令和 ４ 年度

建 設 技 術 報 告 会
報 文 集

令和 5 年 １月

北陸地方建設事業推進協議会

令和 4 年度「建設技術報告会」実行委員会

目

次

■報告技術
技術
番号

区分

技術名

発表者

所属

頁

テーマ：① i-constructionによる生産性向上、インフラ分野のDX
1

河川

ダムコンクリート運搬設備（SC プレミアムベルコン）の開発

山下 哲一

清水建設株式会社

1

2

道路

道路除雪における除雪車運行管理システムの導入について

小野寺 充

新潟市

5

3

道路

トンネル覆工コンクリートの自動打設システムの開発

松本 修治

鹿島建設株式会社

9

4

道路

トンネル坑内自動巡視ドローン

松岡 祐仁

株式会社フジタ

13

5

港湾

ケーソン据付時のICT施工について

東 凌

国土交通省 北陸地方整備局
敦賀港湾事務所

176

港湾

消波ブロックを対象としたUAV測量

西 広人

五洋建設株式会社

21

7

港湾

消波ブロックのリアルタイム据付シミュレーション

三井 順

株式会社不動テトラ

25

8

共通

5Gを用いた遠隔操縦システムの構築

稲川 雄宣

株式会社大林組

29

テーマ：② 社会資本の的確な維持管理・更新
9

道路

プレキャスト床版接合技術「Head-bar ジョイント」

川口 哲生

大成建設株式会社

33

10

道路

道路橋RC床版の高耐久補修工法T-Sus Layerの開発

橋本 理

大成建設株式会社

37

11

道路

他分野で取得したデータの（利）活用による舗装修繕工事の適用検討

品田 惇貴株式会社植木組

41

12

道路

防水性能を有した橋面アスファルト舗装の開発

鈴木 拓人

東亜道路工業株式会社

45

13

道路

塩分吸着型複合防水工法の開発

佐川 聡

東亜道路工業株式会社

49

テーマ：③ 雪に強い地域づくり
14

道路

ＩＣＴ活用により作業装置を自動化した除雪トラックの試行運用について

福島 徹

国土交通省 北陸地方整備局
北陸技術事務所

53

15

道路

積雪寒冷地の路面破損状況に着目した全天候型常温合材の開発

本間 圭一

北川ヒューテック株式会社

57

16

道路

ＦＦＰ（ﾌﾙ･ﾌｧﾝｸｼｮﾝ･ﾍﾟｰﾌﾞ）舗装の凍結抑制効果

藤澤 洋彦

株式会社ガイアート

61

17

道路

放熱管方式無散水融雪設備の開発

東 知樹

株式会社グランテック

65

18

道路

３Ｄ測量を活用した融雪配管埋設型プレキャストＲＣ舗装版施工

坂井 祐史

株式会社興和69

19共通

冬期融雪対策への通電発熱塗料を用いたシートヒーターの適用

前田 幸男

佐藤工業株式会社73

テーマ：⑤ 環境の保全と創造
20

道路廃プラスチック材を活用した舗装材の開発

西園 雄太

北川ヒューテック株式会社

77

21

港湾

作業船へのＧＴＬ燃料の導入について

田沼 遊太郎

若築建設株式会社

81

22

共通

景観や環境の影響を最小限に抑えた遠隔自動浚渫技術「水底土砂ポンプ浚渫工法」

井上 真志

あおみ建設株式会社

85

濱島 彩織

前田建設工業株式会社

89

石川県

93

テーマ：⑥ その他
23共通

車両前方画像を活用したAI による交通事故危険事象検知システム■掲載技術
テーマ：⑥ その他
24

共通

建設業の働き方改革の推進について～いしかわ週休２日工事・ICT の活用等～

濱野 仁樹

報 告 技 術

ダムコンクリート運搬設備（SC プレミアムベルコン）の開発
清水建設
１

土木技術本部

はじめに

ダム統括部主査

山下

哲一

分に活かした設備ではなかった．

近年，超大型台風の襲来や集中豪雨等の異常

２．２

目的

気象が多発しており，治水等により安全・安心な

上記観点から，ダムの急傾斜面（約 45°）を

暮らしを保障できる社会基盤の構築が急務とな最短距離で直接運搬でき，かつ運搬能力の高いっている．特に，ダムは集中豪雨時に洪水調節を設備（200m 3 /hr）を開発するに至った．なお，高行うことで，周辺地域の洪水を防止するための速運搬にともなうコンクリート材料分離にも配極めて重要な施設である．さらに，近年では，ダ慮する必要があり，運搬能力と品質を確保でき

ムの嵩上げ等による再開発も進められており，る設備を目標として掲げた．

水害から国民の生命や資産を守るためのダム開発が数多く行われている．

２．３

袋状ベルトコンベヤの採用

現在，重力式コンクリートダムが多く建設さ本開発では，ベルトコンベヤの中でも，ドイツれており，その施工ではコンクリート打設がコ

コンチテック社が保有する袋状ベルトコンベヤ

スト及び工期の過半を占めている．コンクリー（SICON）に着目した（図－１）．

ト打設作業は，コンクリート製造から運搬・打設の繰返し作業であり，その中でも特にコンクリ
ート運搬は，作業効率を最も影響を与える要素
であり，ダム工事の生産性向上には運搬設備の効率化が重要である．

２

開発の目的
図－１

２．１

背景

袋状ベルトコンベヤ

本ベルトコンベヤは，コンクリートを包み込

従来，大型のコンクリートダム建設工事では， んで運搬することで，材料分離を抑制可能であ
固定式ケーブルクレーンをコンクリート運搬設

る．また，ベルトコンベヤはベルトスピードを高備として採用している事例が多いが，20t ケーブ

速にすることにより，運搬能力の確保も可能で

ルクレーンと 6.0m 3 コンクリートバケットの組

あ り ， 平 地 で の 運 搬 能 力 （ 最 大 1000t/hr ；み合わせでも運搬能力は平均 100m 3 /hr 程度であ400m 3 /hr）から斜面部でも 200m 3 /hr は確保できる．八ッ場ダムでは，コンクリート製造設備にると想定された．

3.0m 3 強制二軸型×2 基のタイプを採用していたが，製造能力は 180m 3 /hr であり，製造能力を充３－1－

実証試験機の設置

実証試験機の運搬経路を図－２に示す．
目的として掲げた急傾斜面における運搬能力（200m 3 /hr），材料分離の抵抗性を確認するため，
福島県いわき市において実証試験機を計画，設置した．

3．１■実証試験機の仕様

本実証試験機は，運搬設備である袋状ベルト
図－２

コンベヤと材料供給設備であるベルトフィーダ

運搬手順を図-３に示す．

から構成される（表－１）．
表－１

搬送量

詳細図

機器仕様

袋状コンベヤベルトフィーダ

最⼤500t/hr

最⼤680t/hr

3（200m /hr）

（270m 3/hr）

ベルト幅1,400mm1,200mm

⽔平機⻑

56m

12m

揚程

28m

−

最⼤傾斜⾓度

45°

ー

ベルト速度

170m/min0〜61.5m/min

電動機

37kW×2台

37kW×1台

３．２

実証試験機設置

実証試験機は，令和 3 年 8 月より土工事を開始し，令和３年 11 月より架台設置，令和 4 年 1
図－３

月より袋状ベルトコンベヤ本体を設置し，令和 4
年 3 月に設置を完了した（写真－１）．

コンクリート運搬フロー①ベルトフィーダ
材料をホッパーに投入後，ベルトフィーダーにて袋状ベルトコンベアに定量の材料を供給する（写真
－２）．

写真－１
３．３

実証試験機

コンクリート運搬

写真－２

－2－

ベルトフィーダ切る．洗浄後，ベルトを再度閉じる．

②投入部
袋状ベルトコンベアの上端をローラーで開き,ベ⑩テール部

ルトフィーダーから供給される材料を受け取る．

テンションウエイト（１t）によりベルトに張力を材料供給後，再度ベルト上端を閉じ，袋状にして導入している．また，移動式となっており，ベルコ

材料を運搬する．

ン本体の短縮に伴い，テイクアップ装置が移動して，③④ターン架台余剰分のベルトを収納する．

設置されているプーリーにて，ベルトの方向およ４び角度を変更し，材料を水平部から斜面部に運搬

実証試験する（写真－３）．このターン架台によりベルトの
４．１

方向や勾配を変更可能であり，通常のベルトコン

実証試験手順

実証試験は以下の手順で実施した．

ベヤのような乗り継ぎ設備は不要である．

【STEP1】無負荷試験
ベルト速度を無負荷で段階的に上げ，目視で設備の操作性・安全性を確認した．
【STEP2】骨材想定材料運搬試験
実際のコンクリートの粒度分布に近い骨材を運搬し，目視にて，設備の操作性・安全性・
運搬状況・運搬後の材料を確認した．
写真－３【STEP3】RCD コンクリート（スランプ 0cm）想定

ターン架台

材料運搬試験

⑤中間駆動部

RCD コンクリートを模擬した材料（石灰石微粉

45°の急勾配を下りで材料運搬するために,斜面上に設置される動力源である．

末・骨材・水を混合）を運搬し，運搬能力，材料⑥脱着式定置フレーム

分離抵抗性を確認した．

堤体打設進捗に応じてベルトコンベヤ本体を短【STEP4】有スランプ（3cm）コンクリート材料運
搬試験

くする際に，このフレームを撤去する．

スランプ 3cm のコンクリートを使用し，運搬⑦放出部
袋状ベルトコンベアをローラーで一旦開き，材料を荷降しする．材料荷降し後，再度ベルトを閉じて能力，運搬前後の性状試験，材料分離抵抗性を確認した．

リターンさせる．
４．２⑧ターン架台

実証試験結果設置されているプーリーにて，ベルトの方向および角度を変更し，斜面部から水平部にベルトを移行

４．２．１

運搬能力

RCD コンクリート，有スランプコンクリートとする．

もに，3.0m 3 製造し運搬したところ，ベルト速度⑨洗浄設備
袋状ベルトコンベアを開き，水を噴射してベルト

170m/min で 53 秒で運搬を完了ことができた．

内部を洗浄して，その後エアブローを行い，水気を

3.0m 3 /53 秒×3600 秒（1hr）＝203.8m 3 /hr－3－であり，200m 3 /hr 以上の運搬能力を確認できた． （性状試験及び材料分離抵抗性）
有スランプコンクリートについては，スラン
４．２．２

RCD コンクリート想定の品質確認（材プ 3.0±1.0cm 空気量 3.5±1.0%の配合を目標に，生コンをベースに配合調整を行った．粗骨材の料分離抵抗性）
材料分離抵抗性の確認には，JIS A 1119「ミ最大寸法は 80mm である．なお，40mm 以下のウェ

キサで練りまぜたコンクリート中のモルタル

ットスクリーニングを実施した後に試験を実施の差および粗骨材量の差の試験方法」
（通称「ミ

した．

キサの練混ぜ性能試験」の内，粗骨材量の差の試運搬前後で，スランプ・空気量・粗骨材量の評

験方法により評価することとした．試験は，運搬価を実施した結果を表-2 に示す．運搬前後で性前と運搬後の材料について実施した．

状に大きな変化がないこと，材料分離に問題ないことを確認した（表－２）．
表－２

試験結果

スランプ

空気量※

α

(cm)

(％)

(％)

運搬前

2.0

2.8(3.5)－

試験の規格値は，「田代ら，大型コンクリート

運搬後

2.5

3.0(3.8)－

ダムの高速施工に対応する運搬方法，コンクリ

差

+0.5

+0.2

2.98

ート工学，Vol.53，No.12，2015.12」を参考に，※空気量は骨材フルサイズ換算後の値を示す．

粗骨材量の差（α）を 10%以下とした．

()内の数値は計測値である．

試験結果を以下に示す（図－４）．

以上から，本設備は 200m 3 /hr の運搬能力を有し，品質上の全く問題がなく，適切なコンクリー

10.0
170m/h170m/min9.0
8.0

150m/h150m/min7.0

130m/h130m/minト運搬設備であることを確認した．

α(％)

6.0

５

5.0

終わりに

4.0
3.0
2.0

実証試験を通じ，コンクリート設備としての1.0

能力と品質が確認できたため，本設備を「SC プ

0.0
100%

図－４

75%
ベルト内容積率50%

レミアムベルコン」と命名した．

試験結果（粗骨材量の差）

今後は，運搬能力の向上（300m3/hr）を目指し，

ベルト速度やベルト内の容積率を変えながら， 改良を進め，大型ダム工事において導入し，コン試験を実施したところ，全てのパターンにおいクリートダム建設工事の生産性向上に務めていて 10%を大きく下回る結果を得ており，材料分離

く所存である．

抵抗性は高いことが確認できた．1 ケースあたり
3 回の試験を実施し，平均値を示している．

４．２．３

有スランプコンクリートの品質確認－4－道路除雪における除雪車運行管理システムの導入について
新潟市
１

はじめに

土木部
図−１

新潟市では、平成 29 年度に 8 行政区の平均累

土木総務課

小野寺

充

市内平均の累計降雪量（平成 30 年 3 月 31 日時点）

計降雪量が 313cm を記録し、例年の約 2.6 倍となる大雪となった 。例年は降雪が少ない海岸部
でも大雪となった ことから、幹線道路で大渋滞が発生し、生活道路の除排雪作業の遅れや、バスの運休・ダイヤの乱れなど、市民生活に大きな影響が生じた。
本市では、この経験を踏まえて、課題の抽出と見直しを行った結果、平成 30 年度から、ICT 技術を搭載した道路 除雪における除雪車運行管理システムを導入した。

写真−１

幹線道路の渋滞状況
１． １

除雪車運行管理システム導入の目的

１．１． １

新潟市における道路除雪の課題

本市の大雪時における道路除雪の課題を抽出した結果、「除雪車の稼働状況がリアルタイムに把握できない」こと、「除雪車１台の受持延長が長い」こと、「時間外労働が多く除雪業者および職員の負担が大きい」ことが挙げられた。
当時、除雪車の稼働記録は、作業中に GPS 情報
写真−２

生活市道の除排雪の遅れを端末で記録し、作業後に抽出した情報を基に、作業日報を作成し確認していたため、リアルタ
イムに稼働状況が把握できなかった。このため、大雪時の除雪作業の遅れに気付かず、市民からの問い合わせに対する対応の遅れや、作業の遅れが生じている路線への応援体制の構築等が困難であった。
さらに、除雪車１台当たりの稼働延長や稼働時間を正確に把握・蓄積できないことから、除雪－5－

機械の受持延長の 適正化を検討するための情報

図−２

除雪車運行管理システムの概要

写真−３

除雪車のスマートフォン搭載状況

写真−４

除雪車の稼働軌跡の表示が十分に収集できていなかった。
また、大雪時には、作業日報や履行書類の作成量が膨大になるこ と、短い期間に除雪費用を集計し報告書等を作 成する必要性が生じることなどから、除雪協力 業者と市の職員の業務量が増
大し、多大な負担が生じていた。
１．１．２

道路除雪の課題に対する対策

本市では、これらの課題を解決するために、「除雪車の位置情 報を俯瞰的に可視化できる機能」、「除雪車の稼 働延長や稼働時間等を自動で記録、出力が利用できる機能」、「除雪車の稼働記録に基づき作業実 績が自動作成され、稼働費用が自動で算出され る機能」を有する除雪車運行
管理システムの導入を行った。

２

除雪車運行管理システムについて

２．１

除雪車運行管理システムの概要

除雪車運行管理 システムは、除雪車にスマー
トフォンを搭載し、位置情報を取得することで、
Web 上で除雪車の稼働を管理するシステムである。
スマートフォンから取得した情報がインターネットを通じて、システム上に集約・反映されることで、除雪車の 稼働が地図上に軌跡として表示され、リアルタ イムに除雪車の稼働状況を把２．２握することができる。また、データベースに情報２．２．１を蓄積することで 、除雪路線の見直しに活用することが可能となった。

システム導入時の課題と対応
除雪協力業者へのサポート

システム導入に伴い、除雪協力業者を対象としたサポート体制の構築を行った。本システ

さらに、システムに除雪車の稼働延長や稼働

ムはインターネット環境の整備や、スマートフ

時間等が自動的に 記録されることで、作業日報

ォンの操作を前提としているため、除雪協力業

等の書類が自動作 成される機能や、事前に除雪者に対し基本的な操作説明や、貸与品の取り扱機械の規格や契約 単価、契約業者の企業情報にい説明など行う必要があったことから、全てのついて台帳を作成 し、システムに登録すること

除雪協力業者を対象に説明会を開催した。さらで除雪車の稼働費 用が算出され、請求書等の履に、説明会等で受けた質問等をまとめた FAQ を

行書類が作成される機能を有している。

作成し配布することで、市の除雪担当やシステ－6－

ム運営企業を窓口 とした相談対応など、除雪協

リアルタイムで除雪車の稼働を視認できるこ

力業者がシステム を活用できるようサポート体とから、除雪作業の遅れを早期に発見し、他の除制の構築を図った。

雪業者に応援を依頼する等の対応が可能になっ写真−５

運行管理システム操作説明会

た。また、市民等からの問い合わせがあった際に、除雪車の軌跡を確認し除雪実施の有無などを把握したうえで速やかに対応が出来るようになった。
特に、システム導入後の令和２年度は、短期間に 150cm 以上の降雪を記録した異常降雪により、市民から多くの問い合わせを受けたが、システ
ム導入前にくらべ、現地確認の作業時間を短縮することができ、効率的な対応を行うことがで
きた。

２．２．２

複数区と契約している除雪車

２．３．２

除雪車１台の受持延長の適正化

本市では、８つ の行政区で除雪業務を担ってシステムに記録した除雪車の稼働延長や稼働おり、複数の区と 除雪契約を行っている協力業

時間等のデータを解析することで、除雪車１台者も多い。システ ム導入当初は１台の除雪車にごとの受持延長の適正化について定量的な検討

対し、契約数に応 じて複数のスマートフォンをを行うことが出来るようになった。

貸与し使い分けを 行っていたが、複数区からのそれにより、令和３年度では令和２年度の異同時出動や回送の 重複に応じて、稼働実績を修

常降雪時の稼働記録を基に除雪車の受持延長の正する手間が発生するなど、非効率であった。

見直しや、除雪車の増台を行い、より効率的な除これに対し、除雪車１台に貸与するスマート
フォンは１台とし 、除雪の稼働状況をシステム

雪体制の構築を図ることが出来た。
２．３．３

除雪に伴う業務量の軽減が自動判断し、複 数の区に稼働実績が割り振らシステム上で除雪車の稼働実績が集計され、れるようシステム を改変することで、稼働実績

作業日報や履行書類が自動作成されることや、の修正作業を軽減する対応を行った。

除雪費の集計が随時行えることとなったため、

２．２．３

除雪協力業者と市の職員の業務負担が軽減され除雪費用集計業務への対応

除雪費のうち国県道や市道ごと、車道除雪、歩た。

道除雪、凍結防止剤散布等の作業種別ごとなど、 ３除雪費用の集計や 、大雪時の予算要望用の集計

今後の課題・展望

３．１

市民に対する除雪実施情報の提供など、書類作成に必要な情報を抽出し、それらを除雪車運行管理システムのサブシステムとしエクスポートする 機能を追加する対応を行い、て、除雪状況公開用のシステムを構築し、ホーム

業務量の負担軽減を図った。

ページ上で閲覧を可能にすることで、市民に対する情報提供を行っている。しかし、システム容

２．３

システム導入効果

２．３．１

量等の制約により一部の幹線道路に限定した公除雪車稼働状況のリアルタイム把握

開となっていた。

－7－

これに対し令和２年度の異常降雪を踏まえたさらなる安全性の向上に向け令和３年度の除対応として、大雪 時に市民が出控え等の判断を

雪作業時に使用した印象をオペレータに聞き取するための情報提 供が求められており、令和４りを行い、課題の抽出を行った結果、協力業者か

年度からは、生活 道路を除く全ての路線を公開

らの報告に基づき市職員がパソコン上で入力作することを予定している。これにより市民が、生業を実施する手順としたため、登録内容の共有

活道路を除いた道 路の除雪実施状況を市役所にや位置情報の精度に課題が残った。

問い合わせること なく、ホームページから確認

この対策として、現在は除雪稼働時の出動とすることが可能と なり、リモートワーク等の行

終了の報告操作を主な機能としたスマートフォ

動変容を検討する ことが可能となると期待してンに、支障物の位置情報を直接入力する機能をいる。

付加することで、オペレータが支障物を直接登写真−６

除雪状況公開イメージ（現時点）

録できるシステムに改変することを検討している。また、これにより路線点検報告書をシステム
上で自動作成することや、占用管理者ごとの対応依頼をシステム上で作成する機能を付加することも併せて検討している。
写真−８

写真−7

支障物のアラート機能

除雪 状況公開イメージ（公開拡大）

４

さいごに
除雪車運行管理システムの導入により、除雪車の稼働管理、情報の蓄積および利用、必要書類の作成をひとつのシステムで行うことが可能と
３．２

除雪作業の安全性向上

なった。

令和３年度より 、除雪作業時の安全性向上を

今後、市民への道路除雪についての情報提供目的として、除雪 協力業者が降雪期前に行う除や、現場での除雪作業の管理、除雪協力業者と市

雪路線点検報告を基に、除雪路線上の支障物（占職員が連携し行っている事務作業について、シ

用物の段差等）を登録し、除雪作業中のオペレーステム内に集約し互いの情報を利用することでタに対し支障物が 近づいた際にスマートフォン

より効率的なシステムとなるよう検討している。

を通じて注意喚起 アラートを行う機能を搭載し今後とも、道路除雪における市民サービスのた。

向上に努めていきたい。

－8－

トンネル覆工コンクリートの自動打設システムの開発
鹿島建設（株）

１

技術研究所

主任研究員

〇松本

修治

土木管理本部トンネルグループ

担当部長

手塚

康成

土木管理本部トンネルグループ

統括技師長

青柳

隆浩

２

はじめに

自動打設システム

２．１

近年，建設業界では作業員不足が深刻化しておシステムの概要

り，国交省では生産性を向上させるために，建設

一般的な覆工コンクリートの施工では，概ね 5～

作業の機械化，自動化を推進している．山岳トン

6 名の作業員が狭 隘 な 移 動 式 型 枠 内 に ス ラ ン プ

ネルの分野では，危険作業となる掘削の自動化が15cm 程度のコンクリートを打ち込み，打設窓か進められており，狭隘な移動式型枠内で窮屈な姿

ら人力で締固め作業を行う．また，配管の切替えに勢での苦渋作業となる覆工コンクリートの施工に伴って必要となる配管内部に残留したコンクリー

おいても自動化が求められている．そこで，筆者

ト（以降，廃棄コンクリートと称する）の回収や配らは，覆工用に開発した高流動コンクリート1)（以

管清掃の作業がある．本自動打設システムは，作業降，覆工用高流動コンクリートと称する）を用い員の技量によらない安定した品質を確保しつつ，苦ることで締固め作業を不要にするとともに，人力

渋作業の低減や施工の省人化および安全性向上をによる配管の切替え作業を不要とする新しい打設実現させるために，コンクリート技術および各種装配管装置を開発した．さらには，それらを自動制

置を組み合わせたものである．

御する打設制御装置を開発し，自動打設システム

自動打設システムは，図－1 に示すように，①覆とした．これにより，覆工コンクリートの品質を

工用高流動コンクリート，②新しい打設配管装置，作業員の技量に依存させずに確保し，かつ，省③高速配管切替装置，④打設制御装置の 4 つで構成

力・省人化を実現しようとしている．本稿では，される．④打設制御装置により，コンクリートポン

この自動打設システムの概要と実規模の模擬トン

プの圧送開始や停止などの稼働状況に合わせて，②ネルに適用した実績について紹介する．

新しい打設配管装置と③高速配管切替装置を自動
PC

天端充填圧
左右切替
設定上限値
ピストン回数
開始ボタン①覆工用高流動コンクリート②新しい打設配管装置
先打ち側 中間天端部

肩部（回転式打設口を含む）
後打ち側
コンクリートポンプ 側壁

圧送配管

SL 下部

回転式打設口 ③高速配管切替え装置
図－1

回転式打設口の切替えリフト

④打設制御装置（モニタ）自動打設システムの概要－9－

で制御することで，人の手を全く介さずに，型枠延長の中央下部から順番に吹き上げて①覆工用高流動コンクリートを打ち込むことを可能としている．
２．２

覆工用高流動コンクリート 1)

自動打設システムでは，覆工用高流動コンクリー
トを用いることで締固め作業を省略する．覆工用高流動コンクリートは，単位セメント量 450kg/m3 以
下で，スランプフローを 500～600mm としたもので

図－2

従来の打設配管装置

図－3

新しい打設配管装置ある．また，使用する混和剤は，覆工コンクリートの施工に適するように新しく開発したものである．
覆工コンクリートは，閉鎖された空間に打ち込まれるため，背面に空洞が生じないようにブリーディ
ング量が少ないことが求められる．また，一般的に設計基準強度が 18N/mm2 程度の場合が多いなか，限られた打設口から流動して充填させられるため，単位セメント量を極力増やさずに材料分離抵抗性を有することが求められる．さらに，施工サイクルを確保するために材齢 18 時間程度で脱型するため，コンクリートを処分しなくてはならなかった．そこ

強度発現を遅延させてはならない．そこで，筆者らで，新たに開発した打設配管装置は，図－3 に示すはブリーディング抑制成分と増粘成分を含有し，可ように，圧送配管と回転式打設口が一体化したもの

使時間を確保しつつ強度発現の遅延が生じにくいである．打込み時には打設口が型枠内部に接続してポリカルボン酸塩を主成分とした特殊な高性能 AE

いて，打込みの完了を検知すると自動で打設口が回減水剤 2)を開発・実用化した．この混和剤を用いる

転して型枠表面で接続口の蓋が閉まると同時に，次ことで，ブリーディング量を一般的な覆工コンクの打設口への配管ルートが開通される構造としてリートの半分程度にまで低減しつつ，適切な材料分いる．これにより，打設中の廃棄コンクリートの回離抵抗性の確保が可能となった．また，材齢 18 時間

収や配管清掃が不要となる．

における圧縮強度は，一般的な覆工コンクリートと２．４同程度にできる．
２．３

分岐配管の高速切替装置

従来の打設配管装置（図－2）は，打設口ごとに独新しい打設配管装置

立した配管系統（7 系統程度）を作業員が手動で切従来の覆工コンクリートの施工では，図－2 に示替装置を操作して行うため，配管切替に時間を要しすような打設配管装置を用いて移動式型枠内に予ていた．新たに開発した打設配管装置は，上記の課め設置した複数の打設口からコンクリートを打ち題を改善するため，コンクリートポンプの稼働状況込むため，配管を次の打設口に切り替える際に廃棄に連携して分岐配管を自動かつ高速で切替え可能

コンクリートが多量に発生していた．これにより， となっている（写真－1）．本装置は，密封型スイン
打設作業中に人力での廃棄コンクリートの回収とグ式で，油圧制御により 3 秒間で分岐配管を切り替

配管清掃などの作業が必要となる上，回収後の廃棄えることができる．

－10－

２．５

全体を自動制御する打設制御装置

本装置は，回転式打設口を切り替えるタイミング
を，型枠に設置した複数の静電容量式センサでコン
クリートの充填状況を検知しながら，左右のコンク
リートの高さが同じになるように自動制御して，計画どおりに打設するものである．

写真－1

トラックアジテータの入替え等による打込みの表－1

停止と再開は,コンクリートポンプのホッパに設置を自動停止し，トラックアジテータ入替え後に投入したコンクリートを感知すると自動で圧送を再開する．天端部の打込みは，型枠に設置した 3 箇所（先覆工用高流動コンクリートの配合（設計基準強度 27N/mm2）した液面計により自動制御する．ホッパ内のコンクリートが減少して液面計の下限を感知すると圧送配管系統の高速切替え装置

SF

Air W/C s/a

単位量（kg/m3）

Gvol(mm) (%) (%) (%) (L/m3) W

C

S1

S2

G

VSP

550 4.5 50.0 52.7 317 175 350 743 186 840 4.375
C:普通ポルトランドセメント，密度 3.16 g/cm3，S1:川砂，表乾
密度 2.63g/cm3，S2：山砂，表乾密度 2.66g/cm3，G:砂利，密度 2.66g/cm3，VSP：高性能 AE 減水剤（開発品）

打ち側，中間，後打ち側）の圧力計により制御する．
天端の吹上げ口より打込みを行い，事前に設定した少し多い 13～22m3/h に設定した．覆工用高流動コン

圧力値に到達するとコンクリートの打込みを自動クリートの使用材料および配合は表－1 に示すもの停止する．さらに，打込み状況は，打設制御装置のを用いた．混和剤は，新たなに開発した高性能 AE

モニタ（図－1）によって，覆工の展開図および断面減水剤を時間経過に伴う流動性の変化が小さくな

図でリアルタイムに見える化することが可能であように調整した．施工実験では，トラックアジテー

る．これらの打設速度や充填状況などの打設履歴は， タの全台でスランプフロー（JIS A 1150：目標値 500
記憶媒体に記録される．打設記録の確認が容易とな～600mm），空気量（JIS A 1128：目標値 4.5±1.5%）

るため，脱型後の仕上がりと関連付けることで，次試験を行った．覆工コンクリートの硬化後の品質評

回以降の施工に反映させて PDCA を回すことで品質価としては，材齢 90 日で，表面水分率が 5.5%以下向上を図ることができる．

であることを確認した後，トレント法による透気試験 3）を実施した．測定箇所は，図－1 に示す覆工コ

３ンクリートにおいて，両サイドの SL，肩下，肩上と実規模の模擬トンネルへの適用検証

３．１

天端部の 7 か所を，後打ち側，中間，先打ち側の 3

概要

覆工コンクリートの実規模施工実験は，トンネル断面で全 21 点とした．さらに，写真－２に示す SL

断面が内空幅 10m，内空高 8m，覆工厚 0.3m 程度， 下部の高さで吹上げ口，先打ち側の中間と流動先端，
延長 10.5m の模擬トンネルを対象として夏期に実施

後打ち側の中間と流動先端の計 5 本のコアを採取し，した．夏期は型枠内に打ち込まれたコンクリートの圧縮強度，静弾性係数を試験した．

流動性が低下しやすい．自動打設システムでは，流

３．２

適用結果

動性が低下し硬くなったコンクリートを吹き上げ

覆工用高流動コンクリートのフレッシュ性状は，ながら打ち込むことになるため，品質への影響が懸

スランプフローの平均560mm，空気量の平均4.6%と念された．そこで，コンクリートポンプの時間当た

目標範囲内で安定していた．また，その施工性は良りの吐出量を一般的な実績である 10～20m3/h より好であり，全ての装置がトラブルなく順調に稼働し，－11－圧送作業員を除いた型枠監視1名だけで，計画どお北側

南側

りに覆工コンクリートを打ち込むことができた．なお，コンクリート温度は31℃程度であった．
先打ち側中間各部位での覆工用高流動コンクリートの充填状

後打ち側中間況は，いずれの部位においても材料分離することな
後打ち側流動先端

く流動先端となる褄板まで流れ，隅々までほぼ水平

吹上げ口
先打ち側流動先端に充填されていく状況が確認された．セントルにか

写真－2 コンクリートの仕上がり

かる側圧は，一時的に液圧になることがあったもの
10

透気係数（×10‐16m2）の，最大70kPa程度であり，覆工用中流動コンクリー
トと同程度であった．
写真－2 に覆工コンクリートの仕上がりを示す．
色むらや表面気泡も少なく良好な結果であった．
図－5 に覆工コンクリートの透気係数の測定結果

後打ち側

劣

先打ち側

一
般

0.1
良

0.01
優

0.001
（北側）SLを示す．1BL 内でのばらつきは小さく，「一般」か中間

1

肩下 肩上 天端 肩上 肩下SL（南側）

図－5 覆工コンクリートの透気係数の表層品質も良好であることが確認できた．

40

50
圧縮強度

圧縮強度（N/mm２）

図－6 に圧縮強度および静弾性係数の試験結果を示す．各部位において多少のばらつきはあるものの，変動係数は約 8%と小さかった．静弾性係数は，どの部位も同程度で，変動係数は約 1%と小さい結果であった．また，ブリーディングが集積しやすい後打40

平均36.7N/mm 2

30

30
20
20
10

設計
基準
強度
27N/mm 2

0

ち側，先打ち側の流動先端においても圧縮強度と静

静弾性係数

10

静弾性係数（kN/mm２）

ら「良」評価であった．覆工コンクリートの硬化後0弾性係数の低下は認められず，設計基準強度を満足していることを確認した．これは，混和剤に含まれる増粘成分の効果であり，最大 5m 程度流動させる

図－6 圧縮強度および静弾性係数（採取コア）

トンネル覆工特有の打込み条件においても材料分度および静弾性係数のばらつきも小さく，均質な覆離することなく打ち込めたためと考えられる．

工を構築できることが分かった．
参考文献

４．まとめ
実規模の模擬トンネルにおいて，開発した高性能
AE 減水剤を用いた覆工用高流動コンクリートを，新たに開発した自動打設システムで施工し，これらの施工性の検証を行った．その結果，1 名での打込みが可能であり，大幅な生産性向上が見込めることが分かった．また，品質は透気係数が「一般」～「良」

1） 松本修治,佐藤崇洋,坂井吾郎,手塚康成,青柳隆浩,西岡和
則：山岳トンネルにおける覆工用高流動コンクリートの適用実績，トンネル工学報告集，第 27 巻，I-17，2017.11.
2） 作榮二郎，亀島健太，松本修治，坂井吾郎：ブリーディ
ング低減成分を含有した増粘剤一液型高性能 AE 減水剤を使用した覆工用高流動コンクリートの基本特性，
第 75 回年次学術講演会，Ⅴ-434，土木学会，2020．
3） R.Torrent and G.Frenzer ： A method for the rapid
determination of the coefficient of permeability of the“covercrete”, International Symposium Non-Destructive
Testing in Civil Engineering(NDT-CE),pp.985-992,Sep.1995.

