were executed with a telescopic profile, having 3 different diameters (1180, 1000 and 900 mm): 1180mm for the casing having 7 to 9 m long; 1000mm for the major pile length and, 900mm for a pile (rock) socket having 2.5 to 3m long. The final depth of these initial piles was around 22.5m.

Challenges

Not being allowed to use bentonite slurry the pile contractor was forced to initially use long casing. Besides the time required to insert and retrieve casing sections, this operation increase the bored area leading to a concrete over cost, as overbreaks were above 15%.

The initial usage of polymer fluid was not hassle free. The client had no previous experience on its usage and required technical assistance. The main issues identified, prior to GEO’s Engineering support, were: inefficient head pressure, leading to soil collapse and drilling buckets getting stuck inside the bore.

Solution

PolyMud® slurry was used as an alternative to full casing method and bentonite slurry. The initial methodology was to use casing sections to reach the soft rock layer (≈18.5m). Polymud® slurry was implemented to reduce the need of casing. It has successfully achieved that reduction to a single piece (guide casing Ø1180mm, with 6-7m). The remaining soil stabilization was efficiently assured by the slurry.

The slurry level was increased, to top of platform level, and maintained at all stages of the drilling, including while drilling the Ø 900mm rock socket, cleaning of pile toe and concrete pour. At the end of excavation, a cleaning bucket was used and no de-sanding or flushing was required.

The reduction of casing length had direct impact in the time needed to execute each pile. Time consumed to screw and unscrew the various casing sections was eliminated. As well, it had a major impact in pile concrete consumption, from 35m3 to 21m3.

Key Figures

Scope:

The project comprised the execution of 187 piles (103 vertical and 84 raked) divided in two embankments and two central piers groups. Piles of 900mm diameter and average depth of 32m. The rake piles have a declination of 1:6.

Achievements:

The G3 System slurry and the onsite guidance allowed the client to reduce the casing length, reducing operational timings (production rate increase from 0.8 piles per day to 1.5 piles per day using one drilling rig) and reducing pile concrete consumption from 35m3 to 21m3.

Soil Conditions:

Top soil layer (working platform) in the first 1.5m. Followed by red (iron oxide) Clayey Sand to 16m. Yellowish red clayey Sand, from 16 to 18.5m. Weathered soft clayey Sandstone from 18.5 to 20m, above the medium shale rock socket.

Tecnologías Utilizadas

Sistema G3®

El sistema de estabilización de suelos G3® es una tecnología de polímeros de última generación diseñada para transformar suelos no cohesivos en entornos estables y predecibles para la excavación y la ingeniería del suelo. Al formar una red fuerte reticulada dentro del suelo, el sistema G3® mejora la cohesión del suelo, minimiza la pérdida de fluidos y mejora la eficiencia operativa, lo que lo hace ideal para condiciones de suelo desafiantes.

Línea G

La Línea G es un sistema versátil de estabilización de suelos a base de polímeros que se utiliza en excavaciones geotécnicas para soporte de estructuras en el suelo. Está diseñado para su uso en varios tipos de suelo y condiciones, ofreciendo una mezcla eficiente, una hidratación rápida y compatibilidad con agua dulce y salada. Los componentes de la línea G (GMud, GNet, G+) trabajan juntos para mejorar la cohesión del suelo, reducir la pérdida de fluidos y promover la suspensión de partículas, lo que lo hace ideal para aplicaciones en proyectos de cimentación profunda.

Serie XG

La serie XG, desarrollada por GEO, es una gama de productos innovadores basados en un polímero natural para su uso en la perforación y la estabilización de suelos. Diseñado para alta solubilidad, control de viscosidad y elevadas densidades, el Cross-Gel XG sirve como un fluido de perforación eficiente con estabilidad duradera, transporte efectivo de sedimentos y capacidad de reutilización continua. La serie incluye productos complementarios, XG Break, XG Clean y XG Shield, para optimizar el rendimiento, gestionar la densidad del fluido y mantener la estructura del polímero durante operaciones prolongadas.

