Geotechnical challenges associated with construction of Mackays to Waikanae double tracking, Wellington, New Zealand

Abstract

Designed by Opus, Double Tracking and Electrification Works between MacKay’s Crossing and Waikanae at Kapiti Coast north of Wellington, New Zealand required 14 km length of up to 4 m high new railway embankments, ground improvement, up to 30 m high cut slopes and slope stabilisation works to be built alongside the existing North Island Main Trunk Railway embankment. Approximately 4 km length of the new railway embankments had to be built over a very soft peat within a narrow designation corridor located between the high steep eastern hills and State Highway 1. The project had to be built within a short timeframe and the existing Main Trunk Railway Line had to remain operational during the construction. The design and construction techniques used had to address a number of geotechnical challenges: construction on peat with undrained shear strength of 7 kPa to 15 kPa, insufficient room for stabilising berms, large (up to 1.5 m) settlements of the new railway embankments and frequent re-levelling of the existing railway tracks during construction, construction of upslope protection works to stabilise steep cuttings. Finite element modelling of the new and existing railway embankments was undertaken to predict the settlements and the required frequency of relevelling of the existing railway tracks. Lateral and vertical deformations of the new and existing embankments as well as pore pressures in the peat were closely monitored during the construction phase. The project was successfully completed in February 2011. Разработанный компанией Opus проект по сооружению двухколейного пути и электрификации между Маккайским переездом и Вайкани на побережье Капити к северу от Веллингтона в Новой Зеландии требовал проведения работ по замене железнодорожных насыпей 14 км длиной и до 4 м высотой, укреплению грунта и откосу выемок высотой до 30 м, а также укреплению откоса вблизи существующей главной железнодорожной магистрали Норт Айленд Мейн Транк Рейлвей. Необходимо было уложить приблизительно 4 км новой железнодорожной насыпи на очень мягком торфяном грунте в узком проходе, расположенном между крутыми восточными склонами и дорогой местного значения 1. Проект должен был быть реализован в короткие сроки, и главная железнодорожная магистраль не должна была пострадать во время строительства. Во время проектирования и строительства необходимо было учесть ряд геотехнических сложностей: строительство на торфе с сопротивлением сдвигу недренированного грунта от 7 до 15 кПа, недостаточное место для берм, большое оседание (до 1,5 м) новых железнодорожных насыпей и частое выравнивание существующих железнодорожных путей во время строительства, строительство внешних оградительных сооружений сверху склона для укрепления крутых выемок. Моделирование конечных элементов новых и существующих железнодорожных насыпей было выполнено с целью прогнозирования оседания и необходимой частоты выравнивания существующих железнодорожных путей. Во время строительства велось тщательное наблюдение за поперечными и высотными деформациями новых и существующих насыпей, а также поровым давлением в торфе. Проект был успешно завершен в феврале 2011 года.