２０２３

一般社団法人防衛施設学会主催

令和４年度年次研究発表会論文集）

年次フォーラム２０２３（令和４年度年次研究発表会論文集）

令和５年４月

令和５年２月（一社）（一社）

Japan Society of Defense Facility Engineers一般社団法人防衛施設学会年次フォーラム 2023

論文集目次

「建設技術」
座長：野々山栄人（防衛大学校 建設環境工学科）① 飛行場におけるドローン運用の問題点とその対策について
山本来実, 日南茂雄（（株）アクティオ），河井孝文（エアロセンス（株））・・・１② 埋設物や空洞の調査を飛躍的に効率化！
－物理探査による埋設物等調査の新技術－
本田一行（国土交通省），金指勝，内藤好裕，楠本浩司（大和探査技術（株））・・・９③ 大規模事業におけるクラウドを活用した工事業者間の情報共有について
森暁雄，小原良子，吉岡正泰，住本英樹，
大森陽一（パシフィックコンサルタンツ（株））・・・15④ ジオセル補強地盤の車両走行性に関する室内模型実験宮本慎太郎，宮田喜壽（防衛大学校）・・・21「防災・環境」
座長：副島正睦（環境省 水・大気環境局）⑤「強かな」防災・応災・減災コンセプト構築の取り組みについて〜NPO 法人 貯水タンク防災ネットワーク（Chonet）を通じた活動事例〜
荻原洋聡，石川友樹（（株）エヌ・ワイ・ケイ）・・・23⑥ 災害時の避難生活を支援する「非常用生活用水浄化装置」の開発～衛生的でストレスのない被災生活のために～
中根圭介（ユーティリティ・ソリューションズ），
栗田恵子（コアララボ、東京大学大学院）・・・33⑦ フィルターイノベーションによる環境修復
PFAS 水浄化、水・空気の循環利用
山内仁，西村章，西村聡，角田真之（（株）流機エンジニアリング）・・・41⑧ PFAS 汚染土壌の浄化工法開発に向けた基礎的検討
梅原悠平，國井聡，赤松佑介，芳賀直樹，竹澤正太郎（前田建設工業（株））・・・49⑨ 油含有土壌を対象とした効率的なバイオ処理技術の開発
日野良太，西川直仁，藤井雄太（（株）大林組），
廣瀨孝三郎，松原仁，新里尚也（琉球大学）・・・55「地盤・施設防護」
座長：堀口俊行（防衛大学校 建設環境工学科）⑩ 限界状態設計法構築のためのアンカー補強材の土中挙動解明に関する研究
野々山栄人，宮田喜壽（防衛大学校）・・・63⑪ インテグリティ試験による杭の健全度調査
内田篤貴，篠田里子，齊藤弘昭，割ヶ谷隆志（日本物理探鑛（株））・・・65⑫ 衝撃的張力作用時に塑性変形を考慮した緩衝構造の実験的研究
別府万寿博（防衛大学校），
西本安志，浮島徹，廣岡宗一朗，西村佳樹（シバタ工業（株））・・・71

「建設技術」

防衛施設学会 令和 5 年度年次研究発表会（2023 年 2 月）

飛行場におけるドローン運用の問題点とその対策について
ISSUES OF THE DRONE OPERATION AT AIRFIELDS AND ITS COUNTERMEASURE
山本来実* 日南茂雄* 河井孝文**
YAMAMOTO Kurumi, HINAMI Shigeo and KAWAI Takafumi* (株) アクティオ ICT 推進部 ICT サポート課（〒103-0075 東京都江東区新砂 3-6-41）**エアロセンス(株) ドローン事業部 兼 ソリューション開発事業部（〒112-0002 東京都文京区小石川 5-41-10）

キーワード：ICT, 無人航空機, ドローン, 飛行場, 避難（ i-Construction , Unmanned Aerial Vehicle, Drone, Airfield, Evacuation ）1．はじめに建設工事は、建設生産プロセス全体における生産性向上を推進するよう求められている。具体的には調査・測量から設計、施工、検査、維持管理・更新に至る各段階における受発注者の連携等を通じて、小型無人航空機（以下、「ドローン」）による３次元測量や ICT 建機の活用等、ICT 活用工事の推進等や、３次元モデルにより、設計から施工、維持管理に至るまでの建設ライフサイクル全体で情報を蓄積し活用する BIM/CIM の積極的な活用が必要である。
図―１ ドローンに対する主なサイバー攻撃の経路例
特に、飛行場施設においては、広範囲な滑走路や着陸帯（参考文献：５）などの空港施設を迅速に調査や情報収集を行う観点から、ドローンによる調査は極めて有効である。
また、攻撃経路の検討をもとに、模擬攻撃プログラムにこのため、本紙は、飛行場におけるドローンの活用にあたり、航空機の運用に支障が生じないように、どのように より、表―１のとおり脆弱性を検証した結果を示す。
ドローンを安全に飛行させるかについて検討し、その方法
表―１模擬攻撃による脆弱性の検証（参考文献：５）を提案するものである。

2. ドローンのセキュリティ対策
2.1 ドローンに対するサイバー攻撃と対策
飛行場等の施設においてドローンを活用するにあたり、運用方法のほかに、セキュリティ対策として次の２つのリスクがあると考える。
① データ漏えい：飛行記録データを含む機微情報の窃取・漏洩② 操縦不能・乗っ取り：上昇・下降等の操作信号や、
緊急着陸の信号などを行い、ドローンに使用者の意図しない行動をさせる
サイバー攻撃の概要は、図―１に示す。

-1-〇サイバー攻撃への主な対策検討

通信の暗号化
安全な Wi-Fi の使用、Wi-Fi ネットワークの監視
Wi-Fi 以外の無線通信傍受への対策
海外製品依存からの脱却
位置情報の改ざん対策

2.2 セキュリティ対策を踏まえたドローンの機種の選定についての提案
ドローンの使用にあたっては、既成品を使用しなければならない。また、飛行場で使用するドローンの機種は、機種が保有する性能のほか、ドローンの不正操縦や乗っ取り及びデータの漏えいのリスクの観点からの検証を行い、機種選定を行うことが必要である。
ドローンの採用にあたっては、セキュリティや機種自体の信頼性を確保しつつ、機種の検証を容易とする
ため、図―２のフローに従い、選定することを提案する。

（以下、「各省申合せ」）の手続きを経た機種である場合、採用④ 候補機が、上記③の機種ではないが、既に各省申合せの手続きを経て、政府等機関に調達した実績のある企業の機種である場合、採用⑤ 選定後は、航空機や他のドローンとの相互間の安全確保のため、国土交通省に「飛行情報共有システム」に登録
次章に示すが、今回の飛行実験で用いたドローンは、機種選定③によるものである。

ドローン機種選定

3 緊急時飛行操作実証実験

YES

YES

機体認証
を取得*

YES

技術基準適合
認定品**

NO

既に
調達手続き
経た機種***NO

YES

採用する機種飛行計画を事前に
国土交通省の
航空情報共有システム
に登録

既に
調達手続き
経た企業****

NO

3.1 着陸性能実験の目的
ドローンが飛行場地区を飛行する場合には、航空機の運用に支障が生じないように、航空法に規定する制限表面（進入表面・転移表面・水平表面）外に退避する必要がある。このため、本実験では、ドローンを降下及び水平に退避させる時間を計測し、退避時間と距離との相関を検証する。検証の結果は飛行場運用者との調整の資とする。
ドローンは、機体ごとにメーカーの機体性能が示されているが、機体を降下するにあたっては、対地衝突回避のため、
機体性能の運動よりも低い速度で移動することが想定されるため、実機を飛ばして検証することとした。

NO

採用しない機種

3.2 対地速度と対気速度
飛行速度には、対地速度と対気速度がある。
・対地速度：航空機の地表面に対する相対的な速度
・対気速度：機体と大気（空気）との相対速度
向かい風のなかを飛行した場合には、「対気速度＝対地速度＋風速」となり、対気速度の値は、対地速度の値
より風速の値だけ大きくなる。追い風に飛行した場、対気速度の値は、「対気速度＝対地速度－風速」となり、対地速度の値よりも小さくなる。

【解説】*
航空法により国土交通省に機体認証を取得されたもの**
電気通信事業法に基づく技術基準適合認定*** 「政府機関等における無人航空機の調達等に関する方針について（令和２年９月１４日）」（関係（以下「省庁申合
省庁申合せ 1））せ」）に則り、 既に政府機関等で調達された機種**** 使用する機種は、政府機関等で調達された機種ではないが、別の機種が省庁申合せで協議され、既に調達した実績のある企業のもの

Ｖa = Vg ＋ Ｖｗ
対地速度 Vg、対気速度 Va 、風速 Vｗ（向風を正）図―２ ドローンの機種選定のフロー（案）

降下速度は、横風があったとしても、航空機の地表面に対する相対な速度である対地速度をゼロとして、鉛直の速度成分を評価するため、横風の影響はない。

〇機種選定のフロー① 航空法に基づく、ドローンの機体認証の確認② アクセス制御機能等の対策の観点から、電気通信事業
法に基づく「技術基準適合」の認定の確認（技適マークの確認）③ 候補機が、ドローンの調達のための「政府機関等における無人航空機の調達等に関する方針について（令和２年９月１４日）」（関係省庁申合せ 1））

図―３ 対地速度と対気速度３（参考文献：６）

飛 行

-2-

〇実験状況

3-3 飛行実験
試験場所）
東京フライトパーク守谷飛行場（茨城県）
使用した機体）エアロボ PPK：型番/AS-MC03-PPK
実証実験日時）2022 年 12 月 16 日
気象条件）
地上風速 2 m/s (7.2 km/h)
上空風速 5 m/s (7.2 km/h)、風向き東に 110 度

図―５ 降下速度検証の状況〇結果
表―３ 自律飛行モードで着陸するまでに要した時間① 実験場所での速度評価〇実験内容
屋外自然風がある状態で簡単な飛行ルートを飛行
後、離発着地点上空（相対高度 30m）から着陸するま
での時間を計測する。また、相対高度 30m から着陸モードの指示を出したときの操作も記録する。
※計測時注意事項：離発着地点からの相対高度 8m の箇所でスピードが変化。

１回目

36.28 sec

２回目

37.02 sec

３回目

37.07 sec

平均時間

36.08 sec

自律飛行モードで離発着地点上空（相対高度 30ｍ）から着陸するまでに要した時間は平均で約 36.08 秒であった。
② 退避行動の検証（水平方向移動）〇実験内容
屋外自然風がある状態で、離発着地点上空（相対高度10m）から水平方向に移動する飛行を実施。計測地点には関係者が待機し、ストップウォッチで地点通過時のタイムを記録する。計測地点は別途協議。
※計測時注意事項：上空を飛行するため、概算でのタイムとなる。

図―４ 実験場所での速度評価
表―２ 機体の飛行設定内容
型 番

AS-MC03-PPK

飛行
モード

自律飛行

飛 行 内 容単 位上昇スピード2.0 m/s

下降スピード

1.5 m/s

相対高度 8m 以上の下降スピード

1.5 m/s

相対高度 8m 未満の下降スピード

0.5 m/s

着陸モードの下降スピード

0.5 m/s

図―６ 退避行動の検証実験（水平方向移動）〇機体の飛行設定内容
機体の制御：①自律飛行モード（速度 5 m/s）
②マニュアルモード（速度 2 m/s）
③高速マニュアルモード（速度 8m/s）〇実験評価内容
実験回数３回
高度毎の降下速度と降下時間〇実験評価内容
自律飛行、マニュアル飛行 各３回
高速マニュアル飛行 １回
水平方向の移動時間（50m 地点迄）※高速マニュアルモードは通常運用で設定できない仕様である。

〇実験の目的退避に係る自律飛行モードの降下速度の検証を行う
ため。

-3-

〇実験の目的
退避に係る、自律飛行モード、マニュアルモード、高速マニュアルモードで水平方向移動するのに要した時間を比較するため。※高速マニュアルモードは通常運用が出来ない仕様だが、今回は検証データを取得するため
１回のみ実証実験を行った。

間は平均で約 13.5 秒であった。
マニュアルモードで離発
着地点上空（相対高度 10ｍ）から 50ｍ先の地点まで水平方向に移動するのに要した時間は平均で約 27.8 秒であった。高速マニュアルモードで離発着地点上空（相対高度 10ｍ）から 50ｍ先の地点まで水平方向に移動するのに要した時間は 9.4 秒であった。

〇実験状況

〇考察
自律飛行モードで水平移動するのに要した時間はマ
ニュアルモードと比較して約 50％の飛行時間となった。
自律飛行モードと比較して高速マニュアルモードで水平移動するのに要した時間は、自律飛行モードで要した時間の約 70％の飛行時間となった。しかし、高速マニュ
アルモードは通常運用ができない仕様であることに加え、自律飛行モードと比較し操縦難易度が高く、オペレーターが機体の位置を目視しつつ障害物がないかを確認する必要があるなど、人為的なミスが起こる可能性がある。また、測量ミッション中にマニュアルモードに入れて電池残量が 30％になった場合は自動帰還モードに入るため、飛行場でのマニュアルモードは推奨できない。
したがって、安全かつ迅速に飛行するには自律飛行モードでの運用が有効と考察できる。

図―７ 水平方向移動検証の状況③―１ 退避行動の検証（斜め方向移動マニュアル操作）
図―８ 水平方向移動検証（イメージ）〇実験内容
屋外自然風がある状態で、離発着地点から距離 300m
付近（地点 A、距離は操作端末上で確認）の上空（相対高度 50m）でホバリングしている機体を離発着地点上空
約 10m まで斜め方向にマニュアル操作を実施し飛行させる。その後自動着陸モードに切り替え、着陸するまでのタイムを記録する。
※計測時注意事項：上空を飛行するため、概算でのタイ
ムとなる。

〇結果
表－４ ①自律飛行モードでの水平移動時間
時間

速度

１回目

13.78 sec

3.62 m/s

２回目

13.49 sec

3.70 m/s

３回目

13.24 sec

3.77 m/s

平均時間13.50 sec

3.70 m/s

カタログ
スペック

5 m/s

〇機体の飛行設定内容
機体の制御：マニュアルモード（速度 2.0 m/s）
着陸時のみ自律飛行モード（速度0.5 m/s）
〇評価内容
マニュアル飛行＋自動着陸 ３回
着陸までのトータル時間

表－５ ②マニュアルモードでの水平移動時間
時間

速度

１回目

28.84 sec

1.73 m/s

２回目

26.65 sec

1.87 m/s

３回目

27.26 sec

1.83 m/s

平均時間27.60 sec

1.81 m/s

カタログ
スペック

2 m/s

表―６ ③高速マニュアルモードでの水平移動時間

１回目

時間

速度

カタログ
スペック

9.4 sec

5.31 m/s

8 m/s

自律飛行モードで離発着地点上空（相対高度 10ｍ）から 50ｍ先の地点まで水平方向に移動するのに要した時-4-

図―９ 退避行動の検証実験（マニュアル操作）

〇実験の目的300ｍ離れた上空の地点から、マニュアルモード（着陸時のみ自律飛行モード）で斜め方向へ帰還するのに要した時間を検証し、同じように自律飛行モードで帰還するのに要した時間を比較するため。
〇結果
表―７ マニュアル操作で着陸するまでの時間
図―１０ 退避行動の検証（RTL 自律飛行操作）

運動

斜め下降 ①

着陸 ②

距 水平

300 m

0m

離 鉛直

40 m

10 m

１回目

156 sec

22.06 sec

178 sec

２回目

156 sec

20.32 sec

176 sec

３回目

157 sec

24.07 sec

181 sec

平均時間

156 sec

22.15 sec

178 sec

合計①＋②〇実験の目的300ｍ離れた上空の地点から、自律飛行モードで帰還するのに要した時間を検証し、同じようにマニュアルモード（着陸時のみ自律飛行モード）で斜め方向へ帰還す
るために要した時間を比較するため。

マニュアルモードで離発着地点から距離 300ｍ先の上空（相対高度 50ｍ）にホバリングしている機体を離発着地
点上空（相対高度 10ｍ）まで斜め方向に移動し着陸するまでに要した時間は平均で約 156 秒であった。離発着地
点上空（相対高度 10ｍ）から着陸するまでに要した時間は平均で約 22.2 秒であった。
上空から斜め方向に移動しながら、下降が出来るモー
ドはマニュアルモードのみである。マニュアルモードで斜め下降運動は、操縦士の練度によるところであるが、３回の実験で、時間に差が出ないことが分かった。

〇結果
表―８ RTL 自律飛行操作で機体が離発着地点
上空まで水平移動し着陸するまでの時間③―２ 退避行動の検証（RTL 自律飛行操作）〇実験内容
屋外自然風がある状態で、離発着地点から距離 300m
先（地点 A、距離は操作端末上で確認）の上空（相対高度 50m）にホバリングしている機体を離発着地点まで自律飛行のまま強制帰還（RTL モード）させる。その自動着陸するまでのタイムを記録する。
※計測時注意事項：上空を飛行するため、概算でのタイ
ムとなる。

運動

水平 ①

着陸 ②

距 水平

300 m

0m

離 鉛直

0m

50 m

１回目

62 sec47.25 sec

110 sec

２回目

63 sec48.62 sec

111 sec

合計
①＋②

３回目

62 sec47.68 sec

110 sec

平均時間

62 sec47.85 sec

110 sec

自律飛行モードで離発着地点から距離 300m 付近の上空(相対高度 50m)でホバリングしている機体を離発着地点まで強制帰還させるのに要した時間は平均で約110 秒であった。また、離発着地点上空へ水平移動するのに要した時間は平均で約 62 秒であった。

③ ―３ 斜め方向移動マニュアル操作と RTL 自律飛行
操作との比較

〇機体の飛行設定内容
機体の制御：自律飛行モード水平移動（速度 5 m/s）
着陸時のみ自律飛行モード①相対高度 8m 以上では速度 1.5 m/s②相対高度 8m 未満では速度 0.5 m/s

ドローンの位置が水平距離 300ｍ、高度 50ｍからの退避させるための時間については、下表で示す。
表―９ 斜め方向移動マニュアル操作と RTL 自律飛行
操作との移動時間の相関〇評価内容
強制自動帰還 ３回
水平方向移動時の移動時間
降下時間
トータルの移動時間時間-5-

斜め方向移動マニュアル操作①

自律飛行操作②差①―②

178 sec

110 sec

68 sec〇考察
斜め方向へ移動し、下降するマニュアルモードの退避
時間は、水平方向へ移動する自律飛行モードと比較すると、約 68 秒多く時間を要した。
マニュアルモードは、斜め方向に移動するために距離が短縮できるが、操縦を手動で行うために、ドローン自体の速度が遅くなる。このことから、水平距離が長い場
合には、退避方法は、自律飛行モードの方が優位である。
3-4 飛行場施設の退避方法の提案
ドローンの緊急退避については、マニュアルモードによる斜め下方への短絡を行うではなく、自律飛行モード
により、安全範囲まで水平飛行を行うことを提案する。
また、制限表面下であっても進入表面の投影範囲では待機せずに、速やかに離脱する。なお、待機高度などの高さの相関については、図―１１に示す。

また、水平移動の速度は、表―４で示すとおり、カタ
ログスペックで 5m/s に対し、実験値は 3.70m/s（74%）
であった。このことから、退避行動の水平移動の巡航速
度は、各メーカーのカタログスペックの 70％を採用して、退避時間などを検討することを提案する。
ドローンの退避時間について、緊急発進の信号が発信されてから、ドローンを制限区域から退避させるのに掛かる時間の規定は、各々の飛行場により異なる。退避時
間を各々の飛行場で協議した上で、ドローンを飛行させる距離を決めてから運営する必要があると考える。
実験で求められた自律飛行モードでの水平移動の速度は、表―４で 3.70 m/s であるので、退避距離と時間の相関は表―１０で示す。
表－１０ 緊急退避に係る時間と距離との関係
退避距離

100m

200m

500m

800m

時 間

27 sec54 sec135 sec

216 sec

4 考察

図―１１ 待機高度などの高さの相関
ドローンの緊急退避方法は次の二通り。
・ドローンの安定的なホバリングができる高度10ｍを基準に、制限表面の高度が 10ｍ以上のなる
地表面の投影部分の「ドローン待機エリア」(図-１２)でホバリングを行い、マニュアルモード
で退避させる方法。
・ホームポイントに自律飛行モードで退避させる
方法(ホームポイント：ドローンが離陸、着陸を行う地点)。
ドローン待機エリア

横移動の退避方向
縦移動の退避方向

制限表面高度１０ｍライン

ドローン待機エリア

図―１２ ドローン待機エリア（案）なお、海上にあっては、波浪などの影響があることから、海面上 10ｍの位置でホバリングを行い待機する。

-6-

実際に飛行場内の滑走路近くにて、ドローン運用を行う為には、様々な条件をクリアする必要が有る。
その一つとして、ドローン運用中に航空機に緊急の離着陸が実施される場合、ドローンを滑走路より素早く退避させる必要が有る。
自律飛行モードの飛行速度は、マニュアルモードの飛行速度の 2.5 倍である。このため、飛行場におけるドローンの運用は、ドローン飛行モードを手動にて滑走路外へ退避するよりも、自律飛行モードにてホームポイントへ帰還させる方法が良いと判断できた。
ホバリングによる退避方法で考えられる懸念点として、マニュアルモードの飛行による人為的なミスの可能性がある点。また、バッテリー残量が 30％未満になった
場合、ドローンはホバリングモードから RTL モードに切り替わるため、緊急発進中では航空機に近づくような危険な飛行状態に陥る可能性が考えられる。したがって、
人為的なミスがなく、ホームポイントに最短で帰還し、安全に緊急退避ができる、自律飛行モードでホームポイ
ントに退避させる方法が最良と考えられる。
実運用方法として、ドローンで確認したい飛行エリア
を細かく分割し（例えば４分割など）、飛行エリアを作成。また、滑走路外（制限区域外）に飛行エリア毎のホームポイントを作成し、自律飛行モードでホームポイン
トにドローンを帰還出来るようにすれば、着陸まで迅速かつ安全に運用することが出来ると考察する。
また、本紙は、ドローンの機種選定及び飛行場での退避方法について検証したものであり、ドローンを飛行させるためには、操縦者の技能証明や、その他に関連法令に則った手続きや飛行場の運用情報や NOTAM

