大成建設技術センター報 第 45 号(2012)

59-1

億首ダム本体建設工事における

ダムＩＣＴ施工総合管理システムの適用

江田 正敏＊１・武本 隆太郎＊２・松本 三千緒＊１・片山 三郎＊１

Keywords : Okukubi dam, trapezoid CSG dam, ICT construction, 4D-DIS, traceability

億首ダム，台形ＣＳＧダム，ＩＣＴ施工，４Ｄ-ＤＩＳ，トレーサビリティー

1. はじめに 沖縄県において施工した世界初の本格的台形ＣＳＧ

ダムである億首ダム（2013.3完成）では，ダムＩＣＴ

施工総合管理システムを開発し運用した。このシステ

ムでは４Ｄ-ＤＩＳ（４ Dimensions－Dam Information

Service）と呼ぶデータベースを中心に，ＧＰＳを搭載

したブルドーザや振動ローラ，バックホウ，ダンプな

どの建設機械により3次元位置や時間情報を把握し，施

工データをエレメント（一辺500㎜の立方体など）単位

で，４ 次元（X,Y,Z,T）管理することで，施工の効率

化と品質保証を可能としている。 本システムは，図-1に示すように４Ｄ-ＤＩＳコア部

（データベース）を中心に転圧管理システムやＣＳＧ

材料トレースシステムなどの各サブシステムで構成さ

れる。1）

図-1 システム全体概要 1） Fig.1 Summary of the whole system

2. ４Ｄ-ＤＩＳデータベース（コア部） ４Ｄ-ＤＩＳコア部にはリレーショナルデータベース

マネージメントシステム（ＲＤＢＭＳ：ＭyＳＱＬ）を

採用した。本コア部の特徴は，蓄積データを座標と時

間（X,Y,Z,T）の４次元で管理する点にあり，図-2に示

すように構造物の中を一定の領域（エレメント単位）

で扱うようになっている。

図-2 データ管理の考え方

Fig.2 Data concept

エレメント（またはエレメント範囲）を指定すると

その部分の材料配合や製造日時，施工方法，施工結果

などの関連する一連の情報が検索・抽出されるように

なっている。図-3に示すように指定する項目としては，

・検索対象範囲（サブシステムやデータを指定，

すべてを対象とする事も可能）

・場所・範囲の指定（X1～X2，Y1～Y2，Z1～Z2）

・日時・範囲の指定（T1～T2）

などがあり，必要に応じて検索条件を追加する機能も

持たせている。 ＊１ 技術センター 土木技術開発部 土木技術開発プロジェクト室 ＊２ 土木本部 土木技術部

情報検索マトリクス

情報検索マトリクス

検索

情報提供

情報検索入力

検索情報の出力

ワンデーレスポンス・データ変換・セキュリティ

発注者

ＪＶ

情報要求

発注者

ＪＶ

情報共有

X,Y,Z,T によるデータ検索

４D-DIS データ3次元座標（X,Y,Z）+時間

データ収集・蓄積

※その他の対象と考えられるサブシステム：気象、グラウト、濁水処理、マシンガイダンス、図面類など

ＣＳＧ材料トレースシステム

ＣＳＧ材料投下

堤体での荷降ろし

１レーン転圧

２レーン敷均し

荷降ろし情報位置送信

現場監視室

リアルタイム情報

ＣＳＧ積込

（ＤＧＰＳ・無線ＬＡＮ）

材料情報送信（プラント→ダンプ ）

（ＲＴＫＧＰＳ・無線ＬＡＮ）

ダンプ搬送

端部法面締固め管理システム

場所毎に締固め累積時間を管理

移動しながら締固め

傾斜計

ＧＰＳ２基

起振器位置指示

場所毎に締固め

累積時間を管理

移動しながら

締固める

ＧＰＳ×2

傾斜計

起振器指示

４D-DIS コア部

両輪転圧管理システム

ＧＰＳ無線ＬＡＮ

車載端末

転圧管理画面

転圧回数色分表示

車載端末 ＧＰＳ

無線ＬＡＮ

サブシステム サブシステム

大成建設技術センター報 第 45 号(2012)

