ESSENTIALS
DET DIGITALE ANLÆG – EFFEKTIVISERING AF UDFØRELSE OG DOKUMENTATION Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 3. januar 2013 DIP‐B Dette afgangsprojekt er skrevet af følgende studerende: Mads Top Petersen Claus Lynnerup Rikhof Studienr: 091803 Studienr: 092066 __________________________________ __________________________________ Dato & underskrift Dato & underskrift Afleveret d. 3 januar 2013 på Ingeniørhøjskolen i København til følgende vejledere, som med sin underskrift kvitterer for modtagelse: Poul Ebbesen Solbritt Christiansen __________________________________ __________________________________ Dato & underskrift Dato & underskrift Side 2 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 1 INDHOLDSFORTEGNELSE 3. januar 2013 DIP‐B DET DIGITALE ANLÆG – EFFEKTIVISERING AF UDFØRELSE OG DOKUMENTATION 1 1 INDHOLDSFORTEGNELSE 3 2 DOKUMENTOVERSIGT 7 3 PROJEKTFORMULAR 8 4 INNOVATIONSKONTRAKT 9 5 LÆSEVEJLEDNING 5.1 10 Håndtering af dokumenter 10 6 INDLEDNING 11 7 RESUMÉ 13 7.1 Dansk resumé 13 7.2 Engelsk resumé 14 8 FORHISTORIE 15 9 FORMÅL 16 9.1 Projektet har følgende hovedformål: 16 9.2 Projektet har følgende delformål: 16 10 SAMARBEJDSPARTNERE 17 10.1 Barslund 17 10.2 Spotland 17 Side 3 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 10.3 Arbejdsgruppe 3. januar 2013 DIP‐B 18 11 FORUDSÆTNINGER AF TEKNISK OG POLITISK KARAKTER 19 11.1 Forudsætninger af politisk karakter 19 11.2 forudsætninger af Teknisk karakter 20 12 KØBENHAVN‐RINGSTED JERNBANE 22 12.1 Generelt 22 12.2 Det skal bygges 22 12.3 Projektets Relevans 22 12.4 Fokus i projektet 23 13 FORSØGSBESKRIVELSER 24 13.1 Fladenivellement 25 13.2 CMV‐målinger 26 14 OPTIMERING OG ULEMPER VED BENYTTELSE AF DIGITALE VÆRKTØJER 28 14.1 Analyse af maskindata for optimering af tilknyttede arbejdsprocesser. 28 14.2 Fremvise værdi ved nye arbejdsgange 30 15 KRAVSPECIFIKATIONER FOR BÆREEVNE OG FLADENIVELLEMENT 35 15.1 Bæreevne 35 15.2 Fladenivellement 39 15.3 Udstyr 41 Side 4 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 16 KØBENHAVN‐RINGSTED – FRA IDÉ TIL DRIFT 3. januar 2013 DIP‐B 43 16.1 Formål 43 16.2 Introduktion til afsnit 43 16.3 Disposition‐ og projektforslag 44 16.4 For‐ og hovedprojekt 45 16.5 Udbud 45 16.6 Udførelse 46 16.7 Aflevering og kvalitetssikring 46 16.8 Drift 47 17 INGENIØRVIDENSKAB ‐ TEKNOLOGIUDVIKLING 48 17.1 Krav, ønsker og behov 48 17.2 Myndighedskrav 49 17.3 Konflikter 49 18 MILJØMÅL 51 18.1 Tidligere Opstillede miljømål (DIP‐A) 51 18.2 Reviderede miljømål 51 18.3 Udvalgte delmål 52 19 PERSPEKTIVERING 54 19.1 Intelligent komprimering 54 Side 5 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 19.2 Implementering 3. januar 2013 DIP‐B 55 20 KONKLUSION 20.1 56 Generelt 56 21 PROCESBESKRIVELSE 59 21.1 Procesanalysen 59 21.2 Projektplanlægning og styring 59 21.3 Læreprocessen 60 22 OVERSIGT OVER PROJEKTDOKUMENTATION 61 23 ANNEKS 62 23.1 Anneks 1 – Intelligent komprimering 62 23.2 Anneks 2 – Guide til anvendelse af intelligent komprimering 62 24 BILAG 63 24.1 Bilagsmappe 1 63 24.2 Bilagsmappe 2 64 Side 6 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 2 DOKUMENTOVERSIGT 3. januar 2013 DIP‐B Side 7 af 64 Resultatdokumentation Anneks 1 – Intelligent komprimering Anneks 2 – Guide til anvendelse af intelligent komprimering Bilagsmappe 1 – Større versioner af illustrationer benyttet i resultatdokumentationen Bilagsmappe 2 – Forsøgsrapporter, Vejforum PowerPoint og videooptagelse Projektdokumentation – mødereferater, benyttet litteratur Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 3 PROJEKTFORMULAR 3. januar 2013 DIP‐B Side 8 af 64 Den store udfordring i projektet er samarbejdet på tværs af branchen. At få alle parter involveret og deres ønsker opfyldt. For at ønsket skal kunne lykkedes, er det nødvendigt at ende op med en løsning som tager hensyn til alle parter, da der ellers ikke vil blive skabt forandring i branchen. Derfor er det vigtigt at få styr på alt fra standarder, krav og en fælles struktur alle kan arbejde videre med og se en klar værdi i. Hvad kunne den meningsfulde og ambitiøse udfordring i jeres projekt være? – så meningsfuld at den er værd at investere jeres ressourcer i og skaber værdi for kunden? samt så ambitiøs at den forekommer urealistisk og frister til nytænkning? En af grundene til vi valgte vores projekt, var et ønske og en forventning om at arbejde med lignende metoder i fremtiden. Flere af delelementerne under projektet afspejler vores hver især private interesser og styrker derfor lysten til at udforske området. På hvilke måder kunne projektet give dyb mening for jer hver især? Prisen Tiden Effektiviteten Kvaliteten Miljøet Samarbejdet i et projekt Tilgangen til projektet har fra starten været at gøre arbejdsgangen i fremtiden lettere. Dette vil sige en kortere anlægsperiode hvor der både kan spares penge og tid, samtidig med at kvaliteten øges. Samlet set ønskes følgende påvirket: Hvis du og dit projektteam ved at være innovative kan skabe en ekstra værdi for kunden – hvad ville så være den vigtigste værdi for kunden i dit aktuelle projekt? I sidste ende skulle de nye arbejdsmetoder både spare tid, penge og mindske påvirkning af miljøet. Derudover forventes det at man ved hjælp fra digitale værktøjer kan levere et projekt af højere kvalitet, og spare nogle arbejdsgange undervejs. På hvilke måder skaber det værdi for kunden? Digitalisering af anlægsbranchen. Grundlæggende er målet for vores projekt at forbedre arbejdsgangen i anlægsbranchen. Herunder at øge kvaliteten og effektiviteten. Dette ønskes opnået ud fra en række digitale værktøjer som benyttes i forbindelse med forsøg, og igennem møder med parter i branchen.Det samlede projekt er henvendt mod bygherre, rådgiver og entreprenør. Hvad er projektmålet i dit/jeres aktuelle projekt? Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 4 INNOVATIONSKONTRAKT 3. januar 2013 DIP‐B Side 9 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 5 LÆSEVEJLEDNING 5.1 3. januar 2013 DIP‐B Side 10 af 64 HÅNDTERING AF DOKUMENTER Formatet til rapporten er valgt ud fra at afgangsprojektet skal være læsevenligt på en PC‐skærm. Derfor er opgavens layout valgt til at være liggende. Dette resulterer i begrænset plads til store illustrationer i teksten. Vi har derfor valgt, at samtlige illustrationer i rapporten er indsat i en størrelse, som ikke altid er læsevenlig, men hvor der samtidig henvises til bilag i bilagsmappe 1. Vi opfordrer derfor læseren til at have bilagsmappen ved hånden, så illustrationer kan ses i fuld størrelse under gennemlæsning af rapporten. Ligeledes anbefaler vi at have”anneks 1 – Intelligent komprimering” liggende som opslagsværk til forståelse af ukendte begreber. Kort sagt anbefaler vi at have følgende dokumenter ved hånden til forståelse af opgaven: 1. Nærværende rapport 2. Bilagsmappe 1 3. Anneks 1 – Intelligent Komprimering Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 6 INDLEDNING Byggebranchen og anlægsbranchen er i dag ikke på samme teknologiske niveau, hvad angår digitalisering. Byggebranchen er på et højere niveau, da man her i flere år har arbejdet på at forbedre mulighederne for at arbejde digitalt. De er blevet hjulpet på vej af lovkrav og udviklingsprojekter, udført af blandt andre en række arbejdsgrupper under branchens organisationer. Udvikling af Det Digitale Anlæg kan med fordel tage udgangspunkt i Det Digitale Byggeri, hvor man i dag allerede har gjort sig en række erfaringer, som kan bidrage til udviklingen. Viden fra de problemstillinger, der er blevet behandlet under udviklingen af Det Digitale Byggeri, kan overføres og gøre processen for Det Digitale Anlæg mere effektiv. På denne måde kan anlægsbranchen muligvis hurtigere opnå samme niveau af digitalisering som byggebranchen og i fremtiden måske et endnu højere niveau. Da byggerier og anlægsprojekter bliver opført meget forskelligt, vil den tekniske tilgang til digitaliseringen af de to brancher ikke være ens. Derfor kan løsninger ikke direkte kopieres, men de barrierer som Det Digitale Byggeri er stødt på ved digitalisering af byggebranchen, vil Det Digitale Anlæg kunne lære af. I dag findes der ingen lovkrav eller færdige standarder inden for anlægsbranchen, som kan være med til at danne grundlag for det digitale samarbejde mellem parterne i branchen. Havde disse eksisteret var det forventeligt, at eksempelvis brugen af data (CMV, koter) registreret med maskiner var på et højere niveau. For at benytte maskindata kræves i dag en masse ekstra arbejde, da der ikke samarbejdes med fokus på digitalisering på tværs af anlægsprojektets faser. 3. januar 2013 DIP‐B nærværende afgangsprojekt behandler vi anvendelsen af maskindata samt kravspecifikationer og metoder for brugen af disse. For overskuelighedens skyld henvises til Bilag 1, som er et diagram, der viser, hvilke emner vi behandler i hvilke faser af et anlægsprojekt. Afgangsprojektet vil være relevant for statslige og kommunale vej‐ og baneinstanser, rådgivere og entreprenører. Implementering af disse metoder har potentiale til at forbedre anlægsprojekters levetid, reducere omkostninger og reducere selve anlægsperioden. Opbygning af afgangsprojektet Afgangsprojektet er opdelt således at første del indeholder formalia som indholdsfortegnelse, projektformularer, læsevejledning etc.. Anden del indeholder de indledende beskrivelser til kernen af opgaven. Disse indledende beskrivelser udgøres af en indledning, et formål og et kort resumé af hele afgangsprojektet samt beskrivelser af forhistorie og samarbejdspartnere. Herefter følger kernen af opgaven, som kan inddeles i tre kategorier, se Figur 1. Disse tre kategorier bliver individuelt behandlet. Derudover behandles de også som en samlet enhed, hvor der kan drages paralleller og trækkes ”røde tråde” i mellem de tre kategorier. I programprojektet (oplægget til dette afgangsprojekt) var omdrejningspunktet hele Det Digitale Anlæg. I dette afgangsprojekt behandler vi delemner af Det Digitale Anlæg og etablerer et nyt fokus, som danner udgangspunkt for opgaven. I Side 11 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 3. januar 2013 DIP‐B grupper, hvor vi er en del af gruppen: ”Dataindsamling fra entreprenørmaskiner”, se Figur 2. Figur 2 ‐ Projektgrupper under det Digitale anlæg Figur 1 ‐ Kernen af opgaven kan inddeles i tre kategorier som behandles individuelt samt i en samlet enhed Afslutningsvis behandles opstillede miljømål, det ingeniørvidenskabelige aspekt i afgangsprojektet, og slutteligt perspektiveres og konkluderes der på førnævnte ”kerne”. Vores udgangspunkt for behandling af emnet startede som et samarbejde med Barslund, Spotland og Pihl. På baggrund af dette samarbejde udarbejdede vi førnævnte programprojekt, som gav os adgang til deltagelse i en projektgruppe kaldet ”Det Digitale Anlæg”. Denne projektgruppe er inddelt i flere mindre I vores samarbejde med denne gruppe er der udført tromleforsøg, som har givet os data, , viden og erfaringer, som danner udgangspunkt for vores anbefalinger af kravspecifikationer og metoder for benyttelse af maskindata. Afgangsprojektets undersøgelser, resultater og konklusioner er baseret på forsøg udført med tromle og udstyr fra én producent. Andre producenter tilbyder andre målemetoder og anvendelser. For at opsummere ovenstående vil vi via dette afgangsprojekt fremstille standarder for kravspecifikationer og metoder for benyttelse af maskindata. Med nærværende afgangsprojekt håber vi at give interessenter en let indgangsvinkel til at undersøge emnet og indse muligheder og fordeleved digitalisering. Igennem opgaven benyttes begreber som eksempelvis CMV‐værdi. For at undgå lange begrebsafklaringer i nærværende rapport er der vedlagt et anneks med beskrivelse af de benyttede begreber. Se ”Anneks 1 – Intelligent komprimering” Side 12 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 7 RESUMÉ 7.1 DANSK RESUMÉ Afgangsprojektets udgangspunkt blev udformet i programprojektet omhandlende Det Digitale Anlæg generelt. Grundet det brede omfang af Det Digitale Anlæg, er fokus blevet rettet imod konkrete dele af emnet, som vi i dette afgangsprojekt vil gå i dybden med. Afgangsprojektet omhandler stadig Det Digitale Anlæg, men hovedfokus vil ligge på effektivisering af udførelse og dokumentation. Herunder arbejder udført med tromle. Til at beskrive det fulde potentiale ved at digitalisere tromlearbejder og processer tilknyttet hertil, er opgavens fokus rettet mod 3 forskellige områder: Intelligent komprimering Det Digitale Anlæg Den nye jernbane mellem København og Ringsted Fokus på intelligent komprimering blev valgt i en kombination af tilfældigheder og bekendtskaber i branchen. Igennem praktikperioden, som er en del af studiet, blev kontakter skabt. Senere resulterede disse i deltagelse i en arbejdsgruppe under Det Digitale Anlæg. Igennem hele projektperioden udførte vi 4 forsøg, hvor forskellige metoder og opstillinger til tromlearbejder blev afprøvet. I samspil med viden om metoder brugt i andre lande, har vi i nærværende afgangsprojekt givet vores anbefalinger 3. januar 2013 DIP‐B til, hvordan kravspecifikationer for intelligent komprimering kan udformes. Tilmed har vi udformet en guide, som har til hensigt at levere de anbefalede kravspecifikationer på en kort og præcis måde til de folk, der skal arbejde med intelligent komprimering i marken. Ud fra vores viden om anlægsarbejder og nye arbejdsmetoder, har vi beskrevet de muligheder, der ligger i at optimere arbejdsprocesser ved hjælp af digitale værktøjer. Samtidig beskrives ulemper ved digitalisering af nogle processer. Til at binde opgaven sammen er den nye bane i mellem København og Ringsted brugt til at give eksempler på relationer mellem de tre fokusområder. For at forstå brugen af intelligent komprimering i en større sammenhæng, både med hensyn til Det Digitale Anlæg og anlægsbranchen generelt, er en 3D‐models forløb fra ide‐ til driftsfasen beskrevet ud fra en udvalgt udbudspakke fra den nye bane. Den nuværende situation i anlægsbranchen og vores bud på, hvordan perspektiverne for branchen ser ud i fremtiden beskrives. Herunder hvilke teknologiske udviklinger vi ser som mulige ud fra den nuværende situation. Samspillet mellem disse 3 grundbrikker skal være med til at give en grundig forståelse for alle betragtninger, som vedrører tromlearbejder i relation til Det Digitale Anlæg. Potentialet ved intelligent komprimering er langt fra udnyttet. Ved indførelse af en lovgivning og kravspecifikationer på området kan dette hurtigere opnås. Derudover forklarer vi vigtigheden af implementeringen af digitale værktøjer. Hvis den manglende udvikling helt ignoreres, risikerer de danske anlægsentreprenører at miste vigtige projekter til udenlandske konkurrenter, som har udviklet deres arbejdsmetoder løbende. Afslutningsvis konkluderes der på samtlige behandlede emner igennem rapporten. En sammenfattet betragtning af emnet som helhed fremviser vores holdning til nuværende situation af Det Digitale Anlæg og dets muligheder. Side 13 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 7.2 ENGELSK RESUMÉ The project still addresses the “Det Digitale Anlæg”. However, we will focus mainly on efficiency improving the execution and documentation of civil works by implementing the use of intelligent compaction equipment. For describing the full potential of digitalizing the work and processes associated with vibratory compactors, the graduation project can be split into three focus areas: Intelligent compaction “Det Digitale Anlæg” Sixty kilometers of new railway from Copenhagen to Ringsted The interaction between these three areas should help to provide a thorough understanding for all considerations which relates to vibratory compactors in relation to the “Det Digitale Anlæg”. Throughout the period of writing this project, we conducted four trials where different methods and setups for working with vibratory rollers were applied. Knowledge on methods used in other countries, in collaboration with experience by performing our own trials, enabled us to recommend how specifications for intelligent compaction could be designed for use in Denmark. Besides recommending specifications we also produced a guide with the intention to 3. januar 2013 