（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部
第56回（令和5年度）研究発表会 論集

コ - 29 ポスター発表概要

BIM/CIM モデル活用による砂防堰堤 3 次元設計手法の提案
協和設計（株） 〇足羽創太、南部啓太、西岡孝尚、細江勇介、梶原弘樹

１.はじめに精度の高い地質モデルを作成することにより、堰堤の着底の土木事業において、令和 5 年度より原則全ての詳細設計・工事に BIM/CIM 適用が必要となり、これから更に 3 次元化が確認や根入れの照査など、2 次元では確認が困難な 3 次元的な配置確認を正確に行うことを可能とした。

1)

推進されていくと考えられる 。しかし、BIM/CIM モデルはあ

補完情報付与後

くまで 2 次元設計に対する参考資料として扱われ、設計成果の中で主たる役割を担えていないことが現状である。一方で、
BIM/CIM モデルを活用することにより、従来の 2 次元設計では見えてこなかった課題の抽出や、設計段階での施工状況の再現と影響の確認など、3 次元設計の有効性は様々な部分で発揮される。
砂防堰堤は山岳地に計画する特性上、岩線等の地質の不陸ボーリング結果のみや切土による地形改変など、地形地質条件に起因する課題が構成ボーリングモデル多く、また砂防堰堤や管理用道路などの計画施設に加えて、・ボーリング調査結果 5 本施工ヤード、転流管などの仮設施設も必要であり、狭隘空間・地質断面図より作成 6 本で施設が輻輳する。そこで本論文では、このような現状と背・地形情報より作成 4 本

景を照らし合わせて、地質モデルや掘削モデルの精度向上化
図-1 地質モデル(岩盤境界面)を目指した砂防堰堤の BIM/CIM モデルを有効活用した 3 次元の設計手法を提案した。BIM/CIM モデル作成については川田
テクノシステムの V-nas Clair を使用した。

2)掘削モデル

2．BIM/CIM モデル作成方法と設計における有効性

BIM/CIM モデル化も複雑である一方、ICT 施工が主流になって

1)地形・地質モデルきている中で、施工における BIM/CIM モデルの重要度が高く、堰堤の掘削面は複雑な 3 次元形状を有しているため、地形モデルは 2 次元設計と乖離が発生しないよう既往設計さらに用地境界の根拠にもなる重要な項目である。と同じくトータルステーション(TS)による実測図ベースで作

堰堤掘削面は所定の安定勾配を確保する形状で設定されて成を行った。なお TS 測量は高さ情報が付与されていないためおり、BIM/CIM モデルにおいても安定勾配を表現する必要が単点標高を再現し、不足箇所を LP 測量での高さ情報で補完すある。図-2 に 2 次元設計に基づき、安定勾配を表現した掘削ることにより、実測図と整合の取れた地形モデルを作成した。

モデルを示す。2 次元設計の土工横断図では、断面ごとの掘2)

地質モデルは BIM/CIM 活用ガイドライン にてボーリング削底面から小段位置が設定されているため、地形や地質の変調査結果より作成することが明記されており、ボーリングモ化を捉えておらず、2 次元設計図面に基づいたモデル化を行

デル及び砂礫と岩盤の境界を表すサーフェスモデルを作成しった場合、小段に勾配や不均一性が発生する。そのため、施た。ただし、調査ボーリングの間隔が広い場合、それらボー工時の対応に委ねられることが多いなど課題があった。

リング位置を結ぶなめらかなサーフェスが作成され、尾根や沢などの大きな地形の起伏を捉えることができていない地質モデルとなり、設計に適用できない事例が多数認められる。

▽84.30▽84.80▽79.30▽79.80▽74.80本堤案では、図-1 に示すように地質モデルの精度を向上させるため、本副堤縦横断の地質断面図や地形情報から地質モデル(サーフェス)作成用のボーリングモデルを新たに作成し、尾根や沢部の形状を補完させて地質モデルの精度向上を図った。
図-2 2 次元設計に基づく掘削モデル－ 254 －

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この結果を踏まえ、今回は 2 次元設計で表現がされていな現場等での調整が必須となる。図-5 に BIM/CIM モデルを有効

い縦横断方向以外のすべての掘削面に対しても安定勾配を確活用した 3 次元施工ステップ図を示す。BIM/CIM モデルを活保した掘削モデルを作成した。図-3 に 3 次元設計における掘用し、施工時の状況をより詳細に確認・調整しておくことに削モデルを示す。この掘削モデルでは 2 次元設計では反映さより、計画と実施工の誤差を縮小できる。また施工時に必ずれていなかった縦横断方向の勾配の擦り付け箇所の急勾配化必要となる対外説明(関係者、住民説明、広報等)では BIM/CIMによる斜面の不安定化リスクなどを評価することができ、施モデルを併用することにより、事業計画をより分かりやすく工時の安定性向上に寄与することを確認できた。

説明でき、円滑に合意形成を得ることに繋がる。

本堤コンクリートの打設

水抜き暗渠への取得断面

転流管の移設図-3 3 次元設計における掘削モデル

ポンプ打設(ブーム車)

3)管理用道路モデル
砂防堰堤の管理用道路は堰堤の上流側に堆積した土砂の撤図-5 3 次元施工ステップ図(本堤施工時)去を主たる目的としており、急峻な山岳地形に加えて山麓部の狭隘で支障物件の多い現道からの取り付けが必要となることが多い。2 次元設計では、これらの輻輳する計画を網羅することは難しく、立体的な離隔を認識しにくい。

３．まとめ
従来の平面的な 2 次元設計に加えて、空間軸が追加された

そこで、図-4 に示すとおり BIM/CIM モデルを活用した狭隘

3 次元設計は、より実現象に基づいた設計であると考える。

区間での管理用道路設計を実施した。それにより、支障物件新しい視点での検討を行うことにより、従来ではスポットのとの離隔などを明瞭化することができる。BIM/CIM モデルで当たらない新たな課題の抽出や照査を行うことが可能であり、道路ルートを計画することにより、計画の課題を視覚化した事業全体がより正確・高度な設計へと進歩する。

検討が可能であり、周辺構造物との取り合いによる手戻りがそこで、本論文では、地質サーフェスモデルの補完用ボー発生しにくい。また 2 次元図面では網羅の難しい輻輳する計リングモデル作成による地質モデルの精度向上や、端部の擦画を、BIM/CIM モデルにより明瞭化することによって計画内り付け勾配を考慮した掘削モデルの作成による掘削法面の安容の表現・把握がし易くなり、関係機関協議や地元説明時に定化など、マニュアルには記載されていない新たな手法を提も活用できる。

案した。これらの検討は、砂防堰堤だけでなく一般構造物等にも適用できるものであり、有効性を評価できた。
BIM/CIM モデルを活用した 3 次元設計は従来の 2 次元設計

登山道の付替えと比べ歴史は浅い。設計基準書等も少なく、モデル化、検討手法もまだまだ模索段階である。これからさらに 3 次元設計

導流堤の設置の特徴、優位性を見つけ出し、2 次元、3 次元それぞれの視点・強みを生かした設計を行うことが、今後の土木業界で目既設堰堤の切欠き指す地点であると考える。

井桁擁壁の取壊し

参考文献
既設橋

1)国土交通省：「直轄土木業務・工事における BIM/CIM 適用に図-4 狭隘空間での管理用道路設計

関する実施方針」の解説, 令和 5 年 3 月
2)国土交通省：BIM/CIM 活用ガイドライン(案), 令和 4 年 34)施工ステップモデル

月

2 次元設計における施工計画はあくまで机上計画であり、－ 255 －