Abu Dhabi, United Arab Emirates. STANDARD CONSTRUCTION SPECIFICATIONS (PART 2 - ROAD STRUCTURES, 2020) - page 2

 

  Index      Manuals     Abu Dhabi, United Arab Emirates. STANDARD CONSTRUCTION SPECIFICATIONS (PART 2 - ROAD STRUCTURES, 2020)

 

Search            copyright infringement  

 

   

 

   

 

Content      ..      1      2      3      ..

 

 

 

Abu Dhabi, United Arab Emirates. STANDARD CONSTRUCTION SPECIFICATIONS (PART 2 - ROAD STRUCTURES, 2020) - page 2

 

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

   

 

 

 

PART 

2

 

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

 

 

Page 17-23 

 

C

HAPTER 

7:

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

F

IRST 

E

DITION 

-

 

J

ANUARY 

2018 

 

 

 

 

The Contractor shall provide a complete set of recorded test data, as described in this section, with 
interpretation of test results, within seven days  of completion  testing. Interpretation of test results 
shall comply with directions from the Engineer. 

The Contractor shall provide the following details about tested piles, where applicable: 

a.  General details 

Site location 
The Contract identification  
Proposed structure 
The main Contractor 
The piling Contractor 
The Engineer 
The Owner 
Date of test 

b.  Pile details  

Identification (number and location) 
Position relative to adjacent piles 
Brief description of location (for example, whether the tested pile is on a pier, abutment, 

cofferdam, or over water) 

Ground level at the tested pile

’s location 

Head level at which the test load was applied 
Type of pile (whether vertical, raking, compression, or tension) 
Shape  and  size  of 

the  tested  pile’s  cross-section  and  the  cross-section’s  change  in 

position 

Head details 
Length in ground 
Level of toe 
Any permanent casing or core 
Pile reference 
Concrete mix grading and water-to-concrete (w/c) ratio 
Aggregate type and source 
Cement type 
Slump 
Cube test results for the tested pile and cap 
Reinforcement 

c.  Installation details 

Dates and times of boring and concreting of test pile and adjacent pile 
Date and time when concrete was cast for the tested pile

’s cap 

Start and finish of each operation during installation of a pile and subsequent testing 
Any difficulties in boring, handling, pitching, and driving a pile 
Any delays in testing caused by sea, water and weather conditions 
Pile diameter 
All instrument readings 
Concrete strength (when tested) 
Date cast 
Date of test  
Length of reinforcement cage 
Water table below ground level 
Length of casing 
Description of soil for the length of pile (for bored piles and pre-drilling only) 
Unusual events or data and movements of the test pile 
Any other relevant information requested by the Engineer 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

   

 

 

 

PART 

2

 

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

 

 

Page 17-24 

 

C

HAPTER 

7:

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

F

IRST 

E

DITION 

-

 

J

ANUARY 

2018 

 

 

 

 

d.  Test procedure details 

Weight of kentledge 
Tension pile, ground anchor, or compression pile details 
Plan  of  test  arrangement,  showing  position  and  distances  of  kentledge  support,  rafts, 

tension, or compression piles and  relationship of the  reference frame to  the tested 
pile 

Jack capacity 
Calibration certificates of pressure gauges and dial gauges 
Method of load measurement 
Proof test by maintained loading 
Relevant dates and times 

e.  Test results 

Result data (in a table) 
Result data, including  load plotted against settlement, load,  and  settlement (in graphic 

form, plotting resultant values over time) 

Ground heave  

f.  Site investigation details 

Site investigation report number 
Borehole reference 

17.16.10  Failure of Working Load Test 

Load testing for a pile or pile group shall indicate failure if any one of the following observations is 
recorded: 

a.  A  pil

e’s  settlement  under  one  working  load  exceeds  10  mm  or  the  allowable  settlement 

defined in the Contract standard specifications 

b.  Residual settlement after removal of the test load of one working load exceeds 4 mm or the 

allowable settlement defined in the Contract standard specifications 

c.  Instability of the kentledge prevented completion of the test 
d.  Failure of the pile cap, through whatever cause, prevented completion of the test 
e.  An involved measuring instrument was tampered with in any way 
f.  A  pile  tested  cracked,  crumbled,  distorted  from  its  original  shape,  was  deflected  from  its 

original position, or was otherwise dislocated, marred, damaged, or destroyed 

The Contractor shall not be paid for any pile or pile group that fails testing. The Contractor shall bear 
the cost for redesign and enlargement of pile caps or, if necessary, for replacement piles. The Owner 
shall  pay  for  piles  that  successfully  pass  testing,  as  specified  in  the  Contract  documents  for  the 
Project. 

17.16.11  Compensating Piles 

The Contractor shall replace any pile or pile group that fails under the working load test with one or 
more piles in accordance with directions from the Engineer and at no extra cost to the Owner.  

If, in the opinion of the Engineer, it is impractical or unadvisable to install substitute piles in place of 
a failed pile, the Contractor shall propose a solution to the Engineer for consideration and approval. 
The Contractor shall be fully responsible for all costs incurred and any losses incurred by the Owner 
for changes in the design of the structure or delay to the Contract that arising from the Contract

or’s 

proposal. 

For each working load test that fails, the Contractor shall carry out, at no extra cost to the Owner, an 
additional working load test on a pile selected by the Engineer.  

If the additional working load test on the selected pile also shows that this pile is unable to satisfy 
the acceptance requirements, then all the piled installed in a similar condition will be considered as 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

   

 

 

 

PART 

2

 

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

 

 

Page 17-25 

 

C

HAPTER 

7:

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

F

IRST 

E

DITION 

-

 

J

ANUARY 

2018 

 

 

 

 

failed. The capacity of piles installed shall be suitably downgraded based on the working load test 
results. Any additional piles required as a result of such reduction in pile capacity, including the cost 
for  amending  pile  caps  and  ground  beams,  shall  be  entirely  at  the  Contract

or’s  expense.  The 

Engineer

’s decision on this matter shall be final. 

17.16.12  Reinstatement of Piles After Testing 

After completing a test, the Contractor shall check all equipment and measuring devices, dismantle 
them, and either store them on the Project site for future tests or remove them from the site. 

The Contractor shall remove kentledge systems and their supporting structures from the piles they 
tested and either store these systems on the Project site for future tests or remove them from the 
site. 

After completing a Non-working load test, the Contractor shall cut off temporary piles and ground 
anchors at least one metre below ground level or as directed by the Engineer, removed them from 
the Project site, and use approved material to restore the ground. 

On completing a working load test, the Contractor shall either remove temporary piles and ground 
anchors by cutting them off below ground level and using approved materials to restore the ground 
or,  with  the 

Ownerr’s  authorization,  incorporate  the  temporary  piles  and ground  anchors  into the 

permanents works. 

A tested  pile

’s cap, if concrete, shall be broken up and removed from the Project site. If a tested 

pile

’s cap is steel, shall be cut off and either stored for use in future tests or removed from the site. 

The  Contractor  shall  leave  the  tested  pile  in  a  condition  that  it  is  ready  for  incorporation  into  the 
permanent works. 

17.17 

Osterberg Cell Load Testing 

17.17.1 

General 

The test shall be carried out in accordance with ASTM D1143/D1143M-07e1. This work shall consist 
of furnishing all materials and labour necessary for conducting an Osterberg Cell (O-cell) Load Test 
and reporting the results. The Contractor will be required to supply material and labour as hereinafter 
specified and including prior to, during and after the load test. The piles used for the load test program 
will be instrumented by specialized firm (the Osterberg Cell supplier) or others, as approved by the 
Engineer. The Osterberg cell load test will be conducted by (the Osterberg Cell supplier), or others, 
as  approved  by  the  Engineer,  with  the  Contractor  providing  auxiliary  equipment  and  services  as 
deemed required. The O-cell load test is a non-destructive test and is suitable for both dedicated test 
piles and working test piles. If the test pile is constructed on working pile (intended to carry structural 
service loads) it shall be left in a condition suitable for use in the finished structure. 

17.17.2 

Materials 

The Contractor shall supply all materials required to install the Osterberg cell, conduct the load test, 
and remove the load test apparatus as required. 

The Contractor shall furnish one (1) or more Osterberg Cells as required for each load test,  to be 
supplied by approved firm. The Osterberg cell(s) to be provided shall have the required capacity and 
shall be equipped with all necessary hydraulic lines, fittings, pressure source, pressure gage and 
telltale devices. Required materials include, but not limited to the followings: 

a.  Fresh,  clean,  potable  water  from  an  approved  source  to  be  used  as  hydraulic  fluid  to 

pressurize the Osterberg Cell. 

b.  Materials sufficient to construct a stable reference beam system for monitoring movements 

of  the  pile  during  testing.  The  system  shall  be  supported  at  a  minimum  distance  of  3  pile 
diameters from the centre of the test pile to minimize disturbance of the reference system. A 
good quality, self-levelling 

surveyor’s level shall be provided to monitor the reference system. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

   

 

 

 

PART 

2

 

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

 

 

Page 17-26 

 

C

HAPTER 

7:

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

F

IRST 

E

DITION 

-

 

J

ANUARY 

2018 

 

 

 

 

c.  Materials sufficient to construct a protected work area (including provisions such as a tent or 

shed for protection from inclement weather for the load test equipment and personnel) of size 
and type required by the Engineer and Osterberg Cell supplier. The protected works area 
shall be maintained at adequate temperature as recommended by testing equipment supplier 
in order to insure proper operation of the load testing equipment. 

d.  Stable electric power source, as required for lights, welding, instruments, etc. 
e.  Materials for carrier frame, steel bearing plates and/or other devices needed to attach O-cell 

to rebar cage, as required. 

Materials supplied, which do not become a part of the finished structure become the responsibility 
of the Contractor at the conclusion of the load test and shall be removed from the job site. 

17.17.3 

Equipment 

The Contractor shall supply equipment required to install the Osterberg cell, conduct the load test, 
and remove the load test apparatus as required. Required equipment includes but is not limited to: 

a.  Welding equipment certified welding personnel and labour as required, to assemble the test 

equipment under the supervision of Osterberg Cell supplier personnel, attach instrumentation 
to the Osterberg cell(s), and prepare the work area. 

b.  Equipment  and  labour  to  construct  the  steel  reinforcing  cage  and/or  placement  frame 

including any steel bearing plates required for the test pile. 

c.  Equipment  and  operators  for  handling  the  Osterberg  cell,  instrumentation  and  placement 

frame  or  steel  reinforcing  cage  during the  installation  of the Osterberg cell  and  during  the 
conduct of the test, including but not limited to a crane or other lifting device, manual labour, 
and hand tools as required by Osterberg Cell supplier. and the Engineer. 

d.  Equipment and labour sufficient to erect the protected work area and reference beam system, 

to be constructed to the requirements of the Engineer and “Osterberg Cell supplier”. 

e.  Air compressor for pump operation during the load test. 

