Tappan Zee Constructors 'See' unter dem Hudson

MTR • 23 April 2019

Bild mit freundlicher Genehmigung von Trimble

Mit Trimble Marine Construction Systems und Teledyne Marine Imaging können Brückenzerlegungsprojekte jetzt punktgenau arbeiten.

Das Projekt auf einen Blick
Kundenprofil: Tappan Zee Constructors, LLC ist ein Konsortium - darunter Fluor Enterprises, Inc., die American Bridge Company, Granite Construction Northeast, Inc. und Traylor Bros., Inc. -, das mit dem Entwurf und dem Bau des neuen Gouverneurs Mario M beauftragt wurde Cuomo Bridge, einer der größten Einzelauftragsverträge für ein Brückenprojekt in den Vereinigten Staaten. Das Projekt wurde im Januar 2013 gestartet. Nach einer schrittweisen Eröffnung, die 2017 begann, wurden im September 2018 die letzten Fahrspuren für den Süden eröffnet. Die Rückbauarbeiten an der alten Brücke werden fortgesetzt.

Geschäftliche Herausforderung: Die pensionierte Tappan Zee Bridge wurde 1955 eröffnet und lieferte mehr als 140.000 Fahrzeuge pro Tag, die weit über der erwarteten Menge lagen. Das Team von Tappan Zee Constructors wurde mit der Planung und dem Bau einer neuen Brücke beauftragt, um zusätzliche Fahrstreifen (einschließlich Bus und Fahrrad / Fußgänger) und Notschultern aufzunehmen und die alte Brücke sicher abzureißen. Tappan Zee Constructors wandte sich an die Measutronics Corporation und das Trimble Marine Construction-Team, um die Produktivität beim Ausbau der alten Brücke zu verbessern.

Lösung : Trimble Marine Construction Software (TMC), Trimble-Präzisions-GNSS-Empfänger, Hochauflösender Multibeam-Echolot von Teledyne SeaBat T20 für Unterwasseranwendungen im Marinebereich

Errungenschaften
● Weltweit erste Anwendung der Echtzeit-Maschinenführung für Unterwasser-Krane / Bagger / Klinkenhammer mit Sonarüberprüfung: Das System kombiniert die Positionierung von Trimble Marine, die Maschinenführung und Echtzeit-Visualisierungsfunktionen mit den Sonedy-Funktionen von Teledyne.
● Eliminiertes 'Arbeiten im Blinden': Sicheres, schnelleres, präziseres Baggern und Abreißen.
● Beschleunigter Abriss und Entfernung von Ablagerungen: Die „Vogelperspektive“ und die genaue Genauigkeit zeigen Höhe, Position, Tiefe, Schaufelposition und Echtzeit-3D-Ansicht von Ablagerungen an.
● Verbesserte Erfassung von Einnahmen durch Dokumentation mit "As-Building" -Funktionen: Benchmarks für Multibeam-Sonar- und Bilderfassungsdokumente werden erfüllt; Plus kennzeichnet "zusätzliche" Arbeit

Ein neuer Meilenstein in der Herstellung
Seit 1955 ist die Tappan Zee Bridge eine wichtige Durchgangsstraße für New Yorker, die zwischen Rockland und Westchester Counties, etwa 20 Meilen nördlich von Manhattan und über den Hudson River hinweg, pendeln. Eine starke Zunahme des Verkehrsaufkommens und exponentiell steigende Wartungskosten führen jedoch letztendlich zur Entscheidung, die Brücke zu ersetzen.
Der Gouverneur Mario M. Cuomo Bridge, die längste Überquerung im Thruway-System des Staates New York, soll die Anforderungen der Zukunft erfüllen und gleichzeitig das Wirtschaftswachstum unterstützen.

Im Jahr 2013 wurde Tappan Zee Constructors mit der Planung und dem Bau des Doppelkreuzes beauftragt. Die nördliche Spanne der Brücke wurde im August 2017 offiziell für den Westverkehr geöffnet. Einige Wochen später begann der Verkehr im Osten, bis die Spanne im Osten 2018 abgeschlossen war. Tappan Zee Constructors begann 2017 mit dem Abbau der alten Brücke. Die Arbeiten werden fortgesetzt im Jahr 2019.

