W dniu 15 listopada członkowie naszego koła naukowego uczestniczyli w II międzynarodowej konferencji infraBIM czyli BIM w Infrastrukturze Transportowej, organizowanej przez Europejskie Centrum Certyfikacji BIM, ze wsparciem infraTEAM. Patronat honorowy nad konferencja sprawowało Ministerstwo Infrastruktury, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad oraz Polskie Koleje Państwowe. Konferencja odbyła się w Krakowie w hotelu Vienna House Andel’s Cracow. Przewodniczącym Komitetu Programowego był dr hab. inż. Marek Salamak prof. Politechniki Śląskiej.
Konferencja, jak sama nazwa wskazuję, dotyczyła zagadnienia BIM czyli Building Information Modeling. Trwała dwa dni. W pierwszym dniu odbywały się sesję tematyczne, na które zostaliśmy zaproszeni. Wykłady były podzielone na cztery sesje. Pierwsza – Problemowa, w czasie której głos zabrali reprezentanci GDDKiA, dotyczyła między innymi projektu obwodnicy Zatoru w ciągu drogi DK28. W wytycznych przetargowych na ten projekt zwarto informację, ze całość musi być prowadzona w technologii BIM. Jest to pierwszy tego typu przetarg w Polsce.
W części drugiej – BIM dla zamawiających – przedstawiony został sposób zarządzania projektem Crossrail (rozbudowa londyńskiego metra) oraz High Speed 1 (kolej dużej prędkości w Wielkiej Brytanii), które są już w trakcie realizacji oraz o planowanej rozbudowie sieci. Przy tak dużych projektach infrastrukturalnych nie było możliwe prowadzenie inwestycji w sposób tradycyjny. Metro oraz kolej dużej prędkości w dużej części przechodzą przez obszary zabudowane, gdzie występują liczne kolizje sieciowe i kubaturowe. Dlatego właśnie zdecydowano się od początku na BIM.
Kubeł zimnej wody wylał na głowy uczestników konferencji prawnik, który stwierdził, że polskie prawo zamówień publicznych kompletnie nie jest przygotowane do wdrażania zarządzania projektami w technologii BIM. Występują liczne luki prawne, które skutecznie mogę opóźnić lub uniemożliwić sprawne rozstrzygniecie przetargu. Przedstawiciele GDDKiA oraz PKP zgodzili się, że polskie prawo faktycznie nie jest przygotowane jeszcze na BIM ale dlatego właśnie potrzebujemy projektów pilotażowych, które pokażą nam w która stronę musimy zmierzać.
Na ostatnim wykładzie w tej sesji zaprezentowany został system geo scanningu polegający na pomiarze i odtworzenia rzeczywiście w środowisku komputerowym 3D. System może się okazać na tyle przydatny, że będzie możliwe wykrycie istniejących sieci podziemnych lub „artefaktów” czyli niezidentyfikowanych dużych rozmiarów obiektów podziemnych (archeologicznych lub militarnych). System może być również wykorzystywany do monitorowania stanu obiektów mostowych lub kubaturowych. Tworząc kompletny model konstrukcji przy użyciu drona możemy przeprowadzić dokładną inspekcję nawet trudno dostępnych miejsc (np. sprawdzając występowanie rys na wysokich podporach mostowych).
Kolejna sesja była poświęcona wykorzystaniu BIM w projektowaniu. Najwięcej korzyści z tego sytemu zostało zaprezentowanych podczas wykładu dotyczącego High Speed 2 czyli drugiej planowanej linii kolei dużych prędkości w Wielkiej Brytanii. Od samego początku inwestycja całkowicie prowadzona jest w technologii BIM. Dla zespołu odpowiedzialnego za to zadanie najtrudniejsze na początku było przekonanie wszystkich do pracy w jednym środowisku. Każda branża, a nawet każdy projektant, chcę korzystać z własnych sprawdzonych narzędzi. Po początkowych problemach zespół zrozumiał jednak, że BIM sprawdza się jednak doskonale i zdecydowanie usprawnia pracę nad całym projektem. Oczywistymi korzyściami wynikającymi z tworzenia projektów w ten sposób jest również natychmiastowe wykrywanie ewentualnych kolizji, nie tylko z sieciami podziemnymi ale równie z fundamentami istniejących budynków lub innego rodzaju konstrukcjami podziemnymi i naziemnymi. Możemy również w łatwy i szybki sposób sprawdzić zaawansowanie nad pracami projektowymi lub w przyszłości – wykonawczymi. Dodatkowo możemy stworzyć równego rodzaju zestawienia materiałowe w zależności od potrzeb (dla całej inwestycji, dla poszczególnych odcinków lub dla pojedynczego elementu).