評価となり，かつ打ち込んだコンクリートの圧縮強－12－トンネル坑内自動巡視ドローン
株式会社フジタ１

土木本部土木エンジニアリングセンター

はじめに

２．２

設計部

松岡

祐仁

坑内自律飛行システムの開発

国土交通省が推進する「i-Construction」のトンネル坑内での管理ツールとしてドロー

3 本柱の一つである「ICT 技術の全面的な活用」

ン活用を推進するために、高度な操縦技術を有により、測量の他、維持・管理においてもドロする専門オペレーターではなく、現場職員が日ーンを活用した取り組みが広く行われている。

常的かつタイムリーに運用できる自律飛行機能

当社では、これまで建設現場において、ドロが望まれる。そこで、非 GNSS 環境である坑内でーンが人的作業を代替することによる効率化やGNSS に依 存しな い自 律飛 行シ ステム を 株式 会

生産性向上に着目し、「 全自動ドローンシステム」

社センシンロボティクスと共同開発した。

1)による巡視・点検や測量作業の自動化、非接触

坑内でドローンの自 律 飛行を実現するため、での検査・確認を行う遠隔臨場にドローンのリ追加センサーを搭載することとし、暗所でも高アルタイム映像を提供する「遠隔臨場ドローン

精 度 で 周 囲 環 境 と の 距 離 を 計 測 で き る 3D-システム」 2) などの開発を行ってきた。

LiDAR を採用した。3D-LiDAR を使用した自律制

本稿では、トンネル坑内のドローンによる巡御では、事前に作成した点群地図とリアルタイ

視・点検システム開発の取り組みを報告する。

ムに取得したスキャン点群との位置合わせにより自己位置推定を行う手法が多く採用されてい２

トンネル坑内自律飛行システム

２．１

る。しかし、トンネルのように一部を切り取っ

トンネルにおけるドローン活用の課題

た 際 の 形 状 の 変 化 に 乏 し い 環 境 で は LiDAR-

今回、ドローンによる巡視・点検対象としたSLAM など により 事前 地図 を精 度よく 生成す る

山岳トンネル工事では、掘削施工サイクル間のことが難しい。また、自己位置推定自体も困難

限られた時間内で、測量や計測等の施工管理やであることが想定される。

巡視・点検が、現場職員により行われている。

このため、一定の形状が連続するトンネル断

また、掘削最前線である切羽では、発破後や作面に着目して、設計断面を基にしたテンプレー

業間に残薬、浮石、支保工裏面の状況の目視点

ト点群とリアルタイムスキャンを比較すること検が行われているが、肌落ち、崩落等のリスクでドローンの移動方向を算出し、それをもとにが存在し、効率的かつ安全な巡視・点検技術が自律飛行を行う手法を採用した（図－1）。

求められている。ドローンにとってトンネル坑
内は、自動/自律飛行のための GNSS による位置情報を取得できないことに加え、機械設備や大型重機など飛行の障害になるものが多く存在す
るため、日常的に活用するには厳しい環境である。

図－1 テンプレート点群(左)とスキャン点群の
重畳(右)

－13－

２．２．１

ハードウェア構成

主要な機能モジュー ル は、「トンネル移動方

トンネル坑内の自律飛行で用いたドローン

向推定」、「制御値フィルター」、「障害物検知」

を図－2 に示す。ドローン本体は、DJI MATRICE™

の機能となる。LiDAR によるスキャン点群は、300 RTK を用いた。追加センサーの 3D-LiDAR は、

ROS システムに取り込まれ、トンネル移動方向

Ouster® OS 0®-64 を採用した。64 レイヤーの推定モジュールと障害物検知モジュールに入力

レーザーが出力され、画角は 90 度、計測距離はされる。トンネル移動方向推定モジュールは、

最大 50m である。加えて、追加の自律飛行シス

トンネル内移動に適した目標位置をドローンのテ ムを 動作 させ るド ロー ン搭 載 型 PC を、 3D-

姿勢に応じて推定し出力する。求めた目標位置

LiDAR、ドローンと接続して必要な情報を送受信

は、制御値フィルターに入力され、滑らかに移可能となっている。さらに、搭載型 PC には無線動が可能となる目標速度を決定する。また、障LAN により、オペレーターが持つ PC と通信を行

害物や切羽を検知した際は、障害物検知モジュ

い、自律飛行開始指示や周辺環境の情報を送受

ールから停止信号が制御値フィルターに送られ信できる。また、ドローン本体に付属する送信

目標速度を 0 にする。最終的に、制御値フィル機からの特定操作により、自律飛行とマニュア

ターによる目標速度をドローンに入力すること

ル飛行の切り替えが可能になっている。

で目標速度を達成する制御・移動を行う。
その他の機能として、後退飛行して機体を手元まで戻すリターン機能、飛行停止後に自律飛行を再開するリスタート機能、自律飛行と手動
飛行の切り替え、障害物を自律飛行で回避する
リルート機能（開発中）を実装する。
２．３

図－2
２．２．２

坑内自律飛行ドローン

現場検証

本システムの適用性を確認するため、現在施

ソフトウェア構成

工中の令和元－４年度横断道羽ノ浦トンネル工

本 検証 で用 いた 自律 飛行 シス テム は、 Robot

事（発注者：国土交通省四国地方整備局）におOperating System(ROS)上に機能ごとに実装しいて、2022 年 1 月、6 月に現場試行を行った。

たモジュールが双方に情報をやり取りすること

試行時点でのトンネル掘削延長 400m
（ 2022 年

で自律制御が動作する（図-3）。

1 月）、600m（同 6 月）を対象に「坑口から自動離陸を行い、トンネル坑内の自律飛行を行った

3D-LiDARROSシステム後、切羽に辿り着くと自動で停止（ホバリング）
Ouster Driver

する」ことを目標に自律飛行の検証を行った。

スキャン点群トンネル移動方向推定

トンネル坑内の自律飛行計画は、地面からの障害物検知

飛行高度 3m、トンネル断面の飛行位置はセンタ
目標位置

停止信号
制御値フィルター

ーを基本とし、日々の重機や機械設備等の配置
状況を踏まえて、適宜左右にオフセットして設

DJI Matrice 300 RTK

図－3

自律飛行システムソフトウェア構成

定した。前方の障害物検知は、障害物との保安－14－距離や切羽手前での停止距離を踏まえて検知距

んだ平面図上で、撮影開始位置を指定して、360

離 5～20m とし、左右の検知距離は 1.5m と設定

度カメラを移動するだけで、平面図上に撮影しした。飛行速度は、1m/s に設定した。

た経路と経路上に画像が自動プロットされる。

坑口でスタートの指示を与えた後は、粉塵の飛行距離 600m、自律飛行速度 1m/s 設定時は、影響や障害物を検知して一時停止することがあ

1m 毎に 2 枚（0.5 秒間隔）、計 1200 枚の 360 度ったものの自律飛行をリスタートすることで、画像が取得される。撮影は、ドローンの飛行時事前に立てた飛行計画通りの位置を進行し、切間と同じで、約 10 分で完了した。これを人の手羽手前まで問題なく自律飛行することができた。

で整理することは不可能だが、OpenSpace は、坑内の自律飛行状況を図－4 に示す。

AI による自動処理で図面上にプロット・整理し、また、自律制御において、テンプレート点群

飛行経路上を任意の視点でフライスルー可能なとの照合の障害となる重機や機械設備等で飛行

VR 空間を 10 分程度で生成できる。また、地上環境に変化がある場合でも、誤作動を起こすこからの撮影と異なり、空中からの撮影では、人とはなく、安定した飛行が確認できた。また、の目線からは死角になる箇所や目の届きにくい

万が一に備えて、自律飛行中のオペレーターに天端付近の状況も記録することができる。

よるマニュアル操作での介入を確認したが、問題なく制御を切り替えることができた。

生成された坑内 VR 空間上では、当日の撮影
画像の他、過去画像や BIM/CIM モデルと並べて連動比較ができる。過去画像との比較では、経時変化の確認やトンネル工事の進捗に伴い施工される覆工等により不可視になる部分の施工管理記録としての活用ができる。また、BIM/CIM モデルと比較することにより、施工進捗や設計との差異の確認が可能となる（図－5）。

図－4３

この結果は、遠隔地であっても Web ブラウザ

坑内の自律飛行状況から確認することができる。空間上にコメント

トンネル坑内自動巡視システム
本開発では、現場職員が日常的に行っている

目視での巡視・点検時の安全性確保、データ取得・整理の効率化、高度化を目指し、坑内を自律飛行するドローンのアプリケーションとして、次の情報収集手段を試行活用することとした。
３．１

坑内の網羅的な情報収集・共有やデータ等を追加することで、遠隔地からの点検、検査や、受発注者間においても非接触での情報共有を迅速に行うことが可能となる。
坑内の自律飛行に本システムを組み合わせることで、撮影作業や画像整理を省力化して、坑内の網羅的な情報収集と迅速で高度な情報分
析・共有が可能になるものと考える。

坑内全線の情報収集は、自律飛行するドロー
ン上部に艤装した 360 度カメラにより行う。360度 カメ ラは、 現場モ ニタ リン グシス テム OpenSpace（Open Space Labs、 Inc）と連携する目的で使用する。本システムでは、事前に読み込

図－5 OpenSpace（時系列比較、BIM/CIM 比較）

－15－

３．２

無人切羽点検があったものの鮮明な映像で坑内の状況をリア

現場モニタリングシステムの坑内の網羅的ルタイムで確認することができた（図－7）。

な情報収集に対し、切羽面等対象を絞った詳細な情報収集手段として、ハイブリッドカメラ（DJI Zenmuse™ H20T）による検証を行った。
自律飛行で切羽到達後、ホバリング状態にあるドローンをマニュアルに切り替え、ドローン下部に搭載したカメラの向きやズームを操作して切羽の任意箇所の画像/映像の取得を行う。こ図－7４のカメラは、ズーム、ワイド、熱赤外線の画像/映像を同時記録する。ワイドで全体、その中心部の詳細をズーム、全体の温度情報を熱赤外線で記録・確認する使い方が可能である（図－6）。
熱赤外線画像からは、温度情報から水の検出が可能であった。検証中の切羽は、水のない状態であったが、切羽面亀裂や鏡吹付け裏面から水が滲出していた場合、次サイクルの施工時に留意すべき情報として活用できるものと考える。

遠隔地 PC による坑内リアルタイム確認

おわりに
トンネル坑内自動巡視システムは、ドローンの自律飛行に現場モニタリングデータ処理の自動化を組み合わせ、現場職員が日常的に行っている巡視のデータ取得・整理の効率化、高度化を図ったものである。併せて、ハイブリッドカ
メラによる詳細な情報取得とそのリアルタイム
配信により、発破直後や作業間に、自律飛行と組み合わせて切羽点検を行うことで、現場職員、作業員が切羽に近接することなく遠隔地でも的確に坑内の現状把握・確認が可能となった。
現在、本システムは、自律飛行制御の高度化に加え、搭載機器の防塵性向上、操作性の改善等を行い、現場職員が坑内をより手軽に、かつ

図－6

安全に飛行させて活用できることを目標に現場

切羽のワイド画像/熱赤外線画像

飛行撮影時の映像は、ドローン送信機上で確認することができるが、操縦者以外にも、リア
ルタイムに坑外や事務所等の遠隔拠点にいる関
係者に映像共有できれば、安全や迅速な情報共有の面から情報の価値が向上すると考え、遠隔実装に取り組んでいる。
今後は、開発と併せて、現場での運用を進め、他現場への水平展開を図る計画である。本稿が、現場の施工管理の生産性向上、安全管理の高度化に資する技術として参考になれば幸いである。

臨場ドローンシステム 2) を活用することとした。

参考文献

本システムは、ドローンカメラの映像を送信

1) 上原広行、松岡祐仁、長尾健：「全自動ドロ機から坑内 Wi-Fi を介してクラウド上にアップーン」で測量と安全巡視を無人化、建設施工

ロードし、遠隔地の PC や携帯端末の Web ブラと建設機械シンポジウム、2021

ウザから、リアルタイム映像を閲覧できる技術

2) 松岡祐仁、林秀晃、吉井太郎：遠隔臨場ドロである。映像品質は、ネットワークの品質に左ーンシステムの開発、建設施工と建設機械シ右されるが、検証期間中は、3～5 秒程度の遅延

ンポジウム、2021－16－

ケーソン据付時の ICT 施工について
敦賀港湾事務所
１

はじめに

保全課

東

凌

本工事は，北陸地方整備局管内として初めて

敦 賀 港 は ，敦 賀 湾 奥 に 位 置 し ，特 徴 的 な 地
形 に よ り 水 深 が 深 く ，海 底 の 浚 渫 を 必 要 と し

行 わ れ る 本 体 工 に お け る ICT活 用 モ デ ル 工 事 となった．

ない天然の良港として古来より栄えてきた．
近 年 で は ，鞠 山 北 地 区 で 北 海 道 と 関 西・中 京

３

圏 と を 結 ぶ 内 航 フ ェ リ ー 及 び 内 航 RORO 船 が
苫 小 牧 港 か ら 毎 日 就 航 し て い る 他 ， 2010 年

工事の概要
工事概要は以下の通りである．（ 図 -1）(表-1）に 供 用 し た 鞠 山 南 地 区 A 岸 壁 で は ，広 島 の 大・工事名：令和２年度敦賀港(鞠山南地区)

竹 港 と を 結 ぶ 瀬 戸 内 海 航 路（ コ ン テ ナ 航 路 ）・岸壁(-14m)築造工事(その3)韓 国・釜 山 港 と を 結 ぶ 釜 山 航 路（ コ ン テ ナ 航・受注者：東洋建設（株）

路 ） や ， 金 ヶ 崎 地 区 で は 2019 年 に 開 設 さ れ・工期：令和3年2月12日～令和3年9月10日

た 博 多 RORO 船 が 就 航 し て い る ．ま た ，川 崎・・工事内容：基礎工，本体工（ケーソン据付），

松 栄 地 区 で は 韓 国・釜 山 港 と を 結 ぶ 外 航 RORO

付工

船 が 就 航 し て お り ，国 内 外 を 問 わ ず 物 流 の 拠点として重要な役割を担っている．

鞠山北防波堤本 稿 で は ，延 伸 が 進 め ら れ て い る 鞠 山 南 地
区 B 岸 壁 に お い て ，ケ ー ソ ン 据 付 時 に 新 技 術

鞠山北地区
拡大図
A 岸 壁 （既 設 ）を用いて据付を行った際のシステムの概要と導入によってもたらされる有効性について報告する．
２

ICT 活 用 工 事 導 入 の 背 景

施工対象範囲ケーソン 6 函B 岸 壁 （新 設 ）国土交通省では，建設現場における生産性を鞠山南
岸 壁 (-14m)

鞠山南地区

向 上 さ せ ， 魅 力 あ る 建 設 現 場 を 実 現 す る iConstructionの取組を進めており，建設現場の生 産 性 を 2025年 度 ま で に 2割 向 上 さ せ る こ と を目指している． 1)

金 ヶ崎 地 区

港湾工事においては，2020年度よりICT 本体
工のモデル工事が実施されており，基礎工や浚

川 崎 ・松 栄 地 区

渫 工 な ど に お い て も ICTを 活 用 す る 取 組 み が 拡大しており，北陸地整管内での活用が進められているところである．

図－１

－17－

敦賀港平面図表－1

ケーソンの諸元

項目数値

全長（6函）

付マウンドより約 50cm の高さまで再度注水す

備考

る．既設堤体上のケーソン据付装置の誘導に従

90m

重量

2，220t(1函あたり)い，所定の位置に据え付ける．据付位置確認後，止水板・バラスト含む

ケーソンマス内へ均等に注水を行う． （図-3 ）

12．9m

幅 B

４

ーソンをおおよその据付位置に位置決め後，据(14．4m)

長さ L

15．0m

高さ H

15．5m
陸 側 のみフーチングあり

ケーソン据付の概要

４．１

施工手順
図－３

本 体 工 に お け る 施 工 フ ロ ー を 図 -2 に 示 す ．

ケーソン据付状況図

な お ，ICT 活 用 工 事 の 対 象 と な っ て い る の はケーソン据付（赤文字記載箇所）である．

５

ICT 本 体 工 の 概 要
本 工 事 で 使 用 し た ICT本 体 工 と し て の シ ス テ

据付準備

ムはケーソン据付システム 『函ナビ』（NETIS

ケーソン浮上（排水）番号:CBK-130002-VE）と呼ばれているもので，

ケーソン曳航据付用ケーソンの位置と目標据付位置をリアル
タイムに可視化する技術 と，注排水ポンプを自ケーソン据付動で操作する技術を用いて施工を行った．

（ICT活用工事対象）

５．１

ケーソン中詰投入

５．１．１

機器の配置

本工事で使用したICT機器は以下の通り.

中詰均し

ケーソン上：操函ウインチ，注水ポンプ，水位

円筒状目地設置図－２

施工方法

計，二軸傾斜計，全方位ミラー
遠隔操作側：自動追尾トータルステーション，

本体工フロー図

制御装置，監視モニター，ウインチ・ポンプ操
４ ．２

一 般 的 な 本 体 工（ ケ ー ソ ン 据 付 ）の

作装置
５．１．２

概要

キャリブレーション

据付場所までケーソンの曳航が完了後，起重キャリブレーションは，水位計と傾斜計につ機船で注水用の水中ポンプ 8 インチ，水中ポンいて行い，水位計については 1mと5mの2点で調整

プ 6 インチを設置し，ケーソンの陸側沖側を 180を行う．傾斜計は仮置き場所に着底しているケ

度反転させた後，据付マウンドより約 1m の高ーソンの4隅の天端相対高をレベルで計測し，ケさまで一次注水する．次に，起重機船によりケーソンの傾斜を計算により求め，その傾斜値を－18－

傾斜計の初期値として設定する．
５．１．３

施工前準備

函ナビに据付目標位置(座標)，ケーソンの形
状，隔室数，全方位ミラー設置位置，ケーソン
初期傾斜値等の情報を登録する．
５．１．４

施工

施工中，作業指揮者は遠隔監視モニター，操作装置にて監視・操作を行う．
５．２

目標据付位置の可視化

函ナビは，ケーソン据付時，ケーソンを誘導するために必要なケーソン位置・傾き，及びケ

図-５

自動注排水システムモニター画面ーソン枡内の水位データをリアルタイムにパソ
コン画面上に表示し，これらのデータをケーソ

6．

ン底版部4隅の動揺幅に変換処理し，うねりによ

有効性についてこのシステムを使用するにあたって， 従来のるケーソン動揺軌跡として表示する．（図 -4 ） 施工方法と比較した際，下記の点において優位
これらの情報により，ケーソン動揺幅，既設ケーソンとの離隔や基礎マウンドまでの距離をであると考えられる．
6． 1

監視しながら，正確に新設ケーソンを所定位置据付作業の省力化

函ナビによってケーソンの誘導管理がなされに据付ける．

ることによって浮遊中の位置や姿勢をリアルタ

５．３

イムに把握し，それらを起重機船と連携させる

注排水ポンプの自動施工

ケーソンの各枡内に水位計を設置することでことでケーソンの挙動を管理しながら効率的の枡ごとの水位差を随時監視する．このデータに良い据え付けを実現することができた．この省よりシステムが水位差を抑えるよう，注排水ポ

力化により，従来のウインチ方式を用いて施工

ンプを自動で操作し水位の調整を行う．
（ 図-5 ） す る 場 合 と 比 較 し て 作 業 時 間 を 約 2時 間 短 縮 することができた．
また，省力化に伴って後述する安全性の向上にも寄与していると考えられる．
6． 2

安全性の向上当該システムを用いることにより，従来はケーソン上にある開口蓋から水位を計測しに行く必要があったが，水位計で自動的に計測することが可能になった．
また，システムが自動的にポンプの注排水を操作するので，操作員がケーソン上で作業する必要がなくなった．このことから，ケーソン据
図-４

函ナビ

概念図

付時，狭隘で上床版用アンカーなど突起物の多－19－

いケーソン上での作業を従来の施工方法と比較

ケーソン位置の可視化や注排水ポンプの自動化

して3人（約28％）削減でき，躓き転倒災害，転と い っ た ICT施 工 を ス ム ー ズ に 行 う こ と が で き

落災害やアンカーワイヤーによる跳ねられ 災害

た．

等のリスクの低減を図ることができる．

その後，2022年4月には港湾事業における「 ICTの全面的な活用」に関する基準の改定等があり，ICT機器を用いた出来形管理要領や監督・検査要領の運用が開始されており，施工を行う上で必要となる資料の拡充が図られている．

8． まとめ敦 賀 港 (鞠 山 南 地 区 )岸 壁 (-14m)築 造 工 事 (その3)において，ICT施工を用いてケーソン据付を行った．北陸管内では初めて行われる施工方法
であり，発注当初はICT活用工事計画書等，充分な資料がなかったが，受注者の創意工夫などの
図-6

ケーソン据付時の計測の状況

施工技術により充分でない部分が補われ，施工
にあたって目標としていた ICT施工が成された．

7． 施工上の工夫点
7． 1

本工事では，ケーソンの位置や傾きをリアル

ケーソンの形状を考慮した施工

タイムに一元管理し，か つ，ケーソン内の注排本工事において使用したケーソンの形状はス

水を自動化することにより，ケーソン上での作

リットケーソンで，かつ片側のみフーチングを業を減らし省力化に繋がり，さらには安全性の有する左右非対称構造のもので（図-3）不安定向上に寄与することが確認できた．

となりやすい形状であることから，ケーソンの2022年度に具体的な記載がなされている出来動揺を安定させるためには高い技術力が必要と

形管理要領が作成されたことから，施工に当たなる．そのため，ICT本体工の対象工事としたこって明確な指針を示すことができるようになり，とでリアルタイムに位置などの情報を管理 する

ICT施 工 を 標 準 的 に 使 用 す る 体 制 が 整 え ら れ て技術が使われ，浮函の水平バランスを保ちながおり，今後は同工種において普及と展開が見込

ら精度よく安定した施工を行うことができた．

まれる．

7． 2

ICT活用指針

令和2年度の発注当時は，港湾工事におけるケ

謝辞

ーソン据付（本体工）の ICT 活用工事に関する本稿を執筆するにあたって，東洋建設株式会

実施要領がなく，具体的な指針が示されていな

社様には多くのデータとご助言を提供頂きましかったため受注者へ提示できる資料が非常に少た．厚く御礼申し上げます．

なかった．そのため，他の整備局において函ナ
ビ な ど の ICT技 術 を 駆 使 し て 施 工 し た 実 績 を 参
考として本工事にも活用することで，据付時の参考文献
1) 港 湾 に お け る ICT検 討 導 入 委 員 会 資 料－20－

消波ブロックを対象とした UAV 測量
五洋建設株式会社
１

技術研究所

土木技術開発部

西広人化に寄与している。UAV 測量は写真測量やレー

はじめに
消波ブロックの性能評価に必要な断面形状やザ測量に大別されるが、いずれの測量方法も空高さ等、形状把握のための計測は、転落の危険が中を飛行して計測する。著者らは構造物と接触あることから、近接する防波堤上部工上からのせずに計測を行うという UAV 測量の特徴から、延長計測や目視計測が主流であった。そこで、安消波ブロック計測への適用を試みた。

全かつ迅速に消波ブロックの 3 次元形状を把握するため、UAV 測量の適用を検討した。本論文で３

UAV 測量概要
UAV 測量は前述のように 2 種類の測量方法（図はその検討内容と計測手法、取得点群評価方法－１）に大別される 3) 。

について紹介する。

①UAV 写真測量は、UAV にカメラを搭載し、連２

続的に重複した画像を撮影する。撮影した画像

消波ブロックの詳細形状取得
消波ブロックはその機能特性から、施工延長と地上基準点や機体情報を元に SfM（Structure

が長大、個々の形状が複雑、空隙を持つ構造体

from Motion）処理を行うことで点群データを生といった特徴がある。しかし、性能評価のため成する。機材が比較的安価かつ簡単に入手でき、の天端幅や高さの計測は前述した特徴のために最も普及する UAV 測量方法である。陸上工事現実施が困難である。従来では出来形計測は施工

場等では、対象物を囲むように標定点と呼ばれ延長のみ 1) 、被災時の点検は目視確認に留まっる位置座標が既知である点を設置し、SfM 処理でている 2) 。したがって、ICT 技術を用いた非接発生する歪み等の誤差を補正することで高い精触型の計測が有効であると考える。

度での計測を実現している。

一方，近年では大規模土工現場等で UAV 測量②UAV レーザ測量は、レーザスキャナを UAV にが広く適用され、広域計測の省力化および省人搭載し、対象物に対してレーザを照射すること
で、反射パルスの往復時間から距離を計測して空間情報を計測する。レーザにより対象物を直接 3 次元点群として捉えることができるため、
UAV 写真測量に比べると高コストであるが、数多く使用されている測量方法である。また、レーザの波長を変更することで気水中を連続的に計測するグリーンレーザ測量等も近年普及しつつあり、気水中の連続データ取得等への適用が期待されている。

図－１

消波ブロックの出来形計測状況－21－

UAV レーザ測量

UAV 写真測量

図－２

UAV 測量方法模式図

図－４

対空標識

表－１

計測諸元

測

量

手

法

写真測量

使

用

機

体

DJI-Phantom4Pro

飛

行

高

度

垂直：30m
斜め30度，45度：25m

飛

行

速

度

G

S

D

コース間重複度計

図－３４

計測対象の防波堤

画

点

密

度

2.9m/s
垂直，斜め30度：0.8cm
斜め45度：1.0cm
オーバーラップ：80%
サイドラップ：60%-

したがって、消波ブロックに隣接する上部工

検討内容

上に、標定点を図－５に示すように複数パター

本論文では、前述した測量方法の内、最も普及ン設置し、精度を確認する検証点を設けて撮影する写真測量について、消波ブロックを対象とパターン毎の精度比較を行った。その結果、A～した計測手法を立案し、現地計測に適用した 4) 。

D の配置パターンについては、検証点での最大較計測対象とした防波堤を図－３、設置した対空差が水平方向で 4.6cm、鉛直方向で 3.7cm とな

標識（標定点、検証点）を図－４、計測諸元を表り、要求精度である位置精度±5.0cm を満たす結－１に示す。計測結果を踏まえ、計測精度の検証果となった。一方、E、F の配置パターンについ

および定量的な計測パラメータの把握を試みた。 ては、最大較差が 100cm 以上となり、実用的な精度の確保はできなかった。A～D パターンは対
４．１

港湾構造物特有の環境影響評価

象範囲の四隅に標定点を設置しており、長手、短SfM 処理は、撮影した画像から特徴点を抽出す

手方向ともに最低でも 2 列以上の配置となる。

ることで撮影位置を推定し、同一地点に対する

一方、E、F パターンは長手方向もしくは短手方

複数画像の視差から点群データを生成している。 向が 1 列配置になる場合があり、点群データのしたがって、撮影される写真の中に特徴点が必補正をする際に、面的な補正ができなかったこ

要であるが、消波ブロックは周囲を海に囲まれとが要因として考えられる。また、図－６より、ており、海面は常に変化するため特徴点として

垂直撮影のみでは標定点の減少に伴い較差が増抽出することができない。また、2 章で述べた消大しているが、斜め撮影を加えることで較差の波ブロックの機能特性上の特徴により、直接標減少が抑制されている。これは、垂直撮影に比べ定点を設置することが難しい。

て防波堤垂直部などを撮影できたことで、より

－22－

図－５

（m）

標定点配置パターン較差

図－７

標定点範囲外への検証点

較差

（m）

較差

標定点からの距離較差

図－６

標定点減少による較差推移

多くの特徴点を抽出したため点群生成時の精度標定点からの距離が向上したものだと推察される。

図－８以上より、港湾構造物特有の環境下において標定点外検証点での較差分布

も、UAV 写真測量が適用できることが示された。 るにつれて較差の増大が確認されたため、標定
点外での較差の増大要因の一つは、標定点範囲
４．２

標定点外での計測精度評価

からの距離であることが明らかとなった。

消波ブロックは安全管理上、直上での作業がH パターンでも G パターンと同様に標定点範困難であるため、四隅に標定点を設置すること

囲からの距離が較差と比例しており、標定点範ができない。したがって筆者らは、前章のような囲を中心に左右に較差が分布していることが確

隣接する上部工上への標定点の設置により消波認できたため、較差の分布は標定点範囲を中心

ブロックが計測できないかと考えた。そこで、図に同心円状であると推察される。

－７に示すように標定点を上部工上に設置し、加えて、G、H パターンともに、前検討と同様、標定点で囲まれた範囲外に検証点を複数設置し斜め撮影の有効性が示され、45 度のみの場合がて計測を行った。その結果、図－８に示すように最も較差が少ない結果となった。これは、30 度

G パターンでは、標定点範囲からの距離が長くなでは傾ける角度が大きく、同一地点への撮影画－23－

像で対象物にパラペットが干渉したことに起因を持つことが明らかとなった。

すると考えられる。
以上より、消波ブロックと同様に標定点範囲

６

おわりに

から離れた対象物を計測する場合にも、要求精

本論文では、港湾工事及び維持管理の省力化・度 ±5.0cm を満 たす計測が 可能である ことが明効率化に資するため、ユニークな形状がゆえにらかとなった。

従来は 3 次元形状の把握が困難であった消波ブ
ロックの点群データを、①対象となる消波ブロ

５

消波ブロック範囲での写真測量とレーザ測ックに隣接する上部工上の四隅に標定点を配置

量の比較すること、②消波ブロックが標定点範囲から前述した UAV 写真測量手法で取得した点群デ62.5m 以内になるよう標定点を設置すること、③ータと、同一地点で実施した UAV レーザ測量に

垂直撮影に加えて 4 方向からの斜め撮影 45 度をより取得した点群データを比較することにより、 加えること、の 3 つを実施することで高い精度
消波ブロックの形状が忠実に再現されているのかつ安全に計測できることを発見した。今後は、かを確認した。消波ブロック断面の点群データ

地球温暖化に起因する海象条件の激甚化により、を重ね合わせたものを示す図－９より、消波ブ

消波ブロックの被災の増加が懸念され、とくにロック天端付近から法尻付近まで、両測量方法

施工延長の長い消波ブロックは被災箇所や被災で同様の形状を取得していることがわかる。法

状態の把握が重要となる。本手法を用いた出来

尻付近では、レーザ測量では影になり形状を再形・維持管理のさらなる高度化や、被災状況の見現できない部分についても、写真測量では斜めえる化などの建設 DX を実現することで、人々の撮影を併用しているため、形状が取得できてい暮らしを守る港湾施設の施工や維持管理等港湾

ることがわかる。また、今回はグリーンレーザを事業の一助となるよう引き続き検討行う必要が使用したため、レーザ測量については水中の消ある．

波ブロックの形状を取得しているが、写真は水面上に点群ができている。これは水中の消波ブ

参考文献

ロックが撮影されているものの、屈折の影響で

1) 国土交通省港湾局：港湾工事共通仕様書（令高さ方向に誤差が出ていることが考えられ、水

和 3 年 3 月），2021．

部付近での取り扱いには留意する必要がある。

2) 国土交通省港湾局：港湾の施設の点検診断ガ

以上より、計測手法に留意した UAV 写真測量

イドライン（第 2 部 実施要領），2014.

では、高コストな UAV レーザ測量と同様の精度

3) 西広人，琴浦毅，堺浩一，今野洋幸：UAV を用いた消波ブロックの測量手法に関する検: UAV 写真測量
: UAV レーザ測量

討，土木学会論文集 B3（海洋開発），Vol.76，
No.2，pp.I_690-I_695，2020.
4) 西広人，琴浦毅，堺浩一，石塚淑大：消波ブ
ロックを対象とした UAV 写真測量の適用性
検討，土木学会論文集 B3（ 海洋開発），Vol77，

図－９No.2，I_691-I_696，2021.

