第64回(2020年度)

北海道開発技術研究発表会論文

倶知安余市道路におけるi-Constructionの取り組みについて― 新技術のさらなる活用による生産性の向上を目指して―
小樽開発建設部 小樽道路事務所
小樽開発建設部 小樽道路事務所
小樽開発建設部 技術管理課

第１工務課
第１工務課

○後藤 治樹久保田 良司大工 秀樹

国土交通省生産性革命プロジェクトにおいて、令和元年は生産性革命「貫徹の年」に位置づけられており、この貫徹に向け、小樽開発建設部はi-Constructionモデル事務所に位置づけされ、「３次元情報活用モデル事業」に決定された「倶知安余市道路」では昨年度から様々な取り組みが実施されてきた。本稿は、モデル事務所2年目となった今年度実施された生産性向上への取組状況について報告するものである。
キーワード：生産性向上、i-Construction、ICT、BIM/CIM
は平成31年3月にこの取り組みを先導する全国10か所の「i-Constructionモデル事務所」の一つとして選定されている。倶知安余市道路はモデル事務所が実施する「3次元情報活用モデル事業」として位置付けられており、調「倶知安余市道路」は小樽開発建設部が推進する道路事業の1つで、後志地域における世界水準の観光地形成、 査・設計から維持管理までのBIM/CIMの活用、ICT等の新技術の導入の加速化に取り組んでいる。
多種多様な食の生産空間の維持・発展を支援する、倶知
本稿では、小樽道路事務所が担当する倶知安余市道路
安町から余市町に至る延長39.1kmの一般国道自動車専用の工事における取組を中心に、本年度のi-Constructionに道路の建設を進めている。小樽道路事務所が担当するこ関する取り組みを紹介する。の事業は平成28年度までに全線が事業化されている。

1. はじめに

2. ICT活用工事等の実施件数
倶知安余市道路におけるこれまでのICT活用工事、BIM/CIM活用工事の実施件数を表-1に示す。今年度の本事業関連工事におけるICT活用工事については7件、BIM/CIM活用工事については13件（過年度よりCIM活用工事として施工されている工事3件を含む）の延べ20件が新技術を活用した工事実施となっており、昨年度より実施工事が増加している。
表－1 倶知安余市道路における新技術活用工事の実施件数
図－1 倶知安余市道路 位置図

国土交通省では、平成28年度より「国土交通省生産性革命プロジェクト」を開始している1)。その一環として、インフラの整備・管理の高度化による2025年度までに建設現場の生産性の2割向上が目標とされており、そのために「i-Construction」を推進している。小樽開発建設部

R2 年度実施

H31 年度実施

ICT 活用工事

7件

3件

BIM/CIM活用工事

13件

4件

ICT活用工事の工種ごとの内訳としては、ICT土工が3件、ICT地盤改良工が4件であり、いずれも施工者希望Ⅱ

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型による実施となっている。来年度以降もこれらの2工種に加え、事業の進捗に合わせてICT舗装工やICT付帯構造物設置工等の異なる工種へのICT等の活用も期待される。
また本年度は、ICT地盤改良工の実施において、簡易型ICT活用工事も実施された。本来は3次元起工測量・設計データ作成からICT建設機械による施工、3次元データでの施工管理、データ納品までのすべての段階でのICT活用が求められるところ、部分的な活用にとどまる場合でも経費の変更計上等を可能とする仕組みである。「現場条件によって、高価なICT建機による施工のコストが合わない」などといった実情に対する対策として導入されたもので、今後ともこのような枠組みを活用しつつ、多様な現場それぞれに沿った、より効果的な新技術の導入が促進されることが期待される。

