Приложения Seequent и Bentley задействованы для трехмерного анализа геологической информационной модели строительства (geoBIM) и выработки стратегии перемещения земляных масс
Снижение выбросов при реализации мегапроекта
Новая линия высокоскоростной железной дороги High Speed 2 (HS2), соединяющая английские города Лондон и Манчестер, является самым крупным инфраструктурным проектом из числа реализуемых в настоящий момент в Европе.
Даже отдельные составляющие этого проекта сами по себе вполне достойны именоваться мегапроектами. К примеру, перегон между населенными пунктами Лонг Ичингтон и Хэндсейкр (1-я очередь проекта, Северный участок) протяженностью 90 километров, оператором строительства которого является интегрированная проектная группа Balfour Beatty Vinci, включает в себя возведение свыше 100 магистральных объектов.
Как правило, проекты строительства железных дорог включают в себя значительный объем земляных работ. По результатам расчетов, выполненных специалистами проектной группы, было установлено, что при работе на Северном участке потребуется осуществить разработку грунта в объеме 21 млн куб. метров, что сопоставимо с объемом, занимаемым 8400 олимпийскими бассейнами.
В процессе выемки, перевозки, укрепления и укладки материалов происходит выброс значительных объемов углекислого газа.
Кроме того, в ходе Конференции ООН по изменению климата (2021 г.) были обозначены новые ориентиры в отношении того, какие усилия со стороны инженерно-технического персонала могут способствовать снижению негативного влияния на климат со стороны промышленности; и оператором строительства железной дороги HS2 взято обязательство по снижению углеродного следа в ходе строительства и эксплуатации не менее чем на 50 %.
Специалисты проектной группы пришли к осознанию того, что более детальное понимание и визуализация процесса дают возможность оптимизировать стратегию перемещения земляных масс и существенно снизить объем выбросов в ходе выполнения строительных работ.
Недостатки традиционных методов геотехнического анализа
«Обязательным условием эффективного ведения строительных работ и оптимального использования материалов является четкое понимание того, какие типы материалов могут быть использованы повторно при земляных работах», — говорит Джонни Невилл (Jonny Neville), старший инженер-геолог и менеджер по информационному обеспечению в Mott MacDonald.
Если найти способы повторно применять извлеченные в ходе земляных работ материалы, например, при монтаже фундаментов других объектов, вместо их вывоза и утилизации, подрядчики смогут существенно сократить количество материалов, перевозимых по дорогам общего пользованиям.
Кроме того, повторное использование извлеченного материала на площадке позволяет исключить необходимость ввозить материалы из-за пределов площадки строительства, что также снижает необходимость транспортировать вновь извлеченное сырье для строительных работ.
Традиционные методы оценки пригодности извлеченного материала для повторного использования основаны на статистическом анализе данных инженерно-геологических изысканий в сравнении с ведомостью объемов земляных масс, представленной в двумерной проекции.
Однако этот метод не способен дать четкое понимание распределения материалов по объектам в трехмерном представлении, что приводит к возникновению рисков, росту затрат и уменьшает эффективность усилий по снижению углеродного следа.
Помимо повышенных требований к точности оценки и планирования земляных работ проектная группа столкнулась с необходимостью координировать деятельность больших рабочих групп из профессионалов разных специальностей, рассредоточенных по различным компаниям, филиалам, зачастую работающих в разных часовых поясах, а также управлять выполняемыми в несколько этапов инженерно-геологическим изысканиями в рамках 45 отдельных строительных подрядов.
Определение вариантов повторного использования извлеченных в ходе земляных работ материалов позволило уменьшить выбросы диоксида углерода за счет снижения объемов ввоза нового материала на строительную площадку.
Переход от оценок объемов земляных масс, выполненных в двумерной проекции, к трехмерному анализу
Специалисты проектной группы пришли к выводу, что наилучший способ оптимизировать земляные работы и существенно снизить объем транспортировки масс грунта состоит в создании новой методики оценки с использованием геологической информационной модели строительства (geoBIM), в которой приложения Bentley и Seequent (подразделение компании Bentley, специализирующееся на продуктах для исследования недр) задействованы в целях интеграции геологической информации и информационного моделирования строительства.
