Neue Augen für den Preis

Kevin Garcia, Bereichsleiter für Schiffs- und Spezialbau in der Trimble-Abteilung für Tiefbau und Bauwesen

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Tappan Zee Constructors 'See' unter dem Hudson River mit Trimble Marine Construction Systems und Teledyne Marine Imaging.

Seit 1955 ist die Tappan Zee Bridge eine wichtige Verbindungsstraße für New Yorker, die zwischen Rockland und Westchester Counties pendeln. Sie liegt etwa 32 km nördlich von Manhattan und über den Hudson River. Ein starker Anstieg des Verkehrsaufkommens und exponentiell steigende Wartungskosten führten jedoch letztendlich zu der Entscheidung, die historische Brücke zu ersetzen. Die neue Gouverneur-Mario-M.-Cuomo-Brücke, die längste Überfahrt im New York State Thruway-System, ist so konzipiert, dass sie die Anforderungen der Zukunft erfüllt und gleichzeitig das Wirtschaftswachstum unterstützt.
Im Jahr 2013 wurde Tappan Zee Constructors mit der Planung und dem Bau der Doppelspannenkreuzung beauftragt. Die nördliche Spanne der Brücke wurde im August 2017 offiziell für den Verkehr in westlicher Richtung freigegeben, und die Spanne in östlicher Richtung wurde im September 2018 fertiggestellt. Tappan Zee Constructors begann 2017 mit dem Rückbau der alten Brücke - die Arbeiten werden 2019 fortgesetzt.

Die neue Struktur ist bereits ein Meilenstein und verfügt über eine 3,1 Meilen lange Doppelspann-Schrägseilstruktur. Die abgewinkelten Haupttürme der Brücke lassen sie aus allen Winkeln optisch auffallen. Nach vollständiger Fertigstellung umfasst es acht allgemeine Fahrspuren, vier Notfallschultern, einen gemeinsamen Rad- / Fußgängerweg und modernste Verkehrsüberwachungssysteme. Einzigartig ist auch, dass die Brücke für den Nahverkehr ausgelegt und gebaut wurde und die Pendelbahn aufnehmen kann.

Marine & Umwelt Herausforderungen
Als es 2013 begann, war die Gouverneur Mario M. Cuomo Bridge das größte Infrastrukturprojekt in den USA und erforderte über alle Phasen hinweg eine sorgfältige Planung. Der Projektumfang erforderte das Einbringen von mehr als 1.000 zylindrischen Pfählen in das Hudson-Flussbett, um 41 Pfeiler zu schaffen, die jede Brücke halten. Die letzte Phase des Projekts umfasste die sorgfältige Dekonstruktion und Entfernung von Trümmern von der alten Brücke. Die Dekonstruktionsphase wurde durch den beschleunigten Zeitplan für das Projekt, die schiere Größe der Brücke, die unterschiedlichen Wassertiefen des Hudson River und die windigen Bedingungen erschwert. Der Fluss des Hudson, weite Gezeitenbereiche sowie die Klarheit und Sichtbarkeit des Wassers waren ebenfalls wichtige Themen.

"Sobald der Baggerschaufel, Muschelschaufel oder Messerkopf auf einem Bagger unter Wasser geht, können Sie ihn nicht mehr sehen, sodass Sie wirklich nicht wissen, was passiert", sagte Lou Nash, Präsident der Measutronics Corporation, ein Integrator der Trimble Marine-Technologie.

Tappan Zee Constructors hat sich mit Nash, dem Measutronics-Team und Trimble beraten, um diese Herausforderungen zu meistern. Zu den verwendeten Positionierungs- und Leitsystemen gehörten Trimble- und Teledyne-Komponenten - Trimble-Software, -Hardware und -Sensoren für die Positionierung, Führung und Verfolgung von Maschinen sowie das Teledyne-Marine-Imaging-Sonar für Anwendungen unter der Oberfläche.

