Проект Пухой-Уоркуэрт — это 18-километровое продолжение автомагистрали, цель которого — обеспечить лучшее сообщение между крупнейшим городом Новой Зеландии, Оклендом, и соседним регионом Нортленд. При ориентировочной стоимости более 700 млн новозеландских долларов (сроком более 25 лет) это ключевое вложение в инфраструктуру региона. Целью является повышение безопасности, надежности и устойчивого развития государственного
шоссе.
В мае 2015 года Транспортное агентство Новой Зеландии объявило, что строительство будет продолжено в рамках государственно-частного партнерства (ГЧП). В соответствии с контрактом ГЧП Northern Express Group (NX2) будет осуществлять финансирование, проектирование, строительство и управление, а также техобслуживание автомагистрали Пухой-Уоркуэрт в течение 25 лет, которые последуют за ожидаемым пятилетним периодом строительства шоссе. Автомагистраль останется полностью в собственности государства. Компания NX2 передала субподряд на работы по строительству совместному строительному предприятию (CJV), учрежденному компаниями Acciona Infrastructure и Fletcher Construction. В свою очередь, компания CJV передала работы по проектированию на субподряд Design Joint Venture (DJV), совместному предприятию двух австралийских консалтинговых компаний по инженерному проектированию — Beca и Tonkin & Taylor (T+T).
Как Beca, так и T+T имеют сильные позиции в Новой Зеландии и хорошее понимание локальных условий. Рабочее проектирование началось в конце 2016 года, а автомагистраль будет открыта для движения в конце 2021 года.
«Leapfrog действительно оказана помощь в нашем важном и сложном проекте. Длина предполагаемой автомагистрали и необходимость вписать ее трассу в рельеф с крутыми перепадами усложнили разработку модели геологической среды.»
Стюарт Картрайт (Stuart Cartwright), старший инженер-геолог, Tonkin & Taylor
Условия
Население Окленда выросло до более чем 1,5 млн человек, в то время как ожидается, что к 2031 году население региона Нортленд достигнет 171 000 человек. Уоркуэрт классифицируется как крупный центр роста в районе Нортленд. В 2012 году маршрутом ежедневно пользовались 19 700 автомобилей, однако к 2026 году этот показатель вырастет до 31 300 автомобилей в сутки, так что с учетом этого роста дорожное движение в Окленд и обратно требует более быстрого и экономичного маршрута.
Кроме того, ключевым фактором также является безопасность, поскольку за последние годы между Пухой и Уоркуэртом произошло несколько ДТП со смертельным исходом, некоторые из которых были лобовыми столкновениями. Таким образом, отдельная автомагистраль с центральным разделительным барьером и улучшенная конструкция дороги значительно улучшат безопасность.
Первоначально компания DJV использовала Leapfrog на этапе тендера для создания трехмерной геологической модели трассы. Трехмерная геологическая модель была импортирована в программу геометрического моделирования автомагистралей OpenRoads. Простое объединение геометрической расчетной модели с трехмерными геологическими поверхностями позволило быстро и легко сравнить профили склонов, а также количество выемок и насыпей для различных трасс. Это позволило оптимизировать геометрическую модель, чтобы сбалансировать перемещение масс грунта в рамках земляных работ по проекту, чтобы оценить наиболее рентабельную трассу для автомагистрали.
Для проекта потребуется:
- выемка более 7 млн м
<sup> 3</sup> грунта, - подсыпка более 5 млн м
<sup> 3</sup> грунта, - возведение 7 мостов,
- 3 из которых — большие мосты эстакадного типа (виадук).
Подходящая модель геологической среды в масштабах всего проекта требовалась в качестве основы для инженерно-геологического проектирования предполагаемых земляных работ и сооружений.
Удлинение автомагистрали на 18 км — большой и сложный проект, в котором коридор дороги пересекает крутые холмы с многочисленными долинами с крутыми склонами, которые часто заполнены мягкими аллювиальными отложениями. Окончательный проект требует сооружения нескольких значительных дорожных выемок и насыпей; более 7 млн м
Понимание состава грунта при перемещении земляных масс в этом типе проекта имеет решающее значение, поскольку грунт, извлеченный из одной части строительного объекта, может использоваться для отсыпки другой части участка при условии соответствующего качества. Цель состоит в том, чтобы не только уменьшить количество грунта, направляемого в отходы, но и понять, из каких пород состоит этот грунт и, следовательно, как его можно использовать надлежащим образом, экономя деньги и время.
