トンネル覆工では、完成後に見える内空面だけを測っても、覆工コンクリートの巻厚を十分に確認できるとは限りません。巻厚を管理するには、完成した内空形状だけでなく、コンクリート打設前に確保されている巻立空間、型枠の据付状態、設計断面、施工区間、施工後に確認した巻厚などを対応付けて記録することが重要です。
国土交通省の地方整備局が公表している出来形管理基準の例では、山岳トンネルの覆工コンクリートについて、打設前の巻立空間の測定、打設後の施工継手位置での巻厚測定、さらに所定頻度の検測孔による巻厚測定が示されています。また、所定の出来形計測性能を満たす3次元計測技術を用いることができるとされています。したがって、点群や座標データは有力な管理手段ですが、工事ごとの設計図書、施工計画、適用する出来形管理基準や3次元計測要領に従って使う必要があります。
特に山岳トンネルでは、掘削後の地山形状や一次支保工の仕上がりが一様ではありません。吹付けコンクリート面などの凹凸、余掘り、支保工の突出、型枠の据付状態などによって、同じ覆工スパン内でも巻立空間は変化します。そのため、完成後に内空断面だけを確認して「設計線に入っているから問題ない」と判断するのではなく、打設前から打設後までの記録を連続させる考え方が必要です。
ただし、施工前の外側形状と完成後の内空形状の差を計算しただけで、実際のコンクリート巻厚や内部の充填状態をすべて確定できるわけではありません。表面形状の比較では、内部空洞や局部的な未充填などを直接確認できないためです。点群比較は、巻厚が小さくなる可能性のある場所を面的に把握するための補助や、適用要領に基づく出来形計測として活用し、必要な箇所は検測孔や工事で定められた確認方法と組み合わせることが安全です。
測量機器も、単に座標を取得する道具として選ぶのではなく、どの段階の形状を、どの基準で、どの程度の密度で残し、後から比較できるようにするかという視点で運用することが大切です。
本記事では、測量機器を使ったトンネル覆工測量で巻厚不足を見逃しにくくするために残しておきたい4つの記録を中心に、現場での確認手順やデータ管理のポイントを解説します。
トンネル覆工の巻厚確認で測量記録が重要な理由
トンネル覆工の巻厚を管理するときに最初に理解しておきたいのは、完成した覆工コンクリートの内面だけを測定しても、厚さそのものを直接把握できるわけではないという点です。
幾何学的には、覆工内空側の面と、コンクリートが充填される外側境界との距離関係が巻厚を考える基本になります。しかし、施工管理上の測定方法は、単純に二つの点群の最短距離を計算すればよいというものではありません。国土交通省の出来形管理基準の例では、打設前の巻立空間、打設後の施工継手位置での巻厚、検測孔による巻厚などを所定の位置・頻度で確認する方法が示されています。
たとえば、覆工内面が設計断面にほぼ一致していたとしても、巻立空間の外側境界が想定より内空側へ張り出していれば、その部分では確保できるコンクリート厚が小さくなる可能性があります。反対に、余掘りが大きい部分では巻立空間が大きくなる場合があります。
そのため、巻厚管理では「完成時の位置を測る」だけでなく、「打設前にどの程度の巻立空間が確保されていたか」という情報を同じ施工区間、測点体系、座標基準の中で残すことが重要になります。
ここで測量機器が役立ちます。
従来の断面測量では、測線や代表点を決めて距離を確認する方法が中心になります。この方法でも規定された管理は可能ですが、測定していない位置の形状までは直接記録できません。局所的な突出や凹凸が測点の間に存在すると、代表点だけの記録では把握しにくいケースがあります。
一方、座標測定や三次元点群計測を利用すると、トンネル断面をより細かく記録できます。打設前と打設後の形状を共通の座標系で管理できれば、同じ位置関係を比較し、巻厚が小さくなりそうな範囲を抽出する補助資料として利用しやすくなります。国土交通省の出来形管理基準の例でも、従来管理に加えて、所定の出来形計測性能を満たす3次元計測技術を用いることができるとされています。
ただし、点群を取得しただけで巻厚が保証されるわけではありません。どの面を測ったデータなのか、どの基準点から測量したのか、どの時点のデータなのか、施工後に表面だけでは確認できない状態をどの方法で確認したのかを明確にしなければ、後から正しい評価につながらないからです。
そこで重要になるのが、これから説明する4つの記録です。
