建設技術者向けNEWS

　清水建設は、最新技術を活用した次世代トンネル構築システム「シミズ・スマート・トンネル」の要素技術として、切羽崩落振動監視レーダーシステムを開発した。物体表面を面的に探査しながら、目視では確認できない微細な振動挙動をとらえる振動可視化レーダー技術を使って、切羽全体をモニタリングする。基準値を超える変位量や変位速度を検知した時には、退避を促すアラートを発報する。山岳トンネル工事の切羽崩落災害の根絶を目指す。

　システムは、７６－７７ギガヘルツの周波数帯域を使用するミリ波レーダーとデジタルカメラが一体となった測定システム、システムコントロール用パソコン、記録用ハードディスクで構成。測定システムの核となるミリ波レーダーは、自動車の自動運転分野で民用化が進むセンサー技術で、ちりや霧など微粒子の粒径より大きな波長を持つミリ波の特性から、トンネル現場のような見通しの悪い環境下でも直進性・透過性が損なわれないというメリットがある。

　一方、切羽を常時モニタリングする際には、レーダーと切羽の間にミリ波が透過しない施工機械や作業員が入り込むことが避けられず、そこからの反射波の影響で切羽の変位データに異常値が出てしまう。そのため、こうした異常値をノイズとして除去するフィルター機能を組み込むことで、切羽全面の常時モニタリングを可能にした。

　システムは、レーダーで切羽の変位を面的にサーチしながら０.１mm単位で振動挙動をとらえ、地山応力の状態変化や、掘削した切羽面に浮いた状態でとどまっている岩塊などの振動状況を監視する。切羽の変位状況は、パソコン上にリアルタイムで表示される変位量・変位速度の面的分布図で確認でき、切羽のライブ映像に重ね合わせて可視化することも可能だ。崩落予兆をとらえた際には、フラッシュライト、警告音、モニター表示により、注意・警告・退避の３段階でアラートを発報する。

　同社は今後、山岳トンネルの切羽崩落災害の撲滅に向け、システムの現場適用を進めるとともに、崩落・落石現象が発生する以前の予兆条件をデジタルデータとして蓄積することで、将来の無人化施工技術の構築につなげていく方針だ。