С точностью до миллиметра. Лазерное сканирование в геодезии
Лазерное сканирование, несмотря на необходимость использования сравнительно дорогостоящего оборудования, все активнее применяется в геодезии, проектировании и строительстве сооружений.
Технологии проведения инженерных изысканий не стоят на месте. Специалисты рынка считают, что в настоящее время одним из самых быстрых и точных методов получения характеристик о сооружении и месте, где оно будет или уже расположено, является лазерное сканирование. Применять в России эту технологию в единичных случаях начали 10–15 лет назад. Сейчас лазерное сканирование уже распространено, хотя чаще всего специалисты используют более традиционные приборы.
Практично и выгодно
Руководитель направления капитального строительства IТ-компании КРОК Анна Фейнберг отмечает, что принцип технологии лазерного сканирования заключается в измерении расстояния от сканера до поверхности объекта и формировании на основе этого облаков точек с пространственными координатами. «Современные модели лазерных сканеров позволяют вести съемку со скоростью более миллиона точек в секунду и высокой точностью. В результате получается цифровая копия объекта, что позволяет использовать полученные данные для создания обмерных чертежей. Также это позволяет создать цифровую модель здания. Технология лазерного сканирования довольно популярна, поэтому, например, в Москве, проблем с тем, чтобы найти необходимое оборудование, не возникнет. При этом не все компании обладают компетенциями, позволяющими построить на основе облаков точек BIM-модель здания и затем вести в едином информационном пространстве работы, связанные с модернизацией и эксплуатацией здания», – добавляет она.
Именно возможность создания трехмерной цифровой визуализации, с последующим использованием в связке с BIM-технологиями, считает основным преимуществом лазерного сканирования генеральный директор компании «КБК Проект» Василий Костин. «Лазерное сканирование – это прежде всего сокращение сроков работ при увеличении точности. Что особенно важно при реализации новых проектов с точной географической привязкой. При этом в сравнении с традиционными методами экономическая выгода от использования технологии составляет 40–80%», – отмечает он.
Полевое лазерное сканирование, применяемое в геодезии, проектировании и строительстве, можно подразделить на три подвида: наземное, мобильное, воздушное. Выбор производят специалисты, в зависимости от особенностей работ.
Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев отмечает, что наиболее широкое распространение получило наземное лазерное сканирование, в связи с универсальностью и простотой метода, разнообразием и более низкой ценой оборудования. Оно наиболее активно используются в строительстве (строительный контроль, авторский надзор), ведении маркшейдерских работ (подсчет объемов, регулярные замеры и съемки), осуществлении реконструкции геометрически сложных объектов наследия.
«Ручные сканеры получили широкое распространение при исследовании протяженных объектов, а также небольших закрытых помещений, складов. Воздушное лазерное сканирование имеет самую высокую стоимость оборудования при существенных рисках поломок. Поэтому большого распространения оно пока не получило. Но исследовательско-конструкторские центры активно ведут работы по удешевлению такого оборудования, и в дальнейшем оно может практически полностью вытеснить аэрофотогеодезию с рынка», – прогнозирует Сергей Лазарев.
Широкий выбор
В настоящее время производителями отраслевых систем лазерного сканирования являются только зарубежные компании. На рынке представлены такие бренды, как Leica, Trimble, Topcon, Z+F, Riegl, Faro и др. В силу изначальной сравнительно высокой стоимости этой техники многим геодезическим и проектным организациям, особенно небольшим, она оказалась не по карману. Но в последние три-четыре года предыдущие линейки приборов подешевели и стали доступнее. Кроме того, на рынке практикуется аренда или покупка бывшего в употреблении лазерного оборудования.
Ценовые сегменты очень разные и зависят от предъявляемых к технике требований, рассказывает Сергей Лазарев. К примеру, наземный лазерный сканер Leica BLK360 имеет низкие точностные характеристики, невысокую дальность и соответственную низкую цену, порядка 2 млн рублей. Наиболее точный и «дальнобойный» (до 1 км) сканер Leica ScanStation P50 стоит уже около 15 млн. Необходимо также учитывать и цену программного обеспечения для обработки данных, она варьируется от 100 тыс. до 2 млн рублей. «На мой взгляд, наиболее технологичным оборудованием на рынке сегодня является наземный лазерный сканер Leica RTC360. Этой весной должна выйти на рынок новинка – Trimble X7, представленная в 2019 году на выставке InterGeo. Предположительно, она будет иметь более низкую стоимость при сравнимых характеристиках и сможет составить конкуренцию», – считает эксперт.
