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Category: News
Robbins Slurry TBM ramps up for Mumbai Metro Line 3
The first of two Slurry TBMs, a rebuilt 6.65 m (21.8 ft) diameter machine, passed its factory acceptance on September 4, 2017 in Singapore. The machine, fitted with a Robbins cutterhead and outer shields, is destined for the Mumbai Metro Line 3 under contract UGC03 for the Dogus-Soma JV (DSJV), and will begin excavation in late 2017. The factory acceptance for a second 6.65 m (21.8 ft) diameter Slurry TBM will be conducted by the end of 2017.
The on-time delivery of the first machine is just the beginning of partnership that will span years. “There are few companies in the international arena that are as professional as Robbins. Robbins has been very helpful to DSJV since the inception of the project and will be our partners until the end of the contract. Robbins’ presence in India including field service crews will be a great help for us in future,” said Mr. DV Raju, Senior Vice President for SOMA.
The two machines will excavate parallel 3.5 km (2.2 mi) long tunnels between Mumbai Central and Worli station sites, passing through three intermediate cut and cover stations on the way. Ground conditions consist of fresh to weathered basalt and breccia up to 100 MPa UCS with water pressures up to 3 bar.
The JV selected Slurry machines for their contract due to the challenging ground conditions expected. “I have worked with Slurry TBMs on similar geology globally. Slurry TBMs have real power and will suit the hard rock geology of our Mumbai Metro contract 3. The water table and variable geology, especially basalt of higher hardness, can be easily tackled by Slurry TBMs,” said Mr. Tamay Sayin, Project Manager for DSJV. The cutterheads of the machines are fitted with wear protection, wear detection bits, and Robbins 17-inch disc cutters for the conditions. Grizzly bars will limit the size of boulders that can enter the cutterhead to 250 mm (9.8 in). The slurry systems includes rock crushers as well as abrasion-resistant plating in high-wear areas.
The two TBMs are the first of a total of four machines being provided by Robbins for the Mumbai Metro Line 3. Another two 6.65 m (21.8 ft) diameter Crossover XRE machines will bore parallel 2.8 km (1.7 mi) tunnels on a separate contract in 2018. “Mumbai Metro is one of the most prestigious metro works in the country, and Robbins’ involvement in providing suitable machines and associated services is an honor,” said Kapil Bhati, Managing Director for Robbins India.
The 33.5 km (20.8 mi) long Line 3 of Mumbai Metro being constructed by the Mumbai Metro Rail Corporation (MMRC) will consist of 26 underground stations and one at-grade station that will reduce heavy traffic and rail congestion between Bandra and Churchgate areas of the city. A total of 17 TBMs are being procured to bore various sections of the tunnels, which will be excavated at average depths of 15 to 25 m below the city. The entire line is expected to be operational by 2021.
Robbins Double Shield Takes on Nepal’s First TBM Project for Bheri Babai
Nepal will welcome its first TBM ever this summer, a 5.06 m (16.6 ft) diameter Double Shield machine for the Bheri Babai Diversion Multipurpose Project (BBDMP). The Robbins TBM underwent its Factory Acceptance Testing in July 2017 and is currently being shipped to the jobsite in the Siwalik Range, part of the Southern Himalayan Mountains. Pre-construction, including laying gravel onto rural roads and excavating wells for drinking water, has been completed to make way for the TBM and its impending launch.
The BBDMP is one of Nepal’s 11 National Pride Projects–prioritized plans sanctioned by the Government of Nepal to further develop the mainly rural country. This project will irrigate 60,000 hectares (almost 15,000 acres) of land in the southern region of Nepal, benefitting an estimated 30,000 households. It will divert 40 cubic meters of water (1,400 cubic feet) per second from Bheri River to Babai River under a head of 150 m (492 ft) using a 15 m (49 ft) tall dam, providing year-round irrigation in the surrounding Banke and Bardia districts. The water will also be used for hydroelectricity, with a generating capacity of 48 MW benefiting the country with NPR 2 billion (20 million USD) annually.
Contractor China Overseas Engineering Group Co. Ltd. Nepal Branch (COVEC Nepal Branch) is responsible for the headrace tunnel and is aware of the challenges associated with tunneling in tough geology. “The design of Robbins TBMs is good, and in particular Double Shield TBMs,” said Project Manager of BBDMP, Hu Tianran. The Siwalik range is projected to consist of mainly sandstone, mudstone and conglomerate, requiring a TBM that can withstand squeezing ground, rock instability, possibly high ingress of water and fault zones. Maximum cover above the tunnel is 820 m (0.5 mi).
