研究開発活動

5【研究開発活動】

 当社グループの研究開発活動は、「価値創造」の経営理念のもと、生産性向上・品質向上・自然環境の保全に加え、新たな分野への市場参入を目的とした新工法の実証実験等を中心に取り組んでおります。

 また、現場に密着した研究開発ニーズと独創的なアイディアの発掘を目的として、広く社員から意見を募り研究開発活動に反映させております。

 なお、当連結会計年度は研究開発費として、195百万円を投入しております。

  当連結会計年度の主な研究テーマは次のとおりであります。

 

  ( 建設事業 )
(1) 当社

① 免震技術、免震ゴム交換方法の研究

 免震建築物については、マンション、倉庫などを対象として設計、施工実績が増えております。また、建物に既に設置されている免震ゴムの交換方法について研究を進めており、2019年から実際の建物において免震ゴムの交換工事を行っております。

 

② 既存建築物の改修技術の研究

 既存建築物の耐震性向上や耐久性改善等の長寿命化及びコンバート対応できるリニューアル技術を研究し、ストック価値を高める構・工法の開発を目指しております。特に、リニューアル工事につきましては、設計・施工による実績も増加しており、耐震補強に関する提案力の向上及びその受注に向けた取り組みを行っております。

 

③ コンクリートの長さ変化、ひび割れに関する調査・研究

 コンクリート強度、骨材、混和材などをパラメータとして、コンクリートの長さ変化やひび割れの観察などの調査・研究を行っており、今後、そのデータを現場へ展開して行く予定です。また、得られた知見をコンクリートの温度応力解析などへも活用して行く予定です。

 

④ BIMの活用への取り組み

 BIM(ビルディングインフォメーションモデリング)についてはいくつかのモデル現場を選定し、配筋の納まりの確認や施工ステップの3D化など、現場での活用に向けた取り組みを行っており、今後も継続して行く予定です。

 

⑤ シールド工事等で発生する自然由来ひ素汚染汚泥の浄化技術の開発

 自然由来のひ素を含有し環境基準値を超過する地域は全国的に分布しているため、建設工事において発生土や汚泥がひ素に汚染されている事例は多く見られます。一方、環境関連法の強化、土壌汚染に対する認識の高まりから、汚染土壌の処理コストが高騰しており、それらの効率的かつ経済的に処理する技術の開発が求められております。特に都市部におけるシールド工事等においては多量の余剰汚泥が発生し、それらの処理技術の開発は喫緊の課題であるため、自然由来ひ素汚染汚泥を低コストかつ効率的に浄化する技術の開発に取り組んでおります。

 

⑥ トンネル切羽前方探査システム

 トンネル切羽前方の地質や地下水の状態を精度よく調査するために、トンネル切羽より前方にボーリングして、そのボーリング孔を利用した電気探査トモグラフィーの探査方法と解析方法を開発し、トンネル現場での活用を目指しております。

 

⑦ 自由面発破における自由面形成パターンの合理的検討手法に関する研究

 山岳トンネル工事で、発破振動を大幅に低減することが求められる場合において、掘削面に自由面を形成させることで大幅に振動を低減させる自由面発破が有効であります。しかしながら、コストや工程に与える影響も少なくないことから、合理的な自由面発破パターンの検討手法を確立するための研究を行っております。

 

⑧ 高耐久コンクリートの開発

 新潟県を含む日本海側の沿岸部は厳しい塩害環境にあり、また、沿岸部以外でも積雪寒冷地であることから凍結防止剤による塩害を受けております。他方、社会インフラの維持更新時代を迎え、鉄筋コンクリート構造物の長寿命・高耐久化が求められております。そこで、セメントに各種混和材を混合した高耐久コンクリート(耐塩害)の開発を目的として研究開発を進めております。

 

⑨ 橋梁維持更新(吊足場)

 橋梁における維持管理及び補修においての作業床の敷設施工における作業員の安全性の向上、敷設の円滑化による作業効率の向上を目的とした吊足場の実証実験を進め、実用化に向けた開発を進めております。

 