59-2

図-3 データ検索画面

Fig.3 Search Data Screen

3. 億首ダムに適用したサブシステム

本システムを適用した億首ダムは，

・型 式：台形ＣＳＧダム

・ダム高：39.0ｍ

・堤頂長：400ｍ

・堤体積：339,000 m３

・総貯水容量：8,560,000m３

・湛水面積：0.61㎞２

・集水面積：14.6㎞２

であり，その概要を写真-1，表-1 に示す。

表-1 億首ダムの用途

Table 1 The use of Okukubi dam

洪水調節

・億首ダムの建設される地点（ダム地

点）において計画高水流量 300 m3/s

のうち，190m3/s の洪水調節を行う。

流水の正

常な機能

の維持

・ダム地点下流の億首川沿川の既得用

水の安定化と河川環境の保全等のため

の流量の確保（流水の正常な機能の維

持）を図る。

水道用水

・沖縄県に対し，ダム地点で新たに 10

，300m3/日の水道用水の供給を行う。

※約 2 万 8 千人分に相当。

かんがい

用水

・億首川沿川の約 70ha の農地に対し，

新たにかんがい用水の供給を行う。

写真-1 億首ダム施工状況

Photo.1 Construction condition of the Okukubi dam ＣＳＧの施工管理にあたっては，段階確認などの立

会検査，目視による施工状況の把握によるほか，以下

の項目についてICTによる定量的確認を実施している。

・敷均し厚（1層25ｃｍ×3層）

・締固め

一般部の転圧回数（無振動2回＋有振動6回）

端部法面部の締固め時間（30秒）

・ＣＳＧ材施工時間管理

材料製造から転圧開始までの制限時間(6時間以内)

適用したサブシステムとしてはローラー転圧管理シ

ステム，端部法面締固め管理システム，締固め完了時

間管理システムなどがあげられるが，データ蓄積の観

点からはバッチャープラント，ウェザーステーション

（気象情報）などもサブシステムの一つとして捉える

ことができる。ここでは主要なサブシステムとして，

・母材運搬および母材採取管理の情報化施工

・締固め管理（ローラー転圧，端部法面締固め）

・締固め完了時間管理（ＣＳＧトレースシステム）

・ＣＳＧ材料敷均し厚さ管理

をとりあげ，現場での活用状況について報告する。

3.1 母材運搬および母材採取管理の情報化施工

母材の採取，運搬，仮置き管理にＩＣタグを利用す

ることで，人為的ミスの防止や区分仮置きの確実化，

数量把握を行い（図-4），さらに調査ボーリングと地質

データから，母材と廃棄岩との境界の 3 次元地質モデ

ル作成する。これを現地測量データで修正し，母材採

取可能量の確認をおこなった（図-5）。 このシステムは，バックホウのオペレータが各ダン

プに母材を積む時に，その種類に応じた選択スイッチ

を押す事で，ダンプに搭載されたＩＣタグに母材種別

の書き込みがおこなわれる。

検索対象の指定

場所・範囲の指定

日時・範囲の指定

帳票形式の指定

大成建設技術センター報 第 45 号(2012)

59-3

そして，このダンプが積込み場所を出る時にＩＣタ

グの情報を読取って，表示板に行先を表示する。ダン

プの運転手はこの表示を見て，搬送先（ストックヤー

ド）まで運転する。搬送先に到着すると，入口でダン

プに搭載したＩＣタグの情報を読取り，母材の種類に

応じた荷降ろし場所（ストックパイル）が表示される。 ここでダンプの運転手は荷卸し場所を確認する事が

できるため，区分仮置きの確実化や人為的ミスの防止

が可能となる。

これらの母材運搬データは，４Ｄ-ＤＩＳコア部に蓄

積され，積込み・荷卸し場所別の数量を集計している。

また，母材採取管理では調査ボーリングと地質デー

タから，母材と廃棄岩との境界の３次元地質モデルを

作成した。そして，現地測量データでこれを修正し，

最新の母材採取可能量を確認できるようにした（図-5）。

図-4 母材管理のイメージ

Fig.4 Image of base material management

図-5 情報化施工による母材採取管理 Fig.5 Management of base materials by execution of

informatization

3.2 締固め管理（ローラー転圧，端部法面締固め）2）

ＧＰＳや無線ＬＡＮ，車載パソコンを転圧ローラー

に搭載することにより，施工場所のどこを何回転圧し

たかをエレメント単位でカウントし，記録するシステ

ム（写真-2）であり，発注者事務所・ＪＶ事務所にて

リアルタイムに情報共有をおこなった。 メッシュ毎の転圧回数は運転席のモニターに色別表

示されるため，オペレータはこの情報に基づいて全メ

ッシュが規定回数に達するまで走行操作をおこなう。

なお，転圧ローラーが複数台であっても各メッシュに

は累積転圧回数が示されるため無駄のない施工が実施

できる。図-6，7に転圧表示画面の例を示す。

ＧＰＳ無線ＬＡＮ

車載端末

写真-2 転圧ローラー Photo.2 Compaction roller

図-6 転圧表示情報共有画面例1

Fig.6 Example 1of the screen to share display information on rolling compaction

大成建設技術センター報 第 45 号(2012)

