平成 ２９ 年度

建 設 技 術 報 告 会
報 文 集

平成 29 年 １1 月

北陸地方建設事業推進協議会

平成 29 年度「建設技術報告会」実行委員会

目

次

第１会場報告技術
１－Ⅰ－１

橋梁下部工事の狭所施工における新技術の活用

1

１－Ⅰ－２

長大トンネルにおける急速施工の取り組み

5

１－Ⅰ－３

バリアレス縁石

9１－Ⅰ－４

トンネル切羽前方クロスホール弾性波トモグラフィの開発

13

１－Ⅱ－１

－FRP材を用いた検査路の既設橋梁へ後から設置した事例の報告－

16

１－Ⅱ－２

積雪寒冷地域における簡易式路上表層再生工法「ヒートスティック」の供用性評価と新たな機能の付加

20

１－Ⅱ－３

橋梁の部分撤去で導入された中間定着工法について

24

１－Ⅱ－４

アスファルトフィニッシャ用の特殊保温プレートの開発

28

１－Ⅲ－１

歩道除雪車の作業ガイダンス装置の開発

32

１－Ⅲ－２

ＦＦＰ(ﾌﾙ･ﾌｧﾝｸｼｮﾝ･ﾍﾟｰﾌﾞ)が持つ「多機能効果の検証」について

36

１－Ⅲ－３

性能実証型落石防護棚メガロックキーパーの実物実験

40

１－Ⅲ－４

地すべり地に活用できる融雪量計の開発

44

１－Ⅳ－１

ドラグサクション浚渫兼油回収船「白山」の投げ込み式油回収機更新について

48

１－Ⅳ－２

港内反射波を効率的に消波するコンパクトな没水型対策工

52

１－Ⅳ－３

拡張現実を用いた水中可視化技術「Beluga-AR」

56

１－Ⅳ－４

港湾工事における情報化施工技術

59

第２会場報告技術
２－Ⅰ－１

水中点検ロボット（アクアジャスター搭載型ＲＯＶ）の開発

63

２－Ⅰ－２

老朽化した鋼矢板護岸・水路の迅速再生技術～ストパネ工法～の開発

67

２－Ⅰ－３

信濃川下流における環境に配慮した河道掘削の取組

71

２－Ⅰ－４

吸水性泥土改質材「ワトル」

75

２－Ⅱ－１

「Made in 新潟 新技術普及・活用制度」の概要

79

２－Ⅱ－２

高い浸透性能を発揮する「極超微粒子セメント注入材料」

82

２－Ⅱ－３

自律制御型振動ローラー「T-iROBO®Roller」の一般工事適用について

86

２－Ⅱ－４

Ｈolostruction（ホロストラクション）～三次元データの活用による生産性向上技術～

90

２－Ⅲ－１

管路内水位監視サポートシステム（携行型）の紹介

94

２－Ⅲ－２

靱性モルタルNA の開発

98

２－Ⅲ－３

軟弱地盤におけるベル工法（塩化ビニル推進管による長距離・曲線推進）の施工

101

２－Ⅲ－４

打音診断へのAI 技術の適用

105

２－Ⅳ－１

重量鉄筋配筋作業支援ロボット（配筋アシストロボ）の開発

108

２－Ⅳ－２

砂防現場におけるICT活用工事の課題について

112

２－Ⅳ－３

ＧＩＢ工法（落石衝撃緩衝工法）

116

２－Ⅳ－４

安全性と効率性を考慮した集水井内部の点検手法

120

第１会場
第Ⅰグループ

橋梁下部工事の狭所施工における新技術の活用〇新潟国道事務所

１

はじめに

２

国道 49 号亀田バイパスの姥ヶ山 IC は，鳥屋

工務第一課

小林

美憂

工務第一課課長

関根伸幸

工務第一課係長

河﨑

真一郎

設計概要

２．１

地盤条件

野南部開発の進展や大型商業施設等の立地によA1 橋台側のボーリング調査結果より，当該箇

り慢性的な交通渋滞が発生している．また，市所の地盤条件は以下のとおりである（図-2）．

道嘉瀬蔵岡線と上りランプ及び下りランプとの①

2 交差点が近接しているため，交通渋滞が国道

地表から GL-5m までの杭頭部に腐植土層を含む軟弱層がある．

本線にまで影響し，交通事故発生の原因となっ

②

ている．

As1 砂層は N 値 30 程度で比較的固いが，下層が液状化層となる．

このため，姥ヶ山事故対策事業において，姥

③ヶ山 IC の改良による交通渋滞対策の実施，およ支持層は，深度 GL-22m 程度以深の As2砂層である．

び近接する信号交差点位置の変更による滞留長④地下水位は，地表面付近に位置している．

確保を目的とし，事業を推進中である（図-１）．

⑤

橋長 35.1m で荷重規模は，普通規模（20本線上り線の橋台下部工事において，回転貫～40m）である．

入鋼管杭の施工が上り線と下り線に挟まれた狭隘な箇所での施工であった．このため，実際の施工にあたっては，新技術工法である「先端翼付き回転貫入鋼管杭工法（以下「つばさ杭工法」）」
を活用し，施工時の安全確保と周辺への騒音対策を実現した．本稿では，その概要について報
告する．

図－２

図－１

事業概要

－1－

A1 橋台ボーリング柱状図

２．２

２．２．２

施工条件

２．２．１

住宅地・病院が近接

当該箇所は住宅地，病院が近接しているため，狭隘な箇所での杭基礎施工

本施工の杭基礎は，亀田バイパスの上下線に施工時の騒音・振動に対する検討を行った．そ近接して打設された仮設矢板に挟まれた、の結果，杭基礎施工位置から，減衰距離 22m のW=10.5m の狭隘な施工ヤードで施工する必要が範囲が隣接する民地境界に干渉する．したがっあった。

て，一般的なオールケーシング工法により施工を行う場合は，騒音対策が必要となる．
振動については，振動規制値以内であるため，
特に対策を必要としない．

施工箇所

図－３

施工ヤード

病院

亀田バイパス本線盛土は，盛土材が細砂であることから吸い出しを受けやすく，盛土内部に住宅地

ゆるみ・空洞が存在する可能性が懸念される．
三点杭打ち機は，全備重量 100t 程度であり強固な地盤上での作業を前提としており，作業
図－５

時に転倒する恐れがある．万が一盛土地盤が沈

周辺状況

下・倒壊し三点杭打ち機が転倒した場合は，図-4 に示すとおり，完全に車線を閉塞し一般車両

２．３

基礎形式の決定を巻き込む大事故につながる可能性が高い．

２．３．１

基礎形式比較案の抽出したがって，盛土上からの基礎施工に関して

基礎形式の比較案は，前項の条件を踏まえ，は，三点杭打ち機を使用しない杭種を選定した．

下記の①または②に該当する基礎形式として 9案を抽出した．なお、①については，すべての条件について，〇（適合性が高い）もしくは△

転倒

車線を閉塞

（適合性がある）のいずれかに当てはまる工法
を「適合性が高い」として抽出した．
①

基礎形式選定表(表－１)において適合性が高い工法（8 案）②

NETIS 登録技術の中で条件を満足する工法（1 案）…回転杭工法

図－４

本線上り線施工時の転倒

－2－

表－１

基礎形式選定表
直

条

件

構
造
物
の
特
性
施
工
条
件

○：適合性が高い

杭

△

○

杭・ 法
○

出

ン 終
設ク 打

出

リ 撃

拌

○

方

方

方

式

式ト 法

式

○

撹
拌

方

撹

打コ ン

リ
ン トソ
ン
設ク
杭
グ
リ
イ 杭
方
基
基
式ト 礎ル 礎

ー

盤

礎

終
ハ
バ 打
ン
イ 撃
マ
ブ
工
ロ 方
法
法

ー

地

中間層に極軟弱層がある
中間層に極硬い層がある
れき径 ５㎝以下
中間層にれき
れき径 5㎝～10㎝がある
れき径10㎝～50㎝
液状化する地盤がある
支
５ｍ未満
持
５～15ｍ
支
層
15 ～ 25 ｍ
持の25～40ｍ
深40～60ｍ層
度
60ｍ以上
粘 性 土 ( 20≦ Ｎ ）の支持層 砂 ・ 砂 れ き ( 30 ≦ Ｎ )
の土質
※.軟岩
状
※.硬岩
態
傾斜が大きい(30程度以上)
支持層面の凹凸が激しい
地下水位が地表面近い
湧水量が極めて多い
地下水の状態
地表より２ｍ以上の被圧地下水
地下水流速 ３ｍ／ｍｉｎ以上
鉛直荷重が小さい(支間20ｍ以下)荷
鉛 直 荷 重 が 普 通 ( 支 間 2 0ｍ ～ 5 0ｍ )重
鉛直荷重が大きい(支間50ｍ以上)
規
鉛直荷重に比べ水平荷重が小さい
模
鉛直荷重に比べ水平荷重が大きい
支
持
杭
支持
摩
擦
杭
水深５ｍ未満水上
水深５ｍ以上作 業 空 間 が 狭 い
斜
杭
の
施
工
有 害 ガ ス の 影 響
振 動 騒 音 対 策
周辺
隣接構造物に対する影響

噴

鋼管杭

杭 工
支
持
層
態ま
で
の
状

打コ 最

各案について経済性の他，一般交通の安全性
場所打ち杭基礎
ケオ リ

ア

バ

ス

シ

ー

ＣＣ 撃

噴

ン

ー

Ｃ

最

ー

基

Ｈ 打

選 定 条 件

鋼管杭

ー

ＳＰ

PC・PHC杭

深

ド
リ
ル

礎

○

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グル ス
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△

○

△：適合性がある○

本線基礎形式比較表

○

△

○

○

表－３

×

○

○

である「第 2 案：回転杭」を選定した．

×

○

○

○

△

○

○

○

○

△

○

△

○

△
×

△

○

を含めた施工性を検討・評価し，施工性が優位

○

×

○

○

基礎形式の決定

ー

Ｒ

セ鋼 プ
レ
メ
管 ボ

中堀り杭基礎打込み杭基礎基 礎 形 式
接２．３．３

×適合性が低い２．３．２

基礎形式比較案の選定

前項において抽出した工法の適否を表-2 に
整理した．

３

実施工について３．１

施工機械および現場条件を勘案し，基礎形式の比較案として，下記の 2 案を選定した．
第 1 案：場所打ち杭オールケーシング工法（騒音対策として BKF ハンマーグラブ

つばさ杭工法の概要

実際の施工にあたっては，つばさ杭工法を活用した．つばさ杭工法は杭先端に翼を設けた鋼管杭を回転貫入させる工法である（図－６）．つばさ杭工法の特長は以下のとおりである．

工法を併用）①

第 2 案：回転杭

先端部の翼は，施工時に回転による推進力を発生し，拡底部材として一般の鋼管
杭 より 広 い 先端 支 持 面 積 が得 ら れ るた

表－２抽出工法の適否判定

め，先端押込み支持力とアンカー効果による引抜き抵抗力を得ることができる．
②

先端の翼は開口しており，土砂を取り込むことで施工性が向上し，大口径鋼管杭への適用性が向上した．

③

回転貫入のため，無排土・低騒音・低振動での施工が可能である．

④

セメントプラント等の設備が必要なく，
狭 隘な 施 工 スペ ー ス で の 施工 が 可 能で
ある．

－3－

回転貫入状況図－９

回転貫入状況

つばさ杭の構造 2)

図－６

３．２

図－８

当該箇所における適用性

つばさ杭工法の適用性を表-4 に整理した．表-4 のとおり，全ての条件に適用しており問題なく採用できる結果となった．
表－４

つばさ杭工法の適用性

項目

適用範囲

杭径

φ318.5～φ1600

当該箇所の適用性○ φ1200

先端翼径

杭径の1.5～2.0倍○ φ1800

支持地盤

砂質土，砂礫○ As2砂層

れき径

先端翼内径の1/2以下○ 4.75mm

最大施工深さ 77mまで
斜杭角度

15°まで

○ 21.9m

４

まとめ姥ヶ山 IC の本線上り線の橋台下部工事において，回転杭工法（つばさ杭工法）を活用するに至った経緯は，以下 2 点の条件である．
①○ 鉛直

現道交通脇での狭隘箇所において，安全に施工する必要があること

３．３

つばさ杭工法の施工の流れ②

つばさ杭工法の施工の流れは以下のとおり

住宅・病院が近接しているため騒音対策が必要であることである．

つばさ杭工法については，小設備であるため狭隘箇所での施工が可能であること，低騒音・低振動での施工が可能であることなど，様々なメリットが挙げられる．
本稿では，騒音対策が必要であり，狭隘な現場において，つばさ杭工法の適用性及び施工について述べてきたが，無事故で安全に施工完了
したことから，有効な工法であったと言える．
図－７施工の流れ 2)

参考文献
1)

日本道路協会：道路橋示方書Ⅳ下部構造編

2)

JFE スチール株式会社：つばさ杭(土木編)
パンフレット－4－

長大トンネルにおける急速施工の取り組み
鹿島建設

北陸支店

新北陸トンネル（葉原）JV 工事事務所
所長

田

中

久

人

次長

森

下

慶

一

課長〇安

齋

勝

２．工事概要１．はじめに2015 年 3 月 14 日に長野・金沢間で営業運転が主要工事数量・トンネル延長開始された北陸新幹線は、金沢・敦賀間を結ぶ線
路延長約 125.2 ㎞の延伸が決定し、工事が開始さ

斜坑

557m

本坑

4,495m

・トンネル掘削断面積

れてきている。
新北陸トンネルは、福井県南越前町と敦賀市を斜坑

30.0～52.7m2

むすぶ全長約 20 ㎞の長大トンネルである。当工

本坑

75.7～80.6m2

事の葉原工区は、全６工区のうち敦賀側の中間地

・インバート工4,495m点に位置する斜坑延長 557ｍ（最大勾配・防水工4,495m

12.5％）、本坑延長 4,495m のトンネルである。

・覆工

4,495m

当工事では、長大トンネルにおける本坑の急速・路盤鉄筋コンクリート工 4,495m

施工を目指し、土砂搬送設備やバッチャープラン

・残土処理工トの大型化、施工の効率化等に取り組んでいる。

工事場所：福井県敦賀市葉原

本稿では、長大トンネルにおける本坑急速施工の工

367,470m3

期：2014(H.26).3.17～2020(H.32)2.17

中間実績について報告する。

当工事の葉原工区は、南条山地と敦賀湾東縁山
地を分ける大規模な断層帯とされる「柳ヶ瀬断層帯」の南西側の敦賀湾東縁山地側に位置する。また、
新北陸トンネルの中では最も土被りが大きく、その高さは約 540ｍである。トンネルの地質は、トンネル入口のある終点側と貫通地点の起点側、大きく分けて２つの地質より成り立っている。起点側の区間は、古生層に貫入した花崗岩よりなり、断層付近に湧水が多いとされている。終点側の区間は、主として砂岩、粘板岩の互層となる混在岩である。
本坑の代表的な掘削断面図を図-２に示す。
図－１

新北陸トンネルの位置図－5－

部分が硬質な岩であると想定されていた。そのため、削岩能力の高いアトラス製の３ブーム２バス
ケット 190kg 級ドリルジャンボを採用した。
また、余掘量の低減や効率的な削孔によるサイクル短縮を目的に、削孔長・挿角表示ができる削孔
方向制御システムを搭載した。

図－２

本坑断面図（Ⅰパターン）写真－２

ドリルジャンボ② 大容量クラッシャー
ずり出し時間を短縮させるため、クラッシャー
写真－１

能力400t/h（通常300t/h）の大容量クラッシャーを花崗岩（TD.2,000m 付近）導入した。

３．本坑急速施工へ向けた取り組み
当工事は、本坑延長が 4,495m と長いことに加え、本坑掘削完了後（貫通後）の残工種のアクセスも斜坑からの１箇所と変わらないこと、残工種がコンクリート構造物であり施工サイクル短縮がそれほど期待できないことから、本坑掘削サイクル
向上が工程短縮において重要となる。
写真－３

以下に、急速施工へ向けて取り組んでいる工夫

大容量クラッシャー

等を示す。
③ 幅広ベルトコンベア
３．１

本坑掘削時のずり出し時間の短縮を目的として施工機械の工夫導入した大容量クラッシャーの能力を最大限に活① ドリルジャンボ
当初計画で本坑 4,495m のうち、Ⅲパターンがかすため、ずり搬送能力450t/h（通常400t/h）を有

42％、Ⅳパターンが 20％と延べ 62％（2,820m）がするベルコン幅750㎜（通常610㎜）の幅広ベルコン

鋼製支保工の無いパターンであり、トンネルの大を採用した。

－6－替え時間をなくすことによる切羽の開放時間短縮と吹付機の大容量化による吹付時間の短縮を目的としてエレクタ付２ノズル吹付機（吹付能力25㎥/h）を導入した。なお、２ノズル吹付機を採用する
ことで吹付時間は短縮されるものの、粉塵濃度が多くなると予測されたため、急結材には液体急結材と紛体助材により粉塵を抑制できるクリアショ
写真－４ット工法を採用した。

幅広ベルコン④ バッチャープラント
通常、トンネル工事のバッチャープラントで製造するコンクリートは、トンネル掘削工で使用する吹付コンクリートのみである。しかし、当工事は、鉄運機構発注の工事であるため、防水工に「背面平滑型トンネルライニング工法（FILM）」が標準工法として採用されている。
写真－６

そのため、防水工に使用する充填モルタルもバ

エレクタ付２ノズル吹付け機

ッチャープラントで製造する必要があるため、従来標準とされてきたバッチャープラント（製造能

３．２

設備の工夫

力15㎥/h、ミキサ容量0.5㎥/バッチ）では、供給待急速施工を達成するための設備の工夫および仮ちにより掘削の施工サイクルに影響を及ぼすもの

設備延伸に対するロスタイム軽減対策を行った。

となる。そこで、当工事では、大容量バッチャープ
ラント（製造能力22.5㎥/h、ミキサ容量1.25㎥/バ① ベルコン延伸・集塵機移動
切羽・クラッシャー間の最適距離60mを保つためッチ）を導入した。

には定期的なベルコン延伸作業が必要不可欠である。しかしながら、通常掘削２サイクルを行うと、ベルコン延伸の時間を割り当てることができない。したがって、掘削サイクルに影響を与えないよ
う、削孔・装薬中にできる時間内（1.5h程度）で延伸作業も余裕をもってできるように、週に４回、１回あたり９～12mでベルコン延伸を行っている。

写真－５② 残像マーキングシステム

大容量バッチャープラント

鋼製支保工の無いパターンが多く、施工の目安となるものがないため、余掘量の増大による掘削・⑤ エレクタ付２ノズル吹付け機
吹付け作業および支保工建込作業時の機械の入吹付時間の増加が問題となると考えられた。その－7－ため、残像マーキングシステムを採用し、サイクルる。距離が長くなれば、安定した時間で運搬可能なタイムの向上につなげた。

ベルコン方式が有効となる。また、岩種では粘板岩の方が有利であった。その一因として花崗岩が堅硬である点が挙げられる。キレツの少ない堅硬な花崗岩では、ホイールローダの往復時間よりもク
ラッシャーによるずり破砕時間の方が長く、ずり出し時間が延長する傾向にある。
吹付け時間は標準と大きくは変わらない。ただし、余吹きが設計の約２倍となっているが、２ノズル吹付け機の採用により、余吹き量分と同等のサイクルを確保している。

写真－７

また、標準サイクルに含まれる測量時間が、グリ

グリーンレーザ

ーンレーザの導入により０分になったこともサイ
クル向上の要因である。

４．施工実績
４．１

月進

2015年８月に斜坑掘削が完了、タイヤ方式により本坑掘削を開始し、平均月進は136ｍ、最大月進
は150ｍを記録した。2016年１月から３月中旬まで
は本坑掘削を休止とし、ベルコン設備を設置した。
その後、ベルコン方式として掘削を開始し、平均月進は140ｍ、最大月進は186ｍを記録した。

４．２

サイクルタイム
図－３

図－３にⅣパターン（掘削長2m、吹付け厚５cm、サイクルタイム

ロックボルト・鋼製支保工なし）の１mあたりサイ
クルタイムを示す。現場実績はすべての運搬方式・

５．おわりに岩種において鉄運機構の定める標準サイクルより

北陸新幹線の金沢・敦賀間の早期開業が決定しも短かった。特に削孔・装薬時間の短縮が顕著で、たことにより、今後も本坑の急速施工への取り組標準に対して約50％だった。Ⅳパターンの硬岩にみは重要となってきている。さらなる工期短縮に対して、削岩能力の高いアトラス製の190kg級ドリ

向け、コンクリート構造物関連工事であるインバ

ルジャンボの採用が効果的であった。ずり出し時

ート工、覆工、路盤鉄筋コンクリート工に関する工間に関して標準との大きな差は見られなかった期短縮案も検討する必要がある。
当工事の取り組みが類似工事の参考となれば幸が、運搬方式・岩種によってそれぞれ特徴が見られた。運搬方式ではタイヤ方式の方が有利であった。

いである。

これは、掘削初期の運搬距離が短い段階でタイヤ方式を採用していたことに起因すると考えられ－8－

バリアレス縁石
公益社団法人日本交通計画協会
新潟市

都市政策部都市交通政策課

株式会社アドヴァンス

１

交通計画研究所

事業本部

はじめに

地域交通整備室
技術開発部

所長

萩原

岳

研究員

近藤

翔平

主幹

佐藤

公康

主査

樋口

将至

部長

細野

義則

○野村

春姫

間なく停車することをわが国では「正着」と呼超高齢社会が進展していく中で、公共交通機

んでいるが、この正着により乗降容易性が向上

関の重要度はますます高まっている。一方で公することは、バス交通の定時性・速達性にも大共交通の整備は十分に進んでおらず、誰もが移きく貢献することになる。

動しやすい交通環境の実現が課題となっている。

欧州での取り組みを日本でも普及させるた

平成１８年に施行された「高齢者、障害者等

めに、日本の道路構造令に適合した国産の正着の移動等の円滑化の促進に関する法律」（ 通称バ

誘導縁石（バリアレス縁石）（以下、バリアレス

リアフリー新法）により、建築物や公共交通機

縁石）を、各種実証実験や関係機関との協議を関のバリアフリー化が着実に進められてきた。

経て共同で開発した。

当初の達成目標であった平成２２年度末までに、
１万６千５３４台のノンステップバスが導入された。およそ２７．９％のバスがノンステップ
化されたことになる（図―１）。
しか し、引き続 き着実な取 り組みをす べく、
国は平成３２年度末までに約７０％をノンステップ化するという目標を掲げた「移動等円滑化の促進に関する基本方針」の一部改正を行った。

図―１．ノンステップバス導入の推移

欧州の先進各国では、既にＢＲＴやＬＲＴに着目し多くの都市でさまざまな形式の車両が導入され基幹的な公共交通軸として機能している（写真―１）。また、乗降時にバスと停留所との離隔をできる限り少なくし、快適に乗り降りできるバス停が整備されている。これは、側面・底面が特殊な形状をした縁石に、タイヤを擦り付けるように停車させることでバスと停留所との隙間を極力少なくし停車できるというしくみだ（写真－２）。バスをバス停に対して並行に隙－9－

写真―１．フランスのＢＲＴ

写真―４．正着状況

写真―２．フランスのバス停

２

３

製品の特徴

開発への取り組み

バリアレス縁石は、通常の歩車道境界ブロッ

国土交通省では、都市の基幹公共交通軸とな

クと異なり車道側の縁石側面が天端に向かってるＢＲＴの導入支援やバリアレス縁石など新技

後退している（写真―３）。これは、ドライバー術の導入に向けた取り組みを進めており、新潟の技量の差に関わらず容易に正着できるよう誘

市でも平成２７年９月よりＢＲＴの運用がスタ導する効果があり、タイヤサイドの摩耗を軽減ートした。こうした動向も踏まえ、バス交通のし、車体の接触が生じないようにしている。ま利便性・快適性の向上に向けた有効な技術とした、タイヤトレッド部が接する縁石底面部にはてバリアレス縁石の開発に着手した。

連続的な凹凸を施し、ドライバーはその上部をバリアレス縁石プロトタイプは平成２７年走行したときに発生する微振動によって、正着１２月に、新潟市、新潟交通㈱の協力のもと、を認識できるしくみとなっている（写真―４）。

同社南部営業所において実証実験を行い、その小型ノンステップバスの車種によっては扉機能・各種効果を検証している。

開口時に車外へ張り出す構造となっているため、タイヤトレッド部が接する縁石底面部の連

傾斜面に小段を設け接触を回避できるよう扉が続的な凹凸については、基礎実験で低速走行時収まるスペースを確保した。縁石天端には特殊に対応する突起高さ及び、間隔の妥当性を検証な形状をした微小な突起が多数あり、雨や雪でする実車走行実験を実施した。大型バスのタイ濡れている場合でもスリップ防止効果を発揮しヤサイズに近い１０ｔユニック車で、約２ｍの安全に乗降できる構造とした。これらの機能を

試験体上を複数回走行し振動の違いをドライバ有していることでバスの正着を実現し、利便性・

ーと同乗者にヒアリングしている。
実証実験ではＢＲＴの連節車両をはじめ市

安全性の高いバスの利用が可能となった。

内を運行する様々な車両を用いて正着等のトラ
イアルを行い、バリアレス縁石の有効性・安全性等の検証を行った。この検証結果を踏まえ、
傾斜角度、扉回避部の有無等形状の異なるプロ
トタイプ３種を３Ｄプリンターで造型し、新潟市秋葉区役所構内道路におけるバリアレス縁石
写真―３.バリアレス縁石

社会実験に向けて区バスで使用している小型ノ－10－

ンステップバスの実車計測を実施した。車体計

置の検討に加えて、歩行者の交通状況に問題は測や各縁石モデルと車両乗降部との離隔を実測ないか等について検証している。

し分析することでバリアレス縁石の形状を決定
した。

４

検証
バリアレス縁石の形状決定後、その効果を検証するために新潟市が事業主体となり、（公社）
日本交通計画協会、㈱アドヴァンス、泉観光バ
ス㈱、新潟交通観光バス㈱、㈱トーニチコンサ
写真―５．乗降容易性の検証

ルタント、㈱ブリヂストンの協力のもと、（福）新潟県視覚障害者福祉協会、高齢者や子育て世代などに計画段階から参画していただき、新潟

５市秋葉区役所構内道路バス停留所にてバリアレ

検証結果
１）バス乗降部と停留所との離隔ス縁石を設置し、実証実験を実施した。主に正通常の歩車道境界ブロックが設置された

着性能、安全性能、耐久性能の３項目とモニタ

既存のバス停とバス乗降部との離隔は平ーによる乗降容易性や歩道との関係性について

均５０cm 程度であったが、バリアレス縁検証している。

石 設 置 後 は 約 １ ０ cm 程 度 と な り 正 着 性

正着性能については、複数のドライバーによが向上した。

る小型・大型バス車両での試行で完全正着時の２）完全正着率の向上

バリアレス縁石と車両乗降部との水平・垂直離ドライバーにバリアレス縁石の正しい運隔を計測した。また、試行後にドライバーへ正用方法を事前に研修し、実際に体験して着行為に対する抵抗感や正着の容易性等のヒアもらうことで完全正着の確率は向上した。

リング調査を行った。安全性能については、バ３）モニターからの意見

スが歩道部へオーバーハングしながら正着する

バリアレス縁石設置前はバス乗降部と停際の歩道部への影響範囲を測定し、それによる留所との離隔が大きく一度車道へ降りて縁石及び歩道部上端部への接触の有無を確認しから乗車していたが、正着することで楽た。耐久性能については、正着試行と併行してに乗降できるようになったとの意見が寄

タイヤの摩耗箇所・摩耗量の計測を㈱ブリヂス

せられた。

トンが検証した。３項目の検証結果集計後、乗４）バス待ち位置の表示

降容易性・バス待ち環境確認試験にて、視覚障

オーバーハング影響範囲や視覚障がい者

がい者や高齢者等数名にモニターになっていたのバスが接近することによる恐怖感を考

だき、乗降の容易性や車内での振動、揺れなど

慮し、バス利用者が安全に待機できるよ

車内環境についてヒアリングした（写真―５）。

う 縁 石 前 面 か ら ７ ０ cm 離 れ た 位 置 に 点

安全性能試験の実験結果より、バス利用者とバ

字誘導ブロックやバス待ちの目印を設置

ス車両との接触の危険がない安全なバス待ち位した（写真―６）。

－11－５）バスドライバーへの配慮

歩道最小幅員は、道路構造令に規定されているバス停へ進入する際に、運転席からでも２m 以上確保を遵守している。

バリアレス縁石を認識し、安全に停車できるよう扉回避部に濃緑のペイントを施した。

写真―７．三角形切り込み型バスベイ

７
写真―６．新潟市秋葉区役所前バス停

今後の取り組み
交通結節点やバス停留所などにバリアレス

縁石を広く普及させるため、運用面において、
６

導入事例の紹介

通常の縁石と区別できる仕組みや点字誘導ブロ実証実験後、バリアレス縁石の効果や安全性が十分に立証されたため、引き続き新潟市が事ックの位置などバリアフリーの観点から基準を構築する必要がある。

業主体となり，公道への導入に向け市道路管理

また、既設のバスベイにバリアレス縁石を導者や交通管理者との協議を経て秋葉区内ショッ入する場合、路面排水等の機能面から既設排水ピングセンター周辺の市道にて、区バスの経路

構造物及び縁石の基準位置との取り合いが課題

変更に伴う新設バスベイ２ヶ所の設置と併せバとなる。バリアレス縁石前面に側溝を設置する

リアレス縁石を導入。このバスベイは、新潟県

場合、バスが正着時に側溝上面を縦断走行する

内では初となる三角形切り込み型とし、バスがため、これに耐えうる構造の側溝に改良するこ本線へはみ出して他交通を妨げることがなく、とが望ましく、特に側溝の暗渠化が最適である。

併せてバスを歩道に寄せ易くする効果もある

前述の課題点を含め、様々な計画箇所に応じ（写真―７）。これにより、円滑な交通環境を確て設計段階でのコスト削減を図るため、計画・保するとともに、バスと歩道との距離が最小限

設計方法を標準化し最適な施工ができる体制をとなり利用者の安全かつ快適な乗降を実現でき整えたいと考えている。

る。これは横浜国立大学の中村文彦教授の研究
成果を応用した改良型バスベイであり、バス進

最後に、ご協力いただいた関係各位に感謝の意を申し上げる。

入角度に着目し本線に合流する際の後方確認が容易な角度設定を参考にしたものである。

【参考文献】１）鈴江早紀子、大蔵泉、中村文また、導入区間の歩道はフラット形式であっ彦、矢部努：新形状のバスベイの設計と評価にたため、バリアレス縁石設置区間を縁石高さと関する研究、第２８回土木計画学研究発表会講同 じ２０ cm にマウ ント アップ し既 存の歩 道高

演集、２００３

さと擦り付けた。歩道への切り込み最大部分の都市と交通、通巻９６号、２０１４

－12－

２）
（公社）日本交通計画協会：

トンネル切羽前方クロスホール弾性波トモグラフィの開発
前田建設工業株式会社
１

本店 土木技術部マネージャー

水谷

和彦

はじめに
山岳トンネルは土被りが大きく施工範囲が広域伝えることが可能な材料として、固体と液体の中におよぶことから、設計段階では十分な精度の地間的な流動性をもつゲル状充填材を一つの候補と質情報が得られておらず、施工段階で切羽の地質考えた。また、このゲル状充填材には、ボーリン

状況に応じて修正設計を行いながら施工するのがグ孔の保孔効果も期待した。これらの技術を組合一般的である。掘削前に地質状況を調査する方法

せて開発したものが「トンネル切羽前方クロスホ

として反射法による切羽前方探査があるが、そのール弾性波トモグラフィ探査」である（図－１）。

結果は、実際の地質状況と異なる場合もあり、設本手法の最大の特徴は、水平ボーリング孔にゲル計変更というよりも危険予知的な利用に留まって状充填材を注入することにより、孔壁保護と弾性いると考えている。それは、海外の地質構造に比波伝播を行う点である（図－２）。

べて日本の地質構造は複雑なため、反射波には多くの地質情報が含まれており、その様な反射イベ
ントから単純に地質構造を解釈することが難しいからではないかと考えている。

２

開発への取り組み
本手法の開発においては、上述した反射法の弱図－１ 探査概念図（鳥瞰図）点を解決する手法として、直接波を用いた孔間弾性波トモグラフィに着目した。孔間弾性波トモグ① ジャンボによるノンコア削孔 ： 削孔ロッドを通じて供給される水により削孔
削孔水

ラフィは、孔間距離が基本的に既知であり、直接② 削孔完了 ： 削孔水供給停止により孔内水が岩盤亀裂や口元から逸水波を利用した手法であることから、探査原理的に反射法よりも高精度である。また、ドリルジャン③ ゲル状充填材注入 ： 削孔ロッドを通じてゲル状充填材を供給
ゲル

ボのボーリング孔に本手法を適用できれば、切羽
前方を集中的に探査できる汎用的な手法になると考えた。しかし、本手法を適用するにあたり次の④ ゲル状充填材を注入しながら削孔ロッドを引き抜く
ゲル⑤ ゲル状充填材注入完了 ：

ボーリング孔壁の保護に寄与

課題が考えられた。①鉛直ボーリングの場合は振動を伝播させるために孔内に水を溜めるが、水平⑥ 受振機付きガイド管を挿入

ボーリングの場合、孔内に水を溜めることが困難である。②鉛直ボーリングに比べて水平ボーリン
グの孔壁は崩れやすく、起振機や受振機の挿入や⑦ 受振機付きガイド管挿入完了し、ゲル状充填材を補足注入
ゲル⑧探査 ： 起振機または受振機と地盤との振動を伝達回収が困難である。そこで、水平ボーリング孔に充填が容易で岩盤亀裂に浸透せず、かつ、振動を－13－

図－２ ゲル状充填材の充填イメージ３ 開発の成果と実績
ゲル状充填材の製造および室内模型試験

ゲル状充填材は、水溶性高分子を水に溶解して製造し、粘度を変化させたサンプルを数ケース製造

発破点間隔1m

発破母線

地震探査用
発火器

電気雷管

発破起振による孔間弾性波測定時

ショット
マーク

３．１

電話線

ハイドロフォンケーブル
データ収録
ノートPC

地震探査装置24ch Geode ②

地震探査装置24ch Geode ①

図－３

した。これらゲル状充填材の充填性を確認するた

24チャンネル@1mピッチ

測定システム模式図

め、ボーリング孔を模擬したアクリル製塩ビ管を用いた充填性試験を実施した。それにより、ポン弾性波の受振にはハイドロフォン(φ35mm)とプ圧送が可能で口元から容易に流出せず、模擬セ呼ばれる水圧を感知する受振機を使用した。ハインサ周辺にエアだまり等の空洞が生じないゲル材

ドロフォンをゲル状充填材中に置くことで地山を仕様を決定した（写真－１）。

伝播してきた弾性波を感知可能とした。今回試験の起振は瞬発電気雷管の発破によって行った。解析フローチャートを図－４ に示す。波形記録（図－５）から初動走時を読み取り、走時曲線を作成

注入機械操作盤

した（図－６）。走時曲線より初期速度モデルを作

ゲル状充填材成し、繰り返し計算を行うことにより、弾性波速度分布を得た（図－７）。なお今回の結果は、孔荒模擬センサー

れによる受振器の設置不良により、切羽奥 10～

室内模型試験状況

15m 迄の測定結果となっている。探査結果は、掘室内模型実験状況

写真－１

削時の切羽状況とも整合が取れており、本手法の３．２

成立性を確認することができた。

現場実証試験

本手法の成立性を確認するため、現場実証試験を実施した（写真－２）。

波形データ

位置データ

データファイル作成
受振孔

初動走時の読み取り
起振孔

走時曲線の作成・調整

測定状況

入力データの作成
初期速度モデルの設定繰り返し 計算
理論走時計算

写真－２

現場実証試験状況

スムージング
走時残差計算測定は、ドリルジャンボによる切羽左右 2 本のボーリング孔（φ65mm）を使用し、右孔を起振孔、左孔を受振孔として、孔間を伝播する弾性波を測定した。測定システム模式図を図－３ に示す。

－14－

no

収束判定

速度モデルの修正

yes

最終速度モデル

図－４

解析フローチャート

受振深度(m)

1

2

3

4

時間（msec）
5

7

6

9

8

10

４ 今後の課題
現場実証試験では受振孔の孔荒れにより、受振受振深度 ｍ

0
1.25
1.25
2.25
2.25
3.25
3.25
4.25
4.25
5.25
5.25
6.25
6.25
7.25
7.25
8.25
8.25
9.25
9.25
10.25
10.25
×
×
×
×

器を切羽奥 10m までしか挿入できなかった。その原因としては，削孔直後にゲル状充填材による保図－５孔ができなかったことや、今回のゲル状充填材仕発破起振による波形記録

様では十分な保孔効果が得られなかったことが考えられた。その問題点を踏まえ、現在、削孔直後に保孔可能な充填システムの開発や、保孔効果の3.0

た、本手法を汎用的な切羽前方探査手法とするた
2.5

め、簡易に実施可能な測定・解析システムの構築も進めている。

走時 (ms)

高いゲル状充填材仕様への改良を行っている。ま2.0

５ おわりに
1.5 1

2

3

4

図－６

5

6

7

8

9

10

ゲル状充填を用いることを特徴とする新たな切受振点番号

羽前方探査手法を開発し、成立性を確認すること走時曲線図ができた。本手法の様な、切羽前方探査技術の高精度化により、山岳トンネルの事前設計技術向上に繋げていきたいと考えている。

参考文献
1） 物理探査学会物理探査容量作成委員会：物理
探査適用の手引き（とくに土木分野への利用）、
pp.226-236、2000.3.
2） 物理探査学会標準化検討委員会：物理探査適用の手引き、pp.427-437、2008.10．
3） 水谷和彦・赤木英治・袋井孝洋：ゲル状充填材を用いた切羽前方水平孔間弾性波トモグラ
フィの試み、土木学会第 69 回年次学術講演会
講演概要集、VI-384、2016.8
4） 大島洋志(国際航業(株))，吉富幸雄・山上順民(大成建設(株)），水谷和彦（前田建設工業(株)）,西琢郎（清水建設(株)）,山本浩之・中谷匡志（(株)安藤・間)：トンネルと地下 トンネル新図－７技術への挑戦(17)、pp.69-80、2017.4

