利用3D数字化设计数据进行公路建设-案例研究-02背景
2018-04-10   点击:

【摘要】高速公路行业不断向新的范式演变,其中3D数字设计数据是施工阶段及以后高速公路项目信息的重要来源。虽然成熟和广泛采用障碍依然存在,但3D数字设计数据在高速公路建设中的许多用途被确定。值得一提的是,3D数据被发现在公路建设行业的承包商中得到最广泛的应用。(6)在诸如签约等竞争激烈的业务中,采用这种高度的3D相关工作流程(尤其是AMG)的成熟度越来越高 . . .

2.背景

在选择案例研究之前,重点搜索文献可以深入了解在国内和国际建筑中利用3D设计数据所采用的最新和最佳实践。文献检索得出的结论是,高速公路行业不断向新的范式演变,其中3D数字设计数据是施工阶段及以后高速公路项目信息的重要来源。虽然成熟和广泛采用障碍依然存在,但3D数字设计数据在高速公路建设中的许多用途被确定。(5),(6),(7),(8)

值得一提的是,3D数据被发现在公路建设行业的承包商中得到最广泛的应用。(6)在诸如签约等竞争激烈的业务中,采用这种高度的3D相关工作流程(尤其是AMG)的成熟度越来越高。使用3D数据的承包商通常会引用更准确的估算,更好的沟通,更高的生产率以及显着的安全性改进。(6)(9)从供应商或承包商的角度介绍了用于实施特定AMG系统的孤立投资回报研究。(10)3D数据准备的成本目前由承包商承担。(6)这项研究正在测试将全部或部分负担转移给设计师的意义。

尽管早在2007年第一次报告的等级检查效率显着提高(5),但所有者机构对建筑工程和检测采用3D数据的速度却较慢,但这是一个快速发展的实践领域。位置意识是现场督察的基本需求; 检查员传统上依靠赌注来定位比赛和建议的等级。(11)因此,GNSS漫游者和移动设备等位置感知工具已经开始在检查人员中使用,通常情况下,但并非总是在承包商使用AMG系统时使用。(11)为了让检查人员使用这些工具来检查公差,检查员需要一个可靠的3D数据来源,驻地工程师可以确信这反映了合同计划的设计意图。这与AMG承包商所需的数据相同。

图1对比了纽约Parksville Bypass项目采用传统的横断面水平和胶带方法(估计)和全站仪(观测)测量土方工程的人力(船员人数)和时间(天)和一个GNSS流动站(观测)。(12)全球导航卫星系统漫游车使一个人的机组人员能够无阻碍地穿越站点,收集数据并在数据收集器上处理数据以计算数量。其他观察到的益处包括检查员在暴露于施工设备运动时采用更直立的身体姿势和更宽的视野。(12)
 


图1:插图。船员大小和土方测量时间的对比。(12)


该图显示了三种不同的调查方法如何比较测量土方工程所需的船员人数和时间因素。 第一种方法是传统方式,需要手动测量工具,笔记本和三脚架。 它需要三个人工作五天才能完成。 第二种方法是使用现场勘测,需要CAD软件,全站仪和棱镜。 这需要两个人工作不到四天。 第三种方法是另一种实地调查方法,需要GNSS流动站和CAD软件。 以这种方式工作有一天需要一个人。

用于测量Parksville绕道项目工资数据的大部分数据不是设计数据,而是建筑中收集的竣工数据。尽管如此,Parksville Bypass项目所节省的一些最大时间节省(如图2所示)是用于衡量薪酬数量的。(12)
 


图2:插图。预计Parksville Bypass节省的检查时间。(12)
 

此图显示了现场调查检验与传统检验相比如何节省时间。 以下列表中的任务从最小到最大节省时间排序。 测量土方,测量播种,测量挖掘,检查精细等级,检查斜坡和距离,测量线性项目,检查钢架安装水平位置,检查钢架安装高度,并检查结构混凝土。

三维数据作为项目信息的工具被采用在几个方面受到阻碍。CADD标准在各州之间差异很大,其中许多标准已经实施了向承包商提供3D设计数据的正式或非正式政策,并且声明不承担使用该数据的责任。在设计和施工工作流程中生成和利用三维数据的能力需要一个新的技能组合,负责执行的人员是非典型的。法律不确定性和与数据交换格式相关的缺点是其他障碍。图3显示了参加2015年9月EDC-3网络研讨会的其他被认知的挑战(13)。

 


图3:图表。继续挑战实施3D建模。(13)
 

该条形图显示了一系列可能阻碍EDC-3网络研讨会参与者引用的3D数据采用的已知挑战。 x轴显示声称遇到该挑战的参与者的百分比,范围从0到60%。 条形图的y轴在资源,工具,态度和管理策略方面包含许多挑战。

越来越多的人认为,3D设计数据在建筑中的移动障碍并不是技术性的。道路通常使用3D数据构建。这是一个风险分配,教育,标准制定和最佳投资水平评估的问题。(6)

法律声明不是管理任何与错误,遗漏和不完整数据相关的责任的唯一选择。这三种风险也适用于合同计划,许多机构已经制定了规范语言来管理它们。(14)虽然3D CADD数据不完整且不完善,但CADD设计数据的完整性和准确性在设计者的控制范围内。(8)直接在建筑中使用3D数字设计数据的风险是与基础勘测和地下信息相关的不确定性的函数。由于承包商承担AMG系统数据的风险,通常情况下,承包商在更高精度的施工控制,地形测量和实用性探洞方面投入更多。这对风险缓解模式也很有指导意义。

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