Built Environment Process Re-Engineering PRE InfraFINBIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 17.3.2015 (välitulosraportti 5.4.2014 (lisäys 14.4.2014 ja 16.4.2014)) MAINTENANCE BIM TULOSRAPORTTI 2013 2014 Kannen kuva Petri Niemi, Finnmap Infra
SISÄLLYSLUETTELO ALKUSANAT 3 TIIVISTELMÄ 4 1 JOHDANTO 5 1.1 Käytetyt termit (kursivoidulla InfraBIM Sanaston määritelmät) 5 1.2 Tausta 8 1.3 Tavoite 9 2 PROJEKTIN TOTEUTUS 10 2.1 Vt 6 -pilotin toteutus 11 2.2 Mt 3662 -pilotin toteutus 19 3 TULOKSET 25 3.1 Vt 6 -pilotin tulokset 25 3.2 Mt 3662 -pilotin tulokset 31 4 ARVIOINTIA 32 4.1 Vt 6 -pilotin tulosten arviointi 33 4.2 Mt 3662 -pilotin arviointi 34 4.3 Jatkotutkimus- ja kehitysehdotuksia 35 LIITELUETTELO 36 2 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
ALKUSANAT MAINTENANCE BIM -projekti on yksi RYM Process Re-Engineering (PRE) -tutkimusohjelman InfraFINBIM -työpaketin pilottiprojekteista, jossa erityishuomio oli tietomallintamisen hyödyntämismahdollisuuksissa tieväylien ylläpidossa ja hoidossa. Projekti toteutettiin vuosien 2011 2014 aikana. Tämä raportti dokumentoi erityisesti vuosien 2013 2014 piloteista saatuja kokemuksia. Pilottien toteutukseen ovat NCC Roads Oy:n (Manu Marttinen) ja Oulun yliopiston (Rauno Heikkilä) lisäksi osallistuneet Liikennevirasto (Katri Eskola), Kaakkois-Suomen elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus Liikenne ja infrastruktuuri -vastuualue (Antero Arola), Carement Oy (Jari Marjeta), Destia Oy (Mika Jaakkola), Finnmap Infra Oy (Markku Pienimäki), Geotrim Oy (Anna Klemets), Mittaustekniikka Oy (Jari Rönkkö), Pöyry CM Oy (Harri Spoof), Ramboll Finland Oy (Juha Äijö), Roadscanners Oy (Timo Saarenketo) Sitech Finland (Geotrim Oy v.2012) (Janne Paitsola), Sito Oy (Taina Rantanen), Terrasolid Oy (Esa Haapa-aho) ja Tietomekka Oy (Keijo Pulkkinen). Suluissa on mainittu kunkin osallistuneen tahon vastuuhenkilö. Lausumme parhaat kiitokset hienosta ja tuloksellisesta yhteistyöstä vuosien 2013 ja 2014 rymistelyissä ja jatkamme ylläpidon mallipohjaisten ratkaisujen tutkimista buildingsmart Finland infran toimialaryhmässä. Mainittakoon tässä, että kunnia sanan rymistely lanseerauksesta kuuluu Sami Horttanaiselle, NCC Roads Oy:stä. Kyseistä sanaa käyttäen Sami kysyi Manu Marttista edustamaan yhtiötä RYM Oy:n PRE ohjelmaan ja Infra FINBIM työpakettiin syksyllä 2010. Helsingissä, 17.3.2015 Manu Marttinen Rauno Heikkilä Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 3
TIIVISTELMÄ Maintenance BIM -osaprojektin tavoitteena oli kehittää tieväylien ylläpidon tietomallipohjaista toimintaprosessia sekä ottaa tämä hallitusti käyttöön Suomessa. Tieväylien mallipohjainen ylläpito voidaan jakaa kolmeen osakokonaisuuteen: 1) Ylläpidon tietomallipohjainen kokonaistoimintaprosessi (mallipohjainen lähtötietojen hankinta, suunnittelu, toteutus, toteuman mittaus) 2) Tieverkon ja siihen liittyvien tietovarastojen tietomallipohjainen ylläpito 3) Investointihankkeen tuottamien tietomallien hyödyntäminen ylläpidossa, sekä ylläpidon vaatimukset investointi- ja ylläpitohankkeiden toteumamalleille Koko Maintenance BIM hankkeessa ja vuosien 2011 2014 piloteissa keskityttiin pääosin osakokonaisuuteen yksi. Maintenance BIM 2013 2014 tulee sivuamaan myös jonkin verran osakokonaisuuksia kaksi ja kolme. Vuoden 2012 pilottien (Maintenance BIM 2011 2012) perusteella mobiilikartoitus osoittautui nopeaksi, tarkaksi, paljon tietoa sisältäväksi ja turvalliseksi mittausmenetelmäksi ylläpidon lähtötietojen hankinnassa. Mallipohjainen suunnittelu ja toteutus koneohjauksen avulla onnistuivat hyvin erilaisissa kokeilluissa toimintaympäristöissä. Tilaajalle pystyttiin tuottamaan jo suunnitteluvaiheessa tarkkaa kustannustietoa toteutuksesta. Maintenance BIM 2013 2014 piloteissa tätä hyödynnettiin vuoden 2012 kokemuksia ja tutkittiin kustannustiedon hyödynnettävyyttä päällystysurakan hankintavaiheessa. Mobiilikartoituksen laajempaa käyttöönottoa ja hyödyntämistä ylläpidon toimialueella kannattaa voimakkaasti tukea ja edistää. Periaatteessa vuosittain tehtävät palvelutasomittaukset ja niistä laskettavat kuntoparametrit (IRI, URA) voitaisiin korvata tulevaisuudessa mobiilikartoitusmittauksilla ja niistä laskettavalla perinteisellä kuntoparametrilla (URA), sekä vanhaa kuntoparametria (IRI) paremmin pituussuuntaista epätasaisuutta kuvaavalla tunnusluvulla. Lisäksi mobiilikartoituksen avulla voitaisiin tuottaa huomattavasti monipuolisempi ja tarkempi kuva tienpinnan ongelmakohdista kuten vaarallisista heitoista tai painumista. Myös erilaiset varuste- ja laiteinventoinnit (kaiteet, reunakivet, kaivot, liikennemerkit jne.) ja laadunvalvontamittaukset (tasaisuus, paluuheijastuvuus jne.) voitaisiin tulevaisuudessa toteuttaa mobiilikartoitusta hyödyntäen. Mobiilikartoitus on tiheällä signaloinnilla riittävä automaattisen työkoneohjauksen käyttöönottamiseen myös ylläpidossa ja etenkin työkohteissa, joissa absoluuttiseen korkeusasemaan perustuva ohjaus esimerkiksi asfaltin jyrsinnässä tai levityksessä on lopputuotteen kannalta välttämätöntä. Sen sijaan työkohteissa, joissa työkoneen ohjaaminen toteutusmallin avulla perustuu suhteelliseen korkeusasemaan referenssipintaan (tienpinta) nähden, mobiilikartoitusauton inertialaitteen tarkkuus voisi riittää pitämään mitatun pinnan suhteellisen korkeusaseman riittävän tarkkana lyhyen matkan ajan (ei riittäviä tutkimustuloksia). 4 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
1 JOHDANTO 1.1 Käytetyt termit (kursivoidulla InfraBIM Sanaston määritelmät) MP Massapintaus; päällystysmenetelmä, jossa tasaamattoman vanhan päällysteen päälle levitetään uusi asfaltti, yleisimmin AB16/100MP tai SMA 16/100MP (16 tarkoittaa kiviaineksen maksimiraekokoa, 100 päällysteen vahvuutta eli massamäärää kg/m2) MPKJ Massapintaus, kuumennusjyrsintä; päällystysmenetelmä, jossa tasaamattomalle vanhalle päällysteelle suoritetaan ensin kuumennusjyrsintä tyypillisesti uran pohjaan asti. Tämän jälkeen irtijyrsitty lämmin asfalttirouhe tasataan ja sen päälle levitetään uusi asfalttikerros, jonka massamäärä on tyypillisesti 60 80 kg/m2. REM Vanhan päällysteen uudelleenkäsittelymenetelmä, jossa vanhalle päällysteelle suoritetaan ensin kuumennusjyrsintä tyypillisesti noin 4cm syvyydelle ja irtijyrsittyyn kuumaan asfalttirouheeseen sekoitetaan REMIX koneella tyypillisesti 20 30 kg/m2 uutta asfalttimassaa. AB SMA Inertialaite Asfalttibetoni; tavallisin asfalttityyppi Kivimastiksiasfaltti; AB:iin verrattuna nastarengaskulutusta paremmin kestävä ja hankintahinnaltaan kalliimpi asfalttityyppi IMU / INS (Inertial Measurement Unit / Inertial Navigation System) Käyttää kiihtyvyysantureita ja gyroskooppeja ja tuottaa tiedon siihen kohdistuneista voimista (kiihdytys/jarrutus) ja asentokulmista Inertialaitteen avulla pystytään laskemaan sijainti hyvin tarkasti vähän aikaa, mutta ajan kuluessa sijaintiratkaisu ajautuu virheelliseksi 3D ohjaus Työkoneen tai sen työstön ohjaaminen 3D avaruudessa haluttuun XYZ paikkaan esimerkiksi täkymetrin avulla Signalointi Signalointi on menettelytapa tarkentaa mobiilikartoituksen lopputarkkuutta. Mittatavan kohteen päällysteen pintaan maalataan ennen laserkeilausta signalointipisteitä, jonka sijainti on tarkkaan mitattu. Mittausdatan jälkikäsittelyssä kuvio voidaan havaita pistepilvestä ja sitä kautta pistepilvi voidaan sitoa tarkasti koordinaatistoon. (Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä 8/2015) Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 5
