Głębsze wykopy z użyciem monitoringu

Autor: Martin Rub, Lidija Špiranec i Katja Omlor

Szwajcarskie Koleje Federalne (SBB) wraz z miastem Winterthur zainicjowały długoterminowy projekt rozbudowy w celu zwiększenia przepustowości stacji kolejowej Winterthur. Ze względu na rosnącą ilość pasażerów decydujących się na skorzystanie z tej przyjaznej dla środowiska formy transportu (codziennie około 120 000 osób), czwarty co do wielkości dworzec kolejowy w Szwajcarii wymagał większego przejścia podziemnego dla pieszych na północy, aby zapewnić lepsze dojście na perony, a także rozbudowy tunelu rowerowego, który łączy dwie części miasta i prowadzi jednocześnie do dużego garażu rowerowego. Planowane nowe przejście podziemne dla pieszych i rowerzystów obejmowało również dodanie różnych sklepów, które zwiększały komfort zakupów. W przypadku tego złożonego projektu - zwłaszcza gdy nie było możliwości zatrzymania ruchu kolejowego -  SBB podpisały umowę z firmą ARGESTRABurg (STRABAG AG i Burger Stahlbau AG) na budowę, natomiast firma Terradata AG została wybrany do prowadzenia całego zakresu monitoringu i pomiarów geodezyjnych niezbędnych do realizacji projektu.

Rozbudowaa ma wydźwięk funkcjonalny i wizualny: poza podniesieniem jakości podróżowania i życia, projekt ten ma pomóc przekształcić dworzec Winterthur w atrakcyjną bramę miejską, łącząc stare centrum miasta z nową częścią miasta. Nowe przejście podziemne dla pieszych i rowerzystów, nowe centrum logistyczne oraz podziemne miejsce parkingowe dla rowerzystów zwiększą bezpieczeństwo i komfort pasażerów przy wyborze tego rodzaju transportu.

Zawsze, gdy projekt ma wpływ na życie ludzi, zwłaszcza w kontekście ich bezpieczeństwa, wybór najlepszych partnerów jest sprawą najwyższej wagi.

Odważny projekt z wysokimi wymogami bezpieczeństwa

Nowe przejście podziemne dla pieszych „Nord” na stacji kolejowej Winterthur przebiega pod siedmioma istniejącymi torami kolejowymi. W tym celu konsorcjum inżynieryjne składające się z firm Locher Ingenieure AG, F. Preisig AG i 10:8 Architekten GmbH, opracowało koncepcję korytarza o szerokości 50 metrów - z 14 tymczasowymi mostami kolejowymi nad nim w ciągu czterech lat budowy. Ponadto, aby bezpiecznie prowadzić pieszych w czasie trwania projektuPUWI konsorcjum inżynieryjne zaplanowało oddzielny tymczasowy most stalowy dla pieszych. Ten tymczasowy most również musi być monitorowany ze względów bezpieczeństwa. Wreszcie ten złożony projekt obejmuje również istniejący parking nad stacją kolejową, w tym rampę dojazdową. Parking będzie układany statycznie na górze stacji kolejowej. Znajdujące się w przejściu podziemnym filary muszą tymczasowo podpierać konstrukcję nowego stropu przejścia podziemnego i parkingu.

Rysunek1: Przekrój nowego przejścia podziemnego i mikropali tymczasowo podpierających ramę parkingu powyżej. Wizualizacja pokazuje również parking i tymczasowy most (lewy i prawy) wraz z kotwami. Kolorowe punkty to punkty monitorowane. Rysunek autorstwa Locher Ingenieure AG.

Podczas budowy, osiadania i przemieszczeń torów eksploatacyjnych, tymczasowe mosty i istniejący parking na stacji kolejowej muszą być stale monitorowane co 15 minut.

Ponieważ kolej musi pozostać w pełni sprawna i bezpieczna, system monitoringu Terradata wysyła ostrzeżenia, gdy tylko wykryje ruchy poza zdefiniowanymi progami. Ten złożony projekt łączy nie tylko pomiar odkształcenia torów, ale także monitoring innych procesów budowlanych podczas całkowitego remontu parkingu. Z tych powodów mosty tymczasowe są monitorowane na każdym końcu przez pryzmaty magnetyczne (niebieskie punkty). Przed i za tymczasowymi mostami tory kolejowe są monitorowane co 4,8 m (niebieskie punkty). Tymczasowe słupy podtrzymujące parking (punkty w kolorze fioletowym) są monitorowane na czterech różnych poziomach wysokości, aby wykryć możliwe osiadania podczas wykopywania ich mikropali.

Rysunek2: Koncepcja Terradata umożliwiająca pomiar wszystkich kolorowych punktów monitoringu. Rysunek autorstwa Locher Ingenieure AG.

Monitorowanyobszar należy również rozszerzyć na sąsiednie budynki, aby zapobiec uszkodzeniom strukturalnym i zapewnić bezpieczeństwo ludzi. Teradata AG gromadzi dane za pomocą czujników geodezyjnych i geotechnicznych. Na podstawie zebranych danych obliczane są odkształcenia 3D (takie jak skręcenie i osiadanie torów kolejowych oraz inne typowe parametry tras kolejowych).