59-4

図-7 転圧表示情報共有画面例2

Fig.7 Example 2 of the screen to share display information on rolling compaction

ローラーによる転圧回数の表示画面では転圧してい

ないエリアが緑色，1回転圧で茶，2回で薄茶，3回で黄

色，4回で朱色，5回で桃色，6回で紫色，7回で青色，8

回以上は紺色で表示している。オペレータはこの色を

見ながら所定回数の転圧をおこなう。

次に，端部法面部での締固めイメージを図-8，写真-

3に示す。端部法面部は起振器を装置した専用機械によ

り締固めをおこなっている。端部法面部では，ローラ

ーによる転圧とは異なり締固め位置と締固め時間によ

り管理しており，ある位置に対しての締固め累積時間

が所定の秒数（30秒等）になるまで締固めをおこなう。

その理由は，一ヶ所を連続的に締固めると端部法面

部に段差等が生じる恐れがあるため，場所を移動させ

ながら繰り返し締固めをおこなう方法をとっている。

チルトセンサー

ＧＰＳ×2

図-8 端部法面締固めイメージ（横断方向）

Fig.8 Image of slope edge compaction (Transverse direction)

写真-3 端部法面締固め実施状況

Photo.3 Operational situation of slope edge compaction

そして，各位置の締固め累積時間が所定の時間（30

秒等）になった事が分るような表示をおこなっている。

この時間は，1～9秒で茶色，10～19秒で黄色，20～29

秒で桃色，30秒以上は紺色で表示する。この端部法面

締固めの状況は，ローラー転圧の画面（図-6,7）に一

緒に表示されるため，オペレータはこの表示と起振器

の位置誘導画面（図-9）を見ながら締固め作業をおこ

なう。

両施工機械のオペレータは，この表示を運転席モニ

ターで見ながら作業を行うため締固め不足を防止する

ことが出来る。また，これらの情報は蓄積・保存され

るため，過去に遡って連続再生表示することも可能に

なっており，発注者事務所・ＪＶ事務所の双方で活用

した。

図-9 端部法面締固め画面

Fig.9 Screen display image of slope edge compaction

大成建設技術センター報 第 45 号(2012)

59-5

3.3 締固め完了時間管理（CSG トレースシステム）

TAISEI CORPORATION提体

運搬

現場試験室

（→ＪＶ事務所）

日報記録等

製造

時間管理

敷均し

※ＲＴＫＧＰＳMCブルドーザー

情報収集（無線ＬＡＮ）

ＣＳＧ混合設備×２

運搬・打設に係わる一連の品質管理

・バッチＮｏ.

・荷降ろし時間

・打設位置（グリッド）

ダンプ又はバケット

荷降ろし ＤＧＰＳ

ＧＰＳによるＣＳＧ締固め管理

・締固め開始時間、完了時間

・グリッド毎の点圧回数 締固め

開始・

完了締固め

開始

振動ローラ

・初回無振動での敷均し厚測定

端部法面締固め

（ＣＳＧ）・バッチＮｏ.

・配合種別

・混合時間

荷積み

情報伝送

情報記録

（ＣＳＧ）・バッチＮｏ.

・配合種別

・混合時間

図-10 ＣＳＧ材料トレースシステム3）

Fig.10 Material tracing system プラントでのＣＳＧ製造から材料搬送，敷き均し，

ローラー等による転圧開始時間（ＣＳＧ製造からの制

限時間６時間）および転圧完了時間を管理するシステ

ムであり，

・ＣＳＧプラントでのＣＳＧ製造情報の車両伝送

・車両での打設位置計測と情報伝送

・ＣＳＧ締固め開始・完了時間の表示

で構成される（図-10）。これらも発注者事務所・ＪＶ

事務所間で情報共有をおこなった。

まず，ＣＳＧ混合装置（プラント）で製造されたＣ

ＳＧ材料をダンプトラックに投入する時に，材料のバ

ッチ情報（バッチ番号，配合種別，製造時間など）も

ダンプに搭載したパソコンに伝送する。このダンプに

はＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ:精度 50 ㎝）

を搭載しているため，現場まで運搬し材料を荷降しし

た位置を知ることができる。

そこで，荷降ろし位置とバッチ情報の両方を無線Ｌ

ＡＮにより現場の監視室へ伝送する。3）次に，ブルド

ーザによる敷均しがおこなわれ，ローラーによる転圧

（端部法面締固めを含む）がおこなわれる段階で，ど

の位置の材料が製造から何時間たっているか分るため，

ローラー（端部法面も同様）のオペレータは優先して

転圧する場所を知ることができる。

また，打設場や発注者事務所・ＪＶ事務所では，任

意点での作業状況を画面をクリックすることにより時

系列データで確認出来るものとした。この時の時間管

理画面を図-11 に示す。 材料が製造から何時間経過しているかは，画面上に

色別で表示される。この変化状況を図-12に示す。

図-11 締固め時間管理情報共有画面

Fig.11 Screen to control compaction time

図-12 締固め時間管理再生画面例

Fig.12 Example of a replayed screen image of compaction time control

大成建設技術センター報 第 45 号(2012)