По мнению ведущего специалиста ООО «Геодезические приборы» Григория Жукова, лазерный сканер GLS-2000 японской компании Topcon, благодаря своим характеристикам и стоимости, на сегодняшний день является одним из наиболее универсальных и распространенных решений для лазерного сканирования. «Помимо высокой скорости, точности, возможности работы при минусовых температурах, прибор обладает большой дальностью съемки – до 350 м. Это делает его универсальным при выполнении самых разных работ. Такая особенность позволяет легко применять этот сканер при съемке городских территорий и насыщенных объектами промышленных зон, а также для съемки фасадов зданий, архитектурных памятников и многого другого. Прибор автономен и не требует дополнительных средств управления и сохранения данных. Все установки сканирования выполняются через встроенную панель управления, а данные накапливаются на обычной карте памяти стандарта SD», – добавил он.
Мнение
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Главной технологической задачей геодезиста является предоставление достоверной и максимально полной информации о положении объекта в пространстве и его геометрических характеристиках. Основным видом оборудования, позволяющим в максимально быстрые сроки собирать большой объем информации, являются именно лазерные сканирующие системы. Они позволяют получить облако точек, в котором можно отследить огромное количество параметров исследуемого объекта.
Григорий Жуков, ведущий специалист ООО «Геодезические приборы»:
– Внедрение технологии лазерного сканирования позволяет получить массу преимуществ по сравнению с традиционными методами съемки. Основными ее достоинствами являются высокая скорость выполнения измерений, детальность съемки, а также полнота и точность получаемых результатов. Можно с уверенностью сказать, что эта технология открывает новые возможности для работы и дает необходимую информацию для развития современного метода трехмерного проектирования объектов.
Стройка нового формата
В управлении строительными проектами все активнее задействуются цифровые технологии. Это не только BIM-моделирование, но и ряд других форматов
и направлений, позволяющих эффективно решать поставленные задачи.
В консервативную строительную отрасль продолжает приходить цифровизация. Об этом уже говорят не только чиновники, но и сами игроки рынка. Различные цифровые технологии задействуются как в управлении самой девелоперской компанией, так и в отдельных проектах.
Технологичный контроль
Руководитель направления информационного моделирования AECOM Андрей Кумсков отмечает, что в управлении строительством распространение новых технологий можно разделить на два направления: строительный контроль и анализ проектной и строительной информации. Эти направления имеют разные начала. Первое распространяется с площадки строительства с уровня технических специалистов, второе – из офиса с уровня менеджмента.
«Технологии строительного контроля включают организацию единой среды хранения проектной и строительной информации. В том числе инструменты для использования планшетов для подгрузки актуальной BIM-модели и чертежей выпущенных в производство работ непосредственно на стройплощадке. Применяемая система стройконтроля также обеспечивает систематическое хранение результатов инспекции строительных работ, выдачи заданий и предписаний на устранение замечаний», – рассказывает он.
Основатель проектного бюро Rumpu Евгений Богданов отмечает, что специальная система контроля уже задействована для авторского надзора. «Наши чертежи, созданные в Revit, имеются в оперативном доступе на планшете у специалиста, который находится на объекте. При проведении надзора он имеет возможность прикрепить фотографию, например, нарушения качества строительных работ напрямую к чертежу и отправить ее в отчете заказчику. Это гарантированно позволяет избежать ситуаций, когда кто-то что-то забыл, сделал не так, как было нужно, и т. д», – говорит он.
Не в полную мощь
Тем не менее BIM как платформа управления строительством, как считают многие эксперты, пока еще отраслью не «распробована». В настоящий момент, отмечает технический специалист САПР компании «Системный софт» Олег Кирьянов, рынок изобилует решениями от разных вендоров, которые перекрывают практически все задачи проектировщиков. Чего нельзя сказать о разнообразии решений для управления строительством. Комплексных решений для управленцев и строителей пока что нет. Есть только отдельные программы, которые решают определенные виды задач.
