Underwater Blast Testing at Columbia River

Überwachung von Unterwassersprengungen im Columbia River: Genesis HighSpeed erfüllt höchste Sicherheitsanforderungen

Das HBM-Messdatenerfassungssystem GEN7t sorgte für eine erfolgreiche Überwachung von Unterwassersprengungen in einem ökologisch sensiblen Abschnitt des Columbia River.

Das Projekt  wurde vom US Army Corps of Engineers geleitet und hat die Vergrößerung der schiffbaren Tiefe des Flusses zum Ziel. Es ist bisher einzigartig, da zum ersten Mal Messdatenerfassungssysteme und Sensoren unter so anspruchsvollen Bedingungen eingesetzt wurden.

Projektbeschreibung

Der Columbia River bei St. Helens, Oregon. © Kenneth Korb, shutterstock.com
Der Columbia River bei St. Helens, Oregon. © Kenneth Korb, shutterstock.com

Am Columbia River gibt es eine alteingesessene Lachszucht-Industrie. Daher war es für jegliche Sprengarbeiten unabdingbar, das Risiko für die Fischbestände zu minimieren.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, legte das US Army Corps of Engineers als Projektleitung einen maximal zulässigen Unterwasserdruck von 70 psi (4,83 Bar) in einer Entfernung von 42,7 m vom nächsten Sprengloch fest. Die Sprengungen wurden außerhalb der Lachssaison durchgeführt, um jede potenzielle Schädigung des Fischbestands auszuschließen.

Kontrolliertes Bohren und Sprengen

Im Rahmen des Ende Februar 2010 abgeschlossenen Projekts wurden ca. 380.000 Kubikmeter Basalt und Bodensediment entfernt und dadurch die Tiefe des Flusses von 13,1 m auf 14,9 m vergrößert, um auch Schiffen der neusten Generation mit großem Tiefgang die Durchfahrt zu ermöglichen.

Das Unternehmen Contract Drilling & Blasting, mit Sitz in Bayonne, New Jersey, und über 18 Jahren Erfahrung im kontrollierten Bohren und Sprengen im Rahmen zahlreicher großer Fahrrinnen- und Hafenerweiterungs-Projekte in Nordamerika und der Karibik übernahm die Bearbeitung des Untergrunds im Fluss.

Aimone-Martin Associates, mit Sitz in Socorro, New Mexico, und über 35 Jahren Erfahrung in der Überwachung und Instrumentierung großer Projekte in der Bau- und Bergbauindustrie sowie der öffentlichen Hand, entwickelte Sensoren zur Installation im Wasser, nahe der Gewässersohle, zur Aufnahme des Drucks während der Sprengungen.

Extreme Versuchsbedingungen

Der Vertrag sah vor, dass das gesamte Projekt eingestellt werden musste, sollte das Drucküberwachungssystem jemals ausfallen. Daher waren die Anforderungen gegenüber den Teams sehr groß, trotz der extremen  Bedingungen ein redundantes System mit mehrfachen, konstant arbeitenden Sensoren zur Verfügung zu stellen.

Mit dem System Genesis HighSpeed GEN7t wurden für zwei verschiedene Druckaufnehmer Zeitverläufe des Drucks unter Wasser aufgezeichnet. Um die Vertragsbestimmungen zu erfüllen, wurden die beiden Sensoren unter Wasser, 3 m über der Gewässersohle und in 42,7 m und 91,4 m Entfernung von jedem Sprengabschnitt eingesetzt.

Einsatz von Genesis HighSpeed

Das Genesis HighSpeed-System an Bord
Das Genesis HighSpeed-System an Bord eines Arbeitsschiffs während der Unterwasser-Sprengungen.

Die Projektverantwortlichen entschieden sich für den Einsatz des Messdatenerfassungssystems Genesis HighSpeed von HBM, da gleichzeitig mehrere Datenerfassungskanäle mit der hohen Abtastrate von 1 MS/s erfasst werden sollten.

Dank der direkten Datenübertragung auf das Speichermedium (direct-to-disk), die das System Genesis GEN7t selbst bei diesen Abtastraten bietet, konnten die Daten ohne Triggerung erfasst werden. Damit bestand so gut wie kein Risiko, auch nur eine Sprengung zu verpassen.

Ein weiterer Vorteil des Genesis GEN7t ist seine Echtzeitanzeige, die sich während der Systemkonfiguration und Installation der Sensoren, die den Sprengungen voran gingen, als sehr nützlich erwies.

Projektfortschritt

Für die Sprengarbeiten und deren Überwachung gab es einen strikten Zeitplan vom 1. November 2009 bis 28. Februar 2010; die Arbeiten liefen von 5:00 Uhr morgens bis 20:00 Uhr, an sechs von sieben Tagen in jeder Woche während der Projektdauer.

Bei den Bohrungen wurde eine spezielle Bohr-Barge mit drei Bohrtürmen verwendet, um jeweils eine Reihe von Sprenglöchern zu bohren. Nach dem Bohren einer Reihe, bewegte sich die Barge um 3,0 m bis 3,7 m rückwärts, um eine weitere Reihe zu bohren, bis ein rechteckiges Muster zum Befüllen mit Sprengstoff entstand.

Das System Genesis GEN7t für die Datenerfassung und Überwachung war auf einem anderen Arbeitsschiff installiert, das von der Baggerstelle aus weiter stromaufwärts ankerte.

Das Überwachungs-Team war zwei Stunden vor den eigentlichen Sprengarbeiten vor Ort, um dort die Wasserstände und Strömungen zu prüfen, die Sensorsysteme zum Einsatz zu bringen und die Qualität der ersten Daten zu überprüfen.

Die Datenübertragung begann mit dem Warnsignal fünf Minuten vor der Sprengung, die Datenerfassung mit dem Warnsignal, das eine Minute vorher gegeben wurde.  Ca. drei Sekunden nach Ende der Detonation wurde die Aufzeichnung beendet.

Alle Daten wurden in Echtzeit angezeigt und sofort nach der Sprengung ausgewertet, wobei die Druckspitzen innerhalb von zwei Minuten zur Bohr-Barge übertragen wurden. Innerhalb von 15 Minuten nach jeder Sprengung wurde ein vollständiger Bericht erstellt. Dieser wurde auf eine FTP-Site hoch geladen, auf die alle Teilnehmer zugreifen konnten.

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