DIP‐B provide the before mentioned specifications in a short and clear manner to those who are working with intelligent compaction in the field. The starting point for the graduation project was formed in the program project concerning the general state of the “Det Digitale Anlæg”. Due to the broad scope of the “Det Digitale Anlæg”, it was necessary to direct our focus towards specific parts of the subject, which we will analyze in this project. Our knowledge on civil works and new working methods enabled us to describe the possibilities in optimizing processes with digital tools. Furthermore we describe the disadvantages of digitalizing some processes. We use the new railway from Copenhagen to Ringsted to describe the link between the three focus areas. For better understanding of the use of intelligent compaction in a bigger picture we describe the use of a 3D‐model throughout the phases of a civil engineering project. We will describe the current situation in the construction industry and assess the perspectives of the future development of this industry. This includes our opinion on which technological developments will be possible based on the current situation. The possibilities in intelligent compaction are far from fully utilized and an even greater potential can be achieved by implementing legislation and specifications to the area of intelligent compaction. Furthermore the importance of implementing the use of digital tools is described. If the missing development is going to be ignored, the Danish civil engineering contractors risk to loose important projects to foreign competition. Finally we conclude on all the processed subjects throughout the report. A summarized consideration of the subject displays our view on the current situation of the “Det Digitale Anlæg”. Side 14 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 8 FORHISTORIE Mads Top Petersen har med baggrund i entreprenørbranchen altid haft interessen for entreprenørarbejde. Igennem en praktikperiode hos Barslund talte Mads med sin chef, Poul Erik Olsen, om firmaets tanker omkring digitalisering af anlægsbranchen og mulighederne for at skrive et afgangsprojekt herom. Claus blev inddraget i processen og et udgangspunkt for afgangsprojektet blev fastlagt. Både Claus Rikhof og Mads har i deres fritid stor interesse for IT og teknik, hvorfor de har en bred og stor viden indenfor området. Derudover er der på studiet tidligere arbejdet med 3D‐modeller inden for byggeri i Autodesk Revit samt arbejdet i diverse programmer til anlæg, eksempelvis Microstation InRoads. I perioden hvor udformningen af afgangsprojektet blev diskuteret, deltog begge i tilvalgskurset planlægning i udførelsesfasen, som blandt andet omhandlede brugen af BIM. Der blev arbejdet med mængdeudtræk og 4D/5D på 3D‐ bygningsmodeller, hvilket var yderligere inspirerende til at undersøge muligheden for anvendelse på anlægsprojekter. På 6. Semester, som var det sidste semester inden afgangsprojektet, skulle et programprojekt for fremtidige afgangsprojekt udarbejdes. Formålet med programprojektet var at danne et overblik over emnet og undersøge forskellige fokusområder. Denne beskrivelse blev derfor et bredt overblik over emnet, så der senere i processen ikke var udelukket nogle områder. Samtidig skulle programprojektet være med til at give en forståelse for branchens stadie for digitalisering som helhed, og hvilke problemstillinger der fandtes. Igennem arbejdet med programprojektet blev vigtig viden indhentet, og der har generelt igennem hele processen været utrolig stor interesse for og opbakning af vores valg af emne. 3. januar 2013 DIP‐B Siden programprojektet er udarbejdet og fremlagt på skolen, er vi blevet tilbudt deltagelse i en arbejdsgruppe bestående af: fagfolk fra anlægsbranchen, softwareproducenter, Vejdirektoratet, Banedanmark og FRI. Formålet for arbejdsgruppen er at undersøge mulighederne i ”Dataindsamling ved entreprenørmaskiner”. Derfor har denne gruppe sidenhen været en del af baggrunden for vores afgangsprojekt, da den hargivet os muligheder for at udføre ønskede forsøg at arbejde med data fra maskinerne og at undersøge potentialet i at bruge dette. Vi planlagde en række forsøg, som skal vise mulighederne ved at benytte digitale værktøjer ved tromling af forskellige materialer. Disse forsøg og efterfølgende analyser danner grundlaget for afgangsprojektet. Vi finder det tiltalende at arbejde med et område, som er i udvikling, og hvor det udførte arbejde kan være til gavn for udviklingen i branchen. Fremtiden inden for anlægsbranchen ligger i vor optik i digitalisering heraf. Vi håber at komme til at arbejde videre med emnet efter studiets afslutning . Side 15 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 9 FORMÅL 9.1 o PROJEKTET HAR FØLGENDE HOVEDFORMÅL: 3. januar 2013 DIP‐B Tilegne os nødvendig viden for udførelse af forsøg og behandling af data, herunder geotekniske grundprincipper og Effektivisere processer i udførelsesfasen og øge kvaliteten af udført arbejdsmetoder. arbejde og dokumentationen heraf i anlægsprojekter ved anvendelse af digitale værktøjer. Reducere barrierer for implementering af nye arbejdsmetoder og måder at dokumentere og kontrollere udført arbejde. 9.2 PROJEKTET HAR FØLGENDE DELFORMÅL: Udarbejde metoder og krav til benyttelse af maskindata i udførelses‐ og afleveringsfasen med udgangspunkt i udførte forsøg med tromlearbejder. o Benyttelse af maskindata i udførelsesfasen Optimering af komprimeringsarbejde vha. CMV‐ og Den nye bane København‐Ringsted indgår i en beskrivelse af vores tanker omkring, hvilke ønsker, behov, krav og konflikter der er i forhold til Det Digitale Anlæg hos henholdsvis bygherre og dennes rådgiver og den udførende entreprenør samt imellem nævnte parter. Arbejdet med afgangsprojektet har givet os mulighed for at deltage på Vejforum 2012. Målet var at oplyse tilstedeværende fagfolk om muligheder og fordele, samt reducere barrierer mod implementering af digitale værktøjer, ved at fremlægge vores resultater opnået ved anvendelse af tromleteknologi. Vi mener, at nærværende afgangsprojekt kan danne grundlag for det videre arbejde i projektgruppen, og i den forbindelse kan metoder og krav opfattes som anbefalinger. fladenivellementsmålinger. Øge kvaliteten af det udførte arbejde o Benyttelse af maskindata i afleveringsfasen o Metoder for dannelse af overskuelig visuel kvalitetssikring Opstille krav til metoder og afleveringsform o Opstille fordele og ulemper ved benyttelsen af digitale værktøjer, for at give interessenter incitament til at digitalisere. Side 16 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 10 SAMARBEJDSPARTNERE 3. januar 2013 DIP‐B 10.1 BARSLUND til at præge fremtiden og holde sig opdateret med den nyeste teknologi. Barslund har et stort udvalg af maskiner og projekter og har på den baggrund kunne bidrage til vores afgangsprojekt ved at stille maskiner og lokationer til rådighed ved tromleforsøg. Barslund beskriver sig selv således: 10.2 SPOTLAND ”Barslund har siden 1980 arbejdet med mange typer af entrepriser. Vores arbejdsområder er anlægsarbejde, forsyningsarbejde, jernbanearbejde og sportsanlæg. Gennem årene har vi oparbejdet en stor erfaring inden for de nævnte områder. Vi udfører opgaver i alle størrelser i fag‐, hoved‐ eller totalentrepriser og for både offentlige og private bygherrer. Alle entrepriser bliver gennemført efter "Det velplanlagte projekt", der er et projektledelsessystem baseret på Lean Construction og udviklet specifikt til os. Den interne projekthåndtering sikrer daglig opfølgning på tidsplaner og økonomi. Systemet er med til at skabe høj kvalitet og tilfredshed hos bygherre. Vi bestræber os på at være en interessant og fleksibel samarbejdspartner og arbejdsplads, som hele tiden følger med udviklingen.”1 Spotland beskriver sig selv således: Igennem Mads’ praktikophold hos Barslund, samt de møder vi efterfølgende har deltaget i vedrørende afgangsprojektet, er vores indtryk, at Barslund er et firma, som ser fremad og er villig til at investere store summer af penge for at være med Vores internationale stab af landmålere har både uddannelsen, efteruddannelsen, erfaringen og er dedikeret i at anvende teknologien. Vi foretager 3D opmålingerne, naturligvis, men vi hjælper også med at installere og programmere http://www.barslund.as/forside/ ”Teknisk landmåling ved hjælp af 3D opmåling og med GPS afsætning indbygget i gravemaskinerne har gjort store byggeprocesser langt mere effektive. Teknisk landmåling er Spotlands eksistensberettigelse. Vi er funderet på den nyeste teknologi, fordi vi meget tidligt indså, hvor store fremskridt den indebærer. Den er hurtigere, derfor billigere. Og den giver langt større nøjagtighed i afsætningen, som jo er fundamentet for ethvert bygge‐ eller anlægsprojekt. 1 Side 17 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 GPS systemerne i vore kunders entreprenørmaskiner og uddanner chaufførerne i at køre efter dem.”2 Spotland var tidligere en del af Barslund, og derigennem var kontakten skabt. Barslund bruger i dag Spotland til deres landinspektøropgaver. De sidder fortsat under samme tag i Kvistgård. Spotland har stor viden inden for alt med landmåling, maskinstyring samt monitorering, og deres erfaringer har bidraget positivt til opgaven. Spotland har yderligere stillet landmålere til rådighed under tromleforsøg. 3. januar 2013 DIP‐B Henrik Høj Mikkelsen, VD Sven Ø. Ladefoged, COWI/F.R.I. Christian Nielsen, Sitech/Danske anlægsentreprenører Karsten Krause, Sitech Simon Fogt, BDK (udgået) Jens Peter Lund, Spotland Finn Thøgersen, VD/VO Richardt Brixen, BDK Mikkel Botoft Nielsen, BDK Gruppen er nedsat som et branchesamarbejde under Det Digitale Anlæg for at undersøge mulighederne i dataindsamling fra entreprenørmaskiner. Fokus i de andre arbejdsgrupper involverer arbejde med udviklingen af fælles filformater og lagstrukturer. 10.3 ARBEJDSGRUPPE Vejdirektoratet deltager i gruppen for i fremtiden at kunne stille krav til digitalt arbejde. Derudover bidrager de med erfaringer omkring metoder, som benyttes i dag, og hvordan disse kan videreudvikles til fremtidige metoder. Banedanmark er ligesom Vejdirektoratet interesseret i mulighederne i fremtiden. Dette specielt med henblik på den kommende København‐Ringsted bane. Arbejdsgruppen vi har deltaget i hedder ”Dataindsamling fra entreprenørmaskiner” og består af: F.R.I. bidrager til gruppen med erfaringer fra rådgivers perspektiv. Således ved de, hvad der er muligt i dag og kan diskutere, hvad der skal være muligt i fremtiden. Så at sige bidrager de med teknisk viden indenfor forskellig software. Ole Holmskov, VD Sitech stiller software og instrumenter til rådighed. De stiller samtlige systemer til rådighed, som kan påmonteres på materiel og er samtidig med til at servicere det. http://spotland.dk/spotland/ 2 Side 18 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 11 FORUDSÆTNINGER AF TEKNISK OG POLITISK KARAKTER 11.1 FORUDSÆTNINGER AF POLITISK KARAKTER I dag er der ingen krav om anvendelse af IKT ved projekter, som omfatter anlægsarbejder. Ved projekter, som omfatter byggeri, er der opstillet krav ved statslige byggerier, som overstiger 5 mio.3 Bygherrekravene omfatter følgende: Dansk Bygge Klassifikation (DBK) Projektweb Digitale bygningsmodeller Digitalt udbud Digital aflevering 3. januar 2013 DIP‐B naturlig udvikling, at flere af de samme lovkrav gjorde sig gældende ved anlægsprojekter. Ønsket om en større digital sammenhæng er til stede ved den nye jernbane fra København til Ringsted. Banedanmark har i forbindelse med omtalte projekt et ønske om at udvide anvendelsen af digitale værktøjer og har derfor under projektets forløb stillet krav til, at de bydende parter skal dokumentere, at de kan håndtere eksempelvis 3D‐modeller. Der findes en stor modvillighed mod forandring af procedurer og arbejdsmetoder og nye måder at gøre tingene på, og det er muligvis grunden til at anlægsbranchen ikke har udviklet sig i forhold til vores nabolande. Således stilles der ikke lovkrav ved den gældende lovgivning, men ved flere projekter er der et ønske om en mere digital tilgang. Derfor ville det være en 3 http://www.detdigitalebyggeri.dk/public_client/bygherrekravene 11.1.1 BARRIERER FOR UDVIKLING AF ANLÆGSBRANCHEN Disse bygherrekrav har været med til at udvikle brugen af digitale værktøjer i byggebranchen. Ved hjælp af lovgivning har man bestemt, hvilke krav der skal overholdes og derfor tvunget firmaer til at forny deres arbejdsmetoder. Det samme har ikke gjort sig gældende indenfor anlægsbranchen. Derfor foregår udførelsen og dokumentationen heraf stadig med ineffektive manuelle metoder. 3D‐modeller bliver ikke benyttet aktivt til at effektivisere hverken produktion eller dokumentation. Hos entreprenørerne benyttes 3D‐modellen højst til at danne et overblik, da hverken rådgiver eller bygherre vil tage ansvar for en udleveret 3D‐ model og henviser til planer og snit for gældende tegninger. Hvert år bruges milliarder af kroner på vej‐ og jernbanebygning og vedligeholdelse. Kontrol af udførte arbejder kræver væsentlige ressourcer i sin nuværende form. Derudover flyttes ansvaret for dokumentation af udført arbejde mere og mere over på entreprenøren, således at bygherrens tilsyn kun kontrollerer dokumentationen af det udførte arbejder. Denne proces skal gøres mere effektiv ved at anvende allerede tilgængelig teknologi (intelligent komprimering). Intelligent komprimering består af registrering af data målt med tromler. Data som herefter kan bruges til at effektivisere udførelsen og dokumentationen. En barriere for implementeringen af intelligent komprimering er besværligheden ved at indsamle det nødvendige maskindata og sammenligne dette med gængs udstyr og arbejdsmetoder for at give troværdighed til de nye målemetoder. Side 19 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 11.2 FORUDSÆTNINGER AF TEKNISK KARAKTER Grundet den manglende lovgivning omkring brugen af digitale værktøjer er udviklingen i anlægsbranchen som nævnt ikke tilsvarende den i byggebranchen. Mange af de teknologiske hjælpemidler, som bliver benyttet, er ikke en fælles standard, som alle bruger, men metoder som er tilpasset hver enkel virksomhed. Dette giver komplikationer ved samarbejde på tværs af platforme og faser i anlægsbyggeriet. Der er tidligere i andre lande forsøgt udviklet en fælles standard i form af filformatet LandXML. Meningen med LandXML er, at det skal kunne håndtere udveksling af 3D‐modeller mellem forskellige modelleringsprogrammer, men den bliver ikke benyttet i så vid udstrækning, som det kunne være ønsket. Dette kan skyldes, at modelleringsprogrammer håndterer eksport/import af LandXML forskelligt, hvilket betyder, at forskellige overflader kan dannes ud fra nøjagtig samme fil. Dette er problematisk, når man ønsker, at 3D‐modeller benyttes på tværs af faser, hvilket unægteligt medfører brugen af forskellige programmer. Arbejdet med at undersøge og udvikle LandXML er under behandling i en anden arbejdsgruppe under ”Det Digitale Anlæg”. I dag benyttes 3D‐modeller og maskinstyring allerede, men på et niveau hvor det fulde potentiale langt fra er opnået. Flere arbejdsmetoder ville kunne forbedres, hvis 3D‐modellerne blev bedre integreret, end de er på nuværende tidspunkt. Eksempelvis ville man kunne optimere igangværende samt fremtidige processer ved en bedre udnyttelse af den data, man kan udlede af maskinernes udførte arbejde. For at kunne benytte data fra maskiner i fremtiden er det nødvendigt at opstille en række tekniske krav, som gør dataen valid og troværdig for modtageren. Én ting er et krav om at benytte data, men for at dette skal give mening, er det 3. januar 2013 DIP‐B nødvendigt, at den afleverede data er til at forstå og til at stole på. Derfor skal en række specifikationer opstilles, som sikrer kvaliteten i den afleverede data stemmer overens med de forudsatte krav og det udførte arbejde. Et eksempel på ovenstående kan være kvalitetssikring. I dag bliver denne udført manuelt. Den projekterede flade, som kan være et udtræk fra en 3D‐model og kravene til jordens egenskaber (mindste e‐modul og relativ tæthed) sammenlignes med den udførte del ved hjælp af en liste, indeholdende en tabel over koterne og krav til jordens egenskaber. Denne del vil blive mere korrekt, dækkende og dokumenteres lettere ved at benytte de data, der allerede kan hentes fra maskinerne. På denne vis kan den projekterede 3D‐model sammenlignes med en ”as‐built” 3D‐model. Det kan eksempelvis være en viderebygning på den oprindelige 3D‐model ved tilføjelse af data. Dette vil gøre hele projektet mere gennemskueligt for den person, som skal afgøre kvaliteten af det udførte arbejde, da personen ikke skal forholde sig til data bestående af tal, men kigge på en afleveret 3D‐model bestående af farveintervaller, som indikerer, hvor og hvor meget det udførte arbejde afviger fra krav og tolerancer. Det forudsætter en fælles standard, og at bygherre fremsætter en række krav, som sikrer en ensartethed i brugen af digitale værktøjer. Eksempelvis krav til, hvordan sammenligninger digitalt visualiseres, så samme metode benyttes hver gang, og gør projekter mere gennemskuelige. Yderligere er det nødvendigt at stille krav til det benyttede materiel i det udførte arbejde, blandt andet hvilke GPS‐systemer og GPS‐nøjagtighed der kræves, så man sikrer, at kvaliteten af dokumentationen er tilstrækkelig. Hele forudsætningen for at ovenstående skal give værdi for alle interessenter er en fælles brugbar 3D‐model. Således skal 3D‐modeller udarbejdes med henblik Side 20 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 på, at de senere skal benyttes til eksempelvis maskinstyring, kvalitetssikring og drift. Det betyder, at rådgivere og entreprenører skal tale sammen og finde fælles standarder for at forhindre, at entreprenører skal genskabe materiale, som allerede er blevet udarbejdet en gang af rådgiveren. 