道路建設: 別の道を進む

マイク・ヘイズ著 2020年1月28日

建設について説明する際には場違いに聞こえるかもしれませんが、マイク・ヘイズ氏が報告しているように、クラウド、ビッグデータ、モノのインターネットは現在、道路建設プロセスの認識可能な要素となっています。

VERIFI システムは、すべてのコンクリートミキシングトラックにわたる客観的な品質管理マネージャーとして機能します。

「建設技術」という表現は、2019 年に業界で最も乱用されたかもしれませんが、だからといってその意味が薄れるわけではありません。 どの分野でも、プロジェクトの関係者が利用できるテクノロジーは劇的に進歩しました。

道路建設も例外ではなく、使用される材料やその実現方法の点で、ハイテクがプロジェクトを新しい方向に導きます。 稼働中の機器とオペレーターの経験。 建設と修復のプロセスのスピード、効率、持続可能性。

生コンクリートを例に挙げると、GCP Applied Technologies はモノのインターネット (IoT) を使用して、工場から現場に輸送される材料の品質管理を支援しています。

同社の VERIFI 輸送中コンクリート管理システムは、トラックに搭載されたセンサーを使用してコンクリートの特性を評価し、スランプが設定レベルを下回ると、混合物への水および/または混和剤の注入を待ちます。

センサーによって収集されたデータはクラウドに送信され、トラック間および時間の経過とともに分析が可能になり、混合および輸送プロセスの改善、ひいてはコスト削減につながる可能性があります。

スイスで稼働中のBHS-Sonthofen社の高性能二軸バッチミキサーの1つ

Construction 4.0 については誰もがクラウドに注目しているかもしれませんが、地上レベルでは、プロジェクトの成功には道路建設資材の品質が非常に重要です。 スイスでは、コンクリート製造会社キバッグが、キュスナハト村とブルネン村の間の大規模な高速道路改修プロジェクトに参加しました。

請負業者はこのルートの橋梁再建工事を任され、強度が大幅に向上し、建設時間の短縮などの利点がある超高性能コンクリート (UHPC) を選択しました。 ただし、この材料にはより複雑な混合プロセスが必要です。

Kibag は BHS-Sonthofen にサービスを依頼し、BHS-Sonthofen は混合システムの中核を形成する 2 台の高性能二軸バッチミキサーを導入しました。

3次元ミキシングコンセプトはミキサーの主な特徴の1つです。 2 つの混合回路の乱流オーバーラップ ゾーンは、UHPC 製造の基本要件である非常に高い相対運動だけでなく、激しい材料交換を生成します。

すべての技術が新しいものである必要はないことを実証しながら、BHS のルートヴィッヒ・ベヒテラー氏は次のように述べています。「私たちはこの混合技術を 1888 年に開発し、長年にわたってそれを完成させ続けてきました。

Kibag の品質保証マネージャー、Ursina Jenny 氏は、「UHPC は長い乾燥期間を必要とせず、追加のシーリングなしで処理できます。これにより、建設時間が大幅に短縮されました。」と述べました。

Kibag 氏は、A4 ルートの再構築も、この新しい特殊コンクリートの重要なテストおよび参考プロジェクトであると考えています。

このプロジェクトはBHSにとっても大きな成功を収め、ベクテラー氏は「当社の高性能ミキサーは現在、インフラプロジェクトやダムや高層ビルの建設など、世界中の無数の主要プロジェクトで使用されている」と述べた。

UHPC には建設時間を短縮できる可能性があり、環境へのダメージが少ないという副次的な利点もあります。 この分野では、技術と新素材を利用して排出量を削減し、持続可能性を促進することがますます重要になっています。

プラスチック廃棄物の削減

コンクリートとは異なり、Durakerb ユニットを切断しても、有害な吸入性クリスタリンシリカ粉塵は発生しません。

英国政府が 2050 年までに二酸化炭素排出量ゼロという野心的な目標を設定している英国では、Econpro が持続可能な縁石、縁石脇、地表排水の製品である Durakerb を製造しています。