17.17.4 

Procedure 

For the pile(s) selected for testing by the Engineer, the Contractor shall construct the piles using the 
approved pile installation techniques until the piles excavation has been completed. 

The  Osterberg  Cell,  hydraulic  supply  lines  and  other  instruments  shall  be  assembled  and  made 
ready for installation under the direction of “Osterberg Cell supplier” and the Engineer, in a suitable 
area, adjacent to the test pile, to be provided by the Contractor. The Osterberg Cell assembly shall 
be welded to the bottom of the cage in conjunction with the construction of the cage. The plane of 
the  bottom  plate(s)  of the O-cell(s) shall  be set  at  a right  angle to  the  long  axis  of the cage. The 
Contractor  shall  use  the  utmost  care  in  handling  the  test  assembly  so  as  not  to  damage  the 
instrumentation  during  installation.  The  contractor  shall  limit  the  deflection  of  the  cage  to  0.6m 
between  pick  points  while  lifting  the  cage  from  the  horizontal  position  to  vertical.  The  maximum 
spacing  between  pick  points  shall  be  7.5m.  The  contractor  shall  provide  support  bracing,  strong 
backs, etc. to maintain the deflection within the specified tolerance. The O-cell assembly must remain 
perpendicular to the long axis of the reinforcing cage throughout the lifting and installation process. 

When the test pile drilling has been completed, inspected and accepted by the Engineer, the O-cell 
assembly and the reinforcing steel may be installed. A seating layer of concrete or grout shall be 
placed by an approved method, in the base of the pile to provide a level base and reaction for the 
O-cell. The preferred method is to install the O-cell assembly and deliver the seating layer using a 
pump line or tremie pipe extending through the O-cell assembly to the base of the pile. Depending 
on the configuration of the test assembly, it may be necessary to deliver the seating layer of concrete 
prior to installing the O-cell. In this case, the O-cell assembly shall be installed while the concrete or 
grout at the base is still fluid, under the direction of “Osterberg Cell supplier” and the Engineer. The 
Osterberg Cell should end up at least partially submerged and firmly seated into the base grout or 
concrete. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

   

 

 

 

PART 

2

 

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

 

 

Page 17-27 

 

C

HAPTER 

7:

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

F

IRST 

E

DITION 

-

 

J

ANUARY 

2018 

 

 

 

 

After seating the Osterberg cell, the remainder of the piles shall be concreted in a manner similar to 
that  specified  for  production  piles.  At  least  four  (4)  concrete  test  cubes  sets,  in  addition  to  those 
specified  elsewhere,  shall  be  made  from  the  concrete  used  in  the  test  pile,  to  be  tested  at  the 
direction of “Osterberg Cell supplier”, at least one of these test sets shall be tested prior to the load 
test and at least two sets shall be tested on the day of the load test. 

During the load test, no casings may be vibrated into place in the foundation area near the load test. 
Drilling may not continue within a 30-m radius of the test pile. If test apparatus shows any interference 
due to construction activities outside of this perimeter, such activities shall cease immediately. 

After the completion of the load test, and at the direction of the Engineer, the Contractor shall remove 
any equipment, material, waste, etc. which are not to be a part of the finished structure. If the load 
test pile is constructed at a production location and intended to carry service loads, the Contractor 
shall grout the interior of the Osterberg cell and annular space around the outside of the Osterberg 
cell using grouting techniques ap

proved by the Engineer and “Osterberg Cell supplier” 

17.17.5 

Testing and Reporting 

The load testing shall be performed by a qualified geotechnical engineer approved in advance by 
the  Engineer.  The  geotechnical  engineer  must  have  a  demonstrated  knowledge  of  load  testing 
procedures, and have performed at least 10 Osterberg cell load tests within the past two years. 

The  load  testing  shall  be  performed  in  general  compliance  with  ASTM  D  1143/D1143M-07e1 
Standard Test Method for Piles Under Static Axial Load. The magnitude of the load increments may 
be increased or decreased depending on the Project requirements but should not be changed during 
the test. 

Direct movement indicator measurements shall be made of the following: 

a.  O-cell expansion either directly or with telltales (minimum of 3 indicators required),  
b.  Upward top-of-pile displacement (minimum of 2 indicators required), and 
c.  Pile compression above O-cell (minimum of 2 indicators required). 

Loads shall be applied at the prescribed intervals until the ultimate capacity of the pile is reached in 
either end bearing or side friction, until the maximum capacity or maximum stroke of the O-cell is 
reached, or unless otherwise directed by the Engineer. 

At each load increment, or decrement, movement indicators shall be read at 1, 2, 4 and 8 minute 
intervals while the load is held constant. 

During unloading cycles the load decrement shall be such that at least 4 data points are acquired for 
the  load  versus  movement  curve.  Additional  cycles  of  loading  and  unloading  using  similar 
procedures may be required by the Engineer following the completion of the initial test cycle. 

Digital dial gages, used to measure O-cell expansion and top-of-pile displacement should have a 
minimum travel of 100mm and be capable of being read to the nearest 0.025mm division. When O-
cell expansion is measured directly, dial gages capable of measuring the full stroke of the Osterberg 
Cell  will be used (typically 150mm). Digital dial gages, used to measure  pile compression should 
have a minimum travel of 25mm and be capable of being read to the nearest 0.025mm division. 

Unless otherwise specified by the Engineer, the Contractor will supply four (4) copies of a report of 
each load test, as prepared by “Osterberg Cell supplier” or others approved by the Engineer. An 
initial  data  report  containing  the  load-movement  curves  and  data  tables  will  be  provided  to  the 
Engineer within three (3) days of the completion of load testing, to allow evaluation of the test results. 
A final report on the load testing shall be submitted to the Engineer within ten (10) working days after 
completion of the load testing. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

   

 

 

 

PART 

2

 

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

 

 

Page 17-28 

 

C

HAPTER 

7:

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

F

IRST 

E

DITION 

-

 

J

ANUARY 

2018 

 

 

 

 

17.18 

Tension and Lateral Load Testing 

When specified, the Contractor shall conduct tension static load tests and lateral load tests, which 
shall  comply 

with  the  ASTM’s 

Standard  Test  Methods  for  Deep  Foundations  Under  Static  Axial 

Tensile Load 

(ASTM D3689-07) 

and ASTM’s 

Standard Test Methods for Piles Under Lateral Loads 

(ASTM D3966-07) 

17.19 

Integrity Testing for Piles 

Integrity testing for drilled foundation piles shall comply with the requirements outlined in this section. 

17.19.1 

Low Strain Integrity Testing for Piles 

Integrity  testing  for  piles  provides  information  about  physical  dimensions,  continuity,  and  the 
consistency of materials used. Such tests do not obtain direct information about the performance of 
piles under actual loads. 

Low strain integrity tests do not replace static load tests; rather, they are a source of supplementary 
information. 

If the Engineer identifies any anomalies in the results of low strain integrity tests, the Engineer may 
call for further testing to determine the cause, nature, and extent of such anomalies and to ascertain 
whether the pile is satisfactory for its intended use. 

The  firm  that  has  been  approved  by  the  Engineer  shall  conduct  all  low  strain  integrity  testing  in 
accordance  with  ASTM  D5882-07  and  only  personnel  with  the  appropriate  competence  and 
knowledge shall interpret such tests. The Contractor shall submit full tests results and findings to the 
Engineer no later than ten days after the completion of each phase of testing. The Contractor shall 
provide  full  details  of  the  ground  conditions,  pile  dimensions,  and  construction  methods  to  the 
specialist firm when doing so is necessary to facilitate interpretation. 

Integrity tests shall not occur until seven or more days have elapsed after pile casting, unless the 
Engineer specifies otherwise. 

A test pile

’s head shall be clean, free from water, laitance, and loose concrete, and readily accessible 

for the testing. 

The Contractor shall carry out low strain integrity testing on all in-situ concrete bored piles unless 
otherwise directed by the Engineer. 

17.19.2 

Cross-hole Sonic Logging  

As specified in the Contract documents, the Contractor shall perform cross-hole sonic logging (CSL) 
tests in accordance with ASTM D6760-08. To accommodate CSL testing, the Contractor shall furnish 
and install access tubes in accordance with the following requirements: 

a.  Access tubes for cross-hole sonic log testing shall be steel pipe with walls at least  3.5 mm 

thick and inside diameters of at least 38 mm. 

b.  Access tubes shall have round, regular inside diameters that lack defects and obstructions. 

Access tubes shall have pipe joints that permit the free, unobstructed passage of source and 
receiver probes that have diameters up to 33 mm. 

c.  Access tubes shall be watertight and free from corrosion. They shall have clean internal and 

external faces to ensure that they bond well with concrete.  

d.  Each access tube shall have watertight threaded caps on its bottom and its top. 

The  Contractor  shall  install  access  tubes  for  CSL  testing  in  all  drilled  piles,  except  as  otherwise 
noted, to permit access for the CSL test probes. If, in the opinion of the Engineer, the condition of 
the pile excavation permits pile construction in the dry, the  Engineer may specify  the omission of 
such CSL testing.  

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

   

 

 

 

PART 

2

 

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

 

 

Page 17-29 

 

C

HAPTER 

7:

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

F

IRST 

E

DITION 

-

 

J

ANUARY 

2018 

 

 

 

 

The Contractor shall securely attach access tubes to the interior of 

a test pile’s reinforcement cage. 

One access tube shall be furnished and installed for each 300 mm of pile diameter, rounded to the 
nearest  whole  number,  as  shown  in  the  Contract  plans.  Such  testing  shall  involve  at  least  three 
tubes.  Access  tubes  shall  be  placed  around  the  pile  to  be  tested,  inside  the  spiral  or  hoop 
reinforcement, and at least 75 mm away from the vertical reinforcement. Spacing of access tubes 
shall be uniform, as measured along the circle passing through the centres of the access tubes. If 
space  prevents  compliance  with  these  minimum  requirements,  the  Contractor  shall  bundle  the 
access tubes with the vertical reinforcement. If reinforcing steel does not extend to the bottom of the 
test pile, the CSL tubes shall extend to the pile

’s bottom. 