解析結果

－15－

第１会場
第Ⅱグループ－F
RP材を用いた検査路の既設橋梁へ後から設置した事例の報告－
宮地エンジニアリング株式会社

橋梁営業部

ＦＲＰ開発グループ渡部陽一

１．はじめに2012年（H24）の道路橋示方書の改定においを用いている．手摺の構造について，最上段はて，橋梁維持管理の容易さと，確実性について

角パイプを用いた柱にチャンネル材を笠木とし考慮する旨記述され，５年毎の点検業務規定にて被せることで，柱による笠木の分断がなく歩より，設計段階から点検用検査路等の計画が増行時の使用性の向上を図っている．また，丸パ

えてきている．また，既存の検査路については，

イプの中段手摺を柱の角パイプに貫通させるこ

海岸部や融雪材などを散布する地域において鋼とで交差部の角変形を抑制し，面内の剛性を高製検査路の腐食劣化も進行している事から，よめている．歩廊の構造は，歩行面と梁材を一体り耐食性の高い点検設備の検討も行われており， 成型した断面で活荷重に抵抗するものとしていその一つとして，FRP材を用いた検査路の採用

る．

も増えてきている．
FRP検査路の構造に ついて，概要図を図－1に，断面図を図－2に示す．FRP材は，海岸部や融雪材を散布するような腐食環境の厳しい場所での適応に対して，耐食性に優れているため，従来の鋼製検査路に比べ，維持管理上有利となる．また，軽量であるため，既設橋梁に後から検査路を設置する場合についても，既設構造物への荷重増加の影響を最小限に抑えることができる上，橋梁下面への設置に際しクレーン等の図－1

FRP検査路の概要図

重機を必要とせず，人力による施工が可能となることから施工性においても有利となる．
本稿では，FRP検査路を実橋に適用するにあたり実施した各種の耐荷力試験結果を示すとともに，現在約 90件の実績がある中で，既設橋梁に FRP検査路を後から設置した事例として，福井県坂井市の鋼橋に設置した上部工検査路の施工状況について報告する．

２．ＦＲＰ検査路の構造概要
FRP検査路に使用する材料は，FRP材の中でも図－2 FRP検査路の断面図

高強度・高弾性率で製造可能な GFRP引抜成形材（支間Ｌ＝6.0ｍの場合）－16－

表－1 GFRP引抜成形材の材料試験結果
引張強さ(N/mm2 )

引張弾性率(N/mm2 )

種別
基準値

試験値

基準値

破断ひずみ

許容ひずみ

適用

試験値

HO135

250 以上334

20000 以上

25000

13360

4453

歩廊 6m

CH70

350 以上435

24000 以上

32000

13594

4531

笠木

SP60

350 以上391

24000 以上

31000

12613

4204

支柱

基準値は JIS K 7015による

３．ＦＲＰ検査路の耐荷性状
検査路の荷重は，活荷重および手摺への水平力・鉛直力が設計荷重として規定されている．
FRP構造物に関しては，FRPが異方性材料である
ことから，想定した計算結果と異なる損傷が生じる可能性があり耐荷性状が明確ではない．このため，実用化にあたっては，各荷重に対する載荷試験を実施し，耐荷性状の確認を自社規定で行っていた．ただし，2015年（H27）に東，中，西日本高速道路株式会社より，FRP製検査

図－3 6ｍタイプ供試体概要図

路に関する試験方法（440-2015）が発刊されたため，これに準拠した性能の確認を行った．本稿では，支間長が 6ｍの歩廊に対する群集荷重，
手摺に対する鉛直荷重，水平荷重に対する試験について報告する．試験体の材料試験結果は，表－1に示す．

３．１

活荷重載荷

試験に用いる供試体は，検査路の6mタイプ（一写真－1 供試体全景

体断面歩廊，高さ125ｍｍ）で実施した．載荷は，30kg に調整した砂袋を載せる方法で実施し，活荷重（3.5kN/m2）相当の荷重を載荷した．
試験体の概要を図－3，全景を写真－1，試験状
況を写真－2 に示す．このときの支間中央のたわ
み値（44㎜）が，規定されている許容たわみ算定
式 L/100で計算した値（60mm）よりも小さいことが分かった．これより，設計荷重に対する耐荷力

写真－2 歩廊静的載荷試験(鉛直)は問題ないことが確認できた．

－17－

３．２

上段手摺に対する鉛直載荷試験に用いる供試体は活荷重載荷試験に用る．試験結果のひずみ（上段手摺：189，支柱：

いた供試体と同じものを使用した．載荷位置は，

499）は，設計荷重に対してもFRP検査路に損傷

図－4に示す支間中央付近の支柱間とした．また， は生じておらず，十分な耐荷力を有しているこ
写真－3に示すように，載荷は30kg に調整したとが確認できた．

砂袋を載せる方法で実施し，設計荷重0.59kN/m）
相当を載荷した．この時の上段手摺，支柱のひずみは，破断ひずみ（上段手摺：13,594，支柱：
12,613）以下であることが規定されている．試
図－5 試験体概要図

験結果のひずみ（上段手摺：562，支柱：149）
は，設計荷重に対してもFRP検査路に損傷は生じておらず，十分な耐荷力を有していることが確認できた．

写真－4 手摺の静的載荷試験（水平）図－4 試験体概要図

写真－5 冶具取付け状況
写真－3 上段手摺

静的載荷試験(鉛直)４．実橋へのＦＲＰ上部検査路の適用事例

３．３

福井県坂井市の九頭竜川河口に位置する新手摺に対する水平載荷試験に用いる供試体は，活荷重載荷のものと保橋にＦＲＰ検査路を施工した事例について報同じものを使用した．載荷位置は，図-5に示す

告する．

柱部とし，写真－4，5に示すようにジャッキをク車（写真－8）から歩廊部材を桁下の足場に橋併用した冶具により水平に載荷した．この時の梁側面から搬入する．
（写真－9），FRP検査路は

支柱のひずみは，破断ひずみ（上段手摺：13,594，8ｍの部材長に対して，重量が 160㎏と比較的軽

支柱：12,613）以下であることが規定されてい量であることから，写真－10に示すように，足－18－

検査路の施工は，まず橋上のユニッ

場上を設置箇所まで人力で移動させる方法とした．これより，足場内の狭い空間にも関わらず，
FRP検査路の設置は容易に施工できることが確認できた．また，手摺は，歩廊部材を既設橋梁へ固定した後に取付けを行っている．そのため，横構がある場合でも，支柱との干渉を回避する
ようにあらかじめ設計し，実測にて確認しておけば，写真－11のように取付けることも可能で
写真－10 桁下の足場への取込みある．検査路の設置完了した橋梁下面からの状
況を写真－12に示す．

写真－11 手摺設置完了
写真－8 検査路の荷卸し状況

写真－12 設置完了（床版下面より）
参考文献

写真－9 桁下の足場への取込み

１）久保圭吾・永見研二・山口浩平・日野伸一・
稲葉尚文・青木卓也：道路橋検査路用 FRP

５.おわりに
近年，維持管理の必要性から検査路を後から製ブラケットの静的耐荷性能と試験施工，追加する場合や，腐食した検査路の取替え事例

土木学会第 4回 FRP複合構造・橋梁に関すが増加し，高速道路の大規模更新で検査路の増るシンポジウム，pp.115-122，2012.

設事例も多くなってきている．この場合，軽量

２）久保圭吾・清水達也：ＦＲＰ材を用いた検で耐食性に優れるFRP検査路の適用は有益なも査路の耐荷性状と適用実例，平成26年度のと言える．

近畿地方整備局研究発表会論文，2014.

－19－積雪寒冷地域における簡易式路上表層再生工法「ヒートスティック」の供用性評価と新たな機能の付加
鹿島道路(株)

１

技術研究所

○ 五傳木

一

〃

芳賀

潤一

〃

岡部

俊幸

〃

大嶋

智彦

はじめに
わが国の道路総延長は，127 万 km（平成 27 年 4 月 1 日現在）を超え，今後これらのストックは限られた予算の中で，道路利用者や納税者のニーズを踏まえながら効率的な維持管理が必要とされている。簡易式路上表層再生工法「ヒートスティック」は，路上表層再生工法の路面ヒータ車を使用する維持工法であり，供用に伴う縦断方向の凹凸の悪化や占用工事の部分的な補修箇所等の影響により，乗り心地が低下した舗装路面を回復させ，走行安全性および乗り心地の改善等を目的として，これまでに各所で適用を図ってきた。
本報では，積雪寒冷地域において本工法を適用した箇所の供用性を述べるとともに，積雪寒冷地域を対象として，新たに開発し付加した凍結抑制機能を備えたヒートスティック工法の実道における供用性について取りまとめて報告する。

２

ヒートスティック工法の概要
ヒートスティック工法とは，図－1 に示すように従来の路上表層再生工法の機械編成を簡素化したことにより，市街地等の道路へも適用可能とした維持工法であり，既設表層混合物をヒータ車で加熱，掻きほぐし，その上部に新規アスファルト混合物を 2～3cm 程度で敷きならし，締め固めて仕上げるリペーブ方式の維持工法である。
【従来の路上表層再生工法】【ヒートスティック工法】

図－1

施工体制の比較－20－

ヒータ車による既設舗装の加熱，掻きほぐしの状況は，写真－1 に示すとおりであり，既設舗装を掻きほぐすことにより，既設舗装にひび割れが発生している場合には，図－2 に示すように単純にオーバーレイを行う場合よりも，リフレク
ションクラックの抑制効果が得られるという特長を有している。この他に，ヒートスティック工法の特長は，パッチング

写真－1

跡や局部補修箇所等の解消による走行安全性，乗り心地の改【オーバーレイ】

善が図れる他，リペーブ（オーバーレイ）方式による施工方法であるため，舗装発生材の抑制も可能となる。
本工法の適用条件としては，維持工法であるため基本的に【ヒートスティック】

既設舗装が構造破損していないことが前提であり，適用にあたっての目安は，ひび割れ率 20%程度以下，わだち掘れ量
30mm 程度以下，交通量区分 N5 以下を推奨している。

単位：mm

なお，既設舗装のわだち掘れ量が 20mm 程度以上発生して

図－250mm の既設舗装上に 20mm
オーバーレイする場合の例

表－1

供用性の調査箇所一覧

いる場合には，わだち掘れ凸部の除去を事前に行うこともある。

３

積雪寒冷地域における供用性評価
供用性の評価は，簡易型の路面性状測定車により，表－1 に示す供用年数や交通量区分が異なる 10 路線を対象に，ひび割れ，わだち掘れ，平たん性を測定した。その結果を
図－3 に示す。なお，図－3 は路線ごとの測定データから

No.

施工時期

供用
年数

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

平成28年 7月
平成26年12月
平成25年10月
平成24年12月
平成22年 7月
平成22年 5月
平成21年10月
平成20年 9月
平成19年 9月
平成19年 7月

0.2
1.8
2.9
3.8
6.2
6.3
6.9
8.0
9.0
9.2

交通量 施工延長
区分
（m）
297
N4
860
N4
1,880
N4
720
N4
2,480
N3
640
N3
620
N3
160
N4
2,740
N5
1,352
N4

10m 間隔で各種の路面性状値を整理しているため，路線ごとにデータ数は異なっている。わだち掘れ量，平たん性は，供用に伴う顕著な悪化は認められないものの，ひび割れは供用とともに増加する傾向が認められる。
この結果から，今回対象としたヒートスティック適用箇所の破損は，ひび割れによるものが主と考え以降では，供用年数とひび割れ率の関係に着目し整理することとした。
なお，整理にあたっては，交通量の影響を排除する目的で，10 路線中 6 路線を占める交通量区分 N4 の路線を対象とし，供用間もない No.1 と延長が短くデータ数の少ない No.8
を除く 4 路線を評価対象とした。
まずは，路線ごとにヒストグラムを作成し，供用年数とひび割れ率の内訳について整理した。なお，ヒストグラム
は，0.1～9.9%（片側の車輪通過箇所にひび割れが発生す

－21－

図－3

路面性状測定結果

る程度），10～19.9%（両輪の車輪通過箇所にひ【供用 1.8 年】【供用 2.9 年】【供用 3.8 年】【供用 9.2 年】

び割れが発生する程度），20～34.9%（両輪の車輪通過所にひび割れが発生し，部分的に亀甲状のひび割れが発生する程度）と，それ以上の 35%以上に分類した。ヒストグラムを図－4 に示す。
供用期間が長くなるに従い，ひび割れ率が増大する傾向が認められる。次に，各路線のひび割れ率の累積確率分布による評価結果を図－5 に示す。
累積確率分布より，供用 3 年程度までは，線形の傾きに大きな変化は認められず，ひび割れ率は最
大でも 5%程度以下の分布に収まっている。 しかし，供用 4 年程度以降になると，ひび割れ率の分布が広がり，線形の傾きに変化が生じている。今回，対象とした路線の結果では，供用 9 年を超えた場合もヒストグラムから明らかなように，10m

図－4

路線毎のひび割れ率のヒストグラム（交通量区分 N4）ごとに評価したひび割れ率は，最大でもそのほとんどが 20%以下となっている。参考として，MCIの累積確率分布を図－6 に示すが，供用 9 年を超えた路線においても，一般的に修繕を必要とされる
MCI4 以下の占める割合は，ごく僅かであることがわかる。このよ

図－5

図－6

MCI の累積分布

うに，交通量や供用年数に着目し条件整理をするなどし，累積確率分布を用いることで，将来的なおよその劣化予測も可能になると言える。

４

凍結抑制機能を付加したヒートスティック工法
ヒートスティック工法は，前述したように積雪寒冷地域においても良好な供用性を有していること，近年では除雪作業される方の高齢化が進んでいること，限られた財源で効率的な維持管理を行う必要があること等を勘案し，通常の凍結抑制舗装よりも安価となる設定でヒートスティック工法に凍結抑制機能を付加した。この凍結抑制舗装は，図－7 にゴムチップ

示すように物理系の凍結抑制舗装であり，ヒートスティック工法のみならず，単独でも 2～3cm の薄層の凍結抑制舗装として適用可能となっている。
以降では，適用した箇所の凍結抑制効果や路面性状などについて述べる。

－22－

図－7

凍結抑制舗装のイメージ

凍結抑制機能を付加したヒートスティック工法は，交通量
区分 N4 の路線において延長 50m×幅員 3.2m×厚さ 2cm の規模とし，隣接する箇所に比較対象として実績のある密粒度混合物を用いたヒートスティックの工区を同規模で設け，凍結抑制効果を含む供用性の評価を行うこととした。
（１） 施工前の現況
写真－2

ヒートスティック施工前の路面性状を写真－2，表－2 に示す。施工前の路面性状は，写真に示すようにパッチングによる補修箇所やひび割れが点在し，乗り心地が低下していた。
また，わだち掘れ量は，ヒートスティック工法の表層厚20mm を超えている箇所も含まれていたため，ヒートスティ
ック工法に先立ち既設舗装を平均 20mm で切削した。

表－2

施工前の現況

施工前の路面性状

評価項目
ひび割れ率
(%)
わだち掘れ量
(mm)
平たん性
(mm)

舗装種別
密粒(比較)
凍結抑制
密粒(比較)
凍結抑制
密粒(比較)
凍結抑制

特性値
11.0
14.2
27
19
3.45
3.51

（２） 施工および追跡調査結果
施工は，前述したように事前切削を行った路面を対象として，ヒータ車で加熱，20mm 掻きほぐし，その上部に新規アスファ
ルト混合物を 20mm オーバーレイした。施工状況は，写真－3に示すとおり，ヒータ車のみが特殊機械であるがその他の施工
機械は，一般的なアスファルト舗装に用いている汎用機である。
写真－3

写真－4 に，凍結抑制効果の一例を示す。凍結抑制舗装は，

施工状況

隣接している比較対象の密粒舗装に比べ，明らかに路面の露出が多いことから，凍結抑制機能が備わっているものと言える。
また，当該施工箇所においては，冬期のみの凍結抑制効果の他，通年を通した舗装の供用性についても確認を行っている。
その結果の一部を，表－3 に示す。凍結抑制舗装の路面性状は，供用期間が短いものの実績のある密粒舗装と大差なく一冬経過後における時点でも，特に問題無い供用性を有していることが確認できている。

５

写真－4
表－3

評価項目

おわりに
ヒートスティック工法は，舗装の維持修繕が中心となる現在において，既設舗装の走行安全性および乗り心地の改善および延命措置を図る有効な維持

凍結抑制効果施工後の路面性状

舗装種別

ひび割れ率 密粒(比較)(%)
凍結抑制
わだち掘れ量 密粒(比較)
(mm)
凍結抑制
密粒(比較)
平たん性
(mm)
凍結抑制
備 考

施工直後
0
0
0
0
1.06
1.17
－

供用
296 日後
0.2
0.2
2
2
1.24
1.34
一冬経過後

工法の 1 つと言える。また，新たに付加した凍結抑制機能は，その効果が確認され沿道の住民や道路利用者の環境保全対策にも有効であるとものと言える。今後も当該区間の供用性に着目するとともに，既設舗装の維持管理に有効な工法の開発に努
めたい。

－23－

橋梁の部分撤去で導入された中間定着工法について
国土交通省

高田河川国道事務所

工務第二課

国土交通省 松本砂防事務所
1

調査課

白木 宏二朗
此川 孝悦
田中 光一
松本 修一

はじめに
歌 高 架 橋 は ， 図 -1 に 示 す 新 潟 県 糸 魚 川 市 の沿岸部に位置する国道8 号の橋梁である。日本
海からの飛来塩分等に由来すると思われる塩害により，著しい損傷が確認されているとともに，過年度に補修が実施された箇所についても再劣
写真-1化が確認されている(写真-1)。

主桁鉄筋の腐食状況

当事務所で は，塩害 により 劣化が生 じた橋
梁の一部においては，補修による対策だけではなく，橋梁架替等の抜本的な対策を実施しているところであり，歌高架橋も橋梁架替が必要となった一橋である。

写真-2

2

歌高架橋の合流部（終点部）の状況「中間定着工法」利用の背景
新設橋と重複す る既設 橋の 2径間は 橋軸方向に切断しなければならないが，ポストテンショ
ンT桁橋である歌高架橋 は，主桁フランジや横図-1

歌高架橋（新潟県糸魚川市）の位置

桁 に 横 締 め PC 鋼 材 を 配 置 し て 一 体 化 し て い る 。

歌高架橋は，「北陸自動車道」と「えちごトそのまま横締めを切断した場合，撤去部分だけ

キめき鉄道」に挟まれた狭隘な場所に設置されでなく，残存部分のプレストレスも消失してしており，新設橋は既設橋に隣接して建設する必

まい，残存部分において現道交通を通過させる

要 が あ る 。 ま た ， 起 終 点 の 合 流 部 は ， 写 真 -2

ことが不可能となる。そのため、現道交通を確に示すように，新設橋と既設橋が重複するため， 保した上での既設橋の部分撤去に際し，残存部
新設橋架設に支障となる既設橋の一部を撤去す

分のプレストレス維持手法が課題であった。

る必要が生じた。

前述した課題に対して，歌高架橋では残存部

本論では，終点部の重複箇所の施工おいて，

分 の プ レ ス ト レ ス の 維 持 を 目 的 と し て ， PC 鋼

現道交通を確保しつつ既設橋撤去を可能とした

材 を 切 断 位 置 で 定 着 さ せ る 「 横 締 め PC 鋼 材 中

横 締 め PC 鋼 材 中 間 定 着 工 法 に つ い て 報 告 す る 。 間 定 着 工 法 」 を 利 用 し た 。 当 工 法 は 図 -2 に 示－24－

すように，橋軸方向に切断分割する前に横締めて ， PC 鋼 材 を し っ か り と 握 り 持 つ 「 フ ィ ク ス

PC 鋼 材 を 固 定 す る こ と で 残 存 部 分 の プ レ ス トチャ」と，張力を維持する「イコライザ」の二レスを維持し，現道交通確保を可能とした。

つの部品から構成される。詳細には，フィクス
チャはウェッジ，スリ ーブ，ジャケットの3点からなり，イコライザ は2枚の支圧板とその間にあるスピナで構成される。

図-2

中間定着概要図
写真-3

3

中間定着具の構成

新工法の概要
今回利用した中間定着具は現場施工前に室内

従来の中間定着工法では、箱形もしくは円筒型 の フ レ ー ム に PC 鋼 材 を 通 し 、 そ の フ レ ー ムの内部に膨張剤を充填することで、膨張による
圧 力 が PC 鋼 材 を 固 定 し 、 中 間 定 着 後 も プ レ ス
トレスを保持し続けるといったものであった。
しかしながら、従来の工法では、中間定着完了
後 に PC 鋼 材 の 張 力 の 再 調 整 が 不 可 能 で あ る ため、中間定着時に張力が失われた場合、鋼材を試験を実施している。室内試験では様々なタイ
プ の PC 鋼 材 の 残 存 張 力 測 定 を 繰 り 返 し た 。 ま
た ， 室 内 で コ ン ク リ ー ト 床 版 打 設 ， PC 鋼 材 の緊張，グラウト注入により，模型を作成し，その後中間定着の一連作業を行うことで，計画が実際の現場作業と一致するかを確認するとともに， PC鋼材張力が長期的に維持されることを確認している。この室内試験の結果を基に今回，再緊張することができなかった。
そのような事項を懸案し、中間定着完了後にプレストレスを付与することができ、構造物の

歌高架橋に採用することとなったが，実橋への適用は全国初の試みであった。
ま た ， 中 間 定 着 具 を 設 置 し ， PC 鋼 材 を 切 断

安全性を維持し続けることができるように開発されたのが、ウェッジ圧入方式の中間定着工法である。本工法はプレストレスの付与に加え、従来の工法と比較して作業が簡単であるといっし た 後 で あ っ て も ， PC 鋼 材 張 力 を コ ン ト ロ ール(再緊張)できるという特徴があることから，
歌高架橋で採用した。

た特徴が挙げられる。
5
4

中間定着具の構成

施工手順
歌高架橋における既設橋部分撤去について，残存部分のプレストレス維持の要となる中間

現地写真を用い，施工手順を説明する。

定 着 具 は ， 写 真 -3 に 示 す と お り ， 大 き く 分 け

－25－

5．1

横締めPC鋼材中間定着

5．1．1の位置に装着する。その後，ジャケットを移動してウェッジと一体にする(写真5)。

床版はつり・グラウト除去

中間定着具が収まる範囲について，横締めPC 鋼 材 一 本 お き に コ ン ク リ ー ト を は つ る 。 その後， PC鋼材を露出させるため，シースを取り除き，グラウトはハンマーで軽くたたいて除去する(写真-4)。
写真-5

4．1．4

ウェッジの装着・ジャケットとウェッジの一体化

反力装置の取付け・ウェッジ圧入

PC 鋼 材 を し っ か り と 握 り 持 つ こ と が フ ィ ク
スチャの役割であることから，ウェッジをスリーブ内に確実に圧入し，フィクスチャを完全に
写真-4一体化させる必要がある。ウェッジをスリーブ

コンクリートはつり・ PC鋼材露出に 圧 入 す る に あ た り ， 写 真 -6 に 示 す よ う に 反
4．1．2

PC鋼材の整形力装置をジャケットを囲むように取付け，ジャ

既 設 橋 は 架 設 年 次 が 古 い (1975 年 ) こ と か ら ， ッキにて圧入する。ジャッキの圧入力は反力装
シ ー ス 内 の PC 鋼 材 は バ ラ バ ラ に 並 ん で お り ，

置 を 介 し て ス リ ー ブ に 伝 わ る こ と か ら ， PC 鋼

束の形が不揃いであるため，このままではウェ材に負荷をかけずに固定が可能なため，大きなッジの装着が難しい。そこで，露出した鋼材の圧力で圧入することができる。

両 端 に 整 形 ワ イ ヤ で 締 付 け ， 図 -3 に 示 す よ うにウェッジ装着位置にグリップキーを施し，PC 鋼 線 束 の 形 状 を 円 形 に 整 え る と と も に ， 空
隙をなくし，保持力を確実なものとする。

反力装置

写真-6
図-3

PC鋼材の整形・グリップキーの挿入

4．1．5
4．1．3

ジャケットへのウェッジの圧入

フィクスチャの取付け

イコライザの取付・セット補正

ウェッジ圧入後に反力装置を取り外し，一体フ ィ ク ス チ ャ の 取 付 け は ジ ャ ケ ッ ト を PC 鋼
材の上下から挟んでボルトを締め，中にスリー化されたフィクスチャと残存させる桁フランジの間にイコライザを取付ける(写真-7)。

ブを入れる。二分割されているウェッジで円形

次に，支圧板の間にあるスピナを回して二つに 整 え た PC 鋼 材 を 挟 み ， マ ー キ ン グ し た 所 定の 支 圧 板 の 間 隔 を 調 整 し ， 写 真 -8 に 示 す よ う－26－

に，さらにスピナに対してトルクレンチを用い

4．1．7てトルク管理することで，既存張力を確保することができる。

中間定着の繰り返し

一本おきに残した部分の中間定着具の設置を
行 い ， 全 て の 主 桁 フ ラ ン ジ の 横 締 め PC 鋼 材 を
中間定着させる。
5

まとめ
歌高架橋の終点側合流部における中間定着は，

2016 年 10 月 に 全 箇 所 完 了 し ， そ の 後 新 設 橋 の
構 築 が 進 め ら れ た 。 横 締 め PC 鋼 材 中 間 定 着 工法を採用したことで，現道交通を確保しながら
写真-7

イコライザの取付け

既設橋を撤去するという工事を無事完成することができた。
2017 年 3 月 に は ， 写 真 -10 に 示 す よ う に ， 交通が新設橋に切り替わり，歌高架橋は役目を終え，同時に今回施工した中間定着も任務を終え，残存桁と合わせ撤去されることとなっている。
歌高架橋のような条件下にある橋梁は少なく

写真-8

4．1．6

トルク管理

ないものと思われ、本工事によってその有用性が確認されたことで、今後、本工法のニーズはPC鋼材の切断

PC 鋼 材 の 張 力 確 保 が 確 認 さ れ た ら ， 写 真 -9増加していくものと考えられる。

に示すように，ガス切断器を使用し撤去側のPC鋼材を切断する。
切断による突発的な張力の抜けを防ぐために，
加熱初期は低温で1～2分鋼材を炙り，熱膨張により中間定着具に張力を移行させる。撤去側の 張 力 が 抜 け た と こ ろ で 温 度 を 上 げ ， PC 鋼 材を切断する。

写真-10

歌高架橋新設橋への交通切り替え

参考文献
1） 渡部寛文，勝俣良夫，森石慶久，高長正
裕：PC橋架替工事における横締め鋼材中間定着工法の適用，プレストレストコンクリ
ート，Vol.59 No.1，pp.35-40，2017
謝辞
本論文を執筆するにあたり、ご協力を頂きま
写真-9

PC鋼材の切断した川田建設株式会社様をはじめとする関係各位に感謝の意を示します。

－27－

アスファルトフィニッシャ用の特殊保温プレートの開発

大林道路㈱１．はじめに冬季のアスファルト舗装工事の施工では、アスファ
ルトフィニッシャのホッパに加熱アスファルト混合物（以下、合材と称す）を受けると合材温度が低下し、締固め不足や粗い仕上がりといった不具合が発生することが懸念される。一般的な対策として、ホッパ全体
を遮熱シートで覆う方法やホッパ外側に断熱材やヒーターパネルを設置する方法があるが、合材が供給されるまでの待機時間内での保温や部分的な保温・加熱では保温効果に限界があると考えられる。
そこで、筆者は以下の方針で合材の温度低下を抑制する「特殊保温プレート」を開発した。
・保温効果を高めるために、熱伝導率の低い断熱材を選定する
・ホッパ内の熱を蓄熱する構造とする
・ホッパ内側の設置制約（t≦20mm）を設け、これを満たす断面構造とする
本稿は、断熱性が高い素材を組み合せ、これをホッパ内側に貼り付けることにより合材の温度低下を抑制
し、アスファルト舗装工事の品質を確保することを目的に開発した「特殊保温プレート」について報告するものである。
２．断熱材の選定
２．１ 断熱材の検討
保温効果が持続する構造の一例として、魔法瓶がある。魔法瓶には図－１に示すような真空層が設けられており、魔法瓶には銅箔などを挟み込んで熱エネルギ
ーを反射して内部に熱を保つ構造となっている。このような真空層をホッパ部に構築することは技術的に困難であることから、熱伝導率が低い層をホッパ部に設けることを検討した。そのため、熱伝導率の低い断熱材とホッパ内側の設置制約の条件を満たすような薄い素材の断熱材（5mm 以下）で断熱効果と耐久性を評価した。使用した断熱材を表－１に示す。

本店

機械部機械課主任

阿部

慎

ステンレス

銅箔
熱
真空

図－１ 保温効果のある構造
表－１ 検討に用いた断熱材
断熱材
熱伝導率（W/mK）
厚さ（mm）

グラス

グラス

ファイバー

ウール

不織布

シート

0.020

0.023

0.030

5

4

5

発泡
スチロール

表－１の断熱材のうち、固体としては最も低い熱伝導率を有するシリカエアロジェルを含浸させた断熱材であるグラスファイバー不織布を写真－１に示す。主に工場の屋外の高温で帯びているダクト等に使用されている。 グラスウールシートは、低熱伝導金属微粒子
配合の発泡体のガラス繊維でできた綿状グラスウールに防食性を高めたアルミ合金泊で挟み込んだ断熱材であり、住宅や飛行機等で使用されている。発泡スチロ
ールは、気泡を含ませた発泡プラスチックの一種のポリスチレンであり、全体の 98％が空気で成型された断熱材である。主に保冷バッグ等に使用されている。

写真－１ グラスファイバー不織布－28－

２．２ 断熱効果と耐熱性の評価
断熱材は間接的に合材と接するため、合材温度以上の耐熱性を有している必要がある。そこで、以下の方法で断熱材の効果と耐熱性を評価した。
まず、シリコンヒータ上に合材投入時の衝撃から断熱材を保護することを想定した鋼板（厚さ 6mm）と断熱材を載せ、断熱材の上部と下部に温度センサを設置した。次に、ホッパを想定した鋼板（厚さ 9mm）を断熱材の上に載せ、合材の到着温度（170℃±10℃）の上限値（180℃）までシリコンヒータを加熱して、断熱材上部
および下部の温度を測定した。
シリコンヒータ加熱時の温度測定位置を図－２に、加熱状況を写真－２に示す。

図－２ 温度測定位置

180

160

グラスウール
シート（下部）

140

グラスファイバー
不織布（下部）

120
温
度 100
（
℃ 80
）

発泡スチロール（下部）
発泡スチロール
（上部）

60

40

グラスウール
シート（上部）

20

グラスファイバー
不織布（上部）

0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100 110 120

加熱時間（分）図－３ 断熱材の上部と下部の温度測定結果
３．特殊保温プレートの構造の検討
３．１ 各種プレートの選定と組み合わせ
特殊保温プレートの構造を検討するため、アスファ
ルトフィニッシャのホッパ部の従来構造（Ａ）に熱が伝わりにくいステンレス鋼や断熱材に合材の熱を蓄える銅板を複数層に組み合わせた３種類のプレート（Ｂ，Ｃ，Ｄ）を作製した。各構造の部材の厚さを表－２に、使用した鋼材の熱伝導率を表－３に示す。
表－２ 各構造と部材の厚さ
構造

鉄鋼

Ａ

9

Ｂ

ステン

ステン

断熱材

銅板

-

-

-

-

9

5

5

5

5

Ｃ

9

3

5

1

5

Ｄ

9

1

5

1

5

レス鋼

写真－２ シリコンヒータによる加熱状況

レス鋼（単位:mm）
表－３ 各部材の熱伝導率２．３ 断熱効果と耐熱性の評価結果
断熱材を挟んだ鋼板を加熱したときの断熱材上部と下部の温度測定結果を図－３に示す。図より、グラス
ファイバー不織布の上部の温度は他の２種類の断熱材
より低く、断熱効果が高いといえる。また、加熱後の断熱材の状態をみると、熱による収縮や変形も生じておらず、耐熱性も有している。一方、グラスウールシ
ートと発泡スチロールの上部温度はグラスファイバー
不織布よりも最大で約 20℃高く、加熱時に断熱材の収縮あるいは溶解しており、合材を扱う上で必要な耐熱性を有していないと考えられる。
以上の結果から、グラスファイバー不織布を特殊保温プレート用の断熱材として選定した。

鋼材

熱伝導率 λ（W/mK）

ステンレス鋼

16

鋼板

80

銅板

401

３．２ プレートの保温効果の検証
表－２に示したプレートの保温効果を検証するため、以下の方法でその効果を確認した。まず、図－４に示す複数層で形成されたプレートをホッパ断面に見立てた一辺 300mm の立方体の箱型内側に設置した。次に、箱型に 70℃の温水を入れ 26℃の水槽に箱型を浸して経過時間と温度を測定した。

－29－

したもの【ステンレス鋼 3mm・断熱材 5mm・ステンレス
鋼 5mm】を特殊保温プレートの基本構造に決定した。特殊保温プレートの構造断面を図－６に示す。

ステンレス鋼(5mm)
銅板(5mm)
断熱材(5mm)ステンレス鋼(5mm)
鉄鋼(9mm)

内側水温（70℃）
150㎜
温度計
（内側）

外側水温
（26℃）
温度計
（外側）

w=150mw=150mm

図－４ 箱型の温度測定位置（Ｂ構造）
３．３ プレートの保温効果の検証結果
３．３．１ 保温効果の比較
プレートを設置した箱型を水槽に浸したときの温度の推移を図－５に示す。箱型の内側の温度を比較すると、Ａ構造以外は内側に遮熱層を設けているため 50℃
以上を維持している。また、30 分後の温度分布から銅板の温度上昇が確認できる。なお、Ａ構造では水槽の水温とほぼ同程度まで低下している。一方、箱型の外側の温度は、Ａ構造以外は水浸後の温度変化が小さく、ステンレス鋼や銅板の厚みによる差はそれほど生じて
いない。
70
60
Ｄ：構造（内）

50

温
度 40
（
℃ 30
）

Ｃ：構造（内）20

A：構造（外）B：構造（内）A：構造（内）Ｃ：構造（外）B：構造（外）10Ｄ：構造（外）

0
0

5

10

15

20

25

30

時間（分）

図－６ 特殊保温プレートの構造断面４．フィールドにおける保温効果の検証
４．１ 実施工による概要
特殊保温プレートの保温効果をフィールドで検証するため、新設の舗装工事の実施工（基層工）において、同プレートをホッパに装着したアスファルトフィニッ
シャとプレートを装着しない従来構造のフィニッシャ
にて保温効果を比較検証した。これらのホッパの外観を写真－３，４に示す。なお、実施工の概要を以下に示す。
①施工日時：平成 28 年 3 月 18 日～19 日②施工条件：外気温 10℃以下、風速約 3ｍ程度、運搬時間約 30 分の沿岸付近の国道③施工幅員：9m（4.5m×2 レーン）
④施工延長：450m⑤施工厚さ：50mm⑥使用材料：再生粗粒度アスファルト混合物（20）⑦施工機種：フェーゲル 1803-2（特殊保温プレート
有り・無し）

図－５ 水浸後の温度の推移
３．３．２ 銅板の有効性
図－５の箱型内部の水温の推移に着目すると、Ｃ，Ｄ構造はほぼ同様に推移している。一方、Ｂ構造は試
験開始 5 分間で約 10℃温度が低下している。この結果をふまえて、Ｃ構造で銅板の有無による蓄熱効果を検証したところ、銅板が内部の熱を奪うことが推察され、銅板を入れない方が保温効果は高いことが判明した。
以上より、銅板による蓄熱効果は小さいと判断し、合材の荷受け時の衝撃を考慮してＣ構造から銅板を外－30－

写真－３ 特殊保温プレートを装着したホッパ写真－４ 従来構造のホッパ
４．２ 実施工による保温効果の検証
実施工では、初日にアスファルトフィニッシャに特
殊保温プレートを装着し、2 日目はプレートを外した従来構造で施工した。合材ダンプの出荷温度、到着温度と敷きならし温度の関係を表－４に示す。なお、表中の温度差は到着温度と敷きならし温度の差、温度差【平均】は全ての合材ダンプで測定した到着温度と敷きならし温度の差の平均値である。施工日が異なるため、気象条件等による合材の到着温度の違いを考慮する必要があるが、今回の実施工による検証では、特殊保温プレートを装着した場合の到着温度と敷きならし温度の差が従来構造よりも小さく、図－６に示すように特殊保温プレートを装着した方が敷きならし直後の合材
温度が高く、敷きならし面の引きずり等が発生しにく
いと考えられ、施工が進むにつれて一層小さくなることを示唆する結果を得た。
表－４ 到着温度と敷きならし温度の関係
施工開始時（合材ダンプ 1 台目）
出荷温度 到着温度 敷きならし 温度差（℃）（℃） 温度（℃） （℃）

１日平均
温度差
（℃）

特殊

170.0

164.3

152.7

11.6

6.2

従来

170.0

164.7

146.5

18.2

17.9

特殊保温プレート

従来構造

５．まとめ
冬季の合材の温度低下を抑制して舗装の品質を確保する事を目的として、アスファルトフィニッシャのホッパに装着する「特殊保温プレート」を開発し、保温効果を検証した。検証結果から得られた知見を以下に示す。
1）シリコンヒータ上に鋼板で保護した断熱材を設置して断熱性と耐熱性を評価した結果、グラスファイバ
ー不織布が最も断熱効果が高く、耐熱性も高いことが判明した。
2）断熱材と部材を組み合わせたプレートをホッパに模した箱型の内部に設置し、温水を入れた箱型を水槽に設置した結果、断熱材と鋼板による断熱効果は高いが、銅板は蓄熱に寄与しないことが分かった。
3）作製した特殊保温プレートをフィニッシャに装着し、試験施工で合材を荷受けしてホッパと合材温度を測定した結果、プレートの断熱効果により保温効果が得られること、敷きならし後もその効果が持続することを確認した。
4）実施工で合材温度の低下の抑制効果を検証した結果、
特殊保温プレートを装着したフィニッシャは従来構
造のフィニッシャよりも到着温度と敷きならし温度の差が小さく、特殊保温プレートによる保温効果が実施工でも期待できることが分かった。
６．おわりに今回開発した「特殊保温プレート」は、舗装の品質向上に寄与することを確認した。合材の温度低下を抑制することで敷きならし後の締固め温度を確保でき、初期転圧でフィニッシャと接近することも少なくなり、作業員や重機に接触する危険も軽減できると考える。
当社では保有する全てのアスファルトフィニッシャ
に特殊保温プレートを装着済みであり、冬季や夜間、風が強い橋梁部等の舗装工事の他、中温化アスファル
ト混合物の品質確保にも寄与する技術として積極的に展開を図っていく。今後は、他の機械や設備に向けた用途拡大も視野に入れて検討を行う予定である。

