Abu Dhabi, United Arab Emirates. STANDARD CONSTRUCTION SPECIFICATIONS (PART 2 - ROAD STRUCTURES, 2020) - page 22

 

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

 

Search            copyright infringement  

 

   

 

   

 

Content      ..     20      21      22     

 

 

 

 

Abu Dhabi, United Arab Emirates. STANDARD CONSTRUCTION SPECIFICATIONS (PART 2 - ROAD STRUCTURES, 2020) - page 22

 

 



S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-18 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

and the existing water shall result in a plastic material. This is necessary for the EPB to control the 
face in front of the bulkhead and to bring the material from its pressurised state at the face down to 
ambient by means of the EPB screw conveyor. 

For these reasons, the Contractor shall not build a closed-face rock machine but to equip an EPB 
with rock cutters for driving short stretches in rock within a longer soft-ground tunnel. An exception 
to this general statement shall be a rock tunnel in weak or soft rock, such as chalk, marl, shale, or 
sandstone of quite low strength that essentially behaves as high-strength soft ground. 

34.3.4.7 

Other Measures of Groundwater Control 

Groundwater control methods presented above shall account for more than 95 percent of the cases 
where  such  control  will  be  required  in  the  rock  tunnel.  In  case,  for  the  tunnels  or  shafts  where 
something else is required, the Contractor may rely on experience or ingenuity to come up with the 
solution. A few suggestions are presented here, but the Contractor may have to develop inventive 
solutions on a case-by-case basis. 

Compressed Air:

 Where the tunnel, or shaft, can be stabilised by relatively low pressures measuring 

0.07 MPa, or less, the Contractor may use compressed air; however, it requires compressor plants, 
locks, special medical emergency preparation, and decompression times. 

Panning  may  be  attractive  in  some  cases  where  the  water  inflow  is  not  too  excessive  and  is 
concentrated at specific points or seams. In this case, pans are placed over the leaks and shotcreted 
into place. Water is carried in chases or tubes to the invert and dumped into the tunnel drainage 
system. 

Drainage fabric could be used in rock tunnels. These geotechnical fabrics shall be installed over the 
whole tunnel circumference, in strips on a set pattern, or where the leaks are occurring. Fastened to 
the surface of the rock with the waterproof membrane portion facing into the tunnel, this fabric shall 
then  be  sandwiched  into  place  by  the  cast-in-place  concrete  lining.  Fibrous  portions  of  the  fabric 
shall provide a drainage pathway around and down the tunnel walls and into a collection system at 
the tunnel invert. 

34.3.5 

Waterproofing of Tunnels in Rock 

Unless otherwise specified, tunnels in rock shall be waterproofed by a sandwich consisting of: 

a.  A geotechnical drainage fabric that is put in place directly against the rock either continuously 

or in strips. This may be held in place by pins or nails driven or shot into the rock. 

b.  A continuous waterproof membrane of high density polyethylene (HDPE) or polyvinylchloride 

(PVC) or other similar material, as indicated in the Contract plans, specified in the particular 
specifications, and approved by the Engineer. To be continuous the membrane has to be cut 
and fit to all strange shapes and corners encountered and welded together (by heat) to make 
a continuous waterproofing membrane within the tunnel. The Contractor shall successfully 
install the waterproofing system and provide the proper workmanship in:  

  Avoiding puncturing, tearing and the like of the membrane. 

  Correctly making and testing all joints. 

  Connecting the waterproof membrane to the wall without introducing leaks. 

c.  A cast in place lining of concrete placed to hold the sandwich together and to provide the 

desired inner surface of the tunnel. The Contractor shall ensure that the concrete is placed 
without damaging the membrane(s). 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-19 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

34.4 

Soft-Ground Tunnelling 

34.4.1 

Introduction 

This work  shall  construct  tunnelling, mostly shield tunnelling, in soft ground 

— including cohesive 

soils, cohesionless soils, and silty sands. 

34.4.2 

Tunnelling-Induced Settlement 

34.4.2.1 

General 

Ground settlement is of greater concern for soft-ground tunnels than for rock for the following two 
reasons: 

  Settlements are nearly always greater for soft-ground tunnels.  

  Typically  more  facilities  that  might  be  negatively  impacted  by  settlements  exist  near  soft-

ground tunnels than near rock tunnels. 

To minimise settlements and their impact on other facilities, the Contractor shall be fully equipped. 

34.4.2.2 

Sources of Settlement 

Although there  are  a  large  number  of  sources  or  causes  of settlement, they  can  be  conveniently 
lumped into the following two broad categories:  

  those caused by groundwater depression; and,  

  those caused by lost ground. 

a.  Groundwater Depression 

Groundwater depression may be caused by intentional lowering of the water during construction or 
by the tunnel or other construction acting as a drain. When any of these occurs, the effective stress 
in the ground increases. For tunnels in granular soil, the settlement due to this increase in effective 
stress is usually reflected as an elastic phenomenon requiring knowledge of the low-stress modulus 
of the ground and calculation of the change in effective stress. Unless the soil contains silt or very-
fine sand, this elastic settlement will typically represent the majority of the total but its absolute value 
will also be relatively small. 

With fine-grained soils, the conditions are reversed. In most instances, the settlement is mostly due 
to consolidation brought on by the changes in effective stress. In some instances, primarily if lenses 
of  sands  are  contained  in  the  soil,  there  may  also  be  a  relatively  small  contribution  by  elastic 
compression.  In  comparison  to  the  settlement  of  granular  soils,  consolidation  can  lead  to 
considerable settlement when the consolidating soils are thick and the change in effective stress is 
significant. 

b.  Lost Ground 

Lost ground has a number of root causes and is usually responsible for the settlements. By definition, 
lost ground refers to the act of taking, or losing, more ground into the tunnelling operation than is 
represented  by  the  volume  of  the  tunnel.  Thus  it  is  highly  reflective  of  construction  means  and 
methods. Modern machines shall be used by the Contractor in controlling lost ground and employ 
high-quality workmanship. 

For the purposes of this section, the causes of lost ground shall be lumped into the following three 
groups:  

 

Face  losses

 results from movement  in front  of and  into  the shield.  This  includes running, 

flowing, caving, and squeezing behaviour of the ground itself or simply mining more ground 
than displaced by the tunnelling machine.  

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-20 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

 

Shield losses

 occur between the cutting edge and the tail of the shield. All shields employ 

some degree of overcut so that they can be manoeuvred. Additionally, any time a shield is 
off alignment, the shield yaws, pitches, or plows, when brought back to alignment. Mother 
Nature abhors a vacuum and the surrounding soils begin to fill these planned or produced 
voids the instant they are produced. The Contractor shall note that a 25-mm overcut plus a 
3-mm hard facing on a 6-m shield produces lost ground of nearly 2 percent, if not properly 
filled. 

 

Tail losses

 are similar to shield losses in that they are caused by the space being vacated 

by the tail itself 

— as well as the extra space that must be provided between the tail and the 

support elements so these elements can be erected and so that they  do not become iron 
bound and seize the tail shield. However, like the shield losses, these tail voids will rapidly fill 
with  soil  if  they  are  not  first  eliminated  by  grouting  or  expansion  of  the  tunnel  support 
elements.  

34.4.2.3 

Settlement Calculations 

In tunnelling, the Contractor shall rely heavily on its experience with some assistance from analysis. 
Thus, there are two related methods to attack the problem: experience and empirical data. 

Experience can be used where a history of tunnelling and of taking of measurements exists. It shall 
be  anticipated  that  an  experienced  Contractor  shall  achieve  between  0.5  percent  and  1  percent 
ground loss (refer to Table 34-2) while an inexperienced Contractor shall attain 1 percent to 2 percent 
loss. 

Table 34-2: Relationship between volume loss, construction practice, 

and ground conditions 

Case 

VL (%) 

Good practice in firm ground; tight control of face pressure within closed-face 
machine in slowly ravelling or squeezing ground 

0.5 

Usual practice with closed-face machine in slowly ravelling or squeezing ground 

Poor practice with closed-face machine in ravelling ground 

Poor practice with closed-face machine in poor, or fast ravelling, ground 

Poor practice with little face control in running ground 

4, or more 

When there is no record to rely upon, the design  shall be based strictly on empirical data and an 
engineering assessment of what the Contractor could be expected to achieve with no track record 
to rely upon. In that case, the above evaluations might be bumped up one-half of a percentage point 
each as an insurance measure. 

Pressurised-face TBMs, such as EPB and SFM, shall be employed by the Contractor to minimise 
the magnitude of ground losses. These machines control face stability by applying active pressure 
to the tunnel face, minimizing the amount of overcut, and using automatic tail void grouting to reduce 
shield losses. Typically, ground loss during soft-ground tunnel excavation using this technology limits 
ground loss to 1 percent, or less 

— assuming excellent tunnelling practice that includes adequate 

pressure applied to the face and effective and timely tail void grouting. 

Ground settlement can be predicted by numerical methods, which are  extremely useful when the 
tunnel geometry is not a circular or horse-shoe shape because the analytical, or empirical, method 
was not directly applicable. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-21 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

34.4.3 

Impact on and Protection of Surface Facilities 

34.4.3.1 

Evaluation of Structure Tolerance to Settlement 

Evaluation  of  structural  tolerance  to  settlement  requires  definition  of  the  possible  damage  that  a 
structure might experience. Surface structures damaged due to tunnelling-induced settlement shall 
be defined by the following: 

1. 

Architectural  Damage:

  Damage  affecting  the  appearance  but  not  the  function  of 

structures, usually related to cracks or separations in panel walls, floors, and finishes. 
Cracks  in  plaster  walls  greater  than  0.4  mm  wide  and  cracks  in  masonry  or  rough 
concrete walls greater than 0.8 mm wide are representative of a threshold where damage 
is noticed and reported by building occupants. 

2. 

Functional Damage:

 Damage affecting the use of the structure, or safety to its occupants, 

usually related to jammed doors and windows, cracking and falling plaster, tilting of walls 
and floors, and other damage that requires nonstructural repair to return the building to 
its full-service capacity. 

3. 

Structural  Damage:

  Damage  affecting  the  stability  of  the  structure,  usually  related  to 

cracks or distortions in primary support elements 

—  such as beams, columns, and load-

bearing walls. 

Table 32-2 presents the correlation of angular distortion (the relative settlement between columns or 
measurement points) and building damage. 

As an alternative initial screening method,  Table 34-3 presents a damage risk assessment chart, 
based on maximum building slope and settlement. 

Table 34-3: Limiting angular distortion 

Category of Potential Damage 

Angular Distortion 

Danger to machinery sensitive to settlement 

1/750 

Danger to frames with diagonals 

1/600 

Safe limit for no cracking of building 

1/500 

First cracking of panel walls 

1/300 

Difficulties with overhead cranes 

1/300 

Tilting of high-rigid building becomes visible 

1/250 

Considerable cracking of panel and brick walls 

1/150 

Danger of structural damage to general building 

1/150 

Safe limit for flexible brick walls* 

1/150 

*A safe limit includes a factor of safety 

Table 34-4: Damage risk assessment chart 

Risk 

Category 

Maximum 

slope of 
building 

Maximum 

settlement of 

building (mm) 

Description of risk 

Less than 1/500 

Less than 10 

Negligible; superficial damage unlikely. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-22 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

Table 34-4: Damage risk assessment chart 

Risk 

Category 

Maximum 

slope of 
building 

Maximum 

settlement of 

building (mm) 

Description of risk 

1/500 

– 1/200 

10 

– 50 

Slight;  possible  superficial  damage  that  is 
unlikely to have structural significance 

1/200 

– 1/50 

– 75 

Moderate;  expected  superficial  damage  and 
possible structural damage to buildings, possible 
damage to relatively rigid pipelines. 

Greater than 

1/50 

Greater than 75 

High;  expected  structural  damage  to  buildings. 
Expected  damage  to  rigid  pipelines,  possible 
damage to other pipelines 

34.4.3.2 

Mitigating Settlement 

Where the settlement is, or shall be, caused by groundwater lowering, the Contractor shall reduce 
or  eliminate  the  conditions  causing  or  allowing  dewatering.  This  could  include  the  following,  for 
example: 

a.  Reduce drawdown at critical structures by re-injecting water or using impervious cut off walls. 

b.  Using  closed-  and  pressurised-face  tunnelling  machines  so  that  drawdown  cannot  occur. 

Pressure at the face shall be equal to the groundwater head.  

c.  Grouting the ground around the tunnel to eliminate water inflow into the tunnel.  

Where the settlement is or could be caused by lost ground in the tunnelling operation, the Contractor 
shall  mitigate  that  settlement  with  proper  construction  means  and  methods.  For  example,  the 
Contractor shall consider the following: 

  Requiring a closed-face, pressurised TBM, such as an EPB or SFM, and keep the pressure 

at least equal to 

— if not greater than — the combined soil and groundwater pressure in the 

ground at tunnel level.  

  Immediately  and  completely  grout  the  annular  space  between  the  tunnel  lining  and  the 

ground at the tail of the machine. Use automated grouting systems that will not permit the 
machine to advance without this void being simultaneously grouted.  

  Control the operation, or steering, of the machine so that it is not forced to pitch or yaw to 

make excessive alignment corrections. Each 1 percent of correction translates to a potential 
1.5 percent of ground loss.  

  Use compaction or compensation grouting to make up for ground loss before it migrates to 

the building.  

  Treat areas of loose soils by consolidation or jet grouting before tunnelling into them.  

34.4.3.3 

Structure Protection 

When  protecting  structures,  first  and  foremost  are  the  tunnelling  procedures  of  maintaining  face 
pressure, or control, and immediately grouting to fill the annular 

— or any other — void. 

The  next  step  is  ground  improvement  either  by  consolidation  or  jet  grouting,  and  closely  related 
compensation or compaction grouting. 

As a last resort, the Contractor shall apply underpinning, when all else appears to be unsuccessful 
and or unworkable. Typical steps of underpinning method are summarised as follows: 

  Break out and hand excavate down to, or nearly to, the potentially impacted foundation.  

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-23 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

  Install piles or other founding elements to a bearing below or outside the impacted foundation 

and the tunnel.  

  Install a needle beam or similar method to transfer the impacted foundation load to the new 

elements.  

  Preload  the  new  elements,  such  as  unloading  the  impacted  foundation  onto  those  new 

elements. 

  Cut  or release any load to the impacted foundation. At this point, all loads are transferred 

through the new elements to a bearing location/condition that is completely independent of 
the tunnelling operation and the tunnel. 

  As required or necessary remove or leave in place the original foundation. 

34.4.4 

Soil Stabilization and Improvement 

34.4.4.1 

Introduction 

This work shall include soil stabilization and improvement works. 

