Bowling Greenin kaupungissa Ohiossa toimii vedenjakelujärjestelmä, joka tuottaa korkealaatuista vettä. Järjestelmä toimii optimaalisesti verkkojärjestelmässä; suurempi, ”runkovesijohto”, asennetaan ruutukaavaan järjestelmän ulkorajoille siten, että pienemmät linjat haarautuvat suuremmista linjoista.
lähes kaikki Bowling Greenin asuin -, teollisuus-ja liikealueet rajoittuivat i-75: n länsipuolelle. Viime vuosikymmeninä nämä alueet kuitenkin kasvavat I-75: n itäpuolella. Kaksi 24: ää. vesijohto kulki I-75: n alapuolella kaupungin Keski-ja eteläosassa, jotta vettä saatiin itäpuolelle. Nämä rajoittavat kehitystä koillisosassa ja altistavat WWTP: n (joka sijaitsee kyseisessä osassa) kohtuuttomalle riskille, jos keskusrungossa tapahtuu vaurioita. Asennus 16-in. pohjoispäässä olevan I-75: n alapuolella oleva vesiraja varmistaa nykyisen teollisuuden palontorjunnan ja toimittaa toisen vesilähteen WWTP: lle.
tutkitaan neljää rakennustapaa, joilla valtatie ylitettäisiin uudella vesirajalla: avohakkuu kiertoliikenteellä, asennuksen lykkääminen siihen asti, kunnes valtaväylä pinnoitetaan uudelleen radan asentamiseksi avohakkuulla, vaakasuoralla suuntaporauksella (HDD) ja kairakairauksella. Tässä artikkelissa tarkastellaan suunnittelu ja rakennuskustannukset neljä mahdollista menetelmää rakentamisen asentaa 16-in. vesiraja I-75: n alla.
Woodin piirikunnassa Luoteis-Ohiossa sijaitsevassa Bowling Greenin kaupungissa on nykyisin noin 29 000 asukasta. Kaupunki omistaa ja ylläpitää yleishyödyllisiä järjestelmiä, joihin kuuluvat vedenpuhdistamo ja vedenjakelujärjestelmä sekä jäteveden keräysjärjestelmä ja Jätevedenpuhdistamo. Kaupunki käsittelee, jakaa ja vapauttaa keskimäärin 7 miljoonaa tyttöä jätevettä päivässä ja sen kapasiteetti on enintään 10 miljoonaa tyttöä juomakelpoista vettä päivässä (City of Bowling Green, 2010).
tässä artikkelissa tarkastellaan vedenjakelujärjestelmän osaa, joka on rakennettu alle optimaaliseen muotoon. Ihannetapauksessa vedenjakelujärjestelmä perustetaan ruudukkomuotoon, joka mahdollistaa optimoidun virtauksen koko järjestelmässä (Alperovits & Shamir, 1977). Umpikujia kuitenkin esiintyy; umpikujilla on vain toinen pää kytkettynä verkkoon. Kaupungin Jätevedenpuhdistamo (WWTP) käyttää puhdistusprosessissaan kaupungin vettä, mutta Jätevedenpuhdistamo saa vettä umpikujasta vesijohdosta. Siellä on myös suuri teollisuuspuisto, jota palvelee sama umpikujavesijohto. Tämä on heikko kohta vedenjakelujärjestelmässä. Jos nykyinen WWTP: tä tai teollisuuspuistoa palveleva vesijohto pettää, WWTP ja useat suuret tehtaat jäävät ilman vesihuoltoa. Tämä voi aiheuttaa ympäristöön ylivuotoa raakaa jätevettä, mikä on laitonta ja voi aiheuttaa tulvia asuintaloissa.
ehdotettu vesijohto yhdistää Dunbridge Roadin umpikujan Mercer Roadin Vesijohtoon muodostaen silmukan ja toisen syötteen jätevedenpuhdistamolle ja teollisuusalueelle. Linjaa tarvitaan vastaamaan kasvaviin vaatimuksiin Koillismaan alueella.
tässä tutkimuksessa pyritään arvioimaan ehdotetun linjan asennusvaihtoehtoja, jotka sulkevat silmukan ja poistavat jakelujärjestelmän umpikujan. Tämän silmukan luominen vähentää merkittävästi riskiä vedenjakelun keskeytymisestä WWTP: hen ja teollisuuspuistoon, parantaa Palontorjuntaa alueilla, joilla ei tällä hetkellä ole Palontorjuntaa, ja kannustaa alueen tulevaan kehitykseen.