図－６ 施工開始１台目の敷きならし直後の温度分布

－31－

第１会場
第Ⅲグループ歩道除雪車の作業ガイダンス装置の開発
国土交通省 北陸地方整備局

北陸技術事務所

機械調査係長長谷川崇

知らせるといった、オペレータをアシストす1.はじめに北陸地方整備局では、管内 3 県（新潟県・る こ と が 求 め ら れ て い る （ 写 真 -1 、 図 -1 ） 。

富山県・石川県）の直轄国道管理区間 14 路

このような状況から、歩道除雪車のガイダ

線、合計約 1,079km の冬期道路交通を確保

ンス装置の開発を行ったものである。

するため約 500 台の除雪機械を配備し、除雪作業を実施している。
除雪作業の現場において近年、除雪オペレ
ータの高齢化が進んでおり、熟練除雪オペレータの引退に伴う担い手の確保が重要な課題となっている。一方で除雪機械の運転は路面状況、道路構造、沿道状況等の変化に合わせた作業装置の操作が必要であり、その技能の

写真-1

歩道除雪作業状況

習熟には相当の期間を要する。
このような背景のもと北陸地方整備局では、
今後さらに深刻化が予想される熟練除雪オペ
レータ不足への対応と作業の安全性向上を目的に、ICT（情報通信技術）を活用し、除雪作業をアシストするガイダンス装置の開発検討に取り組んでいる。歩道除雪車について、除雪作業中に「障害物」と「投雪禁止区間」
を画面と警告音にて自動で知らせるガイダン
ス装置の開発を行ったので報告する。

図-1

2.ガイダンスの必要性

障害物の実態

3.ガイダンス装置の検討

歩道除雪作業の際には、オペレータに対し(1)ガイダンス内容の検討

安全教育を行うとともに工区内の地形、障害

北陸地方整備局管内の歩道除雪作業におけとなる構造物、危険箇所について常に注意をる代表的な工区に作業実態のヒアリングを実払う必要がある。特に歩道は段差、乗り入れ、 施し、併せて障害物の現地確認を行い、危険
マンホール、道路標識、植樹等の除雪作業に作業の実態、希望するガイダンス要望等を整支障となる障害物が多く、経験の浅いボラン理した。その結果から「障害物」と「投雪禁ティアサポート（VSP）が歩道除雪作業に携止区間」のガイダンス機能を実装することとわることもあり、雪で覆われた障害物などを

した。

－32－

表-1

(2)ガイダンス用データ登録方法の検討
測位方式

ガイダンスには、障害物と投雪禁止区間の測位方式の比較

概 要

精 度

機器価格

GNSS
（単独測位） GPS（アメリカ）、

位置（座標）データが必要となる。データ作

GLONASS（ロシア）等、3m～十数m衛星を用いた測位システムの総称

成になるべく費用をかけないこと及び、容易

備 考
測位精度の誤差が大きすぎる

5千円～5万円

D-GPS
衛星信号、FM波、ビーコン（ディファレン等から補正情報を得て測シャルGPS）
30cm～1m 10万円～70万円にデータが作成できることをコンセプトとし位を行う。
※今回は衛星信号で検討て、ガイダンス装置（車載端末）にデータ登

RTK-GNSS（VRS方式） インターネット経由で補正

録及び編集機能を実装して、降雪期前に作業情報を受信して測位を行う。現場の基準局の設置が不要。

箇所を走行し、オペレータが障害物や投雪禁

1～2cm

100万円～

補正情報利用料・
通信費25万円／１シーズン

止区間を登録できることとした。
(3)ガイダンス装置の機器構成
歩道除雪作業ガイダンス装置の調達・保守を容易とするために市販製品の組み合わせで構成することとし、必要な性能を有する製品の市場調査を実施した。

4.ガイダンス用ソフトウェア
ソフトウェアは開発・改良が容易なように
windows10 で 動作 する も の と し 、 模 擬 動作
するデモソフトを使用してオペレータへヒア
リングを行い、出された意見を仕様に反映さ【ガイダンス装置（本体・表示）】
視認性、歩道除雪車の運転室内の設置スペ
ース・環境及び、開発・調達の容易性を考慮せ、現場において使い勝手が良いものとなるよう配慮した。
(1)ガイダンス機能

し 、 7 ～ 10 イ ン チ サ イ ズ の 市 販 タ ブ レ ッ トPC（防塵・防滴仕様）をガイダンス装置本体
兼表示装置として選定した。

事前に登録されたデータをもとに、ガイダ
ンス装置の画面に周辺地図及び、障害物と投雪禁止区間の位置・種類・距離を表示し、障【測位方式】
測位方式は、歩道除雪車での作業速度を想定したうえで精度と機器価格、運用経費を勘案し選定した。GNSS 単独測位では除雪作業を行うには誤差が大きすぎることから、±1ｍ程度の誤差に収まる D-GPS 方式を選定し、ガイダンス装置として現場での実用上支障が害物と投雪禁止区間に接近すると画面表示と音でオペレータへ注意喚起を促す機能を検討
し た ( 図 -3) 。 周 辺 地 図 は 、 一 般 公 開 さ れ ている電子国土地図データを表示させることとし、専用のソフトにより簡単な操作で取り込みが可能なものとした。

ないか確認を行った(図-2、表-1)。

図-3
図-2

ガイダンス装置機器構成－33－

ガイダンス表示の画面

投雪禁止区間警告は設定された距離内に接(3)データ編集機能

近すると警告を行い、投雪禁止区間は画面上登録された障害物と投雪禁止区間の編集をの走行軌跡（白線）に沿って赤いラインで表行う機能である。データの編集は方向と障害示されるようにした。また、投雪禁止区間の物の種類の修正・消去を可能とした（図-6）。

手前では区間までの距離と禁止理由などを、
投雪禁止区間内に入ると終点までの距離をオ
ペレータへ提供することとした（図-4）。

図-6 データ編集画面

5.現地適応性検証開発したガイダンス試作装置を、新潟県長岡市にある長岡国道事務所の宮本工区に配備されている小形除雪車 1 台に取付け、国図-4

投雪禁止区間警告

道 8 号の歩道除雪作業区間において検証試
験を実施した(写真-2)。

(2)ハザード登録機能

実施場所：長岡国道事務所

ハザード（障害物や投雪禁止区間）を登録

宮本工区

国道 8 号歩道部（L=6.7km）できる機能である(図-5)。

試験車両：小形除雪車 1.0m 級

登録したい位置で除雪車を停車し、所定のボタンを押すだけでその座標を登録し、その後にハザードの種別、存在方向について選択式で入力する方式とした。これにより現地測量作業を必要とせず、簡単に障害物を登録することが可能となった。
写真-2 取付状況(1)ハザード登録機能の検証
ガイダンス装置を取り付けた小形除雪車を使用し、降雪期前に実際の除雪作業路線を走行しながら作業の際の障害物、投雪禁止区間
等のハザードを登録し作業性について検証を行った（写真-3）。なお、運転及び登録操作は当該工区を担当するオペレータに依頼した。
図-5

データ登録画面－34－

実施日時：平成 28 年 12 月 13 日

ログ解析により実施した。検証期間中の測位計測・登録データの安定性、視認性、操作性は良好でガイダン

計測延長

ス装置の効果が確認できた(表-2)。

6,320m（上下線累計）

障害物登録数116 箇所

投雪禁止区間

20 箇所

検証項目

結果

4 時間

測位の安定性・起動時間は 30 秒～１分程度、起動後は安定して測位できた。
・障害物(立木、家屋)等の陰で一時的に測位不能となるが、ソフトで異常値を排除し、座標を平準化する補正処理を行っているため問題なし。

機器の耐久性

1 シーズンを通し不具合はなく使用できることを確認した（長期耐久性については今後引き続き検証する必要がある）。

視認性・操作性

・画面は見やすく分かりやすい。操作も簡単との評価を受けた。
・警告音は聞き取り難い場合があるた
め改良を検討する必要がある。
・装置の取り付けは運転室内が狭いた
め、オペレータの要望により調整予
定。

装置の効果

今回はベテランオペレータのため作業速度、障害物との接触回避に変化はみられなかったが、若手の育成には効果的という意見を得た。

所要時間

表-2

歩道除雪作業ガイダンス装置検証結果

データ登録の速度は、登録箇所が多い区間
で 1 時間当り約 1km、少ない区間で 1 時間当り 約 3km 間 の 登 録 が で き た 。 オ ペ レ ー タ が慣れてくると停止→登録→発進が 1 回あたり
10 秒程度となり、作業性は良好だった。

写真-3

障害物・投雪禁止区間の登録状況
6.今後の課題(2)ガイダンス機能の検証

試作装置を取り付けた歩道除雪車の平成

実際の歩道除雪作業でガイダンス装置を使用し、使い勝手（有効性、操作性、視認性、測位の安定性）及び耐久性の検証を行った（写真-4）。

28 年におけるの出動回数は 3 回、延べ稼働
時間は 10 時間と短かった。今後、実作業での長期耐久性検証及び、オペレータから意見のあった警告音や取り付け位置の最適化につ

検証期間：平成 29 年１月 10 日

いて、今後引き続きフォローアップを行って～平成 29 年 2 月 20 日

いく予定である。

期間中の実稼働：10 時間，出動回数３回

7.おわりに今回開発したガイダンス装置により、経験の浅いオペレータはもとより熟練オペレータにおいても、ガイダンス装置を使用すること
で、大雪や吹雪など視界の悪い状況でも障害物と投雪禁止区間の把握が可能となり、除雪
写真-4

歩道除雪作業状況

作業の効率性及び安全性向上に寄与するもの

検証はオペレータへの聞き取りと、装置のと期待される。

－35－

ＦＦＰ(
ＦＦＰ(ﾌﾙ･ﾌｧﾝｸｼｮﾝ･ﾍﾟｰﾌﾞ)
ﾌﾙ･ﾌｧﾝｸｼｮﾝ･ﾍﾟｰﾌﾞ)が持つ「多機能が持つ「多機能効果「多機能効果の効果の検証」
検証」について（株）ガイアート

北陸支店
北陸支店

新潟営業所
営業部

〇堂越
松浦

寿啓
正幸

１．はじめにフル・ファンクション・ペーブ(以下、FFP)とは、平成 23 年 9 月に弊社が開発した多機能型排水性舗装(縦溝粗面型ハイブリッド舗装)のことである。平成 25 年に NETIS 登録され、平成 27 年 4 月に事後評
価済み技術(KT-130010VR)として評価された。 FFP は、長野県北佐久郡軽井沢町の白糸ハイランドウェ
イで最初の施工を行ってから、これまでに施工面積が 30 万 m2 を超え、施工件数が 150 件以上の施工実
績が(平成 29 年 9 月現在)ある。さらに、今後予定されている施工もあり、施工数量も増加傾向にある。
本報文では、これまで発注者の主な要求事項であった『凍結抑制機能・多機能効果』や、新たに評価されてきた『事故対策舗装･高耐久舗装』としての、『FFP が持つ多機能効果の検証』について報告する。
キーワード：多機能型排水性舗装、一層で排水性と防水性、凍結抑制機能、すべり抵抗性、耐流動性、
キーワード：
ねじり骨材飛散抵抗性、舗装の耐久性(長寿命舗装) 、環境負荷軽減効果

また、写真－2 に示す通り、この路面の状態を拡大してみると、細粒 G 舗装は凍結し表面に厚さ2 mm～3mm の氷膜が生成しているが、FFP の縦溝粗面構造の表面は凍結せずドライな状態で、凍結防止剤(白い粉状～粒体)が残存していた。

写真－２ 散布後 77 時間経過後の路面状況

FFP平均値

一般路面平均値

外気温

2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
(6.0)

0.0

6.0

12.0

18.0

24.0

4.0℃
3.0℃
2.0℃
1.0℃
0.0℃
-1.0℃
-2.0℃
-3.0℃
-4.0℃
-5.0℃
-6.0℃

外気温(℃）

塩分濃度測定結果（札幌市豊平区 平均値）
2.50

塩分濃度（％）

２．凍結抑制機能の検証
２．凍結抑制機能の検証
札幌市内における凍結抑制効果の事例を示す。
施工場所は、北海道札幌市豊平区西岡地先で施工
面積は 284m2，施工厚さ t =35mm 勾配が約 9％程度の坂道の頂点部付近であり、冬期には雪たい積場
へ雪を運搬する大型車（車両重量 10t 以上の特大型車も含む）が頻繁に通行する（12 月から 3 月までの大型車通行台数が約 46,000 台）路線である。
この施工箇所の 12 月における FFP の凍結抑制効
果を、写真－1 及び写真－2 に示す。写真－1 は粒状の凍結防止剤を散布して 24 時間経過した際の路面状況であるが、手前の FFP 路面には積雪が見られないことに対し、奥の一般舗装(細粒ギャップ
アスコン 13F)（以後、細粒 G）には積雪があった。
写真－2 は凍結防止剤散布 77 時間後の路面状況
であるが、細粒 G の表面は、ブラックアイスバー
ンとなっていることに対し、FFP 表面は凍結せず、ドライな状態であった。
このことから検証結果は、細粒 G に比べて FFP
は凍結抑制効果が高いといえる。

散布後からの経過時間（ｈ）

図－１路面の塩分濃度測定結果

写真－１ 散布後 40 時間経過後の路面状況（札幌）

図－1 は、凍結防止剤散布後からの塩分濃度を測定した結果を示したものであるが、FFP と細粒 G
ともに、散布直後に溶け出して塩分濃度が上がる－36－

が、積雪や車両走行等の影響を受け、細粒 G では
急速に塩分濃度が低下する。これに対し、FFP は
表面付近の空隙や縦溝に凍結防止剤が残存することにより、塩分濃度は緩やかに失われていくことがわかる。細粒 G に比べて FFP は凍結抑制効果が高く、効果が持続することが確認できた。
効果の検証結果、このことからも「散布量の低減」と「環境負荷軽減効果」が期待できる。

比較しても違いが判る。FFP の路面は縦溝に太陽光が吸収される事により反射量が少なく、ドライ
バーのまぶしさを低減する事により「安全性が高まる」ことが期待できる。

３．多機能効果の検証．多機能効果の検証
３．１ 浮き水抑制効果 (排水効果)
排水効果)
写真－3 は雨天時の FFP 路面と密粒路面を撮影したものである。密粒路面は浮き水が見られるのに対し FFP は浮き水が見られず、排水機能の効果がはっきりと表れており、「水はねやスモーキング
現象」、「ハイドロプレーニング現象の抑制」に効果があることが判る。

写真－３

晴天時における日光の反射状況

４．事故対策舗装
４．事故対策舗装として事故対策舗装として効果
として効果の検証
効果の検証 (交通安全)
交通安全)
昨年 6 月に近畿地整技術論文発表会において、2005 年の自動車専用道路 10km 当り事故発生件数
で、全国でワースト 1 となった名阪国道における事故多発区間、通称Ωカーブで、FFP を採用した
ことによる「事故件数低減や凍結抑制効果等」について発表があった。(図－3・図－4 参照)

浮き水抑制路面状況

３．２ 騒音低減効果の騒音低減効果の検証（音が静か）
検証（音が静か）
図－2 にて路面騒音測定の結果について他舗装との比較を行い、効果の検証結果を説明する。
騒音低減効果に関しては、やはり排水性舗装の方が効果が高い、しかし空隙づまりや骨材飛散が生じ、早い段階で効果が薄れることが予測される。
一方、青の密粒舗装と赤の FFP では、比較すると 3db から 4db ほどの低減効果がある。3db から
4db の低減効果とは交通量が約半分に相当する。
9085

Ａ特性補正音圧レベル（dB）

写真－４

80

図－３

名阪国道のΩカーブ

これまでも事故防止対策としてポーラスアスフ
ァルト舗装(以下、排水性舗装)をベースとしたす
べり止め舗装を採用して対策を講じてきたが、思うような効果が得られず、耐久性にも難があった。
このような背景から、他の自動車道で「事故対策舗装」として実績のあった FFP をΩカーブで試験的に採用導入し、事故低減への効果と耐久性についてそれぞれ効果の検証を行った。

75
70
65

FFP
排水性
機能性SMA系
密粒

60
55
50
100

1000

10000

1/3オクターブバンド周波数（Hz）

図－２ A 特性騒音測定結果

３．３ 視認性向上の視認性向上の検証（眩しくない）
検証（眩しくない）
写真－4 は、太陽光線の反射状況を比較した写真である。FFP と類似したような粗面系のものと

－37－

図－４

近畿整備局技術論文発表会

名阪国道におけるFFPの施工は、図－3～図－4に示す「大道カーブと米谷カーブ」で行われており、それぞれの検証結果を以下に示す。
①米谷カーブ（下り90.25KP～90.337KP）①米谷カーブ
施 工 日：2014年9月8日、9月9日
施工面積：714m2 t=50mm（切削ｵｰﾊﾞｰﾚｲ）
名阪国道における事故防止対策としてのFFP施工は、まず「米谷カーブ」において行われた。
施工直後の路面は写真－5 に示す通り、FFPの特長である縦溝粗面が際立っており、施工・仕上がり共に良好であった。この「米谷カーブ」での施工直後及び施工１年後、路面性状の確認を行った。
また、効果の比較検証のために、すべり止め舗
装と排水性舗装でも同じ試験を実施した。

また、1年経過してもすべり抵抗値BPN20においても、施工直後と同等以上の数値を維持しており、
すべり止め舗装が供用1ヶ月後の排水性舗装と同等のすべり抵抗値であったことを比較すると、この検証結果から、すべり止め舗装に比べてFFP路面
は、「すべり止め効果」と共に、すべり止めの持続性が高いといえる。
②大道カーブ（下り90.9KP～91.29KP）②大道カーブ
施 工 日：2015年12月8日～12月12日
施工面積：2,883m2 t=50mm（切削ｵｰﾊﾞｰﾚｲ）

写真－６
表－３

大道カーブ FFP 施工後の路面状況

大道カーブ施工直後の路面性状試験結果
路面の粗さ 浸透水量

測定路面

BPN20

平たん性
σ
（mm）

1,410

82

0.97

1.49

1,363

75

1.00

1.2以上

800以上

60以上

2.4以下

MPD
（mm）

（ml）

下り線走行

1.74

米谷カーブ施工直後の路面性状試験結果

下り線追越

浸透水量
（ml）

BPN 20

FFP基準値（施工直後）

1,224

79

1,255

65

排水性舗装

1,284

62

FFP社内基準値（施工直後）

800以上

60以上

写真－５
表－１

米谷カーブ FFP 施工後の路面状況

測定路面
FFP
（施工直後）
すべり止め舗装（施工1ヶ月後）

大道カーブにおける施工直後の路面も米谷カー
ブ同様に縦溝が認識できる粗面仕上げとなっており(写真－6参照）、施工直後の路面性状も基準値を満足する良好な施工であった。(表－3参照)
表－４

表－１より、各舗装の浸透水量は概ね同等の浸透水量であったことに対し、すべり抵抗値 BPN20
では他の舗装に比べて FFP の優位性が見られる。
また、表－2 より、FFP は供用後 1 年経過後も、浸透水量の基準値（寒冷地の排水性舗装と同等の浸透水量）を満足していた。
表－２

米谷カーブ 1 年後の路面性状試験結果

測定路面

浸透水量
（ml）

BPN20

施工直後

1,224

79

施工1年後

923

85

FFP基準値（施工直後）

800以上

60以上

KP
90.0
90.1
90.2
90.3

米谷カーブの交通事故発生状況

舗装種類
すべり止め舗装
FFP

事故件数
1015年1月～１１月
1件
0件
1件
0件

次に、FFP施工前後の米谷カーブ(下り) の交通事故発生状況は表－4 に示す通り、隣接するすべり止め舗装工区において2件事故が発生しているが、FFP工区では１件も発生していない。
一方、
大道カーブ（下り)の交通事故発生状況は、
表－5 の通り、約１年間で30件発生していた事故
がFFP施工以降、3件=1/10件しか発生していないことを考えると、これらの検証結果からもFFPは「事故防止対策」に、極めて効果があるといえる。

－38－

表－５

表－６

大道カーブの交通事故発生件数

ローラコンパクタ
転圧温度(℃)

ねじり骨材飛散率
(％)

FFP

155

0 .4 ～0 .7

排水性混合物
空隙率20%

155

20.2

密粒度混合物
StAs60/80

155

7.7

密粒度混合物
改質Ⅱ型

155

0.5

配

５．高耐久性舗装
５．高耐久性舗装としての高耐久性舗装としての検証としての検証FFP は、混合物一層の施工で表面水を滞留させ難くする縦溝粗面仕上げと、下部は砕石マスチッ
クアスファルト混合物と同等の防水性機能を併せ持つ舗装である。（図－5 の構造モデルを参照）
縦溝4cm間隔
1cm程度
1cm程度

4cm

ねじり骨材飛散率の測定結果

合測定結果の表－6 から一般の排水性混合物のね
じり骨材飛散率は 20.2％と評価供試体中最も大きな値であり「ねじりに対する抵抗性」が低い。
これに対し FFP 混合物は、0.4～0.7%と、表面に空隙を有し、縦溝粗面仕上げであるにもかかわらず、改質Ⅱ型アスファルトを用いた密粒度混合物と同等のねじり骨材飛散率と同等のねじり抵抗性を有している。この検証結果より、「高耐久性」を合わせ持った「長寿命舗装」といえる。

4cm

排水機能

3 ～ 5cm
防水機能
図－６
図－５

FFP の構造モデル

また、メカニズムを改良したアスファルトフィ
ニッシャで施工することにより、縦溝粗面に仕上げ、さらに、高機能改質アスファルトを使用する
ことにより、耐流動性と骨材飛散抵抗性に優れている。ねじり骨材飛散試験機にて、ねじり骨材飛散試験を実施し、ねじり骨材飛散率を算出評価し、ねじり骨材飛散率の測定結果を表－6 及びねじり
骨材飛散率測定試験片の状態を写真－7 に示す。

FFP における発注者の要求機能

６．まとめ
発注者が舗装に要求する主な機能を、最大 2 項
目回答としたアンケートから複数の回答を得た。
その内訳を図－6 にまとめると、全回答中 58％が「凍結抑制機能」となっており、「スリップ事故抑制」として 20％、「舗装の耐久性(長寿命舗装)」として 14％、「排水機能」として 5％、「防水機能」として 3％、補足事項として、その他の意見では『凍結抑制機能＋α機能』という回答が多かった。
今後は、このユーザーニーズに応えるべく、FFPの持つ機能を、さらに高めながら検証していく。
【参考文献】
1) 藤本ら：縦溝粗面型ハイブリット舗装の凍結抑制効果に関する一考察、第 26 回ふゆトピア研究発
表会 2014.1
2) 中谷ら：多機能型排水性舗装施工による事故件数低減等の効果について、平成 28 年度近畿地方整備局研究発表会、2016.6
3) 藤本ら：ﾌﾙ･ﾌｧﾝｸｼｮﾝ･ﾍﾟｰﾌﾞの施工実績について、
平成 26 年度建設技術報告会、2016.9

4) 山崎ら：多機能型排水性舗装のねじり抵抗性に関
写真－７する評価について、第 31 回日本道路会議

ねじり骨材飛散試験後のテストピース状態－39－

性能実証型落石防護棚メガロックキーパーの実物実験
日本サミコン株式会社

１

技術開発部

○高野

芳弘

技術開発部

中村佐智夫

技術開発部

鈴木

敦

はじめに
落石防護工の1つとして，道 路斜面の法尻に設置されるPC製の落石防護棚（以下ロックキー
パーと呼ぶ）があるが，近年高エネルギー吸収柵と呼ばれる落石防護柵も計画・施工されてきている．しかし，同じ落石防護工に対して，設計方法が塑性変形を許容しない許容応力度法のロックキーパーと塑性変形を許容する高エネルギー吸収柵を同一にして，経済比較が行われておりその不合理性が問題となっている．
また，サンドクッションを介して落石が衝突した場合のコンクリート構造物の挙動について，実験的・理論的研究は盛んに行われている
ものの，現時点では現象を的確に表現できうる解析方法は未だ確立されていない．
このような状況の中，弊社では従来から使用されているロックキーパーの更なる耐力アップを目的として平成17年に1500kJメガロックキーパーを開発し，そして今回は対落石性能を更に確かめるために，3500kJと1200kJの2種類で実

写真-1 実験状況全景

物供試体による性能実証実験を行った．

２

実験方法

２．１

実験概要

2 0°

主梁面直角に重錘が作用するように，実験はサ

実際の構造から 30°回転させた供試体に，トラ

ン

ド

ク

ッ

シ

ョ

30°

10 °

ン

サン ドク ッシ ョン

3 0° 回転ッククレーンで吊り上げた重錘を所定の高さか

3 0°

ら落下させ，その時の重錘加速度と供試体の変位を測定した．実験状況全景を写真-1 に，実験
供試体構造図を図-1 に示す．

－40－

図-1 実験供試体構造図

実験設備

２．２．１

1 86 09 30

4 65

3500kJ実験供試体･重錘

1 13kN

1 86 093 0

し，ブロック間目地を設けるために，No.1～No.4

46 5

図-2 に示すように実物供試体を 5 セット設置

46 5

46 5

梁において横締めを行い 1 ブロックとし，No.5

15

２．２

13

梁を独立させた．
なお，使用した実験供試体は，平成 17 年に1500kJ を 連続 載荷 した時 の 供試 体 に 対し て，
No.1～No.4 の主梁･柱はひび割れ注入と断面修

図-3 重錘寸法形状２．２．２

写真-2 重錘外観

1200kJ実験供試体･重錘復を施したもので，損傷の激しかった No.5 主

図-4 に示すように実物供試体を 6 セット設置

梁・柱のみ撤去後に新規取替えをしたものであし，ブロック間目地を設けるために，No.1～No.4

る．

梁および No.5～No.6 梁において横締めを行い，

40

0

10

40
0

0

36 6 50

1 50 0

50

0

80 0

50

0

50

0

1 20 0

40

00

50

0

0

30 0 1 5 0
4 50
15 1 3

50

0

50

33

20

55 1
10 °
サン ドク ッシ ョン
55
0

00

0

36 9 552 10 92 10 0 0 1 00 0

33

40

0

3 97 050

1 50 010 °サン ドク ッシ ョン
60
0

1 ブロック，2 ブロックとした．
50

5 00 1 50
65 0 15 92
1 91 74 2 723 5 11 10 1 00 0 1 00 0 1 12 8

60 00

10 0
1 00

1 00

5 @2 00 0= 1 00 00
7 90 01 90 010 0

5 00 1 50
65 0
1 11 1 7 80
2 50

N o. 5

No . 4

N o. 3

No . 2

N o .1

10 0

6 @2 0 00 = 12 00 0
1 00

サ ンド クッ ショ ン

4 50 03 90 07 90 0

10 0

サン ドク ッシ ョン
N o .6

N o. 5

No . 4

N o. 3

No . 2

N o .13 001 5045 0
76 4 87 7
2 50

100

ブロッ ク間 目地

4 00 0

10 0

1 00

20 0

8 00 0
1 00 00

30 0

2 00

2 00 0

80 0
10 0

12 00
1 00

3 00

1 00

44 65

5 17 0

ブ ロック 間目 地

8 00 0
1 20 0 0

10 0

図-2 供試体側面図(上)正面図(下)図-4 供試体側面図(上)正面図(下)

落石を模した重錘は，113kN の EOTA タイプ

落石を模した重錘は，42kN の EOTA タイプとした．重錘寸法形状を図-3，重錘外観を写真とした．重錘寸法形状を図-5，重錘外観を写真-2 に示す．

-3 に示す．

－41－

じた衝撃力を表-2 に示す．

1 32 06 60 3 30

3 30

ｈｈｈｊ

ｄｊｊ
衝
撃
力

33 0

4 2 kN力積
衝撃 力

1 32 066 0 33 0( k N)93

30
時 間( ms )作用 時間

図-5 重錘寸法形状

写真-3 重錘外観

図-6 衝撃力と時間
表-2 重錘加速度と衝撃力

２．３

重錘落下条件【3500kJ】
重錘重量
(kN)

落下高
(m)

加速度
(G)

衝撃力
(kN)

T22-2m-113-22(No.2桁、2m位置)

113

22.2

52.97

6089

2回目

T44-SC-113-32(No.4桁、支間中央)

113

32.0

58.71

6737

3回目

T44-2m-113-32(No.4桁、2m位置)

113

32.0

61.06

7002

113

32.0

58.69

6734

113

32.0

*****

*****

重錘落下条件を表-1 に示す．落下高は衝突時

落下No.

実験ケース／(落下位置)の速度が 25m/s 以上となるように高さを逆算し1回目て 32m とし，落下条件は落石の位置エネルギーが 3600kJ，1340kJ とした．

4回目

表-1 重錘落下条件
重錘重量

落下高

落石の位置エネルギー

113kN

32m

3600 kJ

42kN

32m

1340 kJ

5回目

T23-SC-113-32(No.2～3桁目地、支間中央)

T23-2m-113-32(No.2～3桁目地、2m位置)

注）・1回目落下は、試験落下（落下高22.2m）
・5回目落下は、信号ケーブル切断のためデータ無し
・重錘加速度はサンプリングタイム100μsecで測定したデータを21点単純移動平均で平滑化した．（遮断周波数211kHz）

２．４

測定項目

【1200kJ】

測定項目は，1）重錘加速度 ，2）主梁変位，

重錘重量
(kN)

落下高
(m)

加速度
(G)

衝撃力
(kN)

T22-2m-26-32(No.2桁、2m位置)

26.54

32.0

118.813180

2回目

T44-SC-42-32(No.4桁、支間中央)

42.79

32.0

127.475497

3回目

T44-2m-42-32(No.4桁、2m位置)

42.79

32.0

---

---

42.79

32.0

96.06

4153

42.79

32.0

88.82

3844

42.79

32.0

85.71

3716

42.79

32.0

87.96

3806

落下No.

実験ケース／(落下位置)

1回目

3）残留変位である．
重錘加速度は，重錘の重心付近に加速度計を接着剤で設置した．

4回目

主梁変位は，主梁の先端と支間中央に基準タ

5回目

ーゲットを貼り付け，高速度カメラで最大変位6回目を測定した．

7回目

残留変位は，上部工と下部工にターゲットを設置し，光波測距儀にて落下前後の座標を測定

T23-SC-42-32(No.2～3桁目地、支間中央)

T23-2m-42-32(No.2～3桁目地、2m位置)

T45-SC-42-32(No.4～5桁目地、支間中央)

T45-SS-42-32(No.4～5桁目地、床板中央)

注）・1回目落下は，試験落下（重錘重量26.54kN）
・3回目落下は，計測エラーのためデータ無し
・重錘加速度はサンプリングタイム500μsec ローパスAUTO （遮断周波数 250Hｚ）

し，その差を変位量とした．

得られた衝撃 力と落下 高の関係[3500kJ]を図
３-7 に，衝撃力と重錘重量の関係[1200kJ]を図-8

実験結果

３．１

に示す．

重錘加速度

衝撃力の時系列変化のモデルを図-6 に，波形

なお，図中の実線は落石対策便覧 1) に準拠し，処理で得られた重錘加速度から，落下ごとの加下式(3-1)により求めた値をプロッ トし ている．

速度ピーク値を抽出したデータとそのピーク値に自由落下分の 1G を加えた値に重錘重量を乗－42－P=2.108 ･ (m ･ g) 2/3 ･λ 2/5 ･ H3/5 ･･･ (3-1)

表-3 重錘加速度と衝撃力

こ こ に ， P： 衝 撃 力 (kN)， m： 重 錘 質 量 (t)，g：重力加速度(m/sec 2 )，λ：ラーメの定数(kN/m2 )，H：落下高(m)である．

最大変位量一覧（3500ｋJ)
最大変位(mm)

残留変位(mm)

落下
No.

実験ケース

柱位置

スパン中央

柱位置

スパン中央

1

T22-2m-113-22

19

24

17

11

2

T44-SC-113-32

18

35

3

18

3

T44-2m-113-32

30

46

24

22

4

T23-SC-113-32

26

42

13

22

5

T23-2m-113-32

43

36

41

26

最大重錘衝撃力（重錘重量W=113kN）
12000

10000

最大重錘衝撃力（ｋN)※ 変位は、落下直下の主梁での値を示す
8000

最大変位量一覧（1200ｋJ)

ラーメの定数1000kN/m2

6000

ラーメの定数2000kN/m2
4000

落下
No.

実験ケース

1

ラーメの定数3000kN/m2

2000

0
0

10

20

30

40

50

落下高さ（ｍ）

図-7

最大変位(mm)

残留変位(mm)

柱位置

スパン中央

柱位置

T22-2m-26-32

28

2

15

1

2

T44-SC-42-32

11

16

5

6

3

T44-2m-42-32

14

19

2

7

4

T23-SC-42-32

8

12

0

3

5

T23-2m-42-32

11

8

0

3

6

T45-SC-42-32

13

16

6

7

7

T45-SS-42-32

-

18

-

3

衝撃力と落下高の関係[3500kJ]

スパン中央※ 変位は、落下直下の主梁での値を示す※ 落下No.7の柱位置変位は、測定エラー

最大重錘衝撃力（落下高さH=32m)

本実験では，落石に見立てた重錘を衝突速度

9000

25m/s で複数回位置を変えて落下させた．その8000

最大重錘衝撃力（ｋN)

7000
6000

ﾗｰﾒ定数
1000kN/m2

5000

ﾗｰﾒ定数
2000kN/m2

4000
3000
2000

結果，全てのケースにおいて重錘を捕捉しており，落下による変位量も建築限界を侵さない小ﾗｰﾒ定数3000kN/m2

さなものであった．クラックは落下位置以外のﾗｰﾒ定数4000kN/m2

場所でも見られたが，これは落下エネルギーが分散して構造物全体で持ちこたえることを示し

1000
0
0

20

40

60

ている．

80

重錘重量（ｋN)

本構造物は，軽微な損傷であればひび割れ注
図-8

入や断面修復程度の補修で十分であると確認で衝撃力と重錘重量の関係[1200kJ]

きた．また，道路脇への設置であるため大規模[1200kJ]実験のラーメ定数 λ は，2 回目落下を除いて 1300～2100kN/m2 であった．

な道路規制が不要であり，LCC 的にも有利に維持管理を迅速容易に行うことが可能である．

ま た ， [3500kJ] 実 験 時 の ラ ー メ の 定 数 λ は1500kN/m2 前後でありほぼ合致している．
３．２

５

謝辞
本実物実験を，無事故無災害で無事に終える

変位

高速度カメラによる画像解析と光波測距儀
による座標測定より，重錘落下直下における主ことができましたことに，関係各位に厚くお礼申し上げます．

梁最大変位および残留変位を表-3 に示す．
参考文献
４

実験成果のまとめと現場への反映

1) 社団法人 日本道路協会：落石対策便覧，2000.6－43－地すべり地に活用できる融雪量計の開発
株式会社
１

はじめに

興和

技術開発室

次長

堀松

崇

ユニットは軽量、コンパクトとし、ライトバン

新潟県をはじめとする積雪寒冷地では、1 年での資材搬入を可能としたほか、人力による設の約 1/3 が積雪に覆われる。このような地域で置も可能とした。これらの特徴により、融雪量

は融雪時に土砂災害が発生するほか、雪崩や融計は従来設置が困難であった地すべり地などへ

雪洪水などの融雪害も発生する。積雪期の降水の設置が可能である。

量は、降雪をヒーターなどで融かし、これを降集水ユニットは従来型ライシメーターの問題

雨に換算して計測することが一般的である。し点の一つであった動植物遺骸侵入による目詰まかしながら融雪時の災害を警戒する場合には、り防止を図るため、ユニット上部に高透水性の現在の降雪量を雨量換算するよりも、むしろ積人工芝を敷設する全透水型とした（以下新型ラもっている雪がどれだけ融けているのかというイシメーターとする）。なお、ライシメーター

融雪量に着目することが重要である。

は早急な設置が必要となるケースや例えば 5ｍ

従来の融雪量計測は、ライシメーターの使用

四方のような広範囲での集水が必要となるケーや計測範囲を舗装するなどして融雪水を集水し、スを踏まえ、ビニールシートと塩ビ管により迅

流量計等を利用して行っている。一般的に大規速に設置可能な簡易型ライシメーターも開発し模な工事が必要であることから地すべり地など

た（以下簡易型ライシメーターとする）。

での設置が困難であることが多い。今回新たに集水ユニットφ1000

開発した融雪量計（特開 2017-032398 号）は上
高透水性シート（交換可能）

述した欠点を解消したものである。
本発表は、現在開発中の融雪量計の特徴や現地試験を行った結果生じた課題や解決策について報告するものである。
２

融雪量計の開発目標
融雪量計の開発目標と課題は以下の通りとし

融雪水排出孔た。

透水部(雨水を集水する）

計測ユニット太陽電池【目標】：確実にデータ収集を行えるパッケー
ジ化した融雪量計を製作する

データロガー
100V【課題１】：目詰まりしにくいライシメーター

水位計測ユニット（φ300) 不凍液供給ユニット（φ300)の開発
雨水進入孔【課題２】：フェイルセーフ機構を持った計測

不凍液

バッテリー
600

ユニットの開発

サイフォン

雨水排出孔

【課題③】：機器全体の小型化
３

水位センサ

融雪量計の構成と特徴
融雪量計は集水ユニット、計測ユニット、遠

図−１

電磁弁
水中ポンプ

融雪量計の構成（上:集水ユニット、下:計測ユニット）

隔監視システムから構成される（図−１）。各－44－

計測ユニットは集水ユニットより集められた

４

試験計測結果４．１

融雪水をためる直径 30cm のタンクを設け、タ

平成 27 年度計測結果

ンク内の水位を計測する方式とし、装置全体の試験計測は、長岡市のご協力を頂き、長岡市

小型化を図った。本方式ではタンク内水位が一

山古志種苧原に位置する「あまやち会館」駐車定以上となった際に、水中ポンプにより排水す場一角にて平成 27 年 11 月 25 日より開始しるものとした。また計測ユニットは常に安定した。今年で 2 期間の冬期計測実験を行っていた計測を行うために、以下に示すようなフェイる。計測は、新型ライシメーターと簡易型ライ

ルセーフ機構を設けた。

シメーターによるものとし、融雪量のほか、タ（１）停電、バッテリー電圧低下による計測不ンク水深、水温、バッテリー電圧やポンプ稼働能防止

回数についての計測を行った。

商用電源が確保できない現場での使用や、停

平成 27 年 11 月 25 日から平成 28 年 4 月 30

電した場合でも計測可能な状況とするために、日までの計測結果を図−２に掲げる。試験結果

計測ユニットはバッテリー稼働を可能とした。

の概要は以下のとおりである。

また省電力型のデータロガーを使用するととも（１）新型ライシメーターによる雨量・融雪量にソーラーパネル等による充電を行い、バッテの総量は 615mm であったのに対し、簡易型ライ

