清水建設は、山岳トンネルのインバート(トンネル底盤コンクリート)施工の効率化と安全性の向上を目的に、3次元スキャナとプロジェクタを一体化したインバート底面の掘削具合を可視化するシステムを開発したことを発表した。これにより、インバート底面の掘削の過不足を数値化し、その値を実際の底面上に色分けしてプロジェクションマッピングで表示できるため、作業員は過不足の値を視認しながら無駄なく掘削作業を行える。

表面形状と設計計画面の比較(出所:清水建設Webサイト)

山岳トンネルでは、地質の悪い地盤を掘削する際のトンネルの変形・崩落防止のために、底部に「インバート」と呼ばれるコンクリート製の底盤を築いている。

この施工では、最初にトンネル底部を掘削してコンクリートの打設スペースを設けるが、掘削深が設計の計画面に対して浅いと所定の品質を確保できず、深いと余分な掘削土砂(ズリ)と調整手間が生じ、コンクリート打設量も増加する。そのため、作業員が定規を用いて10分～15分かけて確認作業を実施する必要があり、掘削作業の妨げとなっていた。

このたび開発されたシステムは、こうした課題を一挙に解決するもの。インバート底面の表面形状を3次元計測するスキャナ、計測値と設計計画面の差異を瞬時に求め、底面表面に画像データを作成する解析ソフト、画像データを底面表面に照射するプロジェクタから構成される。

システム本体をインバートの施工個所付近に設置し、スキャナでインバート底面と周辺の3次元の形状データを取得する。解析ソフトはそのデータからプロジェクタの3次元位置情報を認識し、3次元形状データと設計計画面との差異を瞬時に求め、プロジェクタからインバート底面に照射する画像データを作成する。

なお、一度に照射できる画像の面積は約30m2(幅4ｍ×奥行7～8ｍ)で、実際の底面と設計計画面との差異を5cm単位で色分け表示できるという。

バート底面に照射した画像データの様子(出所:清水建設Webサイト)

このシステムにより、作業員は掘削すべき場所と掘削量を容易に視認できるため、掘削効率が格段に向上するうえ、足元が不安定な場所での底面形状の確認作業がなくなり、作業の安全性も向上する。

同社は今後、このシステムを山岳トンネルの現場に水平展開するとともに、トンネル上半の掘削作業への展開に向けた技術開発にも取り組むとのことだ。

なお、同システムは、7月12日～14日に名古屋国際会議場で開催される「第52回地盤工学研究発表会」の技術展示コーナーに出展される。