建設ロボット技術 特集「無人化施工」による災害復旧と今後の取り組みについて■建設無人化施工協会会長
技術委員長
技術委員

うえ きちか お

植木睦央（鹿島建設株式会社）

い はら

こう じ

猪原幸司（青木あすなろ建設株式会社）

きたはら

しげ お

北原成郎（株式会社熊谷組）の範囲を拡大する試みが検討されています。

１． はじめに

本稿では，この技術の開発と発展の契機となった雲仙普賢岳の火山災害対策をはじめとするさまざまな災害対応の事例と，今後のロボット技術の自然災害の多い日本では，台風や集中豪雨，地導入の検討について紹介します。

震によって生じた土砂災害の復旧，火山の噴火に伴って生じる火砕流や土石流等の緊急復旧作業に当たり，建設機械を使用して除石や築堤等の作業

２． 無人化技術の施工事例を行う場合が多々あります。
このような作業の着手時に２次災害の危険が懸

無人化施工の最初の工事は，１９６９年の常願寺川念される場合，人が危険区域内に立ち入らない日の富山大橋の応急復旧工事で，水陸両用ブルドー

本の独自の技術として「無人化施工」が利用されザによるものでした。この水陸両用ブルドーザます。

は，建設省と建機メーカー（小松製作所）によっ「無人化施工」は，安全な場所に設けた建設機て共同開発されたものです。その後，複数の建機械の操作室からカメラ映像を見ながら建設機械をメーカーによりバックホウ，ダンプトラックなど遠隔操作して作業を進める方法で，長年にわたるの遠隔化が図られました。これらの建設機械によ技術開発の継続と技術伝承により，情報化施工技る施工は，オペレータの目視により行われてお術や最新の映像技術，通信技術が導入されて，発り，単一機種で数台程度が稼働するといったもの展してきました。

でした。

この間に建設無人化施工協会が組織され，協会無人化施工技術が，カメラ映像を使ったシステにはこの技術に関連する建設会社，メーカー，レム施工に大きく変貌したのは，雲仙普賢岳の噴火ンタル会社等が所属して技術情報を共有し，災害対策で実施した「雲仙普賢岳水無除石無人化施工

発生時には機材の所在に関する情報等を迅速に提試験工事」からです。この試験工事は，建設省が供しています。

試験フィールド制度を活用した民間からの技術公

また，想定されるさまざまな災害対応技術を確募により行われました（公募：１９９３年７月，試験立していくために，無人化施工にロボット技術の施工：１９９４年１月）。この試験施工により火砕流積極的導入を図って，この技術で対応できる災害の到達区域外（技術課題１００m以上）からの建設
建設マネジメント技術

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特集 建設ロボット技術

機械群による１０万m３を超える除石の施工が確認!

雲仙普賢岳砂防工事（赤松谷川８号床固工工事の例）されました。
土石流の発生や溶岩ドームの崩落による火砕流試験フィールド制度による試験施工では，!１００の発生が懸念される雲仙普賢岳の砂防工事では，m以上の遠隔操作，"直径２〜３m程度の礫の破平成２４年度までに，２６カ所の除石工のほか，３２基砕，#温度１００℃，湿度１００％の課題が与えられまの砂防施設（砂防えん堤，床固工，導流堤，背割した。現在まで継続している砂防工事で，さまざ堤）が構築されました（図―１）。この継続してまな技術向上が図られ，長距離化については，１行われた工事によって，無人化施工はGPS等の測km以上を超える中継方式のもの，光ファイバー，位技術やネットワーク型の操作方式を積極的に取TCP／IPを使ったネットワーク通信による３０kmをり入れた土木，機械，通信，情報技術を融合した

超える超長距離遠隔操作が可能となりました。ま総合施工技術と進化していきました。雲仙の実証

た，当初，一時的に人員の立ち入りを必要（注）としフィールドで培われた無人化施工技術は，有珠山

た起工測量，丁張，マーキングの設置，平板載荷噴火，新潟県中越地震，岩手宮城内陸地震等の大試験などが完全に無人化されました。

規模な災害で活用され，全国で１５０件以上の実績（注） 退避車両を待機させて短時間の危険地域への立ちがあります。また，近年では，福島第一原発事故の放射線量の高い箇所の瓦礫処理ほか工事で，その技術の有効性が証明されました。

