令和 ３ 年度

建 設 技 術 報 告 会
報 文 集

令和 ４ 年 １月

北陸地方建設事業推進協議会

令和 3 年度「建設技術報告会」実行委員会

目

次

■報告技術
技術
番号

テーマ

技術名

発表者

所属

頁

区分：河川
1

①

大河津分水路改修（令和の大改修）における新しい監督・検査のあり方について

山根 恭子

国土交通省 北陸地方整備局
信濃川河川事務所

1

区分：道路
2

①

舗装修繕工の活用に向けた MMS の精度向上と生産性向上 2 つの取り組み

北添 慎吾

福田道路株式会社

53①

完全自動鋼製支保工建込みロボットの開発

逵 亮太

前田建設工業株式会社

9

4

②

テープ状の排水装置（タフシャット導水テープ ）の開発

新井 崇史

東亜道路工業株式会社

13

5

②

積雪寒冷地に適した高耐久常温アスファルト混合物の開発

小柴 朋広

世紀東急工業株式会社

17

6

②

防水性能を有した橋面アスファルト舗装の開発

麻上 淳平

東亜道路工業株式会社

21

7

③

ICT活用による除雪トラック作業装置自動化の取り組みについて

武石 清一

国土交通省 北陸地方整備局
北陸技術事務所

25

区分：砂防
8

①

ICT無人バックホウによる大型ブロック積み砂防堰堤の施工に関する実証実験について

漢野 正典

国土交通省 北陸地方整備局
神通川水系砂防事務所

29

9

①

砂防CIM の取組

京免 継彦

佐藤工業株式会社

33

区分：港湾
10

①

既存施設を活用した岸壁改良工事の課題と対処

谷澤 来夢

国土交通省 北陸地方整備局
伏木富山港湾事務所

37

11

①

高性能水中位置管理機能搭載ブロック据付支援システム WIT B-Fix Neo

土屋 洋

若築建設株式会社

41

12

①

パイプライン敷設工事における３Dモデルの導入効果について

神蔵 昌士

株式会社本間組45

13②

供用中の桟橋を耐震補強するＲｅ－Ｐｉｅｒ工法

吉原 到

あおみ建設株式会社

49

区分：共通
14

①

地盤改良工事の見える化技術Gi-CIM の開発

堤 彩人

五洋建設株式会社

53

15

①

山岳トンネル工事を対象とした自動化施工システムの開発

高橋 公城

鹿島建設株式会社

57

16

①

未来の建設生産システムの構築に向けて佐久間 清文清水建設株式会社

61

17

①

遠隔臨場ドローンシステム

林 秀晃

株式会社フジタ65

18③

豪雪地域における積雪を考慮したクローズド型廃棄物最終処分場

小林 正利

株式会社福田組

69

19④

超硬質地盤に対応した低変位深層混合処理 CI－CMC－HG工法

古庄 哲士

株式会社不動テトラ

73

20

⑤

カーボンリサイクル・コンクリートの開発

大脇 英司

大成建設株式会社

77

21

⑥

軟弱地盤調査の効率化を目指した原位置地盤試験機の開発

夏坂 亮太

東亜建設工業株式会社

81『送出しを変える』パンタグラフ式手延機の開発

大井 祥之

川田工業株式会社

85

■掲載技術
区分：共通
22

⑥

テーマ
① i-constructionによる生産性向上、インフラ分野のDX② 社会資本の的確な維持管理・更新③ 雪に強い地域づくり④ 自然災害からの安全確保⑤ 環境の保全と創造⑥ その他

報 告 技 術

大河津分水路改修（令和の大改修）における新しい監督・検査のあり方について
国土交通省

１

北陸地方整備局

信濃川河川事務所

事業対策官

南

健二

○大河津出張所

管理第二係長山根恭子

るために，3 次元モデルを併用した遠隔臨場の試

はじめに
我が国は人口減少・高齢化が進行しており，バ

行内容について，事例に基づき紹介するとともブル崩壊以降，経済成長も停滞している．加えて， に，新たな技術を活用した工事監督や工事検査
コロナ禍では人と人との接触を避ける非接触形の構想等について報告する．

式のニーズも高まっている．
建設産業においても就業者数の減少，特に，中２大河津分水路改修事業（令和の大改修）概要

長期的な担い手確保は急務であり，IoT や AI に大河津分水路は，洪水を安全に流下させる断代表される先端デジタル技術の活用により，建面が不足していることから，本事業により山地

設生産システム全体をデジタル化・自動化し，業部の掘削及び低水路拡幅で断面を確保する工事

務・サービスの高度化，それらによる働き方そのを行うとともに，老朽化が進む第二床固の改修

ものを変革するデジタルトランスフォーメーシ

も行っている．また，河口付近の川幅が広がるこ

ョン（以下，DX と記す）に向けた動きが活発化とから，国道 402 号野積橋の架け替えを行うもしている．そして，伝統的に行われてきた対面式のである．（図-1 参照）のスタイルがオンライン化されることにより，新たな付加価値を持つようになった．

本事業を円滑に進めるにあたり，特に課題となるのは以下の三点である．
①事業期間が 18 年間と長期に及ぶこと

このような建設現場を取り巻く環境下のなかで ， 信 濃 川 河 川 事 務 所 は 国 土 交 通 省 の 「 i-②多数の関係者との協議・調整を要すること

Construction モデル事務所」に指定され，特に③複数の工事が同時に進行すること

大河津分水路改修事業（以下，本事業と記す）は，

このような複雑・長期にわたる事業を，効率「3 次元情報活用モデル事業」（施工段階）とし的・効果的に執行・監理するためには，視覚的にて位置づけられている．

理解しやすく，また多様な情報を一元的に管理大規模な河道掘削や構 造物の改築を伴う本事業において，工事の生産性向上や品質確保を図できるツールが必要である．そこで，本事業では
BIM/CIM を全面的に導入することとした．

図-1 大河津分水路改修事業の概要

－1－

３

一般的な遠隔臨場

現することが求められる．なお，現時点において，遠隔臨場は，一般的に以下のように実施されている．

本事業に係わる工事受注者の意見や監督員（現場技術員含む）の意見を整理して結果を示す．

①受注者が現地のリアルタイム映像を配信（表-1 参照）②発注者が PC もしくはタブレットにより現

また，R3 年度上半期に試行した臨場項目につ地から配信される映像を確認（図-2 参照）

いて，遠隔臨場の適性を評価した．（図-3 参照）

上記の方法により，受 発注者が現地映像をリ

なお，後述する大河津 DX の取り組みにより，アルタイムに共有することができ，モニターに遠隔臨場特有の，出来形及び品質の確認に関し映ったカメラ映像により必要な視覚的情報が得て新たな優位性も得られた．

られる．立会臨場に比べると，時間的制約が格段に減り，工事の生産性向上につながる取り組み

表-1 遠隔臨場に対する意見といえる．加えて，昨今のコロナ禍では，普段顔受注者の意見を合わせない人同士の接触は特に避ける必要が○監督員との時間調整がしやすい．

あることから，感染拡大防止の観点からも，臨場方法として遠隔を選択する場面が増えている．

△作成する工事書類は従来と同じ．
×使い慣れていない．
×通信環境が悪い．
×現時点の試行段階では費用全額を発注者負担はよいが，その後は不透明．
×発注者側のセキュリティーの都合で，端末は受注者が用意する．

発注者の意見
○現場への移動時間がなくなり，日程調整が楽になった．
○作業服に着替えることはない.

(スカートのままでよい.髪型も崩れな

い.)○狭隘部など同時に複数人で立ち会いことが出来ない箇所は，PC画面を通図-2 タブレットを用いた遠隔臨場

じ，一同に介して確認できる．
○監督員の仕事について，先輩から後輩へ技術の伝承（人材育成）

問題点として挙げるとすれば，モニターから得られる平面的かつ限定された情報では，工事現場全体を確認することができないため，構造×遠隔機器（PC,タブレット,ソフトなど）は工事毎に異なり，工事の本数分だけ機材があり，扱いが煩雑．
×視覚的情報が限定され，工事現場全体を確認することができない．
×不可視部分は直接目視が必要な時もある．

物同士の位置関係が把握しづらい点にある．また，不可視部などの「段階確認」は共通仕様書で定められていることなどから，工事監督員自ら，直接目視をした形で実施することが必要ではな
いかと感じることもある．

DX の取り組みにより実施が可能となった

確
認
す
る
頻
度

公共工事では，税金を投じて施工された完成物が，長きにわたり健全な状態で残されることが求められる．工事の施工においては，契約書に岩盤検査
・法線立会（用水路工事）
・裏込め Co の充填確認（護岸工・土質の変化（掘削工事）
・現場発生品の確認事）
・寸法確認
・施工プロセスチェック

遠隔臨場が確立されつつある

対象物の規模大※R3 上半期 大河津出張所管内の工事における臨場項目を基に整理定めるとおり，受注者責任ではあるが，遠隔臨場を定着されるためには，工事の品質は確保しつ
つ，受発注者双方ともに工事の生産性向上を実－2－

図-3 遠隔臨場の適性

大河津 DX の取り組み

４

り，永久に不可視部分となってしまう構造物の大河津分水路改修事業では「大河津 DX」とし

品質を，いかにして確保するかが課題とされる．

て，BIM/CIM 活用を組み合わせた遠隔臨場を行っている．大河津 DX では，通常の現場での臨

４．２

本工事における遠隔臨場の取り組み

場でも目視できない水面下の状況確認等が可能

本工事では，従来のような PC に加えて，VRとなる．以下，その取り組み事例について紹介すを利用した臨場に取り組んでいる． これまでは，る．

写真やデータの表記された書面（数値的評価）に
より工事の品質を判断しているのみであったが，４．１

新第二床固改築工事の概要

仮想空間に遠隔から入り込むことで，直接現場

既設の第二床固は大河津分水路の河口付近でに立ち入った状況を再現可能となった．

ある 7.8k に位置し，大河津分水路全体の河床洗

現段階での試みでは，受注者があらかじめ撮掘を防ぐために昭和 6 年に構築された．しかし影した三次元画像を仮想空間とし，発注者が VRながら，竣工後 100 年近くが経過し，老朽化にゴーグルを用いて段階確認などを行っている．

よる機能低下が懸念されている． 新第二床固改

従来の遠隔臨場とは異なり，リアルタイムに築工事は，この対策として新しい川幅に合わせ

現地の状況を確認しているわけではないが，以た新しい第二床固を施工する．（図-4 参照）

下の三点が大きな利点である．

施工箇所は，河川の流水に加え，海上からの強①受発注者が別々の場 所から同一の仮想空間

風，波浪の影響を受ける非常に厳しい条件下でに入り込むこと で共通 の認識を持つこ とがある．床固施工にあたり，鋼殻ケーソンを順次曳できること

航，据付，設置，固定の作業を実施する．そして②発注者自ら確認した い位置に近づくことが新設する第二床固本体工の下流側には，減勢工

できること

及び護岸工の施工を行う．現河道に流水させな③BIM/CIM 活用と組み合わせ，三次元モデル

がらの工事施工であり，台船の活用や潜水作業を取り入れた遠隔臨場が可能であることを伴う，水中施工主体の工事である．鋼殻ケーソ

特に③に関しては，まさに建設工事におけるンを設置する前の岩盤検査や水中コンクリート

DX の先進的な取り組みであり，本工事をモデル

打設の状況など，直接現場に立ち入ることがでケースとした大河津 DX として，利点や課題をきない現場特性でもある．

抽出することで，他工事への展開の礎となるこ

以上の状況から，本工事では特に，水面下にあとが期待される．（図-5 参照）

図-5 CIM モデルと VR を併用した遠隔臨場

図-4 第二床固（既設・新設）

－3－

５

今後の構想

-

令和時代の「工事監督・工引き継ぐものとする．

事検査」の取り組み
本章では，これまでの遠隔臨場の実績をふ

５．３ 「大河津分水改修工事監督・検査技術要

まえ，令和という新しい時代における工事監督・ 領(案)」の策定
工事検査について，今後の構想を述べる．なお，(1)(2)の試行結果により，受発注者双方ともに

以下に述べる構想は，新第二床固改築工事にお工事の生産性向上を実現可能となることに期待いて実際に試行することを予定している．

するが，工事の品質確保のためには，監督員個人の責任によらない一定の監督・検査ルールが必５．１

より正確な現地状況の把握要となる．この要領（案）のもとで工事監督・検現地に 360°カメラを設置し，リアルタイムで査を行うことで，働き方そのものを変革する DX

映像を配信する．受発注者は VR ゴーグル等にのねらいを達成できることが望ましい．

より同一の仮想空間に入り込み，その仮想空間

将来的には，本要領（案）を他工事にも展開するにてリアルタイム映像を見ながら（遠隔）臨場をことで，北陸から全国へと建設現場における DX

行う．さらに，CIM モデルと実物の映像を併用を促し，かつその有用性の発信につなげていきすることで，設計との相違を三次元的に確認すたい．

ることが可能となる． （図-8,9 参照）
これにより，工事の品質は確保しつつ，施工段

６階における工事書類のやりとりや「確認項目」とおわりに我々の行う公共事業は，その土地固有の地形「頻度」を簡素化できるものはないか検討する． を変化させ，長年にわたり地域に影響を及ぼす
また，VR の場合，アバターとして登場する技術ものである．人口減少，情報技術の発達，そして者の本人確認や監督員確認後の署名の代替をど

パンデミックといった，社会が激動していく令のようにするかも併せて検討する．

和時代においても，それは変わらない．
今後さらに新しい技術が生まれたとき，それ

５．２

CIM モデルへの情報付与がどのように，また何のために活用されていく

発注者が確認した寸法などの情報を，逐一べきかを常に考える必要がある．

CIM モデルに確定情報として付与していく．情報を蓄積・一元化することで，工事の進捗把握と謝辞：日々工夫を重ねながら先進技術の活用に品質確認が容易となり，工事の完成検査のため取り組んでいる受注者の皆様へ，感謝と尊敬のの資料整理を簡素化することができる．

意を申し上げます．

また， CIM モデルを活用することで，構造図・配筋図等が一つの設計図として確認できるよう

参考文献になり，施工上の不具合や問題点が把握しやす

1)令和 3 年度版

くなることで，協議事項の判断や解決の時間短

2)「 建設現場が目指す DX－デジタル化と自動化

縮や品質向上にもつながる．

がもたらす未来－」（令和 3 年度土木学会報文

さらに，このようなデータ一元管理のもと，工国土交通白書鹿島建設株式会社）

事完成書類としてまとめた後，維持管理段階へ－4－

舗装修繕工の活用に向けた MMS の精度向上と生産性向上 2 つの取り組み○福田道路株式会社
アジア航測株式会社

事業本部

技術部

北添

慎吾

技師

菊池

拓

常務取締役

櫻庭

晃

社会インフラマネジメント事業部
大陸建設株式会社

１

技術部長

はじめに

が期待できる。また、点群データ取得と同時に路建設業の慢性的な人手不足の解消と生産性向

面性状の測定が可能（一般財団法人土木研究セン上に向けて始まった i-construction。ICT 土工

ターの性能確認試験に合格した車両）で、路面性状

は明確な効果が見えているものの ICT 舗装に関及び切削量を含む縦横断計画まで事前調査 の大しては未だにそのメリットが見いだせていない部分をカバーできる。

のが現状である。特に舗装修繕工に関しては既
設舗装を基準に設計されることから、基準点を用いた測量そのものに疑問を感じている。基準点測量にこだわらない厚み管理が可能になれば、生産性向上につなげられるのではないかと考え、今回の取り組みを実施した。
2.

ICT 舗装（修繕）の課題

2.1

TLS の課題

通常、ICT 舗装工（修繕）の起工測量には地上型レーザースキャナ（以下 TLS と表記）が使用されている。しかし、通過車両によるノイズやオ

写真-1

MMS による計測状況

クリュ―ジョン(欠損)を考慮した計測をおこな

しかし、衛星取得状況・IMU（慣性計測装置）

うと、測量時間の増加（1ｋｍ当たり 2 日間）やの精度・標定点の設置間隔・走行操作などすべて

ソフトウェアによる処理に手間（1ｋｍ当たり 2において注意を払っても、IMU やソフトウェアで～3 日間）がかかる。また、歩道のない道路や自調整しきれない MMS のロールやピッチ誤差が発

動車専用道路などでは安全性が確保できないと生することもあり、工区全体を通して TLS 並みいう課題もあり、ICT による生産性向上のメリッの精度が得られなかった。その対応で各測点のトが見いだせていない。

再測量と再調整が必要となることもあり、精度2.2向上への取り組みが喫緊の課題であった。

MMS の課題

この課題を解決するために モービルマッピン
グシステム（以下 MMS と表記）の活用を推進し3．MMS 精度向上の取り組み
3.1

現場 A での取り組みと精度検証ている。MMS は交通規制なしで移動しながら 3D

実際の舗装修繕工事（現場 A）で実施した MMS

点群データ取得でき、ノイズも少ないことから精度向上の取り組みを紹介する。MMS 活用のメリ

TLS による計測と比べ作業人員削減・工期の短縮

ット（作業人員削減・工期の短縮・安全確保）を－5－

活かすためには、TLS と同等の精度を前提とした

ちし、現地の各測点（切削端）の標高取得と測点

上で標定点を少なくする必要がある。また標高

マーキングを同時におこなう。

チェック後の再調整をなくすことも重要で、それらの条件を満たすため下記のステップにて精度向上の取り組みを実施した。
ステップ 1（水平位置調整用評定点設置）
工事基準点設置と同時に、TS による放射観測

写真-3

TS 逆打ちによる測点マーキング

にて位置調整用評定点（緑マーク）を 50ｍ間隔

ステップ 5（検証点設置と 2 次点群データ作成）

で千鳥状に配置する。

ステップ 4 の測点逆打ちと同時に、20ｍピッチに左・中・右の順で検証点データ（赤マーク）を取得して標高精度の検証に使用する。区間全体
で位置調整を行った点群データと標高調整用データを再びソフトウェアで紐づけし、最終の 2 次点群データを作成する。

写真-4

検証点データの取得

ステップ 6（縦横断計画と切削量算出）
専用のソフトウェアで縦横断計画と切削量を
算出する。
精度の検証
写真-2

TS による標定点設置状況

MMS で取得したオリジナルデータとステップステップ 2（MMS 計測）

施行後の調整データの検証結果は表-1 のとおりで

MMS の走行計測により点群データを取得する。 ある。
ステップ 3（1 次点群データ作成）‘

表-1

検証結果

MMS で計測したオリジナルデータと位置調整用評定点をソフトウェアで紐づけし、区間全体
で水平位置調整を行なった 1 次点群データを作成する。

標定 20ｍピッチ

ステップ 4（標高調整用評定点＝測点の逆打ち）検証フィールド延長 800ｍ

区間全体で位置調整を行った 1 次点群データ
から中心線及び 20ｍピッチで横断端部のデータ

ステップ施行後の調整データは、必要精度である（黄色マーク）を作成する。作成した横断端部の

水平 10mm 以内、標高±4mm 以内となり TLS と同等

データを TS（トータルステーション）にて逆打の精度であることが確認できた。

－6－

3.2

現場 B で調整後のプロファイル精度検証

MMS のオリジナルデータと標定点の差であるロ

TLS と MMS のプロファイルについては 2 年前

ールやピッチ誤差をソフトウェアが的確に調整から検証（3 現場）を実施しており、一般財団

していることが検証できた。

法人土木研究センターの性能確認試験に合格した MMS であればほぼ同等のプロファイルデータが得られている。但し、これまでは MMS のオリ
ジナルデータと調整後のデータのプロファイル
を任意の測点の較差のみで検証していた。仮にMMS のオリジナルデータの誤差が大きい箇所が存在していると、ソフトウェアによる調整によ

図-1

オリジナルデータと調整データの比較ってデータにゆがみが生じるなどプロファイル（衛星取得条件の厳しいトンネル坑口付近）

そのものが変形している可能性が考えられる。
それを防止するためにも更なる精度検証が必要と考え、全工区において較差に切削量体積比較
を加え、プロファイルの精度検証を実施するこ
とにした。
表-2

プロファイルの比較（体積比較）

図-2

図-1 の拡大図

4.MMS 生産性向上に向けた取り組み
精度向上に向けた検証を経て、上記ステップ
現場 B においても現場 A と同様の方法で MMS

によって TLS と同等の精度が担保されることがによる計測を実施した。この現場では調整デー証明されたが、今後の生産性向上を考慮した場

タ（ソフトウェアによるロールやピッチ誤差の合、MMS のメリットを活かすためには正確な標高修正）とオリジナルデータを全測点で比較して値を持たせないプロファイル重視の考え方が有プロファイルの精度の検証（表-2）を試みた。

効だと考える。MMS によって取得した点群データ

この結果から、延長 651ｍで 3700 ㎡の面積におによるプロファイルは、これまでの現場で得らける切削量の差が 0.35 ㎥（全体積の 0.18%）とれた MMS と TLS とのプロファイルを比較してもなり、調整後のプロファイルとオリジナルデー

ほとんど差異（4mm 以内）はなかった。但し、基タのプロファイルに差は見られなかった。ま準点ベースの絶対精度に関しては精度検証（水た、図-1 と図-2 に示す衛星取得状況の厳しい

平 10mm 以内、標高±4mm 以内）に合格した MMS

トンネル坑口付近の横断面を確認してみた。工であっても、カーブや勾配変化そして衛星測位

区を通して最も差が大きかった測点の最大値が状況によって修正しきれない機械的誤差が生じ

3mm であったことを考えるとオリジナルデータ

る。これまでの 3 現場における各測点の TS とオと調整データとの差異はほとんどないと言え、

リジナルデータのズレは XY 座標値で最大 30mm、－7－

Z 座標値で最大 100mm であった。このズレがプロは別途測量が望ましい。

ファイルの歪んだ誤差であればこのデータは使5.GNSS マシンコントロールシステムとの連携用できない。しかし、このプロファイルのズレが現在、実証実験中の新しい切削機の GNSS マシ

単純な縦横斜めのスライドしたズレ であるなら

ンコントロールシステムでは、XY 座標は GNSS、

ば、基準点ベースの座標値 ではなく既設舗装を

Z 座標は 3 次元設計データと点群データの差か正として考えれば標定点による調整なしで舗装

ら自動で厚みを計算してドラム高さをコントロの縦横断計画が作成できることになる。したがールさせる。このシステムを使用すれば mm 単位って一般財団法人土木研究センター の性能確認の標高精度（プロファイルの精度が担保されれ試験に合格し、且つ精度検証（水平 10mm 以内、 ば設計厚さで管理可能） を求める必要がないの
標高±4mm 以内）に合格した MMS であれば、プロで、これらを連動させれば事前調査の簡易化とファイルの精度が担保され ると考えてよい。こ路上でのマーキング作業が不必要となり、 交通の方法は北海道の自動車専用道路 や国道・道道

規制の回数が減少し現場での安全性と生産性は（特に交通規制を極力減らしたい対面通行区間） 大きく高まるものと考える。
において既に活用されている。

6.おわりに舗装修繕工事は既設舗装のデータを元に縦横断設計を実施している。 新設の舗装工事のように正確な標高を持った基準点ベースの座標がな
くても 1 層の切削オーバレイ工なら既設舗装から 50mm 切削して 50mm 舗装するように計画すれば良く、凸凹や段差による縦断修正もプロファ
イルそのものが正確であれば、基準点ベースの座標値を持たせなくても問題はないと考える。

図-3

現場 B の点群データと横断面

また、北陸地整管内においては 調査点検業務

この方法の作業手順は下記のとおりである。

として MMS による路面性状調査が実施されていステップ 1（測点マーキング）

るので、このデータ（路面性状及び 3 次元デー

基準点・標定点を設置せず、測点マーキングのみタ）を工事にも積極的に利用していきたい。調査を実施する。但し起終点の位置や測点マーキン

点検業務による舗装修繕計画を舗装工事につな

グは内業時に特定しやすい明瞭な標が良い。

げていくことができれば 更なる生産性向上効果

ステップ 2（MMS の走行）が期待できる。

MMS の走行のみで点群データを取得する。

これは、計画・調査・設計段階から 3 次元モデステップ 3（点群データ作成）

ルを導入し、その後の施工、維持管理の各段階に

MMS 取得データから三次元点群を作成する。

おいても 3 次元モデルを連携・発展させて事業ステップ 4（縦横断計画と切削量算出）

全体にわたる関係者間の情報共有を容易にし、MMS の後処理解析で算出された標高データ基準

一連の建設生産・管理システムの効率化・高度化にして専用のソフトウェアで縦横断計画と切削を図る BIM/CIM につながるものであると考えて量を算出する。※但し、極端な縦断凸凹や段差部

いる。

－8－

完全自動鋼製支保工建込みロボットの開発
前田建設工業㈱

１

土木設計部

○逵

亮太

土木技術部

水谷

和彦

機械部

坂下

誠

機械部

浅井

秀明

など），防護対策（肌落ち防護マットなど）を複はじめに切羽肌落ち災害は 山岳トンネル工事特有の重合的に実施し，災害発生 確率を下げる努力はし

大な労働災害であり，特 に鋼製支保工建込み作ているが，抜本的な対策とは言い難い．一方当社業や装薬作業といった切 羽直下に坑内作業員がでは，以前より開発を行ってきた「鋼製支保工建

直接立ち入る作業時はこ れらの災害に巻き込ま込みロボット」2)（図-2）を様々なトンネル現場れるリスクが高い（図-1）．肌落ち災害が発生しに導入してきた．本技術は，自動追尾型トータル

た場合には，災害の重篤度が非常に高く，最悪のステーションを用いたナ ビゲーションシステム

場合には死亡事故につながる可能性がある．

と高性能エレクターマシ ンを連動させたシステ
ムであり，切羽に作業員が立ち入ること無く，オ
ペレータ前方のナビゲー ション画面に設計建込位置と実測値との差分を 3 次元に表示し，オペ
レータ 1 名で鋼製支保工建込み作業を可能とする技術である．

図-1

災害発生時の切羽作業内容

平成 30 年 1 月に厚生労働省は「山岳トンネル
エ事の切羽における肌落 ち災害防止対策に係るガイドライン」を改訂し，一次吹付け,鏡吹付けを 確 実 に 実 施 す る こ と ,切 羽 作 業 中 は 切 羽 監 視
図-2