3. januar 2013 DIP‐B 11.2.1 TEKNISKE BARRIERER En succesfuld implementering af intelligent komprimering i anlægsarbejder kræver kendskab til teknologien. Instrumenterede tromlers muligheder, målinger og sammenhænge med geotekniske egenskaber af anvendte materialer. Disse sammenhænge er påvirket af forskellige faktorer, som påvirker registrerede målinger under komprimeringsarbejdet, eksempelvis tromlestørrelse og brugsparametre, jordtype, vandindhold, lagtykkelse og stivhed af underliggende lag samt metoden, der benyttes til statistisk verificering af målinger. Hvis ovenstående faktorer og deres indvirkninger er tilstrækkeligt forstået, kan de kontrolleres under komprimeringsarbejdet, eller som et minimum overvåges og registreres for senere at efterbehandle tromlemålingerne. Side 21 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 12 KØBENHAVN‐RINGSTED JERNBANE 3. januar 2013 DIP‐B pendlere mellem København og det øvrige Sjælland samt til landsdækkende og international passager‐ og godstrafik.4 12.1 GENERELT Banedanmark er i gang med at anlægge en ny, dobbeltsporet jernbane mellem København og Ringsted over Køge. Det giver mulighed for en bedre køreplan med flere togafgange, kortere rejsetid og færre forsinkelser. Budgettet er 10,4 mia. kr., og banen er planlagt til at åbne i 2018. Den bygges til hastigheder på op til 250 km/t. for persontog og er Danmarks første jernbane, som kan betjene højhastighedstog. pendlere mellem København og det øvrige Sjælland samt til landsdækkende og international passager‐ og godstrafik.5 12.2 DET SKAL BYGGES Den nye bane København‐Ringsted over Køge er Danmarks største baneprojekt i nyere tid. Den cirka 60 km lange strækning går gennem 10 kommuner. Banen bygges til hastigheder på op til 250 km/t. for persontog. Anlægsarbejdet omfatter:6 En dobbeltsporet, elektrificeret bane mellem København og Ringsted Perroner på Ny Ellebjerg Station til regional‐ og fjerntog En ny station (Køge Nord) med forbindelse til en ny station på S‐banen Tilslutning ved Køge Nord til Lille Syd banen til/fra Køge og Næstved Et ekstra spor ved Køge Station Sporombygning på Ringsted Station 12.3 PROJEKTETS RELEVANS Den nuværende jernbane mellem København og Ringsted over Roskilde er en af de mest benyttede og vigtigste banestrækninger i Danmark. Banen bliver anvendt af Banedanmark har fra starten haft interesse i at undersøge mulighederne i en digital tilgang til anlægsarbejderne. Herunder beskriver de selv, at: : ”Projektets http://www.bane.dk/visArtikel.asp?artikelID=11719 5 http://www.bane.dk/visArtikel.asp?artikelID=11719 6 http://www.bane.dk/visArtikel.asp?artikelID=11722 4 Side 22 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 vision er at være ”best in class” og der er lagt op til anvendelse af ”state‐of‐the‐ art” teknologi.”7 3. januar 2013 DIP‐B Projektets profil stemmer derfor overens med afgangsprojektet og vil give et optimalt helhedsbillede af vores undersøgelser. Samtidig med, at projektet kan være med til at eksemplificere elementer i opgaven og forbedre forståelsen af sammenhængen mellem vores undersøgelser, kan vores kravspecifikationer og standarder være med til at præge udbuddene af den nye bane. Fremadrettet giver det en god mening at komme med bud på, hvordan man vil kunne stille krav til arbejder med digitale værktøjer. I forbindelse med prækvalifikationen til projektet stillede Banedanmark en række krav til de parter, som skulle byde på opgaven. De bydende ville blive bedømt på en fordeling bestående af 50 % pris og 50 % teknisk løsning. Under den tekniske del skal entreprenøren beskrive, hvordan han håndterer 3D‐ modeller, hvilket der bliver lagt vægt på i evalueringen af tilbuddene. Et af ønskerne i denne forbindelse er muligheden for mængdeudtræk på baggrund af en 3D‐model. Bilag 1 ‐ Illustrering af hvilke faser i en totalentreprise afgangsprojektets fokus påvirker 12.4 FOKUS I PROJEKTET Vi har udarbejdet et oversigtsdiagram, der viser afgangsprojektets relevans i forhold til baneprojektet. Således er afgangsprojektets fokus markeret med rødt. Dette er med til at give en forståelse for sammenhængen mellem afgangsprojektets indhold, hvor i projektets faser det foregår, og hvilke elementer vi påvirker. Baneprojektet bliver udbudt i forskellige udbudspakker løbende over 2‐3 år. En af disse pakker vil blive brugt som eksempel i afsnittet ”Fra idé til drift”. http://bips.dk/nyhed/bips‐konference‐2012‐bygherrekrav‐vedr‐3d‐modellering‐ af‐anl%C3%A6gsprojekter 7 Side 23 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 13 FORSØGSBESKRIVELSER 3. januar 2013 DIP‐B Dette afsnit opsummerer de forsøg, som vi har udført som grundlag for afgangsprojektet samt de resultater og konklusioner, som vi har draget på baggrund af disse. Udførte tromleforsøg og omfattende research har tilsammen udgjort et erfaringsgrundlag for tilblivelsen af dette afgangsprojekt. Forsøgene blev udført på forskellige lokationer: Cykelsti i Sorø Omfartsvej i Slagelse I Sorø blev der udført 3 forsøg. Fokus var på registrering af punkter med koter for dannelse af fladenivellementer. I Slagelse blev der udført 1 forsøg. Fokus var på registrering af CMV‐værdier samt kortlægning af disse for identificering af bløde og stive jordegenskaber. Samtlige forsøg er beskrevet detaljeret med tilhørende analyse i de respektive forsøgsrapporter placeret i bilagsmappe 2. Det er uden tvivl mere kompliceret at registrere og analysere CMV‐værdier end punkter med koter, hvorfor det fra starten af afgangsprojektet var ønskeligt at undersøge registrering af CMV‐værdier i højere grad end registrering af punkter. Af praktiske årsager var der ikke mulighed for at udføre forsøg med registrering af CMV‐værdier før d. 28. november, da et sådan forsøg kræver tilgang til kontrolmåleudstyr (minifaldlod og isotopsonde) og nogle helt specifikke krav til forsøgsstrækningen. Derfor er der kun udført et forsøg med registrering af CMV‐ værdier. Billede 1‐ Forsøg i Slagelse med registrering af CMV‐værdier Side 24 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 13.1 FLADENIVELLEMENT Formålet med fladenivellementsforsøg var at undersøge nøjagtigheden af tromlemonterede GPS systemer for at vurdere anvendeligheden af dem til dokumentation af færdige overflader. GPS systemets nøjagtighed både horisontalt og vertikalt vurderes. For GPS systemer er den vertikale nøjagtighed den mindst præcise. Nøjagtigheden blev undersøgt ved at lade tromlen køre over et areal på både stabilt grus og asfalt. Tromlen kørte forskellige hastigheder ved hver overkørsel for at undersøge påvirkningen af nøjagtighed og forskellen i mængden af data. Arealet blev efter endt tromlemåling opmålt af en landinspektør. Landinspektørens punkter blev sammenlignet med de tromlemålte punkter. Sammenligningen blev lavet ved at triangulere over henholdsvis landinspektørens og tromlens punkter. Trianguleringen danner en overflade for de to opmålinger, og forskellen mellem disse to overflader blev plottet så visuelt spiseligt som muligt, ved at lade farveintervaller angive forskellen mellem de to. Se Bilag 2 3. januar 2013 DIP‐B På Bilag 2 angiver de røde kryds landinspektørens punkter. Inden for det areal tromlen har kørt på, er de to overflader sammenlignet. Grønne farver angiver, at de tromlemålte punkter afviger mellem + 0‐10mm fra landinspektørens punkter. Resterende farveintervaller er angivet i figurens tabel. Da Bilag 2 viser sammenligningen fra en af overkørslerne på asfalt burde hele strækningen være grøn, altså hvis GPS systemet var tilstrækkeligt nøjagtigt til at dokumentere færdige overflader med tolerancekrav på + 10mm, som angivet i Vejregler 20038. Da dette ikke er tilfældet, kan selv GPS systemer, der modtager korrektioner fra basestation (RTK Fixed), ikke benyttes til kvalitetssikring ved gældende tolerancekrav. Nøjagtigheden på den mest præcise GPS opsætning tilgængelig, er ud fra forsøg i dette afgangsprojekt bestemt til + 10‐25mm afhængig af forhold og udstyr. Det forventes, at en opstilling med en totalstation vil betyde at gældende tolerancekrav kan overholdes. Oprindeligt var det planlagt at udføre et af forsøgene med totalstation, men leverandøren af systemet havde ikke mulighed for at levere til den aftalte dato. Bilag 2 ‐ Sammenligning af landinspektør‐ og tromlemålte punkter på asfalt 8 Vejregel – Udbuds‐ og anlægsforskrifter stabilt grus, Almindelig arbejdsbeskrivelse november 2003. Side 25 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 13.2 CMV‐MÅLINGER 3. januar 2013 DIP‐B 80,0 E,0.170 kPA CMV vs. LWD v. 100 og 170kPa ‐ 4. overkørsel 70,0 LWD efter 4. ovk 60,0 E,0.100 kPA LWD efter 4. ovk 50,0 40,0 CMV‐værdi 4. overkørsel St. 0‐ 10m 30,0 Bilag 3 ‐ Stationering på rampestykke, kortlægning af CMV‐værdier og minifaldlodsmålinger 20,0 Formålet med forsøget var at undersøge en mulig sammenhæng mellem minifaldlodsmålinger (E‐moduler) og tromlemålinger (CMV‐værdier), som måles med et accelerometer monteret i tromlevalsen. Formålet var ligeledesat undersøge udstyrets mulighed for at identificere og skelne mellem områder med bløde og stive jordegenskaber. Forsøget blev udført på 80 meter rampestrækning, hvor der forinden var udlagt 1 meter bundsand. Der blev etableret en stationering på et udvalgt stykke af rampen som vist på Bilag 3. Fremgangsmåden var at lade det udvalgte stykke overkøre for herefter at måle e‐ modulet af bundsandet med et minifaldlod. Der blev udført 3 faldlodsmålinger i hver stationering, altså i alt 12 målinger i mellem hver overkørsel. Alt data blev herefter analyseret og tendenser for henholdsvis faldlodsmålinger og tromlemålinger blev sammenlignet og viste en tenderende sammenhæng. Se Bilag 4. Herudover viste forsøget, at stive og bløde områder identificeret ud fra CMV‐ værdier var ens fra overkørsel til overkørsel, hvilket betyder, at tromlen måler konsistent under konstante forhold og indstillinger. 4. overkørsel St. 10‐ 20m 10,0 4. overkørsel St. 20‐ 30m 0,0 0 10 20 30 40 Tilbagelagt strækning, m Bilag 4 ‐ Gennemsnitlig sammenhæng mellem e‐moduler og CMV‐værdier På baggrund af resultater fra dette forsøg, kan konkluderes: At der ikke kan findes en direkte sammenhæng mellem e‐moduler målt med minifaldlod og CMV‐værdier målt med et accelerometer. At der kan findes en indirekte sammenhæng mellem e‐moduler og CMV‐ værdier. Det betyder, at man kan identificere bløde og stive områder på bundsand med lagtykkelse på cirka 1 meter, når der anvendes materiel og udstyr som i forsøget. Side 26 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 At metoden ved kontrolmåling ved fremtidige forsøg skal modificeres. Værdien af forsøget havde været større ved at kontrolmåle i områder med lave, middel og høje CMV‐værdier, fremfor foruddefinerede stationeringer. Således ville en sammenligning mellem tromle‐ og kontrolmålinger være nemmere. 3. januar 2013 DIP‐B Side 27 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 14 OPTIMERING OG ULEMPER VED BENYTTELSE AF DIGITALE VÆRKTØJER 3. januar 2013 DIP‐B I følgende afsnit fokuseres på optimering og kvalitetsforbedringer af anlægsarbejder og dokumentation heraf i arbejder, hvor intelligent komprimering indgår. 14.1 ANALYSE AF MASKINDATA FOR OPTIMERING AF TILKNYTTEDE ARBEJDSPROCESSER. 14.1.1 REGULERING AF BILLIGE LAG I VEJBYGNING I større vejprojekter i Vejdirektoratets regi arbejdes der ud fra nogle prædefinerede lagtykkelser. Altså er der i et udbud defineret, hvilken tykkelse af bundsikrings‐, bære‐ og asfaltlag, der ønskes indbygget for at opnå en tilstrækkelig beskyttelse mod den forventede trafik. Denne dimensionering er baseret på forudsætninger om råjordens bæreevne på baggrund af nogle geotekniske stikprøver og nogle styrkeparametre for bundsikrings‐, bære‐, og asfaltlag. Et eksempel på dette kan være følgende opbygning. Denne dimensionering er til trafikklassen T39: Vejregel – Dimensionering af befæstelser og forstærkningsbelægninger, Anlæg og planlægning juni 2011. Normal anlægsprocedure er, at man indbygger til og med bærelaget. Herefter tester man, hvor stort et E‐modul den foreløbige vejopbygning har vha. et faldlod. Dette gøres, inden man ligger asfalt på, da det giver mulighed for at regulere asfalttykkelsen i forhold til den faktiske opnåede stivhed på bærelaget. Eksempelvis kan det opnåede E‐modul være lavere end det, man benyttede ved den første dimensionering, og man vil derfor være nødsaget til at øge asfalttykkelsen for at opnå tilstrækkelig beskyttelse mod den forventede trafik. Et visuelt eksempel på dette vises på nedenstående figurer. På første figur indbygger man 10 mm ekstra asfaltbindelag. I den anden situation, på figur 2 omfordeles 10 mm fra GAB I til GAB 0, som er et stærkere men dyrere materiale. Begge situationer vil gøre vejen dyrere end oprindeligt. 9 Side 28 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 3. januar 2013 DIP‐B med dårligere jord kan identificeres. Ved at lade tromlen kortlægge målte CMV‐ værdier på råjorden, kan et mere nøjagtigt gæt på forholdene i mellem stikprøver foretages, da datatætheden er langt højere end ved traditionelle stikprøver. Herved opnås et mere realistisk billede af jordens beskaffenhed. Problemet med disse løsninger er, at asfalten er det dyreste lag at regulere. Eksempelvis vil en regulering med 1 cm GAB 0 på 10 km vej med en vejbredde på 20 m resultere i en prisstigning på cirka: kr.4.500.000,00. For samme beløb er det muligt at øge tykkelsen af bundsikringslaget med cirka 11,5cm. Af nævnte variabler er råjorden den ubekendte, der har størst indvirkning på den endelige gennemsnitlige stivhed af hele vejkassen. Grunden for at kalde råjordens egenskaber en ubekendt størrelse er, at de prøver, man tager, er stikprøver, og dermed gætter man på råjordens egenskaber imellem disse stikprøver. Man opdager som regel ikke koncentrerede blødbundsområder, store sten, gamle ledninger eller andre ting, som giver en uensartet bund at bygge på. Når ens bund ikke er homogen vil det lede til uensartede egenskaber og resulterer i varierende sætninger, som vil forplante sig til asfalten. Af praktiske grunde varierer man ikke asfalttykkelsen efter faldende og stigende råjordsmålinger, men man dimensionerer hele strækningen for den værste situation (Den tenderende værste situation og ikke efter nogle enkelte koncentrerede udsving). I denne situation vil en tromleoverkørsel suppleret med jordprøver give et mere dækkende billede af forskellene i jordens egenskaber, og koncentrerede områder Ovenstående giver ikke kun mulighed for en økonomisk besparelse, men giver også mulighed for en større homogenitet. Dette mindsker differenssætninger, som ultimativt hæver kvaliteten og levetiden af det udførte arbejde samt reducerer vedligeholdelsesomkostningerne. Dette er især anvendeligt ved jernbanebygning, da hele dimensioneringen beror på råjordens egenskaber. 