ALLBIM: Gotthard Base, cel mai lung tunel feroviar din lume, proiectat cu Allplan

Dupa aproape 20 de ani de santier, Gotthard Base Tunnel a fost dat in folosinta pe 11 decembrie 2016, zi care a marcat sfarsitul proiectului secolului. Cu un traseu lung de 57 de kilometri prin Masivul Saint-Gotthard, intre Erstfeld si Bodio, tunelul Gotthard este cel mai lung tunel feroviar din lume.

 Consortiul de inginerie Gotthard-Basistunnel Nord, condus de Gahler und Partner AG, cu sediul in Ennetbaden, a fost responsabil pentru lucrarile de proiectare si managementul local de santier al sectiunilor de nord Erstfeld si Amsteg. Alti parteneri ai consortiului de inginerie au fost Gruner AG, Rothpletz, Lienhard + Cie AG si CES Bauingenieur AG.

„Modelul 3D creat cu Allplan Engineering ne-a fost foarte util in Amsteg, unde doua galerii de acces se intalnesc cu alte doua tronsoane de tunel.”

 

Allplan Engineering, software-ul BIM CAD, a sustinut firma Gahler und Partner AG in dezvoltarea planurilor de executie, uneori foarte complexe, si a asigurat schimbul eficient de date in cadrul consortiului de inginerie. Raphael Wick, CEO-ul Gahler und Partner AG si de asemenea managerul general de proiect din partea consortiului de inginerie GBT Nord, priveste in urma la acest proiect cu mandrie si satisfactie, dar si cu o oarecare usurare. Fazele de dezvoltare, planificare si executie au inceput in 1989 cu studii si audit, iar 5 ani mai tarziu au continuat cu plasarea comenzilor pentru planificarea ambelor sectiuni din nord.

CEL MAI LUNG TUNEL FEROVIAR DIN LUME

Pentru a permite functionarea sistemului cu doua tuneluri, fiecare cu o singura cale ferata si cu lungimea de 57 de kilometri, in timpul constructiei tunelului Gotthard au fost excavati peste 150 de kilometri de tunel, galerii de acces, pasaje transversale si puturi. 28 de milioane de tone de roca au fost dinamitate sau taiate de cele patru masini de forat tuneluri.

 Cele doua statii multifunctionale din Faido si Sedrun impart cele doua tuburi de tunel in trei sectiuni de lungimi aproximativ egale. In aceste puncte sunt amplasate statiile pentru oprirea de urgenta si doua macazuri care permit trenurilor sa treaca dintr-un tunel in celalalt, astfel incat sa se poata de exemplu efectua lucrari de intretinere in tuburi fara trafic feroviar. Tot aici se afla si sistemul de alimentare si evacuare a aerului, precum si multe alte instalatii tehnice. Tunelul de baza este conectat la linia principala SBB existenta prin liniile deschise de legatura la nord si la sud de cele doua portaluri din Erstfeld si Bodio.

Din motive de logistica a proiectarii si executiei, clientul AlpTransit Gotthard AG a impartit tunelul de baza Gotthard in urmatoarele tronsoane: Gotthard Nord (4,4 km de traseu deschis), Erstfeld (7,8 km), Amsteg (11,3 km), Sedrun (8,5 km), Faido (13,5 km), Bodio (15,9 km) si Gotthard Sud (7,8 km de traseu deschis). Pentru a economisi timp si bani, lucrarile de executie pe diferitele tronsoane au fost coordonate si uneori efectuate simultan. In faza principala de constructie au fost implicati pana la 2.600 de oameni pentru realizarea proiectului de constructie al secolului.

 In ultimii 25 de ani, consortiul de inginerie GBT Nord a colaborat pentru lucrarile la sectiunile Erstfeld si Amsteg cu specialisti din mai mult de o duzina de domenii. In acest timp, a desfasurat lucrari de aproximativ 500 de ani de munca contorizata in resursa umana: „Pentru multi angajati, tunelul Gotthard a fost munca lor de-o viata”, spune Raphael Wick, manager general de proiect din partea consortiului de inginerie GBT Nord si reprezentant al Gahler und Partner.

