Контроль строительства

ava
Владимир Семыкин


«Акрополь-Гео»

Периодические или постоянные геодезические измерения, выполняемые в интересах контроля строительства объектов, призваны обеспечить технические и управленческие службы заказчика и инвестора объективной информацией о ходе строительства, о допущенных нарушениях проекта, о выполненных физических объёмах строительного этапа. Своевременно обнаруженные отклонения от проекта позволяют быстро принять решения по изменению проекта и/или устранению недостатков работы строителей. Имеется масса жизненных примеров, когда нарушение проекта было выявлено на конечных стадиях строительства, когда исправить ситуацию уже практически невозможно или это сопряжено с серьёзными дополнительными затратами.

Лазерное сканрование объекта 3D сканером FARO Focus

Идея осуществления авторского надзора проекта и/или контроля строительства с использованием 3D технологий лазерного сканирования – не нова. С момента появления первых 3D сканеров в гражданском и промышленном строительстве (2002-2004 гг) с разным успехом этим занимаются почти все владельцы лазерных сканеров. Однако, приходится констатировать, что до сих пор отсутствуют какие-либо официальные методики выполнения подобных работ и отраслевая нормативная документация в целом. Данный факт конечно же даёт оппонентам бесспорный козырь при серьёзных разбирательствах. Но, тем не менее, современные работы по 3D контролю постоянно выполняются, поскольку экономическая эффективность их проведения всегда оказывается очень высокой для Заказчика. Более того, в настоящее время не существует иного объективного способа быстрого и точного сбора фактической информации об объекте.

Облако точек строительной площадки из 40 сканов (станций ЛС)

Например, в 2008 году при строительстве новой очереди УКПГ ВУГКМ заказчик, устав от постоянных препирательств геодезических служб подрядчика и тех.надзора, просто остановил стройку и вызвал независимых "сканировщиков" для выполнения объективной исполнительной съёмки всего построенного, причём, сразу в трёхмерке. По итогам точных 3D-измерений было выявлено и доказано более двух тысяч серьёзных нарушений, допущенных строителями. В итоге, подрядчика через суд обязали исправить ситуацию, а на отдельных участках даже пришлось полностью ликвидировать возведённые конструкции. То есть, заказчик и тех.надзор доказали свою правоту. И надо сказать, что после корректировки проекта заканчивал строительство уже другой подрядчик.

AutoCAD. Контроль пространственного положения при загрузке данных лазерного сканирования к проектной 3D   модели

Конечно, 3D сканирование – не панацея. На стройке есть ряд уникальных задач, с которыми лазерное сканирование не справится или его применение окажется не оптимальным по затратам. Например, если необходимо в процессе монтажа балки проконтролировать лишь несколько локальных точек, то для этого будет достаточно геодезиста с тахеометром. Но, если устанавливалась сложная конструкция со множеством контрольных параметров или если необходимо осуществить сплошной контроль всего этапа строительства, то применение 3D сканера становится более чем оправданым. То есть, лазерный сканер ни в коей мере не заменяет, а качественно дополняет возможности геодезических работ. Вы резонно спросите: а как же ранее?...

Ностальгия

И ранее при строительстве и реконструкции объектов осуществлялся "классический" надзор и контроль. По маркам и/или характерным точкам. Как правило, соответствующие геодезические службы имеются как в проектных институтах, так и в строительных организациях. Но, следуя за устаревшей нормативной базой,– работают они, используя старые методики и пользуясь старым инструментарием (рулетки, теодолиты, строительные тахеометры и т.п.). К тому же, возникает проблема проверки качества работы самого геодезиста (об этом ниже). Но ведь динамика нашей современности постоянно усложняет конструкцию и конфигурацию возводимых объектов, появляются новые строительные материалы и технологии, взвинчиваются темпы как проектирования, так и строительства. Успевает ли за этим надзор и контроль?.. Более того, частые остановки и простои, OffLine режим контроля, сомнительное качество надзора – всё это не только ведёт к удорожанию проектов, но и серьёзно повышает репутационные риски.