Ключевым аспектом проекта были экологические соображения, так как маршрут проходит через нетронутые земли, некоторые из которых покрыты естественным лесом. Приблизительно 162 гектара растительности подлежат расчистке, и впоследствии будет реализована масштабная программа по посадке деревьев. Таким образом, важно свести к минимуму площадь с выемками и насыпями с тем, чтобы убрать лишь минимальное количество деревьев и уменьшить воздействие на окружающую среду.
Ответ
DJV обратились к Leapfrog Works как к предпочтительному инструменту моделирования. Leapfrog Works — решение для условного трехмерного геологического моделирования, которое позволило DJV более точно определять геометрию выемок. «Leapfrog действительно оказана помощь в нашем важном и сложном проекте. Длина предполагаемой автомагистрали и необходимость вписать ее трассу в рельеф с крутыми перепадами усложнили разработку модели геологической среды. Поверхность контакта между почвой выветренного пласта Пакири и подстилающей невыветренной породой была критически важна для оценки профилей склонов и вероятного объема извлекаемой породы; этот процесс значительно упростился благодаря Leapfrog,» — рассказывает Стюарт Картрайт, старший инженер-геолог в Tonkin & Taylor.
Рабочее проектирование началось в октябре 2016 года и все еще продолжается. Рабочая группа начала сбор данных по исследованиям грунта и использовала их в качестве вводных данных для своей модели. Крис Монк, инженер-геолог в Tonkin & Taylor, говорит: «Нас интересовали три основных направления: северный участок, характеризующийся низменным рельефом; центральный участок со значительным числом выемок и насыпей; и южный участок, включающий две конструкции по типу виадука. Поэтому было важно, чтобы мы могли использовать инструмент моделирования, гибко работающий с различными типами геологических структур и поверхностей и выдающий точные результаты. Мы могли постоянно обновлять модель по мере получения новых данных изысканий.
Мы ввели в модель результаты 210 испытаний грунта коническим пенетрометром и данные из 420 скважин, 355 пробуренных вручную шпуров и 220 разведочных шурфов.» «Наличие динамической модели, которая эволюционирует по мере поступления новых данных, избавило рабочие группы от необходимости каждый раз воссоздавать модель заново, оставив нам больше времени, чтобы сосредоточиться на анализе.»
Результат
Благодаря использованию Leapfrog Works специалистам DJV удалось создать трехмерные проекции поверхности более высокой точности. Чем точнее интерпретация геологической модели, тем лучше результат проектирования. Рабочая группа смогла лучше выявить риски и неопределенности, связанные с моделью, для других отделов, работающих в рамках проекта.
Моделирование в Leapfrog Works изменило способ работы геотехнической группы. Это решение означало, что геолог мог самостоятельно наносить на карту геологические поверхности вместо того, чтобы привлекать специалиста САПР для совместной работы с геологом, что обеспечивало отлаженный рабочий процесс. Когда проектным инженерам требовались разрезы, они могли сразу перейти к единой точке контакта и быстро создать необходимый разрез, вместо того, чтобы чертить нужные объекты и потом просить специалиста САПР создать их в программе. Это сэкономило время и снизило затраты на повторное выполнение работ.
Группе инженеров-геологов удалось использовать великолепную визуализацию Leapfrog Works, чтобы объединить широкий круг заинтересованных сторон‑участников проекта, включая коллектив CJV, нормировщиков, геодезистов, инженеров-геотехников и проектировщиков мостов, и улучшить их взаимодействие друг с другом. «Способность показать модель в трехмерном виде и выделить разрезы в любом желаемом месте мгновенно позволила остальным участникам наглядно представить геологические условия участка с гораздо большей ясностью. Раньше мы бы пользовались картами разрезов на бумажных носителях, но результаты трехмерного моделирования и графический интерфейс изменили способ нашего обмена информацией и совместной работы», — говорит Старт Картрайт.
По мере того как масштабные инфраструктурные проекты становятся все крупнее и сложнее, а число заинтересованных сторон возрастает, наличие трехмерной модели геологической среды для обеспечения понимания геологической структуры позволяет рабочим группам инженеров-геологов повысить эффективность проектирования. Простое поддержание динамической модели в ходе разработки предложения и проекта меняет методы работы инженеров по наземным сооружениям. Это значительный шаг вперед по направлению к тому, чтобы отрасль стала более гибкой в мире возрастающей цифровизации.
«Наличие динамической модели, которая эволюционирует по мере поступления новых данных, избавило рабочие группы от необходимости каждый раз воссоздавать модель заново, оставив нам больше времени, чтобы сосредоточиться на анализе.»
Крис Монк (Chris Monk), инженер-геолог, Tonkin & Taylor