株式会社福田組 研究開発活動 (2022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、179百万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、継続的に調査、研究、試設計などに取り組んでおります。

② 施工(現場)でのBIMモデル活用
鉄骨アンカーボルトと鉄筋、免振装置と鉄筋など基礎部分の配筋検討、又はSRCや形状が複雑な地上階の配筋納まり検討などを継続的にしております。形状が複雑な建物をBIMモデル化し、そこへ協力会社からの3Dデータをインポートした「統合モデル」を使用して、各部材の納まり検討・打合せ・調整をしたり、足場組立の計画をするなど幅広く活用しております。また、3Dモデルからの2D図面化、コンクリートや面積などの数量算出など、現場が必要としている部分についての対応などもしております。ハード面での取り組みとしては、全国どこの作業所でもインターネットに繋げることで、仮想デスクトップ環境を使用してBIMソフトを操作できるよう整備しております。

③ 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。

④ 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てまいりました。今期、「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進めてまいりました。橋梁維持更新工事に活用してまいります。

⑤ 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ています。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。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。助成を活用した実験計測を行っております。

⑥ 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います。そこで、1人の技術者で、1つの工事を進めていくことを主目的に、測量を自動で行えるシステムの開発を行ってまいりました。この自動化システムの完成で、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。

⑦ 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います。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。昨年、実現場での試験運用を実施し、技術の有効性について確認致しました。今後も精度や実用性の改善のために検証を継続して行う予定でおります。
https://www.fkd.co.jp/wp-content/uploads/2022/10/359085e52270f215cd2195c430f3cc2b.pdf
※リンク先:福田組ホームページ内

⑧ 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ございます。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。

⑨ 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を調達し、燃料や電力を使用しております。カーボンニュートラルの実現に向けた第一歩として、工事現場における電力消費量の見える化と、主要設備の最適運転により電力消費量を削減しようとするエネルギーマネジメントシステムの開発を進めております。また、再生可能エネルギーの活用に資する取り組みを強化しました。さらに、環境保全技術として、工事における換気粉塵対策技術と、騒音対策技術の向上が必要と判断して、取り組んでおります。

⑩ i-Construction、CIMへの取組
i-Constructionへの取り組みは、受注・契約条件として必須です。取組むための機器・ソフトの運用と検証を進め、一般効率的な業務ツールとなるよう全社への展開を進め、より効率的な運用となる改善を進めております。

(2) 福田道路㈱
1.技術開発
① アスファルト舗装の長寿命化についての研究(NEXCO総研との共同研究)
高速道路の老朽化が進み、更新期に差し掛かるにあたり、舗装全層を改良し、長寿命舗装を構築する新しい技術開発を行いました。次期も引続き取り組む予定でおります。

② 橋面舗装の遮水性能向上についての研究(土木研究所との共同研究)
道路構造令が改定される前に建設された橋梁の老朽化による、コンクリート床版の「砂利化」が深刻な問題となっております。土木研究所との共同研究により、端部防水工を提案し、検証を行っております。

③ 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しました。今期は、施工性改善を目的とした、混合物の性状の把握に努め、実施工まで実施致しました。また、低温製造に関しても、試験練を実施し、室内試験により所定の性能を発揮することを確認するとともに、機械設備面でのデータ収集も行いました。

④ DXの推進
精度の問題から、ICT技術の普及に難がある舗装修繕工事に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検討致しました。3工事にて試行的に取り組んでおり、精度的にも実用上問題ないことが確認できました。

⑤ 「ファインPET-S(高耐久合材)」のリリース
舗装インフラの長寿命化が強く要求されるなか、耐流動性・耐油性に優れたアスファルト合材「ファインPET-S」をリリースしました。今期は3例の施工実績を積み上げ、更にデータを収集して完成度を高める予定です。廃PETボトルを有効活用しており、環境に優しい工法でもあり、今後も需要が見込まれることから、用途開発にも取り組んでまいります。

⑥ 「マルチファインアイ(画像損傷診断システム)」のシステム改良
AIを用いた路面診断技術である「マルチファインアイ」は、開発から5年が経過し調査実績も着実に増加しておりますが、一方で計測機器の陳腐化に伴う改良や精度のさらなる向上など、バージョンアップが必要です。今期は画像取得や路面プロファイルの取得システムの改良に取り組みました。

⑦ 「メジテープ(成型目地材)」の形状改良
成型目地材のメジテープは舗装端部止水で実績を伸ばしてきましたが、地方自治体様よりL型形状の要望がありました。所用の性能を満足した製品を供給すべく、形状改良の検討を行っております。

⑧ 開発技術の広報活動
開発した技術のアピールと、新たな技術開発の促進を行うために、報文発表や技術フェアーに参加して成果を広報しております。
2022年5月 北陸道路舗装会議 5編発表
2022年6月 EE東北出展
2022年10月 建設技術フェアーIN中部出展
2022年11月 建設技術展近畿出展
2022年11月 ハイウェイテクノ出展

(3) ㈱興和
① 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。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(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、国土交通省発注法面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してまいりました。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」を受賞しました。2023年はLidar(光を用いたリモートセンシング技術)に着目し更なる生産性向上・業務効率化を目指し、ICT施工、BIM/CIMに積極的に取り組んでまいります。

② 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、また県外においても岩手、山形、福島、群馬、宮崎で点検を行ってまいりました。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の効率化を実現するため、BIM/CIMの活用により維持更新の省力化を目指します。

③ 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、地域住民の早めの避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。2022年8月には、国土交通省の道路土工構造物点検及び防災点検の効率化技術として選定され、2023年は宮崎県にて実証実験を行う予定です。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まいります。
④ 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。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まいります。

⑤ 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。そこで従前より、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まいります。

➅ 遠隔監視制御機器(ネットワークロガー)
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。最近では、光ファイバーや無線通信でのネットワークの構築のノウハウも生かしながら、北陸地整管内の一級河川等の樋門・水門監視にこれら機器の活用が広がってきております。これら機器は、2005年からの累計で約1,300台の販売実績があり、今後も融雪や下水道、河川管理関係の他に、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。

⑦ 老朽化したモルタル斜面の維持修繕技術
モルタル斜面は、1955年代後半より施工されてきており、施工後50年以上経過し老朽化したモルタル斜面の施設数は膨大な数となっています。更新にあたり、法面作業員の不足、産業廃棄物処理問題、鉄さびによる構造物の劣化進行 と抱える課題は多い現状です。これらの課題を解決するため、環境負荷の少ない天然鉱物補強繊維の導入や軽くて錆びない繊維ボルトによる作業軽減、鉄材からの脱却を目指し開発を行っております。この技術は、2022年に新潟県補助金制度を利用し試験施工を実施しました。今後、ゲリラ豪雨や地震等の外的要因が発生した場合においても、斜面の安定を確認することができれば、斜面防災の維持修繕において大きな改善、効果が期待できます。

(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致しました。
本技術は、2019年にMade in新潟 新技術普及制度に登録、2021年3月には、特許(特許第6861190号)に登録されました。加えて、2022年11月には国土交通省のNETISにも登録(HR-220007-A)され、新技術として今後の活用が見込まれます。

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、好評を頂いております。

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」を開発致しました。
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、農業水利施設補修工事において50,000m2以上の実績があります。現在はその優れた材料特性を活かし、土木コンクリート構造物メンテナンス(補修・補強)分野への適用について、検討を進めております。

④ 現場の生産性向上に資する技術の開発
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の開発に取り組み始めております。昨年より、断面修復工の出来形測定の効率化及び補修図面の自動データ化等の技術開発に向けた検討を行っております。

( 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。