Áp dụng giải pháp Bentley vào các dự án đường sắt cao tốc: Bài học từ Trung Quốc

Trung Quốc áp dụng các giải pháp Bentley để hoàn thành dự án đường sắt cao tốc Xi’an - Shiyan tại Trung Quốc với một nửa thời gian. Quy trình kỹ thuật số Digital Workflows của Bentley đã tối ưu hóa tiến độ thi công, nâng cao hiệu quả phối hợp giữa các công cụ và ứng dụng công nghệ số để đem lại hiệu quả cho thiết kế các dự án đường sắt.

LẦN ĐẦU TIÊN CHUYỂN SANG KỸ THUẬT SỐ 

Dự án Đường sắt cao tốc Tây An-Thạch Yển dài 255,75 km là một phần quan trọng của tuyến đường sắt cao tốc Vũ Hán - Tây An đang được phát triển tại hai tỉnh là Hồ Bắc và Thiểm Tây của Trung Quốc. Sau khi hoàn thành, tuyến đường sắt cao tốc Tây An - Thạch Yển sẽ tăng cường kết nối giữa các cụm thành phố ở đồng bằng Quan Trung và vùng giữa sông Dương Tử. Ngoài ra, dự án này sẽ thúc đẩy xóa đói giảm nghèo và phục hồi nông thôn ở vùng núi Tần Bá như một phần của Vành đai kinh tế sông Dương Tử và các chiến lược phát triển quốc gia khác. 

Nhóm Viện thiết kế và khảo sát đường sắt tiên phong của Trung Quốc (FSDI) đã được chọn để thiết kế dự án. Kể từ khi thành lập vào năm 1953, FSDI đã hoàn thành hơn 460.000 km nghiên cứu, khảo sát và thiết kế đường sắt và đưa hơn 30.000 km tuyến đường sắt mới vào hoạt động. Tuy nhiên, FSDI vẫn chưa kết hợp phương pháp BIM (Building Information Modeling- Mô hình thông tin công trình) vào mọi khía cạnh của một dự án đường sắt. Vì vậy, dự án Đường sắt cao tốc Tây An-Thập Yển trở thành dự án hoàn toàn số đầu tiên của FSDI, nhưng họ cần tìm cách để điều chỉnh và thống nhất công việc của 19 chuyên ngành.

Các ứng dụng của Bentley hợp lý hóa các đóng góp từ mọi lĩnh vực, cải thiện hiệu quả cộng tác lên 50%.

XÁC ĐỊNH CÁCH THIẾT KẾ TRONG ĐỊA HÌNH PHỨC TẠP

FSDI nhanh chóng xác định rằng lựa chọn nền tảng kỹ thuật số sẽ phải đáp ứng được những thách thức đặc biệt mà dự án này đặt ra. Ngoài việc là một tuyến đường sắt đặc biệt dài, tuyến Tây An-Thạch Yển chạy qua dãy núi Tần Lĩnh, có địa hình phức tạp và điều kiện địa chất bất lợi. Do đó, tuyến đường sắt thường xuyên thay đổi và đòi hỏi các cấu trúc đặc biệt, bao gồm năm đường hầm dài khoảng 10 km mỗi đường và chín cây cầu, trong đó có bốn cây cầu được đưa vào thiết kế nhà ga đường sắt. Tất cả các công việc sẽ cần tuân thủ 13 tiêu chuẩn BIM riêng biệt do Liên minh BIM Đường sắt Trung Quốc ban hành. 

Ngoài ra, giải pháp công nghệ của FSDI sẽ cần đáp ứng việc sử dụng 66 ứng dụng thiết kế và mô hình hóa khác nhau. Mặc dù các ứng dụng này sẽ cho phép 19 chuyên ngành thiết kế tất cả các yếu tố cần thiết, nhưng việc truyền dữ liệu giữa các ứng dụng do các nhà cung cấp khác nhau tạo ra sẽ trở nên cồng kềnh và có khả năng gây ra lỗi. FSDI cần một giải pháp mở có thể loại bỏ tình trạng tắc nghẽn và thống nhất các đóng góp từ tất cả các nhóm chuyên gia.

