建設機械施工 Vol.73

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CMI 報告No.8

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トンネル点検支援技術の性能カタログ作成における技術検証伊藤良介

現在，トンネル点検作業の効率化・省力化を目的として，民間の開発者等により様々な技術開発が進められている。このような中，国土交通省では，トンネル点検支援技術の性能等を取りまとめた性能カタログの公表に取り組んでいる。性能カタログ作成にあたっては，技術の性能を確認するための技術検証を実施しており，当研究所は新技術の導入促進機関として，技術検証を行った。本稿では，性能カタログについて概要を述べ，技術検証における取り組みについて紹介する。
キーワード：トンネル，点検，点検支援技術，性能カタログ，技術検証

1．はじめに新技術の活用に必要な技術基準類の検討や技術の実証を行うための第三者機関等を指し，公募・選定の手続

トンネルや橋梁といった道路構造物の点検作業においては，点検作業の効率化等を目的として，新技術のきを経て，本取り組みの対象となるトンネル分野では，当協会が指定されている。

積極的な活用が求められている。国土交通省では，橋梁及びトンネルの点検作業の合理化に資する新技術の3．性能カタログ検証を行うとともに，新技術選定の際に参考となる点検支援技術の性能カタログ案（以降，性能カタログ）（1）性能カタログの概要を作成し，公表している。

性能カタログは，性能カタログ内で定められた標準

本稿では，当研究所が新技術の導入促進機関として項目に対する性能値をカタログ形式で取りまとめたも実施した，トンネル点検支援技術の性能カタログ作成のである。定期点検業務の受注者は，新技術の活用をにおける技術検証について紹介するものである。

検討するにあたって，性能カタログを利用することで，掲載されている技術の現場への適用性や性能等を確認2．新技術導入促進機関することができる。発注者においても，受注者が選定した新技術利用の協議にあたり，新技術の性能等を確

国土交通省道路局では，令和元年 12 月に開催された「道路技術懇談会（座長：久田真東北大学大学院教認するための資料として性能カタログを利用することができる。

授）」において，良い技術は活用するとの方針のもと，異業種・他分野技術や新材料など，これまで必ずしも（2）技術の分類十分でなかった分野も含めて導入を促進していくこと

性能カタログにおける点検支援技術は，計測手法等を目的とする道路分野における新技術導入促進方針の特性に応じて，「画像計測技術」，「非破壊検査技術」，（案）が示された。また，令和 2 年 4 月に開催された「計測・モニタリング技術」，「データ収集・通信技術」

道路技術懇談会において，道路局より令和 2 年度 新に分類される。表─ 1 に，各分類の技術の概要を示す。

技術導入促進計画（案）が提示され，有識者等による議論を経て，「道路分野における新技術導入促進方針」（3）性能カタログの構成ならびに「令和 2 年度 新技術導入促進計画」が公表

表─ 2 に，性能カタログを構成する標準項目を示す。

された。新技術導入促進計画には，導入促進の対象と性能カタログでは，機器等の仕様・能力に対する開発なる技術分野と導入促進機関の関係が示されている。

者の保証及びその前提条件（利用条件等）が，類似のここでいう導入促進機関とは，国土交通省と連携して目的や原理の機器間で比較可能になることを意図し，

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表─ 1 技術の分類（国土交通省：点検支援技術性能カタログ（案）第 1 章1）を基に作成）