2021 年に熊本県人吉市の球磨川にて損害保険会社と連携しエアロボウイングで水害調査を実施した。800 ヘ
クタールを約 100 分で飛行し、エアロボウイングの撮影データを AI で解析、広域に被災された家屋の浸水高を測定、損害額を算出した。このようにエアロボウイ
ングでの水害調査を行うことで、例えば、極めて広範囲な被災が見込まれる荒川が氾濫した場合、従来型ドローンでは１か月以上の撮影期間を要するところ、数日程度で撮影を終えることができ、より迅速に保険金の支払いが可能となり被災地の早期復興に貢献することを期待されている。また、迅速に広域に災害地被害状況把握ができることから、南海トラフ地震や様々な災害に備えて公共団体や地方自治体への導入が検討されている。

発行の確認、運航計画の調整・周知、現場の安全管理、運航中止の条件の設定、不具合や事故発生時の対応など、飛行場管理者等との調整が必要であることを申し添える。
5 ドローンの今後の活用について
ドローンは、建設工事における測量の他に、物流、
農業、ドローンで巡回する警備業務、施設の点検及び環境監視などの利活用が期待されている。
市場調査結果（インプレス総合研究所 7））では、ドローンサービス市場は 2027 年度には 5000 億円を超える規模になると予想されており、今後様々な業界での実用化が促進されていくと考えられる。サービス市場の分野別市場規模は表―１１で示す。
表―１１ サービス市場の分野別市場規模（参考文献：７）

図―１４ 球磨川広域点検 2D オルソ画像
約 800 ヘクタールの面積を処理
2022 年 12 月に航空法等の一部の改正があり、都市部
や第三者上空でも目視外飛行の許可（レベル４）を取れるようになった。
エアロセンスでは、無人地帯での目視外飛行（レベル３）まで対応できる機体としてエアロボウイング（自律飛行・垂直離着陸型固定翼高速飛行ドローン）を販売している。従来のマルチコプタ型ドローンと比較し、１回のフライトで長時間の飛行・撮影が可能なモデルとなっている。
図―１５ エアロボウイングで実際に撮影した
熊本県人吉市の被災地域物流分野ではエアロボイングを使用した長距離・短時間輸送の実証実験が行われている。直近では 2022 年
12 月上旬に鳥取県鳥取市でドローンによる医薬品と食料品の物資輸送実証実験を実施している。
内容はエアロボウイングを使用し A 地点の千代田河川敷から、B 地点のトリノス神戸まで約 11km の空路を、医薬品を積載し輸送。その後、B 地点のトリノス
神戸から C 地点の江山学園までの約 5.3km は食料品を輸送した。A 地点の千代田河川敷から B 地点のトリノ

図―１３ エアロボウイング-7-

エアロセンスは、企画、開発、設計まで、自社内でワンストップで行っている。機体の生産も日本国内で行っている、国産ドローンメーカーである。また、エアロセンスのドローンは全自動飛行機能を標準装備。
飛行経路の生成から撮影設定、カメラコントロールまで手がかからず、安定した運用が可能。ドローンの運用に慣れた方から、初心者まで、安心して運用することが出来る。エアロセンスの測量用製品は、測量現場での実地経験をもとに開発されている。測量現場での作業工程に沿った、扱いやすいワークフローが特長。
現場で効率的に運用することが出来る。

ス神戸まで約 11km の距離を約 13 分、B 地点のトリノ
ス神戸から C 地点の江山学園まで約 5.3km の距離を約８分で輸送し、長距離かつ短時間での物資輸送においてはエアロボウイングのような VTOL 型のドローンが有効であることが実証された。
今後は有人地帯で目視外飛行が可能となるレベル４対応機種の開発を行い、今後も同様の実験に積極的に協力することでドローン物流の普及と実装に取り組む必要がある。上記のことから、これまでの物流ドローンの導入事例や実証実験の成果を活かし、エアロボウ
イングのような高性能ドローンの利活用の幅を広げる
ことがドローン業界にとって必須である。

◎納品先実績（政府機関）
2022 年秋頃に写真測量機体（AS-MC03）を納品。
それ以前に AS-MC03-T という機体の納品実績あり。

図―１６ 長距離輸送時の飛行ルート
6 最後に
アクティオで扱っているドローンの活用実態について、ドローンを使用した空中写真測量や工事の進捗具合を確認する手段として利用されている。その他に、
有線ドローンを使用し、遠隔操作重機の俯瞰映像の提供目的で利用された実績がある。

参考文献
1) 関係省庁申合せ：政府機関等における無人航空機の調達等に関する方針について, 令和 2 年 9 月 14 日
2) 関係省庁申合せ：IT 調達に係る国等の物品等又は役務の調達手続きに関する申合せ,令和 3 年 9 月 1 日
一部改正3) 内閣官房情報セキュリティセンター：政府機関の情報セキュリティ対策のための統一基準（第３版）解説書
4) 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発
機構：無人航空機分野 サイバーセキュリティガイド
ライン Ver.1.0 非対空整の領域における情報セキュ
リティの対応指針,2022 年 3 月
5) 独立行政法人 情報処理推進機構 産業サイバーセキュリティセンター：ドローンセキュリティハンドブ
ック～安全なドローン利活用の勘どころ～,2021 年 6 月
6) 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発
機構：無人航空機性能評価手順書 Ver.1.0（目視内及び目視外飛行編 ,2020 年 5 月
7) インプレス総合研究所：ドローンビジネス調査報告書 2022 ,2022 年 3 月

図―１７ 遠隔操作重機の俯瞰映像を撮影している
有線ドローン-8-

埋設物や空洞の調査を飛躍的に効率化！
－物理探査による埋設物等調査の新技術－
Drastically improve the efficiency of investigations of buried objects and cavities－ New technology for surveying buried objects by geophysical survey－

本田一行，金指勝，内藤好裕，楠本浩司
HONDA Kazuyuki 1 and KANAZASHI Masaru2 and NAITO Yoshihiro2 and KUSUMOTO Koji2
1 国土交通省九州地方整備局別府港湾・空港整備事務所（〒874-0919
2 大和探査技術株式会社（〒135-0016

大分県別府市石垣東 10₋3₋15）

東京都江東区東陽 5-10-4）

キーワード：埋設物調査，空洞調査，効率化，不発弾探査(Buried object survey, cavity survey, efficiency improvement, unexploded ordnance exploration)

1. はじめにとができる．1 つのコイルだけを移動させると地球磁場を含む様々な磁力を感知してしまうため，全く同様に製作した 2つ目のコイルを 1～2m離して逆向きに接続して福岡空港内の用地整備に伴い，路面下及びエプロン下に埋設されている埋設物の位置を特定するための調査が発注された．埋設物の多くが磁性を帯びた鋼管等と予想いる．（図-1 参照）
されたことによって，発注時の測定仕様は磁気探査（陸これにより，地磁気の変動や広い地質的な磁気分布，
上水平磁気探査）とされていた．
離れた構造物等からの影響，振動等により生じる起電力調査地は供用中の空港内であり，調査作業は夜間に限は打ち消し合い，地表面下の埋設管や不発弾等の大きさ
られるとともに，調査面積が 80,000 ㎡を超えていたため， の限られた磁気異常物による磁気の歪みに対しては２つ
現場作業日数を少なくさせる効率的な調査実施が求めらのコイルの起電力に差を生じ感知することができる．
れていた．そこで，磁気探査に用いるセンサーの数を 5
本同時に使用する架台及びシステムを製作して，発注者
今回の探査で使用したセンサーのコイル間隔は 1.0m
に対して機器使用の承諾許可を得て調査を行った．また， のものを使用した．
非磁性の埋設物は磁気探査では検知不能なことから，補足調査として地中レーダ探査等を提案し実施した．これ
によって，より精密な埋設物調査を実施することが出来た．この技術は空港用地内だけではなく，岸壁や道路等の様々な敷地内での実施が可能であり，暗渠・上下水道
1.0m
等の老朽化に伴って発生する路面下空洞に対する調査にも適用できる．
図-1 両コイル型磁気傾度計
ここでは，より効率的な埋設物調査や空洞調査を可能とする 1 手法について紹介する．
2.2 陸上水平探査（磁気探査）
発注時の埋設物探査の仕様書の内容は「陸上水平探査（磁気探査）」であった．この探査方法は，1 本のセン
２．埋設物調査での磁気探査
2.1 磁気傾度計原理
サーを探査員が地表面上近くに吊り下げて，探査測線上
本探査で使用した磁気探査機は両コイル型磁気傾度計
を一定の速度で移動させて磁気異常反応を測定するもの(以下センサーという)と呼ばれるものである．磁界の中であった．測線の間隔は 1.0m であり，1 測線の測定が完でコイルを移動させると，コイルには磁界の変化に比例
了する毎に測量テープを 1.0m 移動させて次の測線とす
する起電力を生じる．これを誘導起電力という．これをる方式である．取得する記録は記録紙へのアナログ記録
増幅し記録することにより，磁気異常物の存在を知るこである．（図-2 参照）
1-9-

解析は 1 測線ごとに磁気異常反応を記録紙上で読み取って，測線配置図上にプロットすることにより，連続する埋設物の位置及び埋設深度を明らかにするものであった．
この探査・解析手法は陸上部での不発弾探査に一般的に用いられるものである

測量員

探査員
測量員

5本/組センサー

0ｍ
3.

測点

10.
0

探査補助員

ｍ
探査
測線

0ｍ
3.

探 査 区 域
探査員

測量員

探査区域

増幅器（発信部）

センサー

図-4 磁気探査(5 本/組)概念図

前の測線

測線間隔（1.0m）

測量テープ（測線）
次の測線

測点
記録器

測点間隔（10m）

増幅器
（受信部）
測定員

図-2 陸上水平探査（磁気探査）概念図

３．開発した機器（5 本/組センサー）
調査は作業時間が限られる夜間作業であり，調査範囲が広いために，効率的な調査が求められていた．そこで，0.75m間隔に並べたセンサー5本を非磁性のタイヤ付きの

写真-1 5 本/組センサーによる測定状況

架台に搭載し，2 名の探査員によって人力にて探査測線上を一定速度で移動させる探査手法（システム）を開発した．（図-3,表-1 参照）

センサー

図-3 5 本/組センサー
表-1 磁気探査機仕様
種 類

メーカー

型 式

磁気探査機

⼤和探査技術㈱ DTM-1T

増幅器

⼤和探査技術㈱ MAG84063

性 能
両コイル型磁気傾度計
平衡バランス型⼊⼒

図-5 測定間隔概念図

不平衡ローインピーダンス出⼒
6成分、利得34db、2HzLPF

デジタル記録機

⽇置電機

LR-8431

⼊⼒10成分

また，測定記録はデジタルデータで取得し，解析はPC 画面上で読み取りを行い，その位置は CAD 画面上にプロットして埋設物からの磁気異常点の集約を行った．
この探査・解析手法によって，当初計画日数より磁気探査に関わる日数を約 1/2 以下までに縮減することができた．

これを用いる探査方式では，１測線の探査終了毎に測量テープを 3m 平行移動して次の探査測線とすることができた．（図-4,5，写真-1 参照）
2- 10 -

４．実施効果は異なる場所に埋設されたものも存在するのが実情である．したがって，埋設物調査では，着手前に既存資料を基に測線配置図を計画して，既存資料記載の埋設物位置
及び存在有無の確認と，記載の無い埋設物を探すものとなる．図-8 には磁気探査結果と既存資料とを比較した記録例を示す．
既存資料では測線№006 においては，埋設された「灯火線」からの磁気反応が 2 カ所で検知されるはずであったが，測点 4-5 の間でも連続する磁気反応が検知された．
この反応は既存資料には記載の無い埋設物である．このように多連（5 本センサー）で行う測定手法が，連続物を容易に判読する良好なツールであることが明らかになった一例である．

磁性を帯びた連続する埋設物からの磁気異常反応が 5本のセンサーに捉えられて，記録上に並ぶ形で出現している．（図-6,7 参照）
従来の 1 本センサーによる探査では，出現する磁気測定記録の連続性の確認は読み取った波形位置をプロットした後に判断することになるが，5 本/組センサーでは埋没物の連続性を確認することが非常に容易であることが判る．
磁気測定記録10m
左 1.5m
左 0.75m
中央
右 0.75m

3.0m

右 1.5m5

解析された埋設物位置

4

3.0m

測点 1

右 1.50m

右 0.75m

中 央

左 0.75m

左 1.50m

23

図-6 解析結果 1

測点

10m

図-8 磁気測定記録例 2取得した磁気測定記録は波形の読み取りを行って、読み取り位置と磁気量及び埋没深度を計算した後に平面図に磁気量ランク別のマークをして記載する(図₋9 参照)。
図₋10 に磁気反応のあった地点へ磁気量ランク別のマークを記載した磁気異常点位置図を示す。
図₋10 には磁気量ランク別の丸印が連続して連なる様子が認められる。この連続して認められる磁気異常反応
が磁性を帯びた管（線）の埋設箇所に相当している。

図-9 磁気量別マークの凡例

磁性を有する埋設管による磁気異常波形図-7 磁気測定記録例 1（拡大）
空港用地内においては，埋設物に関する既存資料が存在する．しかし，既存資料に記載の無い埋設物や資料と図-10 磁気異常点位置図（一部抜粋）
3- 11 -

５．他手法による探査の必要性・補完

地中レーダの測定原理は，地下に向けて発信した電磁電力ケーブルはケーブル芯が銅性のため非磁性であり， 波が物性の異なる面で反射して戻ってきた反射波をレー
その被覆も磁性を帯びていないが，通電されているケーダアンテナで取得して，伝播に要した時間から異物まで
ブルにはその周囲に磁界が発生していたことによって，の距離を求めるものである．（図-12 参照）
磁気探査でも検知することができた．また，緑地帯などの裸地に埋設されていたケーブルは保護管（鋼管）に納められていたことによって，磁気反応を取得することが可能であった．一方で，埋設物の内，塩化ビニール製の上下水道管や陶管，あるいは通電されていない電力線な
どの非磁性のものは磁気探査では検知不能であった．
また，磁気探査で取得した磁気異常波形から算出できる埋設深度は埋設管中心までの距離であることと，埋設管が近接又は上下に存在する場合は埋設深度計算の精度が低くなるため，今後の工事に必要な埋設深度（土被り
図-12 地中レーダ探査の反射記録概念図厚）を正しく求めることが困難であった．（図-11 参照）
そこで，これらの問題を解決する目的として，先行し地中に存在する埋設管からの反射記録は図-12 に示すて実施した磁気探査成果を補完するための補足調査としように，電磁波の指向性によって凸状に現れる．図-13て，地中レーダ探査とパイプロケータによる探査を提案に示す地中レーダの記録（反射断面図）には，埋設物にして実施した．
よる凸状の反射記録が近接して横並びに浅所（地表面下0.20m，0.12m）及びその下方（地表面下 0.55m，0.55m）に認められる．埋設物が近接していることによって，磁気探査記録の解析では 1 本の埋設物と判断したが，地中レーダ探査の記録には 2 本が近接して並び，その上方にはこの下方に埋設物が存在することを明示する鋼線からの反射記録が現れていた．（図-13 参照）
⽔平距離（m）

図-11 計測される埋設深度
0.12m

5.1 地中レーダ
使用した地中レーダ探査機は Utility Scan DF(GSSI 社製）
である．（表-2,写真-2 参照）

0.20m

深度︵ ︶

表-2 地中レーダ仕様

地中レーダ探査機

メーカー
GSSI社

型 式
Utility Scan DF

m

種 類

0.55m

性 能
デジタル2周波ｽﾏｰﾄｱﾝﾃﾅ
周波数300MHz・800MHz

図-13 地中レーダ記録例
このように，磁気探査のみの調査では不確かである情報を地中レーダ探査によって補完して成果をより正しくすることが出来た．
写真-2 地中レーダ探査状況
4- 12 -

5.2 パイプロケータ
さらに補足調査として提案・実施に使用したパイプロ
ケータは MLP-H100（高千穂産業製）である．（表-3 参照）
表-3 パイプロケータ仕様
種

類

メーカー

型 式

路床

路⾯

空隙発⽣

性 能
【送受信周波数】
33kHz,9.5kHz,80kHz,850Hz,512Hz

パイプロケータ

⾼千穂産業

MPL-H100

商⽤周波 50/60Hz（受信器）【深度測定範囲】0~5m/0~30m※選択式

パイプロケータによる探査方法は，埋設管の一端に発振用のコイルを装着するか，埋設管路上部の地表面上に送信機を設置して，地上の探査員が手に持った受信機のゲージを見ながら埋設管路を特定するものである．その測定原理は，コイル又は送信機によって埋設管が励磁されることで埋設管路に沿って磁界が発生し，その磁界を地表の受信器で計測した際に最も強く計測できる場所が埋設管の直上となるものである．（図-14 参照）

空洞に成⻑

路⾯陥没

空洞

図-15 送水管劣化による空洞
路⾯

路床

空隙発⽣

図-14 パイプロケータによる探査
パイプロケータを使用して埋設管路を探る場合には，その埋設管路の一部または一端が既知である必要がある．
管路を地表面上でたどることにより，埋設管の連続性を確認することが可能となる．よって，管路の一部が途切れていた場合の確認を行うことが出来きる調査法でもある．
本件の調査においては管路の連続性及び埋設深度（地表面~埋設管中心）を確認する補足調査として実施して，成果品精度の向上を図ることができた．

空洞に成⻑

路⾯陥没

６．空洞調査効率化への寄与
老朽化した下水管や暗渠及び水道管に損傷が発生すると，地下の土砂が吸出しや流出することによって，それらの管路に沿って空隙・空洞が発生する．このような空隙・空洞は徐々にその広がりを増して地表面付近まで発達すると路面陥没などの事故が発生する．よって，陥没事故を未然に防ぐためには定期的な路面下空洞調査が必
要になる．

空洞

図-16 下水管劣化による空洞
5- 13 -

路面下には様々なライフライン（電力，通信，上下水道，ガス等）が埋設されている．老朽化して役目を終えた上下水道管は撤去した後に新しい管と交換されるが，複数のライフラインが交換すべき管に近接あるあるいは交差して埋設されていると，古い管は撤去されずに追加
的に新たな管の埋設が行われることがある．埋設管路の管理台帳には新しい管の埋設情報が載せられるものの，古い管の情報は不明になることも有る
図-15，16 に示すように，老朽化した上下水道管に損傷が発生すると，地中の土砂が移動する等によって，空隙が生じた後にそれが成長して空洞となり，路床が路面を支えきれなくなった時点で陥没が発生する．この損傷は撤去されなかった古い管でも起こり得る現象である．
よって，路面下空洞調査には正確な埋設管類の埋設情報資料が必要であり，この資料を活用することによって埋設管に起因する空洞調査を非常に効率的に実施することができる．

された上下水道管，暗渠などに沿って発生する可能性のある空洞調査を行う前に，多連の磁気探査機を用いてその管路を明確にすることで，地中レーダ探査機による空洞調査の測線配置を効率よく決めることができる．
管路の情報は既存資料にも整理がされているものの，その資料と埋設位置が合致しないケースも多く見受けられることや，使用を終了したこれらの管が残置されたま
まになっていることも有ることから，既存資料を参考にしながらも，実測にて管路の状態を確認することが良策であると考える．
今後に老朽化し続けるインフラを長寿命化させて有効活用するためには，このような技術開発はますます必要
であり，様々な現場での活用が望まれる．

８．今後の開発課題
この調査で使用した磁気傾度計（センサー）はある一定の速度で移動させることが測定条件であるが，現場状況によっては一定速度での移動が適わない場合もある．
そこで，センサーの移動速度に依存せずに計測が可能な
磁気探知機を用いる多連の磁気探査システムの開発を弊社内において進めているところである．また，このシス
テムには高精度で位置情報を常時取得できる GNSS を搭載させて，後処理にて一定速度の移動にて測定した磁気測定記録に変換することや，デジタルフィルタ処理によって目的とする探査対象物からの磁気異常波形を明確化させる等，更なる高品質の成果取得を目指していきたい．
そして，これらのシステムを有効的に活用して，埋設物調査，空洞調査，不発弾探査等の効率化に寄与していく
ことが今後の課題である．
以上

７．まとめ
陸上で行われる水平磁気探査は，先の大戦時に投下されて不発となった埋没する不発弾探査で発展してきた探査法である．測定方法は，地表面上 20 ㎝程度の高さで水平方向に 1 本のセンサー（磁気探査計）を測線上で人力移動させて測定するものである．今回の空港用地内での埋設物調査においては，調査区域が広く，また作業が夜間に限られていたことから作業日数を減らすための工夫が求められていた．そこで，5 本のセンサーを並べて移動させるシステムを開発して，発注者の承諾を得て使用することができた．
このシステムを用いたことによって，連続する埋設物を通常の 1 本でのセンサーによる探査方法に比べて非常に容易かつ精度良く埋設物の埋設状況を判読することができた．特に埋設物の連続性の判別については探査測定
時に瞬時に判断が可能であることから、帰社後の解析結果を待たずに補足測定を行うことができる等、埋設状況
調査手法としては飛躍的に効率化された手法といえる。
作業効率は現地で埋設物の埋設状況にもよるが、今回の現場では通常の 1 本センサーによる探査に比べて、約1/2 以下の作業日数で効率化できたものと考える。
また，磁性を帯びない塩ビ管などの探査には地中レーダ探査機を提案・使用することで調査対象物の見落としを防いだ．さらに，地中レーダ探査では埋設物の土被り厚を精度よく調査することが可能なことにより，磁気探査の仕様で発注された埋設物探査の成果品精度を向上することができた．
この技術は，空港用地の埋設物調査だけではなく，埋没する不発弾探査や様々な施設内で適用することができるものである．応用方法の一例としては，路面下に埋設謝辞提案した新しい取り組みとなる多成分の磁気探査方法
での実施及び補足調査方法についてご理解，ご承認を頂きました業務発注者である国土交通省九州地方整備局博
多港湾・空港整備事務所の関係者の皆様には大変お世話になりました．ここに深く感謝申し上げます．

