Pilotti: Tammitien katu- ja rakennussuunnitelma, Espoo, Tuotemallipohjainen suunnittelu. InfraFINBIM pilottiraportti

Transkriptio

1 1 (25) BUILT ENVIRONMENT PROCESS RE-ENGINEERING (PRE) WP5: InfraFINBIM Pilotti: Tammitien katu- ja rakennussuunnitelma, Espoo, Tuotemallipohjainen suunnittelu InfraFINBIM pilottiraportti

2 InfraFINBIM pilottiraportti 2 (25) Muutoshistoria: Versio Pvm Tila (luonnos / ehdotus / hyväksytty) Tekijä(t) Huomautukset (määrittely / toteutus / dokumentointi) Luonnos Jutta Peura (JPe) raportointiluonnos kommenteille Luonnos Tarja Mäkeläinen (TMä) muutoksia Ehdotus JPe ehdotus raporttiluonnokseksi Luonnos Niko Janhunen (NJa), Marko Ranta (MRa), Jyrki Pihlajamäki (JPi) Raporttiluonnos kommenteille Lähes valmis NJa Kappale 4.2 puuttuu (VTT) Ehdotus Tuula Hakkarainen (TH) Lisätty kappale 4.2; ehdotus AP5:n arvioitavaksi Hyväksytty AP5

3 InfraFINBIM pilottiraportti 3 (25) SISÄLTÖ 1 Johdanto Tausta Pilottia tukevan hankkeen kuvaus Pilotoinnin osapuolet ja viestintä Pilotin tavoitteet Hankkeessa pilotoiva(t) asia(t) Keskeisimmät kehitysaskeleet ja oletetut riskit Pilotin dokumentointi Pilotin kulku Tietotekninen ympäristö Prosessikuvaus InfraFINBIM-nimikkeistöt ja ohjeet Johtopäätökset Havaitut hyödyt ja ongelmat, edistysaskeleet ja kehitystarpeet Tietomallintamisen haasteellisuuden arviointi / Arviointisapluuna Jatkotoimenpiteet Liite A Kokonaisyhteenveto pilotista Liite B Arviointisapluunan kategoriat ja valmiustasot... 25

4 InfraFINBIM pilottiraportti 4 (25) 1 Johdanto 1.1 Tausta Espoon tekninen keskus pilotoi katujen tietomallipohjaista suunnittelua neljässä erilaisessa suunnittelukohteessa eri konsulttien ja suunnitteluohjelmistoilla avulla vuosien aikana. Tavoitteena on lisätä osaamista tuotemallipohjaisesta katu- ja kunnallistekniikan suunnittelusta, saada tietoa eri käytössä olevien ohjelmien vahvuuksista ja heikkouksista sekä hyödyntää tuotettua mallia rakentamisessa (koneohjaus). Espoon teknisen keskuksen pilottikohteet Infra FINBIM hankkeessa ovat: ID Pilottikohteen nimi Veturiyritys ja yhteyshenkilö Suunnitteluympäristö Ohjelmisto 02a Kirkkotie (Nöykkiö) Sito, Tapio Karvonen Rakennettu pientaloympäristö Tekla Civil Citycad 02b Bassenkylä (Kauklahti) Pöyry, Aki Leislahti Rakentamaton metsämaasto Tekla Civil 02c Storhemtintie (Suurpelto) Ramboll, Panu Putkonen Rakentamaton pehmeikköalue NovaPoint 02d Tammitie (Eestinmalmi) FINNMAP Infra, Marko Ranta Rakennettu pientaloympäristö Bentley InRoads (Terra Solid) 1.2 Pilottia tukevan hankkeen kuvaus Pilottikohde sijaitsee Espoon Nöykkiön pientaloalueella rakennetussa pientaloympäristössä. Tarkoituksena on rakentaa kohteen kadut nykyaikaisten vaatimusten mukaiseksi sekä rakentaa hulevesiviemäröinti kaduille. Käytännössä kohde toteutetaan lähes uudisrakentamisen tavoin, koska vanhoista katurakenteita ei juurikaan voida hyödyntää niiden huonon kunnon tai riittämättömän kantavuuden takia. Tammitien / Vaahteratien pilottikohde koostuu viidestä asunto-/tonttikadusta ja yhdestä yleisestä parkkialueesta. Tammitielle, Vaahteratielle ja osalle Pihlajatietä on suunniteltu kevyen liikenteen väylä. Tammitien ja Pihlajatien pohjoispäätyyn on suunniteltu uusi kääntöpaikka. Parkkialueelle on suunniteltu jätteiden syväkeräyspiste. Kaikkien katujen rakenteet uusitaan ja kaduille rakennetaan hulevesiviemäröinti. Eteläosa Tammitiestä ja Vaahteratiestä sijaitsee pehmeiköllä ja näiltä osin kadun ja putkijohtojen painumia ehkäistään pilaristabiloinnillilla. Stabiloitavalla alueella nykyinen vesihuolto (jätevesiviemäri 400M ja vesijohto 300 GRP) rakennetaan uuteen paikkaan. Hankkeessa tuotetaan hallinnolliset katusuunnitelmat sekä tekniset rakentamista palvelevat rakennussuunnitelmadokumentit sekä koko hankeen kattava tuotemalli. Suunnittelutyö on tilattu FINNMAP Infralta Espoon teknisen keskuksen vuosisopimuksen puitteissa ja suunnittelutyö on aloitettu marraskuussa 2011 mittaus- ja tutkimusohjelmien teolla. Suunnitelmat ovat valmistuneet vaiheissa, sillä alkuperäiseen pilottikohteeseen (Tammitie) haluttiin sittemmin ottaa lisäksi myös alueen muita katuja (Vaahteratie, Pihlajatie, Vaahteramäki ja Tammikuja). Kokonaisuudessaan suunnitelmat valmistuivat talvella 12/2013. Infra FINBIM pilotti ajoittuu koko hankkeen ajalle.

