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Si tratta di un'operazione che richiede centinaia di migliaia di metri cubi di materiale e l'installazione di milioni di metri di drenaggi verticali prefabbricati, sostanzialmente grandi cannucce, per asciugare i materiali del sottosuolo.

Andrew Schweitzer, direttore generale di MGN Civil, ha affermato: "I metodi convenzionali per installare i drenaggi a stoppino erano rudimentali nella migliore delle ipotesi, con gli appaltatori che posizionavano i drenaggi a stoppino nel miglior modo possibile, senza un modo semplice per garantire che i drenaggi fossero installati in modo accurato e nella posizione o profondità previste. Senza registrazioni digitali as-built, il controllo di qualità su decine di migliaia di drenaggi era quasi impossibile".

I proprietari del porto cercavano una soluzione precisa e automatizzata. Nel 2017, si sono rivolti a MGN Civil, un appaltatore marittimo con sede nel Queensland specializzato in progetti civili complessi, per un processo migliore. La soluzione doveva essere in grado di localizzare automaticamente la posizione pianificata del drenaggio dello stoppino, misurare la profondità di posizionamento e idealmente funzionare 24 ore su 24.

Software di controllo macchina

MGN Civil ha avuto l'idea di sviluppare un escavatore personalizzato dotato di software di controllo macchina Trimble. Ora, a cinque anni dalla prima implementazione, questa soluzione continua a portare progressi al porto di Brisbane.

La bonifica del territorio di Fisherman Island nel Queensland richiede una pianificazione dettagliata e pazienza. Il primo passo è costruire un muro di roccia perimetrale per isolare l'area di riqualificazione. Quindi, le squadre di MGN dragano il materiale dal fiume Brisbane, che viene pompato in grandi recinti. Il processo richiede solitamente più di due anni. Una volta pronto, le squadre dragano la sabbia da Moreton Bay e la pompano nei recinti fino a una profondità di due metri.

Quindi, le squadre hanno iniziato a inserire i drenaggi verticali prefabbricati, che vanno da 20 m a 40 m di profondità, in uno schema a diamante su una singola area, in genere una griglia di 50x50 m. La griglia viene importata nel software di bordo e in un sistema rover basato a terra.

Mentre la sabbia preme sulla superficie, i drenaggi agiscono come una cannuccia, consentendo all'acqua di salire e uscire, rifluendo nell'oceano. Una volta posizionati, gli stoppini vengono tagliati, lasciando l'area molto simile a un recinto.

Successivamente, le squadre posizionano una quantità di materiale specificata dal progetto, tra cui sabbia di sovrapprezzo e riempimento di roccia, come roccia di scarto, roccia di cava o aggregato, per assestare il terreno nel lasso di tempo richiesto, in genere 18-24 mesi. Il peso del riempimento di roccia spinge più acqua fuori dagli strati inferiori della terra e verso l'alto attraverso gli stoppini.

Il posizionamento efficiente degli stoppini rappresenta la sfida più grande e l'aspetto più essenziale del processo, poiché la posizione di queste cannucce è fondamentale per garantire che venga estratta la maggior quantità possibile di umidità dal terreno bonificato, per una maggiore stabilità a lungo termine.

MGN Civil ha collaborato per la prima volta con il produttore di attrezzature per sviluppare una delle più avanzate e capaci piattaforme di installazione di scarichi verticali prefabbricati in Australia, l'escavatore Komatsu PC850 Prefabricated Vertical Drain (PVD).

Schweitzer ha affermato: "Con i suoi 60 m di altezza, è una delle più grandi macchine per l'installazione di drenaggi a stoppino del suo genere. Questa macchina è in grado di raggiungere profondità precedentemente irraggiungibili fino a 60 m".

Presentata per la prima volta da MGN Civil nel 2018, la piattaforma è dotata di cingoli larghi e stabilizzatori del terreno per distribuire il peso (bassa pressione al suolo), migliorare la sicurezza operativa e ridurre il rischio di ribaltamento.

Successivamente, MGN aveva bisogno di un software per abilitare il posizionamento e misurare e registrare le profondità. "Il software di controllo macchina sembrava una possibile soluzione, quindi abbiamo contattato il nostro partner SITECH Solutions locale", ha continuato Schweitzer.