記録1 設計断面と測量基準を固定して残す
最初に残しておきたいのが、設計断面と測量基準に関する記録です。
覆工測量では、測定そのものよりも前に「何を基準として差を判断するのか」を固定しておく必要があります。設計断面、トンネル中心線、測点、標高基準、座標系などが曖昧な状態では、打設前後で高密度な測量を行っても適切な比較につながりません。
特に注意したいのが、設計データの版です。
トンネル工事では、施工条件や設計変更によって使用する図面や断面データが更新されることがあります。古い設計断面と現場で取得した最新の測量データを比較すると、本来問題のない箇所を不足候補と判断したり、逆に確認が必要な箇所を見落としたりする可能性があります。
そのため、測量データには測定日だけでなく、比較対象にした設計断面の識別情報や施工区間、測点位置などを関連付けて管理することが大切です。
また、トンネル断面では単純な水平距離や鉛直距離だけで判断すると、場所によって厚さの意味が変わることがあります。
側壁付近、肩部、天端付近では、設計断面に対してどの方向の距離を評価するのかを統一しておかなければなりません。三次元データを使用する場合でも、点と点の単純な最短距離、設計断面法線方向の距離、規定された測定点での巻立空間など、評価方法によって数値は変わります。
施工管理上どのような方法で巻厚を評価するかは、工事ごとの設計図書、施工計画、出来形管理基準、適用する3次元計測要領などに合わせて確認する必要があります。国土交通省の基準例では、覆工コンクリートの厚さについて設計値以上を規格値としつつ、測定位置や頻度、適用除外条件も示されています。したがって、点群上の任意点だけを基準に合否判定するのではなく、適用基準との対応を明確にすることが重要です。
基準点についても同様です。
覆工施工前の測量と施工後の測量で異なる基準を使用すると、データ全体の位置や方向に差が生じ、巻厚比較の結果に影響する場合があります。特に長いトンネルでは、単一点だけを基準にしていると位置や方向の誤差に気付きにくくなるため、現場の測量計画に基づき複数の既知点やチェック点を使って整合を確認する運用が有効です。
測量開始時には既知点を確認し、必要に応じて測定終了時にもチェック点を観測して、測量中に器械設置や基準が変化していないかを確認しておくと、記録の信頼性を高めやすくなります。
重要なのは、座標値だけを保存することではありません。
どの測点のどのスパンか、どの設計データを使ったか、どの基準点を使用したか、どの測量機器で取得したか、いつ測ったか、どの出来形管理方法に対応する記録なのかという情報をセットで残すことが、後工程で巻厚を検証するための土台になります。
記録2 覆工施工前の背面形状を座標で残す
巻厚不足を見逃さないために特に重要なのが、覆工施工前の外側形状と巻立空間の記録です。
完成後の覆工内面は比較的確認しやすいのに対し、覆工の外側となる部分はコンクリート打設後には直接観察しにくくなります。つまり、施工前に必要な記録を残さなければ、後から表面測量だけで打設前の状態を正確に再現することは困難です。
覆工前には、一次支保工や吹付けコンクリート、防水工など施工段階に応じて巻立空間の外側境界を規定する面と、型枠側との関係を確認しておくことが重要です。国土交通省の出来形管理基準の例でも、コンクリート打設前の巻立空間を、1打設長の終点の所定点と中間部の打設口で測定する方法が示されています。
このとき、規定された測定点での管理に加えて面的な三次元計測を行えば、測点間の局所的な突出を把握する補助になります。
たとえば天端付近に吹付けコンクリートや支保部材の局所的な突出がある場合、限られた代表点だけでは、その突出位置が測点の間に入ることがあります。完成後の内空側が正常に見えても、その突出部分では巻立空間が周囲より小さくなっている可能性があります。
このような形状変化を把握しやすくする方法の一つが、三次元点群による記録です。
点群ではトンネル内面を多数の三次元座標として取得できるため、一定間隔の断面測定に比べて、局所的な凹凸を確認しやすくなります。取得したデータから任意位置の断面を作成できるため、現場で想定していなかった場所についても後から形状を確認できる点がメリットです。
ただし、点群にも死角があります。
機器を一か所に設置して測定した場合、支保工や設備、資材などの陰になる部分ではデータが取得できないことがあります。複雑な形状を計測するときは、取得範囲を現場で確認し、不足部分があれば設置位置を変えて追加測定することが重要です。