Unbekanntes beseitigen: reale Bedingungen im Vergleich zum Plan
Die Software Trimble Marine Construction wurde projektübergreifend für Ausgrabungen, Platzierungen von Bauwerken und Abbrucharbeiten eingesetzt. Zu den verwendeten schweren Geräten gehörten Bagger, Muschelkräne, Schneidkopf auf einem Bagger und vieles mehr. Unabhängig davon, welches Werkzeug mit der Maschine verwendet wurde - Schaufeln, Zangen, Scheren, Hämmer, Presslufthammer -, verfügten die Schiffssoftware und die Sonarausrüstung jeweils über eine präzise Anleitung, die dem Bediener Klarheit und Sichtbarkeit bei der Arbeit ermöglichte.

Blake Yaffee, Gebietsleiter für den Abrissabschnitt des Projekts, erklärt, dass sein Team zunächst das System verwendete, um eine Basislinie der Bedingungen im Fluss zu erstellen. Dies begann mit der Erfassung von 3D-Punktwolkendaten von untergetauchten Merkmalen über ein Vermessungsschiff unter Verwendung von Sonar.

„Wir können uns die Struktur im Voraus ansehen und dann diese Bilder aufnehmen, um Höhen, Mengen und Bedingungen zu bewerten und zu bestätigen“, sagte Yaffee. „Wir konnten uns mit allen Dingen befassen, die Probleme verursachen könnten, bevor wir die eigentliche Arbeit an der Struktur ausführen.“

Nachdem eine Grundlinie festgelegt worden war, verwendeten Tappan Zee Constructors die TMC-Software und einen hochauflösenden Teledyne-Mehrstrahl-Echolot, um einen Plan zum Aufbrechen der Betonstrukturen der alten Brücke in Trümmer zu erstellen, die dann sicher vom Flussboden entfernt werden konnten. Anschließend wurden den verschiedenen Maschinentypen Oberflächendaten zur Anleitung bei der Dekonstruktion der untergetauchten Strukturen zur Verfügung gestellt.

"In unserem System sieht der Bediener in der ersten Phase, wo sich das Werkzeug befunden hat, damit er den inneren Dekonstruktionsprozess richtig abdeckt", sagte Nash. „Sobald er das Gefühl hat, ein bestimmtes Niveau erreicht zu haben, dass sie anfangen möchten, das Material zu entfernen, kommt das Sonar herein und kartografiert die Trümmer, sodass es das Werkzeug während einer Dekonstruktion verfolgen und den Maschinen, die dies tun, Anweisungen geben kann müssen die Trümmer entfernen. "

Eine "Vogelperspektive" mit punktgenauer Genauigkeit
Andrew Teese, ein Maschinenbediener des Projekts, sagt, die Positionierungsausrüstung sei ein bedeutender Fortschritt im Vergleich zu konventionellem "Jagen und Picken", das für diese Art von Schiffsbauarbeiten erforderlich ist. Unter Verwendung traditioneller Methoden würde eine Besatzung wahrscheinlich in einem gitterartigen Muster an der allgemeinen Position des alten Piers von einem Ende zum anderen ausheben. Stattdessen konnte er das Trimble-System auf einem Manitowoc 999-Raupenkran mit einem Zweischalenwerkzeug verwenden, um den Grund des Flusses zu säubern, an dem der alte Pier abgebaut wurde.

Die Software folgt einem "ampelähnlichen" Muster, das auf der Bedienerkonsole grün angezeigt wird, wenn ein Aushub erforderlich ist, und wechselt zu gelb, wenn sich der Bediener der Neigung nähert. Das System liefert aktualisierte Informationen, so dass die Bilder und Farben in Echtzeit aktualisiert werden, wenn die Struktur aufgelöst und unter Wasser bewegt wird. Auf dem Bildschirm zeigt die TMC-Software von Trimble die Höhe, den Standort und eine 3D-Echtzeitansicht an. Laut Teese war er sogar in der Lage, fußballgroße Betonstücke zu sehen und wiederzufinden, die ohne Sonarfunktionen kaum zu erkennen gewesen wären.

