Hoover Dam Bypass, EUA
24 de fev de 20
A Maior Arcada do Oeste Construída Literalmente No Ar
No início dos anos 2000, o congestionamento do tráfego na rodovia 93, nos EUA, que atravessa a represa Hoover passando pelo rio Colorado, estava se tornando não apenas uma ameaça, mas também um sério fardo econômico.
A rodovia é o principal corredor comercial entre os estados do Arizona, Nevada e Utah, bem como na rota do Acordo de Livre Comércio da América do Norte (NAFTA) entre o México e o Canadá. O tráfego intenso, combinado com as curvas acentuadas das rodovias, também criaram uma situação potencialmente perigosa para os visitantes da represa Hoover e suas instalações.
O desvio da represa Hoover, um projeto de construção de cinco anos, no valor de US$ 240 milhões, foi iniciado em 2005 para aliviar o congestionamento do tráfego e fornecer uma travessia alternativa do rio próximo à represa. Ele compreendia 6 quilômetros de estradas, oito pontes, cruzamentos de vida selvagem, uma ponte de 579 m de comprimento sobre o rio Colorado, além de melhorias para pedestres e visitantes.
O Desafio
Construir a ponte tecnicamente mais desafiadora na América do Norte.
A Ponte Memorial Mike O’Callaghan-Pat Tillman concluída é paralela à represa Hoover e atravessa o rio Colorado entre os estados do Arizona e Nevada.
A Solução
O desvio da represa Hoover, um projeto de construção de cinco anos concluído em outubro de 2010, agora oferece uma travessia alternativa do rio próximo à represa. Ele compreende 6 quilômetros de estradas, oito pontes, cruzamentos de vida selvagem, uma ponte de 579 m de comprimento sobre o rio Colorado, além de melhorias para pedestres e visitantes.
Construção de Seis Fases
Devido à magnitude do projeto, ele foi dividido em seis fases. O equipamento da Putzmeister chegou ao local nos estágios iniciais da fase de aproximação do Arizona, que incluiu a construção de uma rodovia direcionada para o leste, enquanto a fase da rodovia de aproximação de Nevada se dirigia para o oeste. Elas se conectavam no meio, na nova ponte sobre o rio Colorado, que abrange o Black Canyon a cerca de 457 m a sul da represa Hoover.
A construção de US$ 21,5 milhões no Arizona começou no início de 2003. Esta fase englobou cerca de 2,9 km de estrada de quatro pistas que vai da rodovia U.S. 93 Arizona até o novo cruzamento da ponte do rio Colorado.
Montanhas foram literalmente movidas para abrir caminho para a estrada e a ponte; no entanto, o terreno deixado para trás era extremamente íngreme e rochoso. Frequentemente, a trilha construída para dar acesso especial à estrada já tinha se movido no dia seguinte. Obviamente, essas condições não eram nada ideais para a travessia e instalação dos equipamentos de colocação de concreto.
No entanto, as bombas de lança de concreto da Putzmeister usadas no trabalho nunca sucumbiram ao terreno implacável e trabalharam no local cerca de quatro dias por semana durante um período de 14 meses. As bombas, com alcance entre 32 e 58 m, foram fornecidas pela Quinn Concrete Pumping, Inc. de Las Vegas, Nevada — a subempreiteira de bombeamento de concreto exclusiva do projeto de aproximação do Arizona.
Dois terços da colocação de concreto foram dedicados à estrutura da rede, que incluía canais de desvio subterrâneos para drenagem de água. No entanto, o trabalho de concreto mais evidente pôde ser observado na ponte da montanha Sugarloaf, uma ponte de 274 m de comprimento que atravessa um cânion no lado leste da montanha Sugarloaf. A ponte exigiu oito conjuntos de colunas, largos na base e afilados em direção ao topo. Construídas com design tipo “amarelinha”, a cofragem biselada de forma especial pulava de uma para a outra.
Complexidade da Descarga no Tabuleiro da Ponte
Embora todas as descargas de concreto sejam importantes, a descarga final no tabuleiro da ponte foi, de longe, a mais crítica. Para o observador casual, nada parecia fora do comum. No entanto, para as equipes de construção, foi tomado muito cuidado para garantir que o equipamento de colocação de concreto não quebrasse a nova ponte situada a 43 m acima do solo. “O concreto na ponte era novo”, observa Steve Heimark, gerente de operações da Quinn. “Portanto, em vez de ir até a borda do último tabuleiro e usar uma bomba de lança menor para terminar a última seção de 18,3 metros por 30,5 metros, sentimos que precisávamos tirar todo o perigo da equação”.
