Conjet-robot i bruk vid tunnelrestaurering i Oregon

Publicerad 19/12, 2022 kl. 14:37

Portland Board of Transportation letade efter en lämplig lösning för att restaurera en av deras tunnlar, den så kallade Northwest Cornell Road Tunnel. Valet landade på vattenbilning och roboten 557 MPA från svenska Conjet.

Tunnlar bildar trafik- och järnvägsartärer över hela USA, och utgör ryggraden för människor att korsa utmanande terräng. Det finns 541 motorvägstunnlar i landet, och tillsammans transporterar de över 15,4 miljoner fordon per dag.

Majoriteten av dessa tunnlar är mellan 60 och 110 år gamla. När dessa tunnlar åldras måste ansvariga hitta lösningar för reparation och underhåll. Till skillnad från den horisontella ytan på en bro har en tunnel vanligtvis en 360 graders yta av betong som regelbundet måste övervakas och återställas om strukturen ska hålla. Det enda alternativet – riva och bygga om – kan riskera att bli dyrt och miljöskadligt, för att inte säga omöjligt i vissa fall.

I Portland, Oregon, håller Portland Board of Transportation, PBOT, på att lägga sista handen på ett projekt för att återställa betongtaket och de vertikala väggarna i Northwest Cornell Road Tunnel. Med den reparerade ytan som täcker en total yta på cirka 2676 m² illustrerar detta projekt hur innovativ utrustning kan kombineras med anpassningsbart utförande för att upprätthålla tunnlar.

 

Tunnelförsämring leder till planerad restaurering

Northwest Cornell Road Tunnel består av två tunnlar som byggdes mellan 1939 och 1941 för att stödja bostadsutveckling i nordvästra Portland. Tunnel 1 är 152,4 m lång och tunnel 2 är 76,2 m lång, där båda tunnlarna innehåller två körfält. Cirka 10 000 fordon per dag använder Cornell Tunnel. Under en rutininspektion av PBOT observerades en stor spricka nära kronan på tunnel 1. Under 2019 rekommenderade en fördjupad fältutvärdering och efterföljande geoteknisk rapport betongförstärkning och beklädnad för båda tunnlarna för att förhindra strukturella fel och minimera den framtida permeabiliteten för skadliga föroreningar. Den befintliga betongen uppskattades ha en medelhållfasthet på 5500 psi/40 MPa men varierade mycket beroende på område.

Projektet tilldelades huvudentreprenören MJ Hughes Construction. De har kontor i Washington och Kalifornien, och är en erfaren entreprenör med stark meritlista, enligt Conjet. De är kända för att ta sig an komplexa projekt och strikta scheman, och är redo att anpassa sig till förändrade projektkrav. Pat McSorley var så kallat project superintendent vid Cornell Tunnel-restaureringen och ansvarig för att övervaka projektets alla aspekter.

MJ Hughes lade ut uppdraget att ta bort förstörd betong till CCS Industrial Services. CCS, som är baserade i Longview, Washington, är en erfaren entreprenör som bland annat tillhandahåller vattenbilning, industriell rengöring och avfallshantering. Sedan 2015 har CCS använt Conjet ACR-robotar för att utföra vattenbilningssarbeten. Betongborttagningen tilldelades CCS baserat på deras meritlista och snabba, beräknade tidslinje. CCS ansåg att Conjet 557 MPA var lämpad för projektet, och Nick Althauser hade rollen som projektledare för CCS och övervakade vattenbilningen.

 

Vattenbilning väljs som arbetsmetod

Vattenbilning är en process som använder högtrycksvatten för att ta bort betong eller andra ytmaterial. Tekniken har många fördelar: Den är effektiv och produktiv, och enligt Conjet kan en av deras robotar ta bort samma mängd betong som 25 eller fler så kallade bilningshammare. Vattenbilning är också, enligt Conjet, säkrare än konkurrerande tekniker, då operatörer inte utsätts för kiseldioxiddamm eller vibrationer hos exempelvis bilningshammare, och operatörer kan stå på ett säkert avstånd från roboten vid arbete. Slutligen är vattenbilning en hållbar metod för strukturellt bevarande eftersom den inte skapar mikrosprickor i den kvarvarande betongen. Tester ska enligt Conjet visa på att en vattenbilningspreparerad yta bildar en 2,5 gånger starkare bindning med nytt betongöverdrag jämfört med en yta som preparerats med en bilningshammare. Dessutom bevarar och rengör vattenbilning armeringsjärnen medan bilningshammare riskerar att skada armeringsjärnet och kräva att det byts ut, enligt Conjet själva.

CCSs flotta av vattenbilningsrobotar levererades av Conjet AB. Conjet tillverkar vattenbilningsrobotar i Handen, med dotterbolag i North Carolina, USA, som tillhandahåller lokal försäljning och support till den nordamerikanska marknaden. Conjets innovation, gemensamt kallad Automated Concrete Removal-teknologi, är inbyggd i varje tillverkad robot.

