Réhabilitation des dolines du N14 près de Carletonville dans les délais prévus

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Réhabilitation des gouffresRéhabilitation des dolines du N14 près de Carletonville dans les délais prévus

La collaboration Gautrans-SANRAL-Aurecon a vu la progression réussie de la réhabilitation et de la réparation de la route N14 à environ 20 km au nord de Merafong / Carletonville, à la frontière entre Gauteng et le nord-ouest.

La zone est sujette aux gouffres et entre la fin décembre 2007 et le début janvier 2008, trois gouffres se sont formés sur l'accotement de la route, ce qui a entraîné la fermeture d'un tronçon de 14 km avec un trafic détourné le long des routes existantes. Deux des gouffres avaient un diamètre d'environ 10 m et le troisième avait un diamètre de 4 m.

La formation des gouffres est normalement déterminée par le potentiel d'érosion du matériau au-dessus du lit de dolomite et par la présence de cavités. Les mécanismes de déclenchement courants de l'érosion sont un mauvais drainage de surface, l'abaissement du niveau des eaux souterraines et la gravité. Les déclencheurs sont modérés lorsqu'une épaisseur importante de matériau à faible potentiel d'érosion se produit au-dessus des cavités ou lorsque des cavités se trouvent sous le niveau de la nappe phréatique.

L'ampleur des travaux réalisés sous la supervision d'Aurecon comprend la réhabilitation de puits par compactage dynamique (DC); compactage de la zone plus large à l'aide de DC; remplissage de la cavité par coulis par compactage; la modernisation du drainage des eaux pluviales et la construction de la route.

Réhabilitation: compactage dynamique (DC)
La réhabilitation des gouffres a été réalisée en utilisant la méthode du filtre inversé utilisant le compactage dynamique (DC) et la méthode est conçue pour empêcher la mobilisation future des matériaux remblayés. L'utilisation du remblayage DC garantit que les personnes ne sont pas exposées à un affaissement supplémentaire du gouffre pendant le remblayage et le compactage.

Une livre de 12 tonnes a été larguée sur une hauteur de 18 m sur une grille de 5 m pour le compactage primaire, et une grille de 5 m décalée de 2.5 m en diagonale, pour le compactage secondaire suivi de coups de repassage. L'intention avec DC dans la zone des gouffres était de réhabiliter les gouffres et de réduire la perméabilité des matériaux proches de la surface.

Jointoiement par compactage - remplissage de cavités
Le forage des 116 trous de percussion nécessaires a débuté à la mi-novembre 2012 à proximité des gouffres formés dans la réserve routière de la N14 et s'est poursuivi pendant trois mois et demi. Chaque trou nominal de 114 mm a été remblayé avec un mélange de coulis avec une valeur d'affaissement spécifique, spécifiée par les ingénieurs géotechniciens et testée au préalable par Geomechanics (Pty) Ltd.

Les volumes maximaux proposés par rapport aux pressions de coulis à appliquer ont été préalablement déterminés par l'ingénieur en fonction des résultats de forage et des objectifs de traitement. L'objectif était de combler les plus grands vides de la dolomite et d'améliorer la stabilité de la zone en termes de futurs dégâts de gouffre. Au total, le projet a nécessité un forage de 2666 m³ et le pompage de 406 98 m³ de coulis spécialement conçu et surveillé.

La plate-forme à percussion Superock utilisée par Geomechanics était équipée d'un système de capture électronique de données Jean Lutz qui gardait un enregistrement continu des principaux éléments de forage suivants: taux de pénétration (m / h et min / m), couple (Nm), tr / min, énergie de rotation (MJ / m³), ​​débit d'air (m³ / s), pression d'air (N / m²), poussée et pression de maintien, et un vibralog aidant l'Ingénieur à évaluer plus précisément les propriétés physiques des matériaux rencontrés. En outre, un chronomètre manuel conventionnel et un enregistrement visuel ont également été signalés.

Chaque trou de percussion, une fois terminé, était équipé d'un tubage de forage BX (diamètre nominal de 73, 2 mm de diamètre et 64, de 9 mm de diamètre) à moins de 6 mètres du fond du trou. Ce tubage a été utilisé comme conduit pour le coulis. À la livraison, chaque charge du coulis prescrit a été testée pour sa valeur d'affaissement avant d'être pompée dans le trou. Les pompes à coulis à piston Schwing étaient équipées d'un système d'enregistrement automatique des données Red Lion qui enregistrait la pression, le débit et le volume du coulis par étage de coulis.

Une fois que les critères de volume ou de pression prédéterminés pour un coulis satisfaisant ont été atteints, le tubage BX a été rétracté de 1 mètre et le processus a été répété pour l'étape suivante de coulis. Des enregistrements ont été produits indiquant le volume et la pression atteints à chaque étape du processus d'injection pour chacun des 116 trous.

Le mélange de coulis prescrit par l'équipe d'ingénierie a présenté des défis pour l'équipe de géomécanique. Selon le responsable du site Dries de Beer, «Le sable très rugueux utilisé dans le coulis, séparé du ciment à chaque fois que la ligne devait être rincée. Cette séparation a provoqué un blocage lors de la reprise du pompage. Pour éviter cela, nous avons dû déconnecter chaque conduite individuelle et la nettoyer avant de pomper la prochaine charge de coulis.

Ces opérations de forage et d'injection ont été effectuées selon un modèle de cercle concentrique approximatif commençant à l'extérieur du modèle de grille et travaillant vers le centre pour assurer une couverture complète du remblai de coulis sur toute la zone. Aucun trou n'a été foré ou scellé avant que les trous précédents aient été entièrement scellés dans une plage inférieure à 6 mètres pour éviter toute éruption due aux connexions entre les trous. La zone a également été surveillée quotidiennement pour voir s'il y avait un soulèvement dans le sol par le bas causé par le jointoiement. À la fin du mois de février 2013, toute la surface tracée de 525 m2 avait été forée et remplie pour une meilleure stabilité.

La date d'achèvement du projet avec un budget estimé à 139 millions de rands a été reportée au dernier trimestre de 2013, en raison des travaux de prévention supplémentaires qui ont été confiés à l'équipe du projet. A l'issue du tronçon de 14.06 km de route, l'automobiliste bénéficiera de la route construite selon les spécifications SANRAL. Le temps de trajet sera également réduit.

Contributeurs:
Lloyd Feshete, ingénieur en chef. Région de Krugersdorp, Gautrans.
Johan van der Merwe, technicien civil. Aurecon
Bradley Prigge, KPMM Construction
Dave Rossitter. Géomécanique