⑩ 中・高層建築物の階上解体工法の改善

 解体する建物が高く、周囲に解体重機の稼動空間がない場合に、スラブ・梁を多数の強力パイプサポートで鉛直・複数階にわたって補強支持し、解体重機を吊り上げて上層から解体する工法が採用されます。1本の強力パイプサポートは60kgと重く運搬設置作業が重労働でありますが、スラブへの鉛直設置では補強効果が小さいため、工事費低減と安全性向上を図る検討を行っております。

 

⑪ コンクリート構造物の補強工法

 高度経済成長期に建設した社会インフラが今後一斉に老朽化し、建設後50年以上経過する施設の割合が加

速度的に増加することが予想されています。これらのインフラを効果的に維持管理・延命化することを目的に複合パネルを用いた補強工法の開発に取り組んでおります。

 

⑫ デュアルシールドマシンコントロール

 都市土木の地下トンネル工事ではシールド掘進機を使用して施工を行っておりますが、現場作業員の高齢化に伴い、掘進機の熟練オペレーター不足が今後懸念され、新規にオペレーターを育成し技術を習得させるにも年単位の時間が掛かってまいります。熟練オペレーターの判断内容を現場の実施工操作データとして解析し、思考のプロセス・ノウハウを習得することで、オペレーターの技量を問わず掘進機操作が可能となるシステムの開発に取り組んでおります。

 

⑬ 写真測量技術を用いたトンネル掘削出来形管理システム「Te-Sアシスタント」

 山岳トンネル工事では、掘削の過不足が過大になると作業手間や材料のロスに繋がります。一般に、掘削形状の確認は作業員が切羽に接近して目視で行うため、切羽崩落災害に巻き込まれるリスクも付きまといます。このため、効率的かつ手軽に掘削形状を確認する手段として、画像から点群データを生成するSfM(Structure from Motion)を活用した写真測量技術により、トンネル掘削時の仕上がり状況を可視化しガイダンスするシステム「Te-Sアシスタント」を開発し、生産性及び安全性の向上に取り組んでいます。

 

⑭ 山岳トンネルの切羽評価に対するAI導入

 山岳トンネル工事では、日々の切羽観察によって岩盤の良し悪しを判定し、適切な支保パターンの決定や補助工法の要否を判断しています。しかしながら、切羽観察には定性的な部分が多く、経験豊富なトンネル技術者とそうでない技術者とでは結果に差が生じることもあります。また、今後は経験豊富なトンネル技術者が減少することも懸念されています。このような山岳トンネルの工事現場が抱える潜在的な課題を解決するため、切羽評価へのAI(人工知能)導入に取り組んでいます。

 

 

(2) 福田道路㈱

1. 技術開発

① 「マルチファインアイ(画像損傷診断システム)」を利用した包括契約への取り組み

 2017年12月14日にサービス提供を開始し、2020年2月現在、新潟市等地方自治体から9件の業務を実施いたしました。地方自治体との実証実験の他、包括契約に向けた取り組みを進めています。

 

② 「マルチファインアイ(画像損傷診断システム)」の帳票作成システムの構築

 舗装のアセットマネジメントに向けた取り組みの一環として、自治体の要望に応えるため、帳票作成システムの構築を進めています。(2020年5月システム構築の完成)

 

③ 「マルチファインアイ(画像損傷診断システム)」のインフラメンテナンス大賞特別賞受賞

 インフラメンテナンス大賞は、国土交通省・総務省・文部科学省・厚生労働省・農林水産省・防衛省の6省が主催するインフラメンテナンスに関する表彰制度です。第3回を迎える今回、全国255件の応募の中で特別賞を受賞いたしました。

 

 

 

④ 「ヒートドレッシングJr」(加熱式クラック補修工法)施工機械改造による広域展開

 路上表層再生工法であるヒートドレッシング工法の維持工事への適用として、ヒートドレッシングJr(加熱式クラック補修工法)の施工機械を開発し実証実験を行ってきました。2019年は実証実験で得られた課題に取り組んだ結果(施工幅の改造150mm⇒300mm)、新潟県内だけでなく北海道・東北地区といったクラック幅が広がりやすい寒冷地をターゲットにすることが可能になりました。また、縦断クラックのみ対応していたのですが、新たに横断クラック対応型の施工機械を開発しました。