3. 各工事における新技術の活用状況
平成28年度より順次追加されているICT活用・BIM/CIM活用に関する各種基準や積算要領により、後志地域の施工業者にも少しずつ基礎的な分野から新技術の導入が始まっている。本章では、倶知安余市道路の本年度の工事現場における、特徴的な新技術の活用事例を紹介する。
(1) 地盤改良工事におけるICTの全面的活用
倶知安余市道路の事業区間のうち、仁木町から余市町にかけての平野部には泥炭性軟弱地盤が分布し、対策工が必要となる区間も多い。この内、今年度施工された橋台背面への盛土下部となる地盤の深層混合処理(スラリー撹拌工)について、令和2年3月に新規策定された「施工履歴データを用いた出来形管理要領(固結工(スラリー撹拌工)編)」2)等に沿ったICT技術の活用が行われた。
GNSSによる高精度なマシンガイダンス、オペレータの手元等での施工状況の可視化、さらには施工履歴データを活用した出来形管理も可能である。また3次元モデ写真－1 ICT 深層混合処理実施状況ルの作成機能も実装しており、BIM/CIM活用工事としてのモデル作成にも役立つものである。
工事受注者からは、事前のデータ作成等の作業が多く手間は掛かるが、マシンガイダンスの機能により施工に際して改良体一本ごとに必要だった測量や各種計測が省略できるため、現場の作業員の負担を大幅に削減できたとの声があった。
(2) トンネル掘削工事におけるBIM/CIM等の活用
現在進行中のトンネル掘削現場において、BIM/CIMモデルの活用が多方面において進められている。
施工開始前の3次元モデルによる施工計画や安全性に関する詳細な検討をはじめ、掘削中も事前調査や先進ボーリングの結果などから切羽前方・周辺の地山性状を3次元モデル化することが行われている。その上、内空変位の計測結果等をモデル上に表示する“危険性の可視化”に関する取り組みも行っている。さらに、切羽の観察記録などをはじめ、様々なデータを3次元モデルに属性付与することで、維持管理につなげる取り組みも行われている。
また、この3次元モデルに削孔機械の削孔データを3次元モデル化してより正確な地山性状の把握につなげているほか、3Dレーザースキャナを用いた覆工巻厚の面的な出来形管理を3次元モデル上で行うなどといった取り組みも今後予定されている。

図－2 トンネル工事における BIM/CIMモデルの活用状況

これらの掘削中のあらゆるデータの収集と3次元モデル化は、上下線セパレート型として今後隣接して掘削される2本目のトンネルの施工時にも役立てられることが期待されており、単独の現場での施工における使用にとどまらない活用例といえる。
(3) 橋梁下部工事におけるBIM/CIMモデルの活用
山間部における橋梁下部工事において、BIM/CIMモデ
ルは施工計画段階から活用されている。
斜面上の橋台の施工現場において、工事発注時の施工ヤードは、盛土による造成が必要になるほか、工事用道路が急勾配となり、道路設計要領の基準範囲内ではあGOTO Haruki, KUBOTA Ryoji, DAIKU Hideki－ 144 －