5 InfraFINBIM pilottiraportti 5 (25) Pilottikohteen rakentaminen on alkanut Tammitien ja Vaahteratien (eteläosa) osalta keväällä 2014 ja kohde valmistunee syksyllä Alueet muut kadut on tarkoitus toteuttaa tulevina vuosina. 1.3 Pilotoinnin osapuolet ja viestintä Hankkeeseen osallistuivat seuraavat organisaatiot: Espoon tekninen keskus: Espoon kaupunkimittaus: Espoon geotekninen osasto: FINNMAP Infra: Pilottityön tilaus ja katu- ja kunnallisteknisen suunnittelun ohjaus ja valvonta. Suunnitelmadokumenttien arkistointi. Tilaajan yhteyshenkilöinä toimivat alueinsinöörit Johanna Salo ja Johanna Lehtonen. Lähtötietomalli: kanta- ja johtokartta, laser-maastomalli Lähtötietomalli: nykyiset ja uudet hankkeen aikana tehtävät pohjatutkimukset. Lisäksi geoteknisen suunnittelun ohjaus ja valvonta. Lähtötietomalli: maastomallimittaukset. Geo-Work Oy: Lähtötietomalli: maatutkaluotaukset kalliopinnan määrittämiseksi (Vaahteratie, Pihlajatie, Vaahteramäki ja Tammikuja) HSY verkostot: Vanhojen kohteeseen liittyvien suunnitelmien arkisto. Vesihuoltoverkostojen suunnittelun ohjaus ja valvonta. Johto-operaattorit: Suunnittelukonsultti Ohjelmistotalo: Tutkijaosapuoli: Fortum sähkö ja Elisa. FINNMAP Infra Oy, joka toimi myös pilotin vastuullisena läpiviejänä InfraFINBIM-työpaketin osalta. Konsultin yhteyshenkilö on osastopäällikkö Marko Ranta. Mallipohjaisesta suunnittelusta vastasi DI Niko Janhunen. Bentley: InRoads (väyläsuunnittelu) TerraSolid Oy: Terra Bore, Terra Pipe (pohjatutkimukset / putkistosuunnittelu) VTT, Jutta Peura / Tarja Mäkeläinen Hankkeen tilaajina toimivat Espoon kaupunki ja HSY. Pilottihankkeiden etenemistä on seurattu Espoon kaupungin teknisen keskuksen kanssa käydyissä seurantapalavereissa, joissa on käsitelty mm. pilottihankkeiden edetessä havaittuja ongelmia tai tehtyjä ratkaisuja. Seurantapalaverit ovat toimineet yhteisenä tiedonjakofoorumina tilaajapuolen ja konsulttien edustajien välillä. Viestintä Tuotemalliaineistoa hyödynnettiin hankkeen suunnittelukokouksissa tai viestinnässä. Suunnitelmaa tarkasteltiin mallista tehtyjen 3D-pdf-tulosteiden avulla suunnittelukokouksissa sekä hankkeen jälkimmäisessä asukastilaisuudessa. 3D-pdf:n avulla mallia on mahdollista tarkastella joko ennalta

6 InfraFINBIM pilottiraportti 6 (25) määrätyistä kuvakulmista tai liikkumalla mallissa vapaasti. Myös tiedostoon valmiiksi toteutetut kamera-ajot mahdollistavat liikkumisen. Tiedostoformaatti toimii ajantasaisissa Acrobat Readereissa. 2 Pilotin tavoitteet 2.1 Hankkeessa pilotoiva(t) asia(t) Työssä pilotoitiin mallipohjaista suunnittelua rakennetussa katuympäristössä. Pilotti koski kadun rakennussuunnittelua, toteutusmallien luontia sekä tuotemallista saatavien tietojen hyödyntämistä rakennusvaiheessa. Konsultti ei ennen pilottia ollut tehnyt tuotemallipohjaista suunnittelua katuympäristössä. Kokemusta tuotemallipohjaisesta suunnittelusta oli kuitenkin jo ennestään tie- ja ratakohteista Suomesta ja Ruotsista. Kuva 1. Hankkeen sijoittuminen ylätason prosessikartassa. Suunnittelu tehtiin käyttäen Bentleyn Microstation- ja InRoads-ohjelmistoja. Kunnallistekniikka suunniteltiin Terrasolidin Pipe-ohjelmistolla. Konsultti ei ollut aiemmin tehnyt katusuunnittelua Bentleyn väyläsuunnitteluohjelmistolla, vaikka Microstation-toimintaympäristö olikin tuttu. Kohde soveltui kokonsa ja laatunsa puolesta hyvin pilotointiin. Kohde käsitti yhden noin 400 m pitkän kadun liittyvine alueineen, joten laajuus oli pilotointitarkoitukseen juuri sopiva. Varsinaisen pilotoitavan kohteen suunnittelun edetessä laajennettiin toimeksiantoa koskemaan myös alueen neljän muun kadun (Vaahteratie ja sen liittyvät kadut) saneeraussuunnittelua. Myös nämä kadut suunniteltiin mallipohjaisesti. Kohteessa on riittävän monipuolisesti kunnallistekniselle kohteelle ominaisia piirteitä,

7 InfraFINBIM pilottiraportti 7 (25) kuten reunakivellisiä katuja, parkkialue, kääntöpaikka, katu- ja tonttiliittymiä sekä sadevesiviemäröintiä ja vesi- ja viemärijohtojen siirtoja. Espoon tuotemallipilottien vähimmäisvaatimukseksi sovittiin: Rakenteen osa Tarkennus Tietomuoto Päällyste Asfaltin yläpinta Pintamalli Kantava kerros Kerroksen yläpinta Pintamalli Rakenteen alapinta Rakennekerrosten alapinta Pintamalli Kaivannot Pituus- ja poikkisuuntaiset kaivannot Pintamalli Massanvaihto Massanvaihdon rajat Pintamalli Reunakivilinjat Reunakiven yläreunan X, Y ja Z Viivatieto Kunnallistekniikka Vesihuolto, kaukolämpö ja kaapelit Verkostomalli Stabilointi/Paalutus Pilarien ja paalujen koordinaatit Viivatieto X, Y, Za ja Zy Valaistus Jalustan yläpinnan X, Y ja Z Pistetieto Istutukset Runkopuiden X, Y Pistetieto Liikenteenohjaus Portaalien jalustan X, Y ja Z Pistetieto Käytettäväksi tiedonsiirtoformaatiksi oli sovittu InfraModel/LandXML (tai esim GT, jos InfraModel määrittelyä ei ko. rakennusosalle ole). Pilottihankkeen erityispiirteenä oli hankkeen sijoittuminen rakennettuun pientaloympäristöön. Tästä johtuen ohjelmistojen ominaisuudet joutuvat koetukselle (koskien olemassa olevien rakenteiden mallintamista, tonttiliittymien ja viemäröinnin tonttihaarojen huomioimista sekä rakennettujen pihojen korkojen huomioon ottamista). 2.2 Keskeisimmät kehitysaskeleet ja oletetut riskit Merkittäviä kehitysaskelia on kaksi: Tehdään kadun rakennussuunnittelu mallipohjaisesti ja tuotetaan koneohjaukseen soveltuvat pintamallit. Samalla kehitetään mallien hyödyntämistä suunnittelun aikaisissa tapahtumissa, kuten kokouksissa ja esittelytilaisuuksissa. Suunnittelua tekevällä osastolla siirrytään käyttämään uutta ohjelmistoa, jolla mallipohjainen suunnittelu on mahdollista. Siirtyminen vaatii sisäistä kehitystyötä ohjelmiston asetusten luonnissa ja uusien toimintatapojen omaksumisessa. Odotettavissa oli, että sekä ohjelmiston käyttöönotto että itse suunnittelutyö vievät aikaa totuttua enemmän. Samalla suunnitelmien laadun odotettiin kuitenkin paranevan, kun suunnitteluaineistosta tehtiin jatkuvaa ja mahdollisimman virheetöntä. Kustannussäästöt pitäisi näin saavuttaa rakennustyönaikaisesti.