リーの電圧低下を防止するものとした。

シメーターによる総量は 1752mm であり、両者（２）計測ユニット内の雨水凍結防止の間には約 2.8 倍の計測差がみられた。計測期

計測ユニット内の融雪水は寒冷地での使用時間におけるレーダーアメダス解析雨量値（1kmには凍結する可能性があるため、必要に応じ不メッシュ）は 1466mm であった。図−２による凍液を供給する不凍液供給ユニットを設置できと、新型ライシメーターは融雪時の 2 月下旬以るものとした。

降、融雪量をほとんど計測しておらず、簡易型（３）スライム沈殿による計測不良防止

ライシメーターの計測値の方が妥当性の高い結タンク内の水位計測はスライムの沈澱による果となった。

計測不良を防止するために、フロート式水位計（２）新型ライシメーターの計測不良が生じたを採用した。

原因としては、融雪水を計測ユニットに確実に（４）水中ポンプの目詰まりによる排水不良

導水するために、ライシメーター設置位置に

計測ユニットにはサイフォンを設け、万が一

20cm 程度のマウンドを設けたため、周囲より水中ポンプが故障した時でも自然排水されるよも台地状の地形形状となっていたこと、全透水

うな構造とした（図―１）。

型としたために、雪底面からゆっくりと水分が（５）遠隔監視システム

抜けることにより常に「ドライ」な状況を呈し

現地の計測状況をモニタリングする遠隔監視ていたこと、ライシメーターの構造上、地面とシステムを構築した。現場管理者はこのシステ

雪面の間に空気層ができるため、地温が雪面にムを利用することで、遠隔地から現状の計測状

伝達しづらい状況にあったこと、ライシメータ

況やカメラによる現地状況の確認、各種センサの面積が小さいなどが考えられた。

ーやデータロガー、ポンプの異常を把握するこ（３）新型のポンプ稼働回数は 28 回（140 分とが出来る。

稼働）、簡易型のポンプは 1385 回（693 分稼

－45－

図―２

現地試験結果（平成 27 年度）

働）であったがソーラーパネルの発電状況が良（２）新型ライシメーター計測不良の要因と想好で、バッテリー電圧は一度も 12V を下回るこ定されたマウントを除去した。また新型ライシとが無かった。

メーター横に、1m×1m の簡易型ライシメータ

４．２

平成 27 年度現地試験結果による課題ーを設置し、新型ライシメーターとのデータの

平成 27 年度の現地試験により、以下の課題

比較を行うことにした。なお簡易型ライシメーをが抽出された。

ターは夏季に植物がビニールシートを突き破っ（１）計測ユニットはφ30cm×H60cm としたて繁茂したことから、遮光性のシートに変更しが、現地での削孔・設置が困難であった。

た。

（３） 新型ライシメーターの計測不良の改善（３）無雪期の雨量計測も行い、雨量計として（３）無雪期における融雪量計の雨量計としての利用可能性についても検討した。

の利用可能性について検討する

平成 28 年 12 月 10 日から平成 29 年 4 月 30

４．３

日の試験結果を図―３、平成 28 年 5 月〜11

平成 28 年度の観測仕様と観測結果

月、平成 29 年 5 月〜6 月の雨量計と新型ライ以上の課題を基に、平成 28 年度は以下の仕様にて実験を継続した。

シメーターによる雨量観測結果を図―４に掲げ（１）冬期間のソーラーパネルの発電状況が良る。これによると新型ライシメーターによる雨好であったことから、計測ユニットをφ30cm×量・融雪量の総量は 464mm であったのに対し、H30cm 程度に小型化し、ポンプ稼働回数を増や簡易型ライシメーターによる融雪量の総量はす仕様に変更した。

1457mm であり、両者の間には約 3.1 倍の計測

－46－

図―３

現地試験結果（平成 28 年度）
1.1 倍の雨量を計測するという傾向が認められた。ただし、時間降水量が 10mm を超えるとデータにばらつきがみられる傾向がある。
５

まとめおよび今後の対応
今回開発した融雪量計は小型であり、人力での設置が容易である。冬期 2 期間の計測試
験の結果、年間を通じてバッテリーとソーラ
ーパネルでの運用が可能であったほか、遠隔監視システムの安定性も確認できた。新型ライシメーターは無雪時における簡易的な雨量計としての利用が可能であるものの、現状で融雪量を計測できておらず、今後も計測不良
図―４

雨量観測結果（雨量計との比較）の要因の検討、開発の継続を行っていく。

差がみられた。新型ライシメーターは平成 27

計測ユニットについては、安定した計測が可

年度の観測結果同様、冬期間の融雪量をほとん能であったため、従来型のライシメーターや簡ど計測できていなかった。

易型ライシメーターと組み合わせた製品化を現一方、夏季の雨量観測は雨量計と良い相関を示し、新型ライシメーターは雨量計計測値の約在進めている。本製品は、今年度中に発売を予定している。

－47－

第１会場
第Ⅳグループドラグサクション浚渫兼油回収船「白山」の投げ込み式油回収機更新について

１

北陸地方整備局

新潟港湾空港技術調査事務所

山下竜巳

北陸地方整備局

新潟港湾空港技術調査事務所

齋藤英治

北陸地方整備局

新潟港湾空港技術調査事務所

菅

遥洋

○

はじめに
ドラグサクション浚渫兼油回収船「白山」は、

国土交通省が保有する油回収機能を有した浚渫船である。1997 年 1 月にロシア船籍タンカー「ナホトカ号」の油流出事故があり、日本海沿岸に甚大な被害をもたらした。これを契機に油流出災害への体制強化が行われ、早急な油回収作業が可能な船舶の建造要請が高まり、油回収機能を搭載した「白山」が建造された。
写真-１

本論文では、同船に搭載されている投げ込み

白山全体及び搭載油回収機

式油回収機の高性能化を目指して行った検討・り、高粘度化するとともに凍結し易くなる。 1 )設計について紹介する。
「白山」は左舷船首側に投げ込み式油回収機「白山」が担務する主な油回収海域は北方にを 1 基、船体中央付近両舷に舷側設置式油回収

位 置 し て お り 、 北 海 道 北 部 で は 外 気 温 が -20 ℃

機を 1 基ずつ、計 3 基の油回収機を備えており、 を下回ることもある。そのため油回収作業にお油の状態に応じて使い分けている。

いてさらなる高粘度油回収への対応が求められ舷側設置式油回収機（写真-１上）は、本船ており、投げ込み式油回収機に関しては回収効の前進により油回収機内に油水を取り込み、主率、保守性の向上などの改善点も求められていに外洋での大量流出時や高波浪時の回収に適しる。この様な背景から投げ込み式油回収機更新ており、低粘度油に対応している。

について検討を行った。

投げ込み式油回収機（写真-１下）は浮遊堰式と呼ばれ、ポンプ吸引口をフロートで支持し、 ２
吸引口を海面より少し低い位置に追従させ、吸油回収機の課題
投げ込み式油回収機更新にあたって、前述の引口を堰として浮遊油を取込み回収する方式で、 とおり高粘度油回収への対応、回収効率の向上、
低粘度～中粘度油に対応している。

保 守 性 の 向上 の 3 点 が改 善 点 と なっ て い る 。以しかし、ナホトカ号油流出事故では、長時間下にその概略を記す。

海上を漂流した油が海水と交わることで高粘度化するエマルジョン化が発生した。エマルジョ

２．１

ン化は低温下においてその傾向が顕著とな

高粘度油回収への対応

現在「白山」に搭載されている舷側設置式油－48－

回収機は主に低粘度油を対象としている。投げ

流入堰を越えてホッパーに溜まっていた油水を込み式油回収機は低～中粘度油までを対象にし移 送 ポン プに よ り下 方へ 吸 引す る。 （ 図 -１左 ）ているため高粘度化した油に対応可能な油回収

新たな投げ込み式油回収機は回収機内で油分が上昇する機構が組み込まれており、油水を浮機が求められた。
粘 度 は cSt （ セ ン チ ス ト ー ク ス ） と い う 単 位

遊堰から回収機内に取り込むと、吸引した油水で表すことができ、4万cStまでが中粘度であり、 を油分と水分に分離・濃縮し、回収機の上部にそ こ か ら 30 万 cSt ま で が 高 粘 度 で あ る 。 具 体 例

溜まった油分のみを上方から吸引ポンプで吸引を表-１に示す。本検討では30万cStの油の回収する。水分は排水翼により下方の排水口より排ができることを目標とした。

出される。（図-１右）表-１

粘度単位（cSt）と粘度の対応例

粘度（cst）～10,000
数万
100,000
200,000
500,000
1,000,000

２．２

左記粘度に対応する物の例
ｻﾗﾀﾞﾄﾞﾚｯｼﾝｸﾞ、液状洗剤
ケチャップ、さらさら蜂蜜
マーガリン、シュークリーム
ヨーグルト、マヨネーズ
水飴、糊
ジャム、固い蜂蜜

現在の油回収機
図-１

回収効率の向上３．１

新たな油回収機

投げ込み式油回収機比較

油回収機構

現在「白山」に搭載されている投げ込み式油新たな投げ込み式油回収機は海面に吊り下ろ回収機は回収油水中の油の割合が低く、回収総されると、流入堰の頂部がほぼ海面と一致する量に対する油の量は少ない。そのため回収効率

よう保持フロートの浮力が調整されている。

の向上が求められている。

保持フロートを乗り越えた油は流入室に一時蓄積されることにより、次第に凝集し、大粒径

２．３

保守性の向上化する。排水翼を稼働し、油水分離室内の海水

現在「白山」に搭載されている投げ込み式油回収機は搭載から十数年経過していることもあを排出すると、流入室の海水が潜り堰を通り抜
けて油水分離室に流れ込む。

り、経年劣化が進み修理費用も割高となる他、大粒径となった油は、油水分離室を上昇し、取替部品は海外から取り寄せる必要があり、輸上部に蓄積される。蓄積された油は油回収ポン

送コストや部品交換の期間もかかるなど保守性

プにより船上の回収油タンクに送油される。一に課題がある。

方、分離された水分は排水翼により下方から排
出される。

３

新たな投げ込み式油回収機の概要

海面の油膜が薄く蓄積が遅い場合は，油水分

新たな投げ込み式油回収機については高粘度

離室の上部に設置された油水界面センサーによ

油回収への対応と回収効率の向上の点から選定

り油の蓄積を感知して、油回収ポンプを間欠運した。

転することにより濃縮された油のみを回収する

現在搭載されている投げ込み式油回収機は、ことができる。これにより回収効率の向上を図－49－

ることができる。この方式を油分濃縮型と言う。 ととした。図-３に回収油水ラインを示す。た新たな投げ込み式油回収機の回収機構を図-だし頻繁に加水を行い、閉塞対策をするのでは
高濃度油回収機の利点を活かせないことになる

２に示す。

ので、回収油の性状により排送が困難な場合のみ、回収ポンプの運転に連動して加水を行う。

油水分離室

また加水位置は、油分濃度がほぼ100%の状態

流入室で管路輸送が行われる油回収機本体の濃縮油引
き抜き部直後の配管とする。

潜り堰

図-２

３．２

新油回収機の油回収機構

排水翼

排水翼はプロペラ式で、流入堰を越えてジャバラ内に溜まった油水を分離室内に吸収し、分
図-３離された水分を下方に放出する。

回収油水ライン高粘度油の場合、油分は団粒化しやすく、分離槽内での浮上速度は大きい。したがって排水３．４

水ジェット装置

翼流量を大きくしても、油分は分離しやすい。

ジェットノズルから海面に噴射されたジェッ

低粘度の場合は堰部や分離槽流入口における流ト水が作り出す潮目を利用して集油とゴミ除去れの乱れにより、油分は細粒化し易く、浮上速を行う機能を油回収機に持たせた。

度は小さくなる。このため、排水翼流量を大き

集油機能は掃海幅片舷1.5mを備え、集油幅

くすると、浮上分離せず排水翼からの排出水とをおよそ6m確保している。これにより従来のともに排出され、分離効率は悪くなる。この様回収機で使用していたオイルフェンスが不要とに回収油の性状によって油分回収効率の傾向がなる。
ゴミ除去機能は油とゴミを分離するために設変わるため、排水翼の流量は最も適した流量にけた格子にとらえたゴミをジェット水の流れで調整する。

押し返し、回収機の外へ押し流す。
３．３

油回収ポンプ

新たな投げ込み式油回収機は高粘度かつ濃縮

３．５

フロート

した油を回収することを目的としているため、フロートは、曳航時の進行方向側に流出油導油の性状によっては管の閉塞が発生する恐れが入のための開口を備えたU字型平面を持ち、左ある。この課題を解決するため、移送する配管

右の外舷側を鋭角な頂点とする形状のロート型

内に加水し、油水混合液を作る手段を講じるこをなすことにより、フロートの中心部に配置さ－50－れた回収機本体に流出油を効果的に導くことが

３．６．２

回収効率

現在搭載されている投げ込み式油回収機の回できるよう配慮する。水ジェットによる集油幅

収能力は250m³/hであり、ドラム缶約1250本ととフロートの概略を合わせ、図-４に示す。

なるが、回収油水中の油分量は少なく回収効率は 5% 程 度 以 下 に 留 ま る 。 そ の た め 、 実 回 収 油
量は12.5m³/h程度と推定される。
新たな投げ込み式油回収機は油水分離機能に
より高濃度の油水を回収することができる。回
収 能 力 は 30m³/h と 現 搭 載 の 回 収 機 と 比 較 す ると小さいが、回収効率は70～90%と格段に向上
し、回収油量は21～27m³/h程度と倍増する。
図-４

水ジェット及びフロート図
３．６．３

保守性

現在搭載されている油回収機との比較

現在搭載されている投げ込み式油回収機は製前 章 で 挙 げ た 3点 の 課 題 に 対 す る 、 現 在 搭 載

作から十数年が経過しており、老朽化が進んでされている投げ込み式油回収機と新たに設計しいる。また、海外製ということもあり、取替部

た投げ込み式油回収機の比較を以下に示す。

品の調達に時間とコストがかかるとともにメー

３．６

カー技術者の来日に時間を要すことからメンテ
３．６．１

ナンス性が著しく悪い。このため、緊急の対応

対象粘度

現在搭載されている投げ込み式油回収機は低が難しいという懸念もある。
新たな投げ込み式油回収機は、国内での即時

粘 度 か ら 中 粘 度 （ 0 ～ 4万 cSt ） ま で の 油 に 対 応修理を可能にし、修理コストの低減と共に修理している。
対して新たな投げ込み式油回収機はさらに高粘 度 （ 30 万 cSt ） ま で の 油 に 対 応 し て お り 、 こ

期間も短縮することで保守性の向上が期待できる。

れは長時間漂流して海水と混ざり合いエマルジ
ョン化した油に対応できることを想定した性能４である。図-５に油の粘度の範囲を示す。

新たな投げ込み式油回収機の設計が終わり、

低粘度

中粘度

高粘度

現在搭載されている投げ込み式油回

超高粘度

おわりに

今後は製作することとしている。なお、他の油回収船が高粘度油に対応する油回収機を製作する際の参考になるよう引き続き進めて行く。

新たな投げ込み式油回

参考文献
1) 港湾空港技術研究所：W/O エマルジョンを形成した水-重油系の流動特性と管摩擦損失の制御手法に関する研究

図-５

油の粘度の範囲－51－

港内反射波を効率的に消波するコンパクトな没水型対策工（株）不動テトラ１ブロック環境事業本部 総合技術研究所 水理研究室長 ○久保田真一
ブロック環境事業本部 総合技術研究所長
松本 朗
ブロック環境事業本部 副本部長
錦織 和紀郎北陸支店 ブロック環境技術室長
廣瀬 紀一
２

はじめに
多くの港湾において，長周期波あるいは周期

実験条件

２．１

実験方法

の長い風波を起因とした係留船舶の動揺による実験には，長さ 50m，幅 1.0m，高さ 1.3m の荷役障害が問題となっており，港内静穏度の向二次元造波水槽を用いた．水槽内に 1/30 勾配の上が求められている．その対策として港内に消模型床を設け，堤体を設置した．実験波は不規波構造物を設置する方法がある．

則波とし，その理論スペクトルは修正

長周期波を対象とした消波構造物の検討は田Bretschneider-光易型スペクトルとした．波浪中ら 1) によって行われており，構造物の天端が条件は，現地量で周期 T 1/3 を 10s，15s，および静水面より高い構造形式（以下，干出型とする）

20s，波高 H 1/3 を 0.25m から 4.0m 程度（以下，よりも構造物の天端が静水面に位置する構造形

数値は全て現地量）とし，1 波群 250 波以上を式（以下，没水型とする）の方が，よりコンパ作用させた．反射率の測定位置はケーソン前面

クトな構造で長周期波を効率よく消波できるこから 1 波長以上離れた位置とした．反射率 K R はとを明らかにしている．

合田ら 5) の入・反射波分離推定法を適用して求一方，周期の長い風波を対象とした消波構造物の検討は上久保ら 2), 3) により行われている．

めた．実験縮尺は 1/53.9 である．
２．２

検討断面

消波ブロック被覆堤において，段階的に消波工検討対象断面は図―１に示すように干出型の天端高さを下げた場合の反射率の変化についと 没水型 とし ，ケー ソン 前面位 置の 水深 h をて検討しており，消波工の天端が静水面付近に16.05m とした．消波ブロックにはテトラポッド

位置する場合に反射率が小さくなる傾向にある

10t 型を用いた．消波ブロックの反射率 K R は一ことを示した．しかし，検討対象とした波高は

般的に 0.3～0.5 程度である．そこで，最も短い

2m以上であり，港内長周期波影響評価マニュア

周期である T 1/3 =10s の時の反射率 K R が 0.3 程度

ル 4) に 記 載 さ れ て い る 荷 役 限 界 波 高 （ 0.2m ～を満たすように構造物幅 B（静水面における構

0.5m）における反射率は不明である．

造物幅）を設定した．その際，干出型においてそこで本報告では，比較的周期が長い風波を対象として，荷役限界波高を含む検討対象波高は谷本ら 6) を 没水型においては上久保ら 2) を参照した．

に対する没水型の反射波抑制効果を示し，所定の反射率に対する構造物幅の算定方法を提案す

３

るものである．

３．１

－52－

実験結果
効果的な対策工の検討

1
8.10m

T1/3=20s

干出型

3.95m

a) 干出型

0.8

B=13.37m

1:
4/

基礎捨石

3

16.05m

消波ブロック(テトラポッド10t型)

KR

0.6
ケーソン

没水型

0.4
0.2
0

B=12.50m

05.45mb) 没水型

1

2

3

4

5

H1/3 (m)1

T1/3=15s

ケーソン

干出型

0.6

KR

基礎捨石

16.05m

消波ブロック1:(テトラポッド10t型) 4/3

0.8

図―１

0.4

検討断面

没水型
0.2

図―２に各周期における干出型および没水

0
0

1

2

型の反射率 K R と波高 H 1/3 の関係を示す．干出型

3

4

5

H1/3 (m)と没水型の反射率 K R を比較すると，荷役限界波

1高を含む検討対象波高に対して没水型の反射率0.8

K R が小さいことがわかる．構造物幅 B は干出型

T1/3=10s

0.6

干出型

KR

の方が大きいにもかかわらず，よりコンパクト

0.4な没水型の方が周期の長い風波に対しても反射波抑制効果が高いことが示された．干出型およ0.2

び没水型ともに，周期 T 1/3 が長くなるに伴い反

0

没水型
0

1

射率 K R が大きくなる傾向は共通である．波高

2

3

4

5

H1/3 (m)図―２

H 1/3 の増大に伴う反射率 K R の変化の傾向につい

反射率 K R と波高 H 1/3 の関係ては，干出型では減少傾向を示しているが，没水型は波高 H 1/3 が 1.0m 程度までは減少傾向を示ら 7) を参照されたい．

すものの，その後は概ね一定となっている．

３．２

断面諸元と反射率の関係

没水型の方が干出型に比べて反射波抑制効

図―３は，図―２に示した干出型および没水

果が高くなるメカニズムについては，長周期波型の結果を水深波長比 h/L 1/3 を用いて反射率 K Rを対象とした検討において三井ら 7) が明らかにと相対天端幅 B/L 1/3 の関係で示したものである．

している．没水型は天端部の広い範囲でエネル

相対天端幅 B/L 1/3 の増大に伴い反射率 K R が小さ

ギーを消費することで高い消波性能を得られる

くなることがわかる．また，没水型は相対天端ことが示されており，周期の長い風波の場合に

幅 B/L 1/3 の増大に伴い波高 H 1/3 の違いによる反おいても同様のメカニズムで反射波抑制効果が

射率 K R のばらつきが大きくなるが，干出型はあ高くなっているものと考えられる．詳細は三井まり変わらない．

－53－

おける反射率 K R と波形勾配 H 1/3 /L 1/3 の関係を示

1
干出型

0.8

0.6

没水型

h/L1/3=0.1435

h/L1/3=0.1435

h/L1/3=0.0896

h/L1/3=0.0896

h/L1/3=0.0658

h/L1/3=0.0658

したものである．波形勾配 H 1/3 /L 1/3 が概ね 0.01
以下の比較的小さい範囲において波形勾配

KR

H 1/3 /L 1/3 の増大に伴い反射率 K R は減少し，その後，概ね一定となるのは共通である．波形勾配

0.4

H 1/3 /L 1/3 の増大に伴う反射率 K R の減少の程度は，0.2

水深波長比 h/L 1/3 が大きいほど顕著である．
0
0

0.1

0.2

0.3

B/L1/3図―３図―５に没水型における本実験および上久

0.4

保ら 2), 3) の反射率 K R と相対天端幅 B/L 1/3 の関係

反射率 K R と相対天端幅 B/L 1/3 の関係を示す．本実験の結果は，波形勾配 H 1/3 /L 1/3 の増 大 に 伴 い 反 射 率 KR が 減 少 す る 範 囲 で あ る
0.01 以下のものと反射率 K R が概ね一定となる

1
没水型

範囲である 0.01 より大きい範囲のもので分け

h/L1/3=0.1435

0.8h/L1/3=0.0896て示している．また，上久保ら 2) は波高 H 1/3 =3.5m

h/L1/3=0.0658

0.6

KR

における反射率 K R ，上久保ら 3) は波高 H 1/3 =3.0mにおける反射率 K R であり，両者ともに波形勾配0.4

H 1/3 /L 1/3 は 0.01 より大きい条件である．なお，

0.2

上久保ら 2) と上久保ら 3) では波高 H 1/3 だけでな
0
0

0.01

0.02

0.03

0.04

H1/3/L1/3

図―４

く水深波長比 h/L 1/3 も異なっている．各実験とも相対天端幅 B/L 1/3 の増大に伴い反射率 K R は減

反射率 K R と波形勾配 H 1/3 /L 1/3 の関係

少しており，共通の傾向を示している．しかし，相対天端幅 B/L 1/3 が同じとき，水深波長比 h/L 1/3

1

本実験（H1/3/L1/3≦0.01）
h/L1/3=0.1435

0.8

3
KR

上久保ら3)

h/L1/3=0.2978

h/L1/3=0.123

h/L1/3=0.0896

h/L1/3=0.2279

h/L1/3=0.095

h/L1/3=0.0658

h/L1/3=0.1856

h/L1/3=0.078

h/L1/3=0.1572

h/L1/3=0.066

本実験（H1/3/L1/3>0.01）
h/L1/3=0.1435

0.6が大きいほど反射率 K R が小さくなる傾向が見上久保ら2)

られる．
田中ら 1) は長周期波を対象とした検討におい

h/L1/3=0.1213て，波の場を長波近似すれば流速は水深方向に

h/L1/3=0.0843

h/L1/3=0.0896

0.4

一定であるため，水深（消波工の厚さ）が構造

h/L1/3=0.0658

物の消波特性に影響を与えるものと考えた．図0.2―６に示すように構造物幅を構造物断面の没水
0
0

0.1

0.2

0.3

部をそれと等しい高さの矩形に置き換えたとき

0.4

B/L1/3図―５の幅を B * と定義し，反射率 K R と B * /L 1/3 の関係

反射率 K R と相対天端幅 B/L 1/3 の関係

から構造物幅を精度よく算定できること示した．
本研究および上久保ら 2), 3) の h/L 1/3 を確認する

図―４は相対天端幅 B/L 1/3 の増大に伴い波高と，いずれの実験条件も長波領域（h/L 1/3 <1/20）

H 1/3 の違いによる反射率 K R のばらつきが大きくではないものの浅海波領域（1/20≦h/L 1/3 ≦1/2）

なる没水型に着目して，各水深波長比 h/L 1/3 にであるため海底面の流速は 0 とはならない．よ

－54－

B

*

法を示した．主要な結論を以下に示す．
0.5βh

B

（1）荷役限界波高を含む検討対象波高に対し，
没水型は干出型に比べ反射率 K R が小さく，長周
期波だけではなく周期の長い風波に対しても反射波抑制効果が高いことが示された．
h1:β（2）没水型の所要構造物幅 B は，反射率 K R と相対天端幅 B/L 1/3 の関係を用いて算定するより

B * の定義

図―６

も反射率 K R と B * /L 1/3 の関係を用いて算定した方が精度よく求めることができる．

1

本研究（H1/3/L1/3≦0.01）
h/L1/3=0.1435

h/L1/3=0.123

h/L1/3=0.0896

h/L1/3=0.2279

h/L1/3=0.095

h/L1/3=0.0658

h/L1/3=0.1856

h/L1/3=0.078

本研究（H1/3/L1/3>0.01）
h/L1/3=0.1435

h/L1/3=0.1572

h/L1/3=0.066

h/L1/3=0.1213

3
KR

上久保ら3)

h/L1/3=0.2978

0.8
0.6

上久保ら2)

参考文献
1)

波対策工の消波特性に関する実験的検討，

h/L1/3=0.0843

h/L1/3=0.0896
h/L1/3=0.0658

0.4

田中真史，松本朗，半沢稔：没水型長周期

土木学会論文集 B3（海洋開発），Vol.68，
No.2，pp.I_816-I_821，2012.

0.2

2)

上久保勝美，山本泰司，長谷一矢：港内消

0
0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

波工の天端幅および高さが反射率におよぼ0.6

B*/L1/3

図―７

す影響，第 54 回北海道開発技術研究発表会，

反射率 K R と B */L 1/3 の関係

2011.
3)

上久保勝美，酒井和彦，林誉命：港内消波って，水深の違いによる構造物の大きさが反射

工の反射波特性について，第 57 回北海道開率 K R の違いに影響していることが考えられる．

発技術研究発表会，2014.

そこで，田中ら 1) に基づき反射率 K R を B * /L 1/3

4)

評価マニュアル，86p，2004.

との関係で再整理した．図―７にその結果を示
す．反射率 K R を相対天端幅 B/L 1/3 で整理した図

沿岸技術研究センター：港内長周期波影響5)

合田良実，鈴木康正，岸良安治，菊地治：―５と比較すると，B * /L 1/3 で整理した図―７の不規則波実験における入・反射波の分離推方が h/L 1/3 の違いによる反射率 K R のばらつきが定法，港湾技研資料，No248，24p，1976.

小さいことがわかる．このことから，反射率 K R

6)

谷本勝利, 原中祐人, 富田英治：曲面スリと B * /L 1/3 の関係を用いて所要構造物幅を算定す

ットケーソンの水理特性に関する実験的研

る方が精度が良いと考えられる．

究, 港湾技術研究所報告, 第 19 巻, 第 4 号,
53p, 1980.

４

まとめ

7)

三井順，菅章悟，久保田真一，松本朗，半

本報告では，長周期波に対して反射波抑制効

沢稔：没水型長周期波対策マウンド構造物

果が高くかつコンパクトな構造である没水型対の消波メカニズムに関する検討，土木学会

策工を周期の長い風波に適用した場合の消波効論 文 集 B2 （ 海 岸 工 学 ）， Vol.72 ， No.2 ，果について述べるとともに，構造物幅の算定方

pp.I_895-I_900，2016.

－55－

拡張現実を用いた水中可視化技術「Beluga-AR」
東亜建設工業株式会社

土木事業本部

機電部

電気グループ○保利

敏之

１ はじめに設現場に携わる労働者の賃金水準の向上を図る

１．１ 近年の建設業界の動向とともに安全性の確保を目指す取り組みである

建設業界では、1990 年代初頭に起こったバブ

i-Construction を建設業界全体で推進していくこ

ル崩壊後から現在に至るまで、建設投資額の減少とを発表した。i-Construction では、「①ICT 技が建設業就業者数の減少の割合を上回っており、術の全面的な活用」、「②規格の標準化」、「③施工

東日本大震災直後の東北地方の様に局所的に労時期の平準化」の三つの取り組みを重点的に行う。

働力の不足している場面はあったものの、一貫し

従来は、これらの取り組みを施工段階の一部で実て労働力が過剰である状態が続いていた。そのた施していたが、今後は、測量・設計・施工・検査・め、建設業界では、省力化につながる建設現場の維持・管理の全てのプロセスにおいて最適化を図

生産性の向上は見送られてきた。建設業就業者数

り、労働環境の改善及び生産性の向上を行う。そと建設投資額の増減を図－1 に示す。

のため、現在、建設業界では、上記の 3 つの取り組みを施工現場に活用することが奨励されている状況である(3)。
１．２ 開発の背景
今日、海洋工事における水中部の出来形管理や構造物の形状把握には、短時間で広範囲かつ高密図－１ 建設投資額および建設業就業者の増減

度の測深データを収集可能なナローマルチビーム(NMB)測量が採用されている。この技術は、

昨今、団塊世代が定年を迎えることによる生産

海洋工事の施工管理に必要不可欠なツールとし

年齢人口の減少が問題になっており、建設業界のて一般的となっているが、広範囲の海底地形を面

技能労働者においてもこの問題は顕著である。一的に捉えるためには、NMB 測深機を搭載した測般社団法人日本建設業連合会では、2014 年度に量船で対象範囲を航行する必要がある。また、

343 万人いた技能労働者が 2025 年度には、100

NMB 測量で取得したデータは、ノイズ除去や計万人以上の高齢者が離職し、技能労働人口が 216

測データの重ね合わせ等の解析作業が必要にな

万人まで減少するといった予測を発表した(2)。

るため、リアルタイム性に欠けるという課題があ以上のことから、建設業界では、来るべき労働った。このような背景から、水中部の状況をリア者不足に対応することが急務であった。そこで、ルタイムに把握可能なシステムが求められてい国土交通省は、2016 年度から労働者一人一人のた。

生産性を向上させ、企業の経営環境を改善し、建－56－

この課題を解決するため、当社では拡張現実の技術を応用し、3D ソナーの計測データと 3 次元ーの照射方向を変更するパンチルト装置を併用

モデルを重ね合わせることによって、水中の様子することで、より広域の可視化が可能である。
GNSS 受信機、動揺補正装置を用いることで、がリアルタイムに 3 次元で表現可能なシステム「Beluga-AR」を開発した。本稿では、「Beluga-AR」

３D ソナーから得られる点群に座標を持たせるの概要と現場への導入事例について紹介する。

ことが可能になるだけでなく、作業船３D モデルの位置やクレーンの旋回、起伏の描画を実際の作

２

水中可視化システム「Beluga-AR」の概要

業船の位置や動きに合わせた表現が可能になる。

水中可視化システム「Beluga-AR」は、拡張現

また、3DCAD と同じように、表示画面は自由に拡大縮小、回転が可能である。

実(Augmented Reality:AR)の技術を応用し、3Dソナーの計測データと 3 次元モデルを組み合わ

計測データは「Beluga-AR」を動かしている

せ、水中部のリアルタイムな可視化を可能とする

PC 内に保存されるため、計測後にデータを「再システムである。水中部の施工状況や潜水士の作生」して閲覧することが可能である。

業状況をリアルタイムに確認でき、ブロック据付・撤去工をはじめ、さまざまな工種に適用可能

２．２ 特徴通常、パンチルト装置でソナーを起伏・旋回さである。
「Beluga-AR」のイメージを図－2 に示す。

せた場合、視認可能な範囲はビームが照射された箇所に限定され、画角から外れた範囲の状況は把握することができない。「Beluga-AR」では、パンチルト装置から取得される角度情報を利用して、視準している部分をリアルタイムに更新し、それ以外の部分を過去に視準した際の残像として表示させることによって、広範囲の可視化を実現している。この機能は、潜水士や吊荷などの移動体の状況を把握する際に有効であり、リアルタ

図－２ Beluga-AR イメージ図

イムに更新される狭い視界内だけでなく、広範囲の状況を加味した表現によって、吊荷との接触事

２．１ 機材構成「Beluga-AR」は、3D ソナー、パンチルト装

故等の潜水災害の防止に寄与する。また、自動ノ

置、GNSS 受信機、動揺補正装置などから構成さ

イズ除去機能を使用することによって、水中のリれている。3D ソナーには Coda Octopus 社製のアルタイムな作業状況を鮮明な 3 次元の映像で「Echoscope」
を使用し、50°×50°の範囲に 128

把握することが可能となる。さらに、3 次元設計

×128 本のビームを照射し、最大距離 150m まで

図面との重ね合わせた表現によって、作業効率やの計測が可能である。ビーム幅は 24°×24°に施工精度、潜水作業の安全性の向上に寄与する。

切り替えることも可能で、より詳細な計測および表現をすることができる。さらに、375kHz と 610

３現場への試験導入

kHz の 2 つの周波数を切り替えることで、広範囲

平成 28 年、鹿児島県で「Beluga-AR」の導入と高密度の計測を行うことができる。また、ソナを行い、根固めブロック及び被覆ブロックの据付－57－

状況をリアルタイムに計測すると共に、3DCAD

４

おわりに

の設計ラインと 3D ソナーで取得したデータを重

本稿では、「Beluga-AR」の概要と現場への導ね合わせ、その位置関係の整合性及び表現方法に入事例について紹介した。3D ソナーを使用した

ついて確認した。

水中部の可視化だけでなく、拡張現実の機能を付

ブロック据付工に従事した非自航式旋回起重加することによって、設計に対する水中構造物の機船の船首部に 3D ソナー、パンチルト装置、配置状況がリアルタイムに確認でき、作業効率やGNSS 受信機、動揺補正装置を設置した。さらに、施工精度の向上が期待できる。また、パンチルト

旋回するクレーンの動きを「Beluga-AR」上で表装置を併用することによって、広範囲の可視化が現するため、ブームの先端に小型の GNSS 受信実現できた。特に、潜水作業を伴う場合は、吊荷機を設置した。

と潜水士の位置関係だけでなく、その周囲の情報も重要な視覚情報となることから、安全かつ確実

３．１ 計測結果な施工のために必要なツールとして大きな役割

図－３に、3D ソナーの計測データと設計図面を果たすことが期待できる。

を重ね合わせた画面を示す。図の中央付近に据付

国土交通省が推進する i-Construction では、港中の根固めブロックがあり、白いラインが設計ラ湾工事のプロセス全体で ICT 技術を使用するこインである。また、図－４に根固めブロック据付とによって、建設現場の生産性向上と安全性の確前後の比較画面を示す。根固めブロックの形状が保が期待されている。マルチビームによる三次元

明瞭に描画され、向き、傾斜が確認できた。

データと組み合わせることで、全プロセスにおける 3 次元データ活用が可能となり、生産性向上と安全性向上が期待できる。
最後に、「Beluga-AR」の開発及び試験導入にあたり、ご支援いただいた関係者各位に深く謝意
を表する。
参考文献
(1) “建設現場の生産性に関する現状”、 第 1 回

図―３ 根固めブロック据付状況

i-Construction 委員会 配布資料 資料 1、http://www.mlit.go.jp/common/001113550.
pdf、2015.
(2)“再生と進化に向けて ―建設業の長期ビジョン―”、大成出版社、pp34-pp45、2015.
(3)“技術調査 i-Construction”、国土交通省 HP 内、
http://www.mlit.go.jp/tec/tec_tk_000028.ht
ml

図―４ 根固めブロック据付前後の比較－58－

港湾工事における情報化施工技術
株式会社本間組１

土木事業本部技術部

技術開発研究室

土木事業本部機電部

機電課長

土木事業本部技術部

技術開発研究室

土木事業本部技術部

技術開発研究室長

はじめに

係長
主任

○平池

智広

中澤

孝次

山本

誠

岩田

秀樹

している．

近年，建設事業の施工プロセスでは，生産

また，ケーソン据付作業の安全かつ効率的性向上や品質確保等を目的に，土工事をはじな施工を目的とした遠隔一元操作により無人

めとし，情報化施工技術（以下，ＩＣＴ技術

化施工を行うケーソン据付遠隔操作技術や，と称する）の採用が見られる．港湾土木工事

海上におけるブロック据付作業の安全性と施においても，ＩＣＴ技術を活用し，水中施工工性の向上を目的とした 3Ｄブロック据付支等における安全性や施工性の向上を図るため

援システムを開発・運用している．
この他，リアルタイムモニタリングによるの取り組みが実施されている．
本稿では，著者らが提案する音響測深やＧ

水中可視化技術は，水中の 3 次元映像をリア

ＮＳＳ等を活用した港湾土木工事におけるＩ

ルタイムに取得可能な技術であリ，今後の活ＣＴ技術について例示し，その適用事例につ用が期待される．

いて紹介する．

これらのＩＣＴ技術の概要について，次章以降に述べる．

２

港湾工事におけるＩＣＴ技術表－１に港湾工事において適用できるＩ

３

ＣＴ技術を例示する．3Ｄ測量技術は，ナロ

３Ｄ測量

３．１

ーマルチビーム等の活用が進められている．

ナローマルチビーム，レーザーを用いた３Ｄ測量

一方で，水中基準点測量の省人・省力化を目

消波 ブロ ッ ク被 覆堤 の 維持 管理 に お い て ，的とした水中基準点測量技術を開発し，運用

経年的に進行する消波ブロック天端の低下に

表－１
情報化施工技術の名称

港湾工事におけるＩＣＴ技術
技術の概要

備

考

ﾅﾛｰﾏﾙﾁﾋﾞｰﾑ，ﾚｰｻﾞｰを用 ﾅﾛｰﾏﾙﾁﾋﾞｰﾑ，UAV(ﾄﾞﾛｰﾝ)等を活用し，3次元データを取得する．
３ いた３Ｄ測量
これらのデータを用いて，数量計算や出来形確認等を行う．
Ｄ
測技術名称 ： 水中三次元座標測量システム
GNSS，傾斜計により構成され，水中の3次元座標を取得し，水中基準点を設
量 水中基準点測量技術
NETIS ： HRK-160003-A
置する．
Made in 新潟 ： 27D2001
ケーソン据付遠隔操作技術