るが実際の施工では作業効率を下げる要因となることが想定された。そこで、現地でレーザースキャナによる測量を実施し、3次元モデル上での検討を行った結果、施工ヤードの基面を当初設計より切り下げることにより、盛土施工量の低減と工事用道路の勾配緩和を両立できる、との提案を受ける事例があった。これは、工事におけるBIM/CIMモデルの活用により、受発注者双方にとって合理的な施工計画を実現できた好事例である。
図－4 4次元モデルによる橋梁架設計画の検討状況で作成されたオリジナルファイルに加え、国際標準化されたソフトウェア間のデータ交換形式であるIFC形式のファイルでの納品が求められている。本工事の成果品においてもIFC形式のファイルでの納品が実施された。また、CIMモデルに求められる属性情報の付与については、オリジナルファイルおよびIFC形式のファイルにて内部参照が可能な直接付与が行われた。昨年度まで工事を実図－3 BIM/CIM モデルによる作業土工の検討状況施していた別の橋梁上部工事でのCIM納品においては、外部参照の形での属性情報の付与がオリジナルファイル(4) 橋梁上部工事における3次元モデルの多方面の活用のみに対して行われていたため、技術的な進展と基準等今年度竣工となった鋼橋の上部工事においては、受注の整備によって高度な3次元情報の活用が行える環境が者希望型のCIM活用工事として3次元モデルを多方面に整いつつあるといえる。
活用する事例があった。
また、契約図書化に向けたCIMモデルの構築のため、工事の発注時に提供された設計図は2次元であったが、 3次元モデルはさらに機能を付与して「3DAモデル」化
これは完成形の図面であるため、工場製作時には橋梁のされた。これは幾何形状のみを表現する3次元モデルにたわみを考慮しキャンバーを付与する必要がある。製作各部材の属性情報(アノテーション)が付与されるCIMモ前にキャンバーを付与した図面を新たに作成するこの一デルに加え、寸法などの注釈(アトリビュート)が関連表般的な作業に際し、キャンバーを付与した工場製作用の示できるように追加され、さらにモデル管理情報や2次3次元プロダクトモデルを作成した。
元図面等を付与したデジタル情報のことである。本工事
このプロダクトモデルは、照査や施工の段階での活用の成果品は「3次元モデル表記標準」4)を参考に作成されが実施されている。橋台・橋脚やベント・斜吊鉄塔、クており、3DAモデルとしてはオリジナルファイルをベーレーン等の資機材モデルを国土地理院の地形図から作成スとして納品され、共通ファイル形式として幾何形状とした簡易的な地形モデル内の3次元空間内に再現し、受注釈の表示が可能な状態の3D-PDF形式のモデルも納品
注者が開発した3次元架設計画システムによる架設計画されている。の検討を行うなど、現場での手戻りを減らすための様々
現在のBIM/CIMに関する要領5)では、納品に際してはな照査や検討を実施した。この架設計画検討については、 上で述べたような「オリジナルファイルおよび標準化さ3次元モデルに時間軸を導入して架設順序をシミュレーれたファイル形式」の双方での納品が求められる。受注トする4次元モデルとしての活用も実施されており、さ者が使用するソフトウェアは制限されていないが、そのらにシミュレーションの様子をアニメーション動画とし種類によって3次元モデルの構築方法や各属性の付与方て現場における作業手順会議に活用したり、工事紹介動法などがそれぞれ異なるファイル形式で記録されるため、画を作成し、多くの現場見学会においても活用されるな作成された3次元モデルを他の業務・工事等で活用するど、多様な活用が実践された。
際にそのままでは互換性がなく支障になる。このため、成果品としてのCIMモデルの納品に当たっては、キャ異なるソフトウェア間でのデータの交換のために業界団ンバーを付与しない完成形の3次元モデルが必要とされ体が新たなファイル形式の策定を進めており、この形式た。これは、受注者が自社開発したソフトウェアの機能での納品を国土交通省が要求しているものである。ただを使って工場製作用モデルから変換しており、発注当時し、現在のこのような標準化されるファイル形式はオリ(平成30年)の「CIM活用工事実施要領」3)に基づいたCIM
ジナルファイルにある多くの機能や情報が適切に引き継モデルとして作成された。
がれず、またオリジナルファイルより重いデータとなる構造物モデルのCIM納品時には3D CADソフトウェアことがあるという問題が未だに大きく残り、このためにGOTO Haruki, KUBOTA Ryoji, DAIKU Hideki－ 145 －

オリジナルファイルでの納品を求めなければならないのが現況である。BIM/CIMモデルの広範な利活用を今後進めるにあたっては、将来の活用場面を適切に見据えた上で、標準化されるファイル形式に求められる機能と、そこに付与されるべき「真に必要な」属性情報とは何かについての検討が進められ、環境が整備されていくことが期待される。

4. 小樽開発建設部としての取り組み状況
前章では、ICT活用工事やBIM/CIM活用工事として発注した工事における受注者の取り組みを主に紹介してきた。本章では、i-Constructionモデル事業所としての小樽開発建設部における新技術等の導入促進に関する取り組みを紹介する。