14.1.2 TROMLEOVERKØRSLER Med tromlen har vi mulighed for at måle en CMV‐værdi, som indikerer stivheden af det tromlede materiale. Ved at følge udviklingen i CMV‐værdierne for hver overkørsel, kan man øjeblikkeligt se, hvornår man har opnået den ønskede CMV‐værdi, og dermed hverken komprimere for lidt eller for meget. Dermed skal laboranten kun tilkaldes én gang for at foretage kontrolmålinger. Ligeledes kan tromleføreren konstatere, at den ønskede CMV‐værdi ikke kan opnås og hurtigere agere, så produktionsstop minimeres. Foruden den økonomiske og miljømæssige ulempe ved at lade et areal tromle flere gange end nødvendigt, kan det også føre til en kvalitetsforringelse. Når materialet er komprimeret optimalt, altså har opnået det punkt, hvor materialet ikke kan lejres tættere under de givne omstændigheder, kan en ekstra overkørsel resultere i at materialet rystes løs. Dette betyder, at lejringstætheden og stivheden reduceres, hvilket ultimativt giver en ringere kvalitet. 14.1.3 FLADENIVELLEMENT Side 29 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 Brugen af tromlens position kan i forbindelse med komprimering af materialer benyttes til øjeblikkeligt at fortælle føreren, hvor tromlen har kørt. Dette kan hjælpe føreren til at undgå for store overlap og samtidig holde styr på, hvor mange gange han har tromlet materialet. Dette resulterer i et reduceret tidsforbrug til at komprimere én kvadratmeter. 3. januar 2013 DIP‐B CMV‐værdi pr. overkørsel ved at køre 4km/t i stedet for 3km/t. Dermed kan arealet komprimeres på 100 timer. Det giver altså en teoretisk besparelse på 67 timer. Opstillet i skema ser det således ud: 14.2 FREMVISE VÆRDI VED NYE ARBEJDSGANGE 14.2.1 ØGNING AF PRODUKTIVITET VED OPTIMAL KOMPRIMERING Areal 20 10000 m Vi betragter et eksempel, hvor en tromle skal komprimere bærelaget i en vejkonstruktion. Et arealudsnit på 20x10000m eller 200000m2. Antal passag Tilbagelagt Hastighe er strækning d i km/t Timer 200000 m2 Timepris incl fører og diesel m2 pris Samlet Bespar komprime else i ringspris procent Ved komprimering uden nogen form for digitale hjælpemidler aftales det efter gængs praksis, at materialet skal tromles 5 gange. Det besluttes endvidere, at komprimeringen skal foregå med en gennemsnitshastighed på 3km/t for at opnå tilstrækkelig komprimering. 5 50km 3 166,6 500 0,416 83.333,34 4 40km 3 133,3 500 0,333 66.666,67 Ved en tromlebredde på 2.13m antager vi, at overlappet er 13cm, dermed er den effektive tromlebredde 2m. Det vil sige, at tromlen skal tilbagelægge 50km i alt ved 5 overkørsler. Ved en gennemsnitshastighed på 3km/t er dette sket efter cirka 167 timer uden medregning af start‐,stop‐ og vendetider. 4 40km 4 100 500 0,25 50.000,00 I samme tilfælde men med digitale hjælpemidler kan den dygtige tromlefører konstatere, at han allerede efter 4 overkørsler opnår den krævede komprimering. Dette reducerer dermed den strækning, som tromlen skal tilbagelægge til 40km, og dermed udsættes maskinen for mindre slid, bedre brændstoføkonomi, hvilket betyder mindre forurening pr. kvadratmeter komprimeret materiale. 40% Disse produktionstider er rent teoretiske og vil i virkeligheden være noget længere, da der ikke er taget højde for vende‐, start‐ og stop tider. Derudover kan den øvrige produktion ikke udlægge materiale i det tempo, som tromlen kan komprimere. Dog vil besparelsen procentmæssigt være det samme, da forudsætningerne i ovenstående regnestykke er ens. Ved at reducere antallet af overkørsler med én kan arealet komprimeres på cirka 133 timer. Yderligere kan tromleføreren se, at han opnår den samme øgning i Side 30 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 14.2.2 REDUCERE BRUGEN AF TRADITIONELLE KONTROLMETODER FOR KOMPRIMERINGSARBEJDER 14.2.2.1 GENERELT Tromlemålinger kan ikke direkte benyttes som dokumentation for, at et materiale er komprimeret iht. et krævet E‐modul og lejringstæthed. Dette skyldes, at der ikke er en entydig sammenhæng mellem gængse målemetoder og CMV‐værdier målt af tromlen. Tromlens force er, at den giver et dækkende billede af hele det komprimerede areal, indikerer bløde områder, som kræver ekstra komprimering eller udskiftning samt giver en indikation af, hvornår en tilstrækkelig komprimering er opnået ud fra et defineret CMV‐mål. Tromlen kan i forbindelse med komprimering reducere brugen af traditionelle kontrolmetoder således: Når tromlen kører flere gange over et areal, sker der det, at jorden bliver stivere, og den målte CMV‐værdi stiger. Når man i mellem to overkørsler konstaterer en lille CMV ændring, er man i det spektrum, hvor jorden ikke kan komprimeres yderligere. Når man er i det område, foretages en kontrolmåling med traditionelle kontrolmetoder. Ud fra disse konstaterer man, om materialets egenskaber overholder kravene. Hvis komprimeringen er tilstrækkelig, kan man anvende den CMV‐værdi, man har aflæst, som et mål for komprimering på resterende arealer, så længe at forhold som vandindhold, kornkurve, lagtykkelse osv. er konstante. 14.2.3 ANVENDELSE AF MASKINDATA FOR HURTIGERE FREMSTILLING AF KS MATERIALE MED STØRRE DÆKNING OG HØJERE KVALITET. 3. januar 2013 DIP‐B Under udlægning af bundsikring og bærelag skal det dokumenteres hvilke mængder materiale, der er indbygget. Dette gøres traditionelt ved at lade en landinspektør opmåle arealet i foruddefinerede stationeringer, eksempelvis pr. 20m. Alt ind imellem hver stationering er gætværk af jordens egenskaber og derfor ikke direkte afbildninger af virkeligheden. Ved at benytte en tromle med GPS‐ eller UTS‐system og overkøre arealet med tromlen, fås en opmåling med en større datatæthed. Det betyder, at man kan dokumentere, hvordan overfladen i mellem stationeringer ligger. Ved at benytte tromlen til opmåling kan man lave en sammenligning mellem den projekterede overflade og den overflade der trianguleres ud fra tromlens målte punkter. En sådan visuel sammenligning er en let tilgængelig kontrolmetode. Eksempelvis kan forskellene visualiseres med farver, som angiver, om man med sin opmålte overflade overholder tolerancerne givet i projektet. En traditionel dokumentation af overflader kan se ud som følger, alle koordinater er i meter.: Stati on x‐koor‐ dinat y‐koor‐ dinat +0.0 0 659394. 539 615161 4.887 40.11 +20. 00 659374, 184 615163 7,411 40,272 Målt z‐ koor‐ dinat For‐ skel Tole‐ rance 40.115 +0.0 05 0.01 X 40.284 +0.0 12 0.01 Projek‐ teret z‐ koor‐ dinat God‐ kendt En vej på 10km giver en tabel på 400 linjer. Hvilket betyder, at der bruges mange ressourcer på manuel opmåling og indtastning af alle værdier. 14.2.3.1 FLADENIVELLEMENT Side 31 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 En mere overskuelig løsning er at sammenligne to overflader, som giver den kontrollerende et hurtigt overblik. Det kunne se ud som følger: 3. januar 2013 DIP‐B kontrolmålinger. Denne vished gør, at man kan retfærdiggøre at lave kontrolmålinger pr. 5000m2 i stedet for eksempelvis pr. 1000m2. 14.2.4 OPSUMMERING AF FORDELE VED INTELLIGENT KOMPRIMERING I FORBINDELSE MED OPTIMERING OG KVALITETSFORØGELSE Bilag 5 ‐ Sammenligning af "projekteret" overflade og tromlemålt fladenivellement De røde krydser på ovenstående tegning er landinspektørens opmåling. Landinspektørens opmåling repræsenterer den projekterede overflade. Landmålerens punkter er målt efter, at tromlen har kørt sidste overkørsel, hvorfor denne strækning burde være helt grøn. Grunden til, at det ikke er tilfældet, er at målenøjagtigheden på GPS‐systemet i ovenstående tromlemåling var +‐ 25mm, hvilket umuliggør, at alle målepunkter kan ligge inden for tolerancer på +‐10mm. Et UTS‐system bør dog kunne anvendes ved disse tolerancer. 14.2.3.2 BÆREEVNEKONTROL Ved kortlægning af registrerede CMV‐værdier kan stive og bløde områder identificeres. De blødeste områder bliver så spottestet med traditionelle kontrolmetoder, og kortet fungerer som dokumentation for, at man har udvalgt det blødeste område at måle på. At man aktivt vælger det blødeste område og ikke laver stikprøvekontrol som hidtil giver den effekt, at man kan øge størrelsen af sine kontrolafsnit. Det kan man fordi, CMV‐kortlægning af hele ens tromlede areal giver et billede af, hvor stiv eller blød jorden er indimellem ens Mere ensartet komprimering – Ved at tromleføreren kan følge med i udviklingen af materialets egenskaber og regulere tromlens ydeevne, hvor det er nødvendigt for at bringe identificerede bløde områder op på niveau med det omkringliggende areal. En komplet dokumentation af hvert lag ‐ Dokumentation for hele det leverede projekt, da der måles med større tæthed end ved traditionelle målemetoder. Højere produktivitet – Ved at følge med i udviklingen af et materiales stivhed, kan tromleføreren optimere antallet af overkørsler. Derudover undgås overkomprimering og overlap, og tromleføreren kan holde styr på antallet af tromlepassager. Reduktion af vedligeholdelsesomkostninger – ved en ensartet komprimering og dermed en ensartet vej mindskes differenssætninger i konstruktionen. Reducerer brugen af traditionelle kontrolmetoder – Tromlens CMV‐ målinger indikerer det komprimerede materiales stivhed for hele det tromlede areal. Bedre kvalitetssikring – en dannelse af dokumentation i maskinen muliggør, at produktionen og kvaliteten af kvalitetssikring effektiviseres. Derudover optimeres kontrollen af udført arbejde. Side 32 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 14.2.5 ULEMPER VED BRUG AF DIGITALE VÆRKTØJER 14.2.5.1 TROVÆRDIGHED AF MÅLINGER 3. januar 2013 DIP‐B 0,8‐1,4m alt afhængigt af indstillinger. Det betyder, at sammenhængen med minifaldlod er størst, når der komprimeres på lagtykkelser over 1m, således at de egenskaber, man måler med tromlen, er på et homogent materiale og ikke et gennemsnit af råjord og eksempelvis bundsand. Indre faktorer Vandindhold Ved registrering af især CMV‐værdier er der en række faktorer, som har stor indvirkning på de målte værdier, eksempelvis frekvens, amplitude og hastighed. Derfor skal det efterstræbes, at målinger, som benyttes til kvalitetssikring, kun benyttes, hvis de nævnte faktorer er konstante igennem opmålingen. Ydre faktorer Foruden disse ”indre” faktorer, er der nogle ”ydre” faktorer, som også har indvirkning på den målte CMV‐værdi. Disse skal tages i betragtning, før man stoler på de målte værdier. CMV‐værdier målt ved igangsætning, stop, og når tromlen drejer vil typisk ikke være brugbare, da tromlen accelererer eller decelererer. Ligeledes har kørselsretningen og dybden, hvor med en tromle måler, en stor indvirkning på de rapporterede CMV‐værdier. I komprimeringsarbejder er den vigtigste ingrediens for at opnå tilstrækkelig komprimering vand. For at opnå den optimale komprimering kræves et bestemt vandindhold, afhængig af hvilket materiale man arbejder med. Mængden af vand i et materiale har imidlertid stor indvirkning på målte CMV‐værdier, og man kan være nødsaget til at kalibrere en minimums CMV‐værdi på et kalibreringsafsnit, hvis det begynder at regne under arbejdet. 14.2.5.2 TAB AF DATA Tab af datahar to betydninger: Tab af data i forbindelse med defekt måleudstyr, og tab af data i forbindelse med ukorrekt opsætning, behandling, eller overskridning af tolerancer som tidligere nævnt. Eksisterende tromler har accelerometret monteret på den ene side af valsen, hvilket resulterer i, at CMV‐værdierne er mere repræsentative for jordens egenskaber i den instrumenterede side. Som nævnt er CMV‐værdier stærkt afhængige af kørselsretningen. Ved udførte forsøg konstaterede vi op mod 100 % forskel mellem CMV‐værdier afhængigt af kørselsretning, derfor bør man være omhyggelig med, at samme tromlemetode benyttes for alle målinger til kvalitetssikringsbrug. Man kan altid risikere, at udstyr måler forkert eller er defekt fra tid til anden. Det værste scenario er, hvor selve udstyret ikke er kalibreret, og dermed måler forkert. Afhængig af hvor stor en fejl, der er tale om, kan man uvidende måle forkert. De målte CMV‐værdier er selvsagt ikke brugbare i dette tilfælde, og i teorien kan man køre med unøjagtigt udstyr i længere tid uden at opdage det, hvilket kan resultere i et øget antal kontrolmålinger eller, at en stor del af arbejdet skal laves om. Måledybde Defekt udstyr har derimod kun en indvirkning på kort sigt. Et defekt accelerometer vil ikke rapportere nogen CMV‐værdier, og man vil allerede ved første overkørsel konstatere, at udstyret ikke fungerer. Alle komponenter i Tromlen måler et gennemsnit af den overkørte jord. En tromle, som vi brugte i vores forsøg, giver et gennemsnitsbillede af jordens stivhed i en dybde mellem Side 33 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 forbindelse med CMV‐målinger er afhængige af hinanden, og én komponents nedbrud betyder dermed produktionsstop. 14.2.5.3 HØJERE KVALIFIKATIONER HOS MEDARBEJDERE Ved implementering af intelligent komprimering til at kvalitetssikre anlægsarbejder er det en nødvendighed at uddanne sine medarbejdere til korrekt håndtering, pga. sværhedsgraden for fuld udnyttelse af teknologien. Det er nødvendigt, at medarbejderne er fortrolige med teknikken, fysikken og begreberne bag intelligent komprimering. Hvis tromleføreren ikke har den, for måling af CMV‐værdier, basale viden, vil personen ikke kunne benytte tromlen korrekt. Han vil ikke kunne udpege passende kalibreringsafsnit, få sværere ved at korrigere eller rette for eksterne forhold, få sværere ved at analysere maskindata til at identificere bløde og stive områder, der er nødvendig for korrekt placering af kontrolmålinger. 3. januar 2013 DIP‐B Side 34 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 15 KRAVSPECIFIKATIONER FOR BÆREEVNE OG FLADENIVELLEMENT I dette afsnit vil vi fortolke metoder anvendt i lande, der er førende inden for intelligent komprimering. Disse metoder vil sammen med vores viden og erfaring danne grundlag for udarbejdelse af vores anbefalinger til kravspecifikationer. Afsnittet er opdelt i flere delemner, som vil håndtere henholdsvis bæreevne, fladenivellement og udstyr. Foruden fremstilling af kravspecifikationer vil vi kommentere nuværende acceptkrav. 15.1 BÆREEVNE I følgende afsnit beskrives kravspecifikationer for bæreevnemålinger, som de eksisterer i andre lande. Derudover vil vi på baggrund af viden fra udførte forsøg, research og viden om andre landes krav udarbejde bud på fremtidige krav. De forslag, vi udarbejder og beskriver i afsnit 15.1.3, består af to forskellige metoder til udførelse. Metode 1 betragtes som den metode, der vil være nemmest at implementere, mens metode 2 er en videreudvikling af metode 1, som i fremtiden kan implementeres, når man er fortrolig med metode 1. 15.1.1 EKSISTERENDE METODER Tyskland introducerede i 1994 brugen af intelligent komprimering/CCC (Forklaring i anneks 1 ‐ intelligent komprimering) til deres kravspecifikationer10. Sidenhen har der været revisioner i 1997 og 2009. Specifikationerne henvender sig til arbejder med jordtyper benyttet i råjord og til indbygning. 10 Handbuch ‐ ZTVE‐StB. Rudolf Floss 3. januar 2013 DIP‐B Der benyttes to metoder i Tyskland, hvor den første metode er den mest benyttede. Metode 1 Ud fra kortlægning af CMV‐værdier målt af tromlen kan de blødeste områder udpeges. Disse områder spottestes med en række traditionelle kontrolmålinger som: isotopsondemåler, minifaldlod eller pladebelastningsforsøg. Hvis disse kontrolmålinger overholder de opstillede acceptkrav, kan hele området godkendes under den forudsætning, at området er homogent. Metode 2 Der etableres et kalibreringsafsnit ud af et samlet areal, som opbygges ved samme metode som ønsket for hele det samlede areal. Kalibreringsafsnittet komprimeres til forskellige grader, og der foretages målinger med isotopsondemåler eller pladebelastningsforsøg og en sammenhæng mellem disse kan benyttes til at finde en minimums CMV‐værdi. Resten af det samlede areal komprimeres, indtil man har opnået den beregnede minimums CMV‐værdi. 