ケーソン据付の作業の省人・省力化，安全性の向上を目的に，遠隔一元操作 技術名称 ： 函体据付効率化施工システム
により，ウインチ及び注排水ポンプの運転を行う．
NETIS ： HRK-160002-A

３Ｄブロック据付支援技術

ブロックの目標据付位置と吊荷の現在位置，潜水士の位置を3次元で確認しながら消波ブロックの据付作業を行う．

リアルタイムモニタリングによる水中可視化技術

水中施工の3D映像をリアルタイムで取得する．

－59－

起因する波高増大を防止するため，消波ブロ

３．２

水中基準点測量技術

本技術は，潜水時間の縮減，ヒューマンエ

ックの嵩上げ等の工事が多く見られる．
このような場合，着手前のブロック天端は

ラーの要因を排除し，安全性，測量精度の向3 次元的に複雑となることが想定され，この上を図ることを目的に開発したものである．

ような形状を 3 次元測量により把握すること

本システムはＲＴＫ－ＧＮＳＳシステムと傾斜計で構成され，ＲＴＫ－ＧＮＳＳシス

が施工管理上重要である．
図－１は，消波ブロックの嵩上げ工事におテムから得られる位置情報とポールの傾斜情

いて，防波堤水中部，気中部をそれぞれナロ

報，ＧＮＳＳコンパスから得られるポールのーマルチビーム，3Ｄレーザースキャナによ

方位から，ポール下端の 3 次元座標 x,y,z をり取得した点群データを基に作成した合成図得るものである(図－２，写真－２参照)．

である．複雑な既設ブロック天端の形状を予め把握することは，所定のブロック個数で噛み合わせ良く断面を形成させるために有効で
ある．
気中部

水中部

3Dﾚｰｻﾞｰｽｷｬﾅ

ﾅﾛｰﾏﾙﾁﾋﾞｰﾑ

図－２

水中基準点測量技術の概要

３次元データ合成
平面

図

消波ブロック

防波堤

図－１

水中部・気中部の 3 次元データ合成
写真－２

水中基準点測量

また，気中部の測量については，ＵＡＶ（ド本技術の使用実績により，以下の効果を確ローン）を用いた航空測量の技術開発が進められており，今後の活用が期待される（写真認している．

－１参照）．

① 繰 り 返 し 重 錘を 落 下 さ せ る 作 業 が 削減 され た こ と に より ， 潜 水 時 間 の 短 縮 に繋 がり，安全性が向上する．
② 陸 上 基 準 点 の設 置 や 陸 上 か ら の 水 上基 準
点 の 誘 導 が 削減 さ れ ， 省 人 ・ 省 力 化に 繋
がる．

写真－１

ＵＡＶ（ドローン）③ 直 接 計 測 に より ， 水 中 基 準 点 の 精 度が 向による航空測量

上 し た 他 ， 潮位 補 正 を 削 減 で き た こと に－60－

よ り ， ヒ ュ ーマ ン エ ラ ー を 排 除 で き， 測

② 集中制御室における据付作業の一元管理により，確実な函体位置制御が可能とな量精度の向上に繋がる．

る．また，従来技術では不可欠であった
４

無線連絡を削減し，これにより生じるタ

ケーソン据付遠隔操作技術

イムラグを排除した．

本技術は，計測機器から得られる函体位置
および隔室内の水位情報を集中制御室で一元③ 函体の平面的な位置や姿勢を数値的且つ管理し，ウインチと注排水ポンプの遠隔操作

視覚的に，リアルタイムで確認することを行いながら函体据付を行うことで据付精度と、水中カメラおよび監視カメラで直接の確保と安全性および施工性の向上を図った監視を行うことにより，函体の接触防止システムである（写真－３，図－３参照）．

に繋がる．

５

３Ｄブロック据付支援技術
本技術は，海上クレーン作業でのブロック

積込・運搬・据付までの一連作業の安全性および施工性の向上，省力化を目的とし，ブロックの目標据付位置および吊荷の現在位置，
写真－３

無人化施工によるケーソン据付

潜水士の位置を空間的に，リアルタイムで把握するシステム（図－４参照）であり，消波集中制御室における遠隔操作

函体位置管理・水中カメラ管理モニタ

ブロック嵩上げ工事への使用実績により以下の効果を確認している．
① 従 来 ， 潜 水 士の 位 置 は ， 有 線 電 話 によ る
連 絡 や 水 面 に浮 か ぶ 呼 吸 気 泡 を 頼 りに しウインチ及び目地・注水状況監視カメラモニタて い た ． ま た， 吊 荷 と 潜 水 士 の 離 隔の 確

水位計監視モニタ

保 は潜 水 士 の 単独 判 断 に 依存 し て い たが ，オ ペ レ ー タ ーが 空 間 的 に リ ア ル タ イム で
確 認 可 能 と した こ と に よ り ， 適 正 な離 隔を 確 保 し な がら 作 業 で き ， 接 触 防 止に 繋
図－３

集中制御室での遠隔操作状況

がる．
② 従 来 は 潜 水 士の 目 視 確 認 に 頼 っ て いた 据本技術の使用実績により，以下の効果を確

付 位 置 を ク レー ン オ ペ レ ー タ ー が モニ タ

認している．

上 の 平 面 図 ・断 面 図 に よ り 確 認 し なが ら

① ウインチと注排水ポンプの遠隔操作によ操 作 で き ， 正確 且 つ 迅 速 な 施 工 が 可能 とり，従来技術では必要であった作業員のな る ． ま た ，据 付 済 み ブ ロ ッ ク を 着色 表

函体上での作業を削減し，安全性が向上

示 す る こ と で， 工 事 進 捗 を 視 覚 的 に把 握

する．

できる．

－61－

図－４

３Ｄブロック据付支援技術の概要および管理モニタ

このような改良・維持管理工事への適用実

また，曇天下での施工や大水深での施工等，績により，複雑な施工基面に合わせた配置計

水中の視界が低い場合において，水中可視化

画および 3 次元的に複雑な形状を考慮した施技術の効果が特に期待できると考えられる．

工管理が可能であることを確認し，本技術の今後，本技術を水中工事全般に幅広く適用

有用性について実証できた．

するため，検討を進めていく考えである．

６

７

リアルタイムモニタリングによる水中可
視化技術

おわりに
本稿では，港湾土木工事におけるＩＣＴ施

リアルタイムモニタリングによる水中可工技術の概要と適用事例について報告した．

視化は，水中の視界に左右されず，取得したＩＣＴを活用することで，水中部の「見え動画を瞬時に表示できる技術である．

る化」が図られ，安全性および施工性の向上，本技術を消波ブロック据付工事に導入し，省人・省力化による生産性の向上が実現され機能を検証した．潜水士の合図誘導に加え，てきている．今後，更なる生産性の向上を図

海上起重機船のクレーンオペレーターが水中るべく，各種ＩＣＴ技術の研究開発，活用実部の施工状況をリアルタイムに，直接的に視績を踏まえた検証を積み重ねていく考えであ認できることで、安全性・施工性の向上に資る．

する技術であることを確認した（図－５参照）．

また，国土交通省では，ＣＩＭの導入・活用による効率化・省力化が進められている．
ＩＣＴ技術から得られた 3 次元データおよび情報を共有し，生産性の向上に繋げることを考慮しつつ，検討を進めていく所存である．

図－５

リアルタイムモニタリング画面

－62－

第２会場
第Ⅰグループ水中点検ロボット（アクアジャスター搭載型ＲＯＶ）の開発(株)大林組1

土木本部生産技術本部

ダム技術部副部長

徳永

篤

はじめに
我が国の多 くの社会イ ンフラ施設 の老朽化が進行する中、年々リスクの高まる大規模地
震や頻発する風水害などの災害対策および社会情勢として人口減少・少子高齢化といった重要かつ喫緊の課題がある。これに対して、
近年、ＩＣＴなどの活用により効率的・効果的な対応を可能とする技術を開発し、導入することが求められている。そうした中、ダム
水中部の潜水士による近接目視の代替・支援技術の現場検証が国交省から公募された。そ図－1

こで当社開発技術であるアクアジャスター ®

ディアグの機能を搭載した水中点検ロボット「ディアグ ®」を用できるようにした装置である。ジャイロ効果

新規製作し、供用中のダムで実証実験を行っを利用することでディアグ ®の姿勢制御が可能て、水中のダム堤体面やゲート設備などの鮮となる。ジャイロ効果とは、地球ゴマのように明な映像を取得することができた。

物体が自転運動をする際、回転速度が大きいほ

従来はダムなどの水中構造物・インフラ設

ど姿勢が安定する現象である（図－2）。

ア

備の点検を潜水士により行っていたため、潜クアジャスター ®を搭載することで、流れのあ

水深度によって作業時間の制限や危険を伴る水中（流速１ノットまで適用可能）でのロボっていたが、水上からロボットの遠隔操作にットの姿勢が安定し、対象物を的確にとらえる

より点検することで、安全かつ長時間連続しことが可能である。

て行うことが可能である。以下にディアグの機能と実証実験での結果に ついて記述 する 。

2

ディアグ ® の機能
ディアグ ® は濁りや流れのある目視困難な水中でも的確な点検を実施できるように図－1に示す機能を備えている。
2．1

図－2

ジャイロ効果の説明

アクアジャスター ®

当社が開発したアクアジャスター ®は、東京

2．2

画像鮮明化技術

スカイツリー ® 建設時に効果を発揮したクレー

ディアグ ® は主カメラとして 238 万画素のハン吊荷制御装置スカイジャスター ® を水中で使イビジョンカメラを機体前方に搭載している。

－63－

水中での光量不足に対応するために照度アップにより寸法測定を行う（図－5）。

3,780lm の高輝度ＬＥＤライトを備えるとともに、濁りによる不鮮明な映像のノイズを除去
し、最適化して映し出す「画像詳細強化装置」によ りリアルタ イムに鮮明 画像を見る ことができる（図－3）。さらに、主カメラ前方に配図－5

ラインレーザー照射状況

置した箱メガネ（濁水中撮影装置）内部に清水を入 れて対象物 に接近する ことで極端 に濁っ2．5

点検対象物の清掃機能

本体後方に プラスチッ ク製ブラシ のケレンた水中でも鮮明な画像を取得できる（図－4）。

装置を搭載しているので、点検対象物の付着物を除去することができ、明瞭に撮影することができる（図－6）。
清掃前

図－3

清掃中

画像詳細強化装置による効果

清掃後

箱メガネ

図－4
2．3

箱メガネ（濁水中撮影装置）
図－6

スクリーンの清掃状況

耐圧機能

機器、電線、コネクターなどを耐圧仕様にす

2．6

位置情報取得機能

ることで、水深 100m までの作業を長時間連

GPS または自動追尾機能付きトータルステ

続して行える。これにより、従来潜水士では作ーションとトランスポンダ（送信機と応答機の業できなかった大深度での作業が可能である。

音波授受により位置情報を取得できる装置）を使用して水中にあるディアグ ® の正確な位置を

2．4

クラックなどの計測機能

割り出し、撮影箇所の位置を把握することがで

機体前方か ら対象物に 対してライ ンレーザ
ーを照射することができ、クラックなどの寸法

きる（図－7）。
2．7

簡易な取扱い機能測定が可能である。ラインレーザーは幅 3mm、ディアグ ® の大きさは幅 780×奥行 1508×

間隔 100mm で、取り込んだ画像からスケール

高さ 711mm、重さは約 130kg であり、作業員

－64－

3

ＧＰＳ

トータルステーション

ディアグ ® のシステム構成
ディアグ ® のシステム構成は図－10 に示す

船の位置を測定とおりである。
陸上

ディアグ

ディアグと船のトランスポンダ

ダ
ム
堤
体

3．1

ディアグ ® 本体（図－10①）

一部を先述したが、アクアジャスター ®、パ
ンチルト機能付きハイビジョンカメラ、後方

相対位置を測定（送 信 機 ）監視カメラ、高輝度 LED 照明、スラスター、
図－7

ケレン装置、ラインレーザー、プロファイリン

位置測定システム

グソナー、深度センサ、姿勢センサを搭載し、4 人で持ち運びが可能である。大型重機を使用

鮮明な撮影データを取得する。

することなく、地上または船上から人力で水中

3．2

テザーケーブル（図－10②）投入することができる。また、ワゴン車 1 台

ディアグ ® 本体とコントロールユニットを接にす べての機材 が積込み可 能で運搬が 容易で続する水中ケーブルで、本体への動作指示や取ある。

得し た撮影デー タのコント ロールユニ ットへ

ディアグ ® の操作は陸上または船上のモニタの送信を行う。送電線、光ファイバー、テンシ

ー画 面を見なが らジョイス ティック形 式の操ョンメンバで構成されている。

作用リモコンを使用する。操作が簡単で資格も3．3

コントロールユニット（図－10③）

システム全 体を制御す るコントロ ーラで、不要である（図－8、9）。

CPU やトランスなどを内蔵している。
3．4

操作リモコン（図－10④）

ディアグ ® 本体の運転を行う。アクアジャス
ター ®やカメラの操作用スイッチ、スラスター
操作 用のアナロ グスティッ クなどによ り構成
されている。

図－8

操作モニター

図－10
3．5

ディアグ ®のシステム構成

モニターユニット（図－10⑤）ディアグ ® が撮影したハイビジョン映像を表
図－9

操作リモコン

示するモニタ、録画するレコーダおよびディア－65－グ ® 本体の傾きや方位を表示するディスプレイ

なかった。④予備ゲート下部着底水深調査ではで構成されている。

天ケ瀬ダムで 40m、弥栄ダムで 82m であった。

3．6

PC ユニット（図－10⑤選択取水塔調査では、水深 41m にて流木の⑥）

ディアグ ® のすべての情報を表示するととも堆積を確認した（図－12）。また、水深 20m
付近でディアグ ®に搭載したケレン装置を使用にログ保存を行う。

してスクリーンの清掃を行った（図－6）。そ4

実証実験結果の結果、スクリーンに付着していたヘドロを除

国交省公募事業での実証実験は、平成 27 年

去でき、金属の光沢が現れた。

11 月 20 日に天ケ瀬ダム（京都府）、同年 12 月
7 日に弥栄ダム（広島県・山口県）で実施した。
各ダムでの調査項目は①横継目・水平打継目・堤体面の概査、②模擬版探索・精査、③予備ゲート戸当り変状調査、④低水放流設備および着底水深調査、⑤選択取水塔調査（弥栄ダムのみ）であった。模擬版とは予め予備ゲート付

図－12

流木堆積状況（弥栄ダム）

近に設置されたコンクリート製の調査用試験体

これら 2 つのダム現場での水中点検を実施である。模擬版は、各ダムにおいて 4 種類設置した結果、点検撮影時にディアグ ® の姿勢を安されており、円柱状の突起や幅の異なるクラッ

定させるアクアジャスター ®によりブレない鮮

クが設けられている。①横継目、水平打継目、明な動画を撮影できたことや、画像鮮明化技術

堤体面の概査ではクラックの有無を確認しながを有 してより精 細な動画を 撮影できた ことがら水深 40m 付近まで潜行した。水中映像は高輝評価されて平成 27 年度末に国交省より最高評

度 LED ライトと画像詳細強化装置を使用しな価となる「★★★」星３つの評価をいただき、がらハイビジョンカメラで撮影した。弥栄ダム

試行的導入推薦技術とされた。そして平成 28

での横継目の概査状況を図－11 に示す。

年度には国交省の管轄する 2 箇所のダムで今後の本格導入に向けた試行的導入を行った。

5

おわりに
合計 4 現場での実証実験では、堤体表面の状態を把握できる映像を取得することができ、一定 の支援が可 能な性能を 有すること が確認できた。今後はダムにおける水中点検ロボット
図－11

横継目概査状況（弥栄ダム水深 30m）の本 格導入に向 けて改良を 行うととも に、護岸・ 桟橋といっ たダム以外 の河川構造 物や港②模擬版調査はアクアジャスター ® とライン

湾・海洋構造物への適用範囲拡大に取り組む。

レーザーを用いて計測した（図－5）。③予備

さら に測量機能 などを付加 してダム再 開発工

ゲートの戸当り調査では変状箇所が見られ事での適用も検討していく。

－66－

老朽化した鋼矢板護岸・水路の迅速再生技術～ストパネ工法～の開発○（株）水倉組

営業本部技術営業次長

小林

秀一

准教授

鈴木

哲也

ユニット長

樽屋

啓之

藤村ヒューム管（株）

技術営業部課長

長崎文博

藤村ヒューム管（株）

技術営業部主任田村淳也

新潟大学自然科学系（農学部）（国研）農業・食品産業技術総合研究機構

１

す組織的取り組みも進められている 2）．本報ではじめに新潟県に代表される低平排水不良地域では，は，筆者らが取り組んできた「産学官連携に基地域の過剰水や集中豪雨時の排水対策が不可欠

づく腐食鋼矢板水路の迅速再生技術」であるス

であり，高度経済成長期以降，施工性と経済性

トパネ工法の開発事例について概説する．

の観点から鋼矢板を用いた水利施設が整備された．現在，これらの施設は生活・生産環境の基

２

鋼矢板水路の迅速再生技術の開発盤を成すだけでなく，水資源のかん養や洪水防鋼矢板水路の腐食対策は，これまで主に有機止などの多面的機能を有し，国民の生活基盤と系ないし無機系被覆材を腐食鋼矢板表面に塗布しての役割も担う重要な社会資本となっている．

する技術が採用されてきた．被覆材の材料的特鋼矢板はその材料特性により，供用開始直後

徴から，過湿条件や漏水がある場合，水路施設から腐食反応が進行し断面が減少する．特に干では施工が困難になる．加えて，従来工法では満帯付近（灌漑期と非灌漑期とで水面の高さが腐食層を完全に除去できない場合，被覆材の剥変動して，水面上に露出されたり水面下に沈降

離や耐久性の低下が顕著になるなどの問題点がしたりすることが繰り返される部分）では，早顕在化していた（図-2）．

期に腐食が顕在化する（図-1）．腐食の進行によ

これに対してストパネ工法は，耐久性に信頼る断面欠損を放置すると，鋼矢板の強度が低下性のある汎用資材のコンクリートに着目し，既して，倒壊などにより水路としての機能を果た設鋼矢板とプレキャストパネル（以下「PCa パ

さなくなることから，腐食対策が急務な技術的課題である．鋼矢板水路の設計では，供用期間
中の腐食による断面減少を考慮し，断面減少後も構造安全性が確保できるように表裏あわせて
2 mm の腐食代を設定している 1）．しかし，干満帯付近で局所的に進行する鋼矢板の腐食実態を踏まえると，腐食代が一定程度残存する段階か
ら腐食対策を行う必要がある．
近年，既存施設の維持管理の重要性が広く認図-1

識されるようになり，産学官連携を積極的に促－67－

鋼矢板水路の腐食と断面欠損

ネル」と記す）との間にコンクリートを充填し複合材とする表面被覆工法である（図-3）．被覆
コンクリートの前面に残存型枠の機能も有する
PCa パネルを配置することで，水利環境下における施工性が向上し，更に PCa パネルが有する密実で高強度な特性から供用後の流水摩耗の低減，耐凍結融解性の向上など長期耐久性を有することが確認されている 3）．また，載荷試験に

図-2

表面被覆材の再劣化事例

よりコンクリート被覆が鋼矢板水路の耐力向上に寄与することを確認しており，今後補強工法としての発展も期待される 4）．
ストパネ工法は，鋼矢板表面をコンクリート
で被覆するため通水断面は減少するが，表面が平滑な PCa パネルを採用することで粗度係数が向上し，流下能力は補修前の施設と同等かそれ以上となる（図-4）．また，PCa パネルは，部材が薄く軽量であることから人力施工が可能で，
図-3

都市化の進展により大型機械が進入できない狭ストパネ工法概念図

隘な都市河川や橋梁下などでも施工可能で，幅広い護岸形式や現場条件に適用できる（図-5）．

20

パネル n1 = 0.0096
鋼矢板 n2 = 0.0250
河床 n3 = 0.0220

施工前の流量（m3/s)

表面被覆材としてコンクリートを用いることの利点は，ライフサイクルコスト（以下「LCC」と記す）の低減のみならず，コンクリートのアルカリ性が鋼矢板の腐食進行を抑制する効果も期待できることにある．

15

10

5

0

３

0

5
10
15
施工後の流量（m3/s)

図-4

施工前後の流量比較

補修後施設の水理特性
本技術の適用により粗度係数の低減が図られ20るが，これにより流速の上昇が予想され，河床が土砂である鋼矢板水路においては河床洗掘の影響が懸念される．この影響を確認するため，施工前後の 2 つの模型水路を製作し，流況比較試験を実施した．模型水路は，新潟県内で供用されている鋼矢板水路の平均的な断面寸法（幅4.0 m×高さ 2.0 m）の 1/5 スケールに設定し，施図-5工前後の水路をモデル化した（図-6）．施工前は－68－

ストパネ工法による補修事例

鋼矢板水路を模した水路であり，施工後は補修後を模した PCa パネル被覆水路である．両模型

断面図

水路の幅が異なるのは，既設水路の鋼矢板表面

側面図

1.00m

1.00m

0.800m0.723m

実験水路50m
22.5m

1.0m

1.0m

に PCa パネルを被覆する場合の通水断面の減少

模型区間15m 12.5m
水位計量を考慮したためである．模型水路の勾配は

流量

鋼矢板模型

1/1000 とし，施工前後の両模型水路にて，同一

PCaパネル（施工前）

整流槽

勾配1/1000

下流堰

（施工後）

(A) 模型水路図

流量を流下させた場合の流速，水深および合成
粗度係数を測定した．測定結果を表-1 に示す．
結果，流下能力は施工後の模型水路において合成粗度係数の低減と流速の向上が確認された．
次に河床洗掘の影響を確認するため土砂掃流性を確認した．模型水路の渠底には，けい砂 5号（1.18 mm 通過 0.075 mm 止り）を厚さ 50 mm

図-6で敷詰めた．一定時間流水（Q = 0.07 m3/s，t =流況確認試験

390 min）を続けた後，けい砂の流下量を確認した．
表-1

表-2 に示す試験結果より，施工後の模型水路
では，けい砂の流下率の低減効果が確認された．
施工後の模型水路において，流速の上昇に反して砂の流下率が低減した要因として，施工前は
鋼矢板の凹凸形状部での水流の乱れを起因とす

流下能力試験の結果
3

流量 (m /s)
流速 (m/s)

0.02

0.04

0.06

施工前
（鋼矢板水路） 合成粗度係数

0.078

0.142

0.200

0.13880.07920.0581

流速 (m/s)
施工後（Co被覆水路） 合成粗度係数

0.088

0.162

0.227

0.12140.06890.0509る砂の巻上げによる浮遊砂の流下が見られたの
表-2に対して，施工後は護岸の平滑化に伴う整流化によって巻上げによる浮遊砂が減少し，流下が

施工前

施工後

（鋼矢板水路）（Co被覆水路）

砂の敷設重量912 kg

821 kg

砂の流下重量

63 kg

22 kg

砂の流下率

6.9%

2.7%

項目

抑制されたものと推察される（図-7）．
以上より，本技術を適用する際には，渠底土
砂の下流域への流出抑制効果が期待できること

土砂掃流性の確認結果が示唆された．このことから，下流域にある排水機場等における土砂堆積の低減に繋がり，施設管理者の維持管理作業の軽減にも寄与することが期待される．

４

流水条件下での迅速施工法の検討
鋼矢板水路の補修作業にあたっては，水路内
図-7の流水を切廻して作業範囲を締切る仮排水対策（仮締切）が必要となる．灌漑期，非灌漑期で－69－

河床の砂紋分布状況

５

おわりに本報では，喫緊の課題である鋼矢板水路の腐食問題に対する補修対策として，施工性および耐久性に優れる PCa パネルを活用したストパネ工法の有効性を報告した．
図-8

今後，既設の鋼矢板水路において LCC の低減

鋼製組立式仮設水路の設置状況を図りながら施設の長寿命化を試みる際には，
LCC の低減と水理性能の向上を同時に実現できるストパネ工法の有効性は高いと思われる．
また，鋼製組立式仮設水路を活用することで，経済的かつ効率的な仮締切工が可能となる．

謝辞
図-9

技術開発を進めるにあたり,新潟大学自然科

鋼製組立式仮設水路の実証試験

学系（農学部）鈴木准教授および（独）農研機
表-3

項
経済性
工程短縮

鋼製組立式仮設水路の効果

構・農村工学研究部門水利工学研究領域（延長 100m 当り）

ユニット長より,丁寧かつ熱心なご指導を賜り

目

鋼製組立式

大型土のう

低減率

仮締切工費

604.6 万円

676.2 万円

11%

産廃処分費

2.2 万円65.5 万円

97%

仮締切工

5日

22 日

77%

補修工

40 日

80 日

50%

樽屋

ました．ここに感謝の意を表します．

引用文献
1） 国土交通省北陸地方整備局：設計要領（河川編），pp.I-45-I.49，2016.

水位変動を繰り返しながら，常に流水環境にある水路内では，気象や水利条件に影響されずに

2） 鈴木哲也：鋼矢板水路の迅速再生工法

施工環境が確保できる仮締切方法が求められる．

の開発，産学官連携ジャーナル，Vol.13

本技術では，効率的な仮締切方法として鋼製組

No.5，2017.

立式仮設水路を現地実証試験に適用し，従来の3） 長崎文博，鈴木哲也，樽屋啓之，小林大型土のうによる仮締切に対する経済性および秀一，田村淳也：プレキャストパネル

工程短縮の低減効果について検証した．図-8 にを活用したコンクリート被覆に基づく設置状況，図-9 に実証試験の概要を示す．表-3

腐食鋼矢板水路の迅速再生技術の開発，の検証結果から，経済性効果として仮締切工のARIC 情報，Vol.126，2017.

設置費が 11 %低減すること，産業廃棄物の処分

4） 長崎文博，鈴木哲也，小林秀一，佐藤

費が 97 %低減することを確認した．工程短縮効

弘輝：コンクリートを被覆した鋼矢板

果として仮締切工の設置日数が 77 %短縮するの曲げ特性評価に関する研究，セメン

ことを確認した．また，鋼製組立式仮設水路は，

ト・コンクリート論文集，Vol.67 No.1，

左右岸同時に施工することができるため，補修

pp. 521-528，2013.

に関わる工程を 50%短縮することができた．

－70－

信濃川下流における環境に配慮した河道掘削の取組
北陸地方整備局１

信濃川下流河川事務所

はじめに

２．２

調査設計課

○青木

崇

調査設計課長

木伏重男

調査設計課係長

若杉康夫

河道掘削による湿地環境の創出

信濃川下流では，「信濃川水系河川整備基

信濃川下流管内における河道部の水際は，本方針」を平成20年6月に策定し，計画高水

深く掘れた形状をしており，水際部のエコト

流量を安全に流下させるため，堤防整備と河ーンは非常に狭い範囲となっている．河道掘道掘削により，流下能力を確保していくこと

削により，多様な植生が生育可能なエコトーとしている．河道掘削にあたっては，治水・ンの拡大とそれに伴う多様な生物生息環境の環境機能の両面から一体的な河道計画を立て創出が期待される（図－１）．
現 状て掘削を実施しているところである．

掘削後

また，国土交通省ではi-Constructionの取組である「ICT技術の全面的な活用」を推進しており，信濃川下流では，河道掘削工事～単調な環境～においてICT土工により実施している.

水際の限られた範囲にヤナギ類等が繁茂
浅場や止水域などがない単調な環境

本稿では，環境に配慮した河道掘削の概要と，ICT土工による河道掘削の事例と課題について報告する．

～水域の形成及び多様な湿地環境～

図－１
２

湿地環境の創出のイメージ

環境に配慮した河道掘削の概要

２．１

信濃川下流域の概要

生物生息環境の創出の効果は，多くの生物

かつて信濃川下流は，広大な水面とその流の生息場，隠れ場の創出による生物多様性の域の平野部には潟湖が多数存在する低湿地帯

向上と個体数の増加，生態系ピラミッドの充が形成され，生物の生息・生育場として自然

実と拡大，広域エコロジカルネットワークの豊かな環境が存在したと考えられる．

中継地点としての機能（図－２）などである．

現在では，宅地・水田等の開発が進み，その多くが消滅した．また，河道内もその多くが耕作地として利用されているため，河道内の湿地環境は水際部の樹林地やわずかに残されたワンド，クリークなどの限られた範囲のみとなり，生物の生息・生育場としての機能は単調化している状況である．
図－２

－71－

エコロジカルネットワーク中継地点

２．３

山島新田地区の河道掘削計画（２）ポンプ取水機能の確保を兼ねた水生生

ここでは，信濃川下流山島新田地区の河道

物の生息場となるクリーク状の深場掘削計画について述べる．概要は，以下のと近傍にある取水施設のポンプ取水機能の確おりである．

保を兼ねた，平水位－190cm のクリーク状の○対象：山島新田地区（信濃川下流右岸
30.5k 付近～32.5k 付近）

深場を形成し，本川側法面勾配 10 割の緩やかな勾配で，水生生物の多様な生息場となる○範囲：延長 1,440m，最大幅約 100m環境を想定した（図－５）．

掘削計画では，河道掘削の諸元設定のため▽平水位▽平水位－30～－50cmに，信濃川下流域を利用する生物から環境指▽平水位－190cm

標種を選定してこれらの生態を考慮したほか，取水施設に配慮した掘削形状とした（図－図－５

横断図イメージ

３）．掘削形状は，主に以下の4つの環境を想定して河道掘削計画を策定した．

（３）渇水時に水生生物の生息場となる深場
平水位－30cm～－50cm の浅場の一部に，（１）基本形状となる浅場

両側の法面勾配 10 割で平水位－70cm の深場

基本形状は，水生植物の形成や水鳥の利用を設け，渇水時の水生生物の生息環境としてに 配 慮 し て， 平 水 位－ 30cm ～ － 50cmと するの機能を持つ止水域・緩流域の環境を想定し浅場・緩流域の環境を想定した（図－４）．

た（図－６）．

▽平水位

図－４▽平水位－30～－50cm▽平水位－30cm～－50cm

横断図イメージ

図－６▽平水位▽平水位－70cm

横断図イメージ

ポンプ取水機能の確保を兼ねた
水生生物の生息場となる深場： 平水位－190cm： 平水位－70cm： 平水位－30cm～50cm

基本形状となる浅場

渇水時に水生生物生息場となる深場

ポンプ取水機能の確保を兼ねた
水生生物の生息場となるクリーク状の深場●：ポンプ位置（移設後）○：現状のポンプ位置

図－３

山島新田地区河道掘削の平面計画

－72－

3

（４）ポンプ取水機能の確保を兼ねた水生生③MGバックホウによる土工事①3Dレーザスキャナ
による起工測量

物の生息場となる深場②3D設計データ作成

近傍の取水施設のポンプ取水機能を確保するため，平水位－190cm に掘り下げ，掘削幅が約 40m と狭いため水路状ではなくオープンな深場の環境を想定した（図－７）．
④3D出来形管理▽平水位

図－８ ICT土工の一連の流れ▽平水位－190cm

図－７⑤3Dデータ納品

横断図イメージ（１）三次元起工測量
本工事における三次元起工測量は，UAVに３

山島新田地区の河道掘削工事（ICT土工） よる空中写真測量（以下，「UAV写真測量」

３．１

河道掘削工事の概要と い う ． ） と 3D レ ー ザ ス キ ャ ナ に よ る 測 量

河道掘削工事では，河道掘削計画にて設定（以下，「3DLS」という．）により行った.

した掘削形状について，経験の浅いオペレー

また，水中部の測量には三次元測量が適用でタでも正確に施工できるICT土工を活用してきないため，従来のトータルステーション測いる（写真－１）．概要は，以下のとおりで量（以下,「TS測量」という.）を用いた．

ある．

なお，UAV写真測量と3DLSとで同一範囲を

○対象工事

○全体数量

：山島新田地区河道掘削工事測量したところ，掘削土量はUAV写真測量の

その2～10工事（全9工区）

52,230m ³ に 対 し ,3DLS で は 52,258m ³ と ， ほ：V=346,200m³

とんど差異は見られなかった．

（２）三次元設計データ作成
出来形管理の基準となる三次元設計データ
は，三次元測量の結果や，設計図の二次元の平面図・縦断図・横断図を組み合わせ，ソフ
トウェアを用いて作成した（図－９）．

写真－１

３．２

信濃川下流 山島新田地区

ICT土工の流れ

ICT土工は，三次元起工測量，三次元設計
データ作成，ICT建設機械による施工，三次図－９

三次元設計データ

元出来形管理等の施工管理，三次元データの納品といった流れで行った（図－８）．

本工事での水中部の掘削は，ICT建設機械

－73－

5

を用いた情報化施工で実施することから，水・ 全体的に工事工程が安定していた．

中部の出来形計測が課題であった．平水位以・ ソフトや機器が高額であるため，一定程下のの測量は, 水位が低ければUAV写真測量

度の ICT 対象工事件数の確保が不可欠.

と3DLSで可能であるが,水位が高い場合には・ 三次元データ作業の迅速性確保が難しい．

TS測量で実施しなければならない．さらに土・ ICT活用について，水中部の測量，施工等の基準の作成を期待する．

量算出には,平水位の上部，下部のそれぞれが必要となった.このため，平水位以上のデータ，面的出来形のデータ，平水位以下のデ

３．４

ータの三種類を作成した(図－１０).

