Возведенная на реке Семанток плотина емкостью 33 млн м3 воды и протяженностью 3,1 км является жизненно важным объектом для контроля паводков и орошения посевных площадей в этом процветающем сельскохозяйственном районе провинции Восточная Ява (Индонезия).
Задействовав программные комплексы Bentley и Seequent для трехмерного моделирования и анализа, компания PT Hutama Karya (Persero) успешно решила специфические задачи, связанные с геотехническим проектированием, в том числе применив супесь в качестве материала обратной засыпки, снизив объем выемки грунта и улучшив показатели безопасности по проекту.
Новая плотина как средство повышения качества жизни
Округ Нганджук в индонезийской провинции Восточная Ява ежегодно сталкивается с проблемой интенсивных проливных дождей, которые нередко приводят к наводнениям из-за того, что в верховьях реки Семанток дождевая вода плохо впитывается в грунт. Для решения этой проблемы Министерство по координации экономических вопросов Индонезии инициировало проект строительства плотины на реке Семанток стоимостью 87,9 млн долларов США.
В настоящий момент плотина уже введена в эксплуатацию и снижает расход паводковых вод с 822 до 574 м3 в секунду, обеспечивая наличие воды как в дождливый, так и в сухой сезоны. Кроме того, с помощью плотины осуществляется орошение 1900 гектаров сельскохозяйственных угодий, что существенным образом увеличивает урожайность риса, который является основной статьей дохода местного населения.
”Наличие этой плотины уменьшит количество наводнений, увеличит поступление природной свежей воды, улучшит ирригационные возможности и ситуацию с посевами, а также способствует развитию туристического потенциала в этом новом экономическом центре провинции Восточная Ява.
said Amy Rachmadhani Widyastuti,BIM Development Manager for PT Hutama Karya (Persero).
Государственная компания Hutama Karya, специализирующаяся на строительстве инфраструктурных объектов, располагает портфолио проектов, которое включает несколько плотин по всей Индонезии, причем плотина на реке Семанток — одна из самых больших из числа возведенных компанией. При протяженности в 3,1 км и высоте в 31,56 м эта плотина является самой длинной в Юго-Восточной Азии. Необходимость выполнить проектирование и строительство этого колоссального объекта в поставленный срок, равный 1800 дням, представляла собой значительную задачу.
История в цифрах:
Корректировка конструкции склонов позволила сэкономить около 1,8 млн долларов США на проведении повторных работ и повысила безопасность.
Проведение геотехнического анализа дало возможность сэкономить 2 млн долларов США на работах по цементации основания и повторному сооружению секущей сваи.
При помощи GeoStudio была произведена оценка требований к безопасному устройству склонов при крутизне 1:3 (слева) и 1:2,75 (справа).
Работа с хрупкими и рыхлыми грунтами
Как только коллектив Hutama Karya приступил к проектированию плотины на реке Семанток, быстро обнаружилось, что нестандартная структура грунтов в районе строительства представляет ряд проблем. Изначально была разработана система цементации для использования в качестве основания основной части плотины, однако преобладание хрупких и рыхлых грунтов в районе строительства постоянно приводило к просачиванию вод выше максимально допустимого уровня.
В итоге потребовалось выполнить анализ грунтов, чтобы определить возможность применения альтернативных вариантов конструкции и обеспечить достаточную прочность плотины для удержания вод в период интенсивных ливней, чтобы избежать наводнений. В качестве основного материала для строительства насыпи специалисты компании планировали использовать скальные породы. При всей инновационной направленности данного подхода возникли сложности с его реализацией: близлежащий карьер не мог обеспечить необходимый материал в нужном объеме без применения глубокой выемки грунта, которая в свою очередь нанесла бы ущерб окружающему ландшафту.
Так как разработка карьера за пределами строительной площадки была бы сопряжена с неприемлемым уровнем финансовых затрат, в Hutama Karya решили использовать в качестве материала для насыпи местные грунты, что потребовало повторного расчета конструкции откосов (учитывая отличия в свойствах грунтов и скальных пород). Кроме того, в компании хотели задействовать систему удаленного мониторинга в режиме реального времени, чтобы получить целостное представление о проекте, улучшить качество принятия решений и показатели безопасности.
”С учетом значимости плотины на реке Семанток в качестве стратегического национального проекта итоги и результаты всех этапов реализации проекта находились под пристальным вниманием заинтересованных лиц. Нам постоянно напоминали, что по мере возведения плотины возрастает и риск возможной катастрофы, поэтому для нейтрализации рисков следовало рассмотреть применение всех возможных инноваций.
said Akhyaarul Azzaqy,Construction Manager at Hutama Karya.
При помощи PLAXIS специалисты компании смоделировали использование грунта в качестве материала насыпи в рамках предложенной конструкции плотины и проверили ее работоспособность в условиях ландшафта в районе строительства. (Изображение предоставлено PT Hutama Karya, Persero).