入りを行っていました。

平板載荷試験の無人化は，簡易支持力測定器（キャスポル）を無人仕様のアタッチメント化し以下に雲仙普賢岳砂防工事の近況，火山噴火がて遠隔装置式バックホウにより行った２００２年の水活発化している桜島（鹿児島県），樽前山（北海

無川背割堤工事が最初で（写真―１），２００７年に道）の噴火で想定される災害への対応事例，およJGS１５２１に準ずる測定が可能となりました。赤松び２０
１
１年の紀伊半島大水害（台風１２号）への対応

谷川８号床固工工事では，バックホウを反力とし事例を紹介します。て，重機の下部に測定器を設置して測定しました（写真―２）。

図―１

４
６ 建設マネジメント技術

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雲仙普賢岳砂防施設

建設ロボット技術 特集

写真―１

図―２

簡易支持力測定器による測定

写真―２

桜島の火山活動（福岡管区気象台，鹿児島気象台資料）抜粋

平板載荷試験（JGS１５２１）に準じた測定状況

図―３

有村川施工箇所図"有村川除石工２期工事! 火山活動が活発な桜島での無人化施工
桜島では，２００９年より火山活動が活発化し，噴・場

所：鹿児島県鹿児島市有村地先

火警戒レベル３となり（２０１
３年５月１３日現在継続

・工期：!２０１１年１２月６日〜２０１２年３月３０日"２０１２年３月１３日〜１２月２４日中），噴火高さがおおむね１，０００m以上の爆発的噴
火が２０１
１年，２０１２年には約９００回発生しました。
そのため，桜島の南東部の有村川で平成２３年度

・概

要：有村川１号堰堤上流部に堆積した土砂の除石工で，有村川除石工工事ではと平成２４年度に除石工事が行われました。

２８，２００m３，有 村 川 除 石２期 工 事 で は●工事概要

６１，５００m３の 礫 質 土 の 掘 削（除 石）が・工事名：!有村川除石工工事行われました。

建設マネジメント技術

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特集 建設ロボット技術

有村川の除石工事では，１．
９m３級バックホウ２

施工箇所は，警戒区域の２kmを少し超えた昭台と１０t積み不整地運搬車６台，移動カメラ車６

和火口から約２．
３km地点でした（図―４）。工事台を使用するもので雲仙普賢岳から見ると小型の期間中にも大規模な噴火があり度々工事が中断し遠隔操作式機械での施工でした。

ました（写真―３，４）。有村川除石工事終了間

図―４

写真―３

有村川施工箇所位置図

大規模噴火状況（噴煙高さ２，０００m）

図―５４８ 建設マネジメント技術

2013 年 6 月号

写真―４

システム概要図

降灰による視界不良

建設ロボット技術 特集

際の２０１２年３月１２日には，大きな噴石が２合目まで到達し，工事中止命令が出されました。再開後の有村川除石工２期工事では，入山規制範囲の拡大を想定して，既存の光ファイバーケーブルと無線LANを用いて施工箇所より８km離れた桜島砂防出張所から超長遠隔施工を実施しました（図―５）。
! 厳冬期の無人化施工
樽前山では，火山砂防基本計画に基づき，融雪

図―６

既設砂防施設での対策イメージ（資料提供：北海道開発局）

型火山泥流および２次泥流を対象として砂防設備の整備が進められています。
「樽前山火山噴火緊℃で最低気温は−１７．
１℃でした（図―急減災対策砂防計画に関する報告書」における融７）。スリットの間にコンクリートブ