ICT土工における課題

環境に配慮した河道掘削においては，多様な生物生息環境を創出していくうえで，水中部の多様な掘削形状の形成が重要であるが，その水中部にはICT土工が適用できず情報化施工を適用しているのが現状である．
今後，水中部を含むすべての掘削箇所に

図－１０ 河道掘削箇所横断図

ICT土工が適用できるようになれば，さらなる生産性の向上が期待できる．これを実現す（３）ICT建設機械による施工

るために，水中部における三次元測量の技術

ICT建設機械は，マシンガイダンス（以下,「MG」という.）とマシンコントロール（以の確立と，関連する基準類の整備が今後の課題である．

下,「MC」という.）を用いた.
４（４） 三次元出来形管理

おわりに
信 濃 川 下 流 の 概 ね 30 年 間 の 整 備 内 容 は ，ICT土工の出来形管理は，施工後の三次元流下能力確保のための河道掘削が中心である．

測量計測データと設計データと重ね合わせて河道掘削の計画においては，引き続き生物

表示し，標高差で形状やばらつき等を確認しの生息環境となる湿地環境に配慮した掘削形

た．出来形管理図は，出来形合否判定総括表状の検討を行っていく．また，掘削後には環（ヒートマップ）で確認した（図－１１）．

境モニタリング調査を実施して，創出した湿地環境が持続されるかについて検証していく．
河道掘削の工事においては，引き続き ICT
土工の活用を推進し，建設現場のさらなる生産性向上につなげていく．

図－１１

三次元出来形施工管理
謝辞：本稿の執筆にあたり，ご協力いただい

３．３

工事関係者へのヒアリング結果た関係者の皆様に感謝の意を表します．

工 事 関 係 者 へ の ヒ ア リ ン グ か ら ， ICT 土 工に関する課題等が得られた．

－74－

吸水性泥土改質材「ワトル」
五洋建設株式会社
１

土木部門土木 2020 事業部

はじめに

２

吸水性泥土改質材「ワトル」は、吸水性の高

専門部長

和栗

成樹

ワトルの特徴２.１

改質土の強度特性

いペーパースラッジ焼却灰（PS 灰）を主原料とワトルを添加した泥土の強度増加は二段階でした泥土改質材である。PS 灰に補助薬剤と反応構成される。添加直後はワトルによる吸水改良

水を添加し混合攪拌後に乾燥処理を施した泥土が効果を発揮し、その後の時間経過（養生時間）

改質材である。ワトルを高含水の泥土に添加混とともに、ワトルに含まれる補助薬剤により水合することで、ワトルが速やかに泥土中の水分和物を形成し強度が増加する。

を吸水し、泥土は土状もしくは砂状に改質される（写真－１）。

本項では含水比の異なる２種の泥土に対し、ワトルの添加量別の時間経過による強度増加の測定結果を示す。表－１および図－１は含水比46％の泥土の改質結果、表－２および図－２は含水比 82％の泥土の改質結果を示す。
表－１

コーン試験結果（含水比 46%）

ワトル添加量

コーン指数

写真－１

(kN/m2)

ワトル瞬時改質

無添加

50kg/m3

100kg/m3 150kg/m3

添加直後

58

168

236

356

1日養生後

ー

235

305

988

3日養生後

ー

725

1708

2715

また、従来のセメント系や石灰系改質材を用いた場合、改質土は高アルカリを示すが、ワト

3000

ルによる改質土は時間経過とともに中性域となり、植生土等への再利用が可能となる。吸水改困難な有機質土にも有効である。更に、PS 灰の持つ多孔性により腐臭を発する泥土に添加すると臭気を吸着し低減する特徴を併せ持つ。

50kg/m3

コーン指数 (kN/m2)

質なのでセメント系や石灰系改質材では改質が

無添加

2500

2000

100kg/m3
150kg/m3

1500

1000

河川、湖沼、港湾の浚渫土や建設汚泥、軟弱残土の地盤材料としての再利用。また、これら500のダンプトラックでの早期運搬を可能とする泥土改質材である。軟弱地盤のトラフィカビリテ

0
0

1

2

3

4

養生日数 (日）

ィ確保にも利用できる。
本報では以上の特徴の検証結果を報告するとともに、建設現場での適応事例を紹介する。

－75－

図－１

コーン試験結果（含水比 46%）

コーン試験結果（含水比 82%）

表－２
ワトル添加量コーン指数(kN/m2)

メントや石灰の水和反応を阻害し改質効果が低

無添加

50kg/m3

100kg/m3 150kg/m3 200kg/m3

添加直後

5

14

19

28

42

3時間養生後

ー

23

32

55

120

1日養生後

ー

43

47

101

233

3日養生後

ー

43

75

145

307

5日養生後

ー

181

196

476

823

下する。ワトルは物理的な吸水改質作用がある
ため、化学的改質であるセメントや石灰では困難な有機質土の改質に有利となる。
表－３および図－３は含水比 300%、強熱減
量 22.6%の有機質泥土１㎥に対し、ワトルおよび生石灰をそれぞれ 400kg 添加しコーン指

900

無添加

数を計測した結果である。24 時間後のコーン

50kg/m3指数はワトル改質土 1,745kN/㎡、生石灰改質

100kg/m3

土 782kN/㎡であった。生石灰と比較しワトル

150kg/m3は有機質土に対して有効である。

800

コーン指数 (kN/m2)

700
600
500

表－３

200kg/m3

有機質土の改質効果

400

ワトル(400kg/m3)

生石灰(400kg/m3)

添加直後

379

286

30分養生後429

406

24時間養生後

1745

782

300
200

コーン指数
(kN/m2)

100

0
0

1

2

3

4

5

6

養生日数 (日）

有機質土コーン指数

図－２

コーン試験結果（含水比 82%）

1800 30分後

24時間後

1600
1400

コーン指数 (kN/m2)

ダンプトラックで運搬できる土のコーン指数
は 200kN/㎡程度である。含水比 46％泥土の場
合泥土１㎥あたりワト ルを 100kg 添加するとコーン指数は 236kN/㎡となり、添加直後にダ

1200
1000
800
600
400
200

ンプトラックでの運搬が可能となる。同様に含00水比 82％泥土では 200kg 添加の場合、添加翌

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

養生時間（分）日にはコーン指数 233kg/㎡となり、添加翌日のワトル (400kg/m3)運搬が可能となる。

図－３

生石灰 (400kg/m3)

有機質土の改質効果

養生期間を確保すればワトルの持つ水和反応
によりコーン指数は増加し、第二種改良土以上

２．３

改質土のｐＨ（qc=800kN/㎡以上)の強度となる。事前配合試

従来のセメントや石灰系改良材で改質した土験において、建設現場での土砂仮置場の有無や

砂は pH12 以上の高いアルカリを示す。これら

目標強度を勘案したワトル添加量を設定する。

改質土が降雨等に曝された場合、高アルカリ水が流出し河川や周辺植生への影響が懸念される。

２．２

ワトル自体の pH は 10～11 程度のアルカリ

有機質土の改質効果

有機質土に含まれるフミン酸やフルボ酸はセ性材料である。混合当初は改質土の pH が 10～－76－

11 となるが、改質土を気中養生することで pH湾の底質土を対象にワトルおよび生石灰をそれは徐々に低下し pH8.5（ 環境基準）以下となる。

ぞれ泥土１㎥に対し 200kg 添加した。原泥、ワ

図－４にワトル改質土と生石灰改質土の pH

トル改質土、および生石灰改質土について、改測定結果を示す。軟弱泥土１㎥に対しにワトル

質当日および翌日に臭気指数を測定した。原泥および生石灰をそれぞれ 150kg、250kg 添加しは陸揚げ直後の臭気指数は 15 であるが、気中た改質土の pH を時間経過とともに測定した。

放置した翌日には泥土に皮膜する水分が減少し

生石灰改質土は pH12 以上の高アルカリを維持

臭気指数は 23 と増加した。生石灰改質土は添する。一方、ワトル改質土は 10 日程度で環境基

加直後に高熱を発し臭気が増加する傾向が見ら

準値 pH8.5 以下となる。気中養生の条件にもよれ、翌日の臭気指数も 21 と変化が無い。一方、るが、ワトル改質土は時間経過とともに改質土

ワトル改質土は改質当日の臭気指数が 12、翌日が中性化する特徴を持つ。早期の中性化には、が 6 となり臭気の低減効果が認められた。なお、養生中の改質土のバックホウ等によるかき上げ

悪臭防止法での規制範囲は工業用に供されていが有効と推測する。

る地域で 21 以下、その他の地域で 18 以下とするのが適当とされている。

改質土ｐH

表－３

14

臭気指数測定結果

13

原泥

ワトル
200kg/m3

生石灰
200kg/m3

改質当日

15

12

21

改質翌日

23

6

21

12

pH

11
10
9

環境基準 pH8.58臭気指数測定結果

7

25

6
0

5

10

15

20

25

30

35

20

ワトル
150kg/m3

図－４

ワトル
250kg/m3

生石灰
150kg/m3

臭気指数

養生日数(日）生石灰
250kg/m3

改質土 pH 測定結果

原泥

15
10

ワトル
200kg/m3

5

生石灰
200kg/m3

0
0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

養生日数（日）２．４

臭気低減効果湖沼や港湾の浚渫土には腐臭を発する泥土が

図－５

臭気指数測定結果ある。これらを陸揚げすると腐臭は周囲に拡散し周辺環境に影響を及ぼすことが問題となる。

３．建設現場での適応事例

ワトルの主原料である PS 灰は、その多孔質性

３．１

により臭気を吸着する作用がある。

地盤改良工事

茨城県内で既存の田圃を駐車場に造成する工

腐臭を発する泥土にワトルを添加することで、事である。既存の田圃表土では路床としての強改質土の臭気低減を図ることが可能である。

度が不足するため、ワトルで路床改良を行っ

表－３および図－５は原泥、ワトル改質土、た。周辺は耕作中の田圃に取り囲まれており、

生石灰改質土の臭気指数の測定結果である。港セメントや石灰で改良した場合、改良土からの－77－

流出水は高アルカリとなる。このため、中性固が不可能である。底質土をワトルで改質し重機化材であるワトルを使用し路床改良を行った。

のトラフィカビリティ確保を図った。工期短縮

所定量のワトルを表土に敷き均しスタビライザのため改質した部分に直ちに重機が前進するたーで攪拌混合する工法とした。施工状況写真をめ、瞬時の改質が必要であった。また、漁港内

写真－２および写真－３に示す。

の止水域の底質土であるため、腐臭が激しく有機分を多量に含む。消臭効果と有機質土改質も使用目的の一つである。施工状況写真を写真－
６および写真－７に示す。

写真－２ 敷き均し３．２

写真－３ 混合攪拌

港湾浚渫土改質

茨城県内の発電所港内浚渫工事において、浚渫土を発電所構内に陸揚げし速やかに陸送によ

写真－６ 現場全景

写真－７ 混合攪拌り構内利用場所まで運搬する工事である。浚渫
土は含水比が高く、現状ではダンプトラックに

３．３

湖沼護岸の構築よる陸送が不可能である。よって、浚渫土の改

千葉県印旛沼の護岸築造の試験工事におい質が必要となるが、陸揚げ後の改質エリアが狭て、陸揚げされた浚渫土により湖沼の緩斜護岸

く、浚渫土改質後翌日にはダンプで運搬できるを構築するものである。岸部の底質土を改質し強度の確保が必要であった。瞬時改質が可能な重機足場とした後、改質した浚渫土を撒き出し

ワトルの使用で課題解決に至った。ポンドに投緩斜護岸を構築するものである。重機足場構築

入した浚渫土にワトルを添加し、バックホウでのための瞬時改質と、中性域で緩斜護岸形状を攪拌混合し改良を行った。施工状況写真を写真維持できる強度の必要性からワトルの使用に至－４および写真－５に示す。

った。施工状況写真を写真－８および写真－９に示す。

写真－４ 改良エリア

写真－５ 改良状況
写真－８ 浚渫土改質

３．３

写真－７ 撒出しトラフィカビリティ確保

東京都内の漁港防潮堤改良工事において、漁４．おわりに

港周囲の防潮堤を建設する工事である。漁港入昨今、泥土の再利用にあたり環境に配慮した

出港部の水門を締め切り、漁港内の海水を排水改質材が求められている。建設残土の処分先がした後重機を搬入し防潮堤を構築する。排水後逼迫している現在、ワトルはそれらの要望に対の底質土は含水比が高く、現状では重機の搬入し十分貢献できると考える。

－78－

第２会場
第Ⅱグループ

「Made in 新潟 新技術普及・活用制度」の概要
新潟県 土木部 技術管理課
１

主任

倉地 勇二

はじめに
「Made in 新潟 新技術普及・活用制度」（以下、「本制度」という。）は、新潟県内の企業が開発した土木、港湾および建築分野の新技術を募集し、新潟県が発注する工事に使用した結果を含めて広く情報提供を行う制度である。県内企業が開発し新潟県土木部予算（当初予算推移）

億円
4,000 3,775

3,512
3,3353,403
3,190
3,034

3,500
3,000

2,712
2,522

2,500

2,1172,169
1,8601,846
1,679
1,574

2,000

1,4521,377
1,3321,3151,3701,340
1,3051,373

1,500

た新技術の普及と活用を促進することで、県内建1,000

設関連産業の活性化に資することを目的としてお500

り、平成 18 年度に創設した制度である。

0

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

年度

図－１

また、県では開発企業だけでは難しい県外への新潟県土木部予算の推移

販路開拓を支援するとともに、県発注工事等で活２．２用した結果を公開することにより、全国での普制度の意義

新潟県内の建設関連企業は、厳しい経営環境下

及・活用を促している。

においても、創意工夫と自助努力により、地域の２保全に貢献しており、県がこれらの企業やその試制度の必要性２．１

みを後押しすることには大きな意義がある。

建設産業の現状

このような状況のもと、新潟県では、「第三次・また、県内企業が開発した新技術の普及・活用

新潟県建設産業活性化プラン」を策定し、建設産を促すことは、開発企業の経営基盤の強化につな業の優れた技術と経営を確保するとともに、地域

がり、地域の守り手である建設産業の活性化や、の守り手として持続的に発展していくため、官民ひいては地域住民の安全・安心につながる。
これらを背景に、新潟県は建設産業の振興策の一体となって取組んでいる状況である。
新潟県の建設産業は、地域発展の基盤となる社１つとして、平成 18 年度に本制度を創設し、新会資本の整備等を担うとともに、災害対応や除雪技術の普及と活用を促し、県内建設関連産業の活などの地域の安全・安心の確保に重要な役割を果性化に取り組んでいる。

たし、また、これを通して地域経済や雇用を支えるなど、本県にとって欠かすことのできない主要３な産業である。

３．１

一方で、長らく建設投資の減少が続いており、制度の概要
技術の申請要件

本制度への登録を申請できる技術は、以下のす

新潟県土木部予算も同様の傾向（図－１）にある。

べての要件を満たす技術としている。

また、将来を担う人材不足などにより、建設産業

 申請者は、主たる営業所（本社・本店）が新潟
県内にある民間事業者

は厳しい経営環境に置かれている。

－79－ 申請者が単独または共同で開発した新技術

３．４

 土木、港湾および建築の工事等現場に活用でき

登録技術の称号

登録技術の中で、活用評価結果が良好で、活用
実績（活用件数または売上額）の多い技術をる新技術
 普及が見込まれる新技術「Made in 新潟 ゴールド技術」に認定している。

 実用化されている新技術

ゴールド技術に認定することにより、当該新技術の信頼性を高め、普及と活用をさらに促進するこ

３．２とを目的としている。

登録審査

登録申請のあった技術について、学識経験者おまた、ゴールド技術の中でも、特に優れた技術

よび有識者等で構成される新技術評価委員会（以で、全国的な需要が期待できる技術を評価委員会

下、「評価委員会」という。）で、登録の可否を審が選定し、「Made in 新潟 プラチナ技術」に認定査する。

している。プラチナ技術に対し、新潟県標準歩掛の整備や県単価表への単価掲載等の標準化支援を３．３

実施している。また、開発企業に対し、県外見本「普及制度」と「活用制度」

本制度は「Made in 新潟 新技術普及制度」と市への出展費用や県外デモ施工費等を補助する販「Made in 新潟 新技術活用制度」の２つで構成

路開拓支援事業により、県外販路開拓を支援するされる（図－２）。

ことで、新技術を『広く普及した技術』へと昇華「普及制度」は、評価委員会の審査で登録適当するよう後押ししている。

とされた新技術を登録し、登録した技術の情報を
ホームページ等で公表し、広く一般に提供することで、新潟県、県内の市町村や国等の官公庁、民間企業、そして県外まで広く普及することを促す
登録時制度である。

ゴールド技術図－３「活用制度」は、登録新技術を新潟県や対象市

プラチナ技術ロゴマーク

町村が発注した工事で活用して得た効果を調査し、評価委員会で評価した結果をホームページ等で公４表し、広く一般に提供することで、他の工事での４．１

活用や技術改良を促す制度である。

登録状況と活用実績
登録状況

平成 29 年８月 31 日現在の登録技術数は 188 技術（土木 168 技術、建築 20 技術）となっている。
また、登録技術のうち 17 技術がゴールド技術に認定されており、17 技術のうち８技術がプラチナ技術に認定されている。

４．２

活用実績

平成 18 年度から平成 28 年度までの登録技術の活用件数および売上の推移を示す。（図－４）
図－２

制度の概要

平成 18 年度の制度創設から平成 28 年度までの累－80－

計の活用件数は約 44 千件、売上額は約 840 億円

５．３となっている。また、平成 28 年度の売上額約 99

登録技術の信頼性を高め、また、更なる技術改良億円のうち、６割以上が県外での売上げであり、を行うためには、新潟県が発注する工事で積極的

新潟県発注工事での活用に向けた取組

登録技術が全国で活躍している状況がうかがえる。 に活用する必要がある。そのため、工事の各段階
で下記の取組を実施している。
件

百万円

6,000
県外売上額

県内活用件数

県外活用件数

8,926
7,406

3,000

2,000

1,000

5,916

5,394

986
668

836

935

H19

H20

3,556

3,592

2,794

2,736

1,627

1,880

2,060

2,001

1,313

図－４

H21

H22

H23

設計段階① 本制度や NETIS 等の新技術・新工法を積極的に活用・検討することを新潟県標準仕様

H24

H25

H26

8,000

書に位置づけ6,000

設計段階② 概略設計業務、予備設計業務等の比

4,000

較検討案の選定において、本制度の登録技術を含2,000めることを特記仕様書により義務づけ0

入札段階 総合評価落札方式において、本制度の

1,893

0
H18

10,000

2,301

2,213
2,272

1,617
1,079 1,079

7,219

9,914

4,108

2,215

4,365
3,339

10,236

10,131

5,000

4,000

12,00011,288

県内売上額

H27

H28

登録技術の活用・売上状況

登録技術の活用を提案した場合に加点
施工段階 受注者の提案で登録技術を活用した場

５

普及・活用に向けた取組

５．１

合に工事成績評定時に加点

県内イベントの開催

本制度及び登録技術について、新潟県内での知

６

おわりに

名度を高め、登録技術の県内の普及と活用を図る

建設産業は社会資本の整備を担い、災害対応等

ため、「Made in 新潟 新技術展示・発表会」及びの地域の安全・安心の確保に重要な役割を果たす「Made in 新潟 新技術説明会」を毎年開催して本県にとって欠かすことのできない主要な産業でいる。

ある。一方で、建設産業が置かれている厳しい経「展示・発表会」は毎年 11 月に主に朱鷺メッ

営環境のもと、建設産業が持続的に発展していく

セコンペティションホールで開催し、約 80 技術

ための様々な取組が官民一体で行われている。

の展示会と約 10 技術の技術発表や特別講演を行うイベントで、約 400 名の来場がある。

建設工事における新技術の導入は、建設産業全体の技術力を高め、建設コストの低減、社会資本「説明会」は毎年１～２月に上中下越の３会場の長寿命化等の良質な社会基盤の整備に寄与するで 13 技術の技術説明を行うイベントで、３会場

ものでもある。新潟県では「Made in 新潟 新技

合計約 400 名の来場がある。

術普及・活用制度」により県内企業が開発した新技術の普及と活用を促し、地域の守り手である建５．２

県外見本市への参加

設産業を活性化させていきたいと考えている。

県外での本制度及び登録技術の知名度を高め、最後に、本制度に登録されている新潟県の有用

県外での普及と活用を図るため、県外で開催されな新技術について、「Made in 新潟 新技術」のホる建設見本市へ登録企業と合同で出展を行っていームページで広く情報提供しているので、是非一る。平成 29 年度は仙台市、東京都、熊本県、名度ご覧いただければ幸いである。

古屋市で開催される見本市への出展を行い、新潟県の有用な新技術を PR した。

http://www.shingijutu-niigata.jp/－81－高い浸透性能を発揮する「極超微粒子セメント注入材料」
日特建設㈱
1

技術本部

設計部

竹内

仁哉

はじめに
液状化対策、耐震補強、地盤強化、止水等を目的として薬液注入工法が用いられている。この工法は、ミキサー内で混合した注入材料を地
盤内に浸透させて固結させる工法であり、他工法に比べて建設副産物の発生が少なく、施工設
備も小規模で済むため利便性が高い。しかし、砂質土地盤に十分に浸透し、かつ強度発現性に
図-1 各種セメントの粒度分布優れた注入材料は今まで存在しなかった。そこ

USFC 平均粒径 1.5μmで高い浸透性、強度発現性、耐久性を有する新

SFC

平均粒径 4μm

しい注入材料を得るために、従来のセメント系
注入材料よりも更に粒子径を細かくした極超微粒子セメント注入材料を開発した。本論文では、この極超微粒子セメント注入材料の注入特写真-1 セメント粒子の電子顕微鏡写真

性と施工事例について報告する。
2

極超微粒子セメント注入材料の特性

2．1

浸透に対して大きな影響を与える。

セメント粒子径2．2

浸透性能

極超微粒子セメント（以下 USFC と略す）は、USFC の浸透性能を評価するために、比較対象

注入材料としての浸透性能を向上させるために、として SFC 及び OPC を選定し、写真-2 に示す配セメント粒子を極力、微細に粉砕・分級する特殊合 W/C=200%のグラウトの自然流下による浸透な工程を経ることによって製造されている。 図-

試験を行った。この試験は容器内に模擬砂層と1 にレーザー散乱・回折法で測定した USFC の粒して①珪砂 4 号、②豊浦砂、③ガラスビーズ (JIS度分布を示す。図中には、市販の超微粒子セメン

R6001 J-150)の 3 層を設け、試験容器の上部からト（以下 SFC と略す）と普通ポルトランドセメ

それぞれの注入材料を注ぎ各層への浸透状況

ント（以下 OPC と略す）の粒度分布も併記した。

（浸透可否）を確認して、その注入材料の浸透性

図-1 から USFC の平均粒径（D50）は 1.5μm であ能を評価するものである。各砂層の D50 およびり、SFC の 4μm に比べて約 1/3、OPC の 20μm にD15 を 表-1 に、粒度分布を 図-2 に示す。また浸透比べて約 1/13 と極めて微細なセメント粒子であ試験に用いた各注入材料の粒子径（G50、G85）をることが理解できる。 写真-1 に USFC と SFC の表-2 に示す。

電子顕微鏡写真（5000 倍率）を示すが、両者の試験の結果、USFC のみが 3 層を全浸透通過し粒子径の差異はより明瞭である。そしてこの粒たのに対し、SFC は豊浦砂層と珪砂 4 号層を、子径の差異（大小）が、後述のとおり、地盤へのOPC は珪砂 4 号層のみを浸透通過した時点で目－82－

詰まり現象が発生し、それよりの下層への浸透

従来から、セメントグラウトを含む懸濁型注は不可であった。この結果から、注入材料に含ま入材料が地盤に浸透するためには、土粒子間隙

れる粒子径が砂層への浸透に大きな影響があるに対して注入材料の粒子径が十分に小さくなけ

こと、および最も微細粒子である USFC の浸透性ればならないと言われている。一般に懸濁型注能が最も高いことが理解できる。

入材料の浸透限界は、次式に示すグラウタビリ
ティー比（N1）で判断することが可能である。

USFC

OPC

USFC

SFC

OPC

【浸透する条件】

SFC

N1 ＝ D15／G85 ≧15

D15：地盤の土粒子の粒径加積曲線の 15%粒径
上述の浸透試験に用いた砂層および注入材料
からグラウタビリティー比 N1 の算出値と、浸透試験から得られた浸透可否をまとめると 表-3 のようになる。表中の○×は N1 比から見た浸透可否を示している。N1 比と今回の試験結果が整合的であることと同時に、理論上からも USFC の浸透性能の高さが理解できる。
表-3 グラウタビリティー比 N1 と浸透試験結果

写真-2 自然流下による浸透試験 1）表-1 試験砂層の粒径3．野外での極超微粒子セメント注入試験 2）
自然地盤において、実機を用いた実物大規模の注入試験を通じ、改良体の 3 次元的形状や強度等を確認する目的で野外注入試験を行った。

表-2 注入材料の粒子径3．1

野外注入試験の概要

3．1．1

地盤条件

注入試験は千葉県富津市内の沖積層地盤で実施した。事前に表-4 注入対象地盤の特性

行った地質調査結果から得られた注入対
象地盤の特性を 表-4 に示す。
3．1．2

注入試験の諸条件

注入試験孔は 4 孔とし、USFC の配合（W/C）
図-2 試験砂層の粒度分布及び注入速度は，表-5 のとおりに設定した。充填－83－

率（α）は、事前に行った室内試験で貧配合条件

して、1) W/C=400%は改良体外周部付近(0.75m)

ほど注入材料の浸透長が短縮した結果を考慮し、でも 7000kN/m2 以上の高強度を発現した、2）

通常よりも高い値とした。計画注入量 Q は改良

W/C=800%以上の貧配合条件でも 3000kN/m2 以体（球 体） の直径 を φ2.0m と 仮 定し、 充填 率

上の強度を有していた、ことが挙げられる。理由

α=125%と設定して、次式を用いて算出した。

は不明であるが W/C=800%、 20L/min の試験孔

Q=V×n×α= (4/3× π×13)×0.36×1.25=1,880 L/孔における 0.50m 部の異常高値を除けば、各試験

V : 改良体の体積（m3）孔における大きな強度差は無く、高強度かつ均質な改良体が造成されたものと推察できる。

表-5 野外注入試験の諸条件

3．1．3

注入方法

注入に用いた試験用パイプの概要を 図-3 に示す。試験用パイプは、孔径約 100mm のボーリン
図-4 一軸圧縮強さと改良体中心からの離間距離グ削孔した孔内に、注入区間長 L=1.0m のストレーナー加工した φ40mm の塩ビ製パイプを挿入し3．2．2

た。なお、地表部への注入材料の漏出防止として、布製パッカを注入区間上部に取り付けている。

改良体出来形

注入完了後、地盤を掘削し改良体の出来

注入パイプ

USFC の 注 入形確認を行った。確認は、一定速度で行した改良体の一例をい計画注入量に

写真-3 に示す。各試験達した時点で注孔の改良体のいずれ入完了とした。作も球体状を呈してお業中の注入速度、り、注入材料の割裂脈

注入圧力及び積は無く浸透注入形態

算注入量は、電磁で改良されたものと流量計を使用し推察できた。出来形径は貧配合条件ほど改良体て記録した。
3．2

図-3 注入方法の概要図

Ｗ≒2.0m写真-3 改良体出来形（W/C=400% 15L/min）

径が小さくなる傾向があり、頭部改良径で比較すると、W/C=400%が φ1.9~2.0m、W/C=800%が野外注入試験結果

3．2．1

Ｈ≒2.0m

φ1.8~1.9m、W/C=1200%が φ1.5~1.6m であった。

改良体の強度

注入完了後、試験孔からそれぞれ 0.25，0.50，

この結果から、W/C=400~800%の範囲が適切な改0.75m 離れた位置でチェックボーリングを行い、良体径を得られる配合であると判断された。

採取したコアを用いて一軸圧縮試験(材齢 28 日)

4を行った。結果を 図-4 に示す。特筆すべき事項と

4．1

－84－

施工事例 3）工事概要

本工事は、ガントリークレーンの大型化に伴

断面図

い重量が増加することで、既設レール基礎の曲げ耐力（地震時）が不足したため、荷役作業を止めることなくその対策をとる必要性から、地盤改良によって基礎直下の地盤バネを強化した事例である。図-5 にそのレール基礎断面を示す。地
浸透注入盤改良の対象は基礎砕石および基礎栗石であり、隔壁注入

図-6 施工概略

栗石層の間隙には砂等が詰まっており、その粒

表-6 全体工事数量

度分布は礫分 83%、砂分 13%、シルト分 4%、また基礎砕石は礫分 72%、砂分 24%、シルト分 4%であったことが事前調査で判明している。

4．3

効果確認

注入効果確認は平板載荷試験、チェックボー
リングコア観察および孔内水平載荷試験を実施している。いずれにおいても良好な結果を示し、
図-5 レール基礎断面

4．2

必要な支持力が得られたことを確認した。

施工方法

5

施工方法は、以下の観点から USFC 注入材料を用いた注入工法が最適であると判断された。

おわりに
極超微粒子セメントは、これまでのセメント系注入材料にはない高性能を有しているものの、①岸壁を供用しながらの施工であり、短時間で作業エリアを開放できる。

特殊な工程を経て製造される材料であるために非常に高価である。従って、用途や地質条件別に②対象は粗石が多数混入する礫質土であるが、間隙は砂および細粒分で詰まっている。

最適な配合や注入方法を検討し確立する必要がある。今後も試験や施工事例を通じてデータの③地盤改良によってレールに変状を与えない。

蓄積を図り、より経済性・品質特性に優れたもの④改良体上面に高い支持力が求められる。

を目指す必要がある。

注入方法は、まず任意方向への浸透制御が可

参考文献

能な FDC グラウチング工法により対象範囲の外

1）日特建設㈱：極超微粒子セメント Hyper NP-

側に 0.5m 厚さの隔壁を作った後、内部を浸透注

1500，製品カタログ

入によって改良する手法が採用された。その概

2）竹内仁哉ら：極超微粒子注入材による地盤念図を 図-6 に示す。内部浸透注入はダブルパッ注入工法の開発（その 3）−現場注入特性

カ工法が採用され、一次注入材料（CB）の注入−，土木学会第 65 回年次学術講演会，2010

率は 5%、二次注入材料（USFC）の注入率は 36%

3）二田義規ら：供用中のガントリークレーンの設定で注入が行われた。工事延長は 350m あり、基礎直下の地盤の補強について、平成 28 年

その全体工事数量を 表-6 に示す。

度近畿地方整備局研究発表会論文集、2016－85－自律制御型振動ローラー「T-iROBO®Roller」の一般工事適用について

大成建設株式会社
1

大成建設株式会社

技術センター

先進技術開発部○青木浩章

大成建設株式会社

技術センター

先進技術開発部

片山三郎

新潟環境エコパーク 3 期工事作業所

阿部

祐規

北信越支店

はじめに

やロボット技術を活用し建設現場の生産性向上

自律 制御 型 振動 ロー ラ ー（ 以下 、 T-iROBOを目指おり、本システムの様な自動運転技術も将Roller と記載）は、2012～2014 年度に国土交来を見据えると、生産性向上に大きく寄与すると通省建設技術研究開発助成制度「次世代無人化期待されている技術である。

施工システムの開発」（以下、助成制度と記載）

本論では、無人化施工として発展してきたロボに採択されて開発したものである。11t 級振動ット技術であるT-iROBO Rollerを一般施工に適

ローラーにセンサーや演算装置、あるいはロボ応した事例を紹介するとともに、適用時の走行精ット機構等を搭載し、作業計画や現場条件を与度などについて報告する。

えて作業開始を命令するだけで自動走行を実施するシステムである(図-1)。
従来の無人化施工はモニターを見ながら遠隔操作をするため、設備面では作業箇所の状況を映し出すカメラ設備や通信設備が多く必要ある。一図-1方、作業面ではカメラ映像を見て操作するため、

T-iROBO Roller の概要

通常の搭乗操作と比べて運転操作が特殊で、操作できるオペレーターが年々減少し不足してきているという問題点があった(図-2)。この様な課題を解決するため、無人化施工の操作支援ツールとして振動ローラーを自動運転するT-iROBO
Rollerを開発した。本システムは、前述した助成制度による開発終了後の2015年度には、国土交
通省「次世代社会インフラ用ロボット開発現場検図-2証」において無人化施工現場における適用性評価

従来の無人化施工

として7段評価中上位から2位の「活用を推薦する★★」の高評価を得ており、無人化施工におい

2

T-iROBO Rollerについてて効果があることが示された技術である。

2.1

システム概要その一方で一般工事に目を向けると、無人化施本システムの全体構成を図-3、センサー取付

工同様、人手不足や、熟練技術継承不足といったけ状況を図-4、操作イメージを図-5 に示す。

課題は共通事項として存在する。このため国土交

T-iROBO Roller は、ホスト PC 上で施工範囲な通省においてもi-Constructionと称してICT技術

どの作業計画を入力しスタートボタンを押すと、－86－

そのデーターに基づきレーン数と走行基線（レ規製造が殆ど無く、市中台数が少ない。そのたーンの中心線：黄矢印）を自動構築する。そのめ一般工事に展開していくためには、汎用機械

後、作業開始命令を与えると、自律制御用 CPUに外付けして電制化するシステムが必要であっが行う制御演算により走行基線に沿って正確にた。そこで、ハンドルやアクセルといった物理走行する。

的な駆動部分に電制化可能なステッピングモー
ターを外付けするロボット機構を開発した(図-6、図-7)。ロボット機構は、脱着が容易に可能な機構で、システム搭載した状態においても搭乗操作可能な構造である。

図-3

T-iROBO Roller 全体構成

図-4

センサー搭載状況

2.2.2

図-6

ハンドル部のロボット機構

図-7

アクセル部のロボット機構

システム対応T-iROBO Roller は、元々は「遠隔操作仕様」
であった。そのため、遠隔操作室などの建設機
械から離れた遠隔地にホスト PC を設置し、施工状況や機械の状態は無線通信を介して監視する仕様としていた。しかし、遠隔操作室を配置
図-5するのは、設備が過大になり適用に対して障害操作イメージとなるため、一般工事で容易に適用可能にする
2.2
2.2.1

ため、以下の二点を改良した。

一般工事適用のための改造①ホスト PC の車載化（遠隔操作室不要）

自律制御のための電子制御化

自律制御用 CPU による制御信号によって建②ホスト PC を使わない操作・車両情報監視

設機械を制御するには、電子制御化（以下、電（ハンディーデバイスによる操作と電光掲示板による状態監視）制化と記載）対応の建設機械が必要である。助成制度で開発した際に使用した振動ローラーは、

図-8、図-9に遠隔操作仕様と一般工事仕様の全製作メーカー純正の遠隔操作型の電制化された体システムをそれぞれ示す。ホストPCを車載す機械であった。しかし現在では、当該機械は新ることで、設置に場所と手間が掛かる遠隔操作室－87－

は不要で、オペレーターはハンディーデバイスを3用いて作業開始命令等を与えることができる。こ3.1

一般土工事における適用事例
工事概要

工事件名：エコパークいずもざき第 3 期の改良により無人化施工でない一般工事においても導入し易くなった。また今まで、ホストPC

最終処分場建設工事（図-11 参照）

で監視していた情報は、建設機械に設置した電光（新潟県三島郡出雲崎町稲川字池ノ尻地内）

掲示板に表示した。これにより作業場所で容易に工

作業状態を把握できるようになった(図-10)。自発注者名：（公財）新潟県環境保全事業団

律作業する機械と通常作業機械が、近接協働する

工事内容：敷地 5.3ha，容量約 93.7 万 m3

期：2016.4.26～2018.8.31

場合などにおいて適用すれば、作業の「見える化」となり安全性が向上する。

図-11

現場鳥瞰図
盛土量：約 60,000m3
堤高：約 15m
施工幅：10～100m

図-8

無人化施工仕様の全体システム

図-12

施工対象箇所

適用個所は、廃棄物を貯留する埋立箇所の下流側に位置するアースダム形式の貯留構造物を構
図-9

一般工事仕様の全体システム

築する盛土転圧であった。現場は、図-12に示す
よう盛土構造物の中央付近にコンクリート製の構造物を有している。T-iROBO Rollerの現行能力では、障害物には一時停止機能のみ考慮されており、障害物を回避する能力が無いため、障害物
付近と法肩付近の自律運転は、作業所との協議の上、4t級の小型振動ローラーで有人作業を行うこととした。従って、T-iROBO Rollerは障害物が図-10

電光掲示板による「見える化」

無い、広範囲な施工部位を担当した(図-13)。

－88－

4

まとめ
今回工事で T-iROBO Roller と協働したブルドーザーやキャリアダンプの運転手は、施工当
初は次層盛土のための準備としての輻輳作業を行わず、自律運転状況を遠くで眺めていたようであった。しかし、何度も安定した自律走行を行う様子や、障害物発見等の偶発的事象において、一時停止する様子、強制停止する方法を確
図-13

T-iROBO Rollerによる施工状況

認することができたので、エリア区分をおこない、一方のエリアでブルドーザーによる敷き均

3.2

実施工での適用結果

し作業をおこない、もう片方のエリアで施工は表-1 の条件にて実施した。転圧対象のT-iROBO Roller による転圧作業を実施した。

土砂は、現場付近の切土残土や外部搬入された

これにより敷き均し作業と、転圧作業を交互にものであり状態は様々であった。転圧後の轍（車実施できたため施工の効率化に繋がった。

輪跡）が 5cm 以上と未満で、図-14、図-15 の冒頭で述べたとおり、このシステムは無人化

ように走行精度がやや変化したが、計画基線と施工をターゲットに開発したオペレーターの操

実走行の誤差の標準偏差 σ は、10cm 程度とい作支援するツールであった。しかしながら今回

う結果であった。

の様に一般工事への適用を通して無人化施工現

表-1

施工条件

場以外でも十分活躍できる性能を有することが実証することができた。
本技術のように、建設機械を自動化することは、施工現場の生産性向上に期待ができると考
えている。

謝辞
本現場実証にあたり(公財)新潟県環境保全事
業団と工事作業所の関係者に、多くのご協力とご意見を頂きました。ここに謝意を表します。

図-14

参考文献

轍5cm以上の走行精度

青木浩章，片山三郎，阿部祐規：自律制御型振動ローラー「T-iROBO®Roller」の一般土工事における実証，大成建設技術センター報第 50 号，47，2017.