Die neue Struktur ist bereits ein Meilenstein und verfügt über eine 3,1 Meilen lange, zweireihige Struktur. Die abgewinkelten Hauptfeldtürme der Brücke lassen sie aus allen Winkeln optisch auffallen. Nach seiner Fertigstellung werden acht allgemeine Fahrstreifen, vier Notschultern, ein gemeinsamer Rad- / Fußweg und moderne Verkehrsüberwachungssysteme vorgesehen. Einzigartig ist auch, dass die Brücke für den Massenverkehr konzipiert und gebaut wurde und Platz für die S-Bahn bietet.
Image Courtesy Trimble ChallengesDer Gouverneur Mario M. Cuomo Bridge war 2013 das größte Infrastrukturprojekt in den USA, das in allen Phasen sorgfältig geplant und geplant werden musste. Im Rahmen des Projekts mussten mehr als 1.000 zylindrische Pfähle in das Hudson-Flussbett gefahren werden, um 41 Pfeiler zu schaffen, die jeden Brückenabschnitt halten. Die letzte Phase des Projekts beinhaltete die sorgfältige Dekonstruktion und Entfernung von Trümmern von der alten Brücke. Um die Dekonstruktionsphase schwieriger zu gestalten, waren der beschleunigte Zeitplan für das Projekt, die schiere Größe der Brücke, die unterschiedlichen Wassertiefen des Hudson River und windige Bedingungen. Der Fluss des Hudson River, breite Gezeitenbereiche sowie Klarheit und Sichtbarkeit des Wassers waren ebenfalls wichtige Themen.

"Sobald der Baggerschaufel, der Muschelschaleneimer und der Fräskopf an einem Bagger unter Wasser gehen, können Sie ihn nicht mehr sehen. Sie wissen also wirklich nicht, was passiert", sagte Lou Nash, Präsident der Integratorin Measutronics Corporation der Trimble Marine-Technologie.

Tappan Zee Constructors konsultierte Nash, das Measutronics-Team und Trimble, um diese Herausforderungen zu meistern. Zu den verwendeten Positionierungs- und Führungssystemen gehörten Trimble- und Teledyne-Komponenten - Trimble-Software, -Hardware und -Sensoren zum Positionieren, Führen und Verfolgen von Maschinen sowie Teledyne-Marine-Sonar für Untergrundanwendungen. Measutronics kalibrierte das Gerät und installierte die Systeme und alle Sensoren. Nachdem das System kalibriert war, konnte Measutronics die Umfrage überprüfen und die Bediener mit der Verwendung der Software vertraut machen. Das Team richtete auch die Maschinenbildschirme in der Kabine ein und stellte sicher, dass der Datenfluss genau war.

"Wir hören den Bedienern während des Setups zu und wenn sie sagen:" Ja, ich mag das, aber ich brauche das wirklich ", dann fügen wir diese Komponente hinzu", sagte Nash. „Die Endbenutzer sind den ganzen Tag im Büro, also hören wir uns an, was sie zu sagen haben und sorgen dafür, dass das System ihren Bedürfnissen entspricht.“

Beseitigung von Unbekannten
Die Trimble Marine Construction-Software wurde bei allen Werkzeugen des gesamten Projekts für Aushubarbeiten, Platzierungen und Abbrucharbeiten verwendet. Zur schweren Ausrüstung gehörten Bagger, Muschelkrane, Fräskopf auf einem Bagger und mehr. Unabhängig davon, welches Werkzeug mit der Maschine verwendet wird - Schaufeln, Zangen, Scheren, Hämmern, Presslufthämmern - die Marine-Software und die Sonarausrüstung hatten jeweils eine präzise Führung, so dass der Bediener die Arbeit klarer und übersichtlicher gestalten konnte.