雪型火山泥流については，中規模噴火を対象としロックを設置する閉塞工（写真―５）ており，緊急減災対策では，無人化施工によるスを行い，厳冬期の無人化施工の施工課

リットダム閉塞工や遊砂地の掘削（除石工）等が題の抽出を行いました。

考えられております。そのため，平成２３，２４年度

平成２３年度は，操作系・映像系の２系統の無線に厳冬期の無人化施工の実証性についての試験施を使い，平成２４年度は，無線LANを使い操作系工が行われました。と映像系を統合して，１．
４kmの超遠隔操作を行い●工事概要ました（図―８）。

工事名：!樽前山火山砂防工事のうち小糸井川

試験施工では，降雪中の無線通信等には影響あ

遊砂地付替林道外工事における無人化

りませんでしたが，アンテナに雪が付着すると通施工

信 不 良 が 起 こ る こ と（写 真―６），積 雪 路 面 で"樽前山火山砂防工事のうち覚生川１は，勾配２０度で不安定になるため，勾配１５度程度号砂防堰堤外工事を施工勾配として計画が必要であること（写真―場

所：北海道苫小牧市

工期：!２０１２年１月〜３月７）が確認できました。
また，薄暮状態では，カメラ映像の方が目視よ"２０１２年１２月〜２０１３年２月
概

要：各年度の施工実施期間の積雪深さは３０cmで，現地の平均気温 は−１０〜−５

図―７

り視認性が良く，噴火状況の監視課題はあるものの，夜間施工の可能性も検討の余地があることが判明しました。

施工期間の気温と積雪深さ（資料提供：北海道開発局）

建設マネジメント技術

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特集 建設ロボット技術

写真―５

施工期間の気温と積雪深さ（資料提供：北海道開発局）

図―８

写真―６

システム概要図（資料提供：北海道開発局）

アンテナへの雪付着による受信不良（資料提供：北海道開発局）

写真―８５０ 建設マネジメント技術

写真―７

登坂実験状況（資料提供：北海道開発局）

薄暮時の視認性の比較（資料提供：北海道開発局）

2013 年 6 月号

建設ロボット技術 特集! 北股地区災害対応事例

ことから無人化施工が採用されました。

東日本大震災以来，大規模災害等において災害

この工事では情報化施工技術がより安全に確実

地域に近づいて遠隔操作ができない状況災害地域な施工を実現しています。通常の有人施工と同様近傍からの遠隔操作が不可能な場合への対応が望に，操作室において情報化施工を駆使することがまれてきました。そうした中で，平成２３年９月に可能となり，有人施工以上にその恩恵を受け，効発生した紀伊山地での台風１２号災害による土砂ダ率化に貢献しています。
建設機械施工中は人が測量等で作業エリアに立ムへの対応として導入された第４世代の無人化施ち入ることは危険を伴います。そこで測量作業不工を適用した事例を紹介します。
第４世代の無人化施工は，ネットワーク技術を要で掘削・敷均施工が可能となる衛星測位システ導入し，情報化施工を活用したこれからの無人化

ムGNSSを活用した油圧ショベルガイダンスシス施工技術といわれています。

テムやブルドーザ排土板自動制御システムを導入

奈良県野迫川村北股地区の斜面崩壊災害復旧工しました。あらかじめ航空測量等で得た地形情報事において，深層崩壊で発生した滑落崖の頭部をに設計情報を合わせた施工データを作ることによ排土する工事に無人化施工を導入しました。当工り，安全かつ高精度な施工が可能になりました。

事では頭部の尾根部分に脆弱な土砂状地盤の分布

滑落崖の地山と排土した土砂との境を，断面表示が確認され，土砂崩壊等の発生を抑えるために，により明確に区分することができます。

尾根頂部の掘削により山全体を安定させる必要性

特にブルドーザ排土板制御システムは，自動的がありました。かつ，不安定な地質であることかに排土板が動作するため，オペレータは前後進操ら，建設機械作業による２次災害の危険性もある

