Asfinag и DARS (автодорожные компании из Австрии и Словении) привлекли компанию Elea iC для помощи в проектировании второго тоннеля в рамках проекта Караванке (одинарный двунаправленный автодорожный туннель между Австрией и Словенией протяженностью 8 км).

Изначально проектировалось два туннеля, однако из-за низкой интенсивности дорожного движения был построен всего один. После того как объект был сдан в эксплуатацию, из-за увеличения интенсивности дорожного движения, износа опор и отсутствия мер безопасности возникла необходимость в строительстве второго туннеля для повышения эффективности эксплуатации в будущем.

Цель проекта: опытная реализация технологии BIM

Целью проекта было систематическое использование методологии BIM в проекте, а также исследование ее преимуществ и недостатков за счет планирования, проведения и контроля связанных с BIM мероприятий, включая следующие.

Создание общих информационных требований работодателя, которые клиент также будет использовать в будущих проектах.
Создание комплексного плана реализации BIM, который клиент также будет использовать в будущих проектах.
3D-моделирование (проектные и исполнительные модели), 4D- и 5D-моделирование, контроль качества на основе моделей.
Геологическое и геотехническое моделирование.
Использование моделей на этапе эксплуатации.
Дальнейшая разработка существующей системы организации эксплуатации объектов (CAFM).

Около 190 частичных моделей передаются между специалистами разных профилей и координируются посредством включения в пять координационных моделей на основе стандартов IFC и BCF для совместной работы различных специалистов.

Уникальные задачи

Проект уникален своим сложным содержанием: в него входит сам туннель, автомагистраль и несколько второстепенных дорог, три моста, подпорные конструкции, здания промплощадки, инженерные коммуникации, участки сброса отходов и т. д. Кроме того, существует сложность в организации проекта (на данный момент в процесс проектирования на основе BIM вовлечены две организации-заказчика, одна надзорная компания и 10 проектных организаций), в работе над проектом используется различное программное обеспечение на базе BIM (пять различных инструментов для разработки проектов). Все это заставляет участников проекта раздвигать границы открытого подхода к BIM.

Подход

В рамках каждой специальности используется закрытый подход к BIM, позволяющий сохранить максимальную эффективность процесса проектирования. Для улучшения взаимодействия и обеспечения высокого качества проектной документации BIM на основе существующих стандартов IFC разрабатывается структура данных по прокладке туннелей, которую можно использовать для продвинутых применений BIM (например, 4D- и 5D-моделирование, CAFM и т. д.).

Revit в сочетании со сценариями Dynamo и специальные надстройки используются для решения особых задач, когда речь идет о моделировании сложных конструкций большой протяженности, какими являются туннели. Это позволяет добиться эффективности при моделировании длинных продольных сегментов и деталировке.

Обмен 4D- и 5D-моделями между различными программными решениями (проектной группы, надзорной организации и будущего подрядчика) — еще одна проблема, которая решается и будет решаться за счет индивидуальных решений, направленных на улучшение взаимодействия.

Планирование и предварительная разработка

Рабочей группе удалось улучшить весь процесс разработки проекта за счет более глубокого понимания потребностей клиента (например, использование проектной информации на этапе эксплуатации, прозрачность инвестиций, т. е. оптимизация контроля над проектом, и т. д.). Результатом анализа требований стало более успешное планирование всей разработки проекта с оформлением в виде всеобъемлющего детального плана BIM.

На ранних этапах проектирования информационное моделирование зданий дало возможность визуализировать проект и представить его всем заинтересованным лицам. В первый раз все запланированные объекты, геология и инфраструктура (разбросанные по трем проектным системам координат — Австрийской, Словенской и локальной) были объединены в одной модели. На этом же этапе был проведен количественный анализ и разработана смета расходов (4D- и 5D-модели), что обеспечило лучшее понимание проекта.

Просмотреть видеоролик >

Объединенная модель

Детальное проектирование

Рабочая группа добилась большей согласованности проектной документации благодаря постоянному проведению контрольных проверок (определение несоответствий между частичными моделями, оценка изменений в проекте, обмен информацией об изменениях в проекте и их реализация). Модели конструкций также использовались для деталировки арматуры. Это обеспечило экономию времени, так как моделирование арматуры могло осуществляться несколькими специалистами, одновременно работающими с одной и той же моделью.