 

⑤ 再生型の粗面系凍結抑制舗装工法の開発

 これまで化学系、物理系で凍結抑制舗装に取り組んできましたが、新たに粗面系の凍結抑制舗装工法の開発に取り組んでいます。路面を粗面にすることで凍結抑制剤の定着を高める効果を狙ったものとなっています。凍結抑制剤についてはアスファルト混合物に含めるものと散布定着型の製品について検討を行っています。飛散抵抗性や耐流動性などの検証についても今後の試験施工で確認していきます。

 

⑥ 地球温暖化適応型アスファルト混合物の開発

 地球温暖化が進む中、夏期におけるアスファルト舗装の表面温度の上昇について考えていかなければならない時期に来ていると言えます。現在、舗装の評価はすべて60℃で実施されていることから、耐流動性等をこれまでと違った方法で評価する地球温暖化適応型アスファルト混合物の開発に取り組み始めました。

 

⑦ アスファルト舗装の長寿命化について

 従来の舗装構造設計の考え方(Ta法 目標10~20年)を見直し、目標50~100年の耐久性を備えたアスファルト舗装の長寿命化に取り組み始めました。

 

⑧ ICTの推進

 i-Constructionの取り組みに関して、様々な業種と連携することで業界をリードしていきたいと考えています。例として舗装修繕工事にMMS(モービルマッピングシステム)の導入・舗装台帳にGIS(地理情報システム)を導入・BIM/CIM・全天球動画及び画像への取り組みなど、ICTの積極的な活用を進めています。また、技術研究所とファインロードコンサルタントの女性(パート等)によるICT推進チームの構築を進めています。2020年度中に福田グループ他社との連携を深め、福田グループとして何らかのICTに関する組織をつくれないかと考えています。

 

⑨ 新製品(ポストファインテープ・高性能As合材保温シート等)の開発

 右肩上がりで販売増を続けるファインテープ、新たな価値を持った新製品の開発を進めています。また、繊維会社と共同で高性能As合材保温シートの開発・実証実験を進め今年度販売予定。

 

2. 各種登録について

① NETIS(新技術情報提供システム)登録

・登録:おとなしくん

② 特許申請等

・申請中:おとなしくん

 

3.その他

追跡調査の実施

今年度、追跡調査を行ったのは以下の5技術となります。

・アイスインパクト (弾性型凍結抑制舗装)

・ファインシート (多機能性凍結抑制舗装技術)

・ヒートドレッシング工法 (加熱式表面処理工法)

・ヒートドレッシング・Jr (加熱式クラック補修工法)

・メジテープ (成形目地材)

ME新潟の会 等

ME(メンテナンスエキスパート)新潟の会に入会し今後協力していく予定。

 

 

 

 

(3) ㈱興和

① 地下水取水用構造材「KVSストレーナ」・「W.KVNストレーナ」

 水質が悪く、井戸の耐久性の低下が懸念される地域に対する井戸構造材料として、耐食材料である塩化ビニル管(VP)、ステンレス巻線(SUS)を組み合わせた、「KVSストレーナ」を開発し、販売しております。亜鉛メッキ巻線を使用しておらず、地下への亜鉛溶出がなく環境性能が高いこともPR材料となっております。本製品は2009年にNETIS に、2010年にMade in 新潟に登録され、2017年には、Made in 新潟ゴールド技術登録、県知事表彰を受賞いたしました。2019年は、自社施工、他社販売も含め約620本、累計で約4,300本の販売を行っております。

また、老朽化した既存井戸ケーシングの内側に小径のケーシングを行う“二重ケーシング”という修繕工法に使用可能な「W.KVNストレーナ」も開発・販売しております。これについては、2019年約60本、累計で約520本を販売しております。

 

② 法面作業用保護具「アシストロリップ」

 法面作業の“命綱”と安全帯を接続する“ロリップ”で発生するヒューマンエラーによる事故防止を目的に、ロリップの下に追加設置する補助装置「アシストロリップ」を開発し、販売しております。2009年にMade in 新潟に、2011年にNETIS に登録されています。2019年は約80個、累計で約800個の販売実績があります。

 

