ТИМ на стройке
Ровно десять лет назад отрасль познакомилась с технологиями информационного моделирования. За это время ТИМ прочно освоился в сфере проектирования, стал обязательным для госзаказов, а сегодня делает первые уверенные шаги на строительной площадке. Эксперты отмечают, что к управлению проектом с помощью 4D-ТИМ готовы и заказчики, и разработчики отечественного софта.
Новый этап развития ТИМ начался 1 сентября 2023 года, когда приказ Росстандарта ввел в действие национальный стандарт ГОСТ Р 57363-2023 «Управление проектом в строительстве. Деятельность управляющего проектом (технического заказчика)». Документ сменил прежний ГОСТ Р 57363-2016, уточнив процессы, связанные с цифровизацией управления строительством и применением технологий информационного моделирования (ТИМ).
«В документе закреплены очень интересные зрелости заказчика, в том числе на стадии строительства», — обращает внимание Марина Романович, кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, эксперт в области технологии 4D-моделирования. Так, в пункте 3.7 отмечается, что зрелость заказчика (застройщика, инвестора и технического заказчика) определяется готовностью организации к внедрению ТИМ на различных стадиях жизненного цикла инвестиционно-строительного объекта. Если говорить конкретно про этап строительства, то речь идет о визуализации до начала проведения работ; управлении рисками при реализации инвестиционно-строительного проекта; возможности контроля хода проектирования и строительства на основе информационной модели в режиме реального времени благодаря использованию облачных сервисов; оптимизации проектных и технических решений, а также контроле соответствия проектных решений и результатов строительства.
К внедрению ТИМ на стройплощадки активно приступают заказчики. Например, сегодня в Москве подведомственные организации столичного Департамента строительства реализуют уже 61 объект с применением ТИМ на этапе строительства. Речь идет о работах в части возведения жилья, дорожной инфраструктуры, объектов здравоохранения и образования. О необходимости использования технологий информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла говорят и в Росавтодоре. «Действительно, цифровизация, и в частности информационное моделирование, — это наше будущее. Да, есть вопросы и проблемы, но есть и точки роста: это и вопросы обеспечения информационного моделирования на этапе строительства, и необходимость учета затрат как подрядных организаций, так и заказчика на этапе строительства, и, заглядывая в будущее, — это вопросы информационного моделирования на этапе эксплуатации автомобильных дорог», — отмечает Георгий Гончаров, заместитель начальника Управления научно-технических исследований, информационных технологий и хозяйственного обеспечения Росавтодора.
Экономия без ущерба качеству
Интерес со стороны заказчиков подтверждают и разработчики отечественного программного обеспечения. «Преимущества информационного моделирования в первую очередь заключаются в эффективном управлении данными, — считает Степан Воробьев, руководитель Департамента внедрения и технического сопровождения программного обеспечения АО «СиСофт Девелопмент» (CSoft Development). — Насколько удобнее труд любого специалиста и качество принимаемых управленческих решений, когда нужная для этого информация «под рукой» — правильно и удобно структурирована. И заказчик также несет меньше издержек на всех этапах — от проектирования до вывода из эксплуатации за счет контроля за различными параметрами и ресурсами объекта, а также ускорения формирования разных видов документации и повышения их качества. Одновременно ИМ выполняет требования законодательства и обеспечивает актуальными данными государственные информационные системы как часть цифровой вертикали».
Никита Чернов, директор по развитию «АР СОФТ», соглашается: для заказчика крайне важны сроки и расходы на этапе строительства. «Использование ТИМ-модели поможет как минимум на 10% сократить расходы за счет того, что она дает возможность обнаруживать коллизии и несоответствия на более ранних стадиях, чем при использовании 2D-чертежей. В этом им помогут различные CAD-программы, имеющие функционал автоматического поиска коллизий. То есть визуально можно оценить 3D-модель, насколько она реально соответствует плану реализации строящегося объекта. Также применение ТИМ-модели на этапе строительства приводит к тому, что по итогу самого строительства мы получаем соответствующую действительности 3D-модель, которую в дальнейшем можно использовать на этапе эксплуатации. Что нас приводит к системе 4D-BIM, 5D-BIM и т. д.», — говорит эксперт.
