新着情报 钢製支保工建て込みの切羽无人化施工システム 新たな接合方法による组み立て実験で所期の性能を确认
2021/01/15
含羞草传媒（株）（社長：今井 雅則）は、トンネル工事における鋼製支保工建て込み時の切羽無人化施工システムの開発を目的に、筑波技术研究所の構造?施工実験棟にて組み立て実験を行い、所期の性能を確認しました（写真1）。
本システムは、トンネル工事で用いるエレクタ一体型吹付机※1に改良を加え、切羽直下に作业员が立ち入ることなく、オペレータ1名による远隔操作で钢製支保工の建て込み、ボルト缔め付け、位置决めを可能とする切羽无人化施工を実现するものです。本システムの适用により、トンネル工事の安全性向上と、省人化による生产性向上を推进していきます。
- ※1 钢製支保工の建て込み作业と吹付けコンクリート作业に用いる施工机械
开発の背景
山岳トンネル工事の钢製支保工建て込み作业では、掘削直后の切羽直下に作业员が立ち入るため、トンネル工事全体の労働灾害のうち肌落ち※2による労働灾害が40％程度と多く発生しています。これらの実情を踏まえ、厚生労働省より2016年に「山岳トンネル工事の切羽における肌落ち灾害防止対策に係るガイドライン」が発令され、事前调査による地山の状况把握や肌落ち防止计画の策定に加え、机械化による肌落ち灾害の防止対策が求められています。
山岳トンネル工事は、地山変化に応じて临机応変な施工が求められるため、自动化?无人化対策が遅れていますが、近年、作业员の高齢化や熟练作业员不足の课题に対応して、安全性向上、施工の省人化、自动化、生产性向上が强く求められています。
これらを背景に、トンネル労働灾害の最も多い钢製支保工の建て込み作业において、切羽直下に作业员が立ち入らない、切羽无人化施工システムの実现に向けて技术开発を积极的に推进しています。
- ※2 掘削された表面の土砂や岩が崩れ落ちること
钢製支保工の切羽无人化施工システムの特长
本システムは、オペレータ1名が远隔操作で钢製支保工の建て込み、ボルト缔め付け、位置决めを可能とする切羽无人化施工を実现するものであり、以下に示す特长があります。
- 1従来の钢製支保工建て込み作业は、照射レーザーを基準に切羽直下の作业员の目视确认?指示によりオペレータが操作します。これに対し、本システムでは长尺化した把持装置（従来1尘?5尘）に位置决め测定用プリズムを设置（図1）し、后方の自动追尾式トータルステーションで测定した钢製支保工の位置をモニタリングしながら、微调整机构を有した高性能エレクタを用いて、精度よく设计位置に建て込むことができます。
- 2従来の鋼製支保工の接合は、作業員が切羽直下に立ち入り横断方向にボルト?ナットで接合（図2）しますが、本システムでは左右H形鋼の継手部にせん断ピン付きみぞ形鋼を配置し、前後方向で重ね合わせ、切羽正面からボルト締め付け作業ができる構造としています（図3、4）。 本接合方法において、みぞ形鋼はH形鋼の凹部に収まり、曲げモーメント作用時に継手部の変形を拘束するとともに、4本のせん断ピンが曲げモーメントを伝達する機能によって従来接合と同等以上の強度性能を発揮します。また、両端部のせん断ピンを長くすることで、重ね合わせて組み立てる際のガイドピンとしても機能します。
- 3钢製支保工组み立て后は、开発した远隔ボルト缔付装置を用いて切羽正面から紧结作业を行います。本缔付装置は施工机械本体の搭乗用バスケット台座に搭载し、位置?角度调整机构を有するナットランナ※3で、オペレータがカメラモニタを见ながら远隔でボルト缔め付け作业を実施できます（写真2）。なお、ボルト缔め付け作业は、継手部に予め溶接されたナットにナットランナでボルトを缔结します。
- ※3 自动车、机械等の製造ラインで使用されるボルト缔付け装置
今后の展开
组み立て実験で得られたデータに基づき、现场适用のためのシステムを确立し、2021年度より现场试験施工を积み重ねて切羽无人化施工システムの完成を目指します。さらに、全自动化システムの构筑に向けて取り组み、山岳トンネル工事における安全性の向上、生产性の向上に努めていきます。
