路面切削工における安全性・生産性向上技術の研究㈱NIPPO 総合技術部 生産開発センター

竹内 伸㈱NIPPO 総合技術部 生産開発センター

相田 尚㈱NIPPO 総合技術部 生産開発センター

丑久保 吾郎㈱NIPPO 総合技術部 生産開発センター

其田 直樹

1. はじめに

GNSS 測位と切削厚さデータを用いた制御システムも展

舗装修繕工事において路面切削工は工程、安全、品質開され、修繕工事での MC 技術の適用課題も解消されてなどの全ての観点において重要な工種である。2020 年度

きているが、橋梁部への適用は、上部工のたわみなどにからは ICT 舗装工（修繕工）が開始され、路面切削工でより、計画データを作成するための測量自体が難しいなも新たな技術を活用し、生産性向上を図ることが求めらどの課題がある。

れ始めた。しかしながら路面切削作業を専門業者に外注

ICT 舗装工（修繕工）では、切削機の施工履歴データすることが多いため、これまで舗装業者が積極的に切削を活用して、出来形取得を簡素化することにより、管理工に関する技術開発を行うケースが少なかった。このよ時間の短縮や施工データの蓄積を見据えているが、施工うな背景の中、本稿では、路面切削工における課題、およ履歴データ取得に対する明確な技術がまだ存在しないとび、求められているニーズをいくつか選定し、安全性おいった現状もある。

よび、生産性向上につなげるための研究概要を報告する。

上記課題から、切削工の安全性と生産性向上に対する解決策として下記 3 項目の取り組みを報告する（図-1）。

2. 現状の課題
舗装修繕工事における路面切削工の課題の一つに安全性の確保が挙げられる。修繕工事は交通規制を伴う場合（1） 切削工の安全性確保（2） 橋梁切削の効率化（3） 施工履歴データの取得方法がほとんどであり、限られたエリア、時間で作業を行わなければならない。路面切削工では交通規制内で大型切削機、路面スイーパ、小型ホイールローダが走行作業するとともに供用車線側において、作業者が清掃作業などを行う（写真-1）。現状は、安全対策として、専属の監視員を配置しているが、安全対策は十分とは言えず、また現場負担は非常に大きい。
一方、路面切削工の生産性向上技術は、路面切削機のトータルステーション（以下、TS）を用いたマシンコントロール技術（以下、MC 技術）などが考えられるが、修繕工事では視通を確保できないことや TS を据える場所がないなど、現場環境により、適用が難しい。近年では

写真-1 路面清掃状況

図-1 路面切削工 生産性向上策イメージ
そして、最終切削レーンに残った廃材を、大型路面スイ3. 切削工の安全性向上技術の検討ーパで清掃するというものである。

舗装修繕工事の路面切削工は、交通規制内という限ら本件では、大型路面スイーパを使用しないことを目的れたエリアの中で、路面切削機、小型ホイールローダ、大としているため、ローラブラシ後部に廃材貯留装置を取型路面スイーパといった複数の機械が前後進を伴いながり付けるとともに、全ての残廃材の回収を行うという方ら作業を実施する。舗装修繕工事において、社内で発生法を想定し開発を行った。

した事故を分析すると、工事が夜間で視界が悪いことや人力清掃、出来形計測など、機械と作業者の距離が近いことが原因となり、大型路面スイーパと接触する事故が多く報告されている。
上記課題から、大型路面スイーパを編成せずに路面切削後の路面清掃をするべく開発した、路面切削機の後部に取り付け可能な清掃装置の概要とその現場検証結果を述べる。
3.1 切削機に取付け可能な清掃装置

写真-2 ベース機（ブラシアタッチメント）

開発した装置は、海外メーカーの大型クローラ式路面切削機に後付け可能なブラシアタッチメントをベースと3.2 現場試用効果した（写真-2）。路面切削機に軽微な改造のみで取付けが上記開発装置を舗装修繕工事現場で試用し、活用効果可能であり、メインとなるローラブラシと左右のガッタの検証を実施した（写真-3）。検証方法は、下記 3 パターブラシで構成されている。ローラブラシは左右へのスランの 1 ㎡あたりの路面に残った廃材を回収し、重量を比イドと角度の変更が可能であり、専用のコントローラで較した（写真-4）。

