5000 osób w 6 dni: 130-metrowa relokacja stacji metra Shibuya w Tokio w ramach projektu gruntownej przebudowy Subim

Założona w 1946 roku spółka Tokyo Kyukyu Electric Railway Company (Tokyu) jest jedną z największych firm budowlanych w Japonii, specjalizującą się w dużych projektach infrastrukturalnych i komercyjnych.
W tym artykule Tokyu przedstawia przepływ pracy dotyczący stosowania technologii BIM Sketchup w sprawie projektu budowy stacji Shibuya linii metra tokijskiego Ginza.

Stacja metra Tokyo Ginza Line Shibuya znajduje się w centrum Shibuya, popularnej dzielnicy Tokio. Jako ważna linia metra, obok linii Hanzomon i Fukutoshin, linia ta codziennie przewozi około 220 000 osób.Ibudynek ha, w środku którego znajduje się stacja.

Od momentu otwarcia w 1938 roku trudno było przeprowadzić gruntowną przebudowę. Obecnie stacja boryka się z następującymi problemami: 1. nie jest dostępna dla osób poruszających się na wózkach inwalidzkich; 2. peron jest wąski; 3. na stacji nie ma toalet.

Planowana jest przebudowa stacji Shibuya z myślą o zwiększeniu natężenia ruchu, bezpieczeństwie i świadczeniu usług. Stacja Shibuya na nowej linii Ginza została otwarta 3 stycznia 2020 roku, co pozwoliło na jej bezbarierowe przejście, zmniejszenie natężenia ruchu i ułatwienie przesiadek na inne linie kolejowe.

Z uwagi na fakt, że stacja i perony nadal były połączone z centrum handlowym, musieliśmy przenieść je o 130 metrów na wschód, w nowe miejsce. Byliśmy odpowiedzialni za przeniesienie peronu na wschód, co wiązało się ze zmniejszeniem liczby kolumn (z siedmiu do trzech po wschodniej stronie stacji) oraz budową peronu wyspowego z połączeniami kolejowymi po obu stronach, który pierwotnie był oddzielnym peronem kolei jednoszynowej.

Nowa stacja: peron o szerokości 12 metrów, położony pomiędzy dwoma torami, dostępny dla wózków inwalidzkich za pomocą windy
Ponadto, prace nad połączeniem peronowym rozpoczęły się w 2009 roku, równolegle z przebudową terenu wokół stacji Shibuya. Projekt ten, zrealizowany z wykorzystaniem modelu 3D BIM/CIM (*1) w programie SketchUp, został wysoko oceniony i otrzymał nagrodę i-Construction Excellence Award 2019 od Ministerstwa Infrastruktury, Transportu i Turystyki.

W sumie 5000 uczestników projektu pracowało nad tym ogromnym projektem przez 6 dni, od 28 grudnia 2019 r. do 2 stycznia 2020 r.
Prace budowlane związane z przeniesieniem stacji obejmowały wymianę trzech linii kolejowych. Wymiana linii kolejowych wymagała czasowego zawieszenia linii Ginza, co zwiększyło wymagania dotyczące jakości prac. Z wymianą linii kolejowych wiązały się trzy główne problemy:

(1) Ograniczenia czasowe
Czas budowy wyniósł zaledwie sześć dni. Plac budowy znajdował się w centrum Tokio, a w ramach projektu przebudowy stacji Shibuya, budowa musiała przebiegać według szczegółowego planu i być skoordynowana z godzinami otwarcia pasa autobusowego Meiji-dori oraz ograniczeniami w ruchu. Konieczne było usunięcie newralgicznych punktów oraz szybkie opracowanie i wdrożenie rozwiązań.

(2) Konstrukcja trójwarstwowa
Prace budowlane obejmowały wielowarstwowe prace dźwigowe na podłożu, torach i nawierzchniach konstrukcji tymczasowej. Przedstawienie trójwarstwowych prac budowlanych za pomocą samych rysunków dwuwymiarowych jest trudne. Aby zapobiec kolizji wysięgników poszczególnych dźwigów, konieczny był szczegółowy plan prac dotyczący kolejności ich obrotu.

(3) Niezawodne udostępnianie informacji
Biorąc pod uwagę, że w projekcie brało udział 5000 osób, konieczne było opracowanie skomplikowanych i rozbudowanych planów, procesów i procedur, a koordynacja między działami miała kluczowe znaczenie.
Wszyscy pracownicy zaangażowani w budowę musieli zostać szybko i dokładnie poinformowani o skomplikowanym harmonogramie i procesach budowy. Ponadto, ponieważ operacje zmiany torów, obejmujące postoje pociągów, musiały zostać ukończone w ciągu sześciu dni, wszyscy uczestnicy projektu musieli wykazać się taką samą intuicyjną znajomością prac oraz pełnym zrozumieniem procesów i procedur budowlanych.

Wdrażanie modelowania 3D BIM/CIM w celu zapewnienia dokładnej konstrukcji
W przeszłości, w ramach tradycyjnego podejścia, jeśli zidentyfikowano problemy projektowe lub wymagana była kontrola wykonalności wymagająca modyfikacji lub zmian, wiązało się to ze wzrostem kosztów i opóźnieniami w harmonogramie.
W ramach tego projektu zwróciliśmy się do klienta z prośbą o współpracę w procesie przeglądu. Na etapie projektowania schematu, użyliśmy programu SketchUp do stworzenia modelu 3D uwzględniającego perspektywę wykonawcy, a następnie, równolegle z projektem, wdrożyliśmy projekt inżynieryjny (*2) w ramach równoległych konsultacji. Ponadto, wykorzystaliśmy model 3D programu SketchUp do wcześniejszej konsultacji z wydziałem ruchu drogowego w kwestiach bezpieczeństwa operacyjnego, takich jak lokalizacja sygnalizacji świetlnej.

