Mott MacDonald optimiert Erdarbeiten und die Modellierung der Materialwiederverwendung, um die Kohlenstoffemissionen auf HS2 zu reduzieren

Jun 22, 2023

Sequent- und Bentley-Anwendungen etablieren eine 3D-GeoBIM-Analyse, um die Massentransportstrategie voranzutreiben.

High Speed ​​2 (HS2), eine neue Hochgeschwindigkeitsstrecke, die London mit Manchester, England, verbindet, ist das größte Infrastrukturprojekt, das derzeit in Europa entwickelt wird.

Sogar einzelne Teile des Projekts könnten als eigenständige Megaprojekte betrachtet werden. Beispielsweise umfasst die 90 Kilometer lange Strecke von Long Itchington nach Handsacre (Phase 1 Area North), die vom Balfour Beatty Vinci Integrated Project Team (IPT) geliefert wurde, die Entwicklung von über 100 Hauptanlagen.

Bei Bahnprojekten sind in der Regel erhebliche Erdarbeiten erforderlich. Bei diesem Projekt stellte das Team fest, dass über 21 Millionen Kubikmeter Material – das entspricht 8.400 olympischen Schwimmbecken – im Rahmen der Arbeiten im Bereich Nord ausgehoben werden müssten.

Der Prozess des Aushebens, Transportierens, Aufbereitens und Platzierens des Materials ist eine erhebliche Quelle von Kohlendioxidemissionen.

Darüber hinaus legte COP26, die von den Vereinten Nationen veranstaltete Umweltkonferenz 2021, einen erneuten Fokus darauf, wie Ingenieure zur Eindämmung des Klimawandels beitragen können, und HS2 hat sich verpflichtet, die CO2-Emissionen während des Baus und Betriebs um mindestens 50 % zu reduzieren.

Das Projektteam erkannte, dass mit einem besseren Verständnis und einer besseren Visualisierung die Möglichkeit besteht, die Massentransportstrategie zu optimieren und die durch den Bauprozess verursachten Emissionen erheblich zu reduzieren.

„Ein genaues Verständnis der Materialtypen für die Wiederverwendung von Materialien bei Erdarbeiten ist eine Voraussetzung für die effiziente Durchführung von Bauarbeiten und die optimale Nutzung von Materialien“, sagte Jonny Neville, leitender Ingenieurgeologe und Informationsmanager bei Mott MacDonald.

Indem die Bauunternehmer Wege finden, das ausgehobene Material wiederzuverwenden, beispielsweise als Fundament für andere Vermögenswerte, anstatt es zur Entsorgung abzutransportieren, können sie den Materialtransport auf öffentlichen Straßen erheblich reduzieren.

Darüber hinaus würde die Wiederverwendung von am Standort ausgegrabenem Material die Notwendigkeit beseitigen, Material von außerhalb des Projektstandorts zu importieren, wodurch sich die Notwendigkeit, neu ausgegrabenes Rohmaterial abzutransportieren, weiter verringert.

Herkömmliche Methoden zur Beurteilung der Eignung der Wiederverwendung von Aushubmaterial konzentrieren sich auf eine statistische Überprüfung der Bodenuntersuchungsdaten im Vergleich zur 2D-Spezifikation von Erdbaudokumenten.

Diese Methode zeigte jedoch nicht klar an, wie das Material in 3D auf die Anlagen verteilt werden würde, was Risiken mit sich bringen, die Kosten in die Höhe treiben und die Bemühungen zur CO2-Reduzierung behindern könnte.

Das Projektteam benötigte nicht nur eine genauere Methode zur Bewertung und Planung von Erdarbeiten, sondern musste auch die Arbeit großer, multidisziplinärer Teams vereinheitlichen, die über viele Büros, Unternehmen und Zeitzonen hinweg arbeiten, sowie mehrere Phasen der Bodenuntersuchung mit verwalten über 45 Einzelverträge.

Durch die Festlegung, wie das Aushubmaterial wiederverwendet werden kann, konnten die CO2-Emissionen weiter gesenkt werden, da weniger neues Material an den Standort importiert werden musste

Das Projektteam kam zu dem Schluss, dass der beste Weg zur Optimierung von Erdarbeiten und zur erheblichen Reduzierung des Materialtransports darin besteht, eine neue GeoBIM-Bewertungstechnik zu entwickeln, die Anwendungen von Bentley und Seequent, The Bentley Subsurface Company, verwendet, um geologische Informationen und Gebäudeinformationsmodellierung zu integrieren.