För Cornell-tunneln var en viktig egenskap hos Conjet 557-roboten dess så kallade Multipurpose Arm, MPA. Den gjorde det möjligt för CCS att, med bara en knapptryckning, flytta 557:ans skärhuvud för att ta bort betong från olika vinklar, och sträckte sig över den övre kronan och de vertikala sidoväggarna. ”Flexibiliteten i 557 MPA var avgörande för detta projekt”, säger Nick Althauser. ”Vi behövde förmågan att snabbt anpassa våra snitt till olika djup, vinklar och räckvidder för att uppfylla de tekniska kraven. 557 MPA gjorde det möjligt för oss att utföra detta arbete med relativ lätthet och, än viktigare, mycket snabbt. Vi fick också värdefulla tekniska råd från Conjets Customer Success Manager, Tim Best, om hur man kan utnyttja flexibiliteten i Conjet One-kontrollsystemet för att ställa in 557:ans [parametrar] för att passa den krökta tunnelradien. Som ett resultat kunde vi utföra detta komplexa jobb utan att köpa och installera några ytterligare tillbehör på vår 557.”

”Conjet 557 MPA fungerade utmärkt för oss”, säger Pat McSorley. ”Jag var imponerad av CCSs förmåga att enkelt justera robotens parametrar för att kompensera för tunnelns radie. Och på grund av den oväntade komplexiteten i betongborttagningen som behövdes, var 557:ans mångsidighet avgörande för vår framgång med detta projekt.”

För att ytterligare förbättra hållbarheten i Cornell Tunnel-projektet återvann CCS och MJ Hughes betongslamsvatten från vattenbilningen och återanvände det för ytterligare vattenbilning. Detta minskade den totala vattenanvändningen och kostnader för avyttrande.

 

Oförutsedda omständigheter ändrar planerna

Platsarbetet började i september 2021. Tunnel 1:s projektspecifikationer krävde att en 4,3 m bred och 5,1 cm djup remsa skulle tas bort vid kronan för hela längden på 152,4 m. Den borttagna betongen skulle ersättas med Shotcrete för att täta och bevara tunnelns armering under ytan. Tunnel 2 hade genom åren upplevt mer allvarlig försämring än tunnel 1, och som ett resultat planerade projektingenjörerna att använda vattenbilning för att skära 30 cm breda och 30 cm djupa ribbor var sjunde fot (cirka varannan meter) för ökad strukturell stabilitet. Planen krävde att de översta 5 cm av hela det övre området och vertikala väggarna, totalt 1300 m², skulle tas bort och ersättas med ny betong. I tunnel 2 skulle dessutom en ny matta av armeringsjärn läggas till på hela den borttagna ytan, täckt med nät och fylld med Shotcrete. Armeringsjärnet skulle skapa ett nytt förstärkningssystem för att ersätta det ursprungliga armeringsjärnet som skadades av betongförsämringen och den resulterande permeabiliteten.

CCS mobiliserade snabbt sin utrustning och började ta bort betongen. Rivningen av tunnel 1 gick snabbt och enligt plan. Men när CCS började ta bort betong på tunnel 2 uppstod några oväntade utmaningar. När CCS började köra Conjet 557 i tunnel 2, upptäcktes det att betongen inte bara var extremt försämrad, tjockleken var också mycket inkonsekvent, alltemellan 20-61 cm beroende på plats. Som ett resultat var de tvungna att överge den ursprungliga planen att skära 30 cm djupt och placera ny betong för att bilda strukturella ribbor.

PBOTs ingenjörsteam beslutade att gå över till en ny strukturell förstärkningsmetod som innebar tjockare, 15 cm djupa och 30 meter långa panelsektioner. Varje panelsektion skulle ha en förstärkningsmatta av höghållfast armeringsjärn. För att bibehålla strukturell integritet under denna process skulle varje panelsektion behöva skäras till rätt djup, ersättas med armeringsjärn och betong, och härdas. CCS började arbeta med att utföra de nya projektspecifikationerna för betongborttagning. Genom att använda Conjet One-kontrollsystemet kunde CCS justera parametrarna för 557 MPA för att skära med olika hastigheter, vilket säkerställde en 15 cm djup borttagning även över tunnelns krökta krona. MJ Hughes-teamet kom sedan tillbaka in och installerade nytt armeringsjärn, och fyllde i det nya förstärkningssystemet med Shotcrete.

Den reviderade byggplanen genomfördes framgångsrikt och betongreparationerna slutfördes i april 2022. ”Med tanke på de oväntade utmaningarna är vi extremt nöjda med resultatet av restaureringsprojektet för Cornell Tunnel”, säger Pat McSorley. ”CCS överträffade våra förväntningar vad gäller betongborttagningsarbetet. Vattenbilningsprocessen ger en otroligt effektiv, högkvalitativ borttagning som är perfekt för att applicera en ny betongöverläggning som kommer att förlänga livslängden för dessa tunnlar i många år framöver. Vattenbilning var den enda vägen för detta arbete. Det var vida överlägset alla andra metoder vi kunde ha använt för borttagningen av betong.”

Nyhetsbrev

Det Svenska Demoleringspriset
PDi TV
Prenumerera

Info

×