Blake Yaffee, Gebietsmanager für den Abriss des Projekts, erklärt, dass sein Team damit begonnen hatte, das System zu nutzen, um eine Grundlinie der Bedingungen im Fluss festzulegen. Dies begann mit der Erfassung von 3D-Punktwolkendaten über ein Vermessungsschiff mit Sonar. „Wir können uns die Struktur vorher ansehen und dann die Bilder aufnehmen, Höhen, Mengen und Bedingungen auswerten und bestätigen. Wir waren in der Lage, mit allen Elementen umzugehen, die Probleme verursachen könnten, noch bevor wir die Fußstapfen verlassen oder irgendwelche Arbeiten an der Struktur ausführen. “

Präziser Abbruch
Nachdem eine Grundlinie festgelegt worden war, erstellten Tappan Zee Constructors mit TMC-Software und Teledyne SeaBat T20 hochauflösendem Multibeam-Echolot einen Plan, um die Betonkonstruktionen der alten Brücke in Schutt aufzulösen, der dann sicher vom Hudson River-Boden entfernt werden konnte. Anschließend wurden den verschiedenen Maschinentypen Oberflächendaten zur Verfügung gestellt, um die Dekonstruktion der untergetauchten Strukturen zu erleichtern. Die TMC-Software wurde auch zur Überwachung und Visualisierung des Dekonstruktionsfortschritts untergetauter Strukturen und Brückenkomponenten verwendet. Im Zuge der Dekonstruktion bis zur Entfernungsphase sammelte das Vermessungsschiff kontinuierlich Daten und aktualisierte das vorhandene 3D-Oberflächenmodell, das nahezu in Echtzeit an die Maschinenflotte übertragen wurde, um den Bedienern aktualisierte Ansichten zu liefern.

"In unserem System sieht der Bediener in der ersten Phase, wo sich das Werkzeug so befindet, dass er den inneren Dekonstruktionsprozess richtig abdeckt", sagte Nash. „Sobald er das Gefühl hat, dass er ein bestimmtes Niveau erreicht hat, mit dem er das Material entfernen möchte, kommt das Sonar herein und kartografiert die Trümmer, so dass es in der Lage ist, das Werkzeug zu verfolgen, während er eine Dekonstruktion durchführt, und er kann den Maschinen Anleitung geben müssen die Trümmer entfernen. "

Eine Vogelperspektive'
Andrew Teese, ein Maschinenbediener der International Union of Operating Engineers 825 in New York, sagt, die Verwendung von Trimbles Positionierungsgeräten sei im Vergleich zu herkömmlichem "Jagd- und Picknicken", das für diese Art von Schiffsbauarbeiten erforderlich ist, ein bedeutender Fortschritt gewesen. Unter Verwendung traditioneller Methoden würde eine Besatzung wahrscheinlich in einem gitterartigen Muster an der allgemeinen Stelle des alten Piers von einem Ende zum anderen graben. Stattdessen konnte er das Trimble-System an einem Manitowoc 999-Raupenkran mit einem Muschelwerkzeug verwenden, um den Boden des Flusses zu reinigen, an dem der alte Pier demontiert wurde. Mit der TMC-Software und Teledyne kann Teese von seinem Fahrerhaus aus genau auf den Boden unter Wasser sehen, wo sein Boom-Punkt mit dem Gelände verglichen wird.

Die Software folgt einem "Ampel-ähnlichen" Muster, das auf der Bedienbox des Bedieners grün angezeigt wird, wenn Aushubarbeiten erforderlich sind, und wechselt die Farbe zu Gelb, wenn sich der Bediener der Stufe nähert. Das System stellt aktualisierte Informationen zur Verfügung, damit 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 Höhe, Position und eine Echtzeit-3D-Ansicht. Bediener können diese Ansichten so drehen, dass der Auslegerpunkt von der Software verfolgt wird, oder sie können das Bild selbst verlassen und den Kran in das Bild ein- und ausfahren lassen. Laut Teese bietet die Software äußerst genaue Positionen und Visualisierung. Er konnte sogar fußballgroße Betonstücke sehen und abrufen, die ohne Sonar-Fähigkeiten kaum zu erkennen gewesen wären.