Durakerb の各ユニットは 88% リサイクル ポリマーから作られており、これは基本的にペットボトル 182 本に相当します。 同社は過去11年間にわたり、7,200万本のペットボトルに相当するプラスチックが埋め立てられるのを積極的に阻止してきたと述べている。

Econpro によると、さらなる環境上のメリットには、全積載あたりの炭素排出量の 73% 削減が含まれます。これは、これまでのところ、道路から 1,000 台の連結車両を取り除くことに相当します。

最近よく使用されているもう 1 つの表現は、増分ゲインです。 TinyPreMarker ほどこれを明確に実証できる機器はほとんどありません。TinyPreMarker は、エンジニアが 1 日半で達成できる作業を 2 時間で達成できる道路工事用ロボットです。

名前が示すように、この小さなロボット機械は大規模な道路建設プロジェクトで事前マーキング作業を実行します。 マーキングは、ロボットに組み込まれた GNSS テクノロジー (自律型機器の標準衛星ナビゲーション システム) と制御タブレットを使用して正確に配置されます。

メーカーの TinyMobileRobots 社は、マーキング ロボットによる生産性の向上に加えて、機器を制御するオペレーターが安全な距離から操作できるため、人的ミスの可能性が減り、作業上の安全性が向上したと述べています。

ヨーロッパの高速道路のコンクリートの破損は明らかな場合が多く、痛みを伴う場合や致命的な場合さえあります。

材料試験は、主要な道路建設プロジェクトにおいて重要な要素であり、まず土壌の種類 (粒子サイズ、質量、含水量など) を分類し、次にコンクリート、アスファルト、その他の道路建設材料などの道路材料の品質を評価します。

コア技術

Controls Group は、最新の装置により材料試験の効率と精度が向上したと述べています

Controls Group は、あらゆる形式の専門知識を備え、試験装置開発の最前線に立っています。

同社の土壌力学部門の一部である Wykeham Farrance は、土壌サンプルの弾性/剛性を試験する全自動 Torshear EmS および Shearmatic Ems 機械を含む、さまざまなリングせん断試験システムを備えています。

同社のもう 1 つの中核事業はコンクリート圧縮試験であり、最近では自動標準破壊試験用の Automax Pro などの新しい機器をリリースしました。

Controls Group によれば、同社の最先端の接続技術により、研究室は現場でも遠隔でも、転置エラーのリスクなく試験データをオンラインで管理できるとのこと。

道路舗装工事に先立って高度な技術を使用しても、その後に使用される設備が同じ基準を満たしていなければ、ある程度は無効になります。

ドイツ南西部のバーデン ヴュルテンベルク州では、運輸省が QSBW 4.0 (バーデン ヴュルテンベルク州の道路建設の品質 4.0) でこの問題を根絶しようとしています。

簡単に言えば、これは中断のないデジタル制御の建設プロセスであり、舗装全体にわたって優れた舗装品質を保証し、アスファルト層の耐用年数を延ばすように設計されています。

新しい指令では、道路建設プロジェクトの入札を成功させるために、請負業者に対し、動的な物流と機械制御、品質管理と管理、モバイル ネットワーキング、スマートフォン、タブレット、またはコンピュータの表示オプション、およびすべてのデータの文書化を活用するよう求めています。クライアントのアクセス許可。

道路に目を向ける

Vögele の Paving Plus 舗装機には、プロセスを最適化するための完全に統合されたソフトウェアベースのシステムが備わっています。

メーカーによれば、Vögele の WITOS Paving Plus 舗装機は、プロセスの最適化と文書化のための完全に統合されたソフトウェアベースのシステムを備えた QSBW 対応ソリューションです。

この舗装機には、アスファルト混合プラントやトラックの運転手から建設管理者に至るまで、プロセスに関わるさまざまな関係者向けに、相互に調整された 5 つのモジュールがあります。

最適なアスファルト温度を確保するために、Vögele の RoadScan 温度測定ソリューションをシステムに統合できます。 また、RoadScan では、高精度赤外線カメラを使用して、舗装機のスクリード後方の幅 10m の指定エリア全体をスキャンできます。