Due to the challenges in the young geology of the Himalayas, Difficult Ground Solutions (DGS) have been incorporated into the machine’s design. A stepped shield has been designed to move through squeezing ground. Robbins Project Engineer Missy Isaman talked about the DGS features incorporated into the TBM: “There is a probe drill in the rear that probes through the gripper shield in 14 places. We added ports in the forward shield for drilling too. There are eight ports around the circumference for hand drilling. There are also six ports in the top 100 degrees of the shield for forepoling.” She further noted that no equipment was ordered for either of the forward shield drilling options, but it’s easier to add the ports to the shield now, in case more comprehensive drilling is needed later in the bore. Other machine modifications included 35 mm (70 mm on the diameter) of possible overcut for gage cutters, and additional ports in the forward shield for dewatering.
Muck removal will be achieved by muck cars. Robbins will provide Field Service to support the machine erection, testing, commissioning and boring of the first 500 m (1,640 ft). The tunnel will be lined with hexagonal precast concrete segments.
The project owner, the Government of Nepal’s Ministry of Irrigation (MOI), has chosen a TBM over the traditional method of Drill & Blast due to the faster mobilization and rate of advance offered by mechanized mining. “The reason a TBM was chosen for this project was because using D&B method could have taken at least 12 years for project completion. This was due to there only being one excavation heading with no possibility of launching multiple operations using adit tunnels,” said Robbins General Manager for Nepal, Prajwal Man Shrestha. More generally, Mr. Shrestha saw the project as a way to prove that TBMs can indeed take on complex Himalayan rock. “Since the Himalayan range has a young geology and not much has been surveyed yet, the use of newer technology is looked upon with slight apprehension. The first few TBM projects and additional surveys will show how suitable TBM technology will be for the Himalayan Range.”
The success of the BBDMP, a national pride project, is paramount for the country as well as the TBM industry. It is expected to help aide the food crisis in the mid-western region of Nepal by increasing agricultural yields and invigorating socio-economic development in the region. The Robbins TBM for the 12.2 km (7.5 mi) tunnel is scheduled to launch in November 2017.
La tuneladora que pulveriza récords en Ciudad de México realiza el cale final
El 8 de julio de 2017, un selecto grupo de autoridades responsables del proyecto, incluido el presidente de México Enrique Peña Nieto, celebró el cale final de un titánico proyecto de construcción de túneles. La TBM Crossover Robbins de 8,7 m de diámetro es la primera de este tipo de máquinas híbridas que se utiliza en Norteamérica y puso el broche final al Túnel Emisor Poniente (TEP) II. La tuneladora, del tipo denominado XRE —un cruce o crossover (X) entre TBM para roca (R) y EPB (E)— logró sortear zonas de fallas, terrenos variables y bajas coberturas, entre otros obstáculos, para lograr un récord nacional de 57 m en un día, así como avances máximos de 231 m en una semana y 702 m en un mes.
«La XRE presenta la gran ventaja de estar diseñada para trabajar en modo abierto o cerrado (EPB), lo cual le permite excavar túneles tanto en suelo como en roca. Hemos comprobado que su rendimiento ha sido muy eficiente», afirmó el ingeniero Juan Alberto Herrera Moro y Castillo, responsable en el TEPII de la Conagua, la Comisión Nacional del Agua, propietaria del proyecto.
Se empleó el método de montaje in situ OFTA para ensamblar en la misma obra esta singular máquina y su sistema de cinta transportadora Robbins, que fueron diseñados para un consorcio contratista formado por Aldesem, Proacón y Recsa. La TBM XRE Robbins incorporaba componentes tales como una cabeza de corte convertible con herramientas de corte intercambiables, transportador de cinta y de tornillo intercambiables y reductoras de velocidad variable para aumentar el par con el fin de perforar túneles en terrenos difíciles. «Las ventajas del diseño residen en su excepcional potencia de empuje y en lo sencillo que resulta variar el par de la cabeza de corte, lo cual facilita mucho el proceso en el caso de que la máquina se quede atascada en un terreno dificultoso», comentó Alberto Martínez, jefe del departamento de construcción de túneles de Recsa.
