ガーニーのさまざまなアプローチが北テキサスのパイプラインに確実な利益をもたらす

Nov 07, 2023

ダラス北部の急速な人口増加に直面している北テキサス地域水道管区は、ニューホープ郊外に下水輸送および処理施設の新設および拡張を建設することで、インフラ容量のニーズに対応しようと懸命に取り組んでいます。

新しいシスターグローブ水資源回収施設の当初の年間平均日量処理能力は 1,600 万ガロン/日で、液体処理プロセス施設、固体処理施設、ピークフロー処理施設、およびプラント運営サポート施設が含まれます。 1,000エーカーの敷地に建設されたこの新施設には、最大128MGDまで拡張する十分な余地があるが、新施設の位置にはスティッフ・クリークの出口まで伸びる約4マイル、6,600万ドルのパイプラインも必要となる。 このパイプラインは2021年4月に着工し、4月に完成する予定だ。

作業員は、開削された設置セクションで 1 日あたり約 300 フィートの掘削を行うことができました。写真提供: Garney Construction

ほぼ全面が地表直下の岩石層の上にある地域を貫いて建設されたパイプライン建設チームは、危険にさらされている建設マネージャーのガーニー・コンストラクションが率いるこのチームは、露天掘りの設備を組み合わせて厳しい地形を通過する重力流パイプラインを敷設する任務を負った。そして大口径トンネル工事。

請負業者の課題に加えて、このプロジェクトでは従来の鉄筋コンクリート管ではなく、長さ 20 フィート、直径 96 インチのグラスファイバー管が指定されていました。 さらに、重力流設計に対応するために、作業員は最大 60 フィートの深さまで掘削する必要がありました。

「大口径トンネル、信じられないほど深い掘削、重力流による大口径グラスファイバーパイプを備えたこのプロジェクトの性質は、技術的に非常に困難です」とガーニーのシニアプロジェクトマネージャー、アンディ・ホーソーン氏は述べています。 「パイプラインの映像が大量にあるほとんどのパイプライン プロジェクトでの課題は、どのようにスケジュール通りに作業を進め、作業員を動かし続けるかということです。今回のプロジェクトでは、より系統的なアプローチが必要です。技術的には、これが最も重要です。」私が構築した挑戦的なプロジェクトです。」

チームはまた、納期を早めるために、従来の鉄筋コンクリートパイプではなくグラスファイバーパイプの使用を指定しました。写真提供：Garney Construction

ホーソーン氏は、この事業を可能にしたのは、ノース・テキサス地域水道区が建設管理者がリスクを伴う配送方法を選択したことを高く評価している。 同氏は、ガーニー氏はプロセスの早い段階でエンジニアの CDM Smith 氏と協力して詳細なコスト見積もりとスケジュールを作成し、30% の設計を行う前に何らかのガイダンスを提供することができたと述べています。 ガーニーは建設方法に大幅な変更を加えることができ、最終的には開削設置とトンネル工事の組み合わせを提案しました。 開削が最も手頃な選択肢であるように見えましたが、深い掘削が必要なルートの特定のセクションではトンネル掘削が最良の解決策であることが判明しました。 また、非溝トンネルのソリューションにより、必要な地役権の量が大幅に削減され、地主への迷惑も最小限に抑えられました。

このプロジェクトの範囲には、最終的に合計 9,453 直線フィートの 123 インチの大直径トンネル掘削が含まれていました。 トンネルボーリングマシンと、大量掘削および垂直支保工内の12,071リニアフィートの開削設備。

ノース テキサス地域給水地区のエンジニアリング マネージャーであるブレット エリス氏は、CMAR はチームがどのパイプを使用するかを決定するのに役立ったという。 「設計中に最も大きかったのは、ガーニーと協力して、2 本の並列 78 インチ [直径] パイプラインまたは 1 本の 96 インチ [直径] パイプラインを使用するコストを見積もることができたことです」と彼は言います。 「また、将来の段階を通じて、この回廊に戻って将来のパイプラインを設置することによる影響を評価することもできました。これは大きな節約でした。」

ガーニーのチームはまた、トンネル内に半径 1,200 フィートの 2 つの屈曲部を含めることを提案しました。 背中合わせの曲がりは、システムに必要なトンネル立坑とアクセス構造の数を減らすように設計されています。 Garney 氏は、建設前の段階でこれを追加することで、シャフトあたり約 110 万ドル、合計 220 万ドルの節約がもたらされたと見積もっています。

このプロジェクトの範囲には、パイプ コリドーの最深部を通る合計 9,453 直線フィートの大口径トンネル工事が含まれていました。写真提供: Garney Construction

チームはまた、従来の鉄筋コンクリートパイプと比較してグラスファイバーパイプの使用を指定しました。 ホーソン氏は、グラスファイバーパイプは高価ではあるが、配達の容易さと迅速さにより、競争力のある選択肢になったと述べています。 「鉄筋コンクリート管は接合部が短くなるとかなり重くなるため、同じ映像を撮影するにはより多くの接合部が必要になります」と彼は言います。 「グラスファイバーパイプの長さは 20 フィートですが、RCP の長さは 8 フィートです。そのため、グラスファイバーの方が設置コストが安いことがわかりました。」

