orașul Bowling Green, Ohio, operează un sistem de distribuție a apei care oferă apă de înaltă calitate. Sistemul funcționează optim într-un sistem de rețea; mai mari, „rețeaua de apă a portbagajului”, sunt instalate într-un model de rețea la limitele exterioare ale sistemului, cu linii mai mici ramificate ale liniilor mai mari.
aproape toate zonele rezidențiale, industriale și comerciale din Bowling Green erau limitate la partea de vest a I-75. Cu toate acestea, în ultimele decenii, aceste zone cresc în partea de Est A I-75. Două 24-in. rețeaua de apă a trecut sub I-75 în partea centrală și de sud a orașului pentru a furniza apă în partea de Est. Acestea limitează dezvoltarea în secțiunea nord-estică și supun stația de epurare (situată în acea parte) unui risc nejustificat în cazul în care se produc daune în portbagajul central. Instalarea unui 16-in. linia de plutire de sub I-75 la capătul nordic va asigura protecția împotriva incendiilor pentru industria existentă și va furniza o a doua sursă de apă la stația de epurare.
patru metode de construcție sunt examinate pentru a traversa autostrada cu o nouă linie de plutire: tăiere deschisă cu trafic de ocolire, amânarea instalării până la refacerea autostrăzii pentru a instala linia prin tăiere deschisă, foraj direcțional orizontal (HDD) și foraj cu melc. Acest articol examinează costul de proiectare și construcție a celor patru metode potențiale de construcție pentru a instala un 16-in. linia de plutire sub I-75.
orașul Bowling Green situat în județul Wood din nord-vestul Ohio are o populație actuală de aproximativ 29.000. Orașul deține și operează sistemele sale de utilități publice, inclusiv o stație de tratare a apei și un sistem de distribuție a apei, precum și un sistem de colectare a apelor uzate și o instalație de tratare a apelor uzate. Orașul tratează, distribuie și eliberează în medie 7 milioane de GAL-uri de ape uzate pe zi și are o capacitate maximă de a produce 10 milioane de GAL-uri de apă potabilă pe zi (City of Bowling Green, 2010).
acest articol examinează o porțiune a sistemului de distribuție a apei care a fost construită în mai puțin de un format optim. În mod ideal, un sistem de distribuție a apei este configurat într-un format de rețea, care permite un flux optimizat în întregul sistem (Alperovits & Shamir, 1977). Cu toate acestea, apar linii de fundătură; liniile de fundătură au un singur capăt conectat la rețea. Stația de epurare a apelor uzate a orașului (WWTP) folosește apa orașului în procesul său de tratare; cu toate acestea, stația de ape uzate primește apă de la o linie de apă fără fund. Există, de asemenea, un mare parc industrial care este deservit de aceeași linie de apă fără fund. Acesta este un punct slab în sistemul de distribuție a apei. Dacă actuala linie de apă care deservește stația de epurare sau parcul industrial eșuează, stația de epurare și mai multe fabrici mari vor fi fără servicii de apă. Acest lucru ar putea provoca o revărsare a apelor uzate brute în mediu, ceea ce este ilegal și ar putea provoca inundații în casele de locuințe.
linia de apă propusă conectează linia de fundătură de pe Dunbridge Road la linia de apă de pe Mercer Road, creând o buclă și o a doua alimentare către stația de epurare a apelor uzate și parcul industrial. Linia este necesară pentru a răspunde cerințelor crescânde din zona de Nord-Est.
acest studiu încearcă să evalueze alternativele de instalare la linia propusă care închid bucla și elimină capătul mort din sistemul de distribuție. Crearea acestei bucle reduce semnificativ riscul de întrerupere a alimentării cu apă a stației de epurare și a Parcului Industrial, îmbunătățește protecția împotriva incendiilor în zonele lipsite în prezent de protecție împotriva incendiilor și încurajează dezvoltarea viitoare în zonă.
