O projeto da via expressa de Pūhoi a Warkworth é uma extensão de 18 km para interligar a maior cidade da Nova Zelândia (Auckland) e a região vizinha de Northland da melhor maneira. Com um custo estimado em mais de NZ$ 700 milhões (mais de 25 anos), é um investimento essencial para a infraestrutura da região. O objetivo é melhorar a segurança, a confiabilidade e a resistência da auto-estrada do estado
.
Em maio de 2015, a NZ Transport Agency anunciou a construção em uma parceria público-privada. De acordo com o contrato dessa parceria, o Northern Express Group (NX2) irá financiar, projetar, construir, gerenciar e manter a via expressa de Pūhoi a Warkworth durante os 25 anos após o período estimado de cinco anos para construção dessa via expressa. A propriedade total da auto-estrada permanecerá com o setor público. O grupo NX2 subcontratou a construção do empreendimento conjunto de construção (CJV, Construction Joint Venture) entre a Acciona Infrastructure e a Fletcher Construction. Por sua vez, o CJV está subcontratando o trabalho de desenvolvimento do projeto de um empreendimento conjunto de desenvolvimento de projeto (DJV, Design Joint Venture) de duas empresas de consultoria em engenharia da Austrália, a Beca e a Tonkin & Taylor (T+T).
Tanto a Beca quanto a T+T, já estabelecidas na Nova Zelândia, conhecem as condições locais. O projeto executivo começou no fim de 2016, e a via expressa será aberta ao tráfego no fim de 2021.
“O Leapfrog realmente nos ajudou neste projeto significativo e desafiador. A extensão da via expressa proposta e sua adequação a uma topografia muito íngreme tornaram o desenvolvimento do modelo de solo desafiador.”
Stuart Cartwright, engenheiro geólogo sênior, Tonkin & Taylor
O cenário
O crescimento da população de Auckland ultrapassou 1,5 milhão, e a população da região de Northland deve atingir 171.000 até 2031. A cidade de Warkworth é classificada como um importante centro de crescimento da área de Northland. Em 2012, 19.700 carros usavam a via por dia, mas o aumento do uso deve chegar a 31.300 carros por dia até 2026. Portanto, com esse crescimento, a via de entrada e saída de Auckland precisa ser uma via mais rápida e econômica para ajudar seu desenvolvimento.
Além disso, a segurança também é uma questão essencial, pois vários acidentes fatais ocorreram entre Pūhoi e Warkworth nos últimos anos, e alguns deles foram colisões frontais. Portanto, uma via expressa separada por uma barreira central e um projeto avançado para essa via irão melhorar muito a segurança.
Originalmente, o DJV usou o Leapfrog na fase de licitação deste projeto para criar um modelo geológico em 3D da via. Esse modelo geológico em 3D foi importado para o software OpenRoads para fins de modelagem de dados geométricos da via expressa. Ter o modelo do projeto geométrico incorporado às superfícies geológicas em 3D permitiu comparar os perfis de taludes e a quantidade de cortes e aterros de preenchimento para diferentes adequações de maneira rápida e fácil. Isso permitiu otimizar o modelo de dados geométricos para equilibrar o transporte de massa de terraplenagem do projeto e avaliar a adequação mais econômica da via expressa.
O projeto requer mais de:
- Sete milhões de metros cúbicos de terra a serem cortados,
- Cinco milhões de metros cúbicos de terra para aterro,
- Sete pontes a serem construídas,
- Três das quais são grandes pontes do tipo viaduto.
Um modelo de solo adequado para todo o projeto foi necessário como base para o projeto geotécnico de terraplenagem e estruturas propostas.
A extensão de 18 km da via expressa é um projeto grande e complexo, no qual o corredor rodoviário corta uma região montanhosa íngreme com numerosos vales íngremes, que geralmente são preenchidos com sedimentos aluviais úmidos. O projeto final requer a criação de vários cortes na via e aterro; são necessários mais de sete milhões de metros cúbicos de terra a serem cortados e cinco milhões de metros cúbicos de terra para aterro de preenchimento. O projeto também requer a construção de sete pontes, três das quais são grandes pontes do tipo viaduto. Um modelo de solo adequado para todo o projeto foi necessário como base para o projeto geotécnico de terraplenagem e estruturas propostas.
É essencial compreender a composição do material para o equilíbrio do transporte de massa neste tipo de projeto, pois a terra extraída de uma parte da construção pode ser usada para preencher outra parte do local, desde que tenha a qualidade adequada. O objetivo é não só reduzir a quantidade de material descartado, mas entender a composição desse material e como ele pode ser usado adequadamente para economizar tempo e dinheiro.