Изменения, внесенные в процессе совместной работы и усовершенствования проекта, более успешно внедрялись в модели других специалистов (впоследствии отражаясь в чертежах, созданных на основе моделей). Для обмена данными на основе моделей использовался стандарт BCF.
Для дополнительной проверки количественных расчетов, предоставленных специалистами различных профилей, и создания более точных смет расходов использовалась 5D-модель, созданная на основе примерно 160 частичных моделей.
Сметы расходов были представлены клиенту в форме различных отчетов, электронных таблиц и моделирования.
С самого начала используя точные 3D-модели, специалисты по техобслуживанию могли комментировать проектные решения для оптимизации проекта с учетом доступного оборудования.

Объединение анализа и моделирования

С помощью Autodesk Navisworks Manage были объединены все частичные модели, созданные в трех различных системах координат, а элементы были сопоставлены с графиком, который был разработан в Microsoft Project. В результате была получена полномасштабная 4D-модель, которая использовалась для анализа и оптимизации последовательности мероприятий во времени. Преимуществом было то, что проектная группа могла визуализировать график и представить предложения по улучшению.

Тот же график и частичные модели были использованы для создания 5D-модели в программном обеспечении RIB iTWO и анализа смет. Геологическая 3D-модель и модели туннелей Revit послужили основой для числового 3D-анализа туннельных земляных работ и опор. Был разработан внутренний программный код, обеспечивший непосредственную связь между геологической моделью и числовыми моделями.

Обмен информацией и совместная работа

Внутренняя совместная работа — закрытый подход к BIM: специалисты различных профилей, осуществляющие проектирование в Revit, работают на внутренней платформе Revit Server. Встроенные средства обмена информацией и моделями ускоряют внутреннюю координацию и разработку проекта, так как над моделью может работать одновременно множество конструкторов. Совместная работа специалистов различных профилей — открытый подход к BIM: обмен моделями между различными специалистами происходит на основе стандартов IFC и BCF. На текущий момент разработкой проекта занимается 10 компаний, использующих различные инструменты (Revit, Civil 3D, Allplan, ArchiCAD, Urbano). Для обмена файлами между специалистами различных профилей и связи/синхронизации опорных моделей IFC и BCF с инструментами для разработки проекта, координационными моделями и 4D/5D-моделями используется единая среда данных (ownCloud и BIM Collab). Обмен остальными документами (чертежами, отчетами и т. д.) и их хранение также осуществляются на одной платформе.

Просмотреть видеоролик >

Благодаря использованию технологии LiDAR для сканирования существующих участков туннеля удалось проанализировать требования к будущим земляным работам, восстановлению профиля и засыпке. Исходные данные LiDAR использовались и в других случаях для создания точных моделей поверхности. Технология дополненной реальности использовалась в туннеле для изучения геологической среды.

Использование моделей виртуальной реальности позволило успешно обмениваться данными с основными заинтересованными лицами. Благодаря стабильной облачной технологии проектные решения, включая передачу необходимых данных, доступны в любом месте. Модель постоянно обновляется в процессе выполнения земляных работ на этапе строительства. Это позволяет собрать все сведения об объекте в одной модели для будущего использования.

Проектная документация

Помимо традиционной проектной документации (чертежи, технические отчеты и т. д.) в представляемые пакеты документов входят также следующие результаты разработки BIM.

Этап проектирования

Детальный план BIM (BEP).
Частичные (дисциплинарные) 3D-модели, представляемые в стандартном формате IFC
Координационные модели и отчеты о контрольных проверках качества
4D- и 5D-модели в виде различных электронных таблиц, отчетов и моделирования

Этап строительства

Исполнительные модели в стандартном формате IFC с прилагаемой исполнительной документацией, необходимой для управления объектом (центральное хранилище исполнительной документации)
Координационные модели и отчеты о контрольных проверках качества
5D-модели для отчетности о ходе выполнения работ и контроля со стороны подрядчика и надзорной организации

Одним из основных требований в процессе моделирования и оформления проектной документации посредством детального плана BIM (BEP) является четкое определение уровня детализации и уровня информации. Классификация элементов строительства туннеля и таблицы атрибутов создавались совместно с клиентом (отдел по надзору и устранению неисправностей) и были реализованы в моделях в специальном наборе характеристик IFC для конкретного проекта. Таблицы атрибутов будут дополнены в процессе разработки проекта и включены в модели.

Результаты

Согласованность и точность проектной документации (модели, чертежи, спецификации, сметы расходов, графики, отчеты о ходе выполнения работ и т. д.)
Улучшение обмена информацией между участниками проекта (единая среда данных, проверки на основе моделей, визуализации, обмен данными на основе моделей)
Улучшение смет и контроля, оптимизация технологии строительства (разработка последовательности) Контроль хода выполнения работ и изменений на объекте Оптимизация процессов управления объектом