Mi a geotechnikai tervezés, és miért kulcsfontosságú az infrastruktúrához?

San Francisco süllyedő ferde tornya, a Millenium Tower az egyik a legújabb és leglátványosabb példa a nagy léptékű infrastruktúra-tervezés és -kivitelezés gyakori problémájára: a felszín alatti geotechnika elemzésre.

Sok kérdés merült fel, felelősöket kerestek, és rengeteg spekuláció keringett a torony süllyedésével kapcsolatban:
  • Hogyan történhetett meg, hogy egy ilyen drága építmény hét év alatt 41 cm-t süllyedt?
  • Esetleg úgy, hogy a fejlesztők nem építettek megfelelő alapot?
  • Vagy az okozta, hogy víztelenítették a telket a szomszédos Transbay Transit Centernél?
A Millenium Tower San Franciscóban. A kép a Brandon Au tulajdona.

A Millenium lakástulajdonosainak egyesülete nemrégiben – geotechnikai mérnökök bevonásával – vizsgálatot kezdeményezett, hogy meghatározzák az okot. Egy ilyen nagy horderejű ügynél sokakban felmerül a következő kérdés: mi is az a geotechnikai mérnöki tervezés, és miért olyan kulcsfontosságú?

A fejlett épületinformáció-modellezés (BIM) kész arra, hogy a geotechnikai információkat már az infrastruktúra-tervezés korai szakaszában kulcsfontosságú tényezővé tegye. „Lényegében megpróbáljuk jobban elérhetővé tenni a már létező geotechnikai adatok sokaságát a tervezők számára, már a tervezési folyamat korábbi szakaszában is” – mondta Dr. Roger Chandler egy brit székhelyű geotechnikai és geokörnyezeti adatok kezelésével foglalkozó tanácsadó cég, a Keynetix ügyvezető igazgatója és társalapítója.

Chandler és társalapítója, Gary Morin (aki egyben műszaki igazgató is) nagyban támogatja egy alapszintű és olcsó megoldás kialakítását a geotechnikai problémák megelőzésére. „Sok – magán és állami – szervezet már most óriási adatarchívummal rendelkezik a fúrólyukakból és egyéb vizsgálatokból – mondta Morin. – Ezek az adatok azonban viszonylag nehezen elérhető formában, például PDF-jelentésekben és GIS-rétegekben állnak rendelkezésre, ezért már az adatok megtalálása is bonyolult, nem is beszélve a mérnökök és tanácsadók számára hasznos bemutatásról. Ez sajnálatos, mivel – ne tagadjuk – a lyukak fúrása drága dolog.”

Zárt kabinos kötélpálya látványterve a felszín alatti rétegekkel, köztük a végállomás épületén átfutó alagutak metszetével és a lefelé nyúló cölöpök keresztmetszetével. A különböző színrétegek a geológiai réteget ábrázolják, a két színsávos henger pedig a fúrólyukakat ábrázolja. A kép a Transport for London/Atkins tulajdona.

Nyilvánvaló okokból a 3D CAD-technikák korai használatánál az épületinformáció-modellezés „épület” részére összpontosítottak. Az épületek, hidak, alagutak, gátak és az egyéb infrastruktúrák viszonylag könnyen láthatók és lemérhetők, és modellként való felépítésük sem olyan borzalmasan bonyolult. Ők képezik az infrastruktúrában a „jéghegy csúcsát”. A jéghegyekhez hasonlóan azonban a föld feletti infrastruktúra is masszív talapzaton nyugszik: a közművekből, az alapozásokból, a vízelvezető műtárgyakból és a talajból álló alszerkezeten.

Az épületinformáció-modellezés fejlődésével az ilyen kritikus fontosságú föld alatti eszközök és kihívások közül egyre többet építenek bele a modellalapú tervekbe. Az például már nem számít nagy dolognak, ha a tervezési fázis modelljeiben vagy akár az előzetes modellekben a föld alatti közművek látványtervei pontosak.

A Keynetix jelenleg a legmodernebb épületinformáció-modellezési szoftvereken dolgozik, amelyeknél a felszín alatti adatok látványtervét elsősorban a gyakran mély és drága fúrólyukak biztosítják. A Transport for London által javasolt új Silvertown Tunnelnél munkájuk nagyon hasznosnak bizonyult.