Signaalipiste Mobiilikartoitusdatan tarkkaa koordinaatistoon sitomista varten päällysteeseen maalattu visuaalisesti selkeä kuvio, joka on visuaalisesti hyvin havaittavissa mittausdatasta. Kuvion keskipiste on mitattu joko vaaitsemalla tai takymetrillä, jolloin sen tarkka sijainti tunnetaan. (Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä 8/2015) Elinkaarimalli Koneohjausmalli VISIO: Väylän tai muun infraomaisuuden koko elinkaaren kattava 4D malli, joka sisältää kaiken hankkeen mallinnukseen liittyvät tiedon. Oleellista elinkaarimallissa olisi tiedon aikariippuvuus. Mallissa olisi mahdollista tarkastella samanaikaisesti esimerkiksi rakentamisen aikaista suunnitelmaa, rakentamisen toteumaa, ylläpidon aikaista suunnittelua ja toteumaa, sekä korjausrakentamiseen liittyvää suunnitelmaa. Sisältää myös ominaisuus- ja ominaisuuden muutostiedon. Toteutusmallin muoto, jossa ohjataan automaattisesti itse työkonetta ilman, että koneenkuljettajan tarvitsee puuttua työkoneen tekemän työstön (höylässä terä, asfaltinjyrsimessä rumpu, asfaltinlevittäjässä perä) ohjaamiseen. Koneohjausmallia käytettäessä koneenkuljettaja ohjaa kuitenkin yleensä työkoneen liikkumista työmaalla. Maintenance BIM 2012 piloteissa koneohjausmallit tehtiin aina tasauspintaan, jolloin niitä pystyi käyttämään suoraan tehtäessä massatasausta ja tasausjyrsintää. Loppulista pintaa levitettäessä koneohjausmalliin syötettiin työmaalla lopullisen asfalttilaatan paksuinen offset (mallia nostettiin tasaisesti ylöspäin) InfraBIM Sanasto: Työkoneiden ohjausjärjestelmissä tarvittava jatkuva (3D) pinta- ja/tai linjamalli. Voi sisältää myös yksittäisiä (3D) pisteitä, joita voidaan hyödyntää työkoneiden ohjauksessa. Lähtötietomalli Tietovarasto hankeen lähtötiedoista mallinnettuna ja/tai visualinen ilmentymä tästä. Lähtötiedot ovat yleensä mitattua tietoa tai rekistereistä tuotua tietoa metatietoineen. InfraBIM Sanasto: Eri tietolähteistä saadut tai mitatut tuotteiden, toiminnan ja palveluiden suunnittelua varten hankitut lähtötiedot mallinnettuna digitaalisessa muodossa. Tällaisia ovat esimerkiksi maastomalli, kaavamalli, maaperämalli sekä nykyisten rakenteiden malli. Nykytilamalli Suunnitelmamalli Tarkasteluhetkeä edustava inframallin tietomäärittelyjen mukainen kuvaus kohteen todellisista, olemassa olevista rakenteista. Nykytilamalli kuvaa kohteen nykyistä tilaa sellaisena kuin se todellisuudessa on. Suunnittelijan tuottama malli tehtävästä uudesta rakenteesta tai ylläpidollisesta toimesta (suunnitelma), jonka avulla luodaan työmaalla hyödynnettävä toteutusmalli. 6 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
Toteutusmalli Tietomalli, jonka avulla ohjataan työsuoritetta työmaalla. Mallilla voidaan ohjata a) työntekijää / työryhmää tuomalla heille malli esimerkiksi tietokoneella tai mobiililaitteella työmaalle, b) suoraan työkonetta tuomalla malli työkoneen sähköhydrauliseen ohjausjärjestelmään (tällöin kyseessä on koneohjausmalli). Toteutusmalli on yksi suunnitelmamallin ilmentymistä. Käsitettä toteutusmalli voi laajentaa myös koko työmaan ohjaamisen (aikataulutus). InfraBIM Sanasto: Infrarakenteen tai -järjestelmän tuotemallin tietosisällön osajoukko, joka kattaa toteutuksen näkökulman. So. rakentamisen tehtävät, resurssit, ajoituksen jne. Voi tarkoittaa myös suunnittelumallista jalostettuja työkoneiden koneohjausmalleja tai mittauksia varten laadittuja paikalleenmittausmalleja. Toteumamalli Rakentamisen (tai ylläpidollisten toimien) jälkeen suoritettu mittaus toteutuneesta työstä. Mittaus voidaan tehdä erillisenä toimena toteutuksen jälkeen tai työtä tekevällä koneella. Toteumamallin ero toteutusmalliin kuvastaa tehdyn työn toteutuksen epätarkkuutta. Toteumamallin eroa toteutusmalliin voidaan käyttää rakentamisenlaadun määrittämiseen (onko rakennettu toleranssiin?) ja laadun osoittamiseen. InfraBIM Sanasto: Infrarakenteen tai -järjestelmän tuotemallin tietosisällön osajoukko (vaiheistus), joka kattaa suunnitelmien ja toteutuksen lopullisen toteuman. Ylläpitomalli VISIO: Ylläpidon oma paikkaan sidottu tietomalli tulevaisuudessa. Metatietopohjainen tietovarasto, jota infran omistaja pystyy hyödyntämään omaisuuden hallinnassa ja ylläpidossa. Tietoa siitä missä on tieto. Toteumamalli (tai sen sijaintitieto palvelimella) aiemmin tehdyistä toimenpiteistä olisi yksi ylläpitomallissa oleva tieto. Oleellista ylläpitomallissa olisi myös historiatiedon seuraaminen: eri mittauskertojen välillä havaittu väylän tai infraomaisuuden vaurioitumismekanismi, ja sen perusteella määritetty vaurioitumisen syy. InfraBIM Sanasto: Infrarakenteen tai -järjestelmän tuotemallin tietosisällön osajoukko (vaiheistus), joka kattaa ylläpidon näkökulman. So. käytön ja ylläpidon aikaiset tehtävät, muutokset jne. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 7
