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ICTを活用した盛土施工について
諏訪 成春1・高瀬 秀樹1・隅屋 佑次1
1 道路部 道路工事課 (〒950-8801 新潟県新潟市中央区美咲町 1-1-1 )
北陸地方整備局管内におけるICTを活用した盛土施工について,道路土工でのICTを活
用した施工実績を踏まえ,軟弱地盤地域における施工事例を報告する.
キーワード i-Construction,ICT施工,道路土工
1. はじめに
少子高齢化社会である我が国では,働き手の減少を上
回る生産性の向上が大きな目標となっている.
国土交通省では平成28年度を「生産性革命元年」と
位置付けし,建設界の生産性を向上させるため,調査・
測量から設計,施工,検査,さらには維持管理,更新に
いたるまでの建設生産プロセス全体を向上させるi-C
onstructionを推進している.(図-1)
i-Constructionでは施策の3本柱とし
て,「ICT技術の全面的な活用」,「規格の標準化」,
「施工時期の平準化」を設定している.
(図-1)1)ICT技術の全面的な活用についての概要 このうちICT活用工事とは,建設生産プロセスの以
下①~⑤全ての段階において,ICT技術を使用してい
る.
①3次元起工測量
レーザースキャナーやトータルステーション(ノ
ンプリズム方式含む),その他3次元計測技術を
用いた起工測量
②3次元設計データ作成
3次元出来形管理を行うための3次元データを作
成.
③ICT建設機械による施工
作成したデータを用いて3次元MC(マシンコン
トロール)または3次元MG(マシンガイダンス)
ブルドーザー・バックホウで施工する.
④3次元出来形管理等の施工管理
3次元計測計測技術を用いた出来形管理
⑤3次元データの納品
3次元設計データを工事完成図書として納品する.
本論文では,「ICT技術の全面的な活用」に着目し、
北陸地方整備局管内で施工された実績から軟弱地盤地域
における盛土工事の一例を挙げ,ICTを活用したこと
による利点と今後の課題について報告する.
2.北陸地方整備局管内のICT活用工事について
ICT活用工事の対象は,土工量1,000㎥以上の
工事となる.平成28年度,北陸地方整備局管内では,
31件ICTを活用した.
(図-2)ICT活用工事実績件数について
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(図-2)は実施したICT施工実績を道路土工・河
川土工で分け,各工事内容毎に件数を積み上げたグラフ
である.ICTの工事内容としては,掘削・盛土・法面
整形が挙げられる.
施工された31件のうち,道路土工は15件,河川土
工は16件であり,全ての項目を行った工事は1件のみ
であった.
3.ICTを活用した盛土工事の概要
ICTを活用した盛土工事として,平成28年度に,
高田河川国道事務所より発注され,武江・大陽(株)経常
建設共同企業体が受注した,「上沼道 下野田地区改良
その3工事」を施工事例として挙げる.
本工事は,国道253号上越三和道路事業の一環とし
て,新潟県上越市下野田地先にて約41,000㎥の路
体盛土を行った工事である.(図-3)
上越三和道路事業は,地域高規格道路「上越魚沼地域
振興快速道路」の一部を構成している上越市寺~同市三
和区本郷の延長7.0km区間を直轄権限代行として整備
を進めている.
通過交通を円滑に処理する事により,地域交流を促進
し,地域の活性化が期待されている.
上越三和道路を通る高田平野は地表から約55m~6
0mにかけ粘土層が続いており,軟弱地盤地域となって
いる.
4. 実施内容と結果について
建設生産プロセスの各段階の技術内容として,実施し
た内容と結果は以下のとおりである.
①3次元起工測量
(図-4)のような、無人航空機(UAV)による空
中写真測量を用いて起工測量を行った.
(図-4)UAV起工測量
UAVでの空中写真測量では,高密度な3次元測量が
可能であるため,計測エリアの草丈を拾ってしまう.
こうした性能から,正確な3次元データを取得するた
め,あらかじめ雑草を除去しておく必要がある.
雑草が繁茂するスピードが早いため,測量をする度に
何度も除草をした.
(図-3)施工対象位置図
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②3次元設計データ作成
発注時の設計図書は従来通りの2次元データであり,
受注者が3次元起工測量の結果と設計図書データを基
に3次元設計データを作成した.
データの作成にあたり,盛土工事は断面変化が多く
あることから,測点(20m)毎に作成されている設
計図書のみでは正確なデータの作成が困難である.
(図-5)は設計図書(標準横断図)と3次元デー
タを比較した図である.
(図-5)設計図書と3次元データの比較図
本工事の盛土はランプ部も含んでいるため,断面変
化が多く,追加で断面データを作成する必要があった.