34.4.4.2 

Typical Applications 

The  Contractor  shall  take  the  decision  to  use  soil  stabilization  or  improvement  based  on  each 
individual case. This decision may be easy with there being no other way to construct the tunnel. Or 
the decision may come down to a trade-off among treating the ground, using high-tech machines, or 
a combination of the two. Table 34-5 summarises the challenging ground sites and corresponding 
treatment methods. 

Table 34-5: Ground treatment methods 

Challenging Ground Conditions 

Treatment Methods 

Weak Soils 

Vibro Compaction  
Dynamic Compaction  
Compaction Grouting  
Permeation Grouting  
Jet Grouting  

Groundwater 

Dewatering  
Freezing  
Grouting  

Unstable Face 

Soil Nails  
Spiling  
Soil Dowelling  
Micro-Piles  

Soil Movement 

Compensation Grouting  
Compaction Grouting  

The  Contractor  shall  note  that  the  boundaries  between  both  ground  conditions  and  treatment 
methods are not fixed. Additionally, the use of vibro compaction techniques or dynamic compaction 
is typically applicable at or near the tunnel portals, as these techniques are applied to the ground 
surface and are not effective beyond an approximate 30-m-depth for vibro compaction and 10-m-
depth for dynamic compaction. Both are generally effective only in granular soils. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-24 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

34.4.4.3 

Reinforcement Methods 

a.  Soil Nails 

Soil nails may be used to stabilise a tunnel face in soil during construction. Steel or fibreglass rods 
or nails shall be installed in the face and the resulting reinforced blocks shall be analyzed for stability 
—  much  as  for  usual  slope  stability  analyses.  Several  methods,  such  as  Davis,  Modified  Davis, 
German, French, Kinematrical, Golder, and Caltrans, are used for these analyses. However, it must 
be  recognised  that  application  of  any  method  must  be  tempered  with  appropriate  judgment, 
measurements, and case history experience. 

b.  Soil Dowelling 

Soil dowelling entails the installation of reinforcement members that are larger than nailing. These 
dowels act in tension, like soil nails, but are large enough in the cross section that they also develop 
some shearing resistance where they pass through the sliding surfaces. 

34.4.4.4 

Micropiles 

As they are applied to tunnelling, micropiles are essentially the same as soil dowels. These shall be 
drilled piles measuring 50 mm to 150 mm in diameter that contain a large, reinforcing bar centred in 
the hole and the hole backfilled with concrete. As opposed to pin piles that are typically installed at 
the surface, and that act in compression, the pin piles placed in tunnels typically act in tension and 
shear across the sliding surfaces. 

Soil nails, soil dowels, and pin piles shall be installed at the face of the tunnel to stabilise that face 
for construction. Thus, they are continually being installed and mined out of the face. For ease in this 
mining operation, fibreglass bars 

— or rods — shall be used in these applications because they are 

much easier to mine out and cut. In contrast, spiling tends to look out around the perimeter of the 
tunnel, thus steel is more likely to be used for spiling bars or plates. 

For  more  details,  the  Contractor  shall  comply  with  requirements  of 

the  “Micropile  Design  and 

Construction Reference Manual

,” FHWA, 2005f. 

34.4.4.5 

Grouting Methods 

All grouting involves the drilling of holes into the ground, the insertion of grout pipes in the holes, and 
the  injection  of  pressurised  grout  into  the  ground  from  those  pipes.  Details  of  the  operations, 
however, are distinctly different. 

a.  Permeation Grouting 

Permeation grouting involves the filling of pore spaces between soil grains, and displacing water. 
Grout may be one of a number of chemicals, but is usually sodium silicate or polyurethane; or neat 
cement using regular, micro-, or ultra- fine cement, along with chemicals and other additives. Once 
injected  into the  pore  spaces, the grout  sets  and  converts  the  soil  into  a stable,  weak  sandstone 
material. Permeation grouting usually involves grout holes with 0.9-m to 1.2-m centres and enough 
secondary  holes  at  split  spacing  to  verify  that  all  the  ground  is  grouted.  If  necessary  to  get  full 
coverage, all of the split-spacing holes may have to be grouted and verification performed by the 
tertiary holes. 

b.  Compaction Grouting 

Compaction grouting uses a stiffer grout than permeation grouting. In compaction grouting, the goal 
is to form a series of grout bulbs or zones 1.2 m to 1.8 m above and around the tunnel crown. By 
pumping  the  stiff  grout  under  pressure,  these  bulbs  compress,  or  densify,  the  ground  above  and 
between the tunnel and overlying facilities. 

Pipes for compaction grouting are prepositioned and drilled into place and all the grouting pumps, 
hoses, header pipes, and instrumentation are in place before the tunnel drive begins. Instrumentation 
is read as the tunnel approaches and passes a facility and the grouting operation is adjusted in real 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-25 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

time in response to the movement readings. Additionally, it is possible to either preheave the ground 
or to jack it back up, at least partially, by pumping more grout at higher pressures. 

c.  Compensation Grouting 

Compensation  grouting  is,  in  some  ways,  similar  to  compaction  grouting.  The  goal  is  to  monitor 
ground movements, primarily between the tunnel and any overlying facility. When it is apparent that 
ground  is  being  lost  in  the  tunnelling  operation,  a  grout,  typically  slightly  more  liquid  than  the 
compaction grout mix, is injected to replace 

— or compensate for — the lost ground. As indicated, 

the differences between these two schemes are relatively minor, as compaction grouting seeks to 
recompact the ground by forming grout bulbs and compensation grouting seeks to refill voids created 
by the tunnelling operations. 

d.  Jet Grouting 

Jet  grouting  uses  high-pressure  jets  to  break  up  the  soils  and  replace  them  with  a  mixture  of 
excavated soils and cement. This is typically referred to as soilcrete. There are a number of variations 
of jet grouting, depending on the details of the application and on the experience and expertise of 
the Contractor. 

Design of a jet-grouted column is influenced by a number of interdependent variables related to in 
situ soil conditions, materials used, and operating parameters. Table 34-6 presents a summary of 
the principal variables of the jet grouting system and their potential impact on the three basic design 
aspects of the jet-grouted wall: column diameter, strength, and permeability. Table 34-6 also gives 
typical ranges of operating parameters and results achieved by the three basic injection systems of 
jet grouting. It shall be noted that the grout pressures indicated in this table are based on certain 
equipment and can vary. This table can be used in feasibility studies and preliminary design of jet-
grouted wall systems. Actual operating parameters used in production are usually determined from 
initial field trials performed at the beginning of construction. 

Jet grouting shall be used as a ground control measure in conjunction with tunnelling in soft ground 
using SEM. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-26 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

Table 34-6: Summary of jet grouting system variables 

and their impact on basic design elements 

Principal 
Variables 

General Effect of the Variable on Basic Design Elements (Strength, 
Permeability, and Column Diameter) 

(a) Jet-Grouted Soil Strength 

Degree of 
mixing of soil 
and grout 

Strength is higher and less variable for a higher degree of mixing. 

Soil type and 
gradation 

Sands and gravels tend to produce stronger material while clays and silts tend 
to produce weaker material. 

Cement factor 

Strength increases with an increase in cement factor, such as weight of cement 
per volume of jet-grouted mass. 

Water to cement 
ratio of grouted 
mass 

Strength of the jet-grouted soil mass decreases with increase to in situ water to 
cement ratio. 

Jet grouting 
system 

The strength of the double fluid system may be reduced due to air entrapment in 
the soil-grout mix. 

Age of grouted 
mass 

As the jet-grouted soil mass cures, the strength increases but usually at a 
slower rate than that of concrete. 

(b) Wall Permeability 

Wall continuity 

Overall permeability of a jet-grouted wall is almost entirely contingent on the 
continuity of the wall between adjacent columns or panels. Plumb, overlapping 
multiple rows of columns shall produce lower overall permeability. In cases of 
obstructions, such as boulders and utilities, if complete encapsulation is not 
achieved then overall permeability may be increased, due to possible leakage 
along the obstruction-grout interfaces. 

Grout 
composition 

Assuming complete wall continuity and complete replacement of in situ soil, the 
lowest permeability that can be obtained is that of the grout, typically measuring 
10-6 cm/sec to 10-7 cm/sec. Lower permeabilities may be possible if bentonite, 
or a similar waterproofing, additive is used. 

Soil composition  If complete replacement is obtained, as may be possible with a triple fluid 

system, then soil composition does not matter. Otherwise, if uniform mixing is 
achieved than finer-grained soils shall produce lower permeabilities, as 
compared to granular soils. 

(c) Column Diameter 

Jet grouting 
system 

The diameter of the completed column increases in size as the number of fluids 
is increased from the single to the triple fluid systems. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-27 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

Soil density and 
gradation 

As density increases, column diameter reduces. For granular soils, the diameter 
increases with reducing uniformity coefficient (D60/D10). 

Degree of 
mixing of soil 
and grout 

Larger and more uniform diameters are possible with a higher degree of mixing. 

34.4.4.6 

Ground Freezing 

Ground freezing provides means of obtaining access in unfavourable ground conditions, of providing 
emergency support in unstable ground below the water table, and of maintaining stability of working 
faces below the water table. 

Ground freezing involves the extraction of heat from the ground until the groundwater is frozen, thus 
converting the groundwater into a cementing agent and the ground into frozen sandstone. Heat is 
extracted by circulating a cooling liquid, usually brine, in an array of pipes. Each pipe is actually two 
nested pipes, with the liquid flowing down the centre pipe and back out through the annulus between 
the pipes. When the pipes are close enough and the time long enough, the cylinders of frozen soil 
formed at each pipe eventually coalesce into one solid frozen mass. This mass may be  a ring or 
donut as needed to support a shaft or a solid block of whatever  shape necessary to stabilise the 
working face or heading. 

In early design of ground freezing, the Contractor is recommended to take the following two steps: 

  A professional engineer shall advise on the design and construction of the Project.  

  Laboratory  tests  shall  be  carried  out  using  soil  samples  from  the  actual  site.  Only  in  this 

manner can meaningful properties of frozen soil be obtained for the site involved.  

However, a few general guidelines can be stated as follows: 

  Pipes are normally spaced 0.9 m to 1.2 m apart.  

  Select a spacing-to-diameter ratio <13 for pipes measuring 120 mm or less in diameter.  

  Use a brine temperature <25 degrees Celsius.  

  Provide 0.013 tons to 0.025 tons of refrigeration per 300 mm of freeze pipe.  

  Determine typical frozen ground properties by laboratory testing.  

Groundwater flow across the site requires special considerations, such as closer pipe spacing and 
multiple  rows  of  pipes.  Groundwater  flow  velocities  of  approximately  >2  m/day  may  impede  or 
prevent  freezing.  A  number  of  special  challenges  associated  with  ground  freezing  shall  be 
considered in both the design and construction stage. Those are creep of frozen ground, sensitivity 
of frozen ground properties to loading condition, and ground heave or settlement. 

34.5 

Steel and Concrete Tunnel Liners 

34.5.1 

Scope 

These  Specifications  are  intended  to  cover  the  installation  of  tunnel  liner  plates  in  tunnels 
constructed by conventional tunnel methods. 

Tunnels  excavated  by  full  face,  heading  and  bench,  or  multiple  drift  procedures  are  considered 
conventional methods. 

Liner plates used with any construction procedure using a full or partial shield; a tunnelling machine; 
or other piece of equipment that will exert a force on the liner plates for the purpose of propelling, 
steering, or stabilizing the equipment are considered special cases and are not covered by these 
Specifications. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-28 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

34.5.2 

Description 

This work shall furnish cold-formed steel tunnel liner plates or precast concrete plates, conforming 
to these Specifications and of the sizes and dimensions required in the Contract documents, and 
installing such plates at the locations specified in the Contract documents or by the Engineer and in 
conformity with the lines and grades established or by the Engineer. Completed liner shall consist of 
a series of liner plates assembled with staggered longitudinal joints. 

Steel tunnel liner plates shall be of a type that is commercially available. Precast concrete tunnel 
liner plates shall be such that their size and shape suits the method and equipment being used to 
install them. 

34.5.3 

Materials and Fabrication 

34.5.3.1 

General 

Steel  liner  plates  herein  described  must  meet  the  sectional  properties  of  thickness,  area,  and 
moment of inertia shown in the Contract documents. Liner plates shall be fabricated to fit the cross-
section  of  the  tunnel.  If not  shown  in  the  Contract  documents,  steel  liner  plate  requirements  and 
properties shall be as specified in the AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, Section 12.13.3, 
and Road Structures Design Manual (ADQCC TR-516), as applicable. 

All steel plates shall be connected by bolts on both longitudinal and circumferential seams or joints 
and shall be so fabricated as to permit complete erection from the inside of the tunnel. Bolt sizes and 
properties shall be in accordance with the Manufacturer's standard, but not less than those specified 
in the AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, Section 12.13.3.1. 

Grout  holes  measuring  50  mm  or  larger  in  diameter  shall  be  provided,  as  shown  in  the  Contract 
documents to permit grouting as the erection of tunnel liner plates progresses. 

Precast concrete tunnel liner plates shall conform to the details shown in the Contract documents 
and  the  requirements  of  Section  21.13  of  Chapter  21,  Concrete  Structures,  of  these  standard 
specifications. If such details are not provided, and the Contract documents allow the Contractor to 
propose  the  use  of  concrete  liner  plates,  the  Contractor  shall  submit  working  drawings  to  the 
Engineer  for  approval.  Such  drawings  shall  describe  materials  to  be  used,  plate  dimensions, 
reinforcement  details,  connecting  details,  and  erection  procedures.  Fabrication  of  the  Contractor-
proposed types of concrete tunnel liner plates shall not begin until the working drawings have been 
approved.  Such  approval  shall  not relieve  the  Contractor  of  any responsibility  under  the  Contract 
documents for the successful completion of the work. 

34.5.3.2 

Forming and Punching of Steel Liner Plates 

All plates shall be formed to provide circumferential flanged joints. Longitudinal joints may be flanged 
or  of  the  offset  lap  seam  type.  All  plates  shall  be  punched  for  bolting  on  longitudinal  and 
circumferential seams or joints. Bolt spacing in circumferential flanges shall be in accordance with 
the Manufacturer's standard spacing and shall be a multiple of the plate length so that plates having 
the same curvature shall be interchangeable and will permit staggering of the longitudinal seams. 
Bolt spacing at flanged longitudinal seams shall be in accordance with the Manufacturer's standard 
spacing.  For  lapped  longitudinal  seams,  bolt  size  and  spacing  shall  be  in  accordance  with  the 
Manufacturer's  standard  but  not  less  than  that  necessary  to  meet  the  longitudinal  seam  strength 
requirements specified in the AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, Section 12.13.3.1. 

34.5.4 

Installation 

34.5.4.1 

Steel Liner Plates 

All steel liner plates for the full length of a specified tunnel shall be of one type only, either the flanged 
or the lapped seam type of construction. 