Отметим, что 4D-технология информационного моделирования относится к стадии строительства и активно применяется в России и мире. Для этого специалисты берут сводную информационную 3D-модель и синхронизируют ее с соответствующими работами в календарном плане строительства. По данным Марины Романович, клиент в 63% случаев запрашивает 4D-модель и оценивает результаты на четыре и пять баллов по пятибалльной шкале. Например, такую модель готовили для строительства спортивно-концертного комплекса на проспекте Юрия Гагарина в Санкт-Петербурге и для реконструкции ТЭЦ в Краснодаре. В других странах 4D-модель чаще всего заказывают для объектов стоимость от 20 млн евро и выше.
«4D-технология позволяет нам решать очень сложные задачи. Например, при строительстве подземно-надземного тоннеля, который пересекал существующие железнодорожные пути, мы разрабатывали несколько 4D-моделей, чтобы найти оптимальную стратегию строительства и разделить объект на участки. В результате выбрали оптимальную по срокам, стоимости и, конечно, соблюдению необходимого уровня качества», — приводит пример Марина Романович.
Эффективность от подобного подхода используют и крупные подрядчики сферы дорожного строительства. Например, специалисты «Автобан-Digital» разработали собственное программное решение с учетом специфики возведения линейных объектов. В результате внедрения на 25–30% сократилось время на формирование и согласование производственной программы, а на 35–40% повысилась точность распределения работ между подрядчиками. Впрочем, в целом по строительной отрасли цифры эффективности использования ТИМ на стройке несколько отличаются. Эксперты констатируют сокращение ошибок проектирования на 80%, сроков обработки документов в ЕИП — на 50%, повышение точности определения объемов СМР — на 45% и сокращение сроков строительства — на 10–15%.
«Застройщик может получить колоссальный эффект, — уверена Анна Николаева, генеральный директор компании-проектировщика ТИМ «БИМПРО». — Но когда мы говорим “ТИМ”, то нужно рассматривать два основных варианта, которые могут использоваться на стройке. Они дают примерно равный эффект, но в сумме определяют двойной». Первый — использование трехмерной модели, которая создается проектировщиком на специализированном ПО. Уже сейчас по ней застройщики проводят тендеры, то есть из модели автоматизированно выгружается большинство укрупненных объемов работ, в результате чего качество смет и расчетов становится выше, а тендеры проводятся более достоверно. Второй вариант использования ТИМ относится к оптимизации строительства. Это автоматизация процессов (может проходить с информационной трехмерной моделью или без нее), которая содержит цифровой график работ, стоимость работ, ведение электронной документации, электронный документооборот, выдачу заданий, просмотр проекта, выдачу итераций исполнительной документации и другие показатели. По расчетам «БИМПРО», эффект от ее использования варьируется от 7 до 20% экономии от стоимости строительства объекта.
Богатство отечественного рынка
Разработчики отмечают, что на рынке достаточно отечественных решений для активного использования информационного моделирования на стройке. «В качестве иллюстрации уровня готовности российских ТИМ можно назвать объекты, реализованные на основе информационного моделирования в отечественных продуктах. Это и бесперебойное электроснабжение на Крайнем Севере с помощью строительства воздушных линий электропередачи в Югре и Ямало-Ненецком автономном округе, и энергоцентр в Тульской области, и нефтеперекачивающая станция АО «Гипротрубопровод» площадью 12 000 кв. м, энергообъекты и котельные компании «Энерготехмонтаж», промышленные объекты АО «Гипровостокнефть»… Все это лишь небольшая часть проектов из нашего портфолио, созданных с помощью ТИМ и воплощенных в жизнь, — говорит Степан Воробьев, добавляя, что сфера гражданского строительства внедряет в работу новые технологии значительно медленнее. — Возникает встречный вопрос: а насколько эта отрасль строительства готова в плане финансов и кадров обращаться к ТИМ и использовать информационную модель? Динамика здесь очень неоднородная, и именно в этом поле находится значительная часть препятствий на пути к тому уровню массового применения ТИМ, которого всем ратующим за цифровизацию российского строительства хотелось бы достичь».
