Real-time quality monitoring and result verification by static and dynamic pile load testing in marine clay

A construction project in the city of Constanze, Germany, Konstanz, on Lake Constance, provided a rare opportunity to install several test piles of different types and test these with regard to their bearing capacity. This opportunity was used to investigate full-displacement bored piles (FDP), vibro-concrete columns (VCC) and vibro-mortar columns (VMC). During pile installation, an on-line quality monitoring and verification system was used to monitor productivity. The results of this installation process were verified by static and dynamic axial load tests, with which it was hoped to show to what extent these agree with the results of the quality monitoring and the static tests and are therefore suitable for these foundation elements. The difficult foundation soil including very soft lacustrine clay presented a particularly interesting challenge. Despite the very unfavourable conditions, unexpectedly high individual loads were measured for the floating-installed columns. For the vibro-concrete column, the limit settlement was not achieved until an axial load of 1,000 kN had been reached. The full-displacement bored pile "failed" at a load of 720 kN, and the 4 m-shorter vibro-mortar column still required a load of 680 kN to reach its limit settlement. In comparison, the dynamic-loading tests confirmed the limit load-bearing capacities thus determined with a deviation of only about 5 %. However, a deviation of about 33 % from the statically determined bearing capacity of the full-displacement pile was less than satisfactory, and this remains to be investigated in detail with the results of future loading tests.

Dans le cadre d’un projet de construction situé à Constance, au bord du lac de Constance, plusieurs pieux de types différents ont pu être testés en termes de capacité portante, occasion qui se présente rarement. Ceci a permis d’analyser des pieux forés à refoulement total, des pieux vibroforés vibrobétonnés et des colonnes ballastées injectées. Lors de la mise en œuvre du pieu, un système de monitoring de qualité et de vérification a été utilisé pour suivre la productivité. Les résultats obtenus lors du processus d’installation ont été vérifiés par des essais de chargement axiaux statiques et dynamiques, grâce auxquels la concordance entre le monitoring en cours d’exécution et les essais statiques pour ce type de fondation peut être démontrée. Le sol de fondation, particulièrement difficile et incluant une argile lacustre très molle, a présenté un défi particulièrement intéressant. Malgré les conditions très défavorables, des charges unitaires inattendues très élevées ont été mesurées pour les colonnes flottantes. Pour le pieu vibroforé vibrobétonné, le tassement limite n’a pas été atteint avant une charge axiale de 1000 kN. Le pieu foré à refoulement a atteint la “rupture” pour 720 kN, et la colonne ballastée injectée, d’une longueur de 4 m inférieure aux autres a également nécessité une charge de 680 kN pour atteindre son tassement limite. En comparaison, les essais de chargement dynamiques ont confirmé ces résistances maximales avec un écart de 5 %. Cependant, une différence d’environ 33 % en comparaison avec la résistance mesurée de manière statique sur le pieu à refoulement n’a pas apporté satisfaction, ce qui doit encore être étudié plus en détails avec de nouveaux essais de chargement.