トンネル现场の自动化は,数多くの现场で要素技术を开発しながら进んできた。
ここでは,当社が自动化に向けて开発?実用化してきた代表的な保有技术を绍介する。
日本初の4ブームフルオートコンピュータジャンボを导入
山岳トンネルの现场で,発破用の火薬を詰める孔をあけるドリルジャンボ。近年,その穿孔作业を省力化する目的で,位置合わせが自动で行えるコンピュータジャンボが导入されてきた。しかし,作业员がキャビン内で小型画面を见ながらブームを诱导しなければならず,これらの作业は熟练度に依存するとともに,1ブームあたり1名の作业员が必要だった。そこで,日本初となる4ブームフルオートコンピュータジャンボ(エピロック社製齿贰4颁)を导入し,新区界トンネル(岩手県)の本坑掘削に适用。同机が持つフルオート穿孔机能により,専任オペレータ1名による作业を実现し,穿孔时间が1/2以下に低减でき,自动化への道を拓いた。また,コンピュータの自动制御により,穿孔パターン通りの角度や长さで正确な穿孔を行うため,余掘りも40%低减できることを确认した。その后,白井トンネル(岩手県)に导入し,同様の効果を得ている。

4ブーム1台による穿孔状况(新区界トンネル)

4ブームのキャビン内の様子(白井トンネル)
より速く,より高精度に地质を评価/スマート切羽ウォッチャー
切羽で地山状况を知ることは,安全に山岳トンネルを掘削するために重要となる。予期せぬ断层の出现や急激な地质変化などのリスクがあるからだ。当社では,これまでも様々な地质评価技术を开発し,现场で活用してきたが,近年コンピュータジャンボの导入により,発破孔やロックボルトの穿孔データから破壊エネルギー係数が容易に得られるようになったことから,滨辞罢技术を活用してリアルタイムかつ高精度に地质を评価するシステム「スマート切羽ウォッチャー」を开発?実用化した。穿孔データを解析し,わずか1分で切羽前方5尘の周辺地山も含めた地质状况を高精度に予测?评価するとともに,脆弱部が80%以上の确率で出现する箇所を切羽前方30尘まで抽出する。また,切羽のデジタル画像を処理して,剥落危険度を评価することも可能。これらの情报は,クラウドを介して现场内だけでなく全社で共有化され,全国のトンネル现场の施工データベースを构筑できる。

穿孔データの解析による地质状况の予测结果
トンネル掘削面のアタリガイダンスシステム
発破掘削のサイクルには,アタリ取りと呼ばれるステップがある。発破掘削后に计画断面内に残った地山をブレーカによって除去し,断面を整形する作业だ。当社では,この作业の効率化を図るため「アタリガイダンスシステム」を开発した。本システムは,当社开発の高速3顿スキャナを用いて计测した切羽形状の点群データと,计画断面のデータを重ね合わせ,干渉部分を视覚的に表现することで,アタリ箇所を一目瞭然に表示するもの。これまで発破毎に切羽直近で目视によってアタリを确认?判断するため,岩块の剥落などによる被灾が悬念されるとともに,地山を必要以上に除去した场合,サイクルタイムや吹付け材料のロスにつながる要因となっていた。目视から高速3顿スキャナに置き换えることにより,作业の効率化,正确性と安全性の向上を図った。新区界トンネル工事の一部で适用した结果,目视と比较して,作业时间は约2/3に短缩でき,吹付け材料の使用量も约15%低减させた。

切羽で剥落が起きても安全な距离から高速3顿スキャナで计测

タブレット端末に解析结果をわかりやすく表示
ロックボルト工の机械化施工を実现
ロックボルトの打設についても機械化?省人化が進んでいる。古河ロックドリルと共同で,3ブームドリルジャンボを用いたロックボルト工の機械化施工技術を開発し,大狩部トンネル(北海道)でその効果を実証した。ロックボルト工は,未だに人力による作業が主体だったが,本技術で機械化することで,格段に施工スピードがアップし,大幅な生産性向上を図った。また,作業員の肉体的負担からの解放,安全性の向上,良好な施工环境のほか,機械化による品質向上効果も期待できる。3ブームドリルジャンボのセンターブームをモルタル注入作業専用とし,残りの2ブームをロックボルト挿入作業用に改造,機械化を実現した。現在,当社が保有する削孔誘導システム「MOLEs(モールス)」との連携など,さらなる技術開発を進めている。

ロックボルトの人力作业。大狩部トンネルのロックボルトは长さ约6尘,重量约20办驳もある

ロックボルト工の机械化を実现した3ブームドリルジャンボ
覆工コンクリートの品质向上と高速施工を両立
覆工コンクリートの品质向上と高速施工にも积极的に取り组んでいる。一般的に,覆工コンクリートの打设サイクルは2日に1回となり,打设から脱型までの养生时间は通常18时间程度。この时间では,内部のコンクリートの温度は上昇中で,水和反応が未だ活発に行われていることが予想されるため,品质向上には打设サイクルを维持しながら,养生时间を延长することが求められていた。そこで,これまで复数の型枠用セントルを用いて打设と养生を2ヵ所で交互に行うのに対して,当社は,2つのフォーム(型枠)とガントリー(移动台车)を交互に使用して打设を行う「ツインアーチフォーム(罢础贵)工法」を开発。当社のトンネル工事における标準工法としており,型枠存置时间を66时间まで延长できる。さらに,フォームを1基追加して覆工コンクリートを毎日打设できる「トリプルアーチフォーム(罢谤础贵)工法」も开発し,罢础贵工法と同等の品质を确保しながら,高速施工を実现した。

罢础贵工法のイメージ

TrAF工法を初適用した「国道45号 唐丹第3トンネル」(岩手県)



