Construtores de Tappan Zee 'vêem' abaixo do Hudson

MTR23 abril 2019

Com a Trimble Marine Construction Systems e a Teledyne Marine Imaging, os projetos de desconstrução de pontes agora podem ter precisão exata.

O Projeto @ a Glance
Perfil do Cliente: A Tappan Zee Constructors, LLC é um consórcio - incluindo a Fluor Enterprises, Inc., a American Bridge Company, a Granite Construction Northeast, Inc. e a Traylor Bros. Inc. - que foi contratada para projetar e construir o novo Governador Mario M Cuomo Bridge, um dos maiores contratos únicos de construção de projeto para um projeto de ponte nos Estados Unidos. O projeto foi iniciado em janeiro de 2013 e, após uma abertura faseada que começou em 2017, as pistas finais do sul foram abertas em setembro de 2018. O trabalho de desconstrução da ponte antiga continua.

Desafio de negócios: A Ponte Tappan Zee, inaugurada em 1955, foi inaugurada em 1955 e serviu mais de 140.000 veículos por dia, excedendo em muito o valor esperado. A equipe de construtores da Tappan Zee foi encarregada de projetar e construir uma nova ponte para acomodar faixas de viagem adicionais (incluindo ônibus e bicicleta / pedestres) e ressaltos de emergência e demolir com segurança a ponte antiga. Os construtores da Tappan Zee entraram em contato com a Measutronics Corporation e a equipe da Trimble Marine Construction para melhorar a produtividade na remoção da ponte antiga.

Solução : Trimble Marine Construction Software (TMC), receptores GNSS de precisão da Trimble, sonda multibeam de alta resolução Teledyne SeaBat T20 para imagens marítimas para aplicações em subsuperfície

Realizações
● A primeira aplicação do mundo de orientação de máquina em tempo real para guindastes / escavadeiras / martelos de impacto na água, com verificação de sonar: o sistema combina posicionamento da Trimble Marine, orientação de máquina e recursos de visualização em tempo real com os recursos de sonar da Teledyne.
● Eliminação do 'trabalho a cego': dragagem e demolição mais seguras, rápidas e mais precisas.
● Remoção acelerada de demolição e detritos: visão panorâmica e precisão precisa mostram elevação, localização, profundidade, posição do balde e visualização em 3D em tempo real dos detritos.
● Captura de receita aprimorada com documentação com recursos de 'as-building': os benchmarks de documentos de captura de imagem e sonar multifeixe são atendidos; plus identifica trabalho "extra"

Um novo marco na construção
Desde 1955, a Ponte Tappan Zee tem sido uma via crítica para os moradores de Nova York que viajam entre os condados de Rockland e Westchester, localizados a aproximadamente 32 km ao norte de Manhattan e do outro lado do rio Hudson. No entanto, um grande aumento no tráfego e o aumento exponencial dos custos de manutenção levam à decisão de substituir a ponte.
A ponte Governador Mario M. Cuomo, a travessia mais longa do sistema Thruway do Estado de Nova York, foi projetada para atender às necessidades do futuro e ao mesmo tempo apoiar o crescimento econômico.

Em 2013, a Tappan Zee Constructors foi contratada para projetar e construir o cruzamento de duas faixas. O vão norte da ponte abriu oficialmente para o tráfego no sentido oeste em agosto de 2017 e, algumas semanas depois, começou temporariamente a transportar tráfego leste até o período leste estar concluído em setembro de 2018. A Tappan Zee Constructors começou a desconstruir a ponte antiga em 2017, trabalho que continua em 2019.

A nova estrutura já é um ponto de referência, com uma estrutura de duas cabines suspensas de 3,1 milhas. As torres do vão principal da ponte fazem com que seja visualmente impressionante de todos os ângulos. Quando totalmente concluído, incluirá oito faixas de tráfego gerais, quatro ombros de emergência, uma ciclovia / pista de pedestres compartilhada e sistemas de monitoramento de tráfego de última geração. Também único é que a ponte foi projetada e construída para ser pronta para transporte em massa e pode acomodar trens urbanos.
Imagem Cortesia de Trimble ChallengesQuando começou em 2013, o Governador Mario M. Cuomo Bridge foi o maior projeto de infraestrutura nos EUA, um que exigiu planejamento e planejamento cuidadosos em todas as fases. O escopo do projeto exigia a condução de mais de 1.000 pilhas cilíndricas no leito do rio Hudson para criar 41 pilares para sustentar cada trecho da ponte. A fase final do projeto envolveu a cuidadosa desconstrução e remoção de detritos da ponte antiga. Tornar a fase de desconstrução mais desafiadora foi o cronograma acelerado do projeto, o tamanho da ponte, as profundidades de água variáveis do rio Hudson abaixo e as condições de vento. O fluxo do rio Hudson, as amplas faixas de maré e a clareza e visibilidade da água também foram questões importantes.

