Эволюция изысканий: от тяжелого бурения — к цифровым двойникам
Рынок инженерных изысканий сегодня — это поле битвы между сжатыми сроками строительства и фундаментальной геологической достоверностью. О том, как не наступить на грабли техногенных грунтов и почему лазерное сканирование может спасти проект от переделок, — в нашем обзоре.
Инвестиционные проекты все чаще реализуются в стесненных условиях исторической застройки или на слабых грунтах, где ошибка изыскателя может стоить миллиарды. В ответ на эти вызовы компании переходят от «бумажной» геологии к цифровым двойникам. В новых подходах они видят не просто ресурс для ускорения, но в первую очередь гарантии обеспечения безопасности здания на десятилетия вперед.
О ресурсной базе и технологиях
Оснащение в изысканиях — это вопрос профессиональной честности. Николай Олейник, генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ», подчеркивает: заказчик платит не за метры бурения, а за достоверный прогноз. Компания исторически вкладывается в перевооружение: ее парк включает тяжелые установки УРБ для глубокого бурения (до 165 метров) и малогабаритные итальянские буровые Beretta, которые проходят в арки исторических зданий. Для полевых исследований грунтов применяется полный спектр оборудования — от статического зондирования (CPT) до дилатометра Марчетти, который позволяет получать данные о грунте in situ — на месте — с высокой точностью, не нарушая его структуру.
— Что касается программного обеспечения и цифровизации, здесь мы идем в ногу со временем: используем современные геодезические приборы, тахеометры, GNSS-приемники, — отмечает Николай Олейник.
Ключевой тренд последних лет — лазерное сканирование. Это не просто «фотография» местности, а готовый переход к цифровым двойникам, но с одной оговоркой: она должна применяться умно.
— Наземное сканирование дает миллионы точек, идеальную детализацию для сложных фасадов или промышленных объектов, — поясняет генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ». — Мобильное сканирование незаменимо для линейных объектов — дорог, трасс, где раньше приходилось ходить с вешкой неделями, а теперь мы получаем «облако точек» за пару проездов. А технология SLAM — это вообще прорыв для подземных сооружений и зданий, где нет спутникового сигнала.
Как отмечает генеральный директор ООО «РУСЭКО-СТРОЙПРОЕКТ» Александр Лапыгин, его компания также сфокусирована на цифровой точности, используя в работе технологию наземного лазерного сканирования с 2016 года. Это единственный метод, результаты которого можно хоть как-то проверить без сопоставимых с их получением трудозатрат.
— То есть, грубо говоря, «облако точек» можно сравнить с обмерным чертежом и найти в нем ошибки, а когда обмеры выполнены простой лазерной рулеткой и их результат зафиксирован карандашом на бумажке — сравнить обмерный чертеж просто не с чем, только заново перемерять, — подчеркивает он.
Руководители компаний отмечают экономический эффект от внедрения высоких технологий. Для «ЛенТИСИЗ» лазерное сканирование (наземное, мобильное, SLAM для подземных сооружений) — это способ ускорить и удешевить процесс для заказчика.
— Проектировщик получает не просто топоплан, а готовую трехмерную основу. Это исключает ошибки привязки и необходимость повторных выездов геодезистов, — говорит Николай Олейник.
Александр Лапыгин предупреждает, что сама по себе технология не удешевляет работу:
— Это не ускоряет и не удешевляет процесс ни для нас, ни для заказчика, но кардинально снижает риск ошибки при обмерах (для обмеров вручную этот риск составляет практически 100%) и, конечно, экономит время и трудозатраты на корректировку проектных решений в момент выхода подрядчика на стройплощадку.
Оценка рисков и работа в стесненных условиях
Такая компетенция, как опыт работы в экстремальных геологических и стесненных условиях, для «ЛенТИСИЗ» является «профессиональным ДНК». Вспоминая сложнейшие объекты, Николай Олейник приводит пример из собственной практики времен начала карьеры — гольф-клуб в Сестрорецке. — Там — торфы, слабые грунты, пылеватые пески. Заказчик не хотел тратиться на подъездные пути, а нам нужно было получить качественные образцы. Пришлось применять нестандартное оборудование, буквально вытаскивать керн из болота, не нарушая его структуру, — рассказывает он. — Такая «полевая закалка» потом очень помогает в управлении — сразу видишь, где технология дает сбой, а где объективные геологические сложности.
Сегодня же ключевой вызов — стесненные условия исторических дворов-колодцев в центре города. Выходом становится использование малогабаритной техники и накопленный кадровый потенциал.