tarkasteltiin neljää mahdollista putkiston asennustapaa: avohautaa valtatien ylittämiseksi liikennettä ohjaamalla, kiintolevyä tai kairaa poraamalla ja tunkilla ja avohakkuulla valtatien jälleenrakennuksen aikana. Veden mallinnusohjelmiston avulla Bowling Greenin kaupungin Insinööritoimisto määritteli, että haluttu putkikoko on 16 tuumaa. (T. Sonner, Henkilökohtainen Viestintä, 21. Maaliskuuta 2012).
mukaan ODOT ’ s Policy for Accommodation of Utilities, joka antaa yksityiskohtaisia ohjeita menettelystä ylittää valtion omistama oikeus tapoja, HDD tai kaira poraus ovat hyväksyttäviä menetelmiä ylittää interstate (Ohio Department of Transportation, 2007). Lopullinen hyväksyttävä menetelmä on odotin ja Bowling Greenin kaupungin välinen neuvottelu.
asennustavat
projektissa tarkasteltiin seuraavia neljää asennustapaa:
- avaa oja ja ylitä valtatie ohjaamalla liikennettä.
- rakentaa ja asentaa putki kaivantotekniikalla ja ylittää valtatien suuntaporauksella.
- rakennettava putki kaivantotekniikalla ja ylitettävä valtatie tunkilla ja kairalla poraamalla.
- lykätään hanketta ja asennetaan putkisto, kun tien kunnostus on käynnissä, mahdollistaen avohakkuuasennuksen, kun liikenne on jo ohjattu muualle.
perinteinen Avohakkuumenetelmä
ensimmäinen mahdollinen putkiasennusmenetelmä on perinteinen avohakkuu. Perinteisen avohakkuurakentamisen etuna on projektin jatkuva eteneminen; putkien asettelu ja täyttäminen mahdollistavat projektin etenemisen tasaiseen tahtiin. Perinteinen avohakkuumenetelmä soveltuu lähes kaikkiin maaperäolosuhteisiin. Lopuksi, perinteinen avohakkuumenetelmä on usein taloudellisin valinta, koska ei ole ylimääräisiä tukitoimintoja ja järjestelmiä tarvitaan trenchless menetelmiä (kaivannon ja kaivaminen tuki vaihtoehtoja). On hyvin dokumentoitu, että leikkaus asfaltin ja myöhemmin korjaus leikattu asfaltti vähentää merkittävästi elinikää asfalttipäällysteen.
vaakasuuntainen Poraus
toinen tutkittu putkiston asennustapa oli HDD. Koko projekti tai osia projektin, kuten interstate crossing voitaisiin asentaa käyttäen HDD-menetelmällä. Kiintolevy oli alun perin käytetty asennus tietoliikennelinjojen, mutta nyt käytetään asentamaan putkistoja jopa 48 in. in halkaisija (Abraham, Baik, & Gokhale, 2007). HDD: n etuja on monia, kuten: ei liikenteen keskeytyksiä, minimaaliset pinta-ja maanalaishäiriöt, ja vain vähän jos lainkaan pinnan palauttamista projektin päätyttyä. HDD on pinta käynnistetty prosessi ei vaadi ajaa kuoppia tai vastaanotto kuoppia, joka voi merkittävästi vähentää projektin kustannuksia. Kaivoja voidaan kuitenkin vaatia liittämään olemassa olevat laitokset uusiin asennettuihin laitoksiin (Abraham, Baik, & Gokhale, 2007).
kiintolevyn hinta on varsin kilpailukykyinen verrattuna perinteiseen avoasennukseen. Kiintolevyä käytettäessä on otettava huomioon Asennussyvyys. Syvyyden kasvaessa kiintolevyn hinta tulee kilpailukykyisemmäksi verrattuna avohakkuun kustannuksiin. Kun asennuskohtaan on rajoitettu pääsy, kiintolevyä voidaan käyttää, jos perinteiset menetelmät ovat kiellettyjä tai epäkäytännöllisiä.
