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情報化施工普及推進の事例集③
マシンコントロール/マシンガイダンス技術
平成24年7月版
近畿技術事務所
基礎編
MC/MG技術
1. はじめに
2. 情報化施工技術の動向
3. マシンコントロール/マシンガイダンス技術の概要4. 準拠する要領・基準等、適用工種
5. マシンコントロール/マシンガイダンス技術のメリット
情報化施工とは、建設事業における施工において、情報通信技術(ICT)の活用により、高効率・高精度な施工を実現するものである。
設計データ(3次元設計データ等)、測量データ(現地盤データ等)、機械稼働データ(稼働時間、走行軌跡等)、品質データ(計測データ、転圧回数等)、出来形・出来高データ(計測データと設計データとの差分等)などの電子データを有効活用することで、従来の施工プロセスの中で必要であった起工測量、施工、検測、品質・出来形管理の省力化、合理化等の改善を行うことができる。
情報化施工の導入によって、施工者は新たな機器・ソフトウェアを購入(リース、レンタルを含む)し、新たな施工管理要領等に基づき施工を実施する。また、発注者は新たな監督・検査要領等に基づき施工管理、監督・検査を実施する。
国土交通省では、平成25年度から「TSによる出来形管理技術」「マシンコントロール技術(モータグレーダ)」の2技術が一般化される予定であり、その他の技術についても早期実用化に向けて試験施工を通して課題等を検証しているところです。
本事例集は、はじめて情報化施工を導入する施工者・発注者でも円滑な施工が可能となることを目的とし、主に情報化施工の実施手順に沿って事例、留意すべき事項、よくある質問等をとりまとめたものである。
はじめに
MC/MG技術
効率的・効果的な維持管 実現
3
情報化施工の実現イメージ
平面図
2005/10/14 13:005:432005/10/14 13:005:43
品質の確保施工の効率化
施工精度の向上
施 工施 工
維持管理維持管理
品質データ
機械稼働データ
出来形・出来高データ
監督・検査の確実な実施
測量データ
設計データ
サプライチェーン全体における
ICTを活用した情報共有・連携
施工と同時に品質・出来形データも管理・記録
起工測量の効率化
設計設計
調査調査
測量情報
設計情報
施工情報
施工スケジュール
出来形情報
機械情報
現場映像
設計のスリム化
維持管理の実現
2005/10/14 13:005:432005/10/14 13:005:43
品質の確保施工の効率化
施工精度の向上
品質データ
機械稼働データ
出来形・出来高データ
監督・検査の確実な実施
測量データ
設計データ
施工と同時に品質・出来形データも管理・記録
起工測量の効率化
測量情報
設計情報
施工情報
施工スケジュール
出来形情報
機械情報
現場映像
情報化施工の動向
国土交通省では、平成20年7月に策定された「情報化施工推進戦略(情報化施工推進会議)」に基づき、情報化施工の推進を図っている。
参考URL: http://www.mlit.go.jp/report/press/sogo15_hh_000009.html
平成22年8月には、各地方整備局等へ「情報化施工技術の一般化・実用化の推進について(平成22年8月2日付け国官技第113号、国総施第31号)」が通知され、以下のような情報化施工技術を具体なスケジュールで積極的に実施、普及していくこととしている。
参考URL: http://www.mlit.go.jp/sogoseisaku/kensetsusekou/kondankai/ICTsekou/100802tsutatsu.pdf
①マシンコントロール(MC)技術 ②マシンガイダンス(MG)技術TSやGNSSにより機械の位置を取得し、施工箇所の設計データと現地盤データとの差分を運転席モニタへ提供する
TSやGNSSにより機械の位置を取得し、施工箇所の設計データと現地盤データとの差分に基づき、排土板の高さ・勾配を自動制御する
MC/MG技術
4
③TSによる出来形管理技術 ④ TS/GNSSによる締固め管理技術設計データを搭載したTSを用いて出来形計測を行い、自動で設計データと出来形データとの差分を算出する
また、自動で出来形管理帳票を作成する
TSやGNSSにより締固め機械の位置を取得し、走行軌跡や締固め回数をリアルタイムに運転席モニタへ提供する
普及段階にある情報化施工技術
情報化施工技術 H20年度~ H25年度 H26年度以降
①マシンコントロ
ール技術
モータグレーダ 試験施工 一般化
ブルドーザ試験施工
早期実用化
②マシンガイダン
ス技術
ブルドーザ・バッ
クホウ
試験施工
早期実用化
③ TSによる出来形管理技術 試験施工 一般化
④ TS・GNSSによる締固め管理技術試験施工
早期実用化
情報化施工の普及スケジュール
本事例集の対象範囲
情報化施工推進戦略[H20.7.31](情報化施工推進会議)より抜粋
【参考】情報化施工技術一覧
技術名称 対象工種
A.ブルドーザや油圧ショベル等のマシンガイダンス技術⇒前頁②に該当
土工(掘削工、法面整形工:切土部・盛土部)、ダム基礎掘削工
B.グレーダやブルドーザ等のマシンコントロール技術(敷均し)⇒前頁①に該当
土工(掘削工)、路盤工(盛土工:敷均し)、ダム基礎工(掘削工)、舗装工
C.TS・GNSSを用いた出来形管理技術(道路土工/河川土工)⇒前頁③に該当
※普及段階にあるのはTSを用いた技術のみ
土工、舗装工、ダム基礎工(掘削工)など
D.ローラの軌跡管理による面的な品質管理技術(締固め)⇒前頁④に該当
土工(盛土工:締固め)、ダム堤体工(締固め工)
E.ブルドーザ等による面的な品質管理技術(厚さ) 土工(盛土工:敷き均し、締固め)
F.振動ローラの加速度応答による面的な品質管理技術(強度)
土工(盛土工:締固め)、ダム提体工(締固め)
G.TSを用いた出来形管理技術(厚さ) 舗装工(路盤工、基層・表層工)
H 非接触赤外線温度計を用いた面的な品質管理技術 舗装工(基層・表層工)
本事例集の対象範囲
MC/MG技術
5
H.非接触赤外線温度計を用いた面的な品質管理技術 舗装工(基層・表層工)
I.各種強度試験による盛土の品質管理技術(強度) 土工、舗装工(路盤工)
J. 無線付き温度計を用いたコンクリートの品質管理技術(積算温度)
ダム(コンクリートダム、RCD ダム)
K. 建設機械や生産設備の稼働記録を用いた精密施工管理技術
ダム工(本体工と原石山工)、大規模造成工:空港(本体工と土取り工)など
L. 3次元CADによる統合管理技術 対象工種:ダム工(本体工)、造成工事
マシンコントロール(以下、「MC」という。)技術とは、TSやGNSSなどの位置計測装置を用いて建設機械の位置情報を計測し、施工箇所の設計データと現地盤データとの差分に基づき、排土板の高さ・勾配を自動制御するシステムである。
MC技術が適用される建設機械は、モータグレーダとブルドーザである。
マシンコントロール(モータグレーダ・ブルドーザ)技術の概要
MC/MG技術
TSを用いたMCイメージ GNSSを用いたMCイメージ
TSにより施工機械の位置を計測し、オペレータへ提供
GNSSにより施工機械の位置を計測し、オペレータへ提供
車載PC 車載PC
6MC技術を用いた施工イメージ
車載PC画面イメージ ※各メーカにより異なる
排土板の自動制御イメージ
現地盤データ
設計データ
車載PCに搭載された設計データに対する施工機械位置をリアルタイムに提供
現在位置の設計データに対する差分(切り盛り)をリアルタイムに提供
差分(10cm)
現地盤より-10cmの仕上がりとなるように排土板が自動制御される
-10cm
マシンガイダンス(以下、「MG」という。)技術とは、TSやGNSSなどの位置計測装置を用いて建設機械の位置情報を計測し、施工箇所の設計データと現地盤データとの差分をオペレータへ提供するシステムである。
MG技術が適用される建設機械は、ブルドーザとバックホウである。
マシンガイダンス(ブルドーザ・バックホウ)技術の概要 1/2
MC/MG技術
TSを用いたMCイメージ GNSSを用いたMCイメージ
TSにより施工機械の位置を計測し、オペレータへ提供
GNSSにより施工機械の位置を計測し、オペレータへ提供
車載PC 車載PC
77MC(ブルドーザ)技術を用いた施工イメージ
車載PC画面イメージ ※各メーカにより異なる
車載PCに搭載された設計データに対する施工機械位置をリアルタイムに提供
現在位置の設計データに対する差分(切り盛り)をリアルタイムに提供
差分のオペレータへの提供イメージ
現地盤データ
設計データ
差分(10cm)
現地盤より-10cmで仕上がるという情報をオペレータへ提供
排土板の操作は従来通りオペレータが行う
-10cm
マシンガイダンス(ブルドーザ・バックホウ)技術の概要 2/2
MC/MG技術
TSを用いたMCイメージ GNSSを用いたMCイメージ
TSにより施工機械の位置を計測し、オペレータへ提供
GNSSにより施工機械の位置を計測し、オペレータへ提供
