建設技術情報（第16期） - i-Construction技術TECH16

i-Constructionは、調査・測量から設計、施工、検査、維持管理等の建設生産プロセスに三次元データを一貫して活用することで生産性の向上を目指しています。
(一社)日本測量機器工業会加盟各社は、調査・測量及び施工管理のプロセスでは三次元計測を可能にするUAV、地上型レーザスキャナ（TLS）など最新の三次元測量機器と建設生産プロセスに対応したソフトウエアを開発・提供をしており、本建設技術展示館ではICT施工の作業の流れに対応した製品・技術の概要を紹介します。また、MR/VR等の複合現実/仮想現実や測量機器の最新技術の動画による紹介を行います。

近年の建設業界は、若手技術者の減少や技術者の高齢化による深刻な人手不足により、生産性や技術力の低下という問題に悩まされております。そこで他分野の技術（VRなど）を取り入れ、若手技術者育成の質の向上や現場作業の簡略化・効率化を図り、若手技術者が抱える現場に対する「不安」や「難しさ」を取り除き、熟練技術者の技術を上手く継承できるようにしたものがXR技術です。
サン・シールドは、下水道工事の専門会社という視点から、こうした技術を取り入れ、未来に繋ぐ取り組みを行っております。

従来の3D施工では不可能だったAR技術を搭載し、専用カメラによる現況映像に設計データを重ねて表示する事ができます。これにより、いつでも完成形をイメージした施工が可能になり、進捗を常に可視化する事が出来ます。CatCommandStationは、長距離/超長距離での遠隔施工が出来る後付けキットで、油圧ショベル/ブルドーザーなどの建機の種類を切り替えながら動かす事が可能になります。これにより、安全な場所から従来出来なかった施工の幅を広げる事ができます。

3Dデータが核となる計測技術や施工技術、また得られた3Dデータをクラウドを介して現場とオフィスを繋ぎ、リアルタイムかつ情報の一元管理により、生産効率の向上と見える化を実現する建設DXソリューションです。

小規模ICT施工に最適な『杭ナビショベル』は、『LN-150』（杭ナビ）をセンサーとして小型ショベルにも装着可能な3Dマシンガイダンスシステムです。都市部や山間部でも高精度で安定した施工を実現するとともに、杭ナビ1台で測量と施工の用途に応じたICTの普段使いであらゆる作業工程で活躍します。

これらICT技術の導入と人材育成を支援するトプコンのトレーニングセンタとトレーニングの概要をご紹介します。

コテプリは、コンクリート打設時の仕上げ高さを自動追尾トータルステーションとスマートグラスにより、作業員が直接確認及び調整できるシステムです。従来は、高さ目印を基準にした作業員の目測で対応していましたが、本技術の活用により、リアルタイムに設計との差が数値で分かるため、品質及び施工性が向上します。
ビーコンアラートはビーコン（無線標識）を危険箇所に設置し、警報エリアに接近した作業員に対して、インターネットを使用せずローカル通信で、危険箇所への接近をイヤホンにて音声出力、また、スマートフォンにてバイブレーションおよび画面表示で通知するシステムです。

従来コンクリート打設に関する作業の定量的な評価は困難であり、基準を満たした施工が行われたかを十分に確認ができない問題があった。
本システムは、コンクリートの打設状況を、定点カメラや各種センサにより作業状況をセンシングすることで、打設進捗や打設状況の良否に関する定量的な評価を行い、適切に現場にフィードバックするものである。
また、打設データは、システム内に蓄積され、現場毎の特徴や傾向を分析するとともに、今後の施工計画への活用を図ることを可能としている。

①Automatic-Shot R
吹付作業での省人・省力化及び安全性、生産性の向上を実現した全自動吹付システムです。従来の熟練技能が必要であった吹付機の操作が全自動化され、非熟練者1名でのプラント運用が可能となり省人化を実現。熟練オペレーターをしのぐ吹付機の全自動運転により、熟練度に左右されない高い施工能率を達成。ホース閉塞時の自動緊急停止機能により安全性が向上。バッチごとの材料計量データの記録保存が可能で現場練り、工場製造の両方に対応しております。
②ICT削孔管理システム
アンカー工やロックボルト工における角度、方位、検尺作業や出来形管理を効率化するICT計測システムです。マシンセットデータ(削孔角度、方位角度）や削孔作業の進捗を自動計測し、リアルタイムに表示します。測定結果を出来形管理帳票として即時作成する機能を有し現場作業の負担軽減を実現します。また、多様な削孔機に搭載可能で幅広い工種へ対応可能となっております。

AR安全可視化システムは、構造物位置や周辺状況をリアルタイムでAR表示することにより、施工現場の安全性向上に資する支援ツールです。
本システムは、タブレットを主体とした手軽さが特徴であり、様々なツールとして汎用することができます。
一例として、下記のような海上工事特有の課題を解決することができます。
・浅瀬等の危険箇所を有する海域や、視認性が悪い夜間・濃霧時における船舶の安全航行
・目視確認が困難な箇所（水中等）における作業の安全確保およびアラートによる注意喚起

