地中連続壁の「リアルタイム施工管理システム」を清水建設が開発：施工管理

清水建設は、地中連続壁の掘削作業を効率化すべく、地中での掘削機の位置・姿勢と掘削形状をリアルタイムに3次元する「リアルタイム施工管理システム」を開発した。システムを活用することで、掘削工程のサイクルタイムを従来比で20〜25％に短縮し、コストも10％以上を削減する。

[BUILT]

　清水建設は2020年10月13日、地中連続壁の掘削作業を効率化させるため、地中での掘削機の位置・姿勢と掘削形状を3次元で可視化する「リアルタイム施工管理システム」を開発したことを明らかにした。

掘削機の位置・姿勢と掘削形状を3D化

「リアルタイム施工管理システム」が示した3次元の掘削形状　出典：清水建設

　大深度地下を利用して、道路や鉄道を建設する場合に必要な巨大な立坑をはじめ、敷地境界に沿って大規模な根切りを行う場合の土留壁では、通常は地中に連続壁を構築する。施工にあたっては、専用の掘削機を用いて、3×2メートル程度の溝を掘削し、鉄筋籠を建て込み、コンクリートを打設する作業を繰り返すことから、生産性の向上には掘削作業の効率化が欠かせないものとなっていた。

　掘削作業は、クレーンで吊（つ）り下げた掘削機で行い、所定の位置に掘削機がセットされると、自重により地中に向かって掘進し、オペレータはモニターに表示される掘削機の底面と掘削計画線が一致するように、掘進方向を制御する。しかし、地盤の固さなどの条件が不均一のため、計画線通りに掘進するのは難しく、掘進中に掘削形状を確認する方法もこれまで無かった。

　そこで清水建設は、掘削機の位置・姿勢と掘削形状を3D化して、掘削断面に欠損が生じている箇所を色分け表示する機能を備えた「リアルタイム施工管理システム」を開発するに至った。

　掘削機の位置・姿勢は、地上に設置した計測器と掘削機をつないだ2本のワイヤの吊り元の水平座標、ワイヤの巻き出し長、掘削機に設置した傾斜計などの計測データを基に算出する。掘削機の位置・姿勢の3次元データをストックしていくと、掘削形状の可視化が可能になり、オペレータは掘削断面に欠損が生じた場合は都度、再掘削することで設計通りの掘削断面を確保することが可能になる。

掘削機と計測器　出典：清水建設

　これまでにも清水建設では、同様の計測データを収集していたというが、2次元での見える化にとどまっており、計測データもストックしていなかった。このため、掘進中に掘削形状を確認できず、所定の深度まで掘削すると、掘削機を地上に引き揚げ、超音波計測器を溝に挿入して掘削形状を計測し、必要に応じて再掘削していた。

　しかし今後は、リアルタイム施工管理システムを活用することで、今までの一連の手間が掛かる作業が無くなるため、掘削工程の時間が今までの手法に比べ、20〜25％に短縮し、コストも10％以上を抑えられるとしている。