責 任 者 を 専 任 配 置 す る こ と の ほ か ,装 薬 作 業 の鋼製支保工建込みロボットの概念図

遠隔化や支保工建込み作 業の機械化などが求められてきた. 1)

しかしながら，本 技術を運用するには鋼製支

一般的な切羽肌落 ち災害防止対策として，地保工建込作業を経験した オペレータであっても山の緩み抑制（鏡吹付けや鏡ボルトなど）や岩石

多少の訓練が必要であり，また，建設業全体の課

落下の予測（切羽監視人 の配置や切羽押出計測

題として深刻化している 少子高齢化による労働－9－者不足や熟練技能を伝承 できないといった懸念（２次動作）．
鋼製支保工建込み 作業における標準的な施工に対応した仕組みを構築する必要があった．
本紙では，これら の課題解決策として現在開では，少なくとも熟練のオペレータ 1 名と切羽発を進めている，ボタン 1 つで鋼製支保工建込に立ち入る作業員が 3～4 名必要となるが，本技作業を自動化する「完全 自動鋼製支保工建込み術を導入することにより，オペレータ 1 名がボロボット」（写真-1）の技術概要および機能につタン 1 つで鋼製支保工建込み作業を行うことがいて報告する．

可能となる．

写真-1 完全自動鋼製支保工建込みロボット

２

開発技術の概要
本技術は，「完全自動鋼製支保工建込み制御システム」により，ロボットの油圧をコントロール
し，ボタン 1 つで鋼製支保工を把持した状態か
ら鋼製支保工建込みまで の一連の動作を一貫して自動かつ高精度で実現する．
自動建込みの手順を示す（写真-2）．はじめに
機体後方の測量機の自動 追尾システムでロボッ
トに取り付けた３つのプ リズムを視準してロボット本体の位置計測を行 い，機体のセンサのみを用いて，大まかな設計 位置まで鋼製支保工を移動する（1 次動作）．続いて，自動追尾システ
ムで鋼製支保工に取り付けた 4 つのプリズムを視準して位置計測を行い ，システム側にリアル
タイムで提供される鋼製 支保工の座標値をもとに詳細な位置合わせ，お よびワンタッチ式クイ
ックジョイント継手を用いた天端締結を行う－10－

写真-2 自動建込みの様子

３

上記試験より，ブームの伸縮量が 1000 ㎜の場自動制御システムの構築
鋼製支保工建込み を効率的に自動制御する上合はたわみが 10 ㎜程度生じたが，伸縮量が 3667

で，支保工重量およびブ ーム位置に対するたわ㎜（最大）となると，たわみが約 60～90 ㎜生じみ量を把握することが重 要であり，完全自動鋼

る結果となった（図-3）．

製支保工建込み制御シス テムでは，鋼製支保工

ブーム長が大きく なると，たわみ量も大きくを把持した際のブームの たわみ量を考慮し，シなり，一方，同一のブーム長（伸縮量）においてステム内の目標建込位置（座標）を決定している． は，鉛直上向きの角度が大きくなるにつれ，ブー
たわみ量は，ブームの伸縮量，水平角度，鉛直
角度により決定する把持 位置と重量の異なる鋼ム基点からの水平距離が 小さくなるため，たわ
み量も小さくなった．

製支保工を組み合わせることで 100 ケース程度
選定し，可動部のブーム と非可動部のブーム基
点にプリズムを取り付け（写真-3），たわみ量を計測した．

図-3 たわみ試験の結果（鉛直方向）

４ワンタッチ式自動建込み継手の導入
本技術では，従来 の人力による天端ボルト締結作業を省略するため， ボルトナット構造では

写真-3 たわみ計測用プリズム

なくワンタッチ式クイッ クジョイントを天端継たわみ試験の一例 として，ブーム角度を鉛直

手部に採用している(図-4)．

上向きに 0°,15°,30°と変えた 場合 の試 験時の様子を以下に示す（写真-4）．

図-4 ワンタッチ式クイックジョイント

ワンタッチ式クイ ックジョイントとは，オス
写真-4 たわみ試験の様子（鉛直上向き 30°）とメス構造のジョイント を押し込むだけで即座に連結可能なジョイント システムであり，シー－11－

ルドトンネルセグメント の組み立て用に開発さ５れたものである．ねじ強度は強度区分 10.9 相当
であり，通常のボルト強度（4.8）よりも 2 倍以工場試験における技術検証
工場試験にて本技 術の検証を行い，鋼製支保工建込みに要する時間を計測した．

上の強度を有する．

従来のナビゲーシ ョン技術である「鋼製支保一連の自動建込み 動作において，センサのみ

工建込みロボット」と支 保工建込み時間を比較

による大まかな建込み（1 次動作）にて生じる設した結果を表-1 に示す．本システムを導入する

計建込み位置との誤差に ついては，リアルタイ

ことで，人力による操作では実現不可能な 2 つ

ム自動追尾測量による詳細な位置合わせ（2 次動のブームを同時に動かす 動作が可能となり，鋼作）にて補正する．しかしながら，2 次動作につ製支保工建込み時間を大幅に短縮できた．

いても天端ボルト 1 本分に相当する±20 ㎜ほど

また，建込み時間 の短縮はサイクルタイム短の建込み誤差が生じるた め，ボルトの挿入に失縮に貢献するだけでなく ，早期に支保効果を発敗する可能性がある．

現することで地山の緩み 抑制効果を期待できる

上記対策として， 複数の継手ケースを検証しとともに，切羽肌落ち災 害を撲滅するだけでなた結果（写真-5），確実な天端締結を実現するた

く，省人化と施工サイク ル短縮といった観点か

め誘導用の当て板の取り 付けやメス側のテーパ

ら生産性向上が実現できる．

形状の加工といった改造 を施すことにより，ボ表-1 鋼製支保工建込み時間の比較

ルトの挿入ならびに天端 締結を容易に行うことが可能となった（写真-6）．

1.通常の建込
2.鋼製支保工建込ロボット
3.完全自動鋼製支保工建込ロボット

作業時間

15分

切羽直下

5人

作業時間

12分

切羽直下

0人

作業時間

6分

切羽直下

0人

※1,2については東北地方整備局 広瀬1号トンネルにおける施工実績 2)６

おわりに工場試験において ，本技術の有効性を確認することができた．今後は 現場へ導入して技術検
写真-5 継手の検証証を行い，システムの改 善および更なる自動化
技術への改良を推進する計画である．

参考文献
1) 土木学会 平成 30 年度全国大会第 73 回年次
学 術 講 演 会 論 文 集 ,鋼 製 支 保 工 建 込 み ロ ボ ッ トの開発
2) 土木学会 土木建設技術発表会 2020,山岳ト
ンネル支保工建込みの自動化
写真-6 天端継手部の工夫－12－

テープ状の排水装置（タフシャット導水テープ）の開発

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

〇新井

崇史

砂田

良和

「ゴムアスファルト＋不織布＋ゴムアスファル
１

はじめにト」のサンドイッチ構造としている。厚さをコンクリート床版や鋼コンクリート合成床版

3mm，幅を 30mm，長さは 15m とし，施工性やは，床版内に水が入ることで床版の劣化が進行

携帯性を考慮して，荷姿はロール状としている。

し，床版の砂利化や床版層のはく離などが生じ

導水テープは，不織布（④）を基材としており，る。そのため，基層以下に浸入した水分を水平

接着面からの水の放出を防ぐため，その上下面方向の排水装置により集水し，床版の水抜き孔を不透水フィルム（③）で貼り付けている。また，や排水ますにより排水する対策が必要となる 1)。 床版，舗装および防水層と導水テープを接着す
これまで，水平方向の排水装置として，鋼製るため，不透水フィルムの上下面にゴム・アスや樹脂製の導水パイプが利用されてきた。導水

ファルトコンパウンド（②）を塗布している。さパイプは，床版の勾配により，水が高いところ

らに，ゴム・アスファルトコンパウンドの片面から低いところへ流れる性質を利用して，滞留には，施工機械による導水テープの剥がれを防水を排水ますまで誘導する。そのため，逆勾配

止するため，硅砂（①）を散布し，反対面には導となる箇所や床版の局所的な凹部となる箇所か

水テープ同士の接着を防ぐため，剥離紙（⑤）をらの排水はできない。このような箇所では，滞貼り付けている。剥離紙側が下面であり，剥離留した水により，床版や舗装の劣化を引き起こ

紙を剥がしながら，防水層上や床版上に設置しすという課題がある。

ていく。

そこで，これまでの対応箇所に加え，逆勾配となる箇所や床版の局所的な凹部などからの排水も可能とする排水装置として，テープ状の排

２．２

排水原理

導水パイプと導水テープの排水原理について，

水装置（以下，導水テープ）を開発した。本論文

図－3 に示す。導水パイプは，勾配を利用して，では，導水テープの特徴と室内試験結果，施工

導水パイプの内部を通水する方法で導水する。

事例について紹介する。

一方，導水テープは，不織布の毛細管現象（細い管を液体の中に立てると，液体が管内を上昇し２

導水テープの特徴て外部の液面より高くなったり，あるいは下降（当社商品名：タフシャット導水テープ）して低くなったりする現象）とサイフォンの原

２．１

理（液体が管の中を登って，もとの位置より高構造開発した導水テープの構造断面を図－1 に，い地点を通過して，低い方へ流れ続ける現象）

荷姿を図－2 に示す。導水テープの基本構成は，を利用して導水する。すなわち，毛細管現象に－13－

より，滞水した水を不織布内に吸収し，サイフ

３

室内試験

ォンの原理により，不織布内の水を排水ますに

３．１

垂直導水性

落とし込んだ流末に導くことで排水する。この導水テープは，不織布による毛細管現象を利とき，効果的に排水を行うため，導水テープの用して排水する。そこで，導水テープの垂直方

流末を 30cm 程度排水ますに落とし込む必要が向への導水能力を評価した。

ある。

試験概要を図－4 に示す。導水テープを垂直に立て，その下部 1cm 程度を着色水に浸し，毛細管現象によって不織布内を上昇する垂直水位を時間ごとに測定した。
その結果，着色水の垂直水位は瞬時に 5cm 程度まで上昇し，その後はほぼ横ばいとなった。
したがって，導水テープは，低位置から高位置
へ垂直方向に 5cm 程度導水する能力をもつと考
えられる。

図－1

導水テープの構造断面

図－4

３．２

垂直導水性試験概要

舗装の耐久性への影響 2）

導水テープは，不織布により構成されているため，舗装の耐久性低下が懸念される。そこで，
ホイールトラッキング試験機を用いた走行試験
図－2

導水テープの荷姿により，導水テープの有無による舗装の耐久性への影響について評価した。
供試体は既往文献を参考にして作成した 3) 。
供試体の概要を図－5 に示す。厚さ 6cm のコンクリート版（30cm×30cm）に防水層処理を行い，その中央部に導水テープを設置した。導水テー
プの端部は，それぞれ供試体幅より延長し（取水側：10cm，排水側：30cm），舗装との接着を防ぐため，転圧する際に木材を用いて保護した。

図－3

排水原理

舗装用混合物は，75 回突きの密粒度アスファル－14－

ト混合物（13）とし，バインダはストレートア
スファルト 60/80 を用いた。舗装厚は 4cm とした。

３．３

交通荷重による導水性への影響 2）

導水テープを横断方向に設置すると，交通荷重による圧縮を要因とした導水性の低下が懸念

試験状況を図－6 に，試験結果を図－7 にそれぞれ示す。導水テープを設置した供試体と設置される。そこで，交通荷重の有無による導水テープの導水性への影響について評価した。

しなかった供試体の動的安定度の値は同程度で導水試験の概要を図－8 に示す。導水テープあった。したがって，導水テープ設置による舗は，毛細管現象とサイフォンの原理を利用して装の耐久性への影響はないものと考えられる。

排水する。そこで，導水テープの取水側は平皿に入れた着色水に約 5cm 浸し，排水側は約 30cm
垂直に垂らして，浸水から初流出までの時間と時間ごとの導水量を測定した。
試験結果を図－9 に示す。走行試験を行った
供試体と行わなかった供試体の流出開始までの時間は，ほぼ同程度であった。また，流出開始時
刻から 30 分ごとの導水量もほぼ同程度であり，時間経過による変化はなかった。したがって，
交通荷重による導水性への影響はないものと考
えられる。

図－5

供試体概要

図－6

試験状況

図－8

試験概要

図－7

試験結果

図－9

試験結果

－15－

３．４

舗装の逆勾配による導水性への影響 2）

舗装の逆勾配による導水テープの導水性への本技術のさらなる普及をもって，道路橋床版
および橋面舗装の長寿命化に貢献していきたい。

影響について評価した。導水試験の概要を図－10 に示す。舗装の逆勾配を 0%，5%，10%と変化させて導水試験を行った。その結果，逆勾配
10%（垂直高さ 3cm）の場合でも，導水量の値
は，勾配 0％の場合と同程度であった。したがって，舗装の逆勾配がある箇所においても導水テープは適用可能であると考えられる。
（貼り付け作業状況）

図－10

試験概要
（貼り付け後の状況）

４

施工事例

写真－1

導水テープの設置状況

逆勾配となる箇所からの排水を目的として，
導水テープを補修工事に適用した事例を紹介す【参考文献】

る。導水テープの設置状況を写真－1 に示す。

1) 複合構造レポート 15 複合構造物の防水・排本現場は，床版の入隅部の一部が，排水ます

水技術 －水の侵入形態と対策－，土木学会，に向かって逆勾配となるため，排水ができずに

2020.3

滞水することが懸念された。そこで，当該箇所

2) 新井崇史，増戸洋幸，塚本真也：テープ状のからの排水を意図して導水テープを設置してい排水装置に関する一検討，土木学会全国大会

る。設置作業は剥離紙を剥がしながら床版面に

第 75 回年次学術講演会，2020.9

貼り付けるだけと容易であった。

3) 道路橋床版防水便覧（平成 19 年度版），日本
道路協会

５

おわりに
タフシャット導水テープは，不織布の毛細管現象とサイフォンの原理を利用して排水する，
これまでにない排水装置である。これまでの対
応箇所に加え，逆勾配となる箇所からの排水や床版の局所的な凹部などからの排水も可能となり，道路橋床版および橋面舗装の耐久性向上に
寄与する。

－16－

積雪寒冷地に適した高耐久常温アスファルト混合物の開発
世紀東急工業株式会社

１

技術本部

技術部

２．２

はじめに

専任次長

小柴

朋広

常温合材の種類

常温アスファルト混合物は、一般的に舗装路

従来、常温合材はアスファルトを灯油等の石面の維持管理において、ポットホール等の補修

油由来の原料で軟化させることで、常温でもすに用いられている。しかしながら、湿潤路面ではぐに硬化せず持ち運び等が容易となることから、硬化不良を起こし、重交通路線では早期の飛散

簡易的な舗装の補修等に用いられてきた。

等が発生することから、近年、全天候型の高耐久

しかしながら、求められる過酷な使用環境や常温アスファルト混合物を用いることが多くな

耐久性等により、近年は表－２に示すように、雨っている。

天時でも施工できる全天候型の常温合材が開発

本文は、水分硬化型常温アスファルト混合物

されている。

の特性を活かし、さらに積雪寒冷地域の課題で
表－２ある低温時の性能を向上した全天候型高耐久常温アスファルト混合物の開発について記す。

種類

一般

２

特徴

安価
硬化が遅い

主な適用
箇所
主な軟化
剤

一般道・歩
道等
石油系燃料
等

検討の背景と目的

２．１

常温合材の種類

常温アスファルト混合物の位置付け

常温アスファルト混合物（以下、常温合材という）は、表－１に示すように、主に舗装の維持修

全天候型
水分硬化型
雨天時も施工 雨天時も施工可能
可能
比較的硬化が 硬化が非常に速い
速い
重交通路線等重交通路線等

酸化重合型油脂等

脂肪酸等

繕の中で、舗装の機能的な維持を目的とするパッチングやポットホールの穴埋め等に用いられさらに、最近では水分による化学反応で硬化ている。常温合材は施工が容易なため、特に緊急させるタイプ（以下、水分硬化型という）の常温の一時的な補修に用いられることが多い。

合材も開発され、高速道路の緊急補修等にも使用されている。水分硬化型は雨天時も施工でき

表－１

アスファルト舗装の維持修繕

るだけでなく、短時間で強度発現することや、比

舗装の維持

予防的維持

舗装の修繕

較的高い耐久性を有しているため、筆者らは水

パッチング

シール材注入工法

打換え工法

分硬化型の常温合材に着目し、以前から様々な（加熱合材、

表面処理工法

切削ｵｰﾊﾞｰﾚｲ工法常温合材）

薄層ｵｰﾊﾞｰﾚｲ工法

オーバーレイ工法

シール材注入工法

配合検討を行ってきた。

２．３

本検討の目的

水分硬化型の常温合材は雨天時だけでなく水たまりになったポットホールにも適用できるた－17－

め、雪解け後の北陸地方での舗装維持にも適し

３．２

作業性の検証新たなバインダ配合により、常温合材を製造ていると考えられる。
ただし、冬期に緊急補修作業を行うことも多し、作業性の評価を行った。なお、作業性の評価

く、低温下ではアスファルトや脂肪酸の粘性がについては、金属製のレーキを用いた作業性評高まるため常温合材が硬くなり、作業性（敷均し価試験 1) により行った。作業性評価試験の流れ易さや袋からの出し易さなど）が低下する。また、 を図－２、作業性評価結果を図－３、および試験
低温時は施工後の常温合材が脆性破壊しやすく、 状況を写真－１に示す。なお、今回試験温度は早期に割れや骨材飛散などが発生することがあ20℃として、専用型枠を用い、タンパで 5 回突る。

き固め（片面）を行い、レーキ負荷を測定した。

そこで、筆者らは水分硬化型常温合材についこの結果、従来配合に対し新たな配合は、検討て、低温時の作業性および耐久性の向上を目的

した全ての温度域でレーキの負荷が低く、作業として配合等の検討を行った。

性が向上していることが確認できた。

３

室内検討

３．１

バインダ配合の検討

低温時の作業性および耐久性を向上させるため、十数種類の混合脂肪酸について低温時の粘性等から最適と考えられるものを絞り込み、バ
インダ（アスファルトと脂肪酸等の混合物）配合の検討を行った。この結果、図－１に示すように筆者らが従来使用していた旧バインダに対し、新たに選定した新バインダ配合は、低温時の粘度が低いことが確認できた。

図－２
旧ﾊﾞｲﾝﾀﾞ

100,000

レーキ負荷値(N)

絶対粘度値(mPa・s)

新ﾊﾞｲﾝﾀﾞ

10,000

1,000

100
-20

-10

作業性評価試験

0
10
温度(℃)

20

100

20℃

10℃

-10℃

50

30

0
従来ﾀｲﾌﾟ

図－１

0℃

粘度試験結果

図－３

－18－

新ﾀｲﾌﾟ

作業性評価結果

ポットホール(補修済)

写真－１

３．３

作業性評価試験状況
わだち掘れ(一部補修済)

耐久性の検証
写真－２

常温合材の耐久性評価として、カンタブロ試

施工前の状況

験による骨材飛散抵抗性の比較を行った。試験
結果を図－４に示す。なお、試験温度は常温およ

４．２

施工状況

試験施工状況を写真－４～写真－７に示す。

び冬期を想定し、20℃および-10℃とした。

開発品の施工前に既設の補修材を撤去し、充この結果、新たなバインダ配合により、耐骨材
飛散抵抗性が向上し、低温時においてもカンタ

填、散水、転圧作業を行った。
なお、施工当日に降雨があり、ポットホールに

ブロ損失率を半減することができた。

は水が溜まっていたが、問題なく施工できた。

損失率（％）

20

従来ﾀｲﾌﾟ

10

0
20℃

図－４

４

新ﾀｲﾌﾟ

試験温度

-10℃

カンタブロ損失率比較

実道における適用性の検証

４．１

写真－４

試験施工概要ポットホールへの充填

本常温合材（以下、開発品という）を用い、令和元年 7 月に福島県内の大型車交通量 4,000 台/日・方向以上の重交通路線において試験施工を実施した。
本試験施工では、一般的な全天候型常温合材と比較するため、左右のわだち両側ともにポットホールとなっている箇所を選定した。また、ポットホールの手前には大きなわだち掘れが生じていたため、開発品によるパッチングを行った。
施工前の状況を写真－２に示す。

－19－

写真－５

散水状況

破損までの日数
（日）

80
60
40
20
0
一般全天候型

図－５

写真－６

開発品

再補修（破損）までの日数

なお、パッチング箇所は筆者らの予想に反し、転圧状況

割れなども発生せず２か月以上残存し、その後は端部から徐々に飛散した。
一般常温合材５まとめ
本検討結果より、水分硬化型常温合材につい

開発品て、材料選定や配合調整等により、低温時の作業性および耐久性を向上させることができた。
また、現場における作業性は良好であり、耐久
パッチング(開発品)性については一般的な全天候型常温合材に対し、

写真－７

破損が生じ再補修となるまで約 3 倍程度の日数施工完了であったため、重交通路線の補修頻度の低減等
４．３が期待できる。

試験施工結果施工 後の経過観 察を行った ところ、一 般的な本路線では維持作業の中で現在も継続して開全天候型常温合材は約 3 週間で破損し、再補修

発品を使用しているが、冬期においても良好なとなったが、開発品は写真－８に示す通り、約 2

作業性および耐久性を確認している。

か月で再補修となった。再補修までの日数を図６－５に示す。

おわりに本検討により、積雪寒冷地域に適した水分硬化型の常温合材を開発することができた。
開発品は約２か月で部分的に破損

今後もさらなる製品の改良を行い、より作業性および耐久性を向上させた常温合材を開発していきたい。
以上

一般常温合材(再補修済)＜参考文献＞

1) 源藤ほか：常温アスファルト混合物の作業性評価方

パッチングは残存

写真－８

施工 2 か月後の路面状況

法に関する一検討、第 32 回日本道路会議論文集、3132、
2017.10－20－

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

技術研究所

同
国立研究開発法人土木研究所
１

はじめに

舗装チーム
２

主任研究員

〇麻上

淳平

平戸

利明

川上

篤史

開発の目的

建設後 50 年を経過した道路橋床版の割合が加開発工法では、アスファルト混合物(以下、混合速度的に高くなることが 予想されており、戦略物)の転圧時に、床版と防水材、および混合物を現場的な維持管理・更新が求められている 1）。道路

にて一体化させ、防水性能と接着性能を確保するこ

橋床版は主にコンクリート床版と鋼床版分けらとを目的としている。

れるが、コンクリート床版で構築されるケースが多い。コンクリート床版は、滞水状況下である

３

舗装構成

と疲労耐久性が著しく低下することが指摘され

図－1 に開発工法の舗装断面を示す。開発工法は、ているため、床版の長寿命化を図るためには、水接着防水材として熱可塑性植物系樹脂を多量（2.0の制御が重要となる 2）。

～3.0 kg/m2）に塗布することを特長とする。この接コンクリート床版の防水は、大別して、シート

着防水材の融点は 80℃程度であるため、基層舗設時やコンパウンドなどの床版防水工法と床版防水に混合物と接触すると容易に溶融し、混合物下面の性能を有する混合物がある。床版防水工法では、 空隙を充填するとともに混合物へ浸透する（図－2
防水層が数ミリ程度と薄いため、床版のひび割参照）。また，使用するプライマーは、材質に関わられに追従しにくいこと、 およびアスファルト混ず高い接着力を有しているため、開発工法はコンク

合物の舗装時に損傷しやすいことが課題としてリート床版でも鋼床版でも適用可能である。

挙げられる。床版防水性能を有するグースアス

表－1 に、開発工法の舗装構成を示す。基層に用ファルト舗装（以下、グース）は、防水工の必要いる混合物の種類は、施工性を考慮し密粒度混合物

がなく、かつ防水層厚が厚いため、防水性能の信とし、床版の種類に応じて、ポリマー改質アスファ

頼性が高いことから、近年コンクリート床版へ

ルトを選択する。例えば、鋼床版の場合には、高たの適用が検討されている 3）。しかしながら、特殊

わみ性改質アスファルトを用いることで、グースとな施工機械が必要あることや、夏期のわだち掘

同程度の曲げ破断ひずみを有し、かつ動的安定度がれ抵抗性が低いといった課題は残されている。

1500 回/mm 以上を示す高たわみ性密粒度混合物とな

上述した課題を解決するため、一般的な施工機械

る。鋼床版の疲労対策を目的とした場合、基層混合を用いてグースと同程度の水密性を有するアスフ

物に剛性の高い高剛性砕石マスチックアスファル

ァルト混合物を現場で施工可能な樹脂防水一体型

ト混合物（SMA）を用いる場合もある 6）。表層用混合アスファルト舗装（以下、開発工法）を開発した。 物は、要求される走行性能に応じて選定することが本報告は、国立研究開発法人土木研究所との共同研できる。また、いずれの材料を選択しても通常のア究で行っている研究成果の一部 4）5）である。

スファルト舗装で使用する機械で施工可能である。

－21－

いは 3.0 kg/m2 としても道路橋床版防水便覧の基本

表 層
基 層

80mm

照査試験 7）に要求される性能を満足することを確認している。表－2 にコンクリート床版と鋼床版につ接着防水材
エポキシ系プライマー

コンクリート床版

鋼床版

いてそれぞれ塗布量を 3.0 kg/m2 としたときの防水層としての基本照査結果を示す。

図－1 開発工法の舗装断面
表－2 防水層の基本照査試験結果
試験項目

試験

鋼床版

コンクリート

品質規格
漏水がないこと

温度
防水性試験 Ⅱ

23℃

－

漏水無

ひび割れ追従性 Ⅱ-10℃－

0.4 mm

0.3 mm以上-10℃

1.6 MPa

1.8 MPa

1.2 MPa以上

23℃

1.0 MPa

1.3 MPa

0.6 MPa以上

1.7 MPa

3.4 MPa

0.8 MPa以上

1.3 mm

1.9 mm

0.5 mm以上

1.21 MPa0.89 MPa0.15 MPa以上

1.3 mm

2.3 mm

1.0 mm以上

88.0%

86.0%

水浸前の50％以上

引張接着試験

-10℃

図－2 基層混合物に浸透した接着防水材の状況

せん断試験
23℃

表－1 樹脂防水一体型アスファルト舗装の構成
項目

耐薬品
性試験

23℃

異常なし

3%NaCl水溶液
飽和Ca(OH)2 水溶液

23℃

異常なし

異常がないこと

内容

プライマー
防水層※

水浸引張接着試験

エポキシ系プライマー（2液反応型）
0.25～0.4 kg/m2
5号硅砂

硅砂

0.75 kg/m
熱可塑性植物樹脂

接着防水材

鋼床版

アスファルト混合物について

表－3 に使用するバインダ及びそのバインダを使

2.0～3.0 kg/m2

用した混合物の代表性状を示す。高たわみ性改質ア

密粒度（改質Ⅲ型-W）

Con床版
基層

４．２

2

スファルトは、ポリマー改質アスファルトⅡ型と比高たわみ性密粒度（特殊ポリマー改質アスファルト）
目的：グースアスファルト代替較し、疲労抵抗性が 100 倍以上となり、かつ低温に高剛性SMA（特殊バインダ）
目的：鋼床版補強