La tuneladora XRE entró en servicio en agosto de 2015 para perforar el túnel de aguas residuales de 5,8 km de longitud. La máquina estaba configurada para roca dura y montaba cortadores de disco de 20 pulgadas (51 cm) de diámetro. A principios de 2016, la TBM la primera de varias zonas de contacto, una falla de 30 m de anchura de roca fracturada y en bloques. Si bien la excavación se ralentizó al atravesar la zona de contacto, el ritmo de avance se recobró en la roca andesítica, que presentaba una mayor competencia. Tras llevar a cabo un cale intermedio en marzo de 2016 para desembocar en un pozo de 80 metros de profundidad, seguido de un proceso de inspección y mantenimiento, la TBM siguió adelante.
En otoño de 2016, mientras excavaba en roca andesítica fracturada, la TBM se encontró con una caverna natural que, presumiblemente, se había originado por un desprendimiento de rocas en una zona de transición o por un lago subterráneo que había erosionado el material rocoso. La caverna tenía un tamaño estimado de 90 metros cúbicos e incluía una zona de suelo inestable de 57 metros cúbicos. Se detuvo la tuneladora y se adoptaron medidas inmediatas para estabilizar el terreno situado frente a la máquina con espuma de poliuretano antes de rellenar la caverna con una mezcla de gravilla y lechada.
A finales de octubre de 2016, la tuneladora alcanzó un trecho final de 900 m de longitud en terreno blando, donde se pasó al modo EPB. En este último tramo de túnel con baja cobertura, la distancia desde la parte superior del túnel a los cimientos de las viviendas llegaba a reducirse hasta los 4 m y el terreno presentaba la consistencia de un suelo reconsolidado. Para estabilizar los suelos blandos y minimizar el riesgo de que se produjera un asentamiento bajo la zona residencial, el personal de construcción de túnel perforó desde la superficie e instaló 890 micropilotes a intervalos de 1 m. «Fuimos capaces de lograrlo sin causar daños en las propiedades de los vecinos de las zonas aledañas al trazado del TEPII, ni en la carretera, ni en las infraestructuras urbanas instaladas en dicha zona», explicó el ingeniero Francisco Miguel López, jefe de obra en el TEPII del contratista Aldesa.
Con las excavaciones ya concluidas, se procederá a aplicar en el túnel un segundo revestimiento de hormigón con un espesor de 35 cm antes de que entre en servicio. El túnel de aguas residuales servirá para modernizar la actual infraestructura en zonas del extrarradio situadas al oeste de la Ciudad de México y para evitar las periódicas inundaciones en Valle Dorado. El túnel beneficiará especialmente a las ciudades de Cuautitlán Izcalli, Tlalnepantla y Atizapán de Zaragoza, que en conjunto albergan a 2,1 millones de habitantes.
La TBM Robbins Rosie es la primera de tipo Crossover en EE. UU.
Una TBM Crossover (XRE) Robbins con un diámetro de 9,26 m se sometió a las pruebas de aceptación en fábrica el 30 de mayo de 2017. La gigantesca tuneladora fue presentada en la sede central de Robbins en Solon (Ohio, EE. UU.) durante la jornada de presentación a la prensa celebrada el 25 de mayo, antes de ser enviada 40 km al sur para la construcción del Ohio Canal Interceptor Tunnel (OCIT) en la ciudad de Akron. Entre los presentes se hallaban el alcalde Daniel Corrigan, el ingeniero jefe de Robbins Dennis Ofiara y David Chastka, ingeniero de proyecto del contratista, el consorcio Kenny-Obayashi.
La TBM, que aúna características de las máquinas de tipo EPB y las de escudo simple para roca dura, es la primera de tipo Crossover que se utiliza en EE. UU. Se pondrá en marcha desde una embocadura a una profundidad de 12 m y construirá los primeros 68 m en terreno blando para pasar más tarde a un tramo de 183 m de lutitas en frente mixto antes de volver a cambiar al modo de roca dura para el resto de la perforación en lutitas a sección completa. Se realizan continuos sondeos mediante dos perforadoras de sondeo para determinar el modo que debe adoptar la TBM. «Estamos convencidos de que el robusto diseño creado por Robbins será capaz de lidiar con todas las dificultades que plantee la perforación del túnel del proyecto OCIT», apuntó Chastka.