If a cage requires trimming and access tubes for CSL testing are attached to the cage, the Contractor 
shall  either  shift  the  access  tubes  up  the  cage  or  cut  the  access  tubes.  When  cutting  tubes,  the 
Contractor shall ensure that its ends are adapted to receive a watertight cap, as specified. 

Access tubes  shall  be  in  straight  alignment  and as  parallel  to  the  vertical  axis  of  a  reinforcement 
cage as possible. Access tubes shall extend from the bottom of a test pile to at least 600 mm above 
the top of that pile. Splice joints in the access tubes, if required to achieve full length access tubes, 
shall be watertight.  

The Contractor shall clear access tubes of all debris and extraneous materials before installing them. 
When installing a reinforcement cage and placing concrete, the Contractor  shall be careful not to 
damage access tubes. 

Before placing concrete, the Contractor shall fill the access tubes with potable water and reinstall 
the watertight threaded caps 

on the tube’s top ends. 

Before performing any CSL testing operations, as specified in these specifications, the Contractor 
shall remove the concrete at the top of the pile to be tested down to sound concrete. 

The  Contractor  shall  perform  CSL  testing  and  analysis  on  all  completed  piles  that  the  Engineer 
designates for testing. The Contractor shall notify the Engineer at least 48 hours before the concrete 
in each pile will be sufficiently cured for CSL testing. 

CSL testing shall occur after the pile concrete has cured for at least 96 hours. Additional curing time 
may be necessary if concrete for a test pile contains admixtures, such as a set-retarding admixture 
or water-reducing admixture. Additional curing time under these circumstances shall not be grounds 
for the Owner to give the Contractor additional compensation or extension of time. Until the Engineer 
inspects  and  approves  a  CSL-tested  pile,  the  Contractor  shall  not  conduct  any  subsequent 
construction. CSL tested shall be complete no later than seven days after placement of a pile. 

After placing concrete for a test pile but before starting CSL testing for that pile, the Contractor shall 
inspect  the  access  tubes.  Each  access  tube  that  the  test  probe  cannot  pass  through  shall  be 
replaced, at the Contractor's expense, with a 50 mm diameter hole cored through the concrete for 
the entire length of the pile. If a single tube is blocked, the Engineer may perform CSL testing on the 
remaining tubes. If no anomalies are noted, the Engineer may waive the requirement to provide the 
cored alternative hole. The Contractor shall provide computer log information and interpretation in 
their original formats. 

The Engineer shall review the CSL test results, analyses for tested piles, and the visual inspection 
reports for a subject pile to determine whether it has passed such testing. 

The Engineer may approve the continuation of pile construction before approval and acceptance of 
the first pile, if the Engineer's observes the following conditions: 

a.  Construction of the first pile is satisfactory 
b. 

A test pile’s installation conforms to the pile installation plan 

c.  Daily reports provided by the Contractor are satisfactory 
d. 

An  inspector’s  daily  logs  concerning  excavation,  steel  reinforcing  bar  placement,  and 
concrete placement are satisfactory 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

   

 

 

 

PART 

2

 

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

 

 

Page 17-30 

 

C

HAPTER 

7:

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

F

IRST 

E

DITION 

-

 

J

ANUARY 

2018 

 

 

 

 

If the Engineer determines that the concrete placed under support fluid for a given pile is structurally 
inadequate, that pile shall be rejected. In such cases, placement of concrete under slurry shall be 
suspended  until  the  Contractor  submits  to  the  Engineer  written  changes  to  the  methods  of  pile 
construction that will prevent structurally inadequate piles in the future and the Engineer approves 
the submittal in writing. 

The Engineer may direct the Contractor to drill a core hole in any pile of questionable quality pile (as 
determined from CSL testing and analysis or by the Engineer

’s direct observation) to further explore 

the condition of the pile. 

Before beginning coring, the Contractor shall submit the method and equipment to be used to drill 
and  remove  cores from pile  concrete  to the  Engineer. The  Contractor  shall  not  begin coring  until 
receiving  the  Engineer

’s  written  approval  to  do  so.  Coring  methods  and  equipment  shall  ensure 

complete core recovery while minimising abrasion and core erosion. 

If subsequent testing at a pile indicates the presence of defects, the Contractor shall bear the testing 
costs and any delay costs that result from required additional testing. 

For all piles that are determined to be unacceptable, the Contractor shall submit a plan for further 
investigation and remedial action to the Engineer for approval. All modifications to the dimensions of 
the  piles, as shown in the Contract  plans, that are required by the investigation and the remedial 
action plan shall be supported by calculations and working drawings. The Contractor shall not begin 
repair  operations  until  receiving  the  Engineer's  approval  of  the  investigation  and  remedial  action 
plan. 

All access tubes and cored holes shall be dewatered and filled with grout after tests are completed 
and a pile is accepted. Access tubes and cored holes shall be filled using grout hoses that extend to 
the bottom of the tube or hole or into the grout already placed. 

Grout for filling the access tubes at the completion of the cross-hole sonic log tests shall be a grout 
with a maximum water-to-cement (w/c) ratio of 0.45 or as directed by the Engineer. 

17.20 

High Strain Dynamic Test 

17.20.1 

General  

High  strain  dynamic tests  shall  be  carried  out  in accordance  with  ASTM  D4945-12.  Dynamic  pile 
testing involves monitoring the response of a pile to a heavy impact applied at the pile head. The 
impact  is  often  provided  by  a  hammer  and response  is  normally  measured  in  terms  of force  and 
acceleration or displacement close to the pile head. 

The  results  directly  obtained  refer  to  dynamic  loading  conditions.  Interpretation  in  terms  of  static 
loading requires soil and pile dependent adjustments, and corroboration from experience may be 
required to correlate dynamic testing with normal static load tests 

Details of the equipment to be used and of the method of analysis of test results shall be provided 
to the Engineer before the commencement of testing. 

17.20.2 

Measuring Instruments  

All  instruments  affixed  to  the  pile  for  the  purpose  of  measuring  stress  and  movement,  and  all 
equipment  for  receiving  and  processing  data  shall  be  suitable  for  the  purpose.  The  equipment 
required  to  be  attached to the  pile  shall  be  approximately  positioned  and fixed to  the  approval  of 
Engineer. 

17.20.3 

Hammer 

The hammer and all other equipment used shall be capable of delivering an impact force sufficient 
to mobilize the equivalent specified test load without damaging the pile. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

   

 

 

 

PART 

2

 

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

 

 

Page 17-31 

 

C

HAPTER 

7:

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

F

IRST 

E

DITION 

-

 

J

ANUARY 

2018 

 

 

 

 

17.20.4 

Preparation of the Pile Head 

The  preparation  of  the  pile  head  for the  application  of the  dynamic  test  load  shall  involve,  where 
appropriate, trimming the head, cleaning and building up the pile using materials which will at the 
time of testing safely withstand the impact stresses. The impact surface shall be flat and normal to 
the axis of the pile. 

17.20.5 

Time of Testing  

Dynamic load tests shall be carried out at appropriate and approved times after pile installation. The 
time  between  the  completion  of  installation  and testing for  a  cast-in-place  concrete  piles  shall  be 
after the concrete has reached 75% of its specified 28 day strength so that the pile is not damaged 
under the impact stresses. 

17.20.6 

Results 

a. 

Initial results shall be provided to the Engineer within 24 hours of the completion of a test. 
These shall include: 

1.  The maximum force applied to the pile head. 
2.  The maximum pile head velocity. 
3.  The maximum energy imparted to the pile. 

b. 

Normally within 10 days of the completion of testing final report shall be given to the Engineer 
which includes: 

1.  Date of pile installation 
2.  Date of test 
3.  Pile identification number and location 
4.  Length of pile below ground surface 
5.  Total pile length, including projection above commencing surface at time of test. 
6.  Length of pile from instrumentation position to tip. 
7.  Hammer type, drop and other relevant details. 
8.  Blow selected for analysis. 
9.  Test load achieved (i.e. total mobilized deduced static load). 
10. Pile head movement at equivalent design verification load. 
11. Pile  head  movement  at  equivalent  design  verification  load  plus  50%  of  specified  working 

load. 

12. Pile head movement at maximum applied test load. 
13. Permanent residual movement of pile head after each blow. 
14. Temporary compression. 

 

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

   

 

 

 

PART 

2

 

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

 

 

Page 17-32 

 

C

HAPTER 

7:

 

D

RILLED 

P

ILES

 

 

F

IRST 

E

DITION 

-

 

J

ANUARY 

2018 

 

 

 

 

Index 

adjacent structures, 17-3 
allowable settlement, 17-16, 17-24 
augers, 17-2 
bailing buckets, 17-2 
bell footing, 17-6 
Bentonite, 17-9, 17-10 
boring piles, 17-3 
casings, 17-2, 17-7, 17-11, 17-12, 17-14, 17-

15, 17-27 

cleaning equipment, 17-2 
Concrete, 17-12, 17-13, 17-14, 17-23 
concrete pumps, 17-2 
cranes, 17-2 
cross-hole sonic logging, 17-28 
Department of Transport, 17-4 
desanding equipment, 17-2, 17-9 
disturbances, 17-3 
drilling fluid,  17-8, 17-9, 17-10, 17-12, 17-13, 

17-14, 17-15 

drilling operations, 17-3 
drills, 17-2, 17-3 
dry bores, 17-14, 17-15 
dry excavation, 17-7 
dynamic testing, 17-16, 17-30 
effective life-saving, 17-3 
embankment placement, 17-6 
excessive caving, 17-5 
existing structures, 17-5 
ground formations, 17-2 
groundwater table, 17-7 
halting, 17-22 
hammer, 17-7, 17-12, 17-30 
High strain dynamic tests, 17-30 
hydraulic rams, 17-19 
Initial results, 17-31 
installation plan, 17-2, 17-29 
jacks, 17-17, 17-19, 17-20 
kentledge, 17-16, 17-17, 17-18, 17-19, 17-20, 

17-22, 17-24, 17-25 

lateral load tests, 17-28 
load measuring device, 17-16, 17-17 
loading,  17-16,  17-17,  17-18,  17-19,  17-21, 