Liner plates shall be assembled in accordance with the Manufacturer's instructions. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-29 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

Coated-steel plates shall be handled in such a manner as to prevent bruising, scaling, or breaking 
of  the  coating.  Any  plates  that  are  damaged  during  handling  or  placing  shall  be  replaced  at  the 
Contractor's expense, except that small areas with minor damage may be repaired by the Contractor 
as directed by the Engineer. 

34.5.4.2 

Precast Concrete Liner Plates 

Installation of precast concrete tunnel liner plates shall not start prior to receipt of approval of working 
drawings  submitted,  as  required  by  Article  34.5.3.1,  General.  Installation  shall  conform  to  the 
specified or approved erection procedures. 

34.5.4.3 

Grouting 

When directed by the Engineer, voids occurring between the liner plate and the tunnel wall shall be 
force-grouted. Grout shall be forced through the grouting holes in the plates with such pressure that 
all voids will be completely filled. Full compensation for backpacking or grouting shall be considered 
as included in the Contract price paid for tunnel and no separate payment will be made therefore. 

34.6 

Immersed Tunnels 

34.6.1 

Introduction 

This  work  consists  of  constructing  various  types  of  immersed  tunnels  and  their  construction 
techniques, including fabrication, transportation, placement, joining, backfilling, water tightness, and 
the trench stability and foundation preparation requirements. 

Immersed  tunnels  consist  of  large  precast  concrete  or  concrete-filled  steel  tunnel  elements 
fabricated  in  the  dry  and  installed  under  water.  Immersion  tunnels  shall  be  fabricated  by  the 
Contractor in convenient lengths on shipways, in dry docks, or in improvised floodable basins, sealed 
with bulkheads at each end, and then floated out. Tunnel elements can be towed successfully over 
great distances. They may require outfitting at a pier close to their final destination. They shall be 
then towed to their final location, immersed, lowered into a prepared trench, and joined to previously 
placed tunnel elements. After additional foundation works have been completed, the trench around 
the immersed tunnel shall be backfilled and the water bed reinstated. Unless specified in the Contract 
documents, the top of the tunnel shall be at least 1.5 m below the original bottom to allow for sufficient 
protective backfill. If the Contract documents and hydraulic regime allows, the tunnel may be placed 
higher than the original water bed within an underwater protective embankment. 

Immersed tunnel elements shall be floated to the site using their buoyant state; however, additional 
external buoyancy tanks attached to the elements may be used, if necessary. The ends of the tunnel 
elements shall be equipped with bulkheads, like dam plates, across the ends to keep the inside dry, 
located to allow only approximately 2 m to 2.5 m between the bulkheads of adjacent elements at an 
immersion joint; this space shall be emptied once an initial seal is obtained during the joining process. 
Joints shall be equipped with gaskets to create the seal with the adjacent element. They shall also 
be equipped with adjustment devices to allow placement of the elements on line and grade. Tunnel 
elements shall be lowered into their location after  adding either temporary water ballast or tremie 
concrete.  

34.6.1.1 

Environmental Impact 

Immersed tunnels have potential disadvantages in term of environmental disturbance to the water 
body bed. They may have impact on fish habitats, ecology, current, and turbidity of the water.  All 
precaution  measures  shall  be  taken  by  the  Contractor  to  minimise  the  impact  of  constructing 
immerse  tunnels  on  the  surrounding  environment.  Furthermore,  impacts  on  navigation  in  all 
navigable  waterways  shall  be  considered  and  often  extensive  permitting  shall  be  required. 
Additionally,  many  of  the  water  bodies,  such  as  harbours,  or  causeways  have  contaminated 
sediments  requiring  special  handling.  Use  of  immersed  tunnel  techniques  might  encounter  such 
contaminated ground and shall require its regulated disposal. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-30 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

34.6.1.2 

Types of Immersed Tunnel 

There are two types of immersed tunnels that are known as steel and concrete tunnels. Steel tunnels 
shall be structural steel in the form of stiffened plate, working compositely with the interior concrete 
as the structural system. Concrete tunnels shall rely on steel reinforcing bars or prestressing cables. 
Steel-immersed  tunnel  elements  shall  be  fabricated  in  ship  yards  or  dry  docks  similar  to  ships, 
launched into water, and then outfitted with concrete while afloat. Concrete-immersed elements shall 
be cast in dry docks, or specially built basins, then the basin shall be flooded and the elements are 
floated  out.  Steel  tunnels  may  have  an  initial  draft  of  as  little  as  about  2.5  m,  whereas  concrete 
tunnels have a draft of almost the full depth. Tunnel cross sections may have flat or curved sides 
that shall comply with the Contract plans. 

Concrete tunnels shall be rectangular while steel tunnels shall be circular, curved with a flat bottom, 
rectangular, or double-shell tunnel that is a circular shell within an octagonal shape. Most or all of 
the  concrete  in  steel  tunnels  shall  be  placed  while  the  steel  shell  is  afloat,  in  direct  contrast  to 
concrete tunnels that are virtually complete before being floated out. The order in which concrete is 
placed  for  a  steel  tunnel  shall  be  tightly  controlled  to  minimise  deformations  and  the  resulting 
stresses. Steel immersed tunnels may be single shell, double shell, and sandwich. 

34.6.1.3 

Single-Shell Steel Tunnel 

In  this  type,  the  external  structural  shell  plate  shall  work  compositely  with  the  interior  reinforced 
concrete  and  no  external  concrete  shall  be  provided.  The  shell  plate  shall  require  corrosion 
protection in the form of cathodic protection. 

The  initial  draft  of  a  single  shell  tunnel  shall  be  less  than  that  for  other  immersed  tunnel  types 
because  of the  elimination  of the  outer  shell.  However,  leaks  in  the  steel  shell may  be  difficult  to 
identify and seal; subdividing the surface into smaller panels by using ribs will improve the chances 
of sealing a leak. Great care and considerable testing shall be required to ensure that the welds are 
defect free. Permanent leakage risks can be higher in single-shell immersed tunnels than in other 
types.  To  avoid  this,  the  external  structural  steel  shell  shall  require  a  positive  form  of  corrosion 
protection. 

34.6.1.4 

Double Shell Tunnel 

A double-shell tunnel element shall be comprised of an internal structural shell that acts compositely 
with concrete placed within the steel shell. The top and invert concrete outside the structural shell 
plate shall also be structural. A second steel shell shall be constructed outside the structural steel 
shell to act as formwork for ballast concrete at the sides placed by tremie. In this configuration, the 
interior  structural  shell  plate  shall  work  compositely  with  internal  reinforced  concrete  while  it  is 
protected by external concrete placed within non-structural steel form plates. The steel portion of the 
double shell tunnel element shall be fabricated at a shipyard. Prior to launching, the invert concrete 
may be placed to make the element more stable during towing and outfitting and to internally brace 
the steel elements. Due to the double shell configuration, this element is stiffer than the single shell 
section.  However,  due to  the  potential for  rough  conditions  during  towing  and  in  particular  during 
launching if not constructed in a dry dock, internal bracing may be required until the tunnel element 
is in its final position. 

Multiple bores shall be created by linking sections with diaphragms. The diaphragms shall also serve 
to  stiffen  the  steel  shell.  Diaphragms  shall  be  spaced  along  the  length  of  the  tunnel  element. 
Longitudinal stiffeners in the form of plates or T-sections shall be used in the longitudinal direction 
of the element between diaphragms to stiffen the shell. 

34.6.1.5 

Sandwich Construction 

This  construction  type  shall  consist  of  a  structural  concrete  layer  sandwiched  between  two  steel 
shells. Both the inner and outer shells shall be load carrying and both shall act compositely with the 
inner concrete layer. The concrete shall be non-reinforced and formulated to be non-shrink and self-
consolidating. Inner surfaces of the steel shells shall be stiffened with plates and L-shaped ribs shall 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-31 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

also  provide  the  connection  required  for  composite  action  with  the  internal  concrete.  Internal 
concrete, once cured, shall carry compression loads and shall also serve to stiffen the steel shells. 
Steel shells shall carry the tension loads. 

As with the other types, the steel shells shall be fabricated at a shipyard and launched and towed to 
the tunnel  site.  Internal diaphragms  between  the  two  shells  shall  stiffen the  section  sufficiently  to 
resist  the  loads  imposed  during  transport  and  outfitting.  Once  at  the  outfitting  pier,  the  internal 
concrete shall be placed and the element draft increases. Elements shall be towed to their locations 
along the tunnel alignment and the final ballast and structural concrete shall be placed so that it can 
be lowered into place. 

Steel sandwich construction shall provide a double layer of protection against leaks; however, this 
complex arrangement shall require the Contractor to carefully define the executed procedures for 
fabrication and concreting. Distortion of the section during welding and  poor quality welds can be 
costly mistakes for this type of construction. 

34.6.1.6 

Concrete Immersed Tunnels 

Concrete immersed tunnel elements will float with large drafts. Freeboard for concrete elements is 
often  less  than  0.3  m,  resulting  in  almost  the  entire  element  being  underwater  when  towed  into 
position. This requires careful planning from the Contractor during the floating process. Paths from 
the fabrication site to the tunnel alignment must contain water deep enough for the element to pass. 
Therefore, concrete elements shall be cast in a basin constructed close to the Project site. A dredged 
channel may be required from the basin to the tunnel alignment. Once the concrete elements have 
been fabricated, the basin shall be flooded. These elements shall be towed out of the basin and to 
the tunnel alignment. 

Recent development in the use of materials and construction methods that reduce the number of the 
construction  joints  shall  be  employed  by  the  Contractor,  who  shall  submit  the  mix  design  with 
reduced water to cement ratio and reduced heat of hydration, both of which result in fewer through-
cracks during the curing of the concrete, to the Engineer for approval. Reducing the through cracks 
is key to making the sections waterproof. 

Concrete cast lengths in a single operation for a full-width segment, or bay, of a tunnel element shall 
be approximately 20 m, despite the large volumes of concrete to be place and the expansion and 
contraction that occurs during the first few days due to the heat of hydration. 

To prevent cracking due to heat of hydration, mitigation measures shall be used including concrete 
cooling using refrigerated pipes cast into the concrete; mix design; low-heat cement, such as ground 
granulated blast furnace cement; shielding from the elements; and proper curing. 

Typically, the floor slab shall be cast first, followed by walls and then roof. However, if techniques 
have evolved permitting the outer walls and even the base slab to be cast with the roof slab, the 
Contractor might be allowed to do that for reducing the number of construction joints in the exterior. 
Since construction joints are particularly susceptible to leakage, most often due to thermal restraint, 
it  is  most  desirable  to  minimise  their  numbers.  However,  the  Contractor  shall  ensure  that  all 
construction joints are watertight. 

Unless specified otherwise, prestressing may be used in certain cases to resist bending moments 
and  to  reduce  cracking.  Tunnels  may  be  prestressed  transversely,  or  may  have  a  nominal 
longitudinal prestressing applied. Careful detailing and good workmanship shall be employed by the 
Contractor to eliminate virtually all deleterious cracking in concrete. 

34.6.2 

Construction Methodology 

34.6.2.1 

General 

The Contractor shall submit the construction methodology of the immersed tunnel in compliance with 
Contract documents and requirements of the specifications of this section for the Engineer’s review 
and approval. This construction methodology shall include excavating the open trench in the bed of 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-32 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

the body of water being crossed. Tunnel elements shall be fabricated off-site, at a shipyard or in dry 
docks. Elements constructed on launching ways shall be launched similar to ships by sliding them 
into the water. Elements constructed in dry docks, shall be floated by flooding the dry dock and the 
ends of each element shall be closed by bulkheads to make the element watertight. Bulkheads shall 
be set back a nominal distance from the end of the element, resulting in a small space at the ends 
of  the  adjoining  sections  that  shall  be  filled  with  water  and  will  require  dewatering  after  the 
connections with the previous element is made. After fabrication and launching, the elements shall 
be towed into position over the excavated trench; once positioned and attached to a lowering device, 
such as the lay barge, pontoons, or crane; ballast shall be placed in or on the element so that it can 
be  lowered  to  its  final  position.  Ballasting  of  the  element  may  be  achieved  by  water  ballast  in 
temporary  internal  tanks  or  by  adding  concrete.  After  placing  the  element  in  its  position,  the 
connection  shall  be  made  between  the  newly  placed  element  and  the  end  face  of  the  previously 
placed element or structure to which it is to be joined. Once the element is in its final position, butted 
up against the adjacent element, the water within the joint between two elements shall be pumped 
out. After any remaining foundation work has been completed and locking fill is in place, the joint 
can  be  completed  and the  area made  watertight. Once  locking fill  is  in  position,  another  element 
shall  be  placed.  Bulkheads  shall  be  removed,  making  the  tunnel  opening  continuous.  For  safety 
reasons, the bulkheads at the joint to the most recently placed tunnel element shall be left in position. 
Tunnels shall then be backfilled and a protective layer of stone shall be placed over the top of the 
tunnel. 

34.6.2.2 

Trench Excavation 

The Contractor shall use the most common method of excavation for immersed tunnels, such as the 
use of a clamshell dredger. Sealed buckets shall be used for contaminated materials or to reduce 
turbidity in environmentally sensitive areas. Cutter suction dredgers may be used to remove most 
materials  other  than  hard  rock.  Blasting  may  be  required  in  certain  areas,  though  it  is  highly 
environmentally undesirable. 

The  tunnel  trench  shall  be  dredged  to  longitudinal  profiles  and  bottom  widths  taking  potential 
sloughing of the sides and accuracy of dredging into account so that the necessary bottom width 
and  profile  can  be  maintained  during  lowering  of  the  elements  and  placing  of  the  foundation 
materials.  Over-dredging  shall  be  avoided;  however,  over-dredged  areas  shall  be  refilled  with 
materials conforming to the design requirements for foundation materials. Dredging shall be carried 
out in at least two stages: the removal of bulk material and trimming, which shall involve removal of 
at least the last 1 m above final dredge level. All silt, or other material that may accumulate on the 
bottom of the trench, shall be cleared immediately before placing the element. Dredging methods 
and equipment shall be designed by the Contractor to limit the dispersal of fine materials in the water. 
Turbidity, silt curtains, or other measures shall be used where appropriate. Methods, materials, and 
mitigation measures shall be used to avoid or reduce to acceptable levels the impacts of excavation, 
filling and other operations on the marine environment. 

Trench excavation in any waterway is an environmentally sensitive issue. Once the environmental 
conditions have been set by the planning and permitting process, extreme care  shall be taken to 
meet these conditions. Trench excavation underwater is a difficult and complex process that can be 
complicated  by  contaminated  materials,  tides,  storms,  and  construction  restrictions  in  waterways 
due to environmental concerns associated with fish migration and mating patterns and with ecology 
and  marine  life.  When  scheduling  construction  activities,  environmentally  friendly  construction 
techniques, equipment, and innovative methods for dealing with contaminants must be considered 
by the Contractor for the excavation and backfill. 