消波ブロック断面での点群比較－24－消波ブロックのリアルタイム据付シミュレーション（株）不動テトラ１

総合技術研究所

海洋・水理グループ○三井

順海洋・水理グループリーダー

久保田真一

材料・構造グループ

橋田

材料・構造グループリーダー

昇

雅也

悟志

ブロック据付作業をシミュレートできることがはじめに
近年，i-Construction の取り組みが進められ特徴である（図-2）．

ている中で，消波工の測量や設計，施工，維持管理等において 3 次元データの活用が進んでいる．
例えば，UAV 等による既設消波工の 3 次元測量による劣化度の判定や，3 次元形状に基づく消波ブ
ロックの必要個数の計算などが行われている．
また，越波や波力等による消波構造物の水理機
図-1 ブロック据付状況

能や作用耐力比を評価する手法として，数値シ
ミュレーションの活用が進められており，将来的には個々の消波ブロック形状をモデル化した精緻な数値シミュレーションも可能となると考えられる．このように，今後は様々な場面で消波工の 3 次元デジタルモデルの重要性が高まると考えられ，その構築方法を確立することは重要な課題である．
従来の技術で消波工の 3 次元モデルを作成する場合，消波ブロックモデルを 3 次元 CAD によ

図-2 ブロック据付シミュレーション状況

り配置していくことが考えられる．しかし，この方法ではブロック同士の接触を考慮することはできないため，ブロック同士がオーバーラップ

２

シミュレーション手法の概要
本シミュレーションは，UAV 測量等で得られたしてしまう等，実際にブロックが積み上がる状

既設構造物の 3 次元形状データを読み込み，そ況を再現することはできない．
そこで，消波工の 3 次元デジタルモデルを容こへ消波ブロックモデルを設置していき，設置

易に作成するための，消波ブロック据付シミュ

完了後のブロック形状データや各ブロックの位

レーション手法の開発を行った．本手法は，実際

置・姿勢のデータ等を出力するというものであのブロック据付作業（図-1）と同様にワイヤーでる．

の作業を模擬するものであり，リアルタイムに－25－

本手法は，オープンソースの物理エンジンである PyBullet をベースとして開発した．物理エンジンは，複数の物体の接触や衝突を含む物理
挙動をリアルタイムでシミュレートするものであり，ゲームにおいてリアルな表現をするために用いられる他，ロボットや建設機械等のシミュレーションのような精度が求められる用途でも活用されている．ブロック据付シミュレーシ
ョンに物理エンジンを用いることの利点は，「リ

図-4 ブロック吊上げ姿勢

アルタイム」かつ「インタラクティブ」なシミュ
レーションが実施できることである．これによ

２．２

操作方法

り，消波工の状況をモニターしながら，設置するブロック据付作業においては，設置するブロブロックモデルを適切な位置に誘導し，ブロッ

ックの水平・上下移動，鉛直軸まわりの回転，視ク相互のかみ合わせを考慮して据え付けるとい点の移動やズーム，ワイヤーの切り離し，吊り上った，実際の据付作業に近い操作が可能となる． げ姿勢の切り替え等，様々な操作を行う必要がある．そこで，ゲームパッドを用いてこれらの入
２．１

ワイヤーモデルによるブロック据付力をできるようにすることで，操作性を向上さ

ブロックの設置位置や姿勢の微調整ができる

せた（図-5）．

ように，ワイヤーを用いる実際の据付作業を模ブロック
回転擬することとした．ワイヤーモデルは複数の棒

ブロック
上下移動

加速・減速
姿勢切替

状体をヒンジで連結して作成した．ワイヤーモ

ワイヤー
切離し

ブロック
水平移動

デルの下端とブロックモデルを連結してブロックを吊り上げ，ワイヤーの上端部を操作して移ズーム

動し，設置位置が決定したらワイヤーとブロッ

視点回転

図-5 ゲームパッドへの操作割り当て例

クの連結を切り離す（図-3）．また，ワイヤーとブロックとの連結位置を切り替えることで，実また，別の操作方法として VR 空間内での据付施工で用いられる複数のブロック吊上げ姿勢を操作を行う方法も並行して開発を進めている．

再現できるようにした（図-4）．

この場合の機器構成は，PC，VR ヘッドセット，
VR コントローラーとなる．視点の操作は VR ヘッ
ドセットからの情報に基づいており，操作者の位置と向きに応じて視点が移動する（図-6）．また，ブロック位置の操作に関しては，VR コント
ローラーの位置（すなわち操作者の手の位置）に連動して動くようにした．VR を用いることの利点として，消波工の凹凸や距離感をより現実的

図-3 ワイヤーモデルによるブロック据付に把握できることや，設置するブロックをより直感的に誘導できることも挙げられる．

－26－

図-6 VR を使用する場合の機器構成

２．３

図-9 断面形状の測定結果例

その他の機能物理エンジンは比較的高速に物体同士の衝突

その他の機能として，自動設置機能，断面形状測定機能，ブロック固定機能などを加えた．

判定を行うことが可能であるが，設置したブロック個数が増えてくると計算負荷が高くなり，

自動設置機能は，図-7 に示すように規則的な動作が遅くなってくる．そこで，計算負荷を緩和

配置で複数のブロックを自動的に並べるものでするための対策として，設置済みの一部のブロ

ある．

ックを固定し，固定したブロック同士の衝突判定は行わないようにする機能を加えた．このブロック固定機能を用いることで，ブロック個数が多くなってもスムーズにシミュレーションを実施することができる．

図-7 自動設置機能による規則的な配置例

３

消波工の補修検討への活用例
本技術は，消波工の設計・施工・維持管理など

また，多数のブロックを設置する場合にはブの様々な場面での活用が考えられるが，ここでロックを一つずつ操作すると時間と労力を要す

は補修検討への活用方法例を紹介する．検討のるため，指定した任意の領域内に所定のブロッ流れは以下の通りである（図-10）．

ク個数が収まるようにブロックを自動的に配置① UAV 測量等により既設構造物の 3 次元形状デする機能も開発中である．図-8 はこの自動設置機能を用いて台形形状の断面の傾斜堤にブロッータを取得する② 消波ブロックの積み増しの検討を本シミュ

クを設置した例である．また，任意の測線で断面形状を測定することも可能である（図-9）．

レーション手法により行う③ 得られた消波工の 3 次元データを取り込んだ波浪シミュレーションを行い，ブロック積
み増しの効果を検証する

既設構造物のデータは，OBJ 形式のデータに変換することで，ブロック据付シミュレーションで読み込むことができる．UAV 測量で得られる 3
図-8 自動設置機能による傾斜堤への設置例

次元形状データ等は空間解像度が非常に高いこ－27－

図-10 本技術の活用イメージとがあるため，そのまま読み込んでしまうと計算負荷が高くなってしまう場合がある．そのような場合には，影響が小さいと考えられる範囲
で既設構造物の形状を簡略化する必要がある（図-11）．

図-12 3 次元ブロック形状データを取り込んだ
図-11 既設構造物の 3 次元形状データ例

波浪シミュレーションの実施例

ブロック据付完了後のデータは STL 形式で出

４

おわりに

力できる．そのデータを OpenFOAM 等の流体解析

消波工の 3 次元デジタルモデルを容易に作成

シミュレーションに取り込むことで，例えばブするためのブロック据付シミュレーション手法

ロック積み増しの有無による越波状況の比較をを紹介した．本技術は，消波工の水理機能の高精行うことができる（図-12）．このように，現地の度な数値シミュレーションや，現場でのブロッ

地形や既設構造物の形状だけでなく，個々の消ク据付作業におけるブロック設置方法の検討な波ブロック形状まで考慮した波浪シミュレーシ

ど，様々な用途での活用が考えられる．

ョンを行うことで，ブロック積み増しの検討をより精緻に行えると考えられる．

今後も，消波工の設計・施工・維持管理等における高度化や効率化に寄与できるよう，検討を継続する所存である．

－28－

5G を用いた遠隔操縦システムの構築
大林組
日本電気
酒井重工業
１

技術研究所

新事業推進部門

開発本部

はじめに

〇主席技師

稲川

雄宣

上級主席技師

古屋

弘

印南

貴春

櫛田

成基

ディレクター

新技術開発部リーダーク）を用いて運用されることが考えられるため，本件で建設分野におけるロボット化は「無人化施工技術」とはローカル 5G を用いた．さらに，遠隔操作による作業して発展し，今日さまざまな現場で活躍するに至っていだけではなく，一般の施工において重要となる出来形管る．特に近年は地震，豪雨，噴火災害など大規模災害の理や品質管理に関しても遠隔で実施することとした．す

復旧や対策工事に数多く適用され，社会インフラの再構

なわち，遠隔操作やマシンコントロールに 3D レーザー

築に無人化施工技術は大いに活用されている．

スキャナ，加速度計などのセンサを組合せ，リアルタイ

大林組と日本電気は図-1 に示すように，2017 年度より，KDDI が総務省から受託した委託業務「5G を利用し

ム出来形・品質管理を組合せた「統合施工管理システム」
を構築し，試行した．

た建設機械（以下，建機と略記）の遠隔操縦の実証実験」
において，建機の遠隔操縦の実証実験を 3 年間実施してきた 1) ．2019 年度は酒井重工業も加わり，遠隔操縦を実２

機器構成および実験内容
実験は，2021 年 3 月に（株）大林組が施工中の静岡際の道路造成のように施工図面に基づく工事（一般施工） 県御殿場市印野字丸尾の境沢川調節池にて実施した．以への適用を想定し，5G 通信（第 5 世代通信規格）を用下に，概要について述べる．

いた遠隔操縦により，道路造成を実施した 2) ．

２．１

機器構成

2020 年 度 は 官 民 研 究 開 発 投 資 拡 大 プ ロ グ ラ ム

実験に使用した機器構成を図-2 に示す．今回の実証(PRISM)3) で の 試 行業 務 に 採択 さ れ ，実 現 場 の施 工 に お

実験では，油圧ショベル，キャリアダンプ，ブルドーザ

いて 5G を利用した建機の遠隔操縦の実証実験を実施しーの計 3 台の建機を，5G と 5GHz 帯無線を利用して汎用た．なお，土木の現場を想定した場合，ローカル 5G（地遠 隔 操 縦 装 置 と 電 気 信号 制 御 装 置 に よる 遠 隔 操 縦 を 行

域の企業や自治体等が個別に利用できる 5G ネットワー

った 5G の高速大容量と低遅延を活用することで油圧シ

図－１

5G 通信を用いた建機の遠隔操縦実証実験

－29－

図－２
ョ ベ ル は 搭 乗 操 作 と 同様 の 操 作 性 を 目指 す と と も に ，

機器構成
２．２

実験工程

5GHz 帯無線を利用したキャリアダンプとブルドーザー

今回の 実証実験は幅 3.3m×60m の提体に コア材を運の 遠 隔 操 縦 及 び 自 動 運転 シ ス テ ム を 搭載 し た 振 動 ロ ー

搬し、敷均し転圧する一連の堤体造成工事にて実施した

ラと連携させる．同時に実証ヤードから約 300km 離れた（図－３）．実験の流れ及び建機の動作は以下のとおり

当 社 西 日 本 ロ ボ テ ィ クス セ ン タ ー か ら油 圧 シ ョ ベ ル のである．

長距離遠隔操縦，キャリアダンプの音声操縦にて搭乗操①油圧ショベルでコア材を 4 回掘削し，クローラキャリ

作と同様の操作性についても確認した．

アに積込を実施．

また現在の施工方法では，測量や施工を順次行って出②クローラキャリアはコア材を約 60m 先(片道 )の造成

来 上 が っ た 工 事 物 (出 来形 )に 対 し て 品 質 の確 認 を 行 う

箇所に運搬し，荷下ろしを実施．

のが一般であるが，5G を利用した施工方法の展望とし③ブルドーザーは運搬されたコア材を 2 回から 3 回ほて，遠隔操縦に測量や施工の結果を集約して，測量と施ど敷き均しを実施．

工を同時に実施することで，作業のムラや無駄な工数を④振動ローラは幅 3.3m×20m での 6 回締固め作業を実削減することを目的とする．今回は 2 台の 3D レーザー

施．

スキャナを用いて測量を行い，土砂量や造成結果をリア

実験エリアでは 3D レーザースキャナにて実験開始前にルタイムに遠隔操縦管理室にて把握することによって， 道路造成箇所を測量し，測量した結果をガイダンスモニ
一 般 工 事 に お け る 測 量と 施 工 を 同 時 に実 施 す る こ と をタにすぐに表示できるように設定した．

再現した．また，GNSS を用いた転圧回数や加速度応答
値による換算乾燥密度，地盤反力係数等による面的品質

３

管理も試行した．

３．１

－30－

実証実験結果E2E（End to End）遅延測定結果

図－３

遠隔操縦/自動運転によるダム堤体施工
表－１

今回の 5G システムを使った遠隔操縦システムの End

遅延計測結果to End 遅延を以下の方法で計測した．まず，1/100 秒まで 測 定 で き る ス マ ー トフ ォ ン の ア プ リケ ー シ ョ ン を 利用し，2 台のスマートフォンの画面を，遠隔操縦管理室
にて時刻計測開始時に 1/400 のシャッタースピードで写真撮影を行った．
次 に 片 方 の ス マ ー ト フ ォ ン を 遠 隔 操縦 し て い る 建 機のカメラ位置に持って行き，遠隔操縦画面に映された映像と，もう一つのスマートフォン画面を同時に撮影するを取得可能なノンプリズムの計測機器で，計測対象箇所

ことで，その時間差を計測値とした．

にレーザーを照射し，距離と角度情報を取得して三次元

計測は 3 台の建機で 3 回ずつ行い，その平均値を遅延

座標を取得する．今回の実験では堤体盛土造成箇所を対とした．計測結果を表－１に示す．今回の実験では遅延象にレーザーを照射し，転圧前と転圧後の三次元座標を

は 100ms〜210ms となり，生産性の高い遠隔操縦（＝映取得する計測を実施した．図－４に計測結果を示す．点像の空間分解能の向上）を行うために必要な約 50Mbps

群データを高さで色分けすることにより，転圧前の敷きの ス ル ー プ ッ ト に 対 して 建 機 の 遠 隔 操縦 が 支 障 な く 操

均し高さの確認や転圧後の仕上がり高さ・平坦性の確認

縦できると考えている概ね 200ms 以下の結果を得た．なが可能であると判断された．なお，3D レーザースキャ

お，200ms はこれまで行ってきた遠隔操作実証試験で， ナ は 遠 隔 で の 指 示 や 設定 し た 間 隔 で の計 測 も 可 能 と な
オ ペ レ ー タ ー が 運 転 操作 で 気 に な ら ない 映 像 遅 延 時 間っており，敷き均しを行うブルドーザーのオペレーターとして得ている経験値である。

が，3D レーザースキャナのデータを用いて，現在どの

３．２

程 度 の 高 さ 及 び 平 坦 性を 保 っ て い る かの 確 認 も 可 能 で3D レーザースキャナ計測結果

3D レーザースキャナは，地形や構造物の三次元データ

ある．

－31－

３．３

統合施工管理システム試行結果

沈下量(mm)

堤体盛土の本体施工を対象とした実証実験において，5G 技術を中心とした遠隔操縦を基幹とし，自動運転，
マシンコントロールを実施し，円滑に施工を行うことができた．また，静岡県御殿場市から 300km 離れた大阪府
枚 方 市 か ら の 油 圧 シ ョベ ル の 超 遠 隔 や音 声 操 作 に よ る
キャリアダンプの自律運転もトラブルもなく実施でき，転圧前新たな遠隔操縦技術の実証を行うことができた．
品質管理に関して，今回の統合施工管理システムでは，
3D レーザースキャナ，α システムおよびコンパクショ
ンマイスターを導入した．特に前者に関しては，最短 15秒 間 隔 で 現 場 情 報 を スキ ャ ニ ン グ し リア ル タ イ ム に 遠
隔 施 工 管 理 室 に 情 報 を送 る こ と で オ ペレ ー タ ー 支 援 を転圧後行うことができた．また，出来形も必要な精度で計測が

図－４ 3D スキャナーによる計測結果

でき，近年流行のドローンよりも高精度で高頻度な計測が行えることが確認できた．これらはさらに詳細なデーローカル 5G を用いた建機の遠隔操作による本体堤体盛タ（測定密度を細かくする）では大容量のデータ通信が土造成を実証し，一般施工へのローカル 5G 適用の可能必要となることから，5G の活用とセットで現場利用が性を示すことができた。

促進するものと考える．後者についても，遠隔操作室に

謝辞：今回の実験は，官民研究開発投資拡大プログラム

おいて俯瞰カメラからの映像だけでなく，転圧回数のヒ

予算を活用し，国土交通省の２０２０年度「建設現場のートマップが確認できるため，施工完了時に所定のエリ生産性を飛躍的に向上するための革新的技術の導入・活ア が 規 定 の 転 圧 回 数 以上 で 締 固 め た こと を 遠 隔 で 管 理用に関するプロジェクト」にて実施している。本発表にすることが可能であった．

ご協力頂いた関係者各位に感謝する。

４【参考文献】

おわりに今回の実験では，5G と 5GHz 帯無線を利用して汎用遠

1)古 屋

弘 ，森

直 樹 ，永嶋充 ，“ 次 世代 高 速通 信 ５Ｇ を 用

隔操縦装置と電気信号制御装置での 3 台の建機（油圧シい た 重 機 の 遠 隔 操 縦 試 験 ” ， 大 林 組 技 術 研 究 所 報 , No.82,

ョベル，クローラキャリア，ブルドーザー）の遠隔操作

2018と 1 台の建機（振動ローラ）の自動運転により，堤体盛2)古 屋

土（コア材）を造成することをシナリオとして実験を行用いた重機の遠隔操縦の高度化”，った。5G の大容量データ通信により，建機の遠隔操縦

No.83, 2019

が違和感なく操縦できる目標指標である E2E 遅延測定

3) 官 民 研 究 開 発 投 資 拡 大 プ ロ グ ラ ム （ Public/Private R&D

200msec 以下の結果を得ることができた。また，通信品

Investment Strategic Expansion PrograM：PRISM（ プ リズ ム）），質 の 劣 化 が 発 生 し な いよ う に コ ー デ ック の 受 信 バ ッ フ

内閣府，

ァの値を調整することにより，映像の途切れはほぼ発生

https://www8.cao.go.jp/cstp/prism/index.htm

弘 ，岩 下正 剛 ，陣 内英 二 他 ，“ 次 世代 高 速通 信 5G をせず，遠隔操作に大きな支障は生じなかった。すなわち， (参 照 2021-09-09)－32－

大林組技術研究所報,プレキャスト床版接合技術「Head-bar ジョイント」
大成建設(株)技術センター

課長

〇川口

哲生

大成建設(株)技術センター

主任

渡部

孝彦

大成建設(株)技術センター

チームリーダー

浙江大学建築工程学院
１

教授

武田
趙

均
唯堅

ョンと)の概要、表-1 にその特徴を従来技術（ルはじめに
高度経済成長期に建設された道路橋の鉄筋コ

ープ継手）と比較して示す。ループ継手は、相互ンクリート製床版（以下、RC 床版）は、塩害やの PCa 床版から突出したループ状の橋軸方向鉄疲労等による劣化が顕在化しており、劣化した筋を接合部の現場打ちコンクリートに定着する

既存の RC 床版をプレキャスト床版(以下、PCa

ことで床版を接合するもので閉合したループ状床版)に取り替える工事が多数計画・実施されて鉄筋の内側に橋軸直交方向の鉄筋を 6 本配置すいる。床版取替工事では、工事に伴う交通への影ることが必要でる。これは、PCa 床版設置により響を最小限に抑制する必要があり、現地での施相互のループ状鉄筋が閉合した後に横から差し

工期間をできるだけ短縮し、速やかに供用を再込んで配筋する必要があり現場作業性が低下す

開すること求められる。床版の PCa 化は品質確る要因の一つであった。また、ループ状鉄筋の曲保の観点で優れ、施工性の向上や工期短縮にもげ加工における曲げ半径の制約により実質的に有効であるが、現場施工部となる PCa 床版同士

床版厚は 220mm 以上とする必要があり、PCa 床の接合部の構造については改良の余地があった。 版の設計の自由度を制限する要因ともなっていそこで、現場施工となる接合部の間詰施工量のた。さらに、間詰部の現場打ちのコンクリートの低減と施工性の向上させるため、接合部の幅を施工では、間詰に必要なコンクリートが比較的大幅に短縮可能な PCa 床版相互の接合構造を開多くなるため、レディーミクストコンクリート発した。なお、本技術は車両の通行方向に直行す

を床版架設用のクレーンによるバケット打ちやる方向（橋軸直行方向）接合部の接合構造である。 ポンプ圧送により施工されるのが一般的であっ2た。この場合、間詰施工時には PCa 床版の架設

Head-bar ジョイントの概要

図-1 に開発した PCa 床版接合構造(Head-bar ジ

Head-bar

PCa床版

作業ができないことが工程上の課題であった。

間詰幅：110mm

せん断キー
深さ30mm×幅60mm

PCa床版

間詰材（高強度鋼繊維補強モルタル）

図-1 開発した PCa 床版接合構造（Head-bar ジョイント）－33－

表-1 既存技術（ループ継手）と Head-bar ジョイントの特徴
Head-Barジョイント
ループ継手

接合部の概要

鉄筋

施工性

間詰幅

110mm

間詰材

・高強度繊維補強モルタル（収縮補償）
設計基準強度：97N/mm2・勾配施工可・簡易なミキサで製造・収縮補償用コンクリート
設計基準強度：50N/mm2・勾配施工可・レディーミクストコンクリート

鉄筋（橋軸方向）

・プレート定着型機械式定着鉄筋（Head-Bar）・ループ状鉄筋

間詰部鉄筋(橋軸直角方向)

・不要

・6本配置
鉄筋は側面端部から挿入

PCa床版の設置
間詰部の配筋・上部から吊降ろしにより床版を設置
・橋軸直角方向鉄筋の配筋工程を省略

・上部から吊降ろし後横方向に移動して床版を設置（あご付きの場合）
・橋軸直角方向の鉄筋の配筋作業が煩雑

間詰材の打込み・ミキサから直接排出・打込み
・施工量はループ継手の1/3程度

・クレーン+バケット，配管+ポンプ

330mm

以上の観点から床版間の接合部の間詰幅を大幅と、間詰材のコーン破壊が防止されることが従に短縮できれば、床版取替工事のさらなる効率

来技術と同等の構造性能を確保するために重要化が図れるものと考えられた。

であると考えられた。そこで、プレートの健全性

図-1 と表-1 に示すよ うに、新たに開発したの検証を目的としプレートの形状寸法を要因とPCa 床版の接合構造は従来技術の課題を解決しし鉄筋部の付着を切った引抜き試験、プレートたものであり、間詰幅は従来の 1/3（110mm）にの形状寸法が間詰材のコーン破壊に及ぼす影響

短縮することができ、さらに間詰部への鉄筋のの検証を目的とした定着試験および終局時の破配置を省略することが可能となった。また、間詰

壊性状の確認を目的とし間詰幅と間詰材強度を材の施工量の低減により、簡易なコンクリート

要因とした静的曲げ載荷実験を実施した。以上

ミキサを用い現場で間詰材を製造して、ミキサの実験による検証結果により接合部の仕様を決から直接間詰部に打ち込む方法でも十分な施工定し、最終的に輪荷重走行試験を実施して開発ができ、間詰材の打込みに架設用クレーンを使した接合構造を適用した PCa 床版の疲労耐久性用する必要がなくなり架設工程に影響を及ぼすを検証した。以下に、各実験結果の概要を示す。

ことなく間詰部の施工が可能になった。

また、輪荷重走行試験により疲労耐久性を検証

3.

した後、実現場に適用を行って、良好な施工性を接合部の仕様と構造性能に関する各種実験
本構造では鉄筋の引張力は間詰材を介して伝有することを確認した。

達されるものと考えた。つまり、対向する機械式(1)引抜き試験

定着鉄筋の定着プレート同士が互いに拘束する

図-2 に示すように試験体は通常のコンクリー

ことによって鉄筋応力が伝達されると想定した。 トとし試験時強度は 33N/mm 2 であった。鉄筋部
このような機構を想定した場合、鉄筋の規格引の付着を切ってププレートの長辺長は 70mm と張強さ相当の荷重までプレートが健全であるこした。実験の結果、プレート厚さ 12mm では規

－34－

定着体

プレート

鉄筋

ロードセル

材質

荷重

SD345
SM490
D19

センターホール
ジャッキ

プレートのひずみ，μ

鉄筋引抜変位鉄筋ひずみ

Head-bar

40×70×12
40×70×161000

加力梁（穴あり）加力梁

寸法（mm）
短辺a×長辺b×厚t

コンクリート試験体
600×600×300

PL変位
PLひずみ分布0-1000

t12mm-①-2000

t12mm-②
t16mm-①-3000-35 -25 -15 -55
15 25
中心からの距離，mm35

規格引張強さ相当荷重時のプレートのひずみ分布（t12mm 降伏）

図-2 引抜き試験（鉄筋部付着なし）
加力フレームコンクリート表面ひずみ

ロードセル

鉄筋

定着体

SD345
D19
間隔
150mm

センターホール ロードセル
ジャッキ
荷重

ロードセル

円形

プレート
寸法(mm)
材質
a×b×t
S35C
φ50×12

矩形

SM490

形状

PL変位，PLひずみ分布

規格引張強さ400

DA

0.95fy
B,C

200

600
鉄筋応力，N/mm2

鉄筋応力，N/mm2

600

0
0.0

0.5
プレート変位，mm

1.0

400

B

D

記
号
A

40×60×12

B

40×70×12
40×70×16

C
D

A

C

200
0
-10000-5000
プレートひずみ，μ0

A コーン破壊B,C,D 健全（載荷試験後の状況）

図-3 定着試験
格引張強さ相当の荷重時に降伏ひずみを超えるが確実に伝達されることが確認された。プレー

ひずみがプレートに発生する結果となり、厚さ

ト面積が大きくプレートの曲げ剛性が大きいほ16mm では降伏しないことが確認された。

ど定着性能が高くなると考えられた。

(2)定着試験(3)静的曲げ載荷実験

図-3 に示すように試験体は高強度繊維補強モ

図-4 に示す様に試験体は実橋の PCa 床版の接ルタルとし試験時強度は 74N/mm2 であった。試

合部を模擬した版状の形状で、幅 825mm、長さ

験体の寸法は奥行き 100mm、長辺長 300mm で、 3000mm、厚さ 220mm とした。PCa 床版は圧縮
短辺長はプレート厚さに応じて 100mm また は

強度 50N 級のコンクリートである。床版取替工

110mm とした。実験の結果、間詰部のコーン破事と同様に床版製作後に接合した。実験の結果、壊を防止すれば、規格引張強さ相当までの応力

間詰材が中強度で間詰幅 100mm の場合に、接合－35－

PCa床版部圧壊→荷重低下

300

主引張鉄筋降伏間詰材

200

間詰幅，mm

記号

100

H100

150

H150

100

M100

50

150

M150

250

M250

0

340(ループ継手)

R340

高強度100N級
鋼繊2.3%
中強度60N級
鋼繊1.0%
膨張コン50N級

荷重，kN

250

H100

間詰部コーン破壊→荷重低下（主筋降伏せず）

150
100

H150

除荷

M100
M150
M250
R340

0

20

40
たわみ，mm60

80

図-4 静的曲げ載荷実験
残留+活荷重4300

接合部（幅110）

8.0

400

250kN×10万回

6.0

300

4.0

200

2.0

100

0.0

220

0
0

単位：mm

荷重，kN

たわみ，mm2500

3000×500

載荷荷重（490kN,70.8万回） 500

10.0

走行範囲

残留

20

40
60
走行回数，万回80

図-5 輪荷重走行試験
部間詰材のコーン破壊により鉄筋の抜出しがに相当する荷重と載荷回数(250kN×10 万回)を含生じ、鉄筋が降伏することなく荷重低下した。一む階段状の載荷パターンにて実施した。

方、高強度間詰材は間詰幅 100mm の場合もルー

250kN×10 万回終了時に水張り試験を実施して、プ継手と同等以上の耐力が確認された。この実設計共用期間 100 年に相当する疲労耐久性を満験から間詰材を高強度繊維補強として間詰部の足することを確認した。その後、試験体が破壊に破壊を防止すれば、終局時の挙動は従来と同様至るまで荷重を上げながら載荷を継続し PCa 床であり、間詰幅を 100mm 程度まで短縮すること

版部が破壊に至ることを確認した。

が可能と考えられた。

4

まとめ
RC 床版の取替え工事を対象に、現場工期短縮を(4)輪荷重走行試験
開発した接合構造では 間詰幅が小さいため、目的として、プレート定着型鉄筋と接合部間詰材の単位長さ当たりにおける接合部付近の配筋量と高品質化により、間詰幅を大幅に短縮することがで床版本体の配筋量がほぼ同等となり、間詰材にき、PCa 床版の設置と接合に関する施工性を向上さ使用した鋼繊維による応力分散も期待できるこせることができる「Head-bar ジョイント」を新たにとから、接合部内には橋軸直角方向の鉄筋を配開発した。

置しない条件で実験を行った。図-5 に示す様に、 5
輪荷重走行試験は、NEXCO 設計要領第二集橋梁

参考文献

1) NEXCO 三社 設計要領第二集 橋梁保全編 令和元年 7 月

保全編 1)（NEXCO 試験方法 442、プレキャスト PC
床版接合部の疲労耐久性）による耐用年数 100 年－36－道路橋 RC 床版の高耐久補修工法 T-Sus Layer の開発
大成建設(株)

技術センター

社会基盤技術研究部

大成ロテック(株)
１

技術研究所

主席研究員

〇橋本

理

越川

喜孝

部長

版の上面を UHPFRC にて打替えあるいは増厚す

はじめに
近年、既設道路橋の RC 床版では床版上面の劣る高耐久補修工法である。図－2 に各種繊維補強化や、それに伴う内部鉄筋の腐食、遊離石灰の漏コンクリートにおいて 1 本のひび割れに着目し出等の進行が確認され、床版としての耐荷力低た場合のひび割れ幅とひび割れ間で繊維が架橋

下が大きな社会問題となっている。RC 床版の劣することにより伝達される応力（引張応力）の関化は交通荷重の繰返し作用とコンクリートのひ係 2)（UHPFRC を追記）を示す。SFRC ではひび

び割れ内部に浸透した水の相互作用によって促割れの発生とともに当該箇所で負担できる引張進されるものと考えられている。すなわち、コン

応力が急激に低下するのに対し、UHPFRC では

クリートのひび割れ内部に水が浸入することで、 ひび割れが発生する引張応力（ひび割れ発生強
ひび割れの進展やひび割れ内部のすり磨き作用度）が大きく，ひび割れ発生後でもひび割れ部でによる損傷、内部鉄筋の腐食、凍害等による劣化負担できる引張応力が大きいことが分かる。しが促進され、RC 床版の耐荷力が急速に低下する。 たがって、RC 床版上面に UHPFRC 層を設ける
筆者らは、一般のコンクリートに比べて高強ことで、RC 床版内への水や塩分の浸入に対する度で緻密な超高性能繊維補強セメント系複合材

抵抗性が大幅に向上し、床版の延命化やライフ

料 （ Ultra-High Performance Fiber Reinforced

コストの低減に繋がるものと期待される。

Cement-based Composites：以下、UHPFRC）によ

２．２

り RC 床版上面を打替えあるいは増厚する高耐使用材料および配合

T-Sus Layer で使用する UHPFRC の構成材料お久補修工法 T-Sus Layer の開発を行ってきた 1) 。
T-Sus Layer を床版上面の全面に施すことで既設RC 床 版 に 生じ た ひ び割 れ 内 部 へ の水 や 塩 分の

補修前

補修後

舗装

舗装

上面劣化範囲UHPFRC※

既設RC床版

既設RC床版

浸入を抑制し、ひび割れ内部のすり磨き作用に対する抵抗性が向上すると考えられるため、交※ウォータージェットにて劣化範囲を除去後打込み

通荷重に対する長期耐久性の向上も期待される。

図－1

T-Sus Layer の構成

本稿では、T-Sus Layer を適用した RC 床版の
UFC(UHPFRC)

引張応力

輪荷重走行試験を行い耐疲労性の検証を行ったので、その結果について報告する。

２

SHCC

SFRC

T-Sus Layer の概要

Plain

２．１

工法概要

ひび割れ幅

T-Sus Layer は，図－1 に示すとおり既設 RC 床－37－

図－2 引張応力－ひび割れ幅関係

2)

表－1

UHPFRC の構成材料
概

表－3

使用材料

記号

結合材

B

ポルトランドセメント，ポゾラン材等から構成される市販のプレミックス品

骨

材

S

粒径2.5mm以下に調整された市販のプレミックス品

鋼繊維

F

長さ:15mm，直径:0.2mm，アスペクト比:75
引張強度:2,000N/mm²以上

高性能減水剤

SP

専用減水剤

空気量調整剤

AC ポリアルキレングリコール誘導体

表－2

要

170

AC

10

1

s/a
(%)

W

C

S

G

混和剤

54.5

48.9

176

323

864

925

3.23

材料試験結果種 別コンクリート

材 齢

28日

48日

※

28日

48日※

養生方法

標準
養生

現場
養生

20℃
封緘

現場
養生

26.8

27.4

169

188

圧縮強度 (N/mm2)

単位量（kg/m3）
SP

単位量(kg/m³)

W/C
(%)

表－4

UHPFRC の配合

W

コンクリートの配合

2

ひび割れ発生強度 (N/mm )

B

S

F

1,086

1,135

157 (2vol.%)2

ヤング係数 (kN/mm )UHPFRC

-

-

8.63

7.97

25.3

26.3

53.9

55.3

※輪荷重走行試験開始材齢

よび配合を表－1、表－2 に示す。一般的に超高強度繊維補強コンクリート（UFC）のコンシステ
ンシー管理にはフロー試験（JIS R5201）が採用されており管理値として自己充填を可能とする
ため 230～270mm（落下なし）とされているが 3) 、T-Sus Layer では勾配面での流動抵抗性保持が可
能 な UHPFRC の フ ロ ー 管 理 値 と し て 140 ～

