杏吧原创

杏吧原创（本社：东京都港区、代表取缔役社长：国谷一彦）は、滨颁罢により山岳トンネル工事の生产性、安全性を大幅に高める取り组みとして「山岳トンネル统合型掘削管理システム（颈-狈础罢惭®）」の开発を推进しています^（注1）。この度、山岳トンネル工事の无人化の実现に向けた新たな技术开発の取り组みとして、吹付けコンクリートの自动施工技术を、ニシオティーアンドエム株式会社（本社：大阪府高槻市、代表取缔役社长：北俊介）と共同で开発しました（写真1）。

１．开発の背景

山岳トンネル工事の切羽作業は、熟練作業員の技能への依存度が高く、さまざまな作業を熟練作業員の経験と感覚に頼っています。一方で、少子高齢化に起因する熟練作業員の減少や新規入職者の不足といった問題も抱えており、限られた時間で工事の生産性を確保していくことが期待されています。また、吹付けコンクリート作業で発生する粉じんによる労働环境の改善も課題となっています。

このような背景のもと、「省人化、省力化による生産性向上」「熟練作業員の技能に依存しない施工方法の確立」「労働环境の改善」を目的に、本技術を開発しました。

２．吹付けコンクリートの自动施工技术の特长

オペレータは吹付け机本体に付属するタブレットの简単な操作のみで、吹付けコンクリートを自动で施工することができます。なお、本技术は以下の3つのプログラムから构成されています（図1）。

1. 切羽出来形取得プログラム
   吹付け机前方に设置した尝颈顿础搁を用いて取得した切羽の叁次元データをもとに、吹付けコンクリートの必要数量を算出します。また、吹付けコンクリート施工前后の叁次元データの差分から、吹付けコンクリートの厚さを特定し、吹付けコンクリートの出来形を确认します。

2. 位置情报演算処理プログラム
   ①の切羽出来形取得プログラムにて取得した叁次元データをもとに、吹付けコンクリートの施工范囲を选択し、自动で施工するための吹付けノズルのルートを算出します。さらに、算出したルートをもとに吹付けノズル先端の位置目标を决定し、吹付けノズルの角度と位置を制御します。

3. 油圧制御プログラム
   ②の位置情报演算処理プログラムにおいて決定した吹付けノズル先端の位置目標をもとに、吹付け可能範囲を判定し、吹付けロボットの油圧制御を行います。吹付け機の油圧回路に比例電磁弁を追加し、コントローラからの出力電流を可変させることで、各アクチュエータ（エネルギーを機械的な往復運動や回転運動に変換する装置）の速度、ストロークをコントロールします。

３．実証试験

模拟トンネルを用いて本技术の実証试験を行いました（写真2）。実証试験の结果、「吹付けコンクリートの必要数量の算出」「吹付けコンクリートの自动施工」「吹付けコンクリート施工后の厚さの特定」など、本技术が有する一连の机能が想定どおりに动作することを确认しました。

４．今后の展开

今年度中に本技术を、当社が施工中の山岳トンネル现场に适用する予定です。そして、将来的な山岳トンネル施工の完全无人化を目标として、引き続き、技术开発を推进していきます。