建設資材データベーストップ > 特集記事資料館 > 積算資料公表価格版 > 地方建設会社でのi-Constructionへの取り組み〜堤防拡幅盛土におけるICT土工〜

 

はじめに

国土交通省では,2016年度から工事の生産性向上を目的に「i-Construction」の取り組みが本格的にスタートした。その背景には,建設業従事者や熟練技能者の減少や高齢化の問題がある。特に,地方では人口の減少や高齢化が顕著であり,地方の中小建設会社にとっては,より深刻な問題となっている。
 
これらの問題に対して,福島県会津若松市に拠点を置く弊社では,今後の地方建設会社のあり方について,以前から様々な取り組みを行ってきており,土木工事でのICT 土工もその一つである。
 
本稿では,国土交通省北陸地方整備局阿賀川河川事務所発注の工事において,i-Constructionの適用工事全国第一号として行ったICT土工について報告する。
 
 

1. ICT土工への取り組み経緯について

弊社では,保有する画像処理技術を工事の品質や出来形管理の様々な場面で活用した施工管理,TSやGNSSを利用した盛土の情報化施工など,施工現場でのITやICTの活用について,以前から積極的に取り組んできている。
 
また,2年前からは盛土工事において,UAVによるデジタル写真測量,3次元設計データの作成,ICT建機であるバックホウやブルドーザのマシンコントロールによる施工を行っている。
 
今まで培ってきた経験から,今年度は北陸地方整備局阿賀川河川事務所の発注工事において,全国第一号となるi-Constructionの管理要領に準じてのICT 土工を行った。
 
 

2. 工事概要

当工事で堤防拡幅盛土を行った阿賀川は,福島県と新潟県にまたがり,日本海に注ぐ幹川流路延長210kmの一級河川である。阿賀野川として広く知られているが,上流の福島県側では阿賀川と呼ばれ,国土交通省北陸地方整備局の阿賀川河川事務所と福島県が管理している(図− 1)。
 

図−1 工事箇所位置図




 
工事箇所の福島県河沼郡会津坂下町の宮古地区では,計画の堤防断面に対して幅が不足する弱小堤防区間が存在するため,図− 2に示すような堤防の拡幅(天端幅で2.60m)により,堤防を強化する工事を行った。
 

図−2 堤防横断図




 
工事区間は,既に拡幅盛土が完了している120m区間を挟んで上下流の2工区に分かれ,下
流側工区においてICT 土工を行った。
工事名:宮古弱小堤防対策工事
工 期:平成28 年4 月5 日〜9 月30 日
  築堤延長:L =255m
  (上流側工区123m,下流側工区132m)
  掘削工 V =1,300m3 
  盛土工 V =3,520m3
  法覆工 A =2,310m2 等
 
 

3. ICT 土工

当工事でのICT 土工のフローを図− 3 に示す。
 

図−3 ICT土工のフロー




 

3-1 起工測量

現況の堤防地形を把握するために,写真− 1 に示すUAVを用いてデジタル写真測量を行い,3次元地形データを作成した。
 

写真−1 デジタル写真測量に用いたUAV




 
図− 4にデジタル写真測量による現況堤防の3次元地形データを示す。
 

図−4 デジタル写真測量による3次元地形データ




 
このデータの検証のためにTS測量を行い,堤防の各側線において両者の測量結果を比較した結果,測定点での差はほとんどなく,最大でも20〜30mm程度であり,短時間で広範囲の測量が可能なUAVによるデジタル写真測量の有効性を確認した。
 
 

3-2 表土掘削

起工測量で得られた地形データを基に,写真−2に示すICTバックホウのマシンコントロールにより表土掘削を行った。
 

写真−2 ICTバックホウによる表土掘削状況




 
マシンコントロールは,バックホウのGNSSアンテナからの位置情報と電子基準点から補正情報により(VRS 方式)バケット刃先の位置を求め,設定以上の掘削とならないように自動停止するものである。
 
写真− 3に使用したICTバックホウの運転席モニター画面を示す。設計掘削ラインと現在のバケット位置が表示され,設計掘削ラインより下側に刃先が行かないように自動で制御される。
 

