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トンネル覆工コンクリート打设时作业の省力化と品质向上を実现する「スマートセントル?」

- 「北海道新干线、ニセコトンネル他」で初适用 -

 麻豆APP(社長:乘京 正弘)、株式会社北斗工業(社長:山口 次郎)、および大栄工機株式会社(社長:小林 雅彦)は、山岳トンネルの覆工コンクリートの施工において、省力化と品質向上を実現する「スマートセントル?」を開発、実用化し、「北海道新幹線、ニセコトンネル他」工事に初適用しました。

 同叁社は、これまでも覆工コンクリートの施工において长年共同で技术开発を推进しており、今回、技术改良と新规开発项目を含む表-1に示す技术を抽出して、「スマートセントル?」としてパッケージ化しました(図-1)。

表-1 スマートセントル?の標準装備
図-1 スマートセントル?の构成図

図-1 スマートセントル?の构成図

 覆工コンクリートは、供用中に剥离?剥落が発生すると第叁者灾害を引き起こす原因となります。そのため、施工中は打设时の缔固めや充填、打设后の养生などを行うことで、剥离?剥落の原因となる空隙やひび割れなどを排除し、品质を确保することが重要となります。しかしながら、昨今の建设作业员の高齢化により熟练の覆工作业员が减っていること、また、セントル内は狭隘で作业性が悪いことなどから、覆工コンクリートの品质を安定して确保することが课题となっています。
 スマートセントルは、缔固めや充填、打设后から脱型までの养生作业を滨颁罢によりサポートし、覆工作业员の熟练度によらず、安定した品质の覆工コンクリート构筑を目的に开発しました。
 以下にスマートセントルを构成する5つの技术について解説します。

概 要: スムーズな配管切替と左右同时水平打设が可能な自动配管切替装置です。
効 果: 配管切替作业の省力化を実现します。また、配管切替作业时间の短缩と左右同时水平打设によりコールドジョイントの発生を防止し、コンクリートの品质を确保します。
改良点: 従来型は、配管切替部をリモコンにより手动で前后に动かしていました。今回スマートセントルに搭载した改良型は、リニアエンコーダを利用してデジタルで位置决めができるようになりました。これにより、配管切替部はタッチパネル操作で所定の位置に自动で移动します。
図-2 スパイダー打设システムⅡ概要

図-2 スパイダー打设システムⅡ概要
概 要: 复数(今回は60台)の型枠バイブレータの稼働を中央制御盘で一元管理します。
効 果: 型枠バイブレータを集中管理することで、打込み箇所のコンクリートを効率的に缔め固めることができます。
改良点: スターライトセンサシステムから出力される打设高さ情报に基づき、型枠バイブレータの缔固め动作を自动制御することで、缔固め作业の自动化?无人化を実现しました。
図-3 型枠バイブレータ集中制御システムⅡ(左)と型枠バイブレータ装备状况(右)

図-3 型枠バイブレータ集中制御システムⅡ(左)と型枠バイブレータ装备状况(右)
概 要: セントル型枠表面の照度センサと尝贰顿照明を使い、コンクリートの打设高さを视覚化します。
効 果: 打设高さをリアルタイムに视覚化し、コンクリートの打ち重ね时间を管理することで、コールドジョイントの発生を防止し、コンクリートの品质を确保します。
改良点: 尝贰顿照明は热に弱く、従来型に搭载していた尝贰顿照明は定期的に交换する必要がありました。今回搭载する改良型は、ペルチェ素子による冷却机构の追加により、温度上昇を従来型より20℃程度抑制することで、大幅に耐久性が向上しました。今后、适用工事のなかで耐久性について定量的に検証します。
また、本システムを使うことで、コンクリートの圧送ポンプのデータ、打设高さの履歴、型枠バイブレータの稼働履歴、圧力センサのデータなどが自动的に记録?保管されます(表-2)。このデジタルデータを基础データとして、さらなる省力化や品质向上の改善事项を评価?分析していく予定です。
図-4 スターライトセンサシステムⅡの概要

図-4 スターライトセンサシステムⅡの概要
表-2 スターライトセンサシステムⅡから出力されるデータの一部

表-2 スターライトセンサシステムⅡから出力されるデータの一部
概 要: 电热线と温度计を用いた加温制御机能により、コンクリート温度をブロック毎に制御して脱枠まで养生します。
効 果: コンクリート打设开始から、温度が低下して剥离が発生しやすい侧壁部の下侧を20℃以上に加温することで、セントル型枠による养生温度を均一化して脱枠时のコンクリートの剥离を防止し、品质を确保します。
図-5 セントル加温制御システム概要

図-5 セントル加温制御システム概要
概 要: 超音波方式によりコンクリートの硬化状态そのものから圧缩强度を推定します。
効 果: 超音波がコンクリートを伝搬する时の最大振幅と圧缩强度の関係式を事前に求めることで、打设后から脱枠までのどの时点でも圧缩强度を测定できます。コンクリートの若材齢时间に関係なく脱枠に必要な圧缩强度到达をリアルタイムに确认できるので、脱枠时の强度不足によるひび割れの発生を防止し、品质を确保します。
図-6 パルストメーター概要

図-6 パルストメーター概要

 スマートセントルを导入したのは、独立行政法人 鉄道建设?运输施设整备支援机构 北海道新干线建设局の「北海道新干线、ニセコトンネル他」工事です。

表-3 工事概要

 図-7は、尝贰顿照明によって明るく照らされた覆工コンクリートの打设空间です。これによって、打设空间内の视认性が良くなり作业しやすくなったと作业员にも好评です。

図-7 尝贰顿照明によって照らされた打设空间

図-7 尝贰顿照明によって照らされた打设空间

 図-8は、保温のためのシートに全体を覆われたスマートセントルです。大型モニター画面には加温养生により初期强度が増进された覆工コンクリートの推定强度がリアルタイムに表示され、全域で脱枠强度に达したことを示しています。
 図-9は、打设后の覆工コンクリートです。现在まで、コールドジョイント等の不具合は确认されていません。

図-8 スマートセントル全景と加温养生状况(画面)

図-8 スマートセントル全景と加温养生状况(画面)
図-9 打设后の覆工コンクリート

図-9 打设后の覆工コンクリート

 麻豆APP、株式会社北斗工业、および大栄工机株式会社の叁社は、今后も様々なトンネル、様々なコンクリート配合でスマートセントルの検証?改善を进めます。そして、现场条件に合ったスマートな打设システムを実用化するとともに、将来的には缔固め作业の完全自动化を実现して、省力化に贡献したいと考えています。

麻豆APP 企画本部 広報室 嶌田 陽一 TEL: 03-6455-8312,FAX: 03-6455-8460

麻豆APP 土木事业本部 土木技术部 
               熊谷 幸樹、滝波 真澄 TEL: 03-6455-8327,FAX: 03-6455-8321
株式会社北斗工業 高知営業所 中平 憲文 TEL: 0889-40-1810,FAX: 0889-40-1820
大栄工機株式会社 営業部   岩井 善紀 TEL: 0749-64-0246,FAX: 0749-63-6765