8 InfraFINBIM pilottiraportti 8 (25) Riskeinä koettiin: Ohjelmiston soveltuvuus pienipiirteiseen katusuunnitteluun Aikataulun ja kustannusten ennustettavuus, kun suunnittelua tehdään uudella tavalla Osapuolten käsitykset lopputuotteen laatutasosta saattavat vaihdella (selkeitä laatumäärityksiä ei työtä tehdessä ollut olemassa) Mallipohjaisen suunnittelun laadunvarmistuksesta ei ole kovinkaan paljoa kokemusta. Tiedonsiirto työmaalle sekä suunnittelijan ja urakoitsijan välinen yhteistyö rakentamisen aikana 3 Pilotin dokumentointi 3.1 Pilotin kulku Käytännön suunnittelutyön osalta pilotti eteni seuraavin työvaihein: 1. Lähtötietojen keruu ja analysointi 2. Älykkäiden poikkileikkausmallien luonti kaduille ja putkikaivannoille erilaisiin pohjaolosuhteisiin ja suunnittelutilanteisiin 3. Nimikkeistön käyttöönotto mallinnuksessa 4. Mallipohjainen tilanvaraus- ja mitoitussuunnittelu katusuunnitelman tarpeisiin 5. Mallipohjaisten esittelymateriaalien luonti (lautakuntakäsittelyä varten) 6. Katusuunnitelman mukaisten ratkaisujen jalostus rakennussuunnitelmatasoisiksi mallipohjaisiksi periaateratkaisuiksi 7. Suunnitteluratkaisujen muutokset ja malliaineiston päivitys niitä vastaaviksi 8. Teknisten yksityiskohtien suunnittelu (siirtymäkiilat, reunatuet, putkikaivantojen leikkauskohdat ja liittymäalueet) 9. Malliaineiston hyödyntäminen massalaskennassa 10. Malliaineiston hyödyntäminen laadunvarmistuksessa (törmäystarkastelut esimerkiksi putkilinjojen osalta) 11. Rakennekerrosten pintamallien luonti koneohjausta varten 12. Koneohjausmallien muokkaukset työmaan toiveiden mukaisesti 13. Tietomalliaineiston hyödyntäminen rakentamisessa (vuoden 2014 aikana) Seuraavassa on kerrottu eri vaiheista yksityiskohtaisemmin. Lähtötietojen keruu ja analysointi Tammitien suunnittelun käynnistyessä lähtötiedot pyydettiin eri tahoilta normaalin katuhankkeen tavoin. Laserkeilausaineistoista luotiin alustava maastomalli, johon istutettiin maastomittausten tiedot niiden valmistuttua. Katujen aikaisemmassa rakennusvaiheessa tehtyjen pohjatutkimusten perusteella tehtiin, pohjatutkimusohjelma, jossa käytettiin normaalia tiheämpää pisteväliä maaperämallin mallintamiseksi.

9 InfraFINBIM pilottiraportti 9 (25) Myöhemmässä vaiheessa suunniteltujen katujen osalta tehtiin lisäksi maatutkaluotaus kalliopintamallin tarkkuuden parantamiseksi. Johtotiedot mallinnettiin vesihuollon putkien osalta Terra Pipe ohjelmistolla. Verkkokarttatiedot olivat saatavissa dwg-muodossa ja tietojen tallennus oli käsityötä. Normaalien katuhankkeiden tapaan osa johtotiedoista oli puutteellisia tai ristiriitaisia. Epäselvää vesijohdon sijaintia varmistettiin suunnitteluaikana HSY:n tekemän peilauksen perusteella. Viemäreiden korkotietoja tarkistettiin tarkemittauksin, mutta osa kaivoista oli nykyisen pinnoitteen alla, eikä tietoja saatu. Pohjatutkimusten, avokalliomallin, maatutkaluotauksen ja maastomallin perusteella tulkittiin koko katualuetta koskeva kallionpintamalli. Lisäksi tulkittiin ja mallinnettiin suunnittelun ja rakentamisen kannalta muut tärkeimmät maalajirajat. Suunnittelun ja toteutuksen kannalta tärkeiksi maalajirajoiksi katsottiin putkijohtokaivantojen osalta häiriintymisherkkä silttinen lieju ja stabiloinnin osalta saven alapinta. Maatutkaluotaus tehtiin kaikille kaduille lukuun ottamatta Tammitietä. Jokaista katua kohden tehtiin kaksi pitkittäissuuntaista luotausta sekä sopivilta kohdilta poikittaisia luotauksia. Luotaus tehtiin perässä vedettävällä maatutkalla. Laitteistona käytettiin SIR-3000 maatutkalaitteistoa varustettuna 400MHz taajuisella maavasteantennilla. Luotaus sidottiin maastoon maastomallin ja mitattujen kairauspisteiden avulla. Tarkkuus oli arviolta ±20 cm. Luotauslinjojen suunnittelussa pyrittiin huomioimaan jo rakennettu kunnallistekniikka. Kohteesta tehdyissä normaaleissa rakennussuunnitelmapiirustuksissa esitetyt lähtötiedot ovat peräisin lähtötietomallista, eivätkä erikseen piirustuksiin piirrettyjä tietoja. Valmistelevat työt Suunnittelun mallipohjaisuus aiheutti kehitystarpeita niin työtapoihin kuin ohjelmiston asetuksiinkin. Vaikka suunnitteluprosessi ei mallinnuksen myötä merkittävästi muuttunutkaan, itse suunnittelun painopiste siirtyi enemmän valmistaviin töihin. Mitä älykkäämmin ohjelmisto saadaan toimimaan, sitä pienemmäksi muodostuu ns. käsin tehtävä työ. Tämän vuoksi käytettiin merkittävästi totuttua enemmän aikaa ns. poikkileikkausmallien luontiin (Kuva 2). Aiempien väylämallinnuskohteiden ymmärrystä ja tietämystä pyrittiin sovittamaan ja käyttämään katusuunnittelun tarpeisiin. Poikkileikkausmalleista luotiin mahdollisimman älykkäitä, jotta ne soveltuisivat erilaisiin maan- ja kallionpinnan muutoskohtiin. Poikkileikkausmalleja luotiin sekä katurakenteille että putkikaivannoille. Samalla InfraFINBIM-hankkeen yhteydessä luotu Infra-nimikkeistö vietiin sisään suunnittelujärjestelmään. Älykkäiden mallien avulla myös piirustusten tuottaminen oli helpompaa. Kehitystyö tehtiin FINNMAP Infran sisällä.