Heimark continua: “Como resultado, alertamos os engenheiros da empreiteira geral para ajudar a calcular a integridade estrutural de uma das colunas da ponte. Se ela se apresentasse estruturalmente sólida, essa seria uma alternativa mais segura para posicionar o equipamento de colocação de concreto em cima dela”.
A coluna foi considerada digna de suportar a pressão exercida ao bombear o concreto junto com o peso combinado de 118.000 kg de dois caminhões de mistura pronta e uma bomba de lança 52-Metros. Com o ponto de instalação avaliado na parte superior da coluna da ponte, a 52-Metros maior agora era necessária para obter mais alcance.
Embora a nova equação de instalação significasse uma bomba de lança de tamanho maior, dois caminhões betoneira prontos poderiam agora descarregar simultaneamente na tremonha da bomba. Isso contrariava o plano original de acomodar apenas uma betoneira por vez.
Extremamente preocupada com a segurança, a Quinn também posicionou placas de trincheira de aço de 1,5 m x 2,4 m sob os estabilizadores dianteiros da bomba de lança para aumentar a segurança no espalhamento da carga sobre uma área maior.
Quinn Isley, proprietário da Quinn Concrete Pumping, diz: “Mesmo a melhor mistura de Vegas é a pior mistura em quase qualquer outro lugar do país, e as especificações da mistura para este projeto não foram exceção. Uma combinação brutal de agregados e areia grossos provou ser impossível de bombear com as bombas da concorrência originalmente enviadas para a obra.
Porém, quando nossa bomba Putzmeister com sua válvula em S Big Mouth chegou, ela engoliu a mistura dura sem nenhum problema”.
Posicionada a poucos centímetros da borda de um penhasco montanhoso perto da represa Hoover, uma bomba de lança Putzmeister de 58-Metros estendeu sua longa lança de 57 m ao máximo para bombear concreto para dentro da tremonha de outra bomba de lança situada em um desfiladeiro abaixo.
Ironicamente, a unidade em baixo — uma 42-Metros Putzmeister — também foi colocada na beira de outro penhasco, com vista para um rio a 274 m abaixo. Sua lança também foi estendida ao máximo — 42 m — para bombear concreto até seu destino final.
Juntas, essas “bombas no limite” foram consideradas a única maneira de efetivamente colocar concreto para a construção de um grande pilar na ponte. E não se tratava de um pilar qualquer. Ele forneceu a base para as colunas verticais necessárias para apoiar o arco especial da nova ponte do rio Colorado, um elo vital do projeto de desvio da represa Hoover.
A Quinn foi mais uma vez selecionada como a subempreiteira de bombeamento de concreto para esta fase da obra da ponte do rio Colorado. A Quinn, que presta serviços de bombeamento desde 1998, forneceu o equipamento Putzmeister e os operadores de bombas. Além disso, eles forneceram o conhecimento e a criatividade para planejar esse projeto desafiador de colocação de concreto, bem como muitos outros que se seguiriam.
Bomba de Lança de Concreto Conquista Terreno
Antes que o trabalho de “bomba a bomba” pudesse começar, uma estrada temporária foi construída especialmente para que a 42-Metros pudesse descer a encosta íngreme e rochosa.
Além disso, uma plataforma de 10,7 m por 15,2 m foi especialmente dimensionada para garantir uma base estruturalmente sólida para a instalação da unidade abaixo. Steve Heimark da Quinn observa, “Originalmente, consideramos uma 36-Metros devido à sua leveza. No entanto, tivemos que usar a 42-Metros para obter maior alcance”. “Foi muito estressante, quando esta bomba de lança maior teve que percorrer uma inclinação de quase 45 graus enquanto estava conectada ao cabo de uma escavadeira de esteira”, acrescenta Heimark.
“Todo o tempo, estávamos confiando na força do cabo para não deixar a bomba escapar, o que a teria feito cair em queda livre sobre a borda a quase 400 m antes de colidir com a água abaixo. Felizmente, a unidade manteve seu curso”.
A equipe trabalhou durante a noite para aproveitar as temperaturas mais baixas do verão e menos congestionamentos. No entanto, devido à natureza da própria descarga de concreto, ainda demorou sete horas para colocar 290 m3 de concreto.
A Válvula em S Big Mouth Engole Misturas Duras sem Problema
Casino Ready Mix, Inc. forneceu a mistura dura de Vegas de uma central misturadora instalada próxima ao projeto. Como os caminhões de mistura pronta não podiam atravessar o declive íngreme, eles descarregavam na tremonha da bomba BSF 58, situada no topo da borda superior, que por sua vez bombeava para a tremonha da outra bomba de lança abaixo.
