Documento técnico: Construção de estacas usando fluido de suporte de polímero na Ponte Asa de Gaivota, Loweroft

Oct 30, 2023

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

A Asa de Gaivota é uma nova travessia de 350m de comprimento do Lago Lothing em Lowestoft com uma ponte basculante rolante de 39,5m de comprimento central, que é aberta e fechada usando cilindros hidráulicos (veja a Figura 1). O tabuleiro da ponte tem até 22m de largura e suporta uma única faixa de rodagem com ciclovias e pedestres em ambos os lados. A travessia da ponte e os taludes de aproximação em ambos os lados se conectarão à rede rodoviária existente e aliviarão o congestionamento do tráfego na cidade associado aos curtos períodos de abertura da ponte existente para permitir a passagem de embarcações.

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

As estruturas da Asa de Gaivota compreendem um viaduto de acesso a sul, um viaduto de acesso a norte e uma ponte basculante rolante (Kanaris, 2022). Dois dos pilares da ponte, Pier 4 (P4) e Pier 5 (P5), estão situados sobre a água e são suportados por estacas perfuradas rotativas de concreto armado de 1,08 m de diâmetro. A Quinn Piling foi a empreiteira especialista em estacas e, por sua vez, nomeou a KB International para fornecer sua inovadora tecnologia de polpa 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 perfuradas e estacas pranchas. Os tubos de parede combinada permanecem no local para fazer parte dos pilares permanentes da ponte e apoiar a proteção do pára-choque.

As condições do solo nos locais do Píer 4 foram interpretadas a partir das informações do poço 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 solo para o projeto de estacas perfuradas rotativas. A Figura 3 mostra a estratigrafia interpretada de BH02A.

A Figura 3 também mostra o perfil de teste de penetração padrão (SPT) para BH02A. Alguns dos resultados SPT baixos em BH02A podem estar associados a "areias sopradas" encontradas durante a escavação do poço. O fluido de suporte foi subsequentemente usado para equilibrar as pressões das águas subterrâneas e estabilizar o furo.

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

Tabela 1: Perfil e propriedades do solo

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

O Lago Lothing está localizado no interior do Porto deeastoft. O nível da água é influenciado pela maré e a flutuação normal é de cerca de 2m. Assume-se que o Grupo Crag está ligado hidraulicamente 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 Loweroft, o nível da maré alta astronômica (HAT) é registrado como +1,48 mOD, enquanto a média da nascente de água alta (MHWS) é de +1,08 mOD (Centro Nacional de Oceanografia (NOC), 2022). As marés altas também podem aumentar o nível da água. Para permitir esses efeitos, o nível HAT foi usado 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 em uma posição "fechada" e grandes cargas cíclicas conforme 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 ao longo de sua vida útil de 120 anos. Portanto, o projeto da estaca para o Píer 4 considerou a capacidade axial para condições de carregamento estático e cíclico.