BROER OG TUNNELER Fast track projektering og udførelse af anlægskonstruktioner i totalentreprise På Holstebromotorvejen har Cowi i 2015 udført detailprojektering af en række motorvejsbroer med respekt for en særdeles komprimeret projekterings- og udførelsesperiode. Der er i den forbindelse høstet en række erfaringer fra projekteringsforløbet, som kan anvendes i tilsvarende tidskritiske projekteringsforløb. Morten Harbo Grotkjær, COWI A/S MGHA@COWI.dk Jens Thorup Laursen, Sektionsleder, COWI A/S JTL@COWI.DK Baggrund Vejdirektoratet har på Holstebromotorvejen udbudt en række total- og fagentrepriser i licitation herunder totalentrepriserne Entreprise 6717.001 Sinding Gødstrup og, 6717.002 Gødstrup Snejbjerg. Totalentrepriseholdet MJ Eriksson, MT Højgaard, Jorton og Cowi/Orbicon med MJ Eriksson i spidsen vandt begge disse entrepriser i december 2014. Projektets historiske forløb op til udførelsen 2009/2010: Der gennemføres forundersøgelser for en forlængelse af Vejle Herning motorvejen (rute 18) til Holstebro 2011/2012: VVM-undersøgelser af Motorvej Herning Holstebro samt vejforbindelsen til Gødstrup. I forbindelse med VVM undersøgelsen er der gennemført jordbundsundersøgelser via et stort boreprogram til fastlæggelse af grundlag for projektet 2013: April Linjeføringen fastlægges via en trafikaftale d. 25. april Maj Akstykke nr. 85 vedr. bevillinger til projektopstart vedtages i folketinget Juni Vejdirektoratet afholder informationsmøde omkring Holstebromotorvejen December Anlægslov nr. 1608 bliver vedtaget i folketinget 2014: De første to totalentrepriser sendes i udbud og vindes af totalentrepriseholdet MJ Eriksson, MT Højgaard, Jorton og Cowi/ Orbicon 2015: Planlægning og projektering sideløbende med opstart i marken. Totalentreprisens indhold og præmisser I entreprise 6717.002 (figur 1) forløber motorvejen fra Rute 15 lige vest for Snejbjerg til et punkt lige nord for Holstebro Vejle Herning Holstebro motorvejen 39 km motorvej 7 totalentrepriser 3 hovedentrepriser 2 fagentrepriser Samlet udbudssum 2 mia. kr., hvoraf konstruktioner og bygværker udgør 0,8 mia. kr. Åbning i 2018 (2017 for de sydlige entrepriser omkring supersygehus i Gødstrup). Holstebromotorvejens sydligste etape åbner i foråret 2017 umiddelbart før det nye Gødstrup sygehus. Den sydligste etape består af ca. 10 km ny motorvej i åbent terræn samt tilslutning til eksisterende motortrafikvej (rute 18 i nord og rute 15 i syd). På den sydligste etape er der i alt 18 bygværker, hvoraf 8 etableres som in-situ støbte betonkonstruktioner i en ekstremt stram tidsplan med Fast Track projektering sideløbende med opstart af udførelsen i marken. Af de 8 in-situ broer er der en 200 meter lang tvilling-dalbro, som fører den nye motorvej over Herningholms Å, samt 4 pladebroer, 2 kassedragerbroer og en rammebro i varierende længde og omfang. TRAFIK & VEJE 2016 FEBRUAR 49
jernbanen, vest for Gødstrup. Her fra forløber entreprise 6717.001 (figur 2) mod nord op til sammenfletningsanlægget med rute 18. På den samlede strækning i alt ca. 10 km motorvej er der 18 bygværker, som spænder fra en ca. 200 meter lang dalbro, over plade- og rammebroer til elementbygværker for underføring af vandløb, veje og stier. Cowi/Orbicon's opgave omhandlede arbejdet med at udarbejde detailprojekt inkl. udførelsestegninger for jord, vand og afvanding samt de 8 mest komplicerede konstruktioner. På den sydlige entreprise (6717.002) optræder følgende bygværker: Bro 100.00 OF af Albækvej: 57,5 meter lang 4-fags in-situ pladebro Bro 96.00 OF af Helstrupvej S: 66 meter lang 2-fags in-situ bjælkebro Bro 91.00 OF af Helstrupvej N: 65 meter lang 2-fags in-situ pladebro Bro 87.00 OF af ramper til Vesterholmsvej: 90 meter lang 4-fags in-situ pladebro. På den nordlige entreprise (6717.001) optræder følgende bygværker: Bro 77.00 UF af Herningholms Å: tvilling-bro, 197 m lang 8-fags in-situ bjælkebro (2 tvilling-dalbroer) Bro 73.00 OF af Ørnehovedvej: 57 meter lang 2-fags in-situ bjælkebro Bro 254.00 UF af forbindelsesvej til