全自動施工も目前に!鹿島がシールドトンネルのトラブル予測システムを開発

2020年1月22日

管理人のイエイリです。

土木工事の中でも、シールドマシンという円筒形の掘削機で地中を掘り進んでいくシールドトンネル工事は、ICT(情報通信技術)によって自動化が進んでいます。

下の写真は、鹿島のシールドトンネル工事でシールドマシンを施工管理している様子ですが、ずらりと並んだモニターに映し出される様々な施工データを見ながら、現場の状況を監視している技術者は、まさに“地中のパイロット”といった感じです。

ずらりと並んだモニターを見ながらシールドマシンの掘進を管理する技術者(以下の写真、資料:鹿島)

ずらりと並んだモニターを見ながらシールドマシンの掘進を管理する技術者(以下の写真、資料:鹿島)

しかし、データが膨大なだけに、予兆となる異常を見落としてしまうと、地盤沈下や掘進コースの逸脱などのトラブルに発展する恐れがあります。

そこで鹿島はシールド掘進管理システム「KSJS(Kajima Shield Judge announce System)」を開発しました。

掘進中になにかおかしなデータが出た場合にはそれを察知し、

ナ、ナ、ナ、ナント、

技術者にアラートを発信

してくれるのです。(鹿島のプレスリリースはこちら

シールド掘進管理システム「KSJS」の画面に表示された警報内容

シールド掘進管理システム「KSJS」の画面に表示された警報内容

例えば、シールドマシンを押すジャッキの速度が速すぎると、前面で回転するカッター部分(チャンバー)に土砂が詰まってしまい、シールドマシンに過剰な力がかかってしまう恐れがあります。

そんなときは、上図のように「チャンバー閉塞(へいそく)の可能性があります」といったアラートを表示するとともに、「加泥材を入れる」「スクリューの回転数を上げる」「ジャッキ速度を落とす」といった対応策も示してくれます。

シールドマシンのカッター部分は隔壁によって直接、見ることができないので、データからアラートを出してくれると助かりますね。

さらに危ない状況が予測されるときには、画面上に赤色のメッセージが表示されるので、トラブルを未然に防ぐことができます。

さらに危ない状況が予測された場合には、赤色のメッセージが出る

さらに危ない状況が予測された場合には、赤色のメッセージが出る

KSJSの画面構成

KSJSの画面構成

このシステムは、熟練オペレーターの経験や操作記録をもとに、シールド掘進中の膨大なデータを統計処理してデータの変動傾向を自動的に分析するものです。

そのため経験の浅い社員や作業員も、熟練オペレーターのノウハウを施工に生かすことができます。

このシステムは東京都大田区で泥水式シールドにより施工された東京都芝浦水再生センター・森ヶ崎水再生センター間連絡管建設工事その2(日本下水道事業団発注)や、茨城県東海村で泥土圧式シールドにより施工中のガス導管工事で使われました。

鹿島は今後、システムに

AIを導入

することも視野に入れて、シールド工事の全自動施工の実現に向けて技術開発を進めていくそうです。

まさかトンネル工事の現場が、自動車工場のように自動化される日が近づいているとは思いませんでした。労働生産性もますます上がっていきそうですね。<

 
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