株式会社福田組 研究開発活動 (2021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、164百万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 RCS構造に対する取り組み
鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁混合構造(RCS構造)は、剛性が高く、高い軸方向支持力を持つRC柱と軽量で曲げ耐力が高く、大スパンが可能な鉄骨梁とのハイブリッド構造であり、以前より存在した構造でありますが、RC造や鉄骨造に比べると普及しているとは言い難い状況でした。しかし、近年、大スパンかつ積載荷重の大きな倉庫等の用途でニーズが高まっており、設計施工での採用に向けて、調査、研究に取り組んでおります。

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、複雑な形状の建物の納まりや配筋の納まりの確認、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継続的に行っております。改修工事などにおいても、既存建物の天井内を3Dスキャナーで読み取り、既存鉄骨・天井下地等をモデル化したものと新設する補強鉄骨・ダクト部材をモデル化したものを統合し、干渉チェックや加工寸法の確定に使用するなど活用範囲も広がっております。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 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進めております。当期は、その成果を新潟大学との連名で論文に纏めました。

⑥ 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、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て参りました。当期、「フライングステージを用いたつり棚足場」の名称で、仮設工業会のシステム承認を得ました。展示会への出展、受注現場での実用改善、機能を付加する開発を行い、橋梁維持更新工事に取り組んでおります。

⑦ 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年以上経過して、劣化が進む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にした、劣化構造物の延命化工法の開発に取組んでおります。長岡工業高等専門学校と他2社との共同研究として取り組んでおり、国立研究開発法人からの助成研究に採択されました。助成を活用して、早期に効果の高い工法となるよう取り組んでまいります。
⑧ デュアルシールド工法の自動測量システム
当社は、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、施工精度を確保するために、毎日測量を行って精度確認をしていく必要があります。現状では、2人で測量を行っております。加えて昼夜交代で工事を行う場合には、交代のために1現場で4人の測量人員を確保する必要があります。これからも多くの受注が見込まれることから、複数の工事を同時に行える体制を整えることが急務となっております。そこで、1人の技術者で一つの工事を進められるようにすることを主目的に、この測量を自動で行えるシステムの開発を始めました。この自動化システムの完成によって、省人化の他、より短時間で必要な時期に測量確認ができることによって、シールド掘進機の適切な操作判断が行え、施工精度の向上に資すると考えております。

⑨ 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。当期は、精度検証実験を行っております。

⑩ 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。そこで、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。今後、実現場での試験運用を行う予定です。

⑪ 初期変位を用いた逆解析システム
トンネル工事をはじめとする地下構造物を建設する際、適切なトンネルの支保構造や工法等を検討することが重要です。しかしながら、施工前及び施工時に得られる地質調査データは必ずしも十分ではないため、掘削時において、坑内変位等の計測データを用いた逆解析により地山物性値を推定し、以降の施工に活用することが行われております。この逆解析は時間がかかり、実用に問題があります。そこで、掘削直後の初期変位からパラメータの逆解析を行い、当該位置の最終変位を推測することで、対策検討の実用に資するシステム開発を行っております。

⑫ 地球温暖化防止技術・環境保全技術
工事では、多種多様な製品の調達や、燃料や電力を消費しております。そこで、カーボンニュートラルの実現や、再生可能エネルギーの活用に資する調達への取り組みを強化しました。環境保全技術としては、工事における換気粉塵対策技術や、騒音対策技術の向上などに、現在取り組んでおります。

⑬ i-Construction、CIMへの取り組み
i-Constructionへの取り組みは、受注・契約条件として必須とされています。取り組むための機器・ソフトの運用と検証を進め、効率的な業務ツールとなるよう全社への展開を進め、より効率的となるよう改善を進めております。

(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、2022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・東京都等20件以上の業務を実施いたしました。

② 「マルチファインアイ(画像損傷診断システム)」のバージョンアップ
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、診断システムのバージョンアップを行いました。また、帳簿作成におけるGISシステムを改修し、作業効率の向上に努めております。


③ 「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。2021年度は札幌市の維持工事において試験施工を実施、2022年度より札幌市清田区の維持工事で使用して、2023年度には他の工区に広めていきたいと考えております。また、今年度から2号機を投入して、新潟・東北地区(2号機)と北海道地区(1号機)の施工実績を積み上げていきたいと考えております。

④ 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フォームド装置を2021年12月に千葉共同アスコンに導入いたしました。全社的な水平展開の可能性を検討しつつ、効果の検証を行っております。低温でも施工が可能な施工性改善から始め、低温製造に向けた取り組みに移行させて参ります。

⑤ 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んでおります。今後は、東名高速道路での本線試験施工を予定しております。

⑥ オレフィンを利用した次世代改質アスファルト混合物の適用
ポリプロピレンやポリエチレンなどのオレフィンを利用した、改質アスファルト混合物の適用を検討しております。従来の改質アスファルトと比較して、同等以上の耐流動性に加え、耐水性や耐油性を付与することが出来ます。たわみ追従性とのバランスが課題となっております。

⑦ ICTの推進
建設ICTから建設DXへ。DX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。ICTが進んでいない舗装修繕工事に、MMS(モービルマッピングシステム)とGNSSマシンコントロール切削機の連携による、現場計測ゼロへの取り組みを始めました。2022年3月に試験施工を実施し、ルール改正を含め、業界や発注者への働きかけを進めて参ります。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、DX推進室・技術研究所とファインロードコンサルタントの女性社員によるICT推進チームのレベルアップに向けて、体制を整備して参ります。

