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.
Jet-grouting как он есть
По просьбе «Строительного Еженедельника» руководитель проектов АО «Нью Граунд» Светлана Рубцова рассказала о струйной цементации — одной из современных технологий, все больше завоевывающих популярность на строительном рынке.
— Jet-grouting, или технология струйной цементации, или струйная геотехнология, заключающаяся в разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора, позволяет получать практически любой формы и размеров грунтоцементный массив, который обладает достаточно высокими прочностными и деформационными показателями, более чем на порядок превышающими характеристики грунта. Эта технология решает множество задач и делает возможным улучшать естественные основания, усиливать фундаменты. Кроме того, она эффективно используется для ограждения котлованов и создания противофильтрационных завес, в том числе в стесненных условиях работы.
Руководитель проектов АО «Нью Граунд» Светлана Рубцова
Струйная цементация применима практически в любых видах грунта. Jet-grouting активно используется при реконструкции зданий и сооружений, в том числе памятников архитектуры. Сегодня это эффективный способ повысить несущую способность здания при увеличении нагрузки и незаменимое средство для сохранения исторических зданий посредством усиления старых фундаментов.
Спектр представленного на российском рынке оборудования достаточно широк и включает в себя как малогабаритные машины, типа УКБ, весом всего до 500 кг, так и большие установки, весом до 20–25 тонн. Существующее оборудование позволяет проводить работы на любых строительных площадках и при новом строительстве, и из подвалов существующих зданий и в производственных помещениях.
В России не так много специалистов по технологии струйной цементации, но они есть, поскольку популярность технологии растет. Большая часть компаний располагает 1–3 установками. В нашей компании сейчас работает 21 действующий комплекс для струйной цементации. Можем с уверенностью заявить, что на сегодняшний день компания «Нью Граунд» является самым крупным игроком на рынке этих услуг.
География нашей работы включает множество регионов — от Мурманска до Владивостока. Наши специалисты — настоящие профессионалы своего дела, с профильным образованием и большим опытом работы в этой сфере. Мы предоставляем полный комплекс услуг от инженерно-геологических изысканий до проектирования и реализации строительно-монтажных работ.
К сожалению, все еще не все строительные компании на рынке знакомы с технологией струйной цементации, но интерес к ней явно растет. Мы считаем, что в будущем она будет развиваться все активнее.
К примеру, технология может быть эффективно использована в районах, где строительство проводилось на вечномерзлых грунтах. В связи с повсеместным изменением климата и растеплением грунтов здания могут начать давать неравномерную осадку, и как раз для стабилизации осадок может прийти на помощь jet-grouting. Кроме того, в современных мегаполисах плотность застройки постоянно возрастает и все чаще необходимо оборудование, позволяющее работать в стесненных условиях, что опять-таки характерно для струйной цементации.
Новые СП — новая эффективность
Модернизация нормативной базы — одна из застарелых проблем строительной отрасли, что находит отражение и в критике со стороны руководства страны. Тем более важно появление каждого нового нормирующего документа, особенно в столь важной сегодня сфере, как развитие транспортной инфраструктуры.
С 1 июля 2021 года вступили в действие актуализированные СП 35 «Мосты и трубы» и СП 122 «Тоннели железнодорожные и автодорожные», регламентирующие проектирование и строительство транспортных сооружений.
Работа по актуализации стандартов организована ФАУ «ФЦС» и выполнена АО «ЦНИИС» и ООО «Мастерская Мостов» при участии специалистов ООО «ИЦ "МИТ"», АО «Дороги и мосты», «Мостотреста».
Актуализация Сводов правил стала очередным шагом в модернизации нормативной базы. Еще в 2010 году вместо устаревших СНиПов были, в частности, разработаны СП35 по проектированию мостов и водопропускных труб и СП122 по проектированию железнодорожных и автодорожных тоннелей. «Вобрав все самое фундаментальное из СНиПов Своды правил во многом улучшили ситуацию в проектировании мостов и тоннелей и дали возможность проектировщикам разрабатывать в том числе уникальные сооружения, как вантовый мост на о. Русский (с пролетом 1 км!), тоннели Московского метрополитена, Лефортовский тоннель и Строгинские тоннели в Москве», — вспоминает заместитель генерального директора АО «ЦНИИТС» по научной работе Юрий Новак.
При этом он отмечает: практика показала, что документы такого уровня должны пересматриваться на регулярной основе. «Был выбран срок пересмотра СП — пять лет, который позволял пройти для утверждения той или иной инновационной продукции весь путь от идеи через эксперимент, опытное проектирование и строительство до массового применения. В 2012–2015 годах, в 2020 году были подготовлены вторая и третья редакции этих СП», — говорит эксперт.
СП 35
Работа по актуализации нормативных документов велась при активном участии Минтранса России, Росавтодора, ТК 418 «Дорожное хозяйство». «Пересмотру нормативов предшествовало проведение нескольких прикладных научных исследований, а также аккумуляция результатов опытного проектирования и строительства целого ряда объектов, например, Крымского моста», — со своей стороны отмечает замглавы Минстроя РФ Сергей Музыченко.
