Biuro projektowe Elea iC zostało wytypowane przez operatorów autostrad z Austrii (Asfinag) i Słowenii (DARS) do udziału w projektowaniu drugiego kanału tunelu pod Karawankami — jednokanałowego, dwukierunkowego tunelu autostradowego o długości 8 km łączącego Austrię ze Słowenią.

Pierwotna koncepcja obiektu przewidywała tunel dwukanałowy, jednak ze względu na niewielkie wówczas natężenie ruchu zrealizowano tunel jednokanałowy. W miarę eksploatacji okazało się, że ze względu rosnące natężenie ruchu, pogarszający się stan techniczny i niewystarczające współcześnie środki bezpieczeństwa długoterminowa eksploatacja tunelu będzie wymagać wykonania drugiego kanału.

Cel projektu: wdrożenie pilotażowe BIM

Za cel przyjęto systematyczne wprowadzanie technologii BIM do projektu oraz analizowanie korzyści i wyzwań poprzez planowanie, wykonywanie i kontrolowanie zadań związanych z procesami BIM. Zaplanowano między innymi następujące działania:

Opracowanie szczegółowych wymagań informacyjnych zleceniodawcy, których klient będzie mógł używać również w przyszłych projektach.
Opracowanie szczegółowego planu realizacji procesów BIM, z którego klient będzie mógł korzystać również w przyszłych projektach.
Modelowanie 3D (modele projektowe i inwentaryzacyjne), modelowanie 4D i 5D, kontrola jakości oparta na modelach.
Modelowanie geologiczne i geotechniczne.
Używanie modeli w fazie operacyjnej.
Dalsze rozwijanie istniejącego systemu komputerowego zarządzania obiektem (CAFM).

Prace wymagają udostępniania około 190 modeli częściowych z różnych dyscyplin i koordynowania ich w postaci pięciu modeli, co odbywa się w zgodności ze standardami współpracy interdyscyplinarnej IFC i BCF.

Specyficzne wyzwania

Projekt wyróżnia się wyjątkową złożonością, gdyż jego zakres obejmuje tunel, autostradę, kilka mniejszych dróg, trzy mosty, struktury nośne, budynki wjazdowe, obiekty techniczne, obszary odprowadzania urobku itd. Prace dodatkowo komplikuje złożona sieć podmiotów, gdyż w procesie projektowania BIM uczestniczy obecnie dwóch klientów, jedna firma nadzorująca i 10 firm projektowych. Uwzględniając dodatkowo fakt używania w sumie pięciu różnych narzędzi projektowych BIM, podjęto decyzję o maksymalnym wykorzystaniu potencjału otwartego podejścia BIM.

Zastosowane podejście

W obrębie każdej dyscypliny stosowane jest zamknięte podejście BIM pozwalające uzyskać maksymalną wydajność procesu projektowania. W celu zwiększenia zgodności operacyjnej i zapewnienia wysokiej jakości dostarczanych danych BIM tworzona jest według istniejących standardów IFC osobna struktura danych dotyczących drążenia tunelu, która znajdzie zastosowanie w zaawansowanych procesach BIM, takich jako modelowanie 4D i 5D, CAFM itp.

Wykorzystanie programu Revit w połączeniu ze skryptami Dynamo i specjalnymi dodatkami pozwala obsłużyć specyficzne wymagania modelowania długiej i skomplikowanej konstrukcji, jaką jest tunel. Bardzo zwiększa to wydajność projektowania długich segmentów wzdłużnych i ich detali.

Kolejne wyzwanie stanowi wymiana modeli 4D i 5D między różnymi pakietami oprogramowania używanymi przez projektantów, nadzór budowlany i przyszłych wykonawców. W tym przypadku niezbędne są niestandardowe rozwiązania do zapewnienia zgodności operacyjnej, które będą używane również w przyszłości.

