AIを活用したニューマチックケーソン工法での掘残し幅計測システム：AI

鹿島建設、三菱電機、三菱電機エンジニアリングは、ケーソン内へ入出函することなくケーソン函内における刃口、土砂の境界および掘削状況をリアルタイムかつ定量的に把握できる、ケーソン掘残し幅計測システムを開発した。

[BUILT]

　鹿島建設は2019年7月18日、三菱電機、三菱電機エンジニアリングと共同で、作業員がケーソン内へ入出函することなくケーソン函内における刃口、土砂の境界および掘削状況をリアルタイムかつ定量的に把握できる、ケーソン掘残し幅計測システムを開発したと発表した。

スキャンした3D点群データと、撮影した画像を組み合わせて分析し、刃口と土砂の境界と、掘削状況を検出および表示する（左：点群表示、右：天面表示）　出典：鹿島建設

システム構成のイメージ　出典：鹿島建設

　本システムは、ケーソン函内に設置した耐環境レーザースキャナ、刃口全周を画角に収める複数の超広角ネットワークカメラ、地上部に設置したPCの3点からなる。レーザースキャナは、天井レールを走行する掘削機械の干渉を考慮して高さ20センチの小型機器を新たに開発した。

超広角カメラで撮影した画像　出典：鹿島建設

　刃口と土砂の境界線は、レーザースキャナで得たケーソン函内の3D点群情報から算出する。レーザースキャナで点群化できない範囲については、ネットワークカメラで収集した画像を基にAI技術で土砂境界を推定し補完する。収集した画像を短冊状にトリミングし、刃口と土砂の境界を指定した教師データを学習させることで目視に近い識別精度を得た。

ニューマチックケーソンの函内から見た土砂境界部付近　出典：鹿島建設

　ニューマチックケーソン工法は、潜函作業員の経験則より掘削位置を決めるため、ケーソンの傾斜や急沈下、過沈下が起こる恐れがあった。対策として掘削時にレーザー測量による掘削状況の計測をしているが、ケーソン刃口全体における掘残し幅を正確に把握できないという問題があった。

　鹿島は今後、日々の計測で蓄積する境界線データを教師データとすることで、新たな土質の現場であっても境界判別ができるシステムへ高度化するとしている。さらに、本システムから得たデータを蓄積、分析することで、沈下予測や最適な掘削制御に活用できるとしている。