Merenpohjan ruoppauksen mallipohjaisen toimintaprosessin kehittäminen ja pilotointi (DREDGING BIM)

Transkriptio

1 Built Environment Process Re-Engineering PRE InfraFINBIM - Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä Merenpohjan ruoppauksen mallipohjaisen toimintaprosessin kehittäminen ja pilotointi (DREDGING BIM) TULOSRAPORTTI - VALMIS

2 SISÄLLYSLUETTELO ALKUSANAT 3 TIIVISTELMÄ Tausta Tavoite 8 2 DREDGING BIM TOIMINTAMALLIN KEHITTÄMINEN Dredging BIM kokonaistoimintaketju ja siinä tarvittavat tietomallit Suunnittelu mallintamalla Toteutus mallipohjaisella automaatiolla Toteutumamittaus ja laadunvalvonta Väylän ylläpito ja ylläpitomalli Avoin tiedonsiirto Kokeiden suoritus Rauman pilotointi Helsingin Länsi-Sataman pilotointi Hollannin tutkimusmatka Visit Gävle FCG-työpaja 20 3 TULOKSET Rauman pilottihankkeen tulokset Helsingin Länsi-Sataman Pilottihankkeen tulokset Havaintoja Hollannin tutkimusmatkalta Havaintoja Gävlen sataman ruoppausprojektista Vesiväylien mallinnustyöpajan tulokset 41 4 ARVIOINTIA Rauman pilotin tulosten arviointi Helsingin Länsi-Sataman pilotin tulosten arviointi Arviointi Hollannin tutkimusmatkan havainnoista Arviointi Gävlen sataman ja väylän havainnoista Mallinnustyöpajan tulosten arviointi Jatkotutkimus- ja kehitysehdotuksia Dredging BIM ja sen käyttökelpoisuus 49 VIITERAPORTIT 51 LIITE: Dredging BIM Tietomallintamisen haasteellisuuden arviointi 52 2 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

3 ALKUSANAT DREDGING BIM -projekti oli yksi RYM Process Re-Engineering (PRE) -tutkimusohjelman InfraFINBIM -työpaketin pilottiprojekteista, jossa erityishuomio oli tietomallintamisen hyödyntämismahdollisuuksissa vesiväylien rakentamisessa ja ylläpidossa. Projekti toteutettiin aikana. Projektin toteutukseen osallistuivat Terramare Oy:n (Tapio Leinonen) ja Oulun yliopiston (Rauno Heikkilä, Henna Virtanen) lisäksi Liikennevirasto (Esa Sirkiä, Seppo Paukkeri, Timo Tirkkonen), Meritaito Oy (Kari Pohjola, Vesa Mustonen, Heikki Paukkeri) ja Mericon Oy (Sanna Lehmusvirta). InfraFINBIM-mallinnusohjeita analysoi projektin konsulttina FCG Oy. Projektiin sisältyi kaksi pilottihanketta eli Rauman väylän suunnitteluprojekti sekä Helsingin Länsisataman rakennusprojekti. Projektiryhmä teki hankkeen aikana kaksi hienoa tutkimusmatkaa, joista ensimmäinen suuntautui Hollantiin sekä toinen Ruotsiin, jossa tutustuttiin Gävlen sataman ja väylän syvennyshankkeeseen. Projektin päätulokset dokumentoitiin tähän raporttiin, joka esittelee myös perusteet vesiväylien tietomallinnusohjeistukselle. Vesiväylien tietomalliohjeiden kehitystyö jatkuu InfraFINBIM-työpaketin päättyessä BuildingSMART Finland Infra toimialaryhmän ohjauksessa sekä myös Liikenneviraston tilaamalla ohjeistokehitysprojektina Vuosaareen käynnistyneen ruoppausprojektin tarpeisiin. Tämän ohjekehityksen toteuttaa Meritaito Oy. Lausumme parhaat kiitokset erittäin hienosta ja tuloksellisesta yhteistyöstä Dredging BIM -projektissa! Helsingissä, Tapio Leinonen Rauno Heikkilä Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 3

4 TIIVISTELMÄ Dredging BIM projektin tavoitteena oli tutkia ja kehittää ruoppauksen uusi tietomallintamista ja automaatiota hyödyntävä toimintamalli sekä julkistaa se koko alan hyödynnettäväksi tilaajan ohjeistuksella. Dredging BIM -projektissa kehitettiin uusi ruoppauksen tietomallipohjainen toimintamalli. Oleellisinta toimintamallissa on siirtää osapuolia sitova informaatio sähköisesti kolmiulotteisilla tietomalleilla läpi toimintaketjun. Projektissa on määritelty tarvittavien eri tietomallien tietosisältöä, mallinnustapoja ja tarkkuuksia, numerointia, nimeämistä ja avoimeen inframodel-tiedonsiirtoformaattiin tarvittavaa schema-laajennusta vesiväylien osalta. Vesiväylien tietomallimääritteet osin poikkeavat maaväylien tämänhetkisistä määritelmistä. Yhtenä tärkeänä tuloksena on myös ruoppausprosessin nykyisen toimintatavan dokumentointi, jota ei ole aiemmin tehty. Uudessa toimintamallissa lähtötietomittauksista tehdään lähtötietomalli, joka siirretään suunnittelijalle, suunnittelu tehdään mallintamalla, josta syntyy suunnitelmamalli, toteutukseen siirretään toteutusmalli, toteutuksen aikana muodostetaan toteumamalli, joka siirretään edelleen vesiväylän ylläpidossa ja meriliikenteessä hyödynnettäväksi. Toteuma- ja ylläpitomallit perustuvat todelliseen mittaamalla tuotettuun aineistoon, mikä poikkeaa tämänhetkisistä tie- ja rautatiealan vastaavista määrittelyistä. Rakennusurakan luovutushetkellä mitattu toteumamalli muodostaa väylän ylläpidossa käytettävän ensimmäisen ylläpitomallin. Ylläpidon aikana tehdään tehdä määrävälein jatkuvia 3Dkontrollimittauksia, joiden tulokset tallennetaan väylän elinkaaren aikaiseen ylläpitomalliin. Tällöin väylän ylläpitäjä voi tarvittaessa ajantasaiseen ylläpitomalliin perustuen ohjelmoida ruoppaustöitä väylän eri osiin. Tulevaisuudessa mallipohjaista tietoa ja esimerkiksi turvalaitekommunikointia voitaisiin tarjota myös väylän käyttäjille esimerkiksi navigointisovelluksiin liitettynä. Projektin loppuvaiheessa käynnistyi ensimmäinen ruoppaushanke, jossa uusi toimintamalli viedään Suomen osalta käytäntöön. Uutta toimintamallia voidaan tarvittavien lisätestausten jälkeen hyödyntää jatkossa maailmanlaajuisesti. Laaja-alainen hyödyntäminen kansainvälisesti edellyttää myös avoimen Inframodel-tiedonsiirtoformaatin laajentamista projektissa ehdotetuilla vesiväylien lisämääritteillä. BuildingSMART Infra toimialaryhmät voivat merkittävästi edistää maailmanlaajuista tulosten käyttöönottoa ja hyödyntämistä. 4 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

