Hiện đại hóa cơ sở hạ tầng cấp nước lâu đời bằng Quy trình công việc BIM hiệu suất cao

Tổng quan dự án

Nhóm kỹ sư của Hunziker Betatech AG được giao nhiệm vụ không chỉ cải tạo hai nhà máy xử lý nước thải cũ nằm ở bang Zurich, Thụy Sĩ mà còn kết hợp chúng tại một địa điểm duy nhất để đáp ứng các yêu cầu mới. Những thách thức đặc biệt mà nhóm phải giải quyết là hạn chế về không gian, quy định nghiêm ngặt dẫn đến lượng nước cần lọc tăng gấp ba lần, tuân thủ luật môi trường mới và nhu cầu thực hiện dự án mà không làm gián đoạn dịch vụ. Đây là một nhiệm vụ chỉ có thể hoàn thành với các công cụ lập kế hoạch kỹ thuật số.

• Thách thức chính: Không gian xây dựng hạn chế 
• Dự án: ARA Zimmerberg
•  Chủ sở hữu tài sản: Hiệp hội ARA Zimmerberg 
• Công ty thiết kế: Hunziker Betatech AG 
• Mức đầu tư: 131,5 triệu CHF (≈ 143 triệu USD) 
• Thời gian hoàn thành: 2027

BIM cho Nhà máy Kỹ thuật tại ARA Zimmerberg

Hơn 60.000 người sống trong các cộng đồng Horgen, Oberrieden, Rüschlikon và Thalwil trên bờ hồ Zurich tuyệt đẹp. Cho đến nay, hai nhà máy ở Horgen và Thalwil đã đi vào hoạt động để xử lý nước thải của các cộng đồng đó. Cả hai đều cần được cải tạo sau khoảng 50 năm hoạt động để có thể chịu được sự gia tăng dân số hơn nữa và có một chiến lược bền vững trong tương lai.

Hiệp hội ARA Zimmerberg đã quyết định xây dựng một nhà máy quy mô lớn được thiết kế tại Thalwil, có thể xử lý 800 lít nước thải mỗi giây phục vụ cho 78.000 cư dân. Đây là tải trọng dự đoán gần đúng cho năm 2050. Công ty kỹ thuật Hunziker Betatech AG đã được ủy thác cho dự án. Nhóm kỹ sư đã sử dụng mô hình kỹ thuật số với quy trình BIM để phân tích tính khả thi.

Nhiều thách thức - Một giải pháp: BIM

"Dự án là một thách thức kỹ thuật. Chúng tôi đã phải tận dụng từng centimet để đáp ứng tất cả các yêu cầu." —Dominik Börrnert, Trưởng phòng Kế hoạch Kỹ thuật số, Hunziker Betatech AG

Số hóa để đạt được kết quả bền vững

"Nếu không sử dụng các giải pháp kỹ thuật số, dự án này không thể thực hiện được. Với các phương pháp quy hoạch 2D truyền thống, sẽ không thể lập kế hoạch và xây dựng nhà máy xử lý nước thải này về lâu dài. Chỉ với các công cụ quy hoạch 3D kỹ thuật số, chúng tôi mới có thể sử dụng hiệu quả từng centimet diện tích xây dựng và tiếp cận dự án từ góc độ kỹ thuật và pháp lý ", Dominik Börrnert, Trưởng Bộ phận Kỹ thuật Xây dựng và Trưởng phòng Kế hoạch Kỹ thuật số tại Hunziker Betatech, giải thích.

ARA Zimmerberg: giai đoạn xây dựng

Sử dụng ReCap Pro, giải pháp Autodesk để chụp thực tế, một đám mây điểm 3D được tạo ra từ dữ liệu kỹ thuật số được ghi lại bằng công nghệ quét tĩnh. Dữ liệu này được nhập vào Revit, sau đó được sử dụng để tạo mô hình điều kiện hiện có, giúp mô tả chính xác môi trường tự nhiên và được xây dựng của dự án. Các kỹ sư đã sử dụng tính năng quét 3D với Recap trong Revit. Việc lập kế hoạch kiến trúc và mô hình kết cấu được thực hiện trong Revit, trong khi Civil 3D được sử dụng để lập kế hoạch cho hố xây dựng và Plant 3D cho mô hình nhà máy. Một mô phỏng CFD đã được tạo ra cho các tháp phân hủy.