kiintolevy ei ole rajoitukseton, risteävät apuohjelmat aiheuttavat ongelmia kiintolevylle asettamalla rajoituksia asennuksen syvyydelle. Jos muut apuohjelmat ylittävät polku HDD kone, uusi asennus voidaan sijoittaa ei-toivottuun syvyyteen. On myös mahdollista pinnan heittelehtiminen ja vajoaminen. Asennus vaatii korkeapaineista lietettä, joka auttaa porakaivon rakentamisessa putken vetämistä varten. Jos maa-aines ei kestä painetta, voi tapahtua pinnan heittelyä. Lisäksi lietelannan paine ja suuret virtausnopeudet voivat myös aiheuttaa maaperän eroosiota aiheuttaen tyhjiöitä, jotka johtavat vajoamiseen (Baik, 2003).
vaakasuora Kaira-Poraus
kolmas tutkittu menetelmä on asentaa putki perinteisellä avohakkuu-ja kaira-porauksella valtatien alle. Toiminta edellyttää tunkkikuopan ja vastaanottokuopan kaivamista. Pystysuoraa linjausta ohjataan vedenkorkeudella ja horisontaalista linjausta voidaan rajoittaa jonkin verran (Abraham, Baik, & Gokhale, 2007).
Kairaporauksessa on etunsa. Kaira tylsää kotelot voivat vaihdella kooltaan 4-60 in. Tyypilliset ajopituudet vaihtelevat 40-300 jalan välillä. Sivuston restaurointi vaaditaan vain poraus-ja vastaanottokuoppiin. Kaira tylsää on erityisen hyödyllinen sopimaton maaperä, mukulat ja lohkareita niin suuri kuin kolmasosa koko kotelon voidaan helposti käsitellä ja poistaa kotelosta. Merkittävä etu kaira tylsää muihin juoksuhaudaton menetelmiä on kotelo toimii porakaivosta poistaa mahdollisuuden sortumien aikana tylsä prosessi.
Kairausporaus ei välttämättä ole käytännöllisin menetelmä, kun viiva ja arvosana ovat tärkeitä. Kaira tylsää vaatii huomattavia investointeja, koska erilaisia kotelon koot, jotka vaativat monia erikokoisia leikkaus päät ja augers; siksi lisätä kustannuksia. Setup ja bore kuoppa kaivaminen voi myös tulla kalliimmaksi kuin muut kaivanto menetelmiä, koska voimat tarvitaan ajaa leikkuupää, kotelo, ja kaira (Abraham, Baik, & Gokhale, 2007).
lykkää ja asenna tiestön kunnostuksen aikana
hankkeen lykkääminen ja putkiston asentaminen tiestön kunnostuksen aikana on toteuttamiskelpoinen asennustapa, jota kannattaa tutkia. On hyvin mahdollista, että ODOT rakentaa valtatien uudelleen lähitulevaisuudessa ja lisää kolmannen kaistan sekä pohjoiseen että etelään menevillä kaistoilla. Putki voitaisiin asentaa avohakkuulla, kun tietä rakennetaan uudelleen ja liikenne ohjataan jo muualle. Tämä voi säästää huomattavan määrän varoja alkuperäisessä hankkeessa.
hankkeen arvioidut määrät ja kustannukset
suureet arvioitiin hankkeelle hankkimalla Bowling Greenin kaupungin suunnitteluosastolta aiempia tarjoustietoja. Arvioiden saamiseksi käytettiin kahta tarjoustaulukkoa, Gypsy Lane Water Line-Laajennusvaihetta yksi ja kaksi. Näitä kahta tarjousta käytettiin, koska ne muistuttavat ehdotettua hanketta. Liityntäpisteitä on vähän, eikä asfaltin leikkaamista tarvita. Hankkeella on myös ostotarjoukseen sisältyvä auger-boring-arvio. Palopostikokoonpanot saatiin Gypsy Lane-vesilinjan Jatkovaiheesta kaksi.
hinnat — joita ei ole saatavilla historiatiedoista-on arvioitu käyttäen RS-menetelmää, rakentamisen estimointiohjelmistoa, jonka avulla käyttäjä voi arvioida erilaisia rakennusprojekteja nykyisellä hinnoittelulla. Projektit jaetaan materiaaleihin, laitteisiin ja työvoimaan. Tietoja hankittiin myös hankkimalla arvioita urakoitsijoilta.