図－3

供試体形状と寸法180mm（15 回落下）と設定した 1) 。
UHPFRC による上面打替え厚さは 50mm とし、
３

RC 床 版 上 面を ウ ォ ータ ー ジ ェ ッ トに て 除 去し

輪荷重走行試験

３．１

た後、打継面を湿潤状態として UHPFRC を打込

実験条件および配合

本実験では、床版上面に劣化が進行している

んだ。なお、UHPFRC 施工目地部には鋼繊維が供用中の既設 RC 床版を想定し、昭和 47 年制定

架橋しておらず耐久性上の弱点となることが想の道路橋示方書 4)（以下、S47 道示）に準じて設定されたため、図－3 に示す位置に UHPFRC の計・製作した RC 床版の上面を T-Sus Layer にて施工目地を設け、図－4 に示す目地処理を施した。

補修した床版を用いた。RC 床版に使用したコン

FRP 格子筋の仕様を表－5 に示す。

クリートは設計基準強度 24N/mm2 のレディーミ

３．３

実験方法

クストコンクリートであり、配合は表－3 に示す

輪荷重走行試験では、供試体上面に載荷版をとおりである。コンクリートおよび UHPFRC の一列に並べ、その上に鉄輪を走行させることに材料試験結果を表－4 に示す。

より載荷を行った。鉄輪の走行範囲は図－3 に示

３．２

すとおりである。供試体の支持条件は、長辺方向

供試体の仕様図－3 に供試体形状と寸法を示す。RC 床版のの 2 辺を単純支持とし鉛直方向の変位のみ拘束

厚さや配筋仕様は、実際に S47 道示に準拠してした。また、短辺方向の 2 辺は端桁による弾性供用された床版 5) を参考に設定した 6) 。

支持とし変位を拘束することで短辺からの曲げ

－38－

210
105

表－7

105
20

接着剤

UHPFRC(先打)UHPFRC(後打)FRP格子筋

既設コンクリート

単位：mm

図－4 UHPFRC 施工目地の処理
表－5

FRP 格子筋の仕様

筋断面積
(mm2)

引張強度
(N/mm2)

引張弾性率(N/mm2)

格子間隔
(mm)

単位重量
(g/m2)

26.4

1,400

100,000

50×50

1,510

表－6

本載荷の載荷ステップ

STEP

載荷荷重 (kN)

載荷回数 (回)

累計回数 (回)1157

40,00040,0002

177

40,00080,0003

19640,000120,000

4

216

40,000160,000

5

235

40,000200,000

6

250

100,000

300,000

7275

40,000340,000

8

314

写真－1

輪荷重走行試験（本載荷）の状況

破壊まで

予備載荷の載荷ステップ

STEP

載荷荷重 (kN)

載荷回数 (回)

累計回数 (回)

1

157

1,000

1,000

2

177

1,000

2,000

3

196

5,000

7,000

破壊を防止した。試験中の計測項目は、輪荷重走

100 年相当の走行回数（乾燥条件）として提案さ行試験の各段階で実施する静的載荷時の床版たれている 10 万回 8) を採用しており、その後は表わみおよびひび割れ分布である。

－7 に示す載荷方法とした。本載荷の状況を写真はじめに、供用中の RC 床版に生じているひび割れを模擬する目的で、T-Sus Layer を施す前段－1 に示す。
３．４

実験結果および考察

階の RC 床版を試験機に設置し輪荷重を載荷し予備載荷 完了時 点にて 、ひび割 れが亀 甲状にた（以下、予備載荷）。予備載荷の載荷ステップ生じており、その間隔が 50cm 以下であることをを表－6 に示す。予備載荷は、床版下面に二方向確認した。供試体中央（1m×1m）でのひび割れ密

ひび割れ（間隔が 50cm 以下）が生じるまでとし度は 8.8m/m2 であり一般に使用限界状態 9) とさた。これは、保全点検要領 7) において劣化度 B・ れている 10m/m 2 に近い値となった。
C と判定され、劣化が大きい、あるいは大きくな

図－5 に本載荷時におけるたわみと走行回数りつつあると判定される劣化程度に該当する。

の関係を示す。たわみは、本載荷の各段階で静的

予備載荷後、図－3 に示す範囲の床版上面を載荷を行った際に供試体中央に生じたたわみを

UHPFRC にて打ち替え、輪荷重走行試験を行っ示している。供試体下面からの漏水は、載荷荷重

た（以下、本載荷）。本載荷では、輪荷重走行下314kN で 7000 回走行した時点に UHPFRC 施工

における UHPFRC の防水性を検証する目的で、 目地直下付近で確認され、耐用年数 100 年相当
本載荷開始時より供試体上面に水を張った条件

走行回数 8) の完了時点での漏水やたわみの急増で載荷した（図－3）。載荷は階段状荷重漸増載荷は生じなかった。

による方法とし、157kN から開始後、走行回数 4

図－6 に本載荷時におけるたわみと等価走行

万回毎に荷重を 19.6kN ずつ増加させた。ただし、 回数の関係を示す。たわみは静的載荷時におけ載荷荷重が 250kN に達した段階では、耐用年数

る供試体中央の総たわみである。同図には、比較

－39－

載荷荷重

残留たわみ

漏水確認
▼

耐用年数100年相当8)

0

10

図－5

20
30
40
走行回数（万回）

14

400
350
300
250
200
150
100
50
0

RC47(強度換算)

12RC8(強度換算)

たわみ（mm）

総たわみ

載荷荷重（kN）

たわみ（mm）

活荷重たわみ

16
14
12
10
8
6
4
2
0

10

試験結果

8
6
4
2

漏水確認

0
1.E+0050

1.E+02

図－6

たわみと走行回数の関係

1.E+04 1.E+06 1.E+08
等価走行回数（回）

1.E+10

たわみと走行回数の関係のため S47 道示および平成 8 年制定の道路橋示

開発、大成建設技術センター報、Vol.52、No.26、

方書・同解説 10) に準拠した RC 床版の輪荷重走

2019

行試験結果 11)（以下、RC47 および RC8）も併記

2) 内田裕市：繊維補強コンクリート構造物の設した。なお、RC47 と RC8 の等価走行回数は、床計技術の現状と課題、コンクリート工学、版の強度条件を本実験と一致させて比較するたVol.50、No.5、pp.468-472、2012

め、本実験の材料試験結果に合わせて既往の疲

3) 土木学会：超高強度繊維補強コンクリートの労強度式により換算を行っている 6) 。図－6 を参設計・施工指針（案）、コンクリートライブラ

照すると、本実験は供試体上面に水張りをした

リー113、2004

条件で行ったにも関わらず、乾燥条件で実施さ4) 日本道路協会：道路橋示方書、1972.3

れた RC47 に比べて等価走行回数が多いこと、漏5) 長谷俊彦ほか：ビニロン繊維補強コンクリー

水が確認されるまでの範囲において RC8 と同程トによる既設 RC 床版の上面打替え補強効果、度のたわみとなることが確認された。このこと

構造工学論文集、Vol.63A、pp.1263-1272、2017から、本実験の範囲内においては、輪荷重走行下6) 橋 本 理 ほ か ：UHPFRC で 上 面 を 打 ち替 え た

でも T-Sus Layer の防水効果が保持されること、RC 床版の耐疲労性の評価、第 12 回道路橋床

かつ T-Sus Layer を施すことにより床版のたわみ

版シンポジウム論文報告集、2022（投稿中）7) 東・中・西日本高速道路株式会社：保全点検を大幅に低減可能であることが分かった。

要領 構造物編、2021.4
４

おわりに8) 長尾千瑛ほか：プレキャスト PC 床版継手の

本稿では、既設 RC 床版の高耐久補修工法 T-

疲労耐久性照査試験，プレストレストコンク

Sus Layer の概要および輪荷重走行試験結果につリート工学会第 26 回シンポジウム論文集，

いて紹介した。今後は様々な条件の現場に適用

pp.189-192

することを想定し、具体的な検討を進めていく。 9) 松井繁之：道路橋床版、森北出版、2007.10
10) 日 本 道 路 協 会 ： 道 路 橋 示 方 書 ・ 同 解 説 、
参考文献

1996.121) 橋本理ほか：超高性能繊維補強セメント系複11) 中谷昌一ほか：道路橋床版の疲労耐久性に関す合材料を用いた既設 RC 床版上面増厚工法のる試験，国土技術政策総合研究所資料第 28 号，2002.3－40－

他分野で取得したデータの（利）活用による舗装修繕工事の適用検討
株式会社植木組

新潟本店

舗道部

品田

惇貴

用に取得された三次元点群データに着目した。当該

１ はじめに2020 年度より適用となった ICT 舗装工（修繕工） データは、沿道上における電柱の傾き・たわみなどにおいては、施工履歴データの活用による出来形管の計測を目的としており、殆どの地域路線の三次元

理の負担軽減が進められている一方、三次元起工測

点群データを MMS により取得している（図－１）。

量やその準備、設計データの作成に時間を要するな
ど、本質的な生産性向上に向けた課題も散見される。
また、『project PLATEAU』をはじめとした、デジタルツイン構想の推進に伴い、多くの業界団体が様々な三次元空間情報を取得・蓄積し、利活用を広げている一方、取得データは自社の単一目的での利用に留まることが多く、他業界へのデータ共有・活用する事例は少ない。
本報では、さらなる生産性向上に繋がる手法の構図－１

築を目的として、データの相互活用に着目し、舗装

電柱計測用 MMS

修繕工事における業務手法を抜本的に見直すため、 ２．３ 生産性向上に向けた取組み
他業界で取得済みの三次元点群データを起工測量

地域を網羅している三次元点群データを、舗装修データとして適用する手法を考案した。

繕工事の起工測量データに適用可能となれば、都度２測量をしている現状から、大幅な業務短縮を図るこ

開発背景とができ、生産性向上に寄与すると考えた。通常、

２．１ 舗装修繕工事の現状
ICT 舗装工（修繕工）で必須項目の三次元起工測

MMS を舗装工事の計測で用いる場合、標定点を現場

量では、通常、TLS（地上型レーザースキャナ）や MMSに設置する必要があるが、インフラ設備点検の運用（モービルマッピングシステム）を用いて計測を行

上においては設置が困難である。そのため、標定点

うが、TLS 設置に伴う現場の制約条件や MMS の平面・ を設置せずに MMS で取得した三次元点群データを、
鉛直精度の補正に必要となる標定点設置など、計測補正しない状態で舗装工事に適用可能であること

準備に多くの時間を要している。特に舗装修繕工事が求められる。

は、供用中の車道上での施工となるため、交通規制

以上のことから、本取組みではインフラ設備点検

時間内の作業完了が必須であり、業務全体の効率用に MMS で取得した三次元点群データについて、化・省力化が求められている。

① 舗装修繕工事で適用可能な平面方向の相対精度を有するかを確認

２．２ MMS によるインフラ設備点検
今回、三次元起工測量における時間・工数の大幅② 標定点による高さ調整を不要とする GNSS を用削減に向け、民間企業が保有するインフラ設備点検

いた切削マシンコントロールシステムの活用－41－

平面方向の精度確認のため、TS で取得した各検証を検討することとした。
３

点座標の交点間を結んだ距離と、MMS で取得した点

TLS 及び MMS の精度比較検証

群上の各検証点の交点間距離を比較した（図－２）。

３．１ 概要MMS 計測時に標定点等の設置が必要な理由は、衛ただし、MMS 点群の場合、設置した検証点の中心を星測位の状況や車両走行時の車体傾きによるロー直接取得できるとは限らないため、中心座標は交点

ル誤差及び加減速によるピッチ誤差を補正し、精度

計算から算出した。

を基準値内に収めるためである。そのため、標定点

結果、各検証点を結ぶ全ての交点間距離が精度確を設置しないインフラ設備点検用の三次元点群デ認試験の要求精度である平面較差 10 ㎜以内となりータが、舗装修繕工事で適用可能な要求精度水準を

相対精度は良好であることが分かった。

満足しているかを確認することとした。
３．２ 試験方法
テストフィールドにおいて、20m 間隔で千鳥に検証点を設置し、TS（トータルステーション）による座標取得と MMS による計測を実施した（写真－１）。

図－２交点間距離の比較

３．４ 縦横断形状比較
３．４．１ 横断形状の比較
写真－１

鉛直方向の精度確認のため、両端部を合わせた

テストフィールド

TLS データを正として、MMS データを比較するため、縦横断線形の切出し基準として、道路中心位置

TLS と MMS の横断形状（10 ㎝間隔）について、誤差を確認した（図－３）。

にマーキングを施した。MMS の計測条件は、通常のインフラ設備点検業務と同条件とし、スキャンレー
ト 100 回転/秒、取得点数 100 万点/秒、車両速度 30㎞/h で実施した。（写真－２）

図－３

横断形状比較

結果、全体として両波形形状に大きな差異は見られず、全箇所の誤差平均値は－1.8 ㎜（N=330）となり、精度確認試験の要求精度である鉛直±4 ㎜以内と良好な結果となった。最大で－9mm の箇所があっ写真－２

構内計測状況

３．３ 検証点較差の確認たが、これはレーザによるスキャンのスパン間に測点がきたことに加え、当該箇所ではひび割れが生じ

－42－

表－１

ており、照射されたレーザが、そのひび割れに入り

標準偏差比較結果

こんだことなどが原因として考えられる。
３．４．２ 縦断形状の比較
TLS と MMS の縦断形状については、起終点端部を合わせ、50 ㎝間隔により誤差を確認した（図－４）。
結果、誤差の平均値は精度確認試験の要求精度である±4 ㎜以内には収まらなかった。MMS による点群の取得は横断計測の連続となっている。計測時に３．６ 体積の比較

は様々な誤差要因が存在するが、各横断面の計測は計画の切削体積を比較するため、TLS と MMS の両

一瞬のレーザ照射によるため、横断形状が受ける誤データについて、両端部を結んだ横断形状に対し、差の影響は小さい。これと比較して縦断形状は、時端部で 50 ㎜切削する計画を作成し、算出した。

系列ごとにデータを取得・形成すると同時に、誤差

結果、テストフィールド（A=750 ㎡）において、が蓄積されていく性質を有する。このことが、本比2％（0.75 ㎥）の誤差となった。1 層の切削厚が 50

較において、誤差が大きくなった原因と考えられる。 ㎜とした場合、鉛直±4 ㎜の誤差が生じたと仮定す
ると、最大で±8％の体積誤差が生じることとなる。
よって、今回の試験結果 2％は十分に許容できる範囲であると考えられる。
３．７ 精度比較まとめ
以上の精度比較結果から、インフラ設備点検用に取得されたデータが、標定点による補正を行わずと
図－４も、舗装修繕工事において適用可能な要求精度を相縦断形状比較

対的に有していることが確認できた。

３．５ 標準偏差の比較
標準偏差については、縦断プロフィルメータによる計測結果を正として、ソフト上で算出した TLS 及

４

現場実証試験

４．１ 概要精度比較結果より、実際の現場において、MMS にび MMS のデータと比較した（写真－３）。

よる計測データから三次元設計データを作成し、マシンコントロールシステムを活用した施工を行うこととした。実証現場は、県管理の国道におけるガ
ス管敷設工事後の舗装本復旧工事を対象としている。今回の実証では、通常のインフラ設備点検時と計測条件を揃え、新たに計測したデータを用いて実施した。
４．２ 設計データ作成時の留意点
写真－３

当該現場は両側二車線道路であるが、施工は片側縦断プロフィルメータ計測状況

結果、全てのデータにおいて、概ね同等の標準偏差値となり、良好な結果となった（表－1）。

車線のみであるため、縦断勾配の修正は実施していない。横断勾配については、センターと路肩端部を－43－

結ぶ形を基本とし、端部の巻き込みが大きい箇所に物から起点位置を推定したこと、などが原因として

ついては、現況や前後断面を参考に勾配を決定した。 考えられる。現場施工時においては、測点マーキン
グを元に切削機側の調整を施すことで、ズレを修正

４．３ GNSS マシンコントロールシステム
今回使用したマシンコントロールシステムは、
GNSS を利用した厚さ制御方式であり、平面位置と切し、精度を確保することができた。
４．６ 現場検証まとめ

削深さを個別に計測・制御している。平面位置につ

精度確認及び現場検証を経て、縦断修正を必要といては、切削機に取り付けた GNSS 受信機により決しない舗装修繕工事であれば、取得済みの三次元点定しており、切削深さにおいては、当該箇所での設群データを起工測量データとして適用可能である

計切削厚とレーザによる実測結果に基づいてコンことが確認できた。従来の TLS による測量と標定点

トロールしている（写真－４）。

を設置する MMS による測量とでは、約 2 割程度の時
間・工数削減効果がある。今回提案する手法では、
標定点の設置作業等が不要となることから、更に約5 割程度の削減効果を見込んでおり、本質的な生産性の向上に寄与するものと考える。
５．おわりに今後は、インフラ点検業務で三次元点群データを取得済みの現場において、TLS との精度比較を実施

システム取付け状況するなどし、様々な現場条件にも適用できるよう研

４．４ 設計切削厚に対する実測値の比較

究及び実績を重ねていきたい。また、施工履歴デー

写真－４

MMS で取得した現況面データに基づく各測点の設タを活用した出来形管理手法への適用拡大は勿論

計切削厚の比較については、センターから 2.0m 位のこと、施工を経て更新された情報を蓄積し、三次置を対象に実施した。

元データに付与していくことで、各地方エリアのデ結果、切削厚の誤差平均値は－2 ㎜（N＝56）とな

ジタルツイン構築に向け、取り組んでいく所存であり、全ての測点において出来形管理規格値－7 ㎜をる。本取組みを通じて構築された新たなプラットフ

満足していた。但し、道路構造物を避けて施工した

ォームが業種を超えた新たなイノベーションを引直後の箇所においては、最大で－7 ㎜の誤差が生じ

き起こし、地域課題解決の一助となるよう、利活用ていたことから、マシンコントロールに影響が出てを推進していくとともに、地域社会に新たな価値をいたものと考えられる。

提供し続けていきたい。

４．５ 設計切削量に対する実測値の比較

謝辞

今回の現場実証において、最終的な切削量を比較

本取組みにおきまして、御協力及び御助言頂きましたところ、設計値に対し＋3.5％程度と十分な精した、株式会社 NTT 東日本－関信越 新潟支店、大陸度で施工を行うことができた。一部箇所においては、 建設株式会社、株式会社イクシスの皆様に感謝申し
測点マーキングと切削機側のマシンコントロール上げます。

操作画面において、最大で 50 ㎝程度の測点のズレ

また、現場検証を御快諾頂いた、北陸ガス株式会が発生したが、これは MMS 及び切削機で取得された社、新潟県柏崎地域振興局の皆様には、本取組みにGNSS 座標の累積誤差によるもの、MMS 点群上の構造ついて御賛同、御理解を頂き、感謝申し上げます。

－44－

防水性能を有した橋面アスファルト舗装の開発
東亜道路工業株式会社
１

はじめに

２

技術研究所

鈴木

拓人

開発の目的

起伏の多いわが国の国土事情を鑑みると 広域開発工法は、グースと同程度に防水性能の高いアな道路ネットワークを形成するうえで橋梁は必

スファルト混合物（以下、混合物）を現場にて構築

要不可欠であるため、橋面舗装の修繕工事によし、床版と一体化させることを目的としている。

る交通規制は非常に大きな経済損失となるばか
りか、通行止め等となった場合には 地域を孤立

３

舗装構成

させることにもなり得る。橋梁の 床版は交通荷図－1 に開発工法の舗装断面を示す。開発工法は、重の影響を受け、そこに水が介在することで疲

接着防水材として熱可塑性植物系樹脂を多量（2.0

労耐久性が著しく低下することが報告されてい～3.0 kg/m2）に塗布することを特長とする。この接る 1) 。従って、床板の長寿命化を図るためには適

着防水材の融点は 80℃程度であるため、基層舗設時

切な橋面防水を施すことが重要となる。

に混合物と接触すると容易に溶融し、混合物下面の一般的な鋼床版における防水工法には「防水空隙を充填するとともに混合物へ浸透する（図－2

性能を有したアスファルト混合物」として、グー参照）。また、使用するプライマーは、材質に関わらスアスファルト舗装（以下、グース）が適用されず高い接着力を有しているため、開発工法はコンクている。グースは流し込み施工が可能であり、ひリート床版でも鋼床版でも適用可能である。

び割れ抵抗性に優れている ため突起物などが多い鋼床版に適用される。近年では、床板防水の施

表 層
基 層

工を目的として、コンクリート床板への適用も80mm検討されている 2) 。しかしながら、グースは特殊
接着防水材
エポキシ系プライマー

な材料や施工機械が必要であり汎用性が低いこ
コンクリート床版とや、夏期の耐流動性が低いこと、さらにコンク
リート床板に適用するとブリスタリングが発生

鋼床版

図－1 開発工法の舗装断面

しやすいといった課題があった。
上述した課題を解決するため、一般的な施工機械を用いてグースと同程度の水密性を有するアスフ
ァルト混合物を現場で施工可能な樹脂防水一体型
アスファルト舗装（以下、開発工法）を開発した。
本報告では、開発工法の概要とともに、実橋での施工事例について述べる。
図－2 基層用混合物に浸透した接着防水材の状況－45－

表－1 に開発工法の舗装構成を示す。基層に用いいは 3.0 kg/m2 としても道路橋床版防水便覧の基本

る混合物の種類は施工性を考慮し密粒度混合物と照査試験 4）に要求される性能を満足することを確認し、床版の種類に応じてポリマー改質アスファルトしている。表－2 にコンクリート床版と鋼床版につを選択する。例えば鋼床版の場合には、高たわみ性

いて、それぞれ塗布量を 2.0 kg/m2 としたときの防改質アスファルトを用いることでグースと同程度

水層としての基本照査試験結果を示す。

の曲げ破断ひずみを有し、かつ動的安定度が 1500 回/mm 以上を示す高たわみ性密粒度混合物となる。鋼表－2 防水層の基本照査試験結果

床版の疲労対策を目的とした場合には、基層用混合防水性試験Ⅱ

試験
温度
23℃

ひび割れ追従性試験Ⅱ

‐10℃

－

0.4mm

0.3mm以上‐10℃

1.6MPa1.4MPa1.2MPa以上

23℃

1.0MPa1.4MPa0.6MPa以上

1.7MPa1.2MPa0.8MPa以上

試験項目

物に剛性の高い高剛性砕石マスチックアスファル
ト混合物（高剛性ＳＭＡ）を用いる場合もある 3）。

引張接着試験

表層用混合物は、要求される走行性能に応じて選定‐10℃することができる。また、いずれの材料を選択して

せん断試験
23℃

も、通常のアスファルト舗装で使用する機械で施工可能である。

水浸引張接着試験

23℃

耐薬品 3%NaCl水溶液性試験 飽和Ca(OH) 水溶液

23℃

2

鋼床版

コンクリート

品質規格

－

漏水なし

漏水が無いこと

1.3mm

2.3mm

0.5mm以上

1.21MPa

0.89MPa

0.15MPa以上

1.3mm

2.3mm

1.0mm以上

88.0%

86.0%

水浸前の50%以上

異常なし

異常なし

異常なし

異常なし

異常がないこと表－1 樹脂防水一体型アスファルト舗装の構成
項目
プライマー
防水層※

４．２

内容

2

0.25～0.4 kg/m
5号硅砂0.75 kg/m
熱可塑性植物系樹脂

高たわみ性改質アスファルトは、疲労抵抗性がポ

2.0～3.0 kg/m2

リマー改質アスファルトⅡ型（以下、改質Ⅱ型）の密粒度（改質Ⅲ型-W）

Con床版

鋼床版

用した混合物の代表性状を示す。

2

接着防水材

基層

表－3 に使用するバインダ及びそのバインダを使

エポキシ系プライマー（2液反応型）

硅砂

混合物について100 倍以上、ポリマー改質アスファルトⅢ型-Ｗ（以高たわみ性密粒度（高たわみ性改質アスファルト）
目的：グースアスファルト代替

下、改質Ⅲ型-Ｗ）の 20 倍以上となり（図－3 参照）、

高剛性SMA（特殊バインダ）
目的：鋼床版補強

かつ低温において、グースと同程度の曲げ破断ひず

要求性能に応じて選定みが得られるように改良したものである。さらに、

表層※ 床版の種類あるいは不陸に合わせて塗布量を調整

軟化点は 75℃以上あり、ポリマー改質アスファルト

４

Ⅲ型-Ｗと同等以上である。

開発工法に用いる材料

４．１

防水層について床版と混合物の接着を確実にするため、温度によ

表－3 バインダ及び混合物の代表性状

り強度が低下せず、かつブリスタリングを抑制でき

改質Ⅲ型-W

高たわみ性
改質アスファルト

℃

70.0以上75.0以上試験項目

るエポキシ系プライマーを選定した。プライマーの軟化点上に塗布する接着防水材は、植物由来の熱可塑性樹伸度（15℃）

cm

30以上

50以上

N・m

16以上

-

脂である。プライマーや接着防水材の塗布量は、基バインダ タフネス（25℃）
性状
粗骨材の剥離面積率

%

5以下

5以下

フラース脆可点

℃

-12以下

-25以下

針入度（25℃）

1/10mm

40以上

100以上

混合物 動的安定度（60℃）
性状 曲げ破断ひずみ（-10℃）

回/mm

3000以上1500以上

×10-3

6.0以上

8.0以上

層用混合物の種類、床版の種類および不陸の状態に応じて調整する。
開発した接着防水層は、塗布量を 2.0 kg/m2 ある－46－

破壊に至るまでの回数

万回

450

400

400
350
300
250
200
150
100
50

3.6

15

改質Ⅱ型

改質Ⅲ型-W

0

図－3

４．３

高たわみ

曲げ疲労試験結果（15℃）

写真－2

施工方法

５

（１）防水層の施工

接着防水材上での舗設状況

実橋での試験施工

５．１

施工概要

開発工法は床版の種類によらず、表面処理として2021 年 7 月に福岡高速 5 号線の鋼床版区間に研掃工を実施する。その後、防錆と接着防水材の接対して開発工法を適用した。表－4 に施工概要、着を高めることを目的としてエポキシ系プライマ

図－4 に施工状況を示す。施工規模は約 300 m2 でーを塗布した直後に硅砂を散布する。プライマーがあり、3 日間の連続規制のもと、一日目に既設舗装

硬化した後、専用レーキにより接着防水材を塗布すの撤去、二日目に研掃工から防水層の施工、三日目

る（写真－1 参照）。

に基層、表層の舗設を行なった。
プライマー塗布量は 0.25kg/m2、接着防水材塗布
量は 3.0kg/m2 とした。混合物の敷きならしは、一般的なアスファルト舗装と同様に実施した。転圧時は接着防水材が基層下部で溶融するため、混合物が流動しやすくなる。この流動を最小限に抑えるため、初転圧に線圧の低い 4ｔタンデムローラを使用した。

表－4（黄色部分が塗布後の接着防水材）

項目

写真－1 接着防水材の塗布状況

試験施工の概要
内容

施工日2021年7月27-29日

施工場所

福岡高速5号線(内回り)板付～月隈JCT

床版の種類

鋼床版
施工延長・幅 L = 62.8m, W = 4.75m（２）混合物の施工
塗布した接着防水材の温度が外気温まで低下し工事内容・数量た後、一般的なアスファルトフィニッシャやローラを用いて基層用混合物を舗設する。接着防水材は60℃以下では粘着性を示さないため、多量に塗布した後に施工機械が走行しても接着防水材が損傷を受けることはない（写真－2 参照）
。

－47－

防水工
A = 298.3m2
基層工 (密粒度As_ポリマー改質AsⅢ型-WF)
2

t = 4cm, A = 298.3m
表層工 (ポーラスAs_ポリマー改質AsH型)
t = 4cm, A = 298.3m

2図－5 コストの比較

７

おわりに防水層とアスファルト混合物層を一体化させる

施工方法を開発した。開発工法は、高たわみ性改質
アスファルトを用いることでグースアスファルト
図－4

施工状況

と同程度の防水性と曲げ破断ひずみを有し、かつ耐流動性に優れる混合物を通常の施工機械を用いて５．２

施工後の状況

構築可能となる。汎用性の高い本開発工法が、道路施工前後の状況比較を写真－3 に示す。施工後 6ヶ月ではわだち掘れやひび割れといった異常はな

橋床版の長寿命化に貢献できることを期待するものである。

く供用中であり、今後も追跡調査を実施する予定で
ある。

参考文献
1) 松井：移動荷重を受ける道路橋 RC 床版の疲労強度と水の影響について、コンクリート工学年次
論文報告集 Vol.9 No.2、pp.627-632、1987
2) 田中他：床版防水性能を有する橋面舗装の開発、
土木学会論文集 E1（舗装工学）、Vol.72、No.3（舗装工学論文集）第 21 巻、Ⅰ_69-Ⅰ、2016
写真－3

施工前後の状況

3) 佐々木他：高剛性アスファルト混合物による鋼（左：施工前、右：施工直後）

床版補強工法の開発、道路建設、2019
4) 社団法人日本道路協会：道路橋床版防水便覧、

６

コスト比較

pp.35、2007.3

図－5 にグースの材料単価を基準とした各工法の単価比率を示す。開発工法はグースよりもコストは高くなるが、特殊施工機械を使用しないため汎用性が高く、かつ施工時の温度が低く抑えられるため臭気の課題が改善される。

－48－

塩分吸着型複合防水工法の開発

１

東亜道路工業株式会社

技術研究所

主任

東亜道路工業株式会社

北陸支店

副支店長

はじめに

〇佐川

聡

砂田

良和

動態被膜が消失し、鉄筋腐食が生じる。鉄筋腐食

コンクリート床版の損傷の一つであるひび割が生じるとその部分は鉄錆の発生により 2.5 倍

れは、舗装の打替え時における切削、塩害あるい程度に膨張するため、かぶりコンクリートが押は凍害などで生じることが知られている 1-2) 。こし出されるような形でひび割れが生じる。そのれらのひび割れを通じて塩化物イオンや水、酸

ひび割れを通じて劣化因子の供給が容易となり、素などの劣化因子が浸入することでさらにコン

更に鉄筋腐食が促進され、コンクリートのはくクリート床版の強度が低下する。近年ではひび離や剥落、鉄筋の断面減少を生じ、構造物の耐久

割れの補修を兼ねた防水工法として、浸透系防性能、耐荷性能が低下する 3) 。

水材でひび割れを充填する複合防水工法が開発

このようなサイクルとしないために 、塩害補され、その需要が高まっている。しかしながら、修工法には 4 つの性能が要求される。①コンク

塩害由来のひび割れに対して 浸透系防水材 を充リート中への塩化物イオン、水、酸素の浸入を低填する対策のみでは、コンクリート内部に残存減するための劣化因子の遮断、②コンクリート

している塩化物イオンにより塩害が再び引き起中に浸入した塩化物イオンを除去するための劣

こされることが懸念される。

化因子の除去、③鉄筋の腐食進行を抑制する鉄そこで筆者らは、ひび割れ注入材や断面修復

筋腐食の抑制、④コンクリートの浮き、はく離、工法のプライマー及び鉄筋防錆剤として鉄筋腐

鉄筋露出部を修復するコンクリート脆弱部の修食の抑制が期待で きる塩分吸着型エポキシ樹脂

復である 3) 。塩害の進行具合によってはこれらに着目し、舗装の補修時に床版面に塩害対策をすべてに対応する必要があり、それぞれに対応施す塩分吸着型複合防水工法（以下、本工法）をする複数の工法が必要となる。

開発した。本工法は以下に述べる塩害補修工法に求められる 4 つの性能のうち 3 つ（①～③）

３を一つの材料で対応することができる。

開発目標
上述した塩害補修工法の要求性能を踏まえ 、

下記の様に本工法の開発目標を設定した。
２⚫

塩害対策についてコンクリート中の鉄筋は不動態被膜によって部から床版内に浸入する塩化物イオンを抑腐食から守られていると考えられている。しかし、コンクリート床版は供用中に海洋からの飛

制する＝①
⚫

来塩分や凍結抑制剤などの影響で塩化物イオン
が内部に浸入し、この塩化物イオンが一定濃度

既設床版のマイクロクラック等を通じて外

コンクリート床版中に生じたひび割れ周辺部の塩化物イオン濃度を減少させる＝②⚫

（ 2.0kg/m 3 ） 以 上 に な る と 鉄 筋 を 覆 っ て い る 不－49－

鉄筋に到達したひび割れに浸透し、鉄筋の破壊された不動態被膜を再構築する＝③

４

塩分吸着型複合防水工法について

ート平板を切断し、その断面にブラックライト

表－1 に本工法の材料構成、図－1 に概略図を示す。1 次防水として塩分吸着型エポキシ樹脂プを当ててひび割れへの浸透状況を観察した。
５．１．２

検証結果

ライマー（以下、ＨＥＰ）を使用する。2 次防水

図－2 にＨＥＰ塗布後の切断面の写真を示す。

として切削面の凹凸にも対応できる加熱塗膜型

同図から ＨＥＰはひび割れの最深部まで浸透しアスファルト防水と 、施工時に加熱を必要としていることが確認される。また、この結果よりない常温粘着型シート 防水を用いる構造とし、0.1mm 幅のひ び割れにも浸透 していることが確