1.2 Tausta Tämä osahanke liittyi RYM PRE -tutkimusohjelman Infra FINBIM -työpakettiin. 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 voitaisiin 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 olisi systeeminen muutos, jossa siirrytäisiin perinteisestä vaiheajattelusta älykkääseen koko elinkaaren ja kaikki osa-alueet, toimijat ja toiminnot kattavaan tietomalleja hyödyntävään palvelutuotantoon. Tähän sisältyisivät myös uudet hankintamenetelmät. Muutoksen seurauksena ja sen avulla alan toimintatavat, yhteistyö, intressipiirien keskinäinen ymmärrys ja suunnittelun, rakentamisen sekä ylläpidon tuottavuus paranisivat olennaisesti, kun tieto välittyisi koko prosessin ajan samansisältöisenä. Suomessa tieverkon ylläpidon töiden ohjelmointi tehdään tiestöltä mitattujen ja visuaalisesti havaittujen tietojen perusteella. Kaikki ylemmän tieverkon tieväylät mitataan joka vuosi PTM (palvelutasomittaus) -autoilla. Alempaa tieverkkoa mitataan joka toinen tai kolmas vuosi. Mittaushavainnoista lasketaan IRI- ja URA -parametrit (pituus- ja poikkisuuntaiset epätasaisuudet), jotka tallennetaan edelleen tierekisteriin. ELY -keskukset laativat edellä mainittujen mittaustietojen pohjalta toimenpideohjelman, jossa kohdesuunnittelun pariin otettavat tieosuudet valitaan. ELY - keskukset teettävät erikseen rakenteenparantamista edellyttäville kohteille tarkemman suunnitelman, jonka lähtötiedoiksi ei nykyprosessissa siirretä PTM -tuloksia eikä hoitourakoitsijoiden tekemiä erillisiä havaintoja esimerkiksi TM -Autori- tai NovapointGO -sovelluksia käyttäen. Ajoneuvolaserkeilausjärjestelmät (ns. mobiilikeilaus) ovat viime vuosina kehittyneet erittäin nopeasti. Järjestelmillä kyetään nykyisin mittaamaan normaalilla liikennenopeudella jopa 1 000 000 pistettä sekunnissa suoraan haluttuun koordinaatistojärjestelmään. Mittaustarkkuudet ovat tyypillisesti cmluokkaa. Kaikki nykyiset ylläpidon ohjelmoinnin lähtötietojen hankintaan käytettävät palvelutasomittaukset voitaisiin tulevaisuudessa kenties korvata ajoneuvolaserkeilauksella. Suomessa Roadscanners Oy sekä Norjassa TerraTec AS ovat integroineet mobiilikeilauksen myös 3Dmaatutkausjärjestelmään (3D-GPR). 3D-maatutkauksen tarkkuutta on aiemmin tutkittu mm. Oulun yliopiston 3D-ROAD-tutkimusprojektissa (Roadscanners Oy:n teknologia) sekä Pyhäjoen ja Kalajoen kaupungeissa (TerraTecin teknologia). Tarkemmat tiedot TerraTecin järjestelmän toimivuudesta ja tarkkuuksista vielä puuttuvat. Nämäkin mittausjärjestelmät kehittyvät kuitenkin jatkuvasti. Edellä mainitut mittausjärjestelmät mahdollistavat väylän nykyisen geometrian 3D-mallintamisen, joka puolestaan mahdollistaa väyläsuunnitteluohjelmien käytön väylän ylläpidon ja hoidon tuotemallintamiseen sekä edelleen toimenpiteiden toteutuksessa tarvittavien toteutusmallien suunnitteluun. Myös 3D-koneohjausjärjestelmien käyttö mahdollistuu sekä tehostuu jatkuvan tietomallinnusprosessin ansiosta. Esimerkiksi jatkuva mittaus mahdollistaa rakenteen parantamistoimien täsmäsuunnittelun sekä -toteutuksen (eri tienkohdissa tai jaksoissa erilainen toimenpide). 8 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
1.3 Tavoite Maintenance BIM -osaprojektin tavoitteena oli kehittää tieväylien ylläpidon tietomallipohjainen toimintaprosessi sekä ottaa tämä hallitusti käyttöön Suomessa. Vuosien 2013 ja 2014 tarkempia osatavoitteita ylläpidon toimintaprosessin kehittämiseksi olivat: suunnitteluvaatimusten ja -menetelmien kehitystyö tasaussuunnittelussa (Vt 6) toteutusmallin hyödyntäminen päällystysurakan hankinnassa (Vt 6) toteutusmallin hyödyntäminen päällystystyössä (Vt 6) lähtötietomallin luominen ylläpidon rakenteenparannussuunnittelua varten (Mt 3662) Lisäosatavoitteita vuonna 2014 jatkuneelle työlle olivat: toteutusmallin hyödynnettävyyden jatkokehitys päällystystyössä (Vt 6) mitatun toteumatiedon tallentaminen toteumamalliin (Vt 6 ja Mt 3662) toteumamallin vertaaminen laadunvalvontatarkoituksessa toteutusmalliin (Vt 6 ja Mt 3662) mallipohjainen rakenteenparannussuunnittelu (Mt 3662) toteutusmallin luominen rakenteenparannuskohteesta (Mt 3662) toteutusmallin hyödyntäminen rakenteenparannustyössä (Mt 3662) Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 9
2 PROJEKTIN TOTEUTUS Uuden toimintamallin perusidea: koota mitatut lähtötiedot, rekisteritiedot ja havainnot ylläpidon jatkuvaksi lähtötietomalliksi käyttää väylämallinnusohjelmia ylläpidon suunnitteluun siirtää suunnitelmamallista edelleen kehitetty toteutusmalli suoraan toteutuksen ohjaukseen sekä toteutuman mittausten vertailukohdaksi. Mobiililaserkeilauksen avulla luodun pintamallin, olemassa olevien rekisteritietojen ja tiellä tehtyjen havaintojen avulla on mahdollista luoda kohdesuunnittelun tarpeisiin nykyisiä ohjelmia käyttäen mobiilityökalu, joka mahdollistaa täsmäsuunnittelun ja toimenpiteiden jaksotuksen maastossa. Mobiilityökalulla tehostaisi maastossa tehtäviä toimia, kuten: toimenpiteiden sovitus maastoon (sivukalteva maasto, toimenpiteen vaikutus tien leveyteen) kuivatuksen täsmäsuunnittelu (sivu- ja laskuojat, rummut) rakenteen ongelmakohtien täsmäsuunnittelu (routiminen, kuormituskestävyys) Kehitetyn toimintamallin, tiedonsiirron ja rajapintojen sekä hankintamenetelmien valittuja eri osia testattiin ja kokeiltiin pilottihankkeissa seuraavasti: Sivukaltevuusongelmaisen ja urautuneen, sekä heittoja sisältävän tien korjaaminen, mallipohjainen suunnittelu ja päällystysurakan hankinta, pilotti A Pilotin tavoitteena oli mitata tienpinta jatkuvana mallina mobiilikartoitusjärjestelmällä ja/tai takymetrilla, toteuttaa suunnittelu mallipohjaisesti, ja suorittaa korjaustoimenpiteet (tasausjyrsintä, massatasaus) toteutusmallin avulla. Pilotissa tutkittiin ja kehitettiin massojen optimointimenetelmää ja -työkaluja (tasausjyrsintä vs. massatasaus; parametreina URA, IRI, sivukaltevuus, suurimmat sallitut heitot ja päällysteen minimipaksuus). Lisäksi pilotissa pyrittiin kokeilemaan toteutuman automaattista mittausta, vertailua ja tallennusta tietorekisteriin. Pilottikohteena on Vt 6 Koskenkylä Kouvola UUD-ELY ja KaS-ELY alueilla Kohdesuunnittelun tekeminen laserkeilattua väylämallia käyttäen, pilotti B Pilotissa kehitettiin rakenteen parantamistöihin tarvittavaa kohdesuunnittelua. Kohde mitattiin mobiilikartoitusjärjestelmällä ja maatutkalla. Mittausten avulla luotu lähtötietomalli siirrettiin kohdesuunnitteluun. Hoidon alueurakoitsijan tekemät visuaaliset havainnot pyrittiin keräämään, tallentamaan ja edelleen siirtämään tietomalliin. Myös muu tieto metatietoineen (tierekisteri, aiemmat tutkimukset, kiinteistötietojärjestelmä jne.) siirrettiin lähtötietomalliin. Pilottikohteena on Mt 3662 KaS-ELY-alueella. 10 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
