Una nueva línea de tráfico de alta velocidad en Alemania eliminará los embotellamientos y acortará los tiempos de viaje por ocuparse del aumento de pasajeros a lo largo de la línea ferroviaria entre Gelnhauseny Fulda. Con dos tercios de los aproximadamente 100 kilómetros de las opciones de ruta investigadas atravesando túneles, los diseñadores se enfrentaron a múltiples desafíos complejos relacionados con el subsuelo, los datos y la coordinación, a fin de crear sus modelos geotécnicos en 3D.
A fin de responder a las necesidades relacionadas con el aumento del 30 % en la cantidad de pasajeros previsto para 2030, se construirá una nueva línea de doble vía para un tráfico de hasta 240 km/h entre las ciudades de Gelnhausen y Fulda, al noreste de Fráncfort.
Deutsche Bahn Netz AG le encomendó a la consultora especializada en ingeniería civil y geotécnica, Prof. Quick und Kollegen, que determinara la mejor opción para la ruta ferroviaria y explorara la viabilidad geotécnica de los túneles, y, a su vez que protegiera al medioambiente y a la comunidad local.
“Llevamos a cabo una investigación del subsuelo para dos posibles rutas, de aproximadamente 50 kilómetros cada una, con aproximadamente dos tercios del total de 100 kilómetros atravesando túneles”, indicó Thomas Schneider, geólogo de Prof. Quick und Kollegen.
Debido a los múltiples y complejos desafíos de subsuelo, datos y coordinación para crear sus modelos geotécnicos en 3D que enfrentaban, Schneider y el equipo transformaron la necesidad de flujos de trabajo BIM en un entorno de datos conectado y colaborativo.
Con las operaciones PLAXIS y Leapfrog Works de Bentley y Seequent, construyeron un modelo del suelo en 3D para desarrollar un entendimiento común desde el que realizaron cálculos geotécnicos precisos.
“Con la innovadora tecnología integrada de modelado del suelo en 3D de Bentley y Seequent, todo nuestro proyecto puede alcanzar el más alto nivel posible de productividad, eficiencia y seguridad con las mejores soluciones ecológicas y económicas”, aseguró Schneider.
Métricas rápidas:
- La línea de alta velocidad (hasta 240 km/h) se ocupará del 30 % más de pasajeros que se prevé para 2030.
- Dos tercios de los aproximadamente 100 kilómetros de las opciones de ruta investigadas atraviesan túneles.
- El túnel más largo entre Schlüchtern y Mittelkalbach recorre una distancia de 9.5 kilómetros.
- Se exploraron más de 100 perforaciones, se crearon 15 capas litológicas, entre ellas un sistema de fallas de 88 bloques.
El geólogo Thomas Schneider, de Prof. Quick und Kollegen, nos habla de su proyecto para determinar una opción de ruta ferroviaria de alta velocidad óptima y explorar la viabilidad técnica de los túneles (Crédito del video: Prof. Quick und Kollegen).
Creación de un flujo de trabajo digital BIM para definir la viabilidad geotécnica de los túneles.
Con un enfoque en la viabilidad geotécnica de los túneles, la exploración del subsuelo que hizo Prof. Quick und Kollegen implicó la coordinación y evaluación de múltiples fuentes de información, entre las que se cuentan perforaciones, estudios geofísicos, pozos y pruebas de laboratorio.
“Mediante nuestras investigaciones de campo y registros de archivo oficiales, obtuvimos buenos conocimientos geológicos que nos ayudaron a comprender el subsuelo del área de nuestro proyecto. Sin embargo, esta información solo estaba disponible en formato 2D y, a menudo, solo se veía de forma aislada», dijo Schneider.
Una razón fundamental para elegir la tecnología 3D de Bentley y Seequent fue que permitió al equipo digitalizar la exploración de más de 100 perforaciones y crear 15 capas litológicas a través de un sistema de fallas increíblemente complejo.
“Representar con precisión ese complejo subsuelo para que abarque los 88 bloques de falla era una de las principales preocupaciones de nuestro equipo. No estábamos seguros de que algún software, incluso Leapfrog Works, tuviera las capacidades necesarias, pero nos entusiasmamos mucho descubrir que las tenía, y los equipos de Bentley y Seequent trabajaron en estrecha colaboración con nosotros para abordar este desafío”, explicó Schneider.
“Con Leapfrog pudimos vincular las capas tectónicas con nuestros perfiles geológicos para verificar la información que se obtuvo del sondaje y las investigaciones geofísicas, al tiempo que prestamos especial atención a todas las líneas de falla que interactúan con nuestras líneas ferroviarias”, comentó.