— Минимизация рисков для нас — это комплексный подход. Мы сами себе обеспечиваем контроль: от геодезической разбивки до лабораторных испытаний и итогового отчета, — отмечает спикер.
Также Николай Олейник подчеркивает важность преемственности поколений, когда молодые инженеры перенимают опыт у ветеранов, работавших на ликвидации последствий Ташкентского землетрясения и аварии на Чернобыльской АЭС.
Контроль качества и взаимодействие с заказчиком
В «ЛенТИСИЗ» выстроена система трехуровневого контроля: полевой, лабораторный (на площади более 500 кв. м) и камеральная проверка. Здесь гордятся культурой взаимодействия, привитой еще в 1990-е годы при работе с иностранными партнерами.
— Мы стараемся не просто отдать отчет, а сопровождать проект, консультировать всех участников проекта на его последующих этапах, — поясняет Николай Олейник. — Если строители начинают работы раньше выдачи финального документа (а сейчас это частая практика из-за сжатых сроков), мы выезжаем на площадку, уточняем данные по факту, чтобы стройка шла без простоев. Главное, чтобы заказчик понимал: мы с ним в одной лодке, и наша репутация зависит от того, как поведет себя здание через 5, 10, 50 лет.
«РУСЭКО-СТРОЙПРОЕКТ» сделал ставку на формализацию процессов. Александр Лапыгин отмечает, что важнейший элемент контроля — построение системы управления проектом.
— Не зря придумали шаблоны, чек-листы и обязательный контроль в несколько этапов. Конечно, самые развитые системы такого контроля — в авиации, откуда они и распространились, — говорит он.
Компания опубликовала в открытом доступе совокупность чек-листов и описаний бизнес-процессов. Взаимодействие с заказчиками переведено в электронный вид (ЭДО, среда общих данных). Однако Александр Лапыгин признает, что рынок требует гибкости:
— По некоторым важным решениям по проекту мы готовы руководствоваться указанием представителя заказчика, данным устно или в мессенджере. При этом в обязательном порядке дублируем запросы по формальной процедуре, чтобы спустя месяц, но все же получить и формальный ответ, снижающий юридические риски.
Реконструкция с уважением к наследию: сохраняя архитектурный облик столицы
В условиях плотной городской застройки в центре города особенно актуален вопрос сохранения архитектурного наследия при демонтаже и реконструкции исторических зданий. ГК «КрашМаш» делится опытом и технологиями работ в Москве, применение которых сохраняет исторический облик столицы.
Выполнение работ профессиональными демонтажными компаниями в строительных проектах позволяет вдохнуть новую жизнь в исторические здания, адаптируя их к современным требованиям и повышая их функциональность. Для проведения реконструкции исторических объектов необходимы профессиональные навыки, специальные знания и опыт. В 2021 году ГК «КрашМаш» получила лицензию Минкульта, позволяющую выполнять реставрацию, консервацию, ремонт и приспособление объектов культурного наследия, а также воссоздавать основания, фундаменты, кладку, ограждающие конструкции и другие элементы зданий. Компания активно развивает направление частичного демонтажа с сохранением фасадных конструкций.
Главная задача всех участников процесса строительства — сохранить фасады, а внутренние пространства адаптировать под современные потребности, сделать их удобными и комфортными.
Во 2-м Неопалимовском переулке специалисты компании выполнили сложный демонтаж пятиэтажного здания, расположенного в условиях плотной исторической застройки. Для сохранения фасада была возведена металлическая опорная поддерживающая конструкция, а оконные проемы дополнительно защищены специальными металлическими обоймами. При демонтаже применялась технология с использованием контрфорсов, которые обеспечивали устойчивость фасада и защищали его от динамических нагрузок.
По другому московскому адресу — в Потаповском переулке, в районе Чистопрудного бульвара — специалисты компании «КрашМаш» реализовали уникальный проект по сохранению исторического периметра особняка — четырех фасадных стен здания 1915 года постройки. Демонтаж осуществлялся поэтапно с постоянным мониторингом вибраций и пылеобразования, а благодаря использованию железных обойм удалось предотвратить риск обрушения здания.
Хочется отметить один из значимых объектов для всей Москвы — реконструкцию Чижевского подворья XVII–XIX веков на Никольской улице, 10, недалеко от Кремля. Этот проект был представлен среди выдающихся работ индустрии демонтажа на премии Russian Demolition Awards 2024 как образец бережного демонтажа с сохранением ключевых элементов конструкции. В рамках сложного процесса реконструкции с установкой защитного металлического каркаса на Никольской улице инженеры компании сохранили фасадные стены XVII–XIX веков, а также другие элементы исторического подворья, которое в прошлом представляло собой крупный деловой квартал центра Москвы. Периметр сохраненной исторической стены Чижевского подворья составил более 300 метров. Победа ГК «КрашМаш» в номинации «Гражданский демонтаж» стала знаковым событием для отрасли и вдохновляющим примером бережного отношения к историческому наследию.