2.1 Vt 6 -pilotin toteutus Yleistä Vt 6 pilottikohde sijaitsi valtatien kuusi leveäkaistaosuudella, Loviisan ja Kouvolan kaupunkien alueilla, välillä Koskenkylä Kouvola, tierekisteriosoitteessa 6/119/0 6/128/1600. Kyseinen väli kuului vuonna 2004 valmistuneeseen tieosuuteen, josta oli rakentamisvaiheessa jätetty ylin päällystekerros vuoden 2013, 2014 ja näiden jälkeisissä ylläpitourakoissa toteutettavaksi. Koska päällystepaksuus ei ollut kuormitukseen nähden riittävä, oli toimenpiteenä yleisempien REM tai MPKJ80 toimenpiteiden sijaan TAS + MP100. Pilotin toteutus aloitettiin kesäkuussa 2013. Pilottikohteen kokonaispituus oli 38 km, ja se jakautui Uudenmaan ELY -keskuksen puolelle 18 km matkalle ja Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen puolelle 20 km matkalle. Vuoden 2013 aikana suoritettiin koko pilottikohteelle mobiilikartoitus ja 13 km osuudelle Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen puolelta päällystesuunnittelu ja uudelleenpäällys. Vuoden 2013 suunnittelu- ja päällystyskohde sijaitsi Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen alueella tierekisterisoitteissa 6/124/1330 6/127/350, 6/127/2340 6/127/2915 ja 6/127/6685 6/128/295. Vuoden 2014 suunnittelukohde sijaitsi Uudenmaan ELY -keskuksen alueella tierekisteriosoitteessa 6/119/0 6/124/1330. Tästä kohteesta Uudenmaan ELY -keskus valitsi päällystysohjelmaan osuudet 6/119/0 6/119/300, 6/122/2030 6/122/2570 ja 6/122/3280 6/124/1510. Vuoden 2014 suunnittelu- ja päällystyskohde sijaitsi Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen alueella tierekisteriosoitteissa 6/127/350 6/127/2340, 6/127/2915 6/127/6685 ja 6/128/295 6/128/1600. Mobiilikartoitus 2013, vuoden 2013 ja 2014 kohteita varten Mobiilikartoituksen avulla tuotettujen pistepilven ja valokuva-aineiston käsittelyn ja mallintamisen suoritti GEOVAP, spol. s r. o. Lynx Mobile Mapper-mobiilikartoitusjärjestelmällä 8.6.2013. Signalointipisteiden mittauksen suoritti GEOVAP, spol. s r. o. RTK GPS mittauksella 7.6.2013. Mobiilikartoitusprosessin ja signalointipisteiden mittauksen kuvaus on Uudenmaan ELY -keskuksen puoleisen kohteen osalta raportin liitteenä 1 ja Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen puoleisen kohteen osalta raportin liitteenä 2. Kohteen uuden tasauksen suunnittelivat Finnmap Infra Oy (Markku Pienimäki) ja Roadscanners Oy (Timo Saarenketo). Koordinaatistojärjestelmä oli KKJ3 ja N60. Referenssipisteitä eli signaaleja maalattiin 300 m välein. Referenssipisteiden XYZ -koordinaatit mitattiin RTK GPS mittauksella (GPS Trimble R8 kit) käyttäen VRS palvelua. Mobiilikartoituksessa hyödynnettiin maa-asemaa (Ground Reference Point). Mobiilikartoitetun mittausaineiston käsittelyn ja mallintamisen suoritti Roadscanners Oy alihankkijana toiminut GEOVAP, spol. s r. o. käyttäen TerraSolid software systems ohjelmistoa. Kuvaus tästä työstä on Uudenmaan ELY -keskuksen puoleisen kohteen osalta raportin liitteenä 1 ja Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen puoleisen kohteen osalta raportin liitteenä 2. Tarkempaa selvitystä mobiilikartoitetun mittausaineiston käsittelystä ja mallintamisesta on saatavilla raportin liitteenä 3 olevasta Maintenance BIM 2011 2012 tulosraportista. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 11
Suunnittelu 2013, vuoden 2013 ja 2014 kohteita varten Tasauksen suunnittelu tehtiin Finnmap Infra Oy:ssä Bentleyn Inroads sekä Microsoft Officen Excellaskenta -ohjelmilla ja Roadscanners Oy:ssä Road Doctor -ohjelmalla. Suunnittelun keskeinen tavoite oli korjata tiellä olevat epätasaisuudet. Koska kyseessä oli pilottihanke, ei ennen työn suorittamista määritetty kuvausta tai lopullisia raja-arvoja käsitteelle epätasaisuus. Roadscanners Oy:n suunnittelun tavoitteena oli pituussuuntaisten epätasaisuuksien korjaaminen. Suunnittelun lähtökohtana tässä työssä käytettiin Geovap:n luomaa 10cm x 10cm ruudukkoa, joka oli toimitettu Roadscanners Oy:lle Excel formaatissa. Tämä ruudukko oli muodostettu siten, että ruudukon alueelle osuneiden pistepilven pisteiden korkeusarvoista oli laskettu keskiarvo. Näiden keskiarvojen perusteella muodostui tien nykyinen pinta. Suunnittelutyön aluksi Roadscanners määritti Road Doctor -ohjelmassa laskenta-alueen reunat kaikille kaistoille käyttäen hyväksi pistepilven korkeus- ja heijastustietoa (kuva 1). Kuva 1. Korkeus- ja heijastustieto Road Doctor ohjelmassa. Ylemmässä kuvassa korkeus on kuvattu siten, että väriskaala kiertää 10 cm välein. Alemmassa kuvassa on esitetty heijastustieto. (Timo Saarenpää, Roadscanners Oy) Roadscanners Oy:n suunnitelmassa jokaista kaistaa käsiteltiin omana tasauskohteenaan (kuva 2), ja niille määritettiin ohjelmallisesti kaistojen reunoilta tai reunojen lähettyviltä taiteviivat. Kaistojen käsittely omina kohteinaan oli kyseisellä (leveäkaista) tiellä välttämätöntä, sillä harjanteen paikka muuttui jatkuvasti poikkileikkauksen vaihdellessa välillä: harja keskellä, molemmilla puolilla kaistat kiihdytys- ja hidastuskaistat leveine sulkualueineen. Lisäksi työmaalle tuotettavaa suunnitelmaa muokattiin vielä tapauskohtaisesti; esimerkiksi sulkualueille ei tehty tasaustoimenpiteitä lainkaan. 12 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
Kuva 2. Kaistojen määrittäminen tasaussuunnitelmaa tehtäessä (Timo Saarenpää, Roadscanners Oy) Kaistojen reunojen taiteviivamääritysten jälkeen Roadscanners Oy laski jokaisen taiteviivan jokaiselle aiemmin määritetylle, 10 cm välein sijaitseville, pisteelle keskiarvon 15 m matkalta käyttäen muita pisteiltä samalta taiteviivalta. Laskentaväli muodostui kulkemalla aina 7,5 m matka sekä eteen että taakse. Näin suoritetulla liukuvan keskiarvon menettelyllä muodostettiin uuden tasauksen teoreettinen vertailupinta, joka kuvasti suhteellista korkeuseroa nykyiseen tienpintaan. Varsinainen kohteelle tuotava tasaussuunnitelma (toteutusmalli) muodostettiin tästä pinnasta poistamalla siitä tasausjyrsintä toimenpiteenä kokonaan ja suorittamalla massatasaustoimenpide vain niille epätasaisuuksille, jotka olivat suurempia kuin 2 cm. Suunnitelmaa noudattamalla tulisi siis tasatuksi 15 m aallonpituudelta löytyvät syvemmät kuin 2 cm syvät, pituussunnassa sijaitsevat kuopat. Finnmap Infran suunnittelun tavoitteena oli pituus- ja poikkisuuntaisten epätasaisuuksien tasaaminen. Suunnittelun lähtökohtana tässä työssä käytettiin Geovap:n tuottamaa mobiilikartoitusdataa, joka käsiteltiin tarkoitukseen sopivaksi Terra Scan -ohjelmalla. Taiteviivojen digitointiin, intensiteetin, korkojen sekä kaltevuusmuutosten avulla, käytettiin sekä Terra Scan että Bentley Descartes -ohjelmia. Tien sivukaltevuuden määrittäminen tehtiin Exceliin viedystä pisteistöstä regressiosuoran sovituksella (käyttäen liukuvaa keskiarvoistusta ja pienimmän neliösumman menetelmää). Analyysin tuloksena suunnitteluun avuksi tulostettiin 15 m välein olevat sivukaltevuusarvot. Kuten Roadscanners Oy:n, myös Finnmap Infra Oy:n tasausmassalaskelma perustui liukuvan keskiarvon menettelyyn. Finnmap Infra Oy:n suunnittelun perusperiaate lähti kuitenkin Roadscanners Oy:stä poiketen poikkileikkauksen suunnittelusta, jossa 15 m välein suunniteltua uutta sivukaltevuutta verrattiin olemassa olevan tien sivukaltevuuteen. Tämän suunnittelutavan perusajatus oli etsiä "nopeat sivukaltevuuden muutoskohdat" (muutos x % / 10 m) sekä mahdollistaa heikkojen sivukaltevuusjaksojen (loivat ja jyrkät) havainnointi ja tarvittaessa korjaavien toimenpiteiden suunnittelu (kuva 3). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 13
