Ottawa LRT Tunnel Construction - Ottawa LRT Tunnel... · 6 SCOOPTRAM CAT R1600G. Tunnelling...

Tom Middlebrook,  Humberto FerrerDRAGADOS CANADAOct 5th, 2015

Challenges and Innovations in Tunnelling

Tunnelling Association of Canada Association Canadienne Des Tunnels

OCT 4 – 6, 2015 • Queens University • Kingston, ON Canada

Ottawa LRT Tunnel Construction Update

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Agenda

Self IntroductionDragadosOttawa LRT TunnelStation Construction Techniques

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Tom Middlebrook

Sr. Vice President, Business Development – Eastern CanadaDragados Canada

Previously…MMM Group – Urban MobilityMRC – Transit ConsultantToronto Transit Commission – Chief EngineerSmaller Construction Companies

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling4

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling5

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling6

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

• Argentina• Australia• Canada• Chile

• Colombia• Ireland• Greece• Peru

• Poland• Portugal• Spain• United States

• United Kingdom• Venezuela

Dragados ‐ Global Presence

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

In December 2005, Dragados USA began operating in the UnitedStates.

Dragados Canada opened its headquarters office in Toronto

December 2005

January 2008

North American Companies Acquired

Dragados in North America

8

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Major Projects  Alternative Project Delivery  Design‐Build  Public Private Partnership (P3)

Bridges Highways and roads Railroads Mass transit Underground  Airports

TransportationInfrastructure

Canals Caverns Dams Hydroelectric Power Plant Water Tunnels Water Supply

Water and Underground Concrete structures

Coastal WorkDredging and FillMarine WorkBeach RegenerationFloating EquipmentPortsDocks

Marine

Services and Areas of Expertise

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Create new urban spaces in 

congested areas

Increase the quality of life 

Sustainable growth

Free surface for citizens

Underground infrastructures

CITY BELOW THE CITY

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

NEW INFRASTRUCTUREIS BUILD FOR THE USER’S BENEFITHOWEVER DURING CONSTRUCTION THE NEIGBOURGHOOD IS DISTURBED

AMONG THE MULTIPLE TECHNOLOGIESWE ARE OBLIGED TO LOOK FOR THE LESS DISRUPTIVE ONES

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Traffic management

Social costFuel consumptionLonger journeysHigher carbon footprintHigher risk of accident

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Utilities relocation

•Water•Gas•Sewage•Phone•TV•Communications•Traffic control•Confidential org.•Unknown

RequestPermitsApprovalsRelocation by othersFinal green light

Project schedule and 

cost(Lack of control)

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Business loss –SOCIAL COST

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Confederation Line, Ottawa

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

OTTAWA LRT TUNNELConfederation Line

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Rideau Transit GroupSponsors

Project Co

Design Build Joint Venture Maintenance Team

Equity Developers

Engineering Joint Venture

and others

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Confederation Line LRT 12.5 km project with 10km at grade in existing BRT Right‐of‐Way.

Biggest problem for the BRT was downtown – this has been solved by a 2.5 km tunnel from between uOttawa and Pimisi

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Underground works2.530 m running tunnel twin track

3 mined stations: Lyon, Parliament and Rideau

Lyon      

Parliament

Rideau

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

OTTAWA Geology

Sound limestone interbedded with shale from the Lindsay and Verulam formations

Compress strength varies from 50 to 90 MPa and its RQD from 30 to 90 

Overlaying this sedimentary ground, glacial deposits of clay and fines including a paleovalley at Rideau

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

DESIGN SCHEME

Pros Cons

SINGLE TUNNEL Lower CostFlexibility in operation

Higher risk of settlement minimize by rock quality

TWIN TUNNELMultiple facesOverlapping of 

construction activities

Higher cost and schedulePotential impact 

on building basement

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

EXCAVATION PROCEDURES

Pros Cons

TBMSpeed

Open modeOne pass lining

PaleovalleyPossible damage to building basement

Coordination with stations1.5‐2 years TBM procurement

Drill & BlastSpeed 

EconomyMulti face

Urban restrictionsNoise

Vibrations

MechanicalFlexibility, Geometry

Multiple facesMobilize quickly

Lower speed / face

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

MECHANICAL EXCAVATION

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

30 m3/h

MECHANICAL EXCAVATION

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

3 ROADHEADER SANDVIK MT‐720

6 SCOOPTRAM CAT R1600G

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

SITE ORGANISATION

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

WEST PORTAL

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Intermediateshaft

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

East Portal

Apartment complex

Ottawa UniversityOttawa 

University

University residential complex

EAST PORTAL

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Running tunnel

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Running tunnel

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Running tunnel

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Innovations in Tunneling

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Station Construction Challenges

• Large Span ~18 m

• Low Overburden ~10 m

• Significant Potential for impact on buildings

• Obstructions: rock dowels & tie backs

• Mixed Ground Conditions

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

LYON Station

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Utilities

Low rock cover

Adjacentbuildings

Rock boltsand tie backs

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

OTTAWA

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Key Design Issue

Potential Load transfer onto the buildings

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Solution – Tension Ties

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

Tension ties / No ties

Confirmation – FE Analysis

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

3 & 4 5

6

Sequencing

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

1a

1b

2a

2b

3a

3b 1

a 4 1b

2a

2b

3a

2b

LYON Station PARLIAMENT Station

Excavationstages

No Ties Ties

236’ 246’ 200’ 321’

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

LYON Station

Building assessment

Tunnelling Association of Canada (TAC) – Ontario Chapter Challenges and Innovations in Tunnelling

PARLIAMENT Station

Building assessment