現場に合わせて選択できるようにした。 本工法認された。このことから ＨＥＰは微細なひび割

は防水の基本照査規格を満足し、さらに北海道

れへ浸透し、塩化物イオン等の劣化因子の再浸開発局の暫定基準値である－ 20℃の低温環境下入を防ぐことができるといえる。

でも十分な接着性能を有していることを確認し0.1mm幅0.3mm幅ている。
表－1

本工法の材料構成

種別
2次防水
1次防水

材料種

使用量

加熱塗膜型アスファルト防水

1.2kg/m2

常温粘着型シート防水
塩分吸着型エポキシ樹脂（浸透系防水材）

－

60mm

HEP
HEP

2

0.25kg/m

アスファルト混合物

図－2

2次防水

浸透系防水材の浸透状況

5号硅砂
塩分吸着型エポキシ樹脂

５．２

塩分吸着性能ひび割れ部における ＨＥＰの塩分吸着性能を検証した結果について述べる。

ひび割れに浸透

５．２．１

コンクリート床版

図－1

概略図

検証方法

暴露面からかぶり 50mm の位置に異形鉄筋Ｄ13を設置した 150×500×100mm の角柱のコンクリ

５

塩分吸着材料の性能

５．１

ート供試体中央に二点載荷にて 0.3mm のひび割

ひび割れ浸透性能れを導入した。ひび割れ導入後、暴露面以外の 5

ここではひび割れ浸透性能について検証した

面をエポキシ樹脂にて被覆し供試体を作製した。

結果を示す。
５．１．１

暴露試験は鹿児島県谷山港にある暴露試験場
検証方法の護岸上にて実施した。暴露 6 ヶ月経過時にひ

ＨＥＰのひび割れ への浸透性能を確認するたび割れにＨＥＰを注入し、注入後は 3 ヶ月再暴めに以下の試験を実施した。コンクリート平板露した。暴露 6 ヶ月後のＨＥＰ注入前の供試体（ＪＩＳ Ａ 5371；300×300×60mm）に幅 0.1～

及び再暴露 3 ヶ月後のＨＥＰ注入後の供試体に0.3mm のひび割れを導入させ、表面に蛍光顔料をおいて、ひび割れを中心にφ25mm のコアを採取

加えたＨＥＰを 0.25kg/m 2 塗布した。硬化後、ひし、コンクリート内部の塩化物イオン濃度の分

び割れを導入した平面に対して垂直にコンクリ

布状況を電子線マイクロ アナライザー（ ＥＰＭ－50－Ａ）によって分析した。なお、注入前および注入

コンクリートを打設した。その後、コンクリート

後の分析は同じコアによる実施ができないため、 内の鉄筋に対して直角方向に 0.7～1.0mm 幅のひ同試験条件で異なる供試体にて実施した。
５．２．２

び割れを割裂引張により導入した。

検証結果

ひび割れを導入した供試体は、 40℃の恒温槽

図－3 に暴露面から深さ 20mm 部分における塩にて 3％塩化ナトリウム水溶液に 1 日浸漬、1 日

化物イオン濃度分布図を示す。注入前は暴露面

乾燥を 2 サイクル実施し、ひび割れ部に塩化物から 0～5mm の範囲のコンクリートに 0.6％以上

イオンを供給した。その後、ＨＥＰを供試体上面の塩化物イオンが浸透していることが分かる。

のひび割れから注入した。さらに、40℃の恒温槽

また、12～20mm の範囲において若干ではあるがにて 3％の塩化ナトリウム水溶液に 3 日浸漬、4

ひび割れ周辺部に塩化物イオンが確認できる。

日乾燥を 1 サイクルとし、塩化物イオンを供給

注入後は 12～20mm の範囲のひび割れ部においし続けた。

て 0.4％程度の塩化物イオンが確認できる。これ

サイクル毎に自然電位と分極抵抗を測定する

はエポキシ樹脂由来の塩化物イオンである。一ことで鉄筋の腐食状況を推定した。比較として、方、0～10mm の範囲におけるひび割れ部の塩化物

塩分吸着剤を添加していないエポキシ樹脂（以イオン濃度はそれよりも高く、その周辺部では下、ＥＰ）を注入したものと、何も注入していな

塩化物イオン濃度が減少していることが分かる。 いもの（以下、ブランク）についても、自然電位
このことから ＨＥＰの塩分吸着効果によって、と分極抵抗の測定を行った。

ひび割れ周辺部の塩化物イオンが固定化された

５．３．２と考えられる。

検証結果

図－4 に自然電位の測定結果、図－5 に分極抵抗の測定結果を示す。 いずれの 数値も高い ほど防食環境にあるといえる。ブランク及び ＥＰは

0~5mm
20mm

低い値で推移する中、 ＨＥＰは注入後から高い自然電位を保っており、自然電位が回復していひび割れ

12~20mm

0~10mm

塩化物イオン
濃度減少る。分極抵抗は注入直後より抵抗値が 130～150k
Ω・cm 2 まで上昇し、13 サイクルまで安定してい12~20mmる。これらの結果から、塩化物イオンを吸着する
注入前

注入後

と同時に不動態被膜の再構築を行い、鉄筋の腐
図－3

塩化物イオンの濃度分布図

食を抑制していると考えられる。

５．３

鉄筋腐食抑制性能

ＨＥＰの鉄筋腐食抑制性能を自然電位と分極抵抗の測定を行い検証した。
５．３．１

検証方法

自然電位[ mV vs CSE ]

-200

ブランク
EP
HEP

-300
-400
-500
-600
-700

供試体寸法は、内径 100mm、高さ 200mm の硬質

1 11
1 112 113
注 注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 1 2 3

入入

ポリ塩化ビニル管を型枠として、長さ 150mm の
異形鉄筋Ｄ13 を型枠の側面中央に水平に設置し、

－51－

前後

図－4

サイクル数

自然電位の測定結果

分極抵抗[ kΩ・cm 2 ]

300

ブランク

250

EP

６．２

HEP

200

施工

ＨＥＰは主剤と硬化剤を体積比 2:1 で混合し150たエポキシ樹脂に、塩分吸着剤をエポキシ樹脂

100

質量の 20%置換して調整した。写真－2 にＨＥＰ

500の塗布状況を示す。ローラーで 0.25kg/m 2 塗布直注 注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 11
1 112113
入入

0 1 2 3後、5 号硅砂を 0.3kg/m 2 散布した。端部は立ち

分極抵抗の測定結果

上がり部まで塗布を行った。2 次防水は床版上面

サイクル数

前後

図－5

の凹凸に対応するために加熱塗膜型アスファル６

施工事例 4)ト防水を選択した。写真－2 に防水材の塗布状況を示す。防水材を 1.2kg/m 2 塗布後、4 号硅砂を本工法の施工事例について述べる。
６．１

1.0kg/m 2 散布した。端部にはＬ型の止水テープ

工事概要

表－2 に工事概要を示す。施工箇所は気温が－および導水テープを設置した。

15℃程度まで低下する地域で、凍結抑制剤の散布が必要とされる橋梁である。橋梁の健全度判
定区分は Ⅲであり、構造物の機能に支障が生じる可能性があるため早期に措置を講ずべき状態
HEPの塗布状況

にあった。
表－2

工事概要

写真－2

工事名

中津山舗装補修外工事（三ツ口橋工区）

工期

2021年1～2月

７

施工場所 一般国道346号外登米市米山町中津山地内外
施工規模

防水材の塗布状況

施工状況

おわりに
塩害対策を兼ねた複合防水工法を開発した。

836.8m2（L:128.7ｍ W：6.5m）

施工前の床版の状況を写真－1 に示す。既設舗
装を切削後の床版 上面には、腐食した鉄筋が確

本工法は今回の事例を含め約 1300m 2 の実績がある。今後は実施工の追跡調査を行う。

認された。床版の下面には錆の漏出と炭酸カル
シウムの溶出が確認された。塩害 で発生したひ【参考文献】

び割れから侵入した二酸化炭素による 中性化が

1) 公益社団法人土木学会：道路橋床版防水システ

進行していると考えられる。 損傷の激しい 劣化

ムガイドライン（案）pp.101-102，2012

部については断面修復を行った。修復箇所は

2) 公益社団法人土木学会：道路橋床版の維持管理

4.8m 3 であった。修復後はショットブラストにより表面処理を行った。

マニュアル pp.84-89，2012
3) 一般社団法人コンクリートメンテナンス協会：
コンクリート構造物の維持管理～塩害・中性化・ＡＳＲ補修の考え方～

鉄筋腐食

pp.5-44，20174) 佐川他：塩害対策床版複合防水工法の施工事例，

炭酸カルシウムの溶出

床版上面

写真－1

技術資料 Ver.4.2，

床版下面

施工前の床版の状況－52－

日本道路会議，2021

ＩＣＴ活用により作業装置を自動化した
除雪トラックの試行運用について
国土交通省

北陸地方整備局

北陸技術事務所 〇福島 徹
前原 正之

1．はじめに北陸地方整備局では，管内3県（新潟県・富山県・石川県）の直轄国道14路線，管理区間延長約1,073kmの冬期道路交通を確保するため，約500台の除雪機械を配備
し，除雪作業を実施している．
除雪機械の運転は路面状況，道路構造，沿道状況等の変化に適応した操作が必要であり，経験と熟練した技能を必要とするが，昨今は，熟練技能を持つオペレータの高齢化に伴う引退や，新規入場者の減少により，担い手の確保及び技能の維持が課題となっている．
このような背景のもと，北陸技術事務所では，オペレータの負担軽減，経験の浅いオペレータの作業支援を目的として，ICT（情報通信技術）を活用した除雪機械の開発に取り組んでいる．
本稿では，作業装置の自動制御機構を装備した除雪トラックを実際の除雪作業で試行的に運用した概要を報告するものである．

図-1 除雪トラック作業装置の概要

2．除雪トラック作業装置の自動制御機構
2-1) 除雪トラック作業装置の概要
除雪トラックによる新雪除雪は，路面に降り積もった雪を路側にかき寄せるもので，作業装置としては，新雪などを除雪する「フロントプラウ」，圧雪などの路面を整正する「グレーダ装置」，交差点や沿道施設の出入り口といった，雪を置いてはいけない区間において一時的に雪を抱え込む「サイドシャッタ」で構成されている．
（図-1）
除雪トラックのオペレータは，車両本体の運転と同時に 8 本のレバー，20 個のスイッチにより作業装置の操作を行わなければならず熟練した技能が求められる．
（写真-1）
このため，除雪トラックの作業装置（フロントプ
ラウ，グレーダ装置，サイドシャッタ）の操作を自動化することにより，オペレータは車両の運転に専念できるため，作業の安全性が向上する．また，オペレータの負担軽減が図られることにより，担い手の確保に寄与するものと考えている．

写真-1 除雪トラック作業装置操作パネル

2-2)自動制御機構の概要
作業装置を自動化するための制御は，オペレータが各装置を操作した操作位置情報を反映させた“除雪作業用
地図データ”を作成し，GNSS 受信機（準天頂衛星シス
テムみちびき対応型）で取得した自車位置情報とを照合し，地図データに設定した箇所で，作業装置に所定の動作を行わせる仕組みとした．（図-2）（写真-2）－53－3-2) グレーダ装置
グレーダ装置は，装置幅の変更や上下の操作を行う．
装置幅の変更は，駐車帯などで一時的に道路の幅が変化する箇所で，装置を伸縮させて装置の幅を変更する．
また，フロントプラウと同様に，橋梁ジョイント等との接触を避けるため，一時的な上下の操作を行う．（図-3）② GNSS受信機（みちびき対応型）【① 自動操作制御装置】
制御用ソフトウェア
ディスプレイ表示（地図情報）

位置情報（GNSSで受信した自車位置情報）

構造物情報（ＭＭＳで取得した地図データ）

地図情報

計
算
処
理

スピーカ出力（警告音声）

制御信号出力（除雪作業用地図データ）

図-3 作業装置の動作イメージ③ 除雪トラック制御装置（作業装置の動作信号を出力）

3-3) サイドシャッタ
サイドシャッタは，グレーダ装置に付随し，交差点部
や道路の接続部などの雪を置いてはいけない箇所において，グレーダ装置から左側に押し出される雪の流れを止めるため閉操作を行い，通過後に開操作を行う．

図-2 制御ユニット概念図

写真-2 自動制御装置

3．各作業装置の自動制御
3-1) フロントプラウ
フロントプラウは，交差点等の道路構造が変化する箇
所で，進行角の変更や上下の操作を行う必要がある．
進行角の操作は，交差点部や道路の接続部などの雪を置いてはいけない箇所で，除雪車の前方にまっすぐ前送りするために行う．また，上下の操作は，橋梁ジョイン
ト等にフロントプラウが接触するのを防ぐため，当該箇所を除雪作業を実施しながら通過する際，一時的に上下の操作を行う．（図-3）－54－

写真-3 サイドシャッタの動作

4．自動制御機構の精度確認

5．試験車両での試行運用状況

自動制御機構を装備した除雪トラックの作業装置の動作精度（縦断方向）の確認を行った．自動制御システム
で設定された動作完了位置に対し，実際の動作完了位置
は様々な外的要因により動作遅れが発生することから，許容できる精度と安定性を評価する必要がある．
過去の試験結果から、除雪トラックの走行速度やエンジン回転数の変動が自動制御の精度・安定性に大きな影響があることが判明している．除雪トラックの作業時の走行速度が 25km/h 程度のため，前提速度を 30km/h とし、10km/h～30km/h で評価した
手動操作の場合と同等以上の動作を目指すものとして，人間の単純なボタン操作等の単純反応時間は 0.15sが下限とされているため※その時間を指標とし，その時間に対する 30km/h の場合の移動距離が 1.25ｍなので，目標値を±1.25ｍ未満と定めて，改良した自動制御装置の精度・安定性を検証した．
動作精度の確認は，試験コース上での作業データを作成し，作業装置の実際の動作地点を計測し，動作完了目
標地点との差を比較した．（写真-4）
動作精度の試験結果からは，装置毎に動作完了目標地
点に対するずれ量にばらつきは見られるものの，±0.8ｍ以下で制御ができていることが確認され，目標値を満足している．（表-1）

5-1) 試行運用の概要
作業装置自動制御について所定の精度が確認できたことから，試験車両を実際の除雪作業に使用し，除雪の負荷を受けても．動作試験と同様の精度で，各作業装置が所定の動作を行うか確認を行った．
確認方法は，試験車両に搭載したカメラの記録映像，
作業装置の動作状況を記録したロガーデータによる解析と，試験車両に搭乗し除雪作業に従事した除雪機械オペ
レータへの意見聴取により行った．
試行運用では，安全に作業を実施する観点から，オペ
レータが安全に実施できると判断した場合に自動制御機
構を使用して除雪作業を行うこととした．また自動制御
中であってもすぐに手動に切り替えることも可能となっている．
試行運用は，国道 17 号湯沢除雪工区（長岡国道事務所湯沢維持・雪害対策出張所）内の約 13km 及び国道 49号安田除雪工区（新潟国道事務所水原維持出張所）内の約 20km で，各除雪工区の協力のもと実施した．
5-2) 降雪期前の現道試験
降雪期前に試行運用を行う除雪担当区間において，試験車両を使用して現道試験を実施した．
現道試験では，試行運用区間の除雪作業を実際に行うオペレータの協力を得て，作業装置動作位置の設定及び確認，試行運用区間内での自動制御による無負荷の動作試験を行った．作業装置動作の位置設定では，オペレー
タの意見を取り入れながら，動作試験を繰り返して調整した．

写真-4 自動制御動作精度の確認状況

表-1 自動制御動作精度の確認結果
フロントプラウ
進行角32°→0°

0°→32°

目標値

グレーダ装置伸

縮0㎝→50㎝ 50㎝→0㎝

サイドシャッタ閉開

写真-5 降雪期前の現道試験実施状況（湯沢工区）±1.25m未満

平 均

0.2m

0.5m

-0.8m

-0.4m

-0.2m

-0.2m

誤差幅

0.3m

0.4m

0.2m

0.7m

0.5m

0.7m

－55－

5-3) 試行運用時の自動制御実施状況
作業装置の自動化で自動制御による除雪作業の実施状
況は表－2 のとおりである．自動制御の使用頻度は，湯沢工区で 14.5％，安田工区で 41.0％であった.（表-2）
表-2 自動制御による除雪作業の実施状況①
工区名

全除雪
出動回数

うち自動制御を使用した出動回数自動制御を使用した割合

湯沢工区

138

20

14.5%

安田工区

61

25

41.0%

また，各作業装置の出動１回あたりの平均操作回数の比較では，自動制御を使用した場合は，フロントプラウの操作が 30％程度低減し，サイドシャッタの操作は85％以上の低減となった．（表-3）
表-3 自動制御による除雪作業の実施状況②
フロントプラウ 出動１回あたりの平均操作回数

工区名

自動操作あり

湯沢工区

１００回

７０回

30.0%

安田工区

２０回

１３回

35.0%

サイドシャッタ 出動１回あたりの平均操作回数

当初の目標としていた，フロントプラウの進行角可変
及び上下動作，グレーダ装置の伸縮及び上下動作，サイドシャッタの開閉動作について自動化を図ることができた．ただし，実際の除雪作業の中で使用する試行運用では初めての試みであったことや，当該年度は過去 5 ヶ年
平均の約 1.5 倍もの降雪量があったことも要因となり，自動制御の使用頻度が少ない結果となった．
自動制御の使用頻度を上げるために，令和３年度の試行運用で確認された課題解消のほか，降積雪量が多い場
合に作業装置の動作を調整する機能や，オペレータに装置の作動状況をよりわかりやすく伝える機能など，自動制御機構を搭載した除雪トラックを安心して使用してもらうための検討が必要と考えている．

操作低減率

自動操作なし

工区名

6．まとめ

操作低減率

自動操作なし自動操作あり

湯沢工区

４４回

６回

86.4%

安田工区

７４回

９回

87.8%

5-4) 試行運用で確認された課題試行運用では，自動制御により作業装置が所定の位置で所定の動作を行うことができるかの確認を目的に実施したところであるが，一部作業装置が所定の動作とならなかったなどの課題が確認された．（表-4）

7. 令和４年度の計画

表-4 試行運用で確認された課題
対象箇所確認した課題制 御装 置の 構成
制御プ ログ ラム

低速走行時に進行方向の判別が不能となる
連続動作区間で動作の遅れ又は停止する

制 御 装 置 操 作

手動から自動への復帰するための操作手順が多い

そ

積雪量に応じた調整が容易にはできないの他

写真-6 運用状況確認された課題のうち，制御装置の機器構成や制御プ
ログラムに要因があるものについては，構成機器の見直しやプログラムの改良を行い，課題の解消を図っていく．また，所定の動作とならない場合にも確実に除雪作業を行うために，オペレータの操作により手動へ切り替えることが出来るようになっているが，そののちに自動制御に復帰させる操作についても操作手順が多く，自動制御に復帰しにくいことが課題として挙げられており，あらためてオペレータの要望をヒアリングし，操作手順をより安全かつ簡便なものとするための検討を進めていく．さらに，手動操作では，降積雪量が多い場合に作業装置の動作角度や範囲を細かく調整して雪の量に対応しており，同じ対応が自動制御でも可能か，適用条件を整理し必要性も含め検討する必要がある．

令和３年度で，当初の目標としていた，３つの装置・
５つの動作（フロントプラウの進行角可変及び上下動
作，グレーダ装置の伸縮及び上下動作，サイドシャッタの開閉動作）の自動化を図ることができた．同時に自動制御機構の問題点や，降積雪量に応じた対応など，あらたな課題が確認された．
今回，確認された課題についてさらに検討および改良を行い，オペレータの負担が小さくなるように，また経験の浅いオペレータであっても，安心で安全な除雪作業を行えるように，引き続き除雪作業装置自動化の取り組みを進めていく計画である．

※

参考文献
新美 亮輔、横澤 一彦 反応時間 脳科学辞典
https://bsd.neuroinf.jp/wiki/反応時間 (2013)－56－

積雪寒冷地の路面破損状況に着目した全天候型常温合材の開発

１

北川ヒューテック（株）技術研究所

○本間

圭一

北川ヒューテック（株）技術研究所

坂本

吉広を行う（写真－１）。その際に、マンホールの蓋はじめに

北陸地方の路面では、冬期の降雪時と夏場の降雨やグレーチングなど構造物にブレードを引っ掛け期に路面損傷が顕在化し、特に 12 月から 3 月の積た時のシャーピンが折れる衝撃荷重は60～70kN前

雪寒冷期から融雪期にかけてポットホールの発生

後ともいわれておりブレード衝撃力の強さが伺えが急増する傾向にある。また大雪となった年度でる1)。近年、幹線道路等においては、アスファルト

は、他年度の同時期と比べポットホールの発生が舗装の劣化に伴うひび割れが多くみられており、顕著であり、今冬期の応急的な路面補修の要請回

除雪ブレードやチェーンによる衝撃が路面に加え数が多かったことも記憶に新しい。路面が濡れられることで、ポットホールに進展する事象が散た、あるいは水没した状態にある損傷部位では、見されるようになった。これと同時に、既に補修

応急的な復旧処置として全天候型の常温合材がしされた箇所が、ブレードにより掘り起こされて再ばしば用いられている。しかし交通量の比較的多びポットホールとなる。また、再び掘り返されたい路線での補修箇所では、凍結による付着切れ、補修材の塊に車両が乗り上げる、弾き飛ばすな

除雪車両のブレードによる衝撃、タイヤチェーン

ど、これらが引き金となる破損や事故報告もされによるラベリング作用等によると思われる再破損ている。このように積雪寒冷期に使用される常温が発生し、補修を繰り返す事例が散見されてい合材には、本復旧までの間、除雪作業による再破る。弊社では、平成 23 年度の北陸豪雪を機に、こ損に耐えられる構造であることも重要である。

のような状況下に着目した常温合材の開発に取り組んできた。今回は、全天候型の”固まらない”
常温合材の特性について報告する。

２

北陸地方で見られる路面損傷事例

２．１

除雪ブレード、ラベリング作用による損傷
写真－１

積雪寒冷地域では、降雪による立ち往生や渋滞

幹線道路における除雪車両を回避するために、除雪機械によって道路上の排雪作業を行っている。幹線道路での除雪作業で

２．２

ポットホール再発の要因

は、車両重量15t程度のモーターグレーダーが時速

ポットホールの発生には、多くの因子が複合的に15km程度で隊列を組んで走行しながら、路面上の作用していると考えられているが、主要な因子とし雪を削り取るようにブレードを滑らせながら作業て①水の存在、②温度変化、③荷重の作用が挙げら－57－

れ、2)これらの要素が、ひび割れや施工ジョイント等

重による路面の動きに追従する安定性などが求めなどの弱点に作用すると損傷がより早く進展する。 られ、これらに着目した固まらない全天候型常温
積雪寒冷地では、雪解け等による水がひび割れや施合材を開発した。使用材料は、5mmTOPの粗骨材、工ジョイント等から侵入もしくは浸透し、さらに気砂分、アスファルトベースの特殊バインダーから温の変化、凍結や融解、荷重が繰り返し作用するこなる。開発品は、骨材同士が外部からの圧力によとで舗装体に影響を及ぼすと言われている。2)北陸

り付着して粘土のような団塊となる付着構造（粘地方でよく見られる消雪設備付近に発生したポッ

弾付着系）であり、従来の全天候型常温合材のよトホールの発生形態も同様であり、脆弱な舗装構造

うな水を反応基材とした硬化反応やカットバック

部から浸入した水が、混合物の層間の接着力を低下

剤が揮発することで混合物の強度が高まる気化反させて表層部を破壊している可能性が高い。さらに、 応を利用した結合メカニズムとは異なる。
浸透した水が路盤や路床まで到達する場合には、部
分的な泥濘化を引き起こして一気に支持力が低下
し、大きなポットホールを発生させる事例（写真－３．２

全天候型常温合材の基本性状について

全天候型常温合材は、粘弾付着系全天候型常温合材(X：以下、粘弾付着系と呼ぶ)のほか、カット

２）も見られる。

バック系全天候型常温合材2種（A、B：以下、カットバック系と呼ぶ）、水硬化系全天候型常温合材3種（C、D、E：以下、水硬化系と呼ぶ）の合計6種を対象に評価を行った。各常温合材の試験結果について表－１に示す。
表－１
測点

各全天候型常温合材の試験結果

密度:20℃時
3

常温カンタブロ試験

常温低速ＷＴ試験(g/cm )（％）

ＤＳ(回/mm)

変形量(終了時間)

A

2.050

※測定不能

※測定不能

※25mm(1～2分)

B

2.212

※測定不能

※測定不能

※25mm(4～7分)

特に、路盤以下まで影響が及ぶ場合には、繰り返

C

2.228

11.5

5,500～7,800

1～2mm

し荷重等により補修箇所が動くため、硬化する常温

D

2.338

3.6

5,500～7,800

1～2mm

合材による補修では対応しきれない状況も見られ

E

2.308

8.9

31,500以上1mm程度るようである。

X

1.966

2.3

1,000～1,200

2～4mm

写真－２

路盤まで破損したポットホール

A、B、C、D、Eの密度はいずれも2.0以上である
が、Xのみ1.966g/cm3と適度な空隙を有する材料で３ある。常温カンタブロ試験3)結果では、A、Bが90%

開発品の材料特性について前後の値（ほぼ元の状態）となり、C、D、E、Xが３．１

開発品の概要規格値である20％以下となった。また、写真－３

前述のような破損形態から、北陸地方で見られに示した常温カンタブロ試験後の供試体(X)を見る

るポットホール補修では、①除雪ブレード、チェと、角が丸く、供試体の厚みが厚くなっており、ーンによる衝撃に対する抵抗性、②常に水が供給

衝撃を吸収しているように変形した。常温低速WT

あるいは水没した状況下での作業、③繰り返し荷試験3)結果から、A、Bの変形量はいずれも試験開始－58－

から10分以内に25mm以上（測定不能）となった。

温合材は、低温試験室（室温0℃）にて12時間以上

一方、C、D、Eの変形量はいずれも1～2mm程度であ養生したものを使用した。また供試体作製時は、り、DS値が5,500以上と非常に高い安定性を示し

低温試験室で冷水（0℃に調整した水）を散水してた。また、Xの変形量は2～4mm程度となっており、
DS値1,000～1,200と硬化しない材料であるにもかかわらず比較的安定した値が得られた。さらにこの試験値は、散水の有無に関わらず、転圧直後から得られると言うことが特筆するべき特徴の一つである。

写真－４ 低温低速 WT 試験状況
練り混ぜた後に型枠に入れ、ジョウロで散水しな
がら整形・転圧を行った。転圧完了後は、速やかにWT試験に移行するものとし、練り混ぜ時に冷水に触れてから10分後に試験開始した。DS値、変形量は、試験開始0分から75分までの値を測定して求め、変形量が25mmに達した場合は、その時点の時

写真－３ 試験後の供試体(X)間を記録して試験終了（測定不能）とした。図－３．３１に低温低速WT試験結果を示す。

冬期路面を想定した低温低速ＷＴ試験

低温低速WT試験は、積雪寒冷期の実際の路面を想定した過酷な条件下（低温・湿潤）において、材料の安定性を評価するために行った試験である。試験条件を表－２に示す。
表－２ 低温低速 WT 試験の試験条件
走行方式：クランク式
接地圧：0.630±0.015MPa

タイヤゴム硬度：20℃ 84±4
60℃ 78±2

試験室内温度：10±1℃

載荷方法：垂重式

水浸温度：0℃±0.5℃

走行回数：21回/分

供試体の種類：室内作製

走行距離：23cm

図－1

低温低速 WT 試験結果

供試体寸法：長さ×幅×厚さ＝300mm×300mm×50mm

本試験は、実際の冬期路面を再現するため、写

Aは、5分半ほどで変形量25mm以上となり測定不

真－４に示すように0℃の氷水を張った水槽内で試能となった。またBは、約53分で測定不能となっ験を実施した。また、載荷荷重は一般的なWT試験た。カットバック系は、揮発成分が気化することと同様としたが、載荷速度は積雪時に交通速度がによって安定化（固化）するメカニズムである。

低下することを鑑みて標準速度の1/2（低速）としこのため低温環境下においては、揮発成分が気化た。全天候型常温合材の評価は、前述の試験同様し難く固化しないため、締固めた供試体の早期流の6種（A、B、C、D、E、X）を対象に行った。各常動に繋がると考えられた。一方、水硬化系を見て－59－

みると、Cの変形量は開始から25分程度まで徐々に動した。一方、X では、タイヤがコアに乗り上げる

変形量が増加していき、試験終了時11mm程度でDSとその場で変形して潰れるあるいは分解するよう

値5,500程度となった。またDでは、15分程度までな挙動となった。実際の幹線道路上の車両が時速増加して試験終了時4mm程度でDS値13,000程度、E60km 程度で移動していることを考えると、開発品はは5分程度まで増加して1mm未満の変形量でDS値

潰れることで重大事故の発生を抑制できる可能性

63,000以上となった。これらの結果より、特に低が示唆された。

温時の条件下における水硬化系は、種別の違いによって硬化速度が異なる結果となった。ただし、C、D、Eいずれの材料においても硬化完了した後の４まとめ変形量がほとんどないことから見て、非常に安定

今回報告した“固まらない”全天候型常温合材は、した固化体となることが見て取れた。粘弾接着系X

ゼロすり付け等を諦め、側面拘束されたポットホー

は、試験終了時の変位量が1mm程度、DS値が6,000

ルに特化することで、低温湿潤な環境下においても程度となっており、水硬化系にも劣らない安定性

水硬化系と同程度の高い安定性を転圧直後から得を示した。特に、低温時においては、転圧初期かることが可能である。また“固まらない”という特ら高い安定性を見せることが分かった。

性により、除雪ブレードによる衝撃力、あるいは外力により削り取られ、万が一、補修材が路面上に掘実車を用いた供試体踏み付け試験

り返された場合においても、その場で潰れる、ある実車を用いた供試体踏み付け実験は、万が一、補いは小さく壊れることで被害を最小限に食い止め

３．４

修材が路面上に掘り返された場合を想定して、車両られる安全性も示唆された。

を時速 10km で移動させ、タイヤで硬化養生したマーシャル供試体に乗り上げる実験である。この時の供試体の観察を基に、路面上に補修材が露出した際

５

おわりに

の挙動などを検証するものである。タイヤが供試体

開発品は、開封後であっても硬化することがなに乗り上げた後のコア状況を写真－５に示した。

いため廃棄がなく、冷暗所保管で5年程度の長期保存可能である。このような固まらない粘弾的な特性を持つ全天候型常温合材が、北陸地方の冬期の路面補修だけでなく、災害時の緊急資材として活用・貢献できれば幸いである。

カットバック系、水硬化系

写真－５

粘弾付着系

乗り上げ後のコア状況<実験に使用した供試体は、前述の試験同様にカッ

参考文献

>

1) シャーピンレスグレーダー装置の開発,石塚ほか,第28回北海道

トバック系 2 種（A、B）、水硬化系 3 種（C、D、E）、

開発局技術研究発表会資料,昭和60年

粘弾接着系（X）の 6 種類で行った。試験結果より、

2) 融雪期に発生する舗装のポットホールの実態と発生メカニズム

A、B、C、D、E の 5 種類は、タイヤがコアに乗り上の検討,丸山ほか,寒地土木研究所月報 No.730

げる衝撃等による形状変化がほとんどなく、後ろに

3) 舗装設計施工要領 1.5.6 緊急補修材料の性能試験,首都高速道

弾き飛ばされるように 1～2m 程度路面上をすべり移路(株),平成 27 年 4 月－60－

ＦＦＰ（ﾌﾙ･ﾌｧﾝｸｼｮﾝ･ﾍﾟｰﾌﾞ）舗装の凍結抑制効果
株式会社ガイアート

北陸支店

藤澤

洋彦

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縦溝粗面型ハイブ
リッド舗装（多機能型排水性舗装）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-130010VE）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 94 万 m2、施工件数が 410 件以上の施工実績がある（令和 4 年 3 月現在）
。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。
本報文は、この縦溝粗面型ハイブリッド舗装の凍結抑制舗装抑制効果について述べるものである。
キーワード：縦溝粗面仕上げ、排水機能、防水機能、凍結抑制機能、塩分残存効果、事故対策舗装
１．はじめに
排水性舗装は、1980 年代から路面の水はね防止や雨天時の視認性向上に優れた舗装とし、高速道路の表層を始めとして広く普及してきた。
一方で、表層から浸透した水分によって下層の表面からはく離が発生することで表・基層の 2 層打換えが必要となることや、積雪寒冷地（以下、雪寒地）では表層内に残った水分が氷結することで膨張し、表層内部から破壊する損傷が発生している。2013 年 3 月の北海道新聞では内部破壊現
象の発生メカニズムとともに、札幌市内で路面状
況の悪化により車の運転に支障を及ぼしているとの内容で報じられた。
さらに排水性舗装は、浸透水を直ちに排出する構造のため、凍結防止剤を散布しても流出しやす
く、密粒度アスコンなどに比べて散布回数が多くなるという問題もある。
このように排水性舗装は排水機能等で優れた面があるものの、雪寒地では耐久性に難点があるた
めに現在では採用が控えられる状況にある。
これら雪寒地における排水性舗装の問題点を解決し、新たな凍結抑制舗装及び雪寒地における排水性舗装の代替えとするために縦溝粗面型ハイブ
リッド舗装を開発し、2022 年 6 月時点で 80 万㎡を超える施工を行ってきている。
本報告は、縦溝粗面型ハイブリッド舗装の施工実績のうち、北海道における凍結抑制効果について述べるものである。
２．縦溝粗面型ハイブリッド舗装の概要
縦溝粗面型ハイブリッド舗装は、表層１層内の表面付近にポーラスアスファルト舗装と同等の排水機能を持ち、下部は砕石マスチックアスファル
ト混合物（以下、ＳＭＡ）と同等の防水性能を併せ持つ舗装である（図－１参照）。また、締固め装置を改造したシニックスクリードを有する専用

