PC鋼材自動緊張管理システムの概要

PC鋼材自動緊張管理システムの特徴は、圧力・変位センサの精度を、それぞれ0.1MPa、0.1mmとしており、これまでの10倍の計測精度を確保しています。なお、これらのセンサは各種定着工法への適用が可能です。計測値は、ノートPCのモニタにリアルタイムで表示されると同時に、緊張管理グラフにも計測値をプロットします。また、PC鋼材1本ごとの緊張・計測が終了するたびに、自動的に提出様式の緊張管理図とグループ管理図を描画するので、常に緊張中の状態を把握しながら作業を行うことができます。また、定着間距離が大きい場合でも作業性を損なわずに計測できるよう無線伝送機能を有しており、約200mまでワイヤレスにて計測を行うことが可能です。

トンネル工事では、複数の大型車両が坑内で稼動しており、安全の観点からクラクションを使った状況伝達など様々な対策がとられています。このような環境でお互いの位置関係を把握することは重要ですが、非GNSS環境下において、互いの位置関係を精度よくリアルタイムで把握する技術は確立できていませんでした。

本システムは、工事車両が坑内外どちらを走行しているのか自動判定し、GNSS（グローバル衛星測位システム）電波の届かない坑内においても、車両の相互位置や走行方向を正確かつリアルタイムに検知できるものです。あわせて、正確な車両の位置を見える化し現場事務所で一元管理することで、狭隘な坑内で限られた車両のすれ違い箇所を効果的に活用することや、リアルタイムな工事の進捗管理が可能となり、安全性と生産性の大幅な向上を実現するとともに働き方改革にも大きく貢献します。

シールド工事では掘進中に得られる地盤情報やマシンの挙動に関するデータ等の膨大なデータを中央管理室に集約し、社員やオペレータがモニターに表示されたそれらのデータを監視しながら掘進管理を行っています。

本システムは、集約された膨大なデータを統計処理し、データの変動傾向を分析、トラブルにつながるリスクを評価・判断のうえ、予兆をアラートにより知らせると同時に、確認すべきデータ変動や対応策等を表示することによって、シールドの掘進管理をサポートするシステムです。

※KSJS^®：Kajima Shield Judge announce System

特許登録済
商標登録　6107339

システムの概要

従来からシールド工事に使用されている掘進管理システムは、主な施工管理データに上下限の管理値を設定し、設定範囲を逸脱した場合に個別に警報を発する機能を有していますが、上下限の管理値だけでは過去のデータ変動傾向が考慮されないため、警報が発報した時点では既にトラブルが発生し始めた後であり、対処が遅れてしまう可能性があります。このような事象に対し、通常は管理者やオペレータが目視により監視することで管理値の設定範囲内で変動の発見・対応を実施していますが、データが膨大であることや、複数の事象を同時に監視し、判断することが求められることから、トラブルの予兆となる変化を見落としてしまうリスクがあります。

本システムでは収集されたデータを統計処理し、データの変動傾向を分析することでトラブルにつながるデータ変動を検知し、リスクを評価・判断のうえアラートにて管理者に通知するため、見落とし等のヒューマンエラーが防止できます。また、警報と同時に確認すべきデータ変動と対応策の提案を表示するため、経験の浅い職員や作業員であっても迅速な判断および対応のサポートができます。

特長・メリットココがポイント

• 収集される膨大なデータを自動かつリアルタイムに評価・判断しアラートすることで、トラブルにつながるデータの変化の見落としを防ぎます。
• 地盤変状・掘進不能・線形逸脱・セグメント損傷等の想定されるトラブル事象に対して、複数の施工管理データの変動を組合せ、トラブルの発生リスクを点数化し、1次・2次の警報により段階表示することで対応優先度を明示します。
• シールド掘進中のトラブル予兆に対し、具体的なデータ変動や対応策を表示することで、経験の浅い社員や作業員の判断・対応をサポートします。

KSJS監視画面（二次警報画面）とシステムの特徴

「一元管理システム」の主幹となるダムカルテ

鹿島では、ダム建設における膨大な施工管理データの整理に掛かる労力を軽減するため、2007年に「ダムカルテ」を開発し、それ以降すべてのダム現場で適用しています。ダムカルテにより、コンクリートダム・フィルダム・台形CSGダム等あらゆる型式のダムにおける各施工段階の工事データを、品質記録や施工記録などに自動で分類・整理することができます。これらデータはそれぞれの施工場所と紐づけることができます。また、ダムカルテはクラウド上にデータが保存されるため、関連事業者間でリアルタイムにデータの“見える化”が可能です。

鹿島のダム建設では、このダムカルテを主幹に、既存の「基礎処理工3次元施工品質管理システム」や「コンクリート注文・製造・管理の自動化システム」を統合する「一元管理システム」によって管理された施工計画・施工管理のデータをBIM／CIMモデルの属性情報として付与します。

ダムカルテの適用イメージ

施工段階における「一元管理システム」の活用

工事情報は、スマートデバイスにより現場にいながらクラウド上の「一元管理システム」に登録できます。また、必要な帳票や図表を自動生成し作業の効率化・省人化に繋がります。

• クラウドサーバ上でデータを管理するため、データをリアルタイムで共有可能
• 工事情報の入力情報を基に、帳票や分析に必要な図表（一覧図、管理図、ヒストグラムなど）を自動生成可能
• 鹿島のダム工事において、一日あたり2時間以上費やしていた施工管理データの整理作業を30分程度まで削減でき、0.22人工／日の省人化を確認

「一元管理システム」と「BIM／CIMモデル」の連携による維持管理への活用

一連の施工管理データは「一元管理システム」により、BIM／CIMモデルの属性情報として連携が可能です。

• 施工管理データ（工事計画、品質管理、施工管理、出来形管理、計測管理など）の一元管理が可能
• 維持管理で必要な工事情報はBIM／CIMモデルを介して視覚的に容易に検索・抽出可能

一元管理システムの活用による維持管理業務の効率化

熟練オペレータや経験豊富な社員が不足する中、シールドトンネルが長大化し、これまで以上にシールド工事の安全・品質を確保したうえで生産性の向上が求められています。そうした中、高品質のトンネル（線形･内空･出来形品質を確保した高水密･高耐久の覆工）を構築するため、これまで熟練技術者の「暗黙知」によるところの大きかった掘進管理手法を見直す必要があります。

そこで、CIMを活用してシールド掘進・セグメント組立計画を3次元モデルで即時に可視化し、デジタル掘進組立指示書を作成するシールド工事の掘進･組立計画支援システム「KaCIM’S^※」を開発・実用化しました。

※KaCIM’S：Kajima Construction Information Modeling /Management Shield System

特許登録済

従来工法との比較

従来の線形管理手法は、先ずトンネル内の測量結果を方眼紙へ記録します。前日の測量結果からどのように推移したかを管理するため、ロール状の方眼紙を用い、現在の位置・前日からの推移状況から翌日の掘進計画を立案します。計画ができたら、指示書へ記載します。これらの作業は、すべて手作業の為に時間を要し、計画立案も経験者の「暗黙知」によるところが多いものでした。

KaCIM’Sでは、掘進計画から指示書作成を一つのシステムで行う事が可能です。指示書作成も、掘進方位などの必要情報を入力するだけで、掘進計画のシミュレーションが行われ、蛇行量やクリアランス、余掘り量を定量的かつ即座に3次元モデルで図化して将来予測の妥当性を確認することができます。従来手法ではできなかったリアルタイム図化・確認が行えるため、経験の浅い技術者でも、検討時間の短縮と計画精度の向上が図れます。

品質向上効果