さらに、施工前形状の記録では「いつ測ったか」が重要です。
覆工前測量の後に補修、はつり、吹付け追加、防水工の修正、突出部の処置などが行われれば、実際にコンクリートを打設した時点の巻立空間は測量時と異なる場合があります。そのため、形状変更が発生した場合は必要に応じて再計測し、打設直前に近い最終状態を追跡できる記録を残す運用が求められます。
施工前点群を保存するときは、測点やスパン単位で整理しておくと比較しやすくなります。
ファイル名だけに情報を詰め込むのではなく、施工区間、測定日時、測量担当、基準点、施工状態、使用した設計データ、点群処理の有無などを関連付けておけば、後から「この点群はどの状態を測ったものなのか」と迷いにくくなります。
写真記録を併用することも有効です。
点群では三次元形状を把握しやすい一方、その場所がどのような施工状態だったのかを直感的に理解しにくい場合があります。座標情報を持つ測定結果と現場写真を関連付ければ、突出部や補修箇所、防水工の状態などを確認しやすくなります。
ただし、ここで残す点群は「完成後のコンクリート厚を直接測ったデータ」ではありません。打設前の巻立空間や外側境界を記録したデータです。完成後の表面点群と差分を取れば、幾何学的な厚さ候補を面的に把握できますが、内部空洞や未充填まで表面計測だけで確認できるわけではありません。この区別を記録上も明確にしておくことが重要です。
記録3 型枠位置と覆工内空側の位置を残す
3つ目は、型枠位置と覆工内空側の位置に関する記録です。
覆工の内空側形状は、型枠の設置位置によって大きく左右されます。したがって、巻厚確認では外側の巻立空間だけでなく、覆工内面がどこに形成される予定なのかを施工前に確認しておくことが重要です。
型枠が設計位置からずれていれば、巻立空間だけでなく完成後の内空断面にも影響します。中心位置、標高、左右の位置、断面形状などを確認し、設計断面との関係を記録しておく必要があります。
ここで重要なのは、代表となる一点だけを確認して終わらせないことです。
トンネル覆工の型枠は一定の延長を持つため、始点側では設計位置に合っていても、終点側で位置や方向にずれが生じている可能性があります。前後方向の複数位置で測定し、中心線や設計断面との関係を確認することで、型枠全体の据付状態を判断しやすくなります。
さらに、施工前の外側形状と型枠位置を同じ座標系で取得しておけば、打設前の段階で巻立空間が小さくなる可能性のある場所を検討できます。
たとえば、施工前点群と型枠によって形成される内空面の予定形状を比較し、両者の間隔が小さい範囲を抽出できれば、コンクリート打設前に確認すべき場所を絞り込めます。
これは巻厚不足を完成後に発見するのではなく、施工前の予防管理につなげる考え方です。
もちろん、測量データだけで最終的な施工可否や巻厚の合否を判断するのではなく、設計図書や施工管理基準に基づく現場確認が必要です。測量によって狭まりの候補を可視化できれば、目視だけでは把握しにくい局所的な突出を確認する材料になります。
また、打設前の型枠位置記録は、国土交通省の基準例で示される「巻立空間の測定」と混同しないように整理しておく必要があります。型枠の位置が適切でも、外側境界との距離が十分でなければ巻立空間は不足します。反対に、巻立空間が確保されていても、型枠位置のずれによって内空出来形に影響する場合があります。両者を別の確認項目として記録し、同じ座標基準で関連付けることが重要です。
打設後には、完成した覆工内空面を再び測量します。
この完成形状と施工前形状を組み合わせることで、巻厚の確認候補や出来形の検証に利用できる情報がそろいます。ただし、表面間の差分はあくまで幾何学的な比較です。工事で求められる正式な巻厚管理は、適用する出来形管理基準や3次元計測要領に沿って判定する必要があります。
ここで注意したいのは、型枠測量と完成後測量を別々の作業として扱わないことです。
同一の基準点体系、同一のトンネル座標、同一の測点体系で管理しておかなければ、後で施工前と施工後のデータを重ね合わせる際に余計な調整が必要になります。手作業による位置合わせを増やすほど、比較対象の差そのものを動かしてしまう危険があります。
測量時点から比較利用を想定して座標を統一することが重要です。
また、型枠位置を記録したデータは巻厚管理以外にも役立ちます。