10 InfraFINBIM pilottiraportti 10 (25) Kuva 2. InRoadsilla luotu kadun poikkileikkausmalli. Alustavat pintamallit Katusuunnitelman mukaisen aineiston pohjalta luotiin kaikille väylille alustavat pintamallit. Jo alkuvaiheessa kiinnitettiin huomiota liittymäalueiden ja muiden epäjatkuvuuskohtien mallintamiseen. Liittymien ja jyrkkien kaarteiden kohdilla kolmiointia tihennettiin. (Normaali kolmioinnin intervalli oli 1,0 m.) Eri väylien ylimmät yhdistelmäpinnat saatiin sovitettua varsin hyvin toisiinsa, joskin joitakin variaatioita työtavoissa jouduttiin kokeilemaan. Kuvassa 3 on esitetty tihennetty kolmiointi liittymän kohdalla. Tihennyksen avulla myös reunakivilinjat saatiin paikalleen riittävällä tarkkuudella. Tässä vaiheessa ei kuitenkaan vielä kiinnitetty huomiota taiteviivojen epäjatkuvuuksiin ja päällekkäisyyksiin.

11 InfraFINBIM pilottiraportti 11 (25) Kuva 3. Ylimmän yhdistelmäpinnan kolmiot liittymän kohdalla. Pintamallien avulla tehtiin visuaalisia esityksiä hankeryhmän kokouksia sekä hankkeen lautakuntakäsittelyä varten (kuva 4). Pintamallien avulla voitiin myös määrittää yksityiskohtaisesti kohdat, joissa rakentamista ei mahduta tekemään katualueen puitteissa. Kuva 4. Kuvakaappaus kohteesta tehdystä esittelyvideosta.

12 InfraFINBIM pilottiraportti 12 (25) Yksityiskohtainen suunnittelu Hyvänä ohjenuorana suunnittelussa toimivat reunakivilinjat ja niiden jatkuvuus. Mitä paremmin eri väylien reunatuet sopivat toisiinsa, sitä tarkempi koko malli on. Reunakiviin tehtiin jo alkuvaiheessa madallukset tonttiliittymien ja suojateiden kohdille. Suunnittelussa tehtiin periaatepäätös, että madallukset vaikuttivat kantavan kerroksen yläpintaan, mutta eivät sitä alempiin kerroksiin. Samalla teiden tasauksia hiottiin niin, että liittymäalueet saatiin kohdilleen mahdollisimman vähällä käsityöllä. Vesihuoltolinjastot suunniteltiin Terra Pipe ohjelmistolla. Vesihuoltolinjoista muodostettiin kolmiulotteiset mallit. Vesihuoltokaivannot mallinnettin kuitenkin InRoads-ohjelmistolla, mitä varten tarvittiin lähtötiedoksi vesijuoksu taiteviivana sekä putken koko. Kahden eri järjestelmän käyttö tuotti hieman ylimääräistä työtä etenkin silloin, kun vesihuoltosuunnitelmaan tuli muutoksia. Näitä osa-alueita teki myös kaksi eri suunnittelijaa, minkä vuoksi muutokset vaativat kahden eri henkilön työpanosta, jotta kaikki osatekijät saatiin päivitettyä. Eri ohjelmistotuoteperheen vuoksi jokainen muutos kadun mittalinjassa tarkoitti vesihuollon ja geotekniikan osalta omien suunnitelmien päivitystä, mikä oli työlästä ja vastoin mallinnuksen periaatteita. Lopullinen kaivannon mallintaminen aloitettiin geosuunnittelijoiden kaivantosuunnittelun jälkeen. Mallinnettavalla alueella on sekä luiskattuja että tuettuja kaivantoja. Lisäksi johdot kulkevat paikoin kalliokanaalissa. Kaivojen kohtia ei mallinnettu yksityiskohtaisesti. Kuva 5. Vesihuollon 3D-mallin avulla tehtiin mm. tömäystarkasteluja. Myös kalliokohtien siirtymäkiilat päätettiin mallintaa (kuva 6.) Tämän työvaiheen järkevyyttä kuitenkin pohdittiin jo työn aikaisesti, sillä tulkinta Tammitien kallionpinnasta perustui kairauksiin, minkä vuoksi tieto ei ollut jatkuvaa ja kallionpinta interpoloitiin kairauspisteiden välissä ja extrapoloitiin kairauspisteiden ulkopuolella. Mallin tarkkuus onkin hyvä ainoastaan tutkimuspisteiden kohdilla. Työmaan käynnistyttyä työmaan edustaja pyysikin poistamaan siirtymäkiilat kaivupinnasta, joten siirtymäkiilojen mallintaminen palveli lopulta lähinnä massalaskennan tarpeita.