15.1.1.2 ØSTRIG 15.1.1.1 TYSKLAND Østrig introducerede i 1990 brugen af intelligent komprimering/CCC (Forklaring i anneks 1 ‐ intelligent komprimering) til deres kravspecifikationer11. Sidenhen har der været revisioner i 1993 og 1999. Specifikationerne henvender sig til alle materialer i opbygningen. 11 NATA – Austrian Standards. http://www.nata.asn.au/ Side 35 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 Der benyttes to metoder i Østrig. Metode 1 benyttes for mindre områder eller, hvor metode 2 ikke er mulig: Metode 1 Et areal tromles, indtil ændringen af middel CMV‐værdi for et område i mellem overkørsler ikke ændrer sig mere end 5 %. Når ændringen er mindre end 5 %, foretages kontrolmålinger i de blødeste områder med pladebelastningsforsøg eller minifaldlod. Der skal foretages et minimum af 3 pladebelastningsforsøg eller 9 minifaldlodsmålinger. Hvis kontrolmålingerne overholder acceptkrav, kan hele området godkendes, under forudsætning af at anvendte materialer og øvrige forhold er homogene. 3. januar 2013 DIP‐B Når MIN, ME og MAX er defineret, kan hele området udføres ud fra en række krav til homogenitet. Kravene er som følger: Middelværdien for CMV > ME 100 % af CMV‐værdierne > 0,8 MIN 90 % af CMV‐værdierne > MIN For at sikre at det udførte arbejde er homogent, er følgende krav opstillet: Hvis 100 % af CMV‐værdierne > MIN, så skal værdierne ikke variere mere end < 20 % Hvis 80 % MIN < minimum CMV værdi < MIN, så skal 100 % af CMV‐ værdierne være < MAX Metode 2 15.1.1.3 SVERIGE Som i Tysklands metode 2 benyttes en metode med et kalibreringsafsnit. Kalibreringsafsnittet skal have en bredde svarende til projektet og minimum en længde på 100 meter. Der etableres metoder for hvert materiale i opbygningen. Kalibreringsafsnittet komprimeres med konstante værdier for frekvens, amplitude og med kørselsretning fremadrettet. Afsnittet komprimeres, indtil ændringen fra overkørsel til overkørsel ikke ændrer sig mere end 5 %. For hver overkørsel tages der kontrolmålinger med pladebelastning eller minifaldlod. Målingerne fortages i områder med lave, middel og høje CMV‐værdier. Ud fra en lineær regression findes sammenhængen mellem CMV‐ og kontrolmålinger, hvorefter en MIN(minimum), ME(middelværdi) og MAX(maksimum) CMV‐værdi findes. Disse værdier er defineret ud fra følgende procentsatser: MIN: 95 % af acceptkrav ME: 105 % af acceptkrav MAX: 150 % af acceptkrav Sverige introducerede i 1994 brugen af intelligent komprimering/CCC (Forklaring i anneks 1 ‐ intelligent komprimering) til deres kravspecifikationer12. Sidenhen har der været en revision i 2005. Specifikationerne henvender sig til ubundne materialer ved to forskellige niveauer i jorden: Vejopbygningen i Sverige består typisk af et bærelag på 300‐700 mm og et bundsikringslag på 300‐500 mm. Derfor foregår kontrolmålingerne typisk på toppen af bærelaget og toppen af bundsikringslaget. I Sverige er der indskrevet en enkelt metode i deres specifikationer. Metoden går ud på at udpege de blødeste områder til spottest med pladebelastning. For hver 5000 m2 skal en række kontrolmålinger foretages. Normale kontrolmetoder til komprimering i Sverige indebærer 8 målinger på tilfældigt udvalgte steder og kun 12 ATB Väg ‐ http://www.trafikverket.se Side 36 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 5 målinger, hvis alle de foregående målinger er blevet godkendt. Ved benyttelse af intelligent komprimering kan antallet af målinger reduceres til 2 på de to svageste områder ud fra tromlens kortlægning. Antallet af målinger kan reduceres til 1, hvis alle de forgående målinger blev godkendt. For hver måling med pladebelastning er der opstillet en række acceptkrav, som skal overholdes alt efter hvilket materiale, der komprimeres. 3. januar 2013 DIP‐B 15.1.3.1 METODE 1 – PROCENTVISÆNDRING OG SVAGESTE OMRÅDE Metode 1 består grundlæggende af to etaper. Kravene er opstillet således, at kontrolmålinger tages pr. 5000 m2. Ved kontrolmålinger skal hver måling overholde de nuværende acceptkrav. Det forudsættes, at hele kontrolafsnittet er homogent og består af ensartet materialer og lagtykkelser. De to etaper består af følgende: 15.1.2 VURDERING AF EKSISTERENDE METODER Flere af fremgangsmåderne i de forskellige lande minder i store træk om hinanden. Dette kunne tyde på, at der generelt er enighed om, hvordan intelligent komprimering kan bruges. Fx benyttes metoden til at udpege de blødeste områder i flere af specifikationerne. Vi formoder, at grunden til dette er, at den er simpel og effektiv, fordi fremgangsmåden kan benyttes i samspil med nuværende metoder. De øvrige metoder er i de respektive lande lavet ud fra, hvordan deres nuværende specifikationer er udformet. Disse metoder stemmer ikke nødvendigvis overens med de danske, og derfor kan det være nødvendigt at udforme metoder, som passer bedre til de danske forhold. På baggrund af dette har vi udarbejdet vores anbefalinger til den danske anlægsbranche. Én metode, som er let at implementere. Dernæst én, som bygger videre på principperne fra den 1. metode, men som er mere kompliceret. Metode 2 kræver fortrolighed med brugen af intelligent komprimering, før det er realistisk at implementere. Først tromles det ønskede areal, indtil den gennemsnitlige CMV‐værdi for hele arealet ikke ændrer sig mere end 5 % mellem to overkørsler. Denne procentsats er ikke nødvendigvis endegyldig, men kan senere reguleres til en procentsats, som man finder mere hensigtsmæssig ud fra nye erfaringer. Herefter analyseres den opsamlede data ud fra et kort med farveintervaller, fremstillet af maskinen. Ved at kigge på kortlægningen af CMV‐værdier med farveintervaller er det muligt at udpege de områder, der har de laveste værdier. For hver 5000 m2 findes de svageste områder, hvor der skal foretages 3 faldlodsmålinger og 3 isotopsondemålinger. Hver måling skal overholde gældende acceptkrav13. Hvis kontrolmålingerne ikke overholder gældende acceptkrav skal arealet bearbejdes yderligere. Metoden skrevet på punktform: 1. Tromle område til den gennemsnitlige CMV‐værdi ikke ændrer sig mere end 5 % mellem to overkørsler. 15.1.3 VORES ANBEFALING TIL METODER På baggrund af eksisterende metoder og ud fra udførte forsøg har vi udarbejdet vores anbefalinger til, hvilke metoder den danske anlægsbranche kan indføre i kravspecifikationerne. 13 Vejregel – Dimensionering af befæstelser og forstærkningsbelægninger, Anlæg og planlægning juni 2011. Side 37 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 2. Danne et kortpå baggrund af målte CMV‐værdier og udpege de blødeste områder for hver 5000 m2. 3. Udføre kontrolmålinger i blødeste områder: a. Hvis målinger overholder acceptkrav, godkendes arbejdet. b. Hvis målinger ikke overholder acceptkrav, skal arealet bearbejdes yderligere. Visualisering af metode 1: 3. januar 2013 DIP‐B Metode 2 består af et kalibreringsafsnit, som er et repræsentativt område taget ud af et større homogent areal. Kalibreringsafsnittet danner grundlag for det restende arbejde på arealet. Således findes først en sammenhæng mellem målte CMV‐værdier, minifaldlods‐ og isotopsondemålinger. Ud fra sammenhængen mellem de målte værdier kan en minimums CMV‐værdi beregnes. Denne minimums CMV‐værdi skal opnås på hele arealet, og først når dét sker, kan arbejdet accepteres. Løbende kan tromlen kalibreres på kalibreringsafsnittet, hvis den vejrlige situation eller andre forhold ændres. Det betyder, at kalibreringsafsnittet skal henstå uberørt igennem hele anlægsperioden. Kalibreringsafsnittet skal bestå af et areal på 3 lige store dele af minimum 20 meter i længden og bredden på en tromle. De tre arealer komprimeres til henholdsvis lav, middel og høj komprimeringsgrad. Dvs. et antal overkørsler svarende til omkring 1, 3‐5 og indtil ingen eller meget små ændringer registreres i de målte CMV‐værdier. For de tre arealer foretages en række minifaldlods‐ og isotopsondemålinger. Bilag 6 ‐ Princip for metode 1 (procentvis ændring og svageste område) Ovenstående illustration er lavet for at skabe bedre forståelse af metoden. Visualiseringen viser princippet og fremgangsmåden for metoden. 15.1.3.2 METODE 2 – KALIBRERINGSAFSNIT På baggrund af tromle‐, minifaldlods‐ og isotopsondemålinger skal en lineær regression foretages for at finde sammenhængen. For at sammenhængen er troværdig kræves det at R2 > 0,5. Hvis dette ikke er tilfældet, kan metoden ikke benyttes på denne materialetype. R2 angiver graden af sammenhæng mellem de to parametre. For at bestemme minimums CMV‐værdi, som skal opnås på hele arealet, findes den CMV‐værdi, som svarer til acceptkravene for minifaldlods‐ og isotopsondemålingerne. Herefter skal hele arealet tromles, indtil 90 % af arealet opnår den beregnede minimums CMV‐værdi. Side 38 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 Metoden skrevet på punktform: 3. januar 2013 DIP‐B Visualisering af metode 2: 1. Først udpeges et repræsentativt kalibreringsafsnit som inddeles i 3 arealer. Hvert areal skal være mindst 20 meter langt og en tromles bredde. Arealerne tromles til lav, middel og høj komprimeringsgrad. 2. For hvert af de tre arealer foretages en række minifaldlods‐ og isotopsondemålinger. På baggrund heraf findes en sammenhæng og en minimums CMV‐værdi, som det resterende areal komprimeres til. a. Kan der ikke findes en sammenhæng på baggrund af en lineær regression med R2 > 0,5, kan metoden ikke benyttes på denne materialetype. 3. Hele arealet tromles, indtil 90 % af arealet har opnået den beregnede minimums CMV‐værdi. Bilag 7 ‐ Princip for metode 2 (kalibreringsafsnit) Ovenstående illustration er lavet for at skabe bedre forståelse af metoden.. Visualiseringen viser princippet og fremgangsmåden for metoden. 15.2 FLADENIVELLEMENT I følgende afsnit beskrives den kravspecifikation til opmåling af fladenivellement, som eksisterer i dag. Derudover er der på baggrund af viden fra udførte forsøg udarbejdet en anbefaling til en fremtidig metode og tolerancekrav. I følgende afsnit vil eksempler beskrive metoden ved udlægning af stabilt grus. Side 39 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 15.2.1 EKSISTERENDE METODE Vejdirektoratet har i dag en række krav til udlægningen af stabilt grus.14 Ved de nuværende krav skal profilet reguleres således, at det overholder tolerancer på + 10 mm. Derudover bliver følgende formulering anvendt til at beskrive homogeniteten af overfladen: ”Overfladen af det færdige bærelag skal have et ensartet præg og være jævn og fast”. Den færdige overflade kontrolleres ved nivellement af tværprofilet i stationer pr. 20 m og derimellem bedømmes forløbet ud fra tidligere formulering. Dette vil sige, at man i dag kun kender niveauet for det udførte arbejde i enkelte stationer med afstande af 20 meter. Man kan således kun ud fra øjemål gætte, hvilken højde overfladen mellem stationerne ligger i. Hvis det vurderes, at arbejdet ikke overholder de gældende krav, kan det kræves, at dette gøres om. 3. januar 2013 DIP‐B krav til, at samtlige målinger må variere med + 20 mm i stedet for + 10 mm. Dette kan gøres, da man ved fremtidige metoder har en langt højere dækning og dermed dokumentation for koter på hele det overkørte areal. Det sikrer, at den færdige overflade er mere homogen. Visualisering af fremtidig metode: 15.2.2 FREMTIDIG METODE – FLADENIVELLEMENT Den fremtidige metode er fremsat med henblik på at øge kvaliteten for det udførte arbejde, hvor dette kan dokumenteres og kontrolleres mere effektivt. Dvs. i stedet for at kende koter i en række stationeringer med 20 meter i mellem, ønskes det også at kende koterne i mellem stationeringerne. For at opmålinger med tromlen er tilstrækkelig nøjagtige til registrering af koter ved tolerancekrav på + 10 mm, er det nødvendigt at anvende en totalstation. Ved eksisterende metode skal de opstillede krav overholdes på en meget lille del af det udførte arbejde. Da kontrollen kun udføres i stationeringer er kravene lettere at overholde. Derfor anbefaler vi, at der ved den fremtidige metode stilles Bilag 8 ‐ Principskitse for fladenivellement med totalstation Udbuds‐ og anlægsforskrifter: Stabilt grus (AAB) 2003 14 Side 40 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 15.3 UDSTYR Krav til instrumentering og brug af denne er baseret på stivhedsmålinger af typen, hvor der anvendes et accelerometer, som det findes på Caterpillar tromler. Andre krav vil skulle udfærdiges for andre fabrikanter, der anvender andre typer af målemetoder, dog vil nogle krav fortsat være ens. Forklaringer på begreber anvendt i følgende afsnit kan findes i ”anneks 1 – Intelligent komprimering”. For at kunne benytte tromlemålte CMV‐målinger til kvalitetssikring og vurdering af jordens egenskaber skal følgende udstyr være til stede: 3. januar 2013 DIP‐B Kortlagte målte CMV‐målinger. Aktuel hastighed. Antal overkørsler. Det anbefales, at skærmen kan vise følgende: 15.3.1 KRAV TIL INSTRUMENTERING %‐vis ændring i CMV‐værdi i et punkt i forhold til forrige overkørsel. Eller (alt afhængig af valgte metoder) %‐vis ændring i middel CMV‐værdi for et komprimeret areal i forhold til forrige overkørsel. Aktuel amplitude og frekvens, eventuelt gennemsnitværdier for overkørsler. 15.3.1.1 KOMPLET GPS SYSTEM: 15.3.2 KRAV TIL BRUGSPARAMETRE FOR MÅLING AF CMV‐VÆRDIER Det er yderst vigtigt for registrering af GPS data til intelligent komprimering at sikre nøjagtig og konsistent data. Krav til tromlens GPS system er som følger: En instrumenteret tromle skal til dokumentation af stivhed måle med følgende brugsparametre: GPS opstilling: Fixed RTK GPS (Real‐time kinematic GPS) Systemet skal registrere og rapportere værdier i nordlig, østlig og vertikal position i meter i UTM koordinater. Hvis et offset er nødvendigt mellem GPS antenne og center af valsen, skal det være tastet ind i PC’en og valideret inden registrering af målinger. GPS systemet, med dertilhørende skærm og kontrolboks skal kunne håndtere rapportering af målinger fra et accelerometer. 15.3.1.2 ONBOARD SKÆRM Skærmen skal kunne vise følgende: Det er nødvendigt at kunne indstille hastighed, frekvens og amplitude på maskinen. Alle disse parametre er afgørende for den data, som logges i løbet af det udførte arbejde. Samtidig er det vigtigt, at tromlens funktioner er konstante uden udsving, som kan forringe målingers sammenlignelighed. Hastigheden skal kunne indstilles således, at mængden af data, som fremkommer, er tilstrækkelig og ikke i overkanten. Dette er både for at overskueliggøre den efterfølgende bearbejdning af data, samtidig med at det udførte arbejde optimeres til at udnytte tiden til fulde. Den rette hastighed er afgørende for at optimere arbejdet og undgå tidsspilde. o Det anbefales at køre med en hastighed på 4 km/t og uden større variationer end +0,5 km/t. Hvilket areal tromlen har overkørt. Side 41 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 Frekvensen på tromlen skal kunne indstilles til et lavt og højt antal slag pr. minut. Hastighedens og frekvensens sammenhæng er afgørende for, hvor godt et materiale bliver komprimeret, og justeringen mellem disse to parametre vil optimere ens arbejde. Da frekvensen samtidig afgør, hvor stort et antal slag et område påvirkes med, ændres det samlede datamængde ligeledes. o Det anbefales at benytte en frekvens på mellem 28‐32 Hz og uden større variationer end +2 Hz. Amplituden skal kunne indstilles til lave og høje styrker af slag på materialet. Styrken af slag kan ændres efter, hvilken type materiale der komprimeres. Med en højere styrke vil man påvirke materialet i et dybere niveau, og dermed vil målingerne, der foretages, afspejle materialet i en dybere kote. Dette kan blandt andet bruges til at undersøge for blødbund eller større stenaflejringer. o Det anbefales at benytte en amplitude på mellem 0,7‐1,1 mm og uden større variationer end +0,2 mm. For at udførte arbejder med tromle skal kunne vurderes korrekt, er det vigtigt, at de variable parametre, som skal bruges til dokumentation, holdes konstante. For store variationer i disse parametre kan medføre, at der ikke kan dannes et entydigt og korrekt billede af det udførte arbejde. Ved at holde variablerne konstante vil de målte værdier alle have samme forudsætninger og derfor danne et korrekt billede af situationen. 