Переход на цифровые технологии для оптимизации конструкции
Специалисты Hutama Karya определили, что могут решить проблемы с проектом и оптимизировать конструкцию плотины при помощи программного обеспечения от Bentley и Seequent для моделирования реальных условий на площадке и геотехнического проектирования, включая GeoStudio, iTwin Capture, PLAXIS и SYNCHRO. Сначала было выполнено лазерное сканирование проектной территории, созданы облака точек сканирования, из которых затем была собрана цифровая копия площадки строительства с использованием iTwin Capture.
Использование цифровой копии позволило проектной группе сформировать понимание существующих условий на площадке и запланировать места разработки карьеров на месте, сведя к минимуму глубину выемки, чтобы ограничить воздействие на окружающую среду Затем специалисты проектной группы импортировали данные, полученные в ходе моделирования реальных условий на площадке, в свою собственную систему управления проектной информацией, предоставив руководителю проекта возможность получать ценную информацию о ситуации на объекте в реальном времени.
После этого модель реальных условий на площадке была подкреплена геотехническим анализом, выполненным в PLAXIS, что позволило осуществить имитационное моделирование вариантов устройства основания и протестировать движение потока грунтовых вод. При помощи PLAXIS специалисты компании смоделировали использование грунта в качестве материала насыпи в рамках предложенной конструкции плотины и проверили ее работоспособность в условиях ландшафта в районе строительства.
Несмотря на то, что исходная конструкция склонов не соответствовала требованиям по безопасности, они задействовали GeoStudio для проверки другие варианты конструкции, постепенно придя к выводу, что сочетание большей крутизны на левой стороне (1:3) с меньшей крутизной на правой стороне (1:2,75) позволит соблюсти требования промышленной безопасности как при строительстве, так и в процессе эксплуатации, при этом использовав супесь в качестве материала для насыпи.
”Действительно, по сравнению с исходной конструкцией плотины ее основное тело стало шире, но при этом нам не потребовалось делать выемку грунта под основание на изначально запроектированную глубину, потому что несущая способность основания оказалась достаточной.
said Azzaqy.
В завершение в Hutama Karya выполнили имитационное моделирование строительных работ с использованием программы SYNCHRO, чтобы гарантировать, что внесенные в конструкцию изменения не окажут влияния на плотный график строительства. Помимо проверки осуществимости строительства по новому проекту, это приложение помогло спланировать процесс строительства.
Для оценки различных конструкций на предмет соответствия требованиям безопасности, предъявляемым к склонам, на этапах строительства и эксплуатации задействован продукт GeoStudio. (Изображение предоставлено PT Hutama Karya, Persero).
Улучшение процесса принятия решений сберегает время и деньги
Создание модели реальных условий на площадке реализации проекта позволило проектной группе составить понимание о ландшафте и распланировать расположение карьеров. Используя данные облака точек сканирования, они потратили на создание модели 3 дня — это почти в три раза быстрее, чем при задействовании прежних методов проверки конструкции, когда на аналогичную работу уходило 8 дней.
Данные, поступающие в режиме реального времени благодаря объединению модели реальных условий на площадке и системы планирования Hutama Karya, позволяют руководителю проекта улучшить планирование строительных работ и качество принимаемых решений. Компания регулярно обновляет данные геодезических съемок и сочетает их с геопространственными данными и моделированием BIM для создания достоверного цифрового двойника во время строительства.
Прием этих данных на вооружение для определения каждого из этапов строительства и получения целостного представления о проекте позволило улучшить эффективность работ, что выразилось в сокращении сроков на 183 дня и экономии 646 000 долларов США — при повышении качества плотины.
Использование геотехнического анализа для определения безопасного способа строительства плотины с использованием грунта в качестве материала насыпи существенно повысило показатели эффективности строительных работ. Благодаря этому анализу также удалось разработать альтернативные способы безопасного укрепления основания плотины, включая углубление траншеи плотины, отсечку систем стен при помощи секущей сваи и применение противоэрозионных геоматов и обделки из глины.
В результате Hutama Karya была избавлена от необходимости выполнять цементацию основания и повторно сооружать секущую сваю, что позволило сэкономить 2 млн долларов США. Кроме того, корректировка конструкции склонов для усиления и обеспечения безопасности помогла компании избежать расходов в объеме ориентировочно 1,8 млн долларов США, которые могли потребоваться на выполнение повторных работ; при этом корректировка гарантировала безопасность в долгосрочной перспективе.
”Цифровые инновации для процесса строительства с использованием программных продуктов Bentley и Seequent, внедренные нами при возведении плотины на реке Семанток, не только способствовали решению инженерно-технических задач с использованием высокоточных данных, но также обеспечили создание более экологически безопасной инфраструктуры, что ведет к оздоровлению окружающей среды, улучшению качества жизни и стимулированию экономического роста.
said Rachmadhani Widyastuti.
Корректировка конструкции склонов для усиления и обеспечения безопасности помогла компании избежать расходов в объеме ориентировочно 1,8 млн долларов США, которые могли потребоваться на выполнение повторных работ; при этом корректировка гарантировала безопасность в долгосрочной перспективе. (Изображение предоставлено PT Hutama Karya, Persero).