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新連載

知ってほしい建築を支える専門工事業
第1回

機械土工

土工事のこれから広まる技術

玉石修介 ■（一社）日本機械土工協会 技術委員会 委員長（一社）日本機械土工協会は、ブルドーザ、バックホウ、ローラ、ダンプトラックなど土工用建設機械を用いて、宅地や工場用地の造成、道路、空港、ダムなどの地盤を施工する、機械土工の工事業者が結束して設立した団体です。

伝統的な技能・技術と機械土工の転換期

建築と土木は「建設業」として一括りにされますが、実際には近日本の建設業は、寺社、仏閣の建築用敷地造成や利根川などの治くて遠い関係のように思われます。本稿では、建築工事では見る機水工事などの記録から、明治期より相当高度な機械土工の技術を会の少ない、土工用建設機械で施工する「機械土工」といわれる技持っていたと考えられています。建設工事に機械を導入したのは術について紹介させていただきます［写真 1］。

1897（明治 30）年頃からであり、1910（明治 43）年に始まった利根川改修工事では、年間 300 万㎥の膨大な土工量を施工するため、現在の大規模工事と比較しても遜色ない数量の建設機械が導入されていました［図 1］。
さらに1948（昭和 23）年、建設機械化史にとって重要な転換期となる決定がなされました。当時の内閣に置かれていた経済安定本部が、建設合理化の有力な方法として強い動力による建設の機械化を強く推進し、建設省予算として建設機械整備費を付したのです。これを大きなきっかけに、戦時中に軍需生産に携わっていた重工業会社は終戦後、建設機械の製作に乗り出すことになりました。
のちに旧農林省、運輸省（現国土交通省）に対しても同じ措置が取ら

写真 1 代表的な土工用建設機械のひとつ、バックホウれ、機械土工がおおいに進歩した時期となりました。

最近の技術

無人化施工と土木材料の進化
無人化施工

強い動力を用いた重機の技術が熟成された中、1991 年に長崎県雲仙普賢岳が大噴火する災害が発生しました。この時、火砕流によって多くの死傷者が出ましたが、自衛隊などの活躍で、町を守る
どう りゅう ていためにつくられた最初の導 流 堤に多くの注目が集まりました。その後も、導流堤や大型の砂防ダム工事が民間工事により継続され
図 1 天保 14（1843）年の印旛沼埋立工事

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2017.3ました。この時、作業員を危険地域に立ち入らせることなく工事をイムラグが発生したり、細かな操縦ができなかったりしたことが、重機オペレータたちを悩ませていました。
その後も無人化施工の技術改良は進められ、2011 年に発生した東日本大震災では、福島第一原発の事故による超高レベルの放射線環境下において、原子炉建屋周辺の瓦礫撤去などの作業で無人化施工技術は大いに活用しました。
無人化施工には、重機に搭載したカメラや、作業を側方などから視認するカメラからの画像を見ながら操縦する技術と、操縦者が重機から離れたところから目視確認により遠隔操縦を行う技術があります。状況に応じた対応が可能で、いずれにおいても操縦者は作業するその場にいる必要がありません。そのため、極めて危険な場所での工事や、人が入ることができない場所での工事も行うことができます。今後、海中での建設作業や宇宙での建設作業に応用されることが想定されています［写真 3、4］。
ソイルセメントタタキ

建築材料には、土と石灰を混ぜる「三和土」がありますが、土木材
写真 2 雲仙普賢岳での無人化施工風景（上）と遠隔操作による重機操作風景（下）料にも現地土にセメントを混ぜる「ソイルセメント」があります。土進めることが求められ、世界的にも例のなかった重機の「無人化施機によって現地土にセメントを混ぜ合わせるので、均質な混合が難工」が導入されました［写真 2］。

しいことと、土中水分量にセメントの固化反応が影響され、場所に具体的には、遠隔操縦関連技術と画像伝送技術の組み合わせに木では軟弱土の固化や簡易側溝の整形などに用いられますが、重より品質がばらつき、信頼性が充分とは言えませんでした。