Heimark diz, “Em outros trabalhos relacionados ao projeto da represa Hoover, a empreiteira geral presenciou nossa válvula em S Big Mouth lidar com misturas extremamente duras que outros simplesmente não conseguiam bombear. Como resultado, o desempenho do nosso equipamento foi um fator importante para sermos selecionados”.
Embora essa descarga de concreto fosse um desafio para a estrutura da ponte, ela não era o mais difícil ou o mais original. O proprietário da Quinn diz: “Nós lidamos com algumas das mais incomuns e inovadoras técnicas de colocação de concreto jamais imaginadas ao longo das várias etapas deste projeto de alto nível”.
A construção da ponte do rio Colorado, de US$ 114 milhões, o coração do projeto de desvio da represa Hoover, possui uma longa ponte aberta de 579 m, que se estende a 274 metros acima do rio Colorado. Os vãos de 323 m dos arcos duplos de concreto são os mais longos da América do Norte, estando entre os quatro maiores do mundo, e atingem cerca de 274 m de altura no topo.
A empreiteira geral para esta parte do projeto, Obayashi/PSM JV teve seu trabalho cortado para eles. O projeto incluiu a pré-moldagem e montagem de colunas do pilar de até 91 m de altura, a construção dos vãos do arco de concreto duplo moldado no local e a instalação de cabos duplos temporários que têm um vão de 762 m e 101 m de altura para suportar os arcos durante a construção.
Abordagem de Sistemas Completos
“Ligamos imediatamente para a Putzmeister para discutir o projeto complicado e quais seriam nossas possíveis soluções de colocação de concreto”, diz Wes Pollnow, gerente de construção da Obayashi/PSM JV. “Nos sentimos mais confiantes na preparação deste projeto utilizando a abordagem completa de sistemas da Putzmeister”.
Eram necessários dados detalhados para fazer cálculos precisos que permitiriam que o trabalho fosse realizado com a máxima segurança e eficiência. Pollnow observa: “O sistema escolhido para maximizar a colocação de concreto no arco foram os mastros de distribuição MX 32/36 e MX 36/38 e as bombas de reboque BSA 2107 HP-E e BSA 2109 H-E”.
Superando o Extremo
Jeff St. John, gerente de projetos da Obayashi/PSM JV, diz que a Putzmeister também ajudou sua equipe a determinar como e onde montar estrategicamente os mastros de distribuição e posicionar as bombas de reboque em todas as partes deste projeto complexo.
“Para a construção dos arcos duplos, posicionamos uma bomba de reboque perto da base dos arcos de Nevada e uma no topo do pé do arco no Arizona”, comenta St. John. “Dois mastros de distribuição também foram posicionados um de cada lado dos arcos duplos, um em Nevada e outro no Arizona”.
Os mastros de distribuição separados e seus pedestais foram transportados via guindaste para cada um dos arcos duplos para montagem em suas plataformas especialmente projetadas.
Quando os mastros de distribuição e as bombas dos reboques foram posicionados, eles estavam prontos para superar o calor ainda problemático e colocar a rígida mistura de concreto de Nevada a 85 metros de altura e 162 m para fora.
“Todas as misturas de concreto usadas para o arco foram compostas de forma avançada usando agregados duros”, afirma St. John. “Foi usado extensivamente nitrogênio líquido no pré-resfriamento do concreto, a fim de reduzir a temperatura que o concreto atinge durante a cura”.
Para os arcos, foi usada uma mistura de concreto de 690 bar de alta resistência, e para as colunas e tampas do pilar, uma mistura de alta resistência de 414 bar.
“Mesmo com a combinação do calor e da mistura agressiva, as bombas de reboque foram capazes de manter facilmente um fluxo contínuo de concreto, a um ritmo adequado, até os mastros de distribuição para não haver entupimento do sistema de tubos nessas condições extremas”, comenta Pollnow. “Além disso, as válvulas em S nas bombas não tiveram nenhum problema para engolir as grossas misturas de concreto”.
As bombas de reboque são capazes de fornecer uma vazão mais suave e controlada do concreto, devido à tecnologia hidráulica de fluxo livre de cada bomba. As duas bombas têm um controle de volume totalmente ajustável para permitir um bombeamento muito lento, mantendo a pressão total do concreto.
A vazão das bombas variou em torno de 12 m3 por hora devido às condições ambientais extraordinárias do local. Como feito anteriormente, a maior parte do concreto foi colocada à noite para evitar o calor intenso e evitar o congestionamento do tráfego.