車載PC 車載PC
現地盤データ
設計データ
差分のオペレータへの提供イメージ
差分(10cm) バケットの操作は従来通りオペレータが行う
88MC(バックホウ)技術を用いた施工イメージ
設
現在位置の切り出し位置や設計データに対するバケット位置の差分(切土目標値)をリアルタイムに提供
車載PC画面イメージ ※各メーカにより異なる
車載PCに搭載された設計データに対する施工機械位置をリアルタイムに提供
現地盤より-10cmで仕上がるという情報をオペレータへ提供
準拠する要領・基準等、適用工種
準拠する要領・基準等
MC/MG技術を用いた施工の施工管理要領、監督・検査要領等は策定されていない。
MC/MG技術を用いた施工では、従来の施工のとおり、 「河川土工マニュアル((財)国土技術研究センター)」、「道路土工指針((社)日本道路協会)」、「土木工事施工管理基準及び規格値(国土交通省各地方整備局)」等の従来通りの土工の施工管理要領・監督検査要領に準じて実施される。
MC/MG技術に関する機器・ソフトウェア等の必要要件も統一されていない。
適用工種
技術 施工内容 建設機械 適用工種
MC
まき出し、敷均し、不陸整正 モータグレーダ 舗装工(路盤工)
まき出し、敷均し ブルドーザ河川土工、道路土工部舗装 など
MC/MG技術
9
まき出し、敷均し ブルド ザ一部舗装工など
MG
まき出し、敷均し ブルドーザ河川土工、道路土工一部舗装工など
掘削、法面整形 バックホウ 河川土工、道路土工
MC/MG技術を用いた施工のメリット 1/2
MC/MG技術
丁張り削減、検測作業削減、施工作業の簡素化による施工の効率化
【従来手法】
【MC/MG技術】【MC/MG技術】
従来の施工イメージ
丁張り
現状・検測に労力・時間を要する。・施工時間がオペレータの技能に左右される。
検測状況
オペレータは、丁張り及び施工状況を目指確認しながら建設機械を操作
設計高さからのオフセットを適宜確認
MC/MG技術を用いた施工イメージ
管理断面No.2
管理断面No.1
管理断面No.3
10
【MCの場合】オペレータの操作は、切盛調整、前後進のみ※排土板は設計データに応じて自動制御
丁張り設置作業が省略
検測が省略
オペレータによる丁張り、施工状況の目視確認が省略
メリット
・丁張り設置、検測作業の省略により施工が効率化する。
・オペレータによる丁張り、施工状況の目視確認の省略により、施工時間がオペレータの技能に左右されず、施工が効率化する。
【MGの場合】オペレータは、車載モニタより提供される設計データとの差分に応じて建設機械を操作
管理断面No.2
管理断面No.1
MC/MG(ブルドーザ)技術と従来施工との施工量の比較参考
【日当たり施工量の増加量】・A現場:540m3/日⇒650m3/日・B現場:540m3/日⇒840m3/日・C現場:560m3/日⇒954m3/日・D現場:560m3/日⇒749m3/日
平均で施工量が1.5倍に向上
MC/MGブルドーザ従来施工
出典:情報化施工推進会議 第8回会議資料資料4 直轄工事における情報化施工の試験施工(平成21年度 調査結果)(情報化施工推進会議)
MC/MG技術を用いた施工のメリット 2/2
MC/MG技術
面的で高精度な施工品質の容易な確保
【従来手法】
【MC/MG技術】【MC/MG技術】
従来の施工イメージ
オペレータは、管理断面の設計値(丁張り)を目標に施工を実施
現状
・管理断面(検測位置)の施工品質は確保されるが、管理断面ではない部分の施工品質は不明である。(管理されていない)管理断面以外
(横断図なし)管理断面NO.1(横断図あり)
管理断面NO.2(横断図あり)
管理断面NO.3(横断図あり)
仕上り面と許容値との関係
出典: 情報化施工の普及推進(第3回)セミナー(近畿地方整備局)
11
【MC/MG技術】【MC/MG技術】
MC/MG技術を用いた施工イメージ
【MC/MG共通】車載PCに搭載された3次元設計データのとおりに施工を実施
メリット
・管理断面ではない部分も設計データに基づき施工されるため、施工品質が容易に確保できる。(面的な品質確保)
仕上り面と許容値との関係
管理断面NO.2(設計データあり)
管理断面NO.1(設計データあり)
管理断面以外(設計データあり)
管理断面NO.3(設計データあり) 管理断面ではない部分の施工品質が向上
する
3次元設計データは、任意断面の設計値も保持している
出典: 情報化施工の普及推進(第3回)セミナー(近畿地方整備局)
実務編
1. MC/MG技術を用いた施工を構成する主要5パート2. MC/MG技術を用いた施工の流れ3. システム適用条件の事前調査時の実務内容
4. 計測精度の確認時の実務内容
5. 3次元設計データ作成時の実務内容施工時の実務内容6. 機器取付・システム設定時の実務内容
7. 施工時の実務内容
1.システム適用条件の事前調査
2.計測精度の確保
MC/MG技術を用いた施工では以下の主要5パートの適切な実施により、施工精度を確保することができる。
MC/MG技術
MC/MG技術の主要5パート
システム適用条件の確認
(1)計測障害の事前調査計測機器(TS・GNSS)の選択
【TS】・視準を遮断する既設構造物等がない現場である
(2)測位技術の選定 (3)MC/MGシステムの選定・調達必要機能を有するシステムの選定
【GNSS】・衛星の補足が困難となる狭小部や山間部でない現場である
・排土板等の3次元位置データ(平面位置・高さ・勾配)と設計データとの差分を計算し、排土板を設計通りに自動制御する(MCの場合)・排土板等の3次元位置データ(平面位置・高さ・勾配)と設計データとの差分を計算し、車載へ提供する(MGの場合)
【TSの場合】・無線通信障害がないことを確認・基準局から移動局までの視準の確保
【GNSSの場合】・無線通信障害がないことを確認・FIX解データを得る衛星捕捉状態の確保
【TSの場合】・計測座標と既知座標とが合致することを確認
(1)計測精度の確認基準局の設置 【GNSSの場合】
・計測座標と既知座標とが合致することを確認・任意点の計測座標が合致することを確認(1箇所を2回計測)
3 3次元設計データの作成
5.施工
(2)設計データ作成・搭載(1)建設機械への機器取付・現場調整
・建設機械への機器の適切な取付・排土板幅等の正確な測定、車載PCへの必要情報の入力
・設計データの建設機械への搭載
設計データ
(1)施工精度の確認
・車載PCの確認・施工機械の操作
・施工状況をリアルタイムで確認
・排土板等の位置情報の精度確認
機器取付・現場調整
3.3次元設計デ タの作成
2次元CADデータの照査3次元設計データ作成ソフトウェアにより作成
3次元設計データの照査
道路中心線形(又は堤防法線)
出来形横断面形状
・不備の確認・起工測量結果との差異の確認
・工事基準点・平面線形・縦断線形・出来形横断面形状を基準点測量結果や設計図書等から作成
(2)3次元設計データの作成 (3)3次元設計データの確認
・施工者が3次元設計データの照査・監督職員が基3次元設計データの照査結果の確認
(1)設計図書(平面図、縦断図、横断図)、線形計算書の貸与
3次元設計データのイメージ
4.機器取付・システム設定
13
(2)施工
MC/MG技術を用いた施工の流れ
施工者 発注者
2.計測精度の確認 P23
・起工測量・基準局の設置
監督事項・工事基準点の指示・工事基準点の設置状況の確認
事前調査段階
1.システム適用条件の事前調査P15
・計測障害の事前調査・測位技術の選定・MC/MGシステムの選定・調達
・施工計画書の作成
0. 施工計画 P20
監督事項・施工計画書の確認・受理
・設計図書等の貸与
準備段階
MC/MG技術
3.3次元設計データの作成 P31
出来形管理、検査段階
施工段階
4.機器取付・システム設定 P42
・機器取付、キャリブレーション・設計データの搭載
5.施工 P45
・施工精度の確認・施工
14
TSを用いた出来形管理
・3次元設計データの作成・3次元設計データの照査
監督職員のチェックポイント・3次元設計データの照査状況の確認
実施を推奨する事項
システム適用条件の事前調査時の実施内容と解説事項
1.システム適用条件の事前調査時の実務内容
MC/MG技術
フロー 施工者の実務内容
・計測障害の事前調査(解説①) P16
・測位技術の選定(解説②) P17
・MC/MGシステムの選定・調達(解説③) P19
計測障害の事前調査
測位技術の選定
MC/MGシステムの選定・調達
15
当該現場にて無線通信障害が発生しないこと、TS及びGNSSの計測障害の有無を事前に調査し、確認する。
TSを用いるシステムとGNSSを用いるシステムとでは、適用可能な地形条件が異なる。
解説①:計測障害の事前調査【施工者】~1.システム適用条件の事前調査時の実務内容~
TSを用いるシステム・GNSSを用いるシステム共通の適用条件
【無線通信障害の有無】・架設位置が低い高圧線がない・航空基地、空港が近くにない
TSシステムの適用条件