写真−3 ICTバックホウの運転席モニター画面




 

3-3 拡幅盛土

拡幅盛土では,段切りおよび盛土材のまき出しにおいて,写真− 4に示すICTブルドーザにより丁張を設置せずにマシンコントロールにより施工を行った。
 

写真−4 ICTブルドーザによるまき出し状況




 
このために,降雨時の排水のための横断勾配と堤防の計画縦断勾配を考慮した盛土各層毎の3次元施工データを事前に作成した。
 
マシンコントロールでは,常時,位置情報を取得し,その平面位置で設定された標高となるように自動制御でブレードが上下するため,オペレーターは前・後進の操作を重点的に行えばよい。
 
 

3-4 法面整形

法面整形においては,写真− 5に示すように,表土掘削と同じICTバックホウのマシンコントロールにより丁張を設置せずに施工を行った。
 

写真−5 ICTバックホウによる法面整形状況




 
特に施工区間は緩やかな曲線で,坂路が取り付く区間であったが,法丁張がなくても滑らかな法面に仕上げることができた。
 
 

3-5 出来形測量

施工完了後,起工測量と同様にUAVを用いて出来形測量を行った。図− 5にデジタル写真測量の結果,図− 6 に出来形のヒートマップを示す。
 

図−5 出来形のデジタル写真測量結果




 

図−6 出来形のヒートマップ




 
工区端部の法面では,現状堤防へすり付ける影響で水色箇所(規格値内−80%〜− 50%)が一部あるが,それ以外は,灰色(規格値内−50%〜− 20%)と緑色(規格値内± 20%)であり,十分な精度で施工できた。
 
 

3-6 土工事管理システム

 
当工事では,ICT建機からの情報を基にした土工事管理システム(コムコネクト:コマツ)を運用し,最新の進捗や出来高を管理するだけでなく,日々の工事打合せ等にも活用した。
 
図− 7は,ブルドーザの3次元の走行軌跡データから盛土施工途中の出来形を表示したものである。
 

図−7 ブルドーザのデータによる盛土出来形断面




 
また,図− 8は,バックホウのバケット刃先の3次元軌跡データからの出来形をヒートマップで表現したシステムの画像に,現地での可視画像を重ね合わせたものである。
 

図−8 バックホウのデータによる出来形管理




 

4. ICT 土工を行ってみて

当初,懸念されたICT 建機のマシンコントロールに対するオペレーターの順応は,建機メーカーの指導もあって2〜3日程度で操作に慣れ,従来機よりも操作しやすいと好評であった。出来形や出来ばえは,従来の丁張による施工と同等以上で,特に曲線部の法面の出来ばえがよかった。
 
生産性については,同規格の建機と比較して大きな向上はなかったが,丁張設置のための現場職員の作業は大幅に低減できた。
 
今後の課題としては,UAVによるデジタル写真測量時の撮影全域の草刈り,日や時間によって変化する衛星の受信状態への対応が挙げられる。
 
また,新たに設けられたICT土工関連の仕様書や基準類が多く,理解に時間を要した。
 
 

5. 担い手の確保に向けた活動

 
高校生の建設業への理解と知識を高め,担い手の確保を目的として,阿賀川河川事務所と弊社の共同で,地元高校の生徒達や福島県内の工業高校の先生方を対象に,3回の見学会を実施した(写真− 6)。
 

写真−6 地元高校生の見学会の様子




 
身近な所で,地元の建設会社が,UAVやICT建機を用いて工事を行っているのを目の当たりにした生徒達は,驚きと真剣な眼差しであった。
 
 

おわりに

建設業の将来への対応は,特に地方の建設会社においては喫緊の課題である。i-Construction対象工事だからICT土工を行うのではなく,今後の工事における品質確保や生産性向上のための一つの手段として,能動的に取り組んでいきたい。
 
最後に,今回のICT 土工の取り組みに際して,ご理解,ご協力いただいた北陸地方整備局,阿賀川河川事務所や北会津出張所,機械レンタルや協力会社の皆様に御礼申し上げます。
 
 

会津土建株式会社 技術管理部長 宮井 隆利

 
 
 
【出典】


積算資料公表価格版2017年01月号 特集②



 

 

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