ダム補修プロジェクトに学ぶ、AI時代の安全・生産性向上術

ダムトンネル工事が教えてくれる「危ない現場ほど、AIの出番」

アメリカ・オレゴン州のラウンドビュートダムでは、52度の急勾配の水路トンネル内、地下約60m（200フィート）での改修工事が行われました。わずか1件の小規模プロジェクトですが、同種の改修は米国内で5件目というレアケース。しかも、故障対応ではなく「将来の損傷を未然に防ぐため」のプロアクティブな施工でした。

このプロジェクトは、特殊足場や油圧ウインチ付き移動ステージ、遠隔操作の解体ロボットなど、人間の工夫によってやり切った事例です。ただ、同じような極限環境の工事を、今後も“人の経験と勘”だけで回し続けるのは正直きつい。人材不足も、安全要求も、着実に厳しくなっています。

ここで効いてくるのが建設業界におけるAI導入です。ダム補修というニッチな事例こそ、「AIで現場がどう楽になるのか」「どこから導入すべきか」が具体的に見えてきます。

この記事では、ラウンドビュートダムのスピルウェイ（洪水吐）トンネル・エアレーター改修プロジェクトをベースにしながら、日本の建設現場、とくにインフラ・土木分野でAIをどう活用すべきかを整理します。

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ラウンドビュートダムのトンネル改修、何がそんなに難しいのか

先に、事例のポイントを簡単に整理します。この難しさをイメージできると、「ここにAIを入れるならどこか？」が見やすくなります。

プロジェクトの概要

• 場所：米国オレゴン州 マドラス近郊 ラウンドビュートダム
• 対象：スピルウェイトンネル内のコンクリート製エアレーター（空気混入装置）の後付け改修
• 勾配：52度の急傾斜
• 深さ：約200フィート（約60m）地点での施工
• 性質：米国で5例目のレトロフィット（後付け）コンクリートトンネル・エアレーター
• 目的：将来の放流時に発生し得るキャビテーション損傷を未然に防ぐための予防的改修

特殊性のポイント

1. 極めてアクセスが悪い

   • 傾斜52度、かつトンネル内という「転落リスク」と「退避困難」がセットの環境
   • 通常の足場では対応できず、施工者が自ら油圧ウインチ付きの移動ステージ＋専用足場を設計・構築

2. 地質条件の不確実性

   • 事前想定と異なる砂岩層が出現し、
   • **追加の削孔・薬液注入（グラウチング）**が必要に
   • トンネル安定性を保ちながら計画変更が不可欠

3. 遠隔操作機械の活用

   • 解体には「Brokk 170」という遠隔操作の油圧ブレーカーを使用
   • 作業員をできる限り離し、安全距離を確保して施工

4. 規制当局（FERC）の承認が必要な重要インフラ

   • アメリカのエネルギー規制機関が事前に設計・施工計画を審査
   • 安全・品質基準を満たすための綿密な計画と記録が必須

ここまででも、「人と紙ベースの管理だけでやり切る」には限界が見えてきます。実際、日本の老朽化ダムやトンネル補修でも似た構図は増える一方です。

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このプロジェクトにAIがあったら、どこが変わっていたか

答えから言うと、設計・施工計画・安全管理・モニタリングの4つが大きく変わります。 これはダムに限らず、山岳トンネル補修、シールドの更新、シビアな仮設足場工事でもそのまま応用できます。

1. 設計・解析フェーズ：AIによるキャビテーションと構造リスクの予測

エアレーターは、水と空気を混ぜて流れを安定させ、キャビテーションによるコンクリート破壊を抑える装置です。従来は、専門家の解析と経験則に頼る部分が大きかった領域ですが、ここにAIを組み合わせると精度とスピードが一気に変わります。

