深層の探索: 掘削と基礎技術の進歩

カトリン・ジョーンズ著 2023 年 6 月 5 日

電化は建設業界全体で起こっており、掘削および基礎部門も例外ではありませんが、その歩みはまだ始まったばかりだとカトリン・ジョーンズ氏は報告しています。

建設業界は、これまで以上に大胆で、より高く、より独創的な建物を建設しています。 建物の成功の鍵は主に、基礎と基礎がどれだけ強固であるかにかかっています。 掘削および基礎設備は、硬い岩石の掘削や極端な気象条件での作業など、特有の課題に対処できる必要があります。

サンドビックの表面穴あけ製品マネージャーであるエヴァ・リーナ・ヴァーペ氏は、信頼性の高い機器の重要性を認識しており、サンドビックではドリルを市場に送り出す前に厳しいテストを行っていると述べています。

「工場と現場でのテストは、当社の製品開発プロジェクトの標準的な部分です。工場には優れた設備があり、すべての製品をコンポーネントおよび製品レベルでテストしています」と彼女は言います。

「当社のテスト鉱山には、期間テストなどのコンポーネントテストを行うための設備があります。また、ツールやテスト方法が不足している場合、またはサードパーティのテストレポートが必要な場合は、サードパーティのテストも使用します。」

Varpe は、サイトのテストはサイトのユーザーと協力して行われると付け加えています。 サンドビックは、リグにとって厳しい環境となる試験サイトを慎重に選択しています。 テスト段階は数か月続き、年間を通じてすべての季節と気象条件が対象になります。

「開発プロジェクト関連のテストに加えて、私たちは常に現場でリグをフォローアップし、フィードバックを収集しています。すべてのリグは、ユーザーに届ける前に、フィンランドのタンペレ工場で実際の岩石の状態でテスト掘削されています。」

掘削は環境や周囲の都市景観に大きな影響を与える可能性があり、請負業者と機器メーカーの両方がこれを軽減する方法をますます検討しています。

「サンドビックは、環境要件の開発と実施を厳密にフォローし、当社の遵守状況を評価しています。サンドビックは企業として、温室効果ガス排出量を削減するための明確に定義された道筋を提供する科学ベースの目標イニシアチブに取り組んでいます。」とVarpe氏は付け加えました。

「これは、最新の科学に沿った野心的な目標を設定し、将来何が起こるかを計画するのに役立ちます。持続可能性は幅広い概念であり、環境への影響に影響を与え、最小限に抑える方法はたくさんあることがわかりました。」

サンドビックにとって、考慮すべき最大かつ最も明白な環境要因は、機械の稼働中に排出される CO2 排出量です。 Varpe 氏は、CO2 排出量を削減する最も効率的な方法の 1 つは代替エネルギー源の開発であると述べています。

「電動化は、ゼロエミッションに向けて進むための選択肢の1つであり、方法の1つです。私たちのビジョンによれば、サンドビックサーフェス部門は、2030年までにあらゆる穴サイズと穴あけ用途に対応する完全な範囲の電動穴あけソリューションを提供する予定です。」

リープヘルは電動ソリューションの開発にも熱心に取り組んでおり、同社の LRH 100.1 杭打ちリグは電動アンプラグド シリーズの最新モデルの 1 つです。

最新世代のハンマー H 6 が装備されており、このリグはスウェーデンで最初の作業現場を見つけたと同社は述べています。 Hercules Grundläggning AB 社は、このモデルを使用して、約 300 本のコンクリート杭を地面に打ち込んでいます。

リープヘル氏は、プラグを外した状態の LRH 100.1 は半径 8.7 メートルまでの広い作業範囲を備えており、機械を常に移動させる必要がないため、ユーザーにとっては有利であると述べています。 リーダーの設計により、全方向に最大 18° の傾斜が可能で、リーダーを 4m 上下させることができるため、機械の柔軟性が向上します。