13 InfraFINBIM pilottiraportti 13 (25) Siirtymäkiilat kuitenkin havaittiin osa-alueeksi, jossa mallinnuksesta on varmasti hyötyä, jos lähtötieto kallionpinnasta on riittävän tarkkaa. Perinteisessä suunnitelma-aineistossa on vaikeaa dokumentoida riittävällä tarkkuudella ja havainnollisesti sekä siirtymäkiilan poikittaiset että pitkittäiset muutokset. Malliaineistossa molemmat ulottuvuudet on helpompi huomioida samalla kertaa. Kuva 6. Siirtymäkiilan ja väylärakenteen alapinnan yhdistelmä Tammitiellä. Massalaskenta Malliaineistoa hyödynnettiin määrälaskennassa. Rakennekerrosten massat sekä leikkaus- ja pengermassat laskettiin kolmiopintavertailulla (Kuva 7). Luiskatäytöt, kasvualustat ym. materiaalit, joista ei erillisiä pintoja ollut luotuna, laskettiin komponenttiperusteisesti metrin intervallilla.

14 InfraFINBIM pilottiraportti 14 (25) Kuva 7. Liittymäalueen osin käsityönä viimeistellyt kerrosrakenteet. Pintoja vertailemalla voidaan massamäärät arvioida hyvinkin tarkkaan. Malliaineiston hyödyntäminen laadunvarmistuksessa Malliaineiston avulla tarkasteltiin esimerkiksi vesihuoltokaivantojen keskinäiset rajapinnat sekä väylien viettokaltevuudet. Erityisen käyttökelpoinen malliaineisto oli vesihuoltolinjojen törmäystarkastelussa. Toimintoa tulisi kuitenkin jatkossa kehittää edelleen, jotta eri johtojen väliset minimietäisyydet saadaan varmistettua mahdollisimman helposti ja jo aikaisessa vaiheessa. Pintamallien luonti koneohjausta varten Merkittävästi aikaa vienyt osuus suunnittelusta oli malliaineiston lopullinen hiominen koneohjauksen tarpeisiin. Kaikki rakennekerrokset oli läpikäytävä käsin, samoin vesihuoltokaivannot ja siirtymäkiilat. Kuvassa 8 on esitetty taiteviiva-aineisto liittymäalueella raakamallissa (vasen kuva) sekä trimmatussa mallissa (oikean puoleinen kuva).

15 InfraFINBIM pilottiraportti 15 (25) Kuva 8. Väylärakenteen alapinnan taiteviivat ennen ja jälkeen viivojen trimmaamisen Koska aiemmat kokemukset vastaavista koneohjatuista kohteista olivat vähäisiä, ei aivan tarkkaan tiedetty kuinka tarkasti taiteviivat tulisi esimerkiksi liittymäalueilla trimmata. Varmasti joiltain osin tehtiin hieman liiankin tarkkaa työtä. Toisaalta ei myöskään ollut tietoa, tekisikö kolmioinnin tihentäminen tietyissä kohdissa mallista liian raskaan. Työmaalta ei kuitenkaan tällaista kritiikkiä saatu. Malliaineiston laadunvarmistuksessa käytettiin apuna Trimble Business Center ohjelmistoa. Ohjelman avulla havaittiin kohdat, joissa kolmiointi ei ole yksiselitteistä esimerkiksi risteävien taiteviivojen vuoksi. Nämä kohdat korjattiin työmaalle toimitettavaan aineistoon. Tietomalliaineiston hyödyntäminen koneohjauksessa Tätä raporttia kirjoittaessa on koneohjausta hyödynnetty kaivukoneessa. Kuljettajan kokemukset niin työtavasta kuin malliaineiston toimivuudestakin ovat olleet positiivisia. Erityisesti on kiitelty kuljettajan mahdollisuutta itsenäiseen työskentelyyn sekä hämärän ajan työskentelyn helpottumista. Koneeseen on asetettu alin yhdistelmäpinta aktiiviseksi pinnaksi ja lisäksi mm. stabilointikartta ja johtotiedot avustaviksi tausta-aineistoiksi. Rakennushankkeen alkuvaiheessa ei työmaalla ole ollut käytössä koneohjausta stabilointikoneessa, joten tästä ei vielä kokemuksia ole saatu. Myöhemmin varmistuu myös, saadaanko kohteeseen käyttöön tiehöylä, joka kykenisi hyödyntämään pintamallia. 3.2 Tietotekninen ympäristö Lähtötiedot Lähtötiedot saatiin seuraavissa formaateissa Lähtötieto Lähtötiedon toimittaja Formaatti Kantakartta dwg Johtokartta dwg Laserkeilausaineisto GT (ASCII) Maastomalli GT (ASCII) Pohjatutkimukset Tekla (ASCII)