参考文献
1）平成 28 年度福岡空港国際線エプロン東側地区現況調査，国土交通省九州地方整備局博多港湾・空港
整備事務所，報告書，平成 29 年 3 月

6- 14 -

防衛施設学会 令和 4 年度年次研究発表会（2023 年 2 月）

大規模事業におけるクラウドを活用した工事業者間の情報共有について
ABOUT INFORMATION SHARING BETWEEN CONTRACTORS USING CLOUD SERVICES IN LARGE-SCALE PROJECTS森 暁雄*，小原 良子*，吉岡 正泰*，住本 英樹*，大森 陽一*
MORI Akio, OBARA Ryouko, YOSHIOKA Masayasu, SUMIMOTO Hideki and OHMORI Youichi* パシフィックコンサルタンツ株式会社（〒101-8462 東京都千代田区神田錦町 3-22）
キーワード：情報共有システム, クラウド, ｺﾝｽﾄﾗｸｼｮﾝ･ﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄ(CM), ISMAP, ﾃﾞｼﾞﾀﾙ･ﾄﾗﾝｽﾌｫｰﾒｰｼｮﾝ(DX))（ Information Sharing System, Cloud, Construction Management (CM), ISMAP, Digital Transformation (DX) ）1．はじめに

特に、複数の工事が存在する大規模事業では、CM 業
務を行うコンストラクション・マネジャー（以下、CMRと略す）が、工事業者から工事の施工時期や施工区域等の施工情報を収集し、各施工段階のコントロールポイン
トやクリティカルパスの把握等の工事間調整を行い、それらの調整結果を踏まえ、事業全体の課題等に取りまとめ、関係者間で情報共有を図っている。

建設工事は、事業期間が長期にわたり、地中や自然環境の状況、近隣対応など、施工上のリスクが発現される可能性がある。また、自衛隊等の施設整備においては、工事工程を自衛隊等の部隊運用に反映させる必要がある。
このため、工事実施にあたっては、関係者間での情報共有や事前協議等、円滑な工事施工を図るために有効な方策をとる必要がある。
2.2 情報共有のあり方
また、建設工事の中でも海上工事は、他の土木工事とは異なり、起重機船や杭打船、浚渫船等の作業船の使用や、工事を実施するにあたっては、施工計画を策定する必海中での潜水作業を伴う工事が多いこと、一般の陸上工事要がある。しかしながら、施工計画は自然条件や工事周と比較して気象海象条件の影響を強く受けることから、
施
辺環境等により影響を受けるため、不確実性を帯びてお工計画、施工管理及び安全管理などについて、より関係者
り、不測の事態におけるきめ細かいマネジメントには適が調整して工事を進めていく必要がある。
さない。よって、工事現場においては、毎日、CMR を中
これより、本稿では、陸上工事だけでなく、海上工事も心に判断し、調整し、照合していくことが必要である。
念頭に、コンストラクション・マネジメント（以下、CM
工事間の情報共有にあっては、工事の結節やクリティと略す）方式の観点から、地域基盤の整備、管理、適切なカルポイント等において幾度も情報の交換を重ねながら事業の執行にあたって、発注者の態勢を補完する方策を述
プロジェクトを進捗させていくため、多大な量の情報をべるものとする。
作り出すための時間と労力がかかるという課題がある。
現在実施されている CM 方式の事業においても、情報2. 事業関係者間の情報共有についての交換が紙媒体の図面や各工事業者が独自で作成する実施工程表などを中心に、調整のたびに手作業による図面
2.1 CM（コンストラクション・マネジメント）
や事業全体の工程表の編集が繰り返しなされている。このような情報の編集は、注意をしていたとしても、繰り我が国では、地域基盤の整備・管理、適切な公共事業返していくうちにもとの情報から多かれ少なかれ歪めらの執行にあたって発注者の体制を補完する一方策として、 れ、本来の情報とは違ったものとなっていく。
CM 方式が導入されている。
古田ら 1）は、組織コミュニケーションにおいて情報交
CM 方式は、発注者が行ってきた様々なマネジメント
換するたびに、情報が 72％以下に減衰していくことを示
業務（発注事務、契約管理、施工管理等）の一部を、発している。この法則に倣い、田原ら 2）は、建設工事で計注者とは別の主体に行わせるマネジメント手法であり、画から設計、施工段階までの 2 回の情報交換を行う場合、
工事目的物の品質確保あるいは複数の工事間の円滑な調
52%程度の情報減衰が生じると述べている。CM 方式の整を図るだけでなく、コスト縮減や工期短縮等が期待さ建設工事においては、工事監督官から CMR、施工管理をれている。
通じて工事業者まで情報交換を行うため、情報の減衰を- 15 -

模式的に示すと、図－1 のようになり、工事業者に共有される情報は当初の 37％程度の情報量となる。また、田原ら 2）が述べるように、情報は各工事業者に一様に伝わるとは限らないため、図－1 に示す工事業者 A と B で共有できない情報が発生する可能性もある。このように、手作業による情報交換は、情報の脱落や情報の共有不足による施工時の不整合を招き、作業の手戻りを発生させる
おそれがあり、効果的とは言えない。
これらのことから、情報共有を容易にするため、関係者が一堂に会して情報交換ができるデジタル化された「情報共有プラットフォーム」を提案する。
情報
交換

最初の情報
100%

⼯事監督官

情報
交換

情報
⾮共有 交換
情報
共有情報
72%

脱落した
共有 情報
情報
52% ⾮共有
情報

CMR

施⼯管理

共有
情報
37%

脱落した
情報

⾮共有
情報

⼯事業者A
不整合
要因

情報
交換

⾮共有
情報

脱落した
共有 情報
情報
37%

工事情報共有 PF で
扱う機能

⼯事業者B

図－1 情報の減衰イメージ（田原ら 2）を参考に作成）

図－2 工事施工中における受発注者間の情報共有システ
ム機能要件（Rev.5.4）（国土交通省 4））2.2 クラウドを用いた情報共有プラットフォーム
国土交通省では、情報通信技術を活用し、工事施工中において受発注者間で書類等の情報を交換・共有することを支援する情報共有システムを導入しており、情報共有システムに備えるべき機能要件を「工事施工中における受発注者間の情報共有システム機能要件（Rev.5.4）」（国
土交通省 3）,4））としてとりまとめている。
また、防衛省においても同様の情報共有システムを活用して、受発注者間での業務の効率化を図っている（防衛省 5））。
しかし、国土交通省で導入されている情報共有システ
ムは、あくまで受発注者間の 1 対 1 の情報共有を目的とした機能構成となっており（図－2）、CMR と各工事業者の間で横断的に情報を共有する仕組みとはなっていない。
そのため、本稿では、CM 方式の大規模事業で必要となる CMR と各工事業者間の情報共有および工事監督官
等への情報提供を円滑に促すため、各関係者が接続可能なクラウドを活用した仕組みを「工事業者間情報共有プ
ラットフォーム（以下、工事情報共有 PF と略す）」と定義し、次項で提案する。
2.3 工事情報共有 PF の提案
工事の実施にあたっては、工事着手前に発注者、設計者、CMR、施工管理、工事業者が一堂に会して、フロン
トローディングを行い、施工条件の整理や各関係者の責任の所在を明確するとともに、安全な工事環境を創出することが必要である。
このため、工事情報共有 PF においては、工期、設計、施工における課題の解決を図るために、各関係者が接続可能なクラウドを用いた情報共有空間を創出する。
工事施工における情報共有空間としては、小林ら 6）,7）が、図－3 に示す二層の協議システムを適宜使い分けて協議を進めることを提案している。

図－3 二層の協議システムの概念（小林ら 6）,7））
小林ら 6）,7）は、関係者間での二層の協議システムとして、全関係者が一堂に会してモデル空間を利用して協議する「合意形成場（同期集中型）」と、情報共有システムを利用したファイル共有や掲示板等により時間や場所にとらわれずに協議し、その内容の履歴を残す「情報交換場（非同期分散型）」を定義している。
本稿では、小林ら 6）,7）の定義を参考としつつ、CMR が円滑な事業管理を行う観点から、工事関係者の情報共有や協議を円滑に図るために、一堂に会するモデル空間の- 16 -

みならず、事業実施に当たって関係者全体で必要な情報の共有を図るための空間を「全体共有場」とし、関係者が保有している情報や考えを周知し、個々の関係者間で協議する空間を「個別共有場」と整理した。
工事情報共有 PF では、これらの二層の共有の場で搭載する情報、機能を表－1 のように提案する。ここでは、CIM による工事対象や周辺環境の 3 次元データや各工事業者の施工計画を CMR が取りまとめて作成した事業全体のネットワーク工程表、その他 CMR と工事業者間での協議、調整に必要なあらゆる情報を共有することを想定している。なお、国土交通省の「情報共有システム」
についても表－1 に合わせて示す。

表－1 工事情報共有 PF に搭載する情報と情報共有システムの区分

情報の内容
運用の目的
システム管理者
基準など
参考

全体共有場

工事業者間情報共有プラットフォーム（工事情報共有 PF）
情報共有システム
工事業者が所有する工事情報
土木工事共通仕様書で定義する「書面」
工事業者間で共有が必要なその他関連情報
CMR と各工事業者間での事業全体に関わる横断的な情報共有 受発注者間の 1 対 1 の情報共有を図る
を図る
CM を想定工事業者が管理任意
工事施工中における受発注者間の情報共有シ
工事施工中における受発注者間の情報共有システム機能要件 ステム機能要件／土木工事等の情報共有シス
テム活用ガイドライン
工事情報提供機能（将来の機能）
事業全般に関する情報○工事帳票○掲示板で共有する情報（土木工事共通仕様書で定義する「書面」）
・施工不可の時期等のイベント情報○受発注者の関係者のスケジュール調整・各工事業者の月間・週間予定等の施工情報
・関係者全体に周知したい情報 等○工程会議資料（議題・検討状況とその結果）○各工事業者の実施工程を総括した事業全体のネッ
トワーク工程表○事業全体進捗情報
・ヒートマップなどの進捗管理図
・工事状況写真 等○局所天気予報（基地周辺・海上）○ユーティリティ図面○騒音、振動及び濁度等の環境監視情報○ドローンの飛行計画
工程会議○工事関係者全体参加の遠隔会議
・各工事業者の監理技術者の本店・支店等からの参加も可能とする
・3D モデルによる工事現場の視覚化
安全管理○労働災害に関する教育・労働事例やヒヤリハットな
どの事象の管理・共有○現場作業における危険因子や不安全行動の周知
セキュリティ
○警備カメラ映像（工事用門等）○入退場者の把握 等
工事車両等の位置情報把握○工事車両、作業船舶の運搬計画○工事車両、作業船舶等の位置情報○工事車両、作業船舶等の作業エリアへの入退把握等各工事業者の情報○各工事業者のフォルダ・ファイル管理○各工事業者の施工情報（実施工程表・施工計画書等）○各工事業者の懸案事項○調整が必要となる個別の関係者間で限定された調整空間の創出 等※全体共有場で共有された情報も適宜参照する

搭載する
情報・機能

個別共有場

- 17 -

ことで、CM 業務においてさらなる円滑な工事関係者間の情報共有と生産性向上が期待される。
これより、DX 技術を活用した工事情報共有 PF の機能の一例を以下に提案する。

2.4 工事情報共有 PF の情報セキュリティ

工事情報共有 PF で扱う情報は、工事業者等の民間が所有している情報であるが、特許等の機密情報も含まれうることから、受発注者間の情報共有システムと同様の○ネットワーク工程管理
セキュリティ対策を実施することを提案する。
工事工程の調整にあっては、前述のとおり現在は CMR＜情報セキュリティの対策（例）＞が工事ごとに現場代理人と個別に調整し、手作業で課題
・システムと利用者間の通信の暗号化の整理と事業の全体工程の作成や遅延が生じた際の調整・システムに蓄積する利用者のパスワード等の機微などを行っており、非効率で情報の偏りが生じるおそれな情報の暗号化
・利用者ごとの機能や情報へのアクセス制限による、 がある。
工事情報共有 PF では、まず CMR が各工事業者の工事情報の不当な消去、改ざん対策工程を集約し、工事間の関係性も含めたネットワーク工・ファイアウォール、ウェブアプリケーションファ
程表を作成、共有する（図－5）。これにより、各工事をイアウォール、侵入検知/防御システム等による不横断した事業全体のクリティカルパスが把握・共有する
正アクセス対策 等ことが可能となる。
また、工事情報共有 PF の運用にあたっては、工事情報
また、その後の工事進捗については、各工事業者から共有 PF を稼働させるクラウドの情報セキュリティにつ工事の進行に応じて進捗率や見直し工程等の報告を受け、いても留意する必要がある。現在、国内外には多数のクネットワーク工程表に反映することで、事業全体の工期ラウドが存在することから、内閣サイバーセキュリティ
やコントロールポイントにおける遅延が容易に把握できセンター・デジタル庁・総務省・経済産業省が運営する
るようになる。これらの情報を基に、CMR は各工事業者「政府情報システムのためのセキュリティ評価制度
に対して効率的に工程の調整を行うことができると期待（ISMAP）」で登録されたクラウド上で工事情報共有 PFされる。
を運用することで、クラウドの情報セキュリティを確保
さらには、ネットワーク工程表で調整した内容は、工することを提案する。
事情報共有 PF を介して、工事監督官等へ随時共有されなお、ISMAP は、政府が求めるセキュリティ要求を満るため、全体の進捗遅れの把握や対策についての協議、たしているクラウドを予め評価・登録する制度であり、情報セキュリティに関する JIS 規格である JIS Q（ISO/IEC） 合意形成等を迅速に行うことが可能となると期待される。
ネットワーク工程表で集約した進捗状況は、さらに工27001,27002 と、クラウドの情報セキュリティに関する事ステップ図と連動させることで、各施設や工区の進捗
JIS 規格である JIS Q（ISO/IEC）27017 を基礎とし、その状況を平面図上で示すことも考えられる。
他の基準等から必要な内容を追加して管理基準を構成している（図－4）。

図－4 ISMAP 管理基準の構成（内閣官房・総務省・経済産業省 8））
2.5. 工事情報共有 PF の機能の提案
表－1 に示すように、工事情報共有 PF では、情報共有の場に応じた様々な情報の共有を行う。これらの情報共有を行うための基礎となる機能として、遠隔会議や掲示
板、ファイル管理、3D モデル空間を提供する機能などが必要となる。
また、これらの機能に加え、昨今のデジタル・トラン
スフォーメーション（以下、DX と略す）技術を活用する

図－5 工事情報共有 PF での工事工程調整○3D モデルによる進捗の見える化
工事進捗の把握において、ネットワーク工程表の進捗率により、数字としての確認は可能であるが、3D モデル
空間を活用することで、より視覚的に進捗状況を把握することができる。

- 18 -

3D モデル空間での進捗状況の把握には、図－6 に示す
ように、まずは 3D 設計モデルを用意しておく。次に、ドローンにより工事現場の点群を定期的に取得し、3D 点群
モデルを作成し、作成した 3D 点群モデルと 3D 設計モデ
ルを重ね合わせ、工事情報共有 PF 上の 3D モデル空間で共有することで、設計に対してどこまで工事が進捗しているかを見える化することができる。
特に、設計時に施工段階ごとに 3D モデルが用意されている場合には、各施工段階において点群モデルと設計モデルとの離れをヒートマップ等で表現することで、工事の遅れなどがより把握しやすくなると考えられる。
なお、ドローンでの点群取得は、基地運用に支障がな
いよう緊急時に撮影を即時中止できる方策を立てておく必要がある。また、使用する機材については、撮影した情報の流出等を防ぐため、サプライチェーン・リスクに留意した選定が必要である。
ドローン撮影●事前に⾶⾏ルートをプログラム●現場スタッフにより定期的に可視画像取得※留意点
・緊急時のドローン撮影の即時中⽌・使⽤機材のサプライチェーン・リスク

3D点群⽣成処理●現場に画像処理⽤の機器を導⼊●ドローンで取得した画像より点群⽣成

モデル重合・差分⽣成処理●3D設計モデルとの重ね合わせ●設計モデルとの離れ（ヒートマップ）の⽣
成※施⼯段階に合わせた3D設計モデルがあれば、各時点の離れ（ヒートマップ）を⽣成

設計モデルの⽤意●複数のCIMモデルの合成、2次元設計図
⾯の3次元化等
凡例

3Dモデル空間での共有

事前に⽤意●上記の3Dモデルをクラウド上の3Dモデル
空間で関係者間で共有・閲覧

定常的に実施○位置情報、撮影⽅向付き施⼯状況
写真を撮影
1⽉写真

位置情報を
元にプロット

位置情報を元に同じ場所の写真を時系列でグルーピング

12⽉写真

11⽉写真

10⽉写真

平⾯図/3Dモデル空間○⼯事情報共有PF
上で共有・閲覧

図－7 施工状況写真の共有イメージ○海上工事における土砂流出監視
海上工事においては、埋立土等の周辺海域への流出を防ぐため、汚濁防止膜の設置等により対策を実施しているが、一定程度の土砂流出は懸念される。
土砂流出による周辺海域の環境への影響は、濁度計に
より点の情報として監視することも考えられるが、面的に影響が広がることから、ドローンでの海面の撮影により監視する方法が考えられる。
ドローンによる監視では、定期的に周辺海域の画像をドローンで撮影し、工事情報共有 PF により関係者間で共有することで、土砂流出の状況把握と対策に関する協議に活用することができる。また、ドローンで取得した
画像を AI で分析し、土砂流出範囲を特定することも考え。
られる（図－8）
また、工事情報共有 PF を通して、監視状況を周辺自治体や住民に提供し、適切な土砂流出の監視・管理を行っていることを周知することにも活用できると考えられる。
ドローン撮影●事前に⾶⾏ルートをプログラム●現場スタッフにより定期的に可視画像取得※留意点
・緊急時のドローン撮影の即時中⽌・使⽤機材のサプライチェーン・リスク

図－6 3D モデルによる進捗の見える化の流れ

AIモデル構築
AI学習⽤画像収集●学習⽤の濁りを含む海⾯画
像を収集
学習⽤海⾯画像オルソ補正処理

前処理○工事状況写真管理による進捗・安全管理●現場に画像処理⽤の機器を導⼊●学習⽤画像を細かく分割し、工事施工中には、多くの工事状況写真を撮影し、進捗●ドローンで取得した画像よりオルソ補正判定するグループに分類の確認に利用されている。これらの工事状況写真をスマAI画像解析処理
ートフォンで撮影すると、容易に GPS の位置情報や撮影●陸域のマスク●構築したAIモデルを⽤いて⼟砂流出エリ
方向を付与することができ、情報共有に有効活用が可能
陸域
濁り
濁りなし
アの解析・抽出 等･･･である。
3Dモデル空間での共有
位置情報や撮影方向の情報を付与した工事状況写真は、AIモデル構築●⼟砂流出エリアと汚濁防⽌膜の範囲を重ね合わせ、画像化したものを定期的
工事情報共有 PF で登録、管理することで、平面図上や●AIエンジンを⽤い、分類した画（⽇次・週次）に共有
像を教師データとして⼟砂流●施⼯状況の履歴画像としても活⽤3D モデル空間に紐づけ、工程会議等での進捗の確認に活出を判定するAIモデルを構築●天候や施⼯段階などの情報も付加用することができると考えられる（図－7）。
また、事故発生時には、工事監督官をはじめとした関
図－8 AI 分析による土砂流出範囲の特定の流れ係者に迅速に状況を共有することが求められるが、工事情報共有 PF を通して、事故発生箇所や事故の状況を迅 ○埋立土・資材運搬管理
速に共有することも可能である。さらに、事故状況を写
海上工事においては、埋立土や消波ブロックの運搬管
真とともに記録、蓄積することで、安全管理教育の教材
理が必要である。
として事故の抑制・削減に活用することも考えられる。
これらの運搬において、工事車両での運搬の場合は、学習⽤海⾯画像- 19 -

一般交通への影響の監視が必要である。これらの対策として、GPS 端末等により工事車両の位置を取得し、工事情報共有 PF において取得された位置情報を集約・共有することで、工事車両の集中を抑制するための待機指示
や、計画外のルートの走行があった場合の是正指示などの適切な車両運搬管理に活用できると期待される（図－9）。
また、工事車両の入場する作業エリアのスペースが限られるような場合には、作業エリア内の車両数を位置情報から把握し、車両入退場管理に活用することも考えられる。

よる生産性向上等についても提案した。
ここで提案した仕組みが今後検討、導入されることで、発注者の態勢が補完され、地域基盤の整備、管理および適切な事業の執行の一助となることを期待したい。

搬出元（採⼟場等）

参考文献
1) 古田興司, 平井孝志：組織力を高める, 東洋経済新報
社, 2005
2) 田原孝, 矢吹信喜：構造物情報の一元化と RFID の活用による情報利用の効率化に関する研究,土木学会論文集 F3(土木情報学), Vol.72, No.2, I_29-I_41, 20163) 国土交通省：工事施工中における受発注者間の情報共有システム機能要件（Rev.5.4）【要件編】, 令和 4
年3月4) 国土交通省：工事施工中における受発注者間の情報共有システム機能要件（Rev.5.4）【解説編】, 令和 4
年3月
5) 防衛省：情報共有システムの実施要領について（通知）,令和 2 年 12 月 18 日
6) 小林優一, 野間卓志, 小林一郎, 緒方正剛：新水前寺
駅地区交通結節点改善事業におけるマネジメントの実践に関する一考察, 土木学会論文集F4(建設マネジメント), Vol.73, No.4, I_45-I_54, 20177) 小林優一, 緒方正剛, 小林一郎, 柿本竜治：包括的モデル空間の提案と運用に関する一考察, 土木学会論文集 F4(建設マネジメント), Vol.76, No.2, I_72-I_81,
20208) 内閣官房・総務省・経済産業省：政府情報システムのためのセキュリティ評価制度（ISMAP）について, 令
和2年6月3日

GPS

経由地

待機エリア

GPS

待機
エリア

搬出港

作業エリア

GPS

GPS

作業
エリア

【運搬計画】運搬⾞両の運搬⽇、ルートなどの計画を登録、調整【運⾏管理】搬出元から作業エリアまでの⾛⾏
位置をGPS端末で取得し、地図上で⾛⾏ルートをリアルタイムで共有【⼊場管理】
⾞両の位置から作業エリアへの⼊退場をリアルタイ
ムで共有