Rysunek3: Tachimetr monitorujący Leica Geosystems na płycie montażowej na suficie.

Rysunek4: Po lewej: Pociąg mija tymczasowe mosty, podtrzymywane przez mikropale. Po prawej: Strefa przejściowa dla stateczników torowych na tymczasowych mostach stalowych. Obie konstrukcje są mierzone przez tachimetry Leica co 15 minut przez trzy lata.

Superpakiet do monitoringu

Terradata wykorzystuje tachimetry Leica Geosystems i oprogramowanie do monitoringu GeoMoS do automatycznego monitorowania odkształceń, przy czym jednym z najważniejszych elementów jest tachimetr Leica Nova TM50. To najlepszy instrument do monitoringu na kolei - szybki i cichy, rzadko zauważany przez pasażerów na peronach.

Kombinacja sprzętu wybrana dla lokalizacji Winterthur to:

• 7 tachimetrów do automatycznego monitoringu Leica Geosystems
• Precyzyjne pryzmaty odblaskowe ze szkła 420
• 25 niwelatorów hydrostatycznych do monitoringu osiadań budynków
• 20 czujników ciśnienia do monitoringu obciążenia
• 2 czujniki drgań do monitoringu drgań strukturalnych
• 40 mierników pęknięć do monitoringu wpływu podmurowania budynku stacji kolejowej
• 20 pochyłomierzy do monitoringu mikropali

Rysunek5: Po lewej: Model BIM fundamentowej konstrukcji budynku kolejowego wraz z jego mikropalami. Po prawej: Wykopy, podczas których budynek został nasunięty na tymczasowe mikropale (BIM wgF. Preisig AG).

Rysunek6: TEDAMOS(Swiss Monitoring Solution by Terradata) Wszystkie pomiary podbudowy budynku kolejowego dostępne są w przeglądarce internetowej. Fasadę monitorowały dwa tachimetry 3D Leica. System niwelacji wodnej monitorował wysokość istniejącego budynku, a 40 pras hydraulicznych było mierzonych miernikami pęknięć. Dwuosiowe czujniki MEMS monitorowały nachylenie mikropali. Projekt monitoringu był ciągły (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu) z interwałem pomiarowym do 1 minuty z włączeniem pras obciążających.

Rysunek7: Przykład szeregów czasowych deformacji jednego punktu monitorowania pokładu parkingowego, pokazujące efekty sezonowe (rozszerzanie i kurczenie się) konstrukcji stalowej (składnik dL) oraz poziomy alarmowe w kolorze żółtym, pomarańczowym i czerwonym.

Rysunek8: Tachimetr do monitoringu Leica Geosystems zamontowany na pochyłym słupie.

Wybór odpowiedniego partnera

Terradata AGNajwiększy szwajcarski dostawca usług geodezyjnych i monitoringu podjął się tego ekscytującego wyzwania w zakresie monitoringu.

„Nasze rozwiązania mają na celu wczesne wykrywanie i ochronę przed potencjalnymi zagrożeniami - specjalizujemy się w zapewnianiu bezpieczeństwa tam, gdzie główną rolę odgrywają konstrukcje, infrastruktura, gleba i zagrożenia naturalne” - powiedział Martin Rub, Teamleader Monitoring. „Projekt kolejowy w Winterthur pozwala nam wykorzystać cały zestaw sprzętu i oprogramowania. Wybraliśmy rozwiązanie do monitoringu Leica Geosystems, ponieważ zawsze staramy się utrzymać naszą przewagę konkurencyjną”.

Głównym powodem wyboru produktów Leica Geosystems była jakość ich tachimetrów. Oprócz specjalistycznego oprogramowania monitorującego Leica Geosystems, Terradata korzysta również ze swojego autorskiego opracowania TEDAMOS (Swiss Monitoring Solution by Terradata) do wizualizacji danych.

Rysunek9: Oprócz monitoringu automatycznego, wykonywanych jest wiele zadań związanych z ręcznym monitorowaniem odkształceń.

Innowacja to jedyna przyszłościowa strategia

Teradata AG ma mocne motto: „Mierzymy i dokumentujemy - wszędzie tam, gdzie główną rolę odgrywają budynki i ziemia”. To drugie doskonale łączy się z hasłem Leica Geosystems „Kiedy musi być dobrze”. Silne partnerstwo sprzętowe podczas złożonych projektów monitoringu oznacza, że klienci muszą mieć możliwość polegania na swoim sprzęcie 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Teradata AG z niecierpliwością oczekuje dalszych innowacji technologicznych w segmencie komunikacji. Leica Geosystems z niecierpliwością czeka na kolejne ekscytujące projekty, w których bezpieczeństwo jest gwarantowane dzięki wiodącemu w branży sprzętowi, oprogramowaniu i usługom, zapewniającym kompleksowe wsparcie rozwiązań do monitoringu.

Zainteresowany monitoringiem? Zachęcamy do zapoznania się z kolejnymi studiami przypadków pokazującymi, w jaki sposób nasi klienci używają naszych rozwiązań do usprawnienia pracy w zakresie monitoringu:

Studia przypadków w zakresie monitoringu