16 InfraFINBIM pilottiraportti 16 (25) Kaavakartat dwg Maatutkaluotaus Geowork Oy GT (ASCII) Katu- ja kunnallistekniikka Katujen ja kaivantojen suunnittelussa käytettiin Bentley InRoads V8i (SELECT Series 2) ohjelmiston versiota Alustana tälle ohjelmalle käytettiin Bentley MicroStation V8i SS2 ja SS3 ohjelmia. Vesihuollon suunnittelussa käytettiin Terrasolidin TerraPipe ohjelmistoa. Myös TerraPipen alustana käytettiin MicroStationia. Putkilinjat siirrettiin TerraPipe- ja InRoads-sovellusten välillä käyttäen rajapintana Microstationin gdntiedostoa. Rakennettavasta katu- ja hulevesirakenteesta mallinnettiin kaikki katurakenteiden ja kaivantojen leikkauspinnat, katurakenteiden rakennepinnat ja hulevesiviemäriverkko. Kaivantotäytöt mallinnettiin, mutta urakka-aineistoon niitä ei liitetty. Laadunvarmistukseen käytettyyn Trimble Business Centeriin (V 3.01) pintamallit vietiin LandXML 1.0- formaatissa. Pohjarakentaminen Maaperästä mallinnettiin toteutuksen kannalta tärkeimmät pinnat eli kallionpinta ja saven alapinta. Kallionpinnan yläpuolisia maakerroksia ei lähdetty mallintamaan, koska kairauksissa oli ristiriitaisuuksia eikä maanäytteitä ollut tarpeeksi, jolloin mallien tarkkuus olisi ollut huono. Kaikkialla kallionpäällä oli kuitenkin routivaa kantavuudeltaan tiivistä kitkamaata, joten maakerrosrajojen mallintamisella ei olisi saavutettu merkittävää lisäarvoa. Pinnat mallinnettiin TerraBore ja TerraModeller sovelluksilla, versiota X, jonka pohjana toimi MicroStation. Stabilointipilarit mallinnettiin 3D-elemementteinä, ilman meta-tietoa. Mallintamisessa jouduttiin käyttämään ohjelmia tiedon muokkaukseen ja siirtämiseen. Valaistus- liikenteenohjaus- ja maisemasuunnittelu Valaisimista mallinnettiin sovitun mukaisesti jalustan yläpinnan korko. Liikennemerkkejä ja tiemerkintöjä ei mallinnettu. Vaatii vielä kehitystyötä ohjelmistolta, jotta näiden rakenteiden vaatima metatieto saadaan dokumentoitua malliin sisään ja siirrettyä Inframodel-muodossa eteenpäin. Maisemasuunnittelu oli kohteessa hyvin vähäistä, eikä sitä sisällytetty malliaineistoon. Tiedonsiirto Koska suunnittelijalla ei ollut käytössä ali- tai sivukonsultteja, eikä kohde sisältänyt esimerkiksi taitorakenteita, ei tiedonsiirron tarve ollut erityisen tärkeässä roolissa suunnitteluryhmän sisäisesti. Kaikki osa-alueet käyttivät samaa ohjelmistoympäristöä ja yhteistä projektiserveriä. Suunnitteluprosessin aikana ulkopuoliseen tiedonsiirrossa hyödynnettiin mm. 3D-pdf-formaattia, jonka avulla suunnitelmia esitettiin asianosaisille. Toisaalta tietoa liikutettiin myös perinteisesti dwgmuodossa. Lopullinen malliaineisto tallennettiin Inframodel 3-, LandXML 1.0-, dwg- ja dxf-formaateissa, sillä ei ollut tarkkaan tiedossa, mitä formaatteja työmaalla tullaan hyödyntämään. Työmaan valmistelun

17 InfraFINBIM pilottiraportti 17 (25) yhteydessä selvisi, että LandXML- ja Inframodel 3 tulevat olemaan käytettävät formaatit, jolloin tarvittavat suunnitelmapäivitykset toimitettiin näissä formaateissa. Työmaalla otettiin käyttöön HohtoLabsin Infrakit-palvelu (ent. Kuura), johon malliaineisto vietiin LandXML-muodossa. Taustakartat ja johtotiedot vietiin palveluun dwg-muodossa. 3.3 Prosessikuvaus Kuva 9. Prosessikuvaus 3.4 InfraFINBIM-nimikkeistöt ja ohjeet Taiteviivat ja pinnat nimettiin InfraBIM nimikkeistössä esitetyllä tavalla (Kuva 10). Ohjeistuksen mallipohjaisen suunnittelun avuksi olivat vielä suunnittelutyön aikana varsin puutteelliset. Destia Oy:n aloittamaa ja sittemmin InfraFINBIM-työryhmissä jalostettua Väylärakenteiden toteutusmallin laatimisohjetta hyödynnettiin soveltuvilta osin. Suunnittelun aikana havaittiin, että etenkin ohjeiden tarkkuusvaatimuksissa tulee huomioida katusuunnittelun ominaispiirteet. Sellaisenaan tiesuunnitteluun tarkoitetut arvot eivät kadun mallintamista palvele.

18 InfraFINBIM pilottiraportti 18 (25) Kuva 10. Ote InfraBIM -nimikkeistöstä. 4 Johtopäätökset 4.1 Havaitut hyödyt ja ongelmat, edistysaskeleet ja kehitystarpeet. Katu- ja aluesuunnittelu Projektia voidaan pitää onnistuneena, sillä kaikki asiat, jotka sovittiin sisällytettäväksi tuotemalliin (listattu kappaleessa 2.1), mallinnettiin onnistuneesti. Mallipohjaisesti asioita esitettäessä kaikki kohdat tulevat läpikäydyiksi ja erityisesti saneerauskohteissa osataan varautua monipuolisesti hankaliin kohtiin, tuoda ratkaisut esille ja tiedottaa asukkaita tai osallisia. Esimerkiksi katurakenteiden ja / tai työvarojen ylittyessä katualueen ulkopuolelle, on ratkaisut ja rakentamisen laajuus helposti esitettävissä eri tahoille. Katusuunnitelmat ovat todennäköisemmin pidemmälle vietyjä, kun pohjana on tarkempi lähtötietoaineisto ja suunnitelmamallipohjaisesti tarkemmin läpikäydyt ratkaisut, vaikka vielä kaikkea ei rakennussuunnitelmatasoisesti olisikaan tarkasteltu. Havainnollinen aineisto ja ratkaisujen esittely helpottaa niiden ymmärrystä esimerkiksi asukastilaisuuksissa. Jotta mallipohjaisesta suunnittelusta saadaan joutuisampaa, tulee erityisesti suunnitteluohjelmistojen kehitystyöhön panostaa. Nyt saatiin nykyisestä järjestelmästä ulosmitattua tämän hetkiset mallinnuskyvyt varsin kattavasti, mutta jatkossa erityisesti mallinnusohjelmien dynaamisuus tulee varmasti kehittymään. Tämä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi kadun linjauksen muuttuessa reunalinjat ja liittyvät kadut seuraavat automaattisesti mukana, jolloin myös kaikki taiteviivat pysyvät automaattisesti ajan tasalla. Tämä vähentää suunnittelun loppuvaiheen käsityötä. Tämä vaatii ohjelmiston älykkyyden kehittymistä, mutta tästä kehityksestä on jo näytteitä. Vesihuolto Vesihuoltokaivantojen mallintamiseen haettiin eri ohjelmistojen välillä vaihtoehtoisia ratkaisuja. Tehtäessä putkistosuunnittelua toisella ohjelmistolla ei tällä saatu malli reagoi väylämallien kanssa ja toisin päin. Tämän vuoksi päädyttiin putkilinjojen tiedot viemään taiteviivoina väyläohjelmistoon (InRoads), joka on ohjelmoitu reagoimaan tietoihin muuttaen kaivantoa putkilinjojen tietojen (pysty- ja vaakageometria sekä putken koko) mukaisesti. Kaivanto reagoi maan- ja kallionpinnan muutoksiin muodostaen tarvittaessa kanaalilouhinnan ja kaivuuhyllyt louhinnan reunoille. Osa lähtötietojen analysoinnista on vielä turhan käsityövoittoista. Putkien (ja mahdollisesti kaivojen) korko ja materiaalitietojen siirrettävyyttä verkostotietokannasta tulee kehittää.