59-6

図-13 トレースシステムの運用サイクル

Fig.13 Operational cycle of the tracing system

敷均しがおこなわれていない場所は白色で示されて

おり，1層目の敷均し後は薄緑色，2層目は緑色，3層目

は濃緑食で表示される。また，材料が製造から2時間を

経過したものは黄色で表示され，4時間を経過すると赤

色に変化する。そこで，転圧や端部法面締固めのオペ

レータはこの表示を見ながら優先すべきエリアを転

圧・締固めする。転圧や締固めがおこなわれたエリア

は灰色に変わり，転圧・締固め完了時には紺色で表示

される。

なお，この締固め完了時間管理（ＣＳＧ材料トレー

スシステム）もデータを蓄積・保存しているため，発

注者事務所やＪＶ事務所などで過去に遡って再生表示

することが可能になっている。図-13にトレースシステ

ムの運用サイクルを示す。 3.4 ＣＳＧ材料敷均し厚さ管理

当初，敷均し厚さの管理は回転レーザーレベルによ

る方法を予定していたが，施工性および走行軌跡の記

録を考慮し，マシンコントロール機能を搭載したブル

ドーザ（以下，ＭＣブルドーザ）による施工方法を採

用する事とした。

ＭＣブルドーザはＧＰＳを利用しブルドーザの排土

板を自動制御をすることで，設計高さの敷均しを可能

にするものである（図-14）。図-15は，敷均し作業時

のＭＣブルドーザの排土板最下部の高さ軌跡を時系列

に出力したものであり，施工レーンの一層毎に約25㎝

で敷均されていることを示したものである。

この時，施工時のＧＰＳデータは内部メモリーに記

憶されるため，施工後にその情報を電子データとして

利用することが可能である。

ＧＰＳアンテナ

ＸＹＺ座標を測定

施工高さを制御

設計横断勾配を制御設計データ

図-14 ＭＣブルドーザ

Fig.14 MC bulldozer

図-15 ﾌﾞﾙﾄﾞｰｻﾞ排土板高さ軌跡の出力例

Fig.15 Example of an output form of height traces of blade of the bulldozer

図-16 走行軌跡

Fig.16 Motion path

青線：ﾌﾞﾙﾄﾞｰｻﾞ排土板下端高

大成建設技術センター報 第 45 号(2012)

59-7

図-17 平均転圧回数への換算 Fig.17 Conversion to an average number of rolling compaction

図-18 走行軌跡出力帳票の例

Fig.18 Example of an output form of motion paths

このデータを利用してＭＣブルドーザの各層におけ

る走行軌跡を表示させた例を図-16に示す。これは，枠

内（レーン）での走行軌跡を表示したものであり，レ

ーン外に出た部分は対象外としてカウントしていない。

また，キャタピラの幅を60㎝（両側で1.2ｍ）とし，

これにレーン内での各層での走行距離を掛ける事によ

りレーン内の平均転圧回数に換算する解析もおこなっ

ている（図-17）。これらの走行軌跡出力帳票の例を図

-18に示す。

4. おわりに

４Ｄ-ＤＩＳデータベース（コア部），ICタグによる

母材運搬・仮置き管理，締固め管理（ローラー転圧，

端部法面締固め），締固め完了時間管理（ＣＳＧ材料

トレースシステム），ＣＳＧ材料敷均し厚さ管理の各

システムを億首ダムに適用し，品質保証や施工履歴の

蓄積，これらの情報の共有に活用することができた。

ダムＩＣＴ施工総合管理システム「４Ｄ-ＤＩＳ」は

ＣＳＧ材料以外にも応用可能であるため，今後はこの

技術を応用・発展させ，道路や造成工事などを対象に

品質向上に役立てていく予定である。

謝辞

最後に，このシステムの適用にご協力頂いた内閣府沖縄総

合事務局北部ダム事務所に対し，心より感謝を申し上げます。

参考文献

1) 岡田敏，鬼塚真，小林伸幸，小西史和：高速 ORDBMS Lite

Object の設計と実装，情報処理学会第 56 回全国大会前期

(3)，pp.274-275，1998.3.17 . 2) 中島修：嘉瀬川ダム副ダムのＣＳＧ工法，社団法人 九

州地方計画協会，九州技報 第 46 号，2010.01. 3) 阪田史郎，山田曉飯，塚宏之，伊藤哲也：無線ＬＡＮメ

ッシュネットワークの技術動向，電子情報通信学会誌

Vol.92，No.10，pp.841-846，2009.10.