Tối ưu hóa dự án hạ tầng bằng Leapfrog Works, PLAXIS và ProjectWise: Câu chuyện thành công từ North East Link

Việc phối hợp hiệu quả giữa các bộ phận chức năng và chiến lược số hóa đã giúp tối ưu hóa quá trình triển khai siêu dự án trị giá 11 tỷ đô la Úc (AUD). Dự án này được kỳ vọng sẽ rút ngắn thời gian di chuyển, giảm thiểu ô nhiễm và nâng cao hiệu quả hoạt động cho cả người dân lẫn doanh nghiệp.

Mạng lưới đường cao tốc bao quanh thành phố Melbourne từ lâu đã gặp phải một nút thắt quan trọng: thiếu kết nối giữa đường M80 và đường cao tốc Eastern. Sự thiếu hụt này buộc người điều khiển phương tiện phải di chuyển qua các tuyến đường địa phương và khu dân cư để hoàn thành hành trình.

Khám phá cách dự án North East Link Central tận dụng mô hình địa chất tiên tiến và tích hợp dữ liệu để tối ưu hóa thiết kế, giảm thiểu lãng phí và nâng cao hiệu quả xây dựng.

Dự án North East Link Central đã ứng dụng mô hình địa chất tiên tiến và tích hợp dữ liệu một cách hiệu quả để tối ưu hóa thiết kế, giảm thiểu lãng phí và nâng cao hiệu quả thi công. North East Link – bao gồm các đường hầm dài nhất bang Victoria – sẽ tạo ra kết nối giao thông huyết mạch, loại bỏ khoảng 15.000 xe tải khỏi các tuyến phố đông đúc, cải thiện đáng kể môi trường, giảm tiếng ồn và ô nhiễm, đồng thời rút ngắn thời gian di chuyển tới 35 phút.

Đây không chỉ là một lợi ích to lớn cho cộng đồng người dân Melbourne mà còn là một dự án có quy mô cực kỳ lớn, bao gồm hai đường hầm dài 6,5 km, ba nút giao thông ngầm chính, và đặc biệt đòi hỏi công tác mô hình hóa địa chất 3D phức tạp và chuyên sâu.

Dự án có tổng mức đầu tư lên đến 11 tỷ đô la Úc (AUD) và dự kiến hoàn thành vào năm 2028. Các đường hầm với đường kính 17 mét sẽ là hạng mục trọng tâm của dự án cơ sở hạ tầng lớn nhất bang Victoria.

Hai thách thức chính:

• Nắm bắt đầy đủ và chính xác các điều kiện địa chất bên dưới khu vực thi công hầm.
• Chia sẻ thông tin địa chất một cách hiệu quả với 7 đơn vị tư vấn thiết kế hạ tầng tham gia dự án.

Một số kết quả nổi bật đã đạt được:

• Tiết kiệm 10.000 giờ làm việc nhờ việc chia sẻ thông tin địa chất hiệu quả.
• Tiết kiệm 6 triệu đô la Úc (AUD) do giảm thiểu tác động đến cộng đồng và rút ngắn một năm công tác khoan khảo sát.
• Tiết kiệm 10 triệu đô la Úc (AUD) thông qua việc tối ưu hóa quy trình vận chuyển và xử lý đất đá đào.

Hình ảnh mô tả tiến độ thi công hầm đào hở tại Manningham cùng với mô hình địa chất 3D Leapfrog Works và phân tích PLAXIS 3D

Dự án được thực hiện bởi Spark – một liên danh quốc tế với sự tham gia của nhiều nhà thầu uy tín. Ngay từ đầu, Spark đã nhận thức rõ giá trị của việc xây dựng mô hình 3D chi tiết để hình dung các điều kiện địa chất phức tạp và các rủi ro tiềm ẩn, đồng thời tạo ra một kênh giao tiếp hiệu quả với tất cả các bên liên quan. Spark đã hợp tác với công ty tư vấn kỹ thuật WSP để cung cấp dịch vụ địa kỹ thuật và thực hiện các khảo sát thực địa chuyên sâu.