Kluczem jest jasna i łatwa komunikacja. Dwuwymiarowe dokumenty utrudniają komunikację założeń projektowych i kolejności projektów, a SketchUp został wykorzystany jako platforma do koordynacji informacji i kolejności działań między wszystkimi zaangażowanymi działami, z których każdy korzystał z własnego zestawu plików i harmonogramów. SketchUp to proste i elastyczne narzędzie, które każdy dział może opanować w krótkim czasie. SketchUp został wykorzystany do modelowania 3D, eliminując wszelkie uprzedzenia w zrozumieniu między działami.
Ponadto, dzięki wykorzystaniu VR (rzeczywistości wirtualnej) i modeli 4D do przeglądu, prace front-endowe (*3) realizowane są poprzez dodawanie osi czasu i ruchu minuta po minucie do modelu 3D SketchUp. Celem prac front-endowych jest sprawdzenie efektywności prac budowlanych i procedur budowlanych na wczesnym etapie projektu, aby umożliwić szybkie podejmowanie decyzji, uniknąć przeróbek i zwiększyć produktywność poprzez umożliwienie spójnego udostępniania informacji licznym pracownikom zaangażowanym w proces budowy.

Symulacja cyfrowa (po lewej) i na miejscu (po prawej)
Dzięki tej metodologii udało się skrócić o około połowę czas potrzebny kierownikowi budowy na zrozumienie projektu. W przypadku każdego zlecenia udało nam się obniżyć koszty pracy o około 60%.
Nasza firma nie korzysta z usług zewnętrznych firm specjalizujących się w BIM/CIM. Korzystaliśmy z programu SketchUp, opracowaliśmy podręcznik umiejętności dla naszych pracowników i przeprowadziliśmy wstępne szkolenie dla ponad 200 inżynierów terenowych, dając tym samym placowi budowy możliwość przejęcia inicjatywy.

Wykorzystanie SketchUp BIM/CIM nie tylko zwiększa produktywność, ale także zapewnia dodatkowe korzyści klientom, użytkownikom obiektów i innym zaangażowanym osobom. Dołożymy wszelkich starań, aby wdrożyć proces SUBIM w praktyce, wdrażając go na placach budowy i rozszerzając na całą firmę.

Wywiad wideo z dyrektorem Wydziału Inżynierii Lądowej Kolei Tokijskiej
*1 BIM/CIM (Building/Construction Information Modeling, Management) to proces, który rozpoczyna się na etapie badań i projektowania, a następnie wdraża modele 3D na etapach budowy, konserwacji i zarządzania. Jest on wykorzystywany do budowy, produkcji i zarządzania rodzinami systemów, jednocześnie dodając informacje o atrybutach (materiały, wytrzymałość itp.), aby zapewnić zarządzanie jakością i zwiększyć wydajność.
*2 Inżynieria współbieżna (Concurrent Engineering, CE) to metodologia mająca na celu skrócenie cykli rozwoju i obniżenie kosztów poprzez jednoczesne wykonywanie wielu zadań w procesie rozwoju w przemyśle wytwórczym i innych branżach, a także dzielenie się informacjami i pracę zespołową między działami. Oczekuje się, że BIM przyniesie następujące efekty.

Zapewnienie funkcjonalności i jakości po zakończeniu eksploatacji poprzez uwzględnienie opinii kierownika budowy i zmian w planach na etapie projektowania, co poprawi wygląd i komfort użytkowania obiektu.
Uwzględnienie kwestii konserwacji i zarządzania (np. materiałów, unikanie tworzenia sekcji, które mogą być słabe) poprzez uwzględnienie opinii osoby odpowiedzialnej za konserwację i zarządzanie na etapie projektowania. Udostępnienie informacji wymaganych na etapie konserwacji i zarządzania w użytecznej formie na etapie projektowania i budowy poprawia efektywność oraz poziom konserwacji i zarządzania.
Wspólna praca osób zaangażowanych w projekt może przyspieszyć podejmowanie decyzji i skrócić czas oczekiwania, co z kolei przekłada się na skrócenie czasu trwania budowy i całego projektu. (Wytyczne CIM Ministerstwa Infrastruktury, Transportu i Turystyki, wydanie ogólne).
*3 Praca front-end, czyli uwzględnienie z wyprzedzeniem możliwych zmian w specyfikacjach późniejszych procesów itp. na etapie początkowym w celu poprawy jakości i skrócenia okresu budowy w branżowych dziedzinach rozwoju systemów i wytwarzania produktów.

W przypadku BIM pożądany efekt można osiągnąć poprzez zmianę specyfikacji poprzez sprawdzenie kolizji zbrojenia w konstrukcjach żelbetowych i rozważenie skuteczności tymczasowych metod budowy na etapie projektowania, inspekcje przeprowadzane przez stronę budowlaną w celu zapobiegania przeróbkom, inspekcje takie jak sprawdzanie procedur budowlanych oraz inspekcje z perspektywy strony utrzymania i zarządzania na etapach projektowania i budowy. (Źródło: strona internetowa Japońskiego Centrum Informacji Budowlanej)