より、重機を適切に動かす技術でしたが、特殊仕様のブルドーザやこの欠点を補うために、土と粉体を混ぜるプラントを搭載したバックホウ、45t 積超大型ダンプなどを組み合わせることで実現化「自走式土質改良機」が、世界に先駆けて日本のメーカーによる市されていました。しかし、現在からすれば技術は未熟で、操縦にタ場投入がなされ、混合性が向上し、軟弱土の固化処理の品質が安操縦者

セメントザイロ
加水装置
SR-G2000

ラジコン機

写真 5 加水型ソイルセメント製造（大量製造の為セメントサイロを併用）

写真 3 緊急対応の目視操作風景

写真 4 操縦装置（上面）と屋外操作姿勢

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電子基準点定するようになりました。さらに、加水を行うものが開発されたことで、加水型ソイルセメントとなり、より品質の安定した材料が製造

電子基準点仮想基準点できるようになっています［写真 5］。

移動局

この技術により、地盤にさまざまな勾配や造形を加えることが可能となり、長期にわたりその造形を維持することも可能です。
往復通信（VRS）
片道通信（FKP）

これからの技術

電子基準点

情報提供会社GPS やドローンを活用した情報化施工

図 3 高い精度が得られるVRS 方式 RTK 型 GNSS 測位

情報化施工とは、3D 設計データを基に仕上げ面となる法面整形やしき なら敷均しの層厚管理、ローラーによる転圧回数管理に用いる施工方

どこをどの深さまで掘削するかがキャビン内の表示装置に示され、法です。この技術により、通常、現場で準備作業として行われていオペレータがそれに沿って操作を行うことになります。

ちょうはた設計形状を示す丁張り設置がほぼ不要となり、準備作業の軽減

ブルドーザやローラも若干異なるものの、おおむね同様です［図 2］。になります。
情報化施工での床掘りは、掘削位置と深さを示した3D 設計デー

衛星測位システム（Global Navigation Satellite System）

タ、バックホウのバケット刃先位置がわかるシステム、バックホウ

位置測定を「GPS」と表記しましたが、正確には GNSS（人工衛星群の正確な位置を知るためのGPSなどにより施工され、丁張りや計測による測位システム）と言います。
「GPS」と言われる測位システムは員などは必要なく、バックホウのオペレータが室内に搭載された機ア メリカにより上 げ ら れ た 衛 星 群 を 指し て おり、ロシ ア の器のディスプレイ情報を確認しながら作業を進めることになります。

」、ヨーロッパ宇宙機構の「Galileo（ガリレオ）」、「GLONASS（グロナス）

見た目には、何もないところを適当に掘削しているように見えま」、日本の準天頂衛星「みちびき」
中国の「北斗 Compass（コンパス）

すが、3Dデータに沿った作業を進めており、従来の人が計測しな（現在 1 機だが今後 6 機運用体制になる）などが、順次整備が進められがら施工するよりも、微妙な高低差やワインディングなども容易にているGNSSです。

できる可能性もあり、遠近感などの表現もこれまで以上に豊かにできるかもしれません。

これらの衛星から測位情報を受けますが、最低 5 個以上の衛星からの情報を必要とし、数多くの衛星から受信できれば安定した精度が得られます。カーナビで用いられるGPSは測位精度が5〜使用する建設機械

20m 程度とされており、道路地図データとの組み合わせの結果、バックホウでは、エンジンルーム付近もしくはキャビン屋根部に見かけ上はもっとよい精度に見えています。

GPSアンテナを装着し、本体位置を計測します。アンテナ位置を基施工に用いるとなると、より高い精度での測位が求められるため、に本体の下部との回転位置や傾斜、作業装置であるブームやアー

RTK 方式と呼ばれる位置補正データを用いて、測位精度を2〜ム、バケットの相対角度により、バケット刃先位置を計算から求め5cmに向上させます。そのためには施工現場内もしくは近傍に基ることができます。このデータを3D 施工データに合わせることで、準となる基地局を設ける基地局方式か、電子基準点情報を携帯電ガイダンス画面で掘削位置を指示
GNSS