AVEVA. Контроль положения конструкций при загрузке цветного облака точек лазерного сканирования к проектной 3D модели

Рассмотрим проблему с технической стороны. При самом благоприятном стечении условий на стройке и используя "классические" методы работы, бригада геодезистов способна за день выполнить порядка 1000 измерений (точек) и затем в полу-ручном режиме не менее одного – двух дней обрабатывать эту съёмку до отчета. Ошибки геообоснования, ограничения по времени и пространству передвижения, ошибки человеческого фактора постоянно преследуют геодезиста на стройке, негативно сказываясь на качестве его работы. Не секрет, что чаще всего контрольные точки выбираются геодезистами по неким характерным геометрическим признакам элементов объекта, а не по специальным контрольным маркам (срок жизни которых на стройке объективно очень мал). Хорошо, когда строим небольшой домик правильных форм. Иначе… при всём желании, человек не в состоянии помнить тысячи – сотни тысяч контрольных точек. Более того, в процессе строительства элементы объекта без предупреждения могут быть видоизменены и даже несколько смещены… вместе с характерными точками. В итоге, контрольная съёмка очередного этапа строительства часто становится схожа с игрой «угадай мелодию»… естественно, с соответствующим итоговым результатом.

AVEVA. Смещение бетонной подушки и колонны, выявленное по данным лазерного сканирования, загруженным к   проектной 3D модели

Человеческий фактор играет негативную роль не только из-за допускаемых людьми ошибок в своей работе. Люди будут ошибаться всегда,– это объективный фактор. Для компенсации этого сама методика производства работ должна предусматривать нахождение и исправление ошибок. На деле частенько в какой-либо сложной ситуации на объекте два разных геодезиста, выполнив измерения одной и той же точки, получают два разных результата. Перемеряют – получают третий результат, отличный от обоих предыдущих. И так до бесконечности. Самое интересное – все будут правы, поскольку, внешние условия выполнения геодезических измерений на стройплощадке зачастую просто не соответствуют предъявляемым требованиям по точности. Например, тема смещения и/или уничтожения реперов в процессе работы строительной техники – одна из самых болезненных для геодезистов. Тем не менее, выдавать результат надо. Сроки давят, начальство, получение оплаты. Поэтому, споры различных геодезических служб, работающих на строительстве – привычное явление. Но порой выигрывает их не тот, кто на самом деле правильнее измерял, а тот, у кого больше регалий или авторитета. А ведь это получается уже совсем не объективный контроль…

AVEVA. По данным лазерного сканирования выявление смещения осейтрубопроводов от проектной 3D модели

Что даёт лазерное сканирование?

  1. Существенно сокращается время на осуществление контрольных промеров при значительно большем их числе. Современный 3D сканер способен производить миллион измерений в секунду с точностью первых миллиметров. За 2-3 минуты лазерный сканер легко снимет окружающую его обстановку (по сфере 360 градусов). При этом, фокус измерений (рабочие дальности от станции до поверхностей элементов объекта) будет находиться в пределах от нескольких сантиметров до нескольких сотен метров.

     

    AVEVA. Смещение бетонной подушки и колонны, выявленное по данным лазерного сканирования, загруженным к   проектной 3D модели

  2. Измерения выполняются без контакта с поверхностями объекта и можно вести 3D съёмку вне жёстких рамок геодезического обоснования. Т.е. место установки сканера (станции) выбирается из принципов лучшего обзора объекта и/или отсутствия помехи строительному процессу.

     

    AVEVA. Смещение двутавровой балки, выявленное по данным лазерного сканирования при загрузке к проектной 3D   модели

  3. Автоматическая регистрация всех измерений в едином координатном пространстве позволяет освободится от большинства ошибок человеческого фактора. Даже методы последующей взаимоувязки съёмок от нескольких станций (сшивки) во многом автоматизированы и результаты поддаются объективному контролю, в том числе и визуальному. Однозначно измеренные и трактуемые данные будут наглядно и точно отражать существующую конфигурацию объекта.

