情報化施工の新たな展開 特集

東日本大震災復興道路工事に最先端施工技術を駆使し，信頼性の高い土木構築作業を実施している地元工務店の紹介
独立行政法人土木研究所技術推進本部先端技術チーム 招聘研究員

ふくかわ

みつ お

福川光男

長との面談を通して強固な土工構築にかける意気込みに深い感銘を受けた。

１． はじめに土木工事において最先端施工技術を駆使してい２． 株式会社佐藤工務店会社概要と事業展開履歴

るのは高度な総合的施工技術を保有する大手ゼネ
コンの分野と思われがちであるが，果たしてそうであろうか？

創立３５年を迎える機械土工を主とした，従業員年々土木工事発注量の減少が続く４０名程度の地元の施工会社であり，米どころであ厳しい状況下においては施工マネジメントに偏っる宮城県北部に位置する大崎平野にて農業の生産た経営の合理化？と現場作業は専門施工会社に性を高めるための水田圃場整備への参画に伴い，依存した組織のスリム化を余儀なくされている。

湿地ブルドーザを用いた機械化施工を展開した。

果たして，最先端施工技術を駆使して施工の合理

その後，回転レーザコントロールを用いた排土板化と品質を追求する基盤はあるのか？

いささか制御システムを導入し，飛躍的に作業の効率化と疑問を感じている昨今である。そのような折，一施工品質を高めた。この農業土木での経験と実績

昨年の暮れ（２０１１年）に知人から復興道路としてを基に，本格的に一般土木への参画を図った。主全線開通が急がれている三陸縦貫自動車道の土工な取引先は国土交通省東北地方整備局，東北農政工事において，まだ運用間近の電子基準点ネット

局，東北防衛局，宮城県土木であり宮城県古川市

ワーク機能を活用した衛星測位仮想基準点方式＝地方生活圏を中心に公共事業を主体とする事業展

ネットワーク型VRS（Virtual Reference Station）開をはかっており，近年では石巻，仙台地方生活―RTK―GPS（以 下「VRS―RTK」と い う）シ ス テ ム

圏でも工事を行っている。農業土木でのレーザコを活用して検測ローバによる土工工事の出来高管

ントロールシステムの活用経験があったのが現在理や高い締固め効果のある特殊ローラを使用して情報化施工システムの導入を円滑に行われた要因

転圧パターン管理を行っている地元業者の存在のの一つであることが推測できる。現在は先代社長情報を得た。早速，インターネットでの検索を行の高品質高効率施工の意思を継いでご子息の佐藤ったがHPの開示は行ってないようであった。そ敦社長がさらに最先端施工システムの導入に積極

こで直接現場を訪問し，最先端土工技術を駆使し的に取り組み，実質的な効果と発注者からの高いて，品質の高い施工を行っている４
０代前の若い社評価を受けている。

建設マネジメント技術

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特集 情報化施工の新たな展開

３． 施工現場の様相と要求される
施工品質
東日本大震災の復興道路・復興支援道路としての役割を担って早期の開通が望まれている三陸縦貫自動車道は津波の被害を回避することを考慮してルートは山側に取っている。しかし，地形はリアス形状であるため，南三陸町工区での土工事は切り，盛り土工が交互に連続となり，３０mを超える高盛り土の箇所も多い複雑な形状であり，であ図―２

るからこそ地震等の自然災害に対応できる信頼性

撒き出し層厚決定の許容相対密度の高い施工が望まれている。盛り土工区の施工品
質を高めるには盛り土材の性状管理とともにバラさが定められる。高盛り土工の場合には必要な構ツキの少ない盛り土材撒き出し層厚管理および有築高さに応じて何層にも規定厚さの撒き出し作業

効な締め固め方法（転圧機種）の選定とムラの少と締め固め作業を伴ったプロセスを重ねて路体，ない転圧パターン管理が必要になる。

路床の構築作業を行う（図―２）。

４． 重視する盛り土作業!

従来の撒き出し作業管理方法
盛り土工における撒き出し層厚の管理の重要性に伴い，道路土工では路体，路床盛り土工におい! 盛り土材撒き出し層厚管理て厳しい管理基準を設けているが，実際の施工方

盛り土工にはその使用目的において材料の撒き法は作業エリア内に設置した撒き出し高さ指標出し方法があるが（図―１），特に，交通荷重を（丁張り，多段トンボ）をブルドーザの操作員が受ける道路土工では高い支持力機能を持たせるた目視での操作判断を行いながらの作業となる（写めに作業手間はかかるが何層にも撒き出し作業を真―１）。作業精度を確保するために作業目安指重ねていく薄層盛り土工が採用される。その際の標を多く設置すれば作業の障害になり，少なくす

撒き出し厚さは極めて重要な管理項目である。なれば操作判断に支障をきたすことになる。果たし

ぜならば後工程のローラによる締め固め作業ではてこの施工方法で管理基準を満たすことができる

深さ方向における能力に（いくら転圧力を高めても）一定の限界があり，撒き出し層厚のバラツキは直接締め固め密度に影響を与え，路床，路体の支持力のバラツキにつながる。撒き出し層厚は施工前に実施される試験盛り土の結果から規定の厚図―１土の撒出しによる盛土構成
写真―１

５０ 建設マネジメント技術

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多段指標を用いた撒き出し作業

情報化施工の新たな展開 特集

か？

高度な操作技能が要求される作業である。

する必要があり手間のかかる作業が伴い，今回のような比較的小規模な土工工事での実績は少ない!

