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山岳トンネルの地山強度情報を一元管理、3D分布モデルで可視化：CIM

戸田建設は、山岳トンネル施工時の地山強度の管理手法として、各メーカーのコンピュータジャンボから出力される削孔データを一元的に集約し、地山強度の3D分布モデルを作成して地山状況を可視化するシステムを開発した。

» 2023年06月02日 08時00分公開

[BUILT]

　これまで、削孔データはコンピュータジャンボのメーカー各社で出力形式が異なり、必要なデータへのアクセスや複数現場の比較が困難であった。そこで同社はデータを共通の2ファイル形式に変換し、一元的な集約や比較分析、利活用を容易にした。また、削孔データより得られる穿孔エネルギーから地山強度を推定できることを利用し、地山強度の3D分布モデルにより地山状況を可視化するシステムを開発した。地山状態を把握により、より安全に施工できるとしている。

削孔データ共通形式、穿孔エネルギー3D分布　出典：戸田建設プレスリリース

　これらの具体的な手順として、まずコンピュータジャンボから削孔データの自動出力後、現場事務所のサーバに保存、Web上のドライブに同期する。次に、削孔データの形式を共通形式に変換、これを元に穿孔エネルギーの3Dモデル描画用データを作成、さらに汎用3DCADソフトにインポートし、穿孔エネルギー3D分布モデルを作成する。

　穿孔エネルギーの分布は統計的な空間補間処理で算出し、汎用CADソフト上にソリッドモデルの形で作成する。このモデルは、描画用データ作成時に座標変換を行い、他のモデルに容易に組み込める。また任意の断面で分割し、3D CAD上の表示をカスタマイズできる。

穿孔エネルギー3D分布モデル作成フロー　出典：戸田建設プレスリリース

　建設業界では人手不足と労働環境の改善の必要性からICT技術の導入が促進されている。また昨今の社会情勢の変化によりインフラ分野のDX推進も急務だ。さらに、国土交通省の直轄工事では、2023年度からBIM/CIMが原則適用となった。

　同社は今後、穿孔エネルギー分布モデルのBIM/CIMモデルへの統合の検討や、集積した削孔データを活用し、山岳トンネルの各種施工の自動化、合理化を推進していくという。

AIを用いた「最適発破設計システム」を国交省の現場で試行、戸田建設ら
戸田建設、Rist、演算工房の3社で構成されるコンソーシアムは、山岳トンネルの発破掘削工法として、最適な掘削形状となる発破パターンをAIで算出する「最適発破設計システム（仮称）」を開発した。今後は、最適発破設計システムが、発破の影響が大きいと思われる一部のパラメータをベースに発破設計の自動化を行ったものであることを踏まえ、多様な地質に対応するため、新たなパラメータを組み込み、精度を高めていく。
運転席でリアルタイムにトンネル周辺地山の性状を確認可能な新システム、西松建設
西松建設は、ドリルジャンボの切羽前方探査システム「DRISS」向けに、地山評価の作業を自動化し、施工重機の運転席でリアルタイムにトンネル周辺地山の性状を確かめられる「DRISS-3D_Monitor」をジオマシンエンジニアリングとともに開発した。DRISS-3D_Monitorは、作業員の“感覚知”や“経験知”であった詳細な地山性状を、穿孔したその場で3次元的に“見える化”することによって、現場、関連部署、客先などにスムーズな情報共有を実現し、施工への迅速な反映が可能となっている。
切羽前方地山の弾性波速度と比抵抗を一度に測れる技術を開発、戸田建設
戸田建設は切羽（きりは）前方にある地山の物理的特性を容易に測れる調査技術「DRiログ」を開発した。DRiログは、切羽から削孔検層（DRISS）などで設けた水平孔に、センサーを内蔵した測定管を挿入することで、地山の代表的物性値である弾性波速度と比抵抗分布を測れ、トンネル施工に重要なデータを一度に取得することができる。今後、同社は、破砕帯など地質条件の悪い地山のトンネル掘削にDRiログを適用して、トンネル掘削の安全性を向上させ合理的なトンネル施工を実現する。
ロックボルト打設専用機にモルタル供給装置と遠隔操作機能を搭載、大成建設
大成建設は、ロックボルト打設専用機「BOLTINGER」にモルタル供給装置を搭載し、ガイダンス機能付き遠隔操作システムを実装した。