Các kỹ sư đã tiến hành một nghiên cứu về bóng râm để đảm bảo rằng cư dân sẽ không bỏ lỡ ánh sáng ban ngày và tầm nhìn ra hồ do quá trình xây dựng. Tán cây sẽ góp phần lọc khí thải thông qua bộ lọc sinh học đảm bảo sẽ không có tiếng ồn và mùi phát thải. Và để đảm bảo rằng tòa nhà trông không giống một nhà máy xử lý nước thải, mặt tiền được hoàn thiện bằng gỗ Thụy Sĩ, để hòa hợp một cách kín đáo với môi trường xung quanh.

"Dự án này không thể thành hiện thực nếu không có các công cụ lập kế hoạch 3D kỹ thuật số." —Dominik Börrnert, Trưởng phòng Kế hoạch Kỹ thuật số, Hunziker Betatech AG

Collaboration Improves Construction Process

Trong khi sử dụng Revit để làm việc với quy trình BIM, tất cả những người tham gia dự án đã có cái nhìn tổng quan hơn về các giai đoạn xây dựng và cấp độ lập kế hoạch khác nhau. Sự hợp tác liên tục giữa các nhà thầu là rất cần thiết do diện tích xây dựng hạn chế.

Các mô hình dự án đã được cung cấp thông qua BIM 360, một phần với việc sử dụng kính VR cho phép tất cả mọi người, từ kỹ thuật kết cấu và dân dụng, xây dựng nhà máy và kỹ thuật điện, đến chủ sở hữu và nhà điều hành tòa nhà — và thậm chí cả cư dân khu vực — đều có cái nhìn thống nhất về kế hoạch xây dựng. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn đặc biệt quan trọng đối với việc tái thiết theo kế hoạch trong các hoạt động đang diễn ra.

"Chúng tôi đã tìm ra các giải pháp chung cho hơn 300 nhiệm vụ phối hợp thông qua cộng tác với BIM 360. Nếu không, một số trong số chúng có lẽ sẽ chỉ hiển thị trong giai đoạn xây dựng." — Dominik Börrnert, Trưởng phòng Kế hoạch Kỹ thuật số, Hunziker Betatech AG

Kết quả: Một nhà máy xử lý nước hiện đại nhờ BIM

Sử dụng các công cụ lập kế hoạch kỹ thuật số, các kỹ sư tại Hunziker Betatech đã thành công trong việc vượt qua những thách thức đòi hỏi kỹ thuật: không gian xây dựng hạn chế, tăng sản lượng, tái thiết trong quá trình vận hành, luật môi trường mới và xây dựng cơ sở hạ tầng bền vững. Quy trình màng lọc mới được áp dụng cho phép thiết kế rất nhỏ gọn với khả năng thanh lọc cao hơn; thay vì 54 mét vuông thông thường cho mỗi cư dân, yêu cầu về không gian đã giảm xuống còn 19 mét vuông cho mỗi cư dân.

Bộ phận lọc đã được hiện đại hóa lên đến 0,04 µm sẽ có thể loại bỏ vi rút khỏi nước thải trong tương lai. Ngoài ra, hơn 80% các chất vi lượng hữu cơ có thể được loại bỏ bằng cách định lượng trực tiếp bằng than hoạt tính dạng bột (giai đoạn tinh chế thứ tư).

Khái niệm năng lượng sáng tạo sử dụng tất cả các loại năng lượng sẵn có. Bằng cách sử dụng tuabin và hệ thống quang điện, nhà máy sản xuất điện thân thiện với môi trường. Khí thu được từ các nhà máy lọc được xử lý thành khí sinh học và đưa vào mạng lưới khí đốt địa phương. Bằng cách này, tiềm năng năng lượng của khí từ các nhà máy lọc được khai thác triệt để, khoảng 0,55 GWh.

Kết quả là một nhà máy xử lý tiên tiến và bền vững hơn ở Thụy Sĩ, với sự kết hợp độc đáo của tất cả các nguồn năng lượng. Việc xây dựng dự kiến bắt đầu vào năm 2022 và ARA Zimmerberg sẽ được đưa vào hoạt động vào năm 2027.

Nguồn: Autodesk