 

Sectiunea Erstfeld are 7,8 kilometri lungime. Primii 600 de metri ai tunelului de baza Gotthard au inceput ca un tunel realizat prin metoda sapaturii deschise. Acesta se continua apoi cu tuburile tunelului, ambele lungi de aproximativ 7,1 kilometri si excavate folosind tehnici miniere. Sectiunea lor transversala, cu un diametru de excavare de 9,58 metri, a fost excavata cu aceleasi doua masini de forat tuneluri care deschisesera deja tronsonul Amsteg.

 Datorita prognozelor geologice favorabile, multi specialisti s-au referit la sectiunea Erstfeld prin sintagma „sectiunea sprinter”. De aceea, excavarea ambelor tuburi a fost finalizata cu aproximativ sase luni mai devreme decat era planificat, cu un randament mediu de 18,27 metri / zi lucratoare pentru tubul de est si 16,27 metri / zi pentru tubul de vest. In iulie 2009, minerii din tubul vestic au stabilit un nou record mondial cu o rata de avans de 56 de metri in 24 de ore. Pe de alta parte, volumul neasteptat de mare de apa din timpul forarii tunelului din aceasta sectiune a fost un motiv serios de ingrijorare pentru Raphael Wick si echipa sale. Debitul de apa a ajuns pana la 450 litri/secunda in perioada de topire a zapezilor.

SECTIUNEA AMSTEG

Cele doua tuneluri ale Gotthard Base Tunnel, care se interconecteaza la fiecare 325 de metri, formeaza piesa centrala a sectiunii Amsteg, care are aproximativ 11 kilometri lungime. Inainte ca excavarile de tunel inspre Sedrun sa poata incepe, a trebuit sa fie construita o galerie de acces lunga de 1,8 kilometri. Apoi a urmat excavarea unui „punct de baza” cu utilaje cu tehnologie feroviara, galerii de constructie si intersectii.

 O masina de forat tuneluri cu un diametru de 3,7 metri a creat un canal pentru cabluri lung de 1,8 kilometri pentru a se putea realiza conectarea la centrul subteran al centralei Amsteg in vederea alimentarii ulterioare a tractiunii.

 Primii 400 de metri din fiecare tub de tunel si galeriile de asamblare pentru montarea masinilor de forat tuneluri au fost obtinute prin dinamitare. Ambele masini de forat au inceput apoi sa avanseze la capacitate maxima spre Sedrun la intervale de trei luni. Dupa ce s-a traversat o zona posibil fisurata fara probleme in tubul vestic, forajele s-au oprit brusc cand apa infiltrata a adunat material liber pe capul de foraj si a provocat un blocaj. Pentru a elibera masina de forat, aceasta a trebuit sa dea inapoi prin tubul de est, dupa care intreaga zona slabita a fost consolidata cu injectii masive. Lucrarile la cele doua tuneluri au putut fi reluate dupa o pauza de aproximativ sase luni. In ciuda blocajelor si datorita unui randament zilnic de 11,05 metri, crearea ambelor tuburi catre tronsonul Sedrun a fost finalizata cu cateva luni inainte de termen.

 

Intregul tunel de baza, incluzand pasajele transversale si statiile multifunctionale, are pereti dubli. Dupa punerea in siguranta a sapaturii, s-au montat in situ o garnitura de etansare si o captuseala din beton a tunelului. In Sectiunile Erstfeld si Amsteg, antreprenorul a folosit trei unitati de cofraj, fiecare cu doua cofraje culisante de 10 metri lungime, pentru placarea si captusirea tunelului. Una din realizarile logistice extraordinare a fost betonarea a pana la 60 de metri cofrati pe zi. Mai exact, pentru fiecare zece luni de executie, au fost realizati cate 22 de kilometri de manta pentru fiecare sector. Datorita optimizarii geometrice a captuselii tunelului si a sprijinului oferit de Allplan Engineering, in tronsoanele Erstfeld si Amsteg au fost economisiti in total 89.000 de metri cubi de beton, in valoare de aproximativ 19 milioane de franci elvetieni.