アスファルトフィニッシャにより（以下、ＡＦ）
敷均しを行うことで、舗装表面は縦溝を含めた粗面に仕上げることができる（写真－１参照）。この縦溝粗面は、表面の粗さがポーラスアスファル
ト舗装と同等であるため、タイヤ路面騒音の低減
や雨天時等の浮き水を抑制することができる。
また、雪寒地では排水性舗装表層下部の空隙に残った水分の凍結による破損が発生していることから、縦溝粗面型ハイブリッド舗装では路面付近の排水層厚は、10～15 ㎜程度としている。
そして、一層内の下部に防水機能を有するために下層表面の保護ができるので、路面性状の回復を目的とした修繕工事に際し表層のみの打換えとすることが可能になる。
さらに雪寒期では散布した凍結防止剤が表面付
近の空隙と縦溝に留まるため容易に外部へ流出せず凍結抑制効果の持続性（塩分残存率）が密粒度
アスコンや排水性舗装等に比べて大幅に向上させることも可能となる。
近年では、高速道路や山間部において事故が多発していた箇所への適用で事故件数が減ったという実績から、事故対策舗装としての機能も期待できる。
縦溝4cm間隔
1cm程度

4cm

4cm

排水機能

3～5cm
防水機能

図－1 縦溝粗面型ハイブリッド舗装構造イメージ－61－

リッド舗装は、写真－3 に示す通り、施工後 2 年経過しても破損は見られず、路面状況も良好な状態を維持していた。
以上のことから雪寒地特有の融雪期に発生しやすい内部破壊に対する抵抗性が、縦溝粗面型ハイブリッド舗装は高いといえる。

写真－1 縦溝粗面仕上げの例
３．効果の検証
３．１ 積雪寒冷地における耐久性の検証
先述の通り、寒冷地における排水性舗装は、表層に残留した水分が凍結する際に膨張して内部から破壊することがある。この内部破損の発生については、雪寒地では融雪期に融雪水や気温変化、および荷重の作用といった要因でポットホールが発生するとの報告がある。
実際、北海道札幌市内における排水性舗装の破損も融雪期に多く発生している。写真－2 は施工
後ひと冬を経過した排水性舗装の路面状況の例であるが基層の表面が露出するほど表層が破損していることがわかる。これに対し縦溝粗面型ハイブ

３．２ 室内における凍結抑制効果の検証
縦溝粗面型ハイブリッド舗装の凍結抑制効果を検証するため、図－2 に示す検討フローに従い、室内において凍結防止剤残存率の確認試験を実施した。
その試験結果について、凍結サイクルと塩分濃度測定結果の関係を図－3 に、凍結サイクルとＢ
ＰＮ測定結果の関係を図－4 に示す。

図－2 凍結抑制効果の検討フロー

写真－2 排水性舗装の内部破損例

写真－3 施工 2 年後の FFP 路面（札幌市内）

ここで縦溝粗面型ハイブリッド混合物との比較を行うため、排水性舗装や雪寒地で使用されている細粒ギャップアスファルト混合物、粗面型ＳＭＡ混合物についても同様の手順で試験を実施した。
図－3 より、縦溝粗面型ハイブリッド舗装で散布した水がシャーベット状となる限界の塩分濃度1.2%を基準値として適用した場合、縦溝粗面型ハ
イブリッド混合物が基準値を下回るサイクル数は
他混合物の約２倍程度以上となっていることが分かる。
また、図－4 より、縦溝粗面型ハイブリッド混
合物は、他混合物よりも高いＢＰＮを維持できていた。
以上のことから、縦溝粗面ハイブリッド舗装は
一般の舗装に比べて凍結防止剤の効果持続時間が長く、散布回数を半分程度まで半減することが可能で、走行安全性を確保できると考えられる。

－62－

３．４．１ 西野真駒内清田線（五輪通）の事例
札幌市豊平区の西野真駒内清田線（五輪通）における縦溝粗面型ハイブリッド舗装工事の施工概要を以下に記す。
施工日：2015 年 9 月 3 日
施工場所：北海度札幌市南区澄川（図－5 参照）
施工面積：1,750 ㎡
施工厚さ：t=40 ㎜

図－3 凍結サイクルと塩分濃度測定結果の関係

図－5 西野真駒内清田線（五輪通）施工位置

図－4 凍結サイクルとＢＰＮ測定結果の関係
３．３ 実道における浮き水抑制効果
縦溝粗面型ハイブリッド舗装が有する排水機能
により、写真 4 に示すように雨天時等の浮き水を抑制することができる。この浮き水を抑制することで、ハイドロプレーニング現象やスモーキング
現象を抑制し、雨天時における安全性確保に帰する。そして、浮き水が抑制されることで路面が冬期に凍結することなく、ブラックアイスバーンの解消も期待できる。

本工事箇所において、実道における縦溝粗面型
ハイブリッド舗装の凍結抑制効果検証を行うためカメラでの路面撮影により調査を実施した。
写真－5 は、施工直後の雨天時における路面状
況である。写真の左側 2 車線が縦溝粗面型ハイブ
リッド舗装、右側 2 車線が密粒度舗装であるが、密粒度舗装には浮き水が見られることに対し、縦溝粗面型ハイブリッド舗装は路面が露出している
様子が分かる。このことから、密粒度舗装に比べて、縦溝粗面型ハイブリッド舗装は浮き水の凍結によるブラックアイスバーン抑制が期待できる。
また、写真－6 は施工後ひと冬目の冬期路面状
況であるが、密粒度舗装に積雪がみられることに対して縦溝粗面型ハイブリッド舗装は路面が露出

密粒度舗装
縦溝粗面型
ハイブリッド舗装

縦溝粗面型
写真－4 縦溝粗面型ハイブリッド舗装浮き水抑制

密粒度舗装

ハイブリッド舗装
写真－5 施工直後浮き水抑制状況

３．４ 札幌市内における凍結抑制効果の事例－63－

している。このことから、密粒度舗装に比べて凍結凍結抑制効果が高いと言える。
そして、写真－7 は約 2 年後の路面状況であるが、縦溝粗面は維持されており、破損等も見られなかったことから、本工事箇所においても耐久性に問題はないと考える。

縦溝粗面型

また、発注者の主な要求性能について最大 2 項
目の複数回答を含めたものをまとめると、図－6のとおりである。
図－6 より、要求性能のうち凍結抑制機能を挙げた回答は、全回答の中の 58％となっていた。
また、スリップ事故抑制として 20％、鋪装の耐久性（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％、という回答を得た。
補足事項として、複数回答では『凍結抑制機能＋α』という要求性能が多かった。

密粒度舗装

ハイブリッド舗装
写真－6 施工直後路面露出状況

図－6 縦溝粗面型ハイブリッド舗装における発注者の要求性能
５．おわりに今回検討した縦溝粗面型ハイブリッド舗装の室内における凍結抑制効果の検討結果から塩分の効
果持続性が長いことやすべり抵抗性に高い効果があることを、実道における凍結抑制効果の検証結
果からは路面露出しやすいことを確認できた。
今後も西野真駒内清田線の施工箇所や他の雪寒地において、縦溝粗面型ハイブリッド舗装の凍結抑制機能や耐久性について検証していきたい。

写真－7 25 ケ月後路面状況
４．まとめ
縦溝粗面型ハイブリッド舗装の凍結抑制効果に関する室内および実道での検討結果をまとめると、以下のことが言える。
① 縦溝粗面型ハイブリッド舗装は、雪寒地で使用されている一般的な混合物に比べて塩分の効果持続時間が長い。このため冬期路面管理
での凍結防止剤散布回数を減らせる可能性がある。
② 縦溝粗面型ハイブリッド舗装は、雪寒地で使用されている混合物に比べ、高いすべり抵抗性を維持することができる。
③ 縦溝粗面型ハイブリッド舗装は、比較対象とした密粒度舗装に比べて路面露出率が高い。
④ 札幌市において、縦溝粗面型ハイブリッド舗
装は、2 年以上の耐久性があることを確認できた。

〔参考文献〕
1）齊藤、多機能型排水性舗装の開発、第 12 回北陸道路会議（2012）2）藤本ほか、フル・ファンクション・ペーブ（FFP）の施工事例、第 12 回北陸道路会議（2012）
3）フル・ファンクション・ペーブ－FFP－、土木施工（2013.1）
4）丸山他，融雪期に発生する舗装の損傷実態と損傷のメカニズム，第 57 回（平成 25 年度）北海道開発技術研究発表会－64－

放熱管方式無散水融雪設備の開発
株式会社グランテック

事業所

技術開発室
事業所

１

はじめに

営業

〇東

知樹
林

功

る設備(ボイラ一自体や不凍液)の継続的なメン消融雪技術は、散水融 雪技術と無散水融雪技

テナンスや買替えが必要であり、「電熱方式」は術に大分類される。この中で多く使用されていボイラ一方式に比べて融雪性能が小さく、これるのは、散水融雪技術である。これが広く普及しを補うため多量の配列が必 要であることからイている代表的な要因として、構造が比較的簡単

ニシャルコストが高価であり、また維持継続的で消雪効果が大きいこと、また低コストで C02 排に熱源を発生させるためランニングコスト も高

出量が少ないことが挙げられる。しかし、大量積額である。

雪時には溶け残しが発生する、多量の地下 水扱
み上げによって地盤沈下が発生する、歩行環境が悪いなど散水融雪の適用について諸間題が報告されている。
これらの間題を解決する手法として、 舗装盤
内に熱源を確保して舗装上の積雪を消融雪する
無散水融雪技術がある。
この無散水融雪技術の熱源は、化石エネルギ
ー、ローカルエネルギー、白然エネルギーに大分類される。熱源として化石エネルギーを用いる
代表例として、「ボイラ一方式」と「電熱方式」
を紹介する。
「ボイラ一方式」は、灯油・ガスなど化石エネ
ルギーを燃料として不凍液などを加熱した熱流
動体を、舗装盤内に配管したパイプ内部へ循環させることで熱源を確保し、消融雪を行う技術である。
「電熱方式」は、舗装盤内に配列したニ
写真－１

クロム線やシーズ線を加熱 し、これを熱源とし

井水式無散水融雪施工例て消融雪する方式である。
本報では、上記に挙げた省エネ・環境負荷の問

化石エネルギーを使用する技術は、省エネや環境間題(C02 排出量削減)などの観点から、今後の適用は少なくなるものと考えら れる。コスト面の観点から言えば、「ボイラ一方式」は使用す

題を解決できる、「自然エネルギー」を用いた無散水融雪について紹介する。 これは井戸から揚水した地下水の通水によって発生させた熱エネ－65－ルギーのみを用いる「井水式無散水融雪技術」

放熱管として使用する鋼管は一般配管用炭素(以下、”本技術”と称す)である。本技術の概要

鋼鋼管(JIS G3452)に規定される SGP 鋼管とすを 2 章で紹介し、当社が現状取り組んでいるイる。放熱管の被り深さやその他詳細な仕様につニシャルコストタウン手法を 3 章にて紹介する。 いては表 1 及び図 2 を参照されたい。

２ 本技術の概要
井戸によって汲み上げた地下水を舗装盤内に埋設させた鉄管（放熱管）に循環させ、路面上の雪を融かす技術（放熱管方式無散水融雪）は、数多くの研究成果が発表されている [1]。
この地下水を循環させる仕様は定期的に井戸の逆洗浄を要するなど、設備維持に負担が発生する。そこで、当社における本技術の標準仕様
は、給水口より鉄管に通水を行い、有効活用出来る場所へ排水を行なうことしている（図 1)。
これによって設備維持の負担を減じることが出来る。
この手法のデメリットとしては、散水融雪と同じく取水した地下水を地上に排出する機構であるため、地域によっては地盤沈下が発生する懸念がある。散水融雪と比較し、取水量を減じ

図－１
表－１

配管イメージ図

放熱管（鋼管）の仕様

ることが出来るため総沈下量は低減されるが、地盤沈下が懸念される地域での工事については、リチャージ井戸を掘り、取水した水を地下に戻す復水処理を行う仕様を用いることを原則としている。

本技術の当社における設計検討の手法は「路面消・融雪施設等設計要領/社団法人日本建設
機械化協会北陸支部（平成 20 年 5 月版）」[2］に基づくこととしている。この放熱管方式無散水融雪の設計検討を行う上では、放熱管の種
別、放熱管の舗装表面までの距離、舗装の熱伝導率、流量などの条件によって融雪能力がどの図－２ように変化するかを知ることが必要となる。
２．１

標準仕様

－66－

標準断面図

３

本技術のコストダウン取組

ある。 このリターンベンドは、写真２からも読本技術におけるコストダウンの 取組を紹介す

み取れる通り、多量の個数を使用するものである。本技術のコストは、先に挙げた「ボイラ一式」 る。
「電熱式」と比較し、 導入に際してのイニシャ

リターンベンドが高額である理由は、 断面をルコスト及びランニングコストは安価であるこ

円形に保ったまま正確な寸法で Ｕ字に曲げるとが多い。 しかし、 散水融雪と比較すると、1

為には高度な技術を要するためである。一般的㎡あたりのイニシャルコストが 5.0 倍以上であに鋼管の曲げ加工に使われるロールベンダーは、ると言われている。 このコストの明確な差異に様々なサイズの曲げ規格に対応するため、機構

よって、 本技術の採用が見送られるケースが多が複雑である。これにより、曲げ加工に要する時数であった。

間も長くなる傾向がある。

本技術でのイニシャルコストダウンの取組内容

以上のことから、リターンベンドによってイ

は、 写真２ に示すリターンベンド(鋼管の折ニシャルコストが上昇していると考え、これをり返し部分)をローコストで制作出来る専用機

解決するため、ローコストでリターンベンドを械(パイプ曲げ機)の新規開発、 そして鋼管ジ制作出来る「パイプ曲げ機」(以下、”本機械とョイント部分の制作である。 パイプ曲げ機の称す)を開発した。（写真－３）

説明を 3.1 項で行い、 ジョイント部分制作に係る説明を 3.2 項で行う。

正確な曲げ加工を実施する時間を短縮させる
ため、 本機械では専用金型を油圧シリンダーでパイプに押し当て成形する「金型プレス方式」とし、 その金型は実験により円形を保ったまま正確に設計通りのＵ字曲げが出来る形状を探し出し、 採用した。更に正確な寸法を確保出来る工夫として、 押圧力にてスプリングバックを調整できる機構を付加させた。
これらの点は”パイプ曲げ技術”として特許申請を行った。上記の工夫により、パイプの脱着時
問を含め 1 分以内に正確な曲げ加工を完了させ

写真－２

リターンベンド配管状況ることに成功している。
本機械の開発により、SGP 鋼管の仕入れ価格に

３.１

パイプ曲げ機の開発

切断加工費用を累加するのみでリターン ベンド

自然の低温な熱源(地下水)を利用した本技術
では、 埋設放熱管には熱抵抗が小さい鋼管を用の作成が可能となった。
３.２

鋼管ジョイント制作いることが多い。この鋼管を用いて数地内に配放熱管を組み立てる際、 鋼管をジョイント金

管する場合、鋼管を折り返し曲げ敷設すること具で連結していく必要がある。従来このジョイが必要である(写真２)。この折り返し部についント金具は LA と呼ばれるゴムシール付き金具をてはリターンベンドを用いて鋼管 と繋ぎ合わせ使用している(写真４)。このジョイント金具はることが一般的であるが、価格が 比較的高額でリターンベンド以上に多量に使用する為、イニ－67－シャルコスト上昇の大きな要因となっていた。
このコスト削減のため、 放熟管外径よりも僅

デメリットである”高額なイニシャルコスト”を解消した。

かに太い内径のパイプを長さ 100mm に切断し、・ランニングコストは従来の井水式と同じく他

これをジョイント金具とした。放熟管外径部と方式より安価である。

ジョイント金具内径部は鉄管用接着剤で接着する事により、水圧に耐え得ることを確認した。

５

この技術の適用により、ジョイント金具コストを低下させることに成功した。

あとがき「無散水融雪技術」は、「散水融雪と比較し高額である」というパブリックイメージが定着している。本技術の適用及び技術開発における当社の目的は、これまでのパブリックイメージを覆すこと、また新技術の情報周知を行うことで、より安心・安全、そして快適な社会環境の提供に努めることである。

[参考文献][1]熊谷元伸・野原以佐武:地下水利用による無写真－３

散水融雪工法の実用化に関する研究、国立 防災

パイプ曲げ機全景

科学技術センタ一研究報告第 41 号、1988.3[2]社団法人日本建設機械化協会北陸支部:路面消・融雪施設等設計要領、社団法人日本建設機械化協会北陸支部[3]斎藤浩之:消融雪施設の現状と自然エネルギーを活用した融雪技術の紹介、建設の施工企画(745)、2012.3

写真－４

４

ＬＡジョイント継手

まとめ・本技術は、散水融雪の間題点として挙げられる「溶け残し」「地盤沈下」「歩行環境の悪化」を解決出来る技術である。
・本技術は、自然エネルキーを用いることで省 エ
ネや環境問題(C02 排出量削減)を達成できる。
・本技術の工夫により、「井水式無散水融雪」の－68－

３Ｄ測量を活用した融雪配管埋設型プレキャストＲＣ舗装版施工
株式会社

興和

北陸支店

株式会社

１

興和

水工部係長

○坂井

祐史

水工部課長

石田

謙介

水工部

清水

祐哉

技術開発室

渡邊

健太

はじめに
バイパス道路のインターチェンジ（IC）ランプ部には、機械除雪の効率化を目的として、消融雪設備が整備されている。このうち、条例で地下水の取水が規制されている地域では、消雪設備（消雪パイプ）ではなく、舗装内に融雪配管を埋設す
る融雪設備が整備されることがあるが、融雪配管は、対象車線全体を面的に整備するため、通行止め規制や迂回路施工を伴うことが多い。

写真 2 融雪用 RC 版の完成品
ト養生の各工程を実施するため、現場作業期間

本稿では、交通規制を最小限に抑えることがが大幅に短縮される。交通量の多いバイパス ICできる工法として採用された融雪配管埋設型プランプ部の施工では、夜間規制のみで即日開放

レキャスト RC 舗装版（以下、「融雪用 RC 版」とが可能となる。

いう）の施工計画において 3D 測量を活用した事例について報告する。

２．２

融雪用 RC 版施工の課題（IC ランプ部）

バイパス IC ランプ部が複雑な合成勾配を有す
２

融雪用 RC 版施工の課題（IC ランプ部）

２．１

る曲線形状になっているのに対して、融雪用 RC

融雪用 RC 版

版は、勾配を有していない直線（台形）形状とな

融雪用 RC 版は、製作工場において、配管→気っている。そのような現場条件に対して、従来の密試験→配筋→コンクリート打設→コンクリー

施工計画では、2D 図面で融雪用 RC 版の配置を計画していたが、実際の施工では現場の合成勾配に合わせて融雪用 RC 版を傾けて設置していくた
め配置計画に対するずれが生じやすいという課
題を抱えていた。
そこで、3D 図面で融雪用 RC 版の配置を計画し、配置計画と施工とのずれを生じにくくする
方法について試みることにした。

写真 1 融雪用 RC 版の配管・配筋

３

－69－

3D 測量を活用した施工計画

３．１

表 1 機器仕様

施工計画の手順

3D 測量を活用した施工計画の手順を図 1 に示
す。

種

別

機器・ソフトウェア名

3D スキャナ

Trimble SX10

3D スキャナと各種ソフトウェアを使用して、点群データ処理

TREND-POINT

現地作業（測量・位置出し）と内業（点群データ

3D モデル配置

TREND-CORE

処理・3D モデル編集）を繰り返して融雪用 RC 版

3D RC 版モデル作成

SketchUpの施工計画を進めた。
起工測量(3D スキャナ）

３．３

融雪用 RC 版
3D モデル作成

起工測量（点群データ取得）

施工対象道路の 3D モデルを作成するために
3D スキャナにより起工測量（点群データ取得）

点群データ処理を実施した。3D スキャナ測量は、測定対象にプ

3D モデル配置

2D 設計図取込

舗装切断
位置出し(3D スキャナ)

リズムを設ける必要がないため、安全に早く少人員でデータを取得できる利点がある。バイパ

確認・調整

ス IC ランプ部は交通量が多いことから、特に安全面で大きな利点を感じた。

（融雪用 RC 版据付前までの施工）（融雪用 RC 版据付）

出来形測量
(3D スキャナ)

融雪用 RC 版
位置出し(3D スキャナ)・・・現場作業・・・内業

図 1 施工計画の手順
写真 3 レーザースキャナによる測量
３．２

使用機器とソフトウェア

今回の 3D 測量と施工計画に使用した機器等を表 1 に示す。

取得した点群データをソフトウェア上で処理し、図 2 に示すような 3D モデルを作成した

現場における点群データ取得及び位置出しには、Trimble 社製のスキャニングトータルステー
ション Trinmble SX10 を使用した。
点群データの処理には、福井コンピュータ社
製の TREND-POINT、3D モデルの配置には福井コンピュータ社製の TREND-CORE をそれぞれ使用し、3D モデルの配置に必要な融雪用 RC 版の 3D モデル作成には、Trimble 社製の SketchUp を活用した。

図 2 起工測量による 3D モデル（点群データ）

－70－

３．４

個々の融雪用 RC 版 3D モデルを全て組合せる

3D モデルの活用

点群データから作成した現場の 3D モデルにと図 4 のようになる。

2D 設計図データを取り込むことにより、施工過程の様々な場面で 3D モデルを活用することができた。
舗装版切断範囲や配管設置位置の座標を 3D ス
キャナに取り込み、現地で 3D スキャナを使って位置出しを実施した。この作業は、3D スキャナ
ではなく従来のトータルステーションでも可能な作業ではあるが、一度点群データを取得してしまえば、経験値の差によらず従来方法よりも容易に施工過程の様々な場面で活用できるということを認識できた。

３．５

融雪用 RC 版の施工計画

図 4 融雪用 RC 版の 3D モデル組合せ例

起工測量データから作成した施工対象道路の3D モデルに融雪用 RC 版の 3D モデルを配置して施工計画を試みた。

この融雪用 RC 版 3D モデルを現地 3D モデル（点群データ）に配置して、3D モデル上で位置

融雪用 RC 版 3D モデルの一例を図 3 に示す。

や高さを確認しながら微調整を繰り返し、配置

融雪用 RC 版は、設置する道路線形に合わせて計画を決定した。現地 3D モデルに融雪用 RC 版

様々な形状の製品となっている。

3D モデルを配置した例を図 5 に示す。

製品 1

製品 2

製品 1 と 2 の組合せ

製品 3

図 5 融雪用 RC 版の 3D 配置計画の例

3D モデル上で配置計画することの優位点は、融雪用 RC 版の高さを調整しながら計画できる点である。融雪用 RC 版の施工時は、周辺舗装の高製品 1 と 2 と 3 の組合せ

図 3 融雪用 RC 版の 3D モデル

さ及び隣り合う融雪用 RC 版の高さに合わせながら設置する。高さ調整すると融雪用 RC 版の鉛直方向に傾きが生じる影響で水平方向にも若干の－71－

ずれが生じてくる。この若干のずれは、施工範囲
が直線形状であれば、あまり問題はないが、バイ
パスランプ部のような曲線形状の場合は、予定の曲線より外側あるいは内側にずれてきて融雪用 RC 版を設置できなくなる可能性がある。
3D モデル上の配置計画では、施工時の高さ調整をモデル上でシミュレーションすることができる。今回は当初、隣り合う融雪用 RC 版の段差を 0mm にする配置計画を試みたが、周辺の舗装

写真 4 融雪用 RC 版設置状況との高さ関係などどこかに歪みが生じるため段差を 3mm 以内にすることを基準として計画した。

そして、最も良かった点は、写真 5 に示すよ

融雪用 RC 版の出来形管理として版間の段差は、 うに配置計画の位置から“ずれ”を生じさせずに個々の測定値で 5mm 以内、平均値で 3mm 以内と施工できたことである。

いう基準があるため、個々の段差を最大でも 3mm以内とする条件を採用した。
高さ調整の例を図 6 に示す。この図例は、わ計画法線

かりやすくするために極端に高さを変えたもの（拡大）であるが、イメージとしては図に示すように版ごとに高さ情報を与えて配置を調整した。

写真 5 計画法線からの“ずれ”の確認

４

おわりに
融雪用 RC 版の施工計画に 3D 測量を活用する

ことにより、配置計画の正確性及び測量や位置出しの効率性を高めることができた。

図 6 3D モデル上の高さ調整イメージ

今後、3D 測量や 3D モデルを用いた設計手法や
３．６

施工管理手法に応用することにより、設計から融雪用 RC 版の施工

施工に先立ち、3D モデル上で計画した配置情報（座標）を 3D スキャンに取込み、現地に位置

施工計画及び施工管理までの生産性向上や品質向上に寄与すると考えられる。

出ししたが、この作業も従来よりも早く、安全に
参考文献：リバーシブル型融雪配管埋設型プレ実施できた。
施工は配置計画通りに実施でき、版間の段差を規定値以内に管理することもできた。

キャスト RC 版舗装設計施工マニュアル,プレキャスト RC 版舗装協会,2017.7－72－

冬期融雪対策への通電発熱塗料を用いたシートヒーターの適用
佐藤工業株式会社

１

技術センター

上席研究員

〇前田

幸男

技術センター

上席研究員

伴

享

はじめに

発熱シートは、通電発 熱塗料、PET シート、

これまで、雪や凍結に起因する転倒災害防止

銀ペーストの電極、過剰加熱防止用温度スイッ対策として、階段踏板部を対象とした発熱シー

チ、保護シート、遮水シートで構成され、ヒートによる融雪方法を開発してきた 1),2) 。

ター下面の断熱材とともに階段踏板裏面に設置

発熱シートは、通電すると発熱する”通電発
熱塗料“を用いて製作した薄型の発熱シートでする（図‐１、写真‐１）。
２．２

発熱シートの運転あり、仮設足場のステップや仮設ハウスの屋外

電源は、図‐２に示す温度スイッチ（50℃設

階段などの踏板裏面に取付けて融雪をする。

定：バイメタル式）を介し、銀ペーストの電極

ここでは、2022 年冬期に実施した階段融雪のに接続され、制御盤内の電圧調整器で所定電力

試行結果について報告する。

密度となる電圧に調整し、外気温サーモスタッ

２

ト（8℃設定）で ON-OFF 制御した。

通電発熱塗料を用いた発熱シートの概要

２．１

融雪面の温度は、使用環境温度、供給電力に発熱シートの構成および取付け方法

発熱塗料は導電体のカーボンを含む水性樹脂

よる発熱量で定まるため、低温恒温槽を用いたベースの材料で、通電すると発熱する高粘度（3室内試験を実施し、図‐３に示す各温度条件に～5Pa･s）の塗料である。通常の熱線ヒーターと比べ低電圧で発熱し、温度上昇が早く、加熱が均一となるなどの特徴がある。
一方、発熱は、塗膜材内の通電が前提となり水や鉄面への漏電に対する絶縁が必須となること、また、高粘性塗料を薄く均一に塗装する必要がある。このため、絶縁性の PET(ポリエチレ
ンテ レフ タレ ー ト) シ ート に、 均質 な 薄膜 形 成が可能なスクリーン印刷技術を用いて塗布することで、薄い発熱シートを形成している。
温度測定（熱電対）

電源

内部（遮水シート面）
断熱材（アルミマット）

PETシート

ヒーター
電源へ

遮水シート

図‐１

足場ステップ裏面片側内寸120×600mm

電極 銀ペースト幅 10mm

温度スイッチ
（50℃仕様）発熱塗料塗布部 70×500mm
温度スイッチ
50℃ 仕様他の段
ステップへ

下面（断熱材面）
鉄板カバー（脱落防止）

発熱シートと足場ステップ

端子

足場ステップ（外寸250×620×40㎜）

上面（踏板面） 保護シートt=1mm

写真‐１

発熱塗料

PETシート塗布

発熱シートの設置（短辺方向断面）

－73－

図‐２

発熱シート部
遮水シート120×590㎜
幅10㎜ 4辺熱溶着

PETシート 90×540mm

発熱シートの設置（平面配置）

おける電力密度とステップ上面温度の関係より、 ステップについては、図‐１に示したように、運転条件を設定した。同結果より、電力密度 300

2 段目、3 段目のステップ上面（踏板面）、内部

W/m 2 程度の運転条件であれば、-20℃の外気温（発熱シート下面）、下面（断熱材下面）、さらにおいても、1℃となることから、同条件を融雪に、外気温、無対策ステップ上面（1 段目）の温可能の目安とした。なお、電力密度は、単位面

度および使用電力を測定した。なお、測定は 2積当りの使用電力（W）であり、現地試験では、秒間隔で記録し、6 時間毎に整理した。

足場ステップ 5 段分の運転時の設定電力を式(1)３．２2022 年 1 月 28 日の 0 時から 3 日間の測定結より算定し、電力計指示値（W）がこの所定値

果を降雪記録と併せて図‐４に示す。外気温おとなるように電圧調整して設定した。
設定電力=300W/m 2 ×5 段×A=212W

３

降雪時の融雪確認試験結果

式(1)

よび無対策面温度が-12.6℃～+1.6℃環境におい

A:シート面積=0.142m 2 (=0.12×0.59×2sets)て、対策踏板面の温度は 2 段目、3 段目とも 10℃

現場融雪試験

～20℃となり、融雪が確認された。同期間のう

３．１

ち 1/28 昼から 1/29 昼の間に約 20 ㎝の積雪（気試験方法

足場ステップの融雪試験は、2022 年 1 月から
約 2.5 ヵ月間、冬期に約 1m の積雪深となる秋

象庁：角館記録より）が確認された。降雪後の踏板面の積雪状況を写真‐３に示す。

田県仙北市内の工事事務所敷地内で実施した。

融雪程度が反映される対策踏板上面温度は、試験は、約 1m 嵩上げした足場上に無対策お外気温、加熱による温度上昇分に影響を受ける

よび発熱シート対策を施した足場ステップを各ため、図‐５に対策時と無対策時の温度差を加5 段設置した（写真-２）。

熱上昇温度とし、外気温に対する変化を示す。
40

2022年1月28日0時〜1月30日24時
内部〇2段

30

30
測定温度（℃）

恒温槽設定温度

25

±0℃
-10℃

20
15

-20℃

10

内部▲3段

20

上面▲3段

10

上面〇2段

0

下面▲3段
下面〇2段

無対策

-10

外気温

90
85
80

図‐３

低温恒温槽での室内試験結果

日

図‐４

0:00

18:00

75

時

測定結果と降雪記録
2022.1.30 時点

写真‐２

試験状況（2022.1.24

6 ㎝積雪時）

－74－

写真‐３

融雪状況（約 20 ㎝降雪後）

積雪深(cm)95

0:00

電力密度（W/m2）

105

12:00

400

1/31

6:00

350

0:00

300

18:00

250

1/30

100

6:00

200

時

12:00

150

日

1/29

角館気象データ（降雪量、積雪深）

0:00

100

1/28

18:00

-5

6
5
4
3
2
1
0

12:00

-20

0

6:00

5

降雪量（cm）

ステップ上面温度（℃）

温度測定は、熱電対を使用し、融雪対策した

なお、図中の融雪必要温度（＝2℃－外気温）は、10℃以上に上昇した。なお、内部温度と温度ス

無対策面が加温により２℃程度以上となる時にイッチの設置面が異なる（図‐１）ことから、融雪が開始すると仮定し、日射の影響を考えず

温度スイッチ動作温度 50℃に対し、内部温度は

外気温＝無対策面温度として示している。

20℃ないし 30℃で変動している。

加熱上昇温度は、外気温に依らず、概ね 14℃

踏板面上の積雪の保温程度は、外気温、積雪

程度高い融雪可能の状態となることが確認され厚さ、風などに影響されるが、温度スイッチのた。運転時の電力密度は平均 337 W/m 2 （6 時間

動作温度を 50℃設定よりも高くすれば（発熱塗の平均電力 240W より算出）で、外気温の変化、料は 120℃仕様）、内部温度がより上昇すること

サーモスタット作動による変動を含む平均値でから、より早く融雪するものと考えられる。ああるが、定温、電力密度 200 W/m 2 ～350 W/m 2 のるいは、軽く掃う程度の除雪でも、踏板面上の条件で行った室内試験（図‐３）の結果と同様