„Ez az alagút a Temze alatt fut, egy erősen iparosodott területen, és ezért a talaj állapota érthető módon kritikus tényező – magyarázta Morin. – Ebben az esetben az Atkins, az előtervezéssel foglalkozó tanácsadó cég tudta, hogy már rendelkeznek információkkal a fúrólyukakból, és a szoftverünk segített nekik, hogy ezek alapján hasznos látványtervet készíthessenek.”

A látványterv megmutatta, hogy a helyszínen jelentős korlátozások nehezítik a munkát, így az Emirates légitársaság kötélpályájának cölöpalapozása az északi és déli parton, a régi Royal Victoria dokk (amelyet részben már feltöltöttek), több elbontott raktár alapja és egy elbontott gázgyár, ahol ismert volt a talajszennyezés.

Ironikus módon éppen azok a körülmények, amelyek létfontosságúvá teszik a fúrólyukakból származó információkat, teszik egyidejűleg drágává és logisztikailag bonyolulttá is az új lyukak fúrását. Tehát bármilyen olyan információ, amit az Atkins a már meglévő felszín alatti adatokból kinyerhet a szükséges új fúrólyukak számának csökkentése érdekében, kifejezetten pozitívan hat a projekt költségeire és ütemezésére. Az adatok begyűjtése érdekében az Atkins kétirányú megközelítést használt:

1. Összevetette az összes elérhető geotechnikai adatot. 

Összegyűjtötték az Atkins korábbi projektjei során keletkezett, vállalaton belül elérhető adatokat, amelyek formátuma viszonylag nehezen hozzáférhető volt (például PDF-jelentések), illetve azonosították és felhasználták a történelmi és nyilvános forrásokban (például régi térképeken és tervekben) található adatokat. Ennek a fázisnak az egyik célja az volt, hogy a geotechnikai adatokat már meglévő formátumokban tárolják.

Autodesk Navisworksszel készült látványterv azokról a fúrólyukakról, ahol vízbetörés történt. Az adatok a HoleBASE SI és AutoCAD Civil 3D programokból származnak. A Transport for London/Atkins tulajdona.

2. A geotechnikai adatokat könnyen érthető látványtervekben mutatták be.

A legfontosabb újítás itt az átfogó épületinformáció-modellezés volt, amely az összes létező felszín alatti jellemzőt megmutatta. Az Autodesk Civil 3D szoftvert használták a kötélpálya meglévő alapjainak modellezéséhez és a látványterv elkészítéséhez, amelyet az elbontott gázgyár, a raktárak, a mólók és a régi dokk bejáratának modelladataival egészítettek ki. A javasolt alagút-nyomvonallal és egyéb tervezett műtárgyakkal együtt az információkat az Autodesk Navisworks segítségével osztották meg a többi csapattárssal.

Az Atkins csapata a Keynetix szoftvereszközeit is használta, hogy részekre bontsa a geotechnikai információkat, elsődlegesen a fúrólyukakból származó adatokat. „Az ő megközelítésük és a mi szoftverünk lehetővé tette, hogy az adatkezelési munkát a modell közvetlenül tartalmazza – mondta Morin. – Ezzel a geotechnikai adatok látványterve a 3D alapmodellen belül készülhetett el, így az Atkins gyorsan tudta egyesíteni, rendszerezni és kezelni a geotechnikai adatokat a létező, valamint a tervezett szerkezetek kontextusában. Így jobb és pontosabb tudást szereztünk a helyszínről.”

A Keynetix geotechnikai adatkezelő szoftvere kézzelfogható módon járult hozzá az Silvertown Tunnel előtervezéséhez. A legfontosabb eredmény, hogy az Atkins tervezőinek így csupán három, stratégiailag jól elhelyezett új fúrólyukra volt szükségük az akár többtucatnyi helyett. A geotechnikai elemzések költségének ismeretében a fejlett területeken a felszín alatti épületinformáció-modellezés felbecsülhetetlen kincsnek bizonyult, miközben a süllyedés kockázatát is kiküszöböli.

Forrás: Autodesk blog

Kapcsolattartó:

Szabó Péter
építőmérnök
+36 1 273 3415
+36 30 326 1577
szabo@varinex.hu