作のみで設計の高さに敷き均すことが可能とな

写真―１０ 情報化施工導入システム（上段）油圧ショベルガイダンス，（下段）ブルドーザ排土板自動制御
写真―９

北股地区無人化施工状況

光ファイバーケーブル
操作室

敷設距離１，
０００m

無線基地局
無人化施工エリア

法面監視用ハイビジョンカメラ

図―９

現場概要平面図

建設マネジメント技術

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特集 建設ロボット技術

り，仕上げ作業を正確に行うことができました。

可能な技術では限界があり，空間や環境，機械の安定度などの必要な情報を取り込む技術が未開発なため，これらの分野の新技術の確立が災害対応

３． 今後の展望には必須なものとなります。
無人化施工技術では，これを補う支援技術が重産業競争力懇談会（COCN）「災害対応ロボッ

要で，特に以下の技術が求められています。

トと運用システムのあり方」プロジェクトの報告!

視覚情報を補う空間認知のための技術書から無人化施工の開発すべき方向を引用して紹"作業のための地盤等の情報を収集する作業環
境計測技術介します。プロジェクトは２
０１１年度から始まり，２年目の２０
１
３年２月に最終報告がまとめられまし#人間では作業に負担となる部分での，マシンた。このプロジェクトに無人化施工協会メンバー

コントロールやマシンガイダンスなどの制御技が参加し，協力しています。

術や無線技術等

このプロジェクトは「防災ロボット，無人化施

このプロジェクトでは新たに開発すべき災害対工システム，原子炉解体ロボットの三つの技術観

応ロボットとして以下の項目を挙げています。

点において，これからの日本が原発事故等の災害○ショベル系建設機械に対して安心，安全な社会を作り上げていくため

・災害発生後，最初に現場に入り走行路の確に必要な災害対応ロボットとその運用体制につい保，障害物撤去を行える高機能車ての提言をとりまとめ，防災ロボット，無人化施

車載広角カメラ映像による空間認識，位置・工システムに加え，インフラ点検／メンテナンス

姿勢計測による車体姿勢認識

ロボットとの併用も含め，災害対応ロボットの技

地盤性状や車体の滑り検出による安定性評価

術的課題抽出と，産業競争力を高めるための開発と転倒防止制御戦略に関する提言を行う。」ことを実施しまし上記情報を遠隔運転に的確に反映する操作支た。

援機能

災害発生時の緊急対応，復旧作業で利用される・復旧作業を安全かつ効率的に行える高度情報

無人化施工はさまざまな災害に対する対応が期待化されています。しかし現状の技術では，無人化施環境計測システムにより地形等を把握して施工が可能な作業は限定されており，対応する建機工計画図を作成支援

や周辺機材，熟練オペレータも全国で数十人程度

施工計画に沿ってマシンコントロール技術でと限られています。また災害現場では，機体の安正確な作業を支援

定確保に細心の注意が必要である上，遠隔操作による作業の効率低下も生じることが懸念されま・上記技術により，通常作業時には高度な安全性を確保し，作業効率の向上を実現○水陸両用運搬車両

す。
無人化施工の現状は，このように遠隔操作のみ

・津波等の災害復旧に際し，陸上から浅水深域

図―１
０ 無人化施工で必要な開発技術

５
２ 建設マネジメント技術

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建設ロボット技術 特集

図―１
１ 必要となる技術開発イメージに侵入可能な運搬車両
・土砂災害等に際し，一般の運搬車両が走行できない場所に侵入可能な運搬車両
超音波等による水中地形計測技術，触針棒等の分野において，豊富な活用事例と適用効果の大きな点で，これまでにない新分野を切り開いてきました。
多くのロボット研究者からも，注目を集めていによる地盤認識技術

るこの技術は，災害の多発する日本の中で大きく安定性評価および転倒防止制御育てていかなければならない重要なテーマである

走行支援ガイダンスシステムと考えています。

・上記技術により，浅瀬の海洋工事や河川改修

建設無人化施工協会では，今後も無人化施工法工事等で，従来と大きく異なる作業方法を実の普及・発展に貢献していきたいと考えていま現す。

４． おわりに無人化施工技術は，フィールドロボティックス

建設マネジメント技術

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