Анна Николаева добавляет, что на рынке присутствуют две группы продуктов для внедрения ТИМ в процесс строительства. Первая касается информационной модели, а вторая — оптимизации и автоматизации строительных процессов, которые могут и не использовать трехмерную модель. И картина по этим двум продуктам разная. «Если мы говорим о ТИМ-модели, ее внедрении и авторском надзоре по ней, то пока что недавно созданные российские продукты проигрывают конкурентам на международном рынке, особенно тем, что были разработаны давно: Autodesk, Revit Civil 3D. У них есть, конечно, российские аналоги (Renga Software), но на данный момент проектный бизнес не подтверждает соразмерность данных программ, российские ПО пока что отстают на пять-десять лет от зарубежных аналогов. Но если мы обратимся к стороне оптимизации строительства, а именно к стройке и автоматизации процессов, то здесь достаточно хорошего российского ПО», — говорит эксперт.
В то же время можно с уверенностью сказать, что российский рынок богат ПО российского производства. Многие ведущие застройщики выпускают собственные продукты, которые появляются в открытом доступе для изучения. Например, такое имеется у SetlCity, «Самолета» и других крупных застройщиков. Для компаний поменьше отечественная IT-отрасль предлагает готовые продукты, например для управления строительством подойдут «Адепт» и его аналоги.
«Интерес заказчиков к качественному ПО не просто есть, он активно реализуется нами и нашими коллегами по IT-отрасли. Российские компании, которые стремятся к технологическому лидерству, поэтапно цифровизируют свои подразделения, производственные процессы и процессы управления. Все это верно и для строительной сферы. Не так давно «Самолет» сообщал о тестировании робособак для мониторинга работ на площадке. Очевидно, что собранная роботами информация должна передаваться и обрабатываться с помощью IT-решений и в идеале интегрироваться в ту самую информационную модель. Чем доступнее будут становиться компоненты цифровых комплексов, тем более массовым станет такой подход. И мы готовимся к этому уже сейчас», — резюмирует Степан Воробьев.
При этом некоторые компании начали внедрять отечественное ПО еще до введения санкций. «За прошедшие три года произошли качественные изменения в области контроля СМР и управления строительством; работы и ведения документооборота в ЕИП и СОД; формирования и ведения ИД в электронных форматах. Мы это наблюдаем и на примере своих продуктов: постоянно растет количество пользователей Plan-R (календарно-сетевого планирования) и платформы Larix (от проверки BIM-моделей до формирования ведомостей и проведения тендеров), — говорит Андрей Андреев, главный инженер-технолог строительства Айбим. — Однако для большинства строительных организаций малого и среднего бизнеса достижение цифровой «зрелости», внедрение ТИМ и формирование команды специалистов — сложная и затратная задача. И проблема даже не в замещении иностранного ПО, а в выживании на конкурентном рынке. Впрочем, компании, которые затягивают с цифровизацией, рано или поздно станут точно не конкурентоспособными».
Никита Чернов подчеркивает, что проблемы внедрения ТИМ на стройку могут возникнуть не от нежелания заказчика, а от неготовности подрядчика, хотя сегодня программные продукты уже подстроены под разный уровень цифровой зрелости: «Чаще всего на строительных площадках возникают проблемы, что кто-то неправильно прочитал чертеж либо вообще его некачественно сделали. В итоге смонтировали, как поняли. А если бы у застройщика было визуальное представление об объекте, то таких проблем можно было бы избежать. И следовательно, когда объект будет на более поздней стадии строительства, не нужно будет исправлять какие-либо замечания. В “АР СОФТ” часто поступают запросы на разработку подобного ПО. Сейчас мы кастомизируем свои программные решения под запросы клиента. В итоге получается более качественный программный продукт для строительства». Например, уже сейчас компания располагает решением, которое позволяет сжать файл 3D-модели в 11–20 раз с сохранением всех атрибутов, чтобы была возможность открыть его на строительной площадке буквально на ноутбуке или мобильном устройстве с поддержкой LiDAR.