Quá trình khảo sát kéo dài gần 2,5 năm với sự tham gia của hơn 300 chuyên gia, tiêu tốn khoảng 30 triệu đô la Úc (AUD) cho công tác khảo sát hiện trường và một khoản chi phí tương đương cho mô hình hóa địa chất và phân tích thiết kế kỹ thuật nền móng.

Dữ liệu thu thập từ hơn 1900 hố khoan, hàng ngàn phép đo và kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm đã được tích hợp vào mô hình địa chất ban đầu của khu vực Melbourne. Các khảo sát bổ sung cũng được tiến hành để lấp đầy những khoảng trống thông tin và nâng cao độ chính xác tại các khu vực quan trọng của dự án.

Ứng dụng phần mềm tiên tiến

Hơn 370 gói thiết kế đa ngành đã được phát triển dựa trên các mô hình kỹ thuật số 3D ban đầu và được lưu trữ trong môi trường dữ liệu chung (Common Data Environment - CDE) của nền tảng Bentley ProjectWise.

Mỗi gói thiết kế đều được cập nhật thông tin mới nhất trước khi được sử dụng để tạo bản vẽ thi công, lập tiến độ thi công chi tiết và cung cấp các chỉ dẫn thi công trực tiếp tại công trường.

Hình ảnh mô tả mô hình địa chất 3D được xây dựng bằng Leapfrog Works

Phát hiện rủi ro – Tối ưu hóa ngân sách

Việc không nhận diện sớm các rủi ro địa chất và thủy văn tiềm ẩn có thể dẫn đến sự chậm trễ và làm tăng đáng kể chi phí của dự án. Nhờ khả năng cô lập các đặc điểm địa chất trong mô hình 3D, đội ngũ kỹ sư đã xác định được các giải pháp tiết kiệm và tối ưu hóa thiết kế dựa trên phần mềm PLAXIS, ví dụ như:

• Phát hiện khối đá có nguy cơ trượt nghiêng trong quá trình thiết kế hệ thống tường chắn sâu 35 mét – giúp tiết kiệm 2 triệu đô la Úc (AUD).
• Nhận diện kênh ngầm cổ (paleochannel) nằm tại vị trí tuyến hầm đi qua – giúp giảm thiểu rủi ro liên quan đến nền đất yếu.
• Phát hiện các biến đổi địa chất yếu như đứt gãy, mạch đá – từ đó tối ưu hóa độ sâu cọc vách tường chắn, tiết kiệm 10 triệu đô la Úc (AUD).
• Giảm một nửa khối lượng đất thải nhờ mô hình hóa chính xác – hơn 1 triệu mét khối đất đã được tái sử dụng thay vì phải đưa đi chôn lấp.

Hướng đến vận hành bền vững

Mô hình 3D sau khi dự án hoàn thành sẽ được tích hợp vào hệ thống quản lý tài sản, hỗ trợ hiệu quả cho công tác vận hành, bảo trì và ứng phó với các tình huống khẩn cấp.

Hình ảnh mô tả tiến độ thi công bãi phóng TBM của atsonia cùng với mô hình liên kết 3D và phân tích PLAXIS 3D

Môi trường số cho một tương lai tốt đẹp hơn

Việc áp dụng chiến lược số hóa toàn diện trong dự án North East Link đã nâng cao đáng kể chất lượng thiết kế, hiệu quả thi công và giảm thiểu các rủi ro, đặc biệt là các rủi ro địa kỹ thuật phức tạp.

Liên danh Spark và công ty tư vấn WSP đã tận dụng một cách hiệu quả các nền tảng kỹ thuật số tiên tiến như Leapfrog Works, PLAXIS và ProjectWise để xây dựng một mô hình địa chất được cập nhật liên tục, phục vụ đắc lực cho quá trình thiết kế và lập kế hoạch thi công chi tiết.

Dự án đã đạt được những kết quả ấn tượng trong các lĩnh vực phát triển bền vững, quản lý rủi ro địa chất và tiên phong trong việc ứng dụng các công nghệ kỹ thuật số trong ngành xây dựng hạ tầng.

Thành quả này đã được ghi nhận khi Spark và WSP vinh dự giành giải thưởng “Mô hình hóa và phân tích địa chất tốt nhất” tại sự kiện Bentley 2024 Going Digital Awards in Infrastructure.