③ 地すべり監視用「フレキシブル伸縮計」

 地すべり地の地盤変状の監視には、従来インバー線を用いた伸縮計が一般的に用いられてきました。しかし、インバー線は細く動物や木の枝などが触れると簡単に破断するため、厳重に保護する必要があり、設置費や設置労務が掛かるといった問題があります。また、積雪地域では、通常の保護方法の他に、必ず雪囲いが必要となります。

 これに比べフレキシブル伸縮計は、インバー線の代わりにφ5mm程度の炭素繊維ケーブルを用いて、簡易な保護で地盤形状に合わせて設置可能であり、設置費や設置労力が少なくてすみます。

フレキシブル伸縮計の炭素繊維ケーブルは、2010年にNETIS 及びMade in 新潟に登録されており、2006年からの累計で約4,740m(20m/箇所)の実績があり、今後も販売拡大が見込まれます。

 

④ 遠隔監視制御機器(ネットワークロガー)

 下水道流域のマンホールポンプの運転状況や故障、マンホール内の水位を管理事務所で監視できる遠隔監視制御装置を開発し、販売を行っております。この機器は、2005年から2019年の累計で約1,100台の販売実績があり、今後も下水道関係の他に、農場関係の揚水ポンプや道路排水ポンプ、消雪用ポンプの遠隔監視用に販売が見込まれております。

 

⑤ 集水井点検カメラ

 砂防関係施設は、現存施設を点検し状況を把握するとともに、必要に応じ修繕、改修を行っていくことが重要です。砂防関係施設のうち集水井工は、地すべり深層の地下水排除を目的とした重要施設ですが、従来の点検手法ではクレーンによる上蓋の取り外しや昇降施設の設置、有毒ガスの排除、酸素の供給等大規模な施設が必要であり、コストが過大となっていました。これより、経済的かつ安全・正確に立坑内の状況や機能の確認が可能な“立坑(集水井工)内の点検装置(集水井点検カメラ)”を開発しました。本点検装置及び点検手法は2つの特許(特許6089069号、特許6596042号)を取得しました。集水井点検カメラによる点検は、これまでに国土交通省の直轄地すべり防止区域及び新潟県所管の地すべり防止区域を中心に、154箇所の地すべり防止区域内にある約700基の集水井で行ってきました。今後も砂防関係施設点検への活用が期待されています。

 

⑥ MR(複合現実)技術の活用

 現実世界と仮想モデルを相互に融合するMR(複合現実)に着目し、建設業界での利活用方法を模索してきました。2017年から新潟県内のゲーム・アニメ等のコンテンツ開発会社とMR出力システムの共同開発を行っております。

 現在は、地中熱ヒートパイプ融雪、下水熱利用融雪システムのMRモデルを制作し、客先とのイメージ共有やPRに利用しております。将来的には、公共的な構造物などの3D台帳化による維持管理などが見込まれております。

 

⑦ 地中熱調査用「TRT(熱応答試験)装置」

 地中熱利用設備の設計に必要な地中採熱量等の調査に使用するTRT(熱応答試験)装置を開発しました。そして、2017年4月から始まった建築物の省エネ基準適合性判定に対応するため特定非営利活動法人地中熱利用促進協会が創設したTRT装置認定制度における全国第1号認定を2017年3月に受けております。地下100mにわたる深度別温度計測機能、WEBを通じた遠隔監視制御機能など、他社には見られない優位な機能を有しております。自社で使用するほかシステムの販売も開始しており、新潟県柏崎市の地中熱関連事業を中心に、TRTの実績は20件以上に上っております。

 

⑧ 場所打ち杭工事等における「無溶接鉄筋篭組立工法」

 場所打ち杭工事等においては、通常の鉄筋コンクリート工事と異なり、組み立てた鉄筋を吊上げて建込みをするため堅固な鉄筋篭の現場製造が求められております。しかし、2012年の道路橋示方書改訂以降、現場溶接が禁止されたことから、鉄筋篭崩壊事例が散見されております。示方書改訂前から無溶接による鉄筋篭組立に着目し、開発グループの一員となって組立工法開発に取り組み、2011年にNETIS登録をして、資材販売を始めております。2017年からは新潟県内でも採用され、徐々に当工法の優位性が浸透しつつあります。また、2018年8月には、工法を構成する技術のひとつである、アプセットバット溶接で環状型帯鉄筋を製作する「ピタットフープ」が建築技術性能証明を受けております。