The Contractor shall determine locations, elevations and dimensions of all underwater utility lines 
and marine structures in the area of the dredging and provide protection, if required. Excavations 
shall be evaluated for stability using appropriate limit state methods of analysis. Temporary offshore 
slopes shall be constructed with a minimum factor of safety of 1.3. Side slopes of the trench shall 
not be steeper than 2 horizontal to 1 vertical in soil, nor steeper than 1 horizontal to 4 vertical in rock 
provided the minimum specified factor of safety is achieved.  The Contractor shall ensure that the 
bottom  of  any  excavation  is  stable.  Excavation  base  stability  shall  be  taken  into  account  by  the 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-33 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

Contractor against heave in any cohesive soils. Remedial measures, such as ground improvement, 
may be required to provide stability of the excavation base against heave. 

Disposal of dredge materials shall be handled by the Contractor in compliance with the requirements 
of the Contract documents. Contaminated materials must be disposed of in special spoil containment 
facilities, while uncontaminated materials, if suitable, can be reused for backfill. Materials for reuse 
must be stored in areas where excess water can drain away. 

34.6.2.3 

Foundation Preparation 

Once  the  trench  excavation  is  complete,  installation  of  the  foundation  shall  begin.  Two  types  of 
foundations can be used in immersed tunnel construction; continuous bedding, screeded foundation, 
or pumped sand; or individual supports. 

a.  Continuous Bedding 

Continuous bedding shall consist of clean, sound, hard durable material with a grading compatible 
with the Contract plans and design criteria. These include applied bearing pressure, the method with 
which  the  bedding  is  placed,  and  the  material  onto  which  the  bedding  is  placed.  Foundation 
thicknesses  shall  not  be  less  than  500  mm  and  preferably  less  than  1.4  m.  Gaps  between  the 
underside  of  the  tunnel  and  the  trench  bottom  shall  be  filled  with  suitable  foundation  material. 
Foundations can be prepared prior to lowering the elements (screeded), or they can be completed 
after placing the elements on temporary supports in the trench (pumped sand); foundations formed 
after  placement  shall  include  sand  jetting,  sand  flow,  and  grout.  For  a  screeded  foundation,  the 
bedding shall be fine-graded with a screed to the line and grade required for section placement, or 
a stone bed may be placed with a computer-controlled tremie pipe (scrading). Settlement analyses 
for the immersed tunnel shall be performed by the Contractor and should consider compression of 
the  foundation  course  placed  beneath  the  tunnel  elements.  Analyses  shall  also  be  performed  to 
estimate the longitudinal and transverse differential settlement within each tunnel element, between 
adjoining tunnel elements, and at the transitions at the ends of the immersed tunnel. Measures shall 
be  taken  to  prevent  sharp  transitions  from  soil  to  rock  foundations.  Varying  the  thickness  of  the 
continuous bedding can accomplish this. Alternately the tunnel structure shall be designed to resist 
the load affects from the potential differential settlement of the subfoundation material. 

b.  Individual Supports 

Individual supports shall consist of driven piles. Pile foundations shall be designed in accordance 
with generally recognised procedures and methods of analysis. The piles shall be designed to fully 
support all applied compression, uplift and lateral loads; and any possible down-drag, or negative 
friction, loads from compressible soil strata. The load-bearing capacity, foundation settlement, and 
lateral displacement shall be evaluated for individual piles and for pile groups, as appropriate. The 
load capacity for bearing piles shall be confirmed by static or dynamic pile load testing, in accordance 
with  recognised  standards.  Piles and tunnel  sections  are  usually  detailed  to  be  adjustable  to fine 
tune the horizontal and vertical placement of the tunnel. Once the tunnel sections are in their final 
potions, the adjustment shall be locked off and a permanent connection between the tunnel and pile 
may be made. Spaces between the bottom of the tunnel section and the bottom of the trench below 
the tunnel section shall be then filled with granular material. This process must be carefully controlled 
so that the bottom of the trench is not disturbed and that the void is completely filled. Since in most 
cases, the weight of the tunnel section being placed is less than the weight of the soil it is replacing, 
pile foundations are rarely used. 

34.6.2.4 

Tunnel Element Fabrication 

For steel tunnels, fabrication shall be done by modules, each module being in the range of 5 m long, 
spanning between diaphragms. Modules shall be then connected and welded together to form the 
completed shell of the tunnel element. Electro-slag and electro-gas welding shall not be permitted, 
and all groove and butt welds shall be full-penetration welds. Measures need to be taken to eliminate 
warping  and  buckling  of  steel  plates  resulting  from  their  local  overheating  during  welding. Welds 
must  be  tested  by  non-destructive  methods;  it  is  recommended  that  ultrasonic  testing  be 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-34 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

supplemented by X-ray, spot-check testing. In some cases, stress relieving may be necessary. Keel 
concrete  placement  shall  be  done  in  such  a  way  that  it  avoids  any  overstressing  or  excessive 
deflections in the bottom shell and its stiffeners. All length and angular measurements for tolerances 
need to be made while the structure is shielded from direct sunlight to eliminate errors due to warping 
from differential temperatures. 

Concrete  tunnel  elements  shall  be  constructed  in  a  number  of  full-width  segments  to  reduce  the 
effects of shrinkage.  Segment joints may consist of construction joints with reinforcement running 
through them, or they may be movement joints. All joints must be watertight. Tight controls on casting 
and curing must be maintained to minimise cracking. Differential heat of hydration shall be controlled 
by the use of high percentages of blast furnace slag to replace Portland cement or by using internal 
cooling  system.  Where  concrete  segments  are  cast  with  movement  joints,  they  shall  be  joined 
together using temporary or permanent post-tensioning to form complete elements at least during 
transportation  and  installation.  Care  must  be  taken  to  ensure  that  long-term  movements  of  short 
segments free to move are acceptable. 

Tunnel elements shall be fabricated to be approximately 90 m to 120 m in length, each. Actual length 
is a function of the capacity of the fabrication facility; restrictions along the waterway used to float 
the elements to the construction site; restrictions at the tunnel, including accommodation of marine 
traffic during construction, currents, element shape and the availability of space for an outfitting pier; 
and the capacity of the equipment used to lower the elements into place. 

All  construction  hatches  and  openings  shall  be  sealed  by  welding  or  other  secure  means,  upon 
completion of concreting or other works for which they were required. Before the launching or floating 
of elements, bulkheads, manholes, and doors shall be inspected to ensure that they are secure and 
watertight.  When  no  longer  needed,  any  temporary  access  manholes  through  the  permanent 
structure shall be closed and a permanent seal made. 

As tunnel elements are installed, the actual installed length of tunnel and position shall be monitored 
so that any changes to the overall length of future tunnel elements and the orientation of the end 
faces can be adjusted, as required to ensure fit with the actual surveyed positions of installed tunnel 
elements.  This  is  especially  important  prior  to  fabrication  and  placement  of  the  closure,  or  last, 
element. 

34.6.2.5 

Transportation and Handling of Tunnel Elements 

Tunnel element stability must be ensured at every stage of construction, especially when afloat. In 
checking tunnel elements for stability while floating, the Contractor shall pay due attention to effects 
of variations in structural dimensions, including results of thermal and hydrostatic effects. Items to 
consider include the following: 

  Sufficient freeboard for marine operations, so that tunnel elements are relatively unaffected, 

even  when  waves  run  over  the  top.  A  positive  buoyancy  margin  exceeding  1  percent  is 
recommended to guard against sinking due to variations in dimensions and the densities of 
both tunnel materials and the surrounding water.  

  Lateral stability of the element using cross-curves of stability analysis should have a factor of 

safety  in  excess  of  1.4  of  the  area  under  the  righting  moment  curve  against  the  heeling 
moment curve. A positive metacentric height, or static stability, exceeding 200 mm is also 
recommended. 

When a storm warning is issued, or forecast wave heights are expected to exceed operational limits, 
all  marine  operations  shall  be  ceased temporarily;  and  marine  plant  and floating tunnel  elements 
shall be sent to their designated storm moorings or shelters. It is recommended that an emergency 
berth  be  identified  for  tunnel  elements,  preferably  within  or  close  to  the  placement  site.  Special 
measures may be required to control tunnel elements in areas with currents or navigation channels. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-35 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

34.6.2.6 

Lowering and Placing 

After outfitting at their final destination, immersed tunnel elements shall be prepared for immersion 
and  lowering  onto  prepared foundations  in  a trench  in  the  bed.  Equipment  used  may  typically  be 
provided on a purpose-built catamaran straddling the element. Other methods include the placement 
of pontoons on top of elements, or cranes have sometimes been used.  

To lower  an element to its final position, it is usual for either a temporary ballasting system to be 
used  or  for  the  element  weight  to  be  such  that  the  element  will  itself  have  sufficient  negative 
buoyancy. The method of immersion must include the following: 

  Maintain  stability,  including  control  over  the  tunnel  element,  while  it  is  lowered  to  its  final 

position.  

  Enable  the  negative  buoyancy  to  be  increased  as  necessary  so  that  a  minimum  factor  of 

safety against flotation and overturning of 1.025 is obtained immediately after lowering.  

  Enable  the  negative  buoyancy  to  be  increased to give  a minimum factor  of  safety  against 

flotation  and  overturning  of  1.04  within  a  few  hours  of  lowering  and  placing,  ignoring 
assistance from adjacent elements.  

  Maintain  a  vertical  downward  load  of  not  less  than  500  kN  on  every  temporary  seabed 

support, if used, until the element is placed on its final foundation.  

Calculations for the factor of safety may include items such as external ballast, for example concrete 
blocks or internal ballast water tanks. 

Lowering equipment shall be designed to enable the lowering operation to be effectively controlled 
from a central control point and to make available at the central control accurate information on the 
position of the element and the loads on the lowering and the holding lines. 

Elements shall be lowered and butted up to preceding elements. Thereafter, the joint between them 
shall be dewatered. A typical joint between elements includes watertight bulkheads, like dam plates; 
watertight  access  bulkhead  doors;  joint  seal  and  gaskets;  dewatering  equipment,  including  any 
pumps and piping; location devices to guide the element horizontally and vertically into place relative 
to the preceding element; provisions for shear keys, both horizontal and vertical; and vertical and 
horizontal adjustment devices, such as wedges, jacks, and shims. 

Tunnel elements shall be installed at an elevation that considers an allowance for settlement such 
that after completion of the foundation works and all backfilling, they will be expected to be located 
within a tolerance of 50 mm laterally and vertically from their theoretical location, or any such lower 
figure  on  which  the  design  methods  are  based.  Allowances  for  settlement  included  in  the 
determination  of  the  installation  level  shall  be  determined  before  installation.  Notwithstanding  the 
above, the relative location laterally and vertically shall not be more than 25 mm across any joint. 
Relative locations vertically across the terminal joints to other structures shall not exceed 50 mm. 

Where foundation pads are used for temporarily supporting tunnel elements, any requirements for 
preloading and all subsequent behaviour of the pads shall be determined. Effects of potential hard 
spots beneath the tunnel element created by the foundation pads shall be evaluated. Settlement of 
the foundation pads shall be measured from the time of installation through any period of preloading 
until the tunnel element no longer requires support by the pads. 

Permanent survey markers shall be needed within and on top of each element so that at any time 
its  position  relative  to  its  position  at  time  of  casting  is  known.  Survey  towers  or  other  markers  or 
systems shall be needed so that the position of the element during lowering and placing is accurately 
known. 

34.6.2.7 

Element Placement 

Element  placement  is  the  most  delicate  of  all  operations  involving  immersed  tunnel  elements. 
Weather window durations must be defined as well as go and no-go hold points. Where prevailing 
currents could affect placing operations, the Contractor shall use a weather-forecasting modelling 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-36 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

system  to  forecast  the  required  window;  this  may  require  monitoring  of  the  hydrological  and 
meteorological conditions concurrently to develop a forecasting model. Such a model shall provide 
an  understanding  of the  relationship  between  observed flow  and  meteorological  and  hydrological 
conditions. The last go and no-go decision shall be based upon the current waves, and other physical 
conditions  staying  below  the  designed  upper  limits  with  a  statistical  probability  of  more  than  90 
percent. In all cases, the actual current at the element position shall be checked immediately before 
lowering and continuously observed during the lowering and placing operation. 

Elements  shall  have  sufficient  negative  buoyancy  to  maintain  stability  and  control  of  the  tunnel 
element  during  immersion,  so  that  the  element  can  be  lowered  safely  to its final  position.  Design 
shall enable the negative buoyancy to be increased, if required, to give the minimum factors of safety 
given in Article 34.6.2.1. 

Valves for dewatering of immersed joints shall be operated from inside the previously placed tunnel 
element. No watertight doors or hatches shall be opened until it can be confirmed that there is no 
water on the other side. Access must be maintained to the inside of the first element that is placed 
from the time when the element is placed until completion of permanent access through one of the 
terminal joints. Where hydrostatic pressure exists on a temporary bulkhead, the next two bulkheads 
shall  remain  in  place 

—  with  one  at  the  remote  end  of  the  same  element,  and  the  immediately 

adjacent one in the next tunnel element. Watertight doors in these bulkheads shall remain closed at 
all  times  when  the  last tunnel  element  is  unoccupied  by  personnel. Watertight  doors  shall  not  be 
opened  until  the  absence  of  water  on  the  far  side  has  been  confirmed.  Stability  of  the  installed 
immersed  tunnel  elements  during  removal  of  temporary  ballast  and  joint  dewatering  must  be 
controlled to ensure that necessary factors of safety are maintained for the element as a whole, not 
only  for  the  ends  and  for  the  sides,  and  so  that  the  bearing  pressure  on  the  foundation  remains 
approximately uniform. 

After  lowering  and  initial  joining  of  each  immersed  tunnel  element,  its  position  shall  be  precisely 
surveyed  before  the  next  element  is  placed.  Settlement  monitoring  of  tunnel  elements  shall  be 
carried out using the survey markers installed inside the elements. Levels shall be recorded weekly 
until completion of backfilling of the subsequent element to ensure no remedial action is required 
and monthly thereafter until settlement becomes negligible. 

34.6.2.8 

Backfilling 

The Contractor shall take into account the suitability of excavated material for use as backfill and 
shall ensure that backfill placed next to the immersed tunnel is placed uniformly on both sides of the 
structure  to  avoid  imbalanced  lateral  loads.  Maximum  differences  in  backfill  levels  outside  such 
structures  above  the  locking  fill  shall  be  1  m  until  the  lower  side  has  been  filled  to  its  final  level. 
Elements  with  more  than  1  m  difference  in  backfill  level  shall  be  designed  to  accommodate  the 
resulting transverse loads. 