運搬計画、作業エリアの⼊場状況から、待機や⾛⾏ルートの是正を指⽰

図－9 工事車両による埋立土・資材運搬管理イメージ
作業船舶での運搬の場合は、複数の工事で同時に海上の作業エリアに入船すると、混雑が発生し、作業に支障をきたすおそれがある。そのため、工事情報共有 PF において、各工事業者の運搬計画を事前に共有、調整し、また、作業船舶の位置情報を GPS 端末や船舶自動識別装置（以下、AIS と略す）から取得・共有することで、円滑な海上作業に寄与できると期待される（図－10）。
搬出元（港等）
GPS/AIS

経由地

待機エリア

GPS/AIS

待機
エリア

搬出港

作業エリア

GPS/AIS

GPS/AIS

作業エリア【運搬計画】作業エリアへの搬⼊時間帯、運搬する船舶等の計画を登録、調整【運⾏管理】搬出元から作業エリアまでの航⾏
位置をGPS/AISで取得し、地図上で運航状況をリアルタイムで共有【⼊場管理】
船舶の位置から作業エリアへの⼊退場をリアルタイ
ムで共有

謝辞
本論文の執筆にあたり、防衛省地方協力局地域社会協力総括課計画調整室の国武正大室長、公益財団法人防衛基盤整備協会の松田隆繁理事をはじめ多くの方々よりご助言、ご助力を頂いた。ここに記して感謝の意を表する。

運搬計画、作業エリアの⼊船状況から、待機や作業エリアからの退場を指⽰

図－10 作業船舶による埋立土・資材運搬管理イメージ
4．まとめ
大規模事業では、CMR と複数の工事業者間での様々な情報の共有、交換が必要であり、関係者間で情報の脱落
や情報の共有不足が生じると、施工時の不整合や作業の
手戻り、ひいては事業全体の工期に大きな遅延を及ぼす恐れがある。
本稿では、大規模事業における事業全体の関係者間での情報共有を円滑に促すための仕組みとして工事情報共有 PF を提案した。また、昨今の様々な DX 技術の活用に- 20 -

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「防災 ・ 環境」

防衛施設学会令和 4年度年次研究発表会（2023年 2月）
したた「 強 かな」防災・応災・減災コンセプト構築の取り組みについて～ NPO 法人 貯水タンク防災ネットワーク（Chonet）を通じた活動事例 ～A PROPOSAL OF PERSEVERING CONCEPT FOR
PREVENTION–REACTION-DEDUCTION DISASTER MANAGMENT～ EXAMPLES OF NPO CHONET ACTIVITIES ～荻原洋聡*，石川友樹**
OGIHARAYousou and ISHIKAWATomoki* 参事 株式会社 エヌ・ワイ・ケイ（〒104-0028東京都中央区八重洲 2-6-16北村ビル 2階）** 専務 株式会社 エヌ・ワイ・ケイ（〒104-0028東京都中央区八重洲 2-6-16北村ビル 2階）
キーワード： 強か、 防災、 応災、 減災、 貯水タンク、 ネットワーク、 Chonet（ persevering, prevention, reaction, de-duction, disaster, water-reservoir tank, Network, Chonet）

実はこの点こそ、ライフラインが果たすべき、極めて重要かつ深刻な問題の本質を示している。すなわち、「生命維持に必要不可欠な水」を確保する貯水槽だけが当社（日本容器工業グループ 株式会社エヌ・ワイ・
生き残ったとしても、その水を配水・給水するためには、
ケイ）は、昭和 2 年の創立以来、酒、醤油を主体とするポンプ、それを動かす電力、配管系統等を経て、必要と醸造関係の容器を主業とし、昭和 29 年に理化学研究所する人・場所までが繋がっていなければ、所要・所期のと共同研究した我が国で初めてのプラスチックライニン目的を果たせないという当たり前の現実である。さらに、グタンクへと進化、醸造タンクの大型化・高性能化のニ
受水槽が新鮮な水の供給を受けることができないなら、ーズに応えてきた。その後、水槽類、貯湯槽、パイプな給配水機能を継続することはできないという「足元・原ど給排水衛生設備の建築設備関連ライニング製品に進出点」を忘れてはならないということである。
するにあたり、醸造用タンクと同様の品質を実現するた
本論タイトルの枕詞「強（したた）かな」とは、危機状態に陥っても、何か盤石・万能の強力な力で雄々しくめ、水槽は鋼板製一体型・全溶接による耐震型の構造と乗り越えるというのではない。もとより、危機状態に陥した。
らないように先手必勝で事前の策を打つことが危機管理
特に、鋼板製一体型貯水槽の耐震性・対津波耐性につの要諦と心得ているが、我々は自ら制御しえない地球・
いては、2011 年の東日本大震災の地震動と、石巻港の自然都合の自然現象（天変地異、自然災害等）を一方的大津波に耐えた実績・実証事例を有している。石巻工に受ける不利な立場にある。その不利な状態に陥っても、業港（＠宮城県石巻市雲雀野）の埠頭先端(図-1,写真そこで使える手段（ハードウェア）と知恵（ソフトウェ
1)に船舶給水施設として、当社が納入したポンプ室付受ア）を駆使して、しぶとく立ち上がり、生き延びていく
水槽（100 ㎥×１基）、受水槽（100 ㎥×2 基）の計 3 基（耐塩害仕様）が設置されていた（写真-2）。現地では、 という図太さ・逞しさを意味する。それを内包する災害対応力（応災力）を涵養することは、各個人の「自助2011 年 3 月 11 日当日の震度６弱の地震後、5m の津波に力」を高め、ひいては「自立力」の向上に繋がり、共晒され、水槽外装部分の凍結防止用断熱材が剥き出しに助・公助レベルと合わせて「国家・国土の強靭化」に寄されるも、３基の水槽本体は地震動で破壊されなかった
与できないだろうか。各個の優れた技術（Know_HOW）を、ばかりが、津波にも流されず生き残った（写真-3）。そ多様な人・組織・機関等を介し繋ぐこと（Know_WHO）にれに留まらず、自動緊急遮断弁が作動したことにより、
よって、各個で行き詰っている壁を壊し、越えて行ける
水槽内には『生命維持に必要不可欠な水道水』が湛えらのではないかという模索から、当社では、NPO 法人 貯
れていたのである（写真-4）。しかしながら、水槽内に水タンク防災ネットワーク（貯ネット Chont）を設立
蓄えられていた水道水は使用されることは無かった。な
したものである。本論では、活動概要、特に筆者担当のぜなら、貯水槽周辺の諸施設の壊滅的破壊のため、給水「出前講座」事例を紹介することにより、情報共有、情所要自体が無くなって、給水機能を発揮できないだけでなく、最終的には撤去されるという意外な結末に至った。 報交換、新たなムーブメント展開を期待するものである。
1．はじめに1- 23 -

での大地震では貯水タンクに生じるバルジングやスロッ
シング現象により、貯水タンクが破損し、被災地域の医療や生活に多大な影響を及ぼしている（図―2）。

図－1 及び写真－１ 石巻工業港及び当社水槽設置場所

写真‐2 東日本大震災以前

図―2 地震動が水槽に及ぼす影響

写真 3 東日本大震災直後

写真-4緊急遮断弁作動により水槽内に確保された水道水
2．NPO 法人 貯水タンク防災ネットワーク【Chonet】の理念及び設立経緯
近い将来必ず発生すると予測されている東海，南海，
東南海地震、あるいはこれらが連動した巨大地震などにおいて、生命維持に欠かせないライフラインの一つである『水』の確保は大変重要である。ところが、ひとたび地震が発生するとライフラインは遮断され、避難所や給水所では被災者が水を受け取るために行列をなす光景が繰り返されている。また、透析病院での診療不能の主因
は水の供給遮断であったと言われており、そのような状
況下で、個々の医療機関から行政へ給水車による水の供給を要請しても届かないという事態も発生した。貯水タ
ンクは、平時に飲料水及び生活用水を供給する役目だけ
でなく、災害等の非常時に水をストックする役目を担っている。厚生労働省は災害などでの断水発生時における診療用の水３日分の備蓄を災害拠点病院、救急救命セン
ターなどに求めており、貯水タンクは非常時のライフラ
イン確保の手段として期待されている。しかし、これまこのような事例・原因分析から、災害時の貯水タンクの利活用について広く周知する必要がある。更に、①災害の発生以前に、貯水タンクを活用できるよう準備をしておくこと。②避難所や病院などの給水拠点施設と自治体とのネットワークをつくり、いざというとき素早く稼動できる体制を作っておくこと。③地震時に貯水タンクが破損しないようにしておくこと。そのような普段からの活動が必要不可欠である。我々は、これまで中央大学
理工学研究所平野研究グループ（中央大学総合政策学
部・平野廣和教授主催）と、地震時における貯水タンクの被災について調査研究をしてきた。しかしながら、研究グループの研究成果を防災減災に有効につなげるには、
貯水タンクの運用を含めたソフト面についても深く関わることが重要と認識するも、研究グループだけの活動では困難となっている。そこで、他団体との連携、拠点施
設と自治体とのネットワーク作り、情報発信といった活動のため、我々の活動に賛同する誰もが参加できる団体
として、特定非営利活動法人を設立することを決意した。
特定非営利活動法人として、我々は災害時における貯水タンクの活用に関わる事業を通じて、災害に強いまちづ
くりと地域の安全安心に寄与することを目指すものである。所定の手続きを経て、令和元年 10 月 17 日に東京都知事より以下のとおり認証された（図―3）。

図―3 認証書名
称
代表者の氏名図―4 Chonet HP 初期画面
貯水タンク防災ネットワーク
吉川 榮治
https://www.chonet.org
2- 24 -

2.2 Chonet （貯水タンク防災ネットワーク）の活動現状
令和元年 10 月に創立された NPO 法人 Chonet のホームページ初期画面（図―4）には、現時点で３つの主要活動主体が表示されている（NPO Chonet 貯水タンク防災
ネットワーク）。
① 中央大学総合政策部 平野廣和研究室
貯水タンクには主として、(i)FRP 製パネルタンク(ii)ステンレス製パネルタンク、(iii)鋼板製一体型貯水タンクの３種類がある。これら各種タンクの過去の地震被害等の実例把握に基づき、工学的な分析・解析を行ってその原因を明らかにし、具体的な対策を提案している。
パネルタンクの地震被害に関する調査記録や実験映像
鋼板製一体形タンクと他形式タンクのバルジング振動応
答特性の比較
東日本大震災では、津波被害や原発事故が被害の中心にあるように考えられがちであるが、貯水槽の耐震問題に関しては、東日本大震災の被害調査で最新の基準で設計・製作されていた貯水槽が、スロッシング現象やバル
ジング現象等が原因となって壊れていることが判明している。さらに熊本地震では、多くの上水道用の貯水槽が被害を受け、熊本市内では災害拠点病院等で水を蓄える貯水槽が使用不能となった。その結果、これらの病院では、大量に水を使い生命に直結する人工透析を行っている患者を受け入れられなくなる等、『命の水』が危機となる事例が発生した。そこで、まず熊本地震での貯水槽の被害の極一部を紹介し、次に地震災害発生時の『命の水』を守るために、既存の貯水槽の耐震性能の向上を目
指し、産学連携で施工性の容易さ、経済性、衛生面を追求して開発した、「浮体式波動抑制装置」に関しての紹介を行っている。

グシステム（Tokyo DIEAMAS）の開発・運営、東京都福祉保健局、東京都臨床工学技士会、東京都災害時透析看護の会、透析患者の代表の方、電力、水道の担当部局、透析関連企業との連携、関東の他県との広域連携など災害対策に関する業務を幅広く行っている。また、新型コロ
ナウイルス感染症が透析施設においても拡大しており、透析患者の病床も大変逼迫している中、パンデミックも災害の一種ととらえ、関連機関と連携して、情報発信・共有など対応している。
③ 出前講座 （ユスフ大佐の出前防災講座）
筆者（荻原）は、東日本大震災を海上自衛隊・八戸航空基地で勤務中に遭遇し、津波被害を受けた八戸市内への災害派遣業務等に従事した体験をベースに、それを伝承するだけでなく、自ら身を以て実地検証した具体的な対応策を紹介・提示することによって、各自の「自助（力）」を「自立（力）」に向上する一助になることを目指している。以下、本論では筆者が担当している「出前講座」の活動状況を主として紹介する。
3．出前講座【ユスフ大佐の出前講座】の活動状況
3.1 出前講座の目的

筆者が青森県八戸で遭遇した東日本大震災当日の夜、東北地方では雪が降り、津波から辛うじて生き永らえながらも、闇の中で凍死による多数の犠牲が出た。夏場であれば保たれたであろう生命も、①厳冬期②夜間③屋外の厳しい３条件が揃うとそれを護ることができない厳しい事実に直面した。誰にも等しく手を差し伸べたくとも、公助のリソースも限られており、優先順位に沿って割り当てられることになる。公助の支援が届くまでは、自助・共助のあらゆる手段を活かして乗り越えてもらうしかなかった。だが、その悔しさ、もどかしさも、計り知② TOKYO_DIEMAS（東京都透析医会）
れない犠牲者の前には何の言い訳にもならない。
（公社）日本透析医会は、人工透析療法に関する①調
本年（2023 年）は、関東大震災から 100 年目、東日本
査・研究、普及、教育事業、②研究助成事業、③安全対大震災からは 12 年目の年である。現在の小学 6 年生策事業を 3 本柱として事業を行っている。東京都におい（12 歳）の子供たちが誕生した頃の出来事であって、ては、おもに東京 23 区を対象にした東京透析研究会と多摩地区を対象にした（一社）三多摩腎疾患治療医会が、 彼（女）らに体験としての記憶も知識もない。東日本大震災は貞観地震（869 年）以来、約 1000 年ぶりの巨大津それぞれの地域で活動を担っている。また、東京都の災波地震とされているが、そのような大震災を体験し生き害時透析ネットワークとしては、区部では東京都区部災延びる側に在る自分にとって、犠牲者に対するせめても害時透析医療ネットワークが、多摩地区では、三多摩腎の償いと供養があるとすれば、その一つはその地震の本
疾患治療医会の災害時ネットワークがある。
体・本性・実態を突き止めて、後世への教訓として遺す
東京都透析医会の主たる業務は、東京透析研究会、東ことではないのか？人は誰も、自ら体験したこと以上の京都区部災害時透析医療ネットワークと三多摩腎疾患治ことを理解することは困難である。その限界を超えるた
療医会および日本透析医会との情報交換・共有を行った
めにも、次世代を担う未体験の世代にそれを伝え続ける
上で、地域の透析医療に貢献することにある。災害対策
ことによって、防災・応災・減災の理解者と、自ら考えは最も重要な事業で、2018 年 5 月に災害対策委員会をて行動する人材の育成の一つの場・手段となりえるので設立し、東京都における透析患者の災害対策を包括的にはないのか？その想いを原動力に、筆者の実体験をベー取りまとめる組織として、緊急時透析情報共有マッピン
3- 25 -

スにしたものが、「ユスフ大佐の防災・応災・減災セミナー」である。その主要構成を表―1 に示す。
表-1 ユスフ大佐の防災・応災・減災セミナー概要「ユスフ大佐」とは、筆者がアフリカ・ディブチ共和国での海賊対処活動拠点整備の事前調整任務で滞在中についたニックネームである。地元カウンターパートが、筆者の名前（Yousou）は、地元でも一般的な Youssouf（ユスフまたはヨセフ）とそっくりだということで「今日から君はユスフと名乗れ！」と言われたのがきっかけである。
まず、近年発生した震度７クラスの地震の分類・分析を実施した（1995 年阪神淡路大震災、2004 年新潟中越地震、2011 年東日本大震災、2016 年熊本地震、2018 年
北海道胆振東部地震）。
筆者は、それぞれの地震の特徴、被害の分類、死因分析等の考察から、被災した場合でもサバイバルするために必要なハードウェアの具体的な道具や資器材の検証は我が身を以て実施してきた。
（詳細は 2020 年の防衛施設
学会年次フォーラム文献を参照されたい。
）特筆すべきは、防風雨雪・防寒のための雨露を凌ぐテント（写真－5）とマイ防災バッグ（写真－6）の有効性である。

写真-5 官舎窓開放による八戸越冬隊による越冬検証
八戸勤務は単身赴任という自由気儘な環境（家族への配慮不要）の下、あえて官舎のガス契約をせず、電気・水道の契約のみで窓を解放し室内にテントを展張したま
ま、そこでの起居により３冬を過ごして検証した（八戸越冬隊長記録参照）。八戸の厳冬期１月は零下 10℃を下回る期間もあるが、インナーをフライシートで覆う空気
断熱 2 層構造となるテント内は、自身の体温のみで15℃前後を維持できる快適空間であることを実証・体得できた。

写真-6 マイ防災バッグの携行内容物
雨・風・露・雪を遮る空間が確保できた後は、生命を維持・繋ぐための「食」確保の可否が致命的となる。その手段として「マイ防災バッグ」が如何にあるべきかを追究している。特に配慮している点は“Simple is theBest !”、特殊な器材・燃料や複雑精密な器具でないことである。
「厳冬期・夜間・屋外」の被災時を想定して以下の基本セットを各バッグに収納している。発災直後の気が動転している状態から、ある程度心の余裕ができる段階に応じて、楽器（フルート、ミニサックス）を含
む必要最小限であっても、確実に機能する物品を選別収集し試行・試用継続中である。まずはお腹を満たし（腹と身体の足し）、やがて心を満たす（心の足し）ニーズの時間・心理状況変化も考慮・反映している。
① 火打ち石（マッチ不要で 30000 回点火可能）② THERMOS 保温水筒＋浄水キット（SAWYER）③ マグカップ類（チタン製 2 層：保温タイプ）④ 食器（折り畳みスプーン・フォーク・箸）⑤ 火力源（ガスコンロ）⑥ 発電・充電機能付き BBQ コンロ（木材燃料）⑦ 携行食品（チョコレート、ナッツ等）⑧ ペットボトルの米（「晴天の霹靂」2 合分）⑨ 太陽光充電による LED 照明器具 等⑩ フルート、オカリナ等の楽器
自ら体得・納得したことの一つは、防災用品・器具等
は、災害発生後に使うのではなく、それらを日常生活の中で使い慣れる（日ごろ使いする）べきということである。非常時にも役立つものを、日頃使いしながら、万一の状況に陥ってもいつものように使いながら乗り切っていくことが本来の目的を達成するという発想・考え方・切り口であり、平時も非常時も連続して乗り越える一方法になり得ると考えている。
4- 26 -

される「自助・共助・公助」の範疇にも重なる。表-3
中の左側の空間スケール欄には、対象スケール・レベ
ルに応じ代表的な類例を列挙している（国家有事、テ「防災・減災」に関しては、災害を局限するためにもロ、原子力事故、地震、津波、風水害等々）。そして、災害を未然に防止（『防災』）し、最終的に『減災』を目
空間スケールに列挙した脅威の要因は、単独で起きる的とするものであるが、災害の前〔BEFORE〕と後こともあるし、場合によっては、いくつかが同時ある〔AFTER〕である、『防災』と『減災』の切り口や考え方だけで良いのだろうか？何らかの災害が発生するまでは、 いは連続して生起し、いわゆる複合災害に発展することもあるだろう。まさに、東日本大震災では、地震と発災以前の備える段階である。ひとたび発災してしまえ
津波と原子力発電所の 3 要因が重なり、重大な原子力事
ば、如何に素早く初動対応して被害を局限するかという故発生に直面することになってしまった。表-3 中の右段階、即ち、『応災』の概念が重要なのではないのだろ側の時間スケール欄には、事象の分岐点となる発災以うか？その『応災』効果の成否が、以後の被害の連鎖や前（未然・予防）の『防災』段階と、発災以後の対被害の軽減に直結するのではないか？その結果が『減災処・対応段階としての『応災』段階に分類し、さらに、（被害の極限）』という成果に至るのではないのか？と『応災』段階においては、時間の経過と被害の連鎖のいう問題意識を筆者らは抱いてきた。本論における第 2
目安・節目として 1 次被害段階、2 次被害段階、3 次被の論点は、『防災』と『減災』を繋ぐ『応災』概念の提害段階、4 次被害段階のマトリックスを設定した。
『応
唱と考察である。
災の手際の良し悪し』が『減災の程度＝被害の極限』
表-2 は、表-3 とともに、各種事象に対する主体としに直結する。
て、国家レベルで対応するべきこと（国防：国家防
衛：公助）、各自が居住するコミュニティーレベルで対表-3 災害要因・烈度の時空間での脅威認識リスト
応するべきこと（民防：民間防衛：共助）、そして、各
個人レベルで常に意識して我が身を護るために必要な
『防災』
・
『応災』
・
『減災』の個人防衛意識（自助）の涵養としてのフル・スケールをカバーするマトリック
スとして分類整理したものである。
『人は城、人は石垣、
人は堀、情けは味方、仇は敵なり（武田信玄）』とあるように、国家が国民を遍く護ることは当然だが、それ以前に個人の自存・自立による自己完結度が、その国の底力の反映になると筆者は考えている。
3.2 防災・応災・減災コンセプトの提唱

表-2 自助・共助・公助の時空間影響範囲イメージ

表-3 は、地球規模で生起しうる危険・脅威を考えるにあたり、生起しうる具体的な現象とその規模による空間スケールと、
『防災』
・
『応災』
・
『減災』という時間
変化の要素（時間スケール）との 2 つの座標軸で分類したものである。これにより、時空間フル・スケールの現象への適用と、時々刻々変化する現象・状況の容易な把握が期待できる。脅威の要因（種類）と烈度に対処するには、個人レベルで対応するものから国家レベルで対応しなければならないものまである。昨今周知

特に表―3 は、岩国管理隊長に着任して間もない 2001
年 9 月 11 日、米国で同時多発テロが生起した際、岩国基地（米国海兵隊）内はいきなり DEFCON_3 となり、有事の米軍の対応ぶりを内側から学ぶ貴重な機会に遭遇し、ヒントを得たものである。基地のハードウェアと、基地運用のソフトウェアをバランスよく組み合わせてこそ、その機能を最大限に発揮できるという観点である。以後、対テロ戦争の時代に突入し、イラクやアフガニスタン等
で多発する自爆テロ、更には昨今のウクライナ戦争のような事象は日常茶飯事となっている。
防衛省自衛隊の究極の任務は国防であって、東日本大
震災等における災害派遣活動は自衛隊の任務の一つ（One of them）に過ぎない。単に地震や津波という自然災害のみではなく、およそあらゆる種類の危険の存在が常在する環境に我々は置かれていることを再認識する必要がある。そして、益々混迷の度を深める世界情勢の中での安全確保を考える時、我々は安全を脅かす対象を的確に把握・評価した上で、明確・明瞭・簡明・具体的な対処法の考え方（哲学）を確立すること無くして、任5- 27 -