17-22, 17-24, 17-27, 17-30 

loading test, 17-16 
mineral grain, 17-9 
mineral slurry, 17-7, 17-9 
noises, 17-3 
obstructions, 17-4, 17-28 
Osterberg Cell, 17-25, 17-26, 17-27 
permanent casing, 17-4, 17-6, 17-7, 17-23 
permanent lining tubes, 17-15 
pile construction, 17-2, 17-5, 17-6, 17-10, 17-

28, 17-29, 17-30 

Pile construction records, 17-4 
pile head, 17-30, 17-31 
pile test, 17-19 
pile tests, 17-16, 17-18, 17-19, 17-20 
piling, 17-3, 17-4, 17-6, 17-15, 17-16, 17-23 
Polymer slurries, 17-10 
precautions, 17-5, 17-10, 17-14 
reinforcing cage, 17-7, 17-13, 17-14, 17-26 
sampling equipment, 17-2 
settlement, 17-16, 17-17, 17-19, 17-20, 17-22, 

17-24 

slurry pumps, 17-2 
Static load tests, 17-20 
temporary casing, 17-4, 17-6, 17-7, 17-11, 17-

12, 17-14, 17-15 

tension static load tests, 17-28 
tolerances, 17-5, 17-15 
tremies, 17-2 
unloading, 17-21, 17-27 
utilities, 17-5 
vibrations, 17-3, 17-5 
Welding, 17-26 
wet excavation method, 17-7 
working pile, 17-16, 17-19, 17-25 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

STANDARD CONSTRUCTION SPECIFICATIONS 

PART 2 

ROAD STRUCTURES 

 

CHAPTER 18 - DRIVEN PILES 

 

 

 

 

 

 

 

DOCUMENT NO: TR- 

FIRST EDITION 

JANUARY 2018

 

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page i 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

 

Chapter 18: Driven Piles 

T

ABLE OF 

C

ONTENTS

 

Table of Contents

 ........................................................................................................................... i

 

List of Tables

 ................................................................................................................................. ii

 

18

 

Driven Piles ..................................................................................................................... 18-3

 

18.1

 

Pile Driving Terminology .............................................................................................. 18-3

 

18.2

 

Reference Standards and Codes ................................................................................. 18-3

 

18.3

 

Materials for Pile Driving .............................................................................................. 18-4

 

18.3.1

 

Steel Piles ............................................................................................................. 18-4

 

18.3.2

 

Pre-stressed Concrete Piles ................................................................................. 18-5

 

18.4

 

Piles Driving ................................................................................................................. 18-6

 

18.4.1

 

Pile Driving Equipment .......................................................................................... 18-6

 

18.4.2

 

Preparation for Pile Driving ................................................................................. 18-10

 

18.4.3

 

Performing Pile Driving ....................................................................................... 18-12

 

18.4.4

 

Determination of the Nominal Resistances for Piles ............................................ 18-13

 

18.4.5

 

Splicing Piles ...................................................................................................... 18-15

 

18.4.6

 

Defective Piles .................................................................................................... 18-16

 

Index

   ...................................................................................................................................... 18-17

 

 

 

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-3 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

18 

DRIVEN PILES 

This chapter outlines standards and requirements for driven piles for the Project. Such work consists 
of  furnishing  and  driving  foundation  piles  of  the  type  and  dimensions  designated  in  the  Contract 
documents  and,  when  required,  cutting  off  or  building  up  foundation  piles.  The  Contractor  shall 
comply with the specifications in this chapter whenever providing such work for the Project. 

This  chapter  also  requires  the  Contractor  to  provide  test  piles  and  perform  loading  tests.  In 
accordance with the specifications in this chapter, the Contractor shall install piling at the locations 
shown  in  the  Contract  documents,  or  as  directed  by  the  Engineer,  to  the  required  elevations, 
penetrations, and nominal resistances. 

Except  when  test  piles  are  required,  the  Contractor  shall  furnish  piles  in  accordance  with  the 
dimensions  shown  in  the  Contract  documents.  When  Non-working  test  pile  are  required,  the 
Contractor shall use the production pile lengths shown in the Contract documents as estimates; the 
Engineer shall determine  actual lengths for production piles after test piles have been driven and 
tested. The Engineer shall give the Contractor an order list that includes pile lengths for use in the 
completed structure. 

As necessary to suit the method of operation, the Contractor shall increase the lengths shown in the 
Engineer

’s ordered list to provide for fresh heading, without additional compensation. 

18.1 

Pile Driving Terminology 

This section defines core terminology for pile driving the related work covered in this chapter.  

Blow Count:  A  total  of  the  hammer  blows  that  are  required  to  cause  300  mm  or  25  mm  of 
penetration. 

Driving Record: 

Record of blow count per unit penetration for the entire driving of a pile. 

Dynamic Testing: 

Also  called  high  strain  dynamic  pile  testing,  dynamic  testing  requires 

impacting  a  pile  with  a  pile  driving  hammer  or  a  large  drop  weight  and  measuring  the  force  and 
velocity in the pile with pile analyzer instruments. 

Jetting: A technique in which pile installers use water and air to facilitate pile penetration by displacing 
soil. 

Nominal Resistance:  A value that represent

s a pile’s ultimate capacity. 

Pile Shoes: 

Steel plates that protect all types of piles for which hard driving is expected. 

Pre-Drilling: 

A process in which the Contractor drills a hole with a continuous flight auger or a wet 

rotary bit to remove some soil or loosen the strata. 

Probe Pile: 

A pile that is driven to determine the required pile length at various locations on a site. 

It may be also called an indicator pile or test pile. 

18.2 

Reference Standards and Codes 

Standards and codes for Driven Piles shall be as specified in these specifications, in the Contract 
documents, if any, and the following, in their latest edition: 

  AASHTO LRFD 

American Association of State Highway and Transportation Officials - 

Load and Resistance Factor Design, Bridge Construction Specifications; 

  AASHTO LRFD 

American Association of State Highway and Transportation Officials - 

Load and Resistance Factor Design, Bridge Design Specifications; 

  AASHTO 

Standard  Specifications  for  Transportation  Materials  and  Methods  of 

Sampling and Testing; 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-4 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

  ADQCC (TR-516) 

Road Structures Design Manual; 

  ASTM  American Society for Testing and Materials. 

Table 18-1 presents AASHTO and American Society for Testing and Materials (ASTM) standards 
that are related to materials for driven piles. It includes designations and titles.  

Table 18-1: Designations and titles for AASHTO and ASTM standards that apply to driven 

piles works 

AASHTO 

DESIGNATION 

ASTM 

DESIGNATION 

TITLE 

 

ASTM  A36/A36M-
08 

Standard Specification for Carbon Structural Steel 

 

ASTM 
A572/A572M-12 

Standard  Specification  for  High-Strength  Low-Alloy 
Columbium-Vanadium Structural Steel 

 

ASTM 
A992/A992M-11 

Standard Specification for Structural Steel Shapes 

 

ASTM 
A148/A148M-08 

Standard Specification for Steel Castings, High Strength, for 
Structural Purposes 

18.3 

Materials for Pile Driving 

Materials for pile driving shall comply with the standards and requirements outlined in this section. 

18.3.1 

Steel Piles 

18.3.1.1 

Rolled Structural Steel Piles 

a.

 

Properties of Rolled Structural Steel Piles 

Steel used in rolled structural steel piles shall conform to the following standard specifications of the 
American Society for Testing and Materials (ASTM): 

  Standard Specification for Carbon Structural Steel (ASTM A36/A36M) 

  Standard  Specification  for  High-Strength  Low-Alloy  Columbium-Vanadium  Structural  Steel 

(ASTM A572/A572M) 

  Standard Specification for Structural Steel Shapes (ASTM A992/A992M) 

In addition to the standards listed above, the Contractor may use steel that is ordered or produced 
in compliance with other standards or other published ASTM specifications that establish properties 
and suitability for such steel. 

Cast  steel  shoes,  if  used,  shall  be  grade  90-60  steel  that  conforms  to  the  ASTM 

Standard 

Specification for Steel Castings, High Strength, for Structural Purposes

 (ASTM A148/A148M). The 

Contractor  shall  consider  using  pile  shoes  when  structural  steel  shapes  are  driven  through 
obstructions or into sloping hard rock. Refer to Article 18.4.2.2 for more information on pile shoes. 

b.

 

Minimum Dimensions for Rolled Structural Steel Piles 

Sections of such piles shall be 

of “H” or “W” shape and shall comply with the following requirements: 

1. 

A pile’s flange the projection shall not exceed 14 times the minimum thickness of metal in 
either the flange or the web, and flange widths shall not be less than 80% of the depth of the 
section. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-5 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

2. 

A pile’s nominal depth in the direction of the web shall not be less than 200 mm. 

Flanges and webs shall have minimum nominal thicknesses of at least 9.5 mm. 

18.3.1.2 

Steel Pipe Piles 

Steel pipe piles shall consist of steel pipe that conform to the Contract plans. Steel pipes for such 
piles shall have an outside diameter and a minimum nominal wall thickness as shown in the Contract 
documents. 

Ends of closed-end pipe piles shall be closed with a flat plate, a forged or cast steel conical point, or 
another end closure design that has been approved by the Engineer. End plates shall be at least 20 
mm thick. The Contractor shall cut each end plate flush with its outer pile wall. They shall bevel the 
end of each pipe before welding it to the end plate using a partial penetration groove weld. Larger 
diameter pipes may require thicker end plates, thicker reinforcement, or both. 

Before the Contractor places concrete into a pile, they shall use an acceptable inspection method to 
confirm that the pile’s length and pile’s bottom is dry. If accumulations of water in pipes are present, 
the Contractor shall remove all water before placing concrete. 

Concrete for concrete-filled pipe piles shall be of class C20/20 and have a compressive strength of 
at least 20.0 MPa and a slump from 150 mm to 250 mm. 

For each pile, the Contractor shall place concrete in a single continuous operation. 

The Contractor shall not place concrete in a pile until completing all pile driving within 4.5 metres of 
that pile. Alternatively, after pouring concrete for a pile, the Contractor shall discontinue all pile driving 
within 4.5 metres of that pile for at least two days and until concrete in such pile has completely set. 

18.3.1.3 

Painting 

Unless otherwise provided, when steel piles or steel pile shells extend above the ground surface or 
ground water level, they shall be protected by the paint system specified for painting steel piles as 
described in Section 24.5 of Chapter 24, Painting, of the 

Standard Specifications

This protection shall extend from an elevation 600 mm below the low water or ground level to the 
top of the exposed steel 

18.3.2 

Pre-stressed Concrete Piles 

Production of piles shall comply with Pre-stressed Concrete Institute (PCI) standards as outlined in 
their 

Manual for Quality Control for Plants and Production of Structural Precast Concrete Products

 

(MNL-116). 