"Assim que o balde da escavadeira, o balde clam shell, a cabeça de corte em uma draga vai para baixo da água, você não pode mais vê-lo, então você realmente não sabe o que está acontecendo", disse Lou Nash, presidente da Measutronics Corporation. da tecnologia Trimble Marine.

A Tappan Zee Constructors consultou a Nash, a equipe Measutronics e a Trimble para superar esses desafios. Os sistemas de posicionamento e orientação utilizados incluíam os componentes Trimble e Teledyne - software, hardware e sensores da Trimble para posicionamento, orientação e rastreamento de máquinas, e o sonar de imagens marítimas Teledyne para aplicações em subsuperfície. A Measutronics calibrou o equipamento e instalou os sistemas e todos os sensores. Depois que o sistema foi calibrado, a Measutronics pôde verificar a pesquisa e começar a treinar os operadores sobre como usar o software. A equipe também configurou as telas internas da máquina e certificou-se de que o fluxo de dados estava correto.

“Nós ouvimos os operadores durante a configuração e se eles dizem: 'Sim, eu gosto disso, mas eu realmente preciso disso', então vamos adicionar esse componente”, disse Nash. “Os usuários finais são os caras no assento o dia todo, então ouvimos o que eles têm a dizer e nos certificamos de que o sistema atenda às suas necessidades.”

Eliminando Desconhecidos
O software Trimble Marine Construction foi usado em todas as ferramentas do projeto para escavação, colocação de estruturas e trabalho de demolição. O equipamento pesado usado incluiu escavadeiras, guindastes de concha, cabeça de corte em uma draga e muito mais. Independentemente da ferramenta usada com a máquina - baldes, pinças, tesouras, martelos, martelos de impacto - usando o software marítimo e o equipamento de sonar, cada um deles tinha orientação precisa, dando aos operadores clareza e visibilidade para o trabalho.

Blake Yaffee, gerente de área para a parte de demolição do projeto, explica que sua equipe começou usando o sistema para estabelecer uma linha de base de condições no rio. Isso começou com a coleta de dados de nuvem de pontos 3D de recursos submersos por meio de um navio de pesquisa usando sonar. “Somos capazes de olhar para a estrutura de antemão e, em seguida, tomar essa imagem, avaliar e confirmar elevações, quantidades e condições. Fomos capazes de lidar com quaisquer itens que possam criar problemas antes mesmo de sair ou executar qualquer trabalho real na estrutura. ”

Demolição precisa
Depois que uma linha de base foi definida, a Tappan Zee Constructors usou o software TMC e a sonda multibeam de alta resolução Teledyne SeaBat T20 para criar um plano para quebrar as estruturas de concreto da ponte velha em entulho, que poderia então ser removido com segurança do fundo do Rio Hudson. Dados de superfície foram então fornecidos aos vários tipos de máquinas para orientação na desconstrução das estruturas submersas. O software TMC também foi usado para monitorar e visualizar o progresso da desconstrução de estruturas submersas e componentes de ponte. À medida que a desconstrução avançou para a fase de remoção, a embarcação de pesquisa coletou dados continuamente e atualizou o modelo de superfície 3D existente, que foi transferido quase em tempo real para a frota de máquinas para fornecer aos operadores visualizações atualizadas.

“Do nosso sistema, o que a operadora vê na primeira fase é onde a ferramenta está sendo usada para obter uma cobertura adequada do processo de desconstrução interna”, disse Nash. “Uma vez que ele sente que atingiu um certo nível que quer começar a remover os materiais, o sonar entra e mapeia os destroços para que ele possa rastrear a ferramenta enquanto está fazendo uma desconstrução e é capaz de fornecer orientação para as máquinas que tem que remover os detritos.

Uma visão de olho de pássaro
Andrew Teese, operador de máquinas da União Internacional de Engenheiros de Operação 825, em Nova York, diz que o uso do equipamento de posicionamento da Trimble tem sido um avanço significativo em comparação com a caça convencional exigida para este tipo de construção naval. Usando métodos tradicionais, uma tripulação provavelmente escavaria em um padrão parecido com uma grade na localização geral do antigo píer, de uma extremidade à outra. Em vez disso, ele foi capaz de usar o sistema Trimble em um guindaste de esteiras Manitowoc 999 com uma ferramenta de garra para limpar o fundo do rio onde o antigo cais foi desmontado. Usando o software TMC e Teledyne, de dentro de sua cabine, Teese pode ver precisamente no solo sob a água, onde seu ponto de crescimento é comparado ao terreno.

