创新竣工验证
案例研究
作者：Yoshie Katagiri
2018年，日本国土交通省(MLIT)公开招标“引进和利用创新技术大幅提高建筑工地生产率的项目”，这是其i-Construction计划的一部分，旨在提高建筑工地的生产率，作为更广泛的创新战略的一部分。Kanatsu Giken与Fukui Computer Co.， Ltd.， Leica Geosystems Co.， Ltd.， Sanyo Sokki Co.， Ltd.组成了四家公司的财团，并投标了该项目。该联盟入选“利用数据提高土木工程施工生产率的技术”类别。
四家公司联合体的目标是对混凝土结构进行3D激光扫描，如桥台和桥墩，并使用获得的点云数据进行竣工验证，以显著提高施工现场的生产率。此外，他们尝试并提出了一种新的进度管理方法，利用捕获的点云数据与三维设计数据(CIM)的坐标值之间的差异。
Kanatsu Giken使用Leica Geosystems'Leica Nova MS60多学习，一种具有常规全站仪测量功能的三维激光扫描仪器。
“目前的竣工验证方法耗时且劳动密集，因为大部分差异的测量和分析都是手工完成的。我们当初购买Nova MS60的原因是为了减少这些任务的劳动密集度。在购买后不久，我们发现了MLIT项目。我们将重点放在了ava的专业知识上我可以在四家公司中进行测试，并提出了使用点和面进行施工管理的具体方法。这也有可能在验证竣工时实现高生产率，因此我们对该项目进行了投标。”在Kanatsu Giken的土木工程师资讯科技集团团队负责人yoshinobu kimura。
该联盟在五个地点进行了实地测量和数据分析，并根据结果汇编并向MLIT提交了建议。2019年，MLIT宣布了对所有提交项目的评估——该财团获得了最高评价“A”级。
通过测量铸造成立桩和3D设计数据（蓝线）的竣工而获得的点云数据之间的比较
通过测量用于3D设计数据的铸造桩而获得的点云数据的平面（粗糙度）比较评估
通过测量基于脚踏和设计数据（蓝线）而获得的点云数据之间的比较
平面(粗糙度)的点云数据的比较评价，通过测量作为基础的三维设计数据
采用传统技术，总共需要三个人——一对测量员和一名摄影师——来测量灌注桩的竣工。
通过试验技术，一个人可以操作Nova MS60进行测量和摄影。试验技术减少了一半以上的铸造桩测量所需的人数数。
脚是一种带有减震功能的钢筋混凝土基础。正如倒角，准确的角点读取可能是一个问题。
测量工时减半
在码头的情况下，由于要求在高度和限制空间中进行测量，使用三维点云数据进行平面评估非常有用。
在日本Ohguni高架桥外部和下部的两个桥台和两个桥墩的施工工程期间，对竣工测量和验证进行了试验。试验结果分为灌注桩、基脚和外壳。
为了能够有效地进行准确的型材验证，是试验技术的巨大优势之一。
“按照传统方法，当我们测量桩顶的标准高度时，我们使用一个梯子或类似的东西爬过从桩中伸出的钢筋，并让一个测量员站在中心。桩直径由两个小组测量，在两个方向进行测量——一个沿着桩轴这座桥和另一座桥垂直于此。这项工作重复了一次又一次，直到所有的桩都被测量。需要另一名工人拍摄竣工验证过程的照片。
使用Nova MS60，您可以从钢筋外部测量。它不再需要测量师成对工作以测量桩芯和带卷尺直径，然后计算中心点，因为可以通过数据分析准确地确定这些点，“木村教授解释道。
多态还原了测量工作所需的人类少于一半。工人停机时间从83.3种曼霍尔减少了常规技术到37.27小时。
此外，由于Nova MS60捕捉到的数据被上传到点云处理系统中进行竣工测量，因此不需要单独拍照进行竣工验证。这也省去了现场工作后整理照片的时间。
地基是钢筋混凝土放在灌注桩顶部的基础。在试验中，脚手架被证明是一个障碍。桥墩位于基脚上，支撑桥梁上部结构。
对于码头和脚，证明脚手架被证明是一种障碍，并且仪器必须经常移动。尽管如此，与使用常规技术的40种曼霍尔相比，试验任务占据了8.5种曼霍尔和30.9人的曼哈福。
通过测量码头的成品形状和设计数据（蓝线）获得的点云数据的比较
通过测量针对3D设计数据的码头的AS构建而获得的点云数据的平面（粗糙度）比较评估
他说:“至于地基和桥墩，我们只减少了约20%的工时。但在需要测量许多建筑物的情况下，即使是20%也已是相当可观的节省。”此外，如果3D激光扫描成为一种标准流程，建筑工地将设计建造和拆除脚手架的工作流程，从而可以有效地进行测量，这将进一步减少人力时间。”木村说。
使用点云数据可以提高生产效率、提高准确性和安全性
这种采用点云数据验证的这种创新方法具有多数潜在的益处，包括更高的生产率，更高的准确性和改善的安全性。此外：
•竣工测量可由一名工人进行。
•一旦捕获数据，就可以测量任意坐标之间的尺寸或查看任何位置的横截面。
•不再需要拍摄和组织竣工验证照片。
•能够计算XYZ轴偏差是前所未有的，有可能提高维护和管理的精度。
即使在施工进行，桩和地基被埋在地下不可见的情况下，这些不可见结构的状态可以在未来被精确测量和仔细管理。详细记录施工过程可提高安全性和可靠性，并可减少重大事故的发生。
此外，申请机会可能会扩大。潜在用途包括将捕获的数据上传到CIM，用于处理和组合上述具有VR（虚拟现实），AR（增强现实）和先生（混合现实）技术和可穿戴终端的技术，改变施工工作的性质。
立即查看3D设计数据叠加在点云数据上
合并具有3D设计数据（CIM）的整个结构的AS构建点云数据。
易用性，全站仪的熟悉的操作界面与高性能电机驱动器结合，用于高速旋转和反转，以及高激光扫描速度导致完整的用户满意度。
“Nova MS60最大的好处是，你可以实时查看叠加在点云数据上的3D设计数据——你只需在现场查看Nova MS60的屏幕，就能立即看到差异。如果一个读数不在标准值范围内，要么是测量位置错误，要么是其他东西错误。所以，当你工作时，通过对3D设计数据进行检查，你就可以确保建造完成后不会出错。”木村教授解释道。
Kanatsu Giken以“充分利用该领域的技术”为主题开展了这一试验项目，并将工程师和施工现场聚集在一起，追求创新。
“在本次试验中，我们只是将一项建议付诸实施，表明有另一种方式来做事情。由于从参与到全面采用i-Construction的转变，需求发生了变化，我们将继续采用灵活的思维和创造力，以提高建筑工地的生产力，并使工地更具吸引力我有工作的地方，”结论木村。