Pollnow acrescenta: “As bombas Putzmeister realmente forneceram aquele músculo extra que precisávamos para empurrar o concreto para o seu destino final e, de fato, ambas as bombas de reboque têm capacidade para bombear concreto em até 244 m de altura.
Além disso, as capacidades dos mastros de distribuição ajudaram imensamente a alcançar o ponto exato de colocação de concreto para cada segmento dos arcos duplos. Novamente, por causa da configuração não convencional do local, nós realmente precisávamos de lanças confiáveis, e elas não desapontaram”.
Os visitantes da represa Hoover presenciaram uma vista incomum em abril de 2010, quando uma bomba de lança de concreto sobre um semirreboque 52-Metros da Putzmeister foi lançada sobre o rio Colorado durante os estágios finais do histórico projeto da ponte do rio Colorado.
A bomba de lança, propriedade da Quinn, foi cuidadosamente colocada no topo da ponte do rio Colorado, parcialmente construída, usando um sistema de cabeamento desenvolvido especificamente para o projeto da ponte. A bomba de lança foi usada para colocar concreto no tabuleiro da ponte, abrangendo quase 610 m e conectando as abordagens do Arizona e Nevada ao longo do Black Canyon.
Cada fase de construção apresentou desafios únicos, e a fase final não foi diferente.
Em abril de 2010, a maior parte da ponte estava pronta: as colunas de fundação pré-moldadas tinham sido montadas, os arcos duplos de concreto estavam unidos, as vigas de aço estavam erguidas e o tabuleiro e as barreiras externas já estavam fundidos. Era hora de começar a trabalhar nas descargas dos 11 tabuleiros separadamente: cada descarga teria 26 m de largura e aproximadamente 36 m de comprimento. Não seria uma tarefa fácil, mas os equipamentos Putzmeister estavam prontos para o desafio.
Abordagem de Sistemas Completos
Desde o início de 2005, a empreiteira geral utilizou a abordagem de sistemas completos da Putzmeister para assistência na seleção e posicionamento dos equipamentos. Na próxima empreitada, eles certamente confiarão novamente na experiência do fabricante.
Alan Woods, técnico de serviço de campo da Putzmeister, diz: “A empreiteira geral trabalhou diligentemente conosco e com a empresa de bombeamento para determinar os cálculos exatos, balanços, pontos de coleta e contrapesos apropriados para garantir que tudo ocorresse de forma suave e segura”.
Por causa da grande área coberta pela descarga de cada tabuleiro, que tinha que ser despejado simetricamente em ambos os lados, a decisão foi a de usar a bomba de lança de concreto sobre semirreboque 52-Metros da Quinn.
Com o impressionante alcance vertical de 52 m e alcance horizontal de 48 m da 52-Metros, o manuseio das descargas nos tabuleiros de 37 m não seria um problema. Em vez disso, os desafios estavam em outro lugar: fazer a bomba de lança sobrevoar até o tabuleiro, bombear em lugares apertados, equilibrar as descargas de concreto do tabuleiro sobre a ponte e bombear o concreto para a 52.
O transporte da bomba de lança até o tabuleiro foi feito com precisão através do sistema de cabos que tinha sido usado com sucesso durante todo o projeto para fornecer materiais e equipamentos. No entanto, antes que a bomba de lança pudesse ser transportada para o tabuleiro, a equipe tinha que lidar com os requisitos de espaço na ponte.
A Putzmeister fez uso de uma abordagem extremamente inovadora para resolver esse problema. Para economizar no transporte e reduzir o espaço da unidade, a bomba de lança foi retirada do trator. O design versátil do semirreboque da bomba de lança, com um motor a diesel separado, permitiu que ela fosse facilmente retirada, transportada para o tabuleiro da ponte e, depois, acoplada a um contrapeso de concreto especialmente projetado que simulava o peso do trator e ocupava menos espaço.
“A 52 estava basicamente sendo usada como mastro de distribuição”, afirma Woods.
Como o arco da ponte tinha que ser carregado simetricamente, a bomba de lança e o contrapeso foram instalados no meio da ponte. Então, para garantir que tudo ficasse equilibrado, uma seção do tabuleiro foi derramada em um lado da bomba da lança e outra seção do tabuleiro foi derramada no outro lado da bomba da lança. Então, a lança foi erguida e virada para continuar a descarregar desta maneira, indo e voltando durante toda a descarga no tabuleiro.