tämä projekti vaatii noin 5 700 jalan 16-in asennuksen. water line; 16-in. DR18 PVC putki oli valittu putki asennettavaksi. Interstate crossing koostuu yhteensä 300 lf kanssa 80 lf asfalttia. Projektin molemmissa päissä on myös kaksi liitoskohtaa, jotka vaativat siirtymäasennuksen kahden erilaisen Putkimateriaalin liittämiseksi toisiinsa. Siirtymäkytkimet ja niiden asennus hinnoiteltiin erillisellä arviolla.
hankkeen kustannukset jakautuvat kahteen vaiheeseen: hankkeen avohakkuuosuuteen ja valtatien risteykseen. Käytännöllisin tapa toteuttaa hanke olisi asentaa putkisto avohakkuulla ja sitten suorittaa jokin neljästä käsitellystä menetelmästä valtatien ylittämiseksi.
Projektiarvio perinteinen Avolaitos
koska projekti sijaitsee suhteellisen syrjäisellä alueella, kaivannosta irrotettu materiaali voidaan varastoida projektin lähelle ja sijoittaa takaisin kaivantoon. Alla on arvioitu kustannukset asentamisesta 16-in. vesijohto perinteisellä avohakkuulla. Taulukossa 1 esitetään hankkeen avohakkuuosuus, josta on vähennetty valtatien avohakkuu, täyttöaste ja tiivistys, joka on laskettu RS-menetelmin.
taulukossa 2 esitetään arvioitu hinta, joka koituu valtatien asfalttipäällysteen ja alaluokan poistamisesta ja kunnostamisesta. Arvio saatiin RS-keinoilla.
lopulta laadittiin kustannusarvio, jonka mukaan liikenne ohjautuu muualle. Tarvittavat etäisyydet rajaus laitteet ja opasteet yhden kaistan sulkemiset interstate moottoritiet määritettiin käyttäen, ”ODOT’ s Manual for Uniform Traffic Control Devices” (Ohio Bureau of Traffic Engineering 1999). Alla olevan taulukon 3 yksikkökustannukset hankittiin Ohiolaisesta Perrysburgilaisesta Safewaysta, joka on erikoistunut liikenteenohjauslaitteiden vuokraamiseen.
kokonaisarvio hankkeen suorittamiseksi perinteisellä avohakkuulla olisi: $548,733. 04.
projektin arvio käyttäen HDD: tä
Dustin Schlachterin haastattelussa s & s Directional Boring Ltd., hinta $95 per lineaarinen jalka mainittiin ylimääräinen hätävaramaksu $30 per lineaarinen jalka tapauksessa tien heittoliike tai asettumista. Alla taulukossa 4 on arvioitu kustannukset hankkeen käyttäen horisontaalinen suuntaava poraus käyttäen HDPE.
vertailun vuoksi on kehitetty arvio hankkeen suunnatusta porausosuudesta RS-keinoin. Taulukossa 5 esitetään yksikkökustannukset ja kokonaiskustannukset horisontaalisesta suunnatusta porauksesta. Porauskuopat sisältyvät arvioon siltä varalta, että haluttua porauskulmaa ei saada.
RS tarkoittaa vain arvioida kustannukset suuntaava poraus 12-in. putki. Jotta voidaan muuntaa hinta 16-in., kustannukset suuntaava poraus on jaettu kustannuksiin tuumaa kohti. Koon kasvattaminen 4 in. lisää kustannuksia $331.67 kokonaiskustannukset ovat $28,746. 67 ja kokonaisyksikkökustannukset $95.82. Jos 30 dollaria hätätilanteessa varautuminen lisätään, kokonaiskustannukset suorittaa suuntaava poraus on $125.82 / lf.
porausnestekustannusten saamiseksi konsultoitiin Baroid-yhtiötä. Jotta mahtuu 16-in. putki useita takaisin reaming prosesseja on tehtävä. Alla taulukossa 6 on laskettu porausnestemateriaalien kustannukset.
arvioidut kokonaiskustannukset tarjoustaulukoista, urakoitsijoiden arvioista ja porausnesteestä on yhtä suuri kuin $514,459.12 + $2.146.86 = $516,605.9
Projektiarvio Kaira-Poraus
projektiarvio valtatien ylittämisestä kaira-porauksen avulla laskettiin samalla tavalla kuin kaksi edellistä menetelmää. Taulukossa 7 esitetään arvioidut kustannukset interstate crossing suorittaa kaira-tylsää käyttäen Rs keinoja.