技術分類

技術の概要
点検対象構造物（橋梁又はトンネル）の画像を撮影又は計測する技

画像計測技術術，画像を処理し調書作成を支援する技術
点検対象構造物（橋梁又はトンネル）の変状を外部から非破壊検査により計測する技術

非破壊検査技術

点検対象構造物（橋梁又はトンネル）をセンシング又はモニタリン

計測モニタリング技術

グする技術
点検対象構造物（橋梁又はトンネル）に設置したセンサ等により計測したデータを収集し，通信技術によりデータ転送する技術

データ収集・通信技術

表─ 2 性能カタログの標準項目（国土交通省：点検支援技術性能カタログ（案）付録 1 点検支援技術性能カタログの標準項目2）を基に作成）

技術分類

画像計測技術標準項目表─ 3 計測性能項目（国土交通省：点検支援技術性能カタログ（案）付録 1 点検支援技術性能カタログの標準項目2）を基に作成）

技術分類
撮影速度

２．基本諸元３．運動性能計測精度（ひび割れ）
画像計測技術４．計測性能

色識別性能
計測速度

７．図面
１．基本事項

非破壊検査技術

２．基本諸元

計測モニタリング技術

データ収集・通信技術

長さ計測精度（長さの相対誤差）
位置精度

５．画像処理・調書作成支援
６．留意事項（その１）（その２）

非破壊検査技術

検証項目

１．基本事項

計測精度（劣化，表面近くの空洞／うき・はく離）

３．運動性能位置精度

４．計測性能５．留意事項（その１）（その２）
６．図面

計測レンジ

１．基本事項
２．基本諸元

S/N 比

検出性能
検出感度
計測・モニタリング技術

３．運動性能４．計測性能５．留意事項（その１）（その２）
６．図面

計測精度
計測速度
位置精度
色識別性能

１．基本事項
２．基本諸元３．留意事項（その１）（その２）４．図面分解能を同じ尺度で比較可能となることを期待して，標準の検証方法が設定されている。表─ 3 に各分類の計測性能の項目を示す。

国が標準項目や記載方法を指定している。一方で，性能値他の具体の内容の記載は開発者の責任で行われ（2）検証方法の立案る。

各検証項目に対して，検証方法を立案した。ここでは，一例として画像計測技術の検証方法を表─ 4 〜 6

4．技術検証に示す。

（1）技術検証の概要（3）技術検証の実施

技術検証は，技術開発者がカタログ値として記載す設定した検証項目と検証方法により，各技術の技術る性能値を求めるために実施されるもので，検証結果検証を実施した。写真─ 1 に，技術検証の状況を示す。

は「性能確認シート」に取りまとめられ，カタログと表─ 7 は，技術検証等を経て，令和 2 年 6 月に公表

ともに公表されている。検証方法については，各技術された性能カタログの掲載技術の一覧である。

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表─ 4 画像計測技術（最小ひび割れ幅・計測精度）
3）（国土交通省：新技術利用のガイドライン（案）を基に作成）

指標の意図

どこまで細いひび割れ幅を画像から確認でき，画像からひび割れ幅を計測した結果の確からしさを評価する。
① 幅 0.1 mm 〜 3.0 mm の間で異なるひび割れ幅を模した供試体を作成する。作成する供試体の内容は以下の通りとする。
(a) ひび割れ幅 0.1 mm 〜 1.0 mm については 0.1 mm 間隔で作成(b) ひび割れ幅 1.0 mm 〜 3.0 mm については 0.5 mm 間隔で作成(c) 各供試体につき「縦」「横」「斜め」の 3 種類をそれぞれ作成(d) 現地でのひび割れ幅が既知の場合，現地でのひび割れを用いても良い

試験方法② 最小ひび割れ幅の検証において撮影した画像から各模擬ひび割れ幅の計測結果と真値の誤差（mm）の二乗平均平方根誤差が「計測精度」である。
③ 環境条件として記載する日照条件として，想定している環境照度のパターンごとに，模擬供試体，あるいは，設定したひび割れのパターンを設置して，撮影する。以下は標準的なパターンだが，カタログの環境条件において別の境界値で定める場合は，それに従う。
• 〇 klx 未満（トンネル内の照度）• 〇 klx 未満／〇 klx 以上の混在（照度差が〇 klx 以上）④ 撮影画像により検出可能なひび割れを判定する。なお，超解像技術等を適用する場合は，同技術適用後の画像に対して検出したひび割れを求める。得られた結果より，最小ひび割れ幅を求める。

参考図摸擬試験体のイメージ表─ 5 長さ計測精度（長さの相対誤差）
3）を基に作成）（国土交通省：新技術利用のガイドライン（案）

指標の意図

画像からひび割れ長さなど，複数の画像を合成したうえで計測した長さの確からしさを評価するもの。
① トンネル壁面の４箇所に，目印となるマーカーを設置する（下図）。
・全線直線のトンネルでは任意の１箇所（目地をまたがっても良い）に設置

試験方法

・曲線を有するトンネルでは曲線区間の任意の１スパン（複数の曲率を有するトンネルでは曲率ごとに）の両側の壁面に設置② ロボットにより，走行撮影を行う。
③ トンネル展開画像から，４箇所のマーカー間の縦断・横断方向の距離を求める。
④ 上記③で求められたマーカーの間の距離と設置場所の実測値との誤差を算出することによって検証する。
※計測結果を手動で図面に合わせて伸縮させることで合成する機構の場合は，検証箇所を合成の起点としないこと。

