Garneys unterschiedliche Ansätze führen zu soliden Gewinnen bei der Nordtexas-Pipeline

Nov 07, 2023

Angesichts des rasanten Bevölkerungswachstums nördlich von Dallas bemüht sich der North Texas Regional Water District, mit dem Kapazitätsbedarf der Infrastruktur Schritt zu halten, indem er außerhalb von New Hope neue und erweiterte Abwassertransport- und -aufbereitungsanlagen baut.

Die neue Sister Grove Water Resource Recovery Facility wird zunächst über eine durchschnittliche jährliche Aufbereitungskapazität von 16 Millionen Gallonen pro Tag verfügen und Anlagen zur Flüssigkeitsaufbereitung, zur Handhabung von Feststoffen, zur Handhabung von Spitzenströmen und zur Unterstützung des Anlagenbetriebs umfassen. Die neue Anlage wird auf einem 1.000 Hektar großen Gelände errichtet und bietet ausreichend Platz für eine Erweiterung auf bis zu 128 MGD. Der Standort des neuen Standorts erfordert jedoch auch eine fast 66 Millionen US-Dollar lange Pipeline, die bis zum Ausfluss bei Stiff Creek reicht. Die Fertigstellung der Pipeline, für die im April 2021 der Grundstein gelegt wurde, ist für April geplant.

Die Teams waren in der Lage, in den offenen Installationsabschnitten einen Grabengraben von etwa 300 Fuß pro Tag auszuheben. Foto mit freundlicher Genehmigung von Garney Construction

Das Pipeline-Bauteam wurde unter der Leitung des gefährdeten Bauleiters Garney Construction in einem Gebiet gebaut, das fast vollständig auf einer Felsformation knapp unter dem Gefälle liegt. Es wurde mit der Lieferung einer Schwerkraftpipeline durch schwieriges Gelände mit einer Kombination aus offener Bauweise beauftragt und Tunnelbau mit großem Durchmesser.

Die Herausforderung für den Auftragnehmer wurde dadurch noch größer, dass das Projekt ein 20 Fuß langes Glasfaserrohr mit einem Durchmesser von 96 Zoll anstelle eines herkömmlichen Stahlbetonrohrs vorsah. Darüber hinaus mussten die Teams bis zu 60 Fuß tief graben, um die Schwerkraftkonstruktion zu ermöglichen.

„Die Natur dieses Projekts mit den Tunneln mit großem Durchmesser, den unglaublich tiefen Baugruben und dem Glasfaserrohr mit großem Durchmesser, das den Schwerkraftfluss ermöglicht, ist technisch sehr anspruchsvoll“, sagt Andy Hawthorne, leitender Projektmanager bei Garney. „Bei den meisten Pipeline-Projekten mit Tonnen von Rohrmaterial besteht die Herausforderung darin, wie man sicherstellt, dass man den Zeitplan einhält und die Teams in Bewegung hält. Dieses Projekt erfordert einen viel methodischeren Ansatz. Technisch gesehen ist dies das Beste.“ herausforderndes Projekt, das ich gebaut habe.“

Das Team spezifizierte außerdem die Verwendung von Glasfaserrohren im Vergleich zu herkömmlichen Stahlbetonrohren, um die Lieferung zu beschleunigen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Garney Construction

Hawthorne lobt die Wahl einer gefährdeten Liefermethode durch den North Texas Regional Water District für die Ermöglichung des Vorhabens. Er sagt, dass Garney vor dem 30-Prozent-Entwurf einige Hinweise geben konnte, indem er zu Beginn des Prozesses mit dem Ingenieur CDM Smith zusammenarbeitete, um detaillierte Kostenschätzungen und Zeitpläne zu entwickeln. Garney konnte erhebliche Änderungen an den Baumethoden vornehmen und schlug schließlich eine Kombination aus offener Bauweise und Tunnelbau vor. Obwohl offener Bau die kostengünstigste Option zu sein schien, erwies sich der Tunnelbau in bestimmten Abschnitten der Strecke, die einen tiefen Aushub erforderten, als die beste Lösung. Die grabenlose Tunnelbaulösung reduzierte auch den Umfang der erforderlichen Dienstbarkeiten erheblich und minimierte Störungen für Grundbesitzer.

Der Umfang des Projekts umfasste letztendlich insgesamt 9.453 laufende Fuß Tunnelbau mit großem Durchmesser und einem Durchmesser von 123 Zoll. Tunnelbohrmaschine und 12.071 lfm offene Installation in Massenaushubarbeiten und vertikalem Traggerüst.