完成後に内空形状に疑問が生じたとき、型枠据付時の記録が残っていれば、どの工程で形状の差が生じた可能性があるかを整理しやすくなります。測量データを施工途中の確認記録として残しておくことで、完成時の出来形だけでは判断できない情報を補えます。
記録4 打設後の出来形と施工履歴を関連付ける
4つ目は、完成した覆工の出来形測量と施工履歴、そして巻厚確認記録を関連付けて残すことです。
打設後の覆工内空面を測量すると、完成形状と設計断面との差を確認できます。トンネル中心線からの離れ、天端高さ、側壁位置、断面形状などを座標として保存すれば、施工後の出来形管理に利用できます。
しかし、巻厚不足を見逃さないという目的では、完成後データだけで終わらせないことが重要です。
国土交通省の出来形管理基準の例では、打設後の覆工コンクリートについて、1打設長の端面、つまり施工継手の位置で所定点の巻厚を測定し、さらに所定頻度で検測孔による巻厚測定を行う方法が示されています。3次元計測技術を利用する場合も、工事で適用する要領が求める出来形計測性能と判定方法に従う必要があります。
したがって、施工後には「内空面の出来形点群」と「施工前の巻立空間記録」と「施工継手部などで確認した巻厚」と「検測孔などによる確認記録」を同じスパン単位で関連付けて保存すると、記録の意味が明確になります。
施工前に取得した外側形状と、施工後の覆工内空面を共通座標上で比較すれば、巻厚が小さくなっている可能性のある場所を面的に抽出できます。三次元データで管理している場合は、断面だけでなく面として比較できるため、局所的な変化を把握しやすくなります。
たとえば、天端の一部だけが周囲より薄い可能性がある場合、一定間隔の断面図だけではその範囲を捉えにくいことがあります。施工前後の高密度な三次元データが残っていれば、縦断方向を含めて確認できるため、追加確認すべき範囲を絞る材料になります。
ただし、三次元形状から算出した値だけで最終的な覆工厚を確定できるとは限りません。
測量には誤差があり、施工前後で対象面の状態も異なります。点群の欠測、反射状態、測量機器の設置誤差、基準点誤差、データ処理方法などによって結果が変化する場合があります。また、表面形状からはコンクリート内部や背面側の空隙を直接判断できません。
測量比較によって確認が必要な場所が見つかった場合は、工事の管理方法に従って追加確認を行います。必要に応じて検測孔、非破壊による確認、直接確認など、設計図書や監督職員との協議等で定められた方法を組み合わせて判断することが重要です。
つまり、点群比較は問題箇所を効率的に発見するための有力な情報になりますが、それだけですべてを断定するのではなく、正式な出来形管理と施工履歴の中で位置付けることが適切です。
さらに、出来形データには施工履歴を関連付けておくと活用しやすくなります。
どのスパンをいつ打設したのか、施工前測量はいつ行ったのか、巻立空間はいつ確認したのか、型枠確認はいつ実施したのか、補修や修正を行った場所はどこか、検測孔などの確認結果はどこにあるかといった情報が残っていれば、異常値を発見した際に原因を追いやすくなります。
たとえば、点群比較で局所的に巻厚が小さい可能性がある範囲が見つかったとします。
その位置がどの打設スパンに含まれるかがすぐ分かり、施工前写真、巻立空間の測定記録、型枠測量記録、補修履歴、施工継手部の巻厚、検測孔の結果などを呼び出せれば、現場担当者が一から資料を探す必要がありません。
測量記録を単独の成果物として保存するのではなく、施工履歴の一部として整理することが、巻厚管理の実用性を高めます。
測量機器を選ぶときに確認したいポイント
トンネル覆工測量では、測量機器のカタログ上の精度だけで選定するのではなく、実際の施工環境で必要な記録を取得できるか、さらに適用する出来形管理基準や3次元計測要領に適合するかを確認する必要があります。
まず重要なのが、トンネル内で利用できる測量方式です。
GNSSは衛星からの電波を受信して位置を求める方式で、上空が建物などで遮られる環境でも信号品質や測位精度が低下します。地下空間やトンネル坑内では衛星信号を安定して直接利用することが難しいため、坑内基準点から位置を引き継ぐトータルステーション等の測量や、地上型レーザースキャナーなど、目的に応じた方式を組み合わせるのが基本です。国土地理院も、上空障害物で衛星信号の受信や高精度測位が難しくなること、公共的屋内空間では衛星による高精度測位が困難であることを示しています。([国土地理院][1])