Kuva 3. Esimerkki Finnmap Infran poikkileikkaukseen perustuva suunnitelma. (Petri Niemi, Finnmap Infra Oy) Finnmap Infra Oy laski Roadscanners Oy:n tapaan liukuvan keskiarvon menettelyllä pituussuuntaiset epätasaisuudet ja muodosti täten vertailupinnan. Finnmap Infra Oy käytti aluksi tässä laskentapituutena yhtä metriä, mutta siirtyi käyttämään työn edetessä Roadscanners Oy:n tavoin 15 metrin laskentapituutta. Suurin ero kahden suunnittelijan välillä oli tien reunaviivan (laskenta-alueen reuna) määrityksessä. Roadscanners Oy määritti reunaviivan pääsääntöisesti päällysteen reunaan ja Finnmap Infra Oy pääsääntöisesti maalimerkintään. Vt 6 kohteen kaltaisella tiellä, jolla ohuen päällysteen takia on havaittavissa oikeassa ajourassa ja tien reunassa deformaatiota, osoittautui reunaviivan määrittäminen päällysteen reunaan paremmaksi toimintatavaksi. Tällöin reunadeformaatiopaikat tuli tasattua (kuva 4) Kuva 4. periraatekuva reunadeformaation tasaantumisesta kahdella eri taiteviivanmäärityksellä: punainen taiteviiva maalimerkinnässä, vihreä taiteviiva päällysteen reunassa. 14 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
Päällystys 2013 Päällystyksen vuoden 2013 Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen kohteelle suoritti NCC Roads Oy (Manu Marttinen) KaS ELY 1 2013 päällystysurakassa Roadscanners Oy:n tekemän tasaussuunnitelman perusteella. Roadscanners Oy:n suunnitelma valittiin toteutettavaksi, koska se korreloi paremmin ajattaessa havaittuihin epätasaisuuksiin. Tarkeastelun ja suunnitelman valinnan suoritti Manu Marttinen NCC Roads Oy:stä. Tasauskohteiden paikallistamiseen tielinjalla käytettiin kannettavaan tietokoneeseen ja sen Road Doctor -ohjelmaan tuotua tasaussuunnitelmaa ja Trimble RTK GPS -vastaanotinta. Kyseinen laitteisto asennettiin työnjohtajan autoon. Työnjohtaja merkitsi maalimerkein tasausta vaativat paaluvälit tiehen levitysryhmää varten. Tasaussuunnitelmasta ilmeni tasausmassamäärien lisäksi mahdolliset taiteviivojen kohdalle tehtävät tasausten nostot ja suunniteltu sivukaltevuus (kuva 5). Kuva 5. Esimerkki työmaalle tuodusta tasaussuunnitelmasta Road Doctor ohjelmassa. (Timo Saarenpää, Roadscanners Oy) Kohteella kokeiltiin myös suunnitelman tuomista suoraan levitysryhmän käyttöön siten, että Road Doctor -ohjelmaan pyörittävä tietokone oli sijoitettuna levittäjänkuljettajan nähtäville. Tämän lisäksi kyseiseen tietokoneeseen liitettiin kaksi kappaletta PDA -laitetta toistamaan samaa kuvaa kuin kyseinen tietokone. PDA -laitteet sijoitettiin levittäjän perämiehen nähtäville koneen molempiin zoomeihin (kuva 6) Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 15
Kuva 6. Tasaussuunnitelman toteuttaminen työkoneeseen kiinnitetyn PDA -laitteen avulla.. Reaaliajassa päivittyvä suunnitelma yhdistettynä perämiehen käytännön osaamiseen ohjaa levittimen perän korkeuden ja kaltevuuden säätämistä. (kuva Timo Saarenpää, Roadscanners Oy) Vuoden 2013 Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen päällyskohteen päällystystyön onnistumisen arviointia varten suoritettiin kaksi palvelutasomittausta. Mittauksen ennen kohteen päällystämistä suoritti Destia 9.-13.4.2012. Mittauksen kohteen päällystämisen jälkeen suoritti Andament 30.10.2013. Analyysin mittaustuloksista ja laadun riittävyydestä suoritti NCC Roads Oy (Manu Marttinen). PTM raportti on liitteenä 4. 16 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
Suunnitelmien täydennys 2013 2014, vuoden 2014 kohteita varten Vuoden 2014 päällystyskohteista Roadscanners Oy:n tekemät tasaussuunnitelmat täydennettiin maastokatselmuksilla (Manu Marttinen) havaituilla seikoilla, ja liitettiin osaksi päällystysurakoiden lähtöaineistoa ja määrälaskelmia. Suunnitelmien täydentämisessä hyödynnettiin päällystyskohteen 2013 aikana saatuja kokemuksia. Päällystysurakoiden kilpailutus suoritettiin perinteiseen tapaan. Vuoden 2014 Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen tienpäällystysurakan tarjouspyyntöasiakirjojen mukana luovutettu aineisto (paalukohtainen tasaussuunnitelma, toteutusmalli, Excel) on liitteenä 5, päällystyskohteen tiedot on ilmoitettu taulukossa 1, ja päällystyskohteesta tehty erillinen kohdesuunnitelma on liitteenä 6. taulukko 1. Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen vuoden 2014 kohteet Kohteen nimi Ar Su Ka Tie Aosa Aet Losa Let Pituus Vt6 Metsoila - Keltti 0 0 1 6 127 350 127 2340 1990 Vt6 Metsoila - Keltti 0 0 1 6 127 2915 128 2120 6087 Vt6 Metsoila - Keltti 0 0 1 6 128 2120 128 2220 100 Vt6 Metsoila - Keltti 0 0 1 6 128 2220 128 6051 3831 Vt6 Metsoila - Keltti 0 0 1 6 128 6051 128 6151 100 Vt6 Metsoila Keltti 0 0 1 6 128 6151 128 6901 750 Leveäkaistatie päättyi tierekisteriosoitteeseen 6/128/1600. Tasaussuunnitelmaa ei siis ole tästä osoitteesta pidemmälle. Kohteen arviointi on tehty vain leveäkaistaosuuden perusteella. Vuoden 2014 Uudenmaan ELY -keskuksen tienpäällystysurakan tarjouspyyntöasiakirjojen mukana luovutettu aineisto (paalukohtainen tasaussuunnitelma, toteutusmalli, Excel) on liitteenä 7, ja päällystyskohteen tiedot on ilmoitettu taulukossa 2. taulukko 2. Uudenmaan ELY -keskuksen vuoden 2014 kohteet Kohde nro tarkenne Kohteen nimi Ar Su Ka Tie Aosa Aet Losa Let Pituus A Vt 6 Koskenkylä - Lapinjärvi 0 0 1 6 118 350 118 1760 1410 B Vt 6 Koskenkylä - Lapinjärvi 0 0 1 6 118 5760 119 300 564 C Vt 6 Koskenkylä - Lapinjärvi 0 0 1 6 122 2030 122 2570 540 D Vt 6 Koskenkylä - Lapinjärvi 0 0 1 6 122 3280 124 1510 7141 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 17