【計測障害の有無】・基準局(TS)と移動局(建設機械)との間との視準を遮断する既設構造物等がない・既設構造物等がある場合、視準の遮断を回避できる適度な高低差のある基準局(TS)設置場所がある
MC/MG技術
計測障害の事前調査内容
16
設置場所がある
GNSSシステムの適用条件
【計測障害の有無】・衛星の補足が困難となる狭小部や山間部でない(上空が開けている)・衛星電波の多重反射(マルチパス)を発生させる環境でない(構造物や法面が隣接していない)
※計測障害の有無は、システムの精度に大きく関係する。計測障害を回避するためには選定時の現地調査に加え、基準局(TS又はGNSS)を適切に設置する必要がある。詳細は、本事例集P26「基準局の設置(TSを用いる場合)【施工者】 」、P28「基準局の設置(GNSSを用いる場合)【施工者】 」に掲載する。
MC/MG技術を用いた施工に必要な機器・ソフトウェアは、「基準局」・「移動局」に大きく分類され、システム販売・レンタル業者では機器・ソフトウェアを一つのシステム単位で製品としている。(以下、機器・ソフトウェアを総称して「 MC/MGシステム」という。)
MC/MGシステムは、測位技術にTSを用いるシステムとGNSSを用いるシステムとがあり、それぞれ機器構成が異なる。
解説②:測位技術の選定【施工者】 1/2~1.システム適用条件の事前調査時の実務内容~
MC/MGシステムの機器構成
MC/MGシステムの機器構成
①自動追尾TS
②座標保管用パソコン
基準局(TS・GNSS)
TSの場合 GNSSの場合
①GNSSアンテナ
②GNSS受信機
MC/MG技術
17
③データ通信用無線送信アンテナ
②GNSS受信機
③データ通信用無線送信アンテナ
移動局(施工機械)
TSの場合 GNSSの場合
④追尾用全周プリズム
⑤無線受信機④GNSSアンテナ
⑤無線受信機
⑥車載PC⑦バルブ、センサ類※ MC/MG技術ごとに取付けるバルブ、センサ類は異なる。
※移動局は施工機械と各機器とをセットで購入・レンタルする方法、各機器のみを購入・レンタルし保有済みの施工機械に取り付ける方法とがある。
TS/GNSS共通
※TSで、計測したデータを「②座標保管用パソコン」を介さずに直接移動局へ伝達可能なもの、「③データ通信用無線送信アンテナ」が内蔵されたものがある。
MC/MG技術を用いた施工では、建設機械の位置を測る技術(測位技術)の適切な選定が重要である。
測位技術には、トータルステーション(TS)とGNSSがあり、双方の特徴を踏まえて選定する必要がある。
解説②:測位技術の選定【施工者】 2/2~ 1.システム適用条件の事前調査時の実務内容~
施工精度、現場規模からの測位技術の選定ポイント
施工精度からの選定
【TSを用いる場合の精度】・垂直方向で±5~15mm程度(施工条件やTSと建設機械との距離による)
【GNSSを用いる場合の精度】・垂直方向精度は±30~50mm程度
現場規模からの選定
【TSを用いる場合の条件】基 建 械
MC/MG技術
18
・基準局(TS)から建設機械までの距離制限は250m程度・基準局(TS)と移動局(建設機械)は1対1の組み合わせとなる
【GNSSを用いる場合の条件】・ GNSS基準局から建設機械までの距離制限は2km程度・基準局(GNSS)1台で現場内の複数の建設機械を制御可能
・ MC/MGや締固め管理に使用するTSは、出来形管理にも使用することができる。
※出来形管理に使用するTSは、 MC/MGや締固め管理には使用できないものがある。
出来形管理でのTSの利用について参考
MC/MGシステムは、測量器械販売店やリース・レンタル店、施工関連のソフトウェアメーカ等より、購入またはリース・レンタルにより調達する。
MC/MGシステムの導入に際して、デモ等のサービスを利用し、機能や操作性を事前に確認することを推奨する。
解説③: MC/MGシステムの選定・調達【施工者】~ 1.システム適用条件の事前調査時の実務内容~
MC/MG技術
システムの機能例 ※各メーカのより異なる
車載PC【3次元設計データ保存機能】施工面の平面・縦断・横断の3次元設計データを車載PCに搭載する
3次元設計データイメージ
車載PC画面イメージ【MC(モータグレーダ)、MC/MG(ブルドーザ)】 ※各メーカにより異なる
【移動操作支援機能】車載PCに搭載された設計データに対する施工機械位置をリアルタイムに提供
19
械位置をリアルタイムに提供
【排土板操作支援機能】
現在位置の設計データに対する差分(切り盛り)をリアルタイムに提供
【バケット操作支援機能】
現在位置の切り出し位置や設計データに対するバケット位置の差分(切土目標値)をリアルタイムに提供
車載PC画面イメージ【MG(バックホウ)】 ※各メーカにより異なる
【移動操作支援機能】車載PCに搭載された設計データに対する施工機械位置をリアルタイムに提供
フロー 施工者の実務内容
監督職員の実務内容
・線形計算書等の貸与
・設計図面(平面図・縦断図・横断図)の貸与
・施工計画書への使用システムのメーカ、型番、構成機器等の記載(解説①) P21
・施工計画書での使用システムのメーカ、型番、構成機器等の確認(解説②) P22
施工計画時の実施内容と解説事項
0.施工計画時の実務内容
施工計画書の作成
設計図書等の貸与
MC/MG技術
20
MC/MG技術を用いた施工では、施工計画書に使用するシステムのメーカ、型番、構成機器等を記載する。
施工計画書には、使用するシステムの機能および精度が確認できる資料(メーカパンフレット等)を添付する。
解説①:MC/MG技術を用いた施工に関する施工計画書の作成【施工者】 ~0.施工計画時の実務内容~
施工計画書への記載事項等
(1)「土木工事共通仕様書 1‐1‐4 施工計画書」の規定に基づき、使用する施工機械に関する情報を記載する。具体的には、本事例集p15「システム適用条件の事前調査時の実務内容」に沿って選定したMC/MGシステムのメーカ、型番、構成機器等を記載する。
MC/MG技術
21
施工者より受領した施工計画書にシステムのメーカ、型番、構成機器等が記載されていることを確認する。
施工計画書と合わせて、使用するシステムの機能および精度が確認できる資料(メーカパンフレット等)を受領する。
解説②: MC/MG技術を用いた施工に関する施工計画書の確認【監督職員】 ~ 0.施工計画地時の実務内容~
施工計画書の確認事項等
(1) 「土木工事共通仕様書 1‐1‐4 施工計画書」の規定に基づき、使用する施工機械に関する情報を確認する。具体的には、本事例集p15「システム適用条件の事前調査時の実務内容」に沿って選定したMC/MGシステムのメーカ、型番、構成機器等を確認する。
(2) 使用するシステムの機能および精度が確認できる以下の資料を受領する。・ MC/MGシステムの有する機能が記載されたメーカパンフレット等・TS又はGNSSの精度を適正に管理していることを証明する検定書あるいは校正証明書
MC/MG技術
22
フロー 施工者の実務内容
監督職員の実務内容
・既設の基準点の検測・現況地盤の確認・施工量の算出
・工事基準点の指示
・工事基準点の設置(解説①)P24・基準局の設置(TSを用いる場合)(解説③) P26・基準局の設置(GNSSを用いる場合)(解説④) P28
・工事基準点の設置状況の確認(解説②) P25
計測精度の確認時の実施内容と解説事項
2.計測精度の確認時の実務内容
基準局の設置
起工測量
MC/MG技術
23
監督職員からの指示に基づき、工事基準点を設置する。
MC/MG技術を用いた施工が効率的に実施できる位置に基準局(TSまたはGNSS)の設置が可能なように、現場内に利用可能な工事基準点を複数設置しておくことが有効である。
工事基準点の設置時の留意点
解説①:工事基準点の設置【施工者】~2.計測精度の確認時の実務内容~
留意点 作業用車輌等の通過を妨げない位置に基準点を設置する
工事基準点
基準点から移動局(締固め機械)の走行範囲まで約250m以内(TSを用いる
MC/MG技術
24
工事基準点測量票は、位置や高さが変動しないように適切に設置
4 級基準点又は3級水準点(山間部では4級水準点を用いてもよい)若しくはこれと同等以上
※公共測量作業規程に準拠して設置
場合)、約2km以内(GNSSを用いる場合)とする。
施工者より提出された「工事基準点に関わる成果」により、工事基準点の精度管理が適正に行われていることを確認する。
工事基準点の確認時の留意点
解説②:工事基準点の設置状況の確認【監督職員】~2.計測精度の確認時の実務内容~
・測量成果表、測量成果数値データ、基準点及び工事基準点網図、測量記録・工事基準点の設置状況写真
工事基準点に関わる成果
留意点 作業用車輌等の通過を妨げない位置に基準点を設置する
MC/MG技術
25
工事基準点測量票は、位置や高さが変動しないように適切に設置
4 級基準点又は3級水準点(山間部では4級水準点を用いてもよい)若しくはこれと同等以上
※公共測量作業規程に準拠して設置
工事基準点
基準点から移動局(締固め機械)の走行範囲まで約250m以内(TSを用いる場合)、約2km以内(GNSSを用いる場合)とする。
