ホーム > 技術とサービス > 土木技術 > ICT > 施工・品質管理

ICT

GPS車両運行管理システム「スマートG-Safe®

工事車両のリアルタイム運行管理と出来高管理の自動化

GPS車両運行管理システム「スマートG-Safe」は、ダンプ等の工事車両の運転席横にスマートフォンもしくはタブレット端末を設置し、運行中の速度監視・注意喚起はもとより、工事車両の位置情報の把握や、運行管理者とドライバーの双方向通信が可能なシステムです。

これまで現場のニーズに合わせて随時機能向上を図り、狭隘な道路における大型車両同士のすれ違い管理や土砂等の輸送物管理、出来高管理の自動化機能も付加しています。

本システムは大型ダンプをはじめとする工事車両の安全な運行と作業効率の向上を実現しています。

特許登録済及び特許出願中

図版:車載タブレット

車載タブレット

図版:システム概念図

システム概念図

キーワード

車両、運行管理、安全管理、出来高管理、GPS
改ページ

特長・メリットココがポイント

運行状況のリアルタイムな把握とドライバーとの緊密な連携

工事車両の位置をGPSにより把握し、車両の現在位置を現場事務所の運行管理画面に地図表示し、ドライバー名や積荷を一覧表示できます。また、運行管理者からドライバーに運搬ルートや積み込み場所の変更等を直接指示することができるとともに、ドライバーからも渋滞情報や積荷の落下等の発見を画面タッチにより簡単に運行管理者に通報することができます。運行管理者とドライバーとの双方向通信を可能とすることで、道路状況や交通状況をいち早く把握し、渋滞解消やダンプの運行間隔が平準化され、作業の効率化と安全性向上を実現します。

図版:運行管理イメージ

運行管理イメージ

改ページ

狭隘区間で対向する工事車両のすれ違いを管理

「スマートG-Safe」では、運行管理画面と車載端末の両方に全車両の位置情報を更新間隔5秒で表示しています。対向する車両同士の位置をタイムラグ無く把握できるため、安全なすれ違い管理が可能となっています。積載物の有無判別(実車・空車)と仮想ゲート位置の工夫により、実車優先の管理ができます。

図版:狭隘区間でのすれ違い管理イメージ

狭隘区間でのすれ違い管理イメージ

運行支援

車載端末では指定された走行ルートの地図上表示、ナビゲーション及び走行注意箇所の警告を行います。万が一指定ルートを逸脱した場合には、車載端末でドライバーに音声警告されます。また、速度超過や急ブレーキ等の危険運転についても同様に音声警告されます。

警告は、運行管理者へ自動でメール通報されるため、違反者の特定と再教育ができます。

積載物の管理と出来高管理を実現

何を、いつ、どこから、どこへ、どのくらい運搬したかを自動記録し、集計できます。集計されたデータから出来高を迅速かつ確実に管理することが可能となり、運行管理日報も自動作成できます。

図版:運行管理日報イメージ

運行管理日報イメージ

改ページ

適用実績

図版:災害廃棄物処理事業(石巻ブロック)

災害廃棄物処理事業
(石巻ブロック)

場所:宮城県石巻市

工期:2011年9月~2014年9月

発注者:宮城県

規模:処理量 災害廃棄物232万t、
津波堆積物71万t、合計303万t、
対象区域(石巻市、東松島市、女川町)

図版:大分川ダム建設(一期・二期)工事

大分川ダム建設
(一期・二期)工事

場所:大分県大分市

工期:2013年9月~2019年3月

発注者:国土交通省九州地方整備局

規模:中央コア型ロックフィルダム
堤高91.6m、堤頂長496.2m、
堤体積378.1万m3

図版:中間貯蔵施設パイロット輸送工事

中間貯蔵施設
パイロット輸送工事

場所:福島県

工期:2015年10月~2016年3月

発注者:環境省

学会論文発表実績

  • 「タブレット型GPS端末を利用した車両運行管理システム『スマートG-SAFE』の開発と適用」,土木学会,第68回年次学術講演会,2013年9月
  • 「車両運行管理システムによる輸送・出来高管理の実現と安全性向上」,平成27年度建設施工と建設機械シンポジウム論文集・梗概集,2015年12月