そのため、地上部と坑内で同じ測量機器や同じ測位方式をそのまま使用できるとは限りません。
覆工測量に使用する機器を考える際は、設計基準との照合、巻立空間の確認、断面測量、型枠位置確認、施工前面の三次元記録、完成面の出来形確認、適用要領に基づく巻厚評価など、目的ごとに必要な機能を整理することが大切です。
次に確認したいのが測定密度です。
規定された測点の出来形を確認したい場合と、施工前後を面で比較して局所的な突出を探したい場合では、必要な機器や取得条件が異なります。高密度な点群取得が必要な場所で代表点測量だけを行えば、局所的な形状変化を捉えにくくなります。
反対に、すべての確認を高密度点群にすると、データ量が増え、解析や管理に時間がかかる場合があります。
正式な出来形管理で求められる測定と、面的なスクリーニングのための点群計測を整理し、目的に応じて使い分けることが現実的です。なお、3次元計測を出来形管理に用いる場合は、適用する要領が求める計測性能を満たす機器・方法を用いる必要があります。
現場での操作性も重要です。
トンネル内では工事車両、資機材、配管、照明などが存在し、測量機器を自由に設置できるとは限りません。大型機器を使う場合には設置場所や通行への影響を考える必要があります。
また、粉じん、水分、暗所、視通障害などの現場条件も考慮します。
測量機器自体の性能だけでなく、測定対象面が濡れている、粉じんが多い、機器の視通が遮られるなど、現場条件によって取得結果が変化する可能性があります。測量後にはその場でデータの欠けや明らかな異常がないかを確認できる運用が望まれます。
巻厚不足を見逃しにくくする比較手順
巻厚管理では、データを取得する順序を標準化しておくと確認漏れを防ぎやすくなります。
最初に行うのは、設計データと測量基準の確認です。
対象スパン、測点、設計断面、座標系、標高基準を確認し、使用するデータが最新版であることを確かめます。ここが間違っていると、その後の測量を正確に行っても比較結果そのものが正しくなりません。
次に、工事で定められた方法に従って打設前の巻立空間を確認します。
国土交通省の出来形管理基準の例では、1打設長の終点の所定点と中間部の打設口で巻立空間を測定する方法が示されています。点群を併用する場合は、これらの規定測定を置き換えるのか補完するのかを適用要領で明確にし、局所的な突出や狭まりを面的に確認します。
続いて型枠位置を確認します。
型枠が設計断面の所定位置にあるかを前後複数位置で確認し、施工前形状との間に必要な巻立空間が確保されているかを検討します。
ここまでを打設前に完了させることが重要です。
巻厚が不足する可能性のある位置が見つかった場合、コンクリート打設後よりも施工前のほうが対応しやすいためです。測量を出来形検査だけに使うのではなく、施工前確認に利用することで、品質管理の予防性を高められます。
打設後は、工事で定められた出来形測定を実施するとともに、完成した覆工内面を必要に応じて三次元計測します。
施工前データと施工後データを重ね、必要な断面や範囲で距離関係を確認します。ただし、ここで得られる差分は正式な巻厚判定と自動的に同義になるわけではありません。施工継手位置での巻厚、検測孔等の記録、適用要領に基づく3次元出来形評価と突き合わせて確認することがポイントです。
そして最後に、確認結果を施工履歴と関連付けます。
測量しただけでデータを保存してしまうと、数か月後にはどのデータが最終版なのか分からなくなることがあります。「打設前」「巻立空間」「型枠確認」「打設後」「施工継手巻厚」「検測孔」「点群解析」と工程や目的ごとに分類し、同じスパンのデータをひとまとまりとして管理すると、後から追跡しやすくなります。
トンネル内測量で生じやすい誤差への対策
トンネル覆工の巻厚を比較する場合、数値の差がそのまま施工形状の差とは限りません。測量誤差やデータ処理による差も含まれるため、測量条件と基準を管理することが重要です。
特に注意したいのが基準点の扱いです。
施工前と施工後で異なる基準点体系を使用し、それぞれに位置や方向の差があれば、点群全体が相対的にずれる可能性があります。巻厚のように二つの面の距離関係を確認する作業では、この位置差が結果に影響します。
測量開始時には、現場の測量計画に従って既知点や後視点を確認し、器械設置後の位置と方向が適切であることを確認します。