務・目的達成は難しいだろう。その判断座標軸として、複数目標に同時対処するイージスシステムの考え方を、同時多発しうる複合自然災害にも適用できると考えた筆者は、ディブチに向かう前年（2008 年の夏頃）、未熟な
がらも、個人的な施設道（哲学・理念）として整理・羅列したものが表－２、表－３及び図－5 である。
究極の大混乱の中にあっても寸秒を争う対処・対応が必要な場面で、ハードとソフトの両面でどのように対処すべきかを冷静に判断する一助になればと思う。
図-6 1994 年から 2016 年の日本全国の震源域毎
における地震発生回数の時空間分布【 X 軸：全国震源域 Y 軸：時間（1995～2016 年）
Z 軸：各震源域毎・各年累計の地震発生回数 】
そこで、地震発生回数の時空間分布（図－6）に、国土地理院が公表した 1997~2017 年の日本全国 GPS の水平
移動距離のアニメーション・プロットを重ねて表示したものが図―7 である。特に 2011 年以降、日本全国の GPS
図－5 防災・応災・減災コンセプト
データの水平挙動はそれ以前に比べて劇的な水平方向変動を示している。その 20 ヵ年の累積水平変位量から逆
3.3 具体的かつバランスの取れた論と証拠の模索事例
算・推算すると、日本付近では主として 3 ヵ所に回転軸
本論では筆者が担当している「出前講座」は「防災・を持ち、かつ、連続体として異なる回転方向を有する回
応災・減災コンセプト」を提示するが故に、「論」より転運動が作用しているように見える。これらを統合的に「証拠」でもなく、「証拠」より「論」でもない、「論」
組み合わせると、日本列島は、西日本側と東日本側とでと「証拠」のバランスが善くなるように相互検証を（悶は異なる方向から日本本土を押し曲げようとする２本の絶しながら模索）継続している。
単純梁の組み合わせで構成され、その 2 本の単純梁がフ
東日本大震災の地震の素性を突き止めるべく、まず着ォッサマグナ付近で支点を共有する構造と捉えることが手したのは、日本全国で、いつ、どのように地震が発生できる。日本列島の背骨（脊梁山脈）が逆 S 字形を形成しているのかを俯瞰的に知りたいという素朴な疑問・欲していることにも符号することは興味深い。このように、求だった。地震発生のデータはそれだけでもビッグデー
地震発生回数と GPS 水平移動の変化が対応付けられる一タであって、単に羅列しただけでは何も見えてこない。
例である。さらに、2016 年の台湾～沖縄～桜島噴火～
あれこれ迷った挙句、日本気象協会が時々刻々発表する
熊本地震～鳥取沖地震と、沖縄トラフに沿う一連の地震「過去の地震情報 (日付の新しい順) - 日本気象協会
発生状況は、現時点では比較的に静穏ではあるものの、
tenki.jp」の各地震データを私有 PC のエクセル表で、①何れ発生が予想される南海トラフ地震の予兆現象である
震源域毎に、②発生マグニテュード毎にランク付けして、 と筆者らは理解している。その対策にあたって、可視化
１地震を 1 個の星（★）印として対応欄にひたすらプロ
を併用する具体的解釈方法の展開が期待できる（図－8）。
ットするという極めて単純な地震日記を、その切り口で記録を進めて行った。合わせて、過去に遡っての記録を進めた。地震の専門家でもない現役時代だったので、ス
キマ時間を使いながら 1994 年から 2023 年（今日）までの全記録を 1 枚にまとめ可視化したものが図－6 である。
この１枚の図－5 を得るまでに延べ７年を要した。しかしながら、手作業で書き込んだ図表の記憶は、脳内に地震絵巻として残っている。
更に、国土地理院は 1997 年から 2017 年までの 20 カ
年で日本全国の GPS ポジションが地殻変動に伴って変動した軌跡を「電子基準点がとらえた日本列島の地殻変動（国交省国土地理院）」で公表している。
図－7 GPS水平変位量（1997-2017年:国土地理院）
6- 28 -

写真-7 流氷が接岸する北海道斜里町ウトロ地区
図―8 日本列島に作用している応力背景
４.1 実地検証・取材・事例紹介
これまで、勤務した日本全国各地を含め、さまざまな場所で出前講座を実施させていただいた。筆者の視野・判断が偏狭に陥らないためにも、未知・未踏の現場を我が身・我が眼で確認して識ることを心がけている。特に印象深い取材事例を紹介したい。
4-1 北海道・知床_斜里町_ウトロ地区津波避難訓練～ 厳冬期・流氷の「氷塊混じりの津波」の想定 ～写真-8 国道 334 号線沿い除雪ボランティア作業後、高台の避難場所への津波避難訓練に移行（気温-25℃）

知床半島先端の国立公園地域に隣接する斜里（しゃり）町ウトロ地区は人口約 1500 名の地区に、年間 150
万人超の観光客が来訪する観光地である（写真－7）。
日々4000 人以上の外来者が滞在している環境で、網走沖の活断層による海底地震発生後は 10 数分で津波が襲うという想定下、2019 年 2 月、流氷が接岸する厳寒期にウトロ地区・内閣府合同で津波避難訓練が実施・検証
され筆者も参加した。部外者を含む観光道路沿いの除雪
ボランティア作業に引き続く避難訓練である（写真－8）。
東日本大震災の津波に流氷塊が混じっていたら？と戦慄を覚えた想定だった。訓練実施担当者は、訓練とはいえ実際の津波避難警報サイレンを吹鳴することが、不特定多数の観光客のパニックを誘発するのでは？という深刻な危惧を懐いていた。しかし何と！それは杞憂に終わった。北国の建物は殆んどが２重窓構造となっているので断熱・遮音性が高く、津波警報（音波）は室内には届かず聞こえないという新鮮、かつ、当たり前な？それでいて意外な発見があった。この一事例が示すように、その土地特有の災害形態を配慮した自助・共助態勢構築と検証の重要性を再認識させられた。また、高齢者等だけでなく多数の観光客は現地地理に疎い隠れた避難弱者としての考慮・対処の必要性を痛感した。

4.2 三陸沿岸の復興状況（気仙沼、女川の取り組み）
青森～岩手～宮城～福島の太平洋沿岸（三陸沿岸含む）に沿って「3.11 伝承ロード」として、東日本大震災の教訓を学ぶための震災伝承施設を「震災伝承ネットワーク協議会」が繋いでいる。筆者らは、これまでに数回、八戸～（八戸線）～久慈～（三陸リアス線）～釜石～（釜石線）～花巻を踏査した。殆どの沿岸部は、長大な護岸堤防が築かれており、堤防の天端より低いところか
らは、海は見えない。堤防の後背地は居住が認められていないため、広大な空間（空地）となっているか、太陽
光発電等に使用されているようだ。殆どの地区では、隣近所の関係（コミュニティー）が復活しないままの状態に苦しんでいる。ハードウェアだけでなく、日常生活の中で築かれていた目には見えないが大切な心の繋がり（ソフトウェア）の復活・復興が伴っていないのだ。
その中で、気仙沼と女川は、その両方をバランスよく復興達成しているように見える。
気仙沼は、カキ養殖が盛んなところであるが、過去の赤潮被害等の調査から、海水中のミネラル不足がプランクトンの生育を阻害していることが判明した。
「森は海の恋人」という自然循環の考え方から、平成元年から漁師が森に木を植える事業を開始した。その結果、東日本
大震災の津波でカキ筏等はすべて失ったものの、海中にはそれまでに蓄積された牡蠣の稚貝と豊富なプランクトンが育っていたことから、翌年には操業を復活している。
1- 29 -

そして、山と川と海の流れを断ち切らないために、気仙沼の海岸には防潮堤を建設しない選択をした。
女川は、復興に当たり、町長が先頭に立って①生活基
盤・生業となる水産加工施設の再建を優先し、②高台移転のために切り開く土を、防潮堤とその後輩部の空間を埋めることによって、町自体が防潮堤を内に込めた構造にした。③コミュニティー単位で高台移転をするにあた
り、震災以前の所有土地面積の大小に関わらず、各戸
100 坪とする再開発を行ったので、従前のコミュニティ
ーも維持されている。各自のふるさとに対する深い想い
入れと、その努力・創意工夫の好事例であり、引き続き取材等を進めたい。

予想される南海トラフによる津波被害軽減のための自らの多額の寄付を以て、事前予防的に実行し完成させた情
熱と先見的実行力に圧倒されるばかりである。

4.3 福島第１原発の復旧現状
産経新聞の福島第 1 原発視察ツアーに参加する機会を得た。構内では、線量計を装着し、各原子炉建屋近傍まで立ち入ると警報音が響く。土提の陰に入れば警報音も低下するなど、目には見えない放射線放射の実情を体験した。水蒸気爆発を起こして剥き出しになった鉄骨が折り重なり、鬼気迫る１号機建屋の他、処理
水保管のため、まるで貯水タンクのジャングルのような光景にも廃炉処理の困難さを痛感した。だが、最も心を痛めたのは、期間困難地域を通過する時であった。
人気が全くなく、国道沿いの自動車販売店は、3 月 11
日 1446 当時のまま、割れ遺ったショーウィンドウのガラスが氷柱のように垂れ下がり、展示場には風雪に晒され風にはためくカタログ類が移動バスの車窓から見えた。山際に近い住宅の中には、樹木やツタ類に吞み込まれようとしているものもある。あの日のままの空間と、今我々の日常の空間が、実は今この瞬間もこの
日本国土上に共存している現実・事実を忘れていないだろうか？今一度、再考・再認識すべきではないだろうか？

2022 年、関東・関西で開催された 100Km を 26 時間以
内で歩くイベントに参加した。
関西 100Km は姫路城～明石城～大阪城のルートである。
全く土地勘も無く、全体のペース配分を誤って体力消耗（あおり運転？）、第 2 チェックポイントの明石城 40Km
地点で無念のリタイアに終わった（図―11）。
一方、関東 100Km は、小田原城～江の島～横浜～明治
神宮外苑までの 100Km のコースを、21 時間 19 分で完歩できた（平均時速 4.7Km/h）（図―10）。これは、事前に3 回に渡って全区間を踏査したことにもよるが、終始マイペースを崩さずに歩みを刻んだからである。その事前踏査で、筆者は 1km を平均約 1400 歩 15 分で歩くのが安定していることを掴んだ。従って、時速 4km/h の歩速とみなせる。また、東海道線は東京～小田原間の約 100Km
を 100 分程で走行するので、東海道線の速度は、分速１
Km（時速 60Km/h）であり、筆者の 15 倍の速度となる。
ましてや、東海道新幹線は、小田原～東京間を約 30 分で走行するから、筆者の約 50 倍の速度に相当する。
おそらく、人間の歩行能力等は、石器時代から殆ど変わっていないと思うが、日頃何気なく乗っている電車、
新幹線の速さ便利さが如何に凄いものなのか！100Km を
実際に歩き通してみて、初めて体感・体得・納得できた次第である。便利な社会が当たり前過ぎてまた、同時に、
東日本大震災の不意打ちを食らった時のことを想い出す。
まずは我が身の安全確保をしたうえで、自分自身にできることは、自分の手が届く範囲、目が届く範囲のことしか対応できないという悲しいまでの限界とその現実である。スーパーマンは助けに来てはくれないのだ!

4.4 一条堤防＠静岡県浜松市
東日本大震災の津波被害の現実から、甚大な津波被害が想定される南海トラフ巨大地震に備え、2012 年 6 月に一条工務店からの 300 億円の寄付金を原資に、静岡
県・浜松市・一条工務店が、浜名湖・今切口から浜名バ
イパス沿いに天竜川河口までの約 17.5km にかけて防潮堤を整備開始し、レベル 2 の地震・津波に対して H＝13～15ｍの防潮堤を 6 年 9 か月かけて構築したものである（図－9）。万里の長城をイメージするような巨大堤防が太平洋岸に延々と続いている。近傍で容易に入手できる
砂礫等にセメント、水を添加し、簡易な混合設備により製造される CSG 工法（Cemented Sand and Gravel）が採用された。写真－6 のマイ防災バッグ（約 15Kg）を背負って歩いたが、徒歩で約６時間を要する長大な提体（写真－9）であった。浜松市を創業地とする一条工務店が、
東日本大震災の津波被害を目の当たりにし、早晩発生が図―9 一条堤防＠浜松市

写真―9 提体＠浜名湖

3.5 関東・関西 Extreme Walk 100Km

図－10 関東 100Km

図－11 関西 100Km
2- 30 -

とができれば、給水車で NW-12 に給水し、給水車は他のタンクへの効率的配水・給水に専念できることになる。
かつてのように、給水車に長い列ができ、給水車のタンクが空になるまで拘束される事態は回避されるであろう。
給水車と NW-12又は、浄水装置と NW-12とのコンビネーション、組み合わせによる機動性の向上・可能性についての活かし方を検証したいと考えている。

避難するにせよ、救助にあたるにせよ、その第１撃を受けた直後、その時あなたは生き残っているのですか？
他の人を助けたいという想いはあっても、その原点・現実を忘れていませんか？今回の 100Km ウォークを通して自分自身に改めて問いかける機会となった。
４ 今後に向けて
4.1 ドローンの利活用の模索
2022 年に航空法が改正され、重量 100g 以上の無人航空機（ドローン等）は航空法の適用を受けることとなり、国交省の飛行許可申請手続き等が必要である。免許制へ移行する見込みである。通常は、当社製品の納入、納入
後の維持整備・調査等のために、災害時等は工場敷地内、周辺の状況把握等にも自力で利活用できる体制構築を目指している。現時点で、JUIDA による、無人航空機操縦技能証明及び無人航空機安全運航管理者証明取得済みである。
4.2 可搬式貯水槽 NW-12 の可能性追求
東日本大震災で、甚大な被害を受けた航空自衛隊・松島航空基地では、海水も浄水可能な浄水装置で水は確保できたが、その水を保管する容器が無かったという教訓から、災害時に給水拠点として活用できる、移動可能な貯水槽 NW-12 が考案された（図－12、写真－10）。
水槽寸法 1.3W×3.05L×1.19H
満水 3.25 ㎥運用（使用）場面として、（1）災害派遣や国際平和協
力等地域給水拠点（2）大震災や大事故におる受水槽の損傷に対する給水施設の解説（3）島嶼地域に対する給水施設の開設等を考慮し、航空自衛隊の 16 か所の基地で保有されている。

写真－10

可搬式貯水槽 NW-12

写真―11 H30年西日本豪雨災害派遣で活躍する NW-12
4.3

他活動団体等とのネットワーク化推進

貯水槽から、その水を使う場所、人への繋がりを辿りながら、既メンバーである東京透析医会や、Chonetのチャンネルを通じて繋がった Utillity Solutions（ユーティリティ・ソリューションズ）の浄水装置とのコラボ、介護施設における防災・応災・減災対策な
ど、新たな可能性を追求する所存である。
図―12 可搬式貯水槽 NW-12
平成 30年の西日本豪雨における災害派遣では、航空
自衛隊・築城航空基地から、NW-12 を 73式大型トラックに搭載し、さらにその一式を C-2輸送機で、東広島空
港まで空輸した後、現地での給水支援活動に従事した実績がある（写真－11）。給水拠点に NW-12を設置するこ

4.4 機動出前寺子屋 ＆ キッチンカー
Salon De KATA （サロン・ド・カータ）
以上述べてきたことがらの集大成として、（１）出前講座（２）語り場・溜まり場の機能を具現するために、
機動出前寺子屋＆キッチンカーの運用化を最終目標とし
3- 31 -

て思案中である（筆者調理師免許取得済み）。具体的には以下の主テーマを設定している（図-13、写真－12）。

５ おわりにChonet の理念の根幹は「Know HOW と Know WHO」にある。各個の特徴や技（Know_HOW）を究めていくことは、① 東北地方等の復興住宅巡りをしながら元気を取り戻自分なりの得意技の深みと幅を拡げることになる。そのす一助となり、井戸を深堀りしていくと、いつの間にか地下水脈に至る② 米村でんじろう先生流儀の鮮やかな可視化による防ようなものだろう。そこで、気付くだろう。自分だけの災サイエンス的な出前講座等により、防災・応災・井戸（Know_HOW という特技としての縦糸）と、他の人々
減災の意識醸成の語り場・溜まり場とする。
それぞれが掘っている井戸が、実は知らないうちに、共③ 平時は、元気・癒し・励ましの場として、通の地下水脈（Know_WHO）という人の繋がりとしての横④ 災害時はそのまま、被災者への炊き出し屋台（食事
糸で繋がっていることに、である。
「Know_HOW という縦提供機能）として運用する。
糸」と「Know_WHO という横糸」の組み合わせや織り合わ⑤ あるいは、当面・当座の日常社会問題となっている
せ具合次第で、丈夫で多様な模様の生地に仕上がっていコロナ禍蔓延の制約環境下で困っている子ども食堂
くのだろう。
（日々）の一助としての活用もできよう。一方的に「強くて、しなやかなニッポンへ」というサブタイトル
食事を与えるというのではなく、共に調理してそれを囲んで仲間といただくという一連の所作を通じて、 の国土強靱化基本計画 （平成 30 年 12 月 14 日閣議決定）にもあるように、「強さ」と「しなやかさ」を持っ料理する楽しさ、喜んでもらえる喜びを共有して共た安全・安心な国土・地域・ 経済社会の構築に向けた育〔自らも子ども達と共に育つ〕する。さらには、「国土強靱化」（ナショナル・レジリエンス）を推進す
地域・まちつくりにも寄与できるはずである。
る ことにも叶うと考える。
特に、Chonet では、現場レベル、個人レベルで秀でそのような活動の場を通じて、大言壮語する事無く、た自立力（Know_HOW）による縦糸と、多様な人々、
デクノボー精神（雨ニモマケズ・・）で世の為・人の為団体等（Know_WHO）による横糸を紡ぎながら「強の一助である生き方（働き方ではなく)を試みたいと考（したた）かな」ネットワーク構築を目指したい。
えている。
「防災・減災」とは、単に災害・災いへの対処が目的ではなく、それを乗り越え永く生き抜く智慧（サバイバル）としての「応災力」と共にあるべきとの視点から、再考・検証を継続する所存である。
（参考文献）
1)

NPO Chonet 貯水タンク防災ネットワーク

2)https://www.chonet.org/

3)

NYK 日本容器工業グループ 株式会社エヌ・ワイ・ケイ(nyk-tank.co.jp)

4) 貯水タンクを地震から守れ！| 中央大学 平野研究室 (chuo-u.ac.jp)
5)

東京都透析医会 (tokyo-touseki-ikai.com)

6)

過去の地震情報 (日付の新しい順) - 日本気象協会

図－Salon De KATA（サロン・ド・カータ）の暖簾

tenki.jp
7)

電子基準点がとらえた日本列島の地殻変動（国交省国土
地理院）

8)

畠山 重篤 , 鵜飼 哲夫：牡蠣の森と生きる-「森は海の恋人」の 30 年 中央公論新社 pp1-176, 20199)土屋信行：災害列島の作法―女川町の奇跡 防潮堤のな
い復興まちづくり 主婦の友インフォス，2022

10) 君は見たか、巨大地震に備えた国内最大級の防潮堤 寄
付金 300 億円でできた浜松の一条堤が圧巻すぎる/ライフ/
社会総合/デイリースポーツ online (daily.co.jp)

11) 国土強靱化基本計画（平成 30 年 12 月 14 日閣議決定）kkhonbun-h301214.pdf (cas.go.jp) 国土強靭化｜内閣官房ホ

写真―14 機動出前寺子屋 ＆ キッチンカーのイメージ

ームページ (cas.go.jp)

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- 47 -

- 48 -PFAS 汚染土壌の浄化工法開発に向けた基礎的検討
Fundamental research for soil remediation method to soil polluted by PFAS
梅原悠平*, 國井聡*, 赤松佑介*, 芳賀直樹**, 竹澤正太郎***
Yuhei UMEHARA, Satoshi KUNII, Yusuke AKAMATSU, Naoki HAGA, Shotaro TAKEZAWA*前田建設工業株式会社 土木事業本部 土木技術部(〒102-8151 東京都千代田区富士見 2-10-2)**前田建設工業株式会社 ICI 総合センター(〒302-0021 茨城県取手市寺田 5270)***前田建設工業株式会社 土木事業本部 CSV・地域戦略部(〒102-8151 東京都千代田区富士見 2-10-2)
キーワード：PFAS, PFOS, PFOA, PFHxS, 土壌洗浄, 土壌浄化, 溶出試験
(PFAS, PFOS, PFOA, PFHxS, Soil washing, Soil Remediation, Dissolution test)
１． はじめに
PFAS とは有機ふっ素化合物の総称であり、このうち、ペルフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）、
ペルフルオロオクタン酸（PFOA）及びペルフルオ
ロヘキサンスルホン酸(PFHxS)は熱や化学的に安定で、かつ優れた界面活性を示し、撥水剤や表面処理剤、泡消火剤等の様々な用途で用いられてきた。しかし、化学的に非常に安定である故に、環境中で分解されず、環境残留性や生物濃縮性、毒性についても懸念されている。
国際的な動きとして、平成 21 年 5 月に開催された残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約（以下「POPs 条約」）第 4 回締約国会議において
PFOS とその塩が条約付属書へ採択され、令和元年
5 月に開催された POPs 条約第 9 回締約国会議において PFOA とその塩および関連物質が、令和 4 年 6
月に開催された POPs 条約第 10 回締約国会議において PFHxS とその塩および関連物質が新たに追加採択されている。
一方、日本国内では平成 22 年 4 月 1 日に、「PFOS 又はその塩」を化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律の第一種特定化学物質に指定、製造及び輸入の許可制、使用制限等の処理を講じ、
令和 3 年 10 月 22 日には「PFOA 又はその塩」もその対象に追加している。PFHxS 及びその塩に関しては、令和 4 年 11 月に 3 省合同会合において第一種
特定化学物質への指定に係わる審議が行われ、輸入禁止等の措置に関する審議を行った上で、令和 6 年
春以降に施行されることが見込まれている。その他、厚生労働省は令和 2 年に水質管理目標設定項目の目標値を PFOS 及び PFOA の合計値が 50ng/L 以
下と設定し、環境省も人の健康の保護に関する要監
視項目の指針値(暫定)として、同様に PFOS 及びPFOA の合計値で 50ng/L 以下と設定し、これらの物
質の規制基準が定められる機運にある。1),2)
また、環境省が実施した令和 2 年度の有機フッ素
化合物を対象とした調査では、国内 143 地点(河川・地下水・湧水)のうち 21 地点(河川・地下水・湧水)において、PFOS 及び PFOA の暫定目標値の超過が確認されている 3)。一部の河川・地下水・湧水において、暫定目標値を超える濃度の PFOS 及びPFOA が検出されていることから、潜在的には相当数の土壌・地下水汚染サイトが存在していることが想定され、これら物質の溶出・拡散に対して早期に対策を講じることが望ましい。
本研究では土壌からの PFAS 溶出特性の知見を得るために、PFAS 汚染土壌の浄化に向けた基礎的な検討を実施した。
試験対象の土壌として、珪砂(6 号)と粘土(木節粘土)を混合し、調整した(以後、土壌 A とする)、及び
沖縄県内で市販されている赤土(以後、土壌 B とする)の 2 種類を用い、PFAS 溶液を添加、混合し、乾燥させることで「PFAS 模擬汚染土」を作製した。
ここでは、PFAS 模擬汚染土の洗浄による PFAS
溶脱効果と洗浄時に発生する PFAS 含有洗浄水の処理を検討した。なお、本研究における PFAS とは、
PFOS、PFOA に加え、今後規制が想定される
PFHxS を対象とした。

