Четвёртый мост через Панамский канал: уникальный инфраструктурный проект на базе openBIM
Сегодня в нашей уникальной подборке международных проектов расскажем о строительстве четвёртого моста через Панамский канал, сумма соответствующего контракта составила 1,52 млрд долларов, и получила его госкорпорация China Communications Construction (CCCC), вовлечённая в проекты транспортной инфраструктуры по всему миру и поднявшаяся в 2020 году на 78-ю строчку в рейтинге крупнейших мировых компаний Fortune Global 500.
Перед проектной командой поставили амбициозные задачи, требующие применения самых передовых технологий. Протяженность нового моста через Панамский канал составит 7 км, а расчётный срок службы – 100 лет, он будет включать в себя вантовый мост, виадуки и развязки, и после введения в эксплуатацию позволит, помимо прочего, улучшить транспортную доступность внутренней части республики.
OpenBIM и программное обеспечение в проекте
Благодаря широкому применению открытых стандартов в рамках проекта обеспечивается интероперабельность и повышается эффективность управления со стороны профессионалов различных дисциплин и стейкхолдеров уже на этапе проектирования, а преимущества от использования технологий информационного моделирования будут ощутимыми на протяжении всего жизненного цикла объекта, при этом сама модель может быть расширена от 3D до 4D, 5D, 7D в соответствии с пожеланиями заказчика. Таким образом, подрядчик стремится к воплощению великолепного инфраструктурного проекта с опорой на стандарты openBIM.
Используемые открытые форматы: IFC 2x3, BCF, COBie, IDM, LandXML.
Программные продукты: BIM360, Navisworks, BIMTrack, BCFier, Revit, Dynamo, Civil3D, AutoCAD, Inventor, ANSYS, BIMServer, YouBIM.
Подробное описание проекта
Четвёртый мост через Панамский канал расположится примерно в полукилометре к северу от моста двух Америк в Панама-Сити, Республика Панама. Из-за особого географического положения и технической сложности мосты через канал требуют применения самых передовых технологий и становятся настоящими жемчужинами среди строительных проектов в Центральной Америке.
В 2018 году Министерство общественных работ Панамы подтвердило, что консорциум генерального подрядчика возглавит China Communications Construction Company (CCCC) и её инженерно-техническая дочерняя фирма China Harbour Engineering Company (CHEC), именно они по итогам тендера получили контракт на $1,52 млрд. Реализация строительного проекта должна происходить по схеме «проектирование – строительство» (Design-Build mode), то есть, оба этапа будут осуществляться одним подрядчиком. В процессе проектирования за следование стандарту Американской ассоциации служащих автомобильных дорог и транспорта (American Association of State Highway Transportation Officials, AASHTO) и работы по созданию информационных моделей отвечает многопрофильная инженерная компания CCCC Highway Consultants CO.,Ltd (HPDI).
Проектируемая конструкция объединяет в себе основной двухпилонный стальной вантовый мост, 4 сборных железобетонных моста, 13 монолитных балочных мостов, 5 водопропускных труб, 47 дорог, виадуки и зоны развязок: две развязки будут возведены на каждом берегу канала, а весь процесс строительства по расчётам займет 60 месяцев.
Техническое задание, в котором заказчик требует максимально использовать возможности информационного моделирования на этапе строительства и управления строительным объектом, расширяя информационную модель до 4D, 5D и 7D, побудило проектировщиков применять openBIM-решения с самого начала работы над проектом. Кроме того, от подрядчика требовали внедрения таких openBIМ-инструментов как IFC, BCF и COBie, с их помощью планировалось создать бесшовную экосистему для совместной работы большой команды специалистов.
Проект осложняется целым рядом факторов, включая большое количество вовлечённых сторон, многочисленную кросс-дисциплинарную команду проектировщиков, трудности, связанные с проектированием и строительством объектов инфраструктуры, а также требованиями безопасности и плотного графика работ. За проектирование отвечают профессионалы различных дисциплин, включая специалистов по строительству дорог, возведению мостов, геодезии, транспортному сообщению, ландшафту, освещению, водоотведению, механике. Контроль над такой большой командой, с точки зрения управления файлами, преобразования данных, тайм-менеджмента и обеспечения качества – это невероятно сложная задача. Из-за особого географического положения необходимо проведение специальных исследований, таких как анализ вероятности землетрясений, анализ ветров, анализ защищённости мостов от навала судов и оценка воздействия на окружающую среду. Успех проекта будет зависеть и от третьих сторон, включая Panama Ports Company, Администрацию Панамского канала (АСР), местный аэропорт и других. К проекту приковано внимание всего мира, он реализуется в сжатые сроки и имеет очень высокие требования к качеству. Новый мост призван разгрузить заторы, напрямую влияя на передвижение более 130 тысяч транспортных средств ежедневно. Он станет продолжением шоссе Corredor del Norte до западной провинции Panamá Oeste, соединяя её с Пан-Американским шоссе (Pan-American Highway), которое также пересекает канал, обеспечивая передвижение транспорта от региона Токумен до западной области канала в объезд города.
После завершения строительства четвёртый мост соединит два берега межокеанского канала, качественно улучшит транспортное сообщение с западными регионами Панамы и транспортную доступность внутренних регионов на благо по меньшей мере двух миллионов людей.
Подробное описание openBIM в проекте
Техническое задание включало обязательное широкое использование информационного моделирования на этапах проектирования, строительства и обслуживания объекта, в качестве формата доставки данных требовалось использовать IFC, а их качество должно было гарантироваться применением BCF и COBie.