⑧ 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において、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合材保温シートの実証実験を続けております。

2.各種登録について
特許申請等
・登録:マルチファインアイ

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 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おります。弊社では、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、融雪温度(循環水温度)が低くても、融雪能力を発揮できることから、循環水温を昇温するヒートポンプ等を用いない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ました。さらに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。この成果は、国土技術政策総合研究所資料第1158号に導入ガイドライン(案)としてまとめられております。今後も融雪分野の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貢献して参ります。

② ICT施工、BIM/CIMへの取組み
2016年に国土交通省でi-Constructionが提唱されました。弊社では、従前からドローン写真測量等、最新技術の習得に取り組み、ICT工種拡大、3Dデータを活用するBIM/CIMに備えて参りました。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(PRISM)」に採択され、3D計測が非常に困難な自然斜面現場でのICT法面工の試行に取り組み、さらに2020年のICT法面工(吹付法枠工)の基準類制定を受け、国土交通省発注工事において、全国に先駆けてICT施工を実施し、北陸地方整備局主催の現場見学会を開催するなど、技術力をPRして参りました。BIM/CIM関連では、国土交通省北陸地方整備局発注業務で、3Dモデルを活用した取組みが評価され、地質調査業務では初めてとなる「2020年度i-Construction大賞優秀賞」を受賞いたしました。今後もさらなる生産性向上を目指し、ICT施工、BIM/CIMに積極的に取り組んで参ります。

③ 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、従来の点検では、クレーンによる上蓋の取外しや昇降施設の設置、有毒ガスの排除や酸素の供給が必要であり、コストが過大となっておりました。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)”を開発し、2件の特許を取得いたしました。この技術により、これまで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、800基超の集水井で点検を行って参りました。この功績が認められ、2021年に砂防分野では初の快挙となる「第4回インフラメンテナンス大賞特別賞」を受賞いたしました。また、受賞をきっかけに、弊社を中心としたコンサルタント業者4社で「集水井点検カメラ研究会」を立ち上げました。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。

④ 長距離配管気水洗浄工法
上・下水道、工業用水道、温泉送湯管等のパイプラインにおいて、管内面にスケール等が付着し本来の通水能力が低下した場合、一般には洗浄治具を挿入したり、薬品や研磨剤などを用いたりして管内の洗浄を行いますが、特殊機械の使用や薬品等の大量使用と廃棄によるコスト増大や、洗浄後の薬品等の残留の懸念等の課題がありました。弊社では、従前より水と圧縮空気しか使わず1.5km程度までの長距離配管を洗浄可能な本工法を開発して現場実証を続け、2015年にMade in 新潟新技術登録を行いました。本格的なインフラ維持管理の時代に突入し、安価で安全な本工法による洗浄工事の依頼も増えていく中、さらに国内の管更生工事業者等8社で「日本気水洗浄工法研究会」を2021年に立ち上げました。安全・安心な社会インフラを守るため、さらなる普及を目指して参ります。

⑤ 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)」を受賞いたしました。今後もシステムの改良や機能追加を行い、土砂災害が懸念される地域の安全・安心に向けた取り組みを行って参ります。


⑥ 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が叫ばれていますが、従前よりフィールドでの計測・監視技術で得た省電力の特長を生かした融雪施設の遠隔制御装置を販売しており、さらに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。これら機器は、2005年からの累計で約1,200台の販売実績があり、今後も融雪や下水道関係の他に、農場関係の揚水ポンプや道路排水ポンプ等に販売が見込まれております。

(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(建設DX)等をはじめとして、当社や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の補修・補強工法であり、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。従来技術においては、含浸材施工面への炭素繊維シートの施工は、付着性等の問題から不可能でした。そこで、材料メーカー等との共同研究により、付着性能及び施工性の問題をクリアする専用プライマーを開発し、2018年に新工法として上市いたしました。
本技術は、2019年にMade in新潟 新技術普及制度に登録され、2021年3月には、特許(特許第6861190号)に登録されました。国土交通省のNETIS登録も予定しております。

② 高輝度・LED矢印板「TWIN・VISION」の開発
夜間道路工事用のLED矢印板の板面に高輝度反射シートを付加することで、従来品と比較し、あらゆる条件下において視認性・安全性の向上を図った新製品を開発いたしました。矢印板全体の視認性が向上する他、故障やバッテリー切れ等によるLED消灯時でも視認性を保持することができます。また、高輝度反射シート面が損傷した際などには、容易に交換が可能となっております。
本製品は、2021年9月にMade in新潟 新技術普及制度に登録され、当社のレンタル事業・販売部門からユーザーに提供されております。

③ 「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」を開発いたしました。
本技術は、2016年にMade in新潟 新技術普及制度に登録され、農業用水路の表面被覆工事等、公共工事において50,000㎡以上の実績があります。

④ 「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、特殊洗浄車を開発いたしました。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 新技術普及制度に登録され、新潟県管理トンネルの清掃作業等で定期的に採用されております。

⑤ 生産性向上に関する技術開発計画
施工現場の生産性向上や課題解決のため、ICTやAI技術等の活用により、現場のDX化や生産性向上に寄与する技術開発について計画しております。

( 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。