シールド掘進管理の見える化
「KaCIM’S®(カシムズ)」
CIMを活用してシールド工事の掘進管理を”見える化”する
掘進・組立シミュレーションおよび作業指示書作成システム
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

KaCIM’S画面例

運用状況
- キーワード
- シールド、CIM、線形管理、シミュレーション、生産性向上
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。

3Dシミュレーションシステム画面

クリアランス表示例

余掘り軌跡表示例
特長・メリットココがポイント
生産性向上
- 従来の手作業による計算・図化に対し、自動演算・3次元モデル図化、および指示書作成までが1システムで可能なため、計画立案・指示書作成の大幅な効率化を達成(50%の時間短縮)
- 掘進管理の「暗黙知」をデジタルデータとして記録・蓄積・分析することで、将来的なシールドマシン自動制御に貢献

時間短縮効果(分)
出来形品質の向上
- 掘進・組立指示書の2次元・3次元でのシミュレーション結果の見える化により、計算ミスや入力ミスを容易に確認でき、ヒューマンエラーを防止
- 計画と実績との差異をデジタルデータとして記録・蓄積・分析することで、掘進計画のPDCAサイクルによるフィードバックの迅速化

品質向上効果
適用実績

ガス導管
場所:茨城県東海村
竣工年:2020年10月
規模:掘進延長1,718m
セグメント外径Φ2,200mm 掘削外径Φ2,360mm

上北沢シールド工事
場所:東京都世田谷区
竣工年:2022年12月予定
発注者:東京都水道局
規模:泥水式シールド
掘進延長1,863m 最小曲率R=35m
セグメント外径Φ2,000mm 掘削外径Φ2,130mm
学会論文発表実績
- 「シールド掘進管理の見える化と生産性向上への挑戦」,土木学会関東支部,2019年
- 「CIMを活用した掘進シミュレーションシステムの実用」,土木学会全国大会,2019年
- 「シールド工事の掘進管理を“見える化”するKaCIM’S を開発適用」,建設機械施工,2020年