(5) 遠隔臨場に関する取り組み(1) 職員を対象としたBIM/CIMに関する研修の実施
小樽道路事務所において、昨年度からwebカメラを用いた遠隔臨場の試行は実施していたが、今年度は国土交
昨年度から継続した取り組みとして、3D CADソフト
6)
通省が令和2年3月に作成した試行要領 に基づき、山間ウェア会社から講師を招いた職員向けの講習会を実施し部の橋脚施工現場において発注者指定型での試行を実施た。BIM/CIMの活用を推進する背景の講義から始まり、した。
既存のBIM/CIMモデルを使用してどのようなことができ小樽道路事務所に外部のネットワーク回線と併せて設るかを簡単に操作する体験を行い、計画・設計・工事の置したPCを使用し、現場の施工業者のスマートフォンそれぞれに携わる幅広い技術系職員が参加した。このよとSkypeによるビデオ通話での遠隔臨場を実施した。現うな講習会の実施によって、職員がBIM/CIMモデルに触場での使用端末として、今回は発注者の映像の見やすされる、知る機会を設けている。
重視と、撮影者が撮影中も撮影映像を確認しやすいよう、一般用のスマートフォンと市販のスマートフォン用ジンバル(電動スタビライザ)を併用して実施した。今年度については、発注者指定型での試行に受注者が必要とした費用の全額が設計変更の対象となっている。
山間部の現場ということもあり、通信環境が悪い位置
では画像や音声が若干乱れる場合もあったが、概ね順調に実施ができた。小樽道路事務所から現場までの移動時間は片道45分程度であり、大幅な時間短縮効果により発注者側の生産性の向上を実現できたとともに、新型コロナウイルス感染症対策の観点からも有効であったと考えられる。
写真－3 BIM/CIM 勉強会の実施状況
一方、遠隔臨場による確認実施者が現場技術員である
場合は映像と音声の録画が必要となるが、これらの記録動画の確認・編集等の作業が増えるといった課題もある。 (2) 設計段階でのBIM/CIM活用の促進
1章にて述べたとおり、倶知安余市道路は3次元情報活
また、遠隔臨場における受注者が撮影する映像だけで用モデル事業に選定されている。モデル事業においては、は伝わらない、監督員や現場技術員が実際に現場を見て継続的な3次元データの活用による業務プロセスの改善、回ることにより気がつく事象もある。このため、実際に建設生産・管理システム全体の効率化が求められている。
現場を訪問する臨場と遠隔臨場の使い分けのバランス等
構造物に関する設計段階のBIM/CIMの活用促進として、についても、各現場に合わせて適切に考慮する必要があi-Constructionモデル事務所に選定された令和元年度からる。
一部の橋梁の詳細設計業務においてBIM/CIMモデル化を実施し、令和2年度以降に実施される橋梁詳細設計についても順次BIM/CIMモデル化が実施される予定である。
また、土工区間の3次元設計として、土工形状モデルの作成を一部区間で試験的に開始しているほか、事業区間全体の航空測量を実施するなど様々取り組みを開始している。
国土交通省のBIM/CIM活用の方針7)として、令和3年度
写真－2 遠隔臨場の実施状況には原則すべての大規模構造物の詳細設計で3次元モデルの作成・納品が求められており、令和4年度には一般土木・鋼橋上部の大規模構造物の工事で、令和5年度にGOTO Haruki, KUBOTA Ryoji, DAIKU Hideki－ 146 －CIMモデル上での自動数量算出や施工段階における設計成果品の照査があげられている。3章で述べた橋梁下部工事において、3D CADソフトウェア上で開いたCIMモデルで鉄筋の数量の自動算出を行うなどの取り組みが実施されている。現在は特定のソフトウェア上でしか実施の確認をできておらず、各方面の環境整備が必要となるが、3次元モデルを正とする契約図書化に向けた取り組みに併せた進展を期待したい。
また、小樽開発建設部では、「積雪寒冷地であること」などといった北海道らしさ、小樽管内らしさなどの地域特性を重視し、事業中、あるいは事業完了後の供用中に活用できる新規の取り組みができないか検討中である。