Suspensión de bentonita

Un sistema de suspensión de bentonita es una mezcla de arcilla sódica y agua, formando un fluido gelatinoso que exhibe propiedades tixotrópicas, lo que significa que se espesa cuando está en reposo y se vuelve más fluido cuando se agita. Esta suspensión se utiliza principalmente en industrias como la construcción, la perforación y las aplicaciones geotécnicas por su capacidad para proporcionar estabilidad y lubricación.

GelPro

GelPro es un polímero aniónico altamente soluble que forma un fluido viscoso cuando se mezcla con agua. Se hidrata rápidamente y requiere un equipo mínimo para su uso, ofreciendo una aplicación inmediata para la estabilización del suelo.

GMud-Ultra

GMud Ultra

GMud Ultra es un polímero aniónico que crea una suspensión de alta viscosidad al mezclarse con agua. Se hidrata rápidamente y no requiere equipo especial, ofreciendo una aplicación rápida en perfiles de suelo menos exigentes.

PolyGel

PolyGel

PolyGel es un polímero aniónico acrílico, disponible en forma granular seca, conocido por sus excelentes tasas de hidratación y solubilidad. Proporciona una solución equilibrada en relación calidad-precio para la estabilización del suelo.

Bloqueadores de la pérdida de fluidos

El sistema de bloqueo de pérdida de fluidos de GEO incluye dos productos, GFiber y GBlock, diseñados para prevenir la pérdida de líquidos durante la estabilización del suelo. La pérdida de fluidos puede comprometer la estabilidad de la excavación, particularmente en suelos permeables o fracturados. GFiber, hecho de fibras minerales naturales, y GBlock, un polímero sintético de rápida absorción de agua, crean barreras en el suelo para controlar la percolación de manera efectiva. Este sistema es compatible con fluidos de estabilización como el sistema G3, Gline, la serie XG, bentonita y lodos independientes.

Micropilote

Los micropilotes excavados son pilotes excavados de pequeño diámetro hechos de materiales de alta resistencia como el acero al carbono o el hierro fundido dúctil, clavados en el suelo para proporcionar capacidad de carga adicional para las estructuras. Son ideales tanto para nuevas construcciones como para el refuerzo de cimentaciones en edificios existentes, especialmente en áreas con suelo débil o acceso limitado. Los micropilotes excavados se utilizan a menudo donde los métodos de cimentación tradicionales no son prácticos, ya que ofrecen una solución flexible y rentable con una perturbación mínima. Su instalación requiere equipamientos pequeños, por lo que son adecuados para espacios reducidos o entornos urbanos donde la maquinaria pesada no es posible.

Prueba de carga estática bidireccional

La prueba de carga estática bidireccional (BDLT) es un método avanzado y eficiente para evaluar la capacidad de carga de pilotes excavados y barretes de cimentación profunda. Esta innovadora técnica de prueba es crucial para proyectos que requieren una medición precisa tanto de la fricción de contacto como de la capacidad de carga de la punta en cimentaciones de alta carga. El método consiste en realizar ensayos de carga estática a escala real que evalúan el rendimiento de carga de los pilotes excavados bajo cargas de compresión axial, lo cual es esencial para garantizar la estabilidad e integridad de cualquier sistema de cimentación.

Water/ Wastewater-Treatment

Tratamiento de Agua/Aguas residuales

Nuestra amplia gama de polímeros especializados está diseñada para el tratamiento de agua, aguas residuales y lodos, y todos nuestros productos cumplen con la certificación NSF, la certificación Halal y las certificaciones locales aplicables. Asumimos los desafíos del tratamiento de agua en múltiples sectores, incluidos el municipal, industrial, minero, agrícola, de construcción, ingeniería civil y dragado, para garantizar que el agua se conserve y reutilice en beneficio de las generaciones futuras.