令和6年度砂防学会研究発表会概要集

R2-18

渓流保全工を対象とした３次元設計システムの開発
パシフィックコンサルタンツ（株） ○菊池 将人・堂ノ脇 将光・飛岡 啓之（株）ラグロフ設計工房 金重 稔・山本 貴裕・石澤 好則・三宅 翔太・荻野 薫平
ダッソー・システムズ（株） 和泉 弘龍

１．はじめに上の一つとして，国土技術政策総合研究所では，寸法値等1996 年当時建設省が「建設 CALS 整備基本構想」を発のパラメータを入力するだけで簡易に作成及び集成が可表し，これを契機に国内の土木設計作業は，「ヒトが図面能な 3 次元モデル（パラメトリックモデル）の活用を検討を手書きする」時代から「ヒトが CAD をつかって図面をしている 1)．また，図 1 に示すように，菊池ら(2021)はパ描く」時代へ変化し，設計作業の生産性が大幅に向上した．

ラメトリックモデルで構築した砂防堰堤設計のテンプレ

2025 年に原則 BIM/CIM となり，BIM/CIM に触れる機会

ートモデルの開発に関して報告している 2)．

は増えている．BIM/CIM の主目的の一つは業務効率化・高図 2 に示すように，テンプレートモデルは従来技術者が度化であるものの，砂防堰堤を含む土木構造物のBIM/CIM行っている設計基準に則った設計意図を組み込んだ雛形モデル作成は 2 次元図面から 3 次元モデルを作成するこであり，異なる設計対象地点に再利用することが可能なとがほとんどのため，多くの労力を費やすことが大きな課

CIM モデルである．また，パラメトリックモデルで構築さ題である．

れているため，「図面を描く」作業を必要としない．このよ

BIM/CIM モデル作成の課題解決や設計作業の生産性向
堰堤高：9mうに，テンプレートモデルは土木設計を「ヒトが CAD をつかって図面を描く」時代から「ヒトが数字を入力して設計する」時代へ変化させ，設計作業の大幅な生産性向上が期待できる．

本堤に関わる掘削量
1,086m3
側壁護岸に関わる掘削量
115m3
副堤に関わる掘削量
1,113m3

堰堤高：14m

砂防施設は砂防堰堤のほかに渓流保全工（流路工）もある．図 3 に示すように，渓流保全工は「形状，勾配，構造物，河床材料等を考慮し，計画流量に対する計画高水位等により計算を行い，修正を繰り返して適切に設計する」3)ことが一般的であり，砂防堰堤と比べ設計プロセスが複雑である．しかし依然として，修正を繰り返して設計する方本堤に関わる掘削量
1,665m3

側壁護岸に関わる掘削量
193m3

地形

線形情報

このため，渓流保全工の設計作業の大幅な生産性向上を目的に，渓流保全工を対象としたテンプレートモデルの開テンプレートモデルは、外力条件や地形など場所ごとに異なる条件をインプット情報とし、インプット情報から設計基準等に基づき土木構造物が自動設計される構成としている。

発を行った．本稿では，その開発内容について報告する．
修正を繰り返し設計（一般的に2D-CAD）

地 形 A

地形

地 形 B

線形情報

線 形 α

線形情報

線 形 β

図 3 渓流保全工（流路工）の設計フロー

図 2 テンプレートモデルの概要図- 105 -

その他の施設の設計

外力条件

形

床固工の設計護岸工の設計外力条件

地

計画高水位の・流路工の縦断線形
・流路工の横断形の決定

外力条件

流路工の平面線形

テンプレートモデル

外力条件

対象流量の決定テンプレートモデルに設計作業を効率化させる要素として重要だと考えられがら設計検討ができる事例は確認できない．

図 1 砂防堰堤のテンプレートモデル
外力条件

値を入力し設計作業を簡易化した事例はあるものの，大幅る，現況地形と計画施設の形状をリアルタイムで確認しな

副堤に関わる掘削量
960m3

テンプレートモデル

法は，2D-CAD を活用し設計することが一般的である．数２．渓流保全工のテンプレートモデル
使用したソフトウェアでは，砂防堰堤のテンプレートモデルと同様に，パラメトリックモデリングが容易にできるソフトウェアとしてダッソー・システムズ(株)が提供する「3DEXPERIENCE® CATIA」を使用した．
図 3 に示すように，渓流保全工は修正を繰り返して設計することが一般的であり，これを容易にするため，図 4 に示すようなフローでテンプレートモデルの開発を行った．
START

平面線形検討Excel
基本事項の検討、入力・計画対象流量の設定
・断面の設定…etc

縦断情報の出力

縦断情報の読み込み

CATIA

地形取り込み曲線半径、中心線の検討
平面

３．おわりに本稿では，開発した渓流保全工のテンプレートモデ
ルのモデルフローから，渓流保全工（流路工）の設計作
業は「ヒトが 2D-CAD を描いて繰り返し検討」から「ヒトが数字を入力し繰り返し検討」する方法へ変化させることができることを示した．これにより，砂防堰堤の縦断計画の検討

線

テンプレートモデルと同様に，従来の設計手法と比べ横工の配置や縦断勾配、区間等の検討

形がN

構造条件シートの読み込み

G

図 5 「縦断計画の検討」の操作画面

下記の事項について期待できる．

構造条件シートの出力① 配置計画・予備設計の検討において，費用対効果に優れる施設配置を短時間で求めることができる

縦断計画がNG

3Dモデル配置② 施設形状に関わる数量を自動計算するため，修正した際の数量の計上漏れなどのミスが防止できる

平面線形・縦断計画がOK

施設構造の確定

テンプレートモデルは，施工性や経済性の観点での段切り、安定計算等の自動設計

数量算出

最適な施設配置計画・形状検討に優れているシステム
CADで描かず設計検討が可能

図 4 渓流保全工のテンプレートモデルのフロー開発した渓流保全工のテンプレートモデルの概要は下記の通りである．
•

大幅な設計作業の効率化を実現するため，渓流保全工の設計検討で最も労力を必要とする「流路工の平面線である．今後はこのテンプレートモデルの改良だけでなく，図 6 に示すように，テンプレートモデルと連動して BIM/CIM 空間上でシミュレーションをできることで，施設機能や施設効果など様々な検討・評価が可能になるシステム開発も行っていき，砂防分野の DX 推進の一助となるよう努めていきたい．

形」～「床固工・護岸工の設計」に関して，平面線形のみ CAD で検討するようにし，他の作業では CADを描かずに設計検討が行えるようにした•

基本事項の内容から床固工や護岸工等の構造が自動設計されるように構築し，設計検討の繰り返しが円滑に行えるようにした•

図 6 BIM/CIM 空間上のシミュレーションの事例

現況地形と計画施設の形状をリアルタイムで確認しながら設計検討ができるよう，平面線形と縦断計画の【参考資料】

検討は別々のソフトウェアとし，それぞれの情報を確

1)

（素案）
，国土技術政策総合研究所，2022 年 3 月

認しながら設計検討を行えるようにした•「縦断計画の検討」は，図 5 に示すように，誰でも検2)

菊池ら（2021）：砂防堰堤の自動設計モデルの開発について，
令和 3 年度 建設コンサルタント業務研究発表会

討しやすいように，Excel でパラメータを入力する形とした

データ交換を目的としたパラメトリックモデルの考え方

3)

国土交通省 河川砂防技術基準 設計編

4)

令和 3 年度 情報通信白書,総務書- 106 -