積雪の保温影響が軽減され、踏板面への放熱がの傾向を示したといえる。

促進されるので、融雪効果が向上（融雪時間が３．３短縮）することも考えられる。

積雪時の融雪確認試験結果

降雪時の試験に対して、積雪状態からの融雪状況を確認とするため、発熱シートの運転を停

４運転時の消費電力と融雪能力

４．１

止し、約 25cm 積雪した状態（2022.2.16）から

外気温の影響について

降雪時を対象とした運転時の外気温と消費電力量の関係を図-７に示す。図中の連続通電（●）

運転し、積雪時の融雪状況を確認した。
図‐６に、対策ステップおよび無対策面の温は、サーモスタットが作動しない（常時通電）

度、外気温ならび消費電力の時刻歴と融雪状況場合を示し、-10℃～0℃の環境における消費電を示す。

力量の 6 時間の積算値は 1.45kW、1 時間当たり運転開始 9:10 から 14:00 までの間、消費電力

では 240Whr（=1.45 kWh /6 時間）、電力密度にの凹凸（電源 ON-OFF）に対応する内部温度の上下変動が認められる。これは踏板上面の積雪による断熱・保温効果により内部温度が上昇し、内部温度スイッチが動作したためである。融雪し始めた 14：30 以降、温度スイッチは動作せず、内部温度の変動もなく上面温度は加温され、2022年1月21日から31日

6時間毎の測定値

加熱上昇温度（平均値：℃）

30.0

室内結果
電力密度＝350W/㎡

25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
-5.0
-15.0

電力密度＝200W/㎡
融雪必要温度＝0℃－外気温＋2℃
-10.0

-5.0

0.0

5.0

外気温（平均値：℃）

図‐５

外気温に対する加熱上昇温度

図‐６

－75－

2022.2.16 測定結果と融雪状況

換 算 す る と 340W/m 2 (=240W/0.708m 2 ： た だ し、状、断熱材性能などの放熱の影響や電力密度、発熱シート全 5 段分面積は 0.708m 2 ）となり、サーモスタット動作温度などの運転・制御によ

ほぼ設定値（300W/m 2 ～350W/m 2 ）となった。

る加温条件に影響を受ける。降雪時の省エネ運

一方、外気温が 0℃以上となると、外気温サ

転、積雪時の急速融雪など、用途、環境に応じーモスタットあるいは内部温度スイッチが作動た融雪必要温度および融雪余裕温度差を検討し、（ON-OFF）するため、同図中の断続通電（▲）

運転条件を設定することが必要となる。

に示すように、外気温の上昇に伴い消費電力量

５

おわりに通電発熱塗料を用いた発熱シートを階段踏板は減少することが確認された。
踏板面の融雪能力は、外気温、踏板面の発熱

裏面に取付け、加温による融雪効果確認試験を

温度（電力密度）に影響を受ける。図―５で示実施した。その結果、降雪時、積雪時ともに融した“加熱上昇温度”が“融雪必要温度“に対雪効果が認められ、以下について確認できた。

し、より大きいほど融雪しやすい状態となる。

・降雪に対する融雪では、使用環境温度においそこで、この“加熱上昇温度”と“融雪必要温て、必要となる融雪面の温度上昇分に対応す度“の差分を“融雪余裕温度差”とし、消費電るヒーターの電力密度を求め運転条件を設定

力量に対して整理した結果を図‐８に示す。

する方法の有効性が確認された。

同図は 2022.1.21 から 3.8 までの期間の設定

・積雪に対する融雪時間の短縮のためには、融電圧（電力密度）条件を変えたケースを含むヒ

雪面の温度ならびに温度上昇速度を上げる方

ーター運転期間のデータで、6 時間毎の平均値法が必要となる。

を示している。同期間の 6 時間平均の外気温は、

今後は、より効率的な加温のため、断熱方法、-10.9℃～+5.1℃であり、凡例の 4 段階の温度範

運転制御方法（サーモスタット動作温度、降雪

囲で整理している。

センサーの導入等）を検討するとともに、操作

消費電力量が同程度の場合には、外気温の上性向上のためスマートスイッチ等の導入や配線

昇とともに融雪余裕温度差は大きくなり、また、接続の省力化、さらに耐久性・転用性について

融雪余裕温度差が同程度の場合には、外気温の検討する予定である。

低下とともに消費電力量が大きくなる。

高

外気温が高く融雪余裕温度差が過大となる場

外気温

合は消費電力を抑制し、外気温が低く過小とな

低る場合は消費電力の増加が必要となる。また、融雪余裕温度差は、外気温、風、階段材質・形
消費電力量（6時間積算：kw）

2.0

図－８

1.5

参考文献

1.0
連続通電：サーモスタット動作なし

0.5

断続通電：サーモスタット動作あり

0.0
-15

-10

-5

0

5

外気温（℃ 6時間平均値）

図－７

融雪余裕温度と消費電力量

消費電力の関係（2022.1 結果）

1)前田、伴 他：通 電 発熱 塗料 を用 いた 発熱 シ ートによ る融 雪試 験― 降 雪時 の運 転状 況-、令和 4 年度土 木学 会全 国大 会 、Ⅵ -440
2)伴、前田 他：通 電 発熱 塗料 を用 いた 発熱 シ ートによ る融 雪試 験― 積 雪時 の運 転状 況-、令和 4 年度土 木学 会全 国大 会 、Ⅵ -441

－76－

廃プラスチック材を活用した舗装材の開発
北川ヒューテック(株)技術研究所〇西園 雄太

中国支店

桶谷 達也

(株)リサイクルセンター
１

馬場

隆

試験を実施した。

はじめに
近年、国内外において、プラスチック製品の使用制

試験内容は、アスファルトに対して各選別材料の溶解

限や廃プラスチック排出の抑制に注力し始めている。

状況を調べるため、加熱したストレートアスファルト

アスファルト混合物の添加材として廃プラスチック材（60-80）に各選別材料を混合して溶解の状況を目視を利用することは、リサイクル促進の観点から重要なで観察した。また、混合した各試料を用いた針入度試試みである。とりわけ海外においては、アスファルト験を行った。

混合物に廃プラスチック材を活用することが盛んである。例えば、オランダで廃プラスチック材を原料とし

2.1.2

試験結果

たプレハブ舗装を行っている。また、既往の研究によ

各選別材料の溶解状況は、E 以外の 4 材料に関してると、廃プラスチック材を添加することにより、リサは概ね溶解したものの、E については温度条件によっ

イクル促進の観点だけでなく、耐流動性等のアスファては溶解しなかったため、E を添加材とすることを除

ルト混合物の性状向上が期待できることが確認されて外した。次に、針入度に関して、A 及び B の針入度がいる 1）。

ストレートアスファルトと同等（針入度が約 60）で本稿では、廃プラスチック材を添加材として使用すある一方、C 及び D の針入度は 40 台と改質効果が期ることにより、アスファルト混合物の性状向上が確認

待できる結果となった。また、この C 及び D の 2 材料

された舗装材の報告をするとともに、今後の廃プラス

は溶解性も良好なため、2 種の材料を用いてさらなるチック材利用の展望と課題を報告する。

室内試験による検証を行った。

2

選別材料の選定

2.1

各選別材料の性状及び添加材に適した材料の選

定
2.1.1

A

選定方法

D

(株)北陸リサイクルセンターでは、使用済みの飲料C

空容器を回収し、工場内でペットボトル容器の圧縮、粉砕、洗浄、脱水の工程を経て、最終的にリサイクルしている。上記の工程で出てきた材料を効率的に処理

A

B

E

するため、色や風力、水中（比重）等の方法で各材料の選別を行っている。本研究では、各方法で選別した材料を使用し（写真－１）、その中からアスファルト
混合物の添加材に適した材料を決定するために、室内

－77－

写真－1

各方法で選別された廃材料

2.2剤として利用することを決定した。

C 及び D の選定

2.2.1 試験材料の混合及び試験方法
(kN)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0

C 及び D の 2 材料の中から、より添加材として適している材料を選定するため、下記に述べる室内試験を行った。ウェットミキシングとドライミキシング（以下、wet 及び dry）といった材料の混合方法や 2
材料をミックスした場合など、条件を変えて試験を行った。各条件を表‐1 に示す。表に示す通り、今回は、①

比較対象として無添加も含めた 7 条件で試験を行った。

**

**

②

③

ﾏｰｼｬﾙ安定度

④

⑤

**

⑥

⑦

①無添加と②～⑦各材料間でBrunner munzeltestを行った＊p<0.05 ＊＊p<0.001

各材料はプラントで混合し、練り落とした材料を用いてマーシャル安定度試験、ホイールトラッキング試験

図－1

を行った。
（回/mm）

表‐1
試料番号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦

2.2.2

7,000

各試料の添加条件

添加材
無添加
C混入（wet）
C混入（dry）
D混入（wet）
D混入（dry）
C:D混入（wet）
C:D混入（wet）

動的安定度
目標値（3,000回/mm）

6,000

添加量

各材料のマーシャル安定度

5,000
4,000

6kg/t
6kg/t
6kg/t
6kg/t
6kg/t（1：1）
6kg/t（2：1）

3,000
2,000
1,000
0
①

試験結果

②

図－２

③

④

⑤

⑥

⑦

各材料の動的安定度

室内試験の結果を図－1 及び図－２に示す。マーシャル安定度に関して（図－1）、wet・dry 関係なく C混入の②、③及び⑦の安定度は、全て無添加①を上回り、統計的にも有意な差があった。一方、D 混入の④、⑤、⑥の安定度は、①と同程度であった。

3
3.1

C の適正添加量の考察
試験方法

次に、室内試験を通して、各添加量の性状について

さらに、ホイールトラッキング試験の結果は顕著な差が見られた（図－２）。④、⑤の動的安定度は比較するとともに、C の適切な添加量を検討した。今
回も比較対象として①無添加の性状も確認している。

1,000 回/mm 未満と改質効果が見られず、⑥は 1,729
回/mm と動的安定度の向上が見られた。また、②、③
及び⑦はいずれも 3,000 回/mm 以上であり、改質効果が期待できた。以上の結果より、C を添加材に適用す
るとアスファルト混合物の性状の向上を期待できる結果となった。また、⑦においても②、③と同様の結果が見られたものの、④、⑤、⑥の結果を見る限り、D

C の添加量の条件は、②6kg/t、③12kg/t、④30kg/tの 3 条件で比較を行った。今回も材料の混合はプラントで行った。また、①、②の物理性状に関しては、
2.2 のデータを用いている。室内試験の項目は、2.2と同様、マーシャル安定度試験及びホイールトラッキ
ング試験である。その他として、各添加量のプラント
練り落としの際の温度も計測した。

には物理的性状の向上が期待できないため、C を添加

－78－

3.2

試験結果
表－２には、各添加量の練り落としの際の温度を

20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0

示した。この表に示すように、C の添加量が増加する
ほど、練り落とし温度が低下する傾向が見られた。原
因として、C は水中選別で選定された材料であり、材料中の含水比は約 30％程度である。そのため、添加量が増加するほど水分量も増加するため、温度低下の傾向が見られたと考えられる。今回の結果では、C の(kN)
マーシャル安定度

①

②

③

④

各材料間でSteel Dwas testを行った

添加量 1kg に対して約 0.8～1.0℃の温度低下がみら＊p<0.05 ＊＊p<0.001

れた。
図－３
表－２

各添加量の練り落とし温度

種別①無添加②6kg/t③12kg/t④30kg/t

各添加量のマーシャル安定度（回/mm）

温度（℃）
166
161
156
135

6,000

動的安定度
目標値（3,000回/mm）

4,000
2,000
0
①

図－３には、マーシャル安定度試験の結果を示して

②

③

④

いる。C を添加することにより、無添加①と比較して、
図－４

各添加量②、③、④の安定度は増加傾向が見られた。

各添加量の動的安定度

しかしながら、各材料間の多重比較を行ったところ有意差は見られなかった。
一方、図－４に示している動的安定度は、C の添加量が増加するほど低下していく傾向が見られた。この傾向が生じた理由の一つとして、添加量の増加に伴い、混合が不十分で練り落とし温度が低下し、添加量が多くなるほど、添加材が適切に融解できる温度に至らなかったためだと推察できる。また、今回の材料に限らず、プラスチック材の添加量が過多になると性状の低下を招くことは、既往の研究と合致する 2）。添加量の過多といった要因も、アスファルトの性状の低下に起

現場への反映4.1

施工概要

これまでの試験結果を踏まえて、運送会社の駐車場の一部区間において、C を添加したアスファルト混合物を用いて施工を行った。施工面積は約 180 ㎡で、密粒度アスファルト混合物（20F）に C の材料を添加した舗装材を使用した。混合方法はウェットミキシングで行い、添加量は上記の試験結果から適当量であると判断された 6kg/t とした。また、施工と併せて、混合物の品質の確認をするために室内試験も行った。試験内
容は、マーシャル安定度試験、ホイールトラッキング

因したと考えられる。
上記の試験結果を踏まえると、C の添加量は 6kg/tが適当であると考えられる。

4

試験及び、耐油性を検証する油浸マーシャル安定度試
験を行った。

－79－

4.2

施工の結果

5

プラントでアスファルト混合物を製造する際、写真まとめ
今回の開発に際し、以下、得られた知見・課題点を－２のように C を投入する。投入する工程以外は、施まとめる。

工方法や施工性も通常通りである。また、施工後の舗

廃プラスチック材の種類にもよるが、アスファ

装表面の目視観察においても、C の溶け残りなどは観

ルト混合物に添加することにより、混合物の性察されず、通常のアスファルト混合物と遜色なかった。

状向上が期待できることが示唆された。C の材質

室内試験においては、C 入りの混合物のマーシャル安は主にポリエチレン（PE）やポリプロピレン

定度や動的安定度は、前述の試験結果と同程度の試験（PP）であり、他の研究でもこのような材質と値が確認された。大型車両が停車する駐車場の場合、アスファルトの相性が良いことが言及されてお車両から漏れ出す油分によるカットバック等の懸念がり、この結果を裏付けるものとなった。

あるため、耐油性の確認も行った。油浸マーシャル安

今回使用した C の添加材は、リサイクルの過程

定度試験の場合、確立された試験方法がないため、既で選別された状態のまま使用しており、添加す

往の研究を参考に試験を行った３）。試験結果は、無添るための特別な加工等をしておらず、今回開発

加に比べて油浸残留安定度が 66％と大きく、既往のした舗装材はマテリアルリサイクルに通ずる方

研 究 か ら、 改質 ア ス フ ァル ト の 油 浸残 留 安 定度 が法である。そのため、手間も省かれており、リ50％程度であり、ポリマー改質アスファルトⅡ型と同サイクルの効率性から考えても望ましい方法で程度以上の耐油性を確認した。

あると思われる。


開発した舗装材の物理性状の向上は評価できた
が、環境配慮の視点での評価が不十分であった。
例えば、1t あたり廃棄ペットボトルが何本分リサイクルできているか、といった評価も併せて
今後検討していきたい。

写真－２【参考文献】

添加材投入状況

1）佐々木秀幸他、廃プラスチックの再利用技術に関する研究、岩手県工業技術センター研究
報告第 8 号（2001）
2）D.Movilla-Quesada et al. Effects ofRecycled Polyethylene Terephthalate (PET)on Stiffness of Hot Asphalt Mixtures,
写真－３
表－３

Hindawi Advances in Civil Engineering

施工後

Volume 2019

施工後の室内試験結果

物理性状
標準マーシャル安定度（kN）
油浸マーシャル安定度（kN）
油浸残留安定度（％）
動的安定度(回/mm)

無添加
15.0
7.1
47.1
530

C添加
15.8
10.5
66.2
5,274

3）平戸

利明他、ハイブリットバインダによる高安定性アスファルト混合物の開発、道路建設
2011 年 No.727－80－

作業船へのＧＴＬ燃料の導入について
若築建設

１

本社

技術部機械課長

金子

貴一

本社

技術部機械課員

髙塚浩

本社

技術部機械課員

○田沼

遊太郎

表－１

はじめに
現在、世界的にＣＯ 2 の排出量削減が求められている。弊社のように燃料を使用して工事を行うことを生業としている会社の立場からＣＯ2
排出量削減を実現する手段のひとつとして、ＣＯ2 の排出量が少ない燃料を選定することが挙げられる。本報では、燃焼時のＣＯ 2 の排出量が少なく、環境負荷の低いとされるＧＴＬ燃料を作業船に導入するために行った実証試験の方法と結果について報告する。

２

性状
セタン指数
密度 （15 °C）

GTL規格

GTL

単位

基準

JIS
K2204
2号

-

min

45

60

83.6
0.7781

現物スペック(Shell保証規格)

g/cm3

max

0.86

0.79

硫⻩分

%

max

0.001

0.00030.0001未満

引⽕点

°C

min

50

70

91

10％残油の残留炭素分質量％% (m/m)

max

0.1

<0.1

0.01未満脂肪酸メチルエステル（FAME）

%m

max

-

-

0.1未満

トリグリセリド

%m

max

0.01

-

0.01未満動粘度 @30°C

mm2/s

min

2.5

>2.7

3.181

蒸留性状90%留出温度

°C

max

350

330

310.0℃

流動点

°C

max

-7.5

-30

-32.5

⽬詰まり点

°C

max

-5

<-10

-24

導入の背景

表－２
油種

２．１

ＧＴＬ燃料の性状

ＧＴＬ燃料についてＧＴＬ（Ｇas Ｔo Ｌiquid）燃料とは天然ガスを元に精製された液体燃料の総称であり、燃料によるＣＯ 2 排出量比較 1） 2）
CO2排出量[tCO2/kℓ]

軽油基準[%] A重油基準[%]

軽油

2.58

A重油

2.71

+5.04

-4.80

GTL軽油

2.36

-8.53

-12.92

Ｓhell 社が提供しているＧＴＬ軽油は、日本国内の軽油の規格ＪＩＳ

Ｋ2204 に適合し、軽油

２．２

海上工事用機械への導入検討の経緯の代替燃料としてディーゼル機関において使用

ＧＴＬ燃料は、これまで日本国内では軽油引することができるとされている（表-１参照）。な

取税などとの兼ね合いで、公道を走る車や重機

お、以降表記するＧＴＬ燃料はすべてＳhell 社に給油できないことや、供給体制が整っていなのＧＴＬ軽油を示す。

いことなどから、普及してこなかった。

ＧＴＬ燃料は、単位体積当たりの燃料を燃焼

近年、ＧＴＬ燃料の供給体制が整いつつあり、させた場合に発生するＣＯ2 の排出量が軽油と陸上の現場において建設機械などへ導入されて比べて 8.5%、Ａ重油と比べて 12.9%少ない（表-いる。弊社ではＧＴＬ燃料を導入するため、グラ２参照）。また、硫黄分の含有量や、燃焼時の煤ブ浚渫船「若鷲丸」に搭載されているすべてのデの排出量が少ないため、環境負荷の少ない燃料

ィーゼル機関で燃焼させてＧＴＬ燃料の特性をとして期待されている。

掴むべく実証試験を行うこととなった。

－81－

３

４

実証試験

３．１

実証試験結果４．１

実証試験を行った原動機

クレーン原動機の実証試験結果

グラブ浚渫船「若鷲丸（写真－１）」に搭載さ

浚渫用グラブバケットを吊り上げ、ブレーキれている原動機を表－３に示す。これらの原動をかけずに一定の高さで保持し、計測を行った。

機について、燃料の比較試験を行った。

測定結果を表－５に示す。
この結果から、ＧＴＬ燃料の燃焼ではシリンダ内の最高圧力が下がり、原動機出力が減少していることが判かった。
また、負荷運転時の燃料消費量について、8.0%高くなった。
（ＧＴＬの燃料消費量÷Ａ重油の燃料消費量=150.0[ℓ/hr]÷138.9[ℓ/hr]=1.080）

写真－１

表－３
用途

原動機一覧

メーカ

クレーン用
原動機

スラスタ用原動機

表－５

グラブ浚渫船「若鷲丸」

型式

ヤンマー

6EY26LW

三菱重工

S6M3F
-T2MTKL

出力1840kW

台数

254kW

デンヨー

DCA-60ESl2

60KVA（搭載原動機)(いすゞ自動車)(BB-4BG1)(57.1kW)

件

燃料
1 Ａ重油

A重油

400KVA発電機

デンヨー

DCA-400LSK

400KVA

2 Ａ重油

無
負
荷

無

GTL

2 Ａ重油

2
(コマツ）

条

種

負
荷

60KVA発電機（搭載原動機)油(SAA6Dl40E-5-C)

負
荷
負
荷

軽油

(357kW)
GTLの
変化量

回

潤
滑

高
温
清
水
圧

低
温
清
水
圧

給
気
圧
力

燃料
ポンプ
ラック

ｼﾘﾝﾀ

シリンダ

ﾍｯﾄﾞ
冷却ｶﾞｽ
出口温度

内
最高
圧力

燃
料

転
数

油
圧
力

力

力

平均

平均

平均

消
費
率

[min]

[rpm]

[MPa]

[MPa]

[MPa]

[MPa]

[mm]

[℃]

[MPa]

[ℓ/hr]

5分

750

0.54

0.20

0.08

0.01

15

225

5.1

-

15分

750

0.52

0.20

0.08

0.01

15

223

5.1

60.4
-

5分

750

0.51

0.20

0.08

0.07

20

300

8.0

15分

750

0.51

0.20

0.08

0.07

20

300

8.0 138.9

5分

750

0.52

0.19

0.08

0.02

16

227

5.0

-

15分

750

0.51

0.19

0.08

0.02

16

225

5.0

75.5

5分

750

0.50

0.20

0.08

0.08

21

297

7.4

-

15分

750

0.50

0.20

0.08

0.08

21

298

7.4 150.0

5分

750 -3.7% -5.0%

0.0%

100.0%

6.7%

0.7% -2.0%

無
負
荷

15分

750 -1.9% -5.0%

0.0%

100.0%

6.7%

0.7% -2.6% 25.0%

負5分

750 -2.0%

0.0%

0.0% 14.3%

5.0%-1.1% -7.1%-

15分

750 -2.0%

0.0%

0.0% 14.3%

5.0%-0.6% -7.9%

8.0%

荷

３．２

記
録
時
間

クレーン原動機計測結果-

実証試験内容それぞれの原動機で無負荷試験および負荷試

４．２

作業船を固定した状態でスラスタを動かし、験を行った。負荷試験内容を表－４に示す。また、
排気ガスの色を目視で確認した。

スラスタ原動機実証試験結果

回転数を変えながら測定を行った。測定結果を表－６に示す。

表－４
原動機

負荷方法

ＧＴＬ燃料の燃焼では負荷運転時の燃料消費

測定内容
測定項目

クレーン
6EY26LW

グラブバケットを保持

燃料消費量、シリンダ内最高圧力、冷却水
温度、LO温度、給気温度、排気温度、燃料
ポンプラック目盛

スラスタ
S6M3F
-T2MTKL

係船状態でスラスタを稼
働

燃料消費量、給気圧、排気濃度、排気温
度、吸入空気温度

負荷試験装置に接続

燃料消費量、電流値、電圧値、周波数、冷却水温度、油圧量は 8.4%高くなった。（ＧＴＬの燃料消費量÷
Ａ重油の燃料消費量=61.0[ℓ/hr]÷56.3[ℓ/hr]=1.084）60KVA発電機
DCA-60ESl2
400KVA発電機

４．３

発電機の試験結果

発電機を負荷試験装置に直結し、負荷を変え

DCA-400LSK

－82－

表－８

ながら測定を行った。表－７に 60ＫＶＡ発電機、表－８に 400ＫＶＡ発電機の測定結果を示400ＫＶＡ発電機計測結果

負荷率 電力値 電流値 電圧値 周波数 回転計

[%]

す。

[kW]

[A]

[V]

水温 油圧

[Hz] [rpm] [℃][×10 0kPa]

燃料使用量[ℓ/hr]

0

0

0

464

61.5 1840

59

5.9

15.3

25

80 105.3

463

60.9 1825

74

5.0

32.8

50

160 210.5

462

60.2 1805

75

5.0

53.5

75

240 314.9

461

59.7 1785

77

5.0

72.7

12.66[ℓ/hr]=1.057）、400ＫＶＡ発電機で負荷90

288 377.0

461

59.3 1775

85

4.9

84.2

0

0

0

464

61.4 1840

73

5.6

15.1

50%時に最大 3.0%（ ＧＴＬ燃料消費量÷軽油消25

80 105.3

463

60.9 1825

74

5.1

33.6

50

160 210.2

462

60.3 1805

75

5.0

55.1

75

240 315.2

461

59.6 1785

80

4.8

74.9

90

288 377.0

461

59.2 1775

88

4.8

86.8

60ＫＶＡ発電機で負荷 90%時に最大 5.7%（Ｇ軽油

ＴＬ燃料消費量÷Ａ重油消費量=13.38[ℓ/hr]÷

ＧＴＬ

費量=55.1[ℓ/hr]÷3.5[ℓ/hr]=1.030）の燃料消費量の増加が見られた。

GTLの

表－６

スラスタ原動機計測結果

回転数 回転数
油種

排気温度

ヘッド出口 燃料消費 排気濃度

ターボ出口パネル

平均

[℃]

[℃]

(目標)

(計測)

[rpm]

[rpm]

無負荷
2300

2293 0.020

153

223.2

7.1

0.6

906

130

215.7

5.6

0.3

1500 1499 0.010

321

356.5

17.3

0.3

1900 1896 0.068

385

417.0

32.8

0.5

2300 2267 0.173

417

458.7

56.3

0.7

2290 0.015

143

165.8

2.7

0.2

908

900
A重油

圧力

変化量

[MPa]

-

-

GTL

900

129

213.3

5.6

0.2

燃料

1500 1508 0.020

310

349.3

18.4

0.3

1900 1906 0.073

395

406.0

35.0

0.5

2300 2273 0.178

416

460.5

61.0

0.5

無負荷

GTLの
変化量

0
80

0.0%

0.0%

0.0% -0.2%
0.0%

0.0% 23.7% -5.1% -1.2%
0.0%

0.0%

2.0%

2.6%

50

160 -0.1%

0.0%

0.2%

0.0%

0.0%

0.0%

3.0%

75

240

0.1%

0.0% -0.2%

0.0%

3.9% -4.0%

3.0%

90

288

0.0%

0.0% -0.2%

0.0%

3.5% -2.0%

3.0%[ℓ/hr]

無負荷
2300

0
25

2300

-0.1% -25.0%-6.5% -25.7% -62.2%

-67%

900

0.2%

-0.8%

-33%

1500

0.6% 100.0%

-3.4%

-2.0%

5.9%

0%

1900

0.5%

7.4%

2.6%

-2.6%

6.8%

0%

2300

0.3%

2.9%

-0.2%

0.4%

8.4%

-29%

-1.1%

1.1%

４．４

ＣＯ 2 の排出量について

本試験結果によって、ＧＴＬ燃料は従来の燃料と比べて、クレーン原動機で最大 8.0%、スラスタの原動機で最大 8.4%、60ＫＶＡ発電機で最大 5.7%、400ＫＶＡ発電機で最大 3.0%燃料消費
量が多くなった。表－２のＣＯ 2 排出係数を元にして、それぞれの原動機でＧＴＬ燃料に切り替えることによるＣＯ 2 の削減量を計算すると表－９のようになる。なお、無負荷運転時は燃料にかかわらず挙動が安定しないことや燃料消費量が少ないことを考慮して除外した。

表－７

60ＫＶＡ発電機計測結果

負荷率 電力値 電流値 電圧値 周波数 回転計

[%]

[kW]
0

A重油

[V]

[×1 00kPa][ℓ/hr]

0 220.0

61.6 1845

79

2.2

3.00

12

31.5 219.3

60.7 1820

83

2.0

5.04

50

24

63.1 219.1

59.8 1790

84

1.8

7.68

36

90

95.1 219.0

59.6 1785

81

1.6 10.68

43.2 114.5 219.0

59.4 1780

82

1.4 12.66

00 219.9

61.4 1840

78

2.0

2.94

25

12

31.3 219.3

60.6 1815

83

1.9

5.16

50

24

63.1 219.1

59.8 1790

84

1.7

8.04

75

36

94.5 219.0

59.6 1785

81

1.6 11.10

43.2 114.5 218.8

59.3 177583

1.4 13.38

90
0
GTLの
変化量

[Hz] [rpm] [℃]

ＧＴＬ燃料によるＣＯ 2 削減量

原動機

従来油種

クレーン

A重油

排出係数[tCO2/kℓ]

2.71

GTL換算量

1.080

スラスタ

A重油

2.71

1.084

5.60

60KVA発電機

A重油

2.71

1.057

7.96

400KVA発電機

軽油

2.58

1.030

5.76

※ ＧＴＬ燃料の排出係数[tCO2/kℓ]：

CO2削減量[%]

5.97

2.36

※ (CO2削減量)=（1×(従来油種CO2排出係数)）
÷（（GTL燃料換算量）×（GTL燃料CO2排出係数））４．５

排気ガスの色について

0.0% -0.3% -0.3% -1.3% -9.1% -2.0%

25

12 -0.6%

0.0% -0.2% -0.3%

0.0% -5.0%

2.4%

50

24

0.0%

0.0%

0.0%

0.0%

0.0% -5.6%

4.7%

75

36 -0.6%

0.0%

0.0%

0.0%

0.0%

0.0%

3.9%

0.0% -0.1% -0.2% -0.3%

1.2%

0.0%

5.7%

90

表－９

燃料使用量

25

75

ＧＴＬ

[A]

水温 油圧

43.2

クレーン原動機およびスラスタ原動機において、急激な負荷変動を行い排気ガスの色を目視で確認した。スラスタでは顕著な変化は見られ－83－

また、ＧＴＬ燃料は長期安定性に優れるため、なかったが、どちらもＧＴＬ燃料では排気色が稼働量の予測のつきづらい受注産業の工事にお薄くなる傾向が見られた。

いては、燃料の劣化を抑えることも大きなメリットとなる。

６

おわりに今回、ＧＴＬ燃料の試験の結果、グラブ浚渫船「若鷲丸」はＧＴＬ燃料を用いて稼働させるこ
写真－２とができ、ＣＯ 2 の排出量削減も見込めると判断

クレーン排気ガス比較

して、2022 年 5 月にＡ重油タンクを清掃しＡ重油の代わりにＧＴＬ燃料 150kℓを搭載した。

写真－３

５

スラスタ排気ガス比較

まとめ
今回試験を行い、以下のことが判った。

写真－４

ＧＴＬ燃料搭載状況

・若鷲丸に搭載しているディーゼル機関はす
べてＧＴＬ燃料で動かすことができ、短期的

謝辞：今回、若鷲丸へＧＴＬ燃料を導入するために不調となる要因は見られなかった。

の検証にあたり、燃料供給元の伊藤忠エネクス

・Ａ重油や軽油を使用したときと比べて、ＧＴ様および、原動機メーカーのヤンマーエンジニ

Ｌ燃料は消費量が多くなる傾向があるが、燃アリング様、セイカダイヤエンジン様他に多大

焼 時 に 発 生す る Ｃ Ｏ 2 の 排 出 推 定量 は 減 少しなご協力をいただきました。ここに感謝の意を

た。

表します。

・排気ガスの色は薄くなる傾向が見られた。
また、今回の試験において、排気ガスの色は多

参考文献

少薄くなったものの劇的なまでの変化はなかっ

1）環境省：”算定・報告・公表制度における算定方法・

たが、試験前や実験中に原動機や排気管のオー

排出係数一覧”

バーホールや清掃を行っていなかったことから、 https://ghg-santeikohyo.env.go.jp/files/calc/itiran_2020_r
原動機や排気管等に蓄積している煤が影響し、

ev.pdf（参照 2022.08.05）

黒煙が排出されていることも考えられる。ＧＴ

2） 建設機械施工 Vol.74

Ｌ燃料を使用していくことで今後の黒煙の排出“GTL（Gas to Liquids）：天然ガス由来軽油代替燃料の量は減少していくことを期待している。

ご紹介”

－84－

No.3

March

2022

景観や環境の影響を最小限に抑えた遠隔自動浚渫技術「水底土砂ポンプ浚渫工法」
あおみ建設株式会社
１

技術事業本部技術開発部

井上真志

開発し、実際の施工現場に適用したので、工法のはじめに日本国内においてため池は約 20 万個存在するとさ概要とその事例について報告する。

れ、水草・水生生物等の一時的または永続的な生息地として、水質の浄化や生態系保全に役立っている。 ２

開発背景と開発方針

その他、湖沼や閉鎖性海域においても同様の重要性

2009 年より福山内港の水質悪化の著しい最奥が論じられている。そうした中、2030 年までをター部において、原因物質である有機物を効果的にゲットとして「持続可能な開発目標（SDGs）」の 14除去する「閉鎖水域における環境改善の研究」を項目が掲げられ、その重要な項目とし河川、湖沼、 実施した。水質および底質汚濁等の基礎調査研
海洋および沿岸域の生態系の回復や持続的な環境

究から、１年にわたる水域でのモデル実験を経保全などの達成が広く叫ばれている。しかし、現状て、得られたデータや知見より「窒素・リン等のでは湖沼や閉鎖性海域における水質改善のおくれ

