山岳トンネルの掘削、状況を点群データで可視化して作業員を導く

われわれ一般市民が知らぬ間に工事が行われていて、利用者はただ開通日に歓喜し、その便利さを実感するのみである。道なき道をゆく山岳トンネルの工事現場では、掘削作業における安全を確保しつつ、大変な労力と時間が費やされている。

そこでは設計断面を確保するために適正な形状で掘削がなされているか確認する必要がある。通常、作業員の目視により過不足を確認しているため、掘削が足りていない場合は、トンネル断面が確保できない恐れが発生し、逆に掘削しすぎた場合は、作業手間のロスや、吹付けおよび覆工コンクリート等のロスにつながる。さらに切羽(坑道先端)における目視確認では、崩落災害に遭う危険性がある。

作業員のガイダンスを目的に3Dスキャナを導入する取り組みも行われているが、同装置はまだ高価であるうえに取扱いも容易ではない。以上のような事情で昨今、効率的かつ手軽に掘削形状を確認する手法が求められていたという。福田組は、日本電気NECソリューションイノベータ演算工房と共同で、トンネル掘削時の仕上がり状況を可視化しガイダンスする「Te-Sアシスタント」を開発した。

山岳トンネルにおける施工管理の効率化を目的とし、SfM(3次元形状復元)技術を活用した写真測量により実現した。今回のしくみは、タブレットPCで、切羽やインバート(底部)等を撮影した画像を用いて点群データを生成し、掘削形状と設計図面とを比較表示する。ゆえに作業員は即時かつ面的に掘削の過不足を把握でき、無駄の少ない作業を行えるという。

実際これを竹ヶ鼻トンネル工事における一部区間で、インバート掘削管理に適用した結果、10枚前後の画像で精度±10~15mm程度の面的管理を達成できた。処理時間は汎用タブレットで演算に約1.5分、描画は20秒程度で済んだ。システムの適用範囲は広いという。4社はこのしくみを全国のトンネル現場に展開することを計画している。