- 49 -

２．PFAS 模擬汚染土の洗浄溶媒と作製条件の検討
２．１ 洗浄溶媒の検討
PFAS 模擬汚染土の洗浄溶媒の検討を実施した。
比較に用いた溶媒は純水に加え、5%メタノール水
溶液、5%エタノール水溶液、5%アセトニトリル水溶液を供した。PFOS(>98%, 東京応化工業社製)、
PFOA(>98%, 東京応化工業社製)、PFHxS カリウム塩(>95%, Angene Chemical 社製)を試薬として用い、各物質の濃度が 50,000ng/L となるように PFAS 溶液を調製した。この PFAS 溶液 100µL を 100mL ポリ
プロピレン製容器に分取した土壌 A(珪砂：粘土=25：75) 5g に添加し、均一になるよう混合した。
溶出試験は各溶媒を 50mL 加え、振とう(200rpm、6時間)し、その後、遠心分離(3000rpm、10 分)にて上
澄み液を回収の上、メタノールで 100mL に定容した。また、残渣中の PFAS 濃度を確認するため、遠心分離にて得られた残渣に 30mL のメタノールを加え、振とう(200rpm、30 分)、超音波照射後(30 分)、
遠心分離(3000rpm、10 分)にて上澄み液を回収した。この操作を 3 回繰り返した後、3 回全ての回収液を合わせ、メタノールにて 100mL に定容した。
これらの溶液を 0.45 µm メンブレンフィルター(ADVANTEC 社製)にてろ過後、溶液を 1mL 分取し、内部標準を添加して LC/MS/MS にて測定を行った。
２． ２の土壌 A に添加し、振とう機にて 5 分間振とうした
後、24 時間静置した。これを、遠心分離にて残渣を回収し、30℃で 24 時間乾燥した後に、粉砕した。
⼟壌

5g(⼟壌)PFAS溶液1ml(PFAS 各濃度)

混合
⾵乾 室温・24時間
粉砕
PFAS模擬汚染⼟壌

メタノール抽出洗浄試験

⼟壌中のPFAS濃度確認

図 1 PFAS 模擬汚染土作製方法①
⼟壌500g(⼟壌)
PFAS溶液1000ml(PFAS 各濃度)

振とう 5分・92rpm
静置 24時間
遠⼼分離 60分・3000rpm
乾燥 30℃・24時間

土壌 A の配合設定

粉砕

珪砂と粘土の混合比率が PFAS の洗浄効果に与える影響を確認した。珪砂と粘土の混合比率は、
100：0、75：25、50：50、25：75、0：100 とし、PFAS 模擬汚染土の作製方法、溶出試験方法は２．
１と同じ操作を実施、溶媒には純水を使用した。

PFAS模擬汚染⼟壌

洗浄試験

メタノール抽出⼟壌中のPFAS濃度確認

図 2 PFAS 模擬汚染土作製方法②

２．３ PFAS 模擬汚染土 作製方法の検討
⼟壌

珪砂と粘土を 25：75 で混合した土壌 A を使用
し、以下の 3 方法にて作成方法を検討した。
<作製方法①>２．１で使用した試薬を用い、各物質の濃度を50,000ng/L、500,000ng/L となるよう純水で調製し、PFAS 水溶液とした。土壌 A 5g に対し、各濃度のPFAS 水溶液 1mL を添加し混合、室温で風乾後、粉砕した。

1000g(⼟壌)PFAS溶液400ml(PFAS 25,000ng/L)

振とう 1時間・200rpm
静置 24時間
乾燥 60℃・24時間
粉砕
PFAS模擬汚染⼟壌<作製方法②>
各物質の濃度が 500ng/L 、2,500ng/L 、
10,000ng/L に調製した PFAS 水溶液 1000mL を 500g

洗浄試験

メタノール抽出⼟壌中のPFAS濃度確認

図 3 PFAS 模擬汚染土作製方法③- 50 -

<作製方法③>
各物質の濃度が 25,000ng/L となるよう純水で希釈
し、PFAS 水溶液を調整した。土壌 A 1000g に対し、PFAS 水溶液 400mL 加え、振とう機にて 1 時間
200rpm で振とうし、その後、室温で 24 時間静置した。静置後、試料をバットに取り出し、60℃の乾燥機で乾燥後、粉砕した。

２．５ 結果と考察
洗浄溶媒の比較結果を以下の図 4 に示す。各水準における溶媒への PFAS 類の回収率にばらつきはあるものの、溶媒の種類によって、回収率が大きく異なる傾向は認められず、純水のみで洗浄効果が発現される結果を得た。以上より、洗浄溶媒としては純水を採用し、今後の検討を行うこととした。

作製方法①～③で調整した PFAS 模擬汚染土は、
２．１で前述した溶出試験と同様の操作により、LC/MS/MS 分析によって評価を行った。
また、PFAS 模擬汚染土中の PFOS、PFOA 及びPFHxS の初期濃度測定のため、２．１で前述した
PFAS 分析手順(メタノールによる抽出)にて測定を行った。
２．４ 分析方法
LC は ExionLC(SCIEX 社製)、カラムは Kinetex
C18 2.6µm 50×3.0mm(Phenomenex 社製)、MS は
QTRAP4500(SCIEX 社製)を用いた。また、LC 及び
MS/MS の設定条件は以下を採用した(表 1)。
表 1 LC/MS/MS 測定条件
LC条件
機器名称

：

SCIEX社製

カラム：

Phenomenex社製 Kinetex® C18 2.6μm 50×3.0mm

注⼊量

：

15μL

カラム温度 ：
移動相：

ExionLC

40℃
A液：0.02％ギ酸、2ｍM酢酸アンモニウム含有⽔

図 4 PFAS 模擬汚染土の洗浄時における溶媒の影響評価
土壌 A の配合設定検討の結果を以下の図 5 に示す。粘土の配合が割合増加するに従い、PFAS の土
壌への残存割合が増加する傾向が見られた。また、各配合において、土壌への残存量はPFOS>PFOA>PFHxS となる傾向が見られた。以降の検討では、PFAS の土壌への残存量が多く、洗浄試
験として厳しい条件となる珪砂：粘土=25：75 を土壌 A の配合として採用した。

B液：メタノール
A液：80%→2.0%

B液：20%→98%

8.25 〜 11min

A液：2.0%

B液：98%

11 〜 11.1min

A液：2.0%→80%

B液：98%→20％

11.1 〜 15min

A液：80％

B液：20%

0 〜 8.25min

流速：0.6mL/min
MS/MS条件

機器名称：

SCIEX社製

イオン化法：

ESI Negative

QTRAP4500

SRM条件

：

PFOS

499→80(定量⽤)PFOA

413→369(定量⽤) 413→169(確認⽤)

PFHxS

399→80(定量⽤)13C8-PFOS

507→8013

C8-PFOA

421→376

13

402→80C3-PFHxS

499→99(確認⽤)
399→99(確認⽤)

図 5 珪砂と粘土比率を変化させた土壌 A のPFAS 模擬汚染土溶出試験結果
作製方法①～③を用いて作製した PFAS 模擬汚染
土の溶出試験結果を以下の図 6 に示す。各水準において結果に多少のばらつきはあるものの、土壌への残存量として、PFOS>PFOA≒PFHxS となる傾向が
写真 1 LC/MS/MS 装置写真

- 51 -

３．２ 結果と考察見られた。また、全てのケースにおいて吸着している PFAS の 8 割以上が水相に溶出することから、土壌の作製方法、作製時の PFAS 濃度は PFAS の土壌への吸着作用に特段の影響が無いことが示唆された。よって、作製方法③を採用した。

バッチ式における PFAS 模擬汚染土の繰り返し洗浄試験結果を以下の図 7、8 に示す。PFAS 模擬汚染土に含まれる PFAS 全量に対し、洗浄回数 2 回目で9 割以上の PFAS が水へ溶出した。更に、洗浄 3 回
目では土壌 B の PFOS を除き、洗浄液中の PFAS 濃
度が検出下限値以下になることを確認した。土壌 Aと土壌 B を比較すると、土壌 B の方が土壌中にPFAS が残存する傾向が見られた。

図 6 PFAS 模擬汚染土の作製方法及び PFAS 溶液
濃度の違いによる水への溶出挙動の確認
３．PFAS 模擬汚染土壌の洗浄試験
３．１ バッチ式による PFAS 模擬汚染土の繰り返
し洗浄試験
土壌 A 及び土壌 B を用い、２．２作成方法③にて作製した PFAS 模擬汚染土を 100mL のポリプロピ
レン製容器に各 5g ずつ分取し、純水 50mL を加え、振とう(200rpm、2 時間)した。その後、遠心分離(3000rpm、10 分)にて上澄み液を回収し、この操作を 3 回繰り返した。各回収液をメタノールで100mL に定容した。この溶液を 0.45 µm メンブレン
フィルター(ADVANTEC 社製)を用いてろ過後、溶液を 1mL 分取し、内部標準を添加して LC/MS/MS にて測定を行った。

図 7 繰り返し洗浄試験結果(土壌 A)

図 8 繰り返し洗浄試験結果(土壌 B)

４．土壌洗浄時に排出される PFAS 含有排水の処理検討について４．１ 実験方法
写真 2 洗浄試験状況写真
表 2 洗浄液(上澄み液)の pH
pH
⼟壌A

6.45

⼟壌B

7.51

PFAS 模擬汚染土の洗浄水を以下の方法にて作製した。２．１にて作製した PFAS 模擬汚染土 100g
を 2000mL のポリプロピレン製容器に分取し、純水1000mL を加え、振とうした(200rpm、6 時間)。その後、遠心分離(3000rpm、10 分)にて上澄み液を回収した。更に、土壌 A の洗浄水は 0.45µm のフィルタ
ーでろ過を実施し、ろ液を PFAS 洗浄水とした。
カラム試験には Φ11mm、長さ 30cm のガラスカラム(桐山製作所社製)とポンプ(東京理化機械社製)を- 52 -

使用した。吸着材には粒状活性炭とイオン交換樹脂を用い、カラムにフィルターを設置した後、吸着材を各 20mL ずつ充填した。通水速度は SV=10 とし、
30 分ごと(100mL ずつ)サンプリングを行った。回収した溶液は必要に応じてメタノールにて希釈、0.45µm メンブレンフィルター(ADVANTEC 社製)を用いてろ過後、溶液を 1mL 分取し、内部標準を添加して LC/MS/MS にて測定を行った。

４．２ 結果と考察
土壌 A 及び土壌 B を用いた PFAS 模擬汚染土の洗浄水におけるイオン交換樹脂による処理試験結果を
以下の図 9、10 に示す。ここで、PFAS 濃度の目標
値を PFOS と PFOA の合計値で 50ng/L 以下と設定した(PFHxS は参考値としてグラフに表記)。土壌
A、土壌 B ともにイオン交換樹脂を用いることで処理開始直後から 5 時間まで PFAS を検出下限値以下まで除去できることが確認できた。また、粒状活性炭においても今回の実験条件では、イオン交換樹脂と同様の結果が得られた。
本試験では各吸着材の破過容量を確認できなかったものの、表 3 に示すようにイオン交換樹脂は粒状
活性炭と比較して約 10 倍の PFOS 吸着容量を有していることを確認している。そのため、PFAS 含有
洗浄水処理においてもイオン交換樹脂を用いること
で、長期の PFAS 吸着性能が維持されることが想定される。

写真 3 カラムによる吸着試験状
PFAS濃度(ng/L)

10,000
PFOS
PFOA
PFHxS
合計値
⽬標値

1,000

100

10

1
0

写真 4 吸着材(左：イオン交換樹脂、右：粒状活性炭)

2

3

4

5

時間(h)

図 9 カラムによる PFAS 吸着試験結果(土壌 A×イオン交換樹脂)

表 3 吸着材の PFOS 吸着容量

10,000

粒状活性炭

イオン交換樹脂

87858

PFAS濃度(ng/L)

吸着容量（ng/mg)

1※破過濃度を 50ng/L とした際の PFOS 吸着容量

PFOS
PFOA
PFHxS
合計値
⽬標値

1,000

100

10

1
0

1

2

3

4

時間(h)

図 10 カラムによる PFAS 吸着試験結果(土壌 B×イオン交換樹脂)

写真 5 PFAS 汚染土壌洗浄水(左：土壌 A、右：土壌 B)- 53 -

5

土壌洗浄プラント

５．まとめ
・PFAS 模擬汚染土に使用する土壌 A の珪砂/粘土比の検討を行ったところ、粘土比率が多い土壌ほど、つまりは粒径の小さな土粒子が多い土壌ほど、洗浄操作において PFAS の土壌への残存量が増加する傾向が見られた。本研究では PFAS の残存量が多く、洗浄試験としては厳しい条件となる珪砂：粘土=25：75 を試験の土壌 A として採用した。
・土壌 A 及び土壌 B を用いて PFAS 模擬汚染土を作製し、バッチ式繰り返しによる PFAS の水洗浄試験を実施したところ、PFAS は水相へ溶出し、土壌中の PFAS 濃度を検出下限値以下まで除去できることを確認した。
・土壌 A と土壌 B の比較では、土壌 B の方が土壌洗浄後に PFAS が土壌に残存しやすい傾向であった。
・PFAS 模擬汚染土の洗浄時に排出される PFAS 含有洗浄水をイオン交換樹脂及び粒状活性炭を用い、カラム試験による吸着実験を行ったところ、PFAS
濃度を検出下限値以下まで吸着できることが確認できた。

６．今後の課題と展望
・本研究では 2 種類の土壌について洗浄試験を実施
したが、土質により PFAS の土壌からの溶出挙動が異なったため、性質の異なる他の土壌についても水による洗浄の適応検討が必要である。
・実環境で汚染された土壌に関しても、試験対象として、データを蓄積する必要がある。

PFAS 含有⼟壌洗浄⽔

PFAS 水処理装置

図 11 PFAS 汚染土壌浄化システムイメージ
参考文献
1) 厚生労働省, 令和元年度第2 回水質基準逐次改正検討会資料, (2020).
2) 環境省, 水質汚濁に係る人の健康の保護に関する
環境基準の施行等について, (2020).
3) 環境省, 令和 2 年度有機フッ素化合物全国存在状
況把握調査結果一覧(PFOS 及び PFOA), (2021).
4) 第 16 回ミリタリーテクノフェア発表資料「イオン交換樹脂を用いた PFOS/PFOA 吸着処理システム「De-POP’s ION TM」(2022)・本研究では基礎的検討としてラボスケールでの土壌洗浄試験としたが、今後はドラムウォッシャー等を用いてスケールアップを行い、その適応性と課題について検討する必要がある。
・当社は、既に土壌洗浄技術、及び SS 分を取り除
く設備を付帯した PFAS 汚染水処理装置(De-POP’s
ION)有しており 4)、実サイトでの運用を想定して、以下のフローでの PFAS 汚染土処理技術を構築中である。
① PFAS 汚染土壌を掘削② 土壌洗浄プラントにて水洗③ 土壌と洗浄水を分離④ 当該装置にて洗浄水中の PFAS を除去- 54 -

防衛施設学会令和四年度年次研究発表会（2023 年 2 月）

油含有土壌を対象とした効率的なバイオ処理技術の開発
DEVELOPMENT OF EFFICIENT BIOREMEDIATION TECHNOLOGY FOR OIL-CONTAMINATED SOIL
日野良太*，西川直仁*，藤井雄太**，廣瀨孝三郎***，松原仁***，新里尚也****HINO Ryota, NISHIKAWA Naohito, FUJII Yuta, HIROSE Kosaburo, MATSUBARA Hitoshi and SHINZATO Naoya.
* 株式会社大林組エンジニアリング本部（〒108-8502 東京都港区港南 2-15-2 品川インターシティ B 棟）** 株式会社大林組技術研究所（〒204-8558 東京都清瀬市下清戸 4-640）*** 琉球大学工学部（〒903-0213 沖縄県中頭郡西原町字千原 1 番地）**** 琉球大学熱帯生物圏研究センター（〒903-0213 沖縄県中頭郡西原町字千原 1 番地）
キーワード：油含有土壌，バイオ処理，発酵資材，バガス灰（Oil Contaminated Soils, Bioremediation, Fermentation Materials, Bagasse Ash）

1．はじめに
土壌汚染対策法（以下，法）が 2003 年に施行されてから日本各地において土壌・地下水汚染の事例が顕在化している。
一般社団法人土壌環境センターの調査では，
2021
年時点で法に則った土壌調査及び対策工事の件数が年間4,600 件程度に及んでいる 1)。
一方，油含有土壌は，法の対象外ではあるものの，油臭や油膜による生活環境への悪影響を回避するため，環境省の油汚染対策ガイドライン 2)に則った対応が望まれる。油含有土壌が顕在化する場所としては，製油所跡地
やガソリンスタンド跡地，一般の工場跡地の他に，返還された米軍基地跡地等があげられる。また，基地跡地では，油含有土の他に DDT などの難分解性農薬が埋設されていた事例も報告されている 3), 4)。
油含有土壌は，油の種類や濃度によって処理方法が異なる。ガソリンや灯油など炭素数が少ない軽質系の油に対しては，掘削した土壌をオンサイトで微生物の活動により分解するバイオ処理によって油の濃度低減が可能となる 5)。本処理では，土壌中の油分解微生物を活発化させる資材を添加し，油の分解を促進させる。浄化の程度
は周辺環境や土壌の性質に依存することから，実用の際には現地に適した資材を選定・添加する必要がある。
油含有土壌をバイオ処理で浄化するにあたって，微生物の活性を維持するために窒素やリンなどの栄養源が必要であるとともに，土壌の温度を管理する必要がある。
さらに，微生物の活性には，処理期間中の十分な酸素供給が必要であるため，細粒分を多く含む土壌に対しては，土質改良が求められる。
ここで，土質改良を行う際には，土壌中の微生物が死滅しないような改良後の土壌が中性域となるような資材を用いることが望まれる。

土壌の温度管理に関しては，実験により 15℃における油の分解速度は 25℃の約 1/2，10℃では 25℃の約 1/3 になることが確認されている 6)。筆者らは，外的な熱エネ
ルギーを与えることなく，植物由来の発酵資材を油含有土壌に添加することにより，微生物の発酵熱を利用して土壌温度を管理できる方法について検討した 5)。
一方，細粒分の多い土壌に対する土質改良材としては，
これまでオガクズや堆肥，製紙スラッジ，生石灰，中性域で改良可能な鉱物系改良材 7)などを用いた事例がある。
また，バイオ処理を促進する資材としては，臭気抑制効
果を兼ねたノニオン系の界面活性剤 8)，酸性域の国頭マージを対象として pH 調整を兼ねた琉球石灰岩 9)などが挙げられる。島尻マージと国頭マージは，細粒分を多く含み通気性が悪いという共通の特徴を有するが，土壌 pHは，前者は中性域，後者は酸性域にある。したがって，添加する資材には，土質改良効果と pH 調整機能を両有することが要求される。また，土質改良効果だけでなくバイオ処理促進効果も持つことが望ましい。
筆者らは，琉球列島に存在する特殊土壌（島尻マージ，
国頭マージ）を対象として，土質改良とバイオ処理促進の両方の効果がある資材を探索してきた。島嶼である琉
球列島で処理を行う場合，本州からの運送および加工手間が必要なく，年間を通して入手できる資材を選定することが望ましいことも考慮し，土質改良とバイオ処理促進の両方の機能を兼ね備えた資材として，製糖所の製糖工程で発生するサトウキビの搾りかすであるバガスを燃焼させたバガス灰を選定した。
本研究では，筆者らが開発した植物由来の温度管理用の植物由来発酵資材と，バイオ処理促進と土質改良の両方の機能を持つ浄化促進資材であるバガス灰の両者について，油含有土壌の浄化効果を評価した。

