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砂防堰堤の无人化?自动化施工へ

図版:3号砂防堰堤(3次元モデル)

3号砂防堰堤(3次元モデル)

[工事概要]
赤谷3号砂防堰堤工事

発注者:
国土交通省 近畿地方整備局
设计者:
エイト日本技术开発
规模:
砂防堰堤工1基
工期:
2020年2月~2022年9月
(関西支店施工)

新たなる挑戦

下流域の対策工事を终えると,一连の抜本対策は最终フェーズ,3号砂防堰堤工事へと移行した。3号砂防堰堤は,2号砂防堰堤とともに河道闭塞脚部の安定化により,侵食による决壊防止を目的としたもの。崩壊斜面に最も近いエリアでの施工となる。安全性确保のため,出水期(6月15日~10月31日)は人の立入りが禁止される。工事は贰颁滨方式(技术协力?施工タイプ)※7が採用され,当社は设计段阶から施工予定者として参画。早期に工事を完了させるため,出水期における远隔操作による无人化施工に加え,新たに自动化施工を提案し,国内で初めて砂防工事における自动化施工への挑戦が决まった。

※7 ECI方式:設計段階で施工者の技術?経験を取り入れる技術的な提案?交渉方式

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一般的に无人化施工はオペレータがモニタを确认しながらの远隔操作となるため,通常の有人施工と比较して,70%程度に施工効率が低下することが课题とされる。当社は,モニタを见ながらの远隔施工では时间がかかり,かつ精度确保が困难な作业を抽出。砂防堰堤构筑のうちコンクリートブロック设置と,ソイルセメント敷均し?転圧作业に自动化施工の导入を决めた。

図版:出水期の掘削?土砂运搬は远隔操作による无人化施工で実施。最盛期には最大15台稼働した

出水期の掘削?土砂运搬は远隔操作による无人化施工で実施。最盛期には最大15台稼働した

図版:砂防堰堤施工順序

自動化の技術開発?施工支援には当社機械部が携わった。「コンクリートブロックの把持から設置までの自動化作業は,複数の要素技術から構成されています。実施工に至るまで,それぞれの技術開発と要素実験の結果を反映して融合し,総合的に動くよう試験施工とフィードバックを何百回と繰り返しています」と当社機械部生産機械技術グループの土井原美桜担当が説明する。約3年間の開発期間を経た自動化技術は,把持するブロックと設置箇所を自動判別,把持ブロック据付角度を自動判定する。オペレータは操作室で監視するだけで,一連の作業が的確に繰り返される。実施工を現場で確認した土井原担当は,「厳しい环境下の工事でも,自動化技術で品質と効率の向上を果たすことができました」と成果を語った。

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図版:土井原美桜担当(左)と中川和歩担当

土井原美桜担当(左)と中川和歩担当

コンクリートブロック设置の自动化

ブロックの背面に付けたARマーカーを重机のARカメラが认识し,コンピューターが目标の座标値を自动で算出。自动运転データを作成?実行することで,重机に搭载した人工筋肉ロボットが重机を操作し,コンクリートブロックの把持から设置までの一连の作业の自动化を可能としている。

赤谷工事から次につなげる

ソイルセメント敷均し?転圧作業には,現在「国土交通省 東北地方整備局 成瀬ダム堤体打設工事」(秋田県雄勝郡東成瀬村)で活用されている,建設機械の自動運転を核とした次世代建設生産システム「A4CSEL®」を导入した。「立ち入りが禁止されている灾害现场での作业である以上,絶対に人が现场に入る必要のないシステムにしなくてはと考えました」。そう话すのは,当社机械部自动化施工推进室の中川和歩担当。そこで闯础齿础との共同研究で培った远隔操作と自动制御技术の知见を応用した。本现场では远隔操作でキャリーダンプがソイルセメントを所定位置まで运搬?荷降ろしすると,待机していた自动ブルドーザが敷き均し,その后自动ローラが転圧するという连携作业を行った。

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図版:A4颁厂贰尝によるソイルセメント敷均し?転圧

A4颁厂贰尝によるソイルセメント敷均し?転圧

现场の工事担当者は础4颁厂贰尝开発担当者と一绪に自动化重机の动作,作业方法,作业工程を詰めるとともに,成瀬ダムに赴き,実际の运用状况を学ぶなどの準备をしてきた。现场で础4颁厂贰尝を运用したのは,2020年入社の渡辺大贵工事担当だ。「运用に必要な知识の习得には苦労しましたが,その结果,问题点の绞り込みや解决法,计画変更时の処置など自动化施工推进室とスムーズに情报交换ができ,顺调に工事を进めることができました」。狭隘な中で复数重机が连携して作业できる最适な计画と,计画通りに稼働する自动化重机によって,有人施工と同等以上の施工精度と効率を达成した。「当初计画よりも自动化施工の适用范囲を増やしました。作业员さんからの评判も良く,施工能力の高さと利便性を実証することができて良かったです」と中川担当と渡辺工事担当は语った。

図版

渡辺大贵工事担当

今年4月,3号砂防堰堤の本堤が完成した。「自动化施工を设计段阶から导入したのはこの工事が初めてです。灾害现场に自动化施工を导入したという実绩以上に,自动化施工が设计段阶から导入され実施工に至った,そのアプローチにこそ,今后小欧视频として自动化施工を推进する上で大きな価値があると考えています」と江口所长は総括する。自动化施工を导入するにあたり,贰颁滨业务で设计段阶から,コンクリートブロックや堰堤の形状を自动化施工に适した仕様に见直した。また,コンクリートブロックを把持する重机の装置开発も行った。「构造や施工に関する既成概念を横に置き,どうしたら自动化施工が导入できるかを,本社?支店の支援を受けながら検讨しました。赤谷工事での様々な実绩が,小欧视频らしい付加価値を生み出す施工につながればと思います」。

図版:无人化?自动化施工操作室の様子

无人化?自动化施工操作室の様子

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図版:完成した3号砂防堰堤(2022年4月)

完成した3号砂防堰堤(2022年4月)

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