«Основные задачи, которые решались при разработке изменений в СП 35, это: актуализация взаимосвязей с обновляемой нормативной базой в части новых материалов и разработанными новыми нормативными документами, уточнение методов расчета и конструирования железобетонных элементов, а также учет разработанных ранее специальных технических условий», — рассказывает заместитель технического директора ООО «Мастерская Мостов» Николай Новак.
По его словам, прежде всего следует отметить большую группу изменений, связанных с расчетом и конструированием железобетонных конструкций, в том числе добавлено приложение по расчету сечений с учетом диаграмм деформирования материала. Также обновились требования к габаритам, тротуарам, к проектированию водоотвода и мостового полотна, а также иные крайне важные положения.
Юрий Новак перечисляет следующие ключевые новации СП 35:
- Включены требования по современным методам расчета конструкций мостов на основе нелинейного подхода учета работы материалов, что даст возможность более грамотно проектировать мосты.
- Разрешено применение фибробетона в мостовых конструкциях. Фибробетон в отдельных элементах мостовых сооружений весьма важен, несмотря на его повышенную стоимость в сравнении с обычным гидротехническим (мостовым) бетоном.
- Разрешается применение арматуры классов А500 и А600 по ГОСТ 34028, а также арматуры с периодическим профилем поверхности, имеющим многорядное расположение поперечных ребер, классов А500СП, Ау500СП и Ав500П как имеющую повышенные характеристики сцепления с бетоном, арматура указанных типов давно (более 30 лет) применяется в промышленно-гражданском строительстве, теперь ее можно использовать в мостах.
- Разрешается применение высокопрочных болтов, гаек и шайб из атмосферостойкой стали марки 40ХГНМДФ. Мосты строят сегодня и в морских условиях, поэтому атмосферостойкость очень актуальна сегодня для России.
- Для свайных фундаментов опор допускается применение стальных свай, погружаемых с открытым концом без выемки грунта из цилиндрической электросварной прямошовной трубы диаметром до 3000 мм. Эту возможность и экономическую целесообразность доказало строительство моста на полуостров Крым.
«В целом разработанные изменения позволят более гибко вести проектирование и сократить сроки прохождения органов экспертизы», отмечает Николай Новак. «Новые требования дадут возможность улучшить качество проектирования мостов, что позволит повысить надежность и долговечность сооружений. Кроме того, нововведения за счет повышения уровней безопасности при строительстве и эксплуатации сооружений в соответствии с требованиями закона № 384-ФЗ обеспечат снижение затрат на ремонт на 5–10% за счет увеличения межремонтных сроков. Модернизация мостовой строительной отрасли путем внедрения передовых и отмены устаревших технологий даст повышение темпов строительства за счет применения прямошовных труб в фундаментах на 15% (исключительно для больших мостов)», — дает более развернутую оценку Юрий Новак.
СП 122
Одним из наиболее важных результатов изменения СП 122 «Тоннели железнодорожные и автодорожные» является повышение уровня безопасности при строительстве и эксплуатации транспортных тоннелей и сохранность окружающей застройки.
Юрий Новак называет следующие основные новеллы норматива:
- Приведены дополнительные требования по определению нормативных и расчетных характеристик грунтов при поведении инженерно-геологических изысканий, составу данных для выполнения геотехнических расчетов, что важно особенно применительно к сложным геологическим условиям современного тоннелестроительства.
- Введены положения по видам и выбору ограждающих конструкций котлованов, в том числе современных методов крепления строительных котлованов в условиях плотной городской застройки и интенсивного уличного движения, что отработано в крупных городах-миллионниках.
- Введены требования по сооружению тоннелей с опережающей крепью в виде экрана из труб и современной технологии микротоннелирования, что актуально для пересечения дорог со строительством тоннелей под насыпью.
- Введены новые положения по использованию специальных способов работ при сооружении транспортных тоннелей в условиях неустойчивых водонасыщенных и нарушенных скальных грунтов, укреплении оснований и фундаментов зданий, попадающих в зону строительства, ликвидации аварийных ситуаций, возникающих в процессе строительства.
- Определены требования по устройству притоннельных сооружений способом опускных секций, что является новым словом в проектировании и строительстве тоннелей.
- Уточнены ссылки на нормативные документы по противопожарной защите тоннелей и тоннельных переходов, добавлены требования к пожарной безопасности строительных конструкций.
Внесенные изменения упрощают и ускоряют процессы проектирования, а также во многих случаях позволяют отказаться от разработки специальных технических условий. Внесенные изменения также ориентированы на гармонизацию нормативных требований с европейскими и международными стандартами.
«Обобщенные технико-экономические показатели по применению новых материалов и технологий при проектировании и строительстве тоннелей ориентировочно составляют: сокращение стоимости строительства на 15–20%, сроков строительства на 15–25%, эксплуатационных расходов — на 30%», — отмечает Юрий Новак.
По его словам, принятие и широкое внедрение новых нормативных документов позволит строить новые и ремонтировать уже действующие сооружения транспортной инфраструктуры более надежно, быстро и экономично. «Все нововведения в СП35 и СП122 прошли общественные слушания и получили одобрение у ведущих специалистов-практиков — как проектировщиков, так и строителей», — добавляет эксперт.