Con Trimble Marine Construction Systems y Teledyne Marine Imaging, los proyectos de deconstrucción de puentes ahora pueden tener una precisión milimétrica.
El proyecto de un vistazo
Perfil del cliente: Tappan Zee Constructors, LLC es un consorcio, que incluye a Fluor Enterprises, Inc., American Bridge Company, Granite Construction Northeast, Inc. y Traylor Bros., Inc., que se contrató para diseñar y construir el nuevo Gobernador Mario M Cuomo Bridge, uno de los contratos de diseño y construcción más grandes para un proyecto de puente en los Estados Unidos. El proyecto se inició en enero de 2013 y, después de una apertura gradual que comenzó en 2017, se abrieron los últimos carriles de desplazamiento hacia el sur en septiembre de 2018. El trabajo de deconstrucción en el puente viejo continúa.
Desafío comercial: el puente retirado Tappan Zee Bridge se inauguró en 1955 y sirvió a más de 140,000 vehículos por día, superando con creces la cantidad que se esperaba que llevara. El equipo de constructores de Tappan Zee se encargó de diseñar y construir un nuevo puente para acomodar carriles de viaje adicionales (incluidos autobuses y bicicletas / peatones) y hombros de emergencia y con la demolición segura del puente viejo. Tappan Zee Constructors se acercó a Measutronics Corporation y al equipo de Trimble Marine Construction para mejorar la productividad a través de la eliminación del puente viejo.
Solución : Trimble Marine Construction Software (TMC), receptores GNSS de precisión Trimble, ecosonda multihaz de alta resolución Teledyne SeaBat T20 para imágenes marinas para aplicaciones de subsuelo
Logros
● La primera aplicación mundial de guía de máquina en tiempo real para grúas / excavadoras / martillos hidráulicos en el agua, con verificación de sonar: el sistema combina la capacidad de posicionamiento, guía de máquina y visualización en tiempo real de Trimble Marine con las capacidades de sonda de Teledyne.
● Eliminado 'trabajando en la persiana': dragado y demolición más seguros, rápidos y precisos.
● Demolición acelerada y eliminación de escombros: la "vista de pájaro" y la precisión precisa muestran la elevación, ubicación, profundidad, posición del cucharón y vista en 3D en tiempo real de los escombros.
● Mejora de la captura de ingresos con documentación con capacidades 'en construcción': se cumplen los parámetros de comparación de la sonda multihaz y la captura de imágenes de documentos; más identifica trabajo 'extra'
Un nuevo hito en la fabricación.
Desde 1955, el puente Tappan Zee ha sido una vía crítica para los neoyorquinos que se desplazan entre los condados de Rockland y Westchester, ubicados aproximadamente a 20 millas al norte de Manhattan y al otro lado del río Hudson. Sin embargo, un gran aumento en el tráfico y un aumento exponencial de los costos de mantenimiento en última instancia conducen a la decisión de reemplazar el puente.
El Gobernador Mario M. Cuomo Bridge, el cruce más largo en el sistema Thruway del estado de Nueva York, está diseñado para satisfacer las necesidades del futuro al tiempo que respalda el crecimiento económico.
En 2013, Tappan Zee Constructors fue contratado para diseñar y construir el cruce de doble tramo. El tramo norte del puente se abrió oficialmente al tráfico hacia el oeste en agosto de 2017 y, unas semanas más tarde, comenzó a transportar temporalmente el tráfico hacia el este hasta que se completó el tramo hacia el este en septiembre de 2018. Tappan Zee Constructors comenzó a deconstruir el puente viejo en 2017, el trabajo continúa en 2019.
La nueva estructura ya es un hito, con una estructura atirantada de doble tramo de 3.1 millas. Las torres principales del ángulo en ángulo del puente lo hacen visualmente llamativo desde todos los ángulos. Cuando esté completamente completado, incluirá ocho carriles de tráfico generales, cuatro tramos de emergencia, una ruta compartida para bicicletas / peatones y sistemas de monitoreo de tráfico de última generación. También es único que el puente ha sido diseñado y construido para estar listo para el transporte público y puede acomodar trenes de cercanías.
Retos de Cuando comenzó en 2013, el Puente del Gobernador Mario M. Cuomo era el proyecto de infraestructura más grande de los EE. UU., Que requería un diseño y una planificación cuidadosos en todas las fases. El alcance del proyecto requería conducir más de 1,000 pilotes cilíndricos en el lecho del río Hudson para crear 41 pilares para sostener cada tramo del puente. La fase final del proyecto involucró la cuidadosa deconstrucción y remoción de escombros del puente viejo. Hacer que la fase de deconstrucción sea más desafiante fue el cronograma acelerado para el proyecto, el tamaño del puente, las profundidades variables del agua del río Hudson y las condiciones de viento. El flujo del río Hudson, la amplitud de la marea y la claridad y visibilidad del agua también fueron temas importantes.