5 1 JOHDANTO 1.1 Tausta Tämä osahanke liittyy RYM PRE -tutkimusohjelman Infra FINBIM -työpakettiin, tavoitteet. Infra FINBIM -työpaketin (projektin) päätavoitteena oli tietomalleja ja -automaatiota hyödyntävän maailman parhaan uuden toimintamallin ja -prosessin kehittäminen ja systemaattinen käyttöönottaminen Suomen infrapalveluiden hankinnassa ja toteuttamisessa. Uuden toimintamallin tavoitteena oli, että erilaisin kehittynein mittaus- ja suunnittelutyömenetelmin luotuja informaatiorikkaita ja rakenteellisesti älykkäitä tietomalleja voidaan mahdollisimman hyvin käyttää ja hyödyntää kaikissa prosessivaiheissa infratuotteiden koko elinkaaren ajalla. Tavoitteena oli myös kehittää ja parantaa koko infra-alan ja sen eri toimijoiden kansainvälistä kilpailukykyä. Kyseessä on systeeminen muutos, jossa siirrytään perinteisestä vaiheajattelusta älykkääseen koko elinkaaren ja kaikki osa-alueet, toimijat ja toiminnot kattavaan tietomalleja hyödyntävään palvelutuotantoon. Tähän sisältyvät myös uudet hankintamenetelmät. Muutoksen seurauksena ja sen avulla alan toimintatavat, yhteistyö, intressipiirien keskinäinen ymmärrys ja suunnittelun, rakentamisen sekä ylläpidon tuottavuus paranevat olennaisesti, sekä tieto välittyy koko prosessin ajan samansisältöisenä. Perinteisesti Liikenneviraston tilaamissa meriväylien ruoppaushankkeissa hankkeen eri vaiheet eivät ole kommunikoineet juurikaan keskenään. Siirto suunnittelusta rakentamiseen tapahtuu manuaalisesti ja kaikki ns. virallinen tieto, johon tilaaja sitoutuu, on ollut paperilla. Sähköisessä muodossa olevaa tietoa on runsaasti saatavilla, ja se siirtyy osapuolilta toisille suunnittelun lisätietona, johon ei sitouduta. Monilla palveluntarjoajilla on kuitenkin jo nykyisellään varsin hyvät valmiudet tuottaa ja hyödyntää 3D-tietoa. Projektissa kannattaa paneutua organisaatioiden välisen tiedonsiirron rajapintojen määrittelyyn. Kaikissa merkittävimmissä tietojen siirtooperaatioissa toisena osapuolena on Liikennevirasto. Koska suurin osa siirrettävistä tiedoista joko on lähtöisin Liikenneviraston rekistereistä tai jossain vaiheessa viedään niihin, olisi luontevaa, että myös Liikennevirasto osallistuisi edellä mainittuun määrittelytyöhön. Merenpohjan alapuolisten tutkimustietojen parempi hyödyntäminen mallintamisen näkökulmasta kannattaisi myös ottaa tarkasteluun. Matalataajuisista ja seismisistä luotausaineistoista voidaan parhaimmillaan tuottaa erilliset pintamallit kullekin maalajille ja tiiviille (kallio)pinnalle. Koska ruopattava maalaji ja sen vaihtelut vaikuttavat hankkeiden kustannuksiin ja valittavaan ruoppauskalustoon, on pohjanalaisten olosuhteiden kattava tunteminen eduksi. Liikennevirastolla on rekistereissään jonkin verran kairaustietoja joiden käyttö rinnakkain luotausaineistojen kanssa tukee tätä tavoitetta ja täydentää tutkimuskohteesta saatavaa kuvaa. Ruoppaustyön toteutumamittaukseen on käytetty muualla maailmassa yleisesti luotausmenetelmiä, joilla on korvattu perinteinen tankoharaus. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 5

6 Kuva 1. Ruoppausalueen tasopiirros perinteisessä prosessissa (Rauman väylä). Tutkimushankkeeseen tarvittavaksi ensimmäiseksi pilottikohteeksi valittiin Rauman väylän syvennyshanke. Hanke eteni seuraavaksi rakennussuunnitteluvaiheella ja jatkuu tämän jälkeen myöhemmin käynnistettävällä toteutusvaiheella. Kohteeseen sisältyy sekä louhintaa että ruoppausta. Kuva 2. Merenpohjan 3D-ruoppauksen käyttöliittymä (Terramare Oy). 6 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

7 Ruoppausprosessi Tiedonvirta katkonaista Kuva 3. Ruoppauksen perinteinen laadunvarmistusmenettely (Henna Virtanen). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 7

8 Kuva 4. 3D-mallissa on yhdistetty sillan laserkeilaus ja pohjan monikeilaus Särkisalon sillalla. Vastaavissa kohteissa veisväylän, tieväylän ja sillan tietomallit sekä niiden ohjeistus kohtaavat. (Kuva Pötrönen J. 2012). 1.2 Tavoite Dredging BIM projektin tavoitteena oli tutkia ja kehittää ruoppauksen uusi tietomallintamista ja automaatiota hyödyntävä toimintamalli sekä julkistaa se koko alan hyödynnettäväksi tilaajan ohjeistuksella. Osatavoitteita olivat: - tutkia lähtötietomittausten kehittämis- ja hyödyntämismahdollisuuksia - kehittää ruoppauksen rakennussuunnitteluvaihetta ns. toteutusmallimäärittelyä tarkentamalla - tutkia toteutumamittausten kehittämismahdollisuuksia työkoneilla mitattua informaatiota, jatkuvia luotausmenetelmiä ja tankoharausmenetelmää hyödyntäen sekä - kehittää digitaalista tiedonsiirtoa hyödyntäen mahdollisuuksien mukaan avoimia tiedonsiirtoformaatteja. 8 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

9 2 DREDGING BIM TOIMINTAMALLIN KEHITTÄMINEN 2.1 Dredging BIM kokonaistoimintaketju ja siinä tarvittavat tietomallit Ruoppausalan tietomallintamiseen perustuva toimintaketju ei periaatteiltaan poikkea rakentamisen yleisestä kokonaistoimintamalleista ja on selkeästi myös kehitteillä olevan infra-alan yleisen tietomallintamisprosessin mukainen. Erilaisia tietomalleja tarvitaan toimintaketjussa useita. Ketjussa ensimmäiseen lähtötietomalliin mitataan ja kootaan väyläsuunnitteluun tarvittavat lähtötiedot, joita ovat uudet ja vanhat mittaustulokset merenpohjasta ja sen alaisista maalajikerroksista, sekä tiedot väylällä sijaitsevista nykyisistä rakenteista. Suunnitteluvaiheessa väyläsuunnittelija luo suunnitelmamallin uudesta rakennettavasta väylästä sisältäen kaikki tarvittavat geometriat ja yksityiskohdat. Urakoitsija tarvitsee rakennustöitä varten erityisen suunnitelmamallista otetun toteutusmallin, joka viedään ruoppauksen kaivuvalvontajärjestelmään. Kaivuvalvontajärjestelmään tarvitaan ja siirretään myös lähtötietomalli meren pohjan eri kerroksista. Rakennustöiden yhteydessä urakoitsija tekee ruopatun väylän kaikuluotauksia, joista muodostuu toteutumamalleja. Tilaaja teettää Suomessa rakennustöiden jälkeen vielä erillisen kaikuluotauksen ja sen mukaisen toteumamallin. Nämä mittaustulokset siirretään edelleen väylän ylläpitomalliin. Kuva 5. Ruoppauksen tietomalliketjun alkuvaiheet (Heikki Paukkeri). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 9

10 Kuva 6. Vesiväylän tietomallit ja toiminnallisuus eri vaiheissa. 10 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

