株式会社福田組 研究開発活動 (2020年12月期)

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、183百万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、2020年に実際の建物において免震ゴムの交換工事を完了しました。

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・研究を継続して行っております。また、得られた知見につきましては、コンクリートの温度応力解析などへの活用を考えております。

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、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、実績も増えてきております。今後も現場支援を中心として、活用を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ヒ素汚染汚泥の浄化技術の開発
自然由来のヒ素を含有する地質は全国的に分布しており、建設工事において基準値を超過するヒ素を含有する発生土や汚泥の処理技術が課題となっております。特に、シールド工事等においては、多量の余剰汚泥が発生するため、自然由来ヒ素汚染汚泥の低コストかつ効率的な浄化技術として、超音波照射による浄化技術を開発し、実用化に向けて取り組んでおります。

⑥ 高耐久コンクリートの開発
新潟県を含む日本海沿岸部の鉄筋コンクリート構造物は、厳しい塩害環境にあり、また、沿岸部以外においても、積雪寒冷地であることから凍結防止剤による塩害劣化を受けるため、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(耐塩害)コンクリートの開発を目的とした実験研究を行っております。

⑦ 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、仮設機材メーカーと共同で吊足場機材を「フライングステージ」の名称で製品化致しました。今後も改良を行い、橋梁維持更新工事に取り組んでまいります。
⑧ 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無い場合に、床・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、解体用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す。効率的で補強効果が高まるサポート支持方法を考案し、実際の工事で確認を行うなど、安全で効率的な建物解体に取り組んでおります。

⑨ コンクリート構造物の延命化工法
社会経済活動の基盤である土木コンクリート構造物は、高度経済成長期以降に集中的に整備されており、今後、建設から50年以上経過し、劣化の割合が加速度的に増加することが予想されます。そこで、これらの土木コンクリート構造物を計画的に維持管理することを目的とした、劣化構造物の延命化工法の開発に取組んでおります。

⑩ デュアルシールド工法のマシンコントロール
デュアルシールド工法で下水道トンネル工事を行っておりますが、今後は高齢化によって熟練オペレーターの不足が懸念されます。熟練オペレーターは、これまでの経験に基づいた状況判断によって、トンネルが設計どおりの位置となるようにシールド掘進機を操作しております。この判断プロセス・操作のノウハウをAI(人工知能)を用いて形式知化することで、オペレーターの技量にかかわらず、適切なマシンのコントロールが可能となるよう取り組んでおります。

⑪ 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おります。

⑫ 動画とAIを活用した山岳トンネル掘削時の地山状況判定
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おります。この際、トンネル技術者は標準的に行う切羽観察に加えて、掘削時の地山の崩れ方、音、既施工区間との変化等も同時に観察しております。特に、崩落岩塊の動的な挙動(崩落の仕方、規模等)は、地山の土砂化の程度や補助工法の要否に関連すると考えられ、この説明資料として動画が活用され始めていますが、現状では主観的な活用にとどまっております。このような動的挙動を客観的に評価するためAI(人工知能)の導入に取り組んでおります。

(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、2021年2月現在、新潟市・藤崎町・三条市・弥彦村・近畿地整・北陸地整・北海道開発局・札幌市等13件の業務を実施致しました。特に、札幌市は延長700kmという最初の大型案件となり、包括契約に向けた取り組みを進めてまいります。

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、帳票作成システムを構築致しました。社内では、通称"MFA2.0"と呼んでおります。

③ 「マルチファインアイ(画像損傷診断システム)」の国土技術開発賞 入賞
前年度のインフラメンテナンス大賞に続き、第22回国土技術開発賞(国土技術研究センター・沿岸技術研究センター・国土交通省後援)に入賞致しました。「国土技術開発賞」は、技術開発者に対する研究開発意欲の高揚、並びに建設技術水準の向上を図ることを目的として、建設産業に関わる優れた新技術を表彰するものです。

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、実証実験を行ってまいりました。2019年度は、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)、新潟県内だけではなく、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となりました。また、縦断クラックのみ対応しておりましたが、新たに横断クラック対応型の施工機械を開発致しました。現在は新潟県十日町市において実績を積んでおり、2021年度は札幌市で試験施工を実施致します。