現場の環境に適応した制御方法の選択と思われた。このように現場の状況に合わせて，当初，撒き出し層厚管理に衛星測位機能を使用手持ちの施工技術を活用し，あえて従来の管理方した３次元自動制御機構の採用を検討したが複雑法に比較して施工品質の高度化を優先した管理方な山間地区での施工であるため衛星からの信号を法を採用する姿勢に感心させられた。このような補足しにくく断念していた。

選択が信頼性を高めている要因であろう。

そこで，レーザ光を水平方向に回転させて基準高さ面を形成させ，ブルドーザに装着させたレー"

電子基準点網整備に よ り 山 間 地 で のVRS―

ザ受光装置との組み合わせにより敷き均し高さをRTKシステムの運用機能が高まる制御させるレーザレベルシステムを採用して，品

複雑形状の山間地での施工であるからこそ設計質の高い施工を合理的に実施していた（写真―デジタルデータを活用した情報化施工システムの２）。このシステムはオプトニクス機能を活用し必要性が高いが，わが国では衛星測位機能を使用た機構として水田の圃場整備や空港，ダム等の大するためのデータ送信機器機能の制約があり，補規模な工事での材料撒き出し作業に使用されてい正用の基準局を使用するRTKシステムでは運用る実績のある信頼性の高い操作支援システムであが制限されていた。一方，国土地理院が地殻変動

る（図―３）。

観測に設置している電子基準点網の機能を活かし

しかし，多層施工の場合や頻繁に傾斜が変化すて，補正用基準局の設置が不要なネットワーク型る施工現場ではその都度レーザ発光器をリセットRTKシステムはその利便性からも工事基準点測量などへの活用により急速に普及の拡大がなされてきていた。今回の震災以後その必要性はさらに高まった。しかし，この機能を移動測位機能が必要な建設機械の操作制御に使用するには（測量面での活用には測位に必要な時間を容認できる面もあるが）機能面で満足できない面があり，精々平面測位機能のみを活用した締め固め用ローラの転圧管理に使用されていた。そのような折，災害復旧の面からも測量活用面での電子基準点機能にさらなる利便性を高める早急な改善が望まれてい写真―２

レーザコントロールブルドーザた。そこで，従来のGPS（米国の人工衛星網）にロシアのグロナス衛星網機能を加える整備が行われ，マルチGNSS測位データ の 提 供 が 開 始 さ れ（平成２５年５月より全国展開予定），大幅に測位可能時間帯，測位精度，上空視界制約の改善がなされた。また同時に携帯電話網の整備，使用料の改定が進んだことによりネットワーク型RTKシステムの活用可能エリアが拡大され，山間地での実用性の高い３次元測位が可能となった。また建設

図―３

回転レーザによる重機水平面制御
イメージ

機械への活用の可能性も高まった。

建設マネジメント技術

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わが国初のVRS―RTKによるブルドーザ３D―った。しかし，次に望まれるのが作業速度の向上

MCシステムである。ブルドーザを使用して材料の撒き出し作

２０１
２年１
２月に株式会社佐藤工務店によって国内業において単に制御データの処理能力を高めてもでは初めて東日本地域で試験運用されたマルチ

負荷状況によりトラクタ本体が激しく上下左右にGNSS対応のVRS―RTKシステムを使用した建設不規則な動きが発生する。そのため，静的な制御機械（コマツD６５型ブルドーザ）の３次元マシン機構では作業装置の応答機能に限界があり，作業コントロール３D―MC（トプコン社製）の運用が速度を増すことは不可能であった。そこで制御装災害復興工事現場で開始された（写真―３）。補置にトプコン社で開発され，国内販売間もない，慣正用基準局を設置した従来のGNSS―RTKによる性制御機構を組み込んだ新しいシステムの採用に建設機械の３D―MCは大手のゼネコンなどによりより応答性の高い動的な制御を行い，人的操作で大規模な工事で使用された実績は多数あるが，工は不可能な高速度作業を可能とした（図―４）。

事期間の短い比較的小規模な土工工事でその高い
利 便 性 を 生 か し たGNSS―VRS―RTK―３D―MCの国内初運用が地元の施工会社によって行われた意義は大きい。さらに，これらのデジタル設計デー
タを用いるシステムは正確に作業プロセスデータを残すことが可能になり，作業のトレーサビリティを明らかにすることで，施工の信頼性を高める効果もある。またこのシステムの運用には普及促進を願う各社の協力があったことが推測される。
電子基準点からのデータを使用して仮想基準点の補正データを配信するサービスは測量用補正デー

図―４

慣性制御３D―MCシステム

タサービスの多くの実績を持つ株式会社ジェノバ社の協力があった。
!