11 Kuva 7. Tiedonsiirto ruoppaushankkeen eri vaiheissa (CMS Crane Monitoring System, ruoppaajan kaivuvalvontaohjelmisto). 2.2 Osavaiheet ja niiden tietomallit 2.21 Lähtötietojen mittaus ja mallintaminen Ruoppaushankkeissa lähtötiedot mitataan erilaisilla akustisilla vedenalaisilla 3D-luotausmenetelmillä, joita ovat kaikuluotaus, monikeilaus, viistokaikuluotaus ja matalataajuusluotaus. Satama-alueilla vedenalaisten mittausten lisäksi käytetään nykyisin jo 3D-maalaserkeilausjärjestelmiä, joiden avulla voidaan mitata skannaamalla vedenyläpuolisia maanpintoja ja erilaisia rakenteita. Mittaustulokset voidaan yhdistää toisiinsa lähtötietojen yhdistelmämalleiksi. Kaikki mittaukset tulee tehdä samaan tarkkaan geodeettiseen taso- ja korkeuskoordinaattijärjestelmään. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 11

12 Kuva 8. Tyypillisiä akustisia mittausmenetelmiä: kaikuluotaus (1), monikeilaus (2), viistokaikuluotaus (3) ja eräs matalataajuinen luotaustapa, seisminen reflektioluotaus (3) (YM & SYKE 2010, kuva: Harri Kutvonen, GTK). Kuva 9. Rauman väylä - esimerkki satama-alueen lähtötietomallista, jossa vedenalainen kaikuluodattu 3D-pohjamalli on yhdistetty maanpäällisen 3D-laserkeilauksen pistepilven kanssa ns. yhdistelmämalliksi (Meritaito Oy). 12 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

13 2.22 Suunnittelu mallintamalla Väyläsuunnittelija suunnittelee uuden väylän geometrian ja mahdolliset rakenteet riittävän tarkkaan ja ajantasaiseen lähtötietomalliin perustuen. Suunnittelu voidaan tehdä nykyaikaisella väylämallinnusohjelmalla kuten Suomessa väyläsuunnittelussa yleisesti käytetyt Novapoint, Tekla Civil tai Citycad. Suunnittelu tehdään mallipohjaisesti, jolloin kaikki väylän eri osat ja yksityiskohdat mallinnetaan tarkoituksenmukaisella tarkkuudella väylämalliin. Kuva 10. Esimerkki vesiväylän suunnitelmamallista Toteutus mallipohjaisella automaatiolla Ruoppaustyöt suoritetaan nykyisin lähes poikkeuksetta edistyksellisiä 3D-koneohjausjärjestelmiä käyttäen (kaivuuvalvontajärjestelmä). Ruoppaustöiden ohjaus perustuu toteutusmallin ja lähtötietomallien samanaikaiseen käyttöön kaivuuvalvontajärjestelmässä. Toteutusmallin tietosisältö ja tarkkuustaso on kehittynyt jo lähes 20 vuosikymmenen kokemuksen myötä nykyiselle tarkoituksenmukaiselle tasolle. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 13

14 Kuva 11. Toteutusmalliesimerkki (Terramare Oy). Kuva 12. Näkymä ruoppaajan kaivunvalvontajärjestelmästä (Terramare Oy). 14 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

15 Kuva 13. Ruoppaustyökoneen kuljettajan käyttöliittymä. Kuva 14. Ruopatun massan suunnitelmallinen läjitys. Läjityksessä pohjan pinta ei saa nousta tilaajan määrittelemän tason yläpuolelle Toteutumamittaus ja laadunvalvonta Ruoppaustöiden toteutumamittaukset tekevät nykyisin erikseen urakoitsija ja tilaaja. Urakoitsija tekee rakennustöiden yhteydessä toteumamittauksia kaikuluotaamalla, joiden perusteella Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 15

16 urakoitsija pystyy seuraamaan rakennustöiden etenemistä luotettavasti. Urakan vastaanotto Pohjoismaissa perustuu täysin tankoharausmenetelmään. Merikartoitusosasta tekee rakennustöiden jälkeen väylän ylläpitoa varten oman kaikuluotausmittauksen. Kuva 15. Esimerkki kaikuluotaamalla mitatusta toteumamallista (Terramare Oy) Väylän ylläpito ja ylläpitomalli Väylän ylläpidosta vastaava viranomainen on Liikennevirasto, joka ylläpitää tietoja väylän ominaisuuksista ja etenkin väyläalueen merenpohjan geometriasta. Liikennevirasto teettää määrävälein kaikuluotauksia, joiden tulokset päivitetään väylän ylläpitoon. 2.3 Avoin tiedonsiirto Dredging BIM projektin yhtenä osana kehitettiin avoimeen Inframodel-formaattiin vesiväylien mallinnettavien osien nimeämistä, numerointia sekä Inframodel-scheman laajennusmääritteitä. 2.4 Kokeiden suoritus 2.41 Rauman pilotointi Rauman pilotissa päätavoitteena oli kehittää väyläruoppauksen toteutusmallin muodostamismenetelmä. Menetelmän toimivuutta selvitettiin Rauman väylän aineistoa käsittelemällä ja mallintamalla. Lisäksi tutkittiin muun muassa väyläruoppauksen lähtötietojen, avoimen tiedonsiirron sekä InfraBIM-tietomallivaatimusten soveltamis- ja 16 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

17 kehittämismahdollisuuksia. Työn pääpaino oli vesiväylän rakennussuunnittelu- ja toteutusvaiheissa. Rauman väylän lähtötietojen mallinnukseen sovellettiin InfraBIMtietomallivaatimusluonnoksen lähtötieto-osuutta, jota kehitettiin soveltuvammaksi vesiväylän kannalta. Väyläruoppauksen toteutusmallin muodostamismenetelmän kehityksen lähtökohtana oli InfraBIM-tietomallivaatimusluonnos tierakennuksen toteutusmallin muodostamiseen. Myös ruoppausurakoitsijoilta kerättiin kehittämistä avustavaa tietoa. Kehitetty menetelmämäärittely sisälsi muun muassa kuvauksen väylän pintamallista, syvyys- ja maaperätiedoista, poijupainokuopista, lohkareista sekä muusta ruoppaustyön pohjaksi digitaalisena toimitettavasta vesiväyläaineistosta Helsingin Länsi-Sataman pilotointi Länsisataman pilottiin liittyvänä osatavoitteena oli kokeilla aiemmin tehtyä toteutusmallimäärittelyä ruoppauksen koneohjauksessa sekä päivittää määrittelyä kokeilussa tehtyjen havaintojen pohjalta. Toisena osatavoitteena oli selvittää tietomallipohjaisen laadunvalvonnan kehittämismahdollisuuksia ruoppausalalla. Koneohjauskokeilua varten muodostettiin kolmioverkkopintamalli, jolla määritettiin satamasta poistettavan saven tavoitepinta. Ruoppauksen tietomallipohjaisen laadunvalvontamenetelmän perustana ja vertailukohtana käytettiin tie- ja katurakentamiseen tehtyä mallipohjaista laadunvalvontamenettelyn ohjetta. Lisäksi tilaajilta ja urakoitsijoilta kerättiin tietoja määrittelyn avuksi. Toteumamallin lisäksi määriteltiin yleispiirteisesti ylläpitoaineiston tietosisältöä Hollannin tutkimusmatka Hollannin tutkimusmatka toteutettiin Matkalle osallistuivat Suomesta Tiina Perttula, Timo Tirkkonen ja Seppo Paukkeri Liikennevirastosta, Kimmo Laatunen VR Track Oy:stä (InfraFINBIM-koordinaattori), Vesa Mustonen (Meritaito Oy), Heikki Paukkeri (Aaltoyliopisto), Rauno Heikkilä (Oulun yliopisto) ja Tapio Leinonen (matkanjohtaja, Terramare Oy). Matkaohjelmaan sisältyi vierailu Rotterdamin sataman laajennusprojektissa (Maasvlakte2), seminaari Boskaliksen pääkonttorilla sekä vierailu Rijkswaterstaatissa (Hollannin Liikennevirasto). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 17