Um die Lösung zu erstellen, verbanden sie zunächst die geotechnische Datenbank HoleBASE mit OpenGround, was vollständige Interoperabilität mit einer Reihe von Designanwendungen ermöglichte.

Als nächstes entschieden sie sich für Leapfrog Works, um eine Materialwiederverwendungsanalyse durchzuführen, da das Team damit in der Lage war, Bodenuntersuchungen aus allen Datensätzen in 3D zu visualisieren, dynamische geologische 3D-Modellierung und statistische numerische 3D-Modellierung durchzuführen und Entwürfe von OpenRoads und Oberflächentopographie in die Analyse einzubeziehen.

Jede Analyse mit Leapfrog Works ergab ein geologisches 3D-Modell, das vor der Ausgrabung nach der Wiederverwendungsklasse des Erdbaumaterials zoniert wurde.

Abschließend veröffentlichte das Projektteam die von Leapfrog Works erstellten Analysen auf Seequent Central, einer cloudbasierten Lösung für Geodatenmanagement und Teamzusammenarbeit.

Durch die Verwendung von Seequent Central konnte das Team Daten mit allen Beteiligten teilen, einschließlich Echtzeitbenachrichtigungen und intuitiver 3D-Ansichten aller Datensätze.

Mit dieser Methode könnten Interessenvertreter Vorschläge zum Schneiden von Schnitten durch die Topographie und zum Extrahieren von Materialmengen sehen. Außerdem nutzten sie Seequent Central, um abgestufte Genehmigungsprozesse und einen klaren Prüfpfad einzurichten.

„Die GeoBIM-Technik lässt sich problemlos auf jedes Infrastrukturprojekt anwenden, bei dem es um Massenbewegungen von Material geht, und ist besonders vorteilhaft, wenn sie zu Beginn eines Projekts angewendet wird“, sagt Peter Fair, Spezialist für geotechnische Daten und 3D-Bodenmodellierung bei Mott MacDonald.

Durch die Optimierung des Aushubprozesses konnte das Team den Transport erheblich reduzieren, was zu deutlich geringeren CO2-Emissionen führte

Das Projektteam nutzte seine Seequent- und Bentley-gestützte GeoBIM-Technik bei zwei Pilotschnitten und erkannte sofort erhebliche Vorteile.

Die Analyse zeigt deutlich, wo jede Art von Material potenziell anzutreffen wäre, und hilft dem Bauteam, Massentransportbewegungen zu optimieren.

„Das Bauteam kann die Massentransportbewegungen während der Bauarbeiten optimieren, indem es bestimmte Aushubarbeiten gezielt ausführt, um Füllmaterial zu erhalten, das den Materialklassenanforderungen für Bauarbeiten an anderen Stellen des Projekts entspricht“, sagte Neville.

Dadurch können unnötige Bevorratungen oder zusätzlicher Materialumschlag vermieden werden. Erdbauarbeiten werden durch genauere Volumenschätzungen und die Möglichkeit, spezifische geometrische Erdbauprofile zu modellieren, weiter verbessert.

Durch die Verringerung des Bedarfs an Materialtransporten hat das Projektteam die durch den Transport von Fahrzeugen und Maschinen verursachten Emissionen erheblich reduziert.

Darüber hinaus können Teams jetzt die Wiederverwendung von Material vor Ort maximieren und gleichzeitig die Menge des auf Deponien abgelagerten Materials minimieren, den Import von Füllmaterial von außerhalb des Projektgebiets verringern und den Einsatz von Kalkbehandlung reduzieren, was zu weiteren CO2-Einsparungen führt.

Die GeoBIM-Analyse wurde bisher an über 50 % des Materials durchgeführt, das im Phase-1-Gebiet Nord ausgehoben werden soll, und hilft HS2 dabei, das Ziel einer Reduzierung der CO2-Emissionen um 50 % zu erreichen.

Erfahren Sie mehr über die Lösungen von Sequent für den Tiefbau.

Möchten Sie mehr lesen? Abonnieren Sie die E-Newsletter von GE und folgen Sie uns auf Twitter und LinkedIn