Chuyên gia quốc tế hiến kế ứng dụng BIM cho các dự án đường sắt lớn

Nhìn thấy rủi ro trước khi xuống công trường

Với các dự án đường sắt kéo dài hàng chục, thậm chí hàng trăm kilômét, một trong những rủi ro lớn nhất lại nằm ở nơi mắt thường không nhìn thấy: điều kiện địa chất dưới bề mặt. Những thay đổi bất ngờ về nền đất, tầng đá kéo theo điều chỉnh thiết kế, biện pháp thi công, tiến độ và chi phí.

Theo các chuyên gia quốc tế, ứng dụng BIM và công nghệ số giúp nhận diện sớm rủi ro, kiểm soát tiến độ, chi phí ngay từ những bước đầu của dự án đường sắt. Ảnh: ITN

Tại Hội thảo "Thúc đẩy phát triển hạ tầng đường sắt tại Việt Nam - Hội thảo BIM & Công nghệ số" do Viện Kinh tế xây dựng (Bộ Xây dựng) phối hợp với Đại sứ quán Vương quốc Anh tổ chức mới đây, ông Liam Smith, chuyên gia cao cấp Giải pháp kỹ thuật Seequent cho biết, theo dữ liệu về các dự án giao thông, điều kiện địa chất không lường trước có liên quan tới 60% trường hợp gia hạn thời gian và 33% trường hợp vượt chi phí được ghi nhận trong dữ liệu bảo hiểm.

Theo ông, tác động thực tế có thể còn lớn hơn bởi số liệu này chưa phản ánh hết những phát sinh và điều chỉnh hợp đồng trong quá trình triển khai dự án.

Trong khi đó, dữ liệu địa chất truyền thống thường được thu thập tại một số điểm khảo sát, sau đó thể hiện qua báo cáo, mặt cắt hoặc tài liệu PDF. Cách thức này khiến thông tin khó được tích hợp và chia sẻ trực quan giữa chủ đầu tư, tư vấn thiết kế, nhà thầu và những người trực tiếp ra quyết định.

Ông Liam Smith cho rằng, số hóa và mô hình hóa 3D có thể thay đổi cách tiếp cận này. Dữ liệu lỗ khoan, khảo sát địa vật lý, bản đồ địa chất và thông tin hiện trường được tập hợp trong một mô hình, giúp các bên "nhìn thấy" rõ hơn những gì nằm dưới mặt đất.

Qua đó, dự án có thể nhận diện khu vực tiềm ẩn rủi ro, tập trung khảo sát bổ sung và điều chỉnh phương án ngay từ sớm, thay vì chờ đến khi thi công mới phát hiện vấn đề.

Hiệu quả không chỉ nằm ở kiểm soát rủi ro. Chuyên gia dẫn trường hợp một dự án tại Melbourne (Australia) đã tiết kiệm khoảng 10 triệu USD chi phí xử lý đất đào và khoảng 12 triệu USD trong thiết kế cọc nhờ mô hình số hóa tốt hơn điều kiện dưới bề mặt.

Đáng chú ý, dữ liệu địa chất sau khi số hóa không chỉ phục vụ thiết kế và thi công mà có thể tiếp tục được sử dụng trong quản lý, sửa chữa, bảo trì công trình.

Theo ông Liam Smith, nếu những thông tin tốn nhiều thời gian, chi phí để thu thập chỉ nằm trong các tập tài liệu PDF và không được khai thác ở giai đoạn vận hành thì một tài sản dữ liệu quan trọng của dự án sẽ bị lãng phí.

Đường sắt cần "dòng chảy" dữ liệu xuyên suốt

Từ bài toán địa chất, các chuyên gia cho rằng, giá trị lớn hơn của BIM và công nghệ số nằm ở khả năng kết nối dữ liệu xuyên suốt vòng đời dự án.

Ông Sunil Moongadi Kunjayyappan, đại diện Bentley Systems (Anh) cho biết, kinh nghiệm từ nhiều dự án hạ tầng quốc tế cho thấy, dù khác nhau về địa lý, quy mô và mô hình triển khai, các chương trình thành công đều có một điểm chung: Duy trì được dòng thông tin kết nối xuyên suốt vòng đời công trình.

Theo ông, thiết kế, xây dựng và vận hành không nên được coi là những giai đoạn tách biệt. Dữ liệu được tạo ra ở giai đoạn trước phải có khả năng tiếp tục sử dụng ở giai đoạn sau, thay vì mỗi đơn vị tạo ra một "kho" thông tin riêng.

Điều này đặc biệt quan trọng với đường sắt, bởi đây là loại công trình có quy mô lớn, hệ thống kỹ thuật phức tạp và vòng đời khai thác kéo dài nhiều thập kỷ.

