東大ら,光切断法でトンネルの出来形管理を簡易化

東京大学と大林組は,光切断法を用いた山岳トンネル断面計測システムを開発した(ニュースリリース)。

国土交通省の土木工事施工管理基準では,覆工コンクリートの出来形管理は,トンネル延長40mごとに1断面の幅と高さを計測することとしている。

また,一般的な道路トンネルの大きさ(幅と高さ)は6m~10m程度で,出来形管理の計測点は,1断面当たり左右と天井部の3点となる。従来の計測方法は,高所作業車とはしごを用いて,メジャーや検測棒などで行なうため,手間と時間がかかり,作業の効率化が課題だった。

今回,これらの課題を解決するため,光切断法を山岳トンネル断面計測に適用した。光切断法は,直線状に光が照射される「ラインレーザー」とカメラを用い,レーザー光の進行方向とカメラの光線ベクトルの三角測量の原理により三次元計測を行なう。

また,光切断法をトンネル断面でも適用できるように,360度の方向に照射する「リングレーザー」と,トンネル断面上の照射光を一度で撮影できる魚眼カメラを採用した。これにより一人で計測できるようになり,省人化と生産性が向上したとする。

研究グループは,2020年に山岳トンネルの施工現場で実証実験を行ない,光切断法によるトンネル断面計測に成功した。

このシステムの特長は,
①シンプルなシステム構成による生産性の向上と計測作業の省人化
測定したい断面の路盤上に断面計測システムを設置して,レーザー光を照射,魚眼カメラで撮影するだけで計測ができる。従来のような,高所作業車やはしごによる作業は不要となり,これまでは最低4人必要だった計測作業が1人でできるようになった。そのため,人員を4分の1に削減できる。

②目視で確認しながら計測ができる
レーザー光をトンネルに照射すると輪切り状に表れるので,どこを計測しているのかを目視で確認ができる。そのため,計測者以外からも計測箇所が一目瞭然となり,客観的で分かりやすくなる。

研究グループは今後,施工中の出来形管理や維持管理に活用するために,複数の計測断面の三次元断面統合の確立を図る。そして,さらなる開発を進め,省人化と生産性向上に寄与する技術の実用化をめざすとしている。

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