2021.3.24 土木学会建設用ロボット委員会 オンラインセミナー「DX時代の建設を考える ～建設におけるデジタル化の推進～」

高速道路の建設における事例紹介

ＩＣＴをフル活用し受発注者が協調して工事管理の効率化・高度化を目指す―新東名高速道路 川西工事―
令和3年3月24日
中日本高速道路㈱中村 洋丈

新東名事業と秦野(工)所掌
新東名高速道路(伊勢原市境～静岡県境)
Ｌ＝２３．９ｋｍ

新東名

現東名秦野（工）供用区間

所掌区間 （厚木～御殿場）・伊勢原大山IC～秦野IC 土工
2021年度開通目標

２４％

８０％

５．７ｋ ｍ３８．７ｋ ｍ

橋梁

１７％

１６％

４．０ｋ ｍ

７．９ｋｍ

５９％

４％

１４．２ｋ ｍ

２．０ｋｍ

１００％

１００％

２３．９ｋ ｍ４８．６ｋ ｍ・秦野IC～御殿場IC
トンネル
2023年度開通目標
計伊勢原大山IC～御殿場JCT 約46km

秦野工事事務所管内
秦野SA
秦野IC山北SIC
盛土工区

約7km

切土工区

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取り組み
概要

大規模盛土の課題
3次元設計データ

約300万m3の大規模盛土、約26万m2広範囲[ 大規模盛土の課題 ]広大な工事現場の可視化
大規模施工における盛土施工の効率化
盛土の土量管理
盛土材料のトレサビリティ

本工事のICTを活用は、単に土工工事の出来形や施工管理であるICT 土工という枠組みのみならずICTをフル活用して工事管理や工事に関する受発注者間のやりとりを効率化・高度化することを目指す

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ICTフル活用 『６つのチャレンジ』
発注者

ICT をフル活用して工事管理の効率化・高度化を目指す「６つのチャンレンジ」

受注者

受発注者間のやりとりを効率化①ICTフル活用のための実施体制②3次元データによる現場の可視化③現場管理の効率化・高度化④コミュニケーションツールとしての活用⑤受発注者間の情報共有と実施環境の構築⑥建設から保全へ～維持管理における活用
6『６つのチャレンジ』 取り組み項目①ICTフル活用のための実施体制
1) NEXCO 実施体制：モデル工事：事務所✖支社✖本社（技術基準、情報システム）
2) 受注者実施体制：DXチーム：ICT専門（窓口）✖本社✖協力会社✖ベンダー②3次元データによる現場の可視化
3) 3 次元測量：起工測量⇒専業者（TLSとUAV測量を組合せ）、出来高・土量管理⇒内製化4) 3 次元設計データ作成：受注者の本社専門部署の全面支援
5) 設計細部の検討：土工と構造物の取合などの工事細部が明確⇒不具合に早期対応
6) 施工方法の検討：ベルコン架設・狭隘部の施工検討⇒遠隔参加型VR施工検討③現場管理の効率化・高度化
7) ICT 建機、土量管理：土運搬管理システムを導入、協力業者が自らUAV測量⇒webで共有
8) 検査、納品：遠隔立会、3次元数量計算、ヒートマップ、BIM360クラウド納品④コミュニケーションツールとしての活用
9) 協議や地元説明：ARや動画作成⇒地元説明会、合流部に視認距離の検討⇒警察協議
10) 現場案内や研修：AR案内、VR案内⇒現場案内・VRインターン ⇒本社土工研修⑤受発注者間の情報共有と実施環境の構築
11) 情報共有： BIM360Docs受発注者のクラウドスペース活用⇒図面、通常業務のやりとり
12) 実施環境の構築：詰所でテレワーク、事務所PC⇔受注者本社とテレビ会議⑥建設から保全へ～維持管理における活用
13) BIM/CIM 構築：対象構造物の選定や、作りこみ精度、排水系統もモデル化
14) 施工履歴データ：盛土材料のトレーサビリティ⇒正立方体（VOXEL）に施工情報

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①実施
体制

NEXCOと受注者の実施体制■NEXCO 実施体制 ：事務所、支社及び本社の技術基準、技術管理、情報システム部署と協同⇒ ICT活用を計画、実施、評価する体制を構築⇒ 本工事はICTやBIM/CIMを含めた生産性向上の取り組みを促進するモデル工事として位置づけ■受注者実施体制 ： 現場事務所にICT専門職員を3名配置、関係者の多いICT体制の全体統括⇒ NEXCO工事区との窓口となり実際に利用する現場側の課題に即応
本社BIM/CIM専門部署が3次元設計データの構築や、BIM/CIM活用法の提案や具現化⇒ 上記体制を核として本工事に関わるICTシステムのベンダーも含めたDXチームを構成⇒ 工事管理ワークフロー間の引き継ぎや抜け目ないシステム改善に対応
8②現場の可視化