18.3.2.1 

Forms for Pre-stressed Concrete Piles 

Forms for pre-stressed concrete piles shall conform to the applicable requirements of Section 1.20.8 
of  Chapter  1, General Requirements, and Article 21.13.3.1of  Chapter 21, Concrete Structures, of 
the 

Standard Specifications

 and as provided in the PCI

’s 

Manual for Quality Control for Plants and 

Production of Structural Precast Concrete Products

 (MNL-116). 

18.3.2.2 

Casting for Pre-stressed Concrete Piles 

Concrete shall be cast continuously within three days after pretensioning steel; concrete shall not, 
however,  be  cast  in  forms  until 

a  quality  control  representative  from  a  pile’s  manufacturer  has 

inspected and approved the placement of reinforcement and anchorages. Each pile shall have dense 
concrete  surfaces  that  are  straight  and  smooth.  During  fabrication,  each  pile  shall  have 
reinforcement retained in its proper position. Unless the Contractor uses self-consolidating concrete, 
they shall compact the concrete by vibrating it with a vibrator head that is smaller than the minimum 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-6 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

distance  between  the  pretensioning  steel.  A  pile

’s  end  surfaces  shall  be  perpendicular  to  its 

longitudinal axis. 

18.3.2.3 

Finish for Pre-stressed Concrete Piles 

Each pile’s finish shall comply with the PCI’s Manual for Quality Control for Plants and Production of 
Structural Precast Concrete Products (MNL-116). 

With  standard  finishing,  a  pile’s  formed  sides  shall  be  reasonably  smooth  from  casting  against 
approved forms. Standard finish for a pile’s top shall be a float finish with tooled edges. 

18.3.2.4 

Curing and Protection for Pre-stressed Concrete Piles 

Curing of piles shall comply with PCI MNL-116, Manual for Quality Control for Plants and Production 
of Structural Precast Concrete Products. 

Piles shall be cured using moist curing or accelerated steam curing. 

No  pile  shall  be  driven  until  it  is  sufficiently  cured  to  resist  handling  and  driving  stresses  without 
damage. 

18.3.2.5 

Pre-stressing for Concrete Piles 

Pre-stressing of piles shall comply with PCI

’s Manual for Quality Control for Plants and Production 

of Structural Precast Concrete Products (MNL-116). 

18.3.2.6 

Shop Drawings for Pre-stressed Concrete Piles 

The Contractor shall submit the required number of shop drawings for pre-stressed concrete piles to 
the Engineer. Shop drawing shall indicate pile dimensions, materials, tendon arrangements, and pre-
stressing forces proposed for use, as well as any changes to reinforcing steel from that shown in the 
Contract documents. Construction of the piles shall not begin until the Engineer has approved the 
shop drawings. 

18.3.2.7 

Storage and Handling for Pre-stressed Concrete Piles 

When  handling,  storing,  and  transporting  pre-stressed  concrete  piles,  the  Contractor  shall  avoid 
excessive bending stresses, cracking, spalling, or other injurious result. 

18.3.2.8 

Protective Coating for Pre-stressed Concrete Piles 

If  Contracts  Documents  indicate  that  protection  is  required,  the  Contractor  shall  apply  protective 
coating as specified in these specifications. The Contractor shall be responsible for restoring and 
repair any damage to the coating. 

18.4 

Piles Driving  

The Contractor shall comply with the specifications in this section when driving piles. 

18.4.1 

Pile Driving Equipment 

The Engineer shall approve all pile driving equipment, including the pile driving hammer, hammer 
cushion,  helmet,  pile  cushion,  and  other  appurtenances,  before  the  Contractor  conducts  any  pile 
driving. Pursuant to obtaining this approval, the Contractor shall submit descriptions of all pile driving 
equipment to the Engineer at least two weeks before pile driving is to begin. Such descriptions shall 
contain sufficient detail to enable the using wave equation analysis to evaluate the proposed driving 
system. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-7 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

If the nominal resistance is to be determined by static load test, dynamic test, quick static load test, 
or wave equation analysis, the Contractor shall submit the results of a wave equation analysis to the 
Engineer. Such analysis shall verify that the piles are drivable. 

If the nominal resistance is to be determined by dynamic formula, a wave equation analysis is not 
required. A required blow count, as determined by the dynamic formula, shall not exceed 120 blows 
per 300 mm. 

The Contractor shall use the hammer efficiencies shown in Table 18-2 in a wave equation analysis 
of vertical piles, unless better information is available. 

Table 18-2: Hammer efficiencies 

Hammer type 

Efficiency 

Single-acting air/steam 

67% 

Double-acting air/steam 

50% 

Diesel  

80% 

Hydraulic or diesel with built-in energy measurement 

95% 

Hammer efficiencies shall be adjusted for batter driving. 

In addition to the other requirements and specifications outlined in this chapter, the Contractor and 
the Engineer shall use the following criteria to evaluate the driving equipment shall consist of both 
the required number of hammer blows per 300 mm at the required nominal resistance and the pile 
driving stresses over the entire driving process.  

A driving system, as indicated by a wave equation analysis at the required nominal resistance, shall 
require from  24 to 120 hammer blows per 300 mm. The Engineer shall not accept a system that 
requires fewer or more hammer blows per 300 mm. 

In addition, pile stresses, as determined by a wave equation analysis for the entire driving operation, 
shall not exceed the following values: 

1.  For steel piles, compressive driving stress shall not exceed 90 percent of the yield point of 

the pile material. 

2.  For concrete piles, tensile stresses shall not exceed 0.25 multiplied by the square root of the 

concrete  cube  compressive  strength  (

f′c),  in  MPa,  plus  the  effective  pre-stress  value,  as 

shown in Equation 18-1. Compressive stresses, also in MPa, shall not exceed 85% of the 
cube compressive strength minus the effective pre-stress value, as shown in Equation 18-2. 
 

 

Tensile stress  = 0.25 √f

c +  Prestress

 

Equation 18-1: Tensile stress 

 

Compressive stress  = 0.85 (f

c) −  Prestress

 

Equation 18-2: Compressive stress 

During  pile  driving  operations,  the  Contractor  shall  use  the  approved  system.  The  Engineer  shall 
consider changes to the driving system only after the Contractor has submitted revised pile driving 
equipment  data  and  wave  equation  analysis.  The  Engineer  shall  notify  the  Contractor  of  their 
acceptance or rejection of proposed changes to a driving system within seven calendar days after 
receiving a requested change. Time required for the submission, review, and approval of a revised 
driving system shall not constitute grounds for a time extension for the Contract

or’s work. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-8 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

The Engineer

’s approval of pile driving equipment shall not relieve the Contractor of responsibility to 

drive  piles,  free  of  damage,  to  the  required  nominal  resistances  and  to  any  specified  minimum 
penetrations, as shown in the Contract documents. 

18.4.1.1 

Hammers for Pile Driving 

Piles shall be driven with an impact or vibratory hammer that conforms to the specifications outlined 
in this section. Pile driving hammers shall be of the size needed to develop the energy required to 
drive the piles at a blow count that does not exceed 120 blows per 300 mm at the required nominal 
resistance. 

a.

 

Drop Hammers for Pile Driving 

The Contractor shall not use drop (gravity) hammers for concrete piles or for piles whose required 
nominal resistance exceeds 60.0 tons. 

Where the Project permits the use of drop hammers

, a drop hammer’s ram shall have a weight of at 

least 10.0 kN 

and drop heights shall not exceed 3.6 metres. A drop hammer’s ram weight shall never 

be  less  than  the  combined  weight  of  a  helmet  and  a  pile.  All  drop  hammers  shall  have  hammer 
guides and a helmet to ensure concentric impact. 

b.

 

Air Hammers for Pile Driving 

If  the  Contractor  uses  a  dynamic  formula  to  establish  the  required  blow  count,  the  weight  of  the 
striking parts of air hammers used shall not be less than one-third the weight of a pile and its drive 
cap, and an 

air hammer’s striking part shall weigh at least 14.0 kN. If the Contractor uses a wave 

equation analysis to establish the required blow count and driving stresses, this limitation on ram 
weight shall not apply. 

Plant  and  equipment  for  air  hammers  shall  have  sufficient  capacity  to  maintain,  under  working 
conditions,  the  pressure  specified  for  the  hammer  by  its  manufacturer.  A  hose  that  connects  a 
compressor to an air hammer shall be at least the minimum size recommended by the 

air hammer’s 

manufacturer. 

Upon using an air hammer to drive a pile, the Contractor shall evaluate the hammer

’s performance 

by measuring blows per minute and comparing these blows to the m

anufacturer’s recommendations. 

c.

 

Diesel Hammers for Pile Driving 

If  open-end  (single-acting)  diesel  hammers  are  not  equipped  with  a  device  to  measure  impact 
velocity at all times during pile driving operations, the Contractor shall obtain the stroke by measuring 
the speed of operation either manually or with a device that takes the measurement automatically. 

Closed-end (double-acting) diesel hammers shall have a bounce chamber pressure gauge in good 
working order, mounted near ground level to enable the Engineer to read it easily. The Contractor 
shall provide a correlation chart of bounce chamber pressure and potential energy. 

d.

 

Hydraulic Hammers for Pile Driving 

Hydraulic hammers shall have a system for measuring ram energy. Such systems shall be in good 
working order and make their results easily and immediately available to the Engineer. 

e.

 

Vibratory Hammers for Pile Driving 

Vibratory or other pile driving methods may be used only when specified in the Contract documents 
or when approved in writing by the Engineer. Except when pile lengths have been evaluated from 
static  load  test  piles,  the  Contractor  shall  verify  that  vibratory  hammers  are  driving  piles  to  their 
nominal resistances. Upon driving a group of ten piles with a vibratory hammer, the Contractor shall 
use  an  impact  hammer  that  can  measure  nominal  resistance  to  further  drive  the  first  pile  in  that 
group. If piles reside in different soils, the Contractor shall apply the impact hammer to additional 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-9 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

piles, as directed by the Engineer. The Contractor shall use an impact hammer to complete driving 
for any pile that relies primarily on point bearing capacity. 

The Contractor shall not use vibratory hammers to drive concrete piles. 

f.