想定できるAI活用

• CFD（流体解析）＋AIで、
  • 放流パターンごとの圧力変動・空気混入率・キャビテーションリスクを高速予測
  • 異常ケース（想定を超える出水など）も含めたシミュレーションを大量に実施
• 既存ダム・トンネルの運転データと、過去の損傷事例データを学習させ、
  • 「どの条件で、どの位置に損傷が集中しやすいか」をリスクマップとして提示

結果として、

• エアレーターの形状や位置の最適化
• 過大な安全率ではなく、「壊れないギリギリではなく、維持コストも含めて最も合理的な仕様」

といった合理的な設計判断が取りやすくなります。

2. 施工計画：AIが「危ない作業シナリオ」を事前に洗い出す

今回のプロジェクトでは、施工者が自ら特殊足場と移動ステージを設計しました。ここにもAIを噛ませる余地があります。

AI×BIM・CIMの具体的なイメージ

• トンネル形状・勾配・作業員動線・仮設足場・機械配置を3Dモデル化
• そのモデルをAIに読み込ませ、
  • 転落リスクの高い位置
  • 退避時間が長くなるデッドスペース
  • 同時並行作業による接触リスク・挟まれリスク を自動検出
• さらに、過去の災害事例データを学習させることで、
  • 「このレイアウトだと、〇〇事故と似たパターンになる可能性が高い」といったヒヤリハットの自動提示

これにより、施工開始前の段階で

• 足場の段数・幅・手すり位置の修正
• 移動ステージの停止位置や昇降速度の条件設定
• 作業員の同時在席人数の制限

などを定量的な根拠を持って調整できます。

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現場の安全管理：画像認識AIが「第3の監督」になる

日本の建設現場で、2025年時点で最も取り組みやすいAI活用分野の1つが画像認識を使った安全管理です。特にラウンドビュートダムのような高所・傾斜・閉鎖空間が重なる現場では、AI監視のメリットは大きいです。

3. 作業中のリアルタイム監視・アラート

ラウンドビュートダムでは、52度の斜面に沿って作業用プラットフォームが移動します。このような環境では、

• フルハーネス未装着
• ランヤード未接続
• 危険エリアへの立ち入り

などが致命的な事故につながります。

ここにAIカメラを入れると：

• カメラ映像から、作業員のヘルメット・フルハーネス・安全帯の有無を自動判定
• 転落危険エリアの仮想境界線（バーチャルフェンス）を設定し、
  • 侵入を検知したら即座にアラームやスマホ通知
• ブームや移動ステージの動きと人の位置を同時にトラッキングし、
  • 接触リスクが高まった瞬間に警告

結果として、安全監督1人あたりがカバーできる範囲が拡大します。人だけで目を配るのではなく、「AIが常時モニタリングし、人が判断する」という役割分担に変わります。

4. 作業データの蓄積と「ヒヤリハットの見える化」

安全管理でよく言われるのが「ヒヤリハットを集めろ」ですが、実際には

• 報告が面倒
• 忙しい
• そもそも自分がヒヤリハットだと気づいていない

という理由で、十分に集まっていません。

画像認識AIであれば、

• 転落リスクのある姿勢
• 資材の仮置き不備
• 同時作業によるリスク増大

などの「ヒヤリハット候補」を自動的に記録・統計化できます。これを安全協議会やKY活動で活用すれば、より現場実態に近い対策が打てます。

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維持管理とモニタリング：ダム安全性をAIで“常時見張る”

ラウンドビュートダムのエアレーターは、「これから何十年もダムを守り続けるための装置」です。施工が終わった瞬間がゴールではなく、むしろそこからが長い付き合いになります。

ここで効いてくるのが、AIによるインフラモニタリングです。

5. センサー＋AIによる“劣化の早期検知”