С этим согласен и директор по строительству компании «Строительный трест» Андрей Паньков. «К сожалению, несмотря на огромные возможности, которые предоставляют BIM-технологии, сегодня они не используются на полную мощность. Отчасти эту тенденцию можно объяснить спецификой и масштабом отечественного рынка, а также отсутствием достаточного количества компетентных кадров. И если на этапе проектирования здания возможности BIM сегодня применяются максимально эффективно, то непосредственно при строительстве его используют единицы. На этапе эксплуатации здания BIM-технологии не применяются вовсе», – подчеркивает он.
По словам эксперта компании bimaudit.ru Олега Кырова, сейчас уже появилась пятимерная BIM-модель, где четвертое измерение – это время, а пятое – сметная цена. Соответственно, можно в реальном времени управлять изменением сметной стоимости. Эксплуатирующей компании пригодится BIM-модель с LOD (level of detalization) 350 или 400, чтобы обеспечивать эффективное функционирование здания. Все эти технологии активно предлагаются разработчиками программного обеспечения.
Не только BIM
По словам специалистов, цифровизация строительной сферы предполагает использование не только BIM, но и других технологий. К ним можно отнести переход на электронный документооборот. Директор департамента информационных технологий Группы ЦДС Михаил Орлов сообщил, что компания уже начинает в таком формате работать с поставщиками. Эффект от этого будет виден чуть позже. В «цифру» будут переведены как юридические документы (счета-фактуры, акты и т. д.), так и коммуникация между поставщиком, отделом материально-технического обеспечения генподрядчика и стройплощадкой. «Сроки перехода на электронный документооборот достаточно длительные, так как нам приходится работать индивидуально с каждым поставщиком. Но важно, чтобы не только мы, но и каждый партнер, с которым мы сотрудничаем, был готов перейти на новую систему взаимодействия», – отмечает он.
Также проконтролировать поставку того или иного материала на стройку помогут электронные датчики. В частности, RFID-метки на железобетонных изделиях уже сейчас позволяют контролировать бизнес-процессы, рассказывает начальник отдела технологии сохранности департамента стратегического развития ГК «Силтэк» Максим Селиванов. Они помогают отслеживать каждую единицу маркированной продукции на протяжении всего производственного цикла, а также выделить изделия внешне одинаковые, но имеющие разную характеристику, например, по марке бетона, форме металлокаркаса и т. д. «Строительная организация, принимая партию продукции, может очень быстро сделать входной контроль, получив от поставщика первоначальную информацию из RFID-меток. Контроль может продолжаться и дальше, уже на стадии сборки и эксплуатации железобетонных изделий», – подчеркивает специалист.
Мнение
Андрей Кумсков, руководитель направления информационного моделирования AECOM:
– В некоторой степени новые технологии строительного контроля принимаются легче, чем новые технологии анализа проектной и строительной информации. Дело в том, что они накладываются на привычные методы работы, лишь совершенствуя их, сохраняя при этом сформировавшиеся устои организации работы. Новые же технологии анализа проектной и строительной информации подразумевают более комплексный подход, так как вовлекают множество участников проекта. Например, 4D- и 5D-моделирование позволяет проанализировать качество и стоимость строительных работ на новом уровне, получить более точную картину графика поставки материалов, но также предполагает включение в процесс проектировщиков и специалистов по планированию, сметчиков, специалистов ПТО, руководителей различных звеньев со стороны генерального проектировщика, генподрядчика, техзаказчика, подрядчиков. Качество реализации данной работы во многом зависит от слаженности взаимодействия каждого из звеньев.
Тимофей Татаринов, член экспертной комиссии по внедрению BIM-технологий при Общественном совете Минстроя РФ, генеральный директор ООО «Мобильные решения для строительства»:
– Имея пятилетний опыт внедрения IТ-продуктов для строительной отрасли, могу с уверенностью сказать, что ни один программно-аппаратный комплекс не будет приносить желаемую пользу без экспертного аудита бизнес-процессов, выверенного внедрения и дальнейшего сопровождения. При комплексном подходе эффект можно получить уже в первые три месяца и реально оценить результаты внедрения после сдачи объекта, что в среднем по РФ составляет 18 месяцев. Именно поэтому успешно внедренных и оттиражированных цифровых технологий для управления строительством – единицы.