Bret Ellis, technischer Leiter beim North Texas Regional Water District, sagt, CMAR habe dem Team auch bei der Entscheidung geholfen, welches Rohr verwendet werden sollte. „Das Größte beim Entwurf war, dass wir mit Garney zusammenarbeiten konnten, um die Kosten für die Verwendung von zwei parallelen Rohrleitungen mit 78 Zoll [Durchmesser] oder einer einzelnen Rohrleitung mit 96 Zoll [Durchmesser] zu ermitteln“, sagt er. „Wir waren auch in der Lage, die Auswirkungen eines Wiederausstiegs und der Installation zukünftiger Pipelines in diesem Korridor in zukünftigen Phasen abzuschätzen. Das war eine große Ersparnis.“

Das Garney-Team schlug außerdem vor, zwei Kurven mit einem Radius von 1.200 Fuß in den Tunnel einzubauen. Die Back-to-Back-Kurven wurden entwickelt, um die Anzahl der im System benötigten Tunnelschächte und Zugangsbauwerke zu reduzieren. Durch die Hinzufügung während der Bauvorbereitungsphase schätzt Garney, dass die Änderung zu Einsparungen in Höhe von etwa 1,1 Millionen US-Dollar pro Schacht geführt hat, also insgesamt 2,2 Millionen US-Dollar.

Der Umfang des Projekts umfasste insgesamt 9.453 Fuß Tunnelbau mit großem Durchmesser durch die tiefsten Abschnitte des Rohrkorridors. Foto mit freundlicher Genehmigung von Garney Construction

Das Team spezifizierte außerdem die Verwendung von Glasfaserrohren im Vergleich zu herkömmlichen Stahlbetonrohren. Hawthorne sagt, dass Glasfaserrohre zwar teurer seien, die einfache und schnelle Lieferung sie jedoch zu einer wettbewerbsfähigen Option machten. „Stahlbetonrohre sind deutlich schwerer und haben viel kürzere Verbindungen, daher braucht man viel mehr Rohre, um die gleichen Aufnahmen zu machen“, sagt er. „Das Glasfaserrohr ist 20 Fuß lang im Vergleich zu einem 8 Fuß langen RCP-Stück, sodass sich Glasfaser für die Installation als günstiger erwies.“

Garney konnte auch vorschlagen, wo die im ursprünglichen Entwurf vorgesehene fließfähige Füllung in Bereichen mit festem Gesteinsaushub durch zerkleinerte Zuschlagstoffe ersetzt werden könnte. Garney schätzt, dass die Änderung einer Budgeteinsparung von 2,1 Millionen US-Dollar entsprach. „Wir wussten, dass das Aggregat zwischen den Seiten der Baugrube und dem Rohr einrasten und ein wirklich stabiles Fundament schaffen würde“, sagt Hawthorne. „Fiberglasrohre sind flexibel. Wenn Sie also rund um das Rohr keine sehr gute Unterstützung haben, wird es sich verbiegen.“

Anstelle des Tunnelbaus durch Wohngebiete entwickelte das Team eine Möglichkeit, Stützgerüste einzusetzen, um die Grundfläche der Dienstbarkeit zu verkleinern und die Auswirkungen der Installationen zu verringern. Foto mit freundlicher Genehmigung von Garney Construction

CMAR erwies sich auch als entscheidend für die Entwicklung früher Arbeitspakete und die Konzentration auf Elemente mit langem Vorlauf. Während Garneys Vertrag im Januar 2020 ausgeführt wurde, mobilisierten die Teams im April 2021 vor Ort, als die Baubranche von Lieferkettenproblemen betroffen war. Außerdem herrschte Marktunsicherheit hinsichtlich der für die Rohrherstellung benötigten Rohstoffe. Durch die frühzeitige Beschaffung konnte das Team die Preisgestaltung sichern und gleichzeitig dem Anbieter ermöglichen, die Verfügbarkeit sicherzustellen.

Die frühzeitige Einbindung trug auch dazu bei, den Tunnelbau auf Kurs zu halten. „Wir standen vor enormen Herausforderungen bei der Materialpreisgestaltung und sogar bei der Materialbeschaffung“, sagt Cliff Kassouf, Präsident von Triad Engineering, das Teil eines Tunnelbau-Joint-Ventures mit C&M McNally und Midwest Mole war.

