電子報
由於許多水土保持、水利及邊坡工程經常須於野外環境中進行施作，特別是在汛期或搶災工程時，常面臨不可預知的次生災害，形成對現場施工人員的安全威脅，因此施工安全的課題更需關注。
為因應這個議題，日本為此發展無人化施工，利用遠端操控的方式(圖1)，希望改善危險的施工環境，並在人口老化的大環境下，仍能維持高水準的工程技術。
本期電子報將以日本為例，介紹日本無人化施工的發展起源、系統概念，與現階段的技術運用與展望。
日本無人化施工源自於1969年富山縣暴雨災害事件，洪水導致神津川富山大橋橋墩掏刷裸露，為針對掏刷部分進行回填及搭建便橋，過去僅能依靠潛水員操作水下挖掘機，但其施工安全卻是一大問題。因此，日本在本工程首次使用可遙控的水陸兩用挖掘機(圖2)，解決了施工人員須親赴危險區域施工的困境。然而，受限於當年的通訊技術，所以操作者無法以挖掘機的視角看到現地影像，僅能在岸上遠處觀察並進行操作。
在後續的十幾年間，日本工程界持續針對影像傳輸、遠距操作等系統進行改良與精進，並於1980年代奠定了無人化施工的技術基礎，但擁有相關技術的工程單位仍為數不多。
1990 年 11 月17日，長崎縣島原半島的雲仙普賢岳發生198 年來首次火山噴發，並在隔年發生火山碎屑流和土石流等災害(圖3)(圖4)，導致 41 人死亡、3人失蹤、2500棟建築物損壞，直接和間接損失合計約2300億日元。儘管長崎縣政府積極針對火山災害進行治理工程，但不斷重複發生的火山碎屑流和土石流對於現場的施工人員來說十分危險，技術上亦充滿困難，相關工作陷入了困境。
為此，1993 年 4 月日本中央政府決定成立雲仙復興工事事務所，直接由中央政府直轄的工程單位接手火山防砂工程，並積極推動無人化施工。過去日本針對無人化施工僅停留在試驗階段，雲仙復興工事事務所是第一個以「無人化施工」技術為標的，進行公開招標的日本官方單位。
經過34間營造公司的競標，最後有6家脫穎而出，技術上可達到所有施工機械在安全地點進行遠端操作(圖5)，並符合本案要求的施工技術水準(表1)。自此，無人化施工才普及於日本工程界，成為大型災害且施工環境惡劣下的必要施工技術，因此雲仙普賢岳也被稱為「無人化施工發源地」(圖6)。
無人化施工在雲仙普賢岳治理得到豐富的技術經驗後，日本面對高風險的大規模土砂災害經常受此啟發與延續應用，施工經驗逐步穩健與發展。現階段無人化施工系統，主要由在安全位置操作的遙控室和配有攝影鏡頭及無線傳輸的遙控施工機械所組成(圖7)，並根據現地需要，增加移動攝影車、超遠程無線中繼車，完成無人化搬運、挖掘、破碎、施工等工程步驟。
此外，隨著科技發展，目前最新訊號傳輸概念構築在以25GHz 頻段無線網路技術上為主，相較過去以監視系統為媒介僅能在300公尺距離內遙控操作機械，目前無線網路技術的遙控操作機械距離可達600公尺以上，再藉由中繼站及5G等高效能低延遲的傳輸技術，遠端操作遙控器距離更可達10公里以上，技術實用化上形成顯著的突破。近期更結合最新UAV和3D數據等技術，發展i-Construction(智慧型營建) 概念，持續優化現場施工環境與水準。
註：有關i-Construction之發展與應用可參考2018/04/10水土保持局Seminar「i-Construction營建現場的生産力革命」的相關文獻導讀。
截至2017年止，日本已完成197件以無人化施工的案例，從基礎的土石採取工程(影1)、典型的野溪治理工程與邊坡穩定工程(圖8)，到近年新設計的透過式防砂壩工法(圖9)、CSG工法(土砂就地取材工法)(影2) (影3)，未來更預計應用無人化施工代替人類前往月球建設居住基地(影4)(圖10)，為人類宇宙開發史畫下嶄新的一頁。
1.建設無人化施工協会
2.公共工事における無人化施工の導入状況について
3.無人化施工の経緯と今後の課題について
4.Facebook個人貼文-Ryota Ieirie -雲仙・普賢岳の火災流・土石流遺跡と砂防施設を見学しました
5.旭建設株式會社-令和2年度災関砂防第1-3号 鹿野遊谷川砂防堰堤工事
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