Для управления качеством внедряется мобильный строительный контроль, для управления сроками – умные системы мониторинга выполнения объемов СМР. Искусственный интеллект и big data помогают анализировать план-факт и все происходящее на стройке, прогнозировать внештатные ситуации, отставание от графика, а также выступают в роли цифрового ассистента для каждого непосредственного участника строительства. А облачные и мобильные технологии создают единое специализированное информационное пространство, запрос на которое есть уже не только у ведущих столичных застройщиков, но и у региональных девелоперов. Экономия 16% на дополнительных работах, увеличение скорости устранения замечаний до 10 раз, снижение риска срыва сроков на треть – доказанный эффект от внедрения проверенных цифровых технологий в управлении строительством.
Во избежание фундаментальных проблем
Основные дефекты фундаментов связаны с размытием подстилающих слоев и повреждением гидроизоляции. Причиной нарушений все чаще становится человеческий фактор.
Обследование фундаментов является неотъемлемой частью строительных работ после нулевого цикла, при комплексной технической проверке уже возведенных зданий, а также при их реконструкции. Регламентируется оно ГОСТ 31937-2011 и имеет ряд нюансов. По словам представителей компаний, работающих в этой сфере, данная услуга востребована на рынке. Работа эксперта очень ответственна, так как дефекты и повреждения подземных стеновых конструкций хоть не всегда и видны, но очень опасны.
Пойти трещинами
По словам президента «Ассоциации обследователей зданий и сооружений» Алексея Улыбина, поскольку фундаменты скрыты под землей, их обследование наиболее трудоемко. Поэтому они обследуются, как правило, реже надземных конструкций. Чаще всего такие работы проводятся при увеличении нагрузки на фундамент, а также при наличии признаков неудовлетворительного состояния фундамента, отражающихся на надземных конструкциях.
В частности, как отмечает генеральный директор «Центра строительного контроля и экспертизы строительства» Максим Перепелицин, такие исследования необходимы, когда в стенах здания появились трещины, а дверные или оконные проемы перекосились. А также когда присутствуют визуальные просадки, хотя деформации несущих конструкций незаметны. Провести проверку фундамента нужно будет при надстройке этажа дома или его реконструкции. Не обойтись без нее и в том случае, если в подвальном помещении здания постоянно присутствует вода. Кроме того, обследование проводят при возникновении сомнений в соблюдении проекта при строительстве.
«Фундаменты постоянно находятся в агрессивной среде, так как взаимодействуют с грунтами, осадками. Это приводит к микроразрушениям бетона и снижает его прочность. Также бывает, что на фундамент воздействует землетрясение, но это нехарактерно для нашей географической зоны», – поясняет Максим Перепелицин.
Генеральный директор «КБК Проект» Василий Костин рассказывает, что обследование подземных конструкций начинается с изучения проектно-технической документации, затем проводится наружный визуальный осмотр объекта на наличие видимых дефектов и деформаций (трещины, осадка, коррозия и т. п.). По его итогам составляется отчет с дефектной ведомостью фундамента, в котором указываются положение и детальные характеристики обнаруженных повреждений.
«После этого применяется инструментарий. Самым популярным методом инструментального исследования является прокладывание шурфов – вертикальных выработок в грунте глубиной ниже подошвы обследуемого фундамента. Более современные методы включают ультразвуковое сканирование, тесты на неразрушающий контроль и ударный импульс, лабораторные исследования образцов фундамента и грунта. Из новых приборов используются лазерные рулетки и нивелиры, измерители прочности бетона, виброметры и пр. Они помогают анализировать геометрию конструкций, прочность материалов и несущую способность фундаментов, а также состояние арматуры и гидроизоляции здания», – отмечает эксперт.