alla taulukossa 8, on arvioitu kustannukset kaira tylsää RS keinoin. Arviossa ovat mukana ajo-ja vastaanottokuopat sekä vedenpoisto ja peltipaalutus.
pieni ero kustannukset per lineaarinen jalka varten kaira bore käyttäen Rs tarkoittaa johtuu hieman suurempi kotelo. Kokonaiskustannukset hankkeen asentamisesta Auger poraus tarjous taulukoita vastaa $658,309. 12
lykätä hankkeen
lykkääminen hankkeen ja ottaa vesijohto sisällytetty suunnitteluun moottoritien jälleenrakentamiseen voi alentaa kokonaiskustannuksia. Jos ODOT nostaisivat liikenteen ohjaamisen kustannukset ja poistaisivat asfaltin ja alaluokan, kaupunki saattaa maksaa kustannukset vesirajan asentamisesta valtatien yli. Kun vesijohto oli asennettu, se voitiin upottaa betoniseen koteloon. Alla taulukossa 9 on hankkeen avohakkuuosuus, johon sisältyy valtatien ylitys vähennettynä asfaltin ja tien alaluokan arviolla.
RS-Tarvearvio laadittiin, jotta voitiin määrittää, kuinka paljon vesijohdon upottaminen betoniin ja kaivannon täyttäminen sopivalla rakeistetulla täytteellä maksaa. Myös tiivistyminen sisältyy arvioon. Alla taulukossa 10 on arvio asentaa betonin ja täyttää kaivannon rakeistettu täyttö.
hankkeen lykkääminen maksaisi yhteensä 512 387,47 dollaria. Taulukossa 11 esitetään kaikkien menetelmien kokonaiskustannukset ja kokonaiskustannukset lineaarista jalkaa kohti sekä kustannukset moottoritietä alittaessa.
suositus
edullisin vesilinjan asennustapa on avohakkuumenetelmä. Avohakkuu valtatie 75: n poikki ei kuitenkaan näytä todennäköiseltä. Seuraavaksi halvin menetelmä 89,89 dollaria per lineaarinen jalka on lykätä hankkeen ja asentaa vesijohto, kun valtatie on jälleenrakennetaan. Tämän menetelmän ajoitus ei välttämättä vastaa yhteisön tarpeita. Hiljattain on selvinnyt, että hankealueen läheisyyteen suunnitellaan uuden vesitornin rakentamista. Siksi tätä hanketta voidaan nopeuttaa,mikä tekee horisontaalisesta suunnatusta porauksesta houkuttelevamman. HDD poikki interstate on seuraavaksi halvin menetelmä $ 90.63 per lineaarinen jalka. Lisäksi kun välillisiä kustannuksia, kuten sosiaalikustannuksia, joita tässä asiakirjassa ei käsitellä, pidetään juoksevana menetelmänä, on suotavampaa. ODOT voi olla vakuuttunut siitä, että vesijohto voidaan rakentaa ilman koteloa, joten tämä on taloudellisin tapa suorittaa hanke.
Victor C. Goduto on Bowling Greenin kaupungissa Ohiossa. Tohtori Alan Atalah on Bowling Greenin valtionyliopistossa työskentelevä apulaisprofessori.
- a Decision Support System for Horizontal Directional DrillingTunneling & Underground Space Technology, 200318 (1), 99.
- optimaalisten vedenjakelujärjestelmien suunnittelu.Vesivarojen tutkimus – 1977 Vol 13 (6) 885-900
- kehittäminen päätöksenteon tukijärjestelmä valinta Trenchless teknologioita minimoida vaikutukset Utility rakentaminen RoadwaysLafayette, INPurdue University2007
- Google MapsGoogle Maps2012https:/ / maps.google.com / maps?hl=en&tab=wl.
- Ohio Bureau of Traffic Engineering Ohio manual of uniform traffic control devices for streets and highwaysColumbus, OhioOhio Bureau of Traffic1999
- Ohio Department of TransportationPolicy for Accommodation of UtilitiesPolicy for Accommodation of Utilities2007https://www.dot.state.oh.us/districts/D10/Right_of_Way_Permits/Documents/Manuals/Utilities percent-20manual.pdf
- Web Soil SurveyWeb Soil Survey2012https://websoilsurvey.NRCS.usda.Gov / app / WebSoilSurvey.aspx