 

⑨ ドローンを利用した新たなソリューション

 ドローンは農業分野での農薬散布や空中写真撮影で主に利用されていましたが、近年では物流や防犯、測量など多方面での利用が行われています。近年は技術革新により高性能化や低価格化、安全性の向上などが図られており、空の産業革命の主役を担っています。興和では2014年にドローンを導入し、主に施工現場や災害現場の写真撮影を行ってきましたが、近年では人の立ち入りが困難な急傾斜地や地形図がない現場での写真測量などの利用が多くなっています。さらに面積計測や出来形管理などの施工管理での利用や、熱赤外線カメラやマルチスペクトルカメラを用いた急傾斜地の点検手法などの技術開発に取り組んでおります。

 

⑩ 裏山雨量計プロジェクト

 裏山雨量計プロジェクトは、土砂災害の危険性が高い地域の裏山に雨量計を設置するとともに、地域住民が理解しやすいデータの見せ方として「がけ崩れおっかない指数」を算出し、そのデータをweb提供することで、地域住民の早めの非難と防災力の強化を図ることを目的としています。本プロジェクトは2015年に新潟県から寺泊山田地区のフィールドを提供いただき、地域住民の方々の意見を取り入れながらシステムの運用、改良を行っています。これらの取り組みについてまとめた報文は、「2019年(公社)日本地すべり学会賞(技術報告賞)」を受賞しました。今後もシステムの改良や機能追加を行い、国民の安全・安心に向けた取り組みを行っていきます。

 

 

(4) ㈱レックス

① 「ハイブリッド・塩害補強工法」の開発

 本工法は、塩害を受けた鉄筋コンクリート構造物において、鉄筋腐食抑制効果を有するシラン系含浸材の塗布面に、炭素繊維シート補強材を接着可能とすることで、鉄筋腐食抑制と補強を両立させる技術です。従来の炭素繊維シート補強用プライマーでは、含浸材施工面への炭素繊維シートの付着性能を確保できないため、両者の組み合わせ施工は不可能でした。そこで、材料メーカーとの共同研究により両者の付着性能を確保する専用プライマーを開発し、2018年に本工法を確立しました。現在、特許出願中であり、令和元年にはMade in 新潟に登録され、国土交通省のNETIS登録も予定しています。

 

② 「吹付け・コテ塗り併用型靱性モルタル(靱性モルタルNA)」の開発

 コンクリート構造物の断面修復や表面被覆に使用される靱性モルタルは、一般的なポリマーセメントモルタルと比較し、ひび割れ防止や耐久性等の性能に優れる一方で、専用施工機械が必要でありコテ塗り施工ができない等、施工上の制約がありました。従来製品の材料や配合の見直しを行い、コテ塗りや汎用機械施工が可能な新製品「靱性モルタルNA」を開発しました。本技術は、2016年にMade in 新潟に登録され、農業用水路の表面被覆工事等、数多くの実績があります。

 

③ 「自在ブーム式構造物清掃車」の開発

 クレーン装置付トラックのブーム先端にアタッチメント式回転ブラシを装着し、クレーン装置の油圧装置を用いて回転ブラシを駆動させる特殊洗浄車を開発しました。従来車両と比較し安価であり、回転ブラシの可動範囲が広く、自在に操作可能なため、1台の車両でトンネル壁面、防護柵、標識・看板等、多様な構造物の洗浄を行うことができます。2017年にMade in 新潟に登録されました。

 

④ その他維持管理技術の開発

 各地方自治体では、道路関連インフラの長寿命化対策の取り組みを進めており、補修費用の平準化や管理の効率化等に向けた仕組み作りを行っているところである。当社においても、道路管理者のニーズを踏まえ、インフラの長寿命化に関する維持管理技術や対策工法の開発について検討を進めております。

 

  ( 不動産事業及びその他 )
   研究開発活動は、特段行われておりません。

 

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