Entre los aspectos distintivos de la máquina se incluye una versátil cabeza de corte que se configurará teniendo en cuenta tanto el tramo en terreno blando como el tramo más largo (alrededor del 65% del túnel) en roca dura. Se empleará una combinación de cortadores de disco y se recurrirá a útiles de corte sacrificables en el caso de que un cortador se quede bloqueado. El par de rodadura exigido para los cortadores de disco se ha reducido en un 25% para favorecer una rotación suave en terrenos blandos. Los motores de la máquina XRE se han readaptado a partir de una configuración original de EPB para permitir una mayor velocidad del motor a un par reducido para los tramos de perforación en modo abierto.
La retirada de escombros se llevará a cabo con un transportador de tornillo de larga vida útil, cuya primera sección está recubierta con placas de desgaste soldadas. El eje del tornillo sinfín está revestido con un recubrimiento duro con una trama cruzada, mientras que la carcasa del transportador ha sido revestida de manera similar con placas de desgaste y recubrimiento duro. Se ha elaborado un plan de supervisión del desgaste para toda la perforación con el fin de aumentar al máximo la eficiencia en el tramo de roca más abrasiva. El jefe de proyecto de Robbins Pablo Salazar se muestra orgulloso de haber empleado profesionales locales durante el proceso de construcción y diseño de la TBM: «Hemos construido buena parte de la máquina en la zona nororiental de Ohio. Muchos de los componentes fueron fabricados en la región con subcontratistas, así como en nuestro propio taller».
La máquina recibió el nombre de Rosie en honor a Rosie la remachadora, un icono popular que representa a las mujeres estadounidenses empleadas como mano de obra en factorías y astilleros durante la II Guerra Mundial. Centenares de «Rosies», entre ellas Rose May Jacob, vecina de Akron, trabajaron en las fábricas que producían material bélico y armamento para el bando de los Aliados. La TBM se enviará al lugar de la obra en camiones, con la cabeza de corte separada en cuatro partes. «El proceso de montaje ha permitido al contratista seguir muy de cerca las pruebas realizadas con la tuneladora, por lo que a estas alturas ya están bastante familiarizados con la máquina. En la obra también ofreceremos un apoyo inmediato tanto en materia de repuestos como de personal», explicó Salazar. Los supervisores de obra de Robbins ayudarán en el montaje de la TBM y en la excavación de al menos los primeros 1000 m. El túnel se empezará a perforar en agosto de este año.
El proyecto OCIT para la ciudad de Akron consiste en la construcción de un sistema de túneles de transporte y retención para controlar los reboses de alcantarillado unitario (o CSO, por su sigla en inglés) para varios reguladores de la zona centro de Akron. El proyecto, exigido por la agencia de protección medioambiental EPA, incluye el túnel de transporte y almacenamiento de 1,89 km, así como pozos de caída, estructuras de desvío, colectores y otras estructuras complementarias. El decreto de consentimiento especifica que el túnel debe estar operativo para el 31 de diciembre de 2018.
Una megamáquina de lodos para excavar roca dura en Japón
The Robbins Company ha sido escogida recientemente por el consorcio Obayashi-Taisei-Kosei para construir una TBM de lodos para roca dura destinada a excavar en la línea 5 de la red de autopistas de Hiroshima. La máquina tiene un diámetro de 13,67 metros y será la primera tuneladora de lodos de semejante diámetro que se utilice en Japón. El túnel tendrá una longitud de 1,4 kilómetros e irá revestido con dovelas de hormigón armado.
La producción de la máquina ha estado en manos de un consorcio constituido por la firma japonesa JIM Technology Corporation (JIMT) y Robbins. La máquina es un diseño de Robbins para el que JIMT aporta el accionamiento de la cabeza de corte y los sellos articulados. Según las previsiones, la geología incluye granito de una resistencia (UCS) máxima de 190 MPa con elevadas presiones de agua de hasta 13 bares. La tuneladora de lodos está diseñada para excavar en rocas de gran resistencia con unos cortadores de disco especializados de 20 pulgadas que cuentan con un diseño patentado que les permite funcionar eficazmente bajo altas presiones.
Este nuevo túnel de la línea 5 de la autopista conectará directamente la zona urbana de la ciudad de Hiroshima con una red nacional de autopistas de primer orden y se espera que mejorará el acceso al aeropuerto de Hiroshima. En la superficie se halla una zona residencial, por lo cual la perforación se debe llevar a cabo durante periodos de tiempo limitados para respetar las restricciones en materia de ruidos. También existen restricciones a la hora de entregar la TBM: para cumplir con los límites de transporte controlado en el interior de la ciudad, será necesario dividir la máquina en pequeños módulos con pesos y tamaños transportables, y después ensamblarla in situ. Se prevé que la tuneladora entrará en servicio en 2018 y concluirá su túnel en 2020.