All fill materials subject to waves and currents shall be of appropriate size and type to prevent scour 
and erosion. All underwater filling and rock protection material shall be placed in a way that avoids 
damage to  the  waterproofing  membranes,  if  present,  or  to the  structure from  impact  or  abrasion. 
Materials  shall  be  placed  in  even  layers  on  either  side  of  the  tunnel  to  avoid  unequal  horizontal 
pressures on the structures, and shall be placed by means of buckets or tremie. 

Prior  to,  and  during  the  placing  of  fill,  the  trench  shall  be  checked  for  sediment,  which  shall  be 
removed if determined to be detrimental to the performance of the material being placed. 

Backfill shall be provided around the tunnel. In seismic areas, where there is a risk of liquefaction, 
the  foundation  and  backfill  shall  be  constructed  as  free-draining  to  prevent  the  development  of 
excess pore-water pressure during and following a seismic event. Armour protection, if needed, shall 
be provided to prevent long-term loss of backfill at the sides and on top of the tunnel. 

Backfill shall consist of the following: 

  Selected locking fill to secure the elements laterally. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-37 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

  General  backfill  to  the  sides  and  top  of  the  tunnel  structure,  also  providing  an  impact-

absorbing/load-spreading layer above the tunnel. 

  A  rock  protection  blanket  generally  above  and  adjacent  to  the  tunnel  to  provide  scour 

protection. 

  Rock-fill, anchor-release bands at both sides of the tunnel if required.  

34.6.2.9 

Locking Fill 

Selected locking fill shall be placed in the trench to a minimum level of half the height of each element 
after  the  joint  to  the  adjacent  tunnel  has  been  dewatered.  Locking  fill  shall  extend  at  least  2  m 
horizontally  from  the  tunnel  element  before  being  allowed  to  slope  down  not  steeper  than  1:2. 
Locking  backfill  shall  be  placed  in  layers  of  uniform  thickness  not  exceeding  600  mm,  such  that 
lateral and vertical forces on the tunnel element are minimised and no displacement of the element 
occurs.  Placement  of  locking  backfill  shall  proceed  from  the  inboard,  or  jointed,  end  of  tunnel 
elements and shall progress towards the outboard end of tunnel elements in a manner that produces 
a uniformly dense backfill bearing tightly against the tunnel periphery. 

Locking fill must be a granular, clean, sound, hard, durable material that will compact naturally and 
that will remain stable under both nonseismic and seismic conditions, where required. It may include 
crushed, sound rock or gravel. Well-graded, sub-angular sand may be included. Sand fill, if used, 
must be free-draining. 

34.6.2.10  General Backfill 

General backfill shall be used to fill the remainder of the trench above the selected locking fill to the 
underside of any protection layer, or to the pre-existing seabed level 

— if no protection layer is used. 

General backfill shall be placed by a method that avoids segregation or misplacement of the fill. 

Properties  of  general  fill  must  suit  the  proposed  design  and  method  of  placing.  General  fill  may 
comprise soft cohesionless material that will remain stable. General fill must be free from clay balls 
and be chemically inert. Often the dredged materials for the trench are suitable as general backfill. 

34.6.2.11  Protection Blanket 

Elevations  of  the  top  of  the  protection  layer  shall  approximate  pre-existing  seabed  levels  unless 
instructed  otherwise;  however,  in  certain  situations,  the  top  of  the  tunnel  can  extend  above  the 
original seabed in an underwater embankment 

— if permitted. In this situation, the protective blanket 

shall be provided above the embankment backfill. 

Rock  protection  blanket material  shall  consist  of hard  inert material,  usually  sound,  dense,  newly 
quarried rock in clean angular pieces, well graded between 25 mm to 250 mm. These materials shall 
be durable for at least the design life of the tunnel. Methods of placing this material must ensure that 
the  large-size  stones  do  not  penetrate  the  general  backfill  and  must  cause  no  damage  to 
waterproofing of the tunnel, if used. Protection layers shall not be placed by bottom dumping. 

34.6.2.12  Anchor Release Protection 

In navigable waters, anchor release protection shall be provided, if required, and if the tunnel cover 
extends  above  the  bed.  Rock  armour  for  anchor  release  bands  shall  be  of  sound,  dense,  newly 
quarried rock in clean angular pieces and well graded. The intent of the anchor release protection is 
to bring the anchor to the surface and choke the gape, or the space between the hook and the shank. 
Anchor sizes shall be for vessels plying those waters. These material needs to be durable for at least 
the design life of the tunnel. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-38 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

34.6.3 

Water Tightness and Joints between Elements 

34.6.3.1 

External Waterproofing of Tunnels 

External waterproofing for tunnel elements shall be considered for both steel tunnels and concrete 
tunnels. This  waterproofing  shall  envelop  every  part  of  the  element  exposed  to  soil  or  water  with 
materials impervious to the surrounding waters. For steel tunnels, the outer steel membrane shall 
act  as  waterproofing  membrane,  while  for  concrete  elements  either  steel  or  synthetic  membrane 
shall be used.  For steel waterproofing membranes used on either concrete or  steel elements, an 
appropriate corrosion protection and monitoring system shall be used to ensure that the minimum 
design thickness is maintained during the life of the facility or an added sacrificial thickness shall be 
provided. Non-structural steel membranes shall measure no less than 6 mm thick. 

Membranes shall be watertight and the materials used for concrete elements shall include two coats 
of  a  spray-applied  elasticised  epoxy  material;  steel  plates;  and flexible  PVC  waterproofing  sheet. 
Minimum thickness shall be no less than 2.0 mm, and anchored to the concrete using T-shaped ribs. 
Waterproofing system materials shall have a proven resistance to the specific corrosive qualities of 
the surrounding waters and soils. The materials of the system shall be flexible and strong enough to 
span any cracks that may develop during the life of the structure. Bituminous membranes shall not 
be used. Waterproofing systems shall adhere at every point to the surfaces to which they are applied 
so that, if perforated at any one location, water may not travel under it to another. Areas of free water 
flow between the membrane and the underlying concrete shall be limited to no more than 10 m

2

, in 

case of leakage. For a steel tunnel, the membrane could be the external steel shell, provided that 
an  adequate  corrosion  protection  is  provided  either  by  cathodic  protection  or  additional  sacrificial 
thickness. Steel plates shall be joined using continuous butt welds. All welds shall be inspected and 
tested for soundness and tested for water tightness. Notwithstanding the provision of a membrane, 
the underlying structural concrete shall be designed to be watertight. 

Depending upon the type of waterproofing used, it may require protection on the sides and top of 
the tunnel elements to ensure that it remains undamaged during all operations up to final placement 
and during subsequent backfilling operations. 

34.6.3.2 

Joints 

Joints between immersed tunnel elements shall be classified as follows: 

a.  Immersion Joint (or Typical Joint) 

Immersion joints are the joints formed when a tunnel section is joined to a section that is already in 
place on the seabed. After placing the new element, and joining it with the previously placed element, 
the  space  between  the  bulkheads,  or  dam  plates,  of  the  two  adjoining  elements  shall  be  then 
dewatered. To dewater this space, a watertight seal must be made. A temporary gasket with a soft 
nose, such as the Gina gasket, shall be used.  Additionally,  an omega seal  or  equivalent  shall be 
provided after dewatering the joint from inside the joint. 

 

Figure 34-1: Gina-Type Seal 

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-39 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

 

Figure 34-2: Omega-Type Seal 

For immersion joints, the primary compression or immersion seal shall consist of natural or neoprene 
rubber compounds. Cross sections used shall be the Gina type or equivalent. This consists of a main 
body with designed load/compression characteristics and an integral nose and seating ridge. These 
materials shall have a proven resistance to the specific corrosive qualities of the water and soils and 
an  expected  life  no  shorter  than  the  design  life  of  the  tunnel  unless  the  gasket  is  considered 
temporary.  For flexible  joints,  a  secondary seal shall  be required  in  case  of failure  of the  primary 
seal. It shall be manufactured from chloroprene rubber to an overall cross section corresponding to 
that  known  as  an  Omega-type,  the  materials  shall  have  proven  resistance  against  the  specific 
corrosive qualities of the water and soils, oil, fungi and micro-organisms, oxygen, ozone, and heat. 

It  is  essential  that  immediately  after  dewatering  the  chamber  between  the  two  bulkheads  that  an 
inspection of the primary seal is made so that any lack of water tightness can be remedied. Similarly, 
the secondary seal of a flexible joint shall be pressure tested up to the expected maximum service 
pressure via a test pipe and valve to ensure that it too can function as required; after a successful 
testing, the chamber between the seals shall be de-watered. 

b.  Closure or Final Joint 

Where  the  last  element  has  to  be  inserted  between  previously  placed  elements,  rather  than 
appended to the end of the previous element, a marginal gap will exist at the secondary end. This 
short length of tunnel shall be completed as cast-in-place, and is known as the closure or final joint. 

Forms of the closure or end joint shall be dependent on the sequence and method of construction. 
Closure  joints  may  also  be  immersion  joints,  although  details  may  need  to  be  different.  Potential 
options for the closure joints include the following: 

  Place  the  last  element  between  two  previously  placed  elements  and  dewater  one  joint 

between  the  newly  placed  element  and  the  one  of  the  previously  placed  elements.  Then 
insert under water closure form plates and place tremie concrete around the closure joint to 
seal it. This joint can then be dewatered and interior concrete can be completed from within 
the  joint.  Other  methods,  such  as  telescopic  extension  and  wedge  joints,  have  been 
developed to make the closure joint similar to the immersion joint.  

  Construct  end,  or  terminal,  joints  first;  lay  the  tunnel  elements  outwards  from  these  and 

complete the immersed tunnel with a special closure, or final, joints.  

  Construct one terminal joint first and lay all the immersed tunnel elements outwards from that 

side and backfill over  the top of the final element, using a soil-cement mixture 

— or other 

reasonably  watertight material 

— in the vicinity of the second terminal joint. Construct the 

structures abutting the second terminal joint after the immersed tunnel is complete.  

  Lay and complete the immersed tunnel with or without a special closure joint and backfill at 

the terminal elements using a soil-cement mixture, or other reasonably watertight material, 
in the vicinity of both terminal joints. Construct the structures abutting the both terminal joints 
after the immersed tunnel is complete. 

c.  Earthquake Joint 

This shall be an immersion joint of special design to accommodate large differential movements in 
any direction due to a seismic event. It shall also apply to a semi-rigid or flexible joint strengthened 
to carry seismic loads and across which stressed or unstressed prestressing components may be 
installed. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-40 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

d.  Segment or Dilatation Joint 

Moveable  segment  joints  must  be  able  to  transmit  shear  across  the  joint,  allowing  dilatation  and 
rotation.  Joints  shall  contain  an  injectable,  rubber-metal  waterstop 

—  as  well  as  neoprene  and 

hydrophilic seals. 

34.6.3.3 

Design of Joints between Elements 

All  immersed tunnel joints  must  be  watertight  throughout the  design  life, and  must  accommodate 
expected movements caused by differences in temperature, creep, settlement, earthquake motions, 
and method of construction. Displacements in any direction shall be limited so that the waterproof 
limits of a joint are not exceeded. Joint shear capability shall take into account the influence of normal 
forces and bending moments on the shear capacity of the section; the design shall take account of 
shear forces generated where the faces of the joints are not normal to the tunnel axis. Joints must 
be ductile in addition to accommodating longitudinal movements. Tension ties may be used to limit 
movement so that joints do not leak or break open, especially during a seismic event. 

Axial compressions of tunnel elements and bulkheads due to depth of immersion shall be taken into 
account in determining joint dimensions at installation. 

Primary flexible seals at tunnel joints must be designed to take into account the maximum deviations 
of the supporting frames relative to their theoretical location, the maximum deviation of the planes of 
the frames, and any relaxation of the seal. Seals are required to have a minimum compression of 10 
mm  greater  than  the  compression  required  to  maintain  a  seal.  Just  in  case  an  initial  seal  is  not 
obtained after immersion and joining, it may be advisable in some cases for the immersion joint to 
be designed so that a backup method of obtaining an initial seal is available. 

For flexible joints, a secondary seal, or Omega

–type seal, capable of carrying the full water pressure 

shall be fitted across the inside of the joint and shall be capable of being inspected, maintained, and 
replaced. Seals shall be capable of absorbing the long-term movements of the joint and secondary 
seals shall be provided with a protective barrier against damage from within the tunnel. All joints in 
the tunnel shall be finished to present a smooth surface. 

Metal hardware in joints shall have a design life adequate to fulfil its purpose throughout the design 
life  of  the  joint.  Nuts  and  bolts  for  primary  and  secondary  seals  shall  be  stainless  steel.  Plate 
connections between elements shall be corrosion-protected to ensure that the design life is obtained. 

Mounting procedures or mounting surfaces for the primary seal of immersion joints must allow for 
fine adjusting and trimming of the seal alignment to compensate for construction tolerances. Gaskets 
shall be protected from accidental damage until the time of immersion. All embedded parts; fixings, 
including  the  bolts  and their  corrosion  protection  system; mating faces;  clamping  bars;  and  other 
fixings must have a design life at least equal to that of the tunnel structure. Where clamping bars 
and other fixings are used for the secondary seal, these need to have a design life at least equal to 
that of the secondary seal. Gasket assemblies shall have provision for injection in case of leakage. 

34.7 

Tunnel Construction Engineering 

34.7.1 

Introduction 

This work shall consist of mined/bored tunnel construction engineering; the engineering that must 
go into the road tunnel Project to make it constructible. 

Construction operations shall be guided by people experienced in the actual construction of these 
underground works so that the Project is constructible. Schedules must be realistic and reflect all 
the restrictions that are imposed on the Project, whether they are physical, political, or from a third 
party. 

Tunnels are long linear undertakings with few opportunities to perform the work at more than one 
location. Tunnels are also a series of repetitive operations, each of which usually must be finished 
before the next can be started. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-41 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

This uniqueness and the linear, repetitive nature of the work must be understood by the Contractor 
to control and manage the Project to a successful conclusion. 

Perhaps the most significant factor impacting schedule is the type of geologic material that the tunnel 
will  be  mined  through  and  the  amount  of  ground  and  surface  water  that  will  be  encountered  or 
crossed. Tunnels are mined through rock, soil, or a combination of both. The geology encountered 
determines the tunnelling methods that will be used, the speed that the tunnel can be constructed, 
and the types of specialised equipment that are required. 

Geologic material can also present some unique health and safety concerns that must be accounted 
for in the construction of road tunnels. Gas, petroleum, contamination, voids in the ground, hot water, 
or  large  quantities  of  groundwater  all  pose  safety  concerns  that  must  be  addresses  so  that  the 
workers building the tunnels are provided an environment free of hazards. 