MC/MG技術を用いた施工では、工事基準点に設置する基準局(TS)の3次元座標値を基に移動局(建設機械)の位置情報を算出する。適切な計測精度を確保できる基準局(TS)の設置が重要である。基準局(TS)は「視準」・「移動局との距離」に留意して設置する。基準局(TS)と移動局(締固め機械)とは1対1の組み合わせとなる。複数の施工機械により施工する場合、「移動局の輻輳」を防ぐため施工範囲を分ける必要がある。
解説③:基準局の設置(TSを用いる場合)【施工者】~2.計測精度の確認時の実務内容~
基準局の設置時の留意点(TSを用いる場合)
適切でない基準局(TS)例
視準の確保、移動局との距離に関する留意点
障害物により、基準局から移動局までの視準が確保できていない
MC/MG技術
基準局(TS)
工事基準点
26
基準局(TS)A
移動局(施工機械)A
移動局(施工機械)B
工事基準点A
基準局(TS)B
移動局同士の接近により、別の移動局を追尾してしまう(輻輳)
適度な高低差のあるTS設置場所があれば、視準の遮断を回避できる
自動追尾が可能な距離(極端に遠くも近くもない)
工事基準点
基準局(TS)
移動局の輻輳による自動追尾の失敗イメージ
移動局(施工機械)
工事基準点B
計測精度の現場確認方法
TSを用いる場合の計測精度の現場確認方法
設置時の工事基準点Aの座標(X2、Y2、Z2)
測量結果サンプル(基準点網図)
基準局(TS)
工事基準点A
基準局(TS)より計測した工 事 基 準 点 A の 座 標(x1,y1,z1)
比較
ミラー
・現場内の座標既知点において、TSが正しい座標を計測できることを実測により確認する。
計測精度の確認方法について(TSを用いる場合)参考
MC/MG技術
工事基準点B
27
基準局(TS)を用いた計測座標と工事基準点設置時の既知座標とが合致(誤差数mm程度)していることを確認(複数箇所)
工事基準点B
MC/MG技術を用いた施工では、工事基準点に設置する基準局(GNSS)の3次元座標値を基に移動局の位置情報を算出する。適切な計測精度を確保できる基準局(GNSS)の設置が重要である。基準局(GNSS)は「衛星捕捉状態」・「衛星電波の多重反射(マルチパス)」に留意して設置する。
解説④:基準局の設置(GNSSを用いる場合)【施工者】~2.基準局の設置時の実務内容~
基準局の設置時の留意点(GNSSを用いる場合)
MC/MG技術
衛星補足数の確保、マルチパスの回避に関する留意点
基準局(GNSS)法面反射によるルチパスが発生
GNSS衛星
28
FIX解データを得る衛星捕捉状態【GPSのみの場合】・衛星捕捉数5個以上必要(共通衛星)【GPS+GLONASSの場合】・衛星捕捉数6個以上必要(それぞれ2衛星以上用いること)(共通衛星)
準
適切でない基準局(GNSS)
ルチパスが発生
FLOT解を得る衛星捕捉状態・衛星捕捉数2個
・測量機器メーカ等により、衛星補足数を予測するソフトウェアが販売、無償公開されている。
・マルチパス対策の進んだGNSS受信機が開発されているため、マルチパスの恐れがある場合はGNSS受信機を適切に選定する。
衛星補足数の予測ソフトウェアについて参考
マルチパス対策の進んだGNSS受信機について参考
※FIX解とは、利用可能な衛星数が一定以上の場合に得られる精度が保証された位置測定結果である。FLOT解とは、利用可能な衛星数が少ない等により精度が悪い状態で得られた位置測定結果である。
工事基準点
マルチパスの原因となる建物や法面等の近くでない
計測精度の現場確認方法
・現場内の座標既知点において、GNSSが正しい座標を計測できることを実測により確認する。
計測精度の確認方法について(GNSSを用いる場合)参考
MC/MG技術
GNSSを用いる場合のシステム精度の現場確認方法
設置時の工事基準点Aの座標(X2、Y2、Z2)
測量結果サンプル(基準点網図)
比較
計測座標と既知座標とが合致(誤差数cm程度)していることを確認(複数箇所)
任意地点でのシステム精度の確認方法
GNSSアンテナ
工事基準点A
基準局(GNSS)にて計測した工事基準点Aの座標(x1,y1,z1)
基準局(GNSS)
工事基準点B
29
・現場座標系「日本測地系2000(JGD2000)」とGNSS座標系とでは若干のずれが存在する。・工事基準点の座標は現場座標系「日本測地系2000(JGD2000)」で管理することから、GNSS座標系を現場座標系に変換する必要がある。
ローカライゼーション(座標変換)ついて参考
任意地点でのシステム精度の確認方法
任意地点にて衛星補足数5個以上、データ取得間隔1秒で、10秒間の観測を2回行う。※同じ場所で2回観測
1 回目の測位結果の平均値(X1,Y1,Z1)
2 回目の測位結果の平均値(X2,Y2,Z2)比較
測位結果の差分が以下の範囲であることを確認X1-X2≦20mmY1-Y2≦20mmZ1-Z2≦30mm
基準局(GNSS)
任意地点
GNSSアンテナ
工事基準点
MC/MG技術
TSの自動追尾ができない場合がある基準局(TS)の設置イメージ
・TSを用いる場合、基準局(TS)を移動局(施工機械)の走行方向と同方向に設置すると、自動追尾ができない場合があるため、基準局(TS)の設置時には移動局(施工機械)と適当な角度を保つことを推奨する。・TSを用いる場合、基準局(TS)が作業員等の着用している安全ベストの反射板を自動追尾してしまう場合があるため、作業員等が付近を通行する際は留意する必要がある。
その他の計測障害の原因等について事例
移動局(施工機械)
工事基準点
適切でない基準局(TS)例
30
適切でない基準局(TS)例
機械)
基準局(TS)を移動局(施工機械)の走行方向と同方向に設置すると、自動追尾ができない場合がある
工事基準点
フロー 施工者の実務内容
監督職員の実務内容
・設計図書の照査・3次元設計データの作成(解説①) P32
・3次元設計データの照査(解説②) P40
・3次元設計データの確認(解説③) P41 ※
3次元設計データ作成時の実施内容と解説事項
3.3次元設計データ作成時の実務内容
3次元設計データの作成
基本設計データの照査
MC/MG技術
※解説③は、要領等での規定事項ではない。ただし、MC/MG技術を用いた施工を適切に実施するために推奨する実施内容である。
31
3次元設計データ作成ソフトウェアを用いて、設計図書・基準点設置結果に基づき3次元設計データを作成する。作成するデータは、「基準点ファイル」、「座標点ファイル」、「路線ファイル」、「TINファイル」により構成される。
「路線ファイル」および「TINファイル」が出来形形状を定めるファイルであり、施工する構造物等の特性に応じてどちらかを予め選択の上、作成する。
解説①:3次元設計データの作成【施工者】 1/8~3.3次元設計データ作成時の実務内容~
3次元設計データの構成
MC/MG技術
設計データファイル構成
現場ファイル設計データ作成ソフトで作成されるデータファイル
基準点ファイル基準局を設置する際に基準点となる座標値を保存したファイル
座標点ファイル現況地形を測量した点、設計データのうち主要な点を保存したファイル
道路の線形データ等で構成される設計
CFカード、USBフラッシュメモリ等
基準局(GNSS受信機又はTSのコントローラ)
32
出典: 情報化施工の実務(社団法人 日本建設機械化協会)
※データ構成は、システムを開発したメーカごとに異なる。
イル
路線ファイル路線のルートを定義し、平面要素、縦断要素、横断要素の3つの要素で構成され、主に道路で用いられる設計データファイル
TINファイルTIN(不定三角網)で構成され、道路等の他、駐車場や広場など広範囲な現場で用いられる設計データファイル
等で構成される設計データファイル
3次元メッシュデータ等を基に作成される設計データファイル
移動局(車載PC)
・ TSによる出来形管理にて作成した基本設計データをそのままMC/MG技術で用いることはできないが、メーカによってはデータ変換により可能となる場合がある。
TSによる出来形管理にて作成した基本設計データのMC/MG技術での使用について
参考
CFカード、USBフラッシュメモリ等
道路土工、河川土工では「路線ファイル」を作成する。
駐車場、広場、飛行場の舗装工事では「TINファイル」を作成する。主に面的な施工を行う舗装工事では、線形情報ではなく、高さや水勾配のコントロールポイントを抽出して作成するTINファイルを利用することが有利になる。
解説①:3次元設計データの作成【施工者】 2/8~3.3次元設計データ作成時の実務内容~
路線ファイル、TINファイルのイメージ
MC/MG技術
路線ファイルイメージ道路中心線形(又は堤防法線)
33
※出典: 情報化施工の実務(社団法人 日本建設機械化協会)
出来形横断面形状
TINファイルイメージ
「路線ファイル」は、平面図・縦断図・横断図等の設計図書等から平面線形要素・縦断線形要素・横断線形要素をソフトウェアに入力して作成する。
MC/MG技術の3次元設計データは標準化されていないため、ソフトウェアへの具体な入力方法はメーカにより異なる。
