Geotechnical Design and Performance Monitoring of the Daly Overpass

ABSTRACT: The Daly Overpass is located on 18th Street in Brandon, MB crossing three CPKC rail lines and residential streets for a total length of approximately 250 m. The original 15-span overpass required replacement due to the age of the structure and traffic projections. The replacement overpass consists of three structures: one vehicular and one pedestrian bridge over Pacific Avenue and existing CPKC rail lines and an additional vehicular bridge over McDonald/Stickney Avenue. Large mechanically stabilized earth (MSE) wall faced embankments, up to 10 m in height, were constructed between the bridges and along the North approach fills to reduce the length of the bridge spans. The total project cost was approximately $65 million, and the bridge was opened to traffic in September 2023. The substantial embankment fills raised concerns during design related to embankment stability, settlement, and downdrag of the pile foundations. To address these concerns, a detailed geotechnical investigation was completed that included test hole drilling with laboratory testing, pressuremeter testing, seismic cone penetration testing, and downhole geophysics. With this data, finite element deformation modelling was performed to refine settlement estimates. A monitoring program was implemented during construction to evaluate embankment settlement relative to design. The monitoring program consisted of pore water pressure measurements, MSE wall survey monuments and pile head survey monitoring. Based on the results of the geotechnical assessment and monitoring, the embankments were constructed without the need for lightweight fill or ground improvement techniques, resulting in an estimated cost saving of $5 to $10 million. This paper provides a summary of the investigations, analysis and performance monitoring of embankments during construction.

RÉSUMÉ: Le pont d'étagement Daly est situé sur la 18e Rue à Brandon, au Manitoba. Il enjambe trois lignes ferroviaires de la CPKC ainsi que des rues résidentielles, pour une longueur totale d’environ 250 mètres. L’ancien pont, composé de 15 travées, devait être remplacé en raison de son âge et des prévisions de circulation. Le nouveau pont d’étagement comprend trois structures : un pont routier et un pont piétonnier au-dessus de l’avenue Pacific et des lignes ferroviaires existantes de la CPKC, ainsi qu’un pont routier supplémentaire au-dessus de l’avenue McDonald/Stickney. De grands remblais renforcés par des murs en terre stabilisée mécaniquement (MSE), atteignant jusqu’à 10 mètres de hauteur, ont été construits entre les ponts et le long de l’approche nord afin de réduire la longueur des travées du pont. Le coût total du projet s’élève à environ 65 millions de dollars, et le pont a été ouvert à la circulation en septembre 2023. Les remblais substantiels ont soulevé des préoccupations lors de la conception, notamment en ce qui concerne leur stabilité, le tassement et les effets de traction négative sur les fondations sur pieux. Pour répondre à ces préoccupations, une étude géotechnique approfondie a été menée. Elle comprenait le forage de trous d’essai, des essais en laboratoire, des essais au pressiomètre, des essais de pénétration au cône sismique, ainsi que des essais géophysiques réalisés en forage. À partir de ces données, une modélisation par éléments finis des déformations a été effectuée pour affiner les estimations de tassement. Un programme de surveillance durant la phase de construction a été mis en place afin d’évaluer le tassement des remblais par rapport aux prévisions de conception. Ce programme de surveillance incluait des mesures de pression interstitielle, des repères topographiques sur les murs MSE et des mesures sur les têtes de pieux. D’après les résultats de l’évaluation géotechnique et du suivi en temps réel, les remblais ont pu être construits sans recourir à des matériaux légers ni à des techniques d’amélioration du sol, ce qui a permis une économie estimée entre 5 et 10 millions de dollars. Cet article présentera un résumé des études, des analyses et du suivi des performances des remblais pendant la construction.