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2019年


山岳トンネル工事の穿孔作業を遠隔化
−ICTを活用した中央制御室による集中施工管理−

2019年11月19日

安藤ハザマ(本社:東京都港区、社長:福富正人)は、ICTにより山岳トンネル工事の生産性を大幅に高める取り組みとして山岳トンネル統合型掘削管理システムの開発を推進しています。その一環で坑内の中央制御室(写真1)からドリルジャンボ(写真2)による穿孔作業を遠隔操作するシステム(図1)を古河ロックドリル株式会社(本社:東京都中央区、社長:阿部裕之、以下「古河ロックドリル」)と共同で開発しました。
当社は、山岳トンネル工事の施工情報を集約・一元管理することによりICTを活用した施工の高度化を実現し、大幅な生産性向上を目指します。

1.ドリルジャンボの遠隔操作システム
効率的な発破のためには地山情報等さまざまなデータを分析し、その結果から導き出した発破パターン(孔間隔、孔の角度など)(注1)に基づき正確に穿孔することが重要になります。近年はマシンガイダンス機能付ドリルジャンボの登場により、運転席に搭載したマシンガイダンス画面に発破パターンを表示し、搭乗した操作者がそのガイダンスに従ってブームを操作することで、従前に比べ精度の高い穿孔作業を行うことが可能になっています。
一方、さらに穿孔作業の効率化を進めるには、発破パターンのみならず、他の地質データ等も同時に確認できる環境が望まれますが、マシンガイダンス画面に表示できる情報には限りがあり、同時に複数の情報を確認することは困難です。また、現状ではマシンガイダンスから得られた情報を、現場事務所等に場所を移して発破パターンを算出した上で、再度マシンガイダンスにフィードバックする必要があり、その手続きの削減も課題となっていました。
そこで、当社と古河ロックドリルは、施工データを中央制御室で集約・分析し、分析データをもとに、中央制御室からドリルジャンボを遠隔操作する技術を開発しました。
トンネル坑内に設置した中央制御室と、切羽正面に配置したドリルジャンボを通信設備でつなぎ遠隔で操作します。操作者は、中央制御室に集約された発破パターンを含む種々の施工データをもとに、ドリルジャンボに取り付けたカメラ画像とドリルジャンボのマシンガイダンス情報に従い操作します。他の技術者と協議・確認しながらの操作も可能となり、より効率的かつ精度の高い穿孔作業が期待できる他、マシンガイダンスからのデータの取得、フィードバックについても、通信設備を使用することで省力化を実現しました。

2.山岳トンネル統合型掘削管理システム
山岳トンネル工事の切羽作業は、熟練作業員の技能への依存度が高く、さまざまな作業を熟練作業員の経験と感覚に頼っています。山岳トンネル統合型掘削管理システムでは、施工情報をセンシングし、情報を一元管理することで、山岳トンネル工事のICT化を進めます。
具体的にはトンネル内に配置した中央制御室に、切羽の岩盤状況のセンシングデータ、ドリルジャンボの穿孔データ、発破による掘削出来形の測量データなどを集約し、データの分析・評価を行い最適な発破パターンを作成します。同時に地質情報の確認、施工状況のモニタリングを行いながら、最適発破パターンをベースに遠隔操作で効率的な施工を実現します。

3.今後の展開
ドリルジャンボの遠隔操作システムは、古河ロックドリルの協力工場で動作実験を実施し、模擬岩盤の穿孔を良好に行えることを確認しました。今後、遠隔操作システムを含む山岳トンネル統合型掘削管理システムを、国土交通省中国地方整備局発注の玉島笠岡道路六条院トンネル工事(注2)に導入し、実際の山岳トンネル工事での効果を確認します。
当社は、穿孔作業の遠隔操作に続き、他作業の遠隔化にも取り組んでいます。今後さらにICTを活用した集中管理を進め、山岳トンネル統合型掘削管理システムの拡充を図り、施工管理の高度化を進めます。

注1:「山岳トンネル工事の発破作業を最適化−発破パターン作成プログラムで最適発破を実現−」
   (安藤ハザマ:2019年10月4日公表)
注2:玉島笠岡道路六条院トンネル工事の概要
 工  事  名  :  玉島笠岡道路六条院トンネル工事
 発  注  者  :  国土交通省 中国地方整備局
 工 事 場 所  :  岡山県浅口市鴨方町六条院東〜六条院中地内
 工    期  :  2019年3月12日〜2021年3月31日
 トンネル延長  :  1,088m
 幅    員  :  8.5m
 内空断面積  :  61u

写真1:中央制御室

写真2:遠隔ドリルジャンボ

図1:遠隔ドリルジャンボ運用概要図

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