ソフトウェアの操作方法の習得にあたっては、機器メーカやリース・レンタル会社にて実施しているセミナーへの参加やデータ作成指導等のサービスを利用することを推奨する。
解説①:3次元設計データの作成【施工者】 3/8~3.3次元設計データ作成時の実務内容~
路線ファイルの作成手順とイメージ
MC/MG技術
工事基準点入力
作成手順
路線ファイルイメージ緩和曲線(クロソイド)
直線
BP座標
平面線形
34
平面線形入力(測点座標、曲線要素)
縦断線形入力(勾配変化点要素)
出来形横断面形状入力(出来形横断面要素)
道路中心線形(又は堤防法線)
出来形横断面形状
縦断線形
縦断曲線長VCL
縦断変化点座標
円曲線
IP EP座標
直線緩和曲線(クロソイド)
道路中心線(又は堤防法線)
出来形横断面形状
要素高
勾配(%)
勾配(1:x)
道路幅
工事基準点入力
設置した工事基準点座標を測量結果や平面図等から入力する。
工事基準点入力イメージ
測量結果サンプル(基準点網図)
平面図サンプル
水準点T-1
水準点T-2
水準点T-3
基準点No.3
基準点No.1
基準点No.2
入力
解説①:3次元設計データの作成【施工者】 4/8~3.3次元設計データ作成時の実務内容~
MC/MG技術
入力入力
35
メーカごとのソフトウェアマニュアルに基づき入力
測量結果、平面図からの入力項目①基準点,水準点の設定
No.1:基準点(X,Y,Z)・ ・ ・・
T-1 :水準点(X,Y,Z)・ ・ ・・
No.3
No.2
入力項目イメージ
T-3
T-2No.1
T-1
平面線形入力(測点座標、曲線要素)
線形計算書や平面図を参照し、平面線形要素を入力する。
平面線形入力イメージ
解説①:3次元設計データの作成【施工者】 5/8~3.3次元設計データ作成時の実務内容~
MC/MG技術
線形計算書
入力
線形計算書からの入力項目
①平面線形開始点(BP)BP: X座標,Y座標、累加距離○○m
②直線要素の設定測点1:終端座標(X1,Y1) 、要素長L1
③クロソイド要素の設定測点2:終端座標(X2,Y2)、終端半径R2、
クロソイドパラメータA、要素長L2④円曲線要素の設定
測点3:終端座標(X3,Y3)、半径R3、要素長L3
クロソイド曲線を表す式:RL=A2
(R=終端半径、L=要素長、A=クロソイドパラメータ)
BP
測点1緩和曲線 L2(クロソイド)
直線 L1
BP座標平面線形
R
(X,Y)
(X1,Y1)
2
36
入力
メーカごとのソフトウェアマニュアルに基づき入力
入力
EP
測点2
測点3
測点4円曲線 L3
IP EP座標
直線 L5緩和曲線 L4(クロソイド)
R
R
(X2,Y2)
(X3,Y3)
2
3
入力項目イメージ
BP
EP
測点1測 点2
測点3
測点4
高さを持たない平坦な平面線形が構築される。
縦断線形入力(勾配変化点要素)
縦断図を参照し、変化点の高さや勾配、縦断曲線の要素などを入力する。
縦断線形入力イメージ
解説①:3次元設計データの作成【施工者】 6/8~3.3次元設計データ作成時の実務内容~
MC/MG技術
縦断図からの入力項目①起点の設定
起点:累加距離、標高②変化点の設定
変化点:累加距離、標高H、縦断曲線長VCL
縦断図サンプル
入力
縦断線形
縦断曲線長VCL
縦断勾配変化点
起点
変化点
累加距離、標高H
37
BP
EP
測点1測 点2
測点3
測点4
入力項目イメージ
高さが与えられ、縦断方向の壁が構築される。
メーカごとのソフトウェアマニュアルに基づき入力
横断線形入力(出来形横断面要素)
管理断面を設定する。
横断図を参照し、中心線からの横断距離、高低差を取得する。
出来形管理項目(幅、基準高、法長)を設定する。
横断線形入力イメージ
解説①:3次元設計データの作成【施工者】 7/8~3.3次元設計データ作成時の実務内容~
MC/MG技術
横断図からの入力項目①道路面の設定道路幅、横断勾配
②法面の設定法長、法面勾配、要素高
横断図サンプル
横断面形状
要素高
勾配(%)
勾配(1:x)
道路幅
38
BP
EP
測点1測 点2
測点3
測点4
入力項目イメージ
道路中心線(又は堤防法線)入力
測点に横断面が与えられ、横断方向の壁が構築される。
メーカごとのソフトウェアマニュアルに基づき入力
「TINファイル」は、設計図書等のデータからメッシュデータ等を作成し、ソフトウェアに読み込むことで作成する。
具体的な作成方法は、設計図書等の状況(紙媒体、2次元CADデータ、3次元CADデータ)や各メーカのソフトウェアにより異なる。
ソフトウェアの操作方法の習得にあたっては、機器メーカやリース・レンタル会社にて実施しているセミナーへの参加やデータ作成指導等のサービスを利用することを推奨する。
解説①:3次元設計データの作成【施工者】 8/8~3.3次元設計データ作成時の実務内容~
TINファイルの作成手順とイメージ
MC/MG技術
平面線形のメッシュ分割
作成手順 BP
EP
測点1
測点2
測点3
測点4
平面線形
メッシュ分割
39
X座標、Y座標、Z座標の取得
設計データ作成ソフト
への座標データ読込、TINデータ化
測点3
2次元CADデータにより、X座標、Y座標、Z座標を取得
X座標、Y座標、Z座標の取得BP(X,Y,Z)BP左(X,Y,Z)BP右(X,Y,Z)測点1( (X,Y,Z)測点1左( (X,Y,Z)測点1右( (X,Y,Z)
・ ・ ・・
TINデータイメージ
※出典: 情報化施工の実務(社団法人 日本建設機械化協会)
設計図書と3次元設計データとを照合し、設計図書の不備および入力ミス等がないかを確認する。
解説②:3次元設計データの照査【施工者】~3.3次元設計データ作成時の実務内容~
比較
紙図面・2次元CADデータ上で記載内容を目視確認
設計データ作成ソフトウェア上で入力データを目視確認
3次元設計データの照査イメージ
データの整合性を確認
MC/MG技術
線形計算書 平面図 縦断図
40
2次元CADデータ等を比較し、路線ファイル、TINファイル作成時に入力した座標値、寸法値等に間違いのないことを確認する。
横断図
TINデータイメージ路線ファイルイメージ
要領等での規定事項ではないが、MC/MG技術を用いた施工を適切に実施するために、施工者に対して、設計図書の不備および3次元設計データの入力ミス等がないことを照査した結果を確認することを推奨する。
解説③:3次元設計データの照査状況の確認【監督職員】~3.3次元設計データ作成時の実務内容~
3次元設計データの照査状況の確認事項例
MC/MG技術
【路線ファイル】(1)基準点
・監督職員の指示又は確認した基準点を使用しているか。・座標は正しいか。
(2)平面線形・ 工事起点、工事終点、各計測点及び変化点の平面座標と曲線要素について、平面図及び線形計算書との照合を実施したか。
(3)縦断線形・ 工事起点、工事終点、各計測点及び変化点の標高について、縦断図との照合を実施したか。
(4)横断線形・工事起点、工事終点、各計測点及び変化点の道路幅、横断勾配、法長、法面勾配、要素高について、横断図との照合を実施したか。
【TINファイル】
41
【TINファイル】・工事起点、工事終点、各計測点及び変化点にて作成したメッシュのX座標、Y座標、Z座標について、平面図、縦断図、横断図との照合を実施したか。
フロー 施工者の実務内容
監督職員の実務内容
・建設機械への機器取付(解説①) P43
・キャリブレーション(解説②)P44
・3次元設計データの搭載
機器取付、システム設定時の実務内容と解説事項
4.機器取付、システム設定時の実務内容
機器取付
3次元設計データの搭載
MC/MG技術
キャリブレーション
42
MC/MGシステムの構成機器を建設機械に取付ける。
解説①:建設機械への機器取付【施工者】~4.機器取付、システム設定時の実務内容~
機器取付の内容
・排土板を制御するバルブ・センサ類・各機器を接続するケーブル
・コントロールボックスはポール等の建設機械への取付のためのブラケット(取付用台座)
機器取付の流れ
現場での取付
工場等での事前取付
【車内への機器取付け】・車載PC(コントロールボックス)※ケーブルでバルブ、センサ類と接続する
・無線受信器※ケーブルで車載PCと接続する
MC/MG技術
※機器等が取付済みの施工機械を購入またはリース・レンタルする場合は、実施することない。
43
※機器メーカやリース・レンタル会社では、機器購入者、リース・レンタル者を対象に有償又は無償で機器取付、キャリブレーション等を実施している。
【車外への機器取付け】・全周プリズム(ポール付き)(TSの場合)・GNSSアンテナ(GNSSの場合)
車内への機器取付状況 車外への機器取付状況
機器取付後、排土板幅等の測定、各センサの設定を実施し、必要情報を車載PCへ入力する。
解説②:キャリブレーション【施工者】~4.機器取付、システム設定時の実務内容~
キャリブレーションの内容
キャリブレーションの流れ
車載PCの設定
建設機械の寸法測定
MC/MG技術
・全周プリズム又はGNSSアンテナ中心から排土板等下端・排土板の幅(モータグレーダ・ブルドーザ)、アーム寸法等各可動部のピン間の寸法・バケット寸法等を測定(バックホウ)