操作を行う。当該装置は、切削廃材をローラブラシで隣(1)切削ドラム通過直後接レーン側に寄せ、隣接レーンを切削するのと合わせて、(2)路面スイーパ通過後この廃材もダンプトラックに積み込むことになっている。

(3)開発装置通過後

既設舗装版より深く入りすぎた場合、床版を傷付け、橋梁の強度を損なうことが懸念されるため、マージンを多く見込み複数回切削を行わざるを得ないのが実情である。
この課題に対して電磁波レーダを用いて既設舗装と床版の界面を検出し、リアルタイムに切削高さを制御する方法を考案した（図-2）。ここまでの研究結果と今後の展望を述べる。

写真-3 現場試用状況

図-2 電磁波レーダ型 切削高さ制御イメージ
写真-4 残廃材回収状況

4.1 橋梁部における現状の切削厚さ決定方法
橋梁部における切削厚さの決定方法は路面切削工の前表-１ 1 ㎡当たりの残廃材比較

項目
路面残廃材量に既設舗装の調査を行うことが一般的である。現状の舗装厚調査は、コア抜きによる方法と電磁波レーダを用い(1)

(2)

(3)

切削ドラム

路面スイーパ

開発装置

た方法（写真-5）の二つがあり、近年では上記二つを併用

通過直後通過後通過後977g

95g

37gする場合が増加している。
コア抜きによる方法のみと比較し、電磁波レーダを併検証結果は表-1 のとおりである。開発装置による廃材用することで、コアを採取する本数は減少するが、交通回収後の残廃材量は路面スイーパ清掃後の約半分であっ規制を伴うことや作業終了後に計測データ解析、帳票化た。切削機の施工速度が約 0.5 ㎞/h であるのに対して、といった事務所作業の減少にまでつながっていない。ま路面スイーパの走行速度は約 3.0 ㎞/h で切削機の 6 倍程た、電磁波レーダの計測データ（レーダ波形）は、扱い慣度である。単位面積当たりのブラッシング量は開発装置れた技術者が読み解くことを前提としているため、経験の方が多くなるため、導入効果を確認できた。したがっが少ない計測者による数値取得にばらつきがあることもて、本研究により大型路面スイーパを編成せずに施工可否定できない。これらのことから、本研究では計測デー能であると判断した。

タの自動解析やリアルタイム制御を前提に検討した。

4. 橋梁切削工の生産性向上技術の検討「防災・減災、国土強靭化のための 5 か年加速化対策」
において国土交通省は、自治体が管理する橋梁のうち定期点検で緊急または早期の対策が必要と判定される割合を約 30 年後にゼロにする計画を明らかにした。
現状の橋梁における切削工の課題としては、床版の過切削が挙げられる。例えば、RC 床版の出来形規格値は、基準高±20 ㎜となっているため、床版の不陸を補正している既設舗装の厚さはばらつきが大きい。切削ドラムが写真-5 電磁波レーダ計測状況

4.3 電磁波レーダを用いた切削厚さ制御の検討

橋梁の切削工に電磁波レーダを用いた MC 技術を導入する目的は、下記のとおりである。
(1) 事前調査業務の簡素化 （歩掛りの向上）(2) マージンを見込んだ複数回切削を無くす（橋梁切削工の効率化）(3) 切削後に残る既設舗装厚さを減少かつ均一化させる（はつりなどの床版出し作業の効率化）(4) オペレータの技能に左右されない仕上がり精度（省熟練化）

写真-6 電磁波レーダ性能確認状況

上記を実施するために、電磁波レーダを用いた切削高80した（表-2）。この中で、施工精度を確保するためには、
項目①と⑧が重要であると考えている。

厚さ（㎜）さの MC 技術に対する仕様検討を行い、要求仕様を設定

表-2 電磁波レーダを用いた切削高さ MC 仕様
内容① 切削厚計測精度±5㎜② レーダ個数

二つ(切削機のサイドセンサと同一位置を想定)③ 最大計測深さ30㎝④ 最大計測速度

20m/min⑤ 走行距離計測方法

エンコーダ （or GPS）

⑥ 走行距離計測精度㎜単位⑦ レーダ高地面に設置 or 3㎝程度のクリアランスを確保⑧ 界面検出方法

自動検出（人が波形を解読するのではない）60
電磁波50TLS
コア400

5 延長（ｍ） 1015

図-3 真値に対する計測結果比較
80厚さ（㎜）項目

707060電磁波①電磁波②電磁波③5040⑨ MCインターフェース ICT切削機に備わっているAGCコネクタを想定

0

電磁波レーダの性能確認方法としては、コンクリート

5延長（ｍ）

1015

図-4 再現性の確認結果

上に舗装厚を変化させたアスファルト舗装を行い、その85比較した（写真-6）。比較した舗装厚の真値は、コア採取75とアスファルト舗装前後で計測したレーザースキャナによる値を使用した。