La creación de esta megamáquina de lodos (desde sus características antidesgaste y sus robustos componentes hasta los cortadores para altas presiones) es una muestra de la versatilidad que pueden ofrecer las TBM de lodos. Se espera que esta tuneladora ampliará el abanico de aplicaciones de este tipo de máquinas en geologías con roca dura y presiones elevadas.
Robbins celebra la culminación de un exigente proyecto para obtener energía limpia
En abril de 2017, se celebró la puesta en servicio del proyecto de Dariali, en la República de Georgia, el primer proyecto hidroeléctrico neutro en carbono del mundo. A la ceremonia asistieron muchos invitados, entre ellos el primer ministro georgiano Giorgi Kvirikashvili. La central eléctrica es un proyecto energético independiente (IPP, por sus siglas en inglés) desarrollado a través de Dariali Energy Ltd y puesto en marcha por un consorcio del que formaban parte otras tres entidades: las compañías privadas georgianas Peri Ltd y Energy LLC, y la agencia estatal Georgian Energy Development Fund (GEDF). La infraestructura hidroeléctrica de Dariali recoge aguas del río Tergi y las conduce a través del túnel de aducción hacia la central situada junto a la frontera ruso-georgiana. La planta generará cada año 500 GWh de energía neutra en carbono y un 70% de la producción se concentrará durante los meses de verano.
Robbins también tuvo la ocasión de invertir en el proyecto al obtener una participación a través del suministro de equipos y servicios de construcción de túneles en consorcio con el contratista Peri. «Robbins comprendió los riesgos que entrañaba la parte del proyecto correspondiente a la construcción de túneles y nos vimos compensados por haber asumido parte del riesgo. Peri es un antiguo cliente al que ya suministramos una TBM hace 15 años para un pequeño proyecto en Georgia. Estamos muy contentos de haber sido invitados a invertir en este proyecto, compartir el riesgo y volver a trabajar juntos», afirmó el presidente de Robbins Lok Home. El túnel de aducción de 5 km de longitud para la central eléctrica se empezó a excavar en febrero de 2012 utilizando una TBM abierta Robbins de 5,5 m de diámetro.
La obra estaba ubicada en un lugar remoto y montañoso a 160 km de la capital, Tiflis, por lo que hubo que enviar la máquina por piezas al taller del contratista Peri, donde fueron reacondicionadas bajo la supervisión de Robbins para, posteriormente, transportarlas al lugar de la obra y montarlas in situ. Las piezas fueron transportadas con camiones a través de carreteras sinuosas que acababan convirtiéndose en pistas de tierra. El montaje en la obra se complicó debido a que el emplazamiento del proyecto, a 1.700 m de altitud, estaba completamente cubierto de nieve y las piezas llegaron en el mes de diciembre. Las gélidas temperaturas a menudo alcanzaban los 15 grados bajo cero y el viento llegaba a producir una sensación térmica de 40 bajo cero. Una vez que la máquina entró en servicio, se enfrentó a un difícil terreno que, entre otras, incluía pizarras, areniscas y calizas con zonas de fallas.
«Lo más complicado a la hora de excavar el túnel fue acometer la pendiente del 6% y la limitación del acceso para el mantenimiento de la máquina. Además, se produjeron dos importantes corrimientos de tierras que retrasaron el proyecto más de un año», explicó Home. Tras el primer corrimiento, el túnel de acceso, por el que había entrado barro y agua en la central eléctrica, tuvo que ser reubicado en una cota más alta y orientado en dirección opuesta al valle. Cuando la máquina se encontraba cerca de alcanzar su objetivo, el segundo corrimiento bloqueó la boca de salida de la máquina, así como el acceso a la carretera principal. A pesar de estas dificultades, el personal de la tuneladora siguió adelante y la máquina logró concluir el túnel en octubre de 2014.
Durante todo el proceso de construcción, se tomaron todas las precauciones para minimizar la huella de carbono. Aunque la planta no emite carbono para producir energía, no se puede decir lo mismo de su fase de construcción. Para compensar estas emisiones, se están plantando en la zona 7.000 árboles en el marco de un plan de reforestación. En los próximos años, los árboles absorberán el suficiente dióxido de carbono como para compensar las emisiones producidas durante la construcción de la planta hidroeléctrica, lo cual la convertirá en el primer proyecto hidroeléctrico neutro en carbono del mundo.