汚濁物質の効率的な除去理論」を確立した。その（環境基準達成率は約５割・３大湾などの環境基準ような中、東日本大震災で被災した福島第一原

達成率は７割弱）や貧酸素水塊の発生、藻場・干潟

子力発電所から放射性物質が広く飛散し、放射等の減少、水辺地の親水機能の低下等、様々な課題

性物質は土粒子に吸着し、降雨とともに集積さも報告されている。

れ、ため池の水底に堆積した箇所が確認され、そこのような社会情勢を受けて、低コストで、の効率的な除去が求められた。そこで、「ため池

かつ環境影響を極力発生させないコンパクトで等」の浄化において、福山港での実証理論を応用

簡易な浚渫工法や処分土量の削減等が可能な送して福島県内のため池放射線対策の課題を解決

泥・汚泥処理に関する工法の開発が望まれていする効率的な浚渫工法である「水底土砂ポンプる。当社ではそのような課題を解決する工法を浚渫工法」を開発した。（図－1）

油圧昇降装置

清水
組立台船

浚渫装置

組立台船

昇降
濁水処理

濁水
移動
放射性物質が吸着した細粒分を濁水として回収
ミキサー
で攪拌
ウォーター
ジェットで
水底を切削

水底土砂を浄化

油圧昇降装置

清水

脱水

浚渫装置

昇降
濁水処理

濁水
移動

場外へ
搬出

水中ポンプ

水中ポンプ
粗粒分
は沈降

振動ふるいで粗粒分と細粒分を分級

浚渫装置は、
貫入→浚渫→上昇→水平移動を繰り返す

放射性物質が水底に堆積

放射性物質が水底に堆積

水底土砂を浄化ウォータージェットで切削し、ミキサーで攪拌

粗粒分を原位置に残置

図－1 水底土砂ポンプ浚渫工法 概要図－85－

ミキサーをＳＴＯＰし、粗粒分は沈降

脱水

場外へ
搬出

図－2 水底土砂原位置分級工法機材構成
開発に際しては下記の項目に留意した。

装置内の濁水に超音波を照射し粗粒分に付着す①一般的な浚渫工法では実施困難な 30cm 以下のる細粒分を剥離して、除去効果を高めることも薄層浚渫を実現する。

できる。本工法の特徴を以下に示す。

②浚渫中の放射性物質等の拡散は許されないた〇底面が開放された浚渫装置を対象の水底に根め、施工中の汚濁発生を防止する。

入れさせ、密閉された装置内で水底土砂をウォ③放射性物質は細粒分に多く吸着している事かータージェットで切削するとともに、水と土砂ら、細粒分を効率的に回収する。

をミキサーで攪拌混合し、土砂を振動フルイで④廃棄物の最終処分量低減の観点から、発生土

原位置分級して、細粒分のみを濁水として回収。

量を出来る限り減容化し、余掘りを含め浚渫土〇浚渫装置内に振動ふるいを装備し、比表面積

量そのものを少なくすることが望ましい。

が大きく有害汚染物質が多く吸着する細粒分の④ため池はアクセス道路が狭隘で、機材運搬等

み濁水として回収し、粗粒分を浚渫原位置に残で使用する大型車は進入できないことが多いた

置することで、処分土量の減容化によるコスト

め、小型車で運搬し、小型クレーンで組立が可能

削減を実現。

な、小型軽量機材が必要である。

〇施工機材は小型軽量で、機材搬入や機材組立
作業を小型クレーン等で実施できる機材構成で

３

水底土砂ポンプ浚渫工法の概要及び特徴あり、進入路が狭隘な場所でも施工可能。(図-2)

水底土砂ポンプ浚渫工法はため池において、〇密閉空間内で浚渫するため、周辺に汚濁が拡

水底の表層部に堆積した細粒分を多く含む土砂

散することはない。(図-3)を効率的に回収する工法である。底が開いた四角柱状の浚渫装置で水底の浮泥や堆積物を囲い、周辺に濁りが出ないよう隔離した状態で、装置の中の堆積物をジェット水流により攪拌・懸濁し、それをポンプにより吸引し、浚渫する機構となっている。放射性物質以外でも窒素・リン・ダ
イオキシン等有害汚染物質は細粒分に吸着して図－3 浚渫時の装置周辺の水中写真いる事から、細粒分を効率的に回収することで、 〇最新の ICT 技術を活用した施工管理装置によ
水底の環境が改善される。また、汚染度の低い粗り、陸上の管理事務所から無線遠隔操作による粒分を残置することで、処分土量の削減を図れ

無人化を実現し、通常３～４名必要な船上作業る。覆砂効果を期待できることも本工法の優位

員を不要とし、コスト削減を実現。

点である。さらに汚染度低下の効果を高める為、 〇センサーを活用し、出来形・品質管理記録を自－86－

動作成し、施工及び品質管理の効率化を実現。

タイムに計測できる。操船者は、施工対象の水域を施工範囲毎にメッシュで区切られた画面上で、

４

施工方法

４．１

設計位置と現在位置が重なるように操船するこ施工フローとで、高精度な施工位置の誘導が可能である。ま水底土砂ポンプ浚渫工法の施工フローを示す。 た、各メッシュには、施工前後の水底地形が標高（図-4）で表示され、計画浚渫深をクリアしたことを確

浚渫装置貫入浚渫装置（水中ロッド）認しながら確実に施工を進めることができる。
表層浮泥回収再施工の判断が即座にできる為、作業の手戻り

分級点は任意設定
水底土砂解泥・ミキサー撹拌

を最小限に抑えることができる。
濁水回収

浚渫装置を搭載する台船は、4 隅に設置したウ

濁水処理設備（凝集沈殿濾過装置）

ィンチにより、浚渫施工水域範囲内を自由に四処理水（清水）

脱水処理設備ジェット水として再利用

脱水処理土

方向移動が可能である。本浚渫機では、特殊なウ
ィンチを搭載することで操縦レスポンスが良く、※細粒分のみ分離回収※粗粒分（砂）は覆砂として環境改善に寄与

簡単に操船出来る為、経験の浅い作業員でも容搬出または一時保管

易に操船が可能である。

図－4 施工フロー

ワンオペで制御４．２

準備工

船位誘導システム
管理画面

施工に先立ち、現場水域の底質土砂を採取し、底質分析を実施する。分析項目は発注者の規定に基づき実施する。採取した底質土砂にて凝集
遠隔施工用管理装置

試験等を実施し、凝集材の添加量等濁水処理のあおみ建設株式会社
運転モード

移動

洗浄中

洗浄時間：残りM1

停止

底泥分級浄化工法
ポンプ連動運転ON O FF

240 秒
浮泥
ポ ンプ

平面図

分級処理機

P1

集中施工管理システム

内 部洗 浄ポ ンプ

材料使用量を決定する。

P2

振
動
フ
ル
イ

ON

底質浮上ポン プ

ON

水中ポン プP1

排水ポン プP2

ON

瞬時 流 量振動モー ターON

18,650 L

ON
ON

水中ポン プP2

ON

泥水槽ポ ンプOFF

内部洗浄ポン プ

ON

濁水処理機

ON

浮泥吸引ポン プ

ON

移送ポン プP1

ON

濁度計

正常

処理水槽ポン プ

ON

水深計

正常

移送ポン プP2

ON

840 L/m in

排水ポンプ

原水槽

底質浮上ジェット

原水槽
ポン プ
送水量

回 収 泥水 量

移送
ポ ンプ
P1

４．３

2020/9/2 5(金)水中ミキ サー排水ポン プP1

電 磁流 量 計
積算 流 量

水中
ミキ サー

M2

記録中

ウ ィン チ ON OF F
リフタ ー ON OF F
濁 度計 洗浄 ON OF F

M

断面図
ミ キサー

船位誘導システム及び遠隔施工用管理

浚渫装置動作状況
濁水処理機
上
昇

GPS

G PS

停止
電 磁 流量 計

汚泥槽

下
降

移送
ポン プ
P2

バ ルブ 開 閉率

100 ％

装置

上
昇
停止

下
降

440 L/ min

遠心力脱水装置

底質浮上ポ ンプ

130cm

120cm

70cm

60cm

処理土

清 水槽
水 中ポ ンプ 2

堀
水中 ポン プ1

根入深さ

-10 cm

濁度 15 600 ppm-20 cm図－6 船位誘導・遠隔施工用管理システム
水底土砂ポンプ浚渫工法の施工管理は浚渫装置の上下動の操作、ポンプ類の起動・停止、パイプ
ラインの動作状況や流量管理、各種センサー類の計測値の表示などを目的とした施工管理装置
により制御できる機構を備えている。浚渫は、「船の移動→計測→浚渫装置の貫入→解泥攪拌
図－5 GNSS システム構成図→浚渫装置の引き抜き」と各施工モードの設定

水底土砂ポンプ浚渫工法の施工位置は、船位を入力する事により自動的にプログラム制御で誘導システムを使用し位置決めを行う。
（図－5） きる。オペレータは、管理画面を見ながら浚渫装
船位誘導システムは、RTK-GNSS を浚渫装置に置の上下操作と施工モードの切り替え操作を行2 基搭載し、浚渫装置の位置および向きをリアル

うのみで、ほとんどの作業は自動運転により施－87－

工を行う。オペレータ 1 人で浚渫船を遠隔制御に堆積する泥を除去する浚渫実証実験である

することができる。(図－6)「史跡松本城浚渫工法調査業務委託」に本工法

４．４の多用途化を目指し参画した。（図－8）。

ポンプ浚渫

船位誘導システムにより浚渫施工位置決定後、水底面の高さの確認および水位の確認を行い、ポンプ浚渫を行う。ポンプ浚渫の流れは以下の通り。
GNSSアンテナ

施工方向

GNSSアンテナ

油圧リフター3t

ストロークセンサー(移動量測定)図－8 松本城 浚渫状況

1,600

音波水深計

松本城では、長年の堆積物により近年、水深が

音波水深計

水中ロッド

非常に浅くなり、堀が埋まる問題が顕在化して2,200(ラップ20cm)

2,200

施工後

水深計

施工中(4.0㎡)いる。そのため、時期によって水位が下がり堆積

2,200(ラップ20cm)(有効)2,000

水深計

物が露出し、悪臭を発生することから、堆積物の施工前

図－7 ポンプ浚渫施工図

除去の必要性が生じている。そこで松本市では【水底土砂ポンプ浚渫の流れ】(図－7)

松本城の内堀、外堀および総堀の全面的な浚渫

①浚渫装置（水中ロッド）貫入の実施にあたり、最も適した方法を検討するた

油圧リフターにて浚渫装置を水底土砂に貫入しめ、浚渫方法の異なる３工法で実証実験を実施

閉鎖空間を確保する。

した。この実証実験に参画する為に、
「水底土砂

②水底土砂

ポンプ浚渫工法」を実証現場条件に対応すべく

切削・解泥・撹拌

水中ロッド下端部に水平方向に装備したウォー

カスタマイズし、観光地である松本城の環境に

タージェットで水底土砂の表層を切削・解泥し、 配慮した施工を行った。実証の結果、課題である
水中ミキサーで攪拌・懸濁する。

「景観の確保」「浚渫中の汚濁防止」「臭気発生対③サンドポンプ吸引・送泥策」「史跡に損傷を与えない施工」に配慮した施撹拌・懸濁され振動フルイを通過した泥水をサ工を実施し、有効性を確認し、プロポーザル業務

ンドポンプで、サクションホースを介し陸上にの結果においても高評価を得た。

送泥し、濁水処理・脱水処理を経て場外に搬出。
６④浚渫装置（水中ロッド）引き抜き。

おわりに
水底土砂ポンプ浚渫工法により、多用途化を

浚渫装置内の濁度を確認し懸濁水の吸引、送泥を停止し装置を引き抜き、次の場所に移動する。 目指しため池以外の水域での事例を紹介した。
この事例に留まらず、
「湖沼」
「運河」
「静穏海域」
５工法の多用途化を目指した施工事例の紹介等でも活用可能と考えており、今後も施工現場

松本城プロポーザル業務の事例の条件に対応した工夫や技術開発を継続してい長野県の松本市の令和 2 年 10 月～令和 3 年 3

くことで、水域の環境改善に貢献していきたい。

５．１

月の期間、史跡に指定されている松本城の内堀－88－車両前方画像を活用した AI による交通事故危険事象検知システム
前田建設工業(株)前田建設工業(株)

本店

土木技術部

〇濱島

彩織

統括作業所長

城山

晃一

作業所所長

佐々木

代表取締役

仲条

双葉町中間貯蔵施設作業所

主任(株)Create‐C
１

はじめに

卓也
仁

れ違いが難しい狭小区間への指摘率が高い結果

環境省では 2011 年の東京電力福島第一原子力となった．さらに，令和 2 年度交通安全白書（内発電所の事故により放出された放射性物質の除閣府）によると，追突事故が 12.6 万件/年と最染作業に伴い，発生した土壌等を中間貯蔵施設も多く発生している事故であり，重大事故となへ輸送する事業を推進している．土壌等を輸送る死亡事故の内訳では正面衝突が 31％，歩行者する事業においては，放射性物質を含む土壌等

横断中が 23％となっているため，これらの頻発をダンプトラックにて輸送しており，ダンプト

事故・重大事故も，輸送工事においては注意すべ

ラックが通行する一般道路や高速道路において， き事項である．
交通事故の抑止安全対策の実施に特段の配慮が以上を踏まえ，運転手アンケートの結果に，事求められる．そのため，通行経路上に潜む危険事

故統計情報から得られる知見を加味し，本シス象を確実に把握することが重要となる．

テムにて検知する危険事象 8 項目を選定した．

しかし，従来の車載加速度センサーやドライ

選定した項目を表－１に示す．

ブレコーダーのみでは危険事象の判定基準が曖
昧であり，運転手への具体的な注意喚起には至らないことが課題となっている．さらに，管理者側も運転状況を把握するために，膨大な蓄積された運転動画を確認する必要があった．そこで，人の勘や経験に頼らず通行経路上に潜む危険事
象 を 効 率 的 か つ 確 実 に 検 知 す る シ ス テ ム 「 AI

図－１

アンケート結果

SAVE®（エーアイセーブ）」を開発・実用化した．
表‐１２

検知対象の危険事象
検知対象の検討にあたり，運転手が実際にどのような危険事象を注視しているかを把握するためのアンケート調査を行った．
アンケート結果（図－１）より，特に危険を感じる箇所・事象の回答では，沿道樹木の繁茂や幅員狭小区間，見通しの悪いカーブや大型車のす－89－

本システムの検知対象とする事象

３

システム概要理者も確認することができる．また，蓄積された本システムは，車両前方画像をスマートフォ

データを可視化・共有することで，運転手への注

ン 1 台で撮影し，クラウド上に集めた撮影画像

意喚起や，より実効性の高い安全対策の検討・実を AI に学習させ，危険な運転挙動や注意すべき施が可能となる．

道路環境を検知し，運転手へ警告するものである．さらに，市販のスマートフォンを活用するこ

４

危険事象の解析エンジンとで，高度なセンサーや運転支援システムが搭

本システムでは 8 件の事象検知を実現するた

載されていない事業用車両に対しても簡易に運め，AI モデルを構築し，表－２に示す 5 つの解用できる．

析モジュール（道路形状分類，車線検出，物体検

実際に輸送車両では，撮影用のスマートフォ

出，車両方向分類，距離測定）により構成されてンアプリを起動し，車両のダッシュボードにスいる．危険事象によって使用される解析モジュマートフォンを設置・撮影する(図－２)．撮影さールが異なり，解析モジュールだけで対応できれた前方画像は 1 秒に 1 枚クラウドサーバーにない場合は，他の情報として自車速度，停止距離，

送信され，フレームレートが 1fps の動画と同等

指定最高速度，幅員狭小区間も併用され ることな画像データとして取得される．その後，画像デがある．例えば，黄色センターラインはみ出しのータが解析エンジンにインプットされ，結果を検知には，道路形状分類と車線検出のモジュー

表示し，WEB サーバーと連携することでインタールのみで解析処理できる．一方，周辺車両との位ネットを介して，ユーザーが確認できる構成と置関係を把握する必要がある車間距離不足や対した．また，画像データと共に，日時，GNSS 座

向車接近に関する危険検知は，道路形状分類，物標（経度・緯度），GNSS 移動速度といった端末情体検出，車両方向分類，距離推定，停止距離のよ報もサーバーに送信される．GNSS 移動速度は，

うに，比較的複雑なモジュールと他の情報を組

輸送車両の走行速度（km/h）として扱い，それにみ合わせることで危険事象を検知する．

基づいて停止距離（m）が算出される．さらに，

各解析モジュールの開発にあたっては，深層GNSS 座標にマッチングさせる形で指定最高速度

学習モデルを適用するか否かという 2 種類のア

（km/h），幅員狭小区間か否か，輸送ルートが上プローチに分けられる．深層学習にしないのでか否かといった外部情報も解析エンジンにインあれば，基本的に画像処理技術等を適用するこ

プットされる．
検知された危険事象は，運転手だけでなく，管図－２

スマートフォン設置状況

－90－

表－２

危険事象と解析モジュールの関係

とになる．本システムの初期段階では，5 つの解

５解析結果の可視化

析モジュールとも深層学習のアプローチで開発

本システムは画像解析結果を該当運転手のみし，実際の画像データ（約 72 万枚）で検証した．

に出力するのではなく，現場監督者が確認可能

深層学習モデルの使用・不使用による検知精度とするため，可視化 WEB サイトを構築した．WEBの違いを比較すると共に，500 台/日の輸送車両

サイトでは，4 つの項目に関して閲覧できるようという実務的な条件を満たす設計を検討した．

になっている．項目は現在位置情報マップ，危険

その結果，道路形状分類，物体検出，車両方向分

箇所ハザードマップ，運転手別日別走行履歴，日類には深層学習，車両検出には画像処理技術，距

別危険事象ランキングが閲覧出来る．本システ

離測定には光学原理を適用することが検知精度

ムでは，現場監督者や運転手が輸送ルート上のと計算コストの両面において最適であることが危険性のある箇所を把握可能な状態にすること確認され，本システムではそれを採用した．

を最終目標としているため，これらのデータをさらに，解析データでは検知精度向上のため， 活用して運用を行う．
車両方向分類を実施している．実際に運用する

以下に，それぞれの WEB サイトの活用方法を中で，物体検出の際に周辺車両の検知が出来る示す．

ものの，それだけでは前方車両と対向車両を判

５．１

現在地情報マップ

別することが出来ない誤検知が見られた．そこ

現在地情報マップでは，全運転手の位置情報

で，車両画像へ車両方向を 8 種類に分類する AI

を確認することが可能である．地図上では，走行を追加で導入することで，前方車両と対向 車両

軌跡と走行速度が凡例に沿って色別で表示され，を判別できるように教師データを構築した．分

運転手ごとの最新の位置情報だけでなく，走行類した 8 種類は図－３に示すように，矢印が左

速度も併せてリアルタイムで確認出来るため，上（↖），真上（↑），右上（↗）を指すような車両

運行情報を管理することができる．

画像であれば，前方車として判定できる．

５．２

危険箇所ハザードマップ

車両方向分類を実施することで，前方車両で危険箇所ハザードマップでは，指定した期間あるにも関わらず，対向車両として認識していにおいて，検知した８種類の危険事象を色別でたデータが減少し、誤認識を減少することが出記録されたデータとして確認することが可能で来た．

ある(図－４)．さらに，記録された箇所においては，危険事象が発生している状況を動画で確認

図－３

図－４

車両方向８種類の分類例－91－

危険箇所ハザードマップ

することができ，実際にどのような状況で生じ者で共有することが出来る．例えば，センターラた危険事象なのかを運転終了後に確認すること

インのはみ出しを検知した場合には，運転手のができる．

不注意だけではなく，道路上にはみ出した樹木

５．３

や歩行者を避けた場合が原因となるセンターラ

運転手別・日別走行履歴

運転手別日別走行履歴では，指定した運転手・ インのはみ出し事象を確認することができるた
日別で発生した危険事象を閲覧することができ， め，注意する内容を具体化することができる．
運転手に合わせたフィードバックに活用するこ

作業前に自身の運転結果を確認し，その他のとができる．

運転手ともコミュニケーションをとりながら共５．４

有することで，注意すべき位置を把握し た上で

日別危険事象ランキング

蓄積した危険事象データを，日別 かつ運転手ごとのランキングで表示することが可能となっ安全運転に努める．
６．２

安全教育

ており，危険事象ごとでの検出ランキングを閲

毎月の安全教育においても，蓄積されたデー

覧できる．発生した危険事象を運転手別・日別でタを活用しており，危険箇所ハザードマップを

発生事象を可視化することで注意喚起につなげ

運転手全員で確認することで，危険箇所が一目ることが出来る(図－５)．

でわかり，全員で危険箇所を確認・共有することができる．さらに，危険事象箇所を検出した回数に関して，運転手ごとでのランキングを確認することが出来るため，検出された数が少ない
運転手を模範運転手として奨励し，安全運転の意識付けを行いながら輸送工事における無事故
無災害につなげている．その他，新規入場者に

図－５

日別危険事象ランキング

とっても，これまで蓄積したデータを確認する
ことで，初めて走行するルートでの危険箇所を

６

事前に把握することができ，事故削減につなげ

安全教育への展開
本システムの効果的な活用方法としては，作る．

業前の KY 活動時や，毎月の安全教育時が挙げら
７

れる．具体的な活用方法を以下に示す．
６．１

おわりに
本システムにより，従来までの加速度センサ

KY 活動時日々の KY 活動時には，運転手ごとに前日の運

ー値のみのアラートから，運転手が真に注視す

転挙動や危険箇所など，蓄積されたデータを共べき危険事象を検知することが可能となった．

有し当日の輸送工事に着手することで，安全管また，データが蓄積されることから安全性向上

理を行う．記録されたデータは８件の危険事象のための円滑なコミュニケーションが実施可能が起きた場所を危険ハザードマップ上で確認すとなった．今後は，検知精度の向上などシステム

ることができ，さらに動画で発生した危険事象の改良を進めるとともに，より安全な輸送工事の原因を閲覧することが出来るため，なぜそののために活用し，トンネル工事のずり運搬等，他場所で危険事象が発生したのかを運転手と管理作業にも展開していく．

－92－

掲 載 技 術

建設業の働き方改革の推進について～いしかわ週休２日工事・ICT の活用等～
石川県土木部監理課
１．はじめに建設業は、社会資本整備を支える担い手であるとともに、災害復旧や除雪など、県民の安全・安心の確保を担う「地域の守り手」として重要な役割を果たしています。しかし、近年就業者数の減少や高齢化による将来の担い手不足が大きな課題となっており、将来の担い手確保に向けた建設業の働き方改革が重要となっています。
このため本県では、就業環境の改善として「いしかわ週休２日工事」の実施や、生産性向上としてＩ
ＣＴ建設機械を活用したモデル工事の実施、新型コ
ロナウイルスを契機に、非接触・リモート型での現場管理を行う遠隔臨場の実施など、働き方改革の推進に向けた取組を実施しております。
２．いしかわ週休２日工事
２－１ これまでの取組
建設現場における週休２日制の普及・定着に向けた取組として、平成２７年度から、原則土日を休日とする「いしかわ土日おやすみモデル工事」を導入
し、令和３年度には過去最多となる２，７８０件でモデル工事を実施したところです。
2,780

3,000
2,500
2,000

1,205

1,500
1,000
500

14

34

211
42 1480

H27 H28 H29 H30 R1 R2 R3

技術管理室

濱野仁樹

ています。
２－２ 近年の取組
令和３年度からは、受注者がモデル工事に取り組
みやすいよう、発注者指定型に加えて、施工者希望型についても、週休２日に伴う補正を必要経費として当初設計で計上することとしました。
なお、施工者希望型でモデル工事を希望しない場
合や週休２日が達成できなかった場合は、補正分を減額しております。
さらにこれまでの取り組みにより週休２日工事が周知されてきたことから、令和４年度からは、「いしかわ週休２日工事」として、災害復旧を除く全ての工事において、週休２日を実施することとしています。
現在働いている工事従事者や将来の担い手となる若者にとって、建設業がより魅力的でやりがいを感じる産業となるためには、週休２日制の早期実現が急務であり、引き続き、週休２日工事の推進に積極的に取り組んでいきたいと考えております。
３．ＩＣＴの活用
３－１ これまでの取組
ＩＣＴ建設機械を活用したモデル工事については、今後、減少が予想される熟練したオペレータに頼ることなく、より効率的で安全な工事の促進に向けて、平成２７年度から取り組んでいます。
これまで、道路土工や河川土工など順次、対象工種を追加し、令和３年度は過去最多となる１４５件
でモデル工事を実施したところです。
＜ＩＣＴモデル工事実施件数＞

図－１ モデル工事の実施件数

道路土工

H27

H28

H29

H30

R1

R2

R3

合計

1 1

3 3

11 11

14 14

16 16

24 28

62

142

2 2

4 4

16 16

10 10

8 8

29

69

4 4

2 2

7 7

1 1

39

53

3 3

4 4

3 3

4

14

4 4

4 4

4

12

35

41

44

145

290

河川土工

モデル工事では、実施件数の拡大を図るため、週休２日の確保を条件とする「発注者指定型」に加えて、受注者が実施の有無を選択できる「施工者希望型」で発注を行っているほか、週休２日を達成した
場合は工事成績評定で加点を行っています。
また、週休２日の実施により工期が長くなることから、共通仮設費や現場管理費、機械経費を補正するとともに、休日が増えることで工事従事者の収入減に繋がらないよう、労務費についても補正を行っ

舗装路盤工
砂防土工
河川浚渫工
実施件数

1

5

19

図－２ ＩＣＴ施工の実施件数

モデル工事では、ＩＣＴ施工の普及・拡大を図るた
め、建設機械のリース料や３次元設計データ作成の費－93－

用など、必要な経費を適切に設計で計上するほか、Ｉ
ＣＴ施工を実施した場合は工事成績評定で加点を行っています。
３－２ 昨年度の取組
ＩＣＴ建設機械による施工を必須とせず、出来形管理等の施工管理や検査で３次元データを活用する「簡易型ＩＣＴ活用工事」を導入しました。
「簡易型ＩＣＴ活用工事」は、ＩＣＴ技術を活用する工事の施工プロセスのうち、「３次元設計データ作成」、「３次元出来形管理等」および「３次元デー
タの納品」のみを必須とするものです。
＜モデル工事の区分＞

必須項目

ＩＣＴ活用工事

施工の拡大が期待されます。
３－３ ＩＣＴ地盤改良工（中層混合処理工）
令和３年度、石川県内で初めてとなる ICT 建設機
械による中層混合処理工を実施したので、その内容について紹介します。
＜工事概要＞（金沢外環状道路 海側幹線Ⅳ期事業（図-４））
位
置：金沢市千木町～福久町 地内
工事内容：施工延長 L=227.8m
中層混合処理工 V=3,739m3（深さ約３．７ｍ、幅約４．４ｍ）

選択項目

3 次元

3 次元設計ICT 建機

3 次元出来3 次元デー

起工測量

データ作成

による施工

形管理等

タの納品

3 次元設計ICT 建機

3 次元出来3 次元デー

データ作成

による施工

形管理等

タの納品

H

3 次元
起工測量

H=3.7m

ＩＣＴ建設機械による施工←地盤改良工（今回施工）
W
W=4.4m

図－４ 標準断面図

簡易型ＩＣＴ活用工事（令和 3 年度導入）
3 次元

3 次元設計ICT 建機

3 次元出来3 次元デー

起工測量

データ作成

による施工

形管理等

タの納品

＜ICT 仕様＞
ICT 施工の実施項目は以下のとおり①3 次元設計データ作成②ICT 建設機械による施工③3 次元出来形管理等の施工管理④3 次元データの納品
ICT 地盤改良機械は、ベースマシンとなるバック
ホウに、後付けの機器（チルトセンサーや GNSS アン
テナ等）を取り付けて対応しました。なお、キャリ
ブレーションは、事前に入力した 3 次元設計データと衛星の情報を基に行いました。

チルトセンサー→GNSS アンテナ
↓

無人航空機

図－３
無人航空機による測量と３次元データによる出来形管理

簡易型ＩＣＴ活用工事の導入により、これまで３次元データに触れてこなかった受注者にも、３次元データに触れる機会が増えることで、今後のＩＣＴ－94－

写真－１ ICT 地盤改良機械

＜ICT 施工による効果・課題＞【作業効率の向上】
ICT 施工の実施により、従来と比べて施工区割りや丁張り設置が不要となったことに加え、現地での検測が不要となる施工履歴データを用いた出来形管理が可能になったこと、写真管理枚数が半数以下に減少したことなどの省力化が図られ、作業効率が格段に向上しました。

＜ICT 仕様＞
ICT 施工の実施項目は以下のとおり（①起工測量（ICT 土工の完成データを使用））（②3 次元設計データ作成）③3 次元出来形管理等の施工管理④3 次元データの納品
なお、①起工測量と②３次元設計データ作成については、ICT の吹付法枠工では必須とされていません
が、今回の工事では今後の作業の更なる効率化を目指して、積極的に取り組みました。
＜ICT 施工による効果・課題＞【① 起工測量について】
今回の ICT 法面工においては、起工測量時における点群データとして、別発注の ICT 土工事で取得した完成時点群データをそのまま使用しました。これにより ICT 法面工の起工測量の費用の縮減が図ることができました。

10cm 格子ﾏｽで位置・深度を管理↓

図－５ 出来形管理帳票（区画毎）
図－６ 起工測量データ（＝土工事の完成時データ）【今後の課題】
ICT 施工により、オペレータは手元のモニターで情報を得ながら施工できるが、改良強度の品質に影響する区画毎の均一性（羽切回数や改良材の吐出量の管理）を確保する操作は、従来同様オペレータの技能に依存しており、今後の機器の改良や TS による
精度確認頻度の設定などにおいては、更なる効率化が望まれます。

【②３次元設計データの作成について】吹付法枠の設計データをパソコン上で作成することで、机上での数量精査が可能となります。これにより、設計データの作成にはある程度の慣れが必要になりますが、危険な現場での計測作業が不要になるとともに、１人で設計数量を計測することが可能となるため、作業の省力化が図られます。

３－４ ＩＣＴ法面工
最後に令和２年度から令和３年度にかけて５件実施した ICT 法面工（吹付法枠工）について紹介します。
図－７ ３次元設計データ＜工事概要＞（一般国道３０４号 国道改築工事）
位
置：金沢市清水谷町 地内
工事内容（ICT 法面工）：
令和２年度吹付枠工 L=1,502m（３工区）
令和３年度吹付枠工 L= 905m（２工区）

写真－２ 令和２年度 完成写真（３工区分）【③3 次元出来形管理等の施工管理】
施工完了後、空中写真測量（UAV)により点群デー
タを取得し、出来形管理用の 3 次元モデル図を作成しました。この３次元モデル図を利用して、出来形
計測のすべてを机上で行いました。②と同様に現場での出来形計測を無くしたことで安全性の向上と作業の省力化を図ることができました。
なお、ICT 法面工の実施が県内初であったことから、施工業者の協力のもと現地計測と机上計測との比較を行っており、両者の計測値の差は最大で－95－

10mm、平均で 5mm 程度でしたが、すべての計測
値は出来形管理基準値を満足していました。この計
測値の差異については、人為的な計測誤差や、点群の密度によるものと考えられます。

遠隔臨場で監督員に提出する実施状況写真の撮影
方法は、次に示す２つの方法があります。
①ビデオ通話画面上に監督員の映像を表示させた状態で、スクリーンショット撮影する方法②ビデオ通話画面上に監督員の映像を表示させた状態で、端末を別のカメラで撮影する方法

図－８ 机上での出来形計測【④3 次元データによる検査・納品】
完成検査時においても③で作成した３次元モデル
図を使用し、机上で出来形計測を行いました。構造物の細かな仕上がり状況等は現地で確認する必要がありますが、現場条件が厳しい現場においては、発注者側の安全性の向上も図ることができます。
【今後の課題】
ICT 法面工は ICT 土工と違い、３次元設計データ
を ICT 建設機械に取り込むことができないため、３次元設計データ通りの施工とはなりません。
また、ICT 法面工の出来形管理基準は、従来基準での管理であり、ヒートマップを用いて面管理を行う
ICT 土工と比べて、出来形管理の面でも課題があると考えます。
この点の技術が進歩し、法面工においても更なる効率化が望まれます。

図－９ 遠隔臨場による確認状況

また、遠隔臨場については、工事の一部工種のみでの実施も可能としており、受発注者双方の業務の効率化に向けて、実施件数の拡大に努めていきたいと考えています。
５．おわりに本県では、こうした働き方改革の推進に向けた取組を通じて、建設業に対するイメージが新３Ｋ（給料がよく・休暇がとれ・希望が持てる）となるよ
う、引き続き、建設業の働き方改革の推進にしっか
りと取り組んでまいります。

４．遠隔臨場の試行
本県では、令和３年度から、業務効率化のため、各出先事務所にタブレットを配付し、工事現場において立会確認等をリモートで実施する遠隔臨場に取り組み始めたところです。
遠隔臨場とは、スマートフォンやタブレット等のモバイル端末によるテレビ会議システムを活用し、建設現場における「段階確認」や「材料確認」、「立会」を遠隔で行い、受発注者双方の業務の効率化を図るものです
令和３年３月に策定した遠隔臨場の試行要領では、試行対象を受注者が希望した工事で、検測値等が映像で確認でき、工事の品質に影響を及ぼさない工事としており、受注者が遠隔臨場に取り組みやすいよう、細かい仕様を設けず、機器についても受注者が保有する
スマートフォン等で実施することができるようにしています。また、現場の遠隔臨場に加え、活用場所を増やすため、その他会議や打合せ等においても積極的に活用を図れるようにもしています。

－96－