Впрочем, пока государство не обязывает всех привносить ТИМ на стройку. Чтобы не усугублять проблему нехватки квалифицированных кадров, в пункте 5.7 нового стандарта ГОСТ Р 57363-2023 оговаривается: уровень применения технологии определяется заказчиком в зависимости от потребностей проекта, квалификации и компетенции команды проекта, интегрального показателя зрелости применения ТИМ.
Doka: все выше, выше и выше
Каждое десятилетие задает новые тренды в строительстве, формирует очередные вызовы, ставит интересные задачи. И всегда находятся технологии, которые обеспечивают реализацию появившихся идей. Среди таких решений — системы высотного строительства компании Doka, мирового лидера в производстве опалубочных конструкций.
Один из базовых современных трендов во всем мире — динамичное развитие высотного строительства. Не обошел он стороной и Россию, что особенно заметно проявилось в Московском регионе. Если раньше высотными зданиями считались объекты в 20–25 этажей, то сегодня речь уже идет о 40–45-этажных башнях.
Однако чем выше здание, тем большее влияние на его возведение оказывают два фактора — технологическая сложность ведения работ, а также существенный рост сроков реализации проекта. Второй аспект сегодня играет особенно существенную роль. После перехода жилищного строительства на проектное финансирование и использование эскроу-счетов каждый день стройки обходится девелоперу в дополнительные деньги на оплату банковского кредита. Поэтому высокие темпы работ становятся залогом рентабельности проекта.
Сочетание этих двух факторов — роста популярности высотных проектов и необходимости сокращать сроки строительства — с неизбежностью приводят к идее использования самоподъемных систем для высотного строительства известной международной компании Doka. Это именно те современные технологии, которые сочетают высокую скорость ведения работ, безопасность, экономическую эффективность и рентабельность.
Самоподъемные системы создают «строительную площадку» по периметру рабочего горизонта. Они позволяют параллельно, в рамках одной заливки, осуществлять бетонирование и стен и перекрытий. Это обеспечивает высокую экономичность и ускорение строительных работ. По мере достижения бетоном необходимых прочностных характеристик система без крана, с помощью мощных гидравлических цилиндров перемещается вверх, после чего начинается формирование, а затем бетонирование конструкций следующего уровня. Технология позволят «растить» здание со скоростью один этаж за 3–4 дня — в отличие от стандартных методов, без применения самоподъемных систем, когда срок строительства этажа составляет 7–8 дней. При этом по мере ухода самоподъемной системы вверх в нижних этажах уже можно вести другие работы. Дополнительным плюсом является возможность ее использования на крайне ограниченных пространствах, при возведении зданий в условиях сложившейся застройки.
Всего среди разработок Doka шесть типов таких систем. Каждая из них оптимальна для решения определенного набора задач, и выбор наиболее эффективной зависит от конкретного проекта. Чаще всего используются SKE (для возведения высоток — high rise) и SCP (для строительства сверхвысоких зданий, небоскребов — super high rise). Кроме того, эти системы доказали свою высокую эффективность при устройстве высоких пилонов мостов, опор виадуков, а также силосных башен.
На самоподъемной платформе SCP размещается все оборудование стройплощадки, предусмотрены защитные ограждения и всепогодное укрытие — для безопасного выполнения работ даже на больших высотах. Мощные гидроцилиндры перемещают на следующий участок платформу, опалубку, контейнеры для материалов и распределители бетонной смеси всего за один цикл без помощи крана.
Независимая от крана cамодвижущаяся подъемно-переставная система SKE благодаря модульной конструкции способна обеспечить эффективное решение для каждого типа сооружений. Подъемное оборудование с полностью гидравлическим приводом позволяет одновременно перемещать большое число переставных секций. Система имеет ряд модификаций, каждая из которых позволяет оптимально решать различные задачи при строительстве сверхвысоких объектов.
Так, SKE100 plus с подъемными рабочими подмостями позволяет одновременно производить работы на нескольких уровнях. SKE100 plus с мачтовой системой сочетает в себе высокую грузоподъемность и большое рабочее пространство. Поскольку мачтовая система крепится только к одной стене, ее можно применять не только в шахтах, но и для возведения стандартных стен.