au fost examinate patru metode potențiale de instalare a conductelor: deschideți un șanț pentru a traversa interstatal prin devierea traficului, HDD sau melc plictisitor și cricuri și deschideți-tăiat în timpul reconstrucției interstatale. Folosind software-ul de modelare a apei, Divizia de Inginerie a orașului Bowling Green a stabilit că dimensiunea dorită a țevii este de 16 in. (T. Sonner, Comunicare Personală, 21 Martie 2012).
conform Politicii ODOT de cazare a utilităților, care oferă îndrumări detaliate pentru procedura de trecere a dreptului de Stat al căilor, HDD-ul sau burghiul sunt metode acceptabile pentru trecerea interstatală (Departamentul de transport din Ohio, 2007). Metoda finală care urmează să fie aprobată va fi o negociere între ODOT și orașul Bowling Green.
metode de instalare
următoarele patru metode de instalare au fost luate în considerare pentru proiect:
- deschideți un șanț și traversați autostrada prin devierea traficului.
- Construiți și instalați conducta folosind tehnologii fără șanțuri și traversați interstatal prin intermediul forajului direcțional.
- construiți conducta folosind tehnologii fără șanțuri și traversați interstatal prin cricuri și burghie.
- amânați proiectul și instalați conducta atunci când are loc reconstrucția drumului, permițând o instalare deschisă în timp ce traficul este deja deviat.
metoda tradițională de tăiere deschisă
prima metodă potențială de instalare a conductei este metoda tradițională de tăiere deschisă. Avantajul construcției tradiționale deschise permite proiectului să progreseze într-un mod continuu; așezarea și umplerea țevii permite proiectului să progreseze într-un ritm constant. Metoda tradițională de tăiere deschisă este potrivită pentru aproape toate condițiile solului. În cele din urmă, metoda tradițională de tăiere deschisă este adesea cea mai economică alegere din cauza lipsei operațiunilor și sistemelor de sprijin suplimentare necesare cu metode fără șanțuri (Opțiuni de sprijin pentru șanțuri și săpături). Este bine documentat faptul că tăierea asfaltului și repararea ulterioară a asfaltului tăiat reduc semnificativ durata de viață a pavajului asfaltic.
foraj orizontal direcțional
a doua metodă de instalare a conductei examinată a fost HDD. Întregul proiect sau porțiuni ale proiectului, cum ar fi trecerea interstatală ar putea fi instalate folosind metoda HDD. HDD a fost inițial utilizat în instalarea liniilor de telecomunicații, dar acum este utilizat pentru a instala conducte de până la 48 in. în diametru (Abraham, Baik, & Gokhale, 2007). Avantajele HDD sunt multe, cum ar fi: nici o întrerupere a fluxului de trafic, perturbări minime de suprafață și subterane, și puțin dacă orice restaurare de suprafață după finalizarea proiectului. HDD este un proces lansat la suprafață care nu necesită gropi de acționare sau gropi de recepție, ceea ce poate reduce semnificativ costurile proiectului. Cu toate acestea, gropile pot fi necesare pentru a conecta utilitățile existente la utilitățile nou instalate (Abraham, Baik, & Gokhale, 2007).
costul HDD este destul de competitiv în comparație cu instalarea tradițională deschisă. Trebuie luată în considerare adâncimea de instalare atunci când utilizați HDD. Pe măsură ce adâncimea crește costul HDD-ului devine mai competitiv în comparație cu costul șanțurilor deschise. Atunci când există o accesibilitate limitată la locul de instalare, HDD poate fi utilizat acolo unde metodele tradiționale sunt interzise sau impracticabile.