«Этот проект не только укрепил репутацию группы компаний «КрашМаш» как лидера отрасли, но и подчеркнул важность сохранения исторического облика Москвы. Наши инженеры участвуют в реконструкции старых зданий с сохранением фасадных стен, а архитекторы соединяют прошлое и настоящее, дополняя историческое пространство современным дизайном и новыми деталями», — рассказывает генеральный директор ГК «КрашМаш» Виктор Казаков.
Опыт специалистов, профессионально занимающихся реконструкцией исторических зданий, доказывает, что даже в условиях плотной городской застройки и сложных инженерных задач можно успешно провести демонтаж и реконструкцию, максимально сохранив исторический облик столицы и ее архитектурное богатство для будущих поколений.
Требуется доработка
Внедрение ТИМ в изыскательскую деятельность, по мнению специалистов, требует не только адаптации существующих нормативных документов, но и разработки специализированных стандартов.
Технологии информационного моделирования активно внедряются в изыскательскую деятельность, позволяя повысить точность и эффективность реализации проектов. Благодаря ТИМ изыскания становятся более детализированными и информативными.
Вектор на цифровизацию
По словам генерального директора ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николая Олейника, ТИМ-визуализация существенно повышает эффективность работы с данными изысканий. Трехмерное представление геологических слоев, экологических факторов, а также цифровые модели местности позволяют быстрее принимать проектные решения. Интерактивные модели дают возможность анализировать различные сценарии освоения площадки, оценивать риски и оптимизировать проектные решения на ранних стадиях. «За последние два года спрос на ТИМ-модели изысканий вырос более чем в три раза. Около 50% наших заказчиков теперь требуют предоставления данных в формате информационных моделей. Особенно высокий интерес проявляют девелоперы крупных проектов и государственные заказчики. Мы прогнозируем дальнейший рост спроса, особенно в связи с постепенным переходом госзаказа на ТИМ-технологии», —добавляет он.
С данными выводами согласен и генеральный директор проектно-изыскательской компании «ЭПИР» Константин Бакиров. Все больше заказчиков, отмечает он, начинают понимать, что качественная цифровая модель участка — это инвестиция в успешную реализацию проекта. Особенно востребованы BIM-модели в следующих случаях: при реализации крупных инфраструктурных и промышленных проектов, в государственных закупках, где ТИМ становится обязательным требованием, при строительстве в сложных геологических условиях. «Если раньше инженерные изыскания предоставлялись в виде текстовых отчетов, таблиц и чертежей, то теперь заказчики все чаще запрашивают ТИМ-модель, содержащую пространственно привязанные геоданные, слои грунтов, гидрогеологические объекты, подземные коммуникации и т. д. С уверенностью можно сказать, что использование ТИМ-моделей инженерных изысканий неуклонно растет, особенно среди клиентов, ориентированных на современные технологии и комплексный подход к управлению проектами. Эта тенденция отражает общий вектор цифровизации строительной отрасли и стремление всех участников проекта к большей точности, наглядности и эффективности».
«На данный момент отмечаем очень высокую востребованность технологий информационного моделирования в инженерных изысканиях, в частности геодезических. Использование ТИМ-модели позволяет наглядно увидеть существующий рельеф местности, расположение зданий и инженерных сетей, выполнить оптимальную посадку зданий. Предварительное моделирование инженерных изысканий особенно актуально для местностей с характерно выраженным рельефом. Оптимальная посадка здания существенно оптимизирует затраты на реализацию проекта», — считает руководитель отдела генерального плана WE-ON Илья Самохвалов.
По словам руководителя отдела инженерных геологических изысканий ГК ОЛИМПРОЕКТ Ивана Якушева, ТИМ в инженерных изысканиях — тема сложная. Спрос на него есть, но чаще он продиктован недавно введенными нормативами, а не реальной необходимостью, особенно на госконтрактах. «Изыскательская отрасль к этому просто не готова: у большинства компаний нет подходящих инструментов, а трудозатраты остаются высокими. Конкретно наша компания прошла большой путь, прежде чем у нас появилась собственная система, которая позволяет собирать, обрабатывать и визуализировать данные в пригодной для передачи в проектные программные комплексы форме, но даже при этом все требует проверки и доработок вручную. Подавляющее большинство коллег-изыскателей, особенно в регионах, до сих пор работают в привычном режиме: отчеты, фото, PDF. Пока ТИМ-модель — это, скорее, дополнительная работа, чем реальный стандарт. При этом ее ценность часто недооценивают: заказчики не всегда понимают, что качественная модель стоит денег. Но тренд задан. Мы не ждем, когда ТИМ в изысканиях станет нормой, мы уже учимся работать в этом контексте, чтобы не догонять, а опережать».