При помощи систем Doka возведено подавляющее большинство (порядка 70%) современных высотных объектов по всему свету. Это, в частности, такие небоскребы, как Regalia (Майами, США), 432 Park Avenue (Нью-Йорк, США), Marina 101 (Дубай, ОАЭ), Köln Тurm (Кельн, Германия), Lotte World Tower (Сеул, Южная Корея) и множество других. С их использованием построено и самое высокое здание мира — Burj Khalifa в Дубае. Также они применялись и при возведении всего списка топ-10 самых высоких мостов мира.
В России самоподъемные системы Doka использовались, например, при строительстве моста на остров Русский во Владивостоке или моста через корабельный фарватер в составе ЗСД в Санкт-Петербурге. Кроме того, их задействовали при возведении высочайшего здания Европы — башни Лахта Центра.
Jet grouting. Укрепляя грунты и фундамент
Технология струйной цементации становится все более востребованной в работах по эффективному укреплению грунтов и усилению фундаментов.
Современные строительство и реставрацию зданий невозможно отделить от вопросов по качественному и быстрому укреплению слабых грунтовых пород, ограждению котлованов, усилению фундаментов. Решить их помогает технология струйной цементации грунта (jet grouting). Принцип данного метода основан на закреплении грунтов путем их размыва и перемешивания высоконапорной струей цементного раствора.
Альтернатива классике
Генеральный директор ООО «УМ Геоизол» (входит в ГК «ГЕОИЗОЛ») Станислав Тарасенко отмечает, что существуют три различные системы струйной цементации грунтов jet grouting. Однокомпонентная (Jet-1 – разрушение грунта и формирование грунтоцементных свай с помощью подаваемого под давление цементного раствора); двухкомпонентная (Jet-2 – грунтоцементная свая формируется с помощью цементного раствора и воздушной струи); трехкомпонентная (Jet-3 – грунтоцементная свая формируется с помощью цементного раствора, воздушной струи и водной струи). «При этом подбор конкретной системы Jet grouting осуществляется на основе тщательного анализа геологических особенностей территории, параметров объекта, необходимых размеров и прочности получаемого грунтоцементного массива, экономической эффективности. Исходя из нашего опыта, могу отметить, что наиболее востребованы в строительной отрасли системы Jet-1 и Jet-2. Группа компаний «ГЕОИЗОЛ» одной из первых в Санкт-Петербурге стала активно применять технологию струйной цементации грунтов Jet grouting для решения сложных геотехнических задач», - подчеркнул он.
Начальник отдела инженерной подготовки производства «Буровые машины» Роман Малышев рассказывает о технологической последовательности работ. В первую очередь производят бурение скважины. Затем в скважину погружают инъектор со специальным калиброванным отверстием – соплом. Потом подают под большим давлением цементный раствор. Далее осуществляют подъем инъектора с одновременным его вращением и формируют сваю нужного диаметра или стенку из свай. «Важным фактором укрепления массива грунта или усиления фундаментов с использованием струйной технологии является возможность поддержания больших давлений до 40-60 МПа. Это предъявляет определенные требования к оборудованию, подводящим трубопроводам и т.д. Так, например, гидравлические буровые установки EGT чаще других применяются в наших проектах именно благодаря их высокой производительности, маневренности и компактным размерам. Это дает нам возможность проводить работы в стесненных условиях и решать широкий круг задач», - отмечает специалист.
«Считаю целесообразным применение, - продолжает тему генеральный директор ООО «НПСФ «Спецстройсервис», к. т. н. Владимир Мишаков, - именно на открытых территориях, с целью улучшения физико-механических свойств грунтов под новое строительство путём нарушения естественной структуры грунта с целью создания элементов грунта с заданными свойствами. Также рекомендовал бы данную технологию для создания противофильтрационных завес вокруг экологически опасных предприятий для исключения проникновения стоков предприятия в естественные водоемы. Возможно применение jet grouting для создания горизонтальных противофильтрационных экранов, однако для реализации данных проектов требуется оборудование и большой технологический опыт»,- предупреждает он.