作成された3次元設計データが設計図書を基に作成
されているか,監督職員は3次元設計データチェック
シートにより確認している.
(表-1)3次元設計データチェックシート
3次元設計データソフトには,入力した結果を立体
視できるビューワ機能が付いているため,入力ミスが
発見しやすい.本工事でも,チェック時にビューワ機
能を使用した.
③ICT建設機械による施工
本工事では,MCブルドーザーとMCバックホウを
採用している。(写真-1,2)
(写真-1)MCブルドーザー
(写真-2)MCバックホウ
従来では設計図に合わせて丁張りを設置し,仕上げ
面の確認を行うため,何度も検測を行いながら施工を
してきた.
ICT施工では(写真-1,2)のような,車載搭
載モニターを確認することで技量が低くや経験が浅く
とも設計図断面図どおりの施工ができることから,丁
張り設置の手間や検測にオペレータ-が建設機械の乗
り降りをする必要がなくなる.
ブルドーザー後方発進の場合においては,ブレード
の高さを自動制御することでオペレータは後方に集中
でき,作業の安全性が確保できた.
本工事では路体盛土の品質管理方法として,試験盛
土を行うことで転圧回数を決定したGNSSを用いた
盛土の締め固め管理を採用している.
施工後に品質確認をする砂置換法やRI計器を用い
た従来の管理とは異なり,リアルタイムでの締め固め
状況の把握が可能となった.
面的な管理により,転圧不足や過転圧の防止ができ,
品質向上につながった.
ただし,ブルドーザーの敷均し作業において,衛星
からの座標データを受信している通信機器でブレード
を制御しているため,従来通りのスピードで施工する
とタイムラグが生じてしまい,ブレード制御が追いつ
かず,敷均しが均一とならない事象が生じた.
④3次元出来形管理等の施工管理
起工測量で用いたUAVを使用して3次元出来形管
理等の施工管理を行った.
土木工事施工管理基準および規格値(案)より路体
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盛土工の出来形管理基準については,(表-2)のと
おりとなっている.
(表-2)路体・路床盛土の出来形管理基準
ICT建設機械の施工であれば出来形管理基準値内
に収めることができるが,軟弱地盤である本工事では,
日々の沈下量を考慮する必要がある.
本工事では従来施工と同様に沈下板を設置し,動態
観測から得られたデータから算出した日々の沈下量を
基にICT建設機械の設定を調整して施工した結果,
軟弱地盤地域でも問題なく対応ができた.
⑤3次元データの納品
3次元出来形管理等の施工管理により確認された3
次元設計データを工事完成図書として電子納品する.
3次元設計データとして,本工事では,空中写真測
量による出来形評価用データ・計測点群データ・デジ
タル写真,工事基準点および評定点データが該当した.
5. 実施結果の考察
本論文で報告した軟弱地盤地域でのICTを活用し
た盛土工事の結果から,ICT活用の利点と課題を確
認することができた.
○ICT活用の利点
・UAVを用いることで短時間で起工測量を行え,
現場形状の詳細なデータを得られる.
・3次元化設計データの作成により,完成形を確認
しながら施工ができる.
・丁張りの設置や丁張り確認のための乗機確認がな
くなったことで,作業効率の向上・人員の削減・
安全性の確保につながる.
・リアルタイムで締め固め状況が可能であるため,
高い精度の施工ができる.
・面的な管理によって過転圧・転圧不足の防止がで
き,従来よりも高い品質が確保できる.
・軟弱地盤地域でもICTで施工ができた.
○ICT活用の課題
・UAV測量では,高密度であるために草丈を拾っ
てしまうため,測量の度に除草が必要となった.
・当初の発注設計図書が3次元化されていない段階
であり,断面変化の多い盛土箇所であったため,
3次元データの作成が困難であった.
・衛星から電波を受信する通信機器の建設機械のコ
ントロールスピードとオペレータの建設機械の操
作スピードの違いがあり,均一な敷均しが出来な
かった.
6. 最後に
担い手不足が顕著である建設界においては,担い手
確保や生産性向上のためにも,i-Construc
tionを推進して行くことは重要である.
ICTの活用はまだ導入段階で,手探り状態である
が,今回の施工結果から,生産性向上の効果が十分に
見られた.
ICT活用施工で得られた利点や課題を整理し,今
後のICT活用に向けた促進に努めて行きたい.
謝辞:本論文を執筆するにあたり,ICT土工に協力
していただきました受注者,資料提供していただ
いた高田河川国道事務所の関係者の皆様,助言を
下さいました方々に感謝申し上げます.
参考文献
1)国土交通省HP:i-Constrauction~建設現場の生産性向上の取り組みについて~
(写真-3)盛土完成後の空撮写真