厚さ(mm）

アスファルト舗装上を電磁波レーダで計測し、舗装厚を6555

精度確認のため、真値に対する計測結果を比較した（図45-3）。真値との差は±4 ㎜以内であり、標準偏差は約 2 ㎜35であるため、設定した要求仕様を充たすことを確認した。

路面乾燥時
路面散水時
0

次に、計測の再現性を確認するため、同一測線を複数回5延長（m）

1015

図-5 雨天時計測可否の確認計測し比較した（図-4）。各計測値の差は±4 ㎜以内であり、差の標準偏差は約 1 ㎜であるため、再現性があるこ

現在は切削機に取付けた状態の計測精度に問題がないとを確認した。さらに、雨天時の計測可否を確認するたかについて確認を実施している（写真-7）。また、現状はめに、同一測線で人為的に乾燥状態と湿潤状態をつくり、レーダ波形の数値化に人の手を必要としているが、波形比較した（図-5）。計測値が大きくばらついていたため、データの自動認識についても併行して検討、検証を行っ雨天時等は使用できないと判断した。ている。

上記システムを用いて、「施工履歴データを用いた出来形管理要領（路面切削工編）（案）」に基づき施工履歴データの精度確認を実施した。今回実施した現場では、水平位置の確認に TS、鉛直方向の確認にメジャーを用いた。
（２）結果
本システムの現状では、施工後のデータ処理に時間を要する。現況測量と施工計画からその位置の切削厚さを算出しておき、施工時に取得した施工履歴データを点群処理ソフトウェア上で比較し、ヒートマップを作成する
写真-7 電磁波レーダ切削機取付け状況必要がある（図-6）。今後の課題としては、データの蓄積だけでなく、リアルタイムに施工の可否を判断できるよ

5. 切削工の施工履歴取得方法の検討

うな機能を追加する必要がある。

2020 年度から国土交通省が ICT 舗装工（修繕工）をまた、本現場は土工部のため問題ないが、橋梁部を含開始し、路面切削工において施工履歴データを取得、利む場合、前述した上部工のたわみ等により TS 等の測量用し、面的な出来形把握や施工中に出来形を把握するこ器を用いない精度確認方法を協議する必要がある。とで修正施工の指示が迅速に行えるなど、舗装修繕工における生産性向上策が打ち出された。舗装修繕工は、交通規制を伴い、時間的、空間的制約があるために、施工中に簡易的に施工履歴データを取得し、切削深さ計測作業の代替データとして活用することで即座に次工程に移ることも想定されている。
しかし、既存の装置を使って施工履歴データを取得しようとした場合、TS 等を用いる必要があるため、簡易的に行うことができない。また、橋梁部にて実施する場合、

写真-8 OCR 技術を活用した施工履歴機器取付け状況

荷重によるたわみが考えられるため、測量機自体を用いることが難しい。さらに橋梁切削時の床版出し作業では切削深さの履歴データよりも、床版出し後の付帯構造物からの相対高さデータの方が将来的にトレーサビリティとして活用できると想定される。
上記課題から TS を用いない方法による路面切削工の施工履歴データを取得する 2 つのパターンを検討し、現場検証した。ここまでの結果と今後の展望を述べる。
5.1 OCR 技術を活用した施工履歴取得方法

図-6 取得データ例（１）概要
切削機に搭載している現在の切削深さ数値を表示する
画面を専用カメラで撮影し、光学文字認識（OCR 技術）

5.2 段差検出型施工履歴取得システムの開発（１）概要を行い、数値化、帳票化するシステムである。このシステ

切削機に後付け可能かつ、単独で計測可能な路面切削

ムは OCR 用カメラ、GNSS アンテナ、データ処理用端工の履歴取得システムを紹介する。現在開発中であるこ末で構成されている。それぞれの機器から取得した位置のシステムは路面切削工において発生した既設路面とのおよび、数値データと時刻データを紐付けて帳票化して段差を検出するために、基準部と切削部を走行する二ついる。現場施工の際にはこれらの機器を切削機に取り付の距離センサの他に GNSS アンテナ、データ処理やリアけるのみで、特殊な装置や作業は必要ない。
（写真-8）。

