建屋发展局日后调查一些发生在组屋单位内的混凝土剥落和漏水事故时,可能会采用微波影像扫描仪来找出导致事故的原因。
测试结果显示,这种运用微波(microwave)的影像扫描仪能有效锁定出问题的位置,协助维修人员更好地解决较复杂的个案。
老旧的组屋单位可能出现维修和保养方面的问题。一些屋主曾向媒体反映,家里天花板混凝土龟裂、继而剥落,以及天花板漏水的情况。
混凝土剥落多发生在浴室和厨房等屋内较潮湿的位置,主要因素为碳酸化(carbonation),是一种自然耗损现象。包裹在水泥里的钢筋腐蚀后,会使到混凝土龟裂和鼓起。
组屋屋主必须负责保养单位,并展开所需的维修工作。如有必要,建屋局会协助屋主维修剥落的混凝土。
维修人员一般上会以目视检查情况,但这未必能有效断定导致混凝土剥落或漏水的根本原因。
本地研发公司微智科技(Wavescan)通过“企业版酷点子”(Cool Ideas Enterprise)计划与建屋局合作,联手开发能够有效解决这类维修困难的解决方案。
微智科技的微波影像扫描仪能即时生成3D影像,像是为混凝土照X光,让调查人员看清楚藏在混凝土里面的问题,无须凿开或在天花板和墙壁上钻洞。
高清晰度的彩色3D影像能显示天花板和墙壁中哪里有空间、空间有多大、钢筋是否可能腐蚀等。
测试期长18个月 在碧山组屋派上用场
微波影像扫描仪的测试耗时18个月。这个期间,建屋局在碧山一个组屋单位内把扫描仪派上用场。这个单位的屋龄有36年,面对厨房天花板漏水问题已有多个月。
3D影像显示单位的天花板里有水分存在,并勾勒出渗水的路径。结果显示,水是从浴室渗到厨房的。在查明肇事原因后,维修人员为天花板有问题的位置进行聚氨酯(polyurethane)注射,彻底解决漏水问题。
微智科技的运营总监连魁渊接受《联合早报》访问时透露,除了在建屋局的建筑研究中心内展开测试,研发小组也在空置的旧组屋单位进行测试。
研发小组利用微波影像扫描仪扫描空置单位,找出哪些地方有问题,过后在相应位置上挖凿或钻洞,露出混凝土内部,以验证3D影像是否与现实情况相符。
连魁渊说,各类测试为扫描仪的人工智能(AI)功能提供学习机会,改进人工智能演算法,提升它辨认混凝土内缺陷的效率。
他也指出,扫描仪能够生成精细的图像切片,以及辨认不同建筑材料,大大提高分析的准确和可靠度。除了能缩短调查时间和减少分析数据所需的人力,扫描仪也能降低发生人为错误的可能。
建屋局告诉《联合早报》,扫描仪能辨认钢筋腐蚀、裂缝、渗水来源、混凝土剥落等问题。通过找出根本原因,能让建屋局在混凝土剥落情况变得肉眼可见之前展开维修工作,将有助于解决长期的天花板漏水和混凝土剥落的个案。
建屋局计划在更多现有组屋单位采用微波影像扫描仪,作进一步测试。建屋局指出,开发扫描仪是要更快速和更准确鉴定与应对维修问题所做的一项努力,以改进居民的生活环境,并确保组屋继续保持良好状态。
多功能机器人出马 首次“参与”组屋建造
建屋局首次在建造预购组屋时采用多功能机器人,为墙面抹灰、打磨和喷油漆,测试这类机器人在提升建筑施工效率方面的表现。测试的初步结果显示,使用机器人能节省多达四成的人力。
这项为期两年的试点计划今年8月启动,加入测试的预购组屋项目位于义顺北,这个邻里会有八座组屋。虽然有近1000个单位,但并非所有单位的施工都有机器人参与。
工程总承包商设立一个小组来专门负责测试工作,有机器人参与施工的组屋单位约有40个。承包商也同时测试另一台更大型但功能相似的机器人,用于多层停车场的施工。
简单来说,墙面在上漆之前,还须要先抹灰和打磨,而这个工序传统上都由人力完成。
建屋局通过“企业版酷点子”计划来支持建筑承包商联宇建筑工程(Teambuild),从海外引进多功能机器人,测试它们是否适用于组屋建造工程。
联宇建筑工程的项目总监李史聪以四房式单位为例子,要完成约110平方米墙面的抹灰和打磨工作,如果以两名操作员搭配机器人,须要23.5个工时(manhour),比纯粹使用人力所需的40个工时少超过四成。
但这不意味着组屋就一定能更快建好,因为还有许多其他因素会影响工程速度。
除了能节省人力,测试也发现采用机器人能节省建筑材料,使用的灰泥可从16袋减少到10袋。
虽然引进的机器人在海外已经普遍使用,但仍必须经过一关关测试,以确保工序质量符合本地组屋的标准,例如抹灰后的墙面够不够平整、是否有大气泡,以及喷漆是否平均等。
李史聪告诉《联合早报》,测试目前处于平稳期,之前必须先克服许多挑战。测试小组反复进行试验,找出适合机器人使用的灰泥产品、合适的喷嘴、刮刀抹灰的正确角度等。
机器人也面对局限 无法完全取代工人