Of similar importance to the tunnelling methods and hours of operation are the communities that the 
tunnel will pass under, the locations of the major work shafts or portals from which the work will be 
serviced and the streets through which the equipment, personnel and material will get to and from 
the worksite as well as how the muck removed from the tunnel is disposed of. 

All of these factors will have impacts on the schedule of road tunnels, and in fact, represent risks to 
the Project. The Contractor shall acknowledge, allocate, and mitigate these risks. Dealing with these 
risks  shall  be  accomplished  by  the  Contractor  complying  with  the  requirements  of  the  Contract 
documents. 

34.7.2 

Construction Staging and Sequencing 

34.7.2.1 

Construction Staging 

The mined/bored tunnel construction Project requires land area to set up the Contractor's offices, 
shops  storage  yards,  muck  storage  piles,  electrical  substations,  and  many  other  space  needs.  It 
therefore is logical that the more space that can be made available to the Contractor to locate needed 
structures, store needed materials, and allow for the movement of materials and equipment into and 
out of the worksite, the more efficient the operation will be. Property shall be acquired by the Owner 
to provide the Contractor with adequate space for efficient operation. 

The mined/bored tunnel construction Project serviced by shafts require room to excavate the shaft. 
There shall be room all around the shaft to allow equipment access and easy flow of the work around 
the shaft location. Adequate property shall be acquired by the Owner to locate the shaft for efficient 
operation. 

34.7.2.2 

Construction Sequencing 

Underground construction shall be a series of individual activities that must be completed before the 
subsequent activities can start. This series of unique activities is then repeated and repeated until 
the operation is complete. For tunnels that employ drilling and blasting to create the tunnel opening 
the series shall be drill, load, shoot, muck, and support. Each round shall be drilled a certain length 
or depth using a pre-engineered drill pattern. Once the drilling is done, the explosives shall be loaded 
into the drill holes and wired up. Equipment and crews shall be then pulled back a safe distance from 
the loaded face and the blast  shall be shot. Exhaust gasses produced by the explosives shall be 
removed from the face and fresh air shall be sent to the heading area. After around 30 minutes, the 
crew  shall  be  brought  back  into the  area  to  scale  or knock  down  any  loose rock  and  remove the 
excavated material or muck. Once the muck is removed, the initial tunnel support shall be installed 
to make the excavated opening stable and safe for the crew to work under. The cycle will be complete 
and the tunnel has been advanced some distance. When all of these activities have been completed, 
the Contractor shall then start the next round. 

In TBM excavated tunnels, there shall be a defined sequence of activities needed to advance the 
heading.  The  TBM  shall  complete  this  series  much  faster  than  in  drill-and-blast  tunnels,  but  the 
elements remain similar. TBMs shall cut into the rock or earth a certain distance at the same time 
the muck is removed by conveyor to either waiting muck cars or to a continuous horizontal conveyor, 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-42 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

so  the  TBM  can  combine  these  two  operations  thereby  saving  time  and  speeding  up  the  tunnel 
progress. After the end of the TBM's stroke, when the hydraulic pistons used to push the TBM cutting 
head into the rock have a defined length, the excavation shall be stopped and the TBM readied to 
start  the  next  excavation  cycle.  While  this  is  happening,  the  length  of  tunnel  that  has  just  been 
exposed  must  be  supported  to  provide  a  stable  and  safe  opening.  TBMs  shall  be  configured  to 
perform this support function concurrently with the excavation sequence, depending on the size of 
the  tunnel  opening,  the  type  of  ground  being  excavated,  and  the  design  of  the  machine.  This 
operation must be done before the next excavation cycle can begin. 

Tunnels shall be stabilised for long-term use by placing an internal final concrete liner. This operation 
shall contain a series of individual steps that must be completed in sequence before the next length 
of tunnel can be lined. 

34.7.3 

Mucking and Disposal 

Muck is the industry term for excavated material produced during the advancement of the tunnel. All 
tunnel mining produces muck. This excavated material must be removed from the working face of 
the tunnel so that the next advance can be made. Once the muck is produced, it must be removed 
from the tunnel and finally disposed of in a legal manner or used as fill for some portion of the tunnel 
Project or other project where it could have a beneficial use. 

Muck  is  actually  a  broken-down  state  of  the  in  situ  material  through  which  the  tunnel  is  driven. 
Because the natural material is disturbed by either blasting, cut with a TBM or road-header, or cut 
out with a bucket excavator, the volume of muck removed actually is larger than the natural bank 
material. This swell is usually approximated as 70 percent to 100 percent more in rock and 25 percent 
to 40 percent for soil. 

Excavated  material  must  be  removed  from  the  tunnel.  Methods  chosen  to  remove  this  material 
depends on many factors, such as the diameter or size of the excavation, the length of the tunnel 
excavated from any given heading, the material being moved, the grade of the tunnel being driven, 
and whether the material is going to a shaft for removal or a portal. Horizontal conveyor belts shall 
be used for large excavated tunnels that are longer than a few thousand meters and are excavated 
by  a TBM.  Conveyors  shall  move  a  large quantity  of material quickly.  Conveyors  require  that  the 
excavated material be of relatively uniform small size so that it will sit in the belt during the transfer 
to  the  shaft  or  portal.  Conveyors  can  be  used  with  a  drill-and-blast  excavation  method  if  the 
Contractor employs a crusher to make the drill-and-blast rock a more even and smaller consistency. 
This crushing is necessary to ensure that the material sits nicely on the belt, is small enough that 
when it is loaded onto the belt it does not damage or rip the belt material. Conveyors shall be limited 
to a grade, or slope, less than 18 degrees to successfully transport muck. Conveyors shall transport 
rock or soil, which must not be too wet 

— or it will not transport well. Conveyors can also be used in 

tunnels where there are curves in the alignment but this requires some special care and equipment. 

Material  that  is  too  wet  to  carry  on  a  conveyor  belt  shall  be  pumped  out  of  the  tunnel  through  a 
pipeline from the TBM to the shaft or portal. This method shall be used on soft-ground tunnels where 
the  material  is  clay-like  or  where  sufficient  water 

—  and  often,  conditioners  —  is  mixed  with  the 

excavated material to make it slurry like. 

For smaller tunnels excavated by a TBM, the Contractor shall choose to load the excavated muck 
into rail cars and haul it out of the tunnel using locomotives. Rail haulage also has some limitations, 
such  as  the  grades  are  usually  limited  to  less  than  4  percent,  a  great  amount  of  rolling  stock  is 
required, and great care must be paid to maintaining the track. 

Once the muck arrives at the shaft or portal, it must be off-loaded and then disposed. The shaft shall 
be  a  vertical  hole  through  which  all  excavated  material  must  be  lifted  and  removed  and  through 
which  all  material  required  for  the  tunnelling  operations  must  be  lowered  to  the  tunnel  level. 
Additionally,  all personnel working on 

— or inspecting — the tunnel must come in and out of this 

shaft. There are many ways to transport the muck up the shaft. Muck cars shall be lifted one by one 
up the shaft, dumped in a pile on the surface, and lowered back down to the tunnel. Muck cars can 
be dumped into a hopper at the bottom of the shaft and then loaded into a bucket that is hoisted to 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-43 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

the  top  and  dumped  or  the  muck  from  the  hopper  could  be  loaded  onto  a  vertical  conveyor  and 
conveyed  to  the  top  of  the  shaft  and  dumped  onto  a  pile  or  hopper.  Similarly,  the  muck  can  be 
pumped  to  the  surface  and  deposited  on  a  horizontal  conveyor,  a  stockpile,  or  run  through  a 
processing plant to remove the water and the residual dumped on a pile or into hoppers. 

Portals  shall  provide  easier  access  to  a  tunnel  since  they  eliminate  the  bottleneck  that  the  shaft 
imposes. Muck is easier to remove at a portal because the track can be placed on the ground or on 
an elevated trestle so that muck cars can be pulled outside to dump their loads onto a muck pile. 

Any  disruption  in  the  muck  removal  operation  will  delay  the  start  of  the  next  round  or  the  next 
advance. If the Contractor cannot get rid of the muck, it cannot produce more. This is also true once 
the muck reaches the surface. There shall be a place to store the muck that is brought out of the 
tunnel until it can be loaded into trucks or rail cars and hauled away. Without this storage capability 
on the surface, all muck brought out of the tunnel must immediately be loaded into surface trucks or 
rail cars for disposal. If there is a holdup in the surface trucking or rail cars then no more muck can 
be brought out and the tunnel advance must stop. This situation is called being muck-bound and 
must be avoided at all costs. The more muck storage that is available, the more unlikely it will be for 
the Project to become muck-bound. Worksites must be large enough to provide this storage cushion, 
the larger a worksite the bigger the cushion. Special care must be taken to ensure a steady stream 
of vehicles to remove the muck as it is produced, and to deliver workers and materials 

— as needed. 

Thought must also be given to the hours of operation allowed in the tunnel Project. If the hours of 
operation for surface work are restricted, such as if surface work is not allowed after 10 p.m., then 
to operate the tunnel 24 hours per day, there must be some place to store muck underground, and 
construction noises must be kept below a threshold based on local ordinances and/or certain realistic 
decibel levels. 

34.7.4 

Health and Safety 

Construction engineering and safety shall go hand-in-hand. Underground construction is inherently 
a dangerous undertaking. Work goes on in a noisy environment, in close quarters often with moving 
heavy  machinery.  Careful  attention  must  be  paid  to the  layout  of the  worksites;  workers must  be 
protected at all times. The overriding philosophy must be that, 

“everyone goes home safely at the 

end of their shift

.” 

Every step of the operation shall be planned with safety in mind. Normal surface safety concerns are 
also  appropriate  for  underground  construction.  Workers  must  be  safeguarded  from  falling  off  the 
work  platforms  used  in  the  mining  process. Workers  must  be  protected  from  being  struck  by  the 
moving  equipment  used  throughout  the  mining  process.  Workers  must  be  protected  from  being 
electrocuted; however, there are also many additional hazards that workers must be protected from 
and guarded against. 

Work underground involves mining through rock or soil or a combination of both. To excavate the 
opening required for  the  tunnel  the  natural  properties  of the ground  are disturbed. The ground  is 
usually not a homogeneous mass but has been subjected to massive forces of nature and has been 
altered. Once the opening has been excavated it must be supported in order for the workers to be 
protected from falling material, collapse or other deterioration of the tunnel roof or crown. So, it is the 
job of the Contractor to plan on making the tunnel opening stable to allow workers to move freely 
and without concern of falling material. 

Because tunnels are by definition below the surface, lighting of the workspace is an important part 
of underground safety. OSHA has regulations governing all elements of working underground and 
the Contractor must be familiar with them all. There are required levels of lighting for the actual work 
locations as well as the previously excavated openings. It is important to remember that the tunnels 
are long linear work places. As the tunnels are advanced more and more safety plant must be added 
along with the productive support elements. 

One  of the more  challenging  aspects  of  tunnel  safety  is the fact that  workers must  be  constantly 
supplied with high quality breathable air. Again OSHA is specific in its requirements. Each person 
underground must be supplied with 5.66 m3 per minute of air. Additionally, much of the equipment 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-44 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

underground shall be powered by internal combustion engines. Diesel fuel is the only fuel allowed 
underground. OSHA also has specific requirements for the equipment and for the amount of air that 
must  be  delivered  to  the  underground  for  each  and  every  piece  of  diesel  equipment  working 
underground. This diesel air requirement is in addition to the requirement for each and every person 
underground.  Tunnel  atmosphere  quality  must  be  tested  on  a  regular  schedule  to  ensure  that 
sufficient quantities of oxygen are present and that concentrations of undesirable gasses and by-
products of the internal combustion engines are controlled to acceptable levels. 

Also  tests  must  be  performed  on  a  regular  basin  to  ensure  that  the  air  movement  across  the 
excavated cross section is no less that 10 m per minute. 

If  this  is  not  enough,  Mother  Nature  can  often  provide  challenges  to  the  safety  of  workers 
underground.  There  can  be  gasses  underground  that  can  seep  into  the  tunnel  opening  after  the 
excavation  operation.  These  gasses  can  be  poisonous,  like  hydrogen  sulphide,  or  explosive  like 
methane.  Whenever  these  gasses  are  present,  or  suspected  to  be  present,  the  Contractor  has 
additional  OSHA  requirements  to  be  aware  of  and  to  follow.  Extra  ventilation  will  be  required,  in 
addition to the air needed for both people and diesel equipment and the required quantity can be 
substantial.  Whenever  these  gasses  are  suspected,  there  are  extra  requirements  for  continuous 
monitoring of the atmosphere with automatic shutdown of equipment should the gasses be detected 
in concentrations higher than allowed. 

Water entering the tunnel opening is also a safety issue. Most tunnels are excavated below the water 
table, therefore, the opening acts like a big drain and any water running through the rock or contained 
in the soil tends to collect in the tunnel. Water running through the tunnel bottom or invert can cause 
several potential safety issues. Tunnels can be accessed by one or more shafts, by a combination 
of shafts and portal or from a portal alone. It is desirable to drive tunnels uphill so that any water that 
seeps into the excavated opening flows away from the working face by gravity. This water shall be 
allowed to run in a ditch located at the side of the tunnel invert. Care must be taken that workers do 
not  step  into  or  fall  into  this  ditch.  The  higher  the  inflow  of  water  into  the  tunnel  the  greater  the 
problem of safely conveying it back along the tunnel and finally out the shaft or portal. 

Tunnels  that  are  driven  down  hill  have  the  problem  that  water  flows  to  and  accumulates  at  the 
working face. This collected water must be removed from the work area by pumping. The water is 
pumped through a pipe at the side of the excavation. This pipe must extend all the way to the shaft 
or portal where it can be removed from the tunnel. Water can also enter the tunnel in sudden large 
flows. These can be dangerous occurrences and any tunnel where this is a possibility extra care 
must  be  taken  in  the  planning  for  worker  safety.  Tunnels  under  bodies  of  water  are  of  particular 
concern for this risk of sudden large inflows of water. 

Fires in tunnels are especially dangerous and can lead to extensive damage and risk to a worker's 
safety and life. Awareness of this potential danger shall be the responsibility of the Contractor, which 
shall plan to mitigate the risk at every stage of the Project. Most tunnels are driven from one point to 
another from a single point of entry, which is what makes tunnel fires so dangerous and concerning. 
The tunnel environment contains numerous potential sources of fire. Equipment can malfunction and 
catch fire. Workers using welding or burning torches can set off a fire. Leaking hydraulic fluid or fuel 
from  equipment  can  be  ignited  by  a  stray  spark  or  discarded  cigarette.  Conveyor  belts  used  to 
transport muck can build up heat from rubbing on or over something and ignite. All of these possible 
fire risks, and more, must be addressed by the Contractor to minimise the possibility of a fire or to 
minimise the potential damage and injuries resulting from a fire. Only retardant material and hydraulic 
fluid shall be allowed on any underground equipment or material. Fire suppression systems shall be 
required for all underground equipment, conveyor belt motors, and storage magazines. Vertical muck 
removal belts shall be equipped with deluge water systems to dump large quantities of water on any 
belt fire event.  

