Les différentes approches de Garney génèrent des gains solides sur le pipeline du nord du Texas

Nov 07, 2023

Confronté à une croissance démographique rapide au nord de Dallas, le district régional des eaux du nord du Texas s'efforce de suivre le rythme des besoins en capacité d'infrastructure en construisant de nouvelles installations de transport et de traitement des eaux usées à l'extérieur de New Hope.

La nouvelle installation de récupération des ressources en eau de Sister Grove aura une capacité de traitement quotidienne moyenne annuelle initiale de 16 millions de gallons par jour et comprendra des installations de traitement des liquides, de traitement des solides, de traitement des débits de pointe et des installations de soutien aux opérations de l'usine. Construite sur un site de 1 000 acres, la nouvelle installation aura amplement de place pour une expansion jusqu'à 128 MGD, cependant, l'emplacement du nouveau site nécessite également un pipeline de près de quatre milles de 66 millions de dollars qui s'étend jusqu'à l'émissaire de Stiff Creek. Le pipeline, qui a débuté en avril 2021, devrait s'achever en avril.

Les équipes ont pu trancher environ 300 pieds par jour dans les sections d'installation à ciel ouvert. Photo avec l'aimable autorisation de Garney Construction

Construit à travers une zone qui repose presque entièrement sur une formation rocheuse juste en dessous du niveau du sol, l'équipe de construction du pipeline, dirigée par le directeur de la construction à risque Garney Construction, a été chargée de fournir un pipeline à écoulement par gravité à travers un terrain difficile en utilisant un mélange d'installation à ciel ouvert et de tunnels de grand diamètre.

Ajoutant au défi de l'entrepreneur, le projet a spécifié un tuyau en fibre de verre de 20 pieds de long et 96 pouces de diamètre plutôt qu'un tuyau en béton armé conventionnel. De plus, les équipes ont dû creuser jusqu'à 60 pieds de profondeur pour s'adapter à sa conception d'écoulement par gravité.

"La nature de ce projet avec les tunnels de grand diamètre, les excavations incroyablement profondes et le tuyau en fibre de verre de grand diamètre qui s'écoule par gravité est techniquement très difficile", a déclaré Andy Hawthorne, chef de projet principal chez Garney. "Sur la plupart des projets de pipelines avec des tonnes de séquences de tuyaux, le défi est de savoir comment vous assurer que vous respectez le calendrier et que vous maintenez les équipes en mouvement. Celui-ci nécessite une approche beaucoup plus méthodique. Techniquement, c'est le projet le plus difficile que j'ai construit."

L'équipe a également spécifié l'utilisation de tuyaux en fibre de verre par rapport aux tuyaux en béton armé conventionnels pour aider à accélérer la livraison. Photo avec l'aimable autorisation de Garney Construction

Hawthorne attribue au North Texas Regional Water District le choix d'une méthode de livraison à risque par le directeur de la construction pour avoir rendu l'entreprise possible. Il dit que Garney a pu offrir des conseils avant la conception à 30%, en travaillant avec l'ingénieur CDM Smith au début du processus pour développer des estimations de coûts et des calendriers détaillés. Garney a pu apporter des changements importants aux méthodes de construction, suggérant finalement une combinaison d'installation à ciel ouvert et de tunnel. Bien que la coupe à ciel ouvert ait semblé l'option la plus abordable, le creusement de tunnels s'est avéré être la meilleure solution dans des sections spécifiques du tracé qui nécessitaient une excavation profonde. La solution de tunnel sans tranchée a également considérablement réduit la quantité de servitudes nécessaires et minimisé les perturbations pour les propriétaires fonciers.

La portée du projet comprenait finalement un total de 9 453 pieds linéaires de tunnel de grand diamètre avec un tunnel de 123 pouces. tunnelier et 12 071 pieds linéaires d'installation à ciel ouvert dans des excavations de masse et des étayages verticaux.