18 Kuva 16. Maasvlakt2-projektin yleiskuva (Tapio Leinonen). Kuva 17. Maasvlakt2-projektin pienoismalli (Tapio Leinonen). 18 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

19 2.44 Visit Gävle Ruotsin Gävlen sataman tutkimusmatka toteutettiin Matkalle osallistuivat Suomesta Esa Sirkiä Liikennevirastosta, Heikki Paukkeri (Aalto-yliopisto), Kari Pohjola (Meritaito Oy), Henna Virtanen (Oulun yliopisto), Rauno Heikkilä (Oulun yliopisto) ja Tapio Leinonen (matkanjohtaja, Terramare Oy). Ei-suomalaisia osallistujia Jonas Rahm (Port of Gävle, Technical Manager) ja Jaap Verdoom (Boskalis), Linda N. (Port of Gävle, Security, Enviromental issues) ja Jennifer Bates (Boskalis, mittauspäällikkö). Gävlessä järjestettiin yhteinen seminaari Inframodeling in Dredging sekä toteutettiin työmaavierailu, jossa vierailtiin kuokkaruoppaajalla (Nordic Giant), poralautalla (Playmate) ja kahmarilla (Kahmari 2). Gävlessä urakoitsijana työmaalla toimi Boskalis Sweden AB ja paikalla olleet ruoppaajat olivat Terramare Oy:n ja Boskaliksen kalustoa. Vierailuhetkellä alueella työskenteli kolme ruoppaajaa. Havainnointi suoritettiin vierailemalla työmaalla työskennelleillä aluksilla. Lisäksi sataman tiloissa järjestettiin pienimuotoinen seminaari, jossa toimintaansa esittelivät Gävlen satama, Boskalis, Meritaito sekä Oulun yliopisto esitteli tietomallintamisen kehittymistä Suomessa. Tämän lisäksi keskusteltiin työmaahenkilökunnan kanssa. Tarkoituksena oli leventää ja syventää satamaan johtavaa väylää, ja poistaa ruoppaamalla n 4,0 milj. m3 maata (Sjöfartsverket 2013a). Nykyään Gävlen satamaan johtava väylä on 10,9 metriä syvä ja tarkoituksena on saavuttaa 13,5 metriin haraussyvyys. Kapeimmillaan väylä on ainoastaan 60 metriä leveä, kun taas ruoppausten jälkeen minimileveys on 126 metriä. (Sjöfartsverket 2013b) Satama on auki laivaliikenteelle koko urakan ajan. Kuva 18. Kolme hopperiruoppaajaa töissä Gävlen projektissa (Terramare Oy). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 19

20 2.45 FCG-työpaja FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy läpikävi FINBIM tietomallinnusohjeiden luonnoksia Liikenneviraston toimeksiannosta. Tehtävä on ollut osa Dredgign BIM -hanketta, jossa kehitetään tietomallipohjaista prosessia vesirakennusalan käyttöön ja se liittyy suoraan RYM Oy:n PRE-hankkeeseen ja sen Infra FINBIM-työhön. Tehtävän ensimmäisessä osassa käytiin läpi tilaajan FINBIM tietomallinnusohjeet vesirakennusteknisessä mielessä, erityisesti väylä- ja satamarakentamisen kannalta. Tavoitteena oli löytää kohdat, joita tulee muuttaa tai joihin tarvitaan lisäys tai jotka ovat muuten ongelmallisia em. mielessä. Tarkoituksena on ollut, että ohjeisto on hyödynnettävissä täysimääräisesti myös vesirakennuksen alalla. Toisessa vaiheessa pidettiin yhdessä Dredging BIM-hankkeen johtoryhmän kanssa työpaja, jossa käytiin läpi ensimmäisessä vaiheessa todetut muutostarpeet. Työpajaan osallistuivat Esa Sirkiä (Liikennevirasto), Antti Saarikoski (FCG), Seppo Virmalainen (FCG), Jarkko Räsänen (FCG), Heikki Paukkeri (Meritaito), Henna Virtanen (Oulun yliopisto), Tero Sievelä (Helsingin satama), Olli Holm (Liikennevirasto), Sanna Lehmusvirta (Mericon Oy), Pasi Salminen (Liikennevirasto), Timo Tirkkonen (Liikennevirasto), Tapio Leinonen (Terramare Oy) sekä Rauno Heikkilä (Oulun yliopisto). Työn lopputuotteena on tässä loppuraportissa esitetty kommentit, muutostarvelistaus sekä jatkotoimenpide-ehdotukset ohjekokonaisuuteen. Tietomallinnusohjeita on läpikäynyt FCG:n osalta Seppo Virmalainen, Antti Saarikoski ja Jarkko Räsänen. Tilaajan edustajana on toiminut Esa Sirkiä ja Timo Tirkkonen. Tietomallinnusohjeet käytiin ensivaiheessa läpi kahden henkilön toimesta. Osa luonnosohjeista on vielä työstövaiheessa. Näiltä osin ei ole katsottu järkeväksi puuttua sanamuotoihin yms. Suurin osa korjattavista asioista liittyy terminologiaan. Näitä ei ole kommenteissa eritelty vaan esitetään, että ohjeet käydään tältä osin läpi laatijoiden toimesta (kts. kappale 4). Vesirakennustekniset taitorakenteet kuten laiturit, johteet ja sulkurakenteet suunnitellaan tietomalliohjeen 6.1 siltarakenteet mukaisina. Tässä vaiheessa ko. ohjeeseen ei ole esitetty täydennyksiä. 20 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

21 3 TULOKSET 3.1 Rauman pilottihankkeen tulokset Ruoppaustyön ja suunnittelun lähtöaineistossa havaittiin merkittävää kehitettävää mittaustulosten hyödyntämisessä, kattavuudessa ja tutkimusten ohjelmoimisessa. Mallipohjaisen prosessin ja IM-tiedonsiirron käyttöönotto vaatisi ainakin ruoppauksenvalvontajärjestelmien kehittämistä. Lisäksi IM-formaatin sisällön määrittely ei ole tarpeeksi yksikäsitteistä, mikä ilmeni työssä käytettyjen ohjelmistojen erilaisina tapoina käsitellä IM-tiedostoja. Tietomallipohjaisen tiedon käsittelyn ja kokoamisen arvioitiin parantavan ruoppaustyön lähtökohtana olevaa aineistokokonaisuutta, sen hyödynnettävyyttä, hallintaa ja laatua. Työn tulosten sovellettavuusalue rajoittui vesiväylien ruoppauksen mallinnukseen, ja työhön liittyvien epävarmuuksien myötä toteutusmallimäärittelyn sisältöä voidaan myöhemmin joutua muuttamaan. Työssä ehdotettiin muun muassa matalataajuisten luotausten ja niiden maaperätulkintojen lisäämistä, muita tutkimusaineistoja hyödyntäen sekä jo aikaisemmassa hankevaiheessa. IMmäärittelyyn ehdotettiin muutoksia vesiväylän poikkileikkausparametreihin. Myös pistemäisten ja ominaisuuskoodattujen objektien, kuten vesiväylän lohkaretiedot, kuvaamiseksi esitettiin lisäysehdotus IM-määrittelyyn. Kuva 19. 3D-Win ohjelmassa merenpohjan aineistoon yhdistämätön kalliopintamalli, josta laskettiin korkeuskäyrät metrin välein. Korkeuskäyrien jyrkät muodot ja epäjatkuvuudet antoivat paikoin viitteitä epäluotettavasta mallista. (Heikki Paukkeri). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 21

