写真を2分で点群データに!福田組が安価なトンネル掘削管理を実現

2019年4月4日

管理人のイエイリです。

岩盤を発破やブレーカーなどで掘り進む山岳トンネル工事では、設計断面より大きい「余掘り」が大きすぎると、掘削や土砂(ずり)処理、吹き付けや覆工コンクリートなど様々なムダが発生します。

そのため、各建設会社はいかに余掘りを少なくするかに、しのぎを削っています。これまでは掘削最前線の「切り羽」と呼ばれる部分を3Dレーザースキャナーで計測し、管理する方法がよく使われてきましたが、3Dレーザースキャナーは数百万円以上と高価で扱いも難しいという課題もありました。

そこで福田組は日本電気、NECソリューションイノベータ、演算工房と共同で、「Te-S(ティーエス)アシスタント」という新たなトンネル掘削管理システムを開発しました。

3Dレーザースキャナーの代わりに、

ナ、ナ、ナ、ナント、

写真を点群データ化

するという手軽で安価な方法を採用しているのです。(福田組のプレスリリースはこちら

右側は切り羽、左側はトンネル底面のインバート部で掘削管理を行っているイメージ(以下の資料、写真:福田組)

右側は切り羽、左側はトンネル底面のインバート部で掘削管理を行っているイメージ(以下の資料、写真:福田組)

「Te-Sアシスタント」を使った掘削管理の流れ

「Te-Sアシスタント」を使った掘削管理の流れ

写真から点群データを作成するのは、SfMというドローン(無人機)測量と同じ方法を採用しています。

現場には「GCP」(Ground Control Point)と呼ばれるマーカーをいくつか配置し、あらかじめその位置を計測しておきます。

そしてデジタルカメラでGCPを含むように写真を撮ると、そのデータが無線LANでタブレットパソコンに自動転送され、解析ソフトでGCPを自動認識して点群データを生成します。

さらには掘削箇所の形状データと設計断面の比較、掘削の過不足表示までを自動的に行います。

奥のデジカメでトンネル坑内を撮影すると、そのデータが無線LANで手前のタブレットパソコンに自動転送される

奥のデジカメでトンネル坑内を撮影すると、そのデータが無線LANで手前のタブレットパソコンに自動転送される

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タブレットパソコンで作成されたトンネル坑内の点群データ

タブレットパソコンで作成されたトンネル坑内の点群データ

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設計断面と実際の掘削面を比較した評価結果

設計断面と実際の掘削面を比較した評価結果

福田組は新潟県で施工中の竹ヶ鼻トンネルの現場で、トンネル底面の「インバート」と呼ばれる部分の掘削管理に、このシステムを使って検証しました。

気になる点群化の時間ですが、10枚前後の写真を使った場合、汎用のタブレットパソコンで

演算に1.5分、描画に20秒

程度と、合計約2分で処理でき、精度も±10~15mm程度で計測できることが確認されました。

今後は切り羽の掘削管理や覆工コンクリート、インバートコンクリートの打設量管理などにも使えそうです。

福田組はこのシステムを全国の現場に展開することを計画しています。

 
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