【マシン設定】
・建設機械の種類、センサ類のタイプ、建設機械の寸法を車載PCに入力
【センサ設定】・排土板等の位置を調整し、各センサの値を車載PCに入力
44
※機器メーカやリース・レンタル会社では、機器購入者、リース・レンタル者を対象に有償又は無償で機器取付、キャリブレーション等を実施している。
に入力
全周プリズム中心から排土板下端の測定状況 排土板幅の測定状況
フロー 施工者の実務内容
監督職員の実務内容
・排土板等の位置精度の確認(解説①) P46
・MC技術を搭載した建設機械の操作(解説②) P48・MG技術を搭載した建設機械の操作(解説③) P49
・施工精度の低下状況の確認(解説④) P50
施工時の実施内容と解説事項
5.施工時の実務内容
施工
施工精度の確認
MC/MG技術
日常点検
45
MC/MG技術を搭載した建設機械が適切な施工精度を有しているかを施工着手前に確認する。
施工精度は、排土板等位置を設計値に合わせ、車載PCに表示されている座標値と排土板等の位置をTS等で測定した実測値との差分により確認する。
解説①:排土板等の位置精度の確認【施工者】 1/2~5.施工時の実務内容~
MC/MG技術
施工精度の確認方法(MC(モータグレーダ)、MC/MG(ブルドーザ))
確認方法イメージ
車載PC 座標2(x2,y2,z2)
車載PC表示座標と実測座標との差分を確認
車載PCに表示される座標値を確認
ミラー
46
座標1(x1,y1,z1)
TS等により排土板下端の座標値を計測
MG(バックホウ)技術の場合、バケット角度・バックホウ姿勢等の違いで施工精度が異なる。
施工精度は、バケット角度・バックホウ姿勢等を条件を変えながら、バケット位置を設計値に合わせ、車載PCに表示されている座標値とバケットの位置をTS等で測定した実測値との差分により確認する。
解説①:排土板等の位置精度の確認【施工者】 2/2~5.施工時の実務内容~
MC/MG技術
施工精度の確認方法(MG(バックホウ))
確認方法イメージ
車載PC
座標1(x1,y1,z1)
車載PC表示座標と実測座標との差分を確認
座標2(x2,y2,z2)
車載PCに表示される座標値を確認
ミラー
47
座標 ( ,y , )
TS等によりバケットの座標値を計測
確認条件(例)
確認状況
MC技術(モータグレーダ、ブルドーザ)を用いた施工では、オペレータは車載PC上で建設機械の位置や設計データに対する差分(切り盛り)を必要に応じて確認しながら、前進・後進等の運転を行う。
完成面より下層を敷均しする場合や余盛り等を考慮する場合は、設計値に対する切盛の値を調整する。
解説②:MC技術を搭載した建設機械の操作【施工者】~5.施工時の実務内容~
MC/MG技術
MC技術を搭載した建設機械の操作イメージ
車載PC
設計データの縦横断勾配に応じて排土板の高さを自動で制御
※排土板の操作が不要のため、オペレータは前後進操作のみを実施
施工イメージ
48
車載PC画面イメージ ※各メーカにより異なる
車載PCに搭載された設計データに対する施工機械位置を確認(必要に応じて)
現在位置の設計データに対する差分(切り盛り)を確認(必要に応じて)
※車載PC画面、システム機能は、システムを開発したメーカごとに異なる。
MG技術(ブルドーザ、バックホウ)を用いた施工では、オペレータは車載PC上で排土板等の位置と設計値との差分を確認しながら、排土板等の操作、前進・後進等の運転を行う。
完成面より下層を敷均しする場合や余盛り等を考慮する場合は、設計値に対する切盛の値を調整する。
解説③:MG技術を搭載した建設機械の操作【施工者】~5.施工時の実務内容~
MC/MG技術
MG技術を搭載した建設機械の操作イメージ
車載PC
排土板位置と設計値との差分を確認しながら排土板を操作
施工イメージ
車載PC画面イメージ ※各メーカにより異なる
49
※車載PC画面、システム機能は、システムを開発したメーカごとに異なる。
車載PC画面イメ ジ ※各メ カにより異なる
車載PCに搭載された設計データに対する施工機械位置を確認
現在位置の設計データに対する差分(切り盛り)を確認
・車載PCを確認しながらの操作は安全上問題がある上、作業効率を低下させる可能性があるため、常時車載PCを確認するのではなく、必要と判断される箇所で確認することとする。
車載PC画面の確認頻度について留意点
解説④:施工精度の低下状況の確認、対処【施工者】~5.施工時の実務内容~
施工期間中、排土板等の位置取得精度を適宜確認する。確認方法は、本事例集P46、P47に掲載している「排土板等の位置精度の確認」と同様である。
排土板等の位置取得精度が低下している場合、要因を確認し、再度、本事例集P44に掲載している「キャリブレーション」やねじの増し締め等の機器点検を実施する。
MC/MG技術
排土板等の位置取得精度の低下要因
(1)排土板等の摩耗による排土板等寸法の変化(2)建設機械のピン支承の摩耗による機械ガタの増加(3)全周囲プリズム(GNSSアンテナ)のねじの緩み、変形による設置位置のずれ、故障等(4)無線受信アンテナのねじの緩み、変形による故障等(5)センサのねじの緩み、変形による設置位置のずれ、故障等(6)機器取付用ケーブルの緩み、損傷等
移動局(建設機械)側の要因
基準局(TS又はGNSS)側の要因
50
基準局(TS又はGNSS)側の要因
(1)TS、GNSSアンテナ設置位置のずれ(2)TS、GNSSアンテナの故障、バッテリー切れ等(3)無線送信装置の故障等、バッテリー切れ等
施工精度の簡易確認方法
施工精度の簡易確認状況
車載PC上に表示される座標値と既知座標とが一致することを確認
MC/MG技術
・施工精度の簡易確認方法として、座標が変化しない杭等(既知座標)に排土板やバケットを合わせ、正しい座標値が車載PC上に表示されることを確認している。
施工精度の簡易的な確認方法について事例
51
現場内に座標が変化しない杭等(既知座標)を設置
参考資料
1. 施工者のインセンティブとなる制度
2. 情報化施工機器調達に関する支援制度
3. よくある質問
4. 用語集
総合評価落札方式による評価(平成22年度~)総合評価落札方式において、情報化施工を実施する施工者の評価が向上するように評価項目が設定される。
施工者のインセンティブとなる制度
工事区分 内容
発注者指定型工事 「情報化施工技術の活用」を技術提案の指定テーマとして積極的に設定する。
施工者希望型工事 【平成25年度に一般化する情報化施工技術が活用される工事】発注者指定型工事を除く情報化施工技術の活用が想定される全ての工事において、「情報化施工技術の活用」を評価項目として設定する。
【早期実用化が予定される情報化施工技術が活用される工事】
「情報化施工技術の活用」を評価項目として設定しない。ただし、技術・機器の普及状況等を考慮し、評価項目を設定する。
総合落札方式における評価項目の設定方法
請負工事成績評定における評価(平成21年度~)請負工事成績評定において、発注者指定型工事・施工者提案型工事ともに施工者の評価が向上する。
53
請負工事成績評定における評価方法
区分 内容
情報化施工技術が新技術(NETIS)に登録の有るケース
主任技術評価官の「考査項目・創意工夫」に関する評価【最大6点の加点】・「新技術活用」による加点が最大4点・「施工」による加点が2点
情報化施工技術が新技術(NETIS)に登録の無いケース
主任技術評価官の「考査項目・創意工夫」に関する評価【最大2点の加点】・「施工」による加点が2点
※参考:情報化施工活用で加点の場合の評定点数(100点満点)・6点加点された場合:6点×0.4=2.4点・4点加点された場合:4点×0.4=1.6点・2点加点された場合:2点×0.4=0.8点
IT活用促進資金情報化施工により、施工の効率化、合理化を図る場合には、「当該関連機器の購入・賃借の際に「(株)日本政策金融公庫」の低利・長期の融資制度の対象となる。
参考URL: http://www.jfc.go.jp/c/jpn/search/40.html#gaiyo
IT活用促進資金の概要
中小企業(資本金3億円以下又は従業員300人以下)の建設業者であれば以下の額の範囲内で利用可能である。・直接貸付:7億2千万円・代理貸付:1億2千万円(民間金融機関による代理貸付)
長期固定の低利融資制度で、以下の特別利率が適用される。・中小企業事業:1.45%・国民生活事業:1.80%(貸付期間5年以内の場合)
情報化施工機器調達に関する支援制度 1/2
(例)ブルドーザのマシンコントロールシステム
54
③トータルステーション(自動制御・出来形計測用)
受光器
排土板
自動制御ブルドーザ本体ブルドーザ本体(建設機械)(建設機械)
①制御システム車載モニター
②制御装置の取付改造
※建設機械本体は本制度の対象となりません。
中小建設業者に対する建設機械等の取得の際の税制優遇措置