机器人在喷漆方面也有一些局限,例如无法处理墙面的边缘和角落、横梁,以及窗户之上的窄小墙面等。测试小组通过不断尝试,持续修改编码来改进人工智能演算法,让机器人逐步克服这些困难。
不过,机器人无法完全取代工人,因为它无法为防空壕内部施工,也无法处理水管和水管遮住的墙面等。
下一阶段的测试将继续改进机器人的功能,例如自动规划施工路线。两年试点计划完成后,建屋局可能进一步在更多建筑项目中使用这类多功能机器人。
李史聪有信心机器人和人工智能将可在很大程度上,解决新加坡面对的技术工人短缺问题。他指出,客工来源有限,且不同行业都从同样来源引进工人,竞争自然激烈。此外,政府对引进客工实行限制。
使用机器人的另一个好处是减少疫病可能对工程造成的影响。冠病疫情期间,为了阻止疫情扩散,工地必须遵守严格的条例,减少工人与工人之间的接触,严重拖慢工程进度。如果承包商能多使用机器人,相信可减低这方面的影响,尽可能让工程持续进行。
土力屏障系统 减少山坡土壤侵蚀事故
全球变暖使到气候出现变化,本地近年来的暴雨更为频繁,进而提高发生山坡土壤侵蚀事故的概率。
建屋局和南洋理工大学联合开发一套土力屏障系统(GeoBarrier System,简称GBS),可有效维持山坡的稳定性,减低大雨冲刷导致土壤流失的可能。
相对于传统的挡土墙和钢筋混凝土墙,GBS的其中一个优点在于可以优化地下停车场等建设的建筑结构,释放更多空间。GBS本身附有的种植袋也可用来栽种蕨类植物(ferns)和灌木,绿化环境。
福林建筑工程(HockLim Engineering)于2018年向建屋局提交“企业版酷点子”计划申请,研究以创新方式来优化GBS的制作和组装程序。
该公司的总裁蔡元森指出,公司将科技注入工作程序中,且让工作流程自动化。经过优化后,GBS的布袋也不容易变形、能更紧密地拼贴在一起,进而提升GBS技术的商业可行性,有助于将这套技术推销到海外。
福林过后实地运用GBS技术,在比达达利的Woodleigh Glen邻里筑起两道绿墙,取代原本应该建造的挡土墙。
绿墙主要有三层,最上面一层是绿植,接着是装着细沙的布袋。最底下一层装着大颗粒的石块,也可使用拆除其他建筑结构后留下的混凝土块,更为环保。
基于非饱和土力学(unsaturated soil mechanics)产生的作用,两层布袋紧密结合后,会使到水分通过细沙布袋层流走,而无法渗透过装有石块的布袋层,接触不到最底下的土壤。这也意味着即使下暴雨,雨水也无法将土壤冲刷掉,土壤会继续固定在原处。
Woodleigh Glen邻里的两道绿墙各长约40米,高3米至3.5米,倾斜度介于45度和80度之间。绿墙倾斜度越高,更能凸显GBS保护土壤的有效性。
蔡元森告诉《联合早报》,其中一道绿墙的所在位置有一条水管。由于必须让有关当局能够随时进行维修,那里无法筑起永久的挡土墙或钢筋混凝土墙,GBS技术就解决了这个问题,因为绿墙可拆卸,露出水管供检查和维修。
他透露,公司目前正同中国的一所大学进行联合研究,测试GBS能否在有四季的国家发挥有效性,预料至少需要多一年半时间才会有初步研究成果。如果研究证实GBS不受四季气候的影响,就会大大提升该技术出口到海外的概率。
“企业版酷点子”计划 汇集创新者开发解决方案
“企业版酷点子”计划自2018年11月启动至今,共有八个由私人企业提出的解决方案获得资助,得以展开研究与测试。
八个解决方案获得的资助额为330万元,其中三个已经接近完成或已能够实施,分别是本期《实况报道》介绍的微波影像扫描仪、多功能机器人和经过优化的土力屏障系统(GBS)。
建屋局和新加坡企业发展局联手推出的“企业版酷点子”计划,提供约500万元资金,协助企业实现创意点子,优化组屋邻里的生活环境和提升居民的生活品质。这些解决方案除了必须能够用于组屋区,也必须具市场化的潜力。
建屋局答复《联合早报》询问时说,它一直致力于为组屋居民打造宜居、永续及舒适的生活环境,因此持续同行业合作伙伴一起辨认存在于组屋区的环境问题,联手开发解决方案。
这些合作和知识共享取得实质成就,致使建屋局在组屋设计与建筑施工方面作出了一些改变。
建屋局的建设及研发署署长陈思中说:“‘企业版酷点子’计划汇集不同背景和不同行业的创新者,一起开发能真正改变组屋居民生活,并且可实施的解决方案,进而为最新的建筑与数码科技发展提供助力。”
此外,建屋局重视采纳创新技术,以提升建筑生产力和推动建筑业转型,其中一项努力是建筑转型计划(Construction Transformation Project)。根据计划,建屋局和日本大林组新加坡子公司(Obayashi Singapore)合作,在建造登加的Garden Waterfront I & II@Tengah项目时,采用多项先进的建筑科技。