Globalmente, según afirmó Home, el proyecto ofrece inmensas ventajas: «No solo proporciona energía eléctrica a precios asequibles para el país y prácticamente sin efectos contaminantes, sino que también ha supuesto una fuente de empleo durante la construcción, que se mantendrá para las tareas operativas y de mantenimiento».
Una TBM Robbins acomete su octava perforación para el proyecto de Galerie des Janots
Una TBM Robbins, recientemente bautizada como Augustine, está trabajando en la que será su octava perforación tras ser puesta en marcha por el contratista Eiffage Civil Engineering el día 3 de marzo. La TBM fue modernizada y mejorada durante la reconstrucción a la que fue sometida para el proyecto de la Galerie des Janots en La Ciotat (Francia), tras haber concluido con éxito otros siete proyectos en Europa y Hong Kong. En esta ocasión, perforará una galería para mejorar el acceso al agua en las comunidades situadas al este de la metrópoli de Aix-Marsella-Provenza (Cassis, Roquefort-la-Bédoule, La Ciotat y Ceyreste). «Se trata de una única máquina de 3,5 metros (11,5 ft) de diámetro, 250 toneladas y 135 metros de longitud, que, para esta obra, trabajará 24 horas al día durante casi diez meses», explica Marc Dhiersat, director de proyecto de Eiffage para la Galerie des Janots.
Actualmente, la máquina está tomando impulso, mientras se instalan los carretones del backup. A fecha de abril de 2017, la máquina ya ha excavado 51 m, principalmente en roca caliza. «La caliza es una roca fácil de excavar, pero podemos toparnos con fenómenos kársticos», explica Loïc Thévenot, director de obras subterráneas de Eiffage. «Por este motivo, la tuneladora viene equipada con una perforadora de sondeos. Si el karst es pequeño, lo rellenaremos de hormigón. Si es grande, construiremos una pequeña galería paralela».
La Galerie des Janots es una de las catorce intervenciones diseñadas para ahorrar agua y proteger los recursos que está llevando a cabo la metrópoli de Aix-Marsella-Provenza, la Agencia del Agua de Ródano-Mediterráneo y Córcega, y el Gobierno del Estado. La futura galería vendrá a sustituir las tuberías existentes, situadas en el túnel ferroviario, que se han visto afectadas por importantes vulnerabilidades y deficiencias en materia de seguridad, con pérdidas de agua estimadas en 500.000 metros cúbicos al año. Según explica Danielle Milon, alcaldesa de Cassis: «Se ha hecho una inversión de 55 millones de euros (59 millones de USD), con 11 millones en ayudas de la Agencia del Agua. Este proyecto requirió 10 años de estudios y trabajo para mejorar el suministro de agua, que constituye un elemento básico para el desarrollo de cada municipio y para el bienestar de los ciudadanos».
Augustine está perforando un túnel de 2,75 km que discurrirá bajo el parque nacional de las Calanques, con coberturas de entre 15 y 180 metros, con el fin de sustituir las tuberías que se utilizan en la actualidad para las redes de suministro de agua. «[Las tuberías actuales] tienen un caudal limitado a 330 litros por segundo, que resulta del todo insuficiente en el periodo estival. El objetivo de la intervención consiste en aumentarla a 440 litros por segundo», comenta Dhiersat. Una vez concluido el proyecto, el mantenimiento de las redes será sencillo en comparación con el de las antiguas tuberías que se extienden actualmente por debajo de la línea ferroviaria.
Robbins Single Shield to repair a Part of World’s Longest Tunnel
Robbins has completed the manufacture and testing of a unique tunnel boring machine that will be used to repair the longest continuous tunnel in the world. The TBM will be used to overhaul a section of New York City’s Delaware Aqueduct, a 137 km (85 mi) long tunnel that delivers about 50 percent of the City’s drinking water each day. Over the span of two days in February, representatives from the owner New York Department of Environmental Protection (NYDEP), consultant McMillen Jacobs (MJ), and JV contractor Kiewit-Shea Constructors (KSC) traveled to the Robbins facility in Solon, Ohio to witness the Factory Acceptance Testing of the custom tunnel boring machine.