 Raphael Wick descrie metoda selectata pentru acest scop astfel: „Pozitia exacta a suportului de excavare a fost integrata cu o relevare digitala a suprafetei. Aceste date au fost citite in Allplan Engineering si stocate in profilele standard. Luand in considerare toate specificatiile, configuratia optima a cofrajului a fost apoi determinata si transmisa pe santier pentru implementare.” Inginerii de la Gahler und Partner au folosit proiectarea in 3D oriunde existau sectiuni dificile sau zone cu probleme pentru a putea edita cel mai bine aceste componente, bazandu-se pe vizualizarea modelului 3D. Raphael Wick enumera cateva exemple:

 „In Erstfeld si Amsteg, de exemplu, la proiectarea traseelor spatiale complexe de cabluri. In Amsteg, modelul 3D ne-a fost foarte util in situatia in care doua galerii se intalnesc in ambele tuburi de tunel. Intersectiile spatiale rezultate ale diferitelor structuri au fost prezentate si editate in mod ideal in vizualizarea 3D. Dar sistemul 3D ne-a oferit si garantia ca armatura desenata s-ar potrivi cu adevarat in etapa elaborarii planurilor de armatura.”

 

Gahler und Partner AG foloseste Allplan, cu 24 de licente, si in alte proiecte: in constructii de cladiri, proiectare structurala, inginerie civila si minerit subteran. Firma, preluata in decembrie 1988 de catre directorii executivi, are in prezent aproximativ 110 de angajati. Jumatate dintre acestia lucreaza in constructia de cladiri, constructia de tuneluri fiind inclusa printre competentele de baza in constructia de infrastructura. Angajatii au la dispozitie pentru gestionarea acestor proiecte in jur de 60 de programe diferite de la diversi furnizori de software specializati, care sunt intretinute de doi specialisti interni.

 Pentru sectiunea Amsteg plansele au fost create inca folosind software-ul CAD Speedikon. Allplan Engineering a fost utilizat pentru prima oara la sfarsitul lucrarilor de la Amsteg si la inceputul planificarii executiei in Erstfeld. Noul software a trecut cu bine prin botezul focului: toate plansele au fost preluate fara erori si au fost editate in continuare fara probleme. „Faptul ca transferul de date a functionat atat de bine a fost pentru noi unul din factorii semnificativi de succes”, isi aminteste Raphael Wick.

Gahler und Partner AG a profitat de fiabilitatea Allplan Engineering si pentru schimbul de date in relatia de cooperare din cadrul consortiului de inginerie sau cu alti parteneri de proiect. „In acest proiect au fost folosite o multitudine de programe cu o gama extrem de larga de versiuni. In consecinta, era important ca desenele sa poata fi transferate la o calitate perfecta si fara pierderi de date. Cu Allplan Engineering, nu au fost probleme cu asta”, spune inginerul, discutand despre experienta sa, inainte de a adauga: „Am creat un total de aproximativ 120 de blocuri de paginare diferite si peste 1.000 de planse pentru ambele sectiuni ale tunelului de baza. A fost un volum urias de date caruia programul a reusit sa-i faca fata fara probleme.”

 

In cei aproape 15 ani de constructie la sectiunile Erstfeld si Amsteg, consortiul de inginerie Gotthard-Basistunnel Nord a derulat un volum de lucrari in valoare de aproximativ 1,5 miliarde de franci elvetieni. Raphael Wick, managerul de proiect responsabil, este foarte mandru ca a fost implicat atat de mult intr-un proiect atat de important.

In retrospectiva, ce a fost crucial pentru succesul acestui proiect major?

„Multe probleme nu sunt deloc probleme daca se cultiva o cultura a corectitudinii si a parteneriatului colaborativ intre toti partenerii de proiect. De asemenea, asta inseamna ca nu avem nevoie de avocati”, raspunde Raphael Wick. De asemenea, el masoara succesul si prin faptul ca proiectele urmarite au fost realizate in termen, au respectat bugetul dat si au bifat toate cerintele de calitate.

 “Folosind Allplan Engineering, am reusit sa ne descurcam fara probleme cu un volum urias de date.” Raphael Wick, Gahler und Partner AG