バイバックによる締固め管理システム

ダムコンクリートの締固め状態をリアルタイムに管理、記録

コンクリートダムの施工においては、バイバック(油圧ショベルのアタッチメントに締固めバイブレータを装備した機械)と呼ばれるダム用コンクリート締固め専用機が用いられますが、締固めはオペレータの経験に基づく技量に依存しており、オペレータの目視により締固めの完了を判断しているのが現状です。

そこで鹿島では、バイブレータの挿入位置と締固め完了条件を管理することにより、オペレータの技量に依存せず均一な締固めを実施でき、締固め状況のリアルタイムな管理と施工トレーサビリティの記録ができるダムコンクリート締固め管理システムを開発しました。これにより、これまで以上にダムコンクリートの品質向上が図れます。

※バイバックはエクセンの登録商標です。

特許登録済及び特許出願中

図版:バイバックによる締固め管理システム実証実験の様子

バイバックによる締固め管理システム実証実験の様子

キーワード

コンクリートダム、締固め管理、コンクリート打設、有スランプコンクリート、バイバック、
バイブレータ、GNSS、センサ
改ページ

特長・メリットココがポイント

バイブレータの3次元位置計測と秒数管理で
締固め完了を判定

本システムはバイブレータ挿入位置の3次元座標を正確に計測し、一定の締固め完了条件を満たすと、バイブレータの影響範囲を考慮して一辺50cmの管理ブロックごとに締固め完了を判断し表示します。位置計測にはバイバックに搭載した2つのGNSS機器と2つの傾斜計を用いて行います。締固め完了の判定には、バイブレータのON・OFF信号を取り込み、別試験にて定めた締固め完了とする秒数を管理し、締固めが完了した箇所をモニターに表示します。オペレータは運転席のモニタ画面で締固めが完了した箇所がリアルタイムで把握できるため、締固め不足を防ぐことができます。

図版:機器配置図

機器配置図

実施工に即して複数層の締固め管理が可能

本システムにより、オペレータの技量に依存しない均一な締固めが行えるとともに、施工のトレーサビリティも管理することができるようになります。また、有スランプコンクリートは同一リフトで複数層打設する場合が多くありますが、本システムでは、同一リフトで複数の層に分けての締固め判定を行うことが可能です。

図版:締固め管理システム画面表示例

締固め管理システム画面表示例

適用実績

図版:第二浜田ダム

第二浜田ダム

場所:島根県浜田市

工期: 2009年3月~2016年7月

発注者:島根県

規模:重力式コンクリートダム 
堤高97.8m 堤頂長218.0m 
堤体積約33万m3

学会論文発表実績

  • 「ダムコンクリート締固め管理システム」,土木学会第70回年次学術講演会,2015年9月

振動ローラによる締固め管理システム

全地球衛星測位システム(GNSS)を利用した
振動ローラ締固め管理システム

本システムは、RTK-GNSS測位法を利用した締固め機械の転圧回数管理システムです。

振動ローラの位置と各部の実転圧回数を段階的に色分けして、キャビン内のパソコンにリアルタイムで表示することで、締固め回数の過不足とその位置をオペレータが現場で把握することができます。また複数台の振動ローラを使用し施工している場合、お互いに他機が実施した転圧情報を共有することが可能で、複数の振動ローラで大量の施工を行う場合でも過不足のない転圧回数を維持継続することができます。

RTK-GNSS:測りたい移動局(未知点)の他に位置が分かっている固定局(既知点)を必要とする相対測位方式で、位置情報と誤差情報をリアルタイムに算定し移動局の測位を行う。

図版:システムイメージ図

システムイメージ図

キーワード

GNSS測量、RTK-GNSS、振動ローラ、締固め管理システム、転圧回数、品質向上

本システムの特長と主要構成機器

転圧管理

  • 常時、現場で転圧回数の過不足を確認できます。
  • 転圧データの共有化を図れます。
  • 複数台の振動ローラ複数による同時施工においても、過不足のない転圧回数を維持継続できます。
改ページ

図版:システム構成図

システム構成図

図版:システム主要構成機器

システム主要構成機器

本システムの機能

転圧回数管理

締固め回数を色で区別し、リアルタイムにモニタ表示することができます。

図版:転圧回数管理画面/3D-CADによる転圧管理帳票

転圧回数管理画面/3D-CADによる転圧管理帳票

転圧データの共有化

複数台の振動ローラを使用する場合、他機の実施した転圧情報をリアルタイムに共有することが可能で、全施工エリアに対して過不足のない転圧回数を維持継続することができます。