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まいりましたが、新たに粗面系の凍結抑制舗装工法の開発に取り組んでおります。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おります。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おります。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まいります。

⑥ カーボンニュートラルに向けたフォームドアスファルトへの取り組み
地球温暖化が進む中、2050年カーボンニュートラルに向けて、As混合物を低温で製造するための取り組み、フォームド技術の導入を始めました。現在は、低温でも施工が可能な施工性改善を目的としておりますが、今後は、低温製造に向けた取り組みを進めてまいります。

⑦ アスファルト舗装の長寿命化について(NEXCO総研との共同研究)
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。共同研究期間は3年間となっております。

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おります。今年度は、舗装修繕工事にMMS(モービルマッピングシステム)を導入致しました。まだ課題が山積しておりますが、改善に向けて今後も取り組んでまいります。また、昨年に引き続き、GIS(地理情報システム)・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おります。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推進チームのレベルアップに向け、体制を整備してまいります。

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おります。目地テープの改良型は、土木研究所との共同研究で進めております。また、繊維会社と共同で、高性能As合材保温シートの開発・実証実験を進めております。

2. 各種登録について
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)

(3) ㈱興和
① 集水井点検カメラ
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。そのため、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)”を開発致しました。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)を取得致しました。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750基の集水井で行ってまいりました。この功績が認められ、2021年1月に第4回インフラメンテナンス大賞特別賞を受賞致しました。今後も砂防関係施設点検への活用が期待されております。

② ICT法面工への取組み
国土交通省でi-Constructionが提唱されてICT工種拡大が進んできており、従前からドローン写真測量などに取り組み、法面工への拡大に備えてまいりました。2019年には、国土交通省の「建設現場の生産性を向上する革新的技術の導入・活用に関するプロジェクト」に採択され、3D計測が非常に困難な自然斜面現場での試行に取り組み、さらに2020年4月のICT法面工(吹付法枠工)の基準類制定を受け、国土交通省工事において全国に先駆けてICT施工を実施し、北陸地整主催の現場見学会を開催するなど、技術力をPRしてまいりました。また、これら取組みの中から派生した技術開発により、施工方法を含めた3件の特許出願をしております。今後も法面工に限らず、ICT施工に積極的に取り組んでまいります。

③ 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。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、県知事表彰を受賞致しました。2020年は、自社施工、他社販売も含め約570本、累計で約4,900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、2020年では約160本、累計で約690本を販売しております。

④ 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済みます。
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4,770m(20m/箇所)の実績があり、今後も販売拡大が見込まれます。

⑤ 遠隔監視制御機器(ネットワークロガー)
建設業界でもIT/IoT、DXが叫ばれておりますが、従前より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、2005～2020年の累計で約1,150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。

⑥ 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)装置を開発致しました。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。自社で使用する他、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。

⑦ 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おります。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、改良を行っております。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)」を受賞致しました。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まいります。

⑧ 下水熱利用への取組み
下水熱は外気に比べて季節間の温度変化が少ない特長があり、都市部における未利用エネルギーとして注目されています。下水道管の底部に採熱管を設置して、熱を取り出す下水熱利用システムの開発に取り組んでおります。特に融雪分野では、循環水温度が低いことに着目し、エネルギー効率が非常に高いヒートポンプレス融雪システムを開発し、2015年には新潟市のバスターミナルの歩道に融雪設備の施工を行い、2018年には国土交通省の「2018年度下水道革新的技術実証事業(B-DASHプロジェクト)」に採択され、車道部に融雪システムを設置し実証研究を行いました。今後ともトップランナーとして新潟県内外を問わず、また融雪分野にとどまらず、下水熱利用システムの普及に取り組んでまいります。

(4) ㈱レックス
社会インフラの長寿命化対策や現場の生産性向上(i-Construction)等をはじめとして、建設業が抱える課題や社会的ニーズを踏まえ、それらに資する新技術や新工法等の開発を進めております。

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年に工法として上市されました。現在、特許出願中であり、2019年にはMade in 新潟に登録され、国土交通省のNETIS登録も予定しております。

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」を開発致しました。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致しました。従来の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 工事現場用 保工安用品の開発
工事現場における、道路利用者及び作業員の安全対策として用いる各種保安用品について、オリジナル製品をレンタル・販売することを目的として、その開発に取り組んでおります。

( 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。