Ostania część prezentowała zalety wykorzystania BIM na budowie. Zaprezentowany został model BIM wykorzystany do zaprojektowania, wykonania i do stworzenia dokumentacji powykonawczej obiektu mostowego. Całość została oceniona bardzo pozytywnie jednak z uwagi na realia polskiego rynku projekt prowadzenia inwestycji w ten sposób nie jest dalej kontynuowany.
Następnie przedstawiciele firmy Budimex opowiedzieli o zastosowaniu przez siebie technologii BIM i skaningu 3D na potrzeby rozbudowy i monitorowania obiektu unieszkodliwiania odpadów Żelazny Most dla KGHM. Dzięki comiesięcznym skaningom przeprowadzanym przy użyciu samochodów możliwe jest wykonanie raportów umożliwiających monitoring rozkładu mas ziemnych, a co za tym idzie zapewnienie bezpiecznego użytkowania obiektu i rozwój KGHM w zagłębiu miedziowym. Dodatkowo zbierane są dane w punktach pomiarowych o regularnej siatce, a dzięki powiązaniu ich z mapą uzyskiwaną z skanowania możliwy jest do nich szybki i wygodny dostęp.
Konferencja utwierdziła nas w przekonaniu, że BIM jest przyszłością budownictwa. Mimo tego, że w naszym kraju technologia ta jeszcze raczkuje, na zachodzie jest już nieodzownym elementem przygotowywania, prowadzenia oraz planowania inwestycji.
Następnego dnia wybraliśmy się na zwiedzanie budowy obiektów inżynierskich znajdujących się w ciągu drogi ekspresowej S7 – obwodnicy Zakopanego. Z samego rano wyruszyliśmy z Krakowa do miejscowości Naprawa, rozpoczynając zwiedzenia od budowy tunelu od strony portalu północnego.
Teren budowy znajduje się zaraz obok starej „Zakopianki”. Podczas schodzenia w kierunku portalu północnego pierwszą rzeczą bezpośrednio rzucającą się w oczy jest olbrzymi odkład materiału wydobytego z tunelu. Z uwagi na rodzaj materiału jest on traktowany jako odpad, który będzie musiał być później zutylizowany lecz wcześniej składowany jest w odległości około 200m od wjazdu do tunelu. Podczas dalszego schodzenia w głąb wykopu zaczynają być widoczne wloty do tuneli nr 1 oraz nr 2, które znajdują się w głębokim wykopie, którego ściany zostały zabezpieczone przy pomocy mikropali. Obiekty te są obiektami drogowymi. Każdy z dwóch tuneli będzie miał 3km długości i mieścić będzie 2 pasy ruchu. Tunele pierwotnie miały być wykonywane Nową Austryjacką Metodą, z której zrezygnowano na etapie realizacji z uwagi na koszty. Z uwagi na 2 rodzaje skał występujących w tunelu (piaskowiec oraz łupek) prace prowadzone są przy użyciu ciężkiego sprzętu oraz materiałów wybuchowych. W przypadku gdy występuje na przodku tunelu piaskowiec jest on usuwany przy użyciu materiałów wybuchowych. W początkowej fazie przy użyciu koparek zrywa się wszystkie luźne skały na przodku a następnie stabilizuje warstwą torkretu. Kolejnym etapem jest wydrążenie przez specjalną maszynę (wiertnicę) otworów, w które następnie wprowadza się dwuskładnikowy materiał wybuchowy w postaci gęstego żelu. Ładunki następnie są uzbrajane w zapalniki przez tzw. strzałowego i po opuszczeniu tunelu przez cały personel dochodzi do strzału czyli detonacji materiałów wybuchowych. Sama detonacja odbywa się w precyzyjnie zaplanowanej sekwencji tak aby na raz odstrzelić maksymalnie 1,5m skał oraz aby przestrzeń powstała po detonacji miała kształt zbliżony do kształtu tunelu. Następnie luźny urobek skalny jest usuwany przez koparki ładujące go na wozidła przegubowe. Po usunięciu luźnych skał instalowane są stalowe łuki pełniące rolę obudowy tymczasowej tunelu. Łuki te w zależności od warunków gruntowych są w rozstawach od 3m do nawet 0,5m. Na dole łuki są kotwione przy pomocy kotew sprężanych przejmujących rozpór. Kolejnym etapem jest przyspawanie do łuków siatki stalowej i pokrycie całości grubą warstwą torkretu. W przypadku gdy skałami są łupki prace strzałowe nie są wykonywane a skały są urabiane przy pomocy ciężkiego sprzętu. Warto wspomnieć ciekawy fakt przekazany nam przez kierownika robót, że na terenie budowy znajduje się