     

    AVEVA. Обнаружение коллизии по данным лазерного сканирования

  4. Оперативное получение и использование результатов 3D сканирования на локальных участках стройки позволяет осуществлять практический контроль геометрических параметров уже через несколько минут после окончания съёмки. Просто надо будет перенести данные из 3D сканера на ноутбук и становятся доступными любые промеры из миллионов снятых точек данной станции. Расстояния, углы, створы. Можно визуально оценить объект с разных видов, вращая и масштабируя полученные данные. Руководителю работ это позволяет принимать обоснованные оперативные решения практически в OnLine-режиме, уверенно управляя ходом строительства.

     

    AutoCAD. Контроль вертикальности по данным лазерного сканирования

  5. Сопоставление выполненной 3D съёмки фактического состояния объекта с проектной 3D моделью моментально выявляет все неточности и ошибки строителей. Позволяет визуально и инструментально оценить физические объёмы выполненных строительных работ (на момент съёмки). Если в текущей съёмке будет порядка 20 станций (мест установки сканера), то общий результат можно будет получить и использовать уже через 5-6 часов. Важно: для возможности сравнения с проектной 3D моделью необходимо, что бы система координат модели была закреплена на территории объекта строительными реперами. Тогда совмещение проекта с реальностью будет происходить автоматически – простой загрузкой данных лазерного сканирования в проектную среду (AutoCAD, AVEVA и т.п.) на компьютере контролирующего специалиста.

     

    AVEVA. Смещение бетонной подушки, выявленное по данным лазерного сканирования и проектной 3D модели

  6. Полученные данные лазерного сканирования (сканы) могут быть оперативно загружены на web-сервер участников строительного проекта. Такой сервис помимо наглядной визуализации стройки поможет удалённо контролировать ход строительных работ (например, при ежедневной выгрузке), позволит удалённо выполнять любые промеры и подсчитывать физические объёмы. Можно будет специально выделять проблемные места и это увидят все, кому будет санкционирован доступ к данным. То есть, достигается принцип прозрачности строительных процессов. Web-интерфейс позволит заинтересованным сторонам (находящимся в разных уголках планеты) обмениваться комментариями, оперативно выдавать задания и указания.

     

    AVEVA. Контроль пространственного положения трубопровода при загрузке цветного облака точек лазерного   сканирования к проектной 3D модели

  7. В результате лазерного сканирования получаем цифровые данные, актуальные на дату съёмки. То есть, производится 3D фиксация пространственного положения всех элементов объекта. Цифровые данные сохраняются в виде компьютерных файлов и могут быть использованы в любой последующий момент. Например, при подозрении на неправильную осадку строящегося здания всегда можно будет вернуться и дополнительно проанализировать котлован, свайное поле, ростверки. Естественно, если на этих этапах производилась 3D съёмка. Сравнение и анализ нескольких съёмок позволит судить о динамике поведения строящегося объекта, позволит своевременно выявить и отследить возможные негативные тенденции, а значит, позволит заинтересованным сторонам принять верные и своевременные решения. Таким образом, систематизацией и хранением 3D съёмок на разных этапах строительства решается задача по мониторингу возводимого объекта.

     

    AVEVA. Обнаружение коллизии по данным лазерного сканирования и проектной 3D модели

 


Итак, если Вы заинтересованы в точном, качественном, своевременном и объективном надзоре и контроле строительных работ, если Вы не желаете терять время и деньги из-за технологической отсталости – оснащайте свои геодезические службы современным оборудованием и обучайте персонал инновационным 3D технологиям лазерного сканирования. Ведь реальное 3D – это давно уже не далёкое будущее, а самое что ни на есть настоящее.

Лазерный сканер FARO Focus 3D