Questões ambientais foram um aspecto importante do projeto à medida que a adequação é realizada na nova área do projeto, algumas cobertas por floresta nativa. . Aproximadamente, 162 hectares de vegetação precisam ser limpos e, em seguida, um programa de plantio de árvores deve ser realizado. Portanto, reduzir a “pegada” de corte e aterro de preenchimento é importante para garantir que apenas o número mínimo de árvores seja removido e, assim, reduzir o impacto no ambiente ao redor.
A resposta
O DJV usou o Leapfrog Works como a ferramenta de modelagem. O Leapfrog Works é uma solução de modelagem geológica em 3D implícita que permitiu definir com mais precisão a geometria dos cortes. “O Leapfrog realmente nos ajudou neste projeto significativo e desafiador. A extensão da via expressa proposta e sua adequação a uma topografia muito íngreme tornaram o desenvolvimento do modelo de solo desafiador. Segundo Stuart Cartwright, engenheiro geólogo sênior da Tonkin & Taylor, “a superfície de contato entre o solo intemperizado da Formação de Pakiri e a rocha subjacente não intemperizada foi fundamental para avaliar prováveis pegadas de escavação e perfis de taludes de corte, e o Leapfrog tornou esse processo muito mais fácil de concluir”.
O projeto executivo começou em outubro de 2016 e está em andamento. A equipe começou a coletar dados no levantamento terrestre e os incluiu no modelo. Segundo Chris Monk, Engenheiro Geólogo da Tonkin + Taylor, “eram três as áreas de foco do nosso modelo geotécnico – Norte (com topografia baixa), Centro (que contém significativos aterros de preenchimento e corte) e Sul (que continha duas estruturas de viaduto). Era importante poder usar uma ferramenta flexível de modelagem para lidar com os diferentes tipos de geologia e superfície a fim de apresentar resultados valiosos. Conseguimos atualizar continuamente o modelo à medida que novos dados de levantamentos foram incluídos.
Modelamos 210 ensaios de penetração de cone (CPT, Cone Penetration Testing) e incluímos dados de 420 furos de sondagem, 355 trados manuais e 220 cavas de teste. “Ter um modelo dinâmico que evolui à medida que novos dados são incluídos economizou o tempo da equipe (que seria gasto para recriar um novo modelo todas as vezes) e, portanto, sobrou mais tempo para nos concentrarmos em análises.”
O resultado
O DJV foi capaz de criar valiosas superfícies em 3D com o uso do Leapfrog Works. Quanto mais precisa for a interpretação do modelo geológico, melhor será o resultado do projeto. A equipe conseguiu destacar melhor os riscos e as incertezas no modelo para a outra equipe do projeto.
O Leapfrog Works transformou a maneira como a equipe geotécnica trabalhou. Com essa solução, um geólogo mapeou as superfícies geológicas sem a necessidade de envolver um técnico de CAD nessa tarefa, e tornou o processo mais fácil. Como os engenheiros do projeto precisavam de seções transversais, eles puderam ir direto a um único ponto de contato para criar rapidamente a seção transversal desejada, em vez de desenhar algo e, em seguida, solicitar a um técnico de CAD sua recriação. Isso reduziu o tempo e o esforço que seria gasto para refazer o trabalho.
A equipe geotécnica foi capaz de aproveitar a excelente visualização dos dados no Leapfrog Works para reunir e se comunicar melhor com todos os stakeholders do projeto, incluindo a equipe do CJV, agrimensores de quantidade, topógrafos, engenheiros geotécnicos e projetistas de pontes. “A capacidade de mostrar o modelo em 3D, e cortar seções transversais em qualquer local desejado, permitiu que todos compreendessem visualmente as condições geológicas do local com muito mais clareza. No passado, teríamos usado seções transversais em papel, mas os resultados de modelos em 3D e a interface gráfica mudaram a maneira como nos comunicamos e colaboramos”, comentou Stuart Cartwright.
À medida que os principais projetos de infraestrutura tornam-se cada vez maiores e mais complexos com vários stakeholders, ter um modelo de solo em 3D para ajudar a compreender a geologia aumenta a eficiência das equipes geotécnicas do projeto. Manter um modelo dinâmico com facilidade durante as fases de proposta e desenvolvimento de um projeto está transformando a maneira como os engenheiros de solo trabalham. Este é um verdadeiro avanço para que este setor se torne mais responsivo em um mundo cada vez mais digital.
“Ter um modelo dinâmico que evolui à medida que novos dados são incluídos economizou o tempo da equipe (que seria gasto para recriar um novo modelo todas as vezes) e, portanto, sobrou mais tempo para nos concentrarmos em análises.”
Chris Monk, Engenheiro Geólogo, Tonkin & Taylor