戸田建設、シールド掘進中に土質を「直視」できる新システムを開発。カメラ付きコーンでリアルタイム判別

戸田建設は2026年、シールドトンネル工事において、掘削対象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による土質判別システム」を開発したと発表した。

地盤調査で用いられる試験機にカメラを搭載した「ビデオコーン」をシールド機に実装することで、数値データと映像の両面から高精度な土質判別や空隙探査を可能にする。

「想定外」の地盤変化を、掘りながら見抜く

従来のシールド工法では、事前のボーリング調査などで作成した想定土質図に基づいて掘進管理を行うが、実際の地盤が想定と異なる場合、切羽（掘削面）の安定管理の遅れや、土砂の取り込み過ぎといったトラブルを招く恐れがあった。

既存の探査手法では土質特性を即座に判別することが難しく、リアルタイムで正確な情報を得る技術が求められていた。

3つのデータ＋映像で「土の正体」を特定

今回開発されたシステムは、調光可能な高輝度LEDカメラと「三成分コーン」を組み合わせた「ビデオコーン」を使用する。


これをシールド機のカッターヘッド側面や外周に設置し、掘進停止中に地山へ貫入させることで、以下のデータを取得する。

• 3つの地盤情報: 先端抵抗、周面摩擦、間隙水圧を1cmごとに計測し、地盤の強度や特性を評価。
• リアルタイム映像: 貫入時の土の様子をカメラで撮影。

これらを組み合わせることで、数値だけでは判断しにくい土質の違いを視覚的にも確認でき、より精度の高い判別が可能となる。

また、地中の空隙（ボイド）の有無も探査できるため、陥没事故の防止にも寄与する。

シールド工事の「完全自動化」へ

戸田建設は、本システムをシールド掘進の自動化技術「AI Transform Shield」を構成する重要な要素技術と位置づけている。

正確な土質情報をリアルタイムにフィードバックすることで、自動運転の精度を高め、安全性と生産性を飛躍的に向上させる狙いだ。