The Robbins Single Shield TBM will bore a tunnel to replace a 3.8 km (2.4 mi) stretch of the Delaware Aqueduct. The Delaware Aqueduct currently leaks about 75 million liters (20 million gallons) of water per day into the Hudson River. Investigations of the Delaware Aqueduct dating back more than a decade revealed cracks in the tunnel lining. While several inspections with an automated underwater vehicle showed that these cracks were stable, it was determined they could not be fixed from within the existing tunnel. New York City then decided that a new tunnel would be built under the river to bypass the leakage.
To build a bypass tunnel around the aqueduct’s leaking section, Robbins manufactured the 6.8 m (21.6 ft) diameter Single Shield TBM to safely seal against pressures up to 30 bar, and to operate in variable hard rock conditions. The Delaware Aqueduct was completed in 1944. During its original construction, work crews documented groundwater inflows of 7.5 to 15 million liters (2 to 4 million gallons) per day. Because this particular section of the tunnel lies 183 m (600 ft) below the Hudson River, the inflows are under immense head pressure and thus require the unique tunneling technology.
Due to the challenges presented by the Aqueduct Repair, such as difficult geology and considerable water inflows, the TBM had to be designed accordingly. Difficult Ground Solutions (DGS) features, including powerful drilling, grouting, and water inflow control systems have been incorporated into the machine’s design to overcome the expected challenges. “One unique feature of this TBM is the closeable bulkhead, which allows the excavation chamber to be sealed off,” said KSC Tunnel Manager Niels Kofoed. “We expect this to be a key feature in the event that groundwater flows (shunt flows) from the excavated portion of the tunnel cause washout of the annulus grout. Once the bulkhead is closed the groundwater flows are stopped and secondary grouting of the precast liner can be performed, effectively cutting off the flow path of the shunt flows.”
Robbins Project Manager Martino Scialpi further noted that, “the TBM was designed with a 9,500 liter/min (2,500 gallon/min) dewatering capacity. The machine is equipped with two drills in the shields for drilling through the head in 16 different positions and a third drill on the erector to drill through the shields in an additional 14 positions. Drilling and pre-excavation grouting will be a routine job to control and minimize water inflows.” In addition, water-powered, high pressure down-the-hole-hammers will allow for drilling 60 to 100 m (200 to 330 ft) ahead of the machine at pressures up to 20 bar if necessary.
In order to provide access to launch and retrieve tunneling equipment, two deep shafts were constructed in the towns of Newburgh and Wappinger, New York, where the bypass will begin and end. The
project site itself poses challenges to the assembly and launch of the TBM because of the limited space available.
Robbins worked closely with KSC to ensure that TBM components were designed and sized so all could be lifted with the contractor’s hoist system and fit down the narrow, 270 m (885 ft) deep shaft. Once assembled, the machine is expected to begin boring in autumn 2017.
Robbins Double Shield digs the Andes
Chile’s Los Condores HEPP is a high cover, hard rock challenge, with 500 m (1,640 ft) of rock above the tunnel and a high-altitude jobsite 2,500 m (8,200 ft) above sea level. As of January 2017, a 4.56 m (15.0 ft) Robbins Double Shield TBM had completed boring its 900 m (2,950 ft) long access tunnel and was well on the way to boring the first section of headrace tunnel. The machine embarked on its journey on May 27, 2016, and has since excavated over 1,300 m (4,270 ft) of tunnel in total.
The journey to machine launch was an arduous one, requiring shipment of TBM components and vehicle transport on unpaved, mountainous roads. Contractor Ferrovial Agroman is responsible for the intake tunnel at the Los Condores Hydroelectric Project, and was well aware of the challenges associated with machine launch: “The location of the work is a big constraint due to its rugged terrain and geographical location in the Andes. With all this, we are anxious to perform work in an efficient manner,” said Pello Idigoras, Tunnel Production Manager for Ferrovial Agroman.
The jobsite, located 360 km (224 mi) south of Santiago, Chile, is part of a new 150 MW power plant and intake tunnel. The Robbins Double Shield TBM is boring two sections of the intake tunnel, the first measuring 6 km (3.7 mi) and the second measuring 4.4 km (2.7 mi). A section between the two tunnels will be excavated by drill and blast to connect them, making the intake tunnel about 12 km (7.5 mi) in length. “This project brings an increase in energy production in the country, thus contributing to the overall improvement in the welfare of its citizens,” said Idigoras of the effect the completed hydropower project will have on surrounding areas.