Стандарты openBIM в сочетании с ISO 19650 применяются в течение всего процесса проектирования для решения сложных задач, улучшения кросс-дисциплинарного сотрудничества и расширения возможностей для взаимодействия внутри проектных команд; они облегчают согласование и улучшают качество проектной информации.
IDM (Information Delivery Manual): в рамках данного инфраструктурного проекта было разработано адаптированное общее междисциплинарное руководство по доставке информации для проектирования, включая передачу данных от инженера-геодезиста инженеру генплана, инженеру по инфраструктуре и инженеру по обслуживанию. В этом случае используются IFC- и LandXML-файлы.
IFC (Industry foundation classes): IFC2x3-файлы, содержащие информацию о структуре, в том числе, модели дорожных сооружений и модели мостовых конструкций, передаются инженеру по обслуживанию и позволяют ему спроектировать транспортную инфраструктуру и комплектующие мостов, а также составить единую модель для координации и обнаружения столкновений. В рамках проекта к IFC-стандартам также был применён инновационный подход: IFC-файлы преобразовывались в графическую базу данных. Подрядчик использует платформу BIMServer и её API для разбора и сериализации IFC-файлов в формат JSON, после чего Data-инженер помещает IFC-элементы и их отношения в графическую базу данных. В дальнейшем полученная база будет использоваться для анализа и других манипуляций.
Башня спроектирована в приложении Inventor и перенесена в Revit как IFC-файлBCF (BIM collaboration format): BCF как формат для сообщения об ошибках получил широкое применение в проекте. Как в приложении для моделирования (Revit), так и в приложении для координации (Navisworks) команда описывает ошибки в формате .bcf и публикует их на платформе BIMTrack, где хранится, отслеживается и обсуждается вся информация об ошибках и проводится совместная работа по их устранению.
COBie (Construction Operations Building Information Exchange): с целью расширить использование BIM-моделей на этапе управления строительным объектом, а также для осуществления регулярной проверки данных на проекте применяется стандарт COBie, начиная с этапа проектирования. В первую очередь был разработан план по доставке COBie-данных с учетом требований к управлению объектом. Затем был внедрён инновационный стандарт пространственного расположения COBie, адаптированный для линейной инфраструктуры. И, наконец, была введена FM-платформа под названием YouBIM, куда загружались BIM-модели вместе с таблицами COBie. На стороне пользователя менеджеры, отвечающие за управление объектами, могут просматривать и проверять данные в приложении YouBIM при каждой доставке.
LandXML используется в двух случаях: во-первых, когда инженер генплана экспортирует готовые данные в LandXML-файл и передает их дорожному инженеру и инженеру-мостовику, поскольку проектирование линейных конструкций опирается на проектный рельеф и генеральный план. Во-вторых, инженер-геодезист экспортирует топографическую информацию в LandXML, передавая её инженеру-мостовику для проектирования выемки фундамента.
Преимущества использования openBIM
Применение открытых стандартов при проектировании и строительстве четвёртого моста через Панамский канал было обязательным условием государственного заказчика, отражённом в техническом задании и продиктованном стратегическими задачами проекта, включающими создание бесшовной рабочей экосистемы, объединяющей проектные команды, и увеличение роли технологий информационного моделирования.
На сегодняшний день участники проекта используют в своей работе более 10 различных программных продуктов, и именно практика openBIM гарантирует интероперабельность и надёжность передаваемых данных.
Открытые форматы IFC и LandXML предоставляют читаемый протокол для обмена информацией, позволяя значительно экономить время, которое, в противном случае затрачивалось бы на преобразование различных форматов и файлов.
Формат BCF обеспечивает возможность сохранять и отслеживать все обнаруженные ошибки вплоть до их устранения, таким образом, повышается качество проекта и удаётся избежать дополнительных расходов.
Использование COBie с начала проектирования позволяет гарантировать качество данных и избежать возможных ошибок на этапе строительства и обслуживания. Его применение обеспечивает высокий показатель окупаемости инвестиций (Return on Investment, ROI).
Таким образом, благодаря openBIM реализация проекта становится более эффективной и плавной за счёт улучшения функциональной совместимости и сокращения количества хранилищ данных. Проект был оптимизирован уже на этапе проектирования и теперь уверенно движется к устойчивому жизненному циклу.
Уникальность проекта обеспечена инновационным подходом к IFC: преобразованием IFC-файлов в графические базы данных, при котором IFC-объекты превращаются в компоненты внутри базы, взаимосвязанные с отношениями IfcRelAggregates, IfcRelConnects и другими. Полученная база данных IFC-схемы позволяет Data-инженеру извлекать информацию и оперировать данными в соответствии с задачами проекта.
Инновационный подход затронул и формат COBie: стандарт пространственного расположения COBie был адаптирован под проект линейной инфраструктуры. Проект был разбит на несколько уровней, а именно: непосредственно Проект (четвёртый мост через Панамский канал), Проектные подразделения (независимые структуры), Зоны (мосты, дороги, здания и тд), и Пространства (расстояния). Кроме того, была задействована FM-платформа, позволяющая менеджерам, отвечающим за управление объектами, видеть и проверять данные.
Дальнейшее развитие openBIM подрядчик связывает с расширением определений модельного вида (Model View Definition, MVD) при обмене данными в рамках инфраструктурного проекта. Например, определения конструкции моста для анализа, фасада моста – для моделирования ветровых нагрузок, проекта дороги – для расчёта стоимости.