GIẢI PHÁP BENTLEY- PHỐI HỢP CÔNG VIỆC VỚI CÁC ỨNG DỤNG MỞ 

Sau khi xem xét các lựa chọn tiềm năng, FSDI xác định rằng họ có thể phối hợp công việc từ nhiều ngành khác nhau và đáp ứng mọi thách thức của dự án bằng cách sử dụng các giải pháp Bentley. 

Đầu tiên, FSDI sử dụng ProjectWise để thiết lập một nguồn thông tin đáng tin cậy duy nhất, đảm bảo rằng mọi bên liên quan đều có thể dễ dàng truy cập tất cả dữ liệu. 

Tiếp theo, nhóm thiết kế sử dụng phần mềm MicroStation® để phát triển các thiết kế cho đường ray, hệ thống đường dây trên không, công trình đất đắp, cầu, đường hầm, thông tin liên lạc và các ngành khác, cũng như các mô hình thiết kế phức tạp cho các thành phần như cốt thép kết cấu. 

Trong việc tối ưu hóa thiết kế các thành phần cụ thể của ngành, FSDI ứng dụng giải pháp Bentley chuyên dụng. Phần mềm OpenRail Designer giúp nhóm thiết kế của FSDI tạo các mô hình nền đường, đường ray và thiết kế thoát nước. Phần mềm OpenUtilities Substation để thiết kế hệ thống điện, trong khi đó phần mềm OpenPlant mô hình hóa hệ thống phòng cháy chữa cháy và cấp nước, và OpenRoads Designer để di dời các con đường bị ảnh hưởng bởi quá trình xây dựng đường sắt. 

Khi các nhóm tạo mô hình, FSDI đã sử dụng các ứng dụng bao gồm PLAXIS, LumenRT và SYNCHRO 4D để tối ưu hóa cả thiết kế đường sắt và trình tự xây dựng.  Cuối cùng, các nhóm đã sử dụng nền tảng Bentley iTwin để xác minh tính toàn vẹn của mô hình liên bang, đa ngành và cung cấp hình ảnh trực quan chất lượng cao và tích hợp dữ liệu làm nền tảng cho quản lý vòng đời đầy đủ. “Thiết kế có thể được cải tiến liên tục để tạo thành bản sao kỹ thuật số, với các thành phần khác nhau được sử dụng làm phương tiện truyền tải và cơ sở quản lý thông tin”, Xu Xingwang, kỹ sư trưởng của FSDI cho biết.

Tóm tắt dự án

• Công ty TNHH Tập đoàn Viện Khảo sát và Thiết kế Đường sắt Trung Quốc (China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd)
• Giải pháp: Cho đường sắt và vận chuyển
• Vị trí xây dựng:  Xi’an, Lantian, Shangluo, Shanyang, và Shiyan, tỉnh Thiểm Tây và Hồ Bắc, Trung Quốc
• Mục tiêu dự án: Xây dựng dự án Đường sắt cao tốc Tây An - Thạch Yển dài 255,75 km. Triển khai quy trình làm việc kỹ thuật số 100% trên toàn bộ thiết kế đường sắt.
• Các phần mềm sử dụng trong dự án: ContextCapture, iModel.js, iTwin®, OpenBridge®, OpenBuildings®, OpenPlant®, OpenRail™, OpenRoads, OpenUtilities® Substation, PLAXIS®, ProjectWise®, ProStructures, SYNCHRO™ 4D.

RÚT NGẮN THỜI GIAN HOÀN THIỆN DỰ ÁN

FSDI đang thiết kế dự án Đường sắt cao tốc Tây An-Thạch Yển dài 255,75 km.  Bất chấp sự phức tạp điều kiện của dự án đường sắt, FSDI muốn thiết lập 100% quy trình làm việc kỹ thuật số, lần đầu tiên đối với công ty. Để thành công, dự án của họ sẽ cần phải đáp ứng việc sử dụng 66 ứng dụng phần mềm khác nhau.

LỢI ÍCH ĐẦU TƯ

Các ứng dụng Bentley đã hợp lý hóa các đóng góp từ mọi lĩnh vực, cải thiện hiệu quả cộng tác lên 50%. 