杭打ち作業用に、Hercules Grundläggning AB は、LRH 100.1 アンプラグドにリープヘル ハンマー タイプ H 6 を装備しました。モジュール式ハンマーは、要件に応じて 3,000kg ～ 6,000kg の落下重量で使用できます。

スウェーデンのカールスタードにある現場では、落下高さ 40 cm から 5,000 kg の重量で杭が土壌に打ち込まれています。

「ここでは、自由落下ハンマーを使用しています。つまり、加速はしていません。シリンダーによる動力損失を補うだけです。これには、特にコンクリート杭を打ち込むときに、杭がそれほど損傷しないという利点があります。」加速されたハンマーを使用します」とリープヘル社の製品マネージャー、マイケル・ラジェック氏は説明します。

杭の長さに応じて、1 本あたり 800 ～ 1,500 回のハンマーのストロークが必要です。 Rajek 氏は、「この制御システムは、オペレーターが杭打ちエネルギーとストローク数を互いに独立して調整できるように設計されており、状況に理想的に適応できます。」と述べています。

Hercules Grundläggning AB が使用するハンマーは、リープヘルのシリーズの最新世代に属します。 「私たちは、既存の H 6 ハンマーのアーキテクチャ全体を多かれ少なかれ変更しました。新しい鋼構造は、剛性、寿命、信頼性を考慮して特別に設計されています。」と Rajek 氏は付け加えます。

ハンマーの再設計により、騒音放射は35％減少したと言われています。

リープヘル氏は、LRH 100.1 アンプラグドの電気油圧ドライブは従来のバージョンと同じ性能仕様を備えていると述べています。 どちらも同じ方法で操作できるため、機械オペレーターが機械を切り替える必要がある場合に便利です。

この機械は電気駆動装置を備えているため、排出ガスがゼロで非常に静かであるため、騒音に敏感な地域や都市部の作業現場に適しています。 バッテリーは従来の現場電源を使用して充電されますが、充電中も通常どおり動作を継続できます。

将来に向けた製品を開発しているもう 1 つの企業は、ドイツに本拠を置くバウアー マシーネン グループです。同社は幅広い基礎工学機器を製造しています。 バウアー・マシーネンの最高経営責任者（CEO）であるリューディガー・カウブ博士は、電力が建設機械の将来の鍵であると信じているが、業界に電力転換を促すためには政府のさらなる奨励金が必要だと述べている。

「当社の顧客は持続可能性について非常に真剣です。疑いの余地はありません。しかし、彼らはプロジェクトを計算しなければならず、利益を上げてプロジェクトを実行しなければなりません。そして、そのような機械（電気）はかなり高価であり、高速で稼働させるのはそれほど簡単ではありません」まだ比較的新しいので、通常の建設現場です」とカウブ氏は言います。

「通常の建設現場でこのようなケーブルを扱うには、追加の労力がかかり、追加のコストがかかります。持続可能性を次のステップに進める企業もありますが、メリットを認識する必要があります。」

エピロックのグローバル製品マネージャーであるマーカス・リュー氏は、規制が電動ソリューションの推進の主要な原動力になることに同意します。 「今日、都市に入るには、騒音を減らし、粉塵を減らす必要があることがはっきりと分かりました。」と彼は言います。

「一部の都市では、騒音低減キットなしでは立ち入りが許可されていません。私たちは、これらの都市の要件を満たすために、軽量でより強力な設計を備えた新しい騒音低減キットを開発しました。」

エピロックは最近、新しいプラットフォーム上に構築された無線リモート リグである SmartROC T25 R を発売しました。 このマシンは当初、スウェーデンとノルウェーの市場向けに発売されるが、今年後半には世界的に展開する計画があり、北米市場が売上の大部分を牽引すると予想されている。