Of  equal  importance  in  dealing  with  tunnel  fires  is  how  to  provide  for  the  safety  of  the  workers 
underground.  This  can  be  accomplished  in  several  ways.  Rescue  chambers,  where  workers  can 
take  refuge  in  a  fire,  shall  be  fully  equipped,  and  supplied  with  independent  air  supplies;  and 
insulation shall be deployed along the tunnel as the tunnel is advanced. Of equal importance, the 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-45 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

tunnel  can  be  planned  with  intermediate  access  points  that  can  be  fully  equipped  to  be  able  to 
remove workers from the tunnel, when the tunnel has been excavated past these locations. 

34.7.5 

Schedule 

The  importance  of  the  development  and  use  of  a  realistic  schedule  for  all  phases  of  the  Project 
cannot be overemphasised. It is critical for the Contractor to understand the relationships among all 
the activities that go into the Project, as well as the needs and interests of all those who are affected 
by the construction, testing, and commissioning of the work. With this understanding, the Project can 
go forth in an orderly, predictable manner, which in the end benefits everyone. 

The schedule is the road map of how the Project progresses through all the necessary steps. It is 
required that a comprehensive schedule be developed by the Contractor during the early stage of 
the Project. During this early stage, the Project must be assigned to each and every component such 
as construction, testing, commissioning, start up, and any activity or phase that is important to the 
Owner.  As  the  Project  develops,  and  more  of  the  actual  work  and  restrictions  are  known,  the 
schedule  must  be  re-evaluated  and  updated  to  reflect  this  new  knowledge.  The  schedule 
development shall be a living process that is used and revised constantly to be of maximum benefit 
to the Project. 

Realistic  time  needed  to  accomplish  all  aspects  of  the  Project  must  finally  be  reflected  in  the 
schedule. It makes no sense to handicap the tool, or schedule, or the process by introducing artificial 
or  incorrect  restrictions  or  by  putting  unrealistic  expectations  into  the  schedule.  In  fact,  these 
restrictions and incorrect assumptions always create problems later in the Project, usually in the form 
of delays, claims, and higher costs. There can be a positive case made for the Owner to actually 
build some float time into the schedule, if possible, so that there is some way to cushion the effects 
of unknown occurrences that could impact the Project schedule. 

Unrealistic schedules sometime might result from external forces, such as the desire to have the 
Project  completed  in  time  for  an  upcoming  event.  These  external  forces  always  need  to  be 
acknowledged and addressed on a case-by-case basis. They can wreak havoc on the schedule, but 
they must be taken seriously. It shall be noted that throughout the Project's life, its schedule will be 
at the mercy of these external forces. Having said this, the best, and only, way to begin the Project 
is with a realistic, well-thought-out schedule. This will reduce the risk that the Owner will be called 
on  to  defend  an  inaccurate  timeline  necessary  to  complete  the  Project.  It  is  important  for  the 
Contractor to remember that the schedule numbers that are initially released to the public and the 
Owner  are  the  same  numbers  the  Contractor  will  have  to  live  with  and  defend  throughout  the 
Project's  life.  It  is  much  easier  if  these  schedules  are  reasonable  and  defendable,  backed  by 
professional experience and industry standards. 

Having realistic schedules produces a win-win situation for both the Owner, as well as the Contractor, 
by eliminating or at least minimising the conflicts that can occur on the Project. 

The schedule shall divide the work into discrete activities each with an amount of time needed for 
completion. Each activity shall be quantified with the important items of work such as linear meters 
of tunnel or cubic meters of concrete. Production rates shall be then applied to these activities and 
quantities.  These  discrete  activities  can  then  be  combined  in  sequences  that  depict  the  way  the 
Contractor anticipates the work to be constructed. These sequences can be linear or overlapping; 
but at the end, a roadmap of all the elements of the Project shall be developed, how they fit together 
and how long the Project is expected to take. 

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page 34-46 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

I

NDEX

 

 

 
adverse effects, 10 
angular distortion, 22 

Architectural Damage

, 21 

baseline conditions, 7 
boom, 15 
bored, 5, 37, 38 
bulkheads, 28, 30, 32, 33, 35, 36, 37 
calculations, 6 
cathodic protection, 29, 35 
chemical treatments, 11 
circular, 6, 15, 21, 29 
communication, 7, 11 
condition survey, 12 
construction method, 6 
Contaminated materials, 31 
curing, 6, 30, 32 
curvilinear, 6 
cut-and-cover, 5, 6, 9, 10, 11 
cutterhead, 14, 15 
deformation, 8 
Design, 5, 6, 9, 10, 11, 17, 24, 25, 27, 33, 37 
dewatering system, 10, 11 
differential pressure, 11 
dilatation, 37 
displacements, 8, 17 
double-shell tunnel element, 29 
dredge materials, 31 
drill-and-blast, 6, 7, 15, 38, 39 
dynamic compaction, 24 
environmental disturbance, 28 
environmental impacts, 10 
Environmental testing, 7 
equipment, 5, 6, 8, 9, 11,  12, 13, 14, 15, 16, 

18, 25, 27, 31, 32, 33, 37, 38, 39, 40 

excavation support systems, 8, 9 
existing structures, 7, 8, 10 
explosives, 12, 13, 14, 38 
External waterproofing, 35 
fabrication, 6, 28, 29, 30, 32 
factor of safety, 22, 31, 32, 33 
Falsework, 5 
fault zones, 18 
fibber optic lines, 11 
fill materials, 34 
finishing, 6 
fire-life safety, 7 
Fires, 40 
flexible support systems, 9 
forms, 5, 18 
freezing, 11, 19, 26 

Functional Damage

, 21 

gas lines, 11 
Geologic mapping, 7 
Geotechnical instrumentation, 7, 8 
gripper, 14 
ground characterization, 7 
ground conditions, 6, 7, 8, 9, 15, 21, 24, 26 
ground improvement, 23, 31 
groundwater conditions, 7, 8 
groundwater control measures, 9 
Groundwater depression, 20 
groundwater table, 7, 10 
grouting, 11, 18, 21, 23, 24, 25, 26, 27, 28 
handling, 6, 28 
hazards, 8, 37, 39 
heave, 10, 27, 31 
high voltage cables, 11 
horseshoe, 6, 15 
hydrophilic seals, 37 
immersed, 5, 6, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 

36, 37 

Immersion joints, 35 
Impervious retaining walls, 10 
improvised floodable basins, 28 
initial draft, 29 
initial support, 6, 7, 16 
injectable, 37 
installation, 6, 7, 9, 15, 16, 17, 18, 24, 27, 31, 

32, 33, 37 

installation system, 6 
Internal diaphragms, 29 
internal finish, 6 
jacked-box tunnelling, 6 
laboratory testing, 7, 26 
Lateral stability, 32 
Lattice girders, 16, 17 
lighting, 7, 40 
lining, 6, 7, 8, 12, 14, 15, 16, 18, 19, 23 
locking fill, 30, 34 
Longitudinal joints, 27 
Lost ground, 20 
marine operations, 32 
micropiles, 24 
mined, 5, 24, 37, 38 
monitoring, 7, 10, 16, 33, 34, 35, 40 
Muck, 38, 39 
New Austrian Tunnelling Method, 6, 15 
non-shrink, 29 
observation wells, 7 
oil separators, 11 

Perimeter Control

, 13 

permeability, 10, 25, 26 
Permeation grouting, 24 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

 Page 34-47 

C

HAPTER 

34:

 

R

OAD 

T

UNNELS

 

 

First Edition -January 2018 

 

piezometers, 7 
Pilot tunnels, 7, 8, 18 
placing, 6, 28, 30, 31, 33, 34, 35, 38 
portals, 5, 6, 24, 38 
power, 11, 14 
precast concrete plates, 27 
precast segments, 18 
Precautions, 10 
Pre-injection, 14 
probing, 8 
protection, 6, 7, 8, 12, 17, 29, 31, 34, 35, 37 
pumped wells, 10 
rectangular, 6, 29 
re-injecting, 22 
ribs and lagging, 17 
rigid systems, 9 
risk assessment, 22 
risks, 7, 8, 29, 38, 40 
road traffic, 11 
rock, 5, 6, 7, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 

20, 30, 31, 34, 35, 37, 38, 39, 40 

Rock bolts, 17 
Rock dowels, 17 
rock mass, 13, 17 
rock protection blanket, 34 
Rock reinforcement, 6, 14, 16 
rotation, 37 
Round length, 15 
safe limit, 22 
samples, 7, 26 
Sampling, 5 
sandwich construction, 29 
schedule, 37, 38, 40, 41 
Sealed buckets, 30 
secant pile, 10 
segment, 14, 18, 30, 37 
seismic loads, 36 
self-consolidating, 29 
Sequential Excavation Method, 6, 15 
settlement, 8, 9, 10, 11, 20, 21, 22, 27, 31, 33, 

34, 37 

Settling basins, 11 
sewer, 11 
Shield, 14, 20 
shield tunnelling, 20 
shotcrete, 6, 15, 16, 17 
single-shell immersed tunnels, 29 
slurry walls, 10, 11 
soft ground, 5, 6, 15, 19, 20, 25 
Soil dowelling, 24 
Soil movement, 9 
Soil nails, 24 
soldier piles, 11 
spalling, 6 
stabilization, 12, 23 
steel interlocking sheeting, 10 

steel tunnel liner plates, 27 

Structural Damage

, 22 

subsurface investigations, 7 
surface blasting, 13 
Test pits, 7 
traffic operation and control, 7 
treatment, 11, 23, 24 
trench stability, 28 
Tunnel blasting, 13 
tunnel boring machine, 6 
unanticipated conditions, 7 
uncontrollable variables, 14 
utilities, 7, 9, 11, 12, 26 
ventilation, 7, 9, 14, 18, 40 
vertical downward load, 33 
vibrations, 8 
vibro compaction techniques, 24 
Walls, 7, 9 
water, 7, 8, 9, 10, 11, 14,  15, 18, 19, 20, 22, 

24, 25, 26, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 
37, 39, 40 

water pressures, 8, 18 
water tightness, 35 
waterstop, 37 
wheel, 15 

 

 

 

 

 

 

 

 

STANDARD CONSTRUCTION SPECIFICATIONS 

PART 2 

ROAD STRUCTURES 

 

CHAPTER 35 - BRIDGE AND UNDERPASS LOAD 

TESTING 

 

 

 

 

 

 

 

DOCUMENT

 

NO:

 

TR- 

FIRST

 

EDITION 

JANUARY

 

2018

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page i 

C

HAPTER 

35:

 

B

RIDGE AND 

U

NDERPASS 

L

OAD 

T

ESTING

 

First Edition -January 2018 

 

 

Chapter 35: Bridge and Underpass Load Testing

 

T

ABLE OF 

C

ONTENTS

 

Table of Contents............................................................................................................................. i

 

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

 

35

 

Bridge and Underpass Load Testing ............................................................................... 35-1

 

35.1

 

Objectives .................................................................................................................... 35-1

 

35.2

 

Reference Standards and Codes ................................................................................. 35-1

 

35.3

 

Definitions .................................................................................................................... 35-1

 

35.4

 

Static Load Testing of Bridges ..................................................................................... 35-1

 

35.4.1

 

General Guidelines ............................................................................................... 35-1

 

35.4.2

 

Calculations Required before Load Testing .......................................................... 35-2

 

35.4.3

 

Load Testing Procedures ...................................................................................... 35-2

 

35.4.4

 

Static Load Testing Method Statement ................................................................. 35-3

 

35.4.5

 

Required Loading and Monitoring for Static Load Testing ..................................... 35-3

 

35.4.5.1

 

Monitoring Type A .......................................................................................... 35-4

 

35.4.5.2

 

Monitoring Type B .......................................................................................... 35-4

 

35.4.6

 

Static Load Testing Analysis Report ..................................................................... 35-4

 

35.5

 

Static Load Testing of Underpasses ............................................................................ 35-5

 

Index .......................................................................................................................................... 35-6

 

 

 

 

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page ii 

C

HAPTER 

35:

 

B

RIDGE AND 

U

NDERPASS 

L

OAD 

T

ESTING

 

First Edition -January 2018 

 

L

IST OF 

T

ABLES

 

Table 35-1: Static Load Test - Load arrangement and required monitoring ................................ 35-4

 

 

 

 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page 35-1 

C

HAPTER 

35:

 

B

RIDGE AND 

U

NDERPASS 

L

OAD 

T

ESTING

 

First Edition -January 2018 

 

35 

BRIDGE AND UNDERPASS LOAD TESTING 

This  chapter  outlines  standards  and  requirements  that  apply  to  bridge  and  underpass  static  load 
testing activities for the Project. If required in the Contract documents, the dynamic load testing shall 
be carried out in accordance with the Contract Particular Specifications. 

The Contractor shall carry out static load tests on the bridge and underpass superstructures, as part 
of  the  acceptance  process  of  new  bridges  and  underpasses,  after  completion  of  the  bridge  or 
underpass.  Static load tests shall verify that the bridge and underpass

’s actual structural behaviour 

matches that of the theoretical design.  

The  Contractor  shall  complete  the  static  load  test,  as  well  as  the  dynamic  load  test  if  required, 
according to the provisions of this chapter and shall comply with any further requirements that the 
Engineer  will  supply  to  the  Contractor  in  due  course.  On  receipt  of  the 

Engineer’s  further 

requirements, the Contractor shall prepare a Method Statement and provide it to the Engineer for 
approval. 

35.1 

Objectives 

The purpose of the load testing is to evaluate the structural performance and functional adequacy of 
the bridge and underpass tested as an exact full-sized model with an appropriate margin of safety. 

35.2 

Reference Standards and Codes 

Standards  and  codes  for  bridge  and  underpass  load  testing  shall  be  as  specified  in  these 
specifications, in the Contract documents, if any, and the following, in their latest edition: 

ADQCC (TR-516) Road Structures Design Manual; 

OSHA 

Occupational Safety and Health Administration. 

35.3 

Definitions  

"Design  Live  Load"  means  the  Abu  Dhabi  Vehicular  Load  (ADVL)  as  defined  in  Road  Structures 
Design Manual (ADQCC TR-516), including the corresponding impact factor and multi-lane reduction 
factor.  

"Test Load" means the actual loads used at each stage of testing. 