盛り土材締め固め作業

次に，撒き出された土砂を所定の強度を効率よく得るためには撒き出し層厚管理，性状管理とともに締め固め作業は上部からしか荷重を掛けることができないので土質に適応する転圧機構の選択が必要となる。
!

高効率な締め固め機種の選択
この地区の土質は軟岩質性状であったので土取

写真―３

GNSS―VRS―RTK制御稼働中の３D―MC
ブルドーザ

り 掘 削 時 に 団 魂 状 に な り や す い た め，ド イ ツ
BOMAG社製の締め固め時に凸部による破砕機能と平面形状による深層部締め固め機能を持ち合わ# ブルドーザの作業速度を約２倍にした動的制せた多角形状（図―５）の特殊ローラが採用され御機構の採用ていた（写真―４）。海外での使用実績はかなり

マルチGNSS―RTKによって衛星測位精度を高あるが，わが国では一部大規模工事での試験施工めることが可能となり高精度での施工が可能となで深層締め固め効果が実証されたのみで一般工事

５
２ 建設マネジメント技術

2013 年 5 月号

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図―５

BOMAG社のポリゴンドラム
写真―５

ローラに取り付けられた転圧パターンのモニタ

５． 効率的な出来形・出来高管理（VRS!RTK機能を使用し，並行して実施される出来形・出来高計測作業）
最先端施工技術を駆使して進められる土工作業と並行して出来形・出来高を同じくVRS―RTK測位システムによって受信ローバを使用しての実施
写真―４

稼働中のBOMAG社のポリゴンローラと佐藤社長が可能となり，工事の進行状況，施工品質をいち早く把握することができ質の高い施工管理が可能での使用実績は未無であった。故に，導入に当たとなった（写真―６）。っては実証実験を繰り返し，その効果を実証することによって，発注者側の理解と承認を得た。その結果，従来の振動ローラと比べて，高品質な締め固め作業が実施された。固着になりがちな従来の仕様規定から機能を重視した性能規定に則した機種の選択に発注者の決断と施工者側の努力を評価したい。
!

VRS―RTK機能を使用したローラ転圧パターン管理
さらにこの締め固め用高機能振動ローラを効率

写真―６

測位中のRTKローバよく転圧作業をさせるため，撒き出しブルドーザに使用されているVRS―RTKシステムを使用して転圧パターンの管理（写真―５）を行っている。
そのため資格はあるが経験の浅い？

６． 適機能を適工種へ（付帯工事の合理化施工の必要性）

おばさん（失礼！）でも操作ができる体制を取っていた。

山間地をルートとする道路土工での工種は伐採工に始まり，掘削工，盛り土工，カルバート工，建設マネジメント技術

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特集 情報化施工の新たな展開

法面工，排水構造物，取り付け道路工，そして運搬付帯工など多岐にわたる。故に盛り土工のみ合理化しても関連付帯工事を合理化しなければバランスのとれた全体の工程管理につながらない。
特に，感心したのは油圧ショベルの操作制御に姿勢記憶機能をもったライカ社の２次元ショベルガイダンスシステムを導入して法面整形作業の効率化を図っていたことである（写真―７）。海外
ではすでに１万台以上の使用実績があるが，わが国では未だ広く普及されていないシステムであ写真―７2D―MGショベルでの法面整形作業

図―６2D―MGショベル制御センサ構成図る。しかし，これをいち早く導入されていた。ショベルは移動した後，本体を固定した状態で作業を行うため明確な基準位置を設定できれば，バケット先端位置や作業角を演算で算出でき，操作キ
ャビン内に設置されたモニタにバケットの動きと相対して任意の位置に作業計画ラインを描くことができる（図―６）。衛星測位やTS機能を使用した３D―MGシステムもあるが購入価格が高額であり，用途に応じた機能選択の必要性も重要である。

７． まとめ事例を通して改めて感じることができた。システ
ムのほとんどを自社所有として，使用目的に適応する作業装置のアタッチメント類の改良開発など

ICT（Information and Communication Tech-

施工に関するノウハウを蓄積し，常に，施工の合nology）機能を活用した情報化施工システムの普理化と高品質化を目指しながら健全経営を達成し及とともに機能面での技術的な進歩もそして運用ている頼もしい地元の工務店である。今後のさらするための基盤整備の充実も着々と進んできていなる活躍を期待したい。

る。より良いシステムを適切に選択し，活用して，最適化を進めることが自然災害にも対応でき【参考文献】

る品質の高い強固な土木構造物を合理的に構築し

１） 社団法人土質工学会「土の締固めと管理」土質基礎ていく最も有効な手段と考えられる。今回，株式会社佐藤工務店の土工工事へのICTシステム活用

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2013 年 5 月号

工学ライブラリー３６（平成３年８月３０日）