Planowanie i wstępne prace inżynierskie

Zespół usprawnił ogólny proces rozwojowy projektu poprzez uwzględnienie specyficznych potrzeb klientów, takich jak użyteczność informacji projektowych w fazie operacyjnej, przejrzystość procesów inwestycyjnych, rozszerzona kontrola nad projektem itd. Analiza wymagań pozwoliła lepiej zaplanować ogólny rozwój projektu i została udokumentowana w całościowym planie realizacji BIM.

Już na wczesnych etapach projektowania narzędzia BIM umożliwiły wizualizowanie projektu i komunikowanie go wszystkim uczestnikom prac. Po raz pierwszy udało się uwzględnić w jednym modelu wszystkie planowane obiekty techniczne i infrastrukturalne wraz z danymi geologicznymi. Było to możliwe pomimo stosowania w istniejących danych trzech różnych układów współrzędnych: krajowych układów współrzędnych Austrii i Słowenii oraz lokalnego układu projektowego. Na tym etapie przygotowano przedmiar materiałów i wstępny kosztorys (modele 4D i 5D), co pozwoliło lepiej zrozumieć całokształt prac.

Obejrzyj film >

Scalony model

Projekt szczegółowy

Nieustające sprawdzanie jakości poprzez identyfikowanie niespójności między modelami częściowymi oraz kontrolowane weryfikowanie, komunikowanie i implementowanie wszelkich zmian projektowych pozwoliło zwiększać spójność dokumentacji projektowej. Wykorzystanie modeli strukturalnych przy detalowaniu zbrojeń przełożyło się na szybszą pracę dzięki możliwości równoległej pracy kilku projektantów zajmujących się modelowaniem wzmocnień na tych samych modelach.

Przy przenoszeniu zmian projektowych między modelami z różnych dyscyplin (a więc również wprowadzaniu zmian w rysunkach generowanych na podstawie tych modeli) stosowano komunikację opartą na modelach według standardu BCF, co pozwoliło znacznie usprawnić uwzględnianie zmian uzgadnianych podczas wspólnego rozwijania projektu.
Model 5D wygenerowany na podstawie około 160 modeli częściowych posłużył do dokładnego sprawdzenia zestawień materiałowych z różnych dyscyplin i umożliwił opracowanie bardziej precyzyjnych kosztorysów.
Szacunkowe koszty komunikowano klientowi w formie raportów, arkuszy kalkulacyjnych i symulacji.
Dostępność dokładnych modeli 3D od samego początku prac umożliwiła przyszłym zarządcom obiektu bieżące komentowanie stosowanych rozwiązań, co pozwoliło dostosować je do dostępnego sprzętu.

Zintegrowana analiza i symulacja

Oprogramowanie Autodesk Navisworks Manage posłużyło do scalenia wszystkich modeli częściowych korzystających z trzech różnych układów współrzędnych. Poszczególne elementy prac powiązano z harmonogramem utworzonym w programie Microsoft Project, tworząc szczegółowy model 4D umożliwiający analizowanie i optymalizowanie kolejności wykonywania prac. Wizualna prezentacja harmonogramu bardzo ułatwiła zespołowi projektowemu przekazywanie sugestii dotyczących usprawnień.

Na podstawie tego samego harmonogramu w połączeniu z modelami częściowymi opracowano w oprogramowaniu RIB iTWO model 5D do analiz kosztorysów. Na podstawie modelu geologicznego 3D w połączeniu z modelami tunelu w programie Revit wykonano analizy numeryczne 3D dla potrzeb drążenia i odpowiedniego podparcia tunelu. Zespół projektowy opracował własny kod programu umożliwiający bezpośrednią wymianę danych między modelem geologicznym i numerycznym.