"Tan pronto como el cucharón de la excavadora, el cucharón de concha de almeja, el cabezal de corte de una draga se meten debajo del agua, ya no se puede ver, así que realmente no se sabe qué está pasando", dijo Lou Nash, presidente de Measutronics Corporation, integrador. de la tecnología marina de Trimble.
Tappan Zee Constructors consultó con Nash, el equipo de Measutronics y Trimble para superar estos desafíos. Los sistemas de guía y posicionamiento utilizados incluyeron componentes de Trimble y Teledyne: software, hardware y sensores de Trimble para el posicionamiento, guía y seguimiento de las máquinas, y el sonar de imágenes marinas Teledyne para aplicaciones de subsuelo. Measutronics calibró el equipo e instaló los sistemas y todos los sensores. Una vez que se calibró el sistema, Measutronics pudo verificar la encuesta y comenzar a capacitar a los operadores sobre cómo usar el software. El equipo también instaló las pantallas de la máquina en la cabina y se aseguró de que el flujo de datos fuera preciso.
"Escuchamos a los operadores durante la configuración y si dicen: 'Sí, me gusta eso pero realmente necesito esto', luego agregaremos ese componente", dijo Nash. "Los usuarios finales son los que están en el asiento todo el día, por lo que escuchamos lo que tienen que decir y nos aseguramos de que el sistema se ajuste a sus necesidades".
Eliminando las incógnitas
El software Trimble Marine Construction se utilizó en todas las herramientas del proyecto para excavación, colocación de estructuras y trabajos de demolición. El equipo pesado utilizado incluyó excavadoras, grúas de almeja, cabezal de corte en una draga y más. Independientemente de la herramienta que se use con la máquina (cubos, pinzas, cizallas, martillos, martillos neumáticos), el uso del software marino y el equipo de sonar tuvieron una guía precisa, lo que brinda a los operadores claridad y visibilidad para el trabajo.
Blake Yaffee, gerente de área para la parte de demolición del proyecto, explica que su equipo comenzó a usar el sistema para establecer una línea de base de condiciones en el río. Esto comenzó con la recopilación de datos de la nube de puntos 3D de características sumergidas a través de un barco de reconocimiento que utiliza un sonar. “Podemos mirar la estructura de antemano y luego tomar esas imágenes, evaluar y confirmar elevaciones, cantidades y condiciones. "Pudimos lidiar con cualquier elemento que pudiera crear problemas antes incluso de establecer un pie o realizar cualquier trabajo real en la estructura".
Demolición precisa
Después de establecer una línea de base, Tappan Zee Constructors usó el software TMC y la ecosonda multihaz de alta resolución Teledyne SeaBat T20 para crear un plan para dividir las estructuras de concreto del puente viejo en escombros, que luego podrían eliminarse con seguridad del fondo del río Hudson. Luego se proporcionaron datos de superficie a los diversos tipos de máquinas para guiarlos en la deconstrucción de las estructuras sumergidas. El software TMC también se usó para monitorear y visualizar el progreso de la deconstrucción de estructuras sumergidas y componentes de puentes. A medida que la deconstrucción avanzaba a la fase de eliminación, el barco de la encuesta continuamente recolectó datos y actualizó el modelo de superficie 3D existente, que se transfirió casi en tiempo real a la flota de máquinas para proporcionar a los operadores vistas actualizadas.
"Desde nuestro sistema, lo que el operador ve en la primera fase es dónde ha estado la herramienta para que obtenga la cobertura adecuada del proceso de deconstrucción interna", dijo Nash. "Una vez que siente que ha alcanzado un cierto nivel en el que quieren comenzar a eliminar los materiales, el sonar entra y traza los escombros para que pueda rastrear la herramienta mientras está haciendo una deconstrucción y puede proporcionar orientación a las máquinas que Hay que sacar los escombros ”.
Una vista de pájaro'
Andrew Teese, un operador de maquinaria con la Unión Internacional de Ingenieros de Operaciones 825 en Nueva York, dice que el uso del equipo de posicionamiento de Trimble ha sido un avance significativo en comparación con la "caza y picoteo" convencional requerida para este tipo de trabajo de construcción marina. Usando métodos tradicionales, una cuadrilla probablemente excavaría en un patrón similar a una cuadrícula en la ubicación general del antiguo muelle, de un extremo a otro. En su lugar, pudo usar el sistema Trimble en una grúa sobre orugas Manitowoc 999 con una herramienta de concha para limpiar el fondo del río donde se desmanteló el viejo muelle. Usando el software TMC y Teledyne, desde su cabina, Teese puede ver precisamente en el suelo debajo del agua, donde su punto de auge se compara con el terreno.