Vögele は Wirtgen グループの一員であり、Wirtgen も WITOS テレマティクス ソリューションのインフラストラクチャを活用しています。

Wirtgen 氏は、Vögele と同様に、機械、オペレーター、サービス工場、スケジュール部門間の情報の直接的な流れから恩恵を受けるコネクテッド ミーリング アプローチについて説明しています。

フライス加工プロセス全体は、すべてのパラメーターの包括的な分析に基づいて、デジタルでマッピングされ、リアルタイムでシミュレーションされます。

Wirtgen の大型フライス盤は、レーザー スキャンを使用して断面のフライス加工プロファイルを測定します

ヴィルトゲン氏は、この機械は状況の変化に動的に対応できるため、オペレーターの作業が容易になり、機械のパフォーマンスが向上し、ディーゼル、水、工具の消費量、さらには CO2 と騒音の排出も削減できると述べています。

Wirtgen マシンは、レーザー スキャナーと GPS およびセンサーを使用して、フライス加工される断面プロファイルを測定し、フライス加工量とパフォーマンスを評価する Performance Tracker も備えています。

「1台のマシンによるソリューション」

5700-D Power Curber は、Topcon、Leica、Trimble のテクノロジーと接続する準備ができています

2020 年の初めに、米国に本拠を置く Power Curbers は、新しい縁石マシン 5700-D をリリースします。

このコンパクトなマシンは、縁石、バリア、トンネルなどのコンクリートスリップフォーム用途に「1 台のマシン ソリューション」を約束し、使いやすいように設計されています。

新しいモデルの主な機能には、すべてのクローラーポストを同時に上昇または下降させる「オールアップ」ジョグスイッチ、改良された横断勾配制御、および強化された振動制御が含まれます。

同時に、5700-D は、Topcon、Leica、Trimble のソフトウェアなど、市場をリードするテクノロジーの一部と接続する準備ができています。

新しい技術を導入して道路建設が進められる中、建設機械の使用方法にも変化が見られます。

過去数年間、バックホーローダーの売上は、スキッドステア、小型掘削機、小型ローダーなどの特殊機械の組み合わせによって圧迫されてきました。

高速道路に戻ります

JCB の 3CX Highways Master は、手動工具を使わずに車道内の横断カットが可能

しかし、その名前がバックホーローダーの代名詞である同社を中心に反撃が続いている。 JCB の最新モデルは、高速道路のメンテナンス作業用に特別に設計された 3CX Compact Highways Mater です。

この機械には、フロントローダーアームにスキッドステアローダークイックヒッチとアタッチメント統合システムが装備されており、さまざまな専門アタッチメントを使用できます。

ローダーの SMART システムにより電子機器の自動切り替えが可能になり、サードパーティのオペレーティング システムと連携できるようになります。

ハイウェイマスターは油圧力が強化されており、フロントローダー補助ラインは標準の 3CX の 70 リットル/分と比較して 120 リットル/分の油圧力を供給します。 これにより、ローダーはより大きな 600 mm のロードプレーナーアタッチメントを搭載できるようになり、より大規模な再舗装作業での作業が可能になります。

ハイウェイマスターのリアブームにはオプションの油圧式クイックヒッチも用意されており、300mm のリアプレーナーアタッチメントが可能です。

サイドシフト機能も標準装備されており、オペレータは機械の位置を変更することなく正方形のパッチをフライス加工できます。

安全地帯での動作

英国では、道路労働者の安全に影響を与える可能性のある事件が毎週 300 件近く発生しているとハイウェイズ イングランドが報告しています。

VPS Highway Solutions は、検出分析とバイスペクトル (熱および高解像度) カメラ システムを使用するシステムを開発しました。このシステムは、自家発電型スマート タワーに取り付けられ、車両の接近の危険を作業者に警告します。

タワーに設置されたベース システムと同様に、警報システムには無線ネットワークによって相互リンクされた個別のコール ポイントが組み込まれています。 侵入が発生するとサウンダー、ストロボ照明、その他の警報システムが作動し、すべての事件がリアルタイムで記録されます。

VPS システム内の特許取得済みのテクノロジーにより、ユーザーは音響警報器に医療警報を埋め込むオプションが提供され、テキストおよび電子メールによる警報が画像とともに現場スタッフに送信されます。