Bret Ellis, responsable de l'ingénierie au North Texas Regional Water District, explique que CMAR a également été précieux pour aider l'équipe à décider quel tuyau utiliser. "L'élément le plus important lors de la conception a été de pouvoir travailler avec Garney pour évaluer le coût d'utilisation de deux pipelines parallèles de 78 pouces [de diamètre] ou d'un seul de 96 pouces [de diamètre]", a-t-il déclaré. "Nous avons également été en mesure d'évaluer les impacts du retour et de l'installation de futurs pipelines dans ce couloir au cours des phases futures. C'était une grande économie."

L'équipe de Garney a également suggéré d'inclure deux virages de 1 200 pieds de rayon dans le tunnel. Les coudes dos à dos ont été conçus pour réduire le nombre de puits de tunnel et de structures d'accès nécessaires dans le système. En l'ajoutant pendant la phase de préconstruction, Garney estime que le changement a entraîné des économies d'environ 1,1 million de dollars par puits pour un total de 2,2 millions de dollars.

La portée du projet comprenait un total de 9 453 pieds linéaires de tunnels de grand diamètre à travers les sections les plus profondes du couloir de conduite. Photo avec l'aimable autorisation de Garney Construction

L'équipe a également spécifié l'utilisation de tuyaux en fibre de verre par rapport aux tuyaux en béton armé conventionnels. Hawthorne dit que bien que les tuyaux en fibre de verre soient plus chers, la facilité et la rapidité de livraison en font une option compétitive. "Les tuyaux en béton armé sont beaucoup plus lourds avec des joints beaucoup plus courts, il en faut donc beaucoup plus pour obtenir le même métrage", dit-il. "Le tuyau en fibre de verre mesure 20 pieds de long contre un morceau de RCP de 8 pieds de long, donc la fibre de verre s'est avérée moins chère pour l'installation."

Garney a également été en mesure de suggérer où le remblai fluide spécifié dans la conception originale pourrait être remplacé par des granulats concassés dans les zones d'excavation de roche solide. Garney estime que le changement équivalait à 2,1 millions de dollars d'économies budgétaires. "Nous savions que l'agrégat se bloquerait entre les côtés de l'excavation et le tuyau et créerait une fondation vraiment stable", explique Hawthorne. "Le tuyau en fibre de verre est flexible, donc si vous n'avez pas un très bon support tout autour du tuyau, il fléchira."

Au lieu de creuser des tunnels à travers les zones résidentielles, l'équipe a conçu un moyen d'utiliser l'étayage pour réduire l'empreinte de la servitude et l'impact des installations. Photo avec l'aimable autorisation de Garney Construction

Le CMAR s'est également avéré essentiel pour développer les premiers lots de travaux et se concentrer sur les éléments à long délai. Alors que le contrat de Garney a été exécuté en janvier 2020, les équipes se sont mobilisées sur place en avril 2021, alors que des problèmes de chaîne d'approvisionnement frappaient l'industrie de la construction. Il y avait également une incertitude du marché concernant les matières premières nécessaires à la fabrication de tuyaux. Grâce à un approvisionnement précoce, l'équipe a pu sécuriser les prix tout en permettant au fournisseur d'assurer la disponibilité.

Une implication précoce a également aidé à maintenir le tunnel sur la bonne voie. "Nous avons été confrontés à d'énormes défis concernant la tarification des matériaux et même la sécurisation des matériaux", déclare Cliff Kassouf, président de Triad Engineering, qui faisait partie d'une joint-venture de construction de tunnels avec C&M McNally et Midwest Mole.

De plus, le tunnelier devait être expédié de Chine. "C'est à ce moment-là que les ports de la côte ouest étaient surchargés et que les navires étaient en mer", se souvient-il. "Il y a eu quelques retards, mais nous avons rattrapé [le temps perdu] une fois que nous avons commencé."