ダムやトンネルでは、

• ひび割れの進展
• コンクリート表面のキャビテーション損傷
• 漏水量の変動
• 変位や振動の異常

などを長期的に見ていく必要があります。

AIを組み合わせると、

• センサーやドローン点検のデータから、
  • 「いつもと違う揺れ方」「急に増えた漏水」などの異常パターンを自動検出
• 画像AIで、点検写真からひび割れ幅・スケーリング範囲・コンクリート剥離を自動抽出
• これらを時系列で学習させ、
  • 「今のまま運用すると、〇年後にこのレベルの補修が必要になる」という劣化予測を提示

こうした仕組みがあれば、キャビテーション損傷が深刻化する前に、

• 放流パターンの見直し
• 早期の部分補修

など、コストを抑えたメンテナンス戦略を取りやすくなります。

6. 人手不足時代の「遠隔監視センター」の構想

日本でも、複数のダム・トンネル・橋梁を少人数で管理する方向は避けられません。そこで有望なのが、

• 各施設にセンサー・カメラ・IoTデバイスを配置
• データをクラウドのAI分析基盤に集約
• 地域ごとに「インフラ遠隔監視センター」を設置

という形です。

現場常駐の人数を減らしても、

• AIが常時モニタリングし、異常だけを人が確認
• 必要に応じて、点検員や補修チームをピンポイントで派遣

という運用にできれば、安全性と省人化を両立できます。

ラウンドビュートダムのような予防的改修プロジェクトは、まさにこうした「AI＋遠隔監視」の前提条件を整える作業とも言えます。

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では、日本の建設会社はどこからAI導入を始めるべきか

大規模なダム改修やトンネル工事であっても、いきなりフルAI化を狙う必要はありません。 現実的には、次の3ステップくらいで考えると動きやすいです。

ステップ1：安全監視の“目”をAIに一部置き換える

• まずは画像認識AIによる安全装備チェック・立入禁止エリア監視から始める
• 月額課金型のクラウドサービスや、既存の監視カメラを活用できるソリューションも増えている
• 成果指標は、
  • 「ヒヤリハット件数の可視化」
  • 「是正指示のスピード」 など、現実的なところに置く

ステップ2：BIM/CIM＋AIで施工計画の“事前検証”

• ダムやトンネル、架設足場など高リスク工種の一部で試行
• 3Dモデルを作り、AIに
  • 動線の干渉
  • 高所作業のリスク を評価させる
• 実際の現場写真・計画変更履歴をセットで蓄積し、次の現場の“学習データ”にする

ステップ3：維持管理データの共通基盤づくり

• ダム・トンネル・橋梁などで、点検写真や計測データをバラバラに保存しない
• AI解析を前提に、
  • 位置情報
  • 撮影条件
  • 判定結果 を共通フォーマットで保存していく
• 将来的に、
  • 「どの構造・どの材料が、どの環境条件でどの程度もつのか」 を横断的に分析できる状態を目指す

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AI導入は“飛び道具”ではなく、地道な安全文化づくりの延長線

ラウンドビュートダムの事例は、人間の工夫と技術で極めて難しい現場をやり遂げた、素晴らしいプロジェクトです。同時に、

「こういう現場こそ、AIとデジタルを組み合わせれば、もっと安全に・もっと少ない人数で・もっと早くできる」

という未来像もはっきり見せてくれます。

建設業界のAI導入は、派手な自動化ロボットから始める必要はありません。安全監視・施工計画・維持管理といった、すでにやっている業務の“質”を上げるためのツールとして捉えた方がうまくいきます。

この「建設業界のAI導入ガイド：生産性向上と安全管理」シリーズでは、

• 画像認識による安全監視
• BIM/CIMとの連携
• 工程管理の最適化
• 熟練技術のデジタル継承

など、今回のダム事例以外の分野も含めて、現場起点でのAI活用方法を掘り下げていきます。

自社のどの現場から、どの業務からAIを試すべきか。今のうちに小さく始めておけば、5年後・10年後の安全水準と生産性は、間違いなく大きく変わります。いま見ている現場に、どんなAIがあれば楽になるか――ぜひ一度、具体的に想像してみてください。