rute 18: 40 meter lang in-situ rammebro Bro 255.10 OF af Schæferivej: 120 meter lang 7-fags in-situ pladebro. Som hovedentreprenør udfører MJ Erikson selv vej, jord og afvandingsopgaver samt koordinerer disse arbejde med konstruktionsarbejderne på hele entreprisen. Jorton udfører som underentreprenør Bro 77.00 UF af Herningsholms Å, og MT Højgaard (ligeledes som underentreprenør) udfører de resterende 7 store broer. De resterende mindre konstruktioner bliver udført og designet af MJ Erikssons element-underentreprenør, på nær rammekonstruktionen UF af banen Holstebro Vejle, som forud for udbud var designet af Rambøll for Vejdirektoratet grundet ønsket om hurtig myndighedsbehandling. Der vil i det følgende blive fokuseret på brokonstruktionerne. Kantbjælkeudformning Søjleudformning ºEndevederlag skal være skjult i skråninger Fløjvægge på rammekonstruktioner skal følge skråningsformen. Rådgiverens design var underlagt 3. partskontrol. Jordbundsundersøgelser Vejdirektoratet havde udført geotekniske boringer som en del af det udbudte projekteringsgrundlag. Det var op til entreprenøren at udføre supplerende boringer, hvis dette vurderedes nødvendigt. IKT, CAD og 3D modellering Fra Vejdirektoratets side var der i IKT beskrivelsen stillet specifikke krav til udarbejdelsen af 3D modeller, herunder fagmodeller fra vej, afvanding og konstruktioner. 3D modellerne skulle løbende gøres tilgængelige for Bygherren på projektets SharePoint løsning / Projektweb. Udførelses- og projekteringstidsplan Udførelsestidsplanen for projektets opførelse i marken er meget stram. Grundet ønsket om, at motorvejen er i drift umiddelbart før indvielsen af supersygehuset i Gødstrup ved Herning foråret 2017, skal entreprisen udføres fra 2015 og til og med 2017. Der er i udførelsestidsplanen tidsmæssige bindinger på visse af de større konstruktioner, da disse skal være udført betids til, at der kan forgå jordkørsel på langs ad motorvejen. Projekteringstidsplanen blev således styret af ønsket om lodret opstart primo 2015 på en stor del af konstruktionerne for at få anlægslogistikken til at gå op. Cowi s projekteringshold Til løsning af opgaven var sammensat et hold af ingeniører fra hele landet. Projektledelse til den overordnede styring af projektet (motorvej, skærende veje, geoteknik, afvanding, kvalitetsledelse, 3D-modeller og broer) blev håndteret fra kontoret i Aarhus. Disciplinledelse og projektering af broer blev løst fra kontoret i Lyngby med assistance fra Vejle og Aalborg. På kontorerne i Aalborg og Aarhus blev der ligeledes løst opgaver omkring samling og clash control af 3D-modeller fra alle fagområder samt med tilsyn af bygværkerne under udførelsen. Fra kontoret i Vejle har der, udover projekteringsbidrag inden for broer, været bidraget med vejteknisk assistance. Orbicon har været ansvarlig for design af afvanding for motorvej, skærende veje samt bortledning af regnvand fra broerne. Projekteringsforløbet Projekteringstidsplan For at kunne gennemføre projektet med den meget stramme tidsplan, som skitseret tidligere, blev der ved projektopstart straks gennemført en detailplanlægning af projekteringsarbejderne afstemt med igangsættelsen af broarbejderne i marken. Arbejdet mundede ud i en projekteringstidsplan, der medtog de forskellige tidsmæssige bindinger og tilsvarende leverancer. Særlige tids- Designkrav Fra Vejdirektoratets side var der stillet en række rammebetingelser for rådgiverens design, herunder: Figur 1. Oversigtskort for entreprise 6717.002. 50 TRAFIK & VEJE 2016 FEBRUAR