ICT測量の使分けと内製化

簡易・小型

UAV+クラウド連動⇒JV

RTK-GNSS付 UAV⇒協力会社（出来形・出来高）
土量管理：月1回

進捗確認：週1回（土量管理）

TLS（レーザースキャナー)⇒ＪＶ

起工測量：複数回

手間・大型

大型UAV⇒協力会社
UAVレーザー⇒協力会社
種類

精度

点群密度

出来形

5cm
(TLS:2cm)

1点/1㎡(1m×1m)

起工
測量

10cm

1点/0.25㎡(0.5m×0.5m）

部分払
出来高

20cm

1点/0.25㎡(0.5m×0.5m）

精度やや低い固定翼UAV⇒専門業者

起工測量

出来形・出来高（土量管理：月1回）

精度高い

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土工出来形はヒートマップ調書

出来形点群

設計データ

出来形ヒートマップ（参考）

出来形帳票出⼒（参考）従来の施工管理員による法肩の基準高等の立会検査から3次元出来形調書の提出に変更（ただし、全ての3次元情報が表示される）

10

３次元設計データは２次元図面から作成■当初契約時の2次元図面から3次元図面作成
3次元化により事前に設計照査・設計検討が可能となる
設計数量算出
⇒詳細な3次元モデルの構築
平面図

横断図（本線20m毎）

設計モデル

起工測量点群設計モデル

３Ｄ設計モデルBIM360 GLUE（iPad画面)

起工測量点群11

補強土壁と地山・境界の細部検討
用地条件や地形形状を考慮して、実施工に近い設計が可能となる打合せでの受発注者間のイメージの共有が可能となる• 施工を考慮した設計照査をしたところ、地形形状と合わないことが分かった→地形形状を考慮すると壁高20m級となり、設計要領の基準を満たさない
補強土壁

当初図面を3DCADを用いて照査• 形状を一から変更。ドローンで取得した地形形状の点群を用いて、最適な形状を3DCADを用いて設計を行った
補強土壁

3DCADを用いて構造物形状を設計

13

協力会社がパイロット道路の３次元計画検討１次協力会社（重機土工：丸磯建設）自ら、UAVを保有、測量し、点群データ、3次元施工データから施工計画立案 ⇒ これまで６日⇒１日で完了• 丸磯建設（1次：重機土工）が、UAVで現況点群を取得し、TREND製品（福井コンピュータ社製）で、最適なパイロット道路の3D検討を実施• 3Dモデルで作成されたパイロット道路の施工数量は、3次元データで算出• 3Dパイロット道路はLand-XMLデータに出力し、MGバックホウに取り込み、丁張りレスで施工を行う

パイロット道路計画（丸磯建設）

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東名まで約70cm、遠隔参加型VR施工検討
従来では、２次元資料を用いて検討会⇒「施工イメージの乖離」 ・「リスク抽出の漏れ」の可能性
関係者が集まって、現地で検討会を実施⇒「詳細なスケジュール調整」が必要

3次元施工シミュレーション＋

VRネットワークシステム

受発注者・協力業者が、「施工イメージの共有」・「詳細なリスクの洗い出し」
遠隔地から「他現場の同工事の経験者」が検討会に参加可能
東名高速の上下線間の狭小ヤードでクレーン架設。東名から約70cmの離隔

現場状況（高速道路橋梁）

TLSで点群データ取得

３次元施工シミュレーション
３次元モデル（ベルコン架設作業のモデル化）

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他現場の経験者がアバター参加で安全指導
JV事務所

本社

遠隔地から複数のユーザーが、一つのVR空間に同時に没入する機能
VRモデル内に図面や360°カメラのデータを格納でき、リアルな現場状況を確認することが可能
経験者のいる他現場

VR空間で経験者が現場指導

実際の施工状況

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③現場管理GNSS搭載のICT建機（MG、MC）
現場事務所・詰所のパソコンで盛土エリアの設定・重機にデータ転送

MG・MCブルドーザ(4台・1台）MCは経験6か月オペ

MG振動ローラ(2台)

MGバックホウ丁張レスによる省人化・測量作業員なしによる安全対策

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材料の違いを簡易ＲＩ水分計で即時に把握
GNSS転圧管理では、土質性状や変化有無を確認するため含水比を測定⇒含水比のみを簡易的に確認できる方法 ※普通のRIのように密度を測定する必要はない※含水比は基準値ではないので、性状確認できる精度があればよい。
⇒簡易散乱型RI水分計の利用 ※即時測定可能、1点45秒、重さ2kg