Необходимы спецстандарты
В настоящее время российскими властями продолжается разработка правил и регламентов использования технологий информационного моделирования. По словам Николая Олейника, профессиональное сообщество поддерживает инициативы Минстроя России и Главгосэкспертизы о включении изысканий в состав информационной модели согласно Постановлению Правительства РФ № 614 от 17 мая 2024 года, а также разработку классификаторов, соответствующих видам изысканий, в рамках ГК «Цифровая экономика» и методических рекомендаций ФАУ «Главгосэкспертиза России» по представлению информационных моделей для экспертизы. Также представители отрасли считают важным развитие национальных стандартов и сводов правил, таких как ГОСТ Р 21.1101-2020 и ГОСТ Р 57563-2017, которые регулируют представление результатов инженерных изысканий в цифровом формате. Кроме того, изыскатели видят необходимость в общественном обсуждении СП «Требования к представлению геологических изысканий в BIM». Поддерживают внедрения стандартов обмена информацией между участниками ИМ, таких как IFC, а также открытых форматов обмена геоданными.
«На наш взгляд, для более эффективного применения ТИМ в изыскательской сфере необходимо разработать дополнительные отраслевые регламенты и стандарты, учитывающие аспекты их деятельности. Геология имеет уникальную структуру, в которой важны стратиграфия, лабораторные данные и прослеживаемость пластов, но сейчас нет единого стандарта для цифрового моделирования геологических тел в ТИМ. Экологические изыскания собирают множество точечных и распределенных данных, требующих систематизации, точной привязки и интеграции с результатами мониторинга. Унификация представления данных в этих областях повысит качество проектирования, упростит прохождение экспертизы, а также обеспечит возможность анализа и повторного использования информации на стадии эксплуатации объектов. Таким образом, создание специализированных стандартов для инженерных изысканий в рамках ТИМ является логичным и необходимым шагом на пути цифровой трансформации изыскательской отрасли», — считает Николай Олейник.
Мы также поддерживаем создание единых стандартов, продолжает тему Иван Якушев, но с четким разделением: геология и экология — разные дисциплины с разной ролью в проектировании. «Геология — это основа для расчета конструкций и фундаментов, а экология, за редкими исключениями, конструктив не затрагивает. Поэтому BIM для экологии — скорее, табличная модель с приоритетными индикаторами, локализованными под особенности конкретного региона. В то же время для геологии необходимо аккумулировать лабораторные и полевые данные в структурированную, проверяемую базу. Главное — не перегружать ее деталями, не несущими практической ценности, а фокусироваться на информации, пригодной для повторных расчетов и моделирования», — констатирует представитель ГК ОЛИМПРОЕКТ.
По словам Ильи Самохвалова, в сопроводительной документации к изысканиям хотелось бы видеть приложенными исходные модели xml. Это бы значительно повысило и качество, и оперативность работы с ТИМ-моделью инженерных изысканий. «Было бы здорово объединить некоторые изыскания или так же в объеме получать комбинированные изыскания, например геодезические объединить с геологическими или дендрологическими изысканиями. Это позволило бы наглядно, на ранних стадиях видеть существующее положение. Отображение существующих инженерных сетей, зданий и сооружений в ТИМ стало бы огромным приобретением на ранних этапах», — полагает он.
Подготовка 3D-моделей грунтов, отмечает Константин Бакиров, — важный этап в геотехническом моделировании, позволяющий визуализировать геологическое напластование, учитывать сложные пересечения слоев грунта, зоны ослабленных пород, карстовые полости, уровень и направление движения подземных вод. Это дает возможность заранее выявить потенциально проблемные зоны и снизить неопределенность в дальнейших инженерных расчетах. «Интеграция этих моделей в геотехническое 3D-моделирование существенно упрощает и ускоряет расчеты, обеспечивая более точную оценку взаимодействия системы “фундамент — основание”. Это особенно важно при проектировании, реконструкции, усилении зданий и сооружений, когда даже небольшие особенности грунтового основания могут существенно повлиять на поведение конструкции», — резюмирует глава ПИК «ЭПИР».