Воплощение этого решения в жизнь началось с подключения геотехнической базы данных HoleBASE к OpenGround, что обеспечило полную совместимость с целым рядом различных приложений для проектирования.
Затем для анализа возможностей повторного использования земляных масс было выбрано решение Leapfrog Works, что открыло рабочей группе возможность визуализировать результаты данных инженерно-геологических исследований из всех наборов данных в трехмерной проекции, выполнять динамическое трехмерное геологическое моделирование , числовое статическое моделирование в 3D, а также задействовать при анализе проекты из OpenRoads и топографию поверхностей.
Каждый раз перед выемкой земляных масс производится анализ с применением Leapfrog Works, продуктом которого является трехмерная геологическая модель с зонированием по классам извлекаемого материала с точки зрения возможности его повторного использования.
В завершение специалисты проектной группы публикуют результаты выполненного в Leapfrog Works анализа на портале Seequent Central, представляющем собой облачное решение для управления геоданными и сотрудничества рабочих групп.
Seequent Central обеспечивает рабочей группе возможность обмениваться со всеми заинтересованными лицами данными, в том числе уведомлениями в реальном времени и интуитивно понятными трехмерными изображениями любых наборов данных.
Используя эту методику, заинтересованные лица могут рассматривать предложения по разделению местности на участки на основании топографических данных и по выемке земляных масс. Кроме того, с помощью Seequent Central были внедрены процессы поэтапного согласования работ и прозрачный контрольный журнал событий.
«Технологию использования геологической информационной модели строительства (geoBIM) можно применять на любых инфраструктурных проектах, предусматривающих работы по перемещению земляных масс. Максимальные преимущества ее применение дает на начальном этапе реализации проектов»,
— говорит Питер Фейр (Peter Fair), специалист Mott MacDonald по геотехническим данным и созданию трехмерных моделей геологической среды.
За счет оптимизации процесса извлечения земляных масс рабочей группе удалось добиться существенного уменьшения объемов перемещаемых земляных масс, что привело к значительному снижению углеродного следа.
Оптимизация земляных работ для снижения объемов выбросов
Специалисты проектной группы применили геологическую информационную модель строительства (geoBIM), созданную при поддержке приложений от компаний Seequent и Bentley, на двух пилотных участках выемки и сразу же признали значительные преимущества ее использования.
Анализ позволил четко определить участки и интервалы, где потенциально может встретиться тот или иной тип материала, что помогло строительному подразделению оптимизировать усилия по перемещению масс грунта.
«Специалисты строительного подразделения могут оптимизировать работу по перемещению земляных масс в ходе строительства путем определения целевых массивов для извлечения и последующего использования их в качестве материала для насыпей на других участках, при условии их соответствия требуемому на этих участках классу материала», — говорит Невилл.
В результате это позволяет избежать накапливания ненужных материалов или дополнительных усилий по транспортировке материалов. Эффективность земляных работ становится еще выше за счет более точной оценки объемов и возможности моделировать профили земляных масс определенной геометрической формы.
Снизив потребность в перемещении земляных масс, специалисты проектной группы значительно уменьшили объем выбросов от задействованного в перемещении извлеченного грунта транспорта и специальной техники.
Более того, рабочие группы теперь могут довести объем повторно используемого материала на строительных площадках до максимально возможного, при этом сведя к минимуму количество материала, отправляемого на полигоны отходов, снизив ввоз материалов для возведения насыпей из-за пределов площадки реализации проекта, а также сократив объем известкования грунта, что еще больше снижает выбросы углекислого газа в атмосферу.
На настоящий момент анализ с использованием геологической информационной модели строительства (geoBIM) проведен по отношению к более чем 50 % материала, выемка которого должна быть осуществлена при строительстве 1-й очереди (Северный участок), что позволит проекту High Speed 2 достичь целевого показателя и снизить выброс углеводородов на 50 %.