3. januar 2013 DIP‐B Målte CMV værdier GPS‐koordinater (Northing, Easting, Elevation i meter) med tilhørende tidspunkt og kvaliteten af GPS‐signalet Amplituden, 0,7 – 1,1mm Frekvensen, 28 – 32hz Hastighed, 4km/t + 0,5km/t Kørselsretning, fremad Automatic Feedback Control – slået fra RMV – Resonansmåling, < 15 Antal overkørsler Ovenstående parametre og nedenstående dokumentation er nødvendig for at kunne vurdere, om målinger er troværdige og derfor egnede til dokumentation af udført komprimeringsarbejde. Side 42 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 16 KØBENHAVN‐RINGSTED – FRA IDÉ TIL DRIFT 3. januar 2013 DIP‐B 16.1 FORMÅL Formålet med følgende afsnit er at beskrive udviklingen af et delprojekt fra den nye bane mellem København‐Ringsted fra ide til drift. Herunder beskrives faserne med fokus på at vise forskellen i mellem nuværende og fremtidige metoder, hvor digitale værktøjer indgår. Dette skal afspejle, hvordan metoder udføres i dag og vores bud på, hvordan det kan se ud i fremtiden. Der fokuseres på TP3 (Tender Package 3), som er en vej‐ og brostrækning på en del af København‐Ringsted banen. TP3 udbydes som hovedentreprise, hvorfor der afleveres et fuldt projekt fra bygherre. I TP3 vil vores afgangsprojekt påvirke arbejdsprocesser i udførelses‐ og afleveringsfasen og kravspecifikationer som en del af udbuddet. Bilag 9 ‐ Oversigtsdiagram hovedentreprise 16.2 INTRODUKTION TIL AFSNIT Til at skitsere processen fra idé til drift benyttes en af de udbudspakker, som Banedanmark har til udbud i foråret 2013 ”TP3 – Retortvej”. Pakken består af en række veje, som skal omlægges i forbindelse med den nye bane. På kortet vises linjeføringen for den nye bane, skitseret med gråt, og en række veje, markeret med rødt, som bliver krydset af banen, og derfor skal omlægges. Hovedmængder for projektet: Side 43 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 Jordarbejder: 16.000 m3 Ny bro på Retortvej krydsende den nye bane. Omlægning af nærliggende veje: 900 m. Anslået værdi eksklusive moms på mellem kr. 40.000.000 ‐ 60.000.000 Det er vigtigt, at man allerede i dispositions‐/projektforslaget sikrer, at den projekterede 3D‐model kan benyttes hele vejen igennem projektet. Eksempelvis: I de følgende afsnit vil vi beskrive, hvilke visioner og anbefalinger, vi har til omfanget, brugen og indholdet af 3D‐modeller i de forskellige faser. 16.3 DISPOSITION‐ OG PROJEKTFORSLAG Grundet bygherrens ønske om en digital tilgang til hele projektet er det vigtigt at stille en række krav til rådgiveren. Allerede inden projekteringen er det vigtigt at fastlægge, hvilke måder projektet ønskes projekteret og udført på. Således er det vigtigt at stille krav til, at udbudsmaterialet kan genbruges digitalt igennem hele processen. 3. januar 2013 DIP‐B Et af de afgørende krav er, at udbudsmaterialet indeholder 3D‐modeller. Det skal være muligt at anvende 3D‐modellen til mængdeudtræk, maskinstyring og som grundlag for dokumentation. Bilag 10 ‐ Situationsplan TP3 Det anvendte filformat til udveksling mellem bygherre og entreprenør skal være i et neutralt format, som kan håndtere trianguleringer og overflader ens, ligegyldigt hvilket 3D modelleringsprogram modellen åbnes i. Det eneste anvendelige neutrale filformat tilgængeligt er LandXML, som i sit nuværende stadie ikke kan levere ens overflader afhængigt af, hvilke modelleringsprogram 3D‐modellen importeres til. Om dette er begrænsninger i LandXML, eller om det er import/eksport funktioner i modelleringsprogrammerne, der ikke understøtter LandXML tilstrækkeligt, er efter vores bedste overbevisning ikke undersøgt på nuværende tidspunkt. Én af arbejdsgrupperne under Det Digitale Anlæg er i gang med at undersøge dette. Selve 3D‐modellen skal udfærdiges således, at entreprenøren ikke skal eftermodellere for at kunne benytte den til maskinstyring. For eksempel skal modellen indeholde overflader for færdigt råjordsplanum, bundsikrings‐ og bærelag. Overflader som bygherre ikke nødvendigvis har gavn af i projekterings‐ og udbudsfasen, hvor fokus eksempelvis ligger på færdig asfaltoverflade. Som situationen er i nuværende anlægsprojekter, benyttes rådgivers 3D‐ model helt frem til udbud, hvor der dannes 2D planer og snit, som eventuelt redigeres lokalt for at rette op på de unøjagtigheder, der kan være i selve 3D‐modellen. Disse planer og snit er de gældende for Side 44 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 udbuddet, og 3D‐modellen skrottes så at sige efter udbudsfasen. For et effektivt anlægsprojekt skal 3D‐modellen være den gældende ”tegning”. Dvs. at bygherre skal kræve, at de endelige tegninger bliver genereret på baggrund af 3D‐modellen. Det betyder, at man skal bruge en større del af et anlægsprojekts budget på 3D‐modellering i stedet for at redigere i snit og planer, udtrukket fra en simplere 3D‐model. Dette gør imidlertid også, at entreprenøren sparer den modellering, som han hidtil har været nødsaget til at udarbejde for at kunne udnytte sine maskiner fuldt ud i produktionen. Det vil sandsynligvis betyde øgede omkostninger til rådgiverydelser, men vil spare entreprenøren en masse ekstra arbejde og tid, som vil gøre hans tilbud billigere. Over en længere periode skulle disse gerne opveje hinanden og i sidste ende gøre projekter billigere. 16.4 FOR‐ OG HOVEDPROJEKT I TP3 vil for‐ og hovedprojekt blive udarbejdet under rådgivers ansvar. Det generelle billede for København‐Ringsted banen er dog, at den udbydes som totalentreprise. Derfor bliver denne fase hovedsageligt udarbejdet hos det bydende konsortie bestående af en rådgiver og en entreprenør, som i fællesskab forestår 3D‐modellering og optimering til den enkelte entreprenørs arbejdsprocesser. I denne fase skal 3D‐modellen være af en sådan detaljegrad og kvalitet, at den er gældende og kan benyttes som projektgrundlag i sin helhed. Det vil sige, at en entreprenør kan anvende den direkte til maskinstyring. Ydermere kan modellen benyttes som sammenligningsgrundlag for tromlemålte fladenivellementer og dermed som dokumentation for det udførte arbejde. 3. januar 2013 DIP‐B 16.5 UDBUD I udbuddet bør der stilles krav til ansøgernes erfaring med 3D‐modeller og håndteringen heraf. For at nye arbejdsmetoder skal være effektive, er det vigtigt at sikre sig, at de bydende parter har kapaciteten til at håndtere maskinstyring, mængder og as‐built dokumentation til kvalitetssikring. Dette er discipliner som entreprenørerne allerede magter, omend ikke i en digital form. Eksempelvis håndterer entreprenører ikke fladenivellementer, eller CMV‐ målinger målt med tromler, men de udfører as‐built dokumentation og øvelsen for nuværende og fremtidige metoder er sammenlignelige. I nuværende udbud stilles der ligeledes krav til kontrolmålinger og dokumentationen af udført arbejde. Kravene går dog på en analog tilgang. I henhold til vejreglerne fra Vejdirektoratet anbefales det at opdele en vejstrækning i 20 meters stationeringer15. Det anbefales at udføre komprimeringskontrol pr. homogent afsnit. De fleste nuværende udbud fra Vejdirektoratet (11‐12‐2012) foreskriver komprimeringskontrol pr. 1000‐1500m3 eller én dagsproduktion. Ændring af tætheden for disse stationeringer og størrelsen af kontrolafsnit eller antallet af målinger kræver, at der i udbuddet er beskrevet, hvor høj tætheden skal være, hvilke målenøjagtigheder anvendt udstyr skal kunne levere, metoder for CMV‐kortlægning der skal anvendes og lignende krav som angivet i afsnit 15. Udbuddet skal altså indeholde en række krav til, hvilke metoder der benyttes til korrekt registrering af tromlemålt data og tilhørende dokumentation. Herunder 15 Udbuds‐ og anlægsforskrifter: Stabilt grus (AAB) 2003 Side 45 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 er det vigtigt at sikre sig det materiel og udstyr, som benyttes, er dokumenteret til at fremstille troværdige målinger. 3. januar 2013 DIP‐B Bedømmelseskriterierne ved en prækvalifikation kan med fordel lægge større vægt på den tekniske kapacitet. For at komprimering og registrering af data, som beskrevet ovenfor, kan ske, kan vores bud på en guide (anneks 2) benyttes til at sikre den korrekte brug af udstyr og materiel, og at kravspecifikationerne er overholdt. Guiden er henvendt til den udførende entreprenør og kan benyttes som en støtte hele vejen igennem komprimeringsarbejder. 16.6 UDFØRELSE 16.7 AFLEVERING OG KVALITETSSIKRING Forudsat at 3D‐modellen igennem processens første faser er udarbejdet med eksempelvis overflader for råjord, bundsikring‐ og bærelag, kan entreprenøren uden videre indlæse modellen i sit materiel til maskinstyring. Det vil altså ikke kræve yderligere tid til modellering for at bearbejde en allerede konstrueret model eller udarbejdelse af en helt ny, inden arbejdet kan påbegyndes. Ved at indlæse modellen i gravemaskiner, dozere og tromlere kan entreprenøren først og fremmest afgrave til nødvendige flader, som eksempelvis råjordsplanum, for herefter at udlægge bundsikringslag og bærelag før asfaltudlægning. Dette arbejde sker ud fra den indlæste 3D‐model, som muliggør en langt højere produktionsrate, da maskinføreren kan følge med i, hvor han på nuværende tidspunkt befinder sig i forhold til de projekterede overflader. Efter udført arbejde tilføjes ”as‐built” data til den oprindelige 3D‐model. Det visualiseres, hvordan det afleverede arbejde er i forhold til det projekterede. Hvert lag i vejopbygningen vil være repræsenteret i 3D‐modellen med materialeparametre og koter. Nedenfor er en simpel visualisering, som viser princippet for, hvordan kvalitetssikring for bæreevnemålinger til TP‐3 kunne se ud. Når entreprenøren efter udlægning skal komprimere et givent lag, kan maskinføreren holde styr på, hvor han på 3D‐modellen har kørt, hvor mange gange han har kørt der, og hvor stor relativ stivhed, han har opnået, samt hvilket niveau (fladenivellement) lagets overflade ligger i. Disse informationer kan, for nuværende, manuelt tilføjes den projekterede 3D‐model som dokumentation for det udførte arbejde. Inden tromleregistrering af CMV‐målinger og fladenivellement skal entreprenøren sikre sig, at han overholder kravspecifikationerne for udstyr og materiel, som beskrevet i afsnit 15. Ligeledes skal det sikres, at relevante medarbejdere har de nødvendige kompetencer. Bilag 11 ‐ Konstrueret eksempel på dokumentation til kvalitetssikring Side 46 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 I forbindelse med aflevering af kvalitetssikring skal der vedlægges dokumentation for korrekt brug og indstilling af udstyr og materiel, så tilsynsførende kan vurdere om de målinger, der danner grundlag for ovenstående kortlægning, er troværdige. Side 47 af 64 16.8.1 ANVENDELSEN AF REGISTREREDE DATA Til vurdering af en vej‐ eller banestræknings levetid kan kortlægning af bløde og stive områder være en indikator for kvaliteten af konstruktionen. Det skal derfor efterstræbes at opnå en så homogen vej‐ eller baneopbygning som muligt, hvilket også er et krav i vores opstillede kravspecifikationer. Vi mener ligeledes, at denne viden om placeringen af afvigende områder kan medvirke til at forlænge en vej‐ eller banestræknings levetid, da man kan fokusere på særligt kritiske områder. Ud fra denne viden kan man proaktivt målrette sin indsats og dermed optimere brugen af driftsmidler. 3. januar 2013 DIP‐B 16.8 DRIFT Under komprimeringsarbejder med instrumenterede tromler, kortlægges CMV‐ målinger på tidligere omtalte 3D‐modeller. Disse kortlægninger giver et overblik over, hvor der er identificeret bløde områder og for driften af TP3 endnu vigtigere: der hvor der findes store lokale variationer imellem områder. Simplificeret er dette områder, hvor den gennemsnitlige CMV‐værdi for områderne er henholdsvist høj og lav. Når der er denne forskel i stivhed, giver det erfaringsmæssigt også anledning til forskellige grader af langtidssætninger. Det er differenssætninger, der efter vores mening skaber de største vedligeholdelsesomkostninger. Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 17 INGENIØRVIDENSKAB ‐ TEKNOLOGIUDVIKLING Under programprojektet, forbehandling af afgangsprojektet, blev en interessentanalyse foretaget med udgangspunkt i Skærup‐Vejle projektet, en udvidelse af eksisterende motorvejsnet. Sidenhen har processen gjort, at fokus er lagt på baneprojektet mellem København og Ringsted. Dette betyder, at bygherren nu er Banedanmark, men ellers vil essensen af indholdet være det samme. Følgende afsnit vil fokusere på barrierer ved indførelse af nye arbejdsmetoder. 3. januar 2013 DIP‐B forventes, at bygherren har viden og forståelsen for hvilke krav, der fremover skal stilles. Dette kan betyde at flere afgørende og nødvendige beslutninger ikke bliver taget, så projektet forløber problemfrit. Derudover skal bygherren i en overgangsperiode være opmærksom på at ansætte en rådgiver, som kan håndtere de nye arbejdsmetoder, som eksempelvis hvordan man muliggør en større brug af 3D‐modeller fra udbud til drift. 17.1.1.2 KRAV 17.1 KRAV, ØNSKER OG BEHOV 17.1.1 BYGHERRE OG DENNES RÅDGIVER Bygherren skal som udgangspunkt sørge for at stille krav til rådgiver omkring brugen af 3D‐modeller i projektet. Det vil sige at der skal en afklaring til af detaljeringsgraden, grænseflader og alle detaljer, som er nødvendige for, at både rådgiver, entreprenør og senere hen bygherren selv kan få gavn af modellen. Således skal der stilles krav til, at den kan overgå fra en part til en anden uden behov for efterbehandling. For at sikre at enhver bygherre kan stille de rigtige krav, er det nødvendigt at udvikle en række specifikationer og arbejdsbeskrivelser. Dette er en opgave for Det Digitale Anlæg. 17.1.1.1 ØNSKER OG BEHOV 17.1.2 ENTREPRENØR Bygherren har grundlæggende et ønske om at få udført et stykke arbejde så billigt, effektivt og med så høj kvalitet som muligt. For det optimale projekt stiller bygherre en række ønsker, som skal udføres inden for en tidsperiode til en given pris. I de fleste tilfælde er virkeligheden dog en anden. Oftest bliver prisen højere eller anlægsperioden længere på grund af uforudsete forhold. Dette forsøges mindsket ved bl.a. at indføre nye arbejdsmetoder og optimere flowet mellem interessenter, hvilket ikke vil afskaffe alle problemer, men være med til at reducere omfanget af dem. Ved implementering af nye metoder kan det ikke 17.1.2.1 ØNSKER OG BEHOV For at implementeringen af nye arbejdsmetoder skal lykkes, skal fremtidige udfordringer betragtes og beskrives, så sandsynligheden for implementeringen forøges. Alle parter i processen til nye anlæg skitseres, så problemstillinger belyses fra forskellige vinkler. De involverede parter vil være bygherre, rådgiver og entreprenør. For at entreprenørens produktion kan effektiveres og flowet optimeres, er det vigtigt at den modtagne 3D‐model indeholder alle de tilstrækkelige informationer. I det idéelle anlægsprojekt vil entreprenøren modtage en 3D‐model, som er klar til at blive indlæst i hans maskiner. Når man har én model, hvor alle nødvendige informationer er tilgængelige fra starten, og denne model benyttes i produktionen for senere at blive udbygget med kvalitetssikringsinformationer, Side 48 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 påvirker det opstartstider, produktionstider og afleveringstider. Realistisk set vil det i en overgangsperiode være nødvendigt at bearbejde den modtagne 3D‐ model, således at entreprenøren kan benytte dem. Optimalt set vil graden af efterbehandling reduceres igennem dialog og udvikling af rådgivers kompetencer og helt forsvinde igennem standardisering og specifikationer udviklet i branchen. Det forventes, at 3D‐modellens flow igennem faser og i mellem interessenter optimeres uanset, hvor stort behovet for efterbehandling er. Det sker fordi rådgivers 3D‐model skal være gældende, således at entreprenøren ikke skal fremstille en helt ny 3D‐model som hidtil. Derudover skal et format benyttes, som muliggør at 3D‐modeller, uanset ophav, opfører sig ens i alle maskiner og tegneprogrammer. 