利用3D数字化设计数据进行公路建设-案例研究-06过程分析
2018-05-10   点击:

【摘要】尽管在南方高速公路项目上收集了竣工数据,并为所有使用AMG的项目创建了丰富的3D数据集,但错过了获取并存储具有可访问位置和组织的这些3D数据集的机会。重新创建这些记录的成本,特别是对于掩埋的特征而言,是令人望而却步的。人们越来越希望机构收集可消耗竣工记录,尤其是3D地下公用设施位置。(33)当检查组能够访问这些工具并熟悉该机构的数据收集标准时,将 . . .

自动机器指导

AMG实质上是一个承包商的手段和方法,因此,除了按照规范和更一般的质量控制要求接受工作外,驻地工程师参与该过程的限制。

使用的过程
我们将探索管理承包商质量控制和业主接受的正式流程。AMG中使用的三维数据采集和审核流程在“预制品质量控制”一节中讨论。如上所述,AMG在动员之前创造了识别和解决潜在问题的机会和需求。对于非正式流程,我们会注意到承包商是如何选择或不选择AMG作为手段和方法的一部分。

正式流程受政策制约
大多数机构没有具体的政策规定承包商的质量控制计划必须包括AMG。但是,他们的确有一般政策,详细规定了承包商和部门对于验证测试的要求。例如,在威斯康星州,一般质量管理计划(QMP)要求包括承包商质量控制测试和部门质量保证测试的政策。(31)

对于NYSDOT,承包商需要在授予后尽快召开会议讨论范围,工作计划,时间表和管理任务,但是这项工作计划的要求并不具体。(15)与讨论最相关的是承包商表示将使用AMG的一点,因为这促使驻地工程师就检验容差的方法作出决定。

NYSDOT规范的第105-10节规定了检查员必须根据承包商使用的方法使用的方法:

“由承包商进行的质量控制和部门质量保证所进行的所有调查工作都应利用:(1)类似水平的测量精度和方法来进行位置测量,(2)从中进行测量的同一控制网络,和(3)相同的调查测量程序以确保结果的一致性。“(15)

这个过程如图89所示,其中说明了如果承包商出乎意料地提出检查团队没有准备好的质量控制手段和方法,驻地工程师可能会受到不应有的影响。
 

该图包含了一个流程图,列出了确定检测方法所涉及的过程。 合同授予后,驻地工程师与承包商会面,讨论承包商的工作计划和质量控制方法。 随后,驻地工程师选择了一种补充方法来保证质量。 然后关键的一步就是评估他们是否拥有可以用这种方法执行的技能和设备。 如果没有,他们解决了这个缺点。 如果是的话,他们开始工作。
图89:流程图。检验方法的确定。

项目组开发的非正式流程
关于I-35无粘结混凝土覆盖项目的施工前质量控制流程的讨论说明了付款项目中的风险概况如何导致承包商选择的方法和方法。在这种情况下,由于有机会控制收益数量并限制承包商超出合同限制的超支风险,所以已采取使用AMG进行摊铺的决定。

但是,一旦制定了控制集和3D数据,对基础混凝土进行3D铣削的投资就很小。全站基地形图,3D轮廓铣削和无绳摊铺的控制位置和精度要求相同。相同的数据用于铣削和铺路。唯一的成本增加是MoDOT支付的研磨成本。在研磨时间方面也有投资,但是建设的目标是达到限制头对头交通的激励。

关于I-80重建项目的CTAB施工前质量控制的讨论也是承包商的手段和方法通过支付项目中的风险分配获知的一个例子。承包商的CTAB建筑按面积补偿,如果需要将材料拖入或拖出峡谷,可能会出现成本超支的风险。因此,承包商高度投入,以确保沥青混合料的物料平衡。然而,在这种情况下,该项目的施工窗口很短,由于不得不在整个场地运输或进出峡谷造成延误,这会威胁承包商在冬季之前完成混凝土摊铺的能力。这激励了驻地工程师支持承包商控制铣削数量的愿望。

在密苏里州和犹他州,承包商有很大的动力来控制产量和铺路深度。混凝土摊铺通常按面积进行补偿,(24)承包商有可能超出合同最大限额,I-35无粘结混凝土覆盖项目就是如此。表24显示了犹他州(18)的稀薄铺装和AASHTO(24)推荐的铺设因数。

表24:缺陷混凝土路面深度的工资因素。(18)(24)
 

 

犹他州厚度不足 犹他薪资因素 AASHTO厚薄不足 AASHTO薪资因素
0到1/8英寸 1 0到0.2英寸 1
1/8至1/4英寸 0.9 0.21至0.30 0.8
1/4到1/2英寸 0.75 0.31至0.40 0.72
0.41至0.50 0.68
1/2至3/4英寸 0.6 0.51至0.75 0.57
> 3/4英寸 拒绝 0.76至1.00 0.5
N / A N / A > 1.00 拒绝

 

将AMG用于Route 60重建项目的决定是以下几项的组合:

---通过使用3D数据来识别,确认和开发停止工作条件的解决方案,可以获得可用的数据和控制。
---一旦决议的三维数据达成一致,就有机会立即着手进行,因为在铣削之前不需要在路面上设置轮毂或绘制可变深度。
---有机会仔细控制等级,并尽量减少排水问题的风险,并且需要重新修补已经建造的路缘和排水沟。
虽然AMG提出了恢复工作的最快速方法,但减少停工情况的一个重要因素是驻地工程师,设计师和承包商愿意协同工作来审查3D数据并确定问题领域的解决方案。识别和解决问题的过程如图90所示。如果承包商被要求将其3D数据转换为Designer的专有数据格式以供审查并制定计划,然后返回承包商的专有数据格式进行施工,停止工作的情况会明显延长,承包商可能已经失去了早期完成奖金,这与奖金减免有关。
 

该图包含一个流程图,描述了在Route 60 Reconstruction项目中从停止工作订单恢复的过程。 在收到停止工作单的通知后,承包商检查所有布局数据。 然后他们进行了滚动调查,以确定原始地面数据的问题。 接下来,他们进行了一项静态骗子调查,以收集精确的数据来制定解决问题的解决方案。 承包商为该决议创建了提议的3D数据。 承包商与驻地工程师和设计师一起审查了3D数据,之后他们得到驻地工程师的批准恢复工作。
图 90 :流程图。对路线60重建的停止工单的响应。

错过了机会
沥青路面通常按吨付费,没有深度支付因素的抑制作用(24)。这限制了承包商在超限风险中的份额,并可能导致AMG沥青铺路采用的速度缓慢。此外,沥青摊铺机对坡度变化的反应速度较慢,约为摊铺机长度的1.5倍,这限制了AMG控制深度和产量的程度。尚未确定AMG是否有助于路面的初始平滑度,或者AMG的手段和方法是否有助于任何重要的路面质量指标。

美国219 Mill&Resurface项目没有使用AMG,部分原因是建立适当的精确控制和收集适当精确的测量以开发AMG表面的成本。然而,支付结构(以吨计的沥青)和奖励支付并不足以支持使用AMG。平滑度要求可通过声波平均实现,因此不需要进行可变深度铣削。

指导
各机构应将AMG视为能够为承包商的风险管理做出贡献的理想选择,因为它通过减少返工来加速施工活动,并为提高安全性作出贡献。

各机构应对影响承包商决定使用3D数据和/或AMG系统进行项目交付的项目特征采取更广泛的视角。尽管土木工程施工等某些活动倾向于AMG,但合同支付结构中的风险分配可能会强烈影响承包商对AMG手段和方法的选择。

基于性能的规格,承包商有内部动机来控制AMG执行工作的质量。当结果 - 例如混凝土铺面的薄路面部分 - 为强有力的质量控制提供强有力的激励时,规定性工作计划和质量控制措施是不必要的。

实时验证
使用AMG,布局可以实时进行,无需使用任何物理参考。因此承包商不愿意在AMG施工时设置股份和中心。然而,如果检查团队既缺乏检查3D数据的能力,也缺乏实时验证所需的设备,这就使驻地工程师处于劣势。

如上所述,如图89所示,如果驻地工程师对承包商发出的打算使用AMG的通知产生反应,那么如果不期望承包商使用AMG,驻地工程师就有可能无法获得必要的资源。因此,承包商使用AMG是检查组应该使用实时验证的一个原因,但它不应该是唯一的原因。

使用的过程
本节将探讨激励实时验证的因素。然后它会自己探索过程。

正式流程受政策制约
大多数国家运输机构手册或规范没有提供关于如何处理实时验证流程的具体指导。现在,许多在南高速公路项目规范修订试点中获得的经验教训和流程已被纳入NYSDOT规范。

NYSDOT规范还纳入了正式的政策,以确保承包商和驻地工程师使用一致的调查方法。第625-3.02节概述了合同控制计划的要求。这项交付也是承包商如何通知驻地工程师意图使用AMG:

“所有测量操作应遵循传统测量放样或自动放样和自动机械引导操作,或两者的组合,用于建筑物的建立,定位,设备指导或验证。建议的方法应在开始任何现场施工作业之前由工程师批准作为合同控制计划的一部分。两种方法都包含相同的基本要求:(1)双方(承包商和部门)使用相同的合同控制,相同的现有地形数据和相同的建议特征数据; (2)双方使用相同的精度和容限; (3)双方利用同等的调查验证技术来确保按照建议构建现场特征。“(15)

NYSDOT规范参考了NYSDOT收集和管理3D数据的其他政策和手册。其中包括土地测量标准和程序手册,摄影测量立体复合规格,公路设计手册和项目开发手册。(15)