Khi dữ liệu khảo sát, thiết kế và xây dựng được kết nối trên môi trường số, các bên có thể kiểm chứng phương án, mô phỏng vận hành, nhận diện xung đột và đánh giá tác động trước khi công trình được xây dựng. Những vấn đề được phát hiện càng sớm thì khả năng điều chỉnh càng lớn, trong khi chi phí thay đổi càng thấp.

Vì vậy, theo chuyên gia Bentley Systems, tư duy số cần được đưa vào ngay từ quá trình lập kế hoạch vòng đời dự án, thay vì đợi đến thiết kế chi tiết hoặc thi công mới bắt đầu ứng dụng.

Với các dự án đường sắt Việt Nam, điều này đồng nghĩa BIM không nên được nhìn nhận đơn thuần là công cụ tạo mô hình 3D. 

Mục tiêu quan trọng hơn là hình thành một hệ thống thông tin thống nhất, trong đó dữ liệu từ khảo sát, thiết kế, thi công được kế thừa để phục vụ quản lý, vận hành và bảo trì.

Nói cách khác, dữ liệu số phải trở thành tài sản của công trình, thay vì chỉ là sản phẩm của từng giai đoạn hoặc từng đơn vị tham gia dự án.

Cần hướng dẫn BIM riêng cho công trình đường sắt

Để hình thành được "dòng chảy" dữ liệu đó, Việt Nam cần đồng thời chuẩn hóa cách tạo lập, quản lý, chia sẻ và sử dụng thông tin.

TS Tạ Ngọc Bình, Trưởng phòng Nghiên cứu Kinh tế đầu tư và Xây dựng số, Viện Kinh tế xây dựng (Bộ Xây dựng) cho biết, kinh nghiệm từ Vương quốc Anh, Trung Quốc, Hàn Quốc và một số quốc gia cho thấy, BIM trong đường sắt không đơn thuần là công cụ dựng mô hình mà là chiến lược quản trị thông tin xuyên suốt vòng đời dự án.

Trong khi đó, các hướng dẫn BIM hiện nay chủ yếu mang tính chung, còn đường sắt có nhiều đặc thù về quy mô tuyến, kết cấu, hệ thống kỹ thuật và yêu cầu vận hành lâu dài. Vì vậy, cần nghiên cứu xây dựng hướng dẫn BIM phù hợp riêng với loại hình công trình này.

Việt Nam đang triển khai nhiều dự án đường sắt quy mô lớn, đặt ra yêu cầu đẩy mạnh ứng dụng BIM và công nghệ số để nâng cao hiệu quả đầu tư. Ảnh: Mỹ Quỳnh

Trước hết, yêu cầu thông tin của chủ đầu tư phải được xác định, chuẩn hóa ngay từ đầu, bảo đảm dữ liệu tạo ra trong quá trình thiết kế, thi công có thể tiếp tục sử dụng khi bàn giao và vận hành.

Cùng với đó, môi trường dữ liệu chung (CDE) cần được tổ chức rõ ràng giữa hệ thống của chủ đầu tư - nơi lưu giữ dữ liệu xuyên suốt vòng đời tài sản - với môi trường tác nghiệp của tư vấn, nhà thầu và các bên tham gia dự án.

Một yêu cầu khác là xây dựng thư viện đối tượng chuyên ngành đường sắt, từ nền đường, đường ray, hầm, cầu, cầu cạn đến hệ thống cơ điện, tín hiệu... để có thể tái sử dụng giữa các dự án, thay vì mỗi dự án lại xây dựng từ đầu.

Đối với những tuyến kéo dài hàng chục, hàng trăm kilômét, hệ tọa độ, cao độ, phân loại và mã hóa đối tượng cũng cần được thống nhất. 

Hướng dẫn BIM trong tương lai đồng thời phải tính đến Digital Twin, AI trong BIM, BIM-GIS, Open BIM và dữ liệu hoàn công số phục vụ quản lý tài sản.

Theo TS Tạ Ngọc Bình, hướng dẫn áp dụng BIM riêng cho công trình đường sắt sẽ tạo cơ sở thống nhất từ yêu cầu thông tin, thiết kế, thi công đến bàn giao và vận hành.

Từ những kinh nghiệm quốc tế được chia sẻ, bài toán đặt ra với các dự án đường sắt lớn của Việt Nam không chỉ là "có ứng dụng BIM hay không", mà quan trọng hơn là ứng dụng BIM như thế nào để dữ liệu không bị đứt gãy.

Khi thông tin địa chất, khảo sát, thiết kế, thi công và hoàn công được kết nối, kế thừa đến giai đoạn quản lý, vận hành, BIM mới thực sự phát huy giá trị. 

Đây cũng là bước chuyển từ số hóa từng công đoạn sang quản trị dự án và tài sản trên nền tảng số, góp phần nhận diện sớm rủi ro, kiểm soát tiến độ, chi phí và nâng cao hiệu quả đầu tư trong suốt vòng đời công trình.