ルタイム表示を行う PC で構築される（図-7）。切削機の制御とは別に段差を検出するため、ビット摩耗や勾配変置を活用することにより、安全性だけでなく、編成する化等の影響を受けずに計測可能であると考える。

機械や、人員を削減でき、生産性向上に寄与すると考え（２）特長ている。

本システムの最大の特長はスタンドアロンで使用可能なことである。基本的には切削機に取付けて、簡易操作（２）橋梁切削の効率化
電磁波レーダを用いた切削厚さ制御の最終的な目標は、のみで施工履歴データを取得することを目的としている

事前計測やデータ作成なしで、既存の MC 技術と同等のが、スタンドアロンで使用可能にすることにより、切削精度を確保するものである。今後は、段階的にレーダ波後に再切削など路面修正を行った場合でも、後に施工デ形の自動検出機能を搭載し、舗装厚調査の時間を短縮しータを再取得できる。

たり、切削機を選ばないマシンガイダンスを行ったりと

また、橋梁部の切削工で最も必要な施工履歴データは、いった現場導入を積極的に行っていく。また、MC 技術

切削機の切削深さではなく、床版までの深さである。前が実現した場合であっても、床版の施工精度により、電述の電磁波レーダを用いた切削 MC 技術と併せて本シス

磁波レーダ検出箇所は適切に切削出来ていても、床版のテムを活用し、床版を損傷させることなく施工し、床版凸部を削ってしまう恐れがある。このような課題に対し出し作業後に付帯構造物から床版までの深さを施工履歴て、施工の観点だけでなく、橋梁の維持管理の観点からデータとして蓄積することで、次回の修繕工事に活用で発注者と連携し、真の生産性向上策を検討していきたい。

きるトレーサビリティとなると考える。

（３）施工履歴データの取得方法
現状では、機器やソフトウェアが習熟されていなく、施工履歴データの取得方法を模索している段階である。
しかし、このような取り組みは、大掛かりな MC 技術とは違い、小規模な工事でも適用可能な技術であると考えられる。今後は ICT 舗装工だけでなく様々な現場に対応できるように、検討、検証を進めていく。
7. おわりに本稿で紹介した技術を現場運用することで、生産性と安全性を両立するだけでなく、次回の修繕に向けた施工データの蓄積が可能になると想定している。また、ICT の

図-7 段差検出型 施工履歴取得システムイメージ

活用は「目的」ではなく、「手段」である。既存の考え方を疑い、様々な工種で改善を行いたい。しかし、これらの現状 2020 年度末の現場導入に向け、試験機を製作し、取り組みは施工会社と発注者の連携が不可欠である。実要素試験を実施している。取得データの精度検証だけで現に向け、施工会社と発注者が十分に議論を重ね、新たなく、データのリアルタイム性や取得データ処理の簡素な施工方法、管理方法を模索していきたい。

化を目指したシステムを構築していく所存である。

最後に、この研究は、トータルエンジニアリング、ヴィルトゲン・ジャパン、ユナイト、エフティーエス、コアの6. まとめ
本稿では、舗装修繕工事における路面切削工の安全性、生産性向上に向け、「切削工の安全性確保」「橋梁切削の各社からの協力を頂いて遂行し、この論文の形で研究を公表することが可能となった。この場を借りて、関係各社に謝意を表します。

効率化」「施工履歴」をキーワードとして研究内容を報告した。各項目について課題と今後の展望を述べる。

＜参考文献＞（１）安全性の確保

1) 国土交通省：防災・減災、国土強靭化のための 5 か年

切削機に取付け可能な清掃装置を積極的に現場で活用し、貯留装置の容量や形状を決定すること、他社製の切削機への取り付け方法等の検討を進めている。また本装加速化対策,令和 2 年 12 月
2) 国土交通省：施工履歴データを用いた出来形管理要領（路面切削工編）（案）,令和 2 年 3 月