35.4 

Static Load Testing of Bridges 

35.4.1 

General Guidelines 

The Contractor shall carry out a static load test on the bridge in compliance with the following general 
guidelines: 

a.  Load  testing  shall  be  performed  after  construction  of  the  bridge  is  complete  and  all  the 

superimposed  dead  loads  (such  as  pavement  layers,  parapets,  and  footways)  have  been 
applied, but not sooner than 28 days after the pouring of concrete for the bridge deck. 

b.  The Contractor shall ensure that all the stress relieving operations for the bridge bearings are 

completed before load testing. 

c.  The Contractor is responsible for ensuring the 

bridge’s general and structural safety during 

testing. This responsibility includes ensuring that the bridge does not exceed its elastic limit 
and that tests do not damage the bridge or its components, including bearings and expansion 
joints. 

d.  The Contractor shall predetermine the test Load patterns and positions on the bridge deck to 

simulate load effects for which the bridge has been designed. The amount and configuration 
of the test load applied during the test must produce internal forces (bending moments, shear, 
and  axial  forces)  and  reactions  at  critical  sections  that  equal  the  corresponding  live  load 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page 35-2 

C

HAPTER 

35:

 

B

RIDGE AND 

U

NDERPASS 

L

OAD 

T

ESTING

 

First Edition -January 2018 

 

values in the bridge design. The Contractor shall place the test load in standard width design 
traffic lanes, spaced across the entire bridge roadway width between curbs, at pre-marked 
locations. 

e.  The Contractor shall provide sufficient supporting calculations for selected test load values, 

patterns, and positions to enable simulation of the most critical cases. 

f.  During  the    static  load  test,  the  Contractor  shall  increase  the  test  load  (in  at  least  four 

increments)  to  achieve  the  predetermined  design  maximum  live  longitudinal  sagging  and 
hogging (if any) moments in mid-spans, design maximum live longitudinal hogging at internal 
supports, and maximum live reactions at supports. 

g.  Precast concrete blocks may serve as truck loads to achieve the required axle loads. Lorries 

that are loaded with aggregates may also serve as truck loads if the required axle loads can 
be achieved. The Contractor may apply concentrated loads to the deck by jacking against 
dead weight. Load testing shall be carried out for every span, pier, and abutment. 

h.  Deflections  and  strains  shall  be  measured  accurately  and  at  a  sufficient  number  of 

Measurement  Reference  Points  (MRPs)  where  maximum  deformations  are  expected  to 
produce sufficient data to plot the theoretical and measured deflected shapes of the structure. 
The Contractor shall take measurements at least at one fourth of the middle spans, at one 
fifth  of  exterior  spans,  and  at  the  tops  of  piers  and  abutments.  The  Contractor  shall  take 
measurements at each section at no fewer than two measurement points, one at the centre 
line and one at the edge of the bridge deck slab. 

i.  After completing load testing, the Contractor shall carry out a bearing performance inspection 

to  ensure  that  no  additional  restraint  is  present.  Vertical  deflections  and  compression  of 
bearings  and  differential  translations  (that  is,  the  temperature  induced  movements  at 
expansion joints) shall be well below the design (or manufacturer) limits. 

35.4.2 

Calculations Required before Load Testing 

To ensure the 

structure’s safety, the Contractor shall take the following actions before conducting 

load testing: 

a.  Calculate the theoretical bending moment, shear, and deflection diagrams, and reactions for 

each test load stage. Maximum values for these factors shall not exceed the corresponding 
values under design live loads. 

b.  Longitudinal  flexural  stresses  and  shear  stresses  along  the  bridge  shall  be  calculated  at 

critical sections and checked, so that they do not exceed the allowable stresses of the bridge 
at any time during the test. 

c.  Calculate the theoretical deflections at all MRPs for each test load increment. These values 

shall not exceed the corresponding values under design live loads. 

35.4.3 

Load Testing Procedures 

The Contractor shall comply with the following procedures when testing the bridge

’s static load: 

a.  Three days before load testing, take temperature measurements every hour at the top and 

underside of the bridge

’s deck slab (or the underside of its steel or concrete girder). Measure 

temperature at a location that will produce average values for the whole bridge. 

b.  Gradually apply the test load, in no fewer than four increments, before reaching the full, final 

load. At each test load increment, sustain the load for at least one hour before reading the 
deflections. Apply the maximum test load for at least twelve hours. 

c.  After  each  load  increment,  measure  deflection  at  all  MRPs,  including  above  piers  and 

abutments.  These  measurements  shall  not  exceed  the  corresponding  theoretical  values 
calculated for the same loading. 

d.  After each load increment, visually inspect the bridge at critical locations for the appearance 

or widening of cracks and for any other unwanted consequences. After detecting any crack, 
measure its length and width and determine its form and orientation. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page 35-3 

C

HAPTER 

35:

 

B

RIDGE AND 

U

NDERPASS 

L

OAD 

T

ESTING

 

First Edition -January 2018 

 

e.  After  reading  deflections  and  performing  a  visual  inspection  at  each  MRP,  verify  and 

determine that the bridge is performing as expected and, consequently, decide whether to 
continue or postpone testing. 

f.  After removing test loads, measure deflections again to verify that any permanent deflection 

is minimal and within acceptable limits. The ratio of permanent irreversible deflection to the 
total deflection shall not exceed (0.2).  

g.  At each stage of load testing, when reading deflections, measure temperature at the top and 

bottom  of  the  bridge

’s  deck.  In  case  of  significant  temperature  effects,  the  theoretical 

deflections due to temperature shall be calculated and considered in comparing of theoretical 
and measured deflections. 

35.4.4 

Static Load Testing Method Statement 

The Contractor shall submit a load testing Method Statement for the bridge to the Engineer at least 
two months before the testing date. This statement shall include at least the following items: 

a.  The current status of the bridge to be tested 

b.  A Traffic Management Plan for managing traffic during the test 

c.  A load testing procedures 

d.  A discrietization for the bridge deck

’s MRP positions. 

e.  Descriptions  of  the  types  of  dial  gauge  and  strain  gauge  to  be  used,  their  locations,  their 

sensitivities, and other relevant information. 

f.  Description of the type of truck to be used in the testing, its load intensity, its type of load, its 

maximum  and  incremental  loads,  and  the  corresponding  axle  loads  with  justification  for 
assumed axle loads (based on model specification). Required loading for static load testing 
shall be as per Section 35.4.5 of this chapter. 

g.  Descriptions  of test truck  configurations (in  longitudinal  and  transverse  directions for  each 

test  load);  such  descriptions  shall  include  supporting  calculations  for  selected  truck 
configurations. 

h.  Bending  moment,  shear  force,  and  theoretical  deflection  diagrams  with  the  reaction  of 

supports due to the test load. 

i.  A  comparison  between  design  live  load  moments,  shears,  reactions,  and  deflections  and 

their corresponding theoretical test load values at all MRPs. A load testing statements shall 
include a comparison of deflections at each test load increment. 

j.  Any additional information that the Contractor considers useful for load testing. 

k.  Bearings performance inspection.  

35.4.5 

Required Loading and Monitoring for Static Load Testing 

During static load testing, the Contractor shall move the load across the bridge in stages, as specified 
in the method statement. 

The 

test’s load intensity shall replicate the Abu Dhabi Vehicular Load (ADVL) in accordance to Road 

Structures Design Manual (ADQCC TR-516), applied to all the existing traffic lanes and the outer 
hard shoulders. The load intensities that correspond to design live loads shall be based on the actual 
geometry of the bridge to be tested by the Contractor. 

The Engineer shall approve the detailed disposition of each vehicle at each stage. 

The  Contractor  shall  provide  vehicles for  these tests  as  indicated  in  their method  statement  or  in 
accordance with alternative directions from the Engineer (given that such alternatives achieve the 
required load intensity).  

The Contractor shall set up on site a calibrated weighing bridge and confirm the weight of all vehicles 
used in the test. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page 35-4 

C

HAPTER 

35:

 

B

RIDGE AND 

U

NDERPASS 

L

OAD 

T

ESTING

 

First Edition -January 2018 

 

The Contractor shall load the bridge on each span based on the actual geometry and as indicated 
in the method statement. After obtaining approval from the Engineer for the precise location for the 
front of each train of vehicles at each stage, the Contractor shall incorporate these locations into the 
method statement. As a typical example, Table 35-1 provides the load arrangement and required 
monitoring for a 5 span bridge. 

Table 35-1: Static Load Test - Load arrangement and required monitoring 

Test stage 

Spans loaded 

Duration 

Elapsed 

time 

Monitoring 

required 

Spans (piers) 

to be 

monitored

1

 

6 hours 

6 hours 

Type A 

1,2 

1 hour 

7 hours 

Type B 

(1) 

1,3 

6 hours 

13 hours 

Type A 

1,3 

2,3 

1 hour 

14 hours 

Type B 

(2) 

2,4 

6 hours 

20 hours 

Type A 

2,4 

3,4 

1 hour 

21 hours 

Type B 

(3) 

3,5 

6 hours 

27 hours 

Type A 

3,5 

4,5 

1 hour 

28 hours 

Type B 

(4) 

1. A value in parentheses indicates the Pier

’s number 

At the start of each stage, the Contractor shall move the test load to ensure the gradual application 
and removal of load. Halfway through each stage, such movement shall achieve the maximum load, 
which shall be sustained for the remainder of the period. 

The Contractor shall obtain approval from the Engineer in advance for any deviations from or breaks 
in the schedule outlined in Table 35-1. 

At all stages, the Contractor shall report to the Engineer any unanticipated events or delays, to which 
the Engineer will, if appropriate, provide further instructions on how to proceed with load testing. 

The Contractor shall supply all necessary facilities, access, measuring, and photographic equipment 
to enable the Engineer to inspect critical locations during the test. 

35.4.5.1 

Monitoring Type A 

The Contractor shall provide approved deflection measuring devices consisting of dial gauges with 
an accuracy of ±1 mm and strain gauges.  Such deflection measuring devices shall be placed at mid 
span and over supports of the span being monitored, as directed by the Engineer. The Contractor 
shall take readings at the start of each stage, when reaching the maximum load for each stage, and 
at the end of each stage. Temperature readings shall be taken by the Contractor throughout the test 
on  the  deck  surface  and  on  concrete  in  the  shade  at  locations  that  have  been  approved  by  the 
Engineer. 

35.4.5.2 

Monitoring Type B 

The Contractor shall carry out visual inspection of key elements only, including bearings. 

35.4.6 

Static Load Testing Analysis Report 

The Contractor shall prepare a comprehensive static load testing analysis report and submit three 
(3) copies of the report to the Owner and the Engineer two weeks after completing load testing for 
the entire bridge. This report shall include at least the following items: 

a.  Details of adopted procedures, load configurations, and a summary of all items mentioned 

above in the method statement. 

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page 35-5 

C

HAPTER 

35:

 

B

RIDGE AND 

U

NDERPASS 

L

OAD 

T

ESTING

 

First Edition -January 2018 

 

b.  An interpretation of the test results. 

c.  A  table  with  theoretical  deflections  (that  is,  design  live  load  and  test  load)  and  measured 

deflections  for  all  MRPs  and  for  each  test  load  increment.  This  table  shall  also  include 
measured deflections after removal of each test load increment. The Contractor shall apply 
linear  interpolation  between  loaded  and  unloaded  bridge  measurements  to  remove  the 
effects of temperature from the measured deflections in this table. 

d.  Longitudinal theoretical deflections (design live load and test load) and measured deflection 

curves along the bridge centreline for each test load increment. 

e.  Graphs that compare measured deflections to theoretical deflections at major MRPs (that is, 

along  the  bridge

’s  centre  line  at  mid-span  and  support  locations).  A  static  load  testing 

analysis  report  shall  include  the  slope  of  the  compatibility  line,  which  the  Contractor  can 
derive from the deflection graphs. 

f.  Any local effects observed during testing. 

g.  Final analyses, conclusions, and recommendations. 

h.  Results of a performance inspection for bearings. 

i.  A statement of approval for the bridge load testing. 

j.  Statement  that  load  testing  verifies  that  the  completed  bridge  complies  with  its  design 

requirements. 

35.5 

Static Load Testing of Underpasses 

The Static Load Testing of underpasses shall be carried out in accordance to the same principles 
and procedures stated for bridges.  Any traffic lanes above the underpass deck shall be loaded as 
stated for bridge traffic lanes.  The loading shall be repeated along the underpass length sequentially 
for the whole length of underpass or as agreed by the Owner. 

In case of double underpasses, the unsymmetrical loading shall also be considered.  The contractor 
shall  consider  all  safety  issues  and  submit  the  load  testing  method  statement  including  loading 
procedure and instrumentation for approval of the Owner.

S

TANDARD 

C

ONSTRUCTION 

S

PECIFICATIONS

 

 

P

ART 

2

 

 

R

OAD 

S

TRUCTURES

 

 

 

Page 35-6 

C

HAPTER 

35:

 

B

RIDGE AND 

U

NDERPASS 

L

OAD 

T

ESTING

 

First Edition -January 2018 

 

I

NDEX

 

acceptance process, 35-1 
actual geometry, 35-3, 35-4 
actual structural behaviour, 35-1 
analysis report, 35-4, 35-5 
bearings, 35-1, 35-2, 35-4, 35-5 
calculations, 35-2, 35-3 
calibrated weighing bridge, 35-3 
conclusions, 35-5 
critical sections, 35-1, 35-2 
Deflections, 35-2 
Design Live Load, 35-1 
dial gauge, 35-3 
discrietization, 35-3 
double tunnels, 35-5 
dynamic load testing, 35-1 
elastic limit, 35-1 
equipment, 35-4 
exact full-sized model, 35-1 
expansion joints, 35-1, 35-2 
flexural stresses, 35-2 
footways, 35-1 
Graphs, 35-5 
inspection, 35-2, 35-3, 35-4, 35-5 
internal forces, 35-1 
interpretation, 35-5 
load increment, 35-2, 35-3, 35-5 

longitudinal sagging and hogging, 35-2 
Measurement Reference Points, 35-2 
Method Statement, 35-1, 35-3 
new bridges, 35-1 
parapets, 35-1 
pavement layers, 35-1 
Precast concrete blocks, 35-2 
reactions, 35-1, 35-2, 35-3 
recommendations, 35-5 
stages, 35-3, 35-4 
standard width design traffic lanes, 35-2 
static load testing, 35-1, 35-3, 35-4, 35-5 
strain gauge, 35-3 
strains, 35-2 
superimposed dead loads, 35-1 
superstructures, 35-1 
temperature measurements, 35-2 
Test Load, 35-1 
test Load patterns, 35-1 
test truck configurations, 35-3 
theoretical design, 35-1 
traffic lanes, 35-3, 35-5 
Traffic Management Plan, 35-3 
truck loads, 35-2 
tunnel deck, 35-5 
underpass, 35-1, 35-5 

 

 

 

 

 

 

 

 

Content      ..     20      21      22