22 Kuva 20. 3D-Win ohjelmassa merenpohjan pisteaineistosta muodostettu kolmioverkko oli säännöllinen, ja mallista lasketut korkeuskäyrät olivat jatkuvampia kuin kalliopintamallista muodostetut käyrät. (Heikki Paukkeri). 22 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

23 Kuva 21. Rauman väylä - 3D-Win-ohjelmassa luotausaineistosta muodostettu kovan pohjan pintamalli. Aineiston käsittelyä hankaloitti viivapisteiden tiheys ja luotauslinjojen välimatkojen epätasaisuus. Kuvassa tummina näkyvät alueet sisältävät monikeilausluotauksen syvyyspisteaineistoa, joka on yhdistetty GTK:n pintamaalajitulkintojen perusteella maaperämalliin. (Heikki Paukkeri). Kuva 22. Näkymä väylämallista Novapointin Road Professional -moduulin poikkileikkauksen katselu - näkymästä. Väyläuoman pinta (sininen) on vaakasuora reunalinjojen (punaiset pystysuorat viivat) rajaamalla alueella. Reunalinjojen ulkopuolella luiskaleikkaukset muodostuivat määritysten mukaan sen perusteella, leikataanko kalliota (punainen) vai maata (vihreä). (Heikki Paukkeri). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 23

24 Kuva 23. Näkymä 3D-Win -ohjelmasta: Ote rk7:n toteutusmallin koodatusta taiteviivamallista, joka avattiin IM-siirtotiedostosta. Mallin viivat ovat maaluiskan yläreunat (151), kallioleikkauksen yläreunat (192), väylän reunalinjat (160) sekä väylän keskilinja (121). Oikeassa yläkulmassa on metrinen mitta-asteikko. (Heikki Paukkeri). 24 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

25 Kuva 24. Näkymä 3D-Win -ohjelmasta: Ote rk7:n toteutusmallin kolmioverkkopinnasta "väylärakenteen alapinta", joka avattiin IM-siirtotiedostosta. Kuvan taustalla on havainnollisuuden vuoksi esitetty myös kolmioinnin pohjana olleet taiteviivat värillisinä. Oikeassa yläkulmassa on metrinen mitta-asteikko. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 25

26 Kuva 25. Näkymä 3D-Win -ohjelmasta: poijun mallinnettu painokuoppa. Kolmiopinnan taustalla näkyy koodattu taiteviivamalli, jonka osat ovat kallioleikkauksen alareuna (193) ja yläreuna (192) sekä maaluiskan yläreuna (151). Poijupainokuopan rakennepinnalle annettiin nimi vedenalaiset kaivannot, erittelemätön. (Heikki Paukkeri). 26 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

27 Kuva 26. Poijun painokuopan toteutusmalliesimerkki (3D-Win ohjelma, Heikki Paukkeri). 3.2 Helsingin Länsi-Sataman Pilottihankkeen tulokset Toteutusmallimäärittely havaittiin ruoppauskokeilussa toimivaksi. Koneohjaus toimi suunnitellulla tavalla virheettömästi. Kehittämisen tarvetta havaittiin siirrettävien tietojen nimeämisessä. Alkuperäisessä määrittelyssä toteumamallilla tarkoitettiin kaikkea toteutukseen vaadittavia mallipohjaisia tietoja. Selkeyden vuoksi toteutusmallin tulisi sisältää ainoastaan väylän tai satama-altaan suunnitellut rakennepinnat. Kaikki toteutukseen tarvittavat mallipohjaiset ja muut aineistot nimettiin toteutusaineistoksi. Toteumamallin nimeämisessä todettiin tärkeäksi noudattaa samaa periaatetta kuin toteutusmallissa. Tie- ja rautatierakentamisessa toteumamalli tällä hetkellä määritellään suunnitelmavirheistä korjatuksi suunnitelmamalliksi. Ruoppausalalla toteumamalli määritellään yleisesti toteutetun pohjan kaikuluotaamalla mitatuksi malliksi. Toteuma-aineisto sisältää toteumamallin lisäksi alueen havaitut maalajitiedot, lohkareisuustiedot, louhittujen alueiden sijainnit, kokemusperäiset tiedot ja muut aineistot. Ylläpitoaineistoa tarvitaan väylien ylläpidossa sekä alueella tehtävien myöhempien ruoppausten yhtenä lähtötietona. Ylläpitoaineisto sisältää pohjan luodatun pintamallin, maalajitiedot, lohkareisuustiedot, louhittujen alueiden sijainnit sekä muut kokemusperäiset tiedot. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 27

28 Kuva 27. Länsisataman toteutusmallin tarkistaminen korkeusvärjäystoiminnolla 3D-Win ohjelmassa (Henna Virtanen). 28 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

29 Kuva 28. Länsisatamakokeiluissa hahmotettu tietomallipohjainen ruoppausprosessi. Siniset laatikot ovat tilaajan, harmaat merenpohjan kartoittajien, violetit suunnittelijoiden ja vaalean oranssit urakoitsijoiden vastuualuetta. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 29

30 Toteutusaineisto Toteutusmalli Kuva 29. Länsisatama-pilotissa hahmotellut toteutusmallin eri aineistokansiot ja niiden sisältö sekä tiedonsiirtoformaatti. 30 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

31 Ruoppausprosessi Tiedonvirta sujuvaa Kuva 30. Laadunvarmistus tietomallipohjaisessa toteutuksessa (Henna Virtanen). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 31

32 Kuva 31. Vertailukohtana käytetty Destian Riippa-Eskola RU2 -projektissa kokeilema mallipohjainen laadunvalvontaprosessi. (Destia 2013). 3.3 Havaintoja Hollannin tutkimusmatkalta Tutkimusmatka todettiin hyvin järjestetyksi, onnistuneeksi ja hienoksi kokemukseksi. Yhteistyön kehittäminen Hollannin kanssa nähtiin tärkeäksi. Maasvlakte2 -sataman laajennushankkeen ensimmäisen vaiheen suuri koko (240 milj. m3 ruoppausta, uutta tietä 13 km, rautatietä 14 km, rakennus- ja ylläpitovaiheen toteutus , 2,9 miljardia euroa, noin 7 km2). Rakennusurakka päättyi Urakoitsija oli rakennusaikana ennakoinut pohjan sedimentoitumista ruoppaamalla väylän ja satama-alueen pohjat ylisyväksi ennakoidun määrän jo rakennusvaiheessa. Ruopatun alueen kelpoisuuden osoitus tehtiin kaikuluotaukseen perustuen. Aallonmurtajan betonielementtien asennukseen Boskalis kehitti uuden mittasuhteiltaan suuren Blockbuster-työkoneen, jonka nostoulottumat riittivät työn suorittamiseen. Työkoneen ohjaus perustui myös tietomallintamiseen. Puma-työyhteenliittymän projektin urakkasumma oli kaikkiaan 1,1 miljardia euroa. 32 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