Collaborando a stretto contatto con SITECH Construction Systems, il rivenditore Trimble in Australia, MGN ha equipaggiato l'escavatore PVD con il software Trimble Groundworks, una soluzione di controllo macchina originariamente progettata per attività di perforazione, palificazione e compattazione dinamica, per supportare la modellazione efficiente del sito e l'installazione di drenaggi senza la necessità di rilievi topografici e mappature as-built.

Grazie a questa soluzione, il sistema dell'escavatore può posizionare con precisione gli stoppini sul sito con una tolleranza di 50 mm, rispettando ampiamente le specifiche di progettazione.

In cabina con sicurezza

L'escavatore Komatsu PC850 equipaggiato con Trimble Groundworks è stato utilizzato per supportare successivi progetti di bonifica del territorio. L'anno scorso, le squadre hanno completato la fase del progetto B1 Paddock Ground Improvement del programma di bonifica di Fisherman Island. In questo caso, MGN Civil è stata responsabile dell'installazione di due milioni di metri di drenaggi a stoppino e oltre un milione di metri cubi di materiale di sovraccarico.

Per iniziare l'iniziativa, il porto di Brisbane stabilisce i parametri per il numero, la spaziatura e l'intervallo di profondità dei drenaggi a stoppino in una determinata area. MGN Civil conduce quindi un'altra indagine sul sito, prelevando campioni di carotaggio per confermare cosa c'è sotto, che come hanno imparato nel tempo, varia notevolmente da fango morbido a detriti di costruzione.

I dati del sottosuolo e i parametri del progetto vengono forniti ai periti di MGN Civil, che poi creano il file 3D DWG che mostra la posizione pianificata e la profondità di ogni drenaggio a stoppino in base alle informazioni fornite. Il modello viene poi importato nel software Trimble Groundworks per guidare l'installazione.

Sul monitor Trimble Groundworks in cabina, l'operatore vede punti rossi dove devono essere posizionati i drenaggi a stoppino. Per ogni punto rosso, sono visibili circa 30 dati associati, come l'est, il nord, la profondità prevista della sabbia, la profondità prevista del fango, la profondità prevista dell'argilla dura e altro ancora. Le letture della pressione vengono inoltre registrate in tempo reale mentre il drenaggio viene installato per misurare la profondità e la resistenza dell'installazione.

Luci visive rosse/verdi e segnali acustici per guidare l'operatore nel processo di installazione in ogni punto di scarico. Il rosso indica che lo scarico non è installato; il verde indica che lo stoppino è installato secondo le specifiche.

Schweitzer ha affermato: "Una delle cose brillanti del software Trimble Groundworks, e una delle cose richieste dai funzionari del porto, è il vero allineamento con le posizioni di drenaggio dello stoppino specificate. Con questo software, il nostro operatore deve arrivare a 150 millimetri dalla posizione del foro prima che la macchina consenta al mandrino in acciaio di iniziare a spingere lo stoppino nel terreno".

Una volta che il mandrino inizia a penetrare nel terreno, il software misura e registra la pressione (rifiuto), che viene automaticamente inviata al Cloud, dove un operatore dati gestisce i dati in arrivo, convertendoli in semplici grafici e report per il proprietario.

Secondo Schweitzer, il software semplifica le operazioni e il controllo qualità, consentendo a MGN Civil di installare oltre 600 scarichi al giorno. L'anno scorso, MGN Civil ha installato due milioni di metri di scarichi verticali prefabbricati.

"Siamo pagati a metro, quindi cerchiamo di installare 16.000 m di stoppini ogni 24 ore, il che equivale in media a circa 600 stoppini", ha affermato. "Ancora più importante, abbiamo anche raggiunto un tasso di successo di posizionamento estremamente elevato, superiore al 99,5%, su oltre 80.000 scarichi installati nella campagna più recente, quindi oltre 300.000 stoppini fino ad oggi".

MGN ha completato quattro campagne presso il porto di Brisbane, mentre una quinta è prevista per ottobre di quest'anno e richiederà il posizionamento di oltre 84.000 drenaggi a stoppino aggiuntivi.