リュー氏はインターナショナル・コンストラクションに対し、同社がリグの設計時に念頭に置いていた主な価値観は 4 つあると語った。 多用途性。 デジタル化と環境。

同氏によると、新モデルは以前のモデルに比べてカバーエリアが最大3倍広く、汎用性も高いため、請負業者は溝掘削から基礎発破や道路切断に切り替えることができるという。

新しいテクノロジーもマシンに組み込まれています。 「この機械は遠隔制御されており、リグのすべての機能が提供されます。監視画面が搭載されています。遠隔からすべてを自由に操作および監視できます。」

この技術は新しいものではないが、オペレーターが監視できるデータの量は以前よりはるかに多くなり、「情報と制御がレベルアップした」とレイ氏は述べた。

掘削設備や基礎設備、リモコンなどの技術のデジタル化は、排出ガスの少ない機械とともに、今後もさらに進むでしょう。

電気機械の増加を奨励する 1 つの方法は、建設機械の少なくとも一部を電化することを選択した企業のコストを削減するための補助金を開発することです。 それでも、変化には時間がかかります。一夜にして起こるものではありません。

「業界が電動化に本格的に本格的に取り組むには時間がかかるだろう。しかし、それは、バッテリーであれ、直接電気駆動であれ、水素を燃料とする燃料電池であれ、必ずやってくるだろう。あらゆる種類の組み合わせが見られるだろうし、その変革は間違いなく見られるだろう」しかし、それには何年もかかります」とカウブ氏は言います。 同氏は、機械は今や「データツール」になったと付け加えた。

「私の大きなビジョンは、結局のところ、私たちの機械は完全に遠隔制御で、ほとんど自動化されて動作する必要があるということです」と彼は言います。 「私たちはこうした支援システムの開発をさらに進めています…私たちのビジョンは、オペレーターを連れ去り、おそらく彼がオフィスに座って、大きな画面で3台のマシンを見ているということです。私たちは依然として人間が監視する必要があります。 」

テクノロジーに関する旅行の方向性に関して、リュー氏は「傾向は明らかです。より多くの掘削データに対する要求が高まっています。」と述べています。

同氏はさらに、「将来的には自動化の需要が高まるだろう。鉱山側ではすでに自動化の需要が見られている。建設側は、より複雑で、より多くの機械、より多くの人員が必要なため、何年も遅れている。しかし、確実に自動運転が行われるようになるだろう」と付け加えた。 「将来的にはリグが完成するだろう。5年、10年、20年後は分からないが、準備はできている」

持続可能性と建設機械の電動化はどちらも業界で注目のテーマですが、将来の建設現場で必要なソリューションを完全に開発するには時間がかかるでしょう。 しかし、ほとんど疑いの余地がないのは、変化がすでに起こっているということです。

杭打ち装置は、スカンスカの杭打ちおよび地盤エンジニアリング事業であるセメンテーション・スカンスカ、水素燃料会社ULEMcoおよびビジネス・リサーチ・エスタブリッシュメントと協力して実施された試験中に、深さ30メートルの杭を4本設置した。

BEIS フェーズ 1 レッド ディーゼル代替コンペティションを通じて資金提供されたこのプロジェクトでは、ディーゼルおよびバイオ燃料 (HVO) と水素の混合を可能にする二元燃料システムが採用されています。 これにより、燃料が水素に置き換えられ、CO2 排出量が削減され、燃料使用量が削減されます。

HS2 は、水素二元燃料杭打ちリグにより従来の燃料使用量が 36% 削減されたと報告しています。 これに加えて、19 の HS2 拠点が完全にディーゼル車を廃止しました。

HS2 の環境科学責任者であるアンドレア・デイビッドソン氏は、「HS2 は建設分野で前向きな変化を推進し続けており、水素エネルギー技術の実際の利用を開発するための重要な環境を提供しています。」

「既存の設備を適応させてよりクリーンで低炭素のエネルギー源を利用できるようにする二元燃料システムの開発は、建設業界全体に大きな変化をもたらす可能性があります。」