『トンネル覆工巻き厚管理システム』を开発
― 3次元レーザースキャナをトンネルの施工管理に適用 ―
三井住友建設（東京都新宿区西新宿七丁目5番25号 社長 五十嵐 久也）は、トンネル工事において、トンネル形状の3次元レーザー計測により得た掘削形状データから、覆工巻き厚の過不足判定や打設コンクリート量算定を行うことが可能な「トンネル覆工巻き厚管理システム」を開発しました。本システムは、国土交通省近畿地方整備局発注の「一般国道8号敦賀バイパス鳩原トンネル工事」において、施工全線に亘る覆工巻き厚管理に採用され、その有用性を確認することができました。
【背 景】
トンネル施工において、覆工コンクリートの巻き厚を精度よく管理することは、品质确保の点から非常に重要です。现状のトンネルの施工管理方法は、「土木工事施工管理基準及び规格値」（国土交通省）や「トンネル施工管理要领」（日本道路公団）等によって规定されていますが、覆工コンクリートの巻き厚については、5～10尘ごとに１断面当たり数箇所を计测することとなっています。
主たる工法である発破掘削では断面形状が一様にはならないことから、この方法では计测位置によっては巻き厚が异なってしまう恐れがありました。
そこで当社は、3次元で形状を捉えることが可能なレーザースキャナを用いた「トンネル覆工巻き厚管理システム」を新たに开発?実用化しました。従来の计测手法では困难だった覆工前のトンネル形状を3次元连続形状计测によりデータ化（図化）し、覆工コンクリートの巻き厚を高い精度で评価?判定することが可能となりました。
【システムの概要】
本システムは、短时间で360°の形状计测が可能な3次元レーザースキャナを用いてトンネル壁面を计测し、そのデータを可视化するものです。高密度で取得した3次元连続データを任意の视点から表示するほか、任意区间の巻き厚の平面展开コンター図、断面図および一覧表を表示?出力することができます。
1. 計測方法
3次元レーザー计测は、トンネル中心に设置したレーザースキャナから壁面にレーザー光を照射しながら高速かつ细密に走査させることにより、壁面の3次元点データを非接触で迅速に取得する计测技术です（写真1）。レーザー光が壁面とスキャナの间を往復する时间の计测値から距离を计算し、これとレーザー光の方向の计测値から3次元座标を计算します。
2. 計測データの表示?出力方法
1.の计测データを设计図（断面図）と重ね合わせることにより、巻き厚を判定します。次いで、今回新たに开発した解析システムで処理することで、任意位置での巻き厚断面図や平面展开コンター図を作成することができ、巻き厚不足等の异状箇所を、覆工施工前に迅速かつ视覚的に把握することが可能です（図1、図2）。
本システムは、従来からの管理手法である
(1)覆工型わく设置位置计测调书（図3）に加えて、断面11箇所の巻き厚データを任意の间隔で表示する
(2)一覧表（図4）、および3次元レーザー计测により取得した内空形状データを解析処理することで作成される
(3)巻き厚コンター図（図5）から构成されます。
これらの帐票により、用途に合わせた出力が可能になります。
従来の巻き厚管理では、セントル（コンクリート型枠台车）にある検査窓を开けて、壁面との距离から11箇所の巻き厚を计测していました。このため、2次元の断面から过不足を判定しましたが、本システムにより非接触で広范囲の巻き厚を计测することが可能となりました。
【システムの特长】
(1) 高速で3次元形状を把握することが可能です。
(2) 暗所においても精度良く形状計測が可能です。
(3) 連続的な立体として形状を捉えるため、覆工巻き厚の不足箇所の把握が容易です。
(4) 計測結果を平面展開コンター図、断面図および一覧表で表示でき、視覚的な覆工巻き厚管理が可能です。
(5) 詳細な3次元内空形状データから打設コンクリート量を施工前に算出することで、高精度な数量管理と経済的な施工が可能です。
【システムの活用例】
1. 長期的維持?管理面への活用
本システムにより作成した各帐票に加えて、さらに定期的な3次元レーザー计测の実施により、トンネル変位の経时変化を把握することも可能です。
従来のトータルステーションによる计测では、あらかじめ设定した特定の测点の动きのみの観测に限定されましたが、3次元レーザー计测を実施することでトンネル全体の动きを把握することができ、変形発生箇所の范囲の特定と长期监视が可能となります。
2. 解析への活用
変形発生箇所について解析?検讨の必要が生じた场合には、3次元计测データをそのまま解析モデルとして使用することが可能です。トンネル変形の経时データを比较することで、全体の详细な変形量を把握することが可能であり、変形量から応力を算定し、今后の変形量を推定することも可能です。
【今后の展开】
当社は、今后、全国の山岳トンネル工事を対象に、本システムを积极的に提案し、品质のさらなる向上に贡献してまいりたいと考えています。
以 上
<お问い合わせ先>
リリースに记载している情报は発表时のものです。
〔添付図?写真〕
 写真1 レーザー计测状况 |
 写真2 レーザー计测の流れ |
 図3 トンネル壁面の3次元形状データ |
 図3 覆工型わく设置位置计测调书 |
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