Päällystys 2014 KaS ELY Päällystyksen vuoden 2014 Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen kohteelle suoritti Asfalttikallio Oy KaS ELY 1 2014 päällystysurakassa Roadscanners Oy:n tekemän ja maastokatselmuksella täydennetyn tasaussuunnitelman perusteella. Asfalttikallio Oy ei ollut Infra FINBIM tai RYM PRE hankkeen osapuoli. Tätä raporttia kirjoitettaessa ei oltu yhteydessä kyseiseen urakoitsijaan, vaan tiedonvaihto toteutettiin Kaakkois-Suomen ELY - keskuksen kautta. Vuoden 2014 Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen päällyskohteen päällystystyön onnistumisen arviointia varten suoritettiin kaksi palvelutasomittausta. Mittauksen ennen kohteen päällystämistä suoritti Destia 13.4.2012. Mittauksen kohteen päällystämisen jälkeen suoritti Nevia (member of Andament Group) 30.9.2014. Analyysin mittaustuloksista ja laadun riittävyydestä suoritti NCC Roads Oy (Manu Marttinen). Mittaustuloksena raporttia varten saatiin vain 100 metrin keskiarvo IRI4, joten arviointi tehtiin sen perusteella. IRI4 keskiarvo suuntaan 1 kohteen leveäkaistatieosuudella oli ennen päällystämistä 1,20 ja päällystämisen jälkeen 0,75. PTM raporttia ei nähty tarpeen liittää tämän raportin yhteyteen. Päällystys 2014 UUD ELY Päällystyksen vuoden 2014 Uudenmaan ELY -keskuksen kohteelle suoritti NCC Roads Oy (Manu Marttinen) UUD ELY 1-3 2014 päällystysurakassa Roadscanners Oy:n tekemän ja maastokatselmuksella täydennetyn tasaussuunnitelman perusteella. Maastokatselmuksella varmistettiin, ettei tasaustoimenpiteitä tehty paikoille, jotka olivat jo korjattu esimerkiksi paikkausurakassa edellisen vuoden aikana. Tasauskohteiden paikallistamiseen tielinjalla käytettiin kannettavaan tietokoneeseen ja sen Road Doctor -ohjelmaan tuotua tasaussuunnitelma, sekä TM Autori -sovellusta ja autoon asennettua ELTRIP tarkkuustrippiä. Työnjohtaja merkitsi maalimerkein tasausta vaativat paaluvälit tiehen levitysryhmää varten kuten vuonna 2013 KaS ELY kohteella. Levitysryhmä levitti tasausmassat suunnitelman mukaisille paaluvaleille ilman tietoa suunnitelluista tonnimääristä. Ohje levitysryhmälle oli: tasatkaa nämä välit siten että tulee hyvä ja tarkoituksenmukainen. Kyseiseen menettelyyn päädyttiin, jotta pystytäisiin jälkikäteen arvioimaan suunniteltujen tasausmassojen korrelointia levitystekniikan asettamiin reunaehtoihin. Vuoden 2014 Uudenmaan ELY -keskuksen päällyskohteen päällystystyön onnistumisen arviointia varten suoritettiin kaksi palvelutasomittausta. Mittauksen ennen kohteen päällystämistä suoritti Destia 12.4.2013. Mittauksen kohteen päällystämisen jälkeen suoritti Nevia (member of Andament Group) kolmella eri käynnillä 3.6.2014, 12.6.2014 ja 2.7.2014. Analyysin mittaustuloksista ja laadun riittävyydestä suoritti NCC Roads Oy (Manu Marttinen). PTM raportti on liitteenä 8. 18 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
Yleistä 2.2 Mt 3662 -pilotin toteutus Mt 3662 pilottikohde sijaitsi Kouvolan kaupungin alueella välillä Voikkaa Multahovi. Kyseinen maantie on osa Suomen alempaa tieverkkoa. Tiellä oli tienpitäjän arvion mukaan kantavuuspuutteita ja epätasaista routanousua. Nämä seikat hankaloittavat muun muassa tien turvallista käyttöä ja talvihoidon toimenpiteitä. Lähtötietojen keräys 02/2013 04/2014 Pilotin toteutus aloitettiin helmikuussa 2013 lähtötietomalliin kerättävän aineiston kartoituksella. Ajanjakson 02/2013 04/2014 aikana hankittiin eri rekistereistä ja tietokannoista aineistoa, sekä suoritettiin maastossa mittauksia ja tiedonkeruuta. Kaikki hankitut aineistot kasattiin Finnmap Infran palvelimelle (kuva 7). Aineistosta laadittiin Infra FINBIM Yleiset inframallivaatimukset 2014 YIV 2014 Lähtötietojen vaatimukset; Lähtötilamallit -ohjeen mukainen lähtöaineistoluettelo. Lähtöaineistoluettelo on raportin liitteenä 9. Kuva 7. Finnmap Infran palvelimella oleva lähtötietoaineiston kansiorakenne. Erikseen mitattu aineisto koostui seuraavista (suluissa mittauspäivämäärä): Laserkeilaus ja Maatutkaluotaus, Roadscanners Oy mitta-autolla o kevät-talvi (04/2013) o kesä (06/2013) Maastokäynnit (04/2013) & (06/2013) & (04/2014) Mobiilikartoitus GEOVAP, spol. s r. o. mobiilikartoitusajoneuvolla (06/2013) PPL mittaukset (06/2013) Rumpujen tarkemittaus (12/2013) Tierakennekairaukset ja Kantavan kerroksen näytetutkimukset (12/2013) TSD mittaukset (10/2013) Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 19
Rekistereistä hankittua aineistoa oli (suluissa mittauspäivämäärä): Palvelutasomittausaineisto 100 metrin keskiarvoina (07/2013) Kiinteistötietojärjestelmän kiinteistörajat (03/2013) Liikenneviraston tierekisteritiedot (04/2013) Maanmittauslaitoksen lentokonelaserkeilausaineisto Geologian tutkimuskeskuksen maaperäkartta Johtotietojärjestelmän johtotieto Maanmittauslaitoksen rasterikartta Maanmittauslaitoksen ilmakuvat Finnmap Infra Oy ja SITO Oy yhdistivät mobiilikartoituksesta tehdyn pintamallin ja maatutkaluotauksesta tulkitun rakennekerrosmallin lähtötietomalliksi ja liittivät siihen muut tarvittavat mittausaineistot ja rekistereistä haetut tiedot. Ramboll Finland Oy suoritti kohteelle valuma-analyysin Maanmittauslaitoksen lentokonelaserkeilausaineiston avulla. Valuma-analyysi liitettiin lähtötietomalliin. Lähtötietomallia luotaessa testattiin myös lähtötietojen ilmentämistä eri suunnitteluohjelmissa, infraomaisuuden hallintajärjestelmissä ja Google Earth sovelluksessa (kuvat 8-12) Kuva 8. Suunnittelua ja ilmentämistä Finnmap Infran Bentley ohjelmistossa (Petri Niemi, Finnmap Infra Oy) 20 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
kuva 9. lähtötiedon ilmentäminen SITO Lähtötietokoneessa (Olli Nissinen, Sito Oy) Kuva 10. lähtötiedon ilmentäminen Google Earth ohjelmassa (Petri Niemi, Finnmap Infra Oy) Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 21
Kuva 11. Valuma-analyysin tarkastelua Rambollin tietopalvelussa (Juha Äijö, Ramboll) Kuva 12. esimerkkikuva tulosteesta; pituusleikkaukseen yhdistetty kerrosrajat ja kantavuusmittaustulokset (Petri Niemi, Finnmap Infra Oy) 22 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
Kohdesuunnittelu 04/2014 06/2014 Kohdesuunnittelu toteutettiin vuonna 2014 huhti- kesäkuu aikana SITO Oy (Olli Nissinen) toimesta Tekla Civil ohjelmistolla (kuva 13). Suunnittelun lähtökohtana olivat tarkat maastokartoitukset, joiden perusteella määritettiin todelliset vauriokohdat. Tämän takia maastokäyntejä tehtiin useita ja eri vuoden aikoihin (roudan vaikutus). Maastohavainnot yhdistettiin mitattuihin ja rekisteristä haettuihin lähtötietoihin, jolloin tietojen tarkastelu toisiinsa nähden oli mahdollista. Tällöin eri lähtötiedot täydensivät toisiaan tehokkaasti, ja suunnittelussa pystyttiin hyödyntämään jaksotusajattelua toimenpiteiden kohdistamisessa (Taina Rantanen ja Samu Uusimaa) kuva 13. mt 3662/2/1300 ruutukaappaus tiensuunnittelujärjestelmästä Tekla Civil (Olli Nissinen, Sito Oy) Pohjamaan laatu arvioitiin maastokäyntien, PPL -tulosten, näytetietojen ja Geologian tutkimuskeskuksen maaperäkartan perusteella. Maatutkaluotausten (ja referenssikairausten) avulla selvitetyt päällysteen ja rakennekerrosten paksuudet vietiin tiesuunnittelujärjestelmään. Kevättalvi ja kesämittausta keskenään vertaamalla, maastohavaintoihin tukeutuen, pystyttiin päättelemään routaongelmakohdat. Tältä osin suunnittelussa jäätiin kaipaamaan tehokkaampaa työkalua, jolla nämä eri ajankohtien mittaukset olisi voinut paremmin havainnollistaa toisiinsa nähden. Nyt tätä työtä jouduttiin tekemään manuaalisesti. Kantavuusmittausten (PPL, TSD) ja näytetutkimusten avulla havaittiin kohdat, joissa vauriot johtuivat kantavankerroksen laadusta (liian suuri hienoainespitoisuus tms.) Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 23