mæssige behov såsom tidlig leverance af funderingsdesign, armeringstegninger (til armeringsleverandør) etc. blev inkluderet og konfirmeret. Det blev besluttet at opdele alle projektleverancer i mindst to designpakker (DP1, DP2,...), som inkluderede hhv. overog underbygningen for de enkelte bygværker. Dette var med til at sikre delleverancer afstemt efter entreprenørens udførelsestakt og med respekt for det tidsmæssige godkendelsesforløb af projekteringsleverancerne, som skulle 3. partskontrolleres. 3. partskontrollen har typisk et iterativt forløb, hvor kommentarer og svar/opfølgning på disse går frem og tilbage. Som udgangspunkt blev der afsat ca. 4 uger til dette forløb. Eksempel på projekterings- og udførelsestidsplan er vist i figur 3. Projektering er vist med grøn, 3. partskontrol er vist med rød, og udførelse er vist med blå. Succeskriterie Succeskriteriet for totalentreprisekonsortiet har været at håndtere et design/ udførelsesforløb, der tidsmæssigt overlappede hinanden, uden at det resulterede i alvorlige fejl eller betydelige projektændringer undervejs til skade for projektets økonomi og fremdrift. Fast track projektering Totalentreprisekonsortiet har håndteret design og udførelse i et tæt parløb, hvor løsninger og behov løbende har været moniteret herunder det prioriterede afleveringsforløb (=designpakker) udarbejdet Figur 2. Oversigtskort for entreprise 6717.001. efter udførelsestidsplanen. Forløbet betegner vi som fast track projektering. Virkemidlerne har været: Tidlig seniorgranskning hos rådgiver for eliminering af risikofyldte designemner Integreret bro- og vejdesign for imødegåelse af grænsefladefejl Integreret geometrimodellering (3D), beregnings- og tegningsdesign Løbende entreprenørgranskninger af tegningsoplæg Erfaringsopsamling undervejs og tilretning af projektet, hvis nødvendigt Fast mødestruktur og løbende opfølgning på status for udførelsen vs. designpakker Løbende opfølgning mellem 3. partskontrollant og designer til imødegåelse af spildtid Løbende afklaring med Vejdirektoratet på byggemøder Løbende clash kontrol af udarbejdede 3D modeller for bro, vej og afvanding Løbende opdatering af tegningsmaterialet med tilhørende ændringslog Løbende orientering af entreprenørens eget tilsyn for projekttilretninger/risici/ fokusområder. Design Generelt er opgaven blevet løst med de i udbudsmaterialet beskrevne løsninger. Under projekteringen er brolængder optimeret (således at der er anvendt kortest mulige brodæk), anvendt minimale skjulte søjler i endevederlagene og billige driftssikre fugeløsninger (stenfyldte fuger). Ligeledes er anvendt driftssikre og vedligeholdelsesfri søjle/fundament/bro samlinger udført som betoncharnier. På den længste af brokonstruktionerne er der anvendt en dilatationsfuge af fingertypen. Afvandingen af brodæk er håndteret med opstuvningsberegninger for optimering af antal af brobrønde og deres placering. Alle broer er blevet projekteret i et fuldt integreret 3D miljø vha. det internt udviklede projekteringsværktøj IBDAS. I IBDAS generes en komplet 3D-geometrimodel, som anvendes til beregning af tværsnitskonstanter, generering af tegninger samt generering af diverse output såsom mængder. Derudover danner geometrimodellen grundlag for FE-analysemodellen, hvorfra spændingsplot, lastopstillinger, udnyttelsesgrader (eftervisning) samt diverse output såsom opspændingslister mv. kan genereres. Udover IBDAS er der anvendt andre best-practice beregningsprogrammer til dimensionering af specifikke detaljer såsom betoncharnier, spaltning ved spændhoveder, gennemlogning, konsoller mv., hvor det er nødvendigt ift. den globale analysemodel. Udfordringer undervejs I forbindelse med gennemførelse af projektet har der været forskellige udfordringer, som skulle løses/håndteres: Fast track projektering kombineret med 3. partskontrol og opfølgning/tilretning af projektet således at tegninger til udførelse kunne ligge klar i takt med entreprenørens fremskridt i marken, var en stor udfordring. Ligeledes gav det en øget kompleksitet at skulle håndtere aftaler, ændringer og udtænke løsningsmuligheder på tværs af hele projektet med respekt for den løbende parallelprojektering. Dette krævede et stor ledelsesindsats specielt i den første halvdel af projektet; langt mere end hvad der normalt forventes. Ændrede forudsætninger: Svagere jordbundsforhold end anvist i det geotekniske grundlag især ved Herningholms Å medførte et akut behov for avancerede 3D PLAXIS-beregninger og opfølgning. De ændrede geotekniske forudsætninger resulterede i en delvis omprojektering af broen herunder en ændring af det statiske system samt vejdæmningerne. Projekteringstidsplanen blev på baggrund af denne ene hændelse forsinket med mindst 8 TRAFIK & VEJE 2016 FEBRUAR 51