おいて、グースと同程度の曲げ破断ひずみが得られ要求性能に応じて選定るように改良したものである。さらに、軟化点は表層※ 床版の種類あるいは不陸に合わせて調整

75℃以上あり、ポリマー改質アスファルトⅢ型-W（以下、改質Ⅲ型-W）と同等以上である。

４

開発工法に用いる材料

４．１

防水層について表－3 バインダ及び混合物の代表性状

床版とアスファルト混合物の接着を確実にする

試験項目

ため、温度により強度が低下せず、かつブリスタリ
ングの抑制を目的としエポキシ系プライマーを選定した。さらにこの上に塗布する接着防水材は植物

いは床版の不陸の状態に応じて設定する。

高たわみ性
改質アスファルト

軟化点℃

70.0以上75.0以上伸度（15℃）

cm

30以上

50以上

バインダ タフネス（25℃）
性状
粗骨材の剥離面積率

N・m

16以上

-

%

5以下

5以下

フラース脆可点

℃

-12以下

-25以下

針入度（25℃）

1/10㎜

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回以上

1500回以上

6.0以上

8.0以上

由来の熱可塑性樹脂である。プライマーや接着防水材の塗布量は、基層混合物の種類、床版の種類ある

改質Ⅲ型-W

開発した接着防水層は、塗布量を 2.0 kg/m2 ある

－22－

-3

×10

写真－1

４．３

高たわみ性密粒度

写真－3

施工方法

５

（１）防水層の施工

接着防水材上の舗設状況

土木研究所構内での試験施工

５．１

施工概要

開発工法は床版の種類によらず、研掃工を実施し開発技術について、実機における施工性や耐た床版面に施工する。その後、防錆と接着防水材の

久性あるいは端部処理方法について検討するた付着を高める目的としてエポキシ系プライマーをめ試験施工を行った。表－4 に施工概要、図－3

塗布した直後に硅砂を散布する。プライマーが硬化に舗装構成を示す。床版は、国立研究開発法人土した後、専用レーキにより接着防水材を塗工する

木研究所構内の舗装走行実験 場に構築されてい（写真－2 参照）。

るコンクリート版を床版と見立てて、その 上に基層 40mm、表層 60mm を舗装した。表層の厚さ
は、他工区との調整のため、厚くなっている。舗
装端部は、水上側に縁石、水下側に側溝を設置した。側溝と舗装の境界部には舗装下部から水が浸水したことが分かるように ポーラスアスファ
ルト混合物を設置した。
表－4

試験施工の概要

項目（黄色部分が塗工後の接着防水材）
写真－2 接着防水材の塗工状況（２）混合物の施工

内容

施工日

2021年8月19-20日

施工場所

国立研究開発法人 土木研究所構内 舗装走行実験場

床版の種類

コンクリート版

出荷混合物

密粒度アスファルト混合物（13） 改質Ⅲ型-w

施工規模

13m×5.1m、舗装厚さ基層40mm、表層60mm塗布した接着防水材の温度が外気温まで低下し

水勾配
440

た後、一般的なアスファルトフィニッシャやローラ

150
BLC 100

アスファルト混合物

を用いて基層のアスファルト混合物を舗設する。接着防水材は 60℃以下では粘着性を示さないため、多

5100

蓋つき
側溝

50
ポラコン

模擬コンクリート版

図－3

－23－

170
50

量に塗布しても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。

中間層

舗装構成

試験施工の状況

1.5

施工基盤を研掃し、その後プライマーと接着防水材を塗工することで防水層を構築した。勾配が 6～

コスト比

５．２

8％あったが、接着防水材の塗工温度を調整するこ

10.50接着防水材：

塗膜防水：

3.0kg/m²

1.2kg/m²

開発工法

一般アスコンとで、所定の厚さを確保した。その後、基層混合物（密粒度（13）、改質Ⅲ型-W）を舗装した。端部防水は床版面と同様な構成とし、基層端部には L 型成形

グース

図－4 コストの比較

目地、表層にはＩ型成形目地を設置した。写真－4に防水層から基層までの施工状況を示す。

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。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プライマー塗布

接着防水材塗布

防水層完成る混合物を通常の施工機械を用いて構築可能となる。汎用性の高い本開発工法が、既設道路橋床版の延命化に貢献できることを期待するものである。

基層工

写真－4

初転圧

二次転圧

防水層から基層までの施工状況

参考文献
1) 国 土 交 通 省 ： 国 土 交 通 白 書 2020 、

５．３

走行試験状況

https://www.mlit.go.jp/hakusyo/mlit/r01/ha

表層完成後、調査前試験として、縦横断のプロ

kusho/r02/html/n1212000.html、2020

ファイルを計測した後、荷重車（前輪軸重 7.05 t、 2) 松井：移動荷重を受ける道路橋 RC 床版の疲労強
後前輪軸重 13.07 t、後後輪軸重 12.97 t、総重量

度と水の影響について、コンクリート工学年次

33.09 t）による走行試験を実施している。令和 4

論文報告集 Vol.9 No.2、pp.627-632、1987

年度末までに予定としている走行回数は 75 万輪

3) 田中他：床版防水性能を有する橋面舗装の開発、（49 kN 換算）である。

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

６

コスト比較

4) 平戸他：グースアスファルト代替工法の開発、

図－4 にグースの材料単価を基準した各工法の単防水ジャーナル、pp.92-95、2021.6

価比率を示す。開発工法ではグースよりもコストは

5) 平戸他：植物由来の接着防水材を用いたグース

高くなるが、特殊施工機械を使用しないため汎用性

アスファルト代替工法の開発、日本道路会議、が高く、かつ施工時の温度が低く抑えられるため臭2019

気の課題が改善される。

6) 佐々木他：高剛性アスファルト混合物による鋼
床版補強工法の開発、道路建設、2019
7) 社団法人日本道路協会：道路橋床版防水便覧、
pp.35、2007.3－24－

ICT 活用による除雪トラック作業装置自動化の取り組みについて
北陸技術事務所

施工調査・技術活用課長
施工調査・技術活用課専門官

１

前原

正之

○武石

清一

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 台の除雪機械を配置し、除雪作業を実施している。
図-1 除雪トラック作業装置

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

除雪トラックのオペレータは、車両本体の運と熟練した技術を必要とするが、昨今、熟練技能

転と同時に 8 本のレバー、20 個のスイッチによを持つオペレータの高齢化に伴う引退や、新規り作業装置の操作を行わなければならず、熟練

入場者の減少により、担い手の確保及び技能のした技能が求められる。（写真-1）

維持が課題となっている。
このような背景のもと、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情報化施工技術の検討に取り組んでいる。
本稿では、除雪トラック作業装置自動化の検討における 2020 年度までの取り組みについて報
写真-1

告するものである。

除雪トラック作業装置操作パネル

このため、除雪トラックの作業装置（フロント２

プラウ、グレーダ装置、サイドシャッタ）の操作

除雪トラック作業装置自動化の検討（動作）を自動化することで、オペレータは、車２．１

両の運転に専念できることによる作業の安全性

作業装置自動化の検討方針

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、作業装向上と作業装置操作の負担軽減が期待でき、担い手の確保にも寄与するものと考えている。
表-1 自動化開発計画

置としては、新雪などを除雪する「フロントプラ
作業装置名ウ」、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フロントプラウてはいけない区間において一時的に雪を抱え込

グレ ーダ 装置

む「サイドシャッタ」で構成されている。
（図-1）

サイドシャッター25ー

動作内容
進 行 角 可変上下
左 右 伸 縮上下開
閉

実施／開発計画
2021年
2019年 2020年
以降
○
○
○
○
○
○
○
○
○

２．２

化して表示し、作業装置の状態をオペレータが制御方法

作業装 置を 自動 化す る ための 制御 方法 は、モ認識できるようにしたほか、作業装置の動作位

ービル・マッピング・システム（以下「MMS」と置接近に合わせ、ブザー音で動作を予告する機いう）で取得した 3 次元点群データから、自動能を搭載した。
（写真-2）なお、作業装置の状態化に必要となる地物等の情報を抽出したベクタ表示としては、フロントプラウの進行角の角度、データを生成し、これにオペレータの操作位置

グレーダ装置の伸縮量とした。

情報（実操作での操作記録）を反映させた①除雪
作業用地図データを作成し、②GNSS 受信機（準天頂衛星システムみちびき対応型）を組み合わせることにより、作業装置の動作を自動化することとした。（図-2）② GNSS受信機（みちびき対応型）

写真-2

自動操作制御装置【① 自動操作制御装置】
２．３

制御用ソフトウェア

前述の 除雪 作業 用地 図 データ に反 映さ せる作

ディスプレイ表示（地図情報）

位置情報

業装置の操作情報は，フロントプラウの進行角（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

除雪作業用地図データの作成

変更，グレーダ装置の伸縮，サイドシャッタ開閉

スピーカ出力（警告音声）のそれぞれについて登録を行った。（図-3）

制御信号出力（除雪作業用地図データ）③ 除雪トラック制御装置（作業装置の動作信号を出力）

図-2 制御ユニット概念図

自動化に用いる機器と しては、①作業用地 図
図-3 除雪作業用地図データの例

データをインストールした「自動操作制御装置」、②GNSS 受信機（準天頂衛星システムみちびき対応型）、③各作業装置へ動作信号を出力する「除３

フロントプラウ、グレーダ装置自動化検討

雪トラック制御装置」で構成し、自車位置と地図上の動作位置情報が一致した際に動作信号を出３．１

制御方法の検討2020 年度においてはフロントプラウの進行角

力する。
また、今回の試作機で は自動操作制御装置 の表示機能として、衛星信号の受信状態、作業装置を変化させる動作及びグレーダ装置を伸縮させる動作の自動制御に着手した。

自動制御のオン・オフ、作業装置の状態と縁石等

フロントプラウ及びグレーダ装置の自動化にの地物情報と作業装置の動作位置を線画で模式

向けては、それぞれの作業装置について操作しー26ー

ている場所や操作の目的を、ドライブレコーダ

15°の 5 段階で設定、また、グレーダ装置は左ーやデータロガーにより作業実態を記録し整理

右とも最大 570mm の伸縮を把握できるものとしした。

た。（図-5）

フロントプラウの操作は、交差点、バス駐車帯、沿道施設への出入り口など、雪を残せない箇所
でフロントプラウの向きをまっすぐにして、雪を前送りにする場合に行われている。
グレーダ装置では、車線数の増減や導流部（ゼブラゾーン）、バス停車帯など、道路の幅が変化する箇所で操作が多く行われていた。
これらの操作実態から 、フロントプラウに つ

図-5 除雪トラック試験機改良箇所

いては、雪を残せない箇所において雪を前送りする一連の動作の自動化を、また、グレーダ装置

３．３については、部分的に道路幅が広くなる箇所に自動操作制御装置の改良

前年度までに試作した自動操作制御装置につおいて一時的にグレーダ装置を外側に張り出し、 いて、フロントプラウ及びグレーダ装置を自動通過後には縮小させる一連の動作の自動化をそ化するための改良を行った。

れぞれ取り組むこととした。（図-4）

基本的な制御方法はサイドシャッタの自動化と同様に、作業用地図データ上に設定した動作
地点を目標として、作業装置に所定の動作を行わせるものとしている。また、除雪トラックの運転室に設置している自動操作制御装置のモニタ
ー表示についても改良を加え、フロントプラウ
及びグレーダ装置の状態と動作状況をオペレー
タに知らせる内容を追加した。（図-6）

図-4 作業装置の動作イメージ

３．２

除雪トラック試験機の改良

フロントプラウ及びグ レーダ装置の自動化 を図るためには、それぞれの作業装置の状態を把握する必要があるため、作業装置を動作させる
油圧シリンダの伸縮量を計測できるよう、ストロークセンサー付き油圧シリンダに改良を行った。これにより、フロントプラウでは、車両本体

図-6 自動操作制御装置の表示画面例の進行方向に対しての角度、また、グレーダ装置
については、左右それぞれのブレードの伸縮量

３．４

除雪トラック本体及び制御プログラムの改良を把握できるようにした。なお、フロントプラウの進行角は，35°、25°、15°、0°（水平）、－

現道上での動作試験

後、現道上での動作試験を実施した。

ー27ー現道上での試験は、一般国道 17 号及び一般国

４

除雪作業における課題への対応状況

フロントプラウ及びグレーダ装置についても、

道 49 号に試験区間を設定し、動作確認を実施し熟練オペレータが行っている作業装置の操作情た。（写真-4）

報を GNSS により取得した自車位置情報に基づき、道路上で再現できることが確認された。
現状、車両本体の運転操作と複数のレバー及びスイッチを同時に操作しながら行っている除雪作業に対して、作業装置の動作を自動化することで、オペレータは車両本体の運転操作に専念することができるため、安全性の向上につな
写真-4

国道 17 号での現道試験の実施状況

がり、除雪作業の新規入場者であっても一定レ

動作試験の方法は、道路上にある目標物（交差

ベルの安全作業が可能になると考えている。

点手前の停止線やデリニェータポールなど）と一致する位置までに、作業装置が所定の動作を

５

今後の計画

完了させるよう設定し、その動作状況をドライ

2020 年度までに、フロントプラウの進行角可ブレコーダーに記録した画像から、設定どおり

変動作、グレーダ装置の伸縮動作、サイドシャッに動作しているかどうかを検証した。

タの開閉動作の自動化に取り組んできた。

目標とした動作完了位 置に対し、概ね良好 に

2021 年度においては、フロントプラウ及びグ

動作することを確認できたが、積雪が無い時期

レーダ装置の、路面の構造物（橋梁ジョイント，に行った除雪ステーションでの構内試験では見マンホール等）への接触を回避する上下動作や、られなかった目標地点とのずれが発生した。

トンネル、同門、消融雪区間等，除雪の必要が無目標地点とのずれが生 じた原因は、除雪ト ラ

い区間で行われている、上下（一時格納）動作にックの走行（作業）速度の変化、作業装置の動力ついて自動化の検討を行う予定としている。
（図である油圧出力の変化によるものと推定された。 -7）また、上空遮蔽区間等の GNSS 不感帯におけ
油圧の変化はエンジン回転数の変化に起因する

る、自車位置測位を補完する技術について検討

もので、これらは除雪トラック特有の機構であを行い、作業装置自動化の取り組みを進めていり、作業装置の動作特性に応じた制御プログラく計画である。

ムの改良を検討することとしている。
また、国道 17 号の試験区間において，GNSS 受
信機から現在位置とは大きくかけ離れた座標値が出力されるという異常が発生した。この異常値の出力は受信機固有の特性もあり、完全に無くすことはできないため、自動操作制御装置に座標の異常値を排除するフィルタリングプログ
ラムを追加した。その後、誤動作は発現せず、設定どおりに作業装置が動作することを確認した。

ー28ー

図-7

2021 年度自動化検討箇所

ICT 無人バックホウによる大型ブロック積み砂防堰堤の施工に関する実証実験について１○ 神通川水系砂防事務所

工務課

工務係

漢野

正典

神通川水系砂防事務所

工務課

工務係長

南

憲長

神通川水系砂防事務所

工務課長

清水

俊美

神通川水系砂防事務所

副所長

中田

圭一

後の課題等について検証し，更なる技術開発に

はじめに
神通川水系砂防事務所は岐阜・富山にまたが繋げることを目的として行った．本実証実験はる神通川流域の内、神通川右支川高原川の新猪

過去にも行われているため，本論文では前回の谷ダム上流で砂防事業を実施している．高原川

実証実験での課題点を踏まえ，上記の実証実験の上流部には活火山である焼岳が位置しており， 結果と今後の課題等について報告する．
1915 年，1926 年，1962 年等に水蒸気爆発を発生させている．特に 1962 年は噴石によって負傷者

２

実証実験内容2 名を出す災害を発生させ，加えて近年では群発

本章では，今回の実証実験の内容について説

地震や 1995 年中ノ湯水蒸気爆発で死者 4 名を出明する．また，同様の実証実験が過去に 1 度行

すなど活発な活動が続いている．こうした焼岳

われており，今回で 2 回目となる．本節では今の火山噴火に伴う土砂移動現象による災害から回の実証実験内容と合わせて 1 回目の実証実験

貴重な生命，財産を守り，地域住民が 安心してで判明した課題に対する対応策についても説明暮らせるよう，火山活動の推移にあわせ各場面する．

で効果的な減災対策を実施することを基本方針
として平成 23 年度に焼岳火山噴火緊急減災対策

２．１

実証実験概要砂防計画が策定された．この中で，緊急ハード対

本実験は実際の工事現場で行われた．実験場策の一環として大型ブロック積み砂防堰堤が計

所は岐阜県高山市奥飛騨温泉郷中尾地先足洗谷

画されているところである．

にある深谷砂防堰堤（図-1 参照）で，今回の工

大型ブロック積み砂防堰堤の施工にあたって

事にて無人化 ICT 建機で据付した大型ブロック

は，火山活動の急激な変化に対応できるよう，安の数量は 238 個である．今回使用された大型ブ

全かつ迅速な作業が求められている．今回の実ロックは 4t 標準型のビーハイブである．

証実験では「チャレンジ砂防プロジェクト」の一次に，今回使用した無人化 ICT 建機とそれを環として，既存の遠隔操縦による無人化施工技

用いた施工方法について説明する．従来のブロ術と ICT 建設機械（マシンガイダンス：以下，MG

ック据付作業は作業員が建機に搭乗した状態でとする）を組み合わせた機械を使用し，工事施工

操縦することで施工していたが，今回は作業員

中の大型ブロック積み砂防堰堤で大型ブロック

が建機に搭乗すること無く遠隔で操縦することを据え付ける作業の効率性や安全性の確認，今を可能にするためにバックホウ（以下，BH とすー29ーる．）に MG とカメラを搭載した．図-3 が今回使用した無人 BH だが，この無人 BH に搭載されている MG は「Trimble Earthworks」と呼ばれる
2D マシンガイダンス対応のリモートコントロー
ルキットを採用している．また，無人 BH の先端部分には 4t 標準型ビーハイブを吊り上げるための把持装置（図-2 における青色の装置）を装着することによって．遠隔操縦による大型ブ
ロックの据付作業が可能となる．
まず，把持装置の先端をビーハイブの中央にある穴（把持ホール）に入れる．次に，把持装図（写真）－３置の先端を内側から開くように動かすことでビり上げ状況把持装置によるブロックの吊ーハイブを固定し持ち上げる（図-3 参照）．その後は所定の位置まで移動し据え付ける．これ施工に当たっては，オペレーターが現場からにより遠隔操縦による大型ブロックの据付作業

少し離れた操作室でラジコン操作により遠隔操が可能となる．

縦する．操縦中は無人 BH に設置されているカメラの映像や MG の画面を複数のモニターに映し，目視で確認しながら行う．

２．２

前回の実証実験で判明した課題に対する対応策
次に，過去に行われた実証実験で判明した課題に対する対応策について説明する．前回は工事現場ではなく当事務所所有のブロック製作ヤード（岐阜県高山市奥飛騨温泉郷柏当地先）で同様の実験が行われたが，実験の結果、以下の建機図（写真）－１

工事施工箇所とその周辺地域

操作上の課題が判明した．
a) MG の画面が視覚的に分かりづらい．
b) 回転方向のガイダンスが無い．
c) ブロックの把持ホールの位置が MG で把握できない
そこで，今回は次の改良を行い，より効率的な施工となる様に工夫した．

２．２．１
図（写真）－２

無人化 ICT 建機と把持装置

ー30ー

MG の画面が視覚的に分かりづらい

本実験では，MG の画面でも視覚的にわかりやすくするために，通信形態と MG 機種を変更した． いないと赤色に表示されることでオペレーター
まず，通信装置について説明する．無人化 ICT 建にも視覚的にわかりやすく明示することが可能

機に測量用のプリズムを設置させ，それをトーとなった(図-6 参照)．

タルステーションに自動追尾させることで建機が今どこにいるのか把握が可能となった（図-4）．
また，MG 機種を変更したことによりモニターを大型化することができ，より大きな画面で操縦することが可能となった（図-5）．

図（写真）－６

画像処理ソフトに表示される色とその役割

図（写真）－４

建機の位置を把握する流れ

２．２．３

ブロックの把持ホールの位置が把握できない
通常のカメラだと把持ホールの位置が画面外になり見えない．そのため，図-7 のように把持部にカメラを設置することで把持ホールの位置
をより見やすくした．

図（写真）－５

２．２．２

MG のモニター画面

回転方向のガイダンスが無い

ブロック設置には回転する動きが重要となるが，前回は高さ方向のガイダンスしかなく，回転
方向は目視で苦労して行った．そこで本実証実
験では把持部を映すカメラ映像に画像処理ソフ

図（写真）－７

トを新たに用いた．画像処理ソフトにより，ブロラ把持装置に設置されているカメ

ックの輪郭に色覚情報が提供される．設置方向
ラインはオレンジ色で表示されており，この設

このように，前回の実証実験における課題を

置方向ラインとブロックを置く方向が一致した

対策した上で今回の実証実験に臨んだ．図-8,9場合だと緑色に表示され，逆に方向が一致しては実証実験中の現場の状況写真と操作室の状況

ー31ー現場付近による肉眼での確認が不要となり，安写真である．

全性がより高まった．
特に，画像処理ソフトの導入においては，肉眼での確認が不要となり，省人化による生産性の向上にも役立つことが分かった．

３．２

今後の課題

本実証実験では前回の実証実験と比べて安全性及び効率性が上がる結果となったが，本実験図（写真）－８

無人化 ICT 建機によるブロッにおいても様々な課題が抽出された．
・把持装置とブロックの距離感が分かりづらい．

ク据付作業の様子

・BH の可動領域上，同じ高さで大型ブロックの据付ができる段数は 3 段目までだった。そのため，4 段目以降になると本施工前に作業ヤード内の地盤を盛土する必要がある．

４．

考察

今回の実証実験は，無人化 ICT 建機を用いて実際の工事現場でブロック積み砂防堰堤を施工するという国内初の試みであることから，前章
図（写真）－９

把持装置に設置されているカメのとおり様々な課題が抽出された．特に，4 段目
以降の大型ブロックを据付する際は作業ヤード

ラ内の地盤を盛土しなければならないため，実際
３．
３．１に大型ブロック積み砂防堰堤を無人化 ICT 建機

実証実験結果と今後の課題で施工する際にかかる時間は，今回の実証実験

実証実験結果本実証実験の結果，以下のとおりとなった．

で確認された設置時間よりも更に多くの時間を

・前回の実証実験では，1 個あたり約 15～16 分

要すると思われ，更なる改善・工夫が必要とされであるのに対し，今回の実証実験では 1 個あたる．その一方で，現場内の転石や狭隘な谷地形なり約 3～4 分と 10 分以上の時間短縮となり，効どの環境下で施工を行っている砂防の現場では，率性が格段に向上した．ただ，従来の有人施工だ

道路や河川などの他の分野と比べて ICT 建機のと 1 個あたり 1～2 分であることから，施工効率使用等が困難なことから i-Construction の普及は向上したものの，従来の施工効率にはまだまが進んでいないため，本実験のような技術開発だ至らないことが分かった．

の取組は今後の砂防工事において重要な礎にな・前回の実証実験では現場付近で作業員を 1 名ると感じた．今回の実証実験を糧として今後も配置し，肉眼で確認が必要だったが，画像処理ソ更なる技術開発を目的に無人化施工技術の高度

フトの導入によって設置精度が上がったため，化を進めていきたい．

ー32ー砂防 CIM の取組
佐藤工業株式会社
１

技術センターICT 推進部

京免

継彦

いる。

まえがき
信濃川水系大源太 川第１号砂防堰堤は、完成から 80 年以上経過して堤体内部の空洞や漏水が著しく老朽化が進んでい るため、補強対策として既設堰堤の上流面に天 端幅３ｍのコンクリー
トを腹付けすることによ り補強し、また堰堤内部の空洞を充填するカー テングラウチングを施
工した。
図－１

国土交通省が提唱 する『ＣＩＭ活用による業

着工時の大源太第１号砂防堰堤

務改善や品質向上』を目的として、当工事は①コンクリート堰堤工打設計 画のモデル化、施工計

３

堤体打設ＣＩＭ

画での活用、打設データ 可視化②グラウト施工

コンクリート堤体 工として、打設ブロック毎

データの可視化③トンネ ル施工データの可視化の 3 次元モデルを作成、日々の打設進捗に合わを実施した。

せて打設データを紐づけた。
「打設前検査表」「打設形状スライス図」「コンクリート打設記録」「コ

２

ンクリート強度試験結果」「施工状況写真」を各

工事説明

２．１

ブロックに紐づけている 。各ブロックの形状も

工事概要

工事件名：大源太川第１号砂防堰堤補強工事「スライス図」に基づき、実際の形状としている。

発注者：国土交通省北陸地方整備局

最終的に「ＴＲＥＮＤ－ＣＯＲＥ（福井コンピュ

施工者：佐藤工業株式会社ータ）」を利用し、データの一元化を実施した。
ＣＩＭの作成については 、各打設ブロックモデ

主要工程：砂防土工・コンクリート堰堤工

２．２

仮排水トンネル工・仮桟橋工

ルは「スライス図」を基に「Ｓketch ＵＰ」で作

仮締切工・コンクリート堰堤補強工成している。各打設データの紐付けは「ＴＲＥ

歴史的価値

アーチ形状練り石 積からなる景観、戦前に建築され今なお現存する土 木施設としての文化的価値が評価され、平成 15 年に「登録有形文化財」に登録され、平成 23 年には土木学会による「選奨土木遺産」に認定されるなど、歴史的・文化的価値の高い土木構造物と して内外に認められて