Le couloir traverse des zones qui sont pour la plupart inhabitées ou clairsemées, mais les élévations varient légèrement, de sorte que la conception de l'écoulement par gravité a traversé deux zones qui ont nécessité des excavations jusqu'à 60 pieds de profondeur. Le plan de Garney prévoyait la construction d'un tunnel dans ces deux zones - l'une d'environ 8 200 pieds de long, l'autre d'environ 1 200 pieds de long - et l'installation à ciel ouvert dans les trois autres sections. Les équipes de Garney ont réalisé elles-mêmes les installations à ciel ouvert pendant que les équipes de creusement du tunnel terminaient leur portée.

Kassouf dit que même s'il a fallu un certain temps pour que le tunnelier soit réglé et prêt à fonctionner, une fois le creusement du tunnel commencé, la machine a pu couper très rapidement le calcaire tendre. Les équipes du tunnel travaillaient en moyenne à 140 pieds linéaires par jour, en utilisant l'exploitation minière en deux équipes. "Nous avons fini par aller probablement trois à quatre mois plus vite que nous ne le pensions", ajoute-t-il.

Pour maintenir la machine en marche, une série de trains circulait derrière elle avec des aiguillages conçus pour que les trains puissent se croiser efficacement.

Le même tunnelier a été utilisé pour les deux tronçons de tunnel. Étant donné que la géologie était essentiellement la même, Kassouf explique que l'équipe a pu déplacer le tunnelier du premier emplacement au second et le mettre en service en environ deux semaines.

Les équipes du tunnel ont réalisé en moyenne 140 pieds linéaires de progression par jour, en utilisant l'exploitation minière en deux équipes. Photo avec l'aimable autorisation de Garney Construction

Hawthorne dit que si le tunnel était une opération de "finesse", les sections à ciel ouvert étaient principalement des efforts de "force brute". Semblable au creusement d'un tunnel, la douceur de la roche a permis aux équipes de se déplacer rapidement. « Nous avons pu sortir les plus gros bulldozers fabriqués par Komatsu et quelques Caterpillar D-10 et nous rendre en ville pour arracher ce rocher », dit-il. "La trancheuse que nous avions était capable de faire environ un passage de 300 pieds par jour. Cette trancheuse de même taille ne pouvait faire que 25 pieds par jour sur d'autres travaux [au Texas]."

Dans les zones résidentielles, cependant, Hawthorne dit que le travail à ciel ouvert nécessitait plus de finesse et des mesures de sécurité supplémentaires. Initialement, l'équipe a envisagé d'étendre les tunnels à travers des zones résidentielles. Cependant, l'équipe a imaginé un moyen d'utiliser l'étaiement pour réduire l'empreinte de la servitude et atténuer l'impact de l'installation. Garney a utilisé des poutres en acier, du béton projeté et des étayages verticaux avec des clous de sol dans ces sections.

Le pipeline devant être achevé en avril, les équipes effectuent les derniers raccordements et restaurent les zones à ciel ouvert.

Une fois terminé, l'exutoire sera prêt à être relié à la nouvelle installation de récupération des ressources en eau de Sister Grove, qui est en cours de construction par une autre division de Garney. L'usine devrait être pleinement opérationnelle d'ici la mi-2024.

Ellis dit que l'effort de l'équipe du pipeline de Garney reflète la planification collaborative et détaillée utilisée dans l'ensemble du programme. La nouvelle installation sera la première sur le site de 1 000 acres, et Ellis affirme que l'ensemble de l'installation a été planifié pour guider les futures phases de croissance. Il dit qu'il sera essentiel d'être prêt à répondre aux besoins d'infrastructure des résidents locaux dans les années à venir, car la région continue de se développer rapidement.

"Nous avons certaines des communautés à la croissance la plus rapide du pays en ce moment", dit-il. "Nos prévisions de planification montrent que même nos récentes expansions atteindront 100 % de capacité au cours des deux prochaines années. Nous devons être prêts pour cela."

Bruce Buckley est un écrivain et photographe indépendant basé dans la région de Washington, DC.