- 55 -

2．バイオ処理の工法

土中Co
2 濃度(%)/温度(℃)
土中
CO2 濃度（％）／温度（℃）

掘削した油含有土壌のオンサイトでのバイオ処理方法には，大別してバイオパイル工法とランドファーミング
工法がある。両工法ともに，油含有土壌に対して微生物の栄養となる無機栄養塩類や浄化促進資材を添加し，酸素供給を促進することにより油の分解を促進する。バイ
オパイル工法では，2m 前後のパイル（畝）状に積み上
図-3 開発資材
げた土壌の底部に吸引管または送気管を設置し，土壌中高い値を示していた。試験方法は，表-1 で後述する。
に通気することにより酸素供給を行う工法である（図-1）。
一方，ランドファーミング工法は，0.5m 程度の高さで土3.2 施工事例 1～油槽所跡地の事例～
壌を広げ，定期的な攪拌により酸素供給を行う工法であ油槽所跡地の約 30,000m3 の重油汚染土壌に適用した
り，広い用地が確保できる場合に適用される（図-2）。
事例を記載する。本例における土中温度，外気温，土中
二酸化炭素濃度の変化の測定例を図-4 に，油分濃度（ノルマルヘキサン抽出物質）の測定例を図-5 に示す。本例
では，開発資材を土量に対して 0.5％添加しており，浄化開始とともに土中温度は上昇し，
約 10 日でピークを迎え
資材混合状況
養生状況
た。浄化期間中の土中温度は25～40℃の範囲にあった。
図-1 バイオパイル工法
油分濃度の減少も 14 日目までの早い時期に起きていることが確認できている。また，図-6 に石油を分解する能力のある微生物数（石油資化性菌数）の変化の測定例を示す。標準区（開発資材無添加）と比べ，特殊資材区（開発資材添加）では最高温度を記録する 10 日目を挟んで14 日目までに石油資化性菌の数が大きく増加すること
図-2 ランドファーミング工法が確認できる。この事例では，開発資材を使用しない場
合に 3 ヶ月程度かかっていた施工が 1 ヶ月ないし 1.5 ヶ3．温度管理によるバイオ処理の効率化
月に短縮し，
それに伴いコストも低減することができた。
3.1 資材の性状
本研究で使用した開発資材を図-3 に示す。化学特性は， 3.3 施工事例 2～大規模石炭ガス工場跡地の事例～
含水比が 9%，BOD（生物化学的酸素要求量）
が 310mg/g，本事例は，大規模石炭ガス工場跡地のベンゼンを含む
TOC（全有機炭素）が 45%，TN（全窒素）が 29mg/g で油含有土壌に適用したもので，対象土量は約 5,000m3 であった。BOD が高いことから微生物などの生物によってあった。土壌は細粒分を多く含む高粘性土で，添加資材
分解されやすい。また，栄養源として TN（全窒素）がとして無機栄養塩と開発資材の他に，通気性を確保する
40

土中温度

35

日平均気温

30

土中CO2濃度

25
20
15
10
5
0
5日

10日

15日

20日

25日

30日

図-4 土中温度および土中 CO2 の経時変化- 56 -

35日

40日

45日

表-1 試験に用いた土壌の性状
1200

項目
土粒子の密度

油分濃度（mg/kg)

1000

>2mm
粒度 75μm～2mm
分布 5μm～75μm

800

<5μm

単位 島尻マージ 国頭マージ

測定方法

g/cm3

JIS A 1225

2.8

2.8

%

0.0

0.5

%

1.0

30.3

%

30.3

32.5

JIS A 1204

%

68.7

36.7

含水比

%

33.7

38.9

JIS A 1203

400

pH

ー

8.0

4.6

土壌環境分析法

EC

mS/m

16.7

5.3

土壌環境分析法

200

一般細菌数

個/g

5.0×105

1.1×103

JIS K0102

600

0
0

10

20
30
経過時間（日）40

表-2 資材の物理化学性状

50

項目

単位

バガス

バガス灰

測定方法

含水比

%

131.0

17.3

JIS A 1203

標準区

BOD

mg/g

97.0

<0.5

JIS K 0102

特殊資材区

TOC

%

46.0

1.2

JIS K 0102

6

TN

mg/g

3.7

0.1

底質調査方法

5

TP

mg/g

0.5

2.7

底質調査方法

pH

-

4.1

11.3

土壌環境分析法

石油資化性菌数（Log値 cfu/g)

図-5 油分濃度の経時変化
8
7

4
開始時

14日目

28日目

56日目

図-6 石油資化性菌数の変化

3cm(a) バガス

図-7 施工状況
ためにチップ材を混合し土質改良を行った。また，１週経過後にはパイルの切替し（攪拌曝気）を行っている。
その結果すべてのパイルにおいて 2 週間程度でベンゼンが土壌溶出量の基準値（0.01mg/L）以下となった。

(b) バガス灰(c) バガス（SEM 画像）(d) バガス灰（SEM 画像）
図-8 バガスおよびバガス灰

3.4 施工事例 3～ガソリンスタンド跡地の事例～
本事例は，狭隘な処理ヤードしか確保できないガソリ
ンスタンド跡地のベンゼン汚染土に対して適用した事例である。敷地面積が約 700m2 と狭く，かつ近隣への騒音上の配慮から通気時間（設備稼働）を平日の 8 時間としこの間，た。
浄化は 6 月から 7 月にかけて実施しており，
外気温は 20～35℃近くまでの間で推移したが，開発資材を添加したことにより土中温度は 40℃程度まで上昇し，微生物活性が促進されていることが確認された。また，対象物質のベンゼンは，初期の土壌溶出量が溶出量基準（0.01mg/L）の 4 倍で確認されていたのが，浄化開始後20 日には定量下限（0.001mg/L）未満となった。

4．琉球諸島における特殊土壌の処理に関する適用性
4.1 資材および土壌の性状試験に用いた土壌は，沖縄県で採取した。島尻マージと国頭マージの土質性状を表-1 に示す。島尻マージと国
頭マージの土粒子の密度は 2.8g/cm3 であり，粒度分布は
島尻マージの 75μm 未満が 99%，国頭マージの 75μm 未
満が 69%程度と大部分が細粒分であった。pH は，島尻
マージが中性域，国頭マージが酸性域であり，一般細菌
数は島尻マージが国頭マージよりも高い値を示していた。
本研究で検討している浄化促進材は，バガス灰であり，
燃焼前のバガスとの性状比較を行った。それぞれの物理
化学性状を表-2，バガスおよびバガス灰の外観写真を図-8 に示す。pH は，バガスが酸性域であり，バガス灰がアルカリ域であった。TOC は，燃焼することによってバ- 57 -

表-3 油臭の判定基準

0%

5%

30%

10%

段階

内容

0

無臭

1

やっと認知できるにおい（検知閾値濃度）
何のにおいであるかがわかる弱いにおい（認知閾値濃度）

2

島尻マージ

3

らくに油臭が認知できるにおい

4

強い油臭

5

強烈な油臭

表-4 油膜の判定基準
0%

5%

30%

10%

国頭マージ
図-9 試験状況（室内試験）

ガス灰が低い値を示した。栄養源として，TN はバガスが高い値となり，TP はバガス灰が高い値を示した。
4.2 室内試験の方法
室内試験は，養生中の温度を 25℃に保つために恒温設
備内で実施した。しかしながら，島尻マージと国頭マー
ジは，非常に乾燥しやすい土質であり，乾燥に伴い微生物の活動が低下する可能性が懸念された。そこで，恒温設備内の湿度を琉球列島の夏季の湿度と同程度の 50%～
70%となるように加湿した。
試験は，模擬汚染土壌を用いて実施した。模擬汚染土
壌に使用した土壌は，風乾した島尻マージと国頭マージを目開き 4.75mm のふるいで通したものとした。ふるい
通過分の土壌に対して，軽油を TPH（全石油系炭化水素）
10,000mg/kg 程度となるように添加した後に 7 日間養生して模擬汚染土壌を作製した。
バイオ処理は，含水比が高く土質改良が必要な場合を想定して実施した。
具体的には，
模擬汚染土壌に対して，
土壌重量比で無機栄養塩類として窒素とリンを添加した。
添加率は，既往文献 10)に則り，炭素（軽油添加量の内の45%）：窒素：リン＝100:10:1 とした。ここで，窒素肥料，リン肥料は過リン酸石灰（リは尿素（窒素成分：46%）
ン成分：17.5%）を用いた。その後，土壌の含水比を 35%となるようにイオン交換水を添加した。
試験では，浄化促進材として，バガス灰を土壌重量比の 5%，10%，30%で添加した 3 ケースと添加なしの合計
4 ケースで実施した。作製した試料土壌は，図-9 に示すとおりバットに高さ 3cm 程度のパイル状で成型し，通気を阻害せずに，過度な乾燥を避けるために表面にブルーシートを掛けて養生した。養生期間中は，7 日毎に全体重量を測定した上で減少した水分を試料土壌に混合し，養生開始の 7 日後，14 日後，28 日後に分析試料を採取した。採取した試料土壌を用いて，油臭・油膜，一般細菌
数，pH の分析を行った。それぞれの分析方法は，油臭・

段階

内容

1

濁りなし

2

わずかな濁り

3

油状痕・縞

4

多数の油状痕・縞

5

多量の油膜層油膜が表-3 と表-4 の基準で判定し，一般細菌数は希釈平板法（土壌環境分析法），pH はガラス電極法（土壌環境分析法）で測定した。
4.3 室内試験の結果および考察
図-10 から図-13 に室内試験結果を示す。
図中の島尻は島尻マージ，国頭は国頭マージを指しており，凡例は土壌に対して添加したバガス灰の重量割合である。
図-10 より，
島尻マージの pH はバガス灰の添加の有無に係わらず 8 前後から大きな変動は見られない。一方，
国頭マージの pH は，バガス灰の添加量に応じて変動しており，5%添加したときに 7 付近の中性域となっている。
なお，30%添加した場合でも 8 程度であることが分かる。
一般細菌数は，島尻マージと国頭マージのいずれにおいても，バガス灰の添加量に応じて増加傾向にあり，国頭
マージは添加なしに比べて 2 週目で 2 オーダー以上の増。
加が確認できる（図-11）
油の浄化効果に関しては，図-12 および図-13 より，油臭・油膜ともにバガス灰の添加量に応じて低下傾向にある。島尻マージでは，バガス灰を 10%以上添加すること
で添加なしに比べて 28 日間で油臭が 4 から 1～2，油膜
も 4 から 2 に低下している。一方，国頭マージでは，バ
ガス灰を 10%もしくは 30%添加することで添加なしに比油膜も 3 から 1 未満
べて 28 日間で油臭が 2 から 1 未満，に低下している。
以上より，バガス灰を添加することで，島尻マージと国頭マージのいずれに対しても一般細菌数が増加傾向となり，特に，国頭マージに対しては中性域への改良効果と微生物の栄養源としての寄与が考えられる。さらに，，
バガス灰内部は多孔質であることから（図-8(d)参照）- 58 -

なし

5%

10%

30%

なし

9.0

5%

10%

30%

9.0
8.0

8.5
pH

pH

7.0

8.0

6.0

7.5

5.0
4.0

7.0
0

10
20
経過期間(日)

0

30

10
20
経過期間(日)30

図-10 室内試験結果（pH）左：島尻，右：国頭
なし

5%

10%

30%

なし

10%

30%

一般細菌数(個/g)

1.E+9
109

108
1.E+8

107
1.E+7

107
1.E+7

105
1.E+5

103
1.E+3

106
1.E+6
0

10
20
経過期間(日)

30

0

10
20
経過期間(日)30

図-11 室内試験結果（一般細菌数）左：島尻，右：国頭
5%

10%

30%

なし

5

5

4

4

3

3

油臭

油臭

なし

2

5%

10%

30%

2
1

1

0

0
0

10
20
経過期間(日)

0

30

10
20
経過期間(日)30

図-12 室内試験結果（油臭）左：島尻，右：国頭
なし

5%

10%

なし

30%

5

5

4

4

3

3

油膜

油膜

一般細菌数(個/g)

1.E+9
109

5%

2

5%

10%

30%

2
1

1

0

0
0

10
20
経過期間(日)

0

30

10
20
経過期間(日)図-13 室内試験結果（油膜）左：島尻，右：国頭- 59 -30

表-5 試験ケース（現地試験）

細菌が増加しやすい環境であることも要因として考えられる。また，油の浄化効果も確認できたことから，バガ
ス灰は浄化促進材として適用可能であることが示唆され
る。

ケース

土質

1
2

4.4 現地試験の方法
現地試験では，気温や湿度の変動を考慮したバイオ処
理効果を確認するために琉球大学構内において 2022 年 2月から 4 月に実施した。試験で用いた模擬汚染土壌とバイオ処理のための窒素やリンの添加仕様は，前項の室内試験と同様である。一方，浄化促進材の添加量は，室内試験の結果を参照にして表-5 のとおりとした。また，現地でのバイオ処理の試験は，図-14 のステンレス缶（φ20cm）に 1kg の供試土壌を容器の半分程度まで投入および養生し，降雨が供試土壌に接触しないようにシートで屋根を設置した。養生期間中の混合と水の添加は，1 日
もしくは 2 日に 1 度として，分析試料の採取頻度および分析項目は室内試験と同様とした。

島尻マージ

栄養塩

土質改良材

凡例名

なし

なし

対照区

なし

バイオ

あり

3

あり

4

なし

5
6

国頭マージ

あり
あり

バガス灰20% バガス灰
なし

対照区

なし

バイオ

バガス灰20% バガス灰缶内部

4.5 現地試験の結果および考察
図-15 から図-18 に現地試験結果を示す。
図中の凡例は，
表-5 に示した通りである。
図-15 より，島尻マージと国頭マージの pH は，室内試
験と同様にバガス灰を添加することで国頭マージが中性域に変化している。一般細菌数も室内試験と同様に，バ
ガス灰を添加することで対照区やバイオに比べて 1 オー
。なお，国頭マー
ダー以上の増加が確認された（図-16）ジの初期の一般細菌数が室内試験よりも多いが，これは，
模擬汚染土壌を作製してから現地試験を開始するまでに数カ月が経過していたことから，その間に一般細菌が自然増殖したためと考えられる。
油の浄化効果に関しては，図-17 および図-18 より，油臭・油膜ともにバガス灰を添加することで低下傾向にある。島尻マージと国頭マージも，バガス灰を添加することで対照区およびバイオに比べて 28 日間で油臭が 3 から
1～2，油膜も 3 から 2 に低下している。
以上より，高温・多湿の琉球列島でバイオ処理の養生試験を行った場合でも，バガス灰を添加することで油の浄化効果が促進されることが分かる。
5. おわりに本研究では，油含有土壌のバイオ処理を効率的に処理する方法を検討した。植物由来の資材を油含有土壌に混合することで，発酵熱に伴う温度上昇とともに資材自体に含まれる栄養源によって微生物の活性化が可能となり，油含有土壌を効率的に浄化できた。また，3 事例において油だけでなく法の対象物質であるベンゼンに対しても浄化効果があり，狭隘な敷地でも適用可能であることを紹介した。
一方，琉球列島に存在する特殊土壌（島尻マージ，国

図-14 試験状況（現地養生）

頭マージ）を対象として，油含有土壌のバイオ処理を検討した。島尻マージと国頭マージを対象とする場合，高い土質改良効果と pH 調整機能を両有し，かつ，微生物の栄養源となることが要求される。そこで，琉球列島で入手可能なサトウキビの搾りかすであるバガスを燃焼させたバガス灰の適用可能性を検討した。バイオ処理資材としてのバガス灰の適用可能性は，室内試験および現地試験によって評価した。その結果，国頭マージではバガ
ス灰を添加することで pH を中性域に改良でき，島尻マージと国頭マージともに一般細菌数が増加しており，油の浄化効果が向上したことを確認できた。
以上のことより，開発資材を混合することによる温度管理と琉球列島の製造業の副産物であるバガス灰を用いることによる土質改良効果と微生物促進効果に伴い，油含有土壌のバイオ処理効果を促進できることを確認した。
その中でも，本州から島嶼への運搬費や特別な前処理が不要なバガス灰の使用は，バイオ処理の適用の幅を広げることが可能だと考えられる。
今後は，現地でバイオパイル工法を想定した通気を加えた処理方法の検討や微生物の活動を考慮した油の浄化効果の数値解析モデルを用いた評価 11)などを行う予定である。

- 60 -

対照区

バイオ

対照区

バガス灰

バイオ

バガス灰

9.0

9.0

8.0

8.5
pH

pH

7.0
8.0
7.5

6.0
5.0
4.0

7.0
0

10
20
経過期間(日)

0

30

10
20
経過期間(日)30

図-15 現地試験結果（pH）左：島尻，右：国頭
対照区

バイオ

対照区

バガス灰

一般細菌数(個/g)

1.E+7
107

1.E+6
106

バガス灰

109
1.E+9

108
1.E+8

0

10
20
経過期間(日)

30

1.E+8
108

1.E+7
107

1.E+6
106

0

10
20
経過期間(日)30

図-16 現地試験結果（一般細菌数）左：島尻，右：国頭
バイオ

対照区

バガス灰

5

5

4

4

3

3

油臭

油臭

対照区

2
1

バイオ

バガス灰

2
1

0
0

10
20
経過期間(日)

0

30

0

10
20
経過期間(日)30

図-17 現地試験結果（油臭）左：島尻，右：国頭
対照区

バイオ

バガス灰

対照区

5

5

4

4

3

3

油膜

油膜

一般細菌数(個/g)

109
1.E+9

バイオ

2
1

バイオ

バガス灰

2
1

0
0

10
20
経過期間(日)

30

0
0

10
20
経過期間(日)図-18 現地試験結果（油膜）左：島尻，右：国頭- 61 -30参考文献
1) 一般社団法人土壌環境センターHP：
https://www.gepc.or.jp/04result/press_2021.htm,
2022.12.22 参照.
2) 環境省：油汚染対策ガイドライン-鉱物油を含む土壌に起因する油臭・油膜問題への土地所有者等による対応の考え方-, pp.1-21,資料 B-1, 2006.
3) 沖縄タイムズ：2016 年 1 月 9 日記事,https://www.okinawatimes.co.jp/articles/-/22574.
4) 沖縄防衛局：2017 年 8 月 22 日記事,https://www.mod.go.jp/rdb/okinawa/07oshirase/kanri/kanr
i-info/290822oshirase.pdf.
5) 石川洋二：油汚染土のバイオレメディエーション, 環
境科学会誌, Vol.20, No.5, pp.381-388, 2007.
6) 四本瑞世, 千野裕之, 石川洋二：油汚染土のバイオレ
メディエーションに関する研究（その 6）,大林組研究
所報，No.67, pp.1-6, 2003.
7) 井出一貴, 三浦俊彦, 山田祐樹, 高田尚哉, 光本純, 稲積真
哉：土壌の分級選別処理における速効型中性系土質改良材の開発, 材料, Vol.69, No.1, pp.69-74, 2020.
8) 大島義徳, 大西健司, 西川直仁, 石川洋二：油含有土
壌のバイオ処理促進剤の開発, 環境浄化技術, 2016.
9) 中野拓治, 中村真也, 松村綾子, 高畑陽, 崎濱秀明, 大城秀樹, 幸地優作, 平田英次：油で汚染された国頭マージ土壌のバイオレメディエーションの実用化に関する研究, 農業
農村工学論文集, pp.Ⅰ_11-Ⅰ_20, 2020.
10) EPA：How to Evaluate Alternative Cleanup Technologies for
Underground Storage Tank Sites, Ⅳ-1～Ⅳ-27, 2004.
11) 西村伊吹, 日野良太, 大西健司, 西川直仁, 松原仁：油分解
菌による油汚染土浄化モデルの開発と時間的・空間的分解
パ タ ー ン 解 析 , 地 盤 工 学 ジ ャ ー ナ ル , Vol.17, No.3,
pp.307-318, 2022.