図版:システム構成図

システム構成図

改ページ

適用実績

図版:胆沢ダム

胆沢ダム

場所:岩手県奥州市

発注者:国土交通省東北地方整備局

規模:堤体積1,350万m3

図版:湯西川ダム

湯西川ダム

場所:栃木県日光市

竣工年:2012年9月

発注者:国土交通省関東地方整備局

規模:堤体積103.2万m3

図版:殿ダム

殿ダム

場所:鳥取県鳥取市

竣工年:2012年1月

発注者:国土交通省中国地方整備局

規模:堤体積211万m3

図版:新東名高速道路牧平

新東名高速道路牧平

場所:愛知県岡崎市

発注者:中日本高速道路

規模:掘削153万m3 盛土80万m3

シールド掘進管理システム
「Kajima Shield Control System」

シールド機及び周辺設備の情報を一元管理

本システムは、シールド機及び周辺設備からのデータを自動収集し一元管理をすることで、数値に基づいた情報化掘進管理を行うことのできるツールです。

計測データの表示のほか、以下の特徴があります。

①ネットワーク上からも掘進管理が可能
②画面をグラフィカルとして高い視認性を持つ
③グラフやデジタル表示はどこでも配置変更が可能
④計測点数は最大4,096点
⑤データ損失を避けるため保存ファイルを二重化
⑥汎用性向上
⑦測量機能はジャイロ、レベル、自動測量などによるシールド機位置の自動計算と軌跡のマップ表示、ダボ、セグメント位置の管理などを行える

図版:シールド掘進管理システム設置状況

シールド掘進管理システム設置状況

キーワード

掘進管理システム、ネットワーク
改ページ

特長・メリットココがポイント

現場に合わせた画面を容易に作成

  • 画面は線形管理画面のようなレイアウトの変更ができない固定画面と、切羽安定管理画面のような自由にレイアウトの変更が可能な汎用画面があります。
  • 汎用画面は、各種グラフ、デジタル値、ランプ表示など自由な配置が可能な画面です。従って、各々の現場の特殊性や工法などに合わせた画面が容易に作成できます。

図版:線形管理画面(固定画面)と切羽安定管理画面(汎用画面)

線形管理画面(固定画面)と切羽安定管理画面(汎用画面)

遠隔地からの監視、メンテナンスが可能

  • 坑内や現場事務所での標準的な監視方法のほか、現場から離れた事務所での監視、遠隔地のメーカーからのシステムやデータのメンテナンスも可能です。

適用実績

図版:シールドトンネル

実績多数。
シールドトンネルのほとんどの工事で採用されています。

シールド総合施工管理システム「KSGS®

施工設備の高度な制御を可能にし、効率的で迅速な施工を実現

シールド総合施工管理システム(通称KSGS)は、地上の中央管理室に設置したPCからシールド機、流体輸送設備、泥水処理設備、裏込注入設備、セグメント搬送設備等の遠隔制御と集中監視を可能にするシステムです。

近年、シールド機及び周辺設備は複雑・多様化し、工事は長距離、高速施工、コスト低減が命題となっています。本システムは基本構成を必要最小限とし、必要な機能を付加するシステムとすることによって過剰機能の排除で更なる低コスト化を実現したシステムです。

図版:KSGS全体構成イメージ図

KSGS全体構成イメージ図

キーワード

シールド総合施工管理システム、遠隔制御、集中監視
改ページ

特長・メリットココがポイント

処理設備の自動移送制御を可能に

シールド機・流体輸送設備の操作、処理設備の一次処理の操作と監視、裏込設備の監視(同時注入の場合は操作あり)、テールシールなどの遠隔操作を可能とします。なお、操作にはマウスを使用します。

またシールド機のジャッキ速度制御、カッタ回転方向制御、切羽水圧のPID制御、処理設備の自動移送制御を可能とします。

セグメント・マシン測量結果を管理するシステムも有しています。

図版:シールド機、流体輸送設備操作画面および泥水処理設備操作画面

シールド機、流体輸送設備操作画面および泥水処理設備操作画面

各種オプションで現場のニーズに応える

最小限の基本構成に各種オプションを付け加えることで、現場のニーズにあった仕様の装置を最低限のコストで実現します。

オプション例

  • 坑内操作
    坑内にPCを設置する事により、遠隔操作が可能になります。これは長距離施工に有効です。
  • クライアント機能
    シールド掘進管理システムは事務所や坑内にクライアントとして設けることが可能です。
  • 防爆対応
    防爆ジャイロ、耐震ジャイロを有しています。
  • 大画面ディスプレイ
    大画面ディスプレイに操作画面を映し出すことができます。オペレータと職員で共同監視する場合や、来客者へのプレゼンテーションに最適です。