HDD-ul nu este lipsit de limitările sale, utilitățile care se intersectează pun probleme pentru constrângerile de plasare a HDD-ului pe adâncimea instalării. Dacă alte utilitare traversează calea mașinii HDD, este posibil ca noua instalare să fie plasată la o adâncime nedorită. Există, de asemenea, posibilitatea ridicării suprafeței și a subsidenței. Instalarea necesită suspensie de înaltă presiune pentru a ajuta la construirea găurii de foraj pentru retragerea țevii. Dacă solul are o rezistență insuficientă pentru a rezista presiunii, poate apărea ridicarea suprafeței. În plus, presiunea și debitele ridicate ale nămolului pot provoca, de asemenea, erodarea solului provocând goluri care duc la surpare (Baik, 2003).
foraj orizontal cu melc
a treia metodă examinată este instalarea conductei prin alezaj tradițional deschis și melc sub interstatal. Operațiunea necesită excavarea unei gropi de ridicare și a unei gropi de primire. Alinierea verticală este controlată de un nivel al apei, iar controlul alinierii orizontale poate fi oarecum limitat (Abraham, Baik, & Gokhale, 2007).
burghiul are avantajele sale. Auger plictisitor carcase poate varia în mărime de la 4 la 60 in. Lungimea tipică a unității variază între 40 și 300 ft. Restaurarea Site-ului este necesară numai la gropile plictisitoare și de primire. Burghiul este deosebit de util în solurile necorespunzătoare, pietrișurile și bolovanii de o treime din dimensiunea carcasei pot fi ușor manipulate și scoase din carcasă. Un avantaj major al melcului plictisitor față de alte metode fără șanțuri este carcasa acționează ca forajul eliminând posibilitatea de pestera-in-uri în timpul procesului de foraj.
plictisirea melcului poate să nu fie cea mai practică metodă atunci când linia și gradul sunt importante. Burghiul necesită o investiție substanțială datorită varietății de dimensiuni ale carcasei, care necesită multe capete de tăiere și burghie de dimensiuni diferite; prin urmare, creșteți costurile. Configurarea și excavarea gropilor pot fi, de asemenea, mai costisitoare decât alte metode fără șanțuri datorită forțelor necesare pentru a conduce capul de tăiere, carcasa și melcul (Abraham, Baik, & Gokhale, 2007).
amânarea și instalarea în timpul reconstrucției drumului
amânarea proiectului și instalarea conductei în timpul reconstrucției drumului este o metodă viabilă de instalare care merită explorată. Există o mare posibilitate ca ODOT să reconstruiască autostrada în viitorul apropiat și să adauge o a treia bandă atât pe benzile de călătorie spre nord, cât și spre sud. Conducta ar putea fi instalată prin tăiere deschisă în timp ce drumul este reconstruit și traficul este deja deviat. Acest lucru poate economisi o sumă substanțială de fond în proiectul inițial.
cantități estimate și Costuri pentru proiect
cantitățile au fost estimate pentru proiect prin obținerea datelor de ofertă istorice de la Divizia de Inginerie a orașului Bowling Green. Două tabele de oferte au fost utilizate pentru a obține estimări, extensiile liniei de apă Gypsy Lane fazele unu și doi. Aceste două oferte au fost utilizate datorită asemănării lor cu proiectul propus. Există puține puncte de conectare și nu este necesară tăierea asfaltului. Proiectul are, de asemenea, o estimare plictisitoare cuprinsă în ofertă. Ansamblurile de hidranți au fost obținute din faza a doua de extindere a liniei de apă Gypsy Lane.
prețurile — care nu sunt disponibile din datele istorice — au fost estimate folosind RS Means, un program software de estimare a construcțiilor care permite utilizatorului să estimeze o varietate de proiecte de construcții folosind prețurile curente. Proiectele sunt împărțite în materiale, echipamente și forță de muncă. Datele au fost obținute și prin obținerea estimărilor de la contractori.
acest proiect necesită instalarea a aproximativ 5.700 ft de 16-in. linie de apă; 16-in. Țeava din PVC DR18 a fost țeava selectată pentru instalare. Trecerea interstatală constă dintr-un total de 300 lf cu 80 lf de asfalt. Există, de asemenea, două puncte de conectare la fiecare capăt al proiectului care necesită o montare de tranziție pentru a conecta două materiale de țeavă diferite. O estimare separată a fost utilizată pentru a prețui cuplajele de tranziție și instalarea acestora.
