新着情報 ニューマチックケーソン工法の沈設管理を高度化! 迅速な開口率計測による沈設管理システム「ニューマプラス®」を開発

2023/07/27

戸田建設(株)(本社:東京都中央区、社長:大谷清介)は、ニューマチックケーソン工法※1における工期短縮と品質の向上を目的に、開口率を画像解析技術で迅速に取得して沈設管理に活かすシステム『ニューマプラス®』を開発しました。

※1地下水位のある深い地盤でも気中掘削を可能とする工法。
水圧相当の圧縮空気(pneumatic)を箱状構造物(caisson)の部屋に送り、掘削部への地下水流入を遮断する。

開発の背景

ニューマチックケーソン工法の開口率の算出は、一般に作業室に人が入り検尺テープを用いて測量していますが、掘削深度が深くなるにつれて開口率の取得に時間を要しています。近年では3Dレーザーの普及に伴い、開口率の測量に3Dレーザーを適用する技術もありますが、ケーソンの函内は高さ2.3~2.5mしかなく、その内部はショベルや掘削仮置土などが混在する特殊な状況にあるため、函内の重機類がレーザー照射の障壁となるなど、様々な問題があります。

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図-1 ニューマプラス® 概要図

ニューマプラス®概要

本技術はケーソン内の対象土を函内カメラで撮影後、地上の遠隔操作室に映像データを転送し、画像解析を施して、3Dデータの生成及び図面化と開口率の算出を行うものです(図-1)。カメラは函内の天井に固定されており、沈設完了までデータを取り続けます。カメラの配列や台数は、ケーソンの規模や掘削機の配置状況により個々に決定します。また、3Dデータの図面化にあたり、精度の高い座標値を与える必要があるため、撮影範囲内に3次元座標(x,y,z)が付与されたQRコードを投影し、座標値を精緻に補正する仕組みを考案しました(図-2)。以上により、掘削深度に関わらず15~30分ほどで開口率の算出が可能となります。

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図-2 QRコード照射 概念図

実証実験

ニューマチックケーソンの実フィールドにて画像解析の実証実験を行い以下の手順にて開口率を算出致しました。

  1. 1天井に取り付けた函内監視のカメラで掘残し土を撮影します(図-3)。
  2. 2撮影した映像データを地上の遠隔操作室に転送し、画像処理ソフトで3Dデータを生成します(図-4,5)。
    (1/4の軸対称モデルを描画)
  3. 33Dデータから法尻を抽出し、開口率を算出します(図-6,7、表-1)。
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図-3 函内カメラ設置状況
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図-4 3Dデータ生成(全景)
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図-5 エリアAの抽出図
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図-6 3Dデータ法尻抽出(エリアA)
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図-7 開口面積算出(エリア平面図)
表-1 開口率の算出(エリアA)
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今後の展開

引き続き現場適用を推進し、システムの適用性向上ならびに標準化を進めて参ります。

参考文献
1) 日本圧気技術協会
大型・大深度地下構造物ケーソン設計マニュアル