特定の機械装置、設備等を取得等した場合に特別償却又は税額控除が認められる制度である。参考URL:http://www.mof.go.jp/tax_policy/summary/corporation/213.htm(中小企業投資促進税制)http://www.mof.go.jp/tax_policy/summary/corporation/216.htm(中小企業等基盤強化税制)
税制優遇措置の概要
中小企業投資促進税制 中小企業等基盤強化税制
対象者
青色申告書を提出する中小企業者(ほぼ、全業種対象)
ただし物品賃貸業(リース・レンタル業)は対象外
青色申告書を提出する中小企業者(卸・小売・サービス業が対象)
※建設業者は、「中小企業新事業活動促進法」に基づく「経営革新計画」の承認を受けた場合のみ対象
内容機械及び装置(取得価格160万円以上)を取得した場合
当該「経営革新計画」に従って機械及び装置(取得価格280万円以上)を取得した場合
初年度所得価格 特 償
情報化施工機器調達に関する支援制度 2/2
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措置
初年度所得価格の30%の特別償却または7%の税額控除(7%の税額控除は資本金3千万円以下の法人のみ)
初年度所得価格の30%の特別償却または7%の税額控除
期間 平成24年3月31日まで 平成24年3月31日まで
《試算例》 特別償却前の課税所得金額:800万円、機械取得価格:1000万円の場合
項 目 特別償却有り 特別償却無 効 果
①特別償却前課税所得
800万円 800万円 -②特別償却額 300万円 0 300万円③課税所得
(①-②)500万円 800万円 ▲300万円
④法人税額(③×18%) 90万円 144万円 ▲54万円
項 目 特別償却有り 特別償却無 効 果
①課税所得 800万円 800万円 -②法人税額(①×18%) 144万円 144万円 -
③税額控除額 29万円 - 29万円④納付税額
(②-③) 115万円 144万円 ▲29万円
当該年度の法人税が 54万円少なくなる
【特別償却制度】 【税額控除制度】
当該年度の法人税が 29万円少なくなる※将来の減価償却費の先取りであり、設備の耐用年数期間中の償却費の合計は同じとなる。このため、翌期以降の償却費は少なくなる。
よくある質問
質問 1‐1
最近、情報化施工をよく聞きますがどのような施工でしょうか。
回答 1‐1
情報化施工とは、ICT(Informatiom and Communication Technology:情報通信技術)を活用し、施工や施工管理において、生産性の向上や品質の確保を図ることを目的とした新しい技術です。GPS等により取得した建設機械の位置や3次元の設計データ等の電子情報を活用し、建設機械の自動制御やオペレータへの操作支援を可能とします。
情報化施工全般に関する質問 1/3
質問 1‐2
今後、情報化施工は普及していきますか。
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回答 1‐2
普及段階にある技術として、「TSによる出来形管理技術」「TS/GNSSを用いた締固め管理技術」「マシンコントロール(MC)技術」「マシンガイダンス(MG)技術」があります。国土交通省では、平成25年度より「TSによる出来形管理技術」と「MC(モータグレーダ)技術」とを一般化させる計画で普及施策を進めています。
質問 1‐3
なぜ、国土交通省は情報化施工を推進しているのでしょうか。
回答 1‐3
我が国の建設業は、建設投資額の縮減や低い労働生産性、少子高齢化による熟練技術者不足、建設現場の安全確保、地球温暖化問題への意識の高まりによるCO2
排出量への配慮等の様々な問題を抱えています。
国土交通省では、情報化施工のモデル工事により、作業日数の短縮やオペレータの熟練度に左右されない品質の確保を実証しており、今後も高品質化・高効率化、安全性や環境への配慮を目的とし、ますます情報化施工を推進・普及していくこととしています。
よくある質問
質問 1‐4
情報化施工をすることにより建設現場はどのようにかわるのでしょうか。
回答 1‐4
従来の2次元CADデータの設計図面ではなく、情報化施工では3次元設計データを使用します。情報化施工機器を用いることで、丁張り設置や検測を必要とせずに水平位置や高さの情報を持つ3次元設計データどおりの容易で効率的な施工・施工管理が可能となります。
また、丁張り設置や検測作業が削減されることで建設機械と作業員との接触事故等が減少し、現場の安全性が向上します。
情報化施工全般に関する質問 2/3
質問 1‐5
情報化施工を導入することによる施工者のメリットは何ですか。
回答
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回答 1‐5
施工者側では、情報化施工の導入により、現場作業の効率化(工期短縮・省人化)、オペレータの熟練度に左右されない品質の確保、オペレータの作業負担の軽減が実現されます。
また、情報化施工を導入することで、総合評価落札方式における評価及び請負工事成績評定における評価が向上します。
質問 1‐6
情報化施工を導入することによる発注者のメリットは何ですか。
回答 1‐6
発注者側では、情報化施工の導入により、監督・検査作業の効率化(出来形・品質確認作業の省力化)、施工構造物の品質確保が実現されます。
よくある質問
質問 1‐7
情報化施工を勉強したいのですが何か良いテキストはないですか。
回答 1‐7
情報化施工技術は日々進歩しています。最新情報は国土交通省のホームページ等をご確認ください。
(参考URL)国土交通省:http://www.mlit.go.jp/sogoseisaku/constplan/sosei_constplan_tk_000017.html
近畿地方整備局:http://www.kkr.mlit.go.jp/plan/sekou/jyohoka_index.htm
国土技術政策総合研究所:http://www.nilim.go.jp/ts/index.html
※その他の地方整備局等のホームページにも情報化施工の技術情報等が
情報化施工全般に関する質問 3/3
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※その他の地方整備局等のホ ム ジにも情報化施工の技術情報等が掲載されています。
よくある質問
MC/MGに関する質問 1/8
質問 4‐1
MC/MGを行うメリットは何ですか。
回答 4‐1
MC/MGには、以下のようなメリットがあります。
(1)従来の施工では丁張りや施工状況をオペレータが常に確認しながら施工していましたが、MC/MGでは施工機械の自動制御(MCの場合)または車載PC上でのオペレータへの操作支援(MGの場合)が可能となり、丁張り作業・検測作業を実施する必要がありません。丁張り作業・検測作業の省略により、建設機械付近への作業員の立ち入りがなくなり安全性も向上されます。
また、従来のようにオペレータの技能により施工時間が左右されることがなくなり、施工が効率化します。
(2)従来の敷き均しや掘削等では、丁張り設置個所以外の品質管理が困難(水糸等による目視確認)でしたが、MC/MGでは管理断面ではない任意点においても設計値 デ タを持 的 施 質が確保 きます
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値のデータを持つので、面的に施工品質が確保できます。
質問 4‐2
MC/MGでは、どのように施工するのですか。
回答 4‐2
MCではシステムに搭載された3次元設計データどおりにブルドーザ等の排土板の高さや傾きが自動制御されます。また、MGではシステムに搭載された3次元設計データどおりにブルドーザ等の排土板の高さや傾きやバックホウのバケットの切り出し位置等の情報が車載PC上でオペレータへ提供されます。従来のようにオペレータが常に丁張りや施工状況を確認しながら施工する必要はありません。
よくある質問
MC/MGに関する質問 2/8
質問 4‐3
MC/MGを行う際に準拠する要領等はあるのですか。
回答 4‐3
MC/MG独自の施工管理要領、監督・検査要領等は策定されていません。従来の施工のとおり、 「河川土工マニュアル((財)国土技術研究センター)」、「道路土工指針
((社)日本道路協会)」、「土木工事施工管理基準及び規格値(国土交通省)」等の土工の要領等に準じて実施してください。
質問 4‐4
現在持っているブルドーザ、バックホウを改造し情報化施工ができるのですか。また出来る場合はどのようにするのですか。
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回答 4‐4
MGの場合は、お持ちの建設機械に関連機器を外付けすることで、情報化施工を実施できます。
機器の取り付け方法は建設機械毎に異なるため、購入またはリース・レンタル先の会社に問い合わせてください。MCの場合は、MC対応型の建設機械でない限り、お持ちの建設機械に関連機器を外付けすることは以下の理由から困難な状況です。(平成24年3月時点)