costul proiectului este împărțit în două faze: porțiunea deschisă a proiectului și trecerea la interstatal. Cea mai practică modalitate de a finaliza proiectul ar fi instalarea conductei prin tăiere deschisă și apoi efectuarea uneia dintre cele patru metode discutate pentru a traversa autostrada.
estimarea proiectului instalare tradițională deschisă
deoarece proiectul se află într-o zonă relativ îndepărtată, Materialul scos din șanț poate fi depozitat în apropierea proiectului și plasat înapoi în șanț. Mai jos este un cost estimat de instalare a 16-in. linia de apă prin tăiere tradițională deschisă. Tabelul 1 prezintă porțiunea deschisă a proiectului minus tăierea deschisă, umplerea și compactarea autostrăzii, care a fost calculată folosind mijloacele RS.
Tabelul 2 prezintă costul estimat de îndepărtare și re-instalare a trotuarului asfaltic și sub-clasa interstatală. Această estimare a fost obținută prin utilizarea mijloacelor RS.
în cele din urmă, a fost elaborată o estimare a costurilor pentru a se adapta deturnării traficului. Distanțele necesare pentru dispozitivele de delimitare și semnalizarea pentru închiderea unei singure benzi pe autostrăzile interstatale au fost determinate folosind „manualul lui ODOT pentru dispozitive uniforme de Control al traficului” (Ohio Bureau of Traffic Engineering 1999). Costurile unitare din tabelul 3 de mai jos au fost achiziționate de la Safeway din Perrysburg Ohio, care se specializează în închirierea dispozitivelor de control al traficului.
costul total estimat pentru a realiza proiectul prin intermediul tradiționale open-cut ar fi: $548,733.04.
estimarea proiectului folosind HDD
într-un interviu cu Dustin Schlachter de la S & s directional Boring Ltd., un cost de 95 USD pe picior liniar a fost cotat cu o taxă suplimentară de urgență de urgență de 30 USD pe picior liniar în caz de ridicare sau așezare rutieră. Mai jos în tabelul 4 este costul estimat al proiectului folosind foraj direcțional orizontal folosind HDPE.
în scopuri de comparație, a fost elaborată o estimare a porțiunii de foraj direcțional a proiectului folosind mijloace RS. Mai jos în tabelul 5 sunt costurile unitare și costurile totale pentru forarea direcțională orizontală. Gropile de găurire sunt incluse în estimare în cazul în care unghiul dorit de găurire nu poate fi obținut.
RS înseamnă va estima doar costul de foraj direcțional al unui 12-in. pipă. Pentru a converti prețul la 16-in., costul forajului direcțional este împărțit într-un cost pe inch. Creșterea dimensiunii cu 4 in. crește costul $331.67 cu costul total fiind $ 28,746.67 și un cost total unitar de $95.82. Dacă se adaugă contingența de urgență de 30 USD, costul total pentru efectuarea forajului direcțional este de 125,82 USD/lf.
pentru a obține costurile fluidului de foraj, compania Baroid a fost consultată. Pentru a găzdui un 16-in. țeavă trebuie să se facă mai multe procese de alezare înapoi. Mai jos în Tabelul 6 sunt costurile calculate pentru găurirea materialelor fluide.
costul total estimat din tabelul ofertelor, estimarea contractorilor și lichidul de foraj este egal $514,459.12 + $2.146.86 = $516,605.9
estimarea proiectului Auger Boring
estimarea proiectului pentru traversarea autostrăzii prin intermediul melcului a fost calculată în același mod ca și cele două metode anterioare. Tabelul 7 prezintă costul estimat al traversării interstatale efectuate de burghiul folosind mijloace RS.
mai jos, în tabelul 8, este costul estimat al melc plictisitor folosind mijloace RS. Estimarea include conducerea și primirea gropilor, precum și deshidratarea și stivuirea foilor.