17.1.2.2 KRAV Tidligere har entreprenøren afleveret dokumentation af udført arbejde ved manuelt at registrere målinger i marken og udfylde lange lister, hvor udførte og projekterede arbejder sammenlignes. I fremtiden vil kravene være meget anderledes og mere konkrete. Samtidig med at kravene bliver mere konkrete, bør det også blive nemmere at lave dokumentation af en højere kvalitet end hidtil. Dette stiller krav til, at entreprenøren fremover teknisk kan behandle den mængde data, som skabes igennem hans arbejde. Når arbejdet er udført og godkendt, skal dette tilføjes 3D‐modellen som har været benyttet igennem hele projektet, således at man ved endt projekt har én 3D‐model, som dokumenterer alt udført arbejde. I København‐Ringsted baneprojektet bør der stilles krav til dokumentationen af udført arbejde afleveres digitalt, eventuelt som supplement til nuværende metode. Det vil enten være i 3D‐modellen eller eventuelt en simpel kortlægning af det udførte arbejde. Således vil man, såfremt begge er afleveret, efterfølgende kunne sammenligne de to dokumentationsmetoder og se, hvor stor en værdi de 3. januar 2013 DIP‐B nye metoder skaber. Dette vil naturligvis ikke være den optimale måde at stille krav på fremover, men kan være med til at danne viden for fremtidige krav. 17.2 MYNDIGHEDSKRAV For at digitaliseringen for alvor skal vinde ind på anlægsbranchen vil det kræve en ændring i lovgivningen. En af de barrierer, som kan være til stede ved at fremsætte nye lovkrav, kan være, at kravene ikke kan være afhængige af bestemte producenter. Således skal udformningen af krav formuleres, så ingen producenter på forhånd udelukkes, hvis de kan levere det nødvendige for at opfylde minimumskravene. Kravene skal derfor formuleres ud fra en metodebeskrivelse, som sikrer, at arbejdet ender ud med det ønskede resultat. Dette kan blive en udfordring, da metoder fremstillet i dette afgangsprojekt er dannet på baggrund af én bestemt producent af både materiel og software. Man skal derfor med yderligere research sikre sig, at resultatet bliver det samme ved anvendelsen af andre produkter. Kravformuleringen er derfor et vigtigt element i digitaliseringens vej til succes. 17.3 KONFLIKTER Et spørgsmål, som entreprenører stiller i forbindelse med digitalisering af branchen, er, hvorfor arbejdsmetoder skal ændres, når nuværende metoder virker. Det kan for nogle være svært at indse nødvendigheden af at gøre en investering nu, der kan effektivisere og hæve niveauet på længere sigt. For nogle er det udgifterne til IT og ekstra udstyr, som ikke før har været nødvendige. Deser indkøbet af disse som en unødvendig udgift. Det er derfor vigtigt at kunne vise værdien for disse parter. Argumenter som højere kvalitet og lavere vedligeholdelsesomkostninger for udførte anlægsprojekter kan overbevise nogle. Andre kan overbevises ved at vise dem, at digitale værktøjer kan hjælpe dem til at Side 49 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 effektivisere deres arbejde. Derudover skal danske entreprenørers konkurrenceevne over for deres nabolande belyses. I flere andre lande benyttes digitale værktøjer i en eller anden form allerede, og i fremtiden vil disse lande yderligere effektivisere. Dette kan i værste tilfælde betyde, at firmaer fra udlandet overtager danske markedsandele. Tromlefører: Tidligere har en tromleførerens eneste opgave været at styre tromlen. Fremover vil ansvaret også gælde at reagere på informationer fra tromlen. Informationer, som skal analyseres og efterfølgende påvirker arbejdet. Landmåler: Da tromlen kan udføre størstedelen af nødvendigt opmålingsarbejde for vej‐ og banebygning, vil det sandsynligvis betyde, at dele af landmålerens arbejde flyttes til andre processer. Dette betyder en omlægning af landmålernes arbejde. For det første er de stadig nødvendige i nogle processer af et anlægsprojekt. For det andet er landmålere de mest oplagte til at håndtere 3D‐modeller og den data, som maskinen registrerer. Altså skal landmålere være klar på, at deres arbejde ændrer sig til at involvere mere tid foran computeren. Rådgiver: Rådgiveren skal håndtere 3D‐modeller på en ny måde og forstå, hvordan disse skal bruges senere i anlægsprojektets faser. De modeller, som rådgiver i fremtiden udarbejder, vil danne grundlag for det udførte arbejde. Derfor vil det være vigtigt, at modellen er troværdig og brugbar. Det vil betyde, at mange rådgivere skal tilegne sig ny viden omkring processerne i udførelsesfasen, herunder blandt andet maskinstyring og intelligent komprimering, så de sikrer sig anvendeligheden af modellerne. 3. januar 2013 DIP‐B Tilsyn: Ved fremtidens anlægsmetoder vil tilsynets rolle formentlig ændre sig. Fra at deltage aktivt i marken under udførelse, vil tilsynet fremover have til opgave at godkende dokumentation af udført arbejde fra entreprenøren. Kontrolmålinger vil udføres af entreprenøren, og efterfølgende er det tilsynets opgave at vurdere, om arbejdet er af en kvalitet, der kan godkendes. Tilmed vil kvalitetssikring i fremtiden være mere overskueligt at forstå og forhåbentlig gøre arbejdet for tilsynet lettere. Der kan opstå konflikter, når ansvar efter implementering af nye arbejdsmetoder skal fordeles. Eksempler på nye ansvarsområder: Side 50 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 18 MILJØMÅL Under arbejdet med programprojektet blev en række miljømål opstillet. Disse mål var baseret på tanker vedrørende digitalisering af hele anlægsbranchen. Da fokus for vores afgangsprojekt efterfølgende er blevet mere målrettet, er alle de daværende miljømål ikke relevante mere, derfor er tidligere miljømål revideret. Enkelte delmål er videreført, mens nye og mere relevante mål er tilføjet. Af de endelige miljømål er enkelte behandlet mere detaljeret. 18.1 TIDLIGERE OPSTILLEDE MILJØMÅL (PROGRAMPROJEKT) De fremsatte miljømål under DIP‐A var således: 1. Nedsætte brændstofforbrug for produktionsenheder Ved at analysere statistik for maskinerne, kan arbejdsprocesserne optimeres og brændstofforbruget pr. Produktionsenhed reduceres. 2. Reducere mængden af ren jord, der bortkøres Kortlægning af forurenet jord. Ved at indarbejde forureningsdata i 3D‐modellerne, kan håndteringen af forurenet jord foregå mere optimalt. Færre mængder ren jord vil således blive deponeret forkert. 3. Mindske overgravninger Ved at indarbejde ledningsoplysninger i 3D‐modellerne, kan antallet af overgravninger mindskes, hvilket medfører mindre gener for brugere. 4. Sparet brændstof ved kørsel til og fra byggeplads Ved installering af modem i maskiner er det muligt at indhente statistik og udsende revideret modeller til maskinen. Således reducerer man kørsel til og fra byggepladsen. 3. januar 2013 DIP‐B 5. Reducere papirforbrug Ved at anvende 3D‐modeller og tablets kan papirforbruget reduceres. 18.2 REVIDEREDE MILJØMÅL Efter at have lagt fokus fast for opgaven, kan de relevante miljømål udpeges og nye kan fremsættes. Følgende miljømål er opstillet: 1. Reducering af miljøtunge materialer Ved nuværende anlægsmetoder reguleres asfaltlaget for at kompensere for lavere eller højere styrke af vejkassen end forudsat i første dimensionering. Da asfaltlaget er det mest forurenende lag at producere i vejbygning, vil en reducering af den anvendte mængde gavne miljøet. 2. Nedsætte brændstofforbrug for produktionsenheder Ved at analysere statistik for maskinerne kan arbejdsprocesserne optimeres og brændstofforbruget pr. produktionsenhed reduceres. 3. Sparet brændstof ved kørsel til og fra byggeplads Ved installering af modem i maskiner er det muligt, at indhente statistik og udsende reviderede modeller til maskinen. Således reducerer man kørsel til og fra byggepladsen. 4. Reducere papirforbrug Ved at anvende 3D‐modeller og tablets kan papirforbruget reduceres. Side 51 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 18.3 UDVALGTE DELMÅL I afsnit 14.1.1 beskrives muligheden for reducering i mængden af asfalt i en mere detaljeret grad. I afsnittet synliggøres de prisbesparelser, man kan opnå ved at benytte mindre asfalt. Samme eksempel bruges til at fremvise de miljømæssige besparelser. Fra ”Miljø redegørelse 2008/2009” udført af Munck Asfalt A/S findes påvirkningen af miljøet ved produktion af asfalt. Til eksemplet benyttes et gennemsnit for udledningen af kg SO2, NO2 og NOx til luften fra asfaltværkerne i redegørelsen. Luft [kg pr. ton] 2004/2005 2005/2006 2006/2007 2007/2008 2008/2009 CO2 23,490 23,806 24,588 22,606 24,150 SO2 0,023 0,024 0,024 0,025 0,045 NOx 0,016 0,015 0,043 0,015 0,016 I eksemplet reguleres asfaltlaget med 1 cm på en 10 km lang vej med en vejbredde på 20 m. Dette svarer til en asfalt mængde på: Dette medfører en reduktion af udledninger til luften på: Luft [kg] CO2 SO2 NOx 18.3.1 REDUCERING AF TYKKELSE PÅ ASFALTLAG Ton asfalt 10 km 10000 m 20 m bred 20 m 1 cm tyk 0,01 m Mængde asfalt 2000 m3 Vægtfylde asfalt 2350 kg/m3 I alt 4700 ton 3. januar 2013 DIP‐B 2004/2005 2005/2006 2006/2007 2007/2008 2008/2009 110403 111888 115564 106248 113505 110 112 112 118 212 76 71 204 71 74 For at relatere CO2 mængden, der reduceres, sammenlignes mængden med en gennemsnitlig bils udledning på et år16: Antal km. pr. år Udledning gr CO2 pr. km I alt gr kg pr. år 17000 150 2550000 2550 Det ses, at CO2 udledningen, der spares til produktion af 4700 ton asfalt, svarer til CO2 udledningen, som 45 biler udleder på et år. I denne betragtning er der ikke taget højde for den mængde CO2, som udledes ved produktion af bundsikrings‐ og bærelagsmaterialer. Ligeledes er der ikke taget højde for produktionen af materialer, der indgå i asfalt. 18.3.2 REDUCERE PAPIRFORBRUG Som et led i digitaliseringen er det naturligt at reducere papirforbruget i det omfang, det er muligt. Dette kan være alt fra tegninger til beskrivelser og andre dokumenter. En af de processer, der er oplagte at digitalisere, er kontrollen af arbejdet. Et problem ved indføring af maskinstyring er mængden af pinde i marken, som hidtil har været gode at orientere sig efter. Det kan gøre det svært at gennemskue, hvor og hvad man fører tilsyn med, samtidig med at man skal tilføje kommentarer og billeder til gjorte registreringer. En af de mulige løsninger på ovenstående, som der arbejdes på løbende, er et program kaldet ”GIS4Mobile”. Programmet kan 16 ”Så meget CO2 udleder din bil” – www.videnomenergi.dk Side 52 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 benyttes på mobiltelefoner og tablets. Grundlæggende kan programmet hente kort ned på enheden, hvor det vil være muligt at fremvise sit projekt som et overliggende lag. Således har man hele tiden et direkte billede af, hvor man fysisk er placeret på projektet ved hjælp af GPS i enheden. Ligeledes er det muligt at tilføje registreringer med kommentarer, som alle lagres i en central database. 3. januar 2013 DIP‐B muligt at tage et billede af situationen, beskrive den i et notat og registrere et farvet punkt, hvor situationen finder sted. Dette er blot ét eksempel på, hvad der er muligt og ikke nødvendigvis den endegyldige løsning. Dog ville dette spare både papir, tid og misforståelser. Samtidig vil det være muligt at medbringe langt flere tegninger og tilgå tegninger, som man i visse tilfælde ikke har fået med i marken. Screenshot af GIS4Mobile Ovenstående billede er et eksempel på, hvordan programmet fungerer. Det vil være muligt at stå med sin mobile enhed et sted, hvor det findes nødvendigt at registrere en uregelmæssighed. Det kan være udført arbejde, som ikke er udført korrekt og derfor kræver entreprenørens opmærksomhed. Det vil herefter være Eksempel på registrering Side 53 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 19 PERSPEKTIVERING På tromlen, som vi har benyttet igennem dette afgangsprojekt, har alderen af tromlen betydet, at den ikke har været udstyret med et system, der muliggør automatisk justering af amplitude og frekvens ud fra målte CMV‐værdier, også kaldet AFC (Automatic feedback control). Denne funktion muliggør, at man under komprimeringsarbejder muligvis kan opnå en yderligere effektivisering, da den målrettede indsats på bløde områder sker simultant med, at man bevæger sig henover og ikke først efter endt overkørsel. Den automatiske justering af faktorer, som har stor indvirkning på målte CMV‐værdier, gør imidlertid, at denne indstilling ikke kan være slået til under måling til kvalitetssikring, ej heller er systemet undersøgt tilstrækkeligt til at verificere den påståede effekt. Ligesom tromlen ikke havde mulighed for AFC, havde tromlen heller ikke mulighed for at måle MDP‐værdier (Machine Drive Power). Det er et nyere tiltag, som kun findes hos én producent. MDP måler hvor meget energi, der kræves for at flytte tromlen henover et materiale. En værdi hvor der er taget højde for indre friktion, hældning og lignende. Således er MDP et udtryk for, hvor stor en modstand materialet yder mod fremdriften af tromlen. Denne målemetode har i udenlandske forsøg vist sig at give en større sammenhæng med traditionelle kontrolmålinger (minifaldlod), og en kombination af CMV‐ og MDP‐målinger vil højst sandsynligt give et endnu bedre billede af jordens egenskaber. Vi vil i fremtiden se en bedre tolkning af CMV‐målinger og kunne skelne de forskellige faktorer som amplitude, frekvens, lagtykkelser, uensartethed, vejrlig og brugsparametre fra hinanden. Dette skal ske ved den konstante udvikling af systemernes software, onboard pc’er, brugervenlighed og af selve udstyret, der 3. januar 2013 DIP‐B benyttes til at måle. For eksempel ved tilføjelsen af mere måleudstyr eller ved kombinationen med MDP‐målinger. 19.1 INTELLIGENT KOMPRIMERING Den konstante udvikling og brugen af intelligent komprimering vil medvirke til, at der bliver gjort en masse erfaringer, som kan danne grundlag for et empirisk udviklet opslagsværk med CMV‐målværdier for gængse jordtyper, hvor forskellige variabler er indregnet. Dette skal medvirke til, at man har en nemmere indgangsvinkel til at bruge intelligent komprimering, samt at man kan reducere behovet for kalibreringsafsnit og derved opnå en mere effektiv produktion. Intelligent komprimering kan med tiden blive et alternativ til nuværende procedurer for accept af udført jordarbejde og samtidigt give en kontinuerlig kvalitetskontrol. I en tid med færre ressourcer og begrænsede budgetter er dette et område af stor betydning. Uden for dette afgangsprojekts behandling af effektivisering af tromlepåvirkede arbejder, har GPS teknologien og idéen om én samlet 3D‐model med alle nødvendige informationer store gevinster. I driftsfasen er der muligheder i den større dækning, som opmåling med tromler giver samt GPS teknologien i sig selv. Eksempelvis kan man forestille sig, at man i 3D‐modellen har indmålt ledninger og kloaksystemer, så disse ligger tilgængeligt med det resterende projekt, og driften kan så håndteres i en større sammenhæng, som ét projekt. En samlet database med gamle og nye ledningsoplysninger kan give store gevinster i både projektering, udførelse og drift. Side 54 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 19.2 IMPLEMENTERING Dette afgangsprojekt og Det Digital Anlæg medvirker til en øget opmærksomhed på mulighederne i digitalisering af anlægsbranchen. Bygherrer, som Banedanmark og Vejdirektoratet samt større rådgivere og entreprenører, har i dette øjeblik øget fokus på, at niveauet og effektiviteten i branchen skal øges markant. Alle er enige om, at en digitalisering af anlægsbranchen i længden vil bringe effektiviseringer, optimeringer og et bedre flow i de enkelte anlægsfaser og ikke mindst faserne imellem. Det store fokus og en generel positiv holdning til implementering findes hovedsageligt på ledelsesniveau, hvorfor barriererne mod implementering ses som overvindelige. Modvilligheden og barriererne mod implementering af nye arbejdsmetoder og teknologier findes hovedsageligt hos de personer, som påtvinges ændringer, der påvirker deres hverdag. Hvis intelligent komprimering og digitale værktøjer skal anvendes og hjælpe branchen til et samlet løft, kræver det engagement og interesse fra de personer, som skal arbejde med dette. Nærværende afgangsprojekt giver en indgangsvinkel og et incitament for førnævnte personer såvel som ikke overbeviste ledelser til at undersøge emnet og indse mulighederne og fordelene ved digitaliseringen. 