鹿島建設株式会社（以下、鹿島）は、株式会社演算工房（社長：林稔、京都市上京区、以下「演算工房」）と共同で「インバートリアルタイム管理システム」を開発し、中日本高速道路株式会社発注の「東海環状自動車道 養老トンネル南工事」（三重県いなべ市）に初導入というリリースニュースをおとどけします。
インバートリアルタイム管理システム
掘削からコンクリート打設まで生産性と安全性を向上させた管理が可能
インバートリアルタイム管理システム（以下、本システム）は、測量にLiDARを用いることで、高精度かつリアルタイムな数値評価を可能にしました。
これにより、従来は掘削時に技能者が掘削範囲内に立ち入って測量していた作業が不要となります。
さらに、掘削形状を可視化した画像を重機の運転席でオペレータが確認しながら施工を進めることができるため、余掘を最小限に抑えた高精度な施工が可能です。
また、コンクリート打設においては出来形管理や過不足を定量的に把握でき、無駄のない確実な施工を行うことができます。
本システムの開発により、インバート施工の生産性と安全性の向上に大きく貢献するとともに、省人化も実現しました。
掘削状況とタブレットのリアルタイム計測結果画面
運転席モニター確認状況
開発の背景
従来のインバート施工における出来形測量は技能者の手作業に依存しており、いくつかの課題がありました。重機による掘削作業中は測量が行うことができないため、出来形の過不足をリアルタイムに把握することが難しく、また掘削範囲内への立ち入りは安全上のリスクも伴います。
さらに、コンクリート打設中についても同様にリアルタイムでの数量把握ができず、その結果、材料や時間のロスが生じやすい点が課題となっていました。
これらの課題に対し、掘削・打設状況をリアルタイムに把握し、出来形の見える化により迅速かつ正確な判断、さらにICTデータ活用による定量的な数値判断を可能とする「インバートリアルタイム管理システム」の開発に着手しました。
従来の掘削面出来形測量状況
インバートリアルタイム管理システムの概要
本システムは、LiDAR、計測解析用PC、座標計測用プリズム、トータルステーション（TS）で構成しており、現場の状況に合わせて、インバート桟橋※1に設置するタイプと、トンネル壁面に設置するふたつのタイプがあります。
両タイプともにインバートの施工面全体を高精度に測量し、掘削からコンクリ―ト打設まで同一のコンター（測量結果を色分けして表示）による可視化画像を生成するため、リアルタイムに仕上がり状況を管理できます。
※1 インバート作業箇所をまたぐ仮設の桟橋
掘削管理
本システムでは、トンネル壁面に取り付けたプリズム一体型のLiDARにより掘削状況を計測し、その結果をバックホウやブレーカの運転席に設置したタブレットやスマートフォンへリアルタイムに反映します。これにより、オペレータは施工状況を一目で把握でき、技能者による掘削範囲内での測量作業が不要となります。
また、プロジェクターを併用することで、オペレータが 掘削面やコンクリート打設面に投影された画像を見て作業することも可能です。
プロジェクターによる掘削面への投影状況
コンクリート打設管理
打設中は現場内のPCやタブレット、スマートフォンにより、打設管理の社員他がリアルタイムで測量結果を確認できます。これにより出来形や作業進捗の確認、コンクリート打設残量の数値が一目で把握でき、無駄のない施工が可能です。
本システムによるリアルタイム計測画面
効果
従来は技能者による掘削面出来形測量作業に約60分要したうえ、安全面での課題もありましたが、本システムでは±20mmの高精度な測量とリアルタイムな計測により、掘削時の余掘りとコンクリート打設時の材料ロスを低減し、施工時間の大幅な短縮とコストの縮減、安全な施工を実現します。
今後の展開
鹿島は、本システムを水平展開し、現場で運用しながら改良を進め、さらに効率的なインバート施工の実現を目指します。
工事概要
工事名称：東海環状自動車道 養老トンネル南工事
工事場所： 三重県いなべ市北勢町二之瀬
発注者： 中日本高速道路株式会社 名古屋支社
施工者： 鹿島建設株式会社
工事諸元： 本坑掘削、支保工 2,062m、避難坑掘削、支保工 2,048m、本坑インバート514m
資料引用：鹿島
おわりに
今回は、鹿島が新たに導入を発表した「インバートリアルタイム管理システム」のニュースを起点に、トンネル建設における「インバート（底部）」の重要性について掘り下げてみました。
この新システムは、LiDAR（レーザー測量）を用いて、トンネル底部の掘削からコンクリート打設までの状況を、ミリ単位の高精度でリアルタイムに可視化する画期的な技術です。
従来は作業員が重機のすぐ近くで手作業による測量を行っていましたが、新技術によりオペレータが運転席のタブレットや直接投影された画像を見ながら正確に施工できるようになりました。
これにより、危険な作業が不要になるだけでなく、「余掘り」と呼ばれる無駄な掘削や材料ロスを防ぎ、現場の大幅な効率化を実現しています。
では、なぜ最新技術を駆使してまで「トンネルの底」を精密に施工する必要があるのでしょうか。
それは、インバートの施工をおろそかにすると、トンネル開通後に致命的な影響を及ぼすからです。
山の中を貫くトンネルは、上や横からだけでなく、下からも土が膨張しようとする強大な「地圧」を常に受けています。
インバートはトンネルの底を繋ぎ、断面全体を強固なリング構造にして全方向からの圧力に耐える、いわば「要（かなめ）」の役割を担っています。
もし底部の施工精度が低かったり強度が不足していたりすると、下からの圧力に負けて道路面が波打つように盛り上がる「盤ぶくれ（隆起）」が発生します。
さらに、トンネル全体のバランスが崩れることで側壁に亀裂が入り、コンクリート片の剥落や漏水を引き起こす原因にもなります。
ひとたび開通後にこれらを修復しようとすれば、長期間の通行止めや莫大な改修費用がかかり、社会的に大きな損失をもたらしてしまいます。
鹿島の新しいシステムは、単なる現場の「省人化・効率化」にとどまりません。
完成後はアスファルトの下に隠れて見えなくなってしまう足元を、確実に造り込むことで、数十年先を見据えたインフラの安全性を担保するための重要な技術革新です。
私たちが普段当たり前のように通行している安全なトンネルは、こうした目に見えない最新の土木技術によって力強く支えられているのですね。
【リリースニュース配信元】
□鹿島建設株式会社
リリースニュース
https://www.kajima.co.jp/news/press/202608/6c1-j.html
□株式会社演算工房
