3Dレーザースキャナを用いた泥土圧シールドの掘削土量リアルタイム計測システム
土砂の過剰な取込みを防ぎ周辺地盤の沈下等の事故を防止
概要
シールドトンネル工事での周辺地盤に対する安全性を向上させるため、泥土圧シールド工法を対象とした高精度掘削土量計測管理システム（以下、本システム）を開発しました。本システムは、ベルトコンベヤーに設置した「3Dスキャナー（体積）」、「ベルトウェイヤー（質量）」とさらに「近赤外水分計（含水比）」を加えた複数の計測機器と、各計測データを記録し掘削土量を高精度かつリアルタイムに算出する「データ統合プログラム」とを連携させたものです。これにより、これまで困難とされていた泥土圧シールドにおける掘削土量の高精度かつリアルタイムな把握を実現しました。本システムを使用することで、土砂の過剰な取込みを防ぎ周辺地盤の沈下等の事故を防止します。
図1 概要図
メリット
- 土砂の性状によらず高精度な掘削土量の計測・管理が可能
- 従来困難だった泥土圧シールド工法についてもリアルタイムに掘削土量を可視化
- 各計測機器での計測および計測データの記録、掘削土量の算出を全自動で実施し現場管理者の負担を軽減
特徴
（1）新たな掘削土量算出理論の適用
「シールドトンネル工事の安全・安心な施工に関するガイドライン」の掘削土量の計算式に、当社独自に「含水比」の計測値を取り入れた改良型の計算式を採用しました（図2）。これにより実際の計測が難しい過剰取り込み土量や掘削添加材の逸脱量をより正確に推定することができます。
図2 掘削土量計測の理論
（2）多角的な項目の計測
体積、質量、含水比の3つの計測値と、土質調査結果などから得られた既知の情報（実地盤の物性値等）を用いて、既往技術よりも正確に掘削土量を算出します。
関連リリース
論文
- 泥土圧シールド工事の掘削土量計測管理システムの開発（その1：システム概要）、土木学会全国大会第77回年次学術講演会（2025年9月）
- 泥土圧シールド工事の掘削土量計測管理システムの開発（その2：システム検証）、土木学会全国大会第77回年次学術講演会（2025年9月）
- 泥土圧シールド工事の掘削土量計測管理システムの開発（その3：現場実証）、土木学会全国大会第77回年次学術講演会（2025年9月）