AIカメラでシールド掘削土砂の土質を自動判別、正答率92％超 戸田建設：AI

戸田建設は、泥土圧シールド工法で掘削土量の計測精度を高めるため、オールインワンAIカメラ「AIMERA」を活用した土質自動判別技術を開発した。検証では毎分60メートルで移動する掘削土砂を撮影し、AIによる土質判別で92％を超える正答率を確認した。

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　 戸田建設は2026年9月29日、泥土圧シールド工法で掘削土砂の土量計測精度を高めるため、オールインワンAIカメラ「AIMERA」を活用した土質自動判別技術を開発したと発表した。

　ベルトコンベヤーで搬送する掘削土砂をAI画像解析し、砂質土や粘性土、砂礫などの土質を自動判別する。戸田建設が既に開発している掘削土量計測管理システムに組み込むことで、土質変化に応じて近赤外水分計の計測設定を自動で切り替えられるようにした。

本技術を導入した新たな掘削土量計測システムの概要　出典：戸田建設プレスリリース

　従来の掘削土量計測管理システムは、泥土圧シールド工法のベルトコンベヤー式土砂搬送を対象に、重量、体積、含水比の3種類の計測値と、土質調査結果などから得た実地盤の値を用いて掘削土量をリアルタイムに算出する。累積土量を可視化し、管理値との比較もリアルタイムで行える。

　土量計測システムの含水比の計測には近赤外水分計を採用している。含水比を計測するには、計測対象の含水比と近赤外光の反射量との相関を示す「検量線」を事前に作成する必要がある。検量線は計測対象ごとに異なるため、対象に合わせた切り替えが必要になる。従来、土質変化は熟練技能者が目視や触感で判断していた。そこで戸田建設は、土質の変化をリアルタイムに自動判別するため、RistのAIMERAを活用した。

　AIMERAはAI実行用のエッジデバイスを搭載し、照明、カメラと一体化している。粉じんや振動の多い現場に専用PCを設置する必要がなく、設置に伴うリスクや手間を抑えられる。スタンドアロンで動作し、ネットワークがない場所や電波が弱いシールド坑内でも稼働する。本体寸法は140（幅）×140（高さ）×158（奥行き）ミリ。

　戸田建設はAIMERAを用いた事前検証で実用可能性を確認した後、実際のシールドトンネル坑内で導入適性と土質判別精度を検証した。Ristが撮像設計から画像解析AIの開発までを担当し、戸田建設が坑内のベルトコンベヤー上にAIMERAを設置して搬送中の掘削土砂を撮影した。

　検証では、毎分60メートルで移動する掘削土砂を対象とした撮像でも、AIによる土質判別で92％を超える正答率を確認した。シールド坑内でもリアルタイムに高精度な自動判別が可能だとしている。

　戸田建設は今後、AIMERAを活用した土質自動判別技術を掘削土量計測管理システムに組み込み、シールド機の掘削制御の高度化を図る。シールドトンネル工事の自動化に向けた要素技術の1つとして確立するとともに、建設現場のDXを推進する。

土質判別精度の検証状況　出典：戸田建設プレスリリース