－33－

図－２

コンクリート打設ブロックモデル

孔→1 次孔→2 次孔→3 次孔→追加 4 次孔の施工

ＮＤ－ＣＯＲＥ」を使用した。
作成した 3 次元データおよび紐付けした各種を行いＡ列側も同様に行った。
ルジオン値を 10Ｌu 以下、非超過確率 85％以

データについて、現場の職員は無料の「ＴＲＥＮ
Ｄ－ＣＯＲＥビューア」 を用いることで迅速に上を目標とした。

データの閲覧・利用をすることができた。これらを用いることで打設数量 の事前把握や、作業所での打設記録作成を省力化できた。

B 列孔

A 列孔

図－４

図－３

４．３

各データの紐づけ状況

既設堰堤ギライトング計画

カーテングラウチングの結果

パイロット孔では 100Lu 超が見られたが 1 次
４孔、2 次孔で 100Lu 以下となり、3 次孔で全てグラウチングＣＩＭ

４．１

50Lu 以下、目標の 10Lu を超えるステージが多い

ＣＩＭの概要通常グラウト施工データは、2 次元図として管為 4 次孔を施工し 10Lu 以下となった。

理している。今回、同データを 3 次元データとチェック孔のボア ホールカメラ画像と採取コして可視化した。モデルに紐づけるデータは「ルア状況によって充填率 85％以上達成が確認され

ジオン値」「モルタル注入量」「ボーリングコア」

た(表―１)。
表－１ 空洞充填率算定結果とした。ボーリング孔モデルは、設計図、注入実
施資料を基に「Ｓ ketchＵＰ」で作成している。
既設躯体モデルと合成し「ルジオン値」「モルタ

A1-CH-1
A1-CH-2
A2-CH-3
A2-CH-5
A3-CH-6
A3-CH-7
合計

ル注入データ」の紐付けは「Ｎavisworks」を使用した。作成した 3 次元データおよび紐付けした各種データについて、 現場の職員は無料のア
プリケーションである「Ｎavisworks ビューア」
を用いることで迅速にデ ータの閲覧・利用をす

４．４

空洞面積=A セメント=B 充填率=B/（A+B)
（％）
（cm2）
（cm2）
27.9
440.9
94.0%
116.6
801.3
87.3%
22.5
200.1
89.9%
36.2
1,081.7
96.8%
89.6
536.3
85.7%
133.5
1,002.1
88.2%
426.3
4,062.4
90.5%

グラウチングの新しい表現

可視化の表現方法として「半球ルジオン+半球

ることができた。

注入量」方式と「色ルジオン+球の大きさ注入
４．２

量」方式の 2 種類と球以外のモデルを使用した

グラウチングの計画

既設堰堤内部にＡ 列孔、Ｂ列孔へグラウチン

ものを作成して表現方法の検討を行った。

グを行った。施工順序は Ｂ列側からパイロット－34－

グラウチング結果のルジオン値、単位セメン

ト注入量は通常(図－４、５)の様な 2 次元で管うにした。画面上の各記号番号をクリックする

理しているが、「Ａutocad Ｃivil 3Ｄ」及び事で基礎処理工事日報、ボーリングコア写真な「ＳketchＵＰ」ソフトを使用して既設堰堤 3どを画面上に表示させる事が出来る。

次元モデル、ボーリングライン、ルジオン値及

ルジオン値、単位セメント注入量を 3 次元化

び単位セメント注入量の 3 次元分布図の作成をしたことにより、3Ｄ回転時にルジオン値と単行った(図－７)。

位セメント注入量の見分けがつかなくなる為、単位セメント注入量側の球体に片側縞模様を入れて種類分けを行った。

図―５

図―６

図－７

従来の分布図図－８

球体片側に縞模様を適用した図

図－９

基礎処理工事日報との紐付け

図－１０

ボーリングコアとの紐付け

従来の表現方法

グラウト結果の 3 次元分布図作成した 3 次元分布図に、Ｎavisworks ソフ
トを使用して、球体の大きさと色でボリューム
表現を行い、球体を画面上で選択することでル
ジオン値や単位セメント注入量を表示できるよ

－35－

５

６

仮排水路ＣＩＭ結び

弊社では、ＧＩＳ システムを利用したトンネ①コンクリート堰 堤工打設計画のモデル化、

ル施工管理システムを開 発し、トンネル施工現施工計画での活用、打設 データ可視化②グラウ場で活用している。当工 事の仮排水路トンネル

ト施工データの可視化③ トンネル施工データのデータも同ソフトを利用した。また、今回の新規可視化と大きく 3 種類の取り組みを行った。コ

試みとして、新設既設の構造物モデル、点群デー

ンクリート堤体工におい て打設モデルを活用しタをＧＩＳ上で表現する 試みも実施している。

た他、これら 3 次元モデルに施工データを可視一元化するデータとしては「切羽観察記録」「ロ

化することにより精度の 高い施工管理を実現でックボルト打設記録」「覆工コンクリート関連デきた。
特に、カーテング ラウチング結果を３次元でータ」を紐づけている。

ＣＩＭ作成においては、トンネル覆工モデル、 様々な方向から表示する ことでグラウト効果を飲み口部モデルは「ＳketchＵＰ」で作成してい一つ一つ詳細に確認する ことが出来るようになる。既設点群は令和 2 年 4 月計測データを利用った。視覚的な分かりやすさに加え、リンクデー

している。トンネル線形との合成、施工データのタを活用する事でグラウ チングの詳細を画面上紐付けは、佐藤工業開発の「トンネル施工管理シ

で簡単に確認出来た。球 体の色や大きさも自由ステム」で実施している。

に変える事が出来る為、 今後地域住民への説明

現場の職員は、作成した 3 次元データを「トン等が必要になった際には グラデーション表示な

ネル施工管理ソフト（佐藤工業）」にて閲覧でき、 どの工夫も視野に入れることができる。
建設工事にＢＩＭ 及びＣＩＭを活用する事例

迅速にデータを閲覧・利用することができた。

が多くなっているが、砂 防堰堤もＣＩＭを活用することで従来より精度 の高い施工管理ができることがわかった。今後 も積極的に砂防堰堤ＣＩＭを取り入れ、さらなる活用を探りたい。

図－１１

トンネル施工管理ソフトでの俯瞰図

図－１３ 登録有形文化財モニュメント

図－１２

施工データ紐づけ（切羽観察記録）－36－

既存施設を活用した岸壁改良工事の課題と対処○伏木富山港湾事務所

工務課

谷澤

来夢

１ はじめに
富山県射水市及び高岡市に跨がる伏木富山港 新湊地区
は，1968年の開港に併せて背後の工業用地に多数の工場が立地し，臨港工業地域の物流拠点となっている．
図-1に示す新湊地区中央ふ頭は，製紙会社が紙・パル
図-1 伏木富山港 新湊地区 中央ふ頭

プ製品の原材料に利用する木材チップのほか，港湾背後地域に立地する工場のボイラー燃料やゴム等の原料となる炭素材として利用される石油コークス，アルミ製品の原材料であるアルミ地金等のバルク貨物を取り扱っている．
現在中央ふ頭では，大型船舶の寄港が増加する一方，大型船舶の必要水深を満たす岸壁が，中央1号岸壁（水深14m）しかないため，次の課題により非効率かつ不経

図-2 中央ふ頭利用における課題

済な荷役を取らざるを得ない状況となっている（図-2）．

※1喫水調整：① 中央2号岸壁（水深10m）にある専用荷役機械を使用※2ﾊﾞｰｽｼﾌﾄ ：必要水深が確保されていないため，2号岸壁に直接接岸できない大型船が1号岸壁で喫水調整した後，2号岸する木材チップ船の大型化により，中央1号岸壁で※1

貨物を降ろし船を軽くして浮かせること．

壁に移動を行うこと．
※3沖待ち ：

※2の喫水調整 後，バースシフト を行う荷役形態と船舶が順番待ちで港に入れず沖合で待機すること．

なっている．
② 大型船舶が唯一接岸できる中央1号岸壁に集中する

２ 岸壁改良構造
既存の中央 2号岸壁は，図-3 に示す水深 10mの港湾施ことで，混雑による沖待ち※3が生じている．
③ 取扱貨物の増加に伴い，中央ふ頭内の貨物置場が不足しており，老朽化施設の維持管理を踏まえつつ効
率的な港湾利用に資する最適な利用配置検討が必要

設であり，主要構造は前面鋼矢板，控えブロック及びこれらを結ぶタイ材により構成されている．また，前面鋼
矢板と控えブロックの間には，荷役大型クレーン走行用のレール基礎として鋼管杭が配置されている．

である．
これらの課題を解消するため，ふ頭再編整備として事業を進め，その主たる整備として中央1号岸壁と同等の大型船が利用できるよう，中央2号岸壁の水深を10mから

この既存岸壁の水深を 10mから 14mに増深改良するにあたり，以下の施工条件に配慮して設計を行い構造を選定した．
① 隣接する中央 1 号から 3 号岸壁を連続するバースと14mに増深改良する工事を実施している．

して利用するため，現状の岸壁法線を確保．

増深改良では，既存施設を有効活用する構造を選定していたが，設計時点で想定されていなかった現場条件の② 隣接する岸壁及び背後荷役施設を供用しながらの改良工事となるため，供用施設へ支障を生じさせない

相違が工事着手後に判明した．

よう配慮．

本報告は，既存施設を活用した改良工事を進めるうえで，現場条件の相違に関する対処を報告するとともに，③ 港湾に隣接する漁場に対し，土砂流出による海水の濁り抑制への配慮．

今回の経験からBIM/CIM活用効果について考察する．

④ 大型船利用が進む中で利用者から早期供用の要請．

－37－

上記の配慮事項に加え，経済性も検討した結果，図-4

３ 工事に伴う施工課題及び対応のとおり既存岸壁の主要構造となる前面鋼矢板を残置し３．１ 施工手順及び実施状況
前項図-4の構造にもとづく施工手順を図-6に示す．

て，改良岸壁の部材として活用する構造とした．
この前面鋼矢板を残置することで，前述の配慮すべき①～④に対応できるとともに，背後土砂の掘削量や裏埋材量を抑えることができるため，コスト縮減及び工期短縮が図られる．

図-6 施工手順

また，前面鋼矢板の電気防食が利用でき，かつ新設部当該工事では，隣接岸壁に合わせた岸壁法線を確保し材となる鋼管矢板が前面鋼矢板の背後となり腐食環境がつつ，新設鋼管矢板を既設鋼矢板と海側クレーンレール

海中から土中となることで断面係数を抑えられるためコ基礎杭との間に打設しなければならないことから，矢板

スト縮減が図られる（図-5）．

打設としては，一般的な出来形管理ではあるものの精緻

海 側

陸 側

な施工管理が求められる施工であった．
2019年度より工事に着手し，既存構造物の撤去や土砂掘削を実施した後，2020年度にウォータージェット併用
バイブロハンマ工法により新設鋼管矢板の打設を開始した．しかし，開始 1本目の打設時に，新設鋼管矢板が水

図-3 既存中央 2 号岸壁構造図

深 15m付近に到達してから海側へ傾斜し始め，水深 20m
陸 側

海 側

付近で出来形の許容（法線出入り±100mm）を超えた．
当初，転石などの地中障害物の影響と想定し，新設鋼
管矢板の引抜き・貫入を繰返したが改善されなかったた
め，新設鋼管矢板を引き上げたところ，ウォータージェ
ット配管の破損が確認されたことから打設不能と判断し，作業を中断した．

図-4 岸壁増深改良構造図

３．２ 現状調査及び対処方法の検討
３．２．１ 現状調査
新設鋼管矢板打設不能の要因は，以下の現象により，既設鋼矢板が傾斜していることで，その下端付近と新設
鋼管矢板が接触した可能性が考えられた．
・既設鋼矢板の下端深度は16.4mである一方，新設鋼管矢板打設時の傾斜は水深15m付近から発生しており，両者の深度が近い．
・新設鋼管矢板打設時の傾斜が海側に発生した．
・既設鋼矢板側のウォータージェット配管が破損した．
このため，既設鋼矢板の現状を把握することを目的に以下の調査を行った．
① 気中部既設鋼矢板の傾斜を測定

図-5 既設鋼矢板残置によるメリットイメージ

既設鋼矢板頭部が設計法線からの出入りを計測することに合わせて角度計を使用して気中部における既設－38－

鋼矢板の傾斜角度を計測した．

４② 水中部既設鋼矢板の傾斜を測定

４．１ 構造断面の見直し

重錘を既設鋼矢板の頭部から水中に降ろし，潜水士施工に対応した構造断面の見直し

前述の施工が可能となる新設鋼管矢板の打設法線の変により重錘と既設鋼矢板の距離を水中部2地点（水深 更に伴い構造断面の見直しを行った．なお，この見直し
6.5m，水深8.5m）で計測し，傾斜の検討を行った．さ に伴い一部部材に応力増加が見込まれたことから，関係らに既設鋼矢板の傾斜が大きいと推定された箇所は精 する部材について以下のとおり設計を見直すこととした度を高めるため，傾斜計を用いて再度計測を行った．

（図-8）．

調査結果を総合的に判断すると，図-7に示すように ① 新設鋼管矢板法線を陸側に 500mm移動させたことで既設鋼矢板は最大で300mm程度，新設鋼管矢板打設位

間詰材（裏埋材）の土圧増加への対応が必要とな

置に入り込んでいるものと推定されたことから，既設

る．既設鋼矢板にかかる土圧を軽減するため，間詰

鋼矢板を残置する構造の考え方を踏襲しつつ，現場施材（裏埋材）を軽量骨材に変更．

工が可能となるよう新設鋼管矢板の法線を陸側へ移動 ② 新設鋼管矢板の打設法線の変更による上部工形状の見直し及び海側クレーンレール基礎杭と新設鋼管矢することとした．
海側へ傾斜板が近接し干渉することにより，周面摩擦力の低減
海側

海側

陸側

が見込まれることから、基礎杭の形状等を変更．

陸側

新設鋼管矢板

既設鋼矢板-10.0m

-15.0m-16.4m

干渉量300mm

図-7 既設鋼矢板と新設鋼管矢板の干渉イメージ

３．２．２新設鋼管矢板の移動量の設定
新設鋼管矢板の打設位置を設定するため，以下の現地図-8 見直し構造断面図

４．２ 新設鋼管矢板打設法線見直しによる施工条件を考慮し，移動量の算定を行った．
① 既設鋼矢板の現状調査より，新設鋼管矢板打設位

新設鋼管矢板打設位置は，傾斜した既設鋼矢板とクレ置には最大で300mm程度入り込んでいる（図-7）． ーンレール基礎杭に近接するため，当初より精緻な施工② 前述で行った既設鋼矢板の傾斜測定の計測誤差 管理が求められる．施工を再開するにあたり，発注者・100mmを見込む．

受注者間で共通認識を持つため，CIM モデル（図-9）を③ 新設鋼管矢板打設に伴う施工誤差は，港湾工事共 使用して既設鋼矢板の調査結果，クレーンレール基礎
通仕様書の出来形管理基準より，100mmを見込む． 杭，新設鋼管矢板の位置を可視化し，互いの理解を高め
これらの既設鋼矢板の状況や現地計測の誤差を考慮し， た．
当初設計の新設鋼管矢板打設位置より 500mm陸側へ移動

既設鋼矢板と干渉させることなく打設することができた．

することで打設が可能であると判断した（表-1） ．

４．３ 傾斜した既設鋼矢板の復元対応

表-1 新設鋼管矢板移動量の算定
項目
移動量（mm）

これらにより本工事における全 77本の新設鋼管矢板を

①

②

③

①+②+③

干渉量

測量誤差

施工誤差

合計

300

100

100

500

既存のタイ材の撤去及び新設鋼管矢板打設後には，既設
鋼矢板法線から最大で 486mm（平均 269mm）海側にはら
み出し，結果として岸壁法線から既設鋼矢板が逸脱した．この要因として以下が考えられる．

－39－

また，より緻密な施工検討を行い，それを設計にフィードバックできた．これらにより，当初設計の確度が上がり，工事着手後の再検討が回避できた．

図-9 CIM モデル① 既設鋼矢板と新設鋼管矢板との間にある土砂が，新設鋼管矢板をウォータージェット併用バイブロハン
図-10

マ工法で打ち込んだ際の振動で密実な状態（Ｎ値 30～50未満）になったと考えられ，この土圧の影響で
傾斜．

CIM モデル（全景）

特に，改良工事を行ううえで既存施設の実態把握は必須であり，本工事の場合，これを 3次元的にどこまで詳② 建設当時の施工精度において施工自体の傾斜も想定． 細に把握できるかが円滑な工事実施の鍵となる．
これら想定される傾斜要因が不明であるため，傾斜を

BIM/CIM の活用はもとより，モデル化にあたっては，復元させ現行の設計断面で整備を進めることが可能であ 現地状況の実態を確実に反映することが重要なことをあるか現地試験により施工方法含め検討を行う．

らためて理解した．

現地試験では，施工性やその可否も含めた検討も行う
こととしており，既設鋼矢板と新設鋼管矢板との間にあ ６ あとがき
る土砂の除却と，これに伴う復元量を検証したうえで，

本論文では，岸壁改良工事において，設計・施工を進傾斜した既設鋼矢板の処理方法を決定することとしてい めるなかで生じた課題と，その対処方法について述べた．
る．なお，現地試験において既設鋼矢板の引き戻しが不本工事は，BIM/CIM の活用対象工事であり，現在，現地可能と判断された場合には，再度，断面検討が必要とな 施工において，効率的な施工管理及び出来形管理に取りる（図-8）．

組んでいる．社会基盤インフラが，「新しくつくる」から「賢くつかう」時代を迎えていることからも，既存施

５ 改良工事におけるBIM/CIM活用の考察

設を活用した施設の更新または改良工事においては，確

岸壁改良工事にあたり，既存中央 2 号岸壁の建設当時の詳細な出来形や竣功図が残っていなかったため，主に当時の設計資料を参照し，設計・施工方法を検討してきた．しかし，前述の通り，想定した既設鋼矢板の配置が実な構造の引継ぎが必須であり，本工事においても，これを見据えた対応をしていきたい．
本報告が，既存構造物を活用した改良工事の検討の一助となれば幸いである．

実際の現地状況と異なったため，工事着手後の設計断面の再検討が必要となっている．

謝辞：岸壁工事にあたり，施工を担当した各社のご協力，他方，昨今の建設工事における DX として取組まれて

新潟港湾空港技術調査事務所の支援により，厳しい施工

いるように，既設構造物の出来形や施工履歴が BIM/CIM

条件においても事業促進を図ることができ，ここに感謝により一元的に管理されていれば，不可視部分を含め，の意を表しお礼申し上げます．

3 次元モデルの俯瞰的な全容把握が可能となり，次の効果が期待できたと考えられる．

参考文献：1）伏木富山港新湊地区中央ふ頭再編事業～

既設鋼矢板の現地状況を可視化できていれば，当初設計において新設鋼管矢板との干渉を把握できた．

使いやすく，競争力のある港を目指して～，北陸地方整備局事業研究発表会，2019－40－

高性能水中位置管理機能搭載ブロック据付支援システム WIT B-Fix Neo
若築建設株式会社

１

建設事業部門

技術部

技術研究所

〇土屋

洋

建設事業部門

技術部

知財管理課

坂井

崇

で，船上の「トランスデューサ」と対象物に設

はじめに
国土交通省は，港湾事業において ICT を全面置した「トランスポンダ」が音響信号をやり取的に活用する工種のひとつとして，ブロック据りすることによってトランスポンダ位置の測位付工を挙げている．水中におけるブロック据付を行うものである．測位方式はいくつか存在す

工事を支援するための ICT 活用システムは，現るが，本システムは，「SSBL 方式」または「SBL

場導入開始より既に 10 年以上の実績を持ってお方式」と呼ばれる測位方式を採用している．

り，信頼性の高いものが運用されている．しかし， ２．１

SSBL 方式による水中測位

ICT 活用工事で求められる機能に加え，技術提案

SSBL 方式は，Super Short Base Line 方式のできる高度な技術が求められる近年では，これ略称で，USBL（Ultra Short Base Line）方式に十分に対応できるように，要素技術の追加やとも呼ばれる．発信する音波の波長を基準にし既存の機能の改善が課題となっている．

た複数の振動子を正確かつ規則的に配列した

港湾工事に用いられる ICT 活用システムであ「トランスデューサ・アレイ」を用いる測位方るブロック据付支援システムでは，吊荷の位置式である．図－１に SSBL 方式の水中位置検知をクレーンブームトップの位置で管理するもの

装置の説明図を示す．

が主流である．この方式は，ワイヤーの振れ等により，ブームトップの位置は正確に把握できてSSBL（SuperShortBaseLine）方式
作業船

も，吊荷の位置は正確に把握できない場合がある．そこで，吊荷の位置を高性能水中位置検知装置によって直接測位する機能を持つブロック据付 支 援 シ ス テ ム 「 WIT B-Fix Neo （ Wakachiku
Information

Technology

Block

Fixation

トランスデューサ・アレイ（多素子一体型）

System Neo）」（NETIS：KTK-210007-A）を開発しトランスデューサ・アレイからのスラントレンジ（斜距離） LとLθ各素子間の位相差から得られる
角度θを基に測位計算た．本稿は，高性能水中位置検知装置をはじめとした構成技術を含め，WIT B-Fix Neo についてその概要を報告するものである．

２

トランスポンダ（水深センサ内蔵）

水中位置検知装置

トランスデューサ・アレイを1箇所に設置する。

電波，電磁波が拡散しやすい水中では，音響を用いた測位技術が使用される．水中位置検知
装置は音響を利用するアクティブソナーの一種－41－

角度計算の都合上、船の動揺等の設置条件の擾乱による測位結果の乱れが大きい

図－１

SSBL 方式水中位置検知装置

この測位方式では，トランスデューサ・アレ

SBL 方式では，測位計算の都合上，トランス

イを船舶の 1 箇所に艤装し，測位対象となるト

デューサどうしの距離（Base Line）を比較的ランスポンダへのスラントレンジ（斜距離）と長くとる必要がある．必要な距離は，測位対象

方向角を用いて測位する．艤装が 1 箇所で済む

水深によるが，10m～40m 程度をターゲットとしため手軽に使いやすく，比較的広く普及していた港湾工事では，短くても 10m 以上が望ましる方式である．港湾工事で用いられる ICT 施工

い．SBL 方式では，角度を使わず，距離のみを支援システムにおいても導入が進んでおり，主用いた測位計算を行う（三角測量のイメージ）に潜水士の位置管理に用いられることが多い．

ので，測位安定性が高く，安定した高精度測位

十分な精度を持つ測位方式であるが，測位計算が比較的容易である．

に方向角を用いることから，艤装状況や音響環
境，艤装した船の動揺状況によっては測位が不３「WIT B-Fix Neo」は，水中位置検知装置，安定になることもある．
２．２

施工支援システム「WIT B-Fix Neo」

GNSS 等を組み合わせ，ブロック据付工をはじめ

SBL 方式による水中測位

SBL 方式は，Short Base Line 方式の略称でとした水中構造物の据付に適用できる施工支援ある．単素子のトランスデューサを船上の複数システムである．本システムは，SSBL 方式，

個所に艤装し，測位対象のトランスポンダまで

SBL 方式の両方式に対応しており，測位対象，のスラントレンジ（斜距離）を複数取得し，こ管理目的，使用船舶等の条件に合わせて適切にれを用いた幾何学計算によりトランスポンダの使い分けることができる．また，本システムで位置を決定する．図－２に SBL 方式の水中位置用いる水中位置検知装置は，港湾工事で対象と検知装置の説明図を示す．

なることの多い浅海域用に，水深 60m 程度，平SBL（ShortBaseLine）方式
作業船

面距離は半径 300m 程度に検知範囲を絞り，測位安定性や精度の向上を図っている．さらに，吊荷対象物に設置するトランスポンダには水深センサが内蔵されており，測位に用いられる幾

トランスデューサ
（単素子2基～4基程度）

何学計算の解の補正に有用な追加情報を得ることができる．
３．１

L(3)

L(1)
L(2)

各スラントレンジ（斜距離） L(i)を基に測位計算トランスポンダ（水深センサ内蔵）

本システムの構成を図－３に示す．基本的な構成は，以下の通りである．
1. 船位 およ びク レ ーン の 吊点 位置 を測 位 する
ための GNSS 機器
2. 吊荷 ，潜 水士 の 位置 を 測位 する ため の 水中位置検知装置

トランスデューサを複数設置する必要がある。
トランスデューサ間隔が船の動揺スケールに比べて十分広く取りやすく、安定した測位結果が得やすい

図－２

システム構成3. これ らの 機器 の 取得 デ ータ を送 受信 す るた
めのネットワーク（一部無線）

SBL 方式水中位置検知装置

－42－

図－３

WIT B-Fix Neo のシステム構成

従来，ICT を用いたブロック据付管理システム

能となる．方向管理が必要なものに関しては，図では，クレーンブームトップの GNSS を用いて吊－４に示すように，複数のトランスポンダを用

荷の位置を管理する方法が多くとられていた．

いることで位置，方向の管理も可能である．

しかし，風や潮流等により吊荷が動揺する場合

３．２

施工管理ソフトウエア

各測定機器の情報は無線，有線のネットワーには，お互いの位置は必ずしも一致しない．
これに対して，本システムでは吊荷に取り付け

クによりやり取りされ，施工管理ソフトウエア

たトランスポンダを用いて吊荷の位置を直接測の入力として，船上の任意の場所において取得

位することにより，正確な吊荷の位置管理が可可能である．また，管理ソフトウエアの画面は
必要に応じてリモート共有され，管理者，作業員の持つ端末を用いて情報を共有できる．さらに，船位誘導機能，進捗管理機能等，施工管理に有用な機能を備えており，2008 年に現場導入されて以来，様々な改良を重ねてきた．以下，本システムの活用例として，被覆ブロック，大型ブロックの据付について紹介する．
３．２．１