チルトセンサ

話経由で得るVRS 方式で位置補正データを取得します。現場の中で位置補正データを必要とする機会が多い場合や携帯電話が繋がりにくいところでは基地局方式が優位であり、使用機材が少なく携帯電話が繋がる環境であれば VRS 方式が有用となります［図 3］。
航空測量

ガイダンス画

従来、航空測量は有人航空機により行われていましたが、最近は「ドローン」などと呼ばれるUAV（Unmanned Aerial Vehicle 無人航空機）により、比較的狭い範囲で容易に航空測量ができるようになりました。整備前の地形測量や進捗段階を追った記録としての測量
図 2 情報化施工の建設機械

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傾斜センサーなども手軽に全体把握ができます。
UAV 測量に用いられる機材は GPSを装備し、プログラミングされた経路を自律航行することができます。そして、搭載されているにより測位を行う場合も、現場の上方空間の狭さや衛星位置などカメラでオーバーラップ率 60〜90％の写真を連続的に撮影するこにより受信衛星数が確保できていないこともあり、そうした確認もとができ、その撮影範囲に、座標や高さが既知の評定点などが写っ必要となります。ていることがあります（国土地理院が「UAVを用いた公共測量マニュアル」を整備しているので参考にしてください）。

情報化機材搭載重機は精密機械であるため、機材搭載のセンサーや測位機材の確認キャリブレーションが毎日必要であり、重機UAVには固定翼タイプとマルチコプタータイプとがあり、広さやのバケットやアームなどにガタ付きがあると正常な作業が行えない

目的に応じて選択されますが、飛行規制が法制度として示されていので、重機の整備にもこれまで以上に十分な配慮が欠かせません。

ます［写真 6］。
3D 設計図建築では BIMが進み、3D 設計により、形状や構造の視覚化が関係おわりに者間の共有性を高める効果も出ています。3D 化された設計を利用

機械土工は重機を中心とした職種であり、その重機の変化が業務し、基礎掘削や外構の施工にGNSSを利用した場合、深さ計測誤遂行に影響が出ます。
「無人化施工」と「情報化施工」の組み合わせ

差が 3〜5cm 程度ありますが、さらに計測誤差を小さくする技術とも模索され、将来的には人工知能による自動化も遠いものではなくしてTS（トータルステーション）を用いることもできます。3D 設計はなりました。

建物ばかりではなく土地の造成などにも使用することができ、さらなる利用範囲が広がっていきます。

標準的な仕事は自動化も含め機械化が進む可能性も高いなか、自然を相手にし現場の一品生産の建設産業は自動化だけに頼ることは困難で、技能を積み重ね、多くの経験を基にした応用力がなけ

情報化施工のリスクれば標準以外の状況への対応ができないと思われます。

3D 施工図などを用いて進めることは、机上確認のみとなりやすく、基礎位置を誤認する可能性が高くなります。また、衛星からの受信機械の進化に合わせ、機械を上手に使いこなし成果が出せる人
材教育を今後も進めていきます。

たまいし・しゅうすけ

写真 6 無人航空機測量に用いられるドローン。固定翼タイプ（左）とマルチコプタータイプ（右）日本大学生産工学部土木工学科卒業。
1975 年玉石重機（株）入社、2006 年代
表取締役社長、現在に至る。1986 年工学博士

自習型認定研修の設問
設問 1

設問 2

重機による無人化施工を初めて導入することになった出来事は次のどれか。

情報化施工に関する記述で正しいものは次のどれか。

a. 利根川の治水工事

a. 精度の高い測位情報を取得するためには衛星が 1 個あればよい。

b. 雲仙普賢岳の大噴火

b. 技能や経験、応用力は一切不要である。

c. 東日本大震災

c. 重機や機材の整備はこれまで以上に配慮が必要。

認定教材の設問への回答は、CPD 情報システムのページ

https://jaeic‑cpd.jp/にアクセスのうえ、お願い致します。
※不正解の場合は、単位に登録できない場合があります。
※自習型教材の選択欄における、会誌『建築士』選択項目は、平成 28 年 1 月より建築士会会員のみの表示項目になります。

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