大成建設がトンネル内空変位自動計測システムを開発。レーザー距離計の無線制御で省力化と高精度化を両立

大成建設はマックと共同で、多数のレーザー距離計を無線制御しトンネルの内空変位計測の高精度化および省力化を可能とする自動計測システム「T-レーザートンネルウォッチ」を開発した。

本システムを供用中の既設トンネルに隣接して新たなトンネルを構築する併設トンネル工事に適用することで、既設トンネルへの影響をリアルタイムに把握・監視することができるため安全で高品質な施工が可能となる。

角度補正機能と統計処理により±1ミリメートルの計測精度を実現

併設トンネル工事においては新設トンネルの掘削・施工による既設トンネルへの影響を把握するため、既設トンネルの内空変位を計測・管理しながら工事を進める必要がある。

従来、既設トンネルの内空変位計測はレーザー光を対象物に照射し反射光により角度と距離を測定するトータルステーションを用いて、新設トンネル工事の進捗に合わせて人力で測量していた。

しかしトンネルのカーブ区間や支障物、車両の往来などにより計測範囲が制限される上、計測作業や計測機器の盛り替えに人手が必要であり、さらに計測データのリアルタイムでの入手や経時変化の把握が困難であるなどの課題があった。



本システムはレーザー距離計から照射されるレーザー光の入射・反射角に合わせて正確な出力結果が得られる角度補正機能を搭載している。

さらに計測のばらつきを抑制するため、レーザー距離計で所定の回数を連続計測した後に統計処理を行うことで計測精度を高めている。

この角度補正機能と統計処理によりトータルステーションと同程度の計測精度を保持しており、対象物が20メートル先であれば相対変位を±1ミリメートルの精度で計測できる。

本システムの計測機器はアルミ製で重さ2キログラムと軽量な専用取り付け治具を用いてボルト1点留めにより簡易にトンネル壁面に固定できる。


このため新設トンネル工事の進捗に合わせ既設トンネル内での計測機器の盛り替え作業を容易に行うことができる。

計測結果は計測から最短10秒でリアルタイムに更新されLAN経由でPC画面上に時系列で表示できるため、内空変位の経時変化をトレンドグラフで表示して視覚的に把握することができる。

内空変位の計測値が所定の管理値を超えるとシステム上でアラートが発報され異常発生を即時に認知できる。

これまでに首都圏中央連絡自動車道の横浜環状南線桂台トンネル工事において先行して掘削した上り線トンネルを対象とした内空変位の監視に本システムを適用し、計測精度や作業性などに優れることを確認した。