Кроме того, эксперт не рекомендует данный метод для усиления грунтов под существующими аварийными зданиями, так как подача воды или цементного раствора под высоким давлением может привести к разжижению грунтов, потери их несущей способности и разрушению здания. Для этих целей (усиление грунтов под аварийными зданиями) существует метод компенсационного нагнетания. На строительных объектах Петербурга при усилении грунтов под аварийными историческими зданиями ведущие организации города используют именно данную методику, которая позволила вернуть в строй не одну сотню аварийных зданий.
Отложенный спрос
Для проведения струйной цементации необходимо специальное оборудование: буровые установки, насосы и т.д. Всё оно производится в зарубежных странах. Как отмечают эксперты, оборудование для jet grouting является дорогостоящим, требует внимательного содержания и технического обслуживания, иначе оно быстро выйдет из строя. Обязательна промывка механизмов после использования цементного раствора, смазка узлов соединения.
Как отмечает специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру» Игорь Мурашов, чаще всего комплексы машин для jet grouting можно увидеть в Москве и Санкт-Петербурге. Это обусловлено наличием подходящей для применения jet grouting геологии. Данная технология позволяет кардинально изменить характеристики грунта, а следовательно и возможность строительства практически на любом основании.
«На период изоляции в 2020 году многие страны были закрыты, что заставило некоторых покупателей ненадолго отложить запланированные приобретения, но после отмены ограничительных мер и открытия строительных объектов большинство ранее обсуждаемых контрактов было заключено. В 2021 году линейка машин XCMG для Jet Grouting пополнилась новой компактной моделью XMZ90 для работы в тоннелях и условиях плотной городской застройки», - сообщил специалист.
Вперед, к минимизации
Стоит отметить, что во многих зарубежных странах технология jet grouting считается одной из основных при работах с подземным пространством. По словам Владимира Мишакова, уровень распространения ее в России пока низкий из-за отсутствия оборудования, отработанных технологий и полной нормативной технологической документации.
Тем не менее, по мнению других экспертов, jet grouting постепенно завоевывает отечественный рынок. Основатель ООО «Оптимум Прайс» Данил Кругов связывает растущую востребованность технологии и с ее с популяризацией и с увеличением количества исполнителей, имеющих весьма дорогостоящие комплексы для реализации подобных проектов. «Иногда доходит до курьёзов. Способы цементации путают, - рассказывает он,- и вполне можно встретить в серьёзной документации упоминание технологии «джет» для реставрации внутри архитектурного комплекса. Однако внутри зданий jet grouting применить невозможно. Машины-монстры и высокое давление способны подмыть не только ослабленный веками памятник архитектуры, но и ближайшую современную застройку».
По словам эксперта, сейчас используются только крупные комплексы, работающие в котлованах, на открытых площадках. Из-за своей дороговизны в России часто покупаются машины, бывшие в употреблении в Европе, стоимость, как правило, начинается от 600 тыс. евро. Минимальный комплект можно было собрать в 2018 году за 25 млн.рублей, но с тех пор ценник вырос. Для работы на объекте многоэтажной застройки требуется 2-4 комплекса, работающих параллельно. Оборудование слишком сложное для того, чтобы сдавать или брать его в аренду. При этом идея развития «карманного» джет-граутинга, способного создавать грунтоцементые сваи диаметром 600-1200 мм под основаниями существующих зданий является нерешённой перспективной задачей. Струйная цементация вытесняет сваи, анкера и прочие способы усиления оснований. «Если вышеупомянутый вариант мини-джета будет изобретён, то сфера применения технологии, несомненно, расширится и можно будет усиливать даже памятники архитектуры», - подчеркнул Данил Кругов.
Мнение
Игорь Мурашов специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру»:
Jet grouting относится с к специализированным видам работ, а следовательно, это дорогостоящее оборудование требует наличия в штате высококвалифицированного персонала. В случае если необходимо разовое выполнение работ в рамках проекта, то лучше привлечь компании с опытом работы. Что касается предложений по лизингу, то наша компания ООО «СюйГун Ру» совместно со СберЛизингом разработали эксклюзивную программу скидок на технику XCMG при оформлении в лизинг. Программа действует на всей территории РФ при покупке у любого официального дилера ООО «СюйГун Ру».