図-15

轍5cm未満の走行精度－89－Ｈolostruction（ホロストラクション）～三次元データの活用による生産性向上技術～
小柳建設株式会社
１

２．１

はじめに
近年、建設生産性向上を目的としたＩＣ

ＩＴシステム課 吉田康

複合現実技術（ＭＲ）
本技術の説明に先立ち複合現実技術（ＭＴやＵＡＶ（ドローン等）活用など様々なＲ）について説明する。

新技術の取り組みが進行しているが、３次

２０１６年はＶＲ元年と呼ばれ、仮想現実

元データを含むデジタルデータの利活用は技術（ＶＲ:Ｖirtual Ｒeality）や拡張現

測量、施工、検査などの一部または、段階

実技術（ＡＲ:Ａugmented Ｒeality）によごとにとどまり、工事全体での運用までにる様々なソリューションが誕生した。
本技術で用いる複合現実技術は現実世界は至っていない。

と仮想現実の丁度中間に位置する技術と言そこで、当社は国土交通省が推し進めるえる。（図－１）i－Ｃonstructon にて提言されているフロ
ントローディングやコンカレントエンジニ
アリングの考え方のもと、すべての建設生
産プロセス（計画・設計・施工・維持管理）における建造物の３次元データや関連書類などを一元管理し、複合現実技術（Ｍ

図－１

Ｒ:Ｍixed Ｒeality）によりそれらを利活

技術イメージ

なお、仮想現実技術（ＶＲ）については用できる仕組み作りを行っている。

背景を含む全ての空間を仮想世界として表２現する技術である為、現実世界の視界は完

本技術の概要本技術は、複合現実技術（ＭＲ）を用いて建設生産プロセスにおけるすべてのデー

全に遮断され、自由な移動などが制限される。

タを３次元ホログラフィックとして現実空

また、拡張現実技術（ＡＲ）については間に投影し、実物大から様々なスケールに補助的な情報提供用途として主に利用されおいて建造物を確認できるとともに、関連ている。

書類の検索を直感的に可能とする技術であ

これに対し複合現実技術（ＭＲ）は、Ｍicrosoft 社のＨoloＬens（以下ホロレンる。
また、遠隔地を含む複数人とこれら投影

ズ）（写真－１）というヘッドマウントデされた様々な情報をリアルタイムに共有すィスプレイを頭部に装着し、現実世界に３ることが可能であり、共同操作による計画

次元モデルを融合しながら表示する技術でや施工協議を円滑に進めることができる。

ある。（表－１）－90－

き、机などの障害物や他の利用者などと衝突する事無く投影空間内を自由に移動できる点が大きな特徴である。

３
写真－１

Ｈolostruction 技術

Ｍicrosoft 社ホロレンズ
３．１

表－１

技術の説明
当社 が開発 を進 めてい るＨ olostruction

仮想世界使用技術比較（以下ホロストラクション）では、複数の利用者がホロレンズを用いて建造物の３次元データや関連情報を会議室などの空間に投影し、ディスカッションを行うことができる。
また、単なる３次元ビュ－ワとは異なり、独自技術のＴimeＳlider 技術(以下タイムスライダー技術)により、現在・過去・
未来の時間軸を自由に行き来することがで
ホロレンズは常にデバイス上のレーザー

き、確認したい工程段階の状態を３次元モスキャナとカメラにより投影する場所の空

デル上で容易に確認することができる。

間認識を行う為、レンズ装着者は投影されこれにより、複数の利用者が同一の３次た３次元オブジェクトがあたかもその場所

元モデルを建設生産プロセスの各段階におに存在するものとして立体的に認識するこ

いて、確認や協議を行うことが可能となっとができ、自ら投影空間を自由に移動しなている。

がら様々な角度や縮尺により投影物を現実に近い形で目視することができる。（写真３．２

タイムスライダー機能
本技術の大きな特徴であるタイムスライ－２）

ダー技術は３次元データに時間属性を持たせることにより実現している。
建造物の３次元データを複数のレイヤーに分割し、レイヤー毎に時間属性を定義することで、指定された任意の時間軸に存在する３次元モデルを空間に投影することが
写真－２

1/100 スケ－ルの確認イメージ

出来るようになっている。（写真－３）
さらに、操作者は簡単な手の動き（ジェまた、複合現実技術（ＭＲ）では現実世

スチャー操作）により工程表上の見たい時

界が実際に見える状態である為、複数のレ間を指定することで、未来及び過去の施工

ンズ装着者と同時に同一の投影物を確認で状態を直感的に３次元モデルにより確認す－91－ることができる。（図－２）

写真－３

写真－４

複数人での協議イメージ

図－３

遠隔地者はアバターとしてデ３次元モデルの表示イメージィスカッションに参加
図－２

指定した時間軸の状況を確認
３．４

３．３

ドキュメント機能

協議や検査に必要なデータや文書もシス

コミュニケーション機能建設業務には、数多くの会社や人が存在

テム内に格納することで、３次元モデルを投している。それらの人々のイメージの共有

影しつつ、工程段階に応じた必要書類を投影は非常に重要である。そこで、ホロストラ

空間上に３次元モデルと共に表示できる仕クション技術では、複数の利用者が同一の組みである。（写真－５）

３次元モデルを同時に参照、操作しなが３次元モデルや工程表に紐づいた検査デ

ら、工程毎の詳細な打ち合わせや現場の安ータなどを同一空間に可視化することで、広

全性の確認など行える機能を有している。

いスペ－スを使用した確認や協議が行える。

（写真－４）（図－４）

また、遠隔地の利用者ともネットワーク
回線を介し、同一モデルを投影しながら、お互いの位置や目線などを認識しながらディスカッションを行うことができる。
なお、遠隔地の利用者は空間上にアバタ
ーとして表示させることにより、より現実に近いコミュニケーションが可能である。
写真－５

（図－３）

－92－

ドキュメントの表示イメージ

重機や人員配置など３次元モデル上に実際に配置し１：１スケ－ルにて確認できる
ほか、人が行きにくい危険個所などの状況
をリモ－トで確認できるようになる。

４．４

検査業務の負担軽減

３次元モデルと検査書類を統合すること
図－４

により、段階検査での必要データを容易に

各種検査データの表示イメージ

検索、確認することができる。
４

ホロストラクションによる課題解決
ホロストラクションの継続的な取り組み

５により、建設業が抱える様々な課題の解決にまとめ
本報告では、現時点でのホロストラクショ
ンの取り組みについて報告した。

寄与できると考える。

現在、２０１７年４月に発表したホロスト
４．１

ラクションのコンセプトモデルを産学官の生産性の向上設計や計画段階で、リアルに施工計画を

様々な箇所で、デモンストレーションを行っ立案することができ、現場の施工方法や問ている。体験者からは高い評価をいただいて題点などを関係者が集中的に協議、検討すいる一方、解決しなければならない課題もまることができるようになり、設計変更によだまだ多い。
しかしながら建設業が抱えている様々なる手戻りのリスクを抑える。
また、全ての関係者が会議室や現場へ行

課題を少しでも解消、低減させるため、今後くことなく、オンラインでこれら協議を行も引き続き、現場での実証実験などを通して、える事により時間効率を高め生産性を向上

各所と協力しながら、さらなる機能拡充を図させる。

っていく予定である。

４．２

労働者不足・担い手不足の解消

３次元モデルを使用した打ち合わせを行う事により、経験の浅い若年者労働者や言葉の壁が存在する外国人労働者などが、熟年労働者の持つ経験や専門的知識を持たずに工事全体の流れや自身の作業工程の内容を直感的に理解することが可能となる。

４．３

安全性の確保作業工程で生じる危険個所を予めシミュ
レ－ションし把握することができる。

－93－

第２会場
第Ⅲグループ管 路 内 水 位 監 視 サポートシステム（携 行 型 ）の紹 介

株式会社 興和 水工部課長
１ はじめに土田 健太郎テムを開発した。

管 路 内 水 位 監 視 サポートシステムとは、下 水
道 管 路 内 工 事 の安 全 確 保 のため、作 業 現 場

２．３

インターネットと E メールで情報取得の上 流 側 に水 位 計 及 び警 報 発 信 機 を設 置 し 、

本 システムは上 流 側 での水 位 の異 常 を無 線

水 位 の上 昇 を検 知 したら、直 ちに下 流 側 へ警で下 流 側 の作 業 現 場 へ警 報 を発 することの他

報 を無 線 伝 達 するシステムであり、平 成 2 1 年 にに、インターネットにより計 測 記 録 を現 場 事 務 所

開 発 したものである。

や会 社 内 のパソコン（図 －１）や、携 帯 電 話 （写今 回 、下 流 側 に配 置 する警 報 の受 信 部 を新たに開 発 し、コンパクトで扱 いも容 易 な携 行 型真 －1）、スマートホン（写 真 －２）などで最 新 の
水 位 を閲 覧 することが可 能 となる。

に改 良 したので、その概 要 について報 告 する。

このインターネットによる計 測 記 録 は、管 路 内

なお、この受 信 部 の携 行 型 は平 成 28 年 度 にの水 位 の変 動 を、システム設 置 期 間 中 は自 動「Made in 新 潟 新 技 術 」 として登 録 した。

で記 録 として残 すことができる。そのため、悪 天候 に よる水 位 上 昇 などの記 録 を残 すこ とが可 能

２ 開 発 の経 緯である。さらに、このインターネットの計 測 を活 用

２．１ 管 更 生 工 事 における通 常 の安 全 管 理することで、作 業 の可 否 判 断 を現 場 でマンホー

管 更 生 工 事 おける合 流 管 渠 （汚 水 雨 水 併

ルを開 け、内 部 を確 認 しなくても可 能 となる。

用 ）内 での作 業 は突 然 の降 雨 や溢 水 放 流 など

また、水 位 上 昇 時 や一 定 降 雨 時 には工 事

で急 激 な管 渠 内 水 位 上 昇 の危 険 を伴 う。平 成

関 係 者 に E メールで通 知 することも可 能 である。

20 年 8 月 には東京都で、ゲリラ豪雨による管渠
作業員の流失事故が発生し、下水道管更生工事の管内で作業を行っていた方が犠牲となった。
このような事故を防止するために、これまで通常
では、常に監視員が水位及び降雨を監視し、避難水位となったら管路内の作業員に警報を発する安全管理体制がとられていた。

２．２

水位監視サポートシステムの開発

これまでの通常の安全管理をサポートするため、作業箇所の上流側管路内水位を自動監視し、避難水位に達する前に作業員に水位上昇を知らせるシス－94－

図 - 1 パソコンでの配 信 画 面

発 信 部 において警 報 設 定 値 を超 えると、おおむね 5 秒 以 内 に受 信 部 へ伝 送 し、工 事 施 工 箇
所 に回 転 灯 とブザーで警 報 出 力 を行 う。
また、オプションで雨 量 計 を取 り付 けることで
雨 量 計 による警 報 発 令 も可 能 となっている。

写真－１

携帯電話での配信画面

図 - 2 システム概 要 図

３．１ 発 信 部
本 システムの発 信 部 は、水 位 に異 常 が発 生すると警 報 を発 信 する。発 信 部 では、データの
自 動 判 定 と警 報 出 力 、このデータ及 び警 報 を小 エリア無 線 による下 流 への警 報 伝 達 と
写真－２

スマートホンでの配信画面

FOMA による遠 隔 地 へのデータの転 送 を行 う。
本 システムの電 源 は太 陽 電 池 とバッテリーを

２．４ 携 行 型 の警 報 受 信 部 の開 発 （新 技 術 ）使 用 し運 用 している。 また、オプションで雨 量

これまで定 置 型 だった警 報 の受 信 部 （写 真 -

計 を設 置 することも可 能 である。（写 真 －３）６ ） は 、 そ の 設 置 場 所 の確 保 、 複 数 箇 所 の 現 場
への警 報 発 信 が難 しいという課 題 があったこと
か ら 、 そ れ ら の 課 題 を 解 消 す る た めに 、 新 た に コ
ンパクトで扱 いも容 易 な携 行 型 の受 信 部 （写 真-７）を開 発 を行 った。

３ システム概 要
本 システムの警 報 は、水 圧 式 水 位 センサにより水 位 上 昇 を検 知 して行 う。計 測 は工 事 施 工
箇 所 より、数 十 ｍ～数 百 ｍ上 流 部 に水 圧 式 水
位 計 と発 信 部 を、工 事 個 所 のマンホール付 近に受 信 部 を設 置 する。水 位 の計 測 間 隔 は約 5
秒 に 1 回 程 度 となっている。

－95－

写真－３ 発信部設置状況写真

３．２ 水 位 センサ

電 は AC アダプタを使 用 し充 電 することが可 能

本 システムの管 路 内 で水 位 を計 測 する水 位である。

センサは、水 圧 を検 知 する投 げ込 み式 を使 用 している。このセンサは下 水 ・排 水 に対 応 する耐

受 信 部 の大 き さは片 手 で簡 単 に持 つ こ とが 可能 であり、機 械 重 量 は 6 ｋｇとなっている。

環 境 型 となっている。（写 真 －４）
管 路 内 での水 位 センサの設 置 は、管 路 内 に設 置 した仮 設 の単 管 パイプに固 定 し設 置 する。
（写 真 －５）

写真－６
写真－４

定置型受信部（従来型）

水位センサ

地上発信部へ繋がる
ケーブル

写真－７

水位センサ

携行型受信部

設置箇所
マンホール

写 真 -５ 管 路 内 センサ設 置 状 況

３．３ 受 信 部
受 信 部 は発 信 部 から出 された水 位 等 による
警 報 を受 信 する重 要 な部 分 である。この受 信
部 の初 期 型 は定 置 型 （写 真 －６）で使 用 していたものを、小 型 軽 量 化 し携 行 が可 能 となった
（写 真 －７）。警 報 受 信 時 にはブザー付 きのパト
ライトが作 動 し異 常 を知 らせる。この受 信 部 はバッテリーが内 蔵 されており、このバッテリーの充

－96－

写真－８

携行型受信部現場内設置状況

４ 導 入 の効 果 （従 来 技 術 との比 較 ）特 に効 果 を発 揮 することができる。

従 来 は受 信 部 を現 場 近 くの植 え込 みなどへ

逆 に適 用 できない現 場 条 件 としては、電 波 が

仮 設 の単 管 等 を建 柱 し設 置 していた。しかし現届 かない、無 線 中 継 局 の設 置 が困 難 などとい

場 付 近 で の建 柱 場 所 が確 保 できない場 合 に本った、無 線 通 信 が困 難 な場 合 となっている。

システムの設 置 ができず、従 来 型 の受 信 部 の設 置 が難 しくなってきていた。

なお、現 在 使 用 している小 エリア無 線 は、無
線 局 のデジタル化 に伴 い平 成 34 年 11 月 末 で

そこでこの受 信 部 を小 型 軽 量 一 体 型 にするこ使 用 ができなくなる。そのため、本 システムもそとで受 信 部 の移 動 が容 易 に行 えるようになり建れまでにデジタル無 線 へ移 行 する予 定 である。

柱 の必 要 もなくなった。そ してどの現 場 でも管 路
内 水 位 の常 時 監 視 が容 易 に可 能 となった。

７ 終 わりに

そのため、同 一 幹 線 上 に複 数 の工 事 が発 注

本 システムを開 発 ・導 入 をしたことで、合 流 下された場 合 でも水 位 センサを上 流 側 １箇 所 に設

水 道 管 内 で作 業 を行 う場 合 に、現 場 内 の安 全

置 す れば下 流 の複 数 地 点 でそ れぞれ警 報 を受

管 理 体 制 において、監 視 員 の配 置 と自 動 警 報

信 することが可 能 となった。

の二 重 の監 視 体 制 がとれるようになった。特 に受 信 部 が携 行 型 になったことでより便 利 で扱 い

５ 導入実績

やすくなり、作 業 箇 所 が移 動 しても作 業 を行 う

管 路 内 水 位 監 視 サポートシステム（携 行 型 ）すぐ近 くに受 信 部 を配 置 できるようになった。さは、平 成 26 年 以 降 、新 潟 市 の管 更 生 工 事 のら に 同 一 幹 線 上 の 複 数 地 点 で施 工 を する 場 合

12 現 場 で 安 全 管 理 に 導 入 さ れ て い る 。 （ 平 成にも監 視 が容 易 に行 えるようになった。

29 年 3 月 時 点 ）本 システムはインターネットでリアルタイムに水現 在 も新 潟 市 発 注 工 事 において、新 潟 市 中
央 区 で本 システムが稼 働 している。

位 や降 雨 の把 握 ができるため、現 場 作 業 の中
止 の判 断 等 の際 に実 際 に管 渠 内 に入 らずに

また、定 置 型 を含 む管 路 内 水 位 監 視 サ ポート

見 えない部 分 の監 視 も可 能 になった。これによシステムは、平 成 22 年 以 降 で新 潟 市 の管 更 生って下 水 道 管 渠 内 作 業 実 施 の際 に安 全 かつ

工 事 現 場 を中 心 として、長 岡 市 、仙 台 市 、松容 易 に現 場 作 業 の可 否 を判 断 することが可 能

山 市 、北 九 州 市 など 20 現 場 以 上 で導 入 されてとなった。本 システムは安 全 管 理 面 で非 常 に大いる。

きな役 割 を果 たしている。今 後 もこのシステムを
有 効 活 用 し安 全 作 業 に努 めていきたい。

６ 適 用 条 件 及 び今 後 ついて
本 システムの適 用 条 件 は以 下 のようになっている。
適 用 で きる現 場 条 件 とし て は、 発 信 部 と 受 信
部 間 で無 線 通 信 が可 能 であることが条 件 となる。
市 街 地 で 数 百 ｍ ～3 ｋ ｍと な って お り、 無 線 中 継
局 を立 てることで距 離 の延 長 が可 能 である。また、発 信 部 と受 信 部 の見 通 しがよい区 間 では

－97－

靱性モルタル NA の開発
株式会社レックス

本社

技術部次長

小林

徹

はじめに

ト構造物の断面修復工や表面被覆工の補修材料

コンクリート構造物の断面修復工や表面被として幅広く適用されている一方で，練り混ぜ

覆工の補修材料として，ポリマーセメントモル

機械（ミキサ）や施工方法の制限等が大きな課

タル（以下 PCM という）が広く使用されている．

題であった．

1

しかし, その脆性的特性により,ひび割れやすさとそれに伴う耐久性低下等の課題を有した材

2

靱性モルタル NA の開発料である．特に北陸地方のように厳しい環境条

靱性モルタルにおける前述の課題を解決す件（塩害・凍害等）下においては，ひび割れ等

るため，新材料「靱性モルタル NA」の開発を行に起因した早期劣化に関する指摘も少なくない．

った.その概要について以下に述べる．
2．1

開発目標

靱性モルタルの課題は以下の通りであり，靱性モルタル NA の開発ではこれらの解決を目標とした．
①

材料の施工面への塗布方法は，吹付けポン
プ施工が必須である．（左官工法に未対応）②
写真-1

材料混合において，モルタル中に繊維を均一に分散させるため，（高性能）専用モルタ

PCM 早期ひび割れの例

ルミキサが必要である．

近年, ひび割れ抑制の目的で，有機系の短繊維（PVA 繊維）を多量に混入することで靱性や

③

合である．

延性等の性質を付加し，ひび割れ抑制性能を大きく向上させた靭性モルタルが注目されている．

材料は，紛体・繊維・混和剤の 3 材現場混2．2研究・開発の概要

靱性モルタル NA の研究・開発に当たり，次のその高いひび割れ抑制効果は，マトリックス中の繊維がひび割れをつなぎ止める（ひび割れ架

内容について検討を行った．

橋効果）作用によるもので，土木学会コンクリ①

材料の配合検討ートライブラリー127 「複数微細ひび割れ型繊結合剤（セメント・フライアッシュ・シリカ

維 補 強 セ メ ン ト 複 合 材 料 （ High Performance

フューム等）や骨材，ポリマーの種類や配合のFiber Reinforced Cement Composites ， 以 下

見直しを行い，専用ミキサや混和剤に頼らず繊HPFRCC と呼ぶ）設計・施工指針(案)」 1) にその維が分散しやすい配合の検討を行った．

特性，規格，性能評価方法並びに活用方法等に②

施工性の確認検討した配合について，ミキサ練混ぜ性能のついて詳しく記述されている．
HPFRCC の一種である靭性モルタルは，その優確認やコテ塗り及び吹付け性能の確認を行った．

れたひび割れ抑制性能が評価され，コンクリー

－98－

③

材料物性
性値の確認
認

ま た， 従来 靱 性モ ルタ
タル と靱 性モ
モル タル NA
N

配合検討 ，施工性確確認をクリア
アした材料に
につ
いて，圧縮
い
強度等の材
材料性能評価価試験を行いい，の改改良点の比較
較概要につついて図－1 に示す．
2． 4

目標値を満
目
たすことを
を確認した．

靱性モルタル靱
ル NA の物性性試験結果をを表－1 に示
示

上記の検 討を繰り返返し行い，開開発目標を満満たす． 従来靱性モルタルと 同等の性能能であるが，
一般
般的な PCM と比較する と，引張りりや曲げ性能能す新材料のす
開発に至っ た．
2．3
2

はももちろんのこと，耐摩
摩耗性や耐凍凍結融解性等
等

成果
開発成

靱性モル タル NA の開発によりのり得られた成成果につついても優位
位性が確認
認できる．

は以下の通
は
りである．
①

物性値

表－1

コテ塗 り施工が可可能

ル NA の試験
靱性モルタ
靱
験結果

試験項目

試験
験結果

試験条件

フ ロー値

1555mmJI
IS R 5201

すくなり、施す
施工適用範範囲が拡大すする．

圧縮強度
圧

47.11N/mm2

JS
SCE K 561②

汎用ミ キサ、ハン
ンドミキサでで練混ぜ可能能曲げ強度
曲15.33N/mm2

JI
IS A 1171

施工機械 の制約がななくなり、施施工の効率化
化が硬化収縮率
硬0. 01％JIIS A 1129

付着力付

1.588N/mm2
以以上

SCE K 561
JS

摩耗量
摩

0. 342g

JI
IS K 7204

中性化深さ
中

33mm

JI
IS A 1153

透水量
透

1 .6g

JI
IS A 1404

相対動弾性係相数(凍凍結融解性能能)99 .9％JIIS A 1148

5.799N/mm2ﾀﾞﾞﾝﾍﾞﾙ型一軸軸

4. 47%

直接引張試験
直
験

小規模・狭
狭隘断面等
等における施施工も対応し
しや

図られる．
図
③

製品の プレミック ス化
材料練り 混ぜ時の配配合ミスが低低減し、品質
質向

上に寄与す
上
る．
④

コスト ダウン
材料単価 を低減した
た．（経済性 向上）

引 張強度
引 張終局ひず
ずみ

3

施工事例
H28
H 年度に靱靱性モルタルル NA を使用用した施工事事

例にについて紹介介する．工工事概要は以以下の通り．
【発注者】新新潟県村
村上地域振興興局【構造物】農
農業用コン
ンクリート用用水路

改良【工種】 表面被覆工
工（無 機系ラ
ライニ ング ）施工手順は
施、ウォータ ージェット
ト工法によるる
下地
地処理後に、コンクリ ートの補修
修（ひび割れれ補修修，断面修復復，漏水処理理）を行い，，側壁 5mm，
底版
版 9mm 以上のの施工厚さでで靱性モル
ルタル NA の吹
吹
付け
け塗布を行った．
図－2
図に施工フローをを写真－2 に現場の竣工
に
工
図－
－1

従来技
技術と新技術
術の比較

写真
真を掲載する。

－99－

靱性モルタル靱ル NA を巻巻き立て補強強した橋脚供供試体体を作成し，正負交番繰
繰り返し試験
験（写真-3）によより耐震性能
能の評価 ２ ）を行った．試験の結果
試
果，補強
強により最大荷重と耐耐震靱性が大大幅に向上すするこ
ことが確認された．（図図－3）
靱性モルタル NAによるせん断
N
断補強
無補強

200
150

水平荷重（kN)

100
50
0
-50
-100

図－
－2

-150

表面被覆
覆工の施工
工フロー

-200
-100 -800 -60 -40 -20

0

20

40

60

80

100

水平
平変位（㎜）

図－3

5

水平荷重
重－変位関
関係

おわりに
今回，靱性
今
モルタルの
の優れた物性
性はそのまままに， 従来からの課題でああった施工性性や取扱い性性を解解決する新材
材料「靱性 モルタル NA」を開発す
す
るこ
ことができた．
写真-2 竣工写真

また，本技術ま術は，平成
成 28 年度に Made in 新
潟

4

新技術普及
及制度に登
登録（登録名
名：吹付け・
・

耐震補強
強への適用

コテ 塗 り 併用 型 靱 性 モ ル タ ル ，登 録 番 号 ：今後の取 り組みとしして，靱性モ
モルタルの特特性

28D
D1001）され
れている．

を生かし，
を
コンクリー
ート橋脚の耐耐震補強，ココン

最後に，靱性最性モルタル
ル NA の開発発に当たりごごクリート床版
ク
版の補強及及びトンネル
ル内面補強等
等の支援
援とご協力を頂いた新新潟県靱性モモルタルライ
イ

補強材料と
補
して適用す
するための検検討を開始ししたニン
ング工法協会会，ならびびに共同開発発に取り組ん
ん

ところであ
と
る．

で頂
頂いた㈱デーロス・ジ
ジャパン等関関係各位に深深く御御礼申し上げます．
参考文文献
１） 土木学会コ ンクリートラ
ライブラリー
ー127：「複数微微
細ひび割れ 型繊維補強セ
セメント複合合材料設計・施
施
工指針(案)」，2007 年２）林承燦・小林林徹・岩山健治
治・国枝稔：吹付け HPFRCCC

写真－3

による RC 橋脚の耐震補橋補強に関する評
評価，土木学会
会

繰り返し載荷荷試験の状況
況
正負交番繰

第 72 回年次次学術講演会 ，2017 年 9 月－100－

軟弱地盤におけるベル工法（塩化ビニル推進管による長距離・曲線推進）の施工
真柄建設株式会社

１

土木事業本部

２

はじめに

土木技術部長上田信二

ベル工法の概要

従来、小口径の長距離・曲線推進工法は、

ベル工法は､硬質塩化ビニル管を対象にした

高耐荷力管（鉄筋コンクリート管）が用いら

泥水方式一工程式の推進工法であり以下に仕れ、低耐荷力管（硬質塩化ビニル管）では不様、長距離推進理論および測量システムを記可能とされていた。そこで、ベル工法は、長述する。

距離を可能とする特殊なインナー装置および高精度な曲線線形の計測を可能とする管内測

２．１

ベル工法の仕様

ベル工法の仕様を表－１に示す。

量システム（自走式計測ロボット）の開発により、世界で初めて硬質塩化ビニル管での長距離（250m）・曲線（R=60m）推進の開発に

表－１
排

土

方

式

成功した。
型

式

ベル工法は、国立研究開発法人新エネルギ

泥 水 方 式 一 工 程 式
標

準

型

Ｖ型

（直線）

礫

呼

ベーション実用化助成事業として土木分野で

管初めて採択され開発された。また、平成 22 年

最 大 礫 径 （mm）

び

応

３００

３５０

３００

種

ＶＰ

ＶＭ

ＶＰ

３０

３５

１２０

２０

透 水 係 数 （cm/ s）

第 4 回ものづくり日本大賞内閣総理大臣賞を最 小 曲 率 半 径 （m）受賞した。標準掘進機を写真－１､新たに開発

推 進 可 能 延 長 （m）

した礫対応型掘進機を写真－２に示す｡

最 小 発 進型

（礫対応曲線）

径

率 （％）

礫

対

ＶＣ－Ｄ型

ＶＣ型（曲線）ー・産業技術総合開発機構（NEDO）のイノ

第 12 回国土技術開発賞最優秀賞、平成 24 年

ベル工法の仕様

50
1×10

-3

６０（複数曲線可）
２５０

２００

（m）

φ＝２．５

（m）

φ＝１．２

立 坑 寸 法最 小 到 達立 坑 寸 法管 芯 と 底 版 高 （mm）

写真－１

標準掘進機

２．２

発進 ５００

到達 ４００長距離推進の理論

図－１に示すように、従来の硬質塩化ビニ
ル管による推進工法は、先端抵抗力を推進力
伝達ロッドに負担させ、地山との周面摩擦力
を推進管に負担させている。そのため、推進管の許容耐荷力と地山の周面摩擦力が等しく
写真－２なる距離を推進可能距離としている。

礫対応掘進機

－101－

図－１

図－２

従来工法の概念図

ベル工法では、地山の周面摩擦力が推進

２．３

ベル工法の概念図

ベル工法の測量システム

管の許容耐荷力を下回る 16m 毎にインナーベル工法の測量システムは、「自走式測量ロ装置に設置している支持部材（写真－３参ボット」による自動化測量システムを採用し照）で硬質塩化ビニル推進管を支持する。

ている。写真－４に示す「自走式測量ロボッ

この方式は、インナー装置によって、先ト」は光学式ジャイロ及び加速度計を搭載

導体と推進管の両方を支持しながら掘進す

し、自走により発進立坑内のランチャーからるシステムである。これにより、推進管へ掘進機後部のステーションまで、インナー装の負担を大きく低減し、長距離推進を可能

置の内部を走行路として往復測量することで､にした（図－２参照）。

推進された塩化ビニル推進管の全管で高精度の水平位置計測が実施できる。

【インナー装置の全景】

したがって、地上から行う磁力線測量では土被りや既設埋設管に測量精度が大きく影響されるが、ベル工法は、管内での測量となることから、河川、水路横断および交通渋滞す【インナー装置の断面】

る道路などの施工環境下においても正確で安【支持部材】

全な測量が可能である。
図－３に測量システム概要、図－４に測量
フローを示す。

写真－３

インナー装置と支持部材の写真

推進管到達後、支持部材は、インナー装置内に格納することができ、インナー装置は、推進管と切り離して発進立坑内で回収可能と
している。
写真－４

－102－

自走式計測ロボット進機外径を 100mm 程度小さくでき、機械重量を軽量化することができる。さらに、ベル工法では軟弱地盤の場合、掘進機・ポンプ
筒・測量筒・インナー接続装置の全てをボルトで連結（L=3.783m）し、掘進機底面の地盤に作用する荷重を分散させることで、軟弱地盤における掘進機の自沈やノーズダウンを防止している。

図－３３．２

測量システムの概要

軟弱地盤での施工事例１

施工場所：千葉県
推進延長：L＝143.18ｍ
線

形：R＝60m が 2 箇所

管

径：300ｍｍ

土

質：シルト質細砂

Ｓ字Ｎ＝1

土 被 り：4.0～4.4ｍ

駅前通りが渋滞するため、脇道から発進
し、主要道路に向けて推進を行った。また、到達も脇道の既設２号人孔に S 字カー
ブの曲線で到達させ、先導体は鉄蓋から回収した。対象地盤が N 値＝１の軟弱地盤であったため先導体の自沈が懸念された。しかし、ベル工法の先導体を一体化させたことで、自沈を防止し、S 字カーブも含めてベル工法の特性を活かせた工事であった。
（図－５参照）

図－４３ベル工法の測量フロー

軟弱地盤におけるベル工法の施工

３．１

軟弱地盤への対応

ベル工法の掘進機外径は、硬質塩ビ推進管に合わせた寸法となり、推進管 φ300 で350mm（高耐荷力管の推進工で 450mm 程度）となる。このように、ベル工法では、掘

－103－

図－５

施工概要図

３．３

４

軟弱地盤での施工事例２

おわりにベル工法の実績は、平成 28 年度末までに総施工場所：静岡県
推進延長：L＝112.29ｍ

件数：59 件、施工総延長：L=8.6km と平成線

形：R＝60m

21 年度より着実に実績を重ねてきている。ま管

径：300ｍｍ

た、ベル工法協会は、平成 27 年 1 月に（公

土

質：腐植土

社）日本推進技術協会に加入し、平成 27 年 8

Ｎ＝1～２

月には国土交通省ＮＥＴＩＳに登録・公開さ土 被 り：3.07～5.42ｍ

れた。（登録番号：KT－150038－Ａ）
発進立坑に NTT の既設人孔が隣接していた

小口径管推進工法においては、工事コストとともに、発進から６ｍ程度で急曲線（６０の低減として、ますます長距離・曲線推進施

R）を描く線形であった。また、掘進対象地盤工の技術が要求されるとともに、下水道事業が軟弱な腐食土層（N 値１～２）であった

費におけるライフサイクルコストの低減も求め、先導体の自沈や既設人孔への影響が懸念

められてきている。

された。そこで、先導体（掘進機～インナーベル工法では、更なる品質向上、システム

接続装置）はボルト連結にて延長を長くし、の高度化および技術提案を積極的に行い、長荷重の分散を図れるシステムを採用したこと

寿命化や生産性向上を視野に入れたライフサ

で、薬液注入などの補助工法も実施せずに施イクルコストの低減に貢献できる工法として工を完了させることができた。また、河川に活躍できるよう努力していく。

隣接した推進であり、流木の存在が予想されたため、事前に「流木対応ビット」を取り付けた。掘進するにしたがって、予想通り流木に遭遇したが、事前の対応により流木も削り取り、無事に到達させることができた。
（図－６参照）
【平面図】

発進立坑

既設人孔

R=60m

流木の接触箇所NTTハンドホールの基
礎材発生

既設人孔

【縦断図】

発進立坑

L=112.29m

図－６

施工概要図

－104－

以

上

打音診断への AI 技術の適用
佐藤工業株式会社 土木事業本部 ICT 推進部長 京免継彦
１

はじめに
佐藤工業はコンクリートの健全性を評価する「健コン診断ポータブル」を 10 年前に開発し運用している（写真-1）。ハンマーの加力値デー
タとマイクロフォンによる音データの 2ch による打音解析手法は、様々な打音システムが開発されている現在でも一定の評価を受けている。
また、当社は昨年より AI 解析技術にも注力し、最新の演算装置 FPGA を利用した高機能な「AI解析機」を開発した。この両者を組み合わせた「打音診断ポータブル-AI」を今回開発し、その図-1 打音測定箇所

解析能力と適用性について報告する。
２．２

従来方法による解析結果

打音データの FFT 解析、表面水率、弾性波測定の結果示す。

写真-1 健コン診断ポータブル

２

AI 解析の有効性
AI 解析の有効性について覆工打音結果の解析例を紹介する。
２．１

打音データの取得について

以下の内容で施工中トンネルの覆工打音デー
タを取得した。
・打設後、材齢 3 日〜17 日の覆工対象。
・測定は 1 日で実施。
・同時に同じ個所でコンクリート表面水率と図-2 FFT 結果（a および f）

弾性波速度を測定。

－105－

コンクリート材齢 3 日（赤丸）と 17 日（紫表-1 表面水率・弾性波速度×）は完全にクラスタリング（区分け）することができている。この結果は従来方法（人間）では判別不能な特徴点を AI 解析（主成分分析）により判定可能な事実を示している。この結果とコンクリート性状（強度、表面水分、材齢）などを相関することで、計測技術に発展させることが可能となる。

２．４

AI 解析技術について

人間の技術者がデータを解析する場合、「条件統一」「特徴点の抽出」「比較検討」「フィードバック」といった手順を行うが、実際の現場では、様々な影響因子により条件統一が難し
くなり解析が困難となるケースがままある。AI
による解析は影響因子を包括し純粋な統計結果
サンプル a＝3 日、b＝5 日、c=9 日、d＝11として処理するため、人間以上の解析力を発揮

日、e＝13 日、f＝17 日材齢の覆工に対して打する。ただし「技術的根拠付けが希薄」となる音及びその他計測を行った結果である。この場合もありうる。

FFT その他の解析結果より、何らかの差異、特３ 打音診断ポータブル-AI について

徴点を観測することは困難と考えられる。

「打音診断ポータブル-AI」は「AI 解析機α」、
２．３

AI による解析結果「AI 解析β」および「健コン診断ポータブル」

前述の打音結果データを AI 解析（主成分分析クラスタリング）した結果を以下に示す。

の組み合わせにより構成される。
３．１

AI 解析機α

当社が開発した「AI 解析機α」は、小型パソ
コン程度の大きさではあるが、最新のFPGA(Field-Programmable Gate Array)ユニット
を 7 台搭載し、一般的なパソコンとは別次元の速度で処理することが可能である。一般的なパソコン等に使われる高性能 CPU（演算装置）は、
クワッドコア（4 列並列処理）、オクタコア（8列）というように一度に処理できる数が固定されている。100 個の処理をする場合は 4 個もし
くは 8 個ずつ順番に処理するようなイメージで
図-3 AI 解析結果ある。今回 AI 解析機に採用した FPGA はプログ

－106－

ラム可能な演算装置で、100 個処理したければ 1

３．３「打音診断ポータブル-AI」システムの構成示

回で 100 個処理するプログラムを書き込むことができ、そのため圧倒的な高速処理が可能であシステムの構成す。

る。入力データとしては、波形データ・FFT 解析データ・画像データなど様々なデータフォー
マットに対応している。

図-4 システムの構成
本システムの運用手順は以下となる。
①健コン診断ポータブルで打音データを取得。
②AI 解析機αでデータを解析、クラス分けアル
ゴリズムを作成。
③アルゴリズムを AI 解析機βに実装。
④現場で打音データ取得→AI 解析機βで瞬時
に解析。

４

おわりに
これまで、数種類の打音（波形）データを AI

写真-2 AI 解析機α

解析しているが、いずれも高いクラスタリング
３．２

結果を示している。AI による解析アルゴリズム

AI 解析機β「AI 解析β」は FPGA ユニットを 1 枚装備し、実際の計測現場に持ち出し可能としている。

と波形系データの相性は非常に良いといえる。
現在、初弾として鋼構造物の健全性評価システ
ムを開発中であり、ほぼ最終段階となっている。
評価結果としては非常に優秀な解析能力が得られている。このシステムの特徴はアルゴリズム
を入れ替えれば、様々な打音データに対応可能な点である。コンクリート、杭、アンカーなど
あらゆる打音データが解析可能なシステムに発

写真-3 AI 解析機β

展可能と考えている。

－107－

第２会場
第Ⅳグループ重量鉄筋配筋作業支援ロボット（配筋アシストロボ）の開発
清水建設株式会社
１

土木技術本部

開発機械部

開発Ｇ課長

大木

智明

手にあたる部分（ロボット先端部）で鉄筋の中はじめに
建設業では、高齢化による大量離職等により心を把持し、操作グリップ（ロボット先端部に今後 10 年間で技能労働者が約 130 万人減少す

設置、6 軸力覚センサー内蔵）を握り、鉄筋をることが予測されている。このような中、必要移動したい方向に軽く押すだけで、重量負担なな社会インフラを整備していくためには、生産

く思い通りに、なめらかに鉄筋を移動させるこ性向上は喫緊の課題である。

とが可能な技術である。諸元を表－１、水平可

また、コンクリート工においては、近年の耐動範囲を図－２、鉛直可動範囲図を図－３示す。

震化により鉄筋が太径化・高密度化し、鉄筋組

なお最初の本技術の展開先として、都市内開立時の負担が増大している。さらに、技能労働

削トンネルでのボックスカルバート築造を想定

者の高齢化も相まって生産性が低下している。

した。そのため、本技術の使用はそれに合わせ、そこで、本開発では重量鉄筋の配筋作業に着本ロボットの固定は中間杭（Ｈ鋼材）に取り付目し、熟練技能労働者のコツを生かしながら作ける方式を選択した。

業負担を大幅に低減できる、人間の腕の動きを模した重量鉄筋配筋作業支援ロボット（配筋アシストロボ）（以下「本ロボット」という）を開発した。本ロボットは、配筋作業の省力化・省人化、苦渋作業の軽減が図れ、安全性も向上す

表－１
定格荷重
作業半径
揚程
分割数
入力電源

る技術であり、実現場においてその効果を確認

水平方向操作した。写真－１に本ロボットを示す。

上下方向操作
肩関節軸
肘関節軸
昇降軸

本ロボット諸元表
250kg
約5.3ｍ
約2.0ｍ
4分割
三相AC200V
操作グリップ式(6軸力覚センサー内蔵)
ボタン式(昇降スイッチ式）
100Wサーボモータ
50Wサーボモータ
750Wサーボモータ

写真－１ 本ロボット全景
２

技術の内容

２．１

技術の概要

本ロボットは、人間の肩、上腕、肘、下腕、手にそれぞれ相当する５パーツと制御盤で構成されている。図－1 に構造概要を示す。人間の

－108－

図－１

本ロボット構造概要

②【人間の腕のモデル化】：
自らの腕のような直感的操作が可能。
Ｒ≒5300③【分解組立方式の採用と軽量化】：
Ｒ≒2600軽量化の追求と分解組立方式採用（４分割可能）により人力での組立・解体を容易に行

図－２うことが可能。

水平可動範囲図④【サーボモータとアシスト制御の採用】：
なめらかな動作性を持ち、細かい調整が必2000要とされる詳細位置決めにも支障なく使用
が可能。

1000

２．４
図－３
２．２

運用方法

本ロボットは、鉄筋配筋作業において、対象

鉛直可動範囲図の鉄筋重量に関わらず操作者１名、介添者１～

開発のコンセプト構造物を構築する際、どこにどのような鉄筋２名で使用することを基本としている。その使をどれだけ配置するのか、その鉄筋の太さや長用イメージを図－４に示す。操作者は、本ロボ

さ、配置間隔等、いわゆる配筋の仕様は構造物

ット先端にて操作をして鉄筋を移動する。介添によって異なり、まったく同一のものはない。

者は、鉄筋端部に配置し、鉄筋移動時の荷ぶれ

その上構築する場所も同じ場所ではないため、防止や鉄筋の正確な位置への誘導と鉄筋の固定

配筋作業の自動化の弊害となっている。また、を行う。配筋作業時は、本ロボットを固定した

効率よく鉄筋配筋作業を行うには組立て順序等

後昇降ボタンを操作して重量鉄筋を持ち上げる。

に熟練者のノウハウが必要である。しかし、配

その後、操作者が操作グリップを移動したい方

筋作業は体力が必要なため、熟練者が高齢化す

向に押すだけで、動きに合わせてサーボモータ

ると体力が落ち、配筋作業についてのノウハウが稼働し、アームがアシスト制御され、操作者を持っていても、体力的な面から配筋作業に従の意図する方向に水平移動できる。
アームが操作者の意思と判断に合わせて直事することは困難であった。
そこで、体力のいる力仕事部分はロボットで補い、高齢化した熟練技術者のノウハウを継続

感的かつなめらかに動くため、計画線（墨）に合わせて難なく配筋できる。

して活用可能とする‘人とロボットの融合したシステム’の構築をコンセプトにして、鉄筋組
立作業の大幅な生産性向上を目指した。
２．３

技術の特徴

本ロボットは以下の特徴を持っている。
①【人とロボットの協働作業の実現】：
力仕事は本ロボットが分担し、操作（ノウハウ）は人が分担することにより、お互いの図－４

強みを生かす‘協働作業’が実現。

－109－

使用イメージ図

３/施工時間）を定義し比較を行った。比較の結果

本技術の効果３．１

従来比 1.9～1.3 倍の生産性向上がみられた。

現場への適用2017 年 6 月現在３つの現場で適用した。こ②省人化
長く重い鉄筋ほど省人化効果が大きい。また、

こでは、その適用結果の一つを紹介する。
適用例：ランプ道路用１連ボックスカルバー

削減できた人員は他の鉄筋組立作業に従事できトの頂版部の主筋 D51 で適用した。以下図－５るため、施工効率が上がる。

に鉄筋加工図を示す。なお、本適用箇所は埋設③省力化
配筋時の鉄筋重量は、本ロボットが負担する型枠を使用しているため、鋼製リブ材や鋼材が存在し、特に鉄筋組立のしづらい場所であった。
本ロボットを使用した場合と従来通り施工