19 InfraFINBIM pilottiraportti 19 (25) Jatkossa putkiverkostojen suunnitelmat tulee pystyä kirjoittamaan ulos Inframodel3/4-muodossa, jotta putken koko, materiaali ym. metatieto saadaan sisällytettyä malliaineistoon. Geotekniikka Tarkan maaperämallin luominen on erittäin haastava tehtävä. Kairauksia tulisi olla tiheästi ja niiden pitäisi peittää koko suunnittelualue. Kuitenkin ohjelmoituja pisteitä joudutaan usein siirtämään kaapeleiden, putkijohtojen tai maaston hankaluuden takia, jolloin osa alueesta jää kairaamatta ja mallia jatketaan parhaalla arvauksella. Kairausten perusteella tehdyn mallin tarkkuus on hyvä kairauspisteiden kohdalla, mutta heikkenee nopeasti etäisyyden kasvaessa kairapisteestä. Ongelmia oli eritoten kallionpinnan mallintamisessa. Saven alapinta onnistui hyvin, johtuen tiheästä kairausten pistevälistä ja kerroksen tasaisuudesta. Siirtymäkiilojen sekä louhintamäärän tarkkuus on suoraan riippuvainen kallionpintamallin tarkkuudesta. Mikäli suunnitelmien tarkkuutta siirtymäkiilojen osalta halutaan parantaa, niin silloin pitää panostaa pohjatutkimuksiin. Tässä tuleekin punnita mikä suunnitelmien tarkkuus on riittävä takaamaan laadukkaan rakentamisen ja on kustannuksiltaan hyväksyttävällä tasolla. Stabilointipilarien mallintaminen onnistui hyvin. Mallinnuksen jälkeen määrälaskenta oli nopeampaa ja tarkempaa. Käytetyllä menetelmällä muutosten tekeminen tarkoittaa käytännössä koko stabiloitavan alueen uudelleen piirtämistä, joka ei vastaa mallinnuksen ideologiaa. 4.2 Tietomallintamisen haasteellisuuden arviointi / Arviointisapluuna VTT on kehittänyt Infra FINBIM hanketta varte arviointisapluunan, jonka avulla arvioidaan pilottihankkeiden tietomallinnusvalmiuksia. Arviointisapluuna on jaettu 11 eri kategoriaan ja kussakin kategoriassa on kuusi valmiustasoa. Arviointisapluunaa käytetään eri pilottihankkeiden tietomallinnusvalmiuksien vertailuun ja haasteellisuuden arviointiin sekä tavoitteiden asettamisessa ja niiden saavuttamisen todentamisessa. Arviointisapluuna on esitetty liitteessä B. Espoon kaupungin pilottikohteet arvioitiin arviointisapluunan avulla kaksi kertaa katusuunnitteluvaiheen alussa ja lopussa. Hankkeen alussa tehdyllä haastattelukierroksella asetettiin pilottihankkeelle tietomallinnuskategorioiden perusteella tavoitteet ja jälkimmäisellä kierroksella arvioitiin, mikä taso kussakin kategoriassa oli saavutettu. Tammitien pilottikohteesta arvioinnin teki Marko Ranta Finnmap-Infra Oy:stä. Haastattelun tulokset on esitetty kuvissa 11 ja 12. Infra FINBIM hankkeen alussa arviointisapluunan avulla määriteltiin infrarakentamisen nykytila ja hankkeen jälkeinen tavoitetila. Tulokset on esitetty kuvissa 13 ja 14. Määrittely tehtiin esteidenpoistoryhmässä ja ryhmään kuuluivat seuraavat henkilöt: Kimmo Laatunen Harri Mäkelä Antti Karjalainen Juha Liukas Tapani Toivanen Rauno Heikkilä Juha Hyvärinen Tarja Mäkeläinen VR Track Oy Innogeo Oy WSP Oy Sito Lemminkäinen Oyj Oulun yliopisto VTT VTT

20 InfraFINBIM pilottiraportti 20 (25) Kuva 11. Tammitien pilottikohteen ensimmäisen haastattelukierroksen tulokset ( ). Kuva 12. Tammitien pilottikohteen jälkimmäisen haastattelukierroksen tulokset ( ).

21 InfraFINBIM pilottiraportti 21 (25) Kuva 13. Esteidenpoistoryhmän näkemys infrarakentamisen nykytilasta arviointisapluunan kategorioiden perusteella ennen Infra FINBIM hanketta. Kuva 14. Esteidenpoistoryhmän näkemys infrakentamisen tavoitetilasta Infra FINBIM hankkeen jälkeen. Tuloksista nähdään, että ensimmäisen ja toisen haastattelukierroksen tulokset vastaavat toisiaan varsin hyvin. Kahdessa kategoriassa valmiustasoa on laskettu yhden tason verran hankkeen edetessä. Tämä johtuu osittain siitä, että ensimmäisen kierroksen näkemys on ollut liian optimistinen ja kokemuksen