トプコンのスマートな道路

ヨーロッパの多くの道路は放置され、ライフサイクルの終わりに達しており、公共の安全を確保するために完全な再設計が必要です。

このような大規模な建設作業には多額の費用と長期にわたる移動の中断が伴いますが、これはより機敏な舗装プロセスを採用することで回避できる可能性があります。

定期的な検査と必要に応じた再舗装、および高速で正確なスキャンと舗装方法の使用を組み合わせることで、費用対効果の高い方法で道路のライフサイクルを延長できます。

Topcon Positioning Group の 3D 舗装スペシャリストである Sjoerd Stoove 氏は、同社の SmoothRide ソリューションは「検査や設計からフライス加工や舗装に至るまで、プロセスのあらゆる段階で接続された効率的なワークフローを提供します」と述べています。

車に取り付けられた機器によって完了する最初の 3D スキャンは現実を正確に表現し、通行止めを回避して迅速に実行できます。

また、請負業者はこのスキャンにより、道路のどの部分をどの程度の深さまで再舗装する必要があるかを把握できるため、材料と時間の面で無駄のない設計を行うことができます。

再舗装に関しては、RD-MC などの機械制御技術を備えたフライス盤や舗装機を使用すると、計画された再舗装が手動で行われる場合よりも正確に、均一に、迅速かつ安全に実行されます。

これらの対策により、定期的なメンテナンス作業が増加し、インフラストラクチャ資産のライフサイクルが延長されます。

ストゥーブ氏は、導入率が遅いとし、これは遅滞なく対処する必要があると考えていると述べた。

同氏は、「業界として、最適化された舗装ワークフローが安全性と品質を向上させ、コストを節約し、社会全体を支援できる方法を道路所有者や欧州政府に教育することが、これまで以上に重要になったことはありません。」と述べています。

プレーンパワー

Caterpillar は、PM300 シリーズ コールド プレーナのアップデートを発表しました。 この機械は、コンパクトな寸法と操作性により、小規模な現場向けに車輪とトラックの両方の下部構造を備えています。

Cat は、PM300 シリーズ全体のエンジンをアップグレードし、249kW の出力を備えた独自の C9.3 エンジンが利用可能になりました。 EU Stage V 排出基準にも適合します。

その他の改良点には、スライド式オペレーターステーション、オプションのカメラ、追加照明用の補助電源コネクタによる視認性の向上が含まれます。

スライド ステーションはフレームから約 215 mm 突き出ており、エッジをたどる際にオペレーターの視線が見えるようになります。

新しいプレーナは、Cat System K フライスローターを備えており、オプションの Cat ダイヤモンドビットを取り付けることができます。同社によれば、従来の超硬ビットよりも鋭く、より効率的で、最大 80 倍長持ちするそうです。

高速道路のギャップを埋める

基礎工事や型枠がなければ、橋の建設が必要になったときに最も洗練された道路建設プロジェクトが停止してしまいます。

北マケドニアでは、独立した車道スラブを備えた長さ 381 メートルの橋の建設を支援するためにペリが派遣されました。

このプロジェクトの難しい要素には、異なる橋の断面、上部構造の高さ、縦方向および横方向の傾斜を備えた 165 メートルのスパンの複雑な上部構造の形状を扱うことが含まれていました。 これらすべてが困難な地形で行われます。

Peri は、Variokit Engineering Construction Kit に加え、実行時間を短縮するために 4 つのバランスのとれたカンチレバー キャリッジを並行して使用することをベースに、プロジェクト固有のカンチレバー建設ソリューションを設計しました。

Variokit は、耐荷重コンポーネントとコアコンポーネントの組み合わせで構成されており、幅広い橋の断面や形状に柔軟に適応できます。

物事をシンプルかつ合理化するために、同社は型枠と足場をジャストインタイムで納品する方法に取り組みました。

Peri のエンジニアも現場に留まり、作業を最適化するために建設チームをサポートしました。

同社は、建設チームが最大5.75メートルの長さのコンクリートセクションをコンクリート化し、高い耐荷重能力に依存し、統合された油圧装置を利用できたため、橋の建設時間が大幅に短縮されたと述べた。