По словам специалистов, виды фундаментов имеют свою специфику, что может отражаться на методе их исследования. Так, в Санкт-Петербурге, как сообщает генеральный директор ООО «Энигма-С» Виталий Соколов, особенно в исторической части города, у одного дома фундаменты могут быть трех и более типов (бутовый, монолитный, свайный или деревянный и т. д). «Соответственно, и оценка технического их состояния имеет свои особенности как при проведении «полевых» работ, так и при камеральной обработке данных. Самым надежным методом определения прочностных характеристик материалов фундаментов являются лабораторные испытания. Широкий спектр современной приборной базы этих испытаний позволяет определить все необходимые параметры. В том числе прочность, влажность, водопроницаемость, стойкость к агрессивным средам и т. д», – утверждает он.
Формальный подход
В последнее время, по словам специалистов, нарушения в эксплуатации и повреждения фундаментов все чаще выявляются при обследовании сравнительно новых зданий.
Как отмечает заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев, к сожалению, сегодня основательно обследуются фундаменты только в аварийных случаях. Также такое обследование проводится по окончании нулевого цикла строительства перед увеличением нагрузки. Однако строители после заливки фундамента проводят наблюдения в основном формально. Также имеет место несоблюдение проектных условий при устройстве оснований. Оно может выражаться в несоответствии использующихся марок раствора и класса бетона, нарушении правил армирования и может привести к обратному заполнению пучинистыми грунтами.
Иногда обследование фундаментов формально проводят и некоторые экспертные организации. Поэтому заказчику надо тщательнее подходить к выбору подрядчика. Директор ООО «Архитектурно-строительная компания» Вадим Аткишкин напоминает, что специалист, производящий обследование фундаментов, должен не только иметь профессиональные знания и подготовку по специальности «инженер-строитель», но и обладать знаниями и иметь подтвержденную квалификацию. Причем, согласно разъяснению Минстроя РФ, из-за обследования грунтов основания фундаментов обследование зданий и сооружений в целом отнесено к инженерным изысканиям, и, соответственно, организациям, выполняющим такие работы, необходимо иметь членство в соответствующей СРО (до 2018 года эта деятельность была отнесена к проектированию).
«Решение по устранению дефектов и повреждений рекомендуется организацией, проводившей обследование. Детально оно разрабатывается уже проектной компанией при формировании пакета проектно-сметной документации на ремонт, реконструкцию и т. д», – говорит Вадим Аткишкин.
Мнение
Максим Перепелицин, генеральный директор «Центр строительного контроля и экспертизы строительства»:
– Видов нарушений и дефектов фундаментов достаточно много. Можно выделить несколько основных. Например, нарушения возникают при неправильной глубине заложения фундамента. Устранить эту ошибку невозможно, но при небольшом проседании конструкции рекомендуется искусственно увеличить глубину заложения фундамента. При подъеме грунтовых вод спасение в устройстве дренажной системы. Трещины в конструкции при надстройке еще одного этажа означают неправильную оценку несущей способности фундамента. Соответственно, следует рассчитать новую нагрузку и усилить фундамент. При потере прочности фундамента необходим капитальный ремонт либо замена конструкций на новые.
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Основные причины дефектов фундаментов связаны с ошибками при проведении инженерных изысканий и проектировании, с нарушениями в технологии работ (избыток грунта, некачественное уплотнение, промерзание, намачивание) и в дальнейшей эксплуатации данных конструкций. После проведения обследования фундаментов всегда составляется технический отчет, в котором наряду с описанием обследуемого объекта, результатами отборов и лабораторных испытаний в обязательном порядке приводятся рекомендации по устранению нарушений. В частности, мы рекомендуем разработать проект по усилению фундамента здания или сооружения в 95% случаев нарушений.
Алексей Улыбин, президент «Ассоциации обследователей зданий и сооружений»:
– Возможность (и стоимость) устранения дефектов в фундаментах полностью зависит от того, на какой стадии они выявлены. Если речь идет о контроле в процессе строительства, устранение не вызывает больших проблем. Например, сломанную или поврежденную сваю можно заменить «дублем», а дефектный бетон демонтировать и замонолитить заново. Гораздо сложнее ситуация, когда на фундаменте уже построено здание, еще хуже, если оно эксплуатируется. В данном случае сложность работ по усилению конструкций иногда возрастает в разы, а их стоимость увеличивается на порядок.