 

Additional Equipment or Hammering Methods for Pile Driving 

If none of the hammers outlined in previous sections obtains the required penetration, the Engineer 
may  require  that  the  Contractor  provide  a  hammer  of  greater  energy  or  to  use  supplemental 
methods, such as jetting or predrilling, as described in Article 18.4.1.2. 

18.4.1.2 

Pile Driving Appurtenances 

Pile driving appurtenances shall comply with the specifications outlined in this section. 

a. 

Hammer Cushions for Pile Driving 

All impact pile driving equipment shall include a hammer cushion that is sufficiently thick to prevent 
damage to the hammer or pile. Drop hammers and any hammers whose design specifically avoids 
the need for a hammer cushion shall be exempt from this requirement. 

Where  applicable,  hammer  cushions  shall  durable,  manufactured  material  that  retains  uniform 
properties during driving. Such cushions shall not be wood, wire rope, or asbestos. A striker plate 
on each hammer cushion shall ensure that the cushion material compresses uniformly. Before using 
a  hammer  for  driving,  the  Contractor  shall  replace  any  hammer  cushion  that  wear  has  reduced 
original thickness by 25% or more. For air hammers, the Contractor shall comply with the hammer 
manufacturer’s recommendations for replacing worn cushions before use.  

b. 

Helmets for Pile Driving 

Piles  driven  with  impact  hammers  shall  include  a  helmet  that  distributes 

the  hammer’s  blows 

uniformly and concentrically to the pile

’s head. A helmet’s surface that contacts a pile shall be plane 

and smooth and shall be parallel with the hammer base and the pile

’s top. Such helmet’s shall be 

guided  by  leads,  rather  than  free-swinging.  Such  helmets  shall  fit  pile  heads  in  a  manner  that 
maintains concentric alignment between the hammer and a pile. 

For special types of piles, appropriate driving heads, mandrels, or other devices shall be provided 
so that the piles may be driven without damage. 

c. 

Pile Cushions for Concrete Piles 

A pile cushion shall protect the head of each concrete pile. To determine how thick such cushions 
should be to prevent excessive driving stresses, the Contractor shall apply wave equation analysis. 
If the Contractor uses a dynamic formula to determine the required driving blow count, such cushions 
shall be at least 100 mm thick. 

While using a hammer for concrete piles, If a pile cushion begins to smoke or excessive compression 
occurs, the Contractor shall replace the cushion. A pile cushion

’s dimensions shall distribute hammer 

blows uniformly over 

a pile’s entire cross-section. 

Hard driving conditions may require frequent cushion replacement, perhaps before finishing even a 
single pile. In easy driving conditions, however, each pile cushion may last through several piles. 

Pile cushions shall be protected from the weather and kept dry before use. Pile cushion shall not be 
soaked in any liquid unless the Engineer approves such action. The Contractor may ask the Engineer 
to approve the use of manufactured pile cushion materials rather than wood pile cushions on a case-
by-case basis. 

For restrike tests, the Contractor shall use a used pile cushion that is still in good condition. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-10 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

d. 

Leads for Pile Driving 

Throughout a pile driving operations, the Contractor shall use leads that properly align each pile with 
a  hammer  to  ensure  that  each  blow  strikes  with  concentric  impact.  Such  leads  shall  not  impede 
hammer  movement.  As  applicable,  they  shall  permit  proper  alignment  of  battered  piles.  The 
Contractor may use either fixed or swinging leads. Swinging leads shall include a pile gate at their 
bottom  ends.  To  maintain  alignment  between  leads  and  piles,  the  Contractor  shall  either  embed 
each lead adequately in the ground or use a structural frame, such as a template, to constrain each 
pile. 

e. 

Followers for Pile Driving 

The Contractor shall use followers only when the Engineer approves such use in writing or when the 
Contract documents specify such use. 

When using followers for a concrete pile, the Contractor shall attach a pile cushion to the top of a 
concrete pile. To ensure that followers are suitable for a concrete pile, the Contractor shall conduct 
a wave equation analysis to verify blow count, driving stresses, and nominal resistance. 

If  the Contractor does not  use  a wave equation analysis to determine impedance for a steel pile, 
they shall use a follower with an impedance between 50% and 200% of the steel pile

’s impedance. 

The Contractor shall apply a wave equation to check piles that are driven with a follower. They shall 
test piles with either a static test or dynamic test on the pile, on the follower, or both. Such testing 
eliminates the need to drive a longer full length test pile in each footing. 

A follower and pile shall be maintained in proper alignment during driving. A follower shall be of such 
material and dimensions to permit piles to be driven to the necessary blow count. 

After driving a pile with a follower, the Contract

or shall verify a pile’s final position by checking the 

position and inclination of the follower.  

f. 

Jetting for Pile Driving 

The Contractor shall use jetting only when the Engineer approves such use in writing or when the 
Contract documents specify such use. 

The Contractor shall determine the number of jets and the volume and pressure of water at the jet 
nozzles that is necessary to freely erode material that is adjacent to a pile. 

The  Contractor  shall  control  and  dispose  of  all  jet  water  in  a  manner  that  is  satisfactory  to  the 
Engineer  or  as  specified  in  the  Contract  documents.  The  Contractor  shall  be  responsible  for  all 
damages to the site caused by their jetting operations. 

Unless otherwise indicated by the Engineer or the Contract documents, the Contractor shall remove 
jet  pipes  before  or  when  a  pile

’s  tip  is  1.5  metres  above  the  minimum  or  final  tip  elevation.  The 

Contractor shall then drive the pile without jetting to the final tip elevation or to the required nominal 
resistance with an impact hammer. If the required nominal resistance is not reached at the final tip 
elevation, the Contractor may allow a pile to set up then determine the required nominal resistance 
by restriking the pile. 

18.4.2 

Preparation for Pile Driving 

When preparing for pile driving, the Contractor shall comply with the specifications outlined in this 
section. 

18.4.2.1 

Preparation for Site Work  

When  conducting  pile  driving  work  on  the  Project  site,  the  Contractor  shall  comply  with  the 
requirements outlined in this section. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-11 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

a. 

Excavation for Pile Driving 

If practical, piles shall not be driven until after the excavation is complete. Before placing concrete 
for a foundation, the Contractor shall remove any material that has been forced up between piles 
until surrounding ground is the correct elevation. 

Unless otherwise approved by the Engineer, piles at bridge ends shall not be driven until roadway 
embankments are placed. 

b. 

Predrilling to Facilitate Pile Driving 

When  the  Contract  documents  require  predrilling,  the  Contractor  shall  predrill  holes  of  a  size 
specified,  at  pile  locations,  and to the  depths  shown  in  the  Contract  documents  or  as  directed  in 
writing by the Engineer.  

Predrilling is usually used in the case where driving a pile will displace the upper soil enough to push 
adjoining piles out of the proper position or to limit vibration in the upper layers. 

Normally,  predrilled  holes  are smaller  than the  diameter  or  diagonal  of  a  pile

’s cross-section and 

sufficient  to  allow  penetration  of  a  pile  to  its  specified  elevation.  If  the  Contractor  encounters 
subsurface obstructions, they may increase a hole

’s diameter to the least dimension necessary to 

avoid obstructions and install piles. 

If, after pile driving, void spaces remain around a pile, the Contractor shall fill them with sand or other 
approved  material.  The  Contractor  cannot  use  spuds  rather  than  predrilling,  unless  the  Contract 
documents or the Engineer, in writing, approves such use. Material resulting from drilling holes shall 
be disposed of as approved by the Engineer. 

c. 

Additional Requirements for Pre-drilled Holes in Embankments 

If required by the Contract documents, piles to be driven through compacted fill or embankment of a 
depth greater than 1.5 m shall be driven in holes predrilled to natural ground. A predrilled hole should 
have a diameter not more than the greatest dimension of the pile cross-section plus 150 mm. After 
the Contractor drives a pile, they shall fill the space around the pile to the ground surface with sand 
or other approved material. Material resulting from predrilling holes shall be disposed of as approved 
by the Engineer. 

18.4.2.2 

Preparation for Piling  

a. 

Pile Heads 

For steel piling, pile heads shall be cut and maintained square to the longitudinal axis of the pile. 
Precast concrete pile heads shall be flat, smooth, and perpendicular to the longitudinal axis of a pile 
to prevent eccentric impacts from a helmet. Pre-stressing strands shall be cut off below the surface 
of the end of the pile. For concrete piles, a pile

’s head shall be chamfered on all sides. Pre-stressed 

concrete piles may also be chamfered along their length. 

A pile’s prepared head shall provide uniform contact and thereby reduce the potential of damage to 
the pile

’s top. Before assessing blow count acceptance, based on driving criterion, the Contractor 

shall 

remove any distortions from a pile’s top. 

b. 

Pile Shoes and End Plates 

Pile shoes shall be used when specified by the Engineer or in the Contract documents to protect all 
types of piles when hard driving or obstructions are expected. 

Steel pile shoes shall be grade 90-60 cast steel that conforms to 

ASTM’s 

Standard Specification for 

Steel Castings, High Strength, for Structural Purposes

 (ASTM A148/A148M). 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-12 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

End  plates  used  on  closed-end  pipe  piles  shall  be  made  of  steel  that  complies  with  or  exceeds 
ASTM’s 

Standard  Specification  for  Carbon  Structural  Steel

  (ASTM  A36/A36M). 

A  steel  plate’s 

diameter and thickness shall be specified by the Engineer. 

A pile driving acceptance criterion should be developed that will prevent damage to the pile toe. Steel 
piles driven into soft rock may not require toe protection. 

When hard rock, sloping rock, or obstructions are expected, a pile toe should be protected with cast 
steel shoes. 

Pile shoes used at the option of the Contractor shall be of a type approved by the Engineer. 

18.4.3 

Performing Pile Driving 

Unless the Engineer approves alternatives, the Contractor shall drive piles to their required nominal 
resistances and to either their minimum tip elevation or a specified alternative tip elevation.  

The  Contractor  shall  always  count  the  hammer  blows  required to  drive  a pile,  either  during  initial 
driving or when driving a pile again with a warm hammer after a wait period, as determined by the 
Engineer. 

For  diesel  hammers,  the  Contractor  shall  record  strokes.  For  hydraulic  hammers,  the  Contractor 
shall record either energy or impact velocity. 

If the Contractor uses water jets are in conjunction with pile driving, they shall determine the nominal 
resistance from the results of driving after withdrawing the jets. 

A pile driving procedure shall not subject piles to excessive and undue abuse and shall not result in 
crushing  and  spalling  of  the  concrete,  injurious  splitting,  splintering,  or  excessive  deformation  of 
steel. 