zakład górniczy, który obejmuje długość 80m począwszy od przodka tunelu i jest on wyłączony spod jurysdykcji kierownika budowy ponieważ pracują tam zawodowi górnicy. Dopiero po wykonaniu przez górników obudowy tymczasowej z łuków stalowych teren jest przekazywany inżynierom odpowiedzialnym za konstrukcję żelbetową tunelu (docelową). Kolejnym etapem w budowie tunelu jest zbrojenie i betonowanie spągu tunelu (płyty dennej wygiętej w łuk z uwagi na duże siły odporu gruntu), (który widać na rysunku oznaczony cyfrą 1). Odbywa się to 2 etapowo tzw. najpierw połowa przekroju tunelu a potem druga połowa z uwagi na to iż nie można przerywać prac na przodku (a tak by się stało gdyby zbroić i betonować przez cały przekrój tunelu). Na wyrównany grunt kładzie się chudziak, na którym układana jest 3 warstwowa izolacja. Następnie spąg jest zbrojony i betonowany. Po około 6 godzinach zabetonowana połowa spągu jest zasypywana 1m warstwą gruntu by umożliwić poruszanie się po niej ciężkiemu sprzętowi (beton po 6 godzinach nie ma jest wystarczającej wytrzymałości ale by nie wstrzymywać prac jest on zasypywany). Kolejnym krokiem jest wybetonowanie oczepów czyli elementów bocznych tunelu (oznaczonych cyframi 2 na rysunku). Oczep potrzebny jest tak naprawdę tylko po to by mógł się odbyć kolejny etap w budowie już docelowej obudowy tunelu czyli kaloty oraz po to by niejako „związać” ją ze spągiem. Po oczepach przemieszczać się będą samojezdne szalunki. Są to maszyny robione specjalnie na wymiar. Umożliwiają betonowanie 15m odcinków kaloty (górnej i bocznej części łuku tunelu nad oczepem). Na wcześniej nałożony torkret mocuje się 3 warstwową izolację a następnie układa zbrojenie. Szalunek następnie jest przesuwany po wykonanych oczepach. Betonowanie jednej sekcji odbywa się w trybie ciągłym i potrzeba na nie około 200 m3 betonu klasy C50/60. Beton ten spełnia wszystkie wymogi betonu mostowego w zakresie wytrzymałości, wodoszczelności, nasiąkliwości i mrozoodporności. W betonie zamontowane są ekstensometry pozwalające na podstawie odkształceń obudowy docelowej (kalety) obliczyć naprężenia jakie występują w betonie (na dzień dzisiejszy jest to średnio 5MPa przy rzeczywistej wytrzymałości betonu na poziomie 80MPa co pokazuje, że obudowa przenosi na razie tylko swój ciężar własny a górotwór nie wywiera na nią nacisku). W kalocie zostały wymodelowane wsporniki, które będą służyły jako podpory dla stropu podwieszonego. Strop ten będzie pełnił bardzo ważną funkcję podczas pożaru. Nawierzchnia drogowa nie będzie układane bezpośrednio na spągu tunelu ale na konstrukcji, która ja podwyższy do poziomu oczepów. Dzięki temu pod jezdnią powstanie przestrzeń, która posłuży do transportu świeżego powietrza do tunelu, które będzie następnie wyrzucane przez otwory znajdujące się nad oczepem. Kanał powstały na górze będzie kanałem dymnym z klapami pożarowymi rozmieszczonymi co 30m. Będzie on pełnił funkcję odprowadzania dymu z tunelu na wypadek pożaru. Dodatkowym zabezpieczeniem tunelu są wydrążone łączniki pomiędzy dwoma tunelami w odległościach co 150m. Dodatkowo w tunelu znajdują się też wydrążone wnęki na instalacje hydrantowe oraz elektryczne. Cała powierzchnia betonu wewnątrz tunelu zostanie pokryta substancją podobną do Promatu ale w formie natrysku co pozwoli znacząco wydłużyć czas jaki konstrukcja będzie mogła opierać się działaniu ognia. Ciekawostką jest też to, że warstwy skał nachylone są ze spadkiem w kierunku portalu południowego co powoduje, że w tunelu drążonym od północy nie ma praktycznie wody. W najgłębszym miejscu tunel będzie biegł 80m pod ziemią. To powoduje, że w promieniu kilku kilometrów gospodarstwa nie mają wody w studniach i generalny wykonawca musi im rozwozić wodę w beczkowozach. Zaawansowanie prac w tunelach pokazane jest na rysunku. Po wizycie przy portalu północnym udaliśmy się do portalu południowego. Różni się on od północnego tym, iż jest wykonany w