"Es ist viel schneller, weil wir sehen können, wo wir waren, wie weit sich das Material ausgebreitet hat und wir können mit Genauigkeit durch die Mole und den Schutthaufen vordringen", sagte Teese. "Dinge, die du verpasst hast, als du durch die Gegend gehst, auf die du einen genauen Ort finden kannst, du musst dich nicht nach Dingen umsehen, du weißt nur, wo alles ist."

Mit präzisen Bildern, einschließlich überlagerter Referenzpunkte und Koordinaten, zeichnete das Team dann Prismen um die fehlenden Materialstücke und importierte diese Daten in die Kontrollboxen der Bediener.

"Jeder, der Wasserzerstörung durchgeführt hat, ist mit dem Begriff" Arbeiten im Blinden "sehr vertraut, da dies im Grunde genommen der Fall ist", sagte Yaffee. „Die Investition in das Produkt im Vergleich zum Projektmaßstab sowie die Tatsache, dass Sonar und Software neu konfiguriert und für das nächste Projekt verwendet werden können, haben uns die Entscheidung für die Einführung dieser Ausrüstung sehr leicht gemacht auf."

Schwerpunkt: Sicherheit und Umwelt
Tappan Zee Constructors konnte nicht nur schnell Trümmer unter Wasser identifizieren und entfernen, sondern auch schwierige Bauteile und Materialien unter Wasser auflösen, ohne sich ausschließlich auf Taucher verlassen zu müssen. Taucher haben auch einen vorhersehbaren und gut dokumentierten Plan, bevor sie unter Wasser zur Arbeit gehen, was die Sicherheit der Taucher erhöht.

"Das Schneiden von Stahlpfählen mit einer am Bagger montierten Schere ohne die Unterstützung eines Tauchers oder ohne viel Zeit damit zu verbringen, sich nur umzusehen, ist nahezu unmöglich", sagte Yaffee. "Mit dieser Sichtbarkeit und Positionierung sind wir in der Lage, die Bedingungen mit den Tauchern zu überprüfen, bevor sie untergehen."

Das Team untersuchte den Flussboden und identifizierte erodierte Strukturen, Komponenten und Materialien, die sich im Laufe der Jahre von der alten Brücke angesammelt hatten. Tappan Zee Constructors zeichnete diese Scans auf und wurde vom New York State Thruway gebeten, das Material zu entfernen. Infolgedessen wurde der Standort in einem makelloseren Zustand als zu Beginn der Arbeiten an den Bundesstaat New York zurückgegeben.

Yaffee ist der Ansicht, dass das Team dank der Technologie den Projektfortschritt sorgfältig bewerten und dokumentieren konnte. Die Echtzeit-As-Building-Funktionen des Tools bieten einen täglichen Einblick in die Produktivität und dokumentieren, dass die Benchmarks erfüllt wurden. Sobald die Aufgaben erledigt waren, sammelte das Team Bilder des Gebiets und identifizierte alle erforderlichen Folgearbeiten.

Nach diesem neuen Workflow erklärt Yaffee, dass die Arbeit seines Teams sicherer, schneller und genauer war. Nicht nur das; Das erweiterte Team kann sich nicht vorstellen, zu herkömmlichen Methoden zurückzukehren.

"Wir durchlaufen keinen Evaluierungsprozess mehr, den wir ursprünglich durchgeführt haben, um festzustellen, ob sich die Investition lohnt, und ob sich die Anschaffung dieser Ausrüstung auszahlt", sagte Yaffee. "Mit anderen Worten, es wird für uns keinen finanziellen Sinn machen, hier draußen ein Gerät zu haben, das 'blind' ist, während alle anderen Geräte 'Augen' haben."

Kevin Garcia ist Bereichsleiter für Schiffs- und Spezialbau in der Trimble-Abteilung für Tiefbau und Bauwesen. Er verfügt über mehr als 15 Jahre Erfahrung im Spezialbau und ist unter [email protected] zu erreichen.

Dieser Artikel erschien zum ersten Mal in der gedruckten Ausgabe des Maritime Logistics Professional- Magazins im Juli / August 2019.