NYSDOT规范的第625-2.06节规定承包商为驻地工程师和检查员的使用提供GPS设备和培训。投标项目中包含要提供的设备类型和数量。(15)然而,上述第105-10条要求检查员使用与承包商所使用的相同的容差设备。如果承包商使用比GPS装置更精确的设备,驻地工程师有义务提供等效设备。因此,NYSDOT为居民工程师提供了其他几种选择,包括使用租赁设备和区域调查协调员的支持。

第109-01条明确允许使用实地调查和CADD来衡量支付数量:

“工程师将选择测量工作的方法,例如:从文件/数据(合同计划,横截面,CADD文件等)测量; 用适当的装置如卷尺或轮子测量; 或从完成工作的实地调查中衡量。“(15)

项目组开发的非正式流程
南方高速公路实时验证项目使用的非正式流程随着检查员对设备和数据的熟悉程度不断提高而发展。上面讨论了检查和更新原始地面数据和执行施工前质量控制的过程。本节将讨论实时验证的具体流程,以及使用这些工具来衡量支付数量。

检查员在其日常报告中记录了他们的实时检验观察结果,并参考了存储实际调查观察结果的工作指令。更普遍的是,工单存储了用于测量工资数量的观察值,而不是用于验证容差的数据。按照计划接受工作时,如图91所示,不需要进一步的文档。对完成的工作的观察结果通常只存储在以下两个原因之一中:

---执行并记录付款数量测量。
---记录用于创建竣工记录图的竣工位置。
 

该图包含一个流程图,概述了南方高速公路实时验证项目所使用的非正式流程。 一旦工作准备好检查,检查员将代表设计意图的3D数据加载到数据收集器上。 然后,他们将选择一个具有适当精度的工具进行观察,观察控制点以验证工具正常运行,并最终观察完成的工作以检查公差。 如果公差得到满足,他们会接受每个计划的工作。 如果不是,他们会存储竣工观测。
图91:流程图。实时验证工作流程。

检查员记录了工作单名称,流动站号,以及在数据收集器上计算的面积,长度和体积数量。不太常见的情况是,当需要收集客观证据来证实决策时,会存储观察结果,如图92所示。
 

该图包含了一个流程图,列出了检测到容差问题时涉及的过程。 如果工作超出容差范围,检查员将观察控制点以验证工具是否正确运行,存储竣工观察结果,并最终确定容差问题是否是施工缺陷。 如果是这样,他们拒绝了工作,并在日常报告中提到了工作指令。 否则,他们接受工作并在计划中记录竣工地点。
图92:流程图。行动通过检测容忍问题而沉淀。

在测量支付数量时,用于收集数据和执行长度,面积或表面比较体积计算的日常工单被打印和注释,以便计算是可重复的。这些数量被输入每日报告并提交给办公室工程师审查。办公室工程师随后审查了工作订单报告并接受了数量,并将其输入系统进行付款。图93说明了这个工作流程。
 

此图包含说明Office工程师用于测量的工作流程的流程图。 一旦工作准备好进行测量,他们在工作订单中存储观察值,在数据收集器上计算数量,下载工作订单并审阅并注释它。 最后,在将数量输入日常报告并参考工作订单后,他们将测量结果提交给办公室工程师。
图93:流程图。测量工作流程

面临的最大挑战之一是开发数字数据管理流程。文件命名和组织,以及归档和备份都是重要的问题。在与小型检查小组合作的工作中,清晰的文件命名和组织标准可能不是必需的。然而,在南方高速公路项目中,共有五名检查员和一名办公室工程师共享数据。NYSDOT CADD和调查手册是重要的参考资料,尤其是对于现场数据收集实践,例如为调查点分配字段代码以确定所观察到的内容。办公室工程师提供了一个外部硬盘来备份工作单和3D数据。NYSDOT现在使用该部门的ProjectWise服务器进行数字数据管理。

错过了机会
在接受每个计划的工作时,错过了收集竣工信息的机会。调查现场数据非常耐用且消耗量高,而且对于未来的用户来说,可以更容易地访问和使用,而不是完工计划。还有一个机会错过了衡量薪酬数量的过程中收集的竣工数据。

指导
AMG是检查团队使用实时验证的一个原因,但它太反应了,特别是如果驻地工程师依赖承包商提供设备和培训。如果承包商打算使用AMG,但这一意图预计不包括用于提供设备的投标项目,则可能需要签订合同变更单才能为检查组获得设备和培训。这可能会延误检查组的舒适性和技巧。

使用实时验证流程和工具还有其他原因,因为承包商没有设置赌注 - 尽管这是一个令人信服的理由。AMG和实时验证之间有协同作用,因为这两个过程具有相同的调查和3D数据要求。但是,这项调查需要使用建筑后3D数据进行测量,而不仅仅是刚性,并且可以通过CORS网络以低成本获得。

检查团队的安全和效率可能是更大的因素,收集透明和更准确的测量数据的机会很重要。南方高速公路和60号线重建项目的驻地工程师从其他经历中报告,他们对使用现场测量技术收集3D数据时能够准确支付承包商的能力更有信心。

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