参考図

マーカー設置イメージ

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表─ 6 位置精度3）を基に作成）（国土交通省：新技術利用のガイドライン（案）

指標の意図

画像に座標を与えた際の真位置とのズレを評価するもの。
① トンネル壁面の４箇所に，目印となるマーカーを設置する（下図）。
・全線直線のトンネルでは任意の１箇所（目地をまたがっても良い）に設置
・曲線を有するトンネルでは曲線区間の任意の１スパン（複数の曲率を有するトンネルでは曲率ごとに）の両側の壁面に設置

試験方法② ロボットにより，走行撮影を行う。
③ 各マーカーの基準線からの距離（覆工目地からの水平距離，路面からの鉛直距離等）を求める。
④ 上記③で求められた基準線（目地・路面）とマーカー間の距離の実測値との誤差を算出することによって検証する。
※計測結果を手動で図面に合わせて伸縮させることで合成する機構の場合は，検証箇所を合成の起点としないこと。

参考図

マーカー設置イメージ

写真─ 1 技術検証の状況（国土交通省：点検支援技術性能カタログ（案）付録 2 技術の性能確認シート 4）より引用）

5．おわりに現在，性能カタログの改定・更新作業が進められている。今後も技術の登録は続けられる予定であり，技術数も徐々に増えていくことになると思われる。性能カタログに掲載された技術が，現場条件や目的に応じて適切に採用され，点検作業の効率化・省力化が進められることを期待する。

《参 考 文 献》
1）国土交通省：点検支援技術性能カタログ（案）第 1 章 性能カタログの活用にあたって
令和 2 年 6 月（https://www.mlit.go.jp/road/sisaku/inspection-support/zenbun.html）
2）国土交通省：点検支援技術性能カタログ（案）付録 1 点検支援技術性能カタログの標準項目
令和 2 年 6 月（https://www.mlit.go.jp/road/sisaku/inspection-support/zenbun.html）
3）国土交通省：新技術利用のガイドライン（案）平成 31 年 2 月（https://www.mlit.go.jp/road/tech/）4）国土交通省：点検支援技術性能カタログ（案）付録 2 技術の性能確
認シート
令和 2 年 6 月（https://www.mlit.go.jp/road/sisaku/inspection-support/
zenbun.html）
5）国土交通省：点検支援技術性能カタログ（案）の掲載技術一覧
令和 2 年 6 月（https://www.mlit.go.jp/road/sisaku/inspection-support/）建設機械施工 Vol.73

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表─ 7 性能カタログの掲載技術の一覧（トンネル点検支援技術）（国土交通省：点検支援技術性能カタログ（案）の掲載技術一覧 5）を基に作成）

技術番号

技術名

TN010001−V0020

画像解析を用いたコンクリート構造物のひび割れ定量評価技術

TN010002−V0020

社会インフラ画像診断サービス「ひびみっけ」

TN010003−V0120

走行型高精細画像計測システム（トンネルトレーサー）

TN010004−V0120

道路性状測定車両イーグル（L&L システム）

TN010005−V0020

社会インフラモニタリングシステム（MMSD® Ⅱ）

TN010006−V0120

走行型高速 3D トンネル点検システム
MIMM−R（ミーム・アール）/MIMM（ミーム）TN010007−V0020

一般車両搭載型トンネル点検システム

TN010008−V0120

トンネル覆工表面撮影システム

TN020001−V0020

デジタル打音検査とデジタル目視点検の統合システム

TN020002−V0020

道路性状測定車両イーグル（トンネル形状計測）

TN020003−V0020

レーザー打音検査装置

TN020004−V0020

天秤方式移動型レーダ探査技術

TN020005−V0020

打音検査ユニット

TN020006−V0020
TN030001−V0020
TN030002−V0020
TN030003−V0020

走行型高速 3D トンネル点検システム
MIMM−R（ミーム・アール）−レーダ探査技術−
OSV を活用したトンネル附属物の監視技術
3 軸加速度センサを用いた傾斜計による，トンネル内付属物（照明器具・標識等）の傾斜角度変位モニタ
リングシステム
MIMM−R（ミーム・アール）のレーザースキャナを活用したトンネル内装板背面の覆工変状の監視技術［筆者紹介］
伊藤 良介（いとう りょうすけ）（一社）日本建設機械施工協会
施工技術総合研究所
研究第一部