長時間測量を行う場合は、必要に応じて途中や終了時にもチェック点を観測し、機器の移動や設置状態の変化がないかを確認します。三脚周辺を作業員や車両が通る場所では、接触や振動にも注意が必要です。
器械高やプリズム高、反射対象、基準点番号、座標系など、入力条件の誤りにも注意します。
機器の測定精度が高くても、設定値や基準点を間違えると結果全体に影響します。測量開始前に設定内容を確認し、記録として残すことが重要です。
点群測量では、データ同士の位置合わせ方法も確認が必要です。
施工前点群と施工後点群をそれぞれ形状ベースの自動位置合わせだけで重ねると、本来確認したかった位置差の一部まで補正してしまう可能性があります。巻厚や出来形の比較を目的とする場合には、共通の測量座標を基準として比較し、形状合わせによる補正を行った場合は、その目的と変換量を記録しておくことが重要です。
測量結果を見やすくするための後処理と、位置そのものを変更する処理は区別して管理する必要があります。
また、点群には不要な対象物も写り込みます。
施工機械、ケーブル、配管、作業員、足場、防水工のたるみなど、評価対象面ではない点が含まれたまま比較すると、覆工面や巻立空間の外側境界ではない点を誤って評価する可能性があります。解析前に対象面を確認し、不要な点を適切に除外する必要があります。
こうした処理を行った場合も、元データは残しておくことが大切です。
加工後データだけを保存すると、後から処理方法を再確認できません。原取得データと解析用データを分けて保存し、いつ、誰が、どのような処理をしたのかを追跡できる状態にしておくと、測量記録の信頼性を維持しやすくなります。
点群を使うと巻厚確認の記録を残しやすい
覆工測量で三次元点群が有効な理由は、測定時に想定していなかった場所についても、後から断面を作成して確認しやすいことです。
従来の断面測量では、あらかじめ決めた測点や測線に沿ってデータを取得します。そのため、記録が必要な位置を測量前に決める必要があります。
点群では面全体を高密度に記録できるため、後から問題の可能性がある場所が分かった場合でも、その周辺の形状を確認できる可能性があります。国土交通省の基準例でも、所定の出来形計測性能を満たす3次元計測技術を覆工コンクリートの出来形計測に利用できるとされています。
たとえば、完成後の検査で特定の測点付近について詳細確認が必要になった場合、施工前点群が残っていれば、その位置だけ任意断面として取り出し、完成後点群と比較できます。
横断面だけでなく、縦断方向に切り出して確認することもできます。
さらに、設計面と点群との差を可視化すると、内空側へ突出している部分や設計形状との差が大きい範囲を把握しやすくなります。
ただし、色分けされた三次元表示だけを見て判断するのは避けるべきです。
表示する差分範囲や距離計算の方向を変えるだけで、同じデータでも見え方や数値の意味が変わります。色は異常候補を発見するための補助手段として使い、最終的には座標、距離、適用基準上の測定方法を確認します。
また、施工前後で点密度が大きく異なる場合や、欠測範囲がある場合にも注意が必要です。
点群比較では、データが存在しない場所を「問題なし」と判断してはいけません。施工前、施工後の双方で必要範囲が取得できているかを確認してから比較します。
さらに重要なのが、点群の差分と実体としてのコンクリート巻厚を区別することです。
施工前の外側形状と完成後の内空形状との差分は、幾何学的には厚さを推定する有用な情報になります。しかし、表面計測では内部空洞、未充填、背面空隙などを直接確認できません。したがって、点群による面的比較を正式な巻厚管理に使う場合は適用要領に従い、疑義がある箇所では検測孔や別の確認方法と組み合わせることが重要です。
現場で点群を取得した直後に簡易確認を行い、欠測があればその場で追加計測する運用にすると、後日再入場する手間を減らしやすくなります。
測量記録を施工管理資料として活用する方法
覆工測量の価値を高めるには、測量担当者だけが理解できるデータにしないことも重要です。
大量の座標値や点群データを保存していても、施工管理担当者が目的の場所をすぐ確認できなければ、日常の品質管理では使いにくくなります。
そこで、データを測点やスパンにひも付けて整理します。
対象スパンを指定すると、設計断面、打設前の巻立空間、施工前点群、型枠確認、完成形状、施工継手部の巻厚、検測孔等の確認結果、現場写真などをたどれる状態にしておけば、確認作業が効率的になります。
