3D-koneohjauksen käyttö pienissä ja keskisuurissa maanrakennushankkeissa

Abstract

Mallipohjainen rakentaminen on muuttamassa rakentamisen työtekniikoita tulevaisuudessa entistä laajemmin. 3D-koneohjauslaitteet alkavat yleistyä työmailla valtion ohjauksella. Suuret infran tilaajat vaativat jo nyt koneohjausta käytettäväksi suurissa infraurakoissa ja pilottikohteissa. Tavoitteena on saada koko infra-ala käyttämään tietomalleihin perustuvaa suunnittelua ja rakentamistapaa lähitulevaisuudessa.

Tavoitteen saavuttaminen edellyttää työmaahenkilöstön perehdyttämistä mallipohjaisen rakentamisen maailmaan. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on jakaa projektin- ja työnjohdolle sekä mittaushenkilöstölle kokemuksia koneohjauslaitteiden käyttöönotosta työmaalla. Teoriaosuus sisältää tietoa yleisimpien maanrakennustyömailla käytettävien koneiden koneohjauslaitteistoista sekä yleistä tietoa paikannuksesta ja mittaamisesta. Työssä esitellään työmaalla käytettävien mallien ominaisuuksia ja niiden tekemisessä huomionarvoisia asioita.

Opinnäytetyö sisältää referenssikohteita, joissa koneohjattuja työkoneita on käytetty. Referenssikohteet olivat koneohjatun rakennustavan pilottikohteita, joiden urakkasopimukseen kuului koneohjauksen käyttö rakentamisessa. Näiden kokemusten pohjalta on arvioitu koneohjatun rakennustavan eri puolia tämän opinnäytetyön johtopäätösosiossa.

Referensseinä olevien pilottien optimaalisen tehokasta läpiviemistä on toistaiseksi hidastanut suunnitelma-aineiston laatu, paikalliset yhteysongelmat sekä asian uutuus ja opetteluun kuluva aika.

Tulevaisuudessa 3D-koneohjattu rakentaminen tulee yleistymään pienimmilläkin infra-työmailla laitteistojen yleistyessä esimerkiksi kaivinkoneissa. Koneohjaus mahdollistaa kohteen rakentamisen ja tarkemittaamisen kaivinkoneella ilman maastoonmerkintöjä. 3D-koneohjauksen käyttöönottaminen työkoneissa lisää myös työmaan joustavuutta ja nopeuttaa työvaiheiden välillä siirtymistä.

Mallipohjainen rakentaminen vaikuttaa pilottien perusteella olevan tehokkaampaa ja tarkempaa kuin perinteisillä menetelmillä rakennettaessa. Toisaalta erityisesti satelliittipaikannuksella toimivilla järjestelmillä on omat puutteensa, joten laaduntarkkailuun on kiinnitettävä huomiota.

Civil Engineering is heading towards the BIM (Building Information Models) era. This means that both designing and contracting of infrastructural property will be executed using 3D models of the designated structures in the near future. This brings new ways of visual presentations and allows designers of different structures, and the public also, to see the site as a whole.

There are different levels of machine control and GNSS-tracking can be used for various functions. In excavators machine control unit guides the pilot, based on the data model that has been stored in the machine control unit. It can be used in excavations and for grading. For grading and fine grading tachymeter controlled graders benefit greatly from 3D machine control. Their work is much more efficient as well as more accurate.

The main objective of this thesis was to study the new ways of building infrastructure using 3D machine control. Thesis includes two pilots where the machine control units have been used on sites and a theoretical section where the different components of which 3D machine control is based on are introduced. This includes satellite navigation and different coordinate systems and the description of how different machines can use 3D machine control. The main vendors for machine control equipment in Finland are also presented.

Last part of this thesis is a summary and features some predictions of future developments regarding 3D data model use in Finland. It seems clear that machine control will reduce costs and shorten construction times and is definitely worth the effort it requires from job sites in these early stages.

This thesis was made for Lemminkäinen Infra Ltd and one of its purposes was to provide information for supervisors and surveying staff for the transition from conventional way of construction to the model based future way.