管理人のイエイリです。

山岳トンネル工事で、地山を掘り進めた直後に行うコンクリート吹付け作業。トンネルの形を保つために欠かせない作業ですが、吹付け厚を一定に保つには、いまだに熟練オペレーターの経験と勘に頼る部分が少なくありません。

掘削最前線の切羽（きりは）付近では、吹付けコンクリートの粉じんがもうもうと立ちこめ、視界は悪く、岩盤面も平らではありません。しかも、肌落ち災害やじん肺リスクを考えると、できれば人は危険な場所から離れ、機械に任せたいところです。

こうしたトンネル現場のお困りごとを解決するために登場したのが、「エレクタ一体型コンクリート自動吹付けシステム（商品名：ヘラクレス-AUTO）」です。

コンクリートをスプレー状に吐き出すノズルの先端部分に、

ナ、ナ、ナ、ナント、

ミリ波レーダーを装備

し、吹付け厚をリアルタイムに計測できるのです。（前田建設工業のプレスリリースはこちら）

コンクリートを吐き出すノズル。その先端にはミリ波レーダーが装備され、吹付け厚をリアルタイムに計測できる（以下の写真、資料：前田建設工業）

レーダーで計測した吹付け厚のヒートマップ

工場のように照明や対象物の位置が整った環境ならともかく、ここはトンネルの切羽付近です。粉じん、跳ね返り材、湿気、振動にさらされる、IT機器にとってはかなり手ごわい場所です。

そこに、ミリ波レーダーやモーションキャプチャー技術、機体位置計測技術を組み合わせ、高濃度粉じん環境下でも出来形を見える化するところが、いかにも建設業らしい“泥臭いDX”ですね。

このシステムは、前田建設工業（本社：東京都千代田区）、エフティーエス（本社：東京都中央区）、清水建設（本社：東京都中央区）、戸田建設（本社：東京都中央区）、西松建設（本社：東京都港区）の5社が共同開発しました。

ヘラクレス-AUTOは、吹付け厚さなどの出来形をリアルタイムに可視化する「吹付けナビゲーションシステム」と、吹付けロボットの「ノズル自動制御システム」を融合した自動施工システムです。

ヘラクレス-AUTOの全体構成

使い方も、かなり現場向きです。ノズルオペレーターはキャビン内から、タブレット上で吹付けエリアを設定します。すると、自動吹付けが始まります。

施工中は、設計厚さとの差をリアルタイムに確認できます。不足している場所や、余分に吹き付けている場所も画面上で分かるため、これまで見えにくかった吹付け作業の出来形を、その場で把握しやすくなります。

また、トンネルの掘削面には大きな凹凸があります。ヘラクレス-AUTOでは、独自開発したノズル誘導アルゴリズムにより、吹付け面との距離を一定に保ちながら施工できるとのことです。

自動吹付けの途中でも、必要に応じて任意に再吹付けできます。つまり、システムに丸投げするのではなく、オペレーターが画面を見ながら判断し、必要な箇所を補正していくわけです。まさに、人間と機械が協調する“人機一体型”の施工と言えそうですね。

現場作業用に20cm角で表示した吹き付け厚のヒートマップ。リアルタイムに表示されるので、吹き付けが足りない部分はその場で修正できる

このシステムは、国土交通省四国地方整備局発注の一般国道55号桑野道路長生・明谷トンネル工事で現場導入されました。

ノズルオペレーターは、切羽天端から45度のライン外という安全が確保された位置で吹付け作業を実施。さらに、吹付け厚さ確認などのために切羽直下へ入る作業も不要になりました。

その結果、

切羽直下作業時間ゼロ

を実現したのです。

この安全性向上効果も大きいですね。ロボットが吹き付けても、最後に人が危険な場所へ確認に行くのでは、効果は半減します。施工と確認をセットで切羽から遠ざけたところに、この技術の実用性があります。

今後、5社は現場適用を継続し、サイクルタイム短縮効果や定量評価を進めるとともに、ヘラクレス-AUTOの販売開始を予定しています。安全性、生産性、品質を同時に高める自動施工技術として、全国の山岳トンネル現場への展開が期待されます。

【イエイリの建設DX先読み】

建設DXの本当の難しさは、きれいなオフィスや工場ではなく、粉じん、泥、水、振動、暗さに囲まれた現場で、デジタル技術をきちんと働かせることにあります。

ヘラクレス-AUTOは、粉じんが飛び交う現場に、センサー計測やロボット制御といったIT機器を持ち込みました。吹付けノズルの先端にミリ波レーダーを装備したことは、その象徴とも言えます。

デリケートなIT機器を、過酷な現場で使いこなすことこそ、建設業ならではのノウハウであり技術です。こうした“現場で鍛えられたDX”は、他産業にも誇れる技術になっていきそうです。