ため、作業員の配筋時重量負担はない。
④安全性向上・労働環境改善

した場合の比較を定量的に行った。以下に本ロ

鉄筋組立作業に必要な作業人員も取扱重量ボットを使用した場合と従来通り施工した場合も減り、かつ自分で操作するため危険回避へのの比較を表－２に示す。ここでは生産性を評価

レスポンスもあがる。この結果、事故リスクがする指標として、1 分で 1 人あたりに施工した減り安全性が向上するとともに、重量物取扱い

鉄筋重量を「物的労働生産性」と定義して比較作業からも開放されるため、労働環境の改善にした。この結果より、本ロボットにより物的労つながる。

働生産性は約 1.9 倍となった。1 箇所で配筋作⑤機動的運用
四分割可能で、持ち運びが人力で容易に行え

鉄筋径、長さ)により変化するが、参考として本る。したがって、重量負担が大きい作業にピンロボットの準備・解体時間を考慮しても約 1.4

ポイントでの使用が可能である。

倍の効果があることが確認できた。

⑥人とロボットの協働作業実現により、高齢熟練者のノウハウを継続して活用できる。
（ 体力が

S 6 D51×9960

R=153
0
24

9108

落ちても使える）

S 7 D51×6508

４

24
0

R=153

612

612

業がおこなえる施工量は配筋の仕様(鉄筋間隔、

5656

図－５

鉄筋加工図

表－２

現場実証を行った結果以下の２点の改良を適用結果例行うこととした。

本技術(Ａ)

従来(Ｂ)

鉄筋組立時間（分）

120

150

0.80

鉄筋工数（人）

4

6

0.67

8.33

4.44

1.88

0

28

（参考）準備・解体時間（分）

20+20

0

準備解体を含めた物的労働生産性

6.25

4.44

物的労働生産性(*1)
一人あたり重量負担 (kg)

(Ａ)/(Ｂ)

４．１

作業範囲の拡大（汎用性の拡大：一回の設置で作業できる範囲を増やす）
適用例で使用した時点ではアームの腕の動き

1.41

は右腕同様の作業範囲であった。これは、操作*1(施工量(kg)/(工数(人)×時間(分))３．２

課題と改良点

本技術の効果グリップで感知した方向に肘関節部のモータを以上の適用結果を踏まえ、開発の効果を述べ

角度制御する際には、どちらか一方の方向に曲る。

がるように制御する必要があったためである①生産性向上（ソフト的な制御の問題から困難であった）。そ

純粋な配筋作業の効率性を評価する指標とこで、人は一般的に右利きが多いため、自分のして、物的労働生産性（施工鉄筋重量/施工人数

右腕のように直感的に操作できるように、右肘－110－

同様の動き（回転）をするように回転角度を制５まとめ本開発により、人とロボットの協働作業が実限した。
今回は、一度の設置でより広い旋回範囲を確現し、重量のある鉄筋配筋作業において、省力保し、汎用性を上げるために、左腕同様の動き

化・省人化が可能となるとともに、安全性の向も可能になるように（図－６）制御システムの上、労働環境の改善が可能となった。

改造と左右切り替えスイッチの増設を行った。

本技術は配筋作業にとどまらず、建設分野以切り替えのタイミングとしては、肘部がまっす

外でも、一般的な重量物の移動・設置作業に適ぐになった時点で右腕仕様と左腕仕様を切替え用が可能であり、広い汎用性を持つ。なお、現ることでソフト的な問題を回避した。本年秋に在の設置方法はＨ鋼材に取り付ける方式である現場に適用し、効果を確認する予定である。

が、施工条件により変更可能である。
課題としては、上筋等の鉄筋架台上での適用

本ロボット

時には、操作者の足場が必要なことや、鉄筋の+＝縦起こしへの対応等があり、今後、取り組んで

作業範囲
右腕仕様

左腕仕様

左右切替え仕様【参考文献】

旋回範囲の拡大１）大木智明、配筋作業をアシストするロボッ

操作グリップの操作性向上（操作グリ

トアーム型作業支援ロボット―『配筋アシスト

図－６
４．２

いく所存である。

ロボ』、電力土木、第 388 号、pp。97-99、2017

ップの形状変更）
当初想定した持ち方以外で操作した場合、極端な操作（上部へ目いっぱい動かす等）をおこ

２）金丸清人、配筋アシストロボの開発、 月刊
技術士、6 月号、pp。4-7、 2017

なった場合、操作者の思う方向へ行きづらい事
象が何回か見られた。これは、フレーム部にゆがみが生じセンサー感知部に接触していたことが原因であった（図－７）。そこで、原因となる
フレーム構造を見直し、フレームのない新たな形状を採用することとした。今後適用を進める
中でその有効性を引続き検証していく。
フレーム部が感知部に接触図－７

操作グリップの改造－111－

砂防現場におけるICT活用工事の課題について北陸地方整備局

湯沢砂防事務所

１ はじめに 湯沢砂防事務所の概要
湯沢砂防事務所は、信濃川の支流である魚野川、
清津川、中津川の流域、約2200平方キロメートルにおいて、砂防事業を行っている。管内には、谷川岳・苗場山などからなる「上信越高原国立公園」、
越後三山・守門岳・浅草岳などからなる「越後三山只見国定公園」、巻機山を中心とする「魚沼連峰県立自然公園」があり、四季の変化に富んだ自然豊かで美しい地域となっている。また、貴重種の動植物が多数存在し、その数は鳥類で37科131種、哺乳類で50種に及んでいる。
その一方で、豊かな自然の恵みを与えてくれる山々は非常に脆弱な地質と急峻な地形からなっており、梅雨から秋にかけては集中豪雨や台風により、冬から春にかけては豪雪および融雪によって土砂流出や崩壊などが発生しやすく、土砂災害が起きやす
い地域となっている。そのため、砂防工事の現場は厳しい条件が多く、工事の実施にあたっては、安全施設の設置や出来形管理のための仮設などにコストがかかるケースも多く、現場内の作業スペースも少なく狭隘な現場条件にあるなど、他工事にくらべ生産性が低下する傾向にある。
２ ICT土工の導入の動機について
建設業界では、就業者の高齢化と若年入職者の減少により将来的な人材不足が懸念されており、これらの対応として建設現場における生産性の向上が大きな課題となっている。国土交通省では、建設現場における一人当たりの生産性の向上を図ることで、建設業における人材不足に対応するため、建設現場への「ICTの全面的な活用」を推進している。ICTの導入により、測量、施工、管理などあらゆる場面において省力化が図られるとともに未熟な作業員の機械操作能力の補助・向上や、バラツキの少ない施工管理が期待されている。
３ 三俣渓流保全工の事業概要について
清津川中流域の三俣地区では、日本海側と関東圏域を最短ルートで結び、災害時の緊急輸送道路にも指定されている国道17号と清津川が並走している。
この地域は湯沢町の主要観光施設が多いことから、毎年多くの観光客が訪れている。平成23年9月の台風

工務課

樋口

拓也

12号による増水においては、上流から多量の土砂が流出するとともに、渓岸浸食等の被害が沿川の至る所で発生した。また、平成25年9月に台風18号による増水でも、同様に土砂移動により一部の護岸が被災を受けている。このため、重要交通網である国道17号の保全や清津川沿川地域の土砂災害を防止するた
め三俣渓流保全工の整備を推進している。（写真－1）
なお、本稿で対象とするICT活用工事は、当地区にて清津川に合流する土石流危険渓流（八木沢）において、護岸工などを設置する工事である。施工範囲を
図－１に示す。

写真－１ 三俣渓流保全工の整備範囲

清津川
図－1 三俣渓流保全工その4工事の施工範囲

４ ICT土工の実施項目
４．１ UAVによる3次元起工測量
UAV（無人航空機）（写真－2）を用いて上空から撮影された連続する空中写真を使い、対象範囲のス
テレオモデルを作成するとともに地物の3次元座標値を抽出することで起工測量を実施をした。

－112－

11 月施工

12 月施工施工範囲

写真－2 本工事で使用したUAV
延長 L=97m
延長 L=104m
従来の測量方法では、地形測量・縦断測量・横断
ICT 土工 掘削量 2200m3
掘削量 5200m3
測量の3種類の測量を行う必要があり、多くの工程を要してたが、UAVによる空中写真測量では、1フライ
図－2 ICT土工の施工範囲
トの飛行時間が約20分でおよそ200、00m2を計測することが可能となる。（高度50M、オーバーラップ90％、４．３．２ローカライゼーション
サイドラップ60％の場合）
現場管理で使用する座標系とGNSSで取得される位
置情報（緯度・経度・楕円体高）が異なるため、事
４．２ 設計図面の3次元化と事前調査
前にGNSS座標系を現場座標系に変換する必要がある。
既存の2次元の図面（平面図、縦断図、横断図）か（図－3）そのため、施工エリア内最低４点の現場基ら、3次元データを作成し、これに空中写真測量から準点（X、Y）をGNSS測量機で観測し、変換データを得られた点群データを取り込むことで、設計図と現作成後、建設機械に入力を行う。
況地形の重ね合わせた3次元図面を作成した。これにより、必要となる切土量や盛土量が自動的に算出され、施工量が簡易かつ明確に把握することが可能となった。
3次元図面の作成と同時に施工適用範囲がGNSSの受信可能な環境である事を確認した。受信状況の確認
は、RTK-GNSSを用いて常にFIX解（GNSSの公称精度を
図－3 変換データの作成イメージ
満足する測位が可能な衛星補足状態にあることを言上 現場座標系
下 GNSSで取得した位置情報
い、一般的には上空に5個以上の衛星が必要となる）
が得られる状況にあることをチェックすることで行
４．３．３ ICT 建設機械による施工った。（写真-3）
本施工では、マシンコントロールバックホウ（以下、「MC バックホウ」とする）を用いて土工事の施工を行った。MC バックホウは、予め設計面の座標値を入力しておくことで、設計面に沿って自動でブームが稼働し、かつ、バケットの幅・輪郭点の中で最も設計面に近い点を自動検出しながら稼働範囲を制御するため過剰な掘削を防ぐことができる。（図－4、5、6）これにより、熟練のオペレータでなくとも過写真－3 RTK－GNSSを使用して受信状況を確認
掘などのミスなく正確に床堀や法面作業ができる。
又、掘削丁張りの設置の必要がないため、丁張り設
置時の待機や降車しての掘削確認作業が不要となり、
４．３ ICT建設機械による施工
作業効率が向上する。併せて掘削箇所に補助作業者
４．３．１ ICT土工の範囲及び時期の検討が進入する必要がなく安全性が向上する。
ICT土工の施行範囲の選定にあたっては、降雪があるとUAVによる出来形測定が困難であることを考慮し、降雪の影響がない箇所を選定するとともに、11月中のICT 土工部の施工を完了することを目標にした。
ICT土工施工範囲を図－2に示す。

－113－

写真－4 切土法面整形の掘削作業状況及びモニタ
ー表示状況
４．３．４精度確認方法
日々の点検はチェックシートに記載した項目について作業開始前に実施する。始業点検と合わせ、あらかじめ設置した既知点を用いて建設機械にて算出される座標値の精度確認を行う。精度確認は、既知の座標値を持ったチェック杭に MC バックホウの刃先を当て算出された座標値と既知の座標値との誤差が出来形管理値（基準髙±50mm）以内であるかどうかを確かめて行うものであり、必ず作業前に実施する。
（写真－5）

図－4 自動整地アシスト

図－5 最短距離制御

チェック杭
写真－5 チェック杭確認画面
４．４ UAVによる3次元出来形管理
UAVを用いた空中写真測量により施工面の3次元点群データを取得することで出来形計測を行う。設計の3次元データと取得された施工面の3次元データを対比することで出来形を管理する。（写真－6）図－6 自動停止制御
バックホウに搭載された GNSS 機器及び配信される補正情報と建設機械に内製されている各センサーによりバケット刃先の位置の座標値が 3 次元で算出される。これらの値と 3 次元の設計データをリアルタ
イムで参照することにより、車載コントロールボッ
クスのモニターに設計データと現状を表示され、これを確認しながら施工する。（写真－4）また、セミオート機能を併用する事により、自動制御で設計面
以上の深掘を防止など、自動アシスト機能は、オペレータの技量に左右されない一定以上の品質を確保できる。

写真－6 UAVによる出来形測定
５ 従来工法とICT土工との比較
５．1 測量について
従来工法では、縦横断測量を実施し、2次元測量成果を作成したうえで、3次元化する必要があるため、これに相当な時間が必要となる。これに対し、UAVを活用した写真測量等では、短時間で3次元測量を実施することができる。
５．２設計図面の3次元化
従来の方法では、単位延長あたりの断面から土量－114－

などをその都度算出する必要があったが、設計図を3次元化し現況地形と参照することで、必要土量を自動的に算出・把握することが可能となり、施工量の算出や書類の整理が、効率的に実施することができる。
５．３ 施工について
従来方法では、熟練オペレータが、丁張りを指標としていたため、手間もかかるだけではなく、安全確保にも留意が必要であったが、MCバックホウによる「自動アシスト機能」を活用することで、丁張りの設置や、掘削面を確認しながらの作業が必要ない
ため熟練オペレーターでなくとも設計面付近の土工作業をスムーズに行うことができる。また、MCバッ
クホウでは、法面整形時に施工範囲外にバケットの移動することが自動的に制御されることから、施工範囲外で作業する作業員との接触の危険性が無くな
り安全性が向上した。

施工と比較して、施工の効率等が向上したという結果が得られたことは、「生産性向上」という目的を果たす手段として、ICT施工が効果的であることを確認出来たが、砂防の現場は、その特殊性によりいくつかの留意事項に配慮する必要が確認出来た。
今後も事務所管内において、ICT活用工事の導入を推進することで、多様な現場条件における普及の可能性について検証を進めていきたい。
謝辞：本論文を作成するにあたり、「株式会社 森下組」や「株式会社 小松製作所」の皆様には資料提供等のご協力を頂きました。ここに記して感謝の意を表します。

６ 留意事項
今回、ICT施工を実施した結果、施工効率及び施工の観点で、従来工法と比較して優位であることを確認できた。
しかし、砂防現場の特殊性から以下の留意事項に配慮する必要が確認できた。
６．１ UAVによる空中写真測量
UAVによる空中写真測量では、計測対象範囲に作業員や仮設構造物、建設機械などが配置されている場
合、地形面のデータが取得できない。そのため、可能な限り地形面が露出している状況で計測する必要がある。くわえて、砂防の現場で降雪期が早く撮影に適した期間が限られている。また、山間部のため樹木が生い茂っており、草木があると測量の精度が落ちる。
６．２ 建設機械の調達
MCバックホウなどは建設機械専門業者からの1ヶ月
単位リースとなるため、リース期間に見合う工事量が必要となるが砂防の現場では左岸、右岸の掘削や本堰堤、副堰堤など掘削範囲が複数に分かれていて施工時期が異なるため一連では作業できない。
６．３ 出来形管理
掘削に伴い巨石や転石が多く、石を撤去又は存置する必要があり、定規断面で施工ができない場合が多く別途出来形管理の方法を検討する必要がある。
７ おわりに
今回の試行により、ICT技術を導入することで、従来－115－

ＧＩＢ工法（落石衝撃緩衝工法）
日本サミコン株式会社

○村田

佳久

補修事業部

大嶋

雅光

技術部

青木

裕

800
受圧計(ロードセル)

ジオセル
鋼製重錘
(3,000kg)

1:0.2

経済の成長の中で，これまで整備されてきた

1000

我が国の社会資本ストックは，一方で老朽化が
剛体壁

1250

進んでいる。またこれまでのような経済成長が

2500

はじめに

2420

１

技術本部

見込まれなくなった現代，新規建設に加え，こ鉄筋 D19-L500
80

裏込め材(砂)のような既存社会資本ストックの適切な維持こぼれだし防止ジオネット

管理による長寿命化や有効利用を図ることが基礎砕石(調整高)

ますます重要となっている．

中詰材(単粒度砕石6号)
(mm)

1300

図-1 試験体の形状寸法

道路際に設置する重力式コンクリート製落石防護擁壁は，設計対象となる落石衝撃力が小さいため，落石衝撃力の緩衝を目的とした緩衝体が設置されていないのが通常である．しかしながら，建設後の斜面危険度再点検や風化の進

写真-1 ジオセル

写真-2 実験状況

行により，近年では建設当初の想定設計荷重を超える評価がなされることもある．また，擁壁

表-1 実験ケース一覧

背面に緩衝体が設置されていないために落石

重錘
重量
(kN)

実験
ケース

衝突時にコンクリート表面が局部損傷した事例も報告されている．
このような背景から耐衝撃性能の向上やコ

落下
高さ
(m)

緩衝体
(中詰材)

No.1

2.00

6.31

59.0

No.2

3.75

8.74

114.3

9.61

138.5

12.37

233.3

13.42

273.3

12.12

220.3

の受撃面にソイルセメントを用いた三層緩衝

No.5

ジオセル
5.00
緩衝体
(単粒度砕石
7.00
6号)
9.00

構造を設置した落石防護擁壁や，ジオセル緩衝

No.6 **

7.00

No.3 *

ンクリート面の局部損傷の回避を目的に，落石

30

No.4

*：緩衝体の部分的修復体を設置した落石防護擁壁が提案され，その有実測重錘
入力
衝突速度 エネルギー(m/sec)(kJ)**：緩衝体の修復なし行った．

効性が確認されている 1),2) ．
本研究では，重力式コンクリート製落石防護擁壁の受撃面に単粒度砕石を充填したジオセル

２

実験概要

緩衝体構造を設置した場合の合理的設計法の確

２．１

試験体の概要立に向けて，重錘衝突実験 2) から得られた重錘

図-1には試験体の概要を示している．試験

速度の時間的変化や反発係数に着目し、検討を

体は、幅5,000mm，高さ2,500mmであり，コン－116－

クリート製の剛体壁前面にジオセル緩衝体を全
8
4
0
-4

さ 800mm，幅 2000mm，高さが 200mm 部分と異なる部分を交互に積層し 2 分勾配で全 12 段

-50

0

50

100

16
12
8
4
0
-4

150

-50

0

時間(ms)

伝達応力(MPa)

170mm 部分をもつ階段状となっており，高さの重錘水平速度 (m/s)

12

設置した．ジオセル緩衝体の中詰材には全国的

2

2

1.6

1.6

1.2
0.8
0.4
0
-0.4

-50

0

50

100

150

No.1(H=2.00m)(H=2.00m)
No.1

4
0

した後，次段のジオセルを積み上げた．また，-50

0剛体壁には全 24 個の伝達衝撃応力測定用の

4
0
-4

-50

0

2

1.2
0.8
0.4
0
-0.4

-50

0

50

100

-50

0

4

No.3 (H=5.00m)
100

150

16
12
8
4
0
-4

-50

0

ームに吊り下げられた鋼製重錘をクレーンによ

2

2

1.6

1.6

1.2
0.8
0.4
0
-0.4

り所定の高さまで吊り上げ，振り子運動により緩衝体に重錘を一度だけ水平に衝突させること

0

50

100

150

100

150

1.2
0.8
0.4
0
-0.4

-50

50

時間(ms)

伝達応力(MPa)

実験は，写真-2 に示すように門型の鋼製フレ

伝達応力(MPa)

時間(ms)

実験方法

50

No.4 (H=7.00m)

8

50

150

0

時間(ms)

12

0

100

0.4

No.3 (H=5.00m)

-50

150

0.8

-0.4

150

16

-4

100

1.2

時間(ms)

050

時間(ms)

1.6

設置した．
２．２

150

8

2

重錘水平速度(m/s)

る．また，重錘にはひずみゲージ式加速度計を

100

12

1.6

ロードセルを，重錘衝突位置を基準に水平方向に 11 個，鉛直方向に 12 個規則的に埋設してい50

伝達応力(MPa)

で打ち込んでいる．

050No.2(H=3.75m)(H=3.75m)
No.2

時間(ms)

伝達応力(MPa)

各段の連結性を高めるために鉄筋を所定の間隔

重錘水平速度(m/s)

8

-50

150

0

16

12

-4

100

0.4

時間(ms)

重錘水平速度 (m/s)に裏込め材の砂と合わせて振動プレートで転圧

150

0.8

-0.4

16

重錘水平速度(m/s)

性能のよい単粒度砕石 6 号を充填し，１層ごと

100

1.2

時間(ms)に入手しやすく空隙により排水性能や凍上防止

50

時間(ms)

伝達応力 (MPa)

施工に使用したジオセルは，展開時の寸法が厚重錘水平速度(m/s)

16て覆うように施工した．写真-1 に示す緩衝体の

100

150

-50

0

50

時間(ms)

時間(ms)

No.5 (H=9.00m)

No.6 (H=7.00m)

図-2 重錘水平速度と伝達応力の時間的変化により実施した．落下高さは，吊り上げられた
重錘の衝突面中央から計測した．

試験体の損傷が軽微であったことより部分的な

本実験に用いた重錘は質量 3,000kg，直径 1m

修復とし，また，ケース No.6 に関しては，ジオの円柱状であり，衝突面は球面状となっている．

セル緩衝体衝突後の損傷耐力を確認するため，

重錘衝突位置は，重錘中心が剛体壁の半分の高No.5 の 衝突後 のジオセル 緩衝体を修 復するこさとなるように地表面より 1,250mm 上方の位となく，重錘を衝突させている．

置としている．また，延長方向の重錘衝突位置
は剛体壁の幅 5,000mm の中央としている．

測定項目は，1) 重錘加速度，2) コンクリート
製剛体壁前面に埋設された伝達応力，および 3)

表-1 には実験ケースの一覧と実測重錘速度，

高速度カメラによる重錘の衝突速度および貫入

および速度から計算した入力エネルギーを示し量である．なお，重錘の衝突速度および貫入量ている．衝突速度は落下高さの計測位置の関係

は高速度カメラにより撮影された画像データをから理論値より大きい値となっている．なお，

用いて，重錘に貼付したターゲットマーカーのケース No.3 に関しては No.2 の衝突後における移動量から算出した．

－117－

３

実験結果および考察

３．１

各ケースにおける重錘速度

表-2

緩衝体への衝突速度実験
ケース

図-2には，実験ケースNo.1~6で得られた重錘
衝突速度および衝突位置近傍における伝達応力

重錘
重量

落下
高さ

実測重錘 最大応力時
衝突速度 重錘速度
V0
Vm

(kN)

(m)

(m/sec)比率
Vm /V0(m/sec)

No.1

2.00

6.31

2.54

0.40

No.2

3.75

8.74

5.06

0.58

衝撃力伝達開始時をゼロとしている．これによNo.3 *

5.00

9.61

6.31

0.66

7.00

12.37

6.53

0.53

ると，重錘の速度は緩衝体に衝突した時点から

No.5

9.00

13.42

7.89

0.59

No.6 **

7.00

12.12

5.85

0.48

の時系列を示している．なお，波形のゼロ軸は，No.4

減速し始め，最大貫入量を経て重錘が緩衝体か

30*：緩衝体の部分的修復**：緩衝体の修復なし

ら離れた時点でほぼゼロとなることが分かる．

は，重錘が緩衝体に衝突後，ほとんど反発する

この傾向は衝突速度にかかわらず類似である．

ことなく，静止していることを示唆している．

また，衝突（速度減少の開始）時点からゼロ近これより，重錘がジオセル緩衝体に衝突した際傍に達するまでの時間は，いずれの場合においの反発係数はほぼゼロであると考えて差し支えても100msec以内である．

ない．なお，実験時に撮影した高速度カメラか

一方，伝達応力は重錘が衝突した時点から急らの映像でも重錘の反発はほとんど生じていな激に立ち上がり，重錘が緩衝体を離れる（重いことを確認している．

錘速度がほぼゼロ）時点までの中間付近で最大

３．３

ラーメの定数値を示している．表-2には，これらの実測結果

図-3 には，重錘衝撃力および重錘貫入量と入より得られる重錘の衝突速度をV0 (m/sec)，最大力エネルギーの関係を示している．図-3(a)には，

伝 達 応 力 発 生 時 に お け る 速 度 を V m (m/sec)と し

落石対策便覧 3) に準拠し，下式(3-1)により算出て整理している． V m はV 0 の約 40%～ 66%の範囲

した理論値を破線にて示している．上側の破線にあることが分かる．

が λ ＝ 1,000(kN/m2 ) ， 中 央 の 破 線 が λ ＝

なお，表中の No.3 は部分的修復後に，No.6 は緩衝体を修復することなく，重錘を連続衝突さ1,500(kN/m2 )，下側の破線が λ＝2,000(kN/m2 )で算出した結果である．

せていることから，これら 2 ケースを除外する

Pmax=2.108 ･ λ 2/5 ･ (m ･ g)2/3 ･ H 3/5 ･ ･ ･ (3-1)と，V m は V0 の 40%～59%の範囲となる．このここに，λ:ラーメの定数(kN/m2 )，m:重錘質量

ばらつきは，ジオセルの中詰材に使用した単粒(ton)，g:重力加速度(m/sec 2 )，H:落下高さ(m)で度砕石や裏込め材砂の締固め程度や含水量等のある．

影響によるものと考えられる．
以上より，コンクリート製剛体壁の最大伝達応力発生時刻において，重錘衝突による最大衝撃力を受けると考えた場合には，その速度は衝突時の60%以下まで減速されると判断される.
３．２

重錘の反発係数

図-2に示した重錘速度波形を見ると，衝突後一度減少しはじめた速度は，その後大きく変化
すること無くほぼゼロとなっていく．このこと

－118－

図-3

衝撃力および貫入量と入力
エネルギーの関係

(a)図より，重錘衝撃力の最大値は，単一載荷

また，コンクリート擁壁落石受撃面へのジオや連続載荷にかかわらず，入力エネルギーの増セル緩衝体の新たな設置は，大型機械を必要と大とともに増加しているのがわかる．また，単することなく比較的簡単でかつ短期間でに施工

一載荷，連続載荷にかかわらず，すべての実験

可能なことから，現場への迅速な対応も可能で

ケ ー ス に お い て ラ ー メ の 定 数 が λ ＝ある．

1,500(kN/m2 )の 破 線 に 概 ね 一 致 す る こ と が わ か
る．

５

まとめ

(b)図より，最大重錘貫入量は，単一載荷の場

1) ジ オ セ ル 緩 衝 体 を 配 置 す る こ と に よ り ， コ

合では重錘衝撃力と同様に，入力エネルギーのンクリート剛体壁への伝達応力が最大とな増大に比例して大きくなることがわかる．実験る時点において，重錘の速度は，衝突時速度No.6 の連続載荷の場合には，同程度の入力エネの60%以下に低減する．エネルギー換算する

ルギーである実験 No.4 と比較すると，貫入量がと36%以下に低減され，重力式コンクリート

30mm 程度大きい．

製落石防護擁壁のエネルギー吸収能力の観点から，ジオセル緩衝体は非常に有効であ４ると考えられる．

研究成果の現場への反映
本研究では，重力式コンクリート落石防護擁2) ジ オ セ ル 緩 衝 体 を 設 置 し て 重 錘 を 衝 突 さ せ壁に見立てた剛体壁にジオセル緩衝体を設置した場合は，重錘の反発は極めて少なく，反発

重錘を衝突させ，実験結果から得られた重錘衝係数はほぼゼロと考えられる．

突速度から，吸収可能な落石エネルギーが増加

3) ジ オ セ ル 緩 衝 体 を 設 置 し た 場 合 の 重 錘 衝 撃することがわかった．これにより過去に建設さ力 の 最 大 値 は ラ ー メ の 定 数 を λ ＝れた既存の重力式コンクリート製落石防護擁壁

1,500(kN/m2 ) と し て 計 算 し た 値 と 概 ね 一 致の受撃面にジオセル緩衝体を新たに設置するこする．

とで対応可能な落石エネルギーを増やし，既存の重力式コンクリート擁壁の対落石対応能力の謝辞

増大と，延命化が図れる．

本論文のとりまとめにあたり，国立大学法人
室蘭工業大学の小室雅人准教授，栗橋祐介講師，
東京インキ株式会社の大山亮貴氏に多大なるご指導をいただきました．記して感謝の意を表し
ます．
参考文献

写真-3

既設擁壁の背面

1) 牛渡裕二，岸 徳光，保木和弘，前田健一：ソイル
セメントを有する三層緩衝構造を設置した 1/2 スケ
ール落石防護擁壁模型に関する重錘衝突実験，コンクリート工学年次論文集, Vol.34，No.2，pp.727-732，
2012.72) 大山亮貴，小室雅人，栗橋祐介，村田佳久，渡部忍
単粒度砕石を充填したジオセルの緩衝効果に関する実験的研究，構造工学論文集，土木学会，Vol.61A，pp.1022-1011，2015.3
3) 社団法人 日本道路協会：落石対策便覧，2000.6－119－安全性と効率性を考慮した集水井内部の点検手法

国立研究開発法人

土木研究所

雪崩･地すべり研究センター
研究員

1. はじめに

〇金澤

瑛

特任研究員

丸山

清輝

上席研究員

石田

孝司

法が求められており，点検業務を受注するコ

地 す べ り 等 防 止 法 施 行 （ 1958 年 3 月 31日）から 60 年近くが経過し，地すべり対策

ンサルタント事業者においても 各種の検討が進められている 2 ) 3 ) ．

施設全般に老朽化が進んでいる．地すべりの当センターでは，集水井内部の点検におい主たる誘因となる地下水を速やかに地すべりて安全性と効率性を考慮した点検手法の実用

地外に排出することを目的に設置される地下化に向けて，集水井内観察カメラを用いた井水排除施設においても例外ではなく，これま

戸内部の点検手法を考案し，開発を進めていで に 整 備 さ れ た 地 下 水 排 除 施 設 の 30 ％ 程 度る 4 ) ．本稿では，考案した集水井内観察カメに機能低下を示す異常が確認されているとのラを用いた点検手法の概要を報告する．

報告がある 1）．地下水排除施設のひとつである集水井においては，井筒の破損，変形，
柵の腐食

欠損
歪み

腐食（サビ）
扉閉開不能

腐食，湛水や，集水管・排水管の閉塞，天蓋や柵の変形，破損，腐食などの異常が確認さ柵の変形・破損

傾動

隙間、亀裂

れ て い る（図 -1） ． これ ら の 異常を 放 置 す る
地上部と地下水排除が適切に行われず，地すべりの安定度低下が危惧されることから，集水井の

地中部

陥没

異常を早期に発見し対処するため，集水井内
歪み部の点検が実施される．

補強材取付け金具等の破損
腐食（サビ）

しかしながら，集水井内部の点検に際しては，有毒ガスや酸欠，管理施設であるタラッ
プや踊り場の腐食・劣化による落下などの危スライムの付着閉塞

険性がある．またこれら作業時の危険性に加集水管の破損

えて，各地に数多くの集水井が設置されてい

異常な湛水

欠損
スライムの付着排水管の閉塞るという現状から，点検実施には多くの時間と手間を要しているという課題がある．そのため，安全かつ効率的な集水井内部の点検手－120－

図 -1 集 水 井 の 老 朽 化 に よ る 異 常 :参 考 文 献 1）

2. 集水井内部点検手法

を高速回転させジャイロ効果を発揮させるこ

2.1 集水井内部点検手法の概要とで，カメラの水平方向の回転を抑制する仕

集水井の点検を安全に行うためには，点検者が集水井内に立ち入ることなく，集水井の組みで ある．小型 DCモータ ーは単三乾 電池3本で駆動させた．

外から井戸の内部を点検することが望ましい．
そこで，井戸内部を遠隔点検できる集水井内

リール
昇降機

観察カメラを考案した．
図 -2は ， 考 案 し た 集 水井 内 観 察 カメ ラ を 用

地表面

いた点検手法のイメージを示したものである．
集水井内観察カメラは大きく分けて撮影部と昇降機から構成されている．撮影部には周囲360 度 全 方 位 を 一 度 に 撮 影 で き る 全 方 位 カ メ

リボンロッド集水井ラを備えており，この撮影部を昇降機からリ

照明用ランタン

ボンロッドで吊り下げ手動で上下させること

カ メラ回転抑制器で，集水井内部全体を一度に撮影しながら点

全方位カメラ
撮影部

検できる手法とした．撮影部を吊り下げた際，集水管

撮影部の重みにより振り子運動や回転運動が生じ撮影の支障となることから，それらの運動を抑制するも手法についても検討した．

図-2 集水井内観察カメラのイメージ

2.2 撮影部
図 -3左 に は ， 撮 影 部 の全 体 を 示 した ． 撮 影

リボンロッド部は，防水ケースに収納した全方位カメラ，
照明用ランタン，カメラの回転運動を抑制す
る回転抑制器から構成されている．全方位カランタン

メ ラ は 4K 画 質 の 360 度 ア ク シ ョ ン カ メ ラ

フライ
ホイール

（ Kodak 社 製 PIXPRO SP360 4K ） を 用 い ，
照 明 用 ラ ン タ ン は 光 量 1000 ル ー メ ン の LED
キャンプ用ランタンを用いた．タブレット端
末 を 用 い て 全 方 位 カ メ ラ と Wi-Fi 通 信 す る こ
カメラ回転抑制器とでで，撮影した映像をリアルタイムで確認

小型DC
モーター

することが可能である．
全方位カメラ図 -3右 に は ， 回 転 抑 制器 を 示 し た． 回 転 抑制器は，フライホイール（円盤）とジンバル
軸（回転台）を組み合わせた機構である．2

図 -3 撮 影 部 （ 右 図 ： カ メ ラ 回 転 抑 制 器 拡 大 ）

台 の 小 型 DC モ ー タ ー に よ り フ ラ イ ホ イ ー ル－121－

2.3 昇降機は適切に設置し固定することが可能であった．

図 -4に は ，試 作 し た昇降 機 の 全体を 示 し た ．

集水井内の撮影は，集水井出入り口から挿入

昇降機は，架台とリールで構成されている．

し吊り下げられた撮影部が静止したことを確

集水井出入り口から井筒中心に向けて架台を認した後，昇降ハンドルをゆっくりと回し，挿入し，前後2点で集水井出入り口の枠に固

撮影部を降下させることで実施した．

定する構造である．リールにはリボンロッド

図 -6に は 猿 供 養 寺 地 すべ り と 譲 原地 す べ り（ 長 さ 50m ， 幅 60mm ） が 巻 か れ て お り ， 伸

においてそれぞれ全方位カメラで撮影した映ばしたリボンロッドの先端に撮影部を取り付

像 か ら 作成し た 展 開写真 を 示 した． 図 -6上 図

ける．リボンロッドは，幅が広くねじれ難いではコンクリート製の井筒本体の状況や集水ことから回転運動が生じ難く，また幅方向に管の閉塞状況，踊り場の劣化状況などが確認

は振り子運動が生じ難いという特徴があるこで き る ．図-6 下 図 で はラ イ ナ ープレ ー ト 製 のとから，回転運動と振り子運動を抑制するた

井筒本体，バーティカルスティフナー（補強めに採用した．点検時は，リールに取り付け用の鉛直鋼材），タラップの腐食，劣化の状た昇降ハンドルを手動で回すことによりリボ況などが確認できる．本点検手法を適用する

ンロッドの長さを調節し撮影部を上下させる

ことによりこれらの映像（画像）を取得する

ことで，任意の位置での撮影を可能とした．

ことが可能であったことから，集水井内部のなお地すべり地での運搬を考慮し，大部分を状況を概略的に確認するには本手法が有効なアルミ製とすることで軽量化を図った．

手段となると考えられた．一方で，本手法のリボンロッ ド課題として，展開写真にすることで発生する

リール

ゆがみ（偏心）や写真拡大時の画質の粗さ，解像度の低さが挙げられた．そのため，詳細
昇降ハンドル

な点検に用いるためには，より高性能・高解像度のカメラを用いることや画像処理を施すなど，さらに工夫すべき点があることが明ら

昇降機固定部かとなった．

吊り下げ部

図 -4 昇 降 機

3. 集水井内部点検手法の現地試験
現地試験は，新潟県上越市の猿供養寺地すべりに設置されている集水井1基，及び群馬県藤岡市の譲原地すべりに設置されている集
水井5基において実施した．
図 -5に は 集 水 井 内 観 察カ メ ラ を 集水 井 に 設置した状況を示した．昇降機を設置する集水
井出入り口の形状は設計時の仕様により様々であるが，今回実施した2箇所の集水井6基で－122－

図-5 集水井内観察カメラ設置状況

4. おわりに

参考文献

本論文では，地すべり対策施設である集水

1)野 呂 智 之， 丸 山 清輝， 中 村 明，ハ ス バ ー ト

井内部の点検において，当センターで開発を

ル: 地すべり防止施設の維持管理に関する進めている安全性と効率性を考慮した点検手

実態と施設点検方法の検討－地表水・地下法の概要を報告した．

水 排 除 施 設 － , 土 木 研 究 所 資 料 第 4201 号 ,2011

点検手法の適用性を検証する現地試験では，本試験地においては集水井内観察カメラの現

2) 井 藤 嘉 教 ， 山 邉 康 晴 ， 齋 藤 真 ， 浅 野 広 樹 ，地集水井への設置及び撮影を問題なく行うこ

折谷佳城，丸井英明: 芋川地区地すべりにとができ，集水井の内部の概略的な状況を効

おける集水井工内部点検カメラを用いた施

率的かつ安全に映像で確認することが可能で

設 点 検 事 例 , 第 55 回 日 本 地 す べ り 学 会 研 究あった．一方で，展開写真のゆがみや画質の発表会講演集, p.159-160, 2016

粗さが現時点の課題として浮き彫りとなり，

3) 川 俣 英 之 ， 神 野 忠 広 ， 工 藤 卓 也 ， 小 嶋 伸より詳細な点検に用いるためには，さらなる一，山部哲，川崎巧，奥山遼佑: 全方位カ

改良を施す必要があることが明らかとなった．

メ ラ に よ る 集 水 井 の 撮 影 事 例 , 第 55 回 日 本

今後は，展開写真のゆがみや画質の粗さに地 すべ り学会 研究 発表会 講演 集 , p.288-289,
2016

関する課題点について，本点検手法においてどこまでの精度が要求されるのかを見極めた

4) 金澤瑛，丸山清輝，石田孝司: 集水井内観上で，必要とあればより高性能・高解像度の察 カ メ ラ の 開 発 , 第 55 回 日 本 地 す べ り 学 会

カメラを用いるほか画像処理を施すなどの工研究発表会講演集, p.292-293, 2016

夫により，ゆがみのない高画質な映像（画像）の取得を目指す必要があると考えられた．

図-6 集水井内部展開写真（上図：猿供養寺地すべり，下図：譲原地すべり）－123－