清水建設は、山岳トンネルの掘削精度をリアルタイムで計測・評価する切羽計測システム「S-LiRT」を実用化した。移動式LiDARで切羽の3次元形状を計測し、「アタリ」や「余掘り」の発生状況を即座に把握することで安全性と施工生産性の向上につなげる。機械掘削を行う日田山国道路1号トンネル本坑1工区と、発破掘削を行う米子自動車道三平山トンネル工事で性能を実証済み。山岳トンネル工事の標準技術の一つとして現場展開するとともに、施工のオートメーション化に向けた要素技術として活用する。
山岳トンネルでは、設計断面より岩盤が出っ張る「アタリ」や、掘り過ぎによる「余掘り」が発生する。アタリ部分は追加の切削、余掘り部分には吹き付けコンクリートが必要となるため、掘削精度を高めることが施工の効率化につながる。一方、これまでの掘削精度の確認は切羽近傍での目視に頼るケースがあり、安全面からも計測作業の無人化が課題となっていた。
S-LiRTは、トンネル両側面に設置した2台のLiDARと、LiDARを移動させるレールで構成する。2方向から切羽を3次元計測することで、掘削機のブームによる死角を補完しながら切羽形状を取得。計測したデータをアタリ・余掘り量に変換し、掘削機の運転席に設置したモニターへ色分けして表示する。
機械掘削ではオペレーターが計測結果を確認しながら掘削でき、アタリや余掘りの抑制が可能になる。発破掘削では、アタリを切削する油圧ブレーカーの運転席から計測結果を確認できる。
LiDARは計測時にはレールの先端へ移動し、発破やズリ出し作業時には後方へ退避させる。トンネルの掘進に合わせてレール部材を前方へ盛り替えることで、施工の進行にも対応する。
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BIMedia目線ーーLiDARで取得した3次元データを「計測して終わり」にせず、掘削機の操作へリアルタイムにフィードバックしている。施工現場の3Dデータ活用では可視化だけでなく、そのデータを次の施工判断につなげる仕組みが重要になるだけに、LiDARと建機を直接つなぐ清水建設の取り組みは、トンネル施工の自動化・省人化を進める上でも新たな技術トレンドになりそうだ。
