光切断法により土量やベルト傷を計測・管理し、工事を効率的に実施

2017年3月2日
大成建設株式会社
株式会社演算工房
タグチ工業株式会社

　大成建設株式会社（社長:村田　誉之）は、株式会社演算工房（社長:林　稔）、タグチ工業株式会社（社長：田口　一生）と共同で、シールドトンネルや山岳トンネル工事で使用する連続ベルトコンベアの搬送土量やベルト傷を、光切断法^※1を用いて非接触・高精度に計測・管理できるシステム「ベルコンスキャナ」を開発しました。

　近年のトンネル工事長距離化に伴い、掘削土砂の搬送に連続ベルトコンベアを利用する場合、工事を効率的に実施するためには、精度の高い搬送土量の管理や搬送ベルトの劣化状況把握、補修などへの迅速な対応が重要となります。従来、土量管理は搬出されるトラック台数で実施していますが、掘進に合わせたリアルタイムかつ正確な管理が困難で、ベルトスケールを用いた重量管理でも計測精度に課題がありました。また、搬送ベルトに生じる傷や劣化状況を確認する保守・点検作業は、監視員により搬送ベルト稼働中に目視観察により行われているため、ベルト傷などを正確に検知することができず、ベルト破断や交換作業、搬送途中の土砂処理などで、工事を中断しなければならない事例がありました。
　そこで、当社は、(株)演算工房およびタグチ工業(株)と共同で、光切断法を用いて、搬送ベルト上の土量を計測・管理し、併せて搬送ベルトの劣化状況を常時点検する「ベルコンスキャナ」を開発しました。本システムの適用により、トンネル工事で使用する連続ベルトコンベアの施工管理の効率化と保守・点検作業の省力化が可能となります。

「ベルコンスキャナ」は以下に示す計測・管理システムで構成されています。

1. 1土量計測システム（図-1）
   　本システムでは、一定区間のベルト形状と土の表面形状を読み取り、囲まれた区間の断面積に区間長を乗じてベルトに積載された土量を算出しますが、計測モニタに掘削に応じた土量収支バランス（計画量に対する搬送土量の過不足）を表示し、収支バランスの異常を警報により伝達するため、掘削の継続・中断を迅速に判断できます。また、従来の2次元スキャナによる計測誤差10％程度に対し、本システムを適用した場合の計測誤差は2％以内で、高い精度で搬送土量を計測・管理することが可能です。
2. 2搬送ベルト傷検知システム（図-2）
   　本システムでは、光切断法を用いて、搬送ベルトの傷情報（傷の位置、大きさ、深さ）を常に把握することができ、ベルト劣化状況をリアルタイムに管理することで、従来に比べ点検の手間が減少します。また、ベルト破断や大きな損傷の発生前に、トンネル掘削工程に合わせて、保守・点検・ベルト交換時期などを自由に設定することが可能です。

　本技術は2013年から開発を進め、実証試験によりその有効性を確認しており、既に2件のトンネル工事^※2で適用しています。
　今後、当社と(株)演算工房、タグチ工業(株)では、本システムを2017年度以降に6件のトンネル工事に導入する予定で、これらの適用実績を基に、さらに本システムの普及、展開を進めてまいります。

1. ※1光切断法
   ラインレーザー光とデジタルカメラを使用した断面形状測定技術。ラインレーザー光をベルトに対し直交方向に照射して、搬送土の形状や搬送ベルトの状況を把握する方法。搬送土の凸凹形状や搬送ベルトに沿った輪郭線を、デジタルカメラで撮影後に画像解析を行い、輪郭線のみを座標データとして抽出し、搬送土の形状や断面積の算出、搬送ベルトの劣化状況を確認する。
2. ※2トンネル施工実績（2件）
   • 「渡島トンネル木古内工区工事」発注者：北海道開発局 函館開発建設部
     施工場所：北海道上磯郡木古内町、施工延長：1,087m
   • 「羽沢トンネル工事」発注者：(独)鉄道建設・運輸施設整備支援機構　鉄道建設本部東京支社
     施工場所：横浜市神奈川区羽沢町～港北区新横浜2丁目、施工延長：3,515.8m

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