(MC関連機器を外付けすることが困難な理由)MCバルブの後付けは、排土板の制御機構に手を加えるものであり、慎重かつ高
度な取り扱いが求められることに加え、取り付け位置の制約、配管の加工、配線の複雑さなどもあって、車載PC、センサ、GNSS受信機または全周プリズム等の取り付けと比較し作業上大きな負担を伴う。
よくある質問
MC/MGに関する質問 3/8
質問 4‐5
MC/MGを行いたいのですが、どのような機器を準備すればよいですか。
回答 4‐5
MC/MGでは、必要な機器・ソフトウェアが一つのシステム単位でMCシステムまたはMGシステムとして製品化されています。
(システムの内訳)(1)基準局・TS、座標保管用PC(TSを用いる場合)※TSでは座標保管用PCが不要なもの、無線送信用アンテナが内蔵されたものがある。
・GNSSアンテナ、GNSS受信機(GNSSを用いる場合)・無線送信用アンテナ
( )移動局(締固め機械)
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(2)移動局(締固め機械)・追尾用全集プリズム(TSを用いる場合)・GNSSアンテナ(GNSSを用いる場合)・車載パソコン・バルブ、センサ類
質問 4‐6
3次元設計データの作成方法がよくわかりません。
回答 4‐6
3次元設計データの作成方法は、「情報化施工普及推進の事例集③ マシンコントロール/マシンガイダンス技術P31を参照してください。また、ソフトウェアメーカ等へ問い合わせやセミナー等を通してデータの作成方法を学ぶことができます。
よくある質問
MC/MGに関する質問 4/8
質問 4‐7
3次元設計データの路線ファイルはTS出来形管理の基本設計データとよく似ていますが同じでしょうか。
回答 4‐7
同じではありません。TS出来形管理における基本設計データ(3次元設計データ)をMC/MGで使用したり、MC/MGにおける3次元設計データをTS出来形管理に使用したりすることはできません。ソフトウェアによっては、TS出来形管理における基本設計データ(3次元設計データ)をMC/MG技術で使用する3次元設計データに変換できるものがあります。詳細はソフトウェアメーカに問い合わせてください。
質問 4‐8
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TINファイルと路線ファイルとの違いは何ですか。どちらを使うと有利でしょうか。
回答 4‐8
TINファイルと路線ファイルはデータの種類が異なります。TINファイルと路線ファイルは出来形形状を定めるファイルであり、施工する構造物等の特性に応じてどちらかを予め選択の上、作成します。通常、TINファイルは駐車場や広場等の広範囲な現場、路線ファイルは道路土工や河川土工で用いられます。
よくある質問
MC/MGに関する質問 5/8
質問 4‐9
盛土は層毎に施工していきますが、施工を行う層毎に3次元設計データを作成するのですか。
回答 4‐9
通常は、完成形状の3次元設計データのみを作成します。完成形状より下層を敷均しする場合や余盛り等を考慮する場合は、設計値に対する切盛の値を任意に調整して施工することが可能です。
質問 4‐10
MC/MGを行いたいのですが、MC/MGが出来ない現場条件はあるのですか。
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回答 4‐10
MC/MGが出来ない現場条件は、以下のとおりです。
(1)高圧線や空港が近くにあり、無線障害が発生する。
(2)TSまたはGNSSの計測障害が発生する。計測障害の原因は以下のとおりです。【TSの場合】・TS設置場所と締固め機械との間の視準を遮断する既設構造物等がある。【GNSSの場合】・衛星の補足が困難となる狭小部や山間部である。(上空が開けていない。)
・衛星電波の多重反射(マルチパス)を発生させる環境である。(構造物や法面が隣接している。)
よくある質問
MC/MGに関する質問 6/8
質問 4‐11
MC/MGを行うのですが特に注意をすべき点は何ですか。また、それは何故ですか。
回答 4‐11
特に注意すべき点は、「システム計測精度の管理」と「3次元設計データの作成」です。MC/MGでは、施工機械の位置や排土板・バケット位置をTSまたはGNSSにより計測する座標により判断しています。また、排土板・バケット位置と3次元設計データとの差分から自動制御(MCの場合)または車載PC上に施工状況を提供(MGの場合)しています。よって、上記2点に不備があると、設計図書と異なる出来形となってしまいます。
質問 4‐12
MC/MGでは 監督職員にどのような資料をどの時期に提出するのですか
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MC/MGでは、監督職員にどのような資料をどの時期に提出するのですか。
回答 4‐12
MC/MGでは、従来の施工のとおり、 「河川土工マニュアル((財)国土技術研究センター)」、「道路土工指針((社)日本道路協会)」、「土木工事施工管理基準及び規格値(国土交通省)」等の土工の要領等に準じて、資料を作成・提出してください。
また、施工計画書にシステムのメーカ、型番、構成機器等を記載し、以下の資料を提出することで、施工者・監督職員間でシステム精度等の情報を共有することができます。
(1)MC/MGシステムの有する機能が記載されたメーカパンフレット等(2)TSまたはGNSSの精度を適正に管理していることを証明する検定書あるいは校正証明書
よくある質問
MC/MGに関する質問 7/8
質問 4‐13
MC/MGを行うことにより監督職員・検査職員のメリットありますか。
回答 4‐13
MC/MGは施工作業を高度化する技術であるため、主に施工者がメリットを享受することになります。また、MC/MGを用いた施工の出来形管理では、TS出来形管理を実施することになりますので、監督職員による立会い確認や検査職員による立会い検査が効率化・簡素化します。
質問 4‐14
MC/MGの監督はどのようにするのですか。通常とどこが違うのですか。
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回答 4‐14
MC/MGでは、従来の施工のとおり、 「河川土工マニュアル((財)国土技術研究センター)」、「道路土工指針((社)日本道路協会)」、「土木工事施工管理基準及び規格値(国土交通省)」等の土工の要領等に準じて施工されますので、監督事項は従来と同様です。
よくある質問
MC/MGに関する質問 8/8
質問 4‐15
現地でGNSSの衛星補足数を簡単に知りたいのですが。何か良い方法はありますか。
回答 4‐15
測量機器メーカ等により、衛星補足数を予測するソフトウェアが販売または無償公開されており、誰でも利用できます。
質問 4‐16
施工中、システムエラー(FROT解)が発生しました。どのように解決すれば良いですか。
回答 4‐16
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時間帯によって補足する衛星が異なるため、精度の落ちる時間帯は施工を中断する等の対応が必要です。
また、衛星補足数を予測するソフトウェアにより事前に精度の落ちる時間帯を把握しておくことができます。
用語集
用語 内容
TS
トータルステーション(Total Station)の略。1台の機械で角度(鉛直角・水平角)と距離を同時に測定することができる電子式測距測角儀のことである。計測した角度と距離から未知点の座標計算を瞬時に行うことができ、計測データの記録及び外部機器への出力ができる。
出来形管理用TS
現場での出来形の計測や確認を行うために必要なTS、TSに接続された情報機器(データコレクタ、携帯可能なコンピュータ)、及び情報機器に搭載する出来形管理用TSソフトウェアの一式のことである。
基本設計データ
基本設計データとは、設計図書に規定されている工事目的物の形状、出来形管理対象項目、工事基準点情報及び利用する座標系情報などのことである。基本設計データは、設計成果の線形計算書、平面図、縦断図及び横断図から3次元データ化したもので、(1)道路中心線形又は法線(平面線形、縦断線形)、(2)出来形横断面形状で構成される。
道路中心線形道路の基準となる線形のこと。平面線形と縦断線形で定義され、基本設計データの一要素となる。
法線堤防 河道及び構造物等の平面的な位置を示す線のこと。平面線
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法線堤防、河道及び構造物等の平面的な位置を示す線のこと。平面線形と縦断線形で定義され、基本設計データの一要素となる。
平面線形
平面線形は、道路中心線形又は法線を構成する要素の1つで、道路中心線形又は法線の平面的な形状を表している。平面線形の要素は、道路中心線形の場合、直線、円曲線、緩和曲線(クロソイド)で構成され、それぞれ端部の平面座標、要素長、