被覆ブロック据付

被覆ブロックの据付において，図－３のような機器構成で，SSBL 方式の水中位置検知装置を
図－４

トランスポンダを複数設置した吊荷

用いて吊荷と潜水士の位置を管理する場合の管－43－

理画面例を図－５に示す．潜水士はアイコンで， ッチ補正の精度が重要であり，艤装や事前キャ
吊荷位置はクロスヘアラインの中心として表示

リブレーションに労力を割く必要がある．

され，互いの位置関係が視覚的に把握できる．ト
ランスポンダの深度は画面下部に時系列表示されており，平面位置と併せて 3 次元的な位置管理が可能である．また，図中左上のように吊荷と潜水士の接近警報機能を備えており，安全管理に有用である．施工管理については，画面上の色付けとリスト表示による進捗管理機能を備えており，効率的な管理が可能である．

図－５

３．２．２

図－６

被覆ブロック据付管理画面例

４

大型構造物の据付

大型ブロック据付管理画面

おわりに大型の水中構造物（大型ブロック）を据付ける

高性能な水中位置検知装置を備え，水中の吊場合の管理画面例を図－６に示す．ブロック据

荷位置を直接測位できるブロック据付管理シス

付位置を高精度に管理するために，図－６上にテム「WIT B-Fix Neo」について，その構成機示すように SBL 方式の水中位置検知装置を用い器と施工管理ソフトウエア，および活用事例をており，据付対象のブロックには，方向管理のた紹介した．本システムは 10 年以上にわたり改めに 2 本のトランスポンダを設置している．図良を継続し，現場の需要に応えた有用な機能を－６下の管理では，ワイヤーが前後に振れてお実装してきた．SBL 方式の高性能水中位置検知

り，トランスポンダ基準の位置と GNSS 管理の位装置への対応と水中の吊荷位置の直接管理機能

置が，画面上下方向にずれていることがわかる． もそのひとつであり，2021 年には機能を再整理
大型構造物の据付においては高精度な位置管理

し，新たな ICT 活用施工管理システムとして現を求められることから，水中の吊荷位置を高精場への導入を進めているところである．3D ソナ

度に直接測位できる機能が有効である．半面，測ー等の高度な新技術と併せて適材適所で運用

位精度を出すには艤装精度や船体のロール，ピし，本システムを有効に活用していきたい．

－44－

パイプライン敷設工事における３Ｄモデルの導入効果について
株式会社本間組１

土木事業本部技術部 技術企画課 係長 ○神蔵 昌士
土木事業本部技術部 技術企画課 主任
山本 誠
土木事業本部土木部 工事課
主任
近藤 礼侑
置する箇所は 140～160 箇所に及ぶため，そはじめに

国際拠点港湾である新潟港の西港区（以下， れぞれについて横断測量と作図作業が必要と
新潟西港と称す）は信濃川河口に位置する河なり，膨大な作業量が工程を圧迫していた．

口港であり，上流から運ばれてきた土砂が絶このルート選定作業の省力化及び迅速化をえず堆積することから，航路水深を確保する図るため，当工事ではＣＩＭモデルを活用すために年間を通して浚渫が行われている1）

現在,新潟空港沖に新土砂処分場が直轄事． ることとした．
②受台位置調査・測量①現地での干渉確認
排砂管実寸大模型業で建設されており，それと並行して，新潟
西港でポンプ浚渫した土砂を新土砂処分場まで送るためのパイプライン（以下，排砂管と称す）の敷設工事が継続して行われている．

消波ブロック干渉箇所

本稿では，建設現場の生産性向上を図る

図－１

従来方法による排砂管ルート測量

i-Construction の取組のうち，属性情報を持った３Ｄモデル（以下，ＣＩＭモデルと称

３す）を活用し，上記事業の排砂管敷設工事において，計画から施工管理を行った事例及びＣＩＭモデル活用項目
当工事においてＣＩＭモデルを活用した項目を以下に示す．

導入効果について報告する．

①３次元起工測量②設計照査・設計変更協議への利用

２

工事概要及び課題③施工手順の確認

当工事は新潟西港の新土砂処分場建設事業④ＡＲ機器と連携した施工管理の実施に か か る， 浚 渫 用の 排砂 管 （ φ 760mm ） 及び

⑤ＡＲ機器と連携した安全管理の実施

受台を延長 487m 設置する工事である．
排砂管の敷設ルートの大半は，海岸護岸部

３．１

３次元起工測量沿いとなるが，護岸背面には管理用道路があ

３次元起工測量は空中写真や地上レーザーるため，護岸前面の消波ブロック上に排砂管スキャナを用いて行う方法があるが，草木がを敷設する必要がある．

繁茂している箇所があることに加え，消波ブ

過年度までの工事では，排砂管の実物大のロックや既設護岸の死角部分も極力３次元デ模型を利用して現地で護岸や消波ブロックとータとして取得するために，ＵＡＶ搭載型レの干渉の有無を確認し，ルートの修正・再チーザースキャナによる３次元起工測量を採用

ェックを繰り返し，最適な線形および縦断をした．結果，高精度の点群データを取得する決定していた（図－１）．しかし，受台を設ことができ，草木の下の地盤高及び消波ブロ－45－

排砂管ルートの決定後，排砂管ＣＩＭモデックのかみ合わせを３Ｄモデルで再現することができた（図－２）．

ルの詳細度を上げ（詳細度 300），それに合わせて受台の計画を行った．受台の設置位置や形状を統合モデル内にて，高精度でシミュ
レーションできることから，後工程である現地確認測量もＣＩＭモデルを確認することでレーザースキャナ

効率的に行うことができた（図－４）．

完成形ＣＩＭモデル（詳細度300）

図－２

取得点群データ
受台モデル

３．２

ゴムスリーブモデル

設計照査・設計変更協議への利用

排砂管モデル

３次元起工測量により取得した消波ブロッ
クの点群データと，発注図を基に社内で作成した排砂管及び護岸のＣＩＭモデル（詳細度

図－４

受台配置ＣＩＭモデル

200）をソフト内で統合し，排砂管と消波ブ
ロックの干渉チェックを行った（図－３）．

３．３

施工手順の確認

ＣＩＭモデルを利用することで，施工順序
干渉チェックモデル（当初計画）

や各施工段階での現場状況を，３Ｄでシミュ
レーションできるため，地形の高低差による↓排砂管モデル(詳細度200)

干渉チェック結果一覧

死角の把握や，２次元図面では表現できない
構造物取り合い部分を詳細に検討することが← 干渉箇所可能となり，職員・作業員の施工手順の合意形成の迅速化に加え，施工打合せの高度化が

点群データ(消波ブロック)

図れた（図－５）．
図－３

ＣＩＭモデルによる干渉チェック

①着手前

④護岸復旧

②護岸撤去

⑤受台設置

③Ｕ型水路設置⑥排砂管設置

上記を基に排砂管のルート修正を繰り返すことで，当初の計画ルートで 27 箇所確認された干渉箇所が，最終変更ルートでは 6 箇所まで減少することができた．
干渉チェックの結果は干渉箇所の位置情報を持っていることから，そのまま設計変更協議資料として活用することができ，協議資料の効率化につながった．

－46－

図－５

施工シミュレーションモデル

３．４

ＡＲ機器と連携した施工管理の実施

３．５

ＡＲ機器と連携した安全管理の実施

ＣＩＭモデルを施工管理段階でも活用する

当該施工区域内において，公園設備であるため，作成したＣＩＭモデルを現地映像にリ水道管が埋設されていることが確認され，近アルタイムで表示させることができるＡＲ機

接する土工時は重機による損傷が懸念された．

器との連携を実施した．

そこで，地表面への埋設管位置明示に加え，ＡＲ機器による埋設管明示及び深度確認を実ＣＩＭモデル＋ＡＲによる排砂管位置誘導施した．重機作業中，常時埋設管の全体像及び深度を同時に視認することができ，埋設管位置の誤認や確認忘れ等のヒューマンエラー←排砂管設置目標位置

防止に役立った（図－７）．
AＲによる埋設管位置の表示

ＣＩＭモデル＋ＡＲによる配置部材確認↓ゴムスリーブ(実物)↑ゴムスリーブ(ＡＲ)

ＣＩＭモデル＋ＡＲによるフランジ位置確認▽±0ｍ↑レーザー距離計により現地盤高を測定▽-1.0ｍ▽-1.5ｍ↑対象までの深度を明示

図－７
図－６

ＡＲによる埋設管位置確認

ＡＲによる排砂管施工管理
また，排砂管敷設作業に先立ち，ＡＲ機器

排砂管敷設は，線形や部材の組み合わせがとスマートグラスを連動させて，現地での施複雑なため，部材の取り違えやフランジ位置

工シミュレーションを実施した．スマートグのズレが生じると，目標位置に到達すること

ラスを作業員が使用することにより，事前にができないことから，ＡＲ機器により，映像

現場における作業員配置の確認に加え，狭隘内に排砂管のＣＩＭモデルを表示させ，設置

なＵ型水路内における排砂管と作業員の位置

位置の誘導やゴムスリーブや異形管のチェッ関係をＡＲ映像により第三者目線で確認する

ク，フランジ位置確認を行った（図－６）．

ことができ，危険要因を事前に体感すること

結果，部材取り違えによる手戻り等生じさで，効果的な危険予知活動となり，作業全体せることなく，効率的に受台設置，排砂管敷の安全性向上に繋がった（図－８）．

設作業を終えることができた．

－47－ソフト）の初期費用を除いた経済性について

AR機器による映像

は ， 従来 方法 から 約 20 ％ のコ スト 縮減 と な
スマートグラスでAR映像を共有

った．

５

おわりに
建設業界では新しい人材が確保できないことにより，深刻な人手不足や技能継承の停滞

ＡＲ機器による撮影

2）などが大きな問題となっている

スマートグラス．今後，人員の大幅な増加が見込めないなか，建設生
AR映像(無線通信)

産・管理システムの効率化・高度化を図り，ＡＲ機器事業を維持・成長させることが重要となる．
図－８

当工事において，ＣＩＭモデル導入により，

ＡＲによる施工シミュレート

従来では不可能であった高度で迅速な検討が４可能となり，発注者及び関係機関との意思決

ＣＩＭモデルの導入効果
３次元起工測量を含むＣＩＭモデル導入効果について，当工事で確認した効果を表－１

定及び合意形成の迅速化が図れたことで，現場全体の生産性向上に繋がった．
また，当工事で得られたＣＩＭモデル導入に示す．なお，従来方法は過年度工事の実績

効果は，３次元起工測量以外を内製化できたより算出した値である．

影響が大きい．現場担当者及び本社技術者が
表－１
項

目

現場状況に応じ，ＣＩＭモデルの作成・更新

ＣＩＭモデル導入効果
ＣＩＭモデル
利活用

従来方法

備

及び情報の抽出が可能な体制を整えることが考

従来施工：横断測量@5mできたことで，外注費の縮減，生産性の向上

従来施工：変更範囲測量の拡大に繋がった．

起工測量

9

日

27

人

1

日

5

人 CIM利活用：UAVﾚｰｻﾞｰ

追加測量

1

日

3

人

0

日

0

人 CIM利活用：当初ﾃﾞｰﾀより任意の

析

0

日

0

人

3

日

3

従来施工：不要人 CIM利活用：点群ﾃﾞｰﾀ解析

図面作成

7

日

11

人

3

日

3

人

ルート測量
（当初）

1

日

2

人

0

日

0

人 CIM利活用：机上確認

変更
ルート測量
（4ルート）

4

日

8

人

1

日

2

人 CIM利活用：最終ﾙｰﾄ案のみ

受台位置
測量

3

日

6

人

1

日

2

人

計

25

日

57

人

9

日

15

人

解

建設現場の生産性向上にＣＩＭ活用が有位置の図面作成可能

効であると実証できたことから，今後，その効果を最大化するため，ＣＩＭモデル操従来施工：実寸大模型による確認

作技術の向上及び技術者の育成活動の継従来施工：各ﾙｰﾄ確認

続・加速に加え，ＡＩ等の新技術との連携

現地確認実施による更なる生産性向上に向けた取り組みに挑戦していく考えである．
参考文献
1）https://www.niigata.pa.hrr.mlit.

排砂管及び受台の位置決定までに要する日

go.jp/6/13/14/

数及び人工について，従来方法と比較し，16

新潟港湾・空港整備事務所ＨＰ
2）一般財団法人

日・42 人工の省力化が図れた．

北陸地方整備局

ＣＩＭ設備（高性能パソコン，ＣＩＭ関連－48－

日本建設業連合

建設業ハンドブック 2020

2020 年

供用中の桟橋を耐震補強するＲｅ－Ｐｉｅｒ工法
あおみ建設株式会社

１

はじめに技術事業本部技術開発部

２

吉原

到

開発背景と開発方針

国土交通省は平成 18 年に「耐震強化岸壁緊急整桟橋式の岸壁における耐震補強・延命化工事

備プログラム」を策定して、限られた社会資本整備

では、「桟橋の供用は止めたくない」、「工事期間予算の中で既設構造物の延命化や耐震補強整備をはできる限り短くしたい」、「できるだけ安価に進めている状況である。民間企業においても、高度対策したい」というニーズが強い。しかし既設桟

経済成長時に建設された専用岸壁が更新時期を迎橋を撤去して新設する場合や、上部工の撤去やえたものの代替施設がないため、岸壁を供用しなが鋼管杭の増設を伴う補強方法ではコスト高とな

らかつ低コストで延命したいというニーズがある。 る上に岸壁の長期供用停止が避けられないため、
このような社会情勢を受けて、低コストで、かつ現在の物流機能を低下させることなく、岸壁を以下の３つの開発方針を設定した。
①既設桟橋を活用し、部材を追加して補強する

供用しながら耐震補強できる「Re-Pier 工法(図-ことで供用制限を最小化する。

1)」を開発し、実際の桟橋に適用したので、工法②水中の作業を軽減し、現地施工期間を最短と概要と施工方法、施工事例について報告する。

することで、工程短縮とコストの縮減を図る。
③シンプルで簡単に取付できる構造とする。

３

Re-Pier 工法の概要
従来、新設構造物を対象に、鋼管杭を補剛部材で連結することで桟橋全体の剛性を増加させる工法として、「格点式ストラット工法」が適用されてきた。しかし、この工法を既設構造物に適用するためには、既設上部工を撤去し、部材を杭頭上部工撤去不要

供用しながらの施工を実現
補剛部材で鋼管杭を連結部材を簡便に追設可能

桟橋全体の剛性を増加させて、耐震性能が向上

水中作業効率化
で、低コスト・
工程短縮を実現

図－1

既設鋼管杭

Re-Pier 工法の完成イメージと特徴部から挿入する必要があるため、長期間にわたり岸壁を供用停止する必要があった。そこで、既設上部工を撤去せずに、上部工直下で補剛部材を鋼管杭に追設できる部材構造と施工方法を開発した。
本工法は、部材長を調節できる構造とすることで、狭隘な杭間（水中）で簡便に追設できることが特徴である。低コストで、短期間に、施設供用にできるだけ影響を与えずに、桟橋の耐震性－49－

鞘管部は、鋼管を半割りにした形状の部材に能の向上や前面水深の増深化、構造物の延命化

フランジ加工を施し、ボルトで接合する構造とを実現することができる。(図-2,3)
本工法に使用する「伸縮ストラット部材(図-した。

4)」は､ストラット部と鞘管部の２種類の部材でまず、部材長が最短となる格納状態にして設構成されている。ストラット部は、径の異なる２

置場所まで運搬し、既設鋼管杭間で上部工に打本の鋼管からなり、径の細い管を太い管の中か設したアンカーから吊下げる。その後、入れ子状

ら出し入れすることで、設置時に部材長を調節の鋼管を引き出して部材を伸長し、鞘管のフラできることが特徴である。

ンジを接合し、既設鋼管杭と補剛部材を連結する。最後に、既設杭と鞘管の遊間、および径の異

杭頭から
部材挿入

上部工の
撤去・復旧

なる鋼管と鋼管のラップ区間にモルタルを充填し既設構造物と剛結する。(図-5)
従来は、上部工を撤去して杭頭から補剛部材

格点式ストラット部材を挿入する事で対応していたが、本工法では上部材長固定部工を撤去することなく部材の追設が可能である。さらに補剛部材にはモルタル漏洩防止シー
図－2 従来工法による施工上の課題軽減する工夫も盛り込んでいる。

桟橋供用可能通常、既設桟橋の杭間距離は、杭打設時の施工

上部工は
そのまま

クレーン不要な作業方法

ル材を内蔵し、潜水士による水中作業を大幅に誤差によりばらつきがあるが、部材全長を容易に調節できることを生かし、補剛部材は同一寸追設可能な分割・接合構造法で製作することが出来る（部材のユニット化を実現）。(図-6)
なお、充填するモルタルは、水中不分離性と狭隘な空間への充填性を確保するために、専用の

図－3 Re-Pier 工法での施工配合を開発し、工場でプレミックスしたものをラップ区間現場に搬入し、モルタルミキサーで現場練りして打設している。
鋼管杭

側面図
ラップ長

ストラット部

鞘管部

A-1列

図－4 伸縮ストラット部材
格納時全長

伸長時全長

太い鋼管

ストラット部
鞘管部

A-3列

ラップ長

ラップ長

B-4列

細い鋼管

鋼管杭

図－5 既設鋼管杭への補剛部材追設の仕組み

図－6 杭間の変動への対応

－50－

４

施工方法

４．１

ストラット設置準備工

施工フロー

ストラット設置一連

モルタル打設工

フローター艤装

下地処理

防食工

現地での施工は、ストラット設置準備工、ストラット設置一連、モルタル打設工、防食工という

シアキー水中溶接

ストラット部材曳航
アンカー設置
部材吊り替えブラケット取付

流れで進める。(図-7)ストラット部材進水

部材引寄せ
鞘管固定

４．２

ストラット設置準備

部材伸長

既設鋼管杭表面の下地処理を行った後、鋼管

鞘管固定

杭とモルタルの付着力を向上させるシアキーを水中溶接する。次に水中作業を簡便化するため

図－7 施工フローのバンド式ブラケットを鋼管杭に取り付け(図8)、部材を一時的に吊り下げるためのアンカー
を上部工下面に設置する。
４．３

ストラット設置一連

重量物である補剛部材を桟橋下面の設置位置まで専用フロータを使用して運搬する。補剛部
材にフロータを艤装し進水すると、水中で浮き

図－9 専用フロータ艤装状況

も沈みもしない中立の状態（中性浮力）となる。
潜水士は潮位や波浪の影響を受けない深度まで補剛部材を沈め、その深度を維持しながら簡単に移動できるので、安定して設置できる。(図-9)桟橋上の 25ｔ程度のラフタークレーンにより部材を進水し、その後は、潜水士が桟橋の下面まで曳航・移動させ、先に上部工に取り付けたアンカーに補剛部材を吊り替えて、所定の位置に部材を設置する。なおフロータは補剛部材の質量に合わせた専用品である。(図-10)
４．４

モルタル打設工

補剛部材の鋼管がラップする区間と、既設杭と鞘管の遊間に水中不分離性モルタルを充填し、

図－10 部材設置一連

補剛部材と既設構造物を剛結する。(図-11)

図－11 モルタル打設

図－8 バンド式ブラケット設置

－51－

５

５．２

施工事例の紹介

５．１

事例２（愛媛県中島港）

愛媛県松山市の離島にあるフェリー岸壁での事例 1（宮城県仙台塩釜港）

当工事は、2014 年(平成 26 年)3 月宮城県発注事例で、平成 26 年から 29 年にかけて施工した。

の東日本大震災後の災害復旧工事である。当該当該施設は、岸壁延長 60m，前面水深-7.5m の施設は、岸壁延長 320m，前面水深-4.5m～-5.5m

直杭式 RC 桟橋(図-14)であり、住民の生活の足の直杭式 RC 桟橋であり、海側の桟橋は平成 2 年であるフェリー用として供用されている。離島に建設されたものであるが、震災により桟橋全で唯一の耐震岸壁であり、その岸壁を現行の基

体が 40cm 程度沈下した。

準で照査した結果、基礎杭の耐震性能が不足す

岸壁の機能を回復するため、コンクリートをることが判明し、耐震補強を実施することにな

増し打ちして上部工を嵩上げする計画であったったが、対策にはフェリーの運航を 1 日も止めが、単純にコンクリートを増し打ちすると、重量ないことを求められたため、桟橋を供用しながの増加により耐震性能が不足するため、図-12 にら施工可能な Re-Pier 工法が採用された。
伸縮ストラット部材は、約 2.7t／基で、24 基

示すとおり、Re-Pier 工法で補強した。

伸縮ストラット部材の質量は、約 1.5t/基で、 施工した。施工は 1 度もフェリーの運航を止め
64 基を施工した。岸壁は海上保安部の巡視艇やることなく無事完了した。(図-15)

震災復旧工事に従事する工事用船舶の停泊場所として活用されていたので、岸壁を供用しながら補強工事を実施した。(図-13)

図－14 フェリー岸壁

図－15 桟橋補強断面図
図－12 補強断面図と部材詳細

６

おわりに
今後は、水中作業をより軽減するために部材の構造や形状、施工方法の工夫を重ね、現場水中作業の大幅な削減と生産性向上を実現し、供用しながら耐震・増深対策が出来るというメリットを活かし、既設桟橋の長寿命化に貢献していきたい。
図－13 施工状況－52－

地盤改良工事の見える化技術 Gi-CIM の開発
五洋建設
１

土木本部

土木設計部担当課長

堤

彩人

はじめに
不可視領域を施工対象とする地盤改良工事を“見える化”するため、BIM/CIM による施工管理システ
ム Gi-CIM（NETIS 登録番号：KTK-21009-A）を開発した。本論文では、Gi-CIM の特徴について記載するとともに、市街地の地盤改良工事における Gi-CIM

図－１

Gi-CIM の適用イメージ

適用事例を紹介し、その適用効果について解説する。
Gi-CIM の特徴

３
２

Gi-CIMは、地盤改良工事の一連のプロセスの中で地盤改良工事の“見える化”
地盤改良工事は地中が施工対象となるため、見え得られる多層的な管理情報を時間軸に従い、忠実にないことに起因する様々な課題を抱えている。例え

モデル化することで、工事を間接的に“見える化”

ば、“埋設物回避の課題”、“地盤異常検知の課題”、 するためのBIM/CIMシステムである（図－１）。本章“出来形把握の課題”等が挙げられる。ここで、“地

では、曲がり削孔式浸透固化処理工法におけるGi-

盤異常検知の課題”について考えてみる。施工中のCIM適用事例1)を基に代表的な特徴を紹介する。

ポイントと空間的に遠く離れた地点で地盤変形が顕在化することがある。この地盤変形は施工段階で顕在化した事象ではあるが、調査段階や設計段階な

３．１

Excel 入力による簡易な 3D モデリング

地盤改良工事の一連のプロセスの中でも、特に、ど過去のプロセスに誘因がある場合も考えられる。 施工段階における有用性を重視し、現場職員が簡易
このことから、地盤改良工事を“見える化”するにな操作で3Dモデルを作成することができる仕様とは、プロセス横断的な（空間的、時間的に多様な） した。図－２に3Dモデリング操作の模式図を示す。
管理情報を統合し、分析するアプローチが有効な手図は、地中構造物の直下を曲がり削孔で施工するイ段と考えられる。

メージである。地中構造物は事前に3D-CADで作成

近年、建設工事の様々なプロセスの情報を統合管したもので、削孔ラインと改良体はGi-CIMによりモ理する技術として、BIM/CIMの普及が進んでいる。 デル化したものである。Gi-CIMでは、専用のExcelシ
BIM/CIMは、調査～設計～施工～維持管理と段階的ートに、改良体の名称、形状のタイプ（球や円柱）、に更新される管理情報を3次元的に統合するための描画位置（空間座標）、大きさ（直径や長さ）等の形技術で、地盤改良工事の“見える化”と調和的なコ状パラメータ入力することで3D形状を定義するこンセプトを有する。著者らは、両者の親和性に着目とができる。さらに、同じExcelシートの後続フィー

し、2017年より、地盤改良工事の施工管理を高度化

ルドに、改良体の造成日、薬液の注入量、工事写真

す る た め の BIM/CIM シ ス テ ム Gi-CIM （ Groundの外部参照パス等の施工記録を入力することで属

Improvement CIM）の開発に取り組んでいる。

性情報を管理することができる。

－53－

図－３

実績削孔ラインの3Dモデル

3Dモデル上で視覚的に削孔精度を管理することができるため、設計からの逸脱が大きな削孔ライン
図－２

3Dモデリング操作の模式図を確認した場合には、後工程の注入工で注入順序や注入量を最適化し品質の向上を図ることができる。

Excelシートに必要な情報を入力した後、モデリン
グを実行すると、属性情報を有する3Dの地盤改良モ

３．３

注入実績と事後調査結果の 3D モデル

デルが生成される。Gi-CIMを用いると、専門的な浸透固化処理工法では、理論的には、球形の改良

BIM/CIMのスキルを必要とせず、Excel操作だけで形体が造成される。工事においても改良体は球形を成状定義と属性管理を完結することが可能となる。

すと仮定すると、その体積Vは式(1)で表される。

３．２

V 

削孔実績を忠実に 3D モデリング

曲がり削孔式浸透固化処理工法では、削孔出来形

4 D
 
3 2

3

(1)

ここに、D は改良体の直径である。

管理のため、挿入式管路計測装置により削孔軌跡の一方、浸透注入の概念では、薬液は地盤内の間隙

空間座標を取得する2)。空間座標の数値データはcsvに充填され、注入の前後で地盤体積は変化しない、

ファイルとして出力されるので、このファイルをGi-と考える。さらに、細粒分が多い等の理由で間隙のCIMの入力データとし、実績の削孔ラインを忠実に内の%の部分にしか薬液が充填されない、と仮定

3D化できる仕様とした。図－３に実績削孔ラインのすると、薬液注入量QとVの関係は式(2)で表される。

3Dモデルを示す。図中の青線と赤線はそれぞれ、設Q

計と実績の削孔ラインである。前者は設計情報のたn 
V100100(2)

め規則的に配置されているのに対し、後者は計測値

ここに、n は間隙率、は充填率であり、いずれも設を基に描画しているため蛇行し不規則に配置され計値として与えられるものである。

ている。図中には、削孔ラインを包含する灰色の円

薬液の注入位置は３．２の実績削孔モデル上に定柱がモデル化されている。これは削孔軌跡の逸脱許義される。加えて、実績の Q の値と式(1)、(2)より、容範囲を明示するもので、管理基準値を指定するとおおよその改良体の大きさを再現することで、推定

設計削孔ラインに沿ってモデル化される。

出来形 3D モデルを作成することが可能となる。

－54－

図－４

推定出来形と物理探査結果の3Dモデル

図－６

削孔シミュレーションのイメージ

Gi-CIM の適用実績

４

本章では、清田区里塚地区市街地復旧工事における Gi-CIM 適用事例を紹介する。図－５に工事の模式図を示す。この工事では、地盤の液状化と流動化の再発防止対策として、宅地部を浸透固化処理工法
図－５（薬液注入工法）で、道路部を Mega ジェット工法

工事の模式図（高圧噴射攪拌工法）で地盤改良した 4)。
図－４に推定出来形モデルを示す。赤色の球体が推定出来形モデルであるが、施工実績に応じて、中４．１

3D モデルを用いた削孔シミュレーション

心位置や大きさが異なることがわかる。また、図の宅地部の浸透固化処理工法の施工では、道路部か推定出来形モデルの背後にカラフルな面が直立しらの斜め削孔により家屋直下の地盤を改良するこているが、これは音響トモグラフィ地盤探査によりとから、様々な地中埋設物を交わすための高度な削

2 次元的に改良範囲の可視化を試みた結果である。

孔管理が要求された。このため、地中埋設物を損傷

改良前後の地盤の減衰率の変化を示しており、赤色させないための対策として、Gi-CIMを用いて削孔シが濃い範囲では改良効果が高く、青色の範囲では改ミュレーションを行った（図－６）。削孔シミュレ

良効果が認められないと判定される 3)。Gi-CIM では、 ーションの手順を以下に整理する。
推定出来形に加えて、直接検査した事後調査の結果① まず、2Dの設計図面と埋設物位置図を統合し、3Dの設計モデルを作成する。

も 3D モデルに統合することができるため、複数の評価基準により立体的に改良地盤の品質を評価す② 次に、削孔工に先駆けて試掘調査を行い、統合
3D設計モデルの埋設物の位置情報を修正する。

ることが可能となる。

－55－

③ 設計削孔ライン（図中の白線）が埋設物と干渉しないことを確認し、干渉の可能性がある場合には、修正統合3D設計モデル上で削孔ラインを変更する（図中の赤線）。
④ 施工時には、修正統合3D設計モデルを用いて、現場で削孔開始前の安全確認を実施する。
3Dモデル上で安全な削孔ラインを検討できることに加え、計画変更後も依然としてリスクの高い削孔ラインの施工の際には、iPad上に3D設計モデルを表示し、現場の削孔オペレータに注意を促すことで安全性を向上させることができることを確認した。

４．２

3D モデルを用いた地下水位の把握

地盤改良により地下水の流れが阻害され、地区全体の地下水位が上昇することが懸念されたため、施工中の地下水位の変化を監視する必要があった。このため、観測井戸で計測した離散的な地下水位の情報を統合してコンター図を作成し、地盤改良工の進捗情報と合わせて管理した。図－７ にGi-CIMで作成
図－７した地下水位の観測モデルを示す。コンター図は、

Gi-CIM による地下水位管理

施工開始時点からの地下水位の変化を表したもの
で、色相が赤色に近いほど地下水位の上昇が大きい

参考文献

ことを示す。図より、地盤改良が完了している付近

1) 増田雄太郎，堤彩人，山本敦，Enni Chen：曲がりボーリングを用いた地盤改良工事に対するの地下水位が上昇していることがわかる。

BIM/CIMの適用事例，第55回地盤工学研究発表

図－ ７ のように多層的な情報を時間軸に沿って会，DS-8-06, 2020.