18.4.3.1 

Driving Heaved Piles 

If  piles  heave,  the  Engineer  shall  take  level  readings  referenced  to  a  fixed  datum  on  all  piles 
immediately  after  their  installation  and  periodically  thereafter  as  adjacent  piles  are  driven  to 
determine the range of pile heaving. 

The Contractor shall drive a pile again if the driving process for adjacent piles results in either of the 
following conditions: 

a.  Piles heave more than 12.0 mm and end bearing is dominant 
b.  Piles heave more than 40.0 mm and shaft friction is dominant 

If pipe or shell piles that have been filled with concrete heave, the Contractor shall drive such piles 
again  to their original positions after the concrete has obtained sufficient strength,  using a proper 
hammer-pile cushion system that the Engineer deems satisfactory.  

18.4.3.2 

Pile Installation Sequence 

The Contractor shall install piles within a pile group sequentially, either starting from the centre of a 
group  and  proceeding  outward  in  both  directions  or  starting  at  the  outside  row  and  proceeding 
progressively across the group. 

18.4.3.3 

Practical Refusal for Pile Driving 

A pile reaches a level of practical refusal when resistance to penetration makes driving a pile deeper 
impractical. A practical refusal blow count for a pile depends on the site

’s soil profile and the pile’s 

type,  and  may  possible  be  limited  by  the  hammers  used,  in  accordance  with    the  hammer 
manufacturer

’s published limitations to prevent hammer damage. In no case shall driving continue 

for more than 75 mm after a pile reaches practical refusal conditions. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-13 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

18.4.3.4 

Limiting Pile Driving Stresses 

Unless the Contract documents or the Engineer specify otherwise, stresses induced during driving 
shall not exceed the limits set forth in Section 18.4.1. 

18.4.3.5 

Driving Probe Piles 

Where required in the Contract documents, probe piles shall be furnished to the lengths specified 
and driven at the locations and to the elevations, nominal resistances, or blow counts directed by 
the Engineer before other piles are ordered. All piles shall be driven with approved impact hammers 
unless the Contract documents specifically state otherwise. The Contractor shall use hammers of 
the same type and size on production piles. 

Unless the Engineer approves an alternate approach, the Contractor shall excavate the ground at 
each probe pile to the elevation of the bottom of the footing before driving a pile. Additional probe 
piles shall be driven at locations selected by the Engineer to explore possible subsurface variations. 

When the Engineer so orders, the Contractor shall drive probe piles to plan grade. If any probe pile 
fails  to  attain  required  nominal  resistance,  the  Contractor  shall  splice  that  probe  pile  and  drive  it 
further until it attains the required bearing. 

Any  probe  piles  that  do  not  attain  the  required  hammer  blow  count  or  that  fail  to  attain  nominal 
resistance at the specified depth may be allowed to  set for 12 to 24 hours, as determined by the 
Engineer,  before  the  Contractor  drives  them  again. If  a  probe  pile still fails  to  attain  the  specified 
nominal resistance after it is driven again, the Engineer may direct the Contractor to drive a portion 
or all of the remaining probe pile and repeating the process of setting up and driving the pile.  

18.4.3.6 

Accuracy of Pile Driving 

Piles shall be driven with a variation of not more than 1:50 from the vertical or not more than 1:25 
from the batter shown in the Contract documents. Piles for trestle bents, however, shall be driven so 
that the cap may be placed in its proper location without adversely affecting the resistance of the 
piles. 

After driving, a pile

’s head shall be within 150 mm of plan locations for all piles capped below final 

grade, and shall be within 75 mm of plan locations for bent caps supported by piles, 

No pile shall be nearer than 100 mm from any edge of the cap. Any increase in pile cap dimensions 
or reinforcing caused by out-of-position piles shall be at the Contract

or’s expense. 

The  Contractor  shall  make  every  effort  to  install  piles  at  the  planned  location  and  at  the  planned 
batter, unless deviations occur due to existing obstructions. 

18.4.4 

Determination of the Nominal Resistances for Piles  

To determine  the nominal resistances for  piles, the  Engineer will  use the method specified in the 
Contract documents. Any method used to determine resistance of piles during or after installation 
shall  be  consistent  with  the  pile  resistance  verification  methodology  assumed  during  the  Project 
design  phase,  in  accordance  with  Article  10.5.5.2.3  of  the 

AASHTO  LRFD  Bridge  Design 

Specifications

Consideration  should  be  given  to  the  potential  for  change  in  nominal  resistance  after  the  end  of 
driving.  Effects  of  soil relaxation  and  setup  should  be  considered  in the  determination  of nominal 
resistance for soils that are likely to be subject to these phenomena. Such cases may require a wait 
period to allow for gain due to setup, with confirmation of the nominal resistance by a retest (static 
or dynamic). 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-14 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

18.4.4.1 

Static Load Tests 

If a static load test is used to determine a pile

’s axial resistance, such test shall not be performed 

less than five days after a test pile was driven unless the Engineer or the Contract documents direct 
otherwise.  

Each  static  load  test  shall  follow  the  procedures  specified  in 

ASTM’s 

Standard  Test  Methods  for 

Deep Foundations Under Static Axial Compressive Load

 (ASTM D1143/D1143M), Section 17.16 of 

Chapter 17, Drilled Piles, of the 

Standard Specifications

 and the loading procedure shall follow the 

Quick  Load  Test  Method,  unless  detailed  longer-term  load-settlement  data  are  needed,  in  which 
case the standard loading procedure should be used. Testing equipment and measuring systems 
shall also conform to ASTM D1143/D1143M.  

The Contractor shall submit detailed documents of the proposed loading apparatus to the Engineer 
for approval. Such submittals shall include calibrations for the hydraulic jack, load cell, and pressure 
gauge  conducted  within  30  days  before  mobilization  to  the  job  site.  When  the  approved  method 
requires the use of tension (anchor) piles that will later be used as permanent piles in the work, such 
tension piles shall be of the same type and size as the production piles and shall be driven in the 
location of permanent piles where feasible. 

While  performing  a  static  load  test,  the  Contractor  shall  provide  safety  equipment  and  employ 
adequate  safety  procedures.  Adequate  support  for  the  static  load  test  plates,  jack,  and  ancillary 
devices  shall  be  provided  to  prevent  them  from  falling  in  the  event  of  a  release  of  load  due  to 
hydraulic failure, test pile failure, or other cause. 

pile’s nominal resistance may increase (as soil sets up) or decrease (as soil relaxes) after driving 

ends. Therefore, the Contractor shall perform a static load after equilibrium conditions in the soil are 
re-established; such testing is essential.  

Based on the type of soil and ground that piles shall penetrate, the Contractor shall allow a sufficient 
delay between pile driving and load testing, as follows: 

a.  Piles driven into clays: Delay two weeks 

b.  Weathered shale: Delay seven days 

c.  Sandy silts or sands: Delay five to seven days 

The Contractor shall use the method for defining failure of the static load test that is defined in the 
Contract  documents  or  by  the  Engineer.  Based on  the  static  load test  results,  the  Engineer  shall 
provide the driving criteria for production pile acceptance. 

Tension  static  load  tests  shall  be  ducted  in  accordance  with 

ASTM’s 

Standard  Test  Methods  for 

Deep  Foundations  Under  Static  Axial  Tensile  Load

  (ASTM  D3689).  Lateral  load  tests  shall  be 

conducted in accordance with 

ASTM’s 

Standard Test Methods for Deep Foundations Under Lateral 

Load

 (ASTM D3966). 

18.4.4.2 

Dynamic Testing 

Dynamic  testing  shall  be  conducted  in  accordance  with 

ASTM’s 

Standard  Test  Method  for  High-

Strain  Dynamic  Testing  of  Piles

  (ASTM  D4945).  The  Contractor  shall  prepare  for  the  required 

instrument attachment as directed by the Engineer. 

The Contractor shall drive piles for dynamic testing as directed by the Engineer. If the Engineer so 
directs,  the  Contractor  shall  reduce  the  driving  energy  transmitted  to  the  pile  by  using  additional 
cushioning or reducing the energy output of the hammer to maintain acceptable stresses in the piles. 

If  dynamic  measurements  indicate  non-axial  driving,  the  Contractor  shall  immediately  realign  the 
driving system. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-15 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

If the required nominal resistance is not achieved at the end of driving, the Contractor shall restrike 
the dynamic test pile following a waiting period specified in the Contract documents or as directed 
by the Engineer. 

After the waiting period, the Contractor shall reattach the dynamic testing instruments, drive the test 
pile again, and repeat the dynamic test. Before striking a test pile again, the Contractor shall allow a 
hammer to warm up. The Contractor shall stop driving a test pile either upon reaching a depth  of 
75mm or after delivering 20 blows, whichever occurs first. 

18.4.4.3 

Wave Equation Analysis 

When  specified  in  the  Contract  documents,  the  Engineer  shall  use  a  wave  equation  analysis  to 
determine the driving criterion necessary to reach 

a pile’s required nominal resistance. Soil and pile 

properties to be used in this analysis shall be as shown in the Contract documents or as determined 
by the Engineer. The Contractor shall provide the information on proposed driving equipment that 
the Engineer needs to perform the wave equation analysis. 

18.4.4.4 

Dynamic Formula 

The  Contract  documents  shall  specify  the  particular  dynamic  formula  to  be  used,  if  any.  The 
Contractor shall not use a dynamic formula if the required nominal resistance is more than 2,700 kN.  

Formulas shall be considered applicable only where the head of the pile is not crushed, or otherwise 
damaged, and a follower is not used. 

If a dynamic formula is used to establish the driving criterion, the FHWA Gates Formula specified in 
this  chapter  should  be  used.  During  driving,  the  Contractor  shall  use  Equation  18-3  to  measure 
nominal pile resistance. 

 

R

ndr

 

= 1.75 

√Ed

 log

10

 (10N

b

 

) − 100 

Equation 18-3: Dynamic Formula 

Where: 

R

ndr

 =   

Nominal pile resistance measured during pile driving (kips) 

Ed =   Developed hammer energy. This is the kinetic energy in the ram at impact for a given blow. 
If ram velocity is not measured, it may be assumed equal to the potential energy of the ram at the 
height of the stroke, taken as the ram weight times the stroke (ft-lbs) 

N

b

  

=  

Number of hammer blows for 1.0 in. of pile permanent set (blows/in.) 

