2026/01/14

戸田建設（株）（本社：東京都中央区、社長：大谷 清介）は、シールド工法で掘進中に、掘削対象土の土質をリアルタイムに判別できる「カメラ付き三成分コーン（以後、ビデオコーン）試験機による土質判別システム」を開発しました。本システムは、地盤調査で用いられる三成分コーンにカメラを搭載することで、計測データと画像を併用した高精度な土質判別を可能にしました。このシステムはシールドの完全自動化を目指すAI Transform Shield^®※1の要素技術であり、これにより実際の土質に応じた切羽安定管理が可能となります。

シールド工法では、調査ボーリングの結果から作成した想定土質縦断図に基づき掘進をしています。しかし、実際の土質が想定と異なる場合があり、土質に応じた切羽安定管理等の対応の遅れや掘削土砂量が過大になるといったトラブルにつながることがあります。既存の土質探査方法では、土質特性をリアルタイムに判別できないという問題がありました。この問題を解決するため、掘進中の土質を正確に判別するシステムの開発に着手しました。

本システムは、地盤調査に用いられる「三成分コーン」に、調光可能な高輝度LED搭載カメラを組み合わせた「ビデオコーン」を活用します。このビデオコーンをシールド機カッターヘッド側面、マシン外周に設置することを想定し、掘進停止中に任意の角度から貫入・収納することで、切羽、シールド機周辺の土質判別や空隙探査を行います。
地中では先端抵抗、周面摩擦、間隙水圧の3つの地盤情報を1cmごとに計測・記録し、これらの計測値から土質判別や地盤の強度を評価することができます。また、貫入時の映像をカメラで取得し、画像情報と組み合わせることで、より精度の高い土質判別が可能となります。

シールド工法への応用を目指して、ビデオコーン貫入用の実験装置を作製し、模擬土（砂質土・粘性土）を用いた基礎実験を実施しました。
既存の調査方法が地中への鉛直（上下方向）貫入であるのに対し、ビデオコーンはシールドカッター側面や本体外周に設置するため、横方向からの貫入となります。このため、貫入方向の違いによる計測値への影響を検証しました。
模擬土層に貫入後、計測値を計算した結果、土質判別図にプロットし、使用した土質であることが確認できました。

当社は今後、本システムをシールド実機に装備し、掘進対象土質のリアルタイム判別を試行する予定です。効果が確認され次第、当社保有技術であるAI Transform Shield^®に取込み、シールドの完全自動運転の早期実現を目指します。