【内容】
既存の住宅地や工場敷地内などの、狭隘な施工条件下でTOFT工法の格子状地盤改良体を構築する目的で開発された施工法です。
【効果】
・機械の運搬が容易かつ組立・解体に要するスペースの縮小が可能になります。
・機械攪拌式であるため、噴射攪拌式などに比べ排泥量も少なく経済的です。
・全自動施工により、改良品質の安定化と省人化を実現します。

当工法は、近年の河川工事において大規模な浸水・土砂災害を防ぐ減災対策を目的とした堤防強化事業に3次元GNSS施工管理装置を装着したスタビライザを用いて、単体では盛土材料の規格に合わない建設発生土同士をこの技術で粒度改良（土砂改良）する事で築堤（盛土）材料を合理的に製造し有効利用できる工法です。更に、GNSS施工管理装置の「見える化」により施工履歴データーを品質管理・出来形管理帳票に活用する事で生産性が向上する。

砂防堰堤の設計において、「土石流・流木対策設計技術指針」では砂防堰堤計画地点の上下流各々200mの範囲で礫径調査を実施し、設計諸元を決定することとなっています。
計測を実施する山地渓流は、土石流発生後の不安定な土砂が堆積している状態や、大小の砂礫が混在する樹林化した土石流段丘を伴う場合もあります。このような条件では、作業者の目視による調査では、見落としや作業者による差が発生します。また、渓流の地形条件によっては直接計測できない場合もあります。
本システムは、UAVによる高解像度の垂直写真に対する人工知能（AI）による自動判読技術により、作業効率化と安全性向上性が期待できます。

Trimble社のGNSS測位技術とAR技術を組み合わせることで、施工用設計データなどの３Dデータを現場で可視化する。
①丁張レスのICT活用工事で完成形状が誰でもイメージできる
➁現場と設計の不整合、干渉を早期に発見できる
➂図面の読み間違いやコミュニケーション不足による手直し手戻りを減少させる
④計測機能を使用して設計面と現況地形との切盛を確認
⑤現場イメージを共有することで合意形成を図る
また、住民説明や立ち合い検査にも有効です。

①これまでの幹線用光ファイバケーブル（スロット型）のケーブル断面で大きな割合を占めていましたスロットをなくすことによって軽量化し、心数増と共に外径を小さくしました。
また細径化、軽量化により施工性、経済性が上がり、既設管路の有効活用、共架柱への負荷軽減、及び省資源化が可能になりました。

②ケーブルの周囲をローカル5Gの通信エリアに出来るため、線形の通信エリアの構築が可能となります。曲がりくねっていても大丈夫です。
２本並列に布設することで2×2MIMO対応可能。
対応周波数：4.6～4.9GHz（Band n79）

①「DAYFREE®」は交通量の少ない夜間の一車線規制のみで、工事が可能な床版取替工法です。夜間の限られた時間内で既設床版の撤去から新たな床版の架設、路面復旧までを可能とします。※本工法は中日本高速道路(株)との共同開発です。

②「キャップスラブ®」は専用のプレキャスト床版を用いたPC合成桁橋の床版取替え工法です。既設床版と既設PC桁とを切断分離したのち、新しい床版をあと施工アンカーとモルタルで接合する工法です。※本工法は中日本高速道路(株)との共同開発です。

③「HOLLOWAL®」は、プレキャストセグメント工法を用いた幅員分離での施工も可能な中空床版橋の急速架替え工法です。専用の架設機により、既設中空床版の撤去からプレキャストセグメントの設置を行い、プレストレスを導入して一体化させる工法です。

④「スリムトップ®」はUFC（超高強度繊維補強コンクリート：スリムクリート）とコンクリートの複合構造の床版です。床版上面を防水性能のあるUFCで覆うことにより、現場防水工を不要とする画期的な工法です。※本工法は東日本高速道路(株)との共同開発です。

⑤「スティフクリート®」は床版上面増厚の耐火性能や疲労耐久性向上を目的として開発された超高性能繊維補強セメント系複合材料（UHPFRC）です。薄層での補強が可能で長期耐久性に優れていて、施工後３時間での交通開放が可能です。

⑥「OBRIS®( オブリス)」は、橋梁リニューアル工事の全工程（設計・製作・施工・維持管理）を一気通貫で管理する統合システムです。CIM活用による設計・施工自動化技術により、生産性と安全性の向上、働き方改革などを実現します。

土工事では各土構造物に要求される性能を確認するために土の締固め品質管理を行います。各種計測装置の簡便化・省力化は図られているものの、その管理手法は離散的な「点」の管理であり、データは後処理となるため、施工しながら品質を確認できません。開発技術を活用することにより、土構造物の要求性能を複眼的かつリアルタイムに確認することで、土工事の品質管理の高度化と精緻化を実現しました。さらに現場管理業務の業務改革（DX化）や他組織・他部門とのデータ連携を実現するためのクラウド型データ蓄積・処理システムの構築を試みています。

