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中国勘察设计协会主管主办

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Bentley解决方案改造3,500米湖下隧道,改善城市污水处理

Bentley应用程序助力在预算范围内按时交付多伦多市Ashbridges Bay处理厂排污口项目


为污水处理厂设计水下排污口


Ashbridges Bay处理厂位于多伦多市中心以东的安大略湖畔,其排污口(ABTPO)项目需要进行升级。该处理厂是加拿大规模最大、年代最久远的污水处理厂,始建于1910年,于1917年正式投入使用。它是多伦多四座污水处理厂中规模最大的,最大污水处理能力为每天 3300万升。然而,现有的排污口建于1947年,排污能力不足,无法将经过处理的废水全部排放入湖,排污口也即将达到预期使用寿命。


Hatch加拿大的团队负责设计和建造新的隧道排污口,把处理后的污水从处理厂直接输入安大略湖。项目总投资3亿加元,工程内容包括在湖岸线附近建造竖井,以及在湖床正下方的岩石中挖掘一条隧道。Hatch隧道高级项目经理Kevin Waher表示:“关于竖井和隧道的尺寸,我们正建设一个深入地下的竖井,面积相当于一个足球场,隧道长度大约有金门大桥的三倍,直径相当于一般的两层楼的高度。”处理后的废水将在重力的作用下从工厂流出,通过连接管道、竖井和隧道,最终流入湖中。该项目的施工地点、复杂特性和项目规模都给团队带来严峻的挑战。


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改善多伦多市的污水处理能力


Hatch在早期就认识到,要确保成功完成该项目,需要使用能将计算机辅助设计与工程分析相结合的软件。除了应对项目施工的多种复杂挑战,他们还需要在考虑水下土体和环境特征的同时最大限度降低成本。此外,处理厂为大约160万居民服务,最终不仅要保证社区生活质量的提升,随着城市的发展和扩张,还要保证日后新居民的生活质量。


团队最终确定,传统的工程交付方法难以满足项目需求。除了隧道施工,Hatch还需要建造50个垂直的直列式扩散立管,用以连接隧道顶部与隧道最后1000米沿线的湖床,让污水更加顺利地流入湖泊。隧道要正常运行,必须从陆上竖井处进行支撑,而立管将从水上驳船向下钻孔。协作是确保该项目成功交付的关键,由于团队分散在不同的办公地点,就更需要运用数字化协同工作流,以实现高效沟通。


团队协作,改进工程分析


Hatch已经熟悉Bentley软件的应用,早在2015年该项目的初始设计阶段,Hatch就使用了Bentley的软件。也正因如此,在项目的下个阶段继续使用Bentley应用程序,是比较理想的选择。Hatch的工程师应用Bentley的OpenRoads,基于钻孔日志(包括湖水水位和预期隧道仰拱)创建了表面。团队借助这种方法能够对湖中地质边界条件进行预测,并以此为重大设计决策提供指导。


他们找出竖井在哪一深度最能提高设施效率,减轻了隧道被湖水淹没的潜在风险。团队在OpenRoads中,在竖井周围设计了一个环形的轮廓,以全面地检查整个过程中的土体条件,进一步确定合适的挖掘方式。Hatch借助MicroStation,对竖井和隧道的所有元素进行建模,完成隧道环片施工并确定每个环片的合适旋转程度,以解决可能出现的连接问题。三维模型提供了复杂几何图形清晰的图像,助力工程团队制定了更简单的加固计划。他们还对竖井的挖掘进行了建模,考虑到了结构的深度、不同的土体和岩石条件以及不同类型的结构特征,以确保挖掘计划按时进行,不会发生任何意料之外的延误。


Hatch还利用ProjectWise的互连数据环境,使团队可以跨越多个时区开展协作,确保项目按时交付,预算不超出限制范围。他们就平台中所有的CAD工作内容、工程分析和设计内容展开协作,团队能够在另外的服务器上创建PDF,同时继续处理CAD图纸。Waher表示:“ABTPO项目采用Bentley系列软件,制定实用的解决方案,来应对特殊的工程挑战,建立互连、协同的工作环境,保证了项目的成本效益和工作效率。”


超出客户期望,节省大量成本


Hatch在该项目中使用Bentley应用程序,提前向客户交付了高质量的设计。借助该软件先进的CAD功能,他们只需雇佣一名全职和两名兼职工作人员,减少了2,000小时的工作时间,因此节省了35万加元。三维模型用于技术同行和施工可行性审查研讨会,全部投标文件均提前一周交付给客户,这为CAD员工节省了相当于2.5万加元的工时。此外,使用ProjectWise的互连数据环境来共享所有文档和信息,该项目实现了无纸化办公,Hatch也因此节省了超过3.5万加元的纸张和印刷成本。ProjectWise的协作环境还确保了跨时区互连,提高了团队效率,帮助 Hatch 在预算内按时完成详细的设计。


这些成果得到了客户的认可。Ashbridges Bay处理厂项目经理Alison Barlow表示:“项目按时完成,又没有超出预算,我还有什么不满意的呢?”另外,多伦多市排污口项目经理Justina Teper也表示:“排污口设计阶段按时、按预算完成,满足市政府要求,这值得称赞。”新的排污口对多伦多改善该处理厂污水处理能力至关重要。ABTPO项目预计还将有助于改善多伦多市的湖岸线、沙滩以及安大略湖的水质。Hatch高级营销专家Russell Pye表示:“很高兴能有机会应用Bentley的系列软件和工具来完成详细设计。……我们期待着未来能与Bentley在世界各地排污口项目中再次合作。 ”该项目的施工正在顺利进行,预计2024年完工。