Zudem musste die Tunnelbohrmaschine aus China verschifft werden. „Damals waren die Häfen an der Westküste überlastet und die Schiffe lagen auf See“, erinnert er sich. „Es gab einige Verzögerungen, aber wir haben die [verlorene Zeit] wieder aufgeholt, als wir loslegten.“

Der Korridor verläuft durch Gebiete, die größtenteils unbewohnt oder spärlich sind, aber die Höhenlage variierte geringfügig, so dass der Entwurf der Schwerkraftströmung durch zwei Gebiete verlief, die Ausgrabungen bis zu einer Tiefe von 60 Fuß erforderten. Garneys Plan sah den Tunnelbau in diesen beiden Abschnitten vor – einer ist etwa 8.200 Fuß lang, der andere etwa 1.200 Fuß lang – und die Verlegung in offener Bauweise in den drei anderen Abschnitten. Die Teams von Garney führten die offenen Installationen selbst durch, während die Tunnelbauteams ihre Arbeiten fertigstellten.

Kassouf sagt, dass es zwar einige Zeit gedauert habe, die Tunnelbohrmaschine einzustellen und betriebsbereit zu machen, dass die Maschine jedoch nach Beginn des Tunnelbaus sehr schnell durch den weichen Kalkstein schneiden konnte. Die Tunnelmannschaften schafften im Zweischichtbetrieb durchschnittlich 140 laufende Fuß pro Tag. „Am Ende waren wir wahrscheinlich drei bis vier Monate schneller, als wir dachten“, fügt er hinzu.

Um die Maschine am Laufen zu halten, fuhr eine Reihe von Zügen hinter ihr her, deren Weichen so konstruiert waren, dass die Züge effizient aneinander vorbeifahren konnten.

Für beide Tunnelabschnitte wurde die gleiche TBM verwendet. Da die Geologie im Wesentlichen dieselbe war, konnte das Team die TBM laut Kassouf innerhalb von etwa zwei Wochen vom ersten Standort zum zweiten bewegen und in Betrieb nehmen.

Die Tunnelarbeiter schafften im Zweischichtbetrieb durchschnittlich 140 lineare Fuß pro Tag voran. Foto mit freundlicher Genehmigung von Garney Construction

Hawthorne sagt, dass es sich bei dem Tunnelbau zwar um eine „Finesse“-Operation handelte, bei den offenen Abschnitten jedoch größtenteils um „brutale Gewalt“. Ähnlich wie beim Tunnelbau ermöglichte die Weichheit des Gesteins den Teams eine schnelle Fortbewegung. „Wir konnten mit den größten Planierraupen, die Komatsu herstellt, und einigen Caterpillar D-10 losfahren und in die Stadt fahren, um diesen Stein zu zerreißen“, sagt er. „Die Grabenfräse, die wir hatten, war in der Lage, etwa 300 Fuß pro Tag zu bewältigen. Die gleiche Grabenfräse schaffte bei einigen anderen [Texas]-Arbeiten nur 25 Fuß pro Tag.“

In Wohngebieten erforderten die offenen Arbeiten jedoch laut Hawthorne mehr Fingerspitzengefühl und zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen. Zunächst erwog das Team, die Tunnel durch Wohngebiete zu verlängern. Das Team entwickelte jedoch eine Möglichkeit, mithilfe von Stützgerüsten die Grundfläche der Dienstbarkeit zu verkleinern und die Auswirkungen der Installation zu verringern. Garney verwendete in diesen Abschnitten vertikale Stützen aus Stahlträgern, Spritzbeton und Erdnägeln.

Da die Fertigstellung der Pipeline im April geplant ist, führen die Teams die letzten Verbindungen durch und stellen die offenen Bereiche wieder her.

Nach der Fertigstellung kann die Auslassleitung an die neue Sister Grove Water Resource Recovery Facility angeschlossen werden, die von einer anderen Abteilung von Garney gebaut wird. Bis Mitte 2024 soll die Anlage vollständig betriebsbereit sein.

Ellis sagt, dass die Bemühungen des Pipeline-Teams von Garney die gemeinschaftliche und detaillierte Planung widerspiegeln, die im gesamten Programm zum Einsatz kommt. Die neue Anlage wird die erste auf dem 1.000 Hektar großen Gelände sein, und Ellis sagt, dass die gesamte Anlage als Leitfaden für zukünftige Wachstumsphasen konzipiert wurde. Er sagt, dass es in den kommenden Jahren von entscheidender Bedeutung sein wird, auf die Infrastrukturbedürfnisse der Anwohner vorbereitet zu sein, da sich das Gebiet weiterhin rasant entwickelt.

„Wir haben derzeit einige der am schnellsten wachsenden Gemeinden im Land“, sagt er. „Unsere Planungsprognosen zeigen, dass selbst unsere jüngsten Erweiterungen in den nächsten Jahren eine 100-prozentige Kapazität erreichen werden. Wir müssen darauf vorbereitet sein.“

Bruce Buckley ist ein freiberuflicher Autor und Fotograf mit Sitz im Raum Washington, DC.