Garney 氏はまた、固い岩盤の掘削領域において、元の設計で指定された流動性充填材を粉砕骨材で置き換えることができる場所を提案することもできました。 Garney 氏は、この変更により 210 万ドルの予算削減に相当すると見積もっています。 「骨材が掘削の側面とパイプの間に固定され、非常に安定した基礎を形成することがわかっていました」とホーソン氏は言います。 「グラスファイバーのパイプは柔軟性があるため、パイプの周囲全体をしっかりとサポートしていないと、パイプがたわんでしまいます。」

住宅地をトンネルで掘る代わりに、チームは支保工を使用して地役権の設置面積を減らし、設置による影響を軽減する方法を考案しました。写真提供: Garney Construction

CMAR は、初期の作業パッケージを開発し、リードの長いアイテムに焦点を当てるためにも重要であることが判明しました。 ガーニー氏の契約は2020年1月に締結されたが、サプライチェーンの問題が建設業界に打撃を与えたため、作業員が現場に動員されたのは2021年4月だった。 パイプ製造に必要な原材料についても市場の不確実性がありました。 チームは早期の調達により、ベンダーが可用性を確保できるようにしながら、価格を確保することができました。

早期からの関与もトンネル建設を軌道に乗せるのに役立ちました。 「私たちは、材料の価格設定や材料の確保においてさえ、非常に多くの課題に直面しました」と、C&M McNally および Midwest Mole とのトンネル掘削合弁事業の一部である Triad Engineering の社長、Cliff Kassouf 氏は言います。

さらに、トンネル掘削機は中国から輸送する必要がありました。 「その時は西海岸の港が過積載で船が海上に停泊していたときでした」と彼は回想する。 「多少の遅れはあったが、出発してからは（ロスタイムを）取り戻すことができた。」

この回廊は、ほとんどが人が住んでいない、またはまばらな地域を通過しますが、標高がわずかに異なるため、重力流設計では、深さ 60 フィートまでの掘削が必要な 2 つの地域を通過しました。 ガーニーの計画では、これら 2 つのエリア (1 つは長さ約 8,200 フィート、もう 1 つは長さ約 1,200 フィート) でトンネルを掘削し、他の 3 つのセクションでは開削工事が必要でした。 ガーニーの作業員は、トンネル掘削作業員が作業範囲を完了している間、自ら開削工事を実施しました。

カスーフ氏によると、トンネル掘削機を調整して使用準備が整うまでには時間がかかりましたが、一旦トンネル掘削が開始されると、機械は柔らかい石灰岩を非常に迅速に切断することができました。 トンネル作業員は 2 交代で採掘を行い、1 日あたり平均 140 直線フィートを作業しました。 「最終的には、おそらく思っていたよりも 3 ～ 4 か月早く進むことができました」と彼は付け加えました。

機械を動かし続けるために、列車が効率的にすれ違いできるように設計されたスイッチを備えた一連の列車がその後ろを走行しました。

両方のトンネルセクションに同じTBMが使用されました。 地質は基本的に同じだったので、チームは TBM を最初の場所から 2 番目の場所に移動し、約 2 週間で稼働させることができたとカスフ氏は言います。

トンネル作業員は、2 交代の採掘を使用して、1 日あたり平均 140 直線フィートの進捗を達成しました。写真提供: Garney Construction

ホーソーン氏は、トンネルは「巧妙な」作業だったが、開削部分はほとんどが「強引な」作業だったと語る。 トンネル掘削と同様に、岩の柔らかさにより作業員は素早く移動することができました。 「私たちはコマツが製造する最大のブルドーザーとキャタピラーD-10数台を携えて町に出て、あの岩を引き裂くことができました」と彼は言う。 「私たちが所有していたトレンチャーは、1 日に約 300 フィートの通行ができました。同じサイズのトレンチャーでは、他の (テキサス州の) 作業では 1 日に 25 フィートしか移動できませんでした。」

しかし住宅地では、開削作業にはより精緻な作業と追加の安全対策が必要だとホーソーン氏は言う。 当初、研究チームは住宅地を通ってトンネルを延長することを検討していた。 しかし、チームは支保工を使用して地役権の設置面積を減らし、設置による影響を軽減する方法を考案しました。 ガーニーはこれらのセクションに鋼製の梁、吹き付けコンクリート、およびソイルネイルの垂直支保工を使用しました。

パイプラインは4月の完成に向けて順調に進んでおり、乗組員は最終的な接続と開削区域の修復を行っている。

完成すると、放水パイプラインは、ガーニーの別の部門によって建設中の新しいシスター・グローブ水資源回収施設に接続される準備が整います。 この工場は 2024 年半ばまでに完全に稼働する予定です。

エリス氏は、ガーニー氏のパイプラインチームによる取り組みは、プログラム全体で行われた協力的かつ詳細な計画を反映していると述べた。 新しい施設は1,000エーカーの敷地内で最初の施設となり、エリス氏によると、施設全体は将来の成長段階に向けて基本計画が立てられているという。 同氏は、この地域が急速な発展を続ける中、今後数年間で地元住民のインフラストラクチャーのニーズを満たす準備を整えることが重要になると述べています。

「現在、国内で最も急速に成長しているコミュニティがいくつかあります」と彼は言います。 「私たちの計画予測によると、最近の拡張でも今後数年で生産能力が 100% に達するでしょう。私たちはそれに備える必要があります。」

ブルース・バックリーは、ワシントン DC 地域を拠点とするフリーランスのライター兼写真家です。