ダム基礎処理工を自動化、24時間連続施工が可能に 鹿島建設：i-Construction 2.0

鹿島建設は、ダム基礎処理工のボーリングとグラウチング作業を自動化し、24時間連続施工を可能にする基礎処理自動化技術を開発した。従来工法と比べて日当たり施工量を50％向上させ、1サイクルにかかわる作業人員を最大70％削減した。

[BUILT]

　鹿島建設は2026年10月21日、ダム基礎処理工のボーリングとグラウチング作業を自動化し、24時間連続施工を可能にする基礎処理自動化技術を開発したと発表した。秋田県で施工中の成瀬ダム堤体打設工事における基礎処理工の一部に適用し、従来工法と比べて日当たり施工量を50％向上させ、1サイクルにかかわる作業人員を最大70％削減した。

　開発した基礎処理自動化技術は、ボーリングロッドの脱着を含む一連の削孔作業を自動化する「自動ボーリングマシン」と、セメントミルクの配合決定から注入、洗浄までを自動化する「自動グラウチングシステム」から成る。自動ボーリングマシンは鹿島建設、ケミカルグラウト、日特建設、東亜利根ボーリングの4社、自動グラウチングシステムは鹿島建設、ケミカルグラウト、日特建設の3社で共同開発した。

自動ボーリングマシン（左）、自動クラウチング用注入プラント　出典：鹿島建設プレスリリース

　2024年4月の時間外労働時間の上限規制適用に伴い、昼夜二交代制勤務の稼働時間は最大22時間から16時間に短縮された。

　ダム基礎処理工はボーリングとグラウチング作業を繰り返しながら施工を進めるが、いずれの作業も中断は困難だ。ボーリング作業を中断すると削孔した孔壁が崩壊するリスクがあり、グラウチング作業の中断はセメントミルクの固化によって十分な改良効果が得られないなど品質トラブルの原因となる。グラウチング作業では、注入時間が5〜6時間に及ぶ場合もあり、手動でセメントミルクの濃度を段階的に高配合へ切り替える必要があった。昼夜二交代制勤務では休憩や交代時間を避けて作業開始時刻を調整する必要があり、長時間連続して施工できる時間帯が限られることから、施工効率の低下が課題となっていた。また、監査廊内などの狭い空間で作業する技能者の負担軽減も求められていた。

セメントミルクの配合から注入、洗浄までを自動制御

　自動ボーリングマシンは、ボーリングロッドの脱着を含む一連の削孔作業を自動化し、熟練技能者と同等以上の削孔速度を確保する。

　自動グラウチングシステムは、水押し試験からセメントミルクの配合決定、製造、注入指示、注入時の運転管理、注入後のプラントと配管の洗浄までを自動化する。システムは、管理室、中央プラント、セメントミルクの濃度を任意に調整できる原液希釈装置を備えた自動グラウチング用注入プラント、パッカー装置から成る。

　ボーリングとグラウチングのいずれも、異常を検知した際には設備の自動停止や現場関係者への自動アラートが可能だ。

基礎処理自動化技術の構成　出典：鹿島建設プレスリリース

自動グラウチング用注入プラントに搭載した原液希釈装置　出典：鹿島建設プレスリリース

成瀬ダムで実証、5500メートル以上の岩盤改良に適用

　鹿島建設は、秋田県で施工する国土交通省東北地方整備局発注の「成瀬ダム堤体打設工事（第2期）」で、カーテングラウチングと補助カーテングラウチングの一部に開発技術を適用した。カーテングラウチングは、ダム基礎として地下に連続したカーテン状の止水壁を形成するもの。

　ボーリングとグラウチング作業の1ステージの施工には、準備や片付けを含む1サイクルで約15時間を要する。1ステージはセメントミルクの注入区間を指し、一般的には5メートルとなる。実証では、一連の作業を中断せずに1ステージを施工できることを確認した。休憩や交代時間も無人で施工を継続できるため、24時間連続施工が可能となり、従来工法と比べて日当たり施工量が50％向上した。1サイクルに必要な技能者数も最大70％削減した。無人施工によって複数箇所での同時施工も可能になる。

　自動グラウチングシステムは、延長5500メートル以上の岩盤改良に適用し、累計1000回以上の自動注入を実施した。

成瀬ダムのグラウチング位置図　出典：鹿島建設プレスリリース