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切羽前方地質の予測状況を取り込んだ予測型山岳トンネルCIMを開発・実用化

地質状況などを事前に見える化することで施工の効率化、安全性の向上を実現します

株式会社大林組(本社:東京都港区、社長:白石達)は、山岳トンネルの切羽前方地質の予測結果を取り込んだ新たなCIM(※1)システムを開発しました。

 

近年、ICT の全面的な活用によって、建設生産システム全体の生産性向上を図り、魅力ある建設現場をめざす取り組みである「i-Construction」が国土交通省主導で進められています。大林組は、2015年3月に竣工した近畿自動車道紀伊線見草トンネル工事(和歌山県西牟婁郡、発注:国土交通省近畿地方整備局)で、CIMの3Dモデルに、施工中に取得した地質状況などを統合化したデータを国内で初めて電子納品するなど、かねてから山岳トンネル分野におけるCIMシステムの開発に取り組んできました。

 

山岳トンネルでは、設計段階での事前調査技術の限界や地質の複雑性から、切羽前方の地質状況の十分な予測ができず、断層破砕帯や突発湧水に遭遇することが少なくありません。そのため大林組は、切羽前方の地質状況を高精度に予測できるノンコア削孔切羽前方探査「トンネルナビ®」(※2)を2008年に開発し、既に22現場、探査延長約30kmの実績があります。

 

このたび、トンネルナビ情報とボーリング孔内観察に基づくキーブロック(※3)の予測情報をCIMシステムに取り込むことで、切羽前方地質のさらなる見える化による施工の効率化、安全性の向上をめざす、予測型山岳トンネルCIMを開発・実用化しました。

 

予測型山岳トンネルCIMの特長は以下のとおりです。

 

  1. ノンコア削孔切羽前方探査「トンネルナビ」解析結果の3D化

    通常、トンネルナビでは、1秒ごとに得られる削孔機械データの解析値を折れ線グラフで図化し、地山の硬軟や断層破砕帯の有無を予測します。この折れ線グラフを3D-CAD化しCIMに取り込むことで、当初想定した地山と実際の地山の違いを掘削前に明確化し、必要に応じてより最適な支保工配置への修正などを提案できます。

     

    設計段階の地山予測より高精度予測を実現するトンネルナビとCIMへの展開

    設計段階の地山予測より高精度予測を実現するトンネルナビCIMへの展開

     

  2. ボーリング孔内観察画像で得られた岩盤中の割れ目からキーブロックを予測

    ボーリング孔内観察装置(※4)によって得た画像から、地山に存在する割れ目の方向と角度を調べることで、割れ目とトンネル断面で構成されるキーブロックを見つけ、CIMシステム上でキーブロックの見える化を行います。キーブロックを事前に予測し、より具体的に見える化することで、掘削前に適切な対策方法を検討できます。

    ボーリング孔内観察画像から割れ目の方向と角度を調査

    ボーリング孔内観察画像から割れ目の方向と角度を調査

     

    トンネルの割れ目と、導き出されたキーブロックをCIMに反映した様子

    トンネルの割れ目と、導き出されたキーブロックをCIMに反映した様子

     

  3. 設計、施工、維持管理データの統合化
    従来のCIMシステム同様、施工中に取得したデータを集約・統合化することで、施工完了後は、該当箇所の地質状況や施工状況を短時間の内に検索・表示することができるので、維持管理を効率良く行う支援ツールとなります。

本システムは、すでに九州地整椿山トンネル工事(宮崎県宮崎市、発注者:国土交通省九州地方整備局)ほか、複数のトンネル工事に適用され、信頼性が確認されています。大林組は、今後も、山岳トンネル工事において、設計から施工後まで効率的に行えるマネージメントツールとして、CIMを積極的に提案・展開していきます。

 

※1 CIM(Construction Information Modeling/Managements)
建設生産プロセスを管理するシステム。3Dモデルに属性情報を持たせ、施工管理の生産性向上と、維持管理業務の見える化・効率化を図る

※2 ノンコア削孔切羽前方探査「トンネルナビ
大林組が開発した、ジャンボと呼ばれる削孔機械によって、切羽前方を50m程度ノンコア(岩石コアを採取しない)で高速穿孔(せんこう)し、得られる機械データ(削孔速度、押し付け圧、回転圧など)を元に岩盤の硬軟、断層破砕帯の有無を見つけ出す技術

※3 キーブロック
崩落の可能性がある岩塊。地山内部には大小さまざまな割れ目が存在しており、トンネルを掘削することで、この割れ目とトンネル掘削面でブロック状の岩塊が構成され、崩落する危険がある

※4 ボーリング孔内観察装置
大林組が開発した、前方探査ボーリング孔の簡易孔内観察装置。先端に取り付けたカメラにより、孔内画像をリアルタイムでノートパソコンに映すことが可能で、ボーリング孔の割れ目や地質状況を、短時間かつ容易に確認できる技術

以上

この件に関するお問い合わせ先
大林組 CSR室広報部広報第一課
TEL 03-5769-1014

 

プレスリリースに記載している情報は、発表時のものです。