Giải quyết các vấn đề trước khi hoàn thiện thiết kế đã giúp họ cải thiện đáng kể chất lượng thiết kế. 

Môi trường thiết kế kỹ thuật số 100% cho phép FSDI hoàn thành thiết kế trong bốn tháng, so với ước tính thiết kế ban đầu là hơn tám tháng (giảm 1/2 thời gian so với dự kiến)

“Nền tảng Bentley cung cấp các chức năng mạnh mẽ. Trải nghiệm thiết kế rất tốt. Nó đã đặt nền tảng vững chắc cho thiết kế BIM toàn diện của Đường sắt Tứ Xuyên-Tây Tạng.” – theo Xu Xingwang, Kỹ sư trưởng, Phòng thí nghiệm BIM của Tổng công ty xây dựng đường sắt Trung Quốc.

GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ THIẾT KẾ TRƯỚC KHI THI CÔNG

Với sự trợ giúp của các ứng dụng Bentley, FSDI đã đạt được thành công 100% kế hoạch kỹ thuật số cho mọi khía cạnh của thiết kế đường sắt Tây An-Thập Yển. Bất chấp quy mô và tính phức tạp của dự án, các nhóm đã tích hợp 66 mô-đun phần mềm khác nhau trong khi loại bỏ các nút thắt và đáp ứng mọi tiêu chuẩn và yêu cầu. Sử dụng các ứng dụng Bentley làm nền tảng thiết kế chính cho dự án đã cải thiện giao tiếp giữa các bên liên quan và đảm bảo sự gắn kết giữa tất cả các yếu tố thiết kế. Quy trình làm việc hợp lý đã cải thiện hiệu quả cộng tác lên 50%.

Các quy trình BIM đã giúp nhóm phát hiện và giải quyết 286 vấn đề với thiết kế ban đầu, bao gồm xung đột, định vị không chính xác và thiếu các yếu tố. Việc giải quyết các vấn đề trước khi hoàn thiện thiết kế đã giúp họ cải thiện đáng kể chất lượng thiết kế và tránh các lỗi tốn kém có thể được phát hiện trong quá trình xây dựng. Các ứng dụng Bentley cho phép các nhóm thiết kế thực hiện kỹ thuật cho các rào chắn âm thanh gây ồn, công trình đắp đất, công trình tín hiệu, hệ thống điện và các yếu tố khác trong quá trình thiết kế, giảm 10% nhu cầu khảo sát tại chỗ. Bằng cách chuyển hoàn toàn sang thiết kế kỹ thuật số lần đầu tiên, FSDI đã hoàn thành thiết kế trong bốn tháng, so với ước tính ban đầu là hơn tám tháng và giảm đáng kể lượng giờ tài nguyên cần thiết.

Xingwang cho biết: “Bằng cách áp dụng toàn bộ kết quả nghiên cứu và phát triển của nền tảng Bentley vào thiết kế, dự án này đã vượt qua những khó khăn này và về cơ bản đã giải quyết được vấn đề thiết kế hợp tác đa ngành”.

BÀI HỌC ÁP DỤNG GIẢI PHÁP BENTLEY TỪ TRUNG QUỐC

Tối ưu hóa tiến độ thi công: Quy trình kỹ thuật số của Bentley có thể được áp dụng để rút ngắn thời gian hoàn thành dự án và giảm thiểu lỗi trong thiết kế và xây dựng, điều này rất cần thiết cho các dự án đường sắt lớn tại Việt Nam.

Nâng cao hiệu quả phối hợp: Việc áp dụng BIM và các công cụ thiết kế của Bentley sẽ giúp các đội ngũ chuyên ngành tại Việt Nam phối hợp hiệu quả, cải thiện chất lượng và tiết kiệm chi phí.

Ứng dụng công nghệ số: Các dự án đường sắt ở Việt Nam có thể hưởng lợi từ việc triển khai công nghệ số từ giai đoạn thiết kế đến vận hành, tương tự như cách FSDI đã làm tại Trung Quốc. 

Việt Nam có thể học hỏi kinh nghiệm từ Trung Quốc để phát triển các dự án đường sắt cao tốc hiện đại, bền vững và hiệu quả hơn.