図版:KSGS設置状況

KSGS設置状況

改ページ

適用実績

図版:新杉田共同溝

新杉田共同溝

場所:横浜市磯子区

竣工年:2011年4月

発注者:国土交通省関東地方整備局

規模:仕上がり内径φ5,700mm
延長3,248m

PC鋼材自動緊張管理システム

PC鋼材緊張の省力化と安全性を備えたシステム

これまでのPC鋼材の緊張管理は、緊張用ポンプの圧力値と鋼材の伸び量を目視で読取り、読取った値をもとに手書きで緊張管理グラフを作成していました。鹿島が開発したシステムは、この値の読取りとグラフ作成をセンサとノートPCにより自動化することで、緊張管理の精度をこれまでの10倍に向上させるとともに、省力化および、読み取りミスなどのヒューマンエラーを未然に防止することができます。さらに、緊張作業中に作業員が伸び量計測のためにジャッキに近づく必要がなくなり、作業の安全性も向上させるシステムです。

図版:システム初期画面

システム初期画面

キーワード

PC鋼材、PC緊張、精度向上、変位センサ、圧力センサ、PLC、緊張管理グラフ、省力化、安全性、システム

PC鋼材自動緊張管理システムの特徴

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。

図版:システム構成図(両引き仕様)

システム構成図(両引き仕様)

図版:緊張管理画面(ノートPC画面)

緊張管理画面(ノートPC画面)

改ページ

特長・メリットココがポイント

正確な緊張力の導入

油圧ホース内の圧力損失を考慮した数値を緊張管理に反映し正確な緊張力を導入できます。

  • 緊張ポンプのハンドルレバーを中立にした場合、緊張ジャッキ側で2MPa程度の圧力損失が確認されており、この差をPC緊張管理に反映することで正確な緊張力を導入することができます。

図版:油圧ホース両端部での緊張中の圧力計測結果

油圧ホース両端部での緊張中の圧力計測結果

ヒューマンエラーの防止と計測精度の向上

ヒューマンエラーの防止と計測精度向上が図れます。

  • 読取り値の見誤りや聞き間違いなど、人為的ミスを回避することができます。
  • 圧力センサ(分解能0.1MPa)及び変位センサ(分解能0.1mm)と従来よりそれぞれ10倍の精度向上となっています。

図版:緊張管理画面(ノートPC画面)

緊張管理画面(ノートPC画面)

ワイヤレスで作業性向上

通信方法を無線にすることで、有線によるケーブルの取り回しの解消と長大スパンに必要なケーブルを無くすことができ、作業性が向上します。

  • ワイヤレスで通信可能な無線伝送機能を備え、PC鋼材が長く両端部が離れている場合でも作業性が低下しません。
  • 適用試験では、最大200mのスパンまでデータ通信できることを確認しています。

図版:無線伝送装置

無線伝送装置

適用実績

図版:東京外環自動車道高谷ジャンクション橋

東京外環自動車道
高谷ジャンクション橋

場所:千葉県市川市

発注者:東日本高速道路

規模:橋長290m 幅員W9.2m
PRC連続2主版桁

上げ越し管理システム

高橋脚に留意した上げ越し管理システム

上げ越し管理とは施工中の構造変化を考慮した変形計算により求めた上げ越し量に従って型枠セットを行い、クリープおよび乾燥収縮の終了した後に橋面が所定の計画高となるように高さ管理を行うことです。

完成時の出来形に許容範囲を超える誤差が生じることが予測される場合には、上げ越し量の計画値に対して施工中に適宜補正を行う必要があります。中でも橋脚高が非常に高い場合は、桁の変形よりも橋脚のたわみが橋面出来形に大きく影響を与えるので注意が必要です。