図－5 土工形状の BIM/CIMモデルの作成状況

は小規模を除くすべての工事においても設計3次元モデルを用いた設計図書の照査、施工計画検討が求められる(4) i-Constructionが地域に波及するための取り組みこととなっている。こうした方針に対して、モデル事務i-Constructionの推進には、設計・施工・維持管理の所としてどのようなことが先進的に取り組むことができ工事・業務の受注者の取り組みが欠かせない。特に、こるのか、ロードマップを作成しながら検討を進めている。
うした工事・業務の担い手の主力となっている地域の企業に新技術の活用が浸透していくことが求められている。
(3) 事業全体の情報プラットフォームに関する検討
しかしながら、現在の小樽管内においては、積極的にモデル事業で求められている事業全体の統合モデルの企業が取り組みや活用を実施している企業がある一方で、作成に向けた検討として、路線全体を俯瞰する情報プラ依然として活用状況が思うように広がりを見せていないットフォームの構築の構想がある。国土交通省が検討す状態である。この状況を打破しi-Constructionによる生産る「国土交通データプラットフォーム(仮称)」の整備構性向上の取り組みがより波及するよう、様々な取り組み
想8)におけるインフラ・データプラットフォームに相当が必要とされている。
し、建設生産プロセス全体のデータを一元的に管理する小樽開発建設部では、i-Constructionモデル事務所に選データ基盤となるもので、地理情報システム（GIS）を定される以前の平成30年秋より、「小樽開発建設部i活用しての構築が可能か検討を進めている段階である。
Construction推進連絡会議 Ti-4」を設立している。これは、倶知安余市道路は他の10のモデル事業に比べて事業延事業化された倶知安余市道路の工事本格化を前にして、長が非常に長く、大規模な切盛土や多様な構造物などi-Constructionの導入の促進による生産性の向上と建設現様々な要素が連続して所在する。よって、事業全体での場の魅力向上を図るために設立されたもので、小樽開発効率的なマネジメントが求められる一方で、他のモデル建設部、小樽建設協会、小樽測量設計協会と、オブザー事務所が想定するBIM/CIMモデルとしての「統合モデバーとして参加する北海道後志総合振興局の4機関からル」と同じ詳細度の統合モデルを事業全体で構築すると、構成される。
桁違いな情報量のモデルとなる可能性がある。このため、昨年度はBIM/CIMを活用している測量現場の見学会や複数年度・複数の工事・業務をまとめる「統合モデル」をどういったスケールで作成するか、事業全体でのプラットフォームを作成するときにインフラのデータとしてどの程度の情報量や紐づけが必要かといった検討が必要とされている。
(3) 小樽開発建設部特有の今後の取り組み
小樽開発建設部では、設計段階で作成したBIM/CIMモデルの活用方法の一つとして、入札時の契約図書化が検討されている。本年度発注した橋梁下部工事において、3次元データを公示する入札方法を試行したが、電子入札システムのデータ容量では対応できずCD-Rでの配布となるなど課題があった。発注手続き段階からのBIM/CIMの活用として今後の環境整備に期待したい。
同様に、小樽開発建設部での重点的な検討項目として、GOTO Haruki, KUBOTA Ryoji, DAIKU Hideki－ 147 －

写真－4 Ti-4 ICT 地盤改良見学会の実施状況

BIM/CIMに関する勉強会を実施しており、令和2年度の取り組みとしては、3章で触れたICT地盤改良工の見学会を実施している。今後ともこのような取り組みを継続していく予定である。
多くの企業にi-Constructionに前向きに取り組んでもらうためには、このような周知の取り組みに加え、真に必要とされる新技術の活用とは何かを見極めつつ、新技術の導入に関する各種要領や積算基準の継続的な見直し・追加によって新規導入へのハードルを下げていく試みが求められる。