“見える化”することで、日常管理においては早期に異変を発見することができること、また、発注者

2) 一般財団法人沿岸技術研究センター：浸透固化との協議においては合意形成の支援ツールとして処理工法技術マニュアル（改訂版），2020.
3) 榊原淳一，田子彰大，堤彩人，山本敦，増田雄太

機能すること、等の効果を確認した。

郎，高野大樹，高橋英紀：震弾性波の振幅減衰を５用いた薬液注入範囲の把握，基礎工，Vol.46,

おわりに

No.11, pp.54-57, 2018.

地盤改良工事の施工情報を簡易な操作で 3D 化することができるシステムの整備が完了した。現場か

4) 堤彩人，山本敦，鈴木定義，後藤雄平，佐々木将らは、リアルタイム 3D モデリング機能、3D モデル

仁：液状化被害を受けた宅地の災害復旧工事―の AR 化機能を望む声が寄せられているため、引き札幌市の市街地における浸透固化処理工法の適続き、機能強化に取り組んでいく計画である。

用事例―，基礎工，Vol.49，No.5，pp.44-47，2021.

－56－

山岳トンネル工事を対象とした自動化施工システムの開発
鹿島建設

１

土木管理本部

トンネルグループ統括技師長

青柳隆浩

土木管理本部

トンネルグループ担当部長

手塚

康成

〇機械部

自動化施工推進室担当部長

高橋

公城

機械部

自動化施工推進室担当部長

牟田口

茂

機械部

自動化施工推進室

犬塚隆明

付け (6)ロックボルト打設と一連の決まった施

はじめに「作業者・熟練者の不足」、「労働災害・事故

工ステップを切羽において繰り返し施工する。

の多さ」、「低い建設生産性」は建設業全般にわ

鹿島では、全ての施工ステップで自動化を進たる喫緊の課題となっている。建設業は労働集

め、作業方法の分析・シミュレーションによる約型産業として、施工体制の重層化が進んだ結

基本作業の最適化、現場環境に適した作業の構果、ノウハウの必要な施工や作業手法は、熟練築を行っている(図－1)。2016 年に穿孔作業を自工または経験値の高い作業員の技術、いわゆる動で行う「4 ブームフルオートコンピュータジャ

暗黙知に依存する体質になっている。一方、建ンボ」を導入、「コンクリート吹付け」作業の自設業の労働災害は、他産業と同様に減少傾向で動化開発を 2018 年に着手、2019 年にはロックボ

はあるが、就労者数あたりの災害数は、他の産ルト打設の一連作業を完全機械化した専用機を業に比べ突出した状況は変わらない。これらの開発し、順次、掘削作業の機械化・自動化を進

課題を解決するためには、抜本的な生産体制のめてきた。

変革が必要であり、その有効な手段の一つが自動化機械を用いた施工システムであると考えている。人力主体の施工から自動化機械主体の施工に移行することで、作業員不足、労働災害の課題を解消し、今まで熟練作業員のノウハウとして暗黙知だった作業方法をデジタル化し、定図－1

量的な分析・評価を行い、常に生産性向上が可

山岳トンネル自動化のイメージ

能なシステムとなる。本稿では、鹿島建設が進める山岳トンネル自動化システムの作業ステッ３

コンクリート自動吹付け機の開発

プのうち、最も経験と熟練性を必要とするコン「熟練作業員の品質を確保した上で、生産性

クリート吹付け作業に着目した、コンクリートの高い吹付けを行う」という目標を達成するた

自動吹付け機の開発について報告する。

めには、地山条件に応じた“最適な吹付け方法の定式化(管制)”、定式化した吹付け方法を正確

２に 再現 する “高精 度 な自 動吹 付け 機の開 発 (制山岳トンネル自動化システムの概要

山岳トンネル掘削工事の掘削は、(1)穿孔(2)御)”、吹付け出来形を高精度計測する“計測評

装薬・発破 (3)ずり出し (4)アタリ取り (5)吹価システムの開発(計測)”この三機能が必要で－57－

ある(図－2)。この三機能を装備した最適な自動つのモードがある(図－5)。各モードは、それぞ吹付けシステムの開発を三年間かけて実施してれ要求仕様が異なる(表－1)。以下に各モードにきた。その開発経緯を以下に述べる。

ついて述べる。

図－2

図－5

自動吹付けに必要な 3 つの機能
表－1

３．１

3 つの吹付けモード

各吹付けモードの要求仕様

自動吹付け機の開発(制御)３．１．１

吹付け機の改造

最適な吹付けを行うため、汎用の吹付け機を高精度な自動吹付け仕様に改造を行った。汎用機 の各 アク チュエ ー タ(ブー ム、 アー ム、 ノズル)は、on/off 制御の油圧バルブ(速度一定)のため、任意の速度制御ができない。そこで、任意

切羽吹きは、地山等級毎に必要吹付け厚が違の速度制御が可能な比例制御の油圧バルブに変うため、一定の吹付け厚に管理する必要があ更した。各アクチュエータの稼働部にセンサをる 。吹 付け 機の 複数 の ア クチ ュエ ー タ (8 自 由

設置、センサ情報はコントローラで処理し、制度、図－3)を連動させ、どこを吹く時もノズル

御 PC で制御するシステムを構築した(図－3,4)。

先端部を任意の設定速度に制御し、吹付け厚を管理する。支保工吹きは、鋼製支保工の背面やフランジ間へ密実にコンクリートを吹付ける必要がある。坑壁吹きや切羽吹きよりも高精度なノズルの位置、方向、速度の制御が必要であロボット部：8 自由度

図(写真)－3る。坑壁吹きは、吹付け面を平滑に仕上げる必

開発した自動吹付け機要がある。多岐にわたる実験によりノズルワー
クと付着形状の関係式を構築し(定式化)、高精
度に吹付け出来形を管理することができる。

３．２

吹付け厚計測システムの開発(計測)

3D スキャナを自動吹き付け機に搭載し、切羽
図－4形状を計測出来るシステムを自社にて開発し自動吹付け機への改造た。発破後の切羽面や吹付け出来形を正確に 3 次
３．１．２

元座標で計測し、そのデータを基に最適な吹付開発した自動吹付け機

山岳トンネル工事の掘削における吹付け作業

け方法の選定が可能となった(図－6)。

は、「切羽吹き」「支保工吹き」「坑壁吹き」と 3－58－

バウンド量の相関を確認した。リバウンド量
は、吹付け距離、振り角速度とほぼ比例の関係がある（図－7,8）。吐出量は、吐出量が増加するほど付着が増え、リバウンド量が減少する(図－9）。吹付け距離は、離隔１m が最もリバウンド
量は少ないが、ノズル先端と壁面までの距離が近く、ノズルのエア圧力により凝結前のコンク
図－6

リートが影響を受け、吹付け出来形が不規則に

3D スキャナと必要吹付け厚表示例

変化することが確認された。そこで、エア圧力
３．３の影響を受けない範囲でリバウンド量が最小と最適な吹付け方法の定式化(管制)３．３．１

なる 1.5m を最適な吹付け距離と判断した。ただ吹付けコンクリート配合の検証

吹付けコンクリートの材料特性が吹付け出来
形に与える影響を検証した。吹付けコンクリー

し、エア圧力を変更すれば、最適吹付け距離も当然ながら変化することになる。

ト配合はクリアショットの標準配合をベースと35

して、スランプと細骨材率を 3 種類に変化させたリバウンド率（％）

30
25

配合を準備した。評価基準は、吹付け出来形の

20
15

形状(ダレの有無等)とリバウンド率とした。結10果は、どの配合も出来形に遜色は無く、リバウ

500

ンド率も同程度、配合による差異は見られなか

0.5

図－7

った(表－2）。一方、作業員の手動吹きでも同様の吹付け実験を行った。リバウンド率の差異が

1
1.5
2
2.5
吹付け距離（ｍ）

3

3.5

吹付け距離とリバウンド

16

リバウンド率（％）

1412

明らかとなり、リバウンド量は、ノズルの振り10角やノズルと壁面距離等、ノズルの動かし方
が、材料の特性よりも支配的であることが判明

8
6
4
2
0

した。

0

表－2

30

図－8

配合の検証

60
90
振角速度（°/sec）

120

ノズル振り角速度とリバウンド

26
24

リバウンド率%

22
20
18
16
14
12
10
8
12

図－9

３．３．２

３．３．３

吹付け方法とリバウンド量

14

16
18
設定吐出量m3/h

20

22

コンクリート吐出量とリバウンド

吹付け方法と付着形状

吹付け距離（ノズルと壁面の距離）、ノズル振吹付け形状を厚さ、高さの要素に分け、トン

り角速度、コンクリート吐出量の 3 つの要素とリ

ネル周方向の長さを吹付け幅と定義する。吹付－59－

け幅は、ノズルの振角度とコンクリート吹付け

出来形(予想)が、品質、リバウンド、サイクル時のノズルからの放射角等を考慮し、幾何学的タイム等の管理条件を満足させているか、事前に関係式を構築した(図－10)。図－11 には、実に確認出来る。管理条件を満足できなければ、測値をプロットした図を示す。関係式と実測は吹付け方法の見直しを実施する。

良く整合していると言える。一方、吹付け厚は吐出量からリバウンド量を差し引き、吹付け幅

４

おわりに

が既知であれば、吹付け厚を導き出せる。図－鹿島建設では、2018 年秋に(一社)日本建設機

12 に導き出した予測値と実測値が良く整合する

械施工協会施工技術総合研究所の敷地内に開発ことを示す。

専用の模擬トンネルを築造し、日々試験を行ってきた。開発に最も時間と労力を要する吹付け作業の自動化を中心に開発を行った。その結果、ノズルの位置制御誤差は、±10 ㎝以下、速度制御誤差は 5%以下という高精度なコンクリー
ト自動吹付け機を開発することができた。この

図－10ようにコンクリート自動吹付け機は、自動吹付

振角度と吹付け幅の関係

吹付け幅（cm）

300

け作業に必要な機能を構築するフェーズは完了250した。今後、実際のトンネルに持ち込み、自動

200
150

吹付け作業を実施しながら、各機能のブラッシ

100
関係式

50
-10

10
30
振角度（°）

図－11

5
4
3
2
1
0

図－12

400

500

機を製作中である。吹付け機構が 2 つとなり、更

予測

7

実測

6
吹付け厚さ(cm)

吹付け厚さ(cm)

6

200
300
吹付け幅(cm)機)とは別に自動吹付けに適した 2 ノズル吹付け

8

予測
実測

7

100

機を改造した実験用 1 ノズル自動吹付け機(1 号50

関係式と実験の比較

80ュアップを実施予定である。さらに現在、汎用実測0なる生産性向上を目指す。今回開発した自動吹

54

付け機が一般のトンネル現場へ早期に導入でき

3
2るように今後も全力で取り組んで行く所存であ

1
0
0

100

200
300
吹付け幅(cm)

400

500

る。

吹付け形状(厚さ・幅)予測と実績比較≪参考文献≫

３．３．４

地山条件に適した吹付け方法

・三浦悟、牟田口茂、岩野圭太；自動化技術に

計測システムのスキャンデータから、坑壁のよるトンネル施工の生産性向上、構想・計画

凹凸に応じた最適な吹付け方法を選定するシス

調査・設計・施工・維持補修・管理の総合土テムを開発した。実験から構築した吹付け方法

木技術誌

土木施工

Ｖol.61,2020と吹付けコンクリートの付着形状の関係から、

・犬塚隆明、岩野圭太、三浦悟；山岳トンネル

地山形状に合わせた吹付け方法を導き出すことにおける吹付けコンクリートの自動化（そのができる。このシステムには、シミュレータ機２）、土木学会第 75 回年次学術講演会,Ⅵ-

能があり、導き出した吹付け方法による吹付け

433,2020－60－

未来の建設生産システムの構築に向けて
清水建設（株）１

土木技術本部

イノベーション推進部

グループ長

北陸支店

土木技術部

部長

○佐久間
土田

清文

一輝

はじめに
建設分野においては，インフラ分野の DX（デジタル・トランスフォーメーション）の推進を掲
げ，ICT やデジタル技術を活用することで，建設生産システムを変革して生産性・安全性を大幅に向上させ，魅力ある建設現場，安全・安心で豊かな生活の実現を目指している。
DX は大きく「行動」「知識・経験」「モノ」に図－1分類されるが，中心となる技術は施工機械の大自動打込み機概要図

型化・自動化，施工情報のデジタル化・可視化，打込みノズルと打込み口の接続は，打込みノそしてデジタルツインの構築である。
本報告では，近未来の建設生産システムの構ズルに装着された接近検知センサと，高さ調整

築に向けた DX に関する個別技術の開発とその成センサによって自動的に行われる。打込みノズ

果について紹介する。

ル接続後，コンクリートポンプ車を用いて中流

２

動コンクリートを自動圧送し，吹上げ方式でコ技術開発事例

２．１

ンクリートを打ち込む。各打込み口から圧送さ覆工コンクリート自動打設システム

２．１．１

れたコンクリートが所定の打込み高さに達した

開発の目的

山岳トンネルの覆工コンクリートの打込み・ことをセンサが感知すると打込みが完了し，型締固め作業は，これまで熟練工の経験に大きく

枠バイブレータが自動で起動して 15 秒間締固め

依存してきた。一方で，近い将来，熟練工が大量を行う（図－2）。

に離職していくこと，狭隘な作業空間での苦渋
作業への対応は喫緊の課題であった。そこで，作業員の技量によらない高品質な均質化，作業員の苦渋作業からの低減を目的に，覆工コンクリ
ートの自動打込み・締固めが可能なシステム開発を行った。
２．１．２

技術の概要

本システムはマニピュレータ方式により，２本の打込みノズルを備え，自動で移動させなが
図－2

ら配管を切り替えていく（図－1）。

－61－

自動締固め装置概要図

締固め状態は，モニター上に可視化され，それ設時間 15%低減の約 5.5 時間となった。

をもとに次の施工を判断する。覆工自動施工は

２．２

コンクリート感知センサと型枠バイブレータ，

２．２．１

コンクリートポンプを集中制御することで行う

３眼カメラによる配筋検査システム
開発の目的

配筋検査は鉄筋コンクリート構造物の品質保証のための重要なプロセスである。

（図－3）。

現地における検査は検尺ロープなどの設置から
計測，黒板記入，発注者の確認を実施し，検査後は事務所での帳票作成等を行うため，多くの人員と時間を要していた。様々な配筋検査システムが開発されてきたが，計測精度や使い勝手に課題が多く実用化に至っていなかった。そこで，それらの課題を解決する検査システムを開発した。
２．２．２

システムの概要

本システムは３眼のステレオカメラを用いて対図－3

象物を撮影することで，カメラと鉄筋までの距離

打込み・締固め状況管理用展開図を精度よく把握し，日射の影響や2段配筋の構造に２．２．３

おいても，足場内の安全な場所からの撮影，鉄筋技術の検証と成果本システムは施工中を含め計 6 現場で実装し径と本数，鉄筋の平均間隔，重ね継手長の計測がている。通常の打込みは鉛直打込みとなるため， 可能である。足場ブレスやセパレータなどの異物
材料分離やエアの巻き込みが生じることがある。 はシステムが自動で除去し，上下2段の縦・横方向
本システムの吹上方式はそれらの発生が生じなの計４段の鉄筋を同時計測が可能である。測定しい打込みが可能であり，エアあばたや色むらのたデータは自動算定し，7秒程度で帳票まで作成

少ない品質を確保できた（図－4）。

し，発注者と共有のクラウドに自動保存することが可能である（図―5）。

図－5
図－4

３眼カメラによる配筋システム概要

覆工コンクリートの出来映え
２．２．３

また，従来の人力作業が機械作業に置き換わったことにより，狭隘な作業空間での苦渋作業

技術の検証と成果システムの検証として，日射，配筋仕様などの撮影環境が異なる約20の現場で実証を行った。

がなくなった。さらに，従来労務 6 人で約 6.5 時

結果は，検査に要する人数を従来の複数人から間を要した打設作業は，労務低減 67%の 2 人，打一人に削減した上で，上述の機能を満足すること－62－

を確認した（図－6）。メジャーと本システムによ２．３

遠隔施工管理技術

る鉄筋平均間隔計測の誤差を示す（図―7）。鉄筋

２．３．１

開発の目的

平均間隔は，鉄筋径によらず±5mm程度の誤差に収

遠隔臨場は，発注者監督員の移動時間短縮だけ

まり，基準値である規格値±鉄筋径を判断するにでなく，施工者側にとっても発注者側との調整やは十分な精度を有している。

待ち時間の短縮メリットが期待される。一方，「建設現場の遠隔臨場に関する試行要領（案）」（国土交通省，令和3年3月）の実施・記録方法だ
けでは，検査後の帳票作成，写真整理等の省力化が図れないため，更なる機能向上を図ることを目的に開発を行った。
２．３．２

システムの概要

本システムは遠隔臨場画面に，帳票・電子黒板入りの写真を映し出し，検査結果の入力から発注者の承認まで行うことが可能である。帳票・電子
図－6

黒板入りの写真は発注者側のみが承認可能であ撮影画像と自動作成した帳票

り，かつ，承認後は変更が不可となる。承認された帳票は発注者と共有するクラウドへ自動保存されるため，施工者側は検査後の帳票作成が不要となる（図－8）。

図－7メジャーとシステム計測の平均間隔誤差

本システムによる省人化率を示す（表－1）。橋梁上部工の配筋検査において，従来の検査方法に対して，全プロセスにおいて省人化を達成し，その合計は75%となった。
表－1
配筋箇所

作業
場所

従来検査
作業
時間

人工

事務所

2:00

1

2:00

現場

5:00

2

10:00

橋梁上部工

（上床版4カ所， 事務所
下床版4カ所，
側壁2カ所）

現場
小計

削減率(%)

省人化率の比較

2:00
2:00

1
3

人工・時間

システム検査
作業内容

人工

人工・時間

・配筋調書ひな型作成

1

1:00

・配筋自主検査

1

2:00

2:00

・配筋調書記入（自主検査用）

1

1:00

6:00

・段階確認
（配筋検査，写真撮影，
片付け）

1

1:00

20:00

5:00

図－8

75

－63－

遠隔臨場システムの概要

２．３．３

既存の高速道路に挟まれた狭隘な空間でのクレ技術の検証と成果

トンネル工事のうち覆工，インバート工，排水ーン作業に関するＶＲ検討会の例を示す（図－工を対象に5か月間で500件超の遠隔臨場を実施

10）。本検討会は対象現場と，そこからそれぞれ

し，発注者・受注者双方にアンケートを行った

90km離れた2地点を接続し，工事経験者や関係者が（図―9）。本システムに対する全体評価は高く，参加した。実際には立ち入ることのできない既設受発注者双方にとって有効なものであることが確

高速道路の高欄とクレーンの離隔等を確認するこ認された。一方で，評価の高くない項目についてとで入念な施工計画の立案に加え，関係者の移動は，原因分析と改良を行うことで一層の生産性向

時間をなくすことができた。フロントローディン

上を図っていく。

グにより，実施工においても事前の検討と寸分違
わない施工が可能となった（図―11）。

システムの検証として，日射，配筋仕様などの
図－9システム使用後のアンケート結果
図－10

２．４

ＶＲ空間での作業手順打合せ

遠隔拠点からのサイバー検討システム

建設分野では，距離や実寸法の確認が重要であり，経験者が現地で現物を確認することで現実的な対策を講じる三現主義が必須であった。一方，
3Dレーザースキャナによる色調点群データの取得，天球カメラ映像とBIM/CIMモデルの合成，VR（仮想現実）などの技術が目覚ましく進展してい図－11ることで，より現実感のある仮想空間の構築と，実施工状況

ヘッドマウントディスプレイを装着した出席者が４ おわりにアバターとして没入することが可能となる。
この仮想空間において遠隔サイバー会議を行う

未来の建設生産システムに向けた開発と実装状ことで，通常では入れない空間や，現実では見落

況の一例を紹介した。DXをさらに推進するためにとす可能性のあるポイントに容易に，回数や遠隔は，現地で取得したデジタルデータを高速に共有

拠点の有無を問わずアクセス可能となる。経験豊

させることが不可欠であり，そのためのAPIやプラ

富な遠隔地のベテラン技術者の参加，多くの関係

ットフォームの構築を産学官連携して取り組む必者による気づきが得られ，移動時間やスケジュー

要がある。

ル調整が不要な検討会が実現する。

－64－

遠隔臨場ドローンシステム
株式会社フジタ

土木本部土木エンジニアリングセンター企画部

松岡祐仁

株式会社フジタ

土木本部土木エンジニアリングセンター機械部〇林秀晃

株式会社センシンロボティクス
1

マーケティング部

吉井

太郎

はじめに

双方向の通信性能の向上が求められると共に安定

近年、ドローンは、モバイル技術の進化やバッした通信環境が必要である。

テリーの小型化、低価格化によって 2010 年代か② の課題に対して

ら急速に進歩・普及するようになった。インフラ

機動性に優れているドローンを活用することで撮や設備点検・測量の分野では、ドローンの活用が

影範囲が飛躍的に拡大できる可能性がある。その引き続き普及していくとみられていることから、

反面、カメラの性能や操作性の向上が求められる。

需要の拡大が見込まれている。

以上を踏まえ、本報では、現在のウェアラブル

遠 隔 臨 場 と は 、 web 会 議 シ ス テ ム で あ る

カメラなどを活用した遠隔臨場の更なる効率向上

Microsoft teams などといった配信システム、及と高度化を目指し、開発した「遠隔臨場ドローン

びウェアラブルカメラやタブレットなどの端末をシステム」（株式会社センシンロボティクスと共併用し、建設現場において段階確認・材料確認・同開発）の概要と、本システムを実現場で試行し立会の作業を行うものである。リモート化される