18JV直営ドローン週1回、工事状況のWeb共有
受注者側（JV直営、１週間に１回程度）で飛ばしたドローン測量のデータがリアルタイムにクラウド上にアップロードされる受発注者間の点群データをWEB上で共有できるツール※点群やオルソ画像作成は自動作成のため、受注者はUAVを飛ばすのみ（塩沢⼯区であれば約１時間程度、処理時間は５時間程度かかるが自動）※点群作成のための処理が点群の専用ソフトがいらないため、だれでも利用可能

WEBブラウザで点群やオルソ画像を共有 土量計算や計測も可能
JV自らUAVを飛ばす

エッジボックスで自動的に点群形成
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他5工事、約700台/日超のダンプ運行管理
⾛行データのデータサーバ化により川⻄⼯
事PC、NEXCO事務所PCで各⼯事の運行情報を把握することが可能

データサーバ（演算工房）

運行管理室（川西工事）

台数調整
時間調整

⾛⾏データ

⾞輌情報
情報の集約
注意・警報
各社事務所PC

NEXCO
事務所PC

運⾏状況

⼟運搬管理システム
管理側PC画⾯

他5工事からの土運搬の運行状況把握
ダンプ１台１台にスマホを搭載し、ＧＮＳＳ位置情報によってダンプの位置や走行状態をリアルタイムで取得する。
ダンプ位置により、走行状況の把握による安全管理を目的

⾛⾏状態の把握注意・前車接近情報・積込場満車状況
帳票
運行回数、警報回数などの出力
警報・速度超過・急加速・急発進・急ブレーキ・ルート逸脱

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トンネル遠隔立会検査 500件超の実施
発注者：現場までの移動時間の削減（往復2.0h）
受注者：データ管理・写真整理の簡略化、立会待ち時間の縮減
NEXCO事務所

遠隔立会

現場

坑内wifi

専用PC端末連絡にはWow Talkも活用【発注者画面】
施工者画面【受注者画面】
LIVEカメラ映像

計測映像
帳票入力
承認

クラウド上にアップロード、帳票出力、写真閲覧
帳票はまとめて月１回、kcubeで提出

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遠隔トンネル岩判定も試行導入
NEXCO事務所

タブレット端末＋Teams を利用した遠隔岩判「近接用」と「全景用」の2台使用※三脚で画面ぶれを防ぐ

自席にてTeams現場サテライト

JV事務所
切羽観察はJV事務所から

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④コミュニケーション

協議に３次元データ・動画を活用

ベルコンの本線から視点（高速隊・バス会社）

ベルコンの沿道状況（地元）スマートICの複雑な形状⇒取り付けランプ合流部視距・ボックスからの視点（高速隊・県警協議）

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ＩＣＴ取り組みを広める、事務所安全協議会「ICTを活用することによる安全性向上の取り組み」発注者と29件の工事関係者が参加⇒本工事メンバーが講師となって3次元設計データ作成，UAV測量，前述のVR施工検討などの取り組みを説明

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⑤情報共有BIM360docs、受発注者データ共有
発注者【やり取りするツール】
・メール ・電話・大容量ファイル便
・Kcube ・紙資料
・CD・DVD

受注者

新たなツール※品質管理書類は『BIM360docs』をKcubeでやり取りする利用して効率化【やり取りするデータ・ファイル】■工事管理資料■契約書類■工事予定・工法変更・新単価・図面、契約図書・工事立会検査 ■３次元データ
・出来形部分検査（既済）・工事予定表・３次元設計データ ■情報共有・現場視察予定
・点群データ・地元説明会・出来形検査31

ＮＥＸＣＯで工事ＰＴを立上げ、利用者ＩＤ提供
C-NEXCOBIM360001_契約書
川西工事
プロジェクトファイル

川西工事、高松ＴＮ工事の２工事で試行開始。松田工事区は職員3名、施工管理員9名が利用

01_契約図書

02_打合せ資料

03_3次元モデル

002_特記仕様書
003_契約図面
dwg、pdfファイル
001_全体（統合）002_土工04_施工計画

05_工事記録写真

09_受注者用

003_トンネル
004_擁壁
005_その他※受注者のみアクセス可能（監督員側は参照出来ない）
利用方法は自由高松トンネル工事
プロジェクトファイル32

⑥維持管理へ

維持管理へ建設段階からできること

3次元設計データに対する課題を3つに絞り、支社・本社の専門部署（技術基準、技術管理、情報システム）ならびに受注者と協調しながら進めていく①3次元設計図書（契約図書）
1) 現状、2次元図面（当初発注図）→3次元図面（ICT土工モデル）を作成済み
2) 構造物のモデル化の工程間を把握し、発注者側のニーズをもとに詳細度の設定
3) 契約図書として必要な3次元図面の仕様を明確にする②3次元による数量算出
1) ICT土工以外で、擁壁や補強土壁などの構造物や用排水工などの数量算出について、数量算出要領に記載がない
2) 数量算出のモデル化の範囲は、費用体効果や積算区分など考慮し決めていく
例）鉄筋やロックボルトなどの不可視部分はモデル化しない など・・・③BIM/CIMの維持管理への活用
1) 維持管理のニーズを考慮して、モデル化対象構造物の選定を行う
2) 対象構造物の詳細度の設定
3) 属性情報の内容や付与方法、モデルの仕様・納品方法など決める
34