特に異常候補を記録するときは、位置を文章だけで表現しないことが重要です。
「天端付近」「右肩付近」といった記録だけでは、担当者によって認識する場所が異なる可能性があります。測点、スパン番号、座標、断面上の位置などを使って特定できる状態にすると、再測量や追加確認を行いやすくなります。
さらに、設計値、測量値、計算値、判定結果を分けて保存することも大切です。
測量値は現場で取得した観測結果ですが、点群から算出した差分値は処理方法に依存する計算結果です。判定結果はさらに、設計条件や出来形管理基準によって決まります。これらを分けて保存すれば、後に設計変更や解析方法の見直しがあった場合でも、元の測量データから再評価しやすくなります。
施工前後の写真にも位置情報を関連付けられると便利です。
どのスパンをどの方向から撮影した写真なのか分からない状態では、時間が経つほど利用価値が低下します。座標や測点と写真を対応付けることで、測量結果と現場状態を同時に確認しやすくなります。
測量記録は検査時だけに使う資料ではありません。
覆工施工中の品質確認、出来形管理、異常箇所の再確認、施工後の維持管理など、長期的な情報資産として利用できる可能性があります。
そのためにも、現場ごとにデータ形式やファイル名がばらばらになるのを避け、記録方法をできるだけ標準化することが重要です。
誰が測っても、どの工程のデータなのか、正式な出来形管理記録なのか補助的な点群解析なのかが分かり、同じ座標基準で比較できる状態を目指すと、測量機器から得られる情報をより有効に活用できます。
まとめ
測量機器を使ったトンネル覆工測量で巻厚不足を見逃しにくくするには、完成後の内空断面だけを見るのではなく、打設前から打設後までの位置情報と正式な巻厚確認記録を連続して残すことが重要です。
国土交通省の出来形管理基準の例では、覆工コンクリートの厚さについて、打設前の巻立空間、打設後の施工継手位置での巻厚、検測孔による巻厚を所定の方法で確認する考え方が示され、所定性能を満たす3次元計測技術も利用できるとされています。工事ごとの設計図書や適用基準を優先し、その上で点群を面的な確認に活用することが安全です。
特に残しておきたい1つ目の記録は、設計断面と測量基準です。どの設計データを基準にしたのか、どの基準点や座標系を使用したのかを明確にすることで、施工前後のデータを正しく比較しやすくなります。
2つ目は、覆工施工前の外側形状と巻立空間です。打設後には直接確認しにくくなる状態だからこそ、工事で定められた巻立空間の測定に加え、必要に応じて点群として面的に記録する意味があります。
3つ目は、型枠位置と内空側位置です。型枠を設計断面と照合するとともに、施工前形状と組み合わせて確認することで、巻立空間が小さくなる可能性のある場所を打設前に発見しやすくなります。
4つ目は、打設後の出来形、巻厚確認記録、施工履歴です。完成面を測るだけで終わらせず、施工前データ、型枠記録、施工継手部の巻厚、検測孔等の結果と関連付けて保存することで、異常候補を発見した際の追跡が容易になります。
巻厚管理では、測量機器の精度だけを追求しても十分ではありません。重要なのは、同じ基準で測り、打設前と打設後を対応付け、工事で定められた測定方法と点群による面的確認を区別しながら、後から検証できる記録として残すことです。
また、三次元点群を利用すれば、決められた測点だけでは把握しにくい局所的な形状変化を記録しやすくなります。ただし、点群の表面差分だけで内部の充填状態まで確認できるわけではありません。点群は、基準点、設計データ、測定時期、対象スパン、処理履歴などを管理し、必要な巻厚確認記録と突き合わせて使うことが重要です。
なお、トンネル坑内は上空が遮られるため、GNSS衛星の信号を安定して直接利用する高精度測位には適しません。坑内の覆工断面測量では、坑内基準点から位置を引き継げる測量方法や、目的に合った三次元計測機器を選ぶ必要があります。([国土地理院][1])
一方、坑口周辺や地上部での基準位置確認、施工位置の記録、写真や三次元データを位置情報と関連付ける業務では、上空視界や必要精度などの条件を確認したうえでGNSSを活用できます。
地上部での測量や位置記録をより手軽に行い、座標・写真・三次元データを一体的に管理したい場合は、適用範囲と必要精度を確認したうえで、現場で利用できる測量手段の一つとしてLRTK Phoneの活用も検討できます。