33 Myös pilaantuneet sedimenttien käsittely nähtiin erityisen mielenkiintoisiksi, samoin kuin se, että suunnitteluprosessin tarjoaja tarjoaa koko prosessin so. kokonaisvastuulla näin suuren hankkeen tilaajalle, jolle jää rahat ja mahdolliset ongelmat. Suomessa pilaantuneiden sedimenttien käsittelyä on tehty ainakin Vaasassa Kemiran alueella (urakoitsijana oli Ecocem). Pilaantuneiden maiden käsittelyä esitteli Boskalis Dolman. Puhdistusteknologia oli hyvin edistyksellinen. Yhtenä esimerkkikohteena tarkasteltiin Fox River joen puhdistusurakkaa New Yorkissa. Ruoppaustyön ohjausta ja valvontaa tehtiin reaaliaikaisesti etänä Boskalis Dolmanin toimipaikasta Papendrechista Hollannista. Kuva 32. Boskalis Dolmanin New Yorkin Fox River projektin ohjauskeskus Hollannissa (Tapio Leinonen). Infra-alan ja erityisesti vesiväylien tietomallintamisen kehittämisessä yhteistyö Hollannin ja Boskaliksen kanssa arvioitiin hyvin potentiaaliseksi. Ehkä tarkempi käytännön toimintamalli Hollannissa jäi kuitenkin vielä hivenen epäselväksi, josta syystä yhteistyötä kannattaisi myös tehdä. Myös hankintamenetelmien kehittämisessä Suomessa kannattaisi Hollannin kokemuksia pohtia ja mahdollisuuksien mukaan hyödyntää. Boskaliksen pääkonttorilla esiteltiin ruoppaushankkeita ja erityisesti niissä käytettävää tapaa selvittää perusteellisilla ja monipuolisille mittauksilla ja näytteenotoilla hankkeissa esiintyvät maaperät ja maalajit. Näiden perusteella luodaan jatkuva kolmiulotteinen tietomalli, joka sisältää tarvittavat tiedot maakerroksista, maalajeista ja niiden ominaisuuksista. Tämän työn suorittavat Boskaliksen omat geologit. Tietoja käytetään suoraan tarjouslaskennan lähtötietona sekä toteutusvaiheen kaluston valintaan ja mitoitukseen. Tietomallit siirretään suoraan myös suunnitteluun ja toteutuksen ohjausjärjestelmiin. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 33

34 Boskaliksen geologisen tutkimusosaston kehittämisehdotukset Suomen ruoppausalalle (englanniksi): - Current ground investigation method is not geared towards digital processing of the data by the dredging contractor - process sounding results in such a way that processing by a third party is always possible (simplest: ASCII X Y Z L1,L2,..Lz txt files) - this pertains to penetration test soundings, bathymetry and seismic reflection surfaces - if soft subsurface layers (post glacial clay, silt, loose sands) are present, include subbottom profiling in the ground investigation - consider subbottom profiling using different source systems (such as GTK outfit) to include information on boulders, moraine (internal structure?) and bedrock surface - consider sampling of materials for characterization and testing purposes (note that for example rotary core sampling is hampered by moraine subsoil) - Seek advice from dredging contractors Kuva 33. Hollannin liikenneviraston näkemys avoimesta tietomallintamiseen perustuvasta toimintavasta. 34 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

35 Kuva 34. Hopperiruoppaaja suorittaa läjitystä (rainbowing). Kuva 35. Kuokkaruoppaajan kauhan mittakaavaa (Boskalis). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 35

36 Kuva 36. Automaatio toteutuksessa ruoppauksen tietomallipohjainen 3D-ohjaus (Boskalis). 3.4 Havaintoja Gävlen sataman ruoppausprojektista Gävlen työmaalla käytettiin Terramaren ja Boskaliksen kalustoa. Koneohjausjärjestelmät eivät poikenneet merkittävästi Länsisatamassa havaitusta. Ohjaukseen syötettiin pohjan maastomalli, sekä geologisten tutkimusten ja omien lisäkairausten perusteella tehty maaperämalli. Omista kairauksista huolimatta koettiin haastavaksi määrittää esimerkiksi missä pehmeän ja kovan moreenin raja menee. Maalajien rajat pystyttiin määrittämään varmuudella vasta ruoppausvaiheessa. Ruoppauksen aikana myös havaittiin, että osa pohjasta on jo edellisen urakan aikana louhittua ja siten lohkareista. Aiempi perimätieto louhinnoista olisi auttanut urakoitsijaa kaluston ja kustannusten tarkemmassa määrittämisessä. Työmaalla käytettiin jokaisessa ruoppaajassa kaivuvalvontajärjestelmät, jotka mahdollistivat työn etenemisen ajantasaisen seurannan. Ohjaamossa käytettiin kahta näyttöä, joissa näytettiin valitun maakerroksen pinta sekä suunniteltu väylän pohjapinta tai seuraavan maakerroksen pinta. Toisessa näytössä näytettiin vaakaleikkausta ja toisessa puomin suuntaista leikkausta sekä samanaikaisesti takaleikkausta. Vaakaleikkauskuvassa näyttöön värjätään työn eteneminen, johon koko työn eteneminen perustuu. Toteumapintaa päivitettiin aina tehtyjen luotausten tuottamien tulosten perusteella. Luotaukset suoritettiin työmaan omalla aluksella, jossa käytettiin Kongsberg EM3002 monikeilausjärjestelmää. Luotauksen tuottamia tietoja käsiteltiin suoraan työmaalla kuvan 20 mukaisilla ohjelmilla. Pohjan pinnan tulkinnassa pyrittiin poistamaan esimerkiksi luotaimen havaitsemat kalat. Tällä työmaalla kaivetut massat monikeilattiin 50 metrin välein. Koneohjauksen toteumatietoja ei käytetty aktiivisesti laadunvalvonnassa, koska 36 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

37 luotauksia suoritettiin riittävän usein. Luotausten lisäksi työmaalla voitiin suorittaa omalla kalustolla tankoharauksia. Kuva 37. Automaatio toteutuksessa kuljettajan käyttöliittymä Gävlessä (Rauno Heikkilä). Oman kaluston käyttö laadunseurannassa koettiin tarpeelliseksi, koska satamaan pidettiin koko ajan 60 metriä leveä väylä auki. Tällöin varmistettiin, ettei väylän syvyys missään vaiheessa ollut alle ilmoitetun 10,9 metrin. Esimerkiksi vierailumme aikana käytössä olevan ja ruopattavan väylän rajalla suoritettiin louhintaa. Räjäytysten jälkeen paikka saavuttiin tarkastamaan luotausaluksella, jotta lohkareita ei lentänyt laivaväylän puolelle. Gävlessä ruopattiin paljon kovaa moreenia, joka materiaalina oli hyvin lohkareista ja haastavaa ruopata (ks. kuva 21). Siksi olikin yleistä, että esimerkiksi kauhan liikkeestä johtuen pyörähti kivi, jota ei voitu koneohjauksessa havaita. Koneohjausta ei hyödynnetty maaperämallin päivittämisessä, koska teknologia ei ole tätä vielä mahdollistanut. Ruoppaajan kuljettajilta pystyttiin saamaan arvokasta tietoa siitä, millaista materiaalia missäkin kohti on ruopattu. Tätä tietoa tahdottaisiin jatkossa tallentaa. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 37

38 Kuva 38. Gävlen satama-altaan pohjasta ruopattua moreenia. (Sjöfartsverket 2013c). Gävlen työmaalta toimitettiin kahden eri alueen laadunvalvonta tietoja tutkimuksia varten. Laadunvarmistukset tarkoitettiin ainoastaan yrityksen omaan käyttöön, eivätkä siis välttämättä kelpaa suoraan tilaajan käyttöön. Tällaisissa tapauksissa mittausten riittävä tarkkuus arvioitiin urakoitsijan tarpeiden mukaan. Ensimmäisestä alueesta tarjottiin Länsisataman kaltaista luotaustietoa sekä kaivuvalvonnan tuloksia. Tällä alueella luotaamalla saatiin suurella alueella lähempänä pintaa olevia arvoja kuin kaivuvalvonnalla. Sama havaittiin Länsisatamassa. Toisesta alueesta pystyttiin yhdistämään tankoharauksella rekisteröidyt kosketukset ja luotaustiedot 3D-Win ohjemassa. Luotauksen tuloksia tarkasteltiin alueen tavoitesyvyydessä 13,5 m saatiin ainoastaan osa tapahtuneista kosketuksista havainnoitua. Kokeilemalla havaittiin, että kaikki tankoharan kosketukset saatiin katettua luotauksen tuloksilla, kun alin sallittu taso laskettiin 14,4 m. Tankoharauksella havaittiin kosketuskohta, jota luotauksessa vastasi syvyyden 14,353 m. 38 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