diferența ușoară a costului pe picior liniar pentru alezajul melcului folosind mijloace RS se datorează carcasei puțin mai mari. Costul total pentru instalarea proiectului de către auger boring din tabelul ofertelor este egal cu 658.309, 12 USD
amânarea proiectului
amânarea proiectului și încorporarea liniei de apă în proiectarea reconstrucției autostrăzii poate reduce costul total. Dacă ODOT ar ridica costul devierii traficului și ar elimina asfaltul și sub-gradul, orașul poate plăti costul instalării liniei de apă peste autostradă. Odată ce linia de apă a fost instalată, ar putea fi încazate într-o carcasă de beton. Mai jos, în Tabelul 9 este porțiunea deschisă a proiectului, INCLUSIV traversarea autostrăzii minus estimarea sub-gradelor de asfalt și drumuri.
a fost elaborată o estimare a mijloacelor RS pentru a stabili costul incasării liniei de apă în beton și umplerea șanțului cu o umplutură granulată adecvată. Compactarea este, de asemenea, inclusă în estimare. Mai jos în Tabelul 10 este estimarea pentru instalarea betonului și umplerea șanțului cu umplutură granulată.
costul total pentru amânarea proiectului ar fi: 512.387, 47 USD. Tabelul 11 prezintă costurile totale ale tuturor metodelor și costul total pe picior liniar și costul pe picior de traversat pe sub autostradă.
recomandare
metoda cea mai puțin costisitoare de instalare a liniei de apă este metoda deschisă. Cu toate acestea, tăierea deschisă pe Interstate 75 nu pare probabilă. Următoarea metodă cea mai puțin costisitoare la 89,89 USD pe picior liniar este amânarea proiectului și instalarea liniei de apă atunci când autostrada este reconstruită. Momentul acestei metode poate să nu coincidă cu nevoile comunității. S-a descoperit recent că construcția unui nou turn de apă este proiectată în apropierea zonei proiectului. Prin urmare, acest proiect poate fi accelerat, ceea ce face ca forarea direcțională orizontală să fie mai atractivă. HDD peste interstatal este următoarea metodă cea mai puțin costisitoare la $90.63 pe picior liniar. În plus, atunci când costurile indirecte, cum ar fi costurile sociale, pe care prezenta lucrare nu le abordează, sunt considerate o metodă fără tranșee, este mai de dorit. ODOT poate fi convins să permită construirea liniei de apă fără o carcasă, făcând acest lucru cel mai economic mod de a finaliza proiectul.
Victor C. Goduto este cu orașul Bowling Green, Ohio. Dr. Alan Atalah, Ph. D., P. E. Este un profesor asociat de lucru pentru Bowling Green State University.
- un sistem de asistență decizională pentru DrillingTunneling direcțional orizontal & tehnologia spațiului subteran, 200318 (1), 99.
- proiectarea sistemelor optime de distribuție a apei.Cercetarea resurselor de apă-1977 Vol 13 (6) 885-900
- dezvoltarea unui sistem de asistență decizională pentru selectarea tehnologiilor fără șanțuri pentru a minimiza impactul construcției de utilități pe Carosabilslafayette, INPurdue University2007
- Google MapsGoogle Maps2012https://maps.google.com/maps?hl=en&tab=wl.
- Ohio Biroul de Inginerie a traficului Ohio Manual de dispozitive uniforme de control al traficului pentru străzi și autostrăzicolumbus, OhioOhio Biroul de Trafic1999
- Ohio Departamentul de Transportpolicy pentru Cazare de Utilitățipolicy pentru Cazare de Utilități2007https://www.dot.state.oh.us/districte/D10/Right_of_Way_Permits/documente/manuale/utilități procent-20Manual.pdf
- Web Soil SurveyWeb Soil Survey2012https://websoilsurvey.NRCS.usda.gov / app / WebSoilSurvey.aspx