建設技術者向けNEWS

【吹付、自動化機械の開発着手】

　鹿島は、発破を使用する硬岩地山の山岳トンネル工事における切羽作業を、機械化・自動化によって２０２０年度までに１人作業（ワンオペ）化する。実用化したダム工事の完全自動化技術「クワッドアクセル」に続く『現場の工場化』に向けた取り組みの一環。日本建設機械施工協会施工技術総合研究所（静岡県富士市）内に設置した模擬トンネルを開発拠点として進める。既に吹付作業を自動化する機械の開発に着手しており、今後、計測や熟練技能者のノウハウの反映などといった研究を進める。

　発破掘削を採用するＮＡＴＭの切羽作業には、穿孔、装薬・発破、ずり出し、アタリ取り（発破後に設計断面内に残った地山を除去する作業）、吹き付け、ロックボルトの６種類の作業がある。このうち、法規制の関係で自動化・機械化できない装薬・発破以外の５種類の作業を２０年度までにワンオペ化する予定。

　穿孔、ずり出し、アタリ取り、ロックボルトの機械化・自動化の開発も順次、進めており、最も難しいとされるのが切羽へのコンクリート吹付作業となる。現在は、熟練作業員が吹付機械をコントローラで操作して、発破後の切羽の形状や状態に合わせて吹付厚さが均一になるよう吹き付ける。

　この作業を自動化するには、まずノズルを自動で動かす「制御」、吹付厚さを測る「計測」、地山条件に最も適合した吹付方法を考える「ノウハウ」の３要素の検討が必要になる。今回、「制御」に当たるノズル操作を自動化した機械を開発した。壁面とノズルの距離、コンクリートの吐出量、ノズルの振り角度などを事前にプログラミングし、ノズル操作者が初期作業を実施して自動操作に切り替えれば、設定した通りに機械が自動でコンクリートを吹き付ける。

　今後は、機械が吹き付けたコンクリートの厚さを計測するスキャニング技術の開発を進める。また、地山の状態に合わせたノズルの動かし方や、平たんに吹き付ける方法、鋼製支保工の裏側の吹き付け、コンクリートの跳ね返り量が少ない吹付方といったノウハウに当たるデータを収集し、地山の状態に合わせた最適な吹付方法を検討できるシミュレーターも開発する考え。これらで集めたデータを自動吹付機に反映させることで、吹付作業の自動化を実現する。

　２０年度以降は、遠隔操作か、専用オペレーター１人での操作の実現を目指す。