3. januar 2013 DIP‐B Sverige og Tyskland haft deciderede specifikationer for brug af kontinuerlig tromleregistrering siden 1994. Danmark er altså snart 19 år bagud på denne front. Tysk og svensk fremsynethed har resulteret i en mere effektiv produktion, hvor især tyske entreprenører vinder licitationer og overtager markedsandele fra danske entreprenører. Ligeledes skal bygherrerne se et incitament i en mere effektiv anlægsbranche, da denne giver mulighed for at reducere udgifterne til udførsel og vedligeholdelse af deres anlægskonstruktioner. Konkurrencen fra Danmarks nabolande er det største incitament for at løfte og opnå en mere effektiv anlægsbranche og bør interessere alle fra udførelses‐ til ledelsesniveau. Herhjemme har anlægsbranchen stået i stampe i årtier sammenlignet med eksempelvis Sverige og Tyskland. Hvis man isoleret kigger på anvendelsen af tromlen, som behandlet i dette afgangsprojekt, har man i både Side 55 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 20 KONKLUSION 20.1 GENERELT Under arbejdet med nærværende afgangsprojekt blev vi præsenteret for anlægsbranchens manglende udvikling og modvillighed mod forandringer. En holdning og tendens som langsomt ændres, når konkurrencen i økonomisk pressede tider øges. Det har resulteret i, at nogle få interessenter har taget initiativ til at starte en reformation i branchen, som udsættes for traditionsændringer, nye arbejdsmetoder og nye krav, men som ultimativt skal effektivisere samtlige faser af et anlægsprojekt. Afgangsprojektet har involveret adskillige forsøg i marken og et omfattende analysearbejde af tromlen, målinger, muligheder for at kunne udvikle anbefalinger til kravspecifikationer og metoder for brug af intelligent komprimering til forbedring af kvalitetssikring. Samtidig har vi givet eksempler på, hvordan man kan muliggøre kvalitetsforøgelse og effektivisering af anlægsarbejder i forbindelse med den kommende jernbane mellem København og Ringsted. Levetiden og vedligeholdelsesomkostninger på jernbane‐ og vejanlæg afhænger i høj grad af, hvordan disse anlæg er bygget. Det understreger afhængigheden af, at ens bundopbygning er af en høj kvalitet. Tromlemåling af en jords egenskaber har en lovende fremtid, da det er et effektivt værktøj til at vurdere kvaliteten af jordarbejder. Den komplette dækning ved intelligent komprimering er en stor forbedring i forhold til nuværende kvalitetssikring ved spottests. Brugen af intelligent komprimering giver ydermere bygherrer mulighed for at gennemtvinge højere forventninger til kvaliteten af jordarbejder. Dog skal der tages højde for, at personer, der arbejder med kvalitetssikring og maskinførere behøver korrekt træning, hvis intelligent komprimering ønskes anvendt. 3. januar 2013 DIP‐B Intelligent komprimering er på sit nuværende stadie på et lavt niveau af implementering, men det vil højst sandsynligt udvikle sig til at inkorporere forskellige måder, hvor komprimeringsprocesser er mere effektive og forbedrede. Mulighederne og brugervenligheden af software og pc’er i tromlen vil højst sandsynligt også udvikle sig markant, ligesom selve målesystemet på tromlen vil udvikle sig til ikke at være afhængig af brugsparametre, faktorer, uensartethed og måledybder i en lige så høj grad som i den nuværende situation. Resultaterne præsenteret i dette afgangsprojekt illustrerer forholdsvis komplekse men målbare jordforhold, inden for måling med vibrerende tromler med glat valse. Vi har vist, at tromlemålte CMV‐værdier kan benyttes til identificering af bløde og stive materialer og medvirke til, at komprimeringsarbejder og dokumentation af udført arbejde kan effektiviseres. Med yderligere undersøgelser og forskning vil man sandsynligvis ligeledes kunne måle lagdelte jordforhold og kunne forudsige holdbarheden af belægninger. 20.1.1 FORUDSÆTNINGER OG BARRIERER Implementering af digitale værktøjer, herunder 3D‐modeller og intelligent komprimering, møder modstand hos de interessenter, hvis hverdag påvirkes i form af nye ansvar og arbejdsmetoder. Især de interessenter, som ikke kender til mulighederne i indføring af flere digitale processer gennem et anlægsprojekt. Foruden barriererne mod implementering er der også nogle udfordringer i selve teknologien. Måling med instrumenterede tromler og anvendelsen af dette maskindata påvirkes af mange variabler og faktorer. Side 56 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 Hvis intelligent komprimering skal opfattes som et hjælpemiddel i stedet for en hæmsko, kræver det korrekt analyse af målinger og anvendelse af udstyr og maskinel. En disciplin som, grundet kompleksiteten i registrering af CMV‐ målinger, kræver uddannelse af relevant personale. 20.1.2 OPMÅLING AF FLADENIVELLEMENTER Udførte forsøg med fladenivellement på en GPS opsætning viser en svingende nøjagtighed, der er afhængig af omgivelser og udstyr. En tromle med et GPS system, som modtager korrektioner fra en basestation, opnår ifølge nærværende forsøg en nøjagtighed i intervallet +10‐25mm (RTK Fixed). I dokumentationssammenhænge betyder det, at nævnte opsætning ikke er tilstrækkelig for nuværende acceptkrav ved vejprojekter, som angivet i Vejregler fra Vejdirektoratet. Tromlemålte fladenivellementer giver en langt højere dækning (ca. 0,25m stationering) end ved kontrolleren i 20 meter stationering i henhold til Vejreglerne, hvorfor man bør revurdere acceptkrav. Således kan man muliggøre opmåling med GPS (RTK Fixed), taget den øgede dækning i betragtning. Det vurderes, at måling med totalstation i stedet for GPS er eneste mulighed for at opnå tilstrækkelig nøjagtighed til at dokumentere fladenivellementer ved gældende tolerancer, som angivet i Vejreglerne. 20.1.3 REGISTRERING AF CMV‐VÆRDIER Forsøgsresultater indikerer, at der kan findes indirekte sammenhænge mellem konventionelle stivhedsmålinger (faldlods udstyr) og tromlemålte CMV‐værdier. En definitiv direkte sammenhæng mellem en CMV‐værdi og et E‐modul målt med minifaldlod kan ikke udledes ud fra nærværende forsøg. CMV‐målinger kan og skal indtil videre kun bruges til at indikere relative bløde og stive områder. Denne midlertidige begrænsede brug muliggør dog stadig store gevinster, både økonomisk og kvalitetsmæssigt. For brug i praksis anbefales det, at relevant 3. januar 2013 DIP‐B personale har en indgående viden om påvirkende faktorer, brugsparametre og generel forståelse for geotekniske principper samt kravene til målinger og deres brug til dokumentation. Disse konklusioner er dannet på baggrund af forsøg med homogene grusmaterialer med konstante brugsparametre for tromlen, hvorfor resultater kun kan anvendes ved sammenlignelige forhold. Yderligere forsøg skal påvise direkte sammenhænge og undersøge mulighederne for benyttelse af MDP‐målinger og/eller en kombination af MDP‐ og CMV‐ målinger. 20.1.4 KRAVSPECIFIKATION Efter at have tilegnet os forståelse for andre landes specifikationer, og hvordan disse fungerer, har vi givet vores egne bud på, hvilke metoder der kan benyttes. Egne bud på kravspecifikationer baseres til dels på andre landes specifikationer, men yderligere har erfaring fra egne forsøg og behandling af emnet som helhed dannet grundlag for udformningen. Udgangspunktet for udformningen af kravspecifikationerne har været at fremvise to metoder, hvor implementeringen skulle være mulig med forskellige erfaringsgrundlag. Metode 1 er forsøgt udformet simplest muligt, både i form af forståelse og udførelse. Metoden bygger på et princip om at komprimere et areal, til ændringen i den gennemsnitlige CMV‐værdi er tilstrækkelige lille, og det antages herefter, at arealet er tilstrækkeligt komprimeret. Efterfølgende kontrolmåles der i blødeste områder, som udpeges ud fra en kortlægning af CMV‐værdier. Metode 2 er forsøgt udformet med en antagelse om, at metode 1 er implementeret og benyttes i anlægsbranchen. Det antages derfor, at der i Side 57 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 branchen generelt er en fortrolighed ved anvendelse af intelligent komprimering, og en mere avanceret metode kan bruges. Metode 2 benytter en fremgangsmåde, hvor et repræsentativt kalibreringsafsnit etableres på projektet. I dette kalibreringsafsnit findes en sammenhæng i mellem målte CMV‐værdier og kontrolmålinger på det anvendte materiale. Herefter vil det være muligt at komprimere hele arealet ud fra en beregnet minimums CMV‐ værdi. Således vil antallet af kontrolmålinger blive reduceret i forhold til gældende metoder. For begge metoder gælder det, at de er fremsat ud fra vores nuværende viden. Det forventes, at mindre reguleringer af fremgangsmåderne og acceptkrav vil blive foretaget, når erfaringen med brug af intelligent komprimering bliver større. 3. januar 2013 DIP‐B Side 58 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 21 PROCESBESKRIVELSE Beskrivelse Processen til hele afgangsprojektet blev startet i sommerferien inden studiestart. Igennem praktikken blev kontakt skabt til personer, der introducerede os til en arbejdsgruppe under Det Digitale Anlæg. Første møde med arbejdsgruppen fandt sted i slutningen af sommerferien, og sidenhen mødtes vi løbende med gruppen cirka 1‐2 gange om måneden til møder og forsøg. Sideløbende med diskussioner ved arbejdsgruppemøder researchede og behandlede vi emnet, for at opnå de bedste forudsætninger for at udføre forsøg og komme med anbefalinger til videre forløb i arbejdsgruppen. I første del af forløbet deltog vi hver især i forskellige tilvalgsfag på skolen, hvilket gjorde at fællestid til opgaven var vanskelig at planlægge. Anden del af forløbet startede efter afslutning af tilvalgsfag og i tiden fra slut november og igennem december blev opgaven endeligt udformet i fælleskab på skolen. Analyse 3. januar 2013 DIP‐B Igennem hele projektperioden var der planlagt møder med vejleder hver mandag. Disse møder var med til løbende at holde fokus på, at opgavens indhold var på rette spor. Således var det muligt at fokusere på forskellige afsnit af rapporten, som blev diskuteret på forestående møde. I princippet fungerede dette som afleveringsfrister. Tilmed var der ved afslutning af projektet et endeligt møde med vejlederne, hvor hele opgavens indhold blev diskuteret, for at finpudse og sikre, at helheden af opgaven opfattedes efter hensigten. Fremadrettet Konkrete råd til næste gang: Næste gang skal hele forløbet udføres i fællesskab så vidt muligt. En mere konkret plan over dele, der skal undersøges inden forsøg. 21.2 PROJEKTPLANLÆGNING OG STYRING Generelt har forløbet fungeret godt med en god variation af research og udførte forsøg. En ting, der kunne gøres anderledes næste gang, var en endnu større research inden påbegyndte forsøg, sådan at disse forsøg kan udføres endnu mere målrettet. Samtidig vil mere fællestid til projektet være at foretrække, men dette har ikke været muligt grundet opbygning af uddannelsen. Løbende i processen er møder med arbejdsgruppe og vejledere på skolen blevet brugt til afleveringsfrister: Inden hvert forsøg forberedte vi os ved konkret research, så det var muligt at klarlægge, hvad forsøget havde til formål. Ligeledes udførte vi efter hvert forsøg en grundig analyse, som var med til at danne grundlag for vores viden omkring intelligent komprimering og dermed forberede os til efterfølgende forsøg. 21.1 PROCESANALYSEN Arbejdsplaner Fra start af projektet blev en skitse til rapporten opstillet. Efterfølgende blev afsnit til rapporten tildelt en tidsplan, så hele indholdet af opgaven var planlagt. Samtidig var det muligt at tildele den brugte tid, så der hele tiden var muligt at vurdere den samlede tid brugt på projektet. Arbejdsplanerne har været med til at overskueliggøre processen. Side 59 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 Fordelt arbejde 3. januar 2013 DIP‐B Læringsstil Grundlæggende har interessen for emnet været lige stor for os begge. Således har der ikke været interessemodsætninger, og vi har i forløbet kunne skiftes om at udforme løsninger, som det passede. Det har været med til at gøre arbejdet problemfrit og generelt med et godt flow. 21.3 LÆREPROCESSEN Kombinationen af research, forsøg og analyse har været lærerig og en god varierende måde at forstå ny viden på. I stedet for udelukkende at læse sig til ny viden og tilknytte et par relevante opgaver, har kombinationen med forsøg i marken været med til at give en bedre forståelse af den research, vi forinden havde gjort. Dette går godt i tråd med den projektorienterede læremåde som benyttes på IHK. Ny viden Da vi i nærværende projekt har arbejdet med et emne, som behandler nye områder, har der i forhold til kurser på skolen og tidligere projekter, været meget ny viden at sætte sig ind i. Vi har så at sige skulle tilegne os ny viden for at kunne forstå processen i forsøgene og efterfølgende behandling, samt at kunne drage paralleller til Det Digitale Anlæg og København‐ Ringsted. Derfor har vi brugt meget tid på at undersøge, forstå og afgrænse emnets indhold, set i forhold til at vælge et ”normalt” afgangsprojekt. Det udfordrende og spændende ved at vælge emnet Det Digitale Anlæg var, at vi havde mulighed for at være de første i Danmark, der beskæftigede os med emnet, og desto mere viden vi erhvervede os, desto mere fandt vi ud af, hvor lidt vi på daværende tidspunkt faktisk vidste om emnet. Dette kommer også til udtryk, når indhold i DIP‐A og DIP‐B og de adskillelige projektformularer sammenlignes, og det har betydet, at vi har brugt mange timer på at undersøge, forstå og afgrænse emnet. Dette har dog også været et af grundlagene for at vælge nærværende afgangsprojekt og har været en spændende proces at gå igennem. Selvom det til tider har været frustrerende, er det i sidste ende en god fornemmelse og har igennem hele forløbet været en stor motivation. Side 60 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 22 OVERSIGT OVER PROJEKTDOKUMENTATION Bilag 1 – Referater 3. januar 2013 DIP‐B Side 61 af 64 Bilag 2 – PowerPoint show fra Vejforum Bilag 3 – Film fra Vejforum Bilag 4 – Tidsplan Bilag 5 – Litteratur Bilag 6 – Udvikling af DIP projektformular Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 23 ANNEKS 3. januar 2013 DIP‐B Side 62 af 64 23.1 ANNEKS 1 – INTELLIGENT KOMPRIMERING 23.2 ANNEKS 2 – GUIDE TIL ANVENDELSE AF INTELLIGENT KOMPRIMERING Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 24 BILAG 3. januar 2013 DIP‐B 24.1 BILAGSMAPPE 1 Bilag 1 ‐ Illustrering af hvilke faser i en totalentreprise afgangsprojektets fokus påvirker ___________________________________________________________________ 23 Bilag 2 ‐ Sammenligning af landinspektør‐ og tromlemålte punkter på asfalt _____________________________________________________________________________ 25 Bilag 3 ‐ Stationering på rampestykke, kortlægning af CMV‐værdier og minifaldlodsmålinger _______________________________________________________________ 26 Bilag 4 ‐ Gennemsnitlig sammenhæng mellem e‐moduler og CMV‐værdier ______________________________________________________________________________ 26 Bilag 5 ‐ Sammenligning af "projekteret" overflade og tromlemålt fladenivellement ______________________________________________________________________ 32 Bilag 6 ‐ Princip for metode 1 (procentvis ændring og svageste område) ________________________________________________________________________________ 38 Bilag 7 ‐ Princip for metode 2 (kalibreringsafsnit) __________________________________________________________________________________________________ 39 Bilag 8 ‐ Principskitse for fladenivellement med totalstation __________________________________________________________________________________________ 40 Bilag 9 ‐ Oversigtsdiagram hovedentreprise _______________________________________________________________________________________________________ 43 Bilag 10 ‐ Situationsplan TP3 ___________________________________________________________________________________________________________________ 44 Bilag 11 ‐ Konstrueret eksempel på dokumentation til kvalitetssikring __________________________________________________________________________________ 46 Side 63 af 64 Ingeniørhøjskolen I København Claus Rikhof ‐ 092066 Mads Top Petersen ‐ 091803 24.2 BILAGSMAPPE 2 3. januar 2013 DIP‐B Bilag 1 – Tromleforsøg intro – 18‐09‐12 Bilag 2 – Tromleforsøg koter – 11‐10‐12 Bilag 3 – Tromleforsøg koter – 12‐11‐12 Side 64 af 64 Bilag 4 – Tromleforsøg m. CMV – 28‐11‐12
© Copyright 2024