O software segue um padrão de 'semáforo', indicado em verde na caixa de controle do operador quando a escavação é necessária e mudando as cores para amarelo à medida que o operador se aproxima do grau. O sistema fornece informações atualizadas para que a estrutura seja quebrada e movida sob a água, as imagens e cores sejam atualizadas em tempo real. Na tela, o software TMC da Trimble mostra elevação, localização e uma visualização 3D em tempo real. Os operadores podem girar essas visualizações de modo que o ponto de barra seja seguido pelo software ou possam deixar a imagem em si e fazer com que a grua entre e saia da imagem. O software fornece localizações e visualizações altamente precisas, de acordo com Teese. Ele foi capaz de ver e recuperar peças de concreto do tamanho de bolas de futebol, o que seria quase impossível de detectar sem recursos de sonar.

Uma visão clara
"Eu também tenho profundidade, eu tenho a posição do balde em dois pontos de vista diferentes, o que me ajudou na localização de detritos a serem removidos", disse Teese. “Isso me dá uma localização precisa, uma espécie de 'visão panorâmica' e posso posicionar meu ponto de expansão onde quiser na imagem e encontrar o que foi escaneado anteriormente. É muito preciso também.

Ele explica que a imagem do sonar acelerou muito seu trabalho porque ele foi capaz de entender o que estava acontecendo debaixo da superfície da água.
"É muito mais rápido porque podemos ver onde estivemos, podemos ver o quão grande o material se espalhou e podemos progredir através do cais e da pilha de escombros com precisão", disse Teese. "As coisas que você perdeu ao atravessar a área em que você pode obter uma localização precisa, você não precisa procurar por coisas, você apenas sabe onde tudo está."

Com imagens pontuais, incluindo pontos de referência sobrepostos e coordenadas no topo da pesquisa, a equipe desenhou prismas em torno dessas peças "ausentes" de material e importou esses dados para as caixas de controle dos operadores.

"Qualquer um que tenha realizado a demolição da água está familiarizado com o termo 'trabalhar nos cegos' porque é basicamente o que as pessoas fazem", disse Yaffee. “Para nós, o investimento no produto contra a escala do projeto, juntamente com o fato de que o sonar e o software podem ser reconfigurados e usados no próximo projeto, tornou muito fácil para nós tomar a decisão de trazer este equipamento em."

Além de identificar e remover rapidamente detritos debaixo d'água, o posicionamento preciso da TMC e da Teledyne ajudou a Tappan Zee Constructors a quebrar componentes e materiais difíceis debaixo d'água, sem depender apenas dos mergulhadores. Os mergulhadores também têm um plano mais previsível e bem documentado antes de irem para a água para o trabalho, o que melhora a segurança do mergulhador.

"Cortar estacas de aço com tesouras montadas em escavadeiras sem o apoio de um mergulhador ou gastar uma quantidade significativa de tempo é quase impossível", disse Yaffee. “Com este nível de visibilidade e posicionamento, podemos certamente rever as condições com os mergulhadores antes que eles afundem.”

Examinando o fundo do rio, a equipe também identificou estruturas erodidas, componentes e materiais que haviam sido coletados ao longo dos anos a partir da ponte antiga. A Tappan Zee Constructors registrou essas digitalizações e foi solicitada pela New York State Thruway a remover o material. Como resultado, o site retornou ao estado de Nova York em uma condição mais primitiva do que quando começaram a trabalhar.

Yaffee acredita que o sistema Trimble, combinado com as capacidades de sonar da Teledyne, também permitiu que a equipe avaliasse cuidadosamente e documentasse o progresso do projeto. Os recursos de construção em tempo real da ferramenta fornecem informações diárias sobre a produtividade e a documentação de que os benchmarks foram atingidos. Assim que as tarefas foram concluídas, a equipe coletou imagens da área e identificou qualquer trabalho subsequente que precisava ser feito.

“Agora temos essa imagem multibeam, de nuvem de pontos, que é mais do que apenas uma imagem, são dados reais reais e podemos dizer: 'essa é a elevação desse ponto e desse item em particular', disse Yaffee. “Eu o uso para avaliar condições diferentes quando estamos lidando com um subcontratado que suspeitamos não ter terminado seu escopo de trabalho, ou uma condição que está fora do nosso escopo de trabalho com o proprietário e precisamos provar isso para eles."

Após este novo fluxo de trabalho marítimo, Yaffee explica que o trabalho de sua equipe foi mais seguro, rápido e preciso. Não só isso, a equipe estendida não pode imaginar voltar aos métodos convencionais.
"Nós não passamos mais por um processo de avaliação que fizemos inicialmente para determinar se vale a pena o investimento, se haverá um retorno sobre o investimento de trazer este equipamento", disse Yaffee. “Em outras palavras, não fará sentido financeiro termos um equipamento que seja 'cego' enquanto todos os outros equipamentos 'têm olhos'”.