上げ越し量の補正値の算出にあたっては、施工中のコンクリート打設やPC鋼材の緊張による主桁形状の変化等に基づき、現場の状況に応じて誤差の要因を推定して行います。

図版:高橋脚の張出し施工状況

高橋脚の張出し施工状況

キーワード

高橋脚、たわみ、温度変化、熱電対、傾斜計、型枠セット高さ、上げ越し、上げ越し管理
改ページ

システムの概要

本システムでは、上下床版の温度差による主桁の変形のほか、高橋脚のたわみによる主桁の傾斜に留意しました。

日照による、上床版の温度変化に対しては主桁に埋設した熱電対を用い、橋脚の傾きは柱頭部に設置した傾斜計を用いてリアルタイムに計測しました。

上げ越し実測値と設計値を逐次比較することにより、誤差要因を分析し得られた誤差の傾向や影響度を踏まえて型枠セット高さを補正し、上げ越し管理の精度を向上させました。

図版:主桁線形結果画面

主桁線形結果画面

特長・メリットココがポイント

熱電対と傾斜計の利用

  • 日照による上下床版の温度差から発生する主桁の変形に対しては主桁に埋設した熱電対を用いて計測します。
  • 高橋脚のたわみによる主桁の傾斜には柱頭部に設置した傾斜計を用いて計測します。

図版:主桁たわみ温度及び傾斜補正

主桁たわみ温度及び傾斜補正

学会論文発表実績

  • 「高橋脚を有する多径間連続ラーメン波形鋼板ウェブPC橋の耐震検討」,第14回PCの発展に関するシンポジウム,2005年

セグメント製作精度管理システム

設計値と計測値から出来形線形を予測し、
製作時における補正の要否を直ちに判断

プレキャストセグメント工法では、セグメントの出来形が構造物の線形に与える影響が大きいため、精度よくセグメントを製作することが重要になります。

セグメント製作精度管理システムは、製作したセグメントの出来形を計測して製作精度を管理します。また、出来形をつなぎ合わせることによって架設後の構造物の線形を予測します。

予測線形が管理限界値を超えると判断される場合には、それ以降に製作するセグメント製作値の最適計算を行って補正値を算出します。

これにより、製作時における構造物の出来形線形を計画線形により近い形に管理することを可能にします。

図版:セグメント製作時の管理システムの構築例

セグメント製作時の管理システムの構築例

キーワード

セグメント、出来形、内牧高架橋
改ページ

システムの概要

セグメント製作精度管理システムのフローを右下に示します。

本システムは、製作管理、出来形管理、線形管理の3つのパートで構成されています。

  • 製作管理では、NEWセグメント(以下、NEWと称す)を製作するためにOLDセグメント(以下、OLDと称す)と型枠のセット値を管理したり、NEWを製作したあとのNEWとOLDの相対関係を計測したりします。ここでは、計測システム、および油圧ジャッキ制御システムと連動させることにより、製作管理の自動化が可能となります。
  • 出来形管理では、セグメント1個ごとの出来形計測を行い、品質管理としての出来形調書を作成します。
  • 線形管理では、製作管理から得られたNEWとOLDの相対関係、および出来形管理から得られたセグメント1個ごとの出来形から、予想出来形線形を算定します。予想出来形線形が管理限界値を超えるようであれば、NEWの製作値を変更することにより線形補正を行います。

写真は、ショートラインマッチキャスト方式によるセグメントの製作状況です。

図版:セグメント製作状況

セグメント製作状況

図版:セグメント製作精度管理システムのフロー

セグメント製作精度管理システムのフロー

改ページ

特長・メリットココがポイント

①計測システムを油圧ジャッキ制御システムと連動させることにより、セグメント製作管理の自動化が可能となります。

②縦断線形、平面線形、ねじれの各々について、補正計算によりセグメント最適製作値を算出できます。

③線形に急激な折れ角を生じさせないように、数セグメント先まで考慮した最適製作値を算出することも可能です。

④第1セグメントの設置角度が線形全体に与える影響は大きいので、これの最適値を算出できます。セグメントを全数製作する前に最適設置角度を算出し、以後製作するセグメント最適製作値の算出に反映させることも可能です。

図版:セグメント精度管理システムの実行画面

セグメント精度管理システムの実行画面

学会論文発表実績

  • 「内牧高架橋コアセグメントのスパンバイスパン架設」,第13回プレストレストコンクリートの発展に関するシンポジウム,2004年
  • 「第二東名高速道路 内牧高架橋の設計・施工」,プレストレストコンクリート,2006年9月

ICT インデックス

ホーム > 技術とサービス > 土木技術 > ICT > 施工・品質管理

ページのトップへ戻る

ページの先頭へ