 

If the Contractor uses a dynamic formula other than those provided in this chapter, the Contractor 
shall  calibrate  the  formula  based  on  measured  static  load  test  results  to  obtain  an  appropriate 
resistance  factor,  in  accordance  with  article  C10.5.5.2  of  the 

AASHTO  LRFD  Bridge  Design 

Specifications

18.4.5 

Splicing Piles 

Where splices are unavoidable for steel or concrete piles, their number, locations, and details shall 
be subject to the Engineer

’s approval. 

18.4.5.1 

Splicing Steel Piles 

Full-length piles shall be used where practicable. If splicing is permitted, the method of splicing shall 
be approved by the Engineer. Either shielded arc or submerged arc welding should be used when 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-16 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

splicing  steel  piles.  Only  certified  welders  shall  perform  welding.  Mechanical  splices  that  are  not 
welded shall be used for compression piles only. 

18.4.5.2 

Splicing Concrete Piles 

Full-length  piles  shall  be  used  where  practical.  Where  splicing  is  permitted,  concrete  pile  splice 
details  shall  conform  to  the  Contract  documents,  or  as  approved  by  the  Engineer.  Mechanical 
splices, including drive-fit splices, may also be used. 

18.4.6 

Defective Piles 

A pile-driving procedure shall not subject them to excessive and undue abuse or produce crushing 
and  spalling  of  the  concrete,  injurious  splitting,  splintering,  or  excessive  deformation  of  steel. 
Manipulation of piles to force them into proper position, considered by the Engineer to be excessive, 
shall not be permitted. At his own expense, the Contractor shall take action to correct any pile that 
has damage resulting from internal defects or improper driving. At his own expense, the Contractor 
shall also correct any piles that have been driven out of its proper location or below the butt elevation 
(as determined in the Contract documents or by the Engineer). The Contractor shall use one of the 
following methods, as approved by the Engineer, to make such corrections: 

  If practicable, the Contractor shall withdraw a defective pile and replace it with a new one, 

which may need to be longer than the defective pile being replaced. 

  The Contractor shall drive one or more replacement piles that are adjacent to the defective 

pile. 

To correct a pile that has been driven below the specified butt elevation, the Contractor shall use 
one of the following methods, as approved by the Engineer: 

  The Contractor shall splice and build up the pile in accordance with the specifications outlined 

in this chapter. 

  The Contractor shall extend a sufficient portion of the footing downward to properly embed 

the pile. 

To correct a pile that has been driven out of its proper location, the Contractor shall use one of the 
following methods, as approved by the Engineer: 

  The  Contractor  shall  drive  one  or  more  replacement  piles  next  to  the  pile  that  is  out  of 

position.  

  The Contractor shall extend the footing laterally to incorporate the pile that is out of position.  

  The Contractor shall add additional reinforcement. 

The Contractor shall provide all such remedial materials and work at his own expense. 

18.4.6.1 

Pile Cut-Off 

The Contractor shall cut all piles to a true plane at the required elevations and anchor them to the 
structure as shown in the Contract documents. All cut-off lengths of piling shall remain the property 
of the Contractor, who shall dispose of them properly. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page18-17 

C

HAPTER 

18:

 

D

RIVEN 

P

ILES

 

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

I

NDEX

 

 

blow count, 18-1, 18-5, 18-6, 18-8, 18-10, 18-

11 

Concrete, 18-3, 18-4, 18-8, 18-1 
cracking, 18-4 
cut-off lengths, 18-2 
diesel hammers, 18-6, 18-10 
drop hammers, 18-6 
Dynamic testing, 18-13 
followers, 18-8 
hammer blows, 18-1, 18-5, 18-8, 18-10, 18-1 
hammer cushion, 18-5, 18-7 
hammer efficiencies, 18-5 
helmet, 18-5, 18-6, 18-7, 18-10 
Hydraulic hammers, 18-7 
impedance, 18-8 
jetting, 18-7, 18-8, 18-9

nominal  resistances,  18-1,  18-6,  18-7,  18-
10, 18-11, 18-12 

paint system, 18-3 
pile heads, 18-7, 18-10 
practical refusal, 18-11 
predrilling, 18-7, 18-9 
pre-stressed, 18-3, 18-4 
pretensioning steel, 18-3 
protection, 18-3, 18-4, 18-10 
spalling, 18-4, 18-10, 18-1 
splices, 18-1 
static load test, 18-5, 18-7, 18-12, 18-13, 18-1 
steel piles, 18-2, 18-3, 18-5, 18-1 
ultimate capacity, 18-1 
vibratory hammer, 18-6, 18-7 
wave equation analysis, 18-5, 18-6, 18-8, 18-

13 

 

 

 

 

 

 

 

STANDARD CONSTRUCTION SPECIFICATIONS 

PART 2 

ROAD STRUCTURES 

 

CHAPTER 19 - GROUND ANCHORS 

 

 

 

 

 

 

 

DOCUMENT NO: TR- 

FIRST EDITION 

JANUARY 2018

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURE

 

 

 

Page i 

C

HAPTER 

19:

 

G

ROUND 

A

NCHORS

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

 

Chapter 19: Ground Anchors 

T

ABLE OF 

C

ONTENTS

 

Table of Contents

 ........................................................................................................................... i

 

List of Tables .................................................................................................................................. ii

 

19

 

Ground Anchors .............................................................................................................. 19-1

 

19.1

 

Ground Anchor Terminology ........................................................................................ 19-1

 

19.2

 

Reference Standards and Codes ................................................................................. 19-2

 

19.3

 

Working Drawings for Ground Anchor .......................................................................... 19-3

 

19.4

 

Materials for Ground Anchor ........................................................................................ 19-4

 

19.4.1

 

Prestressing Steel for Ground Anchor ................................................................... 19-4

 

19.4.2

 

Grout for Ground Anchor ...................................................................................... 19-4

 

19.4.3

 

Steel Elements for Ground Anchor........................................................................ 19-4

 

19.4.4

 

Corrosion Protection Elements for Ground Anchor ............................................... 19-5

 

19.4.5

 

Miscellaneous Elements for Ground Anchor ......................................................... 19-5

 

19.5

 

Fabrication of Ground Anchor ...................................................................................... 19-6

 

19.5.1

 

Tendon Bond Length for a Ground Anchor ........................................................... 19-6

 

19.5.2

 

Spacers and Centralisers for a Ground Anchor ..................................................... 19-6

 

19.5.3

 

Tendon Unbonded Length for a Fround Anchor .................................................... 19-6

 

19.5.4

 

Anchorage and Trumpet for a Ground Anchor ...................................................... 19-7

 

19.5.5

 

Tendon Storage and Handling .............................................................................. 19-7

 

19.6

 

Installation of a Ground Anchor .................................................................................... 19-7

 

19.6.1

 

Drilling for Anchor Installation ............................................................................... 19-7

 

19.6.2

 

Tendon Insertion for Anchor Installation ................................................................ 19-7

 

19.6.3

 

Grouting for Anchor Installation ............................................................................. 19-8

 

19.6.4

 

Trumpet and Anchorage for Anchor Installation .................................................... 19-8

 

19.7

 

Testing and Stressing for a Ground Anchor ................................................................. 19-8

 

19.7.1

 

Equipment for Ground Anchor Testing .................................................................. 19-9

 

19.7.2

 

Performance Testing for Ground Anchors ............................................................. 19-9

 

19.7.3

 

Proof Testing for Ground Anchors ...................................................................... 19-11

 

19.7.4

 

Creep testing for Ground Anchors ...................................................................... 19-12

 

19.7.5

 

Acceptance Criteria for Ground Anchor Testing .................................................. 19-13

 

19.7.6

 

Lock-Off .............................................................................................................. 19-14

 

Index

 ....................................................................................................................................... 19-15

 

 

 

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION SPECIFICATIONS

   

 

 

PART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURE

 

 

 

Page 19-1 

C

HAPTER 

19:

 

G

ROUND 

A

NCHORS

 

 

 

 

 

First Edition -January 2018 

19 

GROUND ANCHORS 

This  chapter  outlines  standards  and  requires  with  which  the  Contractor  shall  comply  with  when 
designing, furnishing, installing, testing, and stressing permanent cement-grouted ground anchors. 
Such work shall also comply with the Contract documents. 

Structural systems ground anchors have the following typical applications: 

  Retaining structure tie backs 

  Resisting uplift forces 

  Serving as tension foundations 

  Stabilising slopes  

  Underground structures 

  Soil nailing (bar type anchors) 

  Securing base slabs 

  Securing basins 

19.1 

Ground Anchor Terminology 

The listed terminologies are specific to works related to ground anchors chapter only.   

 

Alignment Load (AL):  A nominal minimum load applied to an anchor during testing to keep testing 
equipment positioned correctly. 

Anchor Devices: 

Wedges or nuts that grip prestressing steel. 

Anchor Head:  A device by which prestressing force is permanently transmitted from the prestressing 
steel to the bearing plate. 

Anchorage: 

A  system  that  combines  an  anchor  head,  bearing  plate,  trumpet,  and  anchorage 

corrosion protection to transmit the prestressing force from the prestressing steel to the surface of 
the ground or the supported structure. 

Bearing Plate: A steel plate that evenly distributes ground anchor force to the main structure. 

Bond Tendon Length: Length of the ground anchor that is bonded to the ground and that transmits 
tensile force to the soil or rock. 

Centraliser: 

A device that supports and positions the tendon in the drilled hole to maintain grout 

cover.  

Coupler: 

A means to transmit prestressing force from one partial-length of prestressing tendon 

to another. 

Design Load (DL): 

An  anchor’s  anticipated  maximum  effective  load  after  allowing  for  time-

dependent losses or gains. 

An anchor’s design load incorporates appropriate factors to ensure that 

the overall structure has adequate capacity for its intended use. 

Unbounded Length:  Design length for a tendon that is not bonded to the surrounding ground or 
grout during stressing.  

Ground Anchor: 

A system, as also called a tieback, that transfers tensile loads to soil or rock. 

A ground anchor includes all prestressing steel, anchorage devices, grout, coatings, sheathings, and 
any couplers that are used. 

Lift-Off Load:  A  tendon

’s  load,  as  checked  by  lifting  its  anchor  head  off  a  bearing  plate  with  a 

hydraulic jack. 

Lock-Off Load: 

Prestressing force in an anchor immediately after transferring load from a jack 

to stressing anchorage. 

 

 

 

 

 

 

 

Content      ..      1      2      3      ..