Para as descargas no tabuleiro foi usada uma mistura grossa com fibras de 310 bar para ajudar a controlar rachaduras no tabuleiro. Como esta mistura seca era muito difícil, foi crucial o uso da bomba de reboque certa.
Outro desafio era a altura até a qual o concreto precisava ser bombeado. E equipe decidiu usar a BSA 14000 da Quinn para bombear até 213 m pela tubulação. Com as mais altas pressões e capacidades de vazão disponíveis, a bomba de reboque de alto desempenho manteve facilmente um fluxo contínuo da mistura agressiva e facilitou o bombeamento de concreto a longa distância.
“Primeiro, bombeamos pela tubulação e para dentro da tremonha da 52-Metros da Putzmeister, que bombeou pelo resto do caminho”, explica Pollnow. “A bomba de reboque realmente forneceu a energia que precisávamos para empurrar o concreto para o seu destino final. Sua média foi de 53 m3 por hora e, em um determinado ponto, atingiu 76 m3 por hora. A bomba de reboque forneceu uma vazão suave e controlada do concreto, devido à tecnologia hidráulica de fluxo livre”.
Durante todo esse trabalho altamente técnico, a equipe não encontrou sequer um problema pequeno com as bombas de reboque de alta pressão ou com os mastros de distribuição separados. Além do desempenho confiável do equipamento, a Quinn também merece o reconhecimento. “A Quinn esteve na obra desde o início do projeto, colocando concreto em situações difíceis”, observa St. John. “Eles são uma ótima equipe para se trabalhar, muito confiável”.
Um Trabalho Bem Feito
A conclusão bem-sucedida do projeto de desvio da represa Hoover, um feito verdadeiramente impressionante de engenharia, destacou a experiência da equipe na criação de um plano de colocação de concreto incomum, porém eficiente, bem como a versatilidade e confiabilidade do equipamento para realizar inúmeras tarefas de colocação de concreto nunca antes tentadas. Uma cerimônia de comemoração e dedicatória comprovou o sucesso do projeto, e o desvio passou a ser utilizado no dia 19 de outubro de 2010.
As bombas Putzmeister foram usadas para colocar concreto na construção do pilar da ponte que serviu de base para as colunas verticais.
A ponte do rio Colorado faz parte do projeto de desvio da represa Hoover. A ponte de 610 m está sendo construída para aliviar o tráfego na rodovia federal 93, que atualmente cruza a represa Hoover por cima do rio Colorado.
Grande parte da colocação de concreto ocorreu à noite, na tentativa de evitar o calor durante o bombeamento e o congestionamento do tráfego.
Com o impressionante alcance vertical de 52 m e alcance horizontal de 48 m da 52-Metros, o manuseio das descargas dos tabuleiros de 37 ms não foi um problema.
Concreto em Destaque
- O tráfego sobre o desvio da represa Hoover foi aberto em 19 de outubro de 2010.
- A ponte do rio Colorado, de US$ 114 milhões, é agora oficialmente chamada de Mike O’Callaghan - Pat Tillman Memorial Bridge.
- Os vãos de 323 m dos arcos duplos de concreto da ponte do rio Colorado, são os mais longos da América do Norte, estando entre os quatro maiores do mundo.
- A bomba de lança de concreto sobre semirreboque 52-Metros da Putzmeister foi lançada sobre o rio Colorado durante os estágios finais do histórico projeto da ponte do rio Colorado.
Parceiros Do Projeto
Proprietário/Construtor:
Federal Highway Administration – Washington, D.C.; Arizona, Department of Transportation – Phoenix, Arizona; Nevada, Department of Transportation – Carson City, Nevada; U.S., Bureau of Reclamation; National Park Service; Western Area, Power Administration – Lakewood, Colorado
Equipe de projeto:
T.Y. Lin International – São Francisco, Califórnia; HD, Engineering – Las Vegas, Nevada com sede corporativa em Omaha, Nebraska; Sverdrup Civil, Inc.
Colorado River Bridge — Empreiteira geral, Fornecedora de bomba de concreto, fornecedora de mistura pronta:
Obayashi/PSM JV, uma joint venture da Obayashi Corporation and PSM Construction USA, Inc. – Boulder City, Nevada
Arizona Approach — Empreiteira geral:
Joint venture da R.E. Monks Construction e Vastco Inc. — Fountain Hills, Arizona
Fornecedoras de mistura pronta até 2007:
Casino Ready Mix, Inc. — Las Vegas, Nevada, Silver State Materials (agora parte da CalPortland Company) — Las Vegas, Nevada
Subempreiteira de bombeamento de concreto:
Quinn Concrete Pumping, Inc. — Las Vegas, Nevada