El software sigue un patrón de 'semáforo', indicado en verde en la caja de control del operador cuando se necesita la excavación y cambiando los colores a amarillo a medida que el operador se acerca a la pendiente. El sistema proporciona información actualizada para que la estructura se rompa y se mueva bajo el agua, las imágenes y los colores se actualicen en tiempo real. En la pantalla, el software TMC de Trimble muestra la elevación, la ubicación y una vista 3D en tiempo real. Los operadores pueden rotar estas vistas para que el software siga el punto de auge, o pueden dejar la imagen en sí y hacer que la grúa entre y salga de la imagen. El software proporciona ubicaciones y visualización de alta precisión, según Teese. Incluso ha podido ver y recuperar piezas de concreto del tamaño de una pelota de fútbol, lo que habría sido casi imposible de detectar sin la capacidad de sonar.
Una vista clara
"También tengo profundidad, tengo la posición del cucharón en dos vistas diferentes, lo que me ayudó a ubicar los desechos que se eliminarán", dijo Teese. “Me da una ubicación precisa, una especie de 'vista de pájaro' y puedo colocar mi punto de auge donde quiera en la imagen y encontrar lo que se haya escaneado previamente. Es bastante preciso también ".
Explica que la imagen del sonar aceleró en gran medida su trabajo porque pudo entender lo que estaba pasando debajo de la superficie del agua.
"Es mucho más rápido porque podemos ver dónde hemos estado, podemos ver cuán ancho se había extendido el material y podemos avanzar con precisión a través del muelle y la pila de escombros", dijo Teese. "Las cosas que se perdieron al recorrer el área en la que puede obtener una ubicación precisa, no tienen que mirar las cosas, solo saben dónde está todo".
Con imágenes precisas, incluidos puntos de referencia superpuestos y coordenadas en la parte superior de la encuesta, el equipo dibujó prismas en torno a esas piezas de material "faltantes" e importó esos datos a las cajas de control de los operadores.
"Cualquiera que haya realizado una demolición de agua está familiarizado con el término 'trabajar a ciegas' porque eso es básicamente lo que hace la gente", dijo Yaffee. “Para nosotros, la inversión en el producto frente a la escala del proyecto, junto con el hecho de que el sonar y el software se pueden reconfigurar y utilizar en el próximo proyecto, nos permitió tomar la decisión de traer este equipo. en."
Además de identificar y eliminar rápidamente los desechos bajo el agua, el posicionamiento preciso de TMC y Teledyne ha ayudado a los constructores Tappan Zee a romper los componentes y el material difíciles bajo el agua, sin depender únicamente de los buceadores. Los buceadores también tienen un plan más predecible y bien documentado antes de ir al trabajo bajo el agua, lo que mejora la seguridad del buceador.
"Cortar pilotes de acero con cizallas montadas en excavadoras sin el apoyo de un buzo o pasar una cantidad significativa de tiempo es casi imposible", dijo Yaffee. "Con este nivel de visibilidad y posicionamiento, ciertamente podemos revisar las condiciones con los buceadores antes de que se hundan".
Al escanear el fondo del río, el equipo también identificó estructuras, componentes y materiales erosionados que se habían acumulado a lo largo de los años desde el puente viejo. Tappan Zee Constructors grabó estas exploraciones y el Estado de Nueva York le pidió que eliminara el material. Como resultado, el sitio fue devuelto al estado de Nueva York en una condición más prístina que cuando comenzaron a trabajar.
Yaffee cree que el sistema Trimble combinado con las capacidades de sonar de Teledyne también ha permitido al equipo evaluar y documentar cuidadosamente el progreso del proyecto. Las capacidades de creación de herramientas en tiempo real brindan información diaria sobre la productividad y la documentación de que se estaban cumpliendo los puntos de referencia. Una vez que se completaron las tareas, el equipo recopiló imágenes del área e identificó cualquier trabajo de seguimiento que debía realizarse.
"Ahora tenemos esta imagen de nube de puntos, multihaz, que es más que una imagen, son datos reales y podemos decir, 'esta es la elevación de ese punto y este elemento en particular", dijo Yaffee. "Lo uso para evaluar diferentes condiciones cuando estamos tratando con un subcontratista que sospechamos que no terminó su alcance de trabajo, o una condición que está fuera de nuestro alcance de trabajo con el propietario y tenemos que demostrarlo para ellos."
Siguiendo este nuevo flujo de trabajo marino, Yaffee explica que el trabajo de su equipo ha sido más seguro, más rápido y más preciso. No solo eso, el equipo extendido no puede imaginar volver a los métodos convencionales.
"Ya no pasamos por un proceso de evaluación que hicimos inicialmente para determinar si vale la pena la inversión, si va a haber un retorno de la inversión de traer este equipo", dijo Yaffee. "En otras palabras, no va a tener sentido financiero para nosotros tener una pieza de equipo aquí que sea 'ciega', mientras que todas las demás piezas de equipo 'tienen ojos'".