5. 発注者としての「生産性向上」
i-Constructionの推進には、建設生産システム全体の生産性向上、魅力向上という最大の目標がある。また、近年議論が活発になってきたDX(デジタルトランスフォーメーション)の考え方にも同調し、建設業界以外への波及を見込んだ社会基盤の高度な情報化を推し進めるツールの一つといった側面も存在する。現在のICTや3次元データの活用などの取り組みはすべてこのような到達目標のもとに推し進められており、こういった様々な革新的技術は、並行して「発注者の生産性向上」にも大きく寄与するという側面も持ち合わせている。
i-Constructionの推進により得られる発注者のメリットとして、最も大きいと考えられるのは「高度なデータが電子的に蓄積・管理され、容易に閲覧・共有できること」ではないだろうか。
例えば、BIM/CIM等の3次元データを工事において活用することで、見る人がイメージしやすくなることにより現場や地域における合意形成等の円滑化が図られることは知られているが、このメリットは発注者としても十分役立てることができるはずである。
組織内や受発注者間での打ち合わせの際、現在は2次元の図面や写真等をメールでやり取りし、あるいは紙に印刷して対面の打ち合わせをすることが多い。紙や2次元の図面データは書き込みや編集がしやすく、持ち運びや受け渡しも容易な手軽さがメリットである。ただ、現場で作り上げる立体の構造物等を横断図や縦断図といった2次元図面での切り出しだけで完全に表現し、見る人が理解することは難しいことも明らかで、特定の断面の状態しか確認できないことによって本来知りたかった断面の情報は推測による補足となってしまう等といった欠点もある。

BIM/CIMの取り組みの進展により3次元化されたデータが使えるようになれば、受注者単体での取り組みにとどまらず、発注者としても詳細の確認や打合せに3次元の理解しやすいデータが使えることとなり、詳しいイメージのスムーズな共有に資するほか、3次元データから任意の位置の2次元図面を切り出す等の対応もできるようになる。

6. むすび小樽開発建設部ではi-Constructionモデル事務所に選定されて2年目となり、受注者の先進的な取り組みも多くみられる中でモデル事務所としての取り組みも少しずつ検討を重ねている段階である。この先もi-Constructionに関する生産性向上の動きが全国で加速していく中で、我々発注者としても流れに乗り遅れずに不断の努力を続けていく必要がある。そういった取り組みを積極的に実施していくことで、併せて発注者自身の業務の円滑化、生産性の向上に繋げていく所存である。

謝辞：この論文を執筆するにあたって、協成建設(株)、(株)草別組、(株)長組、日立造船(株)、飛島・中山特定JV、
西松・草別特定JVの皆様には貴重なお話や資料のご提供をいただき、大変お世話になりました。この場を借りて厚く御礼申し上げます。
参考文献
1)国土交通省総合政策局政策課：国土交通省生産性革命プロジェクト[第 5版] 令和元年 7月
2) 国土交通省：施工履歴データを用いた出来形管理要領(固結工(スラリー撹拌工)編)(案) 令和 2年 3月
3)国土交通省：ICT の全面的な活用の推進に関する実施方針別
紙-10CIM 活用工事実施要領 平成 30年 3月
4) 国土交通省：3次元モデル表記標準(案) 第 3 編構造編第 1章橋梁編 平成 30年 3月
5) 国土交通省：BIM/CIMモデル等電子納品要領（案）及び同解説 令和 2年 3 月
6) 国土交通省大臣官房技術調査課：建設現場の遠隔臨場に関する試行要領(案) 令和 2年 3 月
7) 国土交通省：第 4回 BIM/CIM推進委員会資料 3 今後のBIM/CIM適用拡大に向けた進め方について 令和 2年 9月 1日
8)国土交通省：国土交通データプラットフォーム整備計画(参考資料) 令和元年 5月

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