Figur 3. Eksempel på projekterings- og udførelsestidsplan. Projektering er vist med grøn, 3. partskontrol er vist med rød og udførelse er vist med blå. uger. Ved opspænding af Ørnhovedvej opstod der låseglidning for adskillige liner, som har måttet skiftes ud med nye og spændes op på ny. Fastlæggelse af beregningsgrundlag for betoncharnier. Beregning af betoncharnier fremgår ikke af konstruktionsnormer eller projekteringsvejledninger. Der har derfor været behov for at skabe enighed med 3. partskontrollanten omkring, hvilken lærebogsmetode der skulle anvendes og tolkning af disse. Erfaringsmæssigt gode løsninger blev alvorligt udfordret i denne proces. Lærebogsstoffet var ikke umiddelbart anvendelig med de geometriske udformninger af betonchanier, som optrådte på projektet. Problematiske afvandingsforhold på flere broer grundet længdeprofiler på overførte veje med minimale længdefald. Det har specielt været en udfordring på Herningsholms Å- og Schæferivej-broerne, hvor længdefaldet nærmest ikke er tilstede. Samling af 3D-modeller til clash control forud for udførelse i marken var udfordrende, specielt i opstartsfasen hvor der blev projekteret på mange fagdiscipliner samtidigt. Fastlæggelse af et endeligt vejgrundlag for bygværker i starten af projekteringsfasen har været en udfordring, da projektering af vejene pågik samtidigt med projekteringen af broerne. På trods af udfordringerne har der været en stor villighed i organisationen til at få projektet til at lykkes hvilket bl.a. har givet udslag i, at flere har formået at nedprioritere egne opgaver og assistere andre, hvis opgaver var mere presserende. Det har i store træk været muligt at detailprojektere betids til, at entreprenørens ønske om et godkendt projektmateriale (= tegninger) har været opfyldt. I forlængelse af den lodrette opstart af projekteringen har der dog været en del eksempler på, at der efter aftale med Vejdirektoratet blev bygget uden et decideret godkendt projekt. Dette kunne lade sig gøre, da entreprenøren var villig til at tage en kalkuleret risiko på baggrund af rådgiverens risikovurdering. Vejdirektoratet har været opmærksom på rådgiverens udfordringer i projekteringsforløbet og har understøttet den komplicerede proces ved aktivt at forholde sig til denne. Erfaringer På baggrund af erfaringerne fra gennemførelsen af dette projekt kan det konstateres, at fast track projektering er en god måde at håndtere en ekstremt komprime- 52 TRAFIK & VEJE 2016 FEBRUAR
Figur 4. Byggeplads Herningholms Å samt udvalgte detaljer fra andre broer. ret projekterings- og udførelsestidsplan i en totalentreprise. Det kræver en udstrakt grad af koordinering mellem entreprenør og rådgiver, stringent internt koordinering hos rådgiveren imellem de forskellige fagdiscipliner og en proaktiv opfølgning fra projektledelsen/disciplinledelsen. Det har været muligt at styre processen pga. en stor indsats med hyppige opfølgende møder, hvor der er blevet gjort status for projektering, 3. partskontrol og udførelsens stade. Nødvendige justeringer, og prioriteringer er blevet aftalt undervejs for at opfylde entreprenørens ønsker om løsninger her og nu. Ligeledes har de nødvendige ressourcer været til rådighed. Som på andre tilsvarende projekter er nøglen til succes ud over en stram styring af projekteringsforløbet også betinget af bygherrens og dennes 3. partskontrollants involvering i projektet. Håndtering af 3. partskontrol kræver velvillighed fra begge parter, projekterende og kontrollant, til at indgå i en konstruktiv og åben dialog omkring design og designmetoder for at sikre en fornuftig designproces. Referencer [1] Vejdirektoratets udbudsmateriale på Herning-Holstebromotorvejen, Entreprise 6717.001 og Entreprise 6717.002 TRAFIK & VEJE 2016 FEBRUAR 53