39 Kuva 39. Gävlen satama-altaan toteumamittaukset käynnissä (Rauno Heikkilä). Jos tässä kohteessa olisi haluttu monikeilaamalla päästä samaan varmuuteen kuin tankoharaamalla, olisi kaikki tason 14,4 yläpuolella olevat alueet täytynyt käydä varmistamassa tankoharalla. Kyseessä olisi hyvin iso alue, jolloin monikailauksen hyödyt olisivat olleet melko pienet. (ks. kuva 22). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 39

40 Kuva 40. Toteumamalliesimerkki - valkoisten rajojen sisällä kaikki turkoosit alueet ovat tason - 14,4m yläpuolella. Näillä alueilla olisi siis teoreettinen pohjakosketusvaara. (Henna Virtanen). Kun työmaapäällikön kanssa keskusteltiin, esille nostettiin puutteita nykyisissä laitteissa. Tällä hetkellä toteutusaineiston maaperämallia ei pystytty suoraan muuttamaan kokemusten pohjalta. Tulevaisuudessa nähtiin tarvetta mahdollisuudelle päivittää maanpinnan todelliset materiaalit suoraan toteumamalliin kuljettajan havaintojen mukaisesti. Keskusteluissa korostui myös ruoppaajan kauhojen massiivinen koko. Tällaisilla kauhoilla olisi käytännössä mahdotonta päästä yhtä tarkkaan jälkeen kuin maarakennuksessa (ks. kuva 23). Myös tämän takia tilaaja ei voi olettaa maarakennusurakoiden tapaan millimetritarkkuuteen pääsyä. 40 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

41 Kuva 41. Ruoppauskauhan kokoluokka (kova pohja) vesiväylähankkeissa. Kauhojen koko tulee huomioida työn tarkkuuden arvioinnissa. Näillä massiivisilla kauhoilla ei voida päästä millimetritarkkuuteen kuten maarakennusurakoissa. 3.5 Vesiväylien mallinnustyöpajan tulokset Terminologia on yhtenäistettävä. Osassa ohjeista käsitellään tekstissä vain esim. tiesuunnittelua, vaikka ohje on tarkoitettu kaikille väyläsuunnittelualoille. Ehdotamme, että osassa 1 määritellään mitä suunnittelualueita ohjeistus koskee ja muissa osissa puhutaan vain väyläsuunnittelusta. Mikäli asia koskee yksittäistä suunnittelualaa, mainitaan se erikseen. Viitatessa vesiväyliin käytetään nimitystä vesiväylä. Tämä koskee kaikkia ohjeosioita. Ohjeistuksen rakennetta on tiivistettävä. Tällä hetkellä kaikissa osissa on yleisluontoisesti määritelty tietomallia, lähtöaineistoa ja sovelluskohteita ym. Osittain tiedot ovat ristiriitaisia. Ehdotamme, että osassa 1 käsitellään yleiset asiat ja osassa 2 lähtöaineistoon liittyvät asiat. Muissa osissa ei puhuta näistä asioista, ellei asiaa tarvitse täsmentää. Tämä koskee kaikkia ohjeosioita. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 41

42 Nimikkeistöä on täydennettävä vesiväylien osalta. Nimikkeistöä on läpikäynyt Heikki Paukkeri Meritaidolta. Työpajassa läpikäytiin Paukkerin esitystä (liite 1) ja todettiin sekä Paukkerin että FCG:n nimikkeistön täydennysesitysten olevan saman sisältöisiä. Nimikkeistön täydennyslistaus tulee myöhemmin Paukkerilta, tämän raportin liitteenä on esitetty luonnosvaiheessa oleva listaus. Edellämainitun nimikkeistön lisäksi väylän poikki kulkevat objektit on myös mallinnettava (vesijohdot, kaapelit, viemärit) siltä osin kuin objekteista on mittaustietoa. Tämä koskee kaikkia ohjeosioita. Vesiväyliin liittyvät erityispiirteet on huomioitava myös mm. kansiorakenteissa. Ohje-osassa 2 lähtötiedot, sivulla 6, taulukossa 1 lisättävä alakansioon C_rakenteet: turvalaitteet ja alakansioon D_kartta_ja_paikkatieto: vesiväyläalueet. (kts. taulukko 1). Vesiväyliin liittyvä ohjeistus on myös huomioitava ohjeiden laadinnassa. Lähtöaineiston vaatimuksia käsitellään osassa 2, sivulla 13, kappaleessa Ko. kappaleessa on viitattava myös ohjeeseen Vesiväylätutkimusten yleisohjeet (Liikenneviraston ohjeita 18/2013). Hankkeen eri suunnittelu- ja toteutusvaiheissa luotavat tietomallit olisi määriteltävä tarkemmin esimerkiksi ohjeosiossa 3: Mallinnus hankkeen eri vaiheissa. Vesiväyläsuunnitteluun on luotava oma ohjeosio kuten muilla suunnittelualoilla, 6.x. Ohjeen voi tehdä esim. muokkaamalla tiesuunnittelun tietomalliohjetta. Edellä on esitetty asioita, jotka tulee huomioida tietomallinnusohjeita viimeisteltäessä. Lisäksi nimikkeistöä on täydennettävä myöhemmin toimitettavalla nimikkeistölistauksella (Heikki Paukkeri, Meritaito). Tämän lisäksi työpajassa todettiin seuraavaa: Työpajassa keskusteltiin suunnittelussa käytettävistä ohjelmistoista. Civil3d ei tue tietomalliohjeiden mukaista inframodel 3 formaattia. Tällä hetkellä suunnitteluohjelmista on mukana Teklacivil, Citycad, Novapoint ja Microstation (tulossa). Civil3d olisi hyvä saada mukaan, koska tällä hetkellä suurin osa vesiväyläsuunnittelusta tehdään Civil3d:llä. Liikenneviraston edustajien mukaan Isojen investointien tekeminen mallintamalla aloitetaan vuoden 2014 aikana, muiden hakkeiden osalta tapa muodostuu käytännössä. Väylän ylittävien kohteiden osalta (ilmajohdot, sillat) todettiin, että tieto siirretään lähtötietomallissa ja tarvittavilta osin toteutusmallissa. Työpajassa keskusteltiin siitä, onko tietomalleja mahdollista käyttää laivasimulaattoreissa suunnittelun apuna. Simulaattorien käytön todettiin olevan järkevää ja että asia on syytä pitää mielessä. Ohjeissa laadunvarmistuksessa puhutaan 3. osapuolen käytöstä tarkistuksessa, joskaan se ei ohjeen mukaan ole välttämätöntä. Työpajassa keskusteltiin asiasta ja todettiin, että tulevaisuudessa tultaneen käyttämään 3. osapuolia tietomallien tarkistamiseen. Kuten edellä muutostarvelistauksessa on mainittu, tulee liikennevirasto laatimaan/teettämään erillisen ohjeosion (6.x) vesiväyläsuunnitteluun. Työpajassa todettiin, että vesiväyläsuunnittelussa ei ole tällä hetkellä juurikaan suunnittelijoita, joilla olisi kokemusta tietomallipohjaisesta suunnittelusta. On myöskin hieman epäselvää, missä laajuudessa ja mitä tietoa mallinnetaan. Todettiin, että vesiväyläsuunnittelussa tarvitaan pilottiprojekti ja testausta ennen kuin tietomallinnusohjeiden toimivuus selviää. 42 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä

43 Työpajassa keskusteltiin turvalaitteiden mallintamisesta. Turvalaitteiden mallintamisen tarpeesta ei kuitenkaan päästy lopputulokseen. Työpajassa keskusteltiin suunnittelun tasorakenteesta. Vesiväyläsuunnittelua on tehty tähän asti AutoCad -sovelluksilla, joissa on ennalta liikenneviraston toimesta määritetty tasorakenne. Tietomallin mukaisessa suunnitellussa on myös tarkoitus käyttää tiettyä tasorakennetta. Todettiin, että asia testataan pilottivaiheessa (vrt. Liikennevirasto 12/2010, vesiväyläsuunnittelun piirustusohje). Läjitysalueista todettiin, että niitä voidaan mallintaa tapauskohtaisesti. Mallinnusta varten luodaan tarvittavat nimikkeet. Työpajassa keskusteltiin lisäksi toteumamallin määrittelyssä vesiväylähankkeissa. Keskustelun perusteella toteumamalli määriteltäisiin yleisesti suunnitelmamalliksi, joka on täydennetty toteutustiedoilla niiltä osin, kuin toteutus on poikennut suunnitellusta toleranssin ylittävällä tavalla. Vesiväylien kohdalla toteumamalli täytyy luoda kokonaisuudessaan mittausdatasta. Poikkeava menettely johtuu erilaisista toleranssien määrittelyistä. Ruoppaustyössä toteutuksen toleranssi on ylöspäin 0 ja alaspäin toleranssia ei määritellä (poikkeuksena ruoppausluiskat varsinkin löyhässä pohjamaassa tai vastaavasti kanavien luiskat riittävän stabiliteetin varmistamiseksi). Siten väylän toteumamalli voidaan luoda ruoppaustyön jälkeen ainoastaan mittaamalla. Pohjan topografia saadaan monikeilausjärjestelmällä luotaamalla ja väylän haraussyvyys varmistetaan tankoharauksella. Työpajan tuloksena arvioitiin, että väyläsuunnittelun tietomallinnusohjeet soveltuvat vesiväylien suunnitteluun, edellyttäen, että niissä huomioidaan tässä raportissa esitetyt muutos- ja täydennystarpeet sekä jatkotoimenpide-ehdotukset. Keskeisimpänä asiana voidaan pitää nimikkeistön luontia ja käytössä olevien suunnitteluohjelmien päivitystä tukemaan inframodel 3 ja 4 formaatteja. Käytännön kokeiden ja pilottiprojektien jälkeen muodostuu myöskin käytäntö siitä, mitkä vesiväylähankkeet toteutetaan tietomallipohjaisina. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Dredging-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä 43

44 4 ARVIOINTIA Perinteisesti Suomen meriväylien ruoppaushankkeissa hankkeiden eri vaiheet eivät ole kommunikoineet juurikaan keskenään. Siirto suunnittelusta rakentamiseen on tapahtunut manuaalisesti ja kaikki ns. virallinen tieto, johon tilaaja sitoutuu, on ollut vain paperilla 2Dsuunnitelmapiirustuksina. Sähköisessä muodossa olevaa tietoa on sinänsä ollut runsaasti saatavilla, ja se on siirtynyt osapuolilta toisille suunnittelun lisätietona. Monilla palveluntarjoajilla on kuitenkin jo nykyisellään ollut varsin hyvät valmiudet tuottaa ja hyödyntää näitä epävirallisia 3Dtietoja. Väylähankkeen toteutuksen eri vaiheissa on ollut runsaasti päällekkäistä työtä eri osapuolten tekemänä. Dredging BIM -projektissa on kehitetty ainutlaatuinen uusi ruoppauksen tietomallipohjainen toimintamalli. Uutta toimintamallia voidaan tarvittavien lisätestausten jälkeen hyödyntää jatkossa maailmanlaajuisesti. Oleellisinta toimintamallissa on siirtää osapuolia sitova informaatio sähköisesti kolmiulotteisilla tietomalleilla läpi toimintaketjun. Yhtenä tärkeänä tuloksena on myös ruoppausprosessin nykyisen toimintatavan dokumentointi, jota ei ole aiemmin tehty. Uudessa toimintamallissa lähtötietomittauksista tehdään lähtötietomalli, joka siirretään suunnittelijalle, suunnittelu tehdään mallintamalla, josta syntyy suunnitelmamalli, toteutukseen siirretään toteutusmalli, toteutuksen aikana muodostetaan toteumamalli, joka siirretään edelleen vesiväylän ylläpidossa sekä merikartoituksessa ja siten meriliikenteen hyödynnettäväksi. Toteumaja ylläpitomallit perustuvat todelliseen mittaamalla tuotettuun aineistoon, mikä poikkeaa tämänhetkisistä tie- ja rautatiealan vastaavista määrittelyistä. Rakennusurakan luovutushetkellä mitattu toteumamalli muodostaa väylän ylläpidossa käytettävän ensimmäisen ylläpitomallin. Ylläpidon aikana tehdään tehdä määrävälein jatkuvia 3D-kontrollimittauksia, joiden tulokset tallennetaan väylän elinkaaren aikaiseen ylläpitomalliin. Tällöin väylän ylläpitäjä voi tarvittaessa ajantasaiseen ylläpitomalliin perustuen ohjelmoida ruoppaustöitä väylän eri osiin. Tulevaisuudessa mallipohjaista tietoa ja esimerkiksi turvalaitekommunikointia voitaisiin tarjota myös väylän käyttäjille esimerkiksi navigointisovelluksiin liitettynä. Lisäksi on kehitetty vesiväylien mallinnusohjeita, laajennettu mallinnettavien osien nimikkeistöä ja numerointia sekä ehdotettu inframodel3-scheman täydentämistä ruoppausalan lisätarpeilla. Uutta toimintamallia kokeiltiin käytännössä kohtuullisen laajasti, ei kuitenkaan aivan koko laajuudessaan. Kokeilut jatkuvat käynnistyneessä Vuosaaren sataman meriväylän syvennyshankkeessa. Avoimen inframodel-formaatin täydennysversion kokeilua samoin kuin toteuma- ja ylläpitomallien jatkokehitystä ja -kokeilua tarvitaan jatkossa lisää. Tällöin saadaan varmuus kaikkien tarvittavien tietojen siirtymisestä ruoppaushankkeen eri vaiheissa. Tulosten laajaan käyttöönottoon ja jatkokehitykseen tulisi laatia alan yhteinen etenemissuunnitelma. Projektissa kehitetty toimintamalli ja sen eri määritteet ovat kansainvälisesti ainutlaatuisia, arvokkaita ja monin tavoin hyödyntämiskelpoisia. Kehityt tulokset tulisi hyödyntää Suomen lisäksi myös kansainvälisesti. BuildingSMART Infra toimialaryhmä kansainvälisen yhteisorganisaation avulla voi markkinoida ja viedä tahollaan kehitystä eteenpäin. Terramare Oy kuuluu kansainväliseen Boskalis-konserniin, joka voi hyödyntää uutta tietoa ja toimintamalleja monin tavoin omassa liiketoiminnassaan. 44 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM DREDGING-BIM Tapio Leinonen, Rauno Heikkilä