Komunikacja i współpraca

Współpraca wewnętrzna - zamknięte procesy BIM: zespoły używające programu Revit jako narzędzia projektowego korzystają wewnętrznie z serwera Revit. Zintegrowanie komunikacji i udostępnianie centralnego modelu usprawnia koordynację wewnętrzną i przyspiesza rozwój modelu, ponieważ wielu projektantów może równolegle pracować na tych samych modelach. Współpraca interdyscyplinarna - otwarte procesy BIM: do udostępniania modeli zespołom z różnych dyscyplin stosowane są standardy IFC i BCF. Wynika to stąd, że w pracach nad projektem bierze obecnie udział 10 biur projektowych korzystających z kilku różnych narzędzi (Revit, Civil 3D, Allplan, ArchiCAD, Urbano). Wspólne środowisko danych (ownCloud i BIM Collab) umożliwia wymianę plików między zespołami z różnych dyscyplin oraz łączenie i synchronizowanie modeli referencyjnych IFC i plików BCF w różnych narzędziach projektowych, modelach koordynujących oraz modelach 4D i 5D. Również wszystkie inne dokumenty (rysunki, raporty itp.) są wymieniane i przechowywane na tej samej platformie.

Obejrzyj film >

Wykorzystanie lidarów do skanowania istniejących części tunelu pozwoliło nam przeanalizować wymagania względem przyszłych prac ziemnych, zmian profilowania i podsadzania. W innych zastosowaniach surowe dane ze skanów lidarowych posłużyły do wygenerowania dokładnych modeli powierzchni. Dla lepszego zrozumienia warunków geologicznych zastosowane zostały w tunelu techniki rzeczywistości rozszerzonej.

Wykorzystanie modeli w rzeczywistości wirtualnej wspomogło skuteczną komunikację z kilkoma kluczowymi partnerami. Dzięki stabilnemu rozwiązaniu chmurowemu dane projektu są wygodnie dostępne z dowolnego miejsca, w którym da się zapewnić dostatecznie szybki transfer danych. Podczas prac ziemnych w pierwszej fazie budowy model będzie na bieżąco aktualizowany, co pozwoli zebrać w jednym modelu wszystkie dane terenowe, jakie mogą być potrzebne w przyszłości.

Materiały przedstawiane do odbioru

Poza tradycyjnymi materiałami projektowymi, a więc rysunkami, raportami technicznymi itp., pakiety odbioru obejmują również następujące materiały BIM:

Faza projektowania

Plan realizacji BIM (BEP).
Częściowe (specjalistyczne) modele 3D w standardowym formacie IFC
Modele koordynacyjne i raporty kontroli jakości
Modele 4D i 5D dostarczane w formie różnego rodzaju arkuszy kalkulacyjnych, raportów i symulacji

Faza budowy

Modele inwentaryzacyjne w standardowym formacie IFC z dołączoną dokumentacją wykonanych obiektów niezbędną do zarządzania nimi (centralne repozytorium danych dotyczących stanu faktycznego)
Modele koordynacyjne i raporty kontroli jakości
Modele 5D używane przez wykonawców i nadzorców do raportowania i kontroli postępów

Wdrożenie planu realizacji BIM pozwoliło spełnić jedno z głównych wymagań względem procesu modelowania i materiałów przedstawianych do odbioru, a mianowicie spójne definiowanie poziomu szczegółowości (LoD) i poziomu informacji (LoI). Klasyfikację elementów tunelu i tabele atrybutów opracowano we współpracy z klientem (działem nadzoru i działem FM) i wdrożono w modelach z wykorzystaniem specjalnie opracowanego na potrzeby projektu zestawu właściwości IFC. Tabele atrybutów będą dalej rozwijane w toku prac nad projektem i zostaną dołączone do modeli.

Wyniki

Spójność i dokładność dokumentacji projektowej, w tym modeli, rysunków, zestawień ilościowych, kosztorysów, harmonogramów i raportów postępów
Usprawniona komunikacja między partnerami projektu (wspólne środowisko danych, wprowadzanie zmian na modelach, wizualizacje, komunikacja oparta na modelach)
Ulepszone szacowanie i kontrolowanie kosztów, optymalizacja kolejności prac budowlanych, kontrolowanie postępów budowy i zmian wprowadzanych w terenie oraz optymalizacja procesów zarządzania obiektami