た際の課題解決について報告する。

ことで移動時間の削減、非接触による新型コロナ
ウィルス感染症拡大防止など、働き方改革や生産2システムについて性向上を期待されている。

2．1

使用機器

遠隔臨場は、2020 年度からインフラ分野の DX

検証では 1200 万画素の 14 倍カメラを搭載しとして推進され、建設現場にて試行を開始していたドローン（SENSYN Mark-2）(図-1)を用いた。

る。現在の遠隔臨場は、前述の通り、ウェアラブ

仕様表を表-1、表-2 に示す。

ルカメラなどを利用しての運用が主流となっているが、課題も抱えている。その課題を 2 点あげる。
① 必要機材を担当職員が準備し、発注者の指示表－1

ドローン(SENSYN Mark-2)の仕様表

サイズ

対角0.888m

重量

7.5kg

入力電源

25分

動作保証温度-10℃ ~ +40℃

防水・粉塵性能IP54相当限されてしまう

耐風性能10.0m/s① の課題に対して充電時間空の状態から約1時間で満充電

でカメラの向きや撮影場所を移動する必要がある② 撮影者やカメラの配置により、撮影範囲が制

発注者自らが、カメラの向きやズームをリモート操作できるなど、対話性に優れたインタフェースが必要である。これは、ライブ中継を行う点で、

－65－

表－2

ドローン(SENSYN Mark-2)搭載カメラ

カメラ

14倍ズームカメラ

センサー

CMOS 1/2.3′′

サイズ

4000 (H) x 3000 (V)1,200万画素

レンズ

HFOV= 92 or 50
EFL : 2.3mm

メラのズーム操作が可能となっている。

本機は 25 分間連続飛行が可能となっており、ドローンの機動力とともに、高倍率ズームカメラ

図－3

SC モニタにて、広範囲の俯瞰とピンポイントで、より詳細な映像を提供できることを期待して選定した。

SC モニタの操作画面は、図-3 のように右下にあるドローンのコントローラ、左下にあるドロー

2．2

システム構成ン飛行位置確認マップ、撮影映像などで構成され本システム(図-2)は、遠隔監視システムであるている。コントローラでは、左側の方向スティッ

SENSYN CORE Monitor（以下 SC モニタ）を基にクでドローンの旋回が、+-ボタンでドローンのズ

建設現場の遠隔臨場向けに改良したシステムであームが可能となっており、カメラのジンバルピッ

り、ドローンが撮影した現場の画像・映像データ

チも調整できる。また、外部関係者には、URL をや飛行時のテレメトリ情報はドローンから 4G-

共有することで、どこにいても映像の共有が可能

LTE 回線を通して、クラウドにアップロード・蓄である。また、本システムでは、リアルタイムの積される。アップロードされた情報は、クラウド

映像共有のみならず、過去の画像をクラウドに蓄で一括管理され、遠隔会議室や現場事務所など、積しているので、同じ場所での画像比較も行える。

様々な場所から本システムに接続することで映像

なお、音声通信は、近年 web 会議システムとし確認（現場内の確認）ができる。また、遠隔管理て普及している Microsoft teams を併用した。

者は、映像確認だけでなく、ドローンの旋回やカ

図－1

ドローン機体図－2－66－

システム全体図

3

本システムの現場試行について

3．1
工事名

・解像度：1280×960（HD）⇒960×720

現場試行の概要・フレームレート：20 コマ/s ⇒10 コマ/s

：令和元-4 年度横断道羽ノ浦トンネル工事

ま た 、 映 像 の エ ン コ ー ド 処 理 に は LTE 回 線 で「H.264H」を使用していた。しかし、調査の結場所：徳島県小松島市

果、機体でのエンコーディングの負荷が想定より

発注者：国土交通省四国地方整備局

も高く遅延が生じ、画質にも影響していたため、

試行期間：2021/3/29～2021/8/4

負荷の低い「H.264B」に変更した。これらを行うことでライブ映像の遅延や配信の途絶といった

3．2

通信システムの改良

問題が解消され、映像のスムーズな更新が行えるようになった。

3．3

遠隔臨場ドローンシステムの現場試行

本システムの試行概念図を図－6 に示す。試行の目的は、従来の遠隔臨場であるウェアラブルカ
メラやタブレットを補助する形で、広範囲に渡っ
図－4

改善前

て発注者が見たい映像をすぐに確認できることで
ある。

図－5

改善後

テスト飛行の際、ドローンからのリアルタイム
での映像のみ、通信遅延によりブロックノイズが

図－6

試行概要

多発した（クラウドに保存済みの映像データは問題なし）。図－4 はドローンが旋回した際のリア

試行では、ドローンの機動性を用いた映像提供

ルタイム映像をピックアップしたものであるが、検証と盛土箇所に 1cm 単位のリボンロッドを設置

アーチ状の残像ノイズが現れた。旋回終了後は通し、ピンポールで指した目盛値を現場詰所の PC

常の映像に戻った。これは映像伝送遅延が原因とモニタにて視認可能かどうかの検証を行った。条考えられる。検証を行った結果、高画質な映像と件は高度 20m・30m に対して、各々カメラの倍率

通信遅延がトレードオフの関係であることに起因

1 倍・7 倍・14 倍の計 6 通りで実施した。

していることが分かった。そこで解像度とフレー
ムレートの最適化を下記の通り実施した(図－5)。

－67－

3．4

遠隔臨場の試行結果② リアルタイムかつ複数映像の表示とクラウド

3.3 の検証条件にて実施した法面の法長検尺のに保存された過去の遠隔臨場記録の再現・比検証結果を表－3 に示す。
表－3

較閲覧が可能である。

飛行結果③ 複数拠点から web ブラウザでアクセスすることでドローンの遠隔操作が可能である。

倍率[倍]
高度[m]

1

7

14

④ リアルタイム映像を確認しながら、機体の向

20

×

×

〇

30

×

×

〇

きやカメラのズーム（最大 14 倍）を自由に操作可能である。

４
高度 20m・30m のケースにおいて、両高度ともおわりに本システムは、スムーズな操作と映像配信を実に倍率 14 倍のみ視認できる結果となった。

現し、検査時に使用するリボンロッドの 1cm ピッ

高度 30m、倍率 14 倍のリボンロッド部確認映像

チの目盛りをモニタで視認できるほど高画質なもの拡大を図－7 に示す。

のである。これにより、発注者の現場臨場業務を大幅に削減でき、遠隔臨場の更なる効率化、高度化を図ることが可能である。
また、現在、主に市場に出回っている DJI 社製の Phantom4 シリーズのドローンについても、カメラのズーム機能がない機種で、ズーム不可であるが、本システムで活用できることを確認した。

図－7

リボンロッド 1cm ピッチ視認(モニタ)

今後は、より安定した映像品質が確保できるよ
うに、時間や場所に応じて適切なキャリア通信網

本検証を通して、ドローンを用いた遠隔臨場は、 が選択できるシステムの検討が必要だと考える。
従来の遠隔臨場にドローンによる空撮映像を提供

また、ドローンの制御・通信に普及段階に入ったすることが有意であることを確認できた。また、

5G を活用し、映像の高画質化をさらに推進すべ

カメラにて 1cm ピッチの目盛りを視認できたこと

く、技術開発を継続する所存である。

から、ドローンは遠隔臨場に必要な仕様に耐えうると考えられる。

謝辞

本システムにて、ドローンによる検査状況の空共同での本システム開発にあたり、ご協力いた

撮映像を追加提供するメリットと特徴を 4 点あげ

だいた株式会社センシンロボティクス各位に深くる。

感謝申し上げます。

① 地上からでは、撮影者の移動やカメラの段取
り替えが必要な場合でも、ドローンにより検1) 国土交通省：建設現場の遠隔臨場に関する監督

査対象全域の概況から、cm 単位のピンポイ

・検査試行要領（案）、pp.1～6、令和3年3月

ントな詳細確認までを短時間でカバーするこ2) 国土交通省：資料 3 インフラ分野のDXに向けたとが可能である。

取組紹介、pp.2～20、令和2年7月29日－68－豪雪地域における積雪を考慮したクローズド型廃棄物最終処分場(株)福田組１

技術部

環境技術課課長

小林

正利

はじめに
近年、周辺環境配慮や土地の有効活用（オープ

第二期埋立地ン型より狭い敷地で設置可） 等の観点から全国

市道

的にクローズド型最終処分場の建設が増加している。一方、豪雪地域では積雪に起因する被覆施設の損傷など維持管理上の問題 が発生している。
被覆施設の積雪対策や廃棄物搬入通路の確保な第一期埋立地

ど、積雪地域特有の問題に配慮し、設計施工を行

写真２．１ 柿処分場第二期埋立地外観ったクローズド型最終処分場 の二つの事例（新立地は第一期埋立地（オープン型）と市道に近接

潟県長岡市、新潟県糸魚川市）を紹介する。

するため、十分な排雪スペースがなく、除雪・排
２

事例１

２．１

雪処理が検討課題であった。

新潟県長岡市

施設概要・主要構造物・設計条件

施設概要・主要構造物・設計条件を表２．１に示した。当該処分場は緩傾斜地であるため貯留構造物が地表面からが露出する構造である（写

２．２

２．２．１

が高く、それ以上の積雪深が見込まれる。当該埋

被覆施設（１）雪処理構造方式の採用
本施設においては雪処理構造方式（落雪型）を

真２．１）。過去 27 年間の長岡市の最大積雪深
は 160 ㎝ 1) であり、当該地は観測地点より標高

積雪配慮設計採用した。耐雪型構造方式（耐雪型）を採用する
場合、貯留構造物の幅員（40ｍ以上）を考慮すると中間支柱が必要となる。管理型最終処分場に

表２．１

施設概要・主要構造物・設計条件（事例 1）－69－おいては遮水機能が最も重要である。シートによる遮水機能はシート接合部が脆弱となりやす
く、接合部の最小化が必要である。中間支柱を用いる場合、シート加工が複雑で接合部が多く、漏水リスクが高まる。よって、漏水リスクを軽減するため中間支柱がない落雪型を採用した。
（２）移動式被覆施設
落雪型採用により、廃棄物搬入通路に屋根雪写真２．２ 被覆施設（屋根傾斜 35%、雪割）の落下・堆積が生じ、除雪作業の負担が大きくなる。埋立地を分割し、埋立進捗に伴い被覆施設が移動する形式の採用により、屋根面積を 1/3とし、屋根からの落雪量を軽減した。
（３）被覆施設形状・材質
屋根移動時の作業性を考慮し、被覆施設の軽量化のために膜テント構造とした。屋根雪の滑落性を考慮して、屋根傾斜を 35%（一般的には20%）とし、屋根膜材として平滑性に優れた特殊フッ素樹脂フィルム加工材（国土交通省認定不写真２．３ 積雪深 60 ㎝時の屋根堆雪状況

燃膜材料）を適用した。屋根頭頂部には屋根積
雪滑落を誘発する雪割を設置した。令和 2～3 年

10m

冬期の実績として屋根積雪は 10 ㎝以下であった。
（写真２．２～３）また、雪庇による側面膜

車両通路

堆雪帯 5m

損傷を防止するために軒出し構造とした。
２．２．２

廃棄物運搬車両用通路

廃棄物運搬車両用通路においては、除雪作業の支障となるピットや配管類を地中埋設とし

写真２．４ 廃棄物運搬車両用通路

た。配管類埋設深さは凍結防止を考慮し、凍結深以下とした。また、通路幅員を 10ｍとし、屋根雪滑落による事故防止、および 除雪によって発生する排雪を堆積するスペース（5m）を確保した。（写真２．４）
２．２．３

落雪溝

堆雪側圧による被覆施設損傷を防止するために落雪溝を設置した。
当該処分敷地は傾斜地であ り、廃棄物搬入口側（写真２．１奥側）から徐々に傾斜し、対面側－70－

写真２．５ 落雪溝

で地盤面が 8ｍ下がる形状である。被覆施設現状
位置においては、屋根からの落雪が堆積し、被覆施設に側圧がかかり損傷する恐れがあるため、被覆施設側面のスロープに落雪溝（幅 5.0ｍ×最大高さ 8ｍ）を設置した。落雪溝は、平地での自然積雪深と屋根の水平長から滑落した屋根雪の堆積形状を推定し 2）、形状を決定した。
２．２．４

融雪散水

落雪溝に堆積した雪の融雪を 促進するために、

写真２．６ 落雪溝融雪散水

被覆施設外周部に融雪散水設備（散水量最大 200㎥/日）を設置した。場内散水水源である雨水貯留槽貯留水を融雪散水に用いることを基本とし、旧最終処分場

不足時には地下水モニタリング井戸から地下水を補充するものとした。（写真２．６）

３

事例２

３．１

新設最終処分場

新潟県糸魚川市

施設概要・主要構造物・設計条件

施設概要・主要構造物・設計条件を表３．１に示した。当該処分場は谷地であり、旧最終処分場の下流側近傍に位置する（写真３．１）。過去 15
年間の当該地近傍の最大積雪深は 235 ㎝（糸魚川市提供データ）である。被覆構造は、耐雪型が指定され、屋根雪除雪を行わないことが条件とされた。在来の耐雪工法の場合、設計積雪深超過
表３．１

写真３．１ 糸魚川市一般廃棄物最終処分場外観時に屋根除雪が必要であり、除雪機を屋上に吊り上げての作業は転落事故のリスク がある。また、雪庇による軒先損傷及び落雪被害が懸念され、屋根除雪不要の構造・設計が検討課題であった。

施設概要・主要構造物・設計条件（事例 2）

－71－

３．２

積雪配慮設計

３．２．１

被覆施設

（１）被覆施設形状・材質
本施設においては、鉄骨ドーム工法（デッキプ
レート溶融亜鉛めっき処理）を採用し、雪止め金
具を併用した。
（写真３．２）ドーム頭頂部積雪
範囲及び雪止め金具は積雪深 280 ㎝に耐える構造・設計とした。想定以上の積雪の場合、ドームの強度が雪止め金具強度を上回るため、落雪が写真３．２ 糸魚川市一般廃棄物最終処分場外観

先行する。そのためドームは崩落せず、屋根除雪は不要である。落雪に対して、その形状から屋根の耐圧特性は均一であり、堆雪による側圧からの耐性も十分である。（写真３．３）
また、鉄骨ドーム工法は、その形状から、雪庇・
つららは発生しないため、これらによる事故防止のための除雪作業も不要である。
３．２．２

廃棄物運搬車両用通路

写真３．３ 積雪深 60 ㎝における屋根積雪状況

基本設計においては、被覆施設廃棄物搬入口
は施設正面から見えない裏手に配置され、廃棄廃棄物搬入口

物搬車両の接触事故防止のため、埋立地を一方

搬入ルート

通行で周回する計画であった。しかし、廃棄物運
搬 は ２ 台 /日 で あ り 接 触 事 故 の 危 険 性 は 少 な いため、周回道路をなくし（管理用通路は確保）、
施設正門から最短距離で搬入できる位置に搬入口を配置した。
（写真３．４）また、処分場内に廃棄物搬入車両旋回場を設置し、場外での方向転換を不要とした。これらにより、廃棄物運搬車

写真３．４ 廃棄物搬入ルート
持管理を省力化する設計を行った。

両用通路の除雪作業を大幅に軽減した。

最後に、本施設設計にご協力いただいた今泉
テント株式会社様、東光鉄工株式会社様、八千代

４まとめ

エンジニヤリング株式会社 様に謝意を表します。

最終処分場の適地選定は大きな課題であり、【参考文献】

クローズド型最終処分場 はオープン型より狭い

1) 新 潟 の 雪 情 報 ： 観 測 所 一 覧 / 降 積 雪 資 料

敷地に設置できる利点ある。一方、豪雪地域におhttp://www.chiiki.pref.niigata.jp/yuki/

いては除雪・排雪が課題となり、その利点とトレ

Web/contents_4.html

ードオフの関係にある。本事例では、雪国ならで

2）中村秀臣：滑落した屋根雪の堆積形状,日本雪はのアイディアと発想で、除雪・排雪に関する維

氷学会「雪氷」，第 40 巻，pp37-41,1978－72－

超硬質地盤に対応した低変位深層混合処理
株式会社不動テトラ

ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法

北陸支店地盤研究室〇古庄

哲士

北陸支店地盤研究室

田口雄一

工法を開発した。さらに、Ｎ値５０を超える硬質

１■はじめに
深層混合処理工法は、スラリー状または粉体層での改良や支持層への根入れを可能とすべく、の固化材を軟弱土と原位置で攪拌混合し、硬質機械設備を改良することで、より硬質な地盤へな改良体を造成する工法である。ＣＩ－ＣＭＣ

適用可能なＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法を開発した。

工法は大径かつ高品質な改良体を造成すること

本稿ではＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法の特長及びのできる機械攪拌式深層混合処理工法である。

施工実績について紹介する。

東日本大震災以来、それまで強度が十分で地盤改良が不要とされてきた硬い地盤でも改良が２■従来工法の特長必要となる場合や、支持層への確実に根入れを

ＣＩ－ＣＭＣ工法（以下、従来工法とする）はすることが求められるケースが増えている。こセメントスラリーにエアを混合する「エジェクのような硬質な地盤では貫入時間が長くなるこ

ター吐出」機構を採用している。セメントスラリとや、貫入不可となる場合、補助工法を併用する

ーを霧状に吐出することで、土がほぐされ、土粒必要があり、コスト増加、工費の長期化が問題と子の流動性が高まることにより、貫入・攪拌時のなる。効率的・経済的に施工を実施するために硬貫入抵抗を小さくなる。これにより従来の深層質地盤に適用できる工法の開発が求められてい

混合処理工法より、大径かつ高品質の改良体をた。

造成することが可能となった。また、土粒子の流このような社会的要請に応えるべく、ＣＩ－

動性が高まることでエアとともに地表面へ移動

ＣＭＣ工法の攪拌翼を改良することで、砂質土がスムーズになり、低変位施工が可能となる。

で最大Ｎ値５０、粘性土で最大Ｎ値１５程度のより硬質地盤に適用可能なＣＩ－ＣＭＣ－ＨＡ

エジェクター吐出機構

写真－１

ＣＩ－ＣＭＣ工法
図－１－73－

ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＡ工法攪拌翼形状

３■ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＡ工法の改良点
ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＡ工法では図－１に示すように攪拌翼に取り付けるビットを改良すること
でより硬質な地盤への適用を可能とした。

４■ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法の特長
これまでの工法に加え、ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ
工法は下記の特長がある。
①

貫入能力の向上表－１に機械設備の比較を示す。ＣＩ－ＣＭＣ

写真－２－ＨＧ工法では約２倍のトルクを有する高トル

施工機・オーガー

クインバータモータを搭載した硬質対応オーガ
ーを使用している（写真－２・写真－３）。また、攪拌翼はＣＩ－ＣＭＣ－ＨＡ工法の改良に加え、貫入補助として、先端吐出機構を追加している（図－２・写真－４）。先端吐出機構を併用することで、機械への負荷をかけずに貫入能力を向上することができる。
表－１

オーガー
発電機
回転数
最大トルク

②

写真－３

インバータモータ制御盤

機械設備の比較

ＣＩ－ＣＭＣ工法

ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法

９０ＫＷ

９０ＫＷ

６００ＫＶＡ

６００ＫＶＡ

低速：１６ｍｉｎ－１
高速：３２ｍｉｎ－１

３．３～
２９．５ｍｉｎ－１

５０ｋＮ・ｍ

１０４ｋＮ・ｍ

安定した工程の確保

ＣＩ－ＣＭＣ工法では回転数の調整は高速と低速の２種類であった。しかし、インバータによ

図－２

ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法攪拌翼形状

る制御により、同じ定格出力で軟弱層では高速回転による品質確保、硬質層では低速回転による高トルク施工で貫入力の向上が見込める。これにより、改良深度の途中にＮ値５０を超える
ような超硬質層がある場合や堅固な支持層へ根入れを行う場合でも機械への負荷が小さく、故障頻度が大幅に低減できるため、安定した工程を確保することができる。

－74－

写真－４

先端吐出機構③した施工管理システム「ｖｉｓｉｏｓ－３Ｄ ＠ 」

工期短縮・コストの削減
従来工法では硬質な地盤で貫入不可となる場の搭載が可能である。「ｖｉｓｉｏｓ－３Ｄ ＠ 」

合、アースオーガー（二軸同軸式）による先行削は地盤内の施工状況をアニメーション表示する孔が必要であった（写真－５）。しかし、ＣＩ－ことができるシステムである。これにより視覚

ＣＭＣ－ＨＧ工法では貫入能力の向上により、的に施工状況を把握することができる。また、施先行削孔が不要となり、超硬質地盤でも従来工工記録を紙の帳票ではなく、施工情報を色分け

法と同様の施工サイクルで施工できる。これにした３次元モデルの作成も可能であり、地盤改より、工期の短縮・コストの削減が可能となる。

良の信頼性の向上と、より確かな品質の確保に寄与している。

④

見える化施工への対応
国土交通省が推進するＢＩＭ／ＣＩＭに対応

５■超硬質地盤への適用事例
ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法の適用事例を紹介する。図－３は試験工事において、従来工法とＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法の比較を行ったものである。
従来工法ではＮ値５０付近でオーガーが停止し、貫入不可となっているのに対し、ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法ではＮ値７０程度の硬質地盤でも貫入できていることが確認できた。

写真－５

図－４は道路横断ボックスカルバート基礎の

超硬質地盤への対応（左：従来工法

沈下及び液状化対策としてＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ

右：ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法）工法で施工したときの原地盤Ｎ値ならびに施工

Ｎ値
0

貫入トルク (kN・m)

時間 (min)0 10 20 30 40 50 60 70 80
0

0

5

10

15

20

25

30

35

0

0

50

100

150

硬質オーガー
2

2

4

4

4

6

6

8

8

8

10

硬質層厚
10 約3m
平均N値 60
最大N値 6810

深度 (m)

2

12

6

オーガー停止貫入不能

通常オーガー1212

硬質対応オーガー
14

14

14

図－３
（左：Ｎ値

従来工法との貫入能力の比較
真中：施工記録－75－

右：貫入トルク）

通常オーガー

N値
Ｎ値
0

0

10

20

30

時間（分）
40

30

50

軟弱層

60

貫入・引抜時のGL軌跡

深度 (m)

5

速度一定
10
100
75

硬質層
15
88
71
60

20

図－４

地盤改良柱状図及び施工記録
本稿では、新たに開発した深層混合処理工法のＣ
Ｉ－ＣＭＣ－ＨＧ工法の特長及び施工実績について紹介した。硬質地盤においても従来工法と同様の施工サイクルで改良径φ１，６００ｍｍの大径施工が可能となることで、より経済的な地盤改良を提供することが期待できる。
今後、発生が予想されている大規模地震に対して安全性を確保するため、ＣＩ－ＣＭＣ－ＨＧ工法の図－５ 事後調査結果
記録図である。当該地区ではＮ値１７～１００とバ

積極的な運用を目指していく。

ラツキの大きい砂礫層が介在する地盤であり、軟弱層以外の平均Ｎ値は６３と硬質地盤であった。しか■参考文献

し、このような硬質地盤においてもＮ値２程度の軟

田中肇一、伊藤竹史、武田尚也『建設機械施工

弱層の施工速度と同等の速度で施工が出来ている

Vol.71 No.10』、一般社団法人建設機械施工協会、ことが確認できる。また、事後調査により改良体の（2019 年）

連続性ならびに設計基準強度ｑｕｃｋ＝１，１００ｋ

伊藤竹史、梅田洋彰『建設機械、2021 年 6 月号』、

Ｎ／ｍ２以上の強度を確認しており、品質面におい日本工業出版、（2021 年）ても要求性能を満足していることが確認できた（図－５）。

５■おわりに－76－カーボンリサイクル・コンクリートの開発
大成建設(株)技術センター■材工研究室 主幹研究員■■大脇■英司■■
２■CO2 の排出を抑制する環境配慮コンクリート

１■はじめにわが国は「2050年カーボンニュートラル」をコ ンク リー トの製 造 ，施 工に 関わ るCO 2 排 出宣言し，2030年度の温室効果ガス排出量を2013

量の多くは使用するポル トランドセメントの製

年度比で46%削減する 目標を示した。政 府は こ造に起因する。図1に示す環境配慮コンクリート

れを「経済と環境の好循環」による成長の機会とは 2) ，ポルトランドセメントの使用量を低減してし，グリーン成長戦略を打ち出した。一環として， CO 2 排出量を抑制する。セメント・ゼロ型はポル
主要な温室効果ガスである炭酸ガス（以下，CO 2 ） トランドセメントを使用 せず，高炉スラグ微粉を炭素資源として利用す るカーボンリサイクル

末を，水和反応を制御す るためのカルシウム系技術の開発が進められている 1) 。通常のコンクリ化合物で 固 化する。CO 2 排 出量 を75～80%削減

ー ト は 材 料 の 製 造 過 程 に お い て 1m 3 あ た り 260

できる。フライアッシュ 活用型はポルトランド～300kgのCO 2 を排出する。著者のグループは製

セメント量を10～25%に減じ，高炉スラグ微粉

鋼副産物（高炉スラグ）を多用してCO 2 排出を最末とフラ イア ッシ ュで 置換 する 。CO 2 削減率 は大で80%抑制するコ ン クリートを開発し ，さ ら

60～80%である。建築基準法対応型は建築基準にカーボンリサイクル技 術で製造される炭酸塩

法の指定建築材料として 使用できる。ポルトラを活用するカーボンリサ イクル・コンクリート

ンドセメントを高炉スラグ微 粉末で60～70%置の開発を進めている（写真1）2) 。大量のCO 2 を固換する。CO 2 削減率は60～70%である。いずれも，

定でき，CO 2 排出量の収支（ネット）がマイナス

従来のコンクリート製造 設備や施設（生コン工となる「ビヨンド・ゼロ」の新たな社会基盤材料場）で製造でき，現場打ちコンクリートやコンクである。カーボンニュートラルの達成を支援し， リート製品（二次製品）として使用できる。使用にあたっては，土木学会「混和材を大量に使用し脱炭素社会の構築への貢献が期待される。

コン

写真 1 カーボンリサイクルによる炭酸カルシウム（左）とカーボンリサイクル・コンクリート（右）－77－

図 1 環境配慮コンクリートの種類と特徴

たコンクリート構造物の設計・施工指針（案）」（ 土 木 学 会 コ ン ク リ ー ト ラ イ ブ ラ リ ー 152 ，2018年）が活用できる。現場打ちコンクリートのほか，石材調建材 3) やシールドトンネル用セグ
メント 4) などとして社会実装が始まっている（写真2～4）。セメント・ゼロ型の材料開発と実用化技術の開発について「平成26年度土木学会賞環境賞」（土木研究所と共同受賞），エンジニアリン

写真 2 セメント・ゼロ型の現場打ちでの適用例

グ協会「2021年度第13回エンジニアリング奨励特別賞」を授かった。

３■カーボンリサイクル・コンクリートの開発
カーボンリサイクル・コンクリートは，CCU（Carbon dioxide Capture and Utilization）により製造される炭酸塩を利用する（図2）。カーボ
ンリサイクル・コンクリ ートには炭酸塩のうち
炭酸カルシウムを利用する。炭酸塩に固定，貯蔵