Kohteella panostettiin erityisesti kuivatuksen suunnitteluun. Lähtötietoina tässä hyödynnettiin seuraavia rekistereistä saatuja ja hanketta varten erikseen mitattuja aineistoja: Rumpujen tarkemittaus o onko rumpujen sijainti ja kaltevuus oikein rakenteessa? Kiinteistötietojärjestelmän kiinteistörajat o tarvitseeko toimenpiteitä ulottaa tiealueen ulkopuolelle? Valuma-analyysi o ovatko rummut oikeissa paikoissa? o tarvitaanko uusia rumpuja? Maastokäynnit o ovatko rummut ehjät? ovatko rummut liettyneet? Lisäksi toimenpidesuunnittelun yhteydessä huomioitiin: Johtotietojärjestelmän johtotieto o vaikutus toimenpiteisiin: MVK tai ojien kunnostaminen Liikenneviraston tierekisteritiedot o KVL o tieosien pituudet o pohjavesialueet Lopuksi mallia havainnollistettiin Maanmittauslaitoksen rasterikartan ja ilmakuvien avulla. Toteutus 2015 Suunniteltujen toimenpiteiden toteutus kohteelle tulee tapahtumaan arviolta vuoden 2015 tai 2016 aikana. Toteutuksen onnistumista ei tämän takia tarkistella tässä raportissa. 24 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
3 TULOKSET 3.1 Vt 6 -pilotin tulokset Kohde 2013 Kaakkois-Suomen ELY -keskus Vuoden 2013 Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen kohdetta varten tehty suunnittelutyö oli onnistunut. NCC Roads Oy päällysti kohteen onnistuneesti Roadscanners Oy:n suunnitelman mukaan. Kaakkois- Suomen ELY-keskus oli kohteen hankintavaiheessa arvioinut, että varsinaisen massapintauksen 100 kg/m2 lisäksi tasausmassaa käytettäisiin keskimäärin 15 kg/m2 eli yhteensä 2 791,8 tonnia. Tasausmassan kulutus suunnitelman mukaan toteutetuilla toimenpiteillä oli 4,6 kg/m2 eli yhteensä 859,0 tonnia (kuva 13). Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen säästämä tasausmassan määrä oli siten 10,4 kg/m2 eli yhteensä 1 932,8 tonnia. Yhteenveto tasausmassamääristä on raportin liitteenä 10. Kuva 13. esimerkki 2013 toteutuneista tasauksista kuvattuna suunnitelma-aineiston päällä. Tasaukset kohdisteettin paaluväleille, jolla epätasaisuus 15 metrin matkalla oli suurempi kuin 2 cm. Muokattu alkuperäisestä (Timo Saarenpää, Roadscanners Oy) Kohteelle tehtyjen PTM mittausten perusteella tehtiin analyysi laadun riittävyydestä. Analyysi tehtiin vain suunnassa yksi, sillä PTM mittaus ennen päällystyötä (runkomittaus) oli tehty vain tierekisterin suuntaan (kuten käytännössä aina). Analyysi tasaisuuksista on esitetty taulukossa 3. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 25
taulukko 3. Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen vuoden 2013 kohteen tasaisuusanalyysi Suuntaan 1 tehty päällystys pituus (m) IRI 4 (mm/m) (10m ka) ero vanha uusi vanha pinta pinta uusi IRI (mm/m) (10m ka) ero vanha uusi vanha pinta pinta uusi URA (mm) (10m ka) vanha pinta uusi pinta ero vanha uusi täsmä TAS välit 2 740 1,40 0,85 0,55 2,36 1,40 0,96 6,61 1,50 5,10 lisä TAS välit (SMA MP ylikulutus) 5 171 1,20 0,95 0,25 1,93 1,32 0,61 4,59 1,48 3,11 pelkkä SMA 16/100 MP 5 101 1,17 0,83 0,33 1,83 1,16 0,67 4,13 1,69 2,44 koko päällystyskohde 2013 yhteensä 13 012 1,20 0,86 0,34 1,91 1,23 0,67 4,47 1,61 2,85 Täsmä TAS välit olivat pääosin risteysalueita, joissa myös liikenteen kulkeutuminen kapeammalla kaistalla (verrattuna leveäkaistatiehen) johtaa tunnetusti suurempaan urautumisnopeuteen. Tämä seikka on nähtävissä selkeästi tasaisuusanalyysistä, sillä urasyvyys täsmä TAS väleillä oli ennen päällystystyötä keskimäärin 6,61 mm, kun se pelkillä SMA 16/100 MP kohteilla oli 4,13 mm siis yli 2 cm eli 50 % enemmän. Analyysistä on myös havaittavissa, että IRI ja IRI4 mittaustulokset ennen päällystystyötä täsmä TAS väleillä olivat huomattavasti suuremmat kuin pelkillä SMA 16/100 MP kohteilla. Tästä voidaan päätellä, että toimenpiteet tehtiin oikeille paikoille. IRI (pitkä IRI) paraneminen oli täsmä TAS väleillä huomattavasti parempaa, kun se pelkillä SMA 16/100 MP kohteilla oli. Tätä seikkaa voidaan pitää TAS toimenpiteen ansiona, sillä perinteisesti on tiedossa, että pelkällä 100 kg/m2 MP/LTA toimenpiteellä ei pysty vaikuttamaan IRI tuloksen paranemiseen merkittävästi. IRI4 tulokset olivat täsmä TAS ja pelkillä SMA 16/100 MP kohteilla päällystystyön jälkeen samansuuruiset ja riittävällä tasolla kuvaamaan onnistunutta päällystystyötä. Tästä on selkeästi pääteltävissä, että sekä täsmä TAS, että pelkillä SMA 16/100 MP kohteilla päällystystyö oli tasaisuuden kannalta onnistunut. Suunnittelu- ja päällystystyön lisäksi pilotissa testattiin myös onnistuneesti tasaussuunnitelman visualista ilmentämistä eri tavoin Google Earth palvelussa (kuvat 14 ja 15). Ilmentäminen oli havainnollistavaa ja tehokasta. 26 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
kuva 14. Suunnitelma-aineiston esittäinen Google Earth kartassa (Petri Niemi, Finnmap Infra Oy) kuva 15. Suunnitelma-aineiston esittäinen Google Earth street view tilassa (Petri Niemi, Finnmap Infra Oy) Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 27
Kohde 2014 Kaakkois-Suomen ELY -keskus Vuoden 2014 Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen kohdetta varten tehty suunnittelutyö oli onnistunut. Asfalttikallio Oy päällysti kohteen onnistuneesti Roadscanners Oy:n suunnitelman mukaan. Kaakkois- Suomen ELY -keskus jatkoi kohdepituutta suunnitteluvaiheen 7065 metristä pidentäen sitä 5793 metrillä. Kohteen kokonaispituudeksi tuli näin 12858 metriä. Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen mukaan Asfalttikallio Oy käytti ilmoituksensa mukaan tasausmassaa koko kohteella 742 tonnia. Paalukohtaista erittelyä ei ollut käytössä tätä raporttia kirjoitettaessa. Suhteutettuna kokonaismäärä 742 tonnia suunnitteluvaiheen kohdepituudelle 7065 metriä, saadaan suunnitteluvaiheen kohdepituuden kulutukseksi laskennallisesti arvioitua 408 tonnia, joka on käytännössä sama kuin suunniteltu määrä 419 tonnia. Työ oli siis hyvin onnistunut. Suunnitteluvälin 7065 metriä kokonaispinta-ala on 12,0 metrin leveydellä 84 780 neliömetriä. Keskimäärin tasausmassan kulutus on siis suunnitelman ja toteuman mukaan ollut noin 4,9 kg/m2. Tämä vastaa vuoden 2013 kohteen toteumaa. Kohteelle tehtyjen PTM mittausten perusteella tehtiin analyysi laadun riittävyydestä. Analyysi tehtiin vain suunnassa yksi, sillä PTM mittaus ennen päällystyötä (runkomittaus) oli tehty vain tierekisterin suuntaan (kuten käytännössä aina). Analyysi tasaisuuksista on esitetty taulukossa 4. taulukko 4. Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen vuoden 2014 kohteen tasaisuusanalyysi pituus (m) IRI 4 (mm/m) (10m ka) ero vanha uusi vanha pinta pinta uusi Suuntaan 1 tehty päällystys koko päällystyskohde 2014 yhteensä 2 740 1,20 0,75 0,45 IRI (mm/m) (10m ka) ero vanha uusi vanha pinta pinta uusi URA (mm) (10m ka) vanha pinta uusi pinta ero vanha uusi Pelkkä 100 metrin keskiarvon IRI4 tulos ei anna riittävän kattavaa kuvaa epätasaisuuksien poistamisesta. 100 metrin keskiarvo on liian pitkä matka kuvaamaan lyhyitä TAS kohtia. 10 metrin keskiarvo käyttäminen olisi tässä kohtaa välttämätöntä. Myöskään IRI4 ei ole tässä kohtaa oikea mittari, sillä se kuvaa aallonpituutta, jonka perusteella voidaan arvioida vain varsinaisen päällystystyön (asfalttilaatan tai massapintauksen teko) toteutuksen teknistä onnistumista. Tulevaisuudessa tämän kaltaisissa pilottikohteissa olisi syytä pohtia, miten varmistaa vuorovaikutus toimijoihin, jotka eivät ole tutkimushankeen osapuolia. 28 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
Kohde 2014 Uudenmaan ELY -keskus Vuoden 2014 Uudenmaan ELY -keskuksen kohdetta varten tehty suunnittelutyö oli onnistunut paalutuksen osalta. Paalukohtaiseen tasausmassamenekin suunnitteluun jäi kehitettävää. NCC Roads Oy päällysti kohteen onnistuneesti Roadscanners Oy:n suunnitelman mukaan paalutuksen osalta. Toteutuneet tasausmassan määrät poikkesivat suunnitelluista 58 %. Suunniteltu tasausmassan määrä oli 1175 tonnia, toteutunut 1858 tonnia ja erotus 683 tonnia. Määrät on ilmoitettu taulukossa viisi. Jos kuitenkin tasausmassan määristä poistaa ne paaluvälit, joilla ylitys oli enemmän kuin 100 %, jää jäljellejääneiden paaluvälien poikkeamaksi suunnitellusta 33 %. Yhteenveto tasausmassamääristä paaluväleittäin on raportin liitteenä 11. Yli 100 % ylitysten osuuksien poistamien on perusteltua, sillä kaikilla näillä väleillä ilmeni jotakin normaalista poikkeavaa suunniteltuun nähden. Tarkasteltaessa paaluvälejä joilla 33 % keskimääräinen ylitys ilmeni, on huomattavissa, että näille väleille suunniteltu määrä oli koko suunnittelupinta-alalle jaettuna 15 kg/m2 (hankinnan tunnusluku), kun se Kaakkois-Suomessa vuonna 2013 oli vain 5 kg/m2. Tämä johtuu siitä, että Uudenmaan alueella 3290 metriä 9655 metristä eli 34 % oli suunnittelun alla kuin vastaava tunnusluku Kaakkois-Suomesta vuodelta 2013 oli 2740 metriä 13012 metristä eli 21 %. Tämän takia voidaankin päätellä, olettaen että molempien ELY alueella epätasaisuudet olivat niitä ilmetessä samansuuruisia, ja hankinnan tunnusluku ilman suunnittelua olisi Uudenmaan ELY -keskuksen alueella ollut luokkaa 25 kg/m2 taulukko 5. Uudenmaan ELY -keskuksen vuoden 2014 TAS massan kulutus, suunnitelma vs. toteuma (Kulutus kg/m2 on laskettu koko välin pituudelle leveydellä 13 m. Kyseessä on vain hankinnan näkökulman tunnusluku, joka ei kuvaa tasausten paksuutta.) pituus (m) leveys (m) pintaala (m2) suunniteltu TAS toteutettu TAS erotus TAS määrä (t) määrä (kg/m2) määrä (t) määrä (kg/m2) määrä (t) määrä (kg/m2) SMA 16/100 MP + TAS yhteensä 3 290 13,0 42 770 1 175 27,5 1 858 43,5 683 16,0 pelkkä SMA 16/100 MP yhteensä 6 365 13,0 82 745 0 0,0 0 0,0 0 0,0 UUD kohde 201 A D Vt6 yhteensä 9 655 13,0 125 515 1 175 9,4 1 858 14,8 683 5,4 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 29
Kohteelle tehtyjen PTM mittausten perusteella tehtiin analyysi laadun riittävyydestä. Analyysi tehtiin vain suunnassa yksi, sillä PTM mittaus ennen päällystyötä (runkomittaus) oli tehty vain tierekisterin suuntaan (kuten käytännössä aina). Analyysi tasaisuuksista on esitetty taulukossa kuusi. taulukko 6. Uudenmaan ELY -keskuksen vuoden 2014 kohteen tasaisuusanalyysi Suuntaan 1 tehty päällystys pituus (m) vanha pinta IRI 4 (10m ka) IRI (10m ka) URA (10m ka) uusi pinta ero vanha uusi vanha pinta uusi pinta ero vanha uusi vanha pinta uusi pinta ero vanha uusi SMA 16/100 MP + TAS yhteensä 3 290 1,28 0,85 0,43 2,22 1,40 0,82 5,70 1,58 4,12 pelkkä SMA 16/100 MP yhteensä 6 365 0,88 0,77 0,12 1,60 1,16 0,44 3,84 1,42 2,42 UUD kohde 201 A D Vt6 yhteensä 9 655 1,17 0,87 0,30 2,07 1,39 0,68 5,17 1,63 3,55 Analyysistä on havaittavissa, että IRI ja IRI4 mittaustulokset ennen päällystystyötä TAS väleillä olivat huomattavasti suuremmat kuin pelkillä SMA 16/100 MP kohteilla. Tästä voidaan päätellä, että toimenpiteet tehtiin oikeille paikoille. IRI (pitkä IRI) paraneminen oli TAS väleillä huomattavasti parempaa, kun se pelkillä SMA 16/100 MP kohteilla oli. Tätä seikkaa voidaan pitää TAS toimenpiteen ansiona, sillä perinteisesti on tiedossa, että pelkällä 100 kg/m2 MP/LTA toimenpiteellä ei pysty vaikuttamaan IRI tuloksen paranemiseen merkittävästi. Tulokset korreloivat hyvin vuoden 2013 Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen tulosten kanssa. IRI4 tulokset olivat TAS ja pelkillä SMA 16/100 MP kohteilla päällystystyön jälkeen samansuuruiset ja riittävän hyvällä tasolla kuvaamaan onnistunutta päällystystyötä. Tästä on selkeästi pääteltävissä, että sekä TAS että pelkillä SMA 16/100 MP kohteilla päällystystyö oli tasaisuuden kannalta onnistunut. Tulokset korreloivat hyvin vuoden 2013 Kaakkois-Suomen ELY -keskuksen tulosten kanssa. 30 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä
3.2 Mt 3662 -pilotin tulokset Liitteessä 12 esitetty suunnitelma perustui jaksotukseen sekä jaksojen kiireellisyyden ja eri toimenpiteiden vaikuttavuuden arviointiin seuraavin kysymyksin: saadaanko toimenpiteellä (käytetty rahamäärä) niin paljon hyötyä, että kannattaa tehdä? saadaanko toimenpiteellä riittävän pitkä vaikutus? kuinka paljon kohteeseen on ylipäätään järkevä käyttää rahaa? Jaksotuksessa priorisoitiin jaksot toisiinsa nähden ja toimenpidevaihtoehdot jakson toimenpidekohdan sisällä. Toimenpiteet luokiteltiin kolmeen luokkaan: 1. tämä olisi paras toimenpide elinkaaren kannalta 2. tämä olisi kakkosvaihtoehto monesti nykyrahoituksella valittava 3. tätä ei kannata tehdä rahan haaskuuta, sillä vaikutus olisi vain lyhytaikainen Suunnittelua voidaan pitää onnistuneena ja kyseistä luokittelutapaa toteutuksen hankintaa hyvin tukevana. Valitettavasti kohteen toteutuksen seuranta ei mahtunut tähän raporttiin, sillä toimenpiteet tullaan toteuttamaan aikaisintaan kesällä 2015. SITO keräsi toimintansa kehittämistä varten asiakaspalautetta ZEF järjestelmän kautta (kuva 16). kuva 16. SITO palautelomke Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 31