znacznie głębszym wykopie, który osłaniany jest przez ogromną ścianę oporową wykonaną z 3 warstwa pali wierconych kotwionych przy pomocy mikropali oraz kotew sprężanych. W portalu północnym na razie rozpoczęto pracę tylko przy jednym tunelu (nr3 ). Tunel nr 4 nie został jeszcze rozpoczęty ze względu na bardzo trudne warunki gruntowe skarpy trzymanej przez ścianę oporową i jest po prostu w tym miejscu olbrzymi odkład gruntu, który „podpiera” w tym miejscu właśnie ścianę oporową. Tunel nr 3 jest w znacznie mniejszym stopniu zaawansowania. Widać na pierwszy rzut oka dużą ilość wody, która spływa tam z kierunku portalu północnego. W przodku została wywiercona dziura, przez która podczas Naszych odwiedzin wylatywała duża struga wody. Pompy w tym tunelu muszą być włączone non-stop by nie doszło do zalania tunelu. Tunele nr 1 i 3 oraz 2 i 4 mają się spotkać gdzieś pośrodku i stworzyć docelowy tunel o długości około 3km. Budowa ta pokazuje jak trudnym przedsięwzięciem jest budowa tunelu o takiej długości w tak trudnych warunkach geologicznych i zarazem pokazuje, iż polscy inżynierowie są jak najbardziej przygotowani to takich oraz większych budów oraz stanowią czołówkę inżynierów na świecie. Z portalu południowego widać już było następny cel naszej wycieczki.
Kolejnym punktem naszej wycieczki była budowa obiektu 21 na odcinku Lubień -Rabka Zdrój. Obiekt zlokalizowany w miejscowości Skomielna Biała. Generalnym Wykonawcą obiektu jest firma Salini Impregilo we współpracy z firmą PORR.
Obiekt zrobił na nas ogromne wrażenie, ustrój nośny wiaduktu został zaprojektowany jako dwunastoprzęsłowa belka ciągła o przekroju skrzynkowym. Długości teoretyczna obiektu wynosi 992 m. Cześć obiektu reprezentacyjna wykonana jako rama, pozostała cześć oparta na łożyskach, w miejscu połączeń sztywnych podpór z pomostem, ustrój nośny wykonany metodą nawisową.
Po przyjeździe na miejsce budowy zostaliśmy mile przywitani przez pracowników firmy PORR, którzy znaleźli czas na oprowadzania nas po najgłębszych zakamarkach obiektu. Przed samym wejściem na obiekt zostaliśmy przeszkoleni z zakresu przepisów BHP obowiązujących na budowie. Całą wycieczką zarządzał sam kierownik robót mostowych nadzorujący cześć nawisową, który opowiedział o samej technologii wykonywania obiektów, podał podstawowe parametry oraz przybliżył nam jak wyglądały same początki budowy rozpoczynając od fundamentów, po wykonanie podpór w kształcie litery Y do samego ustroju nośnego. Informacje te były dla nas bardzo cenne i pozwoliły nam wyobrazić sobie skalę całego przedsięwzięcia.
Następnie musieliśmy dostać się na sam ustrój nośny, które było nie lada wyzwaniem, wchodziliśmy po schodach na wysokość około 50 m od poziomu gruntu. Po męczącej wędrówce w górę znaleźliśmy się na pomoście, mieliśmy przyjemność oglądać obiekt w trakcie wykonywania prac zarówno związanych z wykonywaniem nawierzchni drogowej, jak i układaniem zbrojenia w skrzyni oraz samym betonowaniem ustroju w technologii nawisowej.
Betonowanie skrzyni odbywało się sekcjami na przemieszczającym się trawelerze. Samo układanie zbrojenia i betonowanie ustroju skrzynkowego jest zadaniem niezwykle trudnym i pracochłonnym (formowanie środników skrzynki o pochylonych ściankach oraz płyty dolnej skrzynki wymagało wciskania się pracowników w wąskie szczeliny). Kierownik zapoznał nas szczegółowo z etapami wykonywania prac i urządzeniami do formowania ustroju nośnego. Następnie przeszliśmy do wewnętrznej części skrzyni, gdzie mogliśmy zobaczyć jak przebiega trasa kabli sprężających oraz miejsca zakotwień tych kabli.
Cała wycieczka trwało około 3 godzin, dała nam wiele satysfakcji oraz motywacji do dalszej nauki. Kierownik naszej wycieczki przekazał nam ogromną ilość wiedzy, odpowiadał na wszystkie zadana przez nas pytania. Jesteśmy mu za to bardzo wdzięczni. Na koniec zwiedzania zrobiliśmy wspólne zdjęcie wszystkich uczestników wycieczki wraz z oprowadzającym.