写真 3 セメント・ゼロ型を用いた石材調建材の例

し た CO 2 量 か ら 炭酸 塩 製 造 に 係 る CO 2 排 出 量 を差し引き ，残 りをCO 2 回収量と して オフ セッ ト
できる。セメント・ゼロ型のようにCO 2 原単位の小さなコ ンク リー トに 炭酸 塩を 混合 する とCO 2
原単位はマイナスになり（CO 2 削減率が100%を超える），「ビヨンド・ゼロ」のコンクリートを実現できる（図1）。
こ れま でコ ンクリ ー トへ の CO 2 の 固定 には 次

写真 4 セメント・ゼロ型を用いたセグメントの例のような 課題 があ った 。酸 性のCO 2 ガ スを 強ア
排ガスなど

ルカリ性の鉄筋コンクリ ートに吸収させるとコンクリートが中性化し（中和され），鉄筋の防錆分離・回収に有効な鉄筋表面の不動 態皮膜を失う。また，

EOR （原油増進回収法）
CO2の直接利用（ドライアイスなど）

燃料
化学品
鉱物化

CO 2 の 吸収 を容 易にす るた めに コン クリ ート の空隙を増やすと強度が低下する。これらに対し，

炭酸塩（炭酸カルシウムなど）

防錆能力 や強 度に 影響 しな い程 度にCO 2 吸 収量

カーボンリサイクルを制限するとCO 2 固定量が小さくなる。

塩を混合 する 方法 があ る。CO 2 は 酸性 ガス としCarbon dioxide Capture and
地中貯留
Utilization
Carbon dioxide Capture andStorageての性状を失い，コンク リートへの化学的影響

図 2 カーボンリサイクルにおける炭酸塩の製造

他方，CO 2 ガスを吸収させず，CCUによる炭酸－78－

④ 生コン工場の通常設備で製造できる。また，

は小さくなるが，一般に 炭酸塩は水和反応性を示さないため，セメント などの結合材との置換

強度特性（圧縮強度：20～45N/mm 2 ）や，フレ率が高くなると強度が低 下する。強度特性の改ッシュ性状（スランプ：12～21cm，スランプフ

善のために水結合材比を 低減すると，コンクリ

ロー：45～60cm）も従来のコンクリートと同等

ートの粘性の増加などにより施工性が低下する。 であり，設計，施工に関して蓄積された技術や経カーボンリサイク ル・コンクリートは炭酸カ

験が活用できる。

ルシウムを，高炉スラグ 微粉末を主成分とする⑤ 生 コ ン 工 場 や 建 設 現 場 に 高 濃 度 の CO 2 を

強アルカリ性の結合材で 固化する。これまでの運び込む必要がなく，安 全性の確保に関して特開発過程で得た材料設計 技術により，大量の炭

別な心配がない。

酸カルシウムを混合して も適切な施工性や強度特性などが得られる配合を見出した。生コン（現４■カーボンリサイクル・コンクリートへの期待と課題

場打ちコンクリート）やコンクリート製品（二次製品）として活用できる。特徴を以下に示す 5)。

カ ーボ ンリ サイク ル ・コ ンク リー トのCO 2 排① 全断面にCO 2 を 大量 に固定する （写真5）。 出量は，前項②に示すようにマイナスであり，オ
固 定 量 は コ ンク リ ー ト 1m 3 あ た り 70～ 170kgでフセットによる「2050年カーボンニュートラル」

あり，CO 2 の地中 貯留 （CCS：Carbon dioxide

への貢献が期待される。また，カーボンリサイク

Capture and Storage）において貯留層1m 3 あた

ル・マテリアル（炭酸カルシウム）の活用は「経り20～100kgと試算されることに匹敵する。

済と環境の好循環」に寄与する。さらに，通常の② CO2 の回収，固定によりCO 2 原単位が「マコンクリートと同等の性 能であることは，脱炭イナス」（－55～－5kg/m 3 ）になる。なお，CO 2

素社会における基盤材料 として円滑な移行が期を回収，固定した炭酸カ ルシウムは本格的な商待できる。
一方，カーボンリサイクル・マテリアルは新し業化の途上にあるため，1kgのCO 2 を回収，固定するため に0.5kgのCO 2 を排出す ると 仮定した 。 く，これを用いたコンク リートを活かす規準類③ CO 2 を ガ ス と し て 取 り 込 ま な い こ と で 強や法体系および実績はない。安全・安心な社会イ

アルカリ性を保ち，鉄筋 の防錆性能を維持する

ンフラの提供が期待され るが，安全の礎となる（写真5）。

規準類や法体系の制定と ，安心のよりどころで(a) 可視光像(b) 蛍光 X 線元素分析による炭素像（白い点が炭素）(c) フェノール・フタレイン噴霧後(ピンク＝強アルカリ性)

写真 5 カーボンリサイクル・コンクリートの断面（φ10cm）－79－

図 3 カーボンリサイクル・コンクリートによる脱炭素社会の構築への貢献
ある実績の積み重ねは表 裏の関係にある。ジレ

参考文献

ンマを乗り越えて規準類 や法体系を整備しなけ

1）経済産業省：カーボンリサイクル技術ロードればならない。また，カーボンニュートラルには

マップ，2019.6．https：//www.meti.go.jp/press/

大量のカーボンリサイク ル・マテリアルを要す

2019/06/20190607002/20190607002-1.pd

る。環境効率や経済効率 に優れる方法だけでは

2）大脇英司：高炉スラグ微粉末を利用した環境

製造できない。サーキュ ラーエコノミーにおけ配 慮 コ ンク リー ト の 炭 酸 ガ ス 排 出 抑 制 か ら 炭る環境や経済の側面と， コンクリートを含む製

素 の 有 効利 用へ の 進 化 ， コ ン ク リ ー ト 工 学 ，品群の性能や品質のバランスが重要であり，“地

Vol.59，No.9，pp.819-826，2021.9球”というシステムで最 適化を達成しなければ

3）大成建設HP：CO 2 排出量を削減し，低コストならない。そのために，カーボンリサイクルに係で意匠性に優れた天然石材調建材「T-razzo」をる環境評価やカーボンプ ライシングの確立も急

開 発 ， 2019.7.5 ． https ： //www.taisei.co.jp/

務である。

about_us/wn/2019/190705_4668.html

社会は「2050年カーボンニュートラル」に向

4）大成建設HP：国内初 環境配慮コンを用いた

かって変化が激しい。セ メントをはじめとする

シールドセグメント「T- e Con/Segment」を現

従来のコンクリート材料 の環境性能の向上，コ

場導入，2021.7.1．https：//www.taisei.co.jp/

ンクリートに活用できる カーボンリサイクル・

about_us/wn/2021/210701_8227.html

マテリアルの開発も期待 される。カーボンリサ

5）大成建設HP：カーボンリサイクル・コンクリ

イ ク ル ・ コ ン ク リ ー ト は BAT（ Best Available

ー ト｢T- e Concrete ® /Carbon-Recycle｣を 開発 ，Technology or Techniques：現時点で利用可能な

2021.2.16．https：//www.taisei.co.jp/about_us/

最良の技術）の一つであり，日々更新に努めたい。 wn/2021/210216_5079.htm－80－軟弱地盤調査の効率化を目指した原位置地盤試験機の開発
東亜建設工業１

技術研究開発センター

はじめに

研究員

夏坂

亮太

でを一貫した手法で行うという理念のもと，電軟弱地盤上に埋立や盛土工事を行う際には，

気 式 コ ーン 貫 入 試験 （CPT）と 一 面せ ん 断 試験

原地盤のすべり破壊や沈下に対する地盤の評価（DST）を主体とした調査・設計を行い，施工管を適切に行わなければならない．当社独自の軟理は CPT で行う方法として 1990 年代に提案さ弱 地 盤 の 調 査 ・ 設 計 ・ 施 工 管 理 技 術 「 ACCESSれた 1) ．ACCESS 法の基本的な実施手順を以下（Advanced Construction Control for Earthwork onに，フローを図－１に示す．

Soft Soils）法」は，これまで大規模な埋立や盛土

1)

施工区域内全域において CPT を実施し，工事を中心に適用され，国内外で多くの成果・実土層構成と実効コーン貫入抵抗（q t －σ v0 ）績を挙げてきた．今回紹介する原位置地盤試験を把握する（ここに，σ v0 は全土被り圧）．

機「TOA-SID-MarkⅡ」（写真－1）は，機動性と操2)

代 表 地 点 で 採取 し た 乱れ の 少 な い 試料 に作性に富んだ地盤試験専用プラットフォームで対して再圧縮法 2) による DST を行い，原あり，ACCESS 法を大規模プロジェクトに限ら

位置非排水せん断強さ（s uf(d) ）を求める．

ず，より広範な条件下の工事に展開させる目的

また，土層区分ごとに別途 DST を実施し，で開発したものである．

正規圧密状態における強度増加率（s un(d) /σ vc ’）を求める．

２

ACCESS 法

２．１

3)

ACCESS 法の概要

DST で得られた s uf(d) からひずみ速度依存性 を 考 慮 し た安 定 解 析用 の 設 計 用 せん 断

ACCESS 法は，①地盤のローカル性に左右されず，多様な粘性土地盤に適用できる，②誰でも容易に使用できる，③調査から設計，施工管理ま

写真－１

TOA-SID-MarkⅡの全景

図－１ ACCESS 法の実施フロー－81－

強さ（s u(mob) （= 0.85・s uf(d) ））を求める．
4)（s u(mob) ）と q t －σ v0 との関係は図－２の通りであq t －σ v0 と s u(mob) との関係をコーン係数（N kt ） り，本工事で用いる N kt は 12.0 を採用した．さを用いて，q t －σ v0 = N kt × s u(mob) の形で表す． らに，併せて実施した DST によって正規圧密状
なお，N kt は日本の沖積粘性土で塑性指数態の強度増加率は，
s un /σ vc ’ =（s un(d) /σ vc ’）×0.85≅0.3

I p によらず，8～16 程度となることが報告されている 3) ．
5)

であることを確認した．

採 取 し た 乱 れの 少 な い試 料 を 用 い て， 定

施工中の調査は，緩傾斜石積護岸の施工層厚

ひずみ速度圧密試験（CRST）を実施し，が 7.5m となった時点で第 1 回目，層厚 18m で圧縮指数（C c ），圧密降伏応力（p c ），圧密

第 2 回目の圧密放置期間が設定されており，そ係数（c v）などの圧密定数を決定する．

れぞれの圧密放置後 3 ヶ月および 4 ヶ月経過時

6)s u(mob) ，C c ，p c ，c v を用いて設計を実施する． 点で CPT を実施して地盤強度の発現状況を確認

7)

施 工 管 理 で は， 施 工 開始 後 の 適 当 な時 期

した．各調査段階で実施した s u(mob) の深度分布をに CPT を実施することで，その時点での図－３に示す．盛土荷重の増加や圧密の進行に

原位置非排水せん断強さ（s uf(d)1 ），有効応伴って s u(mob) が増加していることが確認できる．

力（σ y1 ’），圧密度（U）を算定する．

また，図中には事前調査での CRST や DST の結

設 計 時 に 予 測し た 数 値と の 比 較 を 行い ，果に基づいて予測した地盤強度の結果も併せて次工程の着手判断を行う．

示しているが，CPT から算出した s u(mob) ともよく

8)

一致しており，設計時の予測通りに圧密が進行
２．２

ACCESS 法の適用事例 4)

していることが確認できる．なお，本工事では，

ここで，関西国際空港 2 期工事における
ACCESS 法の適用事例を報告する．

CPT による水圧消散試験も実施している．この
水圧消散試験とは，CPT の貫入を中断して深度本工事は，水深 20m にある層厚約 25m の沖積を一定に保持し，間隙水圧の経時変化を測定す

粘性土地盤をサンドドレーン工法によって地盤るものである．図中には消散試験から求めた圧改良し，緩傾斜石積護岸を築堤するものであっ密度を実測値として示しているが，CPT から求た．設計においては，盛土の築造に合わせて 2 回800の圧密放置期間（4 ヶ月）が設けられていたが，

su(mob)=(q t-σv0)/15

施工中の地盤評価に ACCESS 法を用いたことで初 期 強 度 を 確 認 し ， CPT と 設 計 用 せ ん 断 強 さ

q t ‐ σv0 (kPa)

圧密放置期間の短縮が可能となった事例である．
まず，事前調査として施工開始前に原地盤のsu(mob)=(qt-σv0)/12

600

400

su(mob)=(q t-σv0)/9
Suf (FVT)（s u(mob) ）を関連付ける N kt の設定を行った．沖
積粘性土を調査対象として CPT，原位置ベーン

qu/2 (1)200

qu/2 (2)Suf (CIU) × 0.75

せん断試験（FVT）およびサンプリングを行い，乱れの少ない試料を用いて DST，一軸圧縮試験

Suf (DST) × 0.85
0
0

－82－

40

60

su(mob) (kPa)（UCT）および簡易三軸圧縮試験（CIU）を実施
した．各試験結果から求めた設計用せん断強さ

20

図－２

s u(mob) と q t －σ vo との関係

80

q t - σv0 - Δσ (kPa)
0
-15

200

400

600

su(mob) (kPa)
800

1000

0

20

40

80

100

0

20

CPT（施工前）
CPT（1回目3ヶ月）
CPT（1回目4ヶ月）
CPT（2回目3ヶ月）
CPT（2回目4ヶ月）
予測値（1回目4ヶ月）
予測値（2回目4ヶ月）

施工前調査
第1回圧密放置期間3ヶ月
第1回圧密放置期間4ヶ月
第2回圧密放置期間3ヶ月

-20

60

U (%)

第2回圧密放置期間4ヶ月

40

60

80

100

CPT（1回目3ヶ月）
CPT（1回目4ヶ月）
CPT（2回目3ヶ月）
CPT（2回目4ヶ月）
実測値（1回目3ヶ月）
実測値（1回目4ヶ月）
実測値（2回目3ヶ月）
実測値（2回目4ヶ月）

標高 C.D.L. (m)

-25

-30

-35

-40

-45

図－３

施工途中での CPT 調査結果

めた圧密度とよく一致している．

を手軽に行える地盤試験専用プラットフォーム

以上の結果から ACCESS 法の高い有効性が認の開発に着手した．

められた．また，その後の施工においては，圧密放置後 3 ヶ月経過した時点での地盤強度が予測

３．２

試験機の概要値と等しく，次工程着手に必要な値が確保でき

当試験機の全体概要を図－４に示す．試験機ていると判断された場合は，放置期間の短縮には，地盤情報として最も調査ニーズの高い深度

よって全体工程短縮に大きく寄与した．

10～30m 程度までを対象にしている．試験機の主な特長を以下に示す．

３

TOA-SID-MarkⅡの開発

３．１(1) 車載可能な規格
車載時の機体サイズは L 2046 × W 1087

開発の背景

ACCESS 法は，圧密に伴う地盤強度増加の確× H 1174 mm と小型であり，機体重量は認や次工程の着手判断が短時間で行えるうえに，

600 kg と標準的な貫入機よりも軽量なた

多様な粘性土地盤に対応可能である．一方で，原め ， 一 般 貨 物自 動 車 への 積 載 が 可 能で あ

位置試験ではボーリングマシンや大型貫入機なる．これにより，現場サイトまでクレーン

どのプラットフォームの使用が前提であり，前を使用することなく容易に運搬できる．

章で示したような大規模プロジェクトでの利用がほとんどであった．

(2) 自走式仕様
試 験 機 に は キ ャ タ ピ ラと 移 動 用 エ ン ジ

そこで，現場の大小に関わらず，ACCESS 法をン を 備 え て おり ， 自 機の み で 容 易 に現 場

幅広く活用していくことを目的に，原位置試験

内を移動できる．また，本体重量が軽量で－83－

(4) 斜め貫入に対応したリーダー

あ る た め ， ぬか る み など の 厳 し い 条件 下試験機のリーダーは最大 45 度の斜め貫であっても優れた機動性を発揮する．
(3) スライド可能な貫入ヘッド

入 に 対 応 し てお り ， 擁壁 な ど の 既 設構 造

試 験 機 の 貫入 ヘ ッ ドは ， リ ー ダ ー中 心

物直 下 の地 盤調 査 ニー ズに も 対応 でき る．

から左右に 250 mm ずつ（＝左右端の距離が 500 mm）の水平スライドが可能である． ４

おわりにそ の た め ， アン カ ー 打替 え を 伴 う 機体 の近年の建設業界では，現場情報を効率的に収再 設 置 を 伴 わず に 複 数の 調 査 を 行 うこ と集し，適切に利用する「情報化施工」の需要がができる．

益々高まっている．ACCESS 法は，人為的誤差を最小限としながら地盤定数を比較的短時間で高精度に得ることができ，取得したデータを随時施工にフィードバックできることから，情報化施工技術の一つとして改めてその重要性に注目しているところである．
今 回 紹 介 し た 原 位 置 地 盤 試 験 機 「 TOA-SIDMarkⅡ」は，ACCESS 法の適用範囲拡大を目指し，
原位置試験を手軽に行える地盤試験専用プラットフォームとして開発したものである．今後は，本試験機を通じて様々な工事へ ACCESS 法を活用していきたい．
【参考文献】
1)

半沢秀郎，浅田英幸，鈴木耕司：ACCESS System－地盤のローカル性と地盤の地域格差の克服を目指して－，第 41 回地盤工学会シンポジウム発
表論文集，pp.49-54，1996．

2)

半沢秀郎，岸田隆夫：年代効果を受けた粘土の
非排水強 度特性 ，土と 基 礎，Vol.30，No.12，
pp.5-10，2013．

3)（公社）地盤工学会：地盤調査の方法と解説－
二分冊の 1－，p.392，2013．

4)

Fukasawa,T. ， Mizukami,J. ， Kusakabe,O. ：APPLICABILITY

OF

CPT

FOR

CONSTRUCTION CONTROL OF SEAWALL ON
SOFT CLAY IMPROVED BY SAND DRAIN

図－４

METHOD，SOILS AND FOUNDATIONS，Vol.44，

TOA-SID-MarkⅡの全体概要

No.2，pp.127-138，2004．

－84－

掲 載 技 術

『送出しを変える』パンタグラフ式手延機の開発
川田工業株式会社

１

大阪工事部

はじめに

富山工事課工事長

工務部

大阪工務課課長

２．２

たわみ取り

〇 大井
笹原

祥之
啓

橋梁の架設箇所は、河川や渓谷、道路上、鉄道

前方支点到達時は、手延機の先端がたわみ、支上等、多岐に渡る共に、様々な架設方法が用いら点上の部材は負曲げが発生している状態である。

れる。地形条件の制約によりベントが設置 でき

手延機の先端を所定の送出し基準ラインまでジない場合や道路上あるいは鉄道上を限られた時ャッキアップすること（たわみ取り）により、支間の中で架設 する際には、送出し工法が採用さ点上に発生した負曲げを解消 し、次径間の送出れる。本稿は、短時間で安全に送出しを行うことしに備える。
（写真－２）このたわみ取り作業にを目的に開発したパンタグラフ式手延機を開発

は、１支点あたり約１日を要する。また、たわみ

し、実証実験を経て実橋工事で使用した報告を取りを行わない方法として、連結構の取付角度行うものである。

を解析により算出する方法もあるが、主桁の支点上に発生した応力を軽減させることができな

２

いため、主桁の架設補強が 手延機先端をジャッ

開発の背景

２．１

キアップする方法よりも多くなる。

送出し工法

送出し工法とは、送出しヤードで手延機、連結手延機のたわみ量は、送出し高さに影響する。

構、主桁を組立て、ジャッキや自走台車を使用し

手延機のたわみ量が大きい場合には、送出し高て橋軸方向に移動させながら架設する方法であさが高くなり、安全性の確保が難しくなると共る。主桁の先端には、連結構を介して、主桁重量に、送出し設備の組立や 送出し完了後のジャッよりも軽い手延機を取付ける。
（写真－１）主桁

キダウンに 多大な労力と時間を要することとな

先端に手延機を取付けるのは、最大張出し時でる。

の主桁の負担を軽くし、先端たわみ量を少なくするためである。

この高さまでジャッキアップ

手延機
連結構
主桁

写真－２

３
写真－１

送出し状況

パンタグラフ式手延機の開発

３．１

－85－

手延機たわみ状況

開発目的

パンタグラフ式手延機の開発目的は、以下の荷重割増：曲げ、軸力 1.2、せん断、反力 1.5

３点である。

水平震度：Kh=0.2① 約１日掛かっていたたわみ取り作業時間の適用図書：道路橋示方書(H24.3)
鋼構造架設設計施工指針(2012.5)

短縮を図る。
② 従来人力で行っていたたわみ取り作業を遠隔操作が可能な機械操作とする。

水平状態③ 送出しを低い位置で行うことにより、安全性の向上を図る。
12.0m

３．２

最大揚上状態

機構

１枚のウェブに対し１台のジャッキで制御で3.0mきるようにトラスにパンタグラフ 構造を組み込
クレビスジャッキ

んだ。また、クレビスジャッキの伸縮が効率的に

ピン（先端の上下動となるように、山形のパンタ グラ）

フ形状とした。（図－１、図－２）

３．３

フェールセーフ機構

万が一、油圧ジャッキに異常があって、油圧が抜けた時でも、手延機の先端が上下動しないよ

図－１

うに、油圧シリンダーにネジ切りをして安全ナ

３．４

パンタグラフの動作先端から 12m の位置にパンタグラフ構造を有し、トラスの上下弦材を繋ぐクレビスジャッキのストロークを伸ばすことで、手延機先端がフラットの状態から上向き最大約 3.0m まで上昇する。手延機先端を上げて前方の橋脚・橋台上へ送手延べ機先端の上昇高さ (mm)ットを装備した。（図－３）

3 500

機構

3 277

3 000
2 500

置

2 000

型
山

1 693

配

1 500

配置
直線

1 000
500
0
0

図－２

100

200
300
400
500
600
700
パンタグラフジャッキのストローク (mm)ジャッキ St と上昇高さの関係

出し、到達した支点で先端を支持してフラットに戻すことでたわみ取りを行う。

３．５
全

設計条件
長

：

L=57.0m

主構間隔：

B=1.6m

送出しスパン：

L=70.0m

先端揚程

0m～3.0m（st=750mm）

：

図－３

－86－

750
800

フェールセーフ機構

４

４．２

実証実験

実験結果

④～⑥の実験結果を抜粋して以下に示す。実弊社富山工場安居ヤードにて実証実験を行い、設計条件の妥当性を確認した。（写真－３，４） 測値と解析値にほぼ乖離がなく、解析が妥当であったことを確認した。
鉛直反力(kN/主構)
検証項目

前方支点
左主構

④

⑤

⑥

写真－３

左主構

鉛直方向

ジ ャ ッ キ 荷重
(kN)

右主構

左主構

右主構

実測値

111

632

154

ｰ

解析値

107

647

173

ｰ

誤差

+4

-15

-19

ｰ

実測値

ｰ

880

154

ｰ

解析値

ｰ

867

173

ｰ

誤差

ｰ

+13

-19

ｰ

実測値

ｰ

873

-130

-1632

解析値

ｰ

867

-125

-1541

誤差

ｰ

+6

-5

91

４．３

たわみ取り前右主構

先端変位(mm)

パ ン タ グ ラフ

中間支点

たわみ取りに要する時間

たわみ取りに要する時間は約３０分であった。
ジャッキアップによりたわみ取りを行う 従来の方法に比べて大幅に時間短縮が可能であることが確認できた。
項目

写真－４

作業内訳

10 ロックナット解除、点検、作業員移動

パンタグラフ変形操作

10 フルストローク変形、ポンプチェック、位置調整

後処理

10 点検、ロックナット装着、作業員移動

合計

30

４．４

たわみ取り後時間(分)準備

たわみ取りの先端受点設備

手延機先端の下面にはレールが取付けてあり、
４．１

たわみ取り時に発生する受点位置の変化を円滑

実験内容

あらゆる事態を想定して、下記に示すケースに行えるようにした。（写真－５）にて荷重と変位を計測し、解析値と比較した。

水平反力

ジャッキ引き込み
鉛直反力

50 角レール

ローラー設備写真－５－87－

先端受点設備

５５．３

実橋における使用

パンタグラフ式手延機使用状況

実証実験により、設計計算の妥当性が確認で解析による最大たわみ 1.0m に基づき、先端揚きたため、実橋においてパンタグラフ式手延機

上量を 2.0m に設定して送出した。支点反力とパを使用することとした。

ンタグラフジャッキの荷重は、解析の最大値に対して、それぞれ±20%で管理を行った。

５．１

実橋におけるたわみ取りの時間は、３０分程

工事概要

工 事 名：北陸新幹線鞍谷川橋りょう（合成桁） 度であった。４径間全ての たわみ取りを各支点
発 注 者：鉄道建設・運輸施設整備支援機構に到達したその日に完了し、安定した状態で送橋梁型式：４径間連続合成箱桁橋（鞍谷川 B）

出し作業を完了することができた。（写真－６）

橋

長：L=201.0m（431km982m～432km183m）

支 間 長：60.0m＋3@47.0m
工事場所：福井県鯖江市吉谷町
交差条件：鞍谷川、片上川、用水
架設工法：送出し工法
本橋の架設は、鞍谷川、片上川、用水が交差し
写真－６ており、非出水期内での施工が完了できないた
め、隣接のラーメン高架橋上を送出しヤードと

６

送出し状況

今後の展望
今回は、時間制約のある中での送出しでは無する送出し工法を採用した。（図－４）

かったが、たわみ取りが実証実験と同様で３０
５．２

分/回で作業完了することが分かった。また、パ

送出し方法

ラーメン高架橋柱位置及び橋脚上に送出し装ンタグラフ式手延機を使用すれば、低い位置で置、エンドレスローラーを設置し送出しを行っの送出しが可能となり、作業時間の短縮 そしてた。事前に行った送出し解析では、最大張出し時

安全性の確保に寄与することが分かった 。本工（ P1 橋 脚 到 達 直 前 ） に 手 延 機 先 端 の た わ み が事後、２件の送出し工事に使用し効果が発揮で

h=1.0m となることが分かった。

き、『送出しを変える』ことができたと感じている。

鞍谷川橋りょうL=201 000
47 00047 00060 00047 000
手延べ機

P1

P2

送出し

P3

P4

P1

送出し

降下
片上川

鞍谷川

片
上
川

鞍
谷
川

←送出し

P2

P3

N

降下

P5

送出しヤード（隣接桁上）
連結構

P4

手延べ機解体P5←送出し手延べ機・橋桁地組立

図－４

鞍谷川 B 橋梁一般図－88－

鋼桁