3次元設計図書（契約図書）で契約する構造物の詳細度の設定
1) 詳細度100～500まであり。すべてをフルスペックで作成するにはかなりの人員と期間を要するため、構造物毎に詳細度を設定する必要がある

契約図書としての仕様
1) 3次元設計図書を契約図書として、扱うために必要な仕様を明確にする・モデルに契約項目ごとに属性を付与、契約項目ごとに数量算出、３次元モデルにするものとしないもの（従来）との選別、BIM/CIMに継承できるモデル、納品の仕方

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BIM/CIMを維持管理への引継ぎ活用する
モデル化対象構造物の選定
1) 維持管理に必要となる構造物を選定する
例）用排水工やガードレールなど
・見えなくなる埋設物（地下排水など）の可視化
・土工から舗装・施設に引き継げる作りこみ※土工工事ではすべてを作れない・・・
対象構造物の詳細度の設定
1) 保全と協議を行い、各対象構造物の詳細度を設定する
2) 一律設定ではなく、ニーズに応じて設定し、過度の作りこみを防止する
・どこに何があるのがわかればよく、ものの詳細な形は、２次元図面に飛ばす？
属性情報・納品モデルの仕様、方法
1) 属性情報として付与する情報を決める
2) 属性情報の付与方法
3) 納品モデルの仕様
4) モデルの納品方法
・品質管理の情報をどこまで入れるか？
・将来は点検データを入れれるような仕組み

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BIM/CIMのモデルや属性の作りこみに課題
モデル作成• 大規模かつ修正設計などがある工事なので、モデル化のタイミングが難しい⇒ある時期の確定資料を基にモデル化を行う⇒モデル化中に修正・変更が発生すると、作成中モデルは不要になってしまう• モデル化対象物の選定、詳細度の設定が難しい⇒何までモデル化するか、どこまでモデル化するか、どれくらい細かく作るか• ファイルフォーマットの選定が難しい⇒汎用性を持ったIFCやLandXML形式、モデリングしたアプリ形式（dwg、nwdなど）

属性情報• 施工段階で付与する属性情報の選定が難しい• 全ての施工情報を付与すると膨大な量になる「何のために使用するか」「誰が使用するか」の定義が重要⇒前段の議論や方針の策定が必須。手戻りをなくすためにも工事としてはここまで必要ないが、次の工事や将来維持管理のための作りこみが必要

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トンネルを例にとっても、品質・出来形様々有断面の形状・寸法測点No
精度

箱抜きの仕様形状・寸法

拡幅部の形状・寸法
使用材料情報覆工割り
コンクリートの品質情報「建設段階で必要なモデル・情報」とは？
「維持管理に必要なモデル・情報」とは？
「トンネル施設の情報は？」

LCCを最小化した100年使える高速道路のためのBIM/CIM技術の活用とは？

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各フェーズのモデリングと属性情報の選択
施工のためのモデル維持管理でどこまで必要？

・測量
・設計細部

・施工情報
・品質管理
・工事記録

点検

フェーズが進むと情報量も付加されていくが、維持管理段階で必要なものを選別

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積算対応のモデルを実際に形にして議論
逆Ｔ擁壁を例に積算体系に沿った数量算出できるモデル作成
・工種ごと・コンクリート種別ごと(コンクリート工・型わく工・盛土附帯工・足場工・支保工)

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施工対応のモデルを実際に形にして議論
積算体系に沿った数量算出できるモデル作成
・打設ロット割

属性付与（Navisworks・Navis+）：
契約・積算項目に関する属性・単価項目・積算パラメータ・数量41盛土の施工情報を3次元モデルに記録
ブルドーザやローラから取得した施工履歴情報
施工実績（材料種別・層厚・規定転圧回数・実際の転圧回数・含水比）をVOXELに格納。
維持管理：例えば、盛土全体の各盛土材料の位置・施工記録等を３次元で確認
転圧管理システム

施工履歴情報蓄積

3次元モデル化
３次元データ

層ごとの施工履歴
点群データとの重ね50cmのキューブ（VOXEL）に施⼯情報を付加できる

施⼯状況の「⾒える化」のため、施⼯履歴データを各モデルへの属性付与

IFCファイルへ出⼒維持管理システム
成果をIFCファイル（属性付き）化して出⼒することで、システムを限定することなく、維持管理データとして活用可能

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