The tunnel, located in the mountainous Maule Region of Chile, is being bored in two types of rock: sedimentary and volcanic. The rock has been tested at strengths up to 100 MPa (14,500 psi) UCS, with at least two fault zones””the first of which has already been traversed in rhyolite, andesite, tuff, and breccia. For Idigoras, the conditions are well-suited to Double Shield tunneling: “We have good quality medium to hard rock for Double Shield excavation overall,” he said. Despite that, some areas of challenging ground persist. To cope with the conditions, including steadily increasing water inflows at rates of up to 3,500 l/min (925 gal/min), the contractor is utilizing cementitious grouting and chemical grouting with polyurethane and foam. Such ground conditioning techniques were anticipated and the Robbins Double shield was designed to effectively apply these techniques.
As the TBM excavates, it is lining the tunnel with 250 mm (10 in) thick, 1.2 m (3.9 ft) long concrete segments in a 4+1 arrangement. The machine is currently progressing at a rate of up to 25 rings per 20 hours of boring. Crews are operating in two 10-hour shifts with one 4-hour shift dedicated to maintenance. Idigoras sees the TBM performance and completion of the access tunnel as huge project milestones, though much work remains to be done. “After many months working in engineering, manufacturing, installation, and commissioning, we are proud to see this result. It would be impossible to name all the people who participated in this project thus far but they, as a whole, have managed to get the TBM started digging and boring well.”
Robbins TBM dubbed "Driller Mike" digs Atlanta
After an Onsite First Time Assembly (OFTA) lasting just 2.5 months, Atlanta Georgia, USA’s newest TBM, dubbed “Driller Mike”, made its initial startup on October 13, 2016 and ramped up to full production two weeks later. Atlanta’s Mayor Kasim Reed and city officials gathered with local and national media to celebrate the occasion. The 3.8 m (12.5 ft) diameter Robbins Main Beam TBM is now boring the 8.0 km (5.0 mi) Bellwood Tunnel after being walked forward 100 ft into a starter tunnel. The Bellwood Tunnel path will travel from an inactive quarry and run below a water treatment plant and reservoir before ending next to the Chattahoochee River.
The project was green-lighted by the City of Atlanta’s Department of Watershed Management due to the city’s current emergency water supply shortage. The PC/Russell JV, the project’s construction manager at risk, sub-contracted with the Atkinson/Technique JV to operate the TBM and will oversee construction of various intake and pumping shafts as well as final lining operations. The project is of utmost importance for the City of Atlanta, explained Bob Huie, Sr. Project Manager for the PC/Russell JV. “Right now, the downtown area’s emergency water supply is approximately three days. With the tunnel the supply will increase to between 30 and 90 days. To be a part of the city’s emergency water supply solution is huge. This tunnel will protect the city for a very long time.”
With the tunnel on the fast track, swift TBM assembly was key. The OFTA process involved coordination by multiple crews at the large quarry site. “The OFTA went very well. The overall assembly process was well organized and supervised by the Atkinson/Technique JV and Robbins. We had a good team of folks to put it all together,” said Huie. He continued: “This is a unique job where there’s a lot of people with a variety of backgrounds, but everyone came together to make the OFTA happen.”
The Robbins TBM is now excavating in granite, with at least 300 m (1,000 ft) of zones in three separate areas that will require continuous probing. In a section directly below an existing reservoir, monitoring will be particularly crucial to ensure no water inflows occur. The Robbins machine will also be required to negotiate several curves: “We have one curve in the first 300 m (1,000 ft) and the main 370 m (1,200 ft) radius curve is 1,800 m (6,000 ft) in. We plan to do short TBM strokes in this section™bout 20 cm (8 inches) to 30 cm (1 ft) shorter than normal to get through the curves,” said Larry Weslowski, Tunneling Superintendent for the PC/Russell JV.
Excavation is scheduled to be completed in the first quarter of 2018. After final lining, the tunnel will be filled with water and the quarry site will become Atlanta’s largest reservoir and park, totaling hundreds of acres. While the park site is a bonus for residents, the water storage capacity it will provide is critical. Nearly 1.2 million customers, including 200,000 passengers who pass through the world’s busiest airport every day, count on the water supply each time they turn on the tap. “If the city were to lose water supply for a day, the estimated economic impact would be at least USD $100 million per day. If you consider that this is a USD $300 million project, that seems a pretty good investment in comparison to what could happen,” said Huie.