El equipo creó un flujo de trabajo digital utilizando las soluciones de Bentley y Seequent para modelar dos opciones de líneas ferroviarias de aproximadamente 50 kilómetros de longitud, desde Gelnhausen hasta Fulda, en Alemania (Crédito de la imagen: Prof. Quick und Kollegen).
Los beneficios de utilizar un gemelo digital preciso y un flujo de trabajo digital fluido
Schneider y el equipo aprovecharon la interoperabilidad entre PLAXIS 2D de Bentley y Leapfrog Works de Seequent para realizar con precisión sus cálculos geotécnicos.
“Para lograr una mayor precisión, importamos el terreno digital e integramos escaneos topográficos de drones en nuestro modelo 3D. Además. utilizamos mapas geológicos e información oficial de las perforaciones para crear perfiles georreferenciados, alineados con las rutas ferroviarias planificadas”, dijo Schneider.
“Pudimos integrar de forma continua las mediciones de agua subterránea en nuestro modelo del subsuelo para crear un modelo de agua subterránea atribuido, como una fuente de monitoreo y para hacer cálculos posteriores”.
“Como una parte importante de las rutas zigzaguean a través de túneles, también utilizamos nuestro modelo para definir el posicionamiento del túnel dentro del subsuelo. Además, empleamos el método de corte y relleno para definir las cantidades de material excavado y manejar cualquier riesgo potencial”, sostuvo.
El resultado fue un modelo 3D del subsuelo muy detallado (con secciones transversales, secciones largas y secciones de alineación en serie) que captura de forma exhaustiva el área de 200 metros a lo largo de los ferrocarriles.
“Ahora tenemos un gemelo digital preciso de las dos opciones de líneas ferroviarias, dentro de un flujo de trabajo digital sin fisuras y un entorno de datos común y colaborativo que es accesible para todas las partes interesadas y que puede continuar respaldando todas las etapas del proyecto”, dijo Schneider.”
Un modelo 3D que muestra la interoperabilidad entre Leapfrog Works y PLAXIS 2D para determinar la deformación geotécnica del subsuelo en el área de los tubos del túnel planificados. (Crédito de la imagen: Prof. Quick und Kollegen).
Administre mejor los recursos y los riesgos. Reduzca al mínimo el impacto en la comunidad y en el medioambiente.
La introducción de los métodos BIM para la ingeniería geotécnica es un proyecto de avanzada para Schneider y el equipo de Prof. Quick und Kollegen. Esperan encontrar muchas más ventajas de usar la tecnología de Bentley y Seequent a medida que avance el proyecto Gelnhausen-Fulda.
“Ya se pueden ver los efectos positivos de tener una clara comunicación entre los participantes internos y externos del proyecto; además de ser un intercambio dinámico, esto también implica ahorrar tiempo”, aseguró Schneider.
“Asimismo, se han registrado cambios valiosos en la forma en que se abordan los proyectos. Al consolidar toda la información necesaria en un modelo 3D único y transparente, al que se accede a través de un entorno de datos basado en la nube, todos trabajan más motivados y con una rutina diaria más simple y agilizada”, agregó.
“Si bien entre los objetivos del nuevo proyecto ferroviario de alta velocidad se encuentran el manejo del creciente número de pasajeros y la prevención de la congestión del tráfico, poder planificar la viabilidad geotécnica de los túneles tiene un papel fundamental en la gestión de los recursos y el riesgo, así como en la reducción al mínimo del impacto en las personas y el medioambiente”, explicó Schneider.
“En general, los túneles sirven para proteger la naturaleza y garantizar que las comunidades no se vean afectadas de forma negativa, puesto que reducirán significativamente el ruido del tráfico de mercancías en las ciudades y pueblos locales”.
“Esperamos que nuestra historia vinculada con Leapfrog ayude a motivar a otras empresas y equipos de ingeniería geotécnica para que adapten su método de trabajo a los métodos BIM, a fin de que ellos, y en especial el medioambiente, puedan beneficiarse con las mismas ventajas”, finalizó.
Los miembros de Prof. Quick und Kollegen fueron finalistas en la categoría de Subsuelo y Modelado de los prestigiosos premios 2023 YII Going Digital Awards in Infrastructure de Bentley. El geólogo Thomas Schneider y su equipo fueron reconocidos por utilizar PLAXIS, de Bentley y Seequent, y Leapfrog Works para establecer un flujo de trabajo BIM y un modelo 3D para una nueva línea ferroviaria de alta velocidad en Alemania.