【RFID腐食環境検知／ひずみ計測システム】
RFID（Radio Frequency Identification）は、電子マネーやICカードに利用されている無線通信を用いて、ICタグに情報を書き込み、読み取る通信技術です。
この技術を利用してコンクリート構造物の内部の状態、例えば、鉄筋が腐食、あるいは鉄筋やコンクリートのひずみを非破壊・非接触で計測するシステムを提供します。
腐食環境検知システムは、コンクリート構造物中の鉄筋を模擬した鉄センサの腐食状態をRFIDで無線計測するシステムで、このシステムにより鉄筋周辺の環境変化を捉えることができます。
ひずみ計測システムは、コンクリート構造物中の鉄筋や内部コンクリートに発生するひずみをRFIDで無線計測するシステムです。
計測部のセンサと通信部のRFIDタグはいずれもコンクリート中に埋設され、また計測時の電源供給も不要なため、完全ワイヤレスでの計測を実現しています。
【iコンスペーサを用いた構造物情報管理】
ICタグのメモリと個体識別IDを活用することで、コンクリート製品の製造や施工に係る諸情報を効率的に管理するシステム提供します。
コンクリート製品の製造・施工において、現場作業を省力化し、製品データの一元管理を実現するためのアプリケーション開発を行っています。
新システムでは携帯端末の制御により情報の記録と読み込みを行い、ハンディ型プリンタで帳票を印刷することができます。
帳票を製品に貼ることで現場視認が容易となり、工場出荷から現場受入れまでの作業軽減と、それによる施工の効率化が期待できます。

国土交通データプラットフォームをはじめ官民でこれまで蓄積してきた地質調査/土質試験データ，設計図面，地理情報など様々な情報を，自動リンク技術を用いて構造―地盤の３次元モデルを自動で作成し，さらにそのモデルにより地震・津波解析などの災害シミュレーションまで行える技術です．この技術は，既存情報から自動で3Dモデルを作成し，防災シミュレーションまでつなげることができることから，広域かつ多くのデータを省力化のもとで取り扱うことができ，港湾一帯の広域の防災・減災計画，対策の検討等に貢献します．

　①TREND-POINT（トレンドポイント）はi-Constructionに対応した点群データの処理・活用を支援するシステムです。同一箇所の点群データや設計データ（TINデータ）を管理し、メッシュ作成と土量計算が可能です。点高法やプリズモイダル法により、工事の出来高管理での活用が可能となっています。
　3次元計測技術を用いた出来形管理要領（案）の土工をはじめとする各工種への対応と、構造物工（橋脚・橋台）の出来ばえ評価にも対応しています。多点計測技術を用いた出来形算出を支援します。

　②TREND-CORE（トレンドコア）は、CIMモデルを構築し、建設・土木施工業務の高度化を支援するアプリケーションです。4D施工ステップによる施工手順の”見える化”やi-Constructionで利用する3次元設計データの作成が行えます。
点群とモデルの重ね合わせによる設計の妥当性検証や、豊富な3D部品を使用した施工計画検討が特徴です。また、福井コンピュータソリューションとの連携によりBIM/CIMの工事活用項目(リクワイヤメント)にも対応します。
　TREND-CORE　VRとの連携により、TREND-COREで作成したデータを元に瞬時にVR体験が可能です。現場の状況把握がスムーズに行え、関係者間の合意形成が効率的に行えます。

③CIMPHONY Plus（シムフォニープラス）では、「時間軸」と「位置情報」の概念を取り入れ、工事に関わるデータ（点群やBIM/CIMモデル、現場の写真や動画、図面等）をクラウド上で管理・運用し、関係者全員で共有できます。
「時間軸」で工事の進捗、「位置情報」で場所と地形を把握でき、3次元地図上でリアル現場空間を再現・可視化します。

本システムは、積算情報・工程情報・3次元モデルをIDで関連付け、時間軸で連動することで、工事における進捗の管理に加え、施工計画の変更に伴うコスト情報の一元管理が可能となります。搭載したシミュレーション機能により、進捗状況とコスト情報を一つの画面上で確認でき、さらに工程管理ソフトに修正情報のフィードバックも可能なため、施工計画の変更に柔軟に対応することができます。

本技術は、現場にインターネット環境を構築することで、施工管理、品質管理および出来形管理にICT・IoTを活用する技術の総称です。調査、施工における出来形管理および品質管理に活用することで、それらを通じた検査や書類提出などの簡素化につながり、安全管理に至るまでインターネットクラウドや様々なセンシング技術を活用しています。クラウドを用いることで、現場で取得したデータを即座に共有することができるため、時間に余裕がない舗装修繕工事においては特に有効な技術です。
また、建設工事においてICT化が進む中、人と重機の協調安全を目指し、「生産性向上」と「安全性向上」を両立するものです。