22 InfraFINBIM pilottiraportti 22 (25) karttuessa kategoriakohtainen vaatimustaso on noussut. Pilottihankkeen aikana ei Tammitien pilottikohteesta tehty erillistä prosessikuvausta, vaan hanke eteni normaalien organisaatiokäytäntöjen mukaisesti. Tason nostaminen voi olla kuitenkin merkki sisäisestä, hitaasti käynnistyvästä prosessimuutoksesta. (Prosessikaavio laadittiin pilotin loppuraporttia varten, ks. luku 3.3.) Kategoriaa G (GIS-BIM Integration) ei voida tässä yhteydessä pitää relevanttina kategoriana, koska VTT:n tekemien haastattelututkimusten perusteella pilottien veturit tulkitsevat kategoriaa hyvin eri tavoin ja tämän takia kategorian kuvausta tulisi tarkentaa. Kategorian G jättäminen arvioimatta näkyy kuvissa 11 ja 12 arvona 0. Espoon kaupungin Tammitien pilottikohteen lähtökohdat olivat paremmalla tasolla kuin infra-alalla yleensä, vaikka FINBIM ryhmän asettamista tavoitteista jäätiinkin kuudessa kategoriassa. Selvästi heikommalla tasolla ovat lähtötietoaineiston laatu ja luotettavuus sekä prosessikuvaus tai sen puute. Vaikka kategoria J (tiedonvälittäminen) on erittäin alhaisella tasolla, on kaikilla projektin osapuolilla valmiudet perustaa esimerkiksi projektipankki. Tätä ei kuitenkaan ole katsottu tarpeelliseksi tässä pilottihankkeessa. Tammitien pilottikohteessa Infra FINBIM ryhmän asettamat tavoitteet saavutettiin neljässä kategoriassa (A, C, F ja H). 4.3 Jatkotoimenpiteet Suunnittelijan on tarkoitus osallistua aktiivisesti kohteen rakentamiseen koko rakennushankkeen ajan työmaakäynnein sekä osallistumalla työmaakokouksiin. Näin saadaan kokemusta, josta on hyötyä tulevissa mallinnuskohteissa. Mallinnuksessa käytettäviä ohjelmistoja kehitetään yhteistyössä ohjelmistotoimittajan kanssa.

23 LIITE A 23 (25) Liite A Kokonaisyhteenveto pilotista Taulukko 1. Yhteenveto pilotista Tammitie Pilotin nimi Tammitien katu- ja rakennussuunnitelma, Espoo, Tuotemallipohjainen suunnittelu Pilotin tyyppi Pilottihanke Pilottihankkeen kuvaus Katu- ja kunnallisteknisen kohteen suunnittelu tietomallipohjaisesti rakennetussa ympäristössä. Aikataulu Pilottikohteeseen liittyvä kadun rakennussuunnittelu sekä tuotemalliaineistot tehtiin vuosien 2012 ja 2013 aikana. Kohteen rakentaminen on aloitettu vuoden 2014 alussa Espoon kaupungin ensimmäisenä omajohtoisena koneohjausmallihankkeena. Toteutusmuoto Suunnittelu: vuosisopimustyönä, Toteutus: omajohtoisena työnä tai urakkana Pilotoitavat prosessit Pilotoidaan InRoads-ohjelmiston sopivuutta tuotemallipohjaiseen, pienipiirteiseen katu- ja kunnallistekniseen suunnitteluun sekä sähköisen suunnitelmatiedon siirtoa ja hyödyntämistä koneohjatulla työmaalla. Osapuolet ja käytettävät ohjelmistot Suunnittelutyön tilaaja on Espoon kaupungin Tekninen keskus. Lähtötietojen ylläpitäjät ovat Espoon Kaupunkimittaus (pohja- ja johtokartat), Geotekninen osasto (maaperätiedot, kairaukset, toteutetut pohjanvahvistukset), Tekninen keskus (aiemmat suunnitelmat), HSY (johtolinjojen kuntotiedot) ja tulevan työmaan mittausorganisaatio. Ohjelmistoina Bentley MicroStation, Bentley InRoads, Terrasolid -tuoteperhe sekä Trimble Business Center Pilotoitava(t) asia(t) ja pilotin tavoitteet ks. Pilotoitavat prosessit. Tavoitteena on luoda tuotemallit sovituista rakenteista Tietomallin hankkeessa käyttö Tietomallia hyödynnettiin hankkeessa: Suunnitteluryhmän sisäiseen tiedonsiirtoon Hallinnollisen käsittelyn tueksi (havainnollistaminen) Laadunvarmistukseen (törmäystarkastelut) Suunnitelmien toimitukseen työmaalle (Inframodel, LandXML) Työnjohdon apuna (Infrakit)

24 LIITE A 24 (25) Pilottihankkeen erityispiirteet suhteessa tietomallinnukseen Rakennettu pientaloalue Vaihtelevat pohjaolosuhteet Kohteen pienipiirteisyys Vaihteleva kallionpinta Keskeisimmät kehitysaskeleet ja niihin liittyvät odotukset Merkittäviä kehitysaskelia on kaksi: Tehdään kadun rakennussuunnittelu mallipohjaisesti ja tuotetaan koneohjaukseen soveltuvat pintamallit. Samalla kehitetään mallien hyödyntämistä suunnittelun aikaisissa tapahtumissa, kuten kokouksissa ja esittelytilaisuuksissa. Suunnittelua tekevällä osastolla siirrytään käyttämään uutta ohjelmistoa, jolla mallipohjainen suunnittelu on mahdollista. Siirtyminen vaatii sisäistä kehitystyötä ohjelmiston asetusten luonnissa ja uusien toimintatapojen omaksumisessa. Keskeisimmät esiin nousseet ongelmat ja kehitystarpeet Riskeinä koettiin: Suunnittelun järkevä tarkkuustaso; ohjeistus puuttuu katusuunnittelun osalta Aikataulun ja kustannusten ennustettavuus, kun suunnittelua tehdään uudella tavalla Osapuolten käsitykset lopputuotteen laatutasosta saattavat vaihdella (selkeitä laatumäärityksiä ei työtä tehdessä ollut olemassa) Mallipohjaisen suunnittelun laadunvarmistuksesta ei ollut kovinkaan paljoa kokemusta. Älykäs tiedonsiirto suunnittelussa käytettyjen ohjelmistojen välillä vaatii kehitystyötä ohjelmistotaloilta. Pilotoitava(t) tiedonsiirtotapaukset (ER), toimintamallit, ymv. (ER1) Tiedonsiirto työmaalle (ER2) Tiedonsiirto havainnollistamistarkoituksessa (ER3) Tiedonsiirto Bentley InRoadsin ja Terran ohjelmien välillä (ER4) Tiedonsiirto tilaajalle (arkistointi)

25 LIITE B 25 (25) Liite B Arviointisapluunan kategoriat ja valmiustasot Lisätietoja arviointisapluunasta: tarja.makelainen@vtt.fi