エレクタ付き2ノズル自動吹付け機
吹付けから建込みまで切羽に立ち入らずに1名で自動・遠隔施工
山岳トンネル工事におけるコンクリート吹付けから鋼製支保工建込みについて、自動吹付けシステムと建込みガイダンスシステムを搭載した「エレクタ付き2ノズル自動吹付け機」を開発し、現場導入しました。
本機により、吹付けから建込みまで一連の作業において、肌落ち災害の危険性が高い切羽近傍に誰も立ち入ることがなくなり、安全性を飛躍的に向上させました。
また、従来5～6名で行っていた吹付けおよび支保工建込み作業がオペレータ1名で可能となり、生産性も大幅に向上しました。
国際トンネル協会ITAトンネルアワード2025（Product/Equipment Innovation of the Year部門）銅賞
特許登録済
エレクタ付き2ノズル自動吹付け機の全景
関連情報
- キーワード
- 山岳トンネル、エレクタ付き2ノズル吹付け機、自動吹付け、遠隔建込み、生産性・安全性向上
吹付けの自動化と建込みの遠隔化によりオペレータ1名での作業を実現！
エレクタ付き2ノズル自動吹付け機は、「自動吹付けシステム」と「建込みガイダンスシステム」で構成されます。
自動吹付けシステム
吹付け前のスキャニングによる切羽形状の測定結果をもとに、平滑な仕上がり面を確保するための最適な吹付けパターンを決定する吹付け計画と、機械が計画通りに作業を行うための制御プログラムから構成されます。これらにより、オペレータ1名による高精度で平滑な吹付け仕上りを実現し、さらに2ノズル化することで作業時間の短縮も可能となり、生産性が飛躍的に向上しました。
建込みガイダンスシステム
建込み目標位置までのエレクタ移動量を計算し、その計算値に合わせてエレクタを遠隔操作することで、所定位置への支保工建込みが可能なシステムです。また、天端継手締結用のワンタッチジョイントと固定用アンカーを使用することで、オペレータ1名での遠隔建込みを可能としました。
2ノズル自動吹付け機による吹付け状況
機械オペレーション状況
エレクタ付き2ノズル自動吹付け機の概要
2ノズル自動吹付けシステム
❶シミュレータ
3D座標空間上で作業を再現します。これにより、事前に任意の断面形状における吹付けおよび建込み動作の検証を行います。
❷吹付け前の地山スキャン
吹付け対象範囲の地山をスキャンし、凹凸面を計測します。
❸吹付け計画
凹凸部の大きさに合わせて吹付け範囲を小ブロックに分割し、ブロック毎のノズル移動速度、ノズル角度、吹付け回数を自動設定します。
❹制御プログラム
吹付け計画を制御プログラムにインプットし、機械が計画通りに作業します。
❺2ノズル衝突防止機能、競合防止機能
左右2つのノズルの挙動を互いに監視することで衝突を防ぐ衝突防止機能と2つのノズルが接近するタイミングをずらす競合防止機能を有します。これにより、2つのノズルが効率的に稼働可能となります。
シミュレータ表示画面
スキャンデータと吹付け範囲をゾーニングした吹付け計画
支保工の遠隔建込み
❶建込みガイダンスシステム
鋼製支保工建込み目標位置までのエレクタブームの目標姿勢（関節角度やブーム伸縮量など）を計算し、その計算結果に基づいてエレクタを遠隔操作することで、所定位置への支保工建込みが可能となります。
❷天端接手締結用ワンタッチジョイント
左右片方の鋼製支保工に予め設置し、もう片方の支保工孔に挿入するだけで鋼製支保工を機械的に連結します。
❸固定用アンカー
鋼製支保工前後を繋ぐ従来の継ぎ材に代わり、吹付けコンクリートで地山と一体化させることで、鋼製支保工の転倒などを防止します。
支保工建込みの様子
適用実績
みなとみらい線車両留置場
場所：神奈川県横浜市
発注者：横浜高速鉄道
規模：横坑（換気坑）=306m
単線トンネル=228m×2本 複線トンネル=99m 併設トンネル=262m×2本
神岡試験坑道
場所：岐阜県飛騨市
竣工年：2024年9月
発注者：鹿島
規模：トンネル掘削延長305m
掘削断面積：アプローチ部43.9m2 自動化施工試験部73.5m2
学会論文発表実績
- 「山岳トンネルにおける吹付けコンクリートの自動化と鋼製支保工建込みの遠隔化」，土木学会，第80回年次学術講演会，2025年
- 「山岳トンネルにおける吹付けコンクリートの自動化（その3）」，土木学会，第78回年次学術講演会，2023年
- 「山岳トンネルにおける吹付けコンクリートの自動化（その2）」，土木学会，第75回年次学術講演会，2020年
- 「自動化技術によるトンネル施工の生産性向上 ─コンクリート吹付けの自動化─」，土木施工，2020年
- 「山岳トンネルにおける吹付けコンクリートの自動化（その1）」，土木学会，第74回年次学術講演会，2019年