Eine klare Sicht
"Ich habe auch Tiefe, ich habe die Schaufelposition in zwei verschiedenen Ansichten, die mir dabei geholfen haben, Ablagerungen zu finden, die entfernt werden sollen", sagte Teese. „Es gibt mir eine genaue Position, eine Art„ Vogelperspektive “, und ich kann meinen Boom-Punkt an jedem beliebigen Ort auf dem Bild positionieren und finden, was zuvor gescannt wurde. Es ist auch ziemlich genau. "

Er erklärt, dass das Sonarbild seine Arbeit enorm beschleunigt hat, weil er verstehen konnte, was sich unter der Wasseroberfläche abspielte.
"Es ist viel schneller, weil wir sehen können, wo wir waren, wir können sehen, wie weit sich das Material ausgebreitet hatte, und wir können durch den Pier und den Schutthaufen genau voranschreiten", sagte Teese. "Dinge, die Sie vermisst haben, wenn Sie durch die Gegend gehen, können einen genauen Standort finden. Sie müssen sich nicht nach Dingen umsehen, Sie wissen nur, wo sich alles befindet."

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

"Jeder, der Wasser abgerissen hat, ist mit dem Begriff" Arbeiten in Blinden "vertraut, denn das ist im Grunde das, was die Leute tun", sagte Yaffee. „Die Investition in das Produkt im Vergleich zum Umfang des Projekts, zusammen mit der Tatsache, dass das Sonar und die Software neu konfiguriert und für das nächste Projekt verwendet werden können, hat uns die Entscheidung für dieses Gerät sehr leicht gemacht auf."

Neben der schnellen Erkennung und Entfernung von Ablagerungen unter Wasser hat Tappan Zee Constructors durch die präzise Positionierung von TMC und Teledyne schwierige Komponenten und Material unter Wasser zerlegt, ohne sich auf Taucher verlassen zu müssen. Taucher haben auch einen besser vorhersehbaren und gut dokumentierten Plan, bevor sie zur Arbeit unter Wasser gehen, was die Sicherheit der Taucher erhöht.

"Das Schneiden von Stahlpfählen mit einer Bagger-Schere ohne die Unterstützung eines Tauchers oder das Aufwenden von Zeitaufwand für das Herumfühlen ist nahezu unmöglich", sagte Yaffee. „Mit diesem Grad an Sichtbarkeit und Positionierung können wir sicherlich die Bedingungen mit den Tauchern überprüfen, bevor sie untergehen.“

Das Team untersuchte den Flussboden und identifizierte erodierte Strukturen, Komponenten und Materialien, die im Laufe der Jahre von der alten Brücke gesammelt worden waren. 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 ursprünglicheren Zustand an den Staat New York zurückgegeben als damals, als er seine Arbeit aufnahm.

Yaffee glaubt, dass das Trimble-System in Kombination mit Sonar-Funktionen von Teledyne es dem Team ermöglicht, den Projektfortschritt sorgfältig zu bewerten und zu dokumentieren. Die Echtzeit-As-Building-Funktionen des Tools bieten tägliche Einblicke in die Produktivität und Dokumentation, die Benchmarks erfüllt wurden. Nachdem die Aufgaben abgeschlossen waren, sammelte das Team Bilder der Umgebung und identifizierte die erforderlichen Nacharbeiten.

"Jetzt haben wir dieses Multibeam-Punktwolkenbild, das mehr ist als nur ein Bild, es sind wirklich harte Daten, und wir können sagen:" Dies ist die Erhebung dieses Punktes und dieses besonderen Gegenstands ", sagte Yaffee. „Ich benutze es, um verschiedene Bedingungen zu beurteilen, wenn wir entweder mit einem Subunternehmer zu tun haben, von dem wir annehmen, dass er seinen Arbeitsbereich nicht beendet hat, oder wenn wir einen Zustand außerhalb unseres Arbeitsbereichs mit dem Eigentümer haben und wir es beweisen müssen Sie."

Nach diesem neuen maritimen Workflow erklärt Yaffee, dass die Arbeit seines Teams sicherer, schneller und genauer ist. Nicht nur das, das erweiterte Team kann sich nicht vorstellen, auf konventionelle Methoden zurückzugreifen.
„Wir durchlaufen keinen Evaluierungsprozess, den wir anfangs durchgeführt haben, um zu bestimmen, ob sich die Investition lohnt, ob die Investition dieses Geräts rentiert,“ sagte Yaffee. "Mit anderen Worten, es macht keinen finanziellen Sinn für uns, ein Gerät hier draußen zu haben, das" blind "ist, während alle anderen Geräte" Augen haben "."