- 62 -

「地盤 ・ 施設防護」

防衛施設学会令和 4 年度年次研究発表会（2023 年 2 月）

限界状態設計法構築のためのアンカー補強材の土中挙動解明に関する研究
BEHAVIOR OF ANCHOR REINFORCEMENT AND SOIL FOR DEVELOPMENT OF LIMIT STATE DESIGN
野々山栄人*，宮田喜壽**NONOYAMA Hideto and MIYATA Yoshihisa*博（工） 防衛大学校准教授 システム工学群建設環境工学科（〒239-8686 神奈川県横須賀市走水 1-10-20）**博（工） 防衛大学校教授 システム工学群建設環境工学科（〒239-8686 神奈川県横須賀市走水 1-10-20）
キーワード：アンカー補強材，引抜き抵抗，模型実験（anchor reinforcement, pull-out resistance, physical modeling）

1．はじめに壁面材とアンカー補強材とで盛土材を拘束補強することで安定を保つ多数アンカー式補強土壁は，適用可能な盛土材料の種類も多く，様々な社会インフラ建設で用いられている．現在の設計では，主働土圧を基本に補強材力を推定し，補強材が破断しないよう，引き抜けないよ
うにタイバーの種類や補強材長が決定される 1)．性能設計への移行に伴い，このような設計をより高度化する必要性が生じている．
本研究は，多数アンカー式補強土壁の設計のうち，アンカー補強材の引抜き抵抗の評価法を対象にした．
現在，
図-1 に示すような破壊メカニズムが想定され，引抜き抵抗力が評価されている．しかし，実際のメカニズムは十分に解明されておらず，三次元効果や土被り効果を考慮する必要性について，実験結果に基づき検討するというのが研究の内容である．
従来，補強材の土中挙動は，外部からの観察できないため，未解明な部分が多々あった．本研究では，透明土を用いる新しい模型実験技術 2)を用いて，この問題について取り組んだ．本文は，アンカープレートの水平方向の引抜き抵抗メカニズムを三次元的に可視化できる模型
実験装置の開発を行い，その有効性を検証した結果を報告するものである．
2．アンカープレートの引抜き可視化実験
本研究では，補強土構造物の一種である多数アンカー式補強土壁工法の引抜き抵抗メカニズムを明らかにする
ために，アンカープレートの引抜き過程を三次元的に可視化できる模型実験装置の開発を行った（図-2）．開発した模型実験装置は，三次元地盤変位を観察するためのア
クリル製側壁を有する模型土槽（図-2）とアンカープレ

ートを所定の載荷条件で引抜くことができる載荷装置から構成されている．
模型土槽は，
幅590mm，
高さ360mm，
奥行き 290mm の土槽となっており，図-2 に示したように，滑車を介して，
鉛直上向きにワイヤーを引くことで，
アンカープレートを水平方向へ引抜くことを可能とした．
アンカープレートは，幅 b および高さ h が 50mm，厚さ
t=6mm の正方形の版状で，その中心に直径 8mm，長さ218mm のアンカーロッドが取り付けられている．ロッドの先端部の穴に直径 2mm のワイヤーがつけられ，その末端は載荷装置に接続されている．実験に用いた透明粒子と整合液は，石英ガラス粒子（s=2.214g/cm3, D50=1.2mm, emax=1.018, emin=0.707，屈折率 1.4585）と流動パラフ
ィン（屈折率 1.4556 と 1.4616 の流動パラフィンを混合して，液温 20℃で石英ガラスの屈折率に合わせたもの）である．模型地盤は，液温調整を伴う液中落下法 3)により作製した．実験ケースは，相対密度 80%（密な地盤）の地盤に対し，アンカープレートの設置深さ Z を変えて２通りの実験を実施した．Z は，Case1 では 50mm，Case2
では 200mm である．透明地盤内の透明粒子の３次元的な挙動を可視化するために，トレーサー粒子を一定間隔
で 3 台のカメラから重ならないように階段状に配置した．
トレーサー粒子には，着色した石英ガラス（s=2.214g/cm3,
D50=2.5mm, emax= 1.022, emin=0.734，屈折率 1.4585）を使用
した．
両ケースの実験で得られた引抜き抵抗力と変位の関係を図-3 に示す．Case1 では，変位量の増加に伴い，抵抗力は増加し，ある変位量に達したところで，抵抗力は一定となった．アンカープレートの設置深さが深い Case2についても，変位量の増加に伴い，抵抗力は増加し，ある変位に達したときにその増加割合が変化した．
次に，得られた画像を用いて３次元 PTV 画像解析を実施し，トレーサー粒子の三次元変位を解析した．得られたトレーサー粒子の変位から，逆距離加重法による空間- 63 -

200
Case1
Case2

アンカー
プレート

2
引抜抵抗力, q (kN/m )Rpzanchor plate

タイバー
anchor rod
45o+/2

B/2
h/2


d

45o-/2

150

100

50



3 = Kav = Kaz

e

0
0

10

20

30

40

50

60

変位, d (mm)図-3 引抜き抵抗力と変位の関係
Z (mm)

0

図-1 多数アンカー工法の設計で仮定している
引抜き抵抗メカニズム 1)
載荷装置
側⾯図Case2の
x 地表⾯
(z=0)
300
Case1の
地表⾯
(z=0)
125

-100

-50

0

50

ワイヤー

100

150

200

250

300

X (mm)

図-4 変位ベクトル（Case1，中央断面）
H

透明地盤

0

360
滑⾞

50

h
100
590

図-2 実験の概要
補間を用いて，地盤の三次元変位分布を算出した．得られた結果から，土槽中央断面について結果を整理した．
初期状態から，引抜き抵抗力と変位関係の傾きの変曲点（図中の赤矢印）間の変位ベクトルを図-4，図-5 にそれぞれ示す．図中の赤枠がアンカープレートの初期位置，
黒色と赤色のベクトルがそれぞれ地盤とアンカープレー
トの変位ベクトルを示している．また，青色の実線は観測結果から推定した中央断面位置での破壊線，黒色の実
線はアンカーロッドの位置をそれぞれ示している．Case1
では，アンカープレート前面では，プレートの引抜きに伴い地盤が変形し，地表面付近まで地盤変位が生じている．アンカープレート背面では，地盤がアンカープレー
トの引抜きに伴って生じた空間に落ち込むように変位していることが確認できる．次に，Case2 では，土被りの影響で Case1 とは異なる変形モードを示し，その破壊線は既往の研究で仮定されている破壊メカニズムとは異なる結果であった．
3．まとめ
本研究では，補強土構造物の一種である多数アンカー式補強土壁工法の引抜き抵抗メカニズムを明らかにする
ために，アンカープレートの引抜き過程を三次元的に可視化できる模型実験装置を開発した．地盤内を可視化す

Z (mm)

z

50

100
150
200
250
-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

X (mm)

図-5 変位ベクトル（Case2，中央断面）
るために，透明土を用いた模型実験技術を用いて可視化実験を実施した．アンカープレート引抜き時における地盤の三次元的破壊モードの可視化に成功した．それらの結果はアンカーの設置深さに大きく依存することを明ら
かにした．
参考文献
1) 土木研究センター: 多数アンカー式補強土壁工法
設計・施工マニュアル, 第 4 版, 2014.
2) Iskander, M., Bathurst, R.J. and Omidvar, M: Past, present
and future of physical modeling with transparent soils,
ASTM Geotechnical Testing Journal, 38(5), pp.557-573,
2015.
3) 神﨑達也, 山本圭祐, 宮田喜壽, 野々山栄人, 高野大樹, 森川嘉之: 粒状体の屈折率整合可視化実験における模型地盤作製法に関する基礎的検討, 第 43 回土木学会関東支部技術研究発表会, 講演概要集（CD-ROM）, Ⅲ-21, 2016.

- 64 -

防衛施設学会令和 4 年度年次研究発表会（2023 年 2 月）

インテグリティ試験による杭の健全度調査
INVESTIGATION OF PILE INTEGRITY BY INTEGRITY TESTING
内田篤貴，篠田里子，齊藤弘昭，割ヶ谷隆志*
UCHIDA Atsuki, SHINODA Satoko,SAITOH Hiroaki and WARIGAYA Takashi* 日本物理探鑛株式会社 企画本部（〒143-0027 東京都大田区中馬込 2-2-12）

キーワード：インテグリティ試験，弾性波速度，杭（Integrity testing, Elastic wave velocity, pile）

1. はじめに
高度成長化時代に蓄積されてきた膨大なインフラ施設の再利用は，環境問題の観点から，非常に重要な課題である。
本論においてはその対策として，建築構造物を建て替える場合における既存杭等の下部構造物の再利用を適切に実施するための手法の 1 つであるインテグリティ試験
について検討する。
既存杭は，比較的大規模なビル，橋梁基礎等の構造物に利用されているが，新築する際には再利用せず，引抜き工事が行われている場合が多いのが実情である。
経済性や環境負荷低減等のために，既存杭を再利用する場合も見うけられるようになりつつあるが，杭が健全であるか否かを判断したうえで再利用しなければならな
い。杭によっては必ずしも，健全な状態とは言えないものもあり，再利用に適さない場合もあり得るため，健全性を評価した上で再利用することが必要である。
これらの問題を解決するため，本論に示すような実施
例は，既存杭の再利用の適正な促進，再利用を計画する
設計者や建築基準法上の建築確認を行う機関にとっても，有効なものであると考えられる。既存基礎の再利用技術が一般的になって行けば，新設の基礎工事が適切に行われるか否かで，再利用時の工事費などに影響を及ぼす事にも繋がる。この技術は，基礎施工の品質向上や適正化を一層進める意味においても，貢献できる技術であると考えている。
国土交通省においては，施設の機能や性能に不具合が生じてから対策を行う「事後保全」から，不具合が発生する前に対策を行う「予防保全」へ転換し，持続的・効率的なインフラメンテナンス実現を推進している。
さらに，我が国のインフラは，その多くが高度経済成
長期以降に整備されており，建設から半世紀以上経過する構造物の割合が加速度的に増加するなかで，社会経済活動の基盤となるインフラの維持管理・更新を計画的に進めていく必要がある。
その問題を解決するためには，定量的な計測が最善であるが，膨大な構造物を対象とするため，調査方法が簡便で経済的負担が少なく，定性的評価が可能な調査方法も必要である。
本報告は，既設杭等の健全性の評価にインテグリティ
試験を適用した事例の報告である。表－1 はインテグリ
ティ試験の適用対象を整理したものである。
表－1 インテグリティ試験の対象
事 象
対 象
建設・建築
基礎杭の再利用
工事中の支障物
想定外の埋設杭
防災
標識，街路灯目 的
杭の損傷の有無
杭，矢板の長さ
損傷の有無

2. 測定原理
本論で使用したインテグリティ試験は，杭長，杭断面の変化，クラック等の性状について杭頭を打撃することにより（図－1），杭中を伝播する弾性波がインピーダン
スの異なる境界で反射する現象を利用して杭の長さ，健全度を診断する装置である。
インテグリティ試験は，杭頭に与える衝撃をきわめて小さくすることで，地盤抵抗を無視できるという低ひずみ法（low-strain）の仮定に基づき試験を行っている。
杭頭から入力された波動は，杭の下端に向かう波として伝播し，杭断面変化部，杭先端部で反射し，杭頭に戻ってくる。杭の種類別に弾性波速度を設定することにより，反射波の到達時間(t)を式（1）に代入することで杭長や断面変化位置を推定することができる（図－2）。

- 65 -

図－1 インテグリティ試験状況
L=(C×t)/2
ここで，
L：杭の長さC：杭の弾性波速度t：反射波の到達時間
L=(C×t)/2
杭

入力波
速度

断面減少

試験は，図－3 に示すように杭の表面にセンサを固定
し，プラスティックハンマの打撃位置は，杭の表面で平滑な部分とした。弾性波を正確に伝えるため，打撃方向
は杭に対して伸長方向とした。波形記録の信頼性を上げるため，必要に応じて打撃位置を変え数回試験を行った。
計測波形は，計測した加速度を微分し速度で表示している。縦軸は速度，横軸は波動の伝播時間から計算した杭の深度である。時間と杭の深度の関係は式(5)のとおりである。
t=2L／cc=√E/ρ
(5)
ここで，t：反射波の到達時間
L：杭長（支柱の打撃位置から先端までの距離(ⅿ)）
E：支柱のヤング率
ρ：支柱の密度ｃ：弾性波速度(1)

杭先端

プラスティックハン

Z1
感振器
Z2
断面減少

反射波
入力波
図－3 試験の模式図

図－2 断面変化による波形の変化

健全性の判定は，図－4 に示すように，打撃位置から杭先端までの波形内に急激な凹凸の特徴の有無を確認し判定する。特に，入力波と同じ上向き（凸型）の波形は断面の減少を示すため ，留意して確認する必要がある。

杭体が損傷等により断面変化する場合は，杭頭に打撃を与えて発生する波は杭下端に向かい伝搬するが，断面変化点に達すると一部は反射して杭頭に向かい，他は透過して更に進行する。この時の速度に関する反射率 r お
よび透過率 t は式（２），式（３）で定義される。
r=（z2-z1）/（z2+z1）(2)
t=2z1/（z1+z2）
(3)
ここで，
r：反射率
t：透過率
z1：1 層目のインピーダンス
z2：2 層目のインピーダンス
一般にインピーダンス Z は杭の断面積を A, 弾性係数
を E とすると, 式(4)であらわされる。
Z=AE/C（4）
ここで，
A:杭の断面積
E:弾性係数
C:杭の弾性波速度3．調査方法図－4 計測波形例
試験に必要な入力パラメータを表－2 に示す。
表－2 設定パラメータ
設定項目
単位
cm または cm2① 杭の直径または面積m② 杭の長さまたは表示する長さm/sec③ 杭の設定弾性波速度
1～32④ 測定感度杭の弾性波速度は，材質別に一般的な値を用いた。表－3
は，山本・他(2008)による杭の弾性波速度である。

- 66 -

表－3 杭の種類別設定弾性波速度の例
対象物
設定弾性波速度
備 考
鋼管杭5110m/s

山本・他 2008

コンクリート杭3849～3889m/s

同 上

既製コンクリート

4800m/s

同 上SC 杭5000m/s

同 上

表－4 は，使用したインテグリティ試験使用機材の仕様を示したものである。
表－4 インテグリティ試験の仕様
項目
仕様
50mV/g
感度±100g
加速度計測定レンジ
ショック：30,000g
周波数特性
0.7～9000Hz
±1%
振幅直線性
40KHz
共振周波数
1MHz
サンプリング周波数
135mm x 104 mmx 52 mm
寸
法
450g
重
量

鋼管の弾性波速度は，一般的な 5120m/s とした。
L=Cp/2×f×p(6)
ここで，
L：鋼管の長さ
Cp：鋼管の弾性波速度
fp：共振周波数
図－5 および図－6 の結果に基づき，杭の長さは 12.6
～13.1m と算定された。杭長の算定は，材質の弾性波速度に大きく依存するため，正確な弾性波速度を設定する
ことが，精度向上につながる。
4.2 杭の健全度
図－7 は調査により得られた杭別の波形例を示す。ヤング率や密度が減少しインピーダンスが低下した場合は，入力波と同じ向きの反射波が戻ってくる。したがって，
支柱先端からの反射波は通常，
入力波と同じ向きとなる。
インピーダンスの減少と同様の反射波となるのは，クラック等の欠損があり鋼材のヤング率が低くなっている場
合である。
欠損箇所

4．調査例
杭の長さと杭の健全度の試験例をそれぞれ示す。
4.1 杭の長さ
長さ 13ｍの鋼管について杭長の測定を実施した。測定
結果を図－5 に示す。初動と反射波のピークに黒矢印を記した。

図－7 測定記録例

杭種

測定記録
1 .9 0c m /s

M A:
MD:
LE :
W S:
LO :
H I:
PV:
T 1:

P il e : 1 0 ' 5 - 5 : # 4 6

0 .9 5矢鋼

0 .0 0- 0 .9 5

T1

T oe
V el
0

2

4

6

8

10

12

H鋼

不
健
全

鋼管

健
全

松杭

健
全
図－8 鋼材別測定波形例- 67 -

不
健
全

14 m

図－5 インテグリティ試験結果

図－6 図－5 の波形のフーリエ変換
図－5 の波形にフーリエ変換を行い，それによって得られた共振周波数を基に式(6)を用いて杭長の検証を行った。フーリエ変換結果を図－6 に示す。

1 .0 0
2 .0 01 5 .0 04800
0 .0 00 .0
041図－7 は，長さ 15m の H 型鋼の記録例である。4.5ｍ
付近，10.5ｍ付近にインピーダンスの減少が認められ，強度の低下が検出された。図－8 は鋼材別の測定波形例である。健全，不健全の判定結果も併記した。

③ 硬さ測定ビッカース硬さ測定器による硬さ測定を行った。
④ 金属組織検査
断面のマクロ組織，ミクロ組織観察を行った。
⑤ 肉厚測定街路灯を 45 度ごと，5cⅿ間隔で超音波による肉厚測定を実施した。

5．健全度の評価
健全度の分類は，インテグリティ試験により得られた波形の特徴から杭の健全程度を国土交通省（2019）の分類を利用し，区分案を作成した。区分した結果を図－9に示す。

6.1 外観目視

波 形 と 特 徴
0.10

健
全

cm/s

Pile : 2446-1 - 4: # 19

0.00

T1

-0.10

に，上側に凸の波形が

Toe

0.06

ない

Vel
1m

cm/s

Pile: 41-0070-3 - 4: # 19

0.03

0.00

MA:
MD:
LE:
WS:
LO:
HI:
PV:
T1:

入力波と反射波の間

1.00
1.20
1.70
4750
0.00
0.0
0
27

にある上に凸の波形
振幅が初動より小さ

-0.03

-0.06

T1

Toe
Vel

0

0.34

い

1m

cm/s

Pile : 53-0116-2 - 4: # 22

0.17

0.00

早
期
措
置

入力波と反射波の間

1.00
1.30
1.60
4300
0.00
0.0
0
31

-0.05

0

予
防
保
全

MA:
MD:
LE:
WS:
LO:
HI:
PV:
T1:

0.05

MA:
MD:
LE:
WS:
LO:
HI:
PV:
T1:

入力波と反射波の間

1.00
1.00
1.30
3500
0.00
0.0
0
36

にある上に凸の波形の振幅が初動より大

-0.17

-0.34

T1

Toe
Vel

0

0.18

cm/s

きい

1m

Pile : 27-0908-3 - 4: # 20

0.09

0.00

MA:
MD:
LE:
WS:
LO:
HI:
PV:
T1:

1.00
1.20
2.00
5550
0.00
0.0
0
33

-0.09

-0.18

埋設部の地際部付近は腐食しており，180°～360°側の半周にわたり減肉（最大減肉深さ 0.6d）が認められた。
さらに深い部位にはスケールが固着していた。
膜厚計を用いて溶融亜鉛めっき厚さを測定した結果，
87～191 ㎛でありまた，0.6d 腐食部のめっき厚さは45 ㎛と測定された。
「JIS H 8641 溶融亜鉛めっき」によると 2 種 55
（HDZ55）の平均めっき膜厚㎛（参考値）は 76 以上であるため，腐食部においては残存皮膜が十分ではな
かった。

T1

Toe
Vel

0

1

上に凸の波形の振幅
が連続する

2m

図－9 インテグリティ試験波形と健全度
図－9 は，インテグリティ試験結果が，今後の対策の緊急度や対策の優先順位の指標となることを目的として作成している。
6.健全度評価の検証
インテグリティ試験により，早期措置が必要と判断された街路灯支柱の交換時期に合わせ，処分する支柱を提供いただき，劣化が認められた地際付近について工業検査を実施し，インテグリティ試験結果の妥当性について検証した。試験は以下の 5 項目について実施した。
① 外観目視埋設部を中心に外観目視検査を行い，腐食状況，溶融亜鉛めっきの劣化状況を明確にした。
② 形状測定3D スキャンにより，変形の有無を計測した。

図－10 工業検査に用いた支柱- 68 -

（上段：全景，下段：腐食部の拡大）
6.2 形状測定
図－11 に 3DS キャン結果（180 度，270 度）を示す。
全体的には 163.688mm の円筒径と近似している。
円筒に対してプラス変位は青～紫の，マイナス変位は黄色～赤のカラーマップで示した。
地際部を基準とすると，ボックスの上が 180～270°にかけてマイナス変位として11.6mm の変形が見られる。これはボックスの溶接による変形の可能性が高い。

B，C は外面腐食により溶融亜鉛めっき皮膜が無くなっている。
平均硬さは 141.0～150.1HV であり，推定される引張強さは 456.0～484.2MPa である。健全部と比較して腐食部がやや軟らかが，いずれも JIS 規格値 400MPa 以上であり強度上は特に問題はなかった。
6.4 金属組織検査（マクロ組織，ミクロ組織）
長手方向 4 断面（健全部，0.4d 腐食部，0.6d 腐食部，
錆膨れ部）について金属組織検査を行った。

180°側‐11.6mm 管全体の変形

270°側

図－13 0.4d 腐食部 マクロ組織写真ノーエッチ倍率×8
図－11 3D スキャンによる形状測定
地際腐食部腐食深さ測定結果は以下の通りである。
0° 側 に 発 生 し て い る 腐 食 部 周 囲 と の 差 よ り+0.277-(-0.345)＝ 0.622mmd
90° 側 に 発 生 し て い る 腐 食 部 周 囲 と の 差 よ り+0.107-(-0.237)＝ 0.344mmd
図－14 0.6d 腐食部 マクロ組織写真ノーエッチ倍率×8

図－12 90 度方向からみた腐食部分の拡大
図－15 錆膨れ状況 厚さ 1mm 以上の錆が固着倍率×10
6.3 硬さ測定
断面組織観察試料の硬さ測定を行った。使用したビッカース硬さ （HV）硬さ測定器は，AKASHI HARDNESSTESTER AVK-A （荷重 1kgf）である。
測定位置は埋込み試料断面の外面表層部から深さ0.25mm の位置より内面側へ 0.5mm ピッチで測定した。
ビッカース硬さ HV から引張強さ MPa への換算は，SAE J417「硬さ換算表」のデータから作成したグラフによった。
溶融亜鉛めっきが残存している内外面表層に近い部位
は比較的硬く，中央部はやや軟らかい傾向がある。断面図－16 外面 皮膜の剥がれ- 69 -

倍率×200健全部の溶融亜鉛めっきの亜鉛層は腐食が進み合金層が露出し始めた状態である。残存皮膜は十分に厚いですが，部分的に皮膜が剥がれかかった部位もある。
腐食部については亜鉛めっきが腐食により完全に無くなって鉄素地から発錆した状態である。あばた状の錆の膨れが認められる部位もあり，既に防錆力はないと考えられる（図－15）。
内面側の亜鉛めっきはいずれも比較的健全な状態であり，耐食性は問題ないと考えられる。ミクロ組織はいず
れもフェライト+パーライト組織を呈している。
外面，中間，内面のミクロ組織，健全部と腐食部のミクロ組織を比較して大きな違いは見られなかった。
全体的に圧延により延ばされた面状の非金属介在物が顕著に認められ，表層付近の面状介在物に沿って腐食が進展して層状に脱落している部位が認めらた。

の検査結果により，インテグリティ試験は，杭の健全度を正しく評価しているが検証された。
この技術は杭に限らず，街路灯，標識等の支柱の健全性にも活用することができる。目視では判定が困難な想定できない支柱の倒壊を、未然に防ぐ観点からも有効な手法の１つであると考えられる。
8.今後の展望
杭の劣化の程度については，図－9 に示す通り定性的判断に委ねているが，今後は過去の計測データを再検討し，劣化の評価に反射率(r)の数値を反映し，定量的な評価が可能となるよう改善していきたい。
参考文献
1) 国土交通省道路局 国道・技術課，2019，附属物（標識・6.5 肉厚測定

照明施設等）定期点検要領.
2) 魚本 健人，加藤潔，広野進：コンクリート構造物の耐久性

図 6-9 は街路灯支柱下部の肉厚調査結果である。地際周辺の肉厚測定をそれぞれ 30 度ごとに全周測定し，肉厚等高線を作成した。地際より-0.15m において，腐食が進
み肉厚の減少，錆による肉厚の増加が発生していたことが検証された。

診断シリーズ５ コンクリート構造物の非破壊検査，日本コンクリート協会，1990．
3) 佐々木健一，熊谷 崇之，李 相勲，2008，衝撃弾性波法による鋼管構造物根入れ深さ測定システム構築のための基礎的研究，土木学会東北支部技術研究発表会（平成 21 年度），1-6。
4) 山本 辰徳 正，桑山 晋一，小嶋 英治，2008，衝撃載荷試
験に用いる杭の縦波伝播速度に関する検討，第 43 回地盤工学研究発表会，1261―1262。
5) 内田 篤貴・愛甲崇信・伊藤明・城之内明：街路灯倒壊リス
クを回避するためのインテグリティ試験の活用，第 11 回地
質リスクマネジメント事例研究発表会，pp.70～75、2020.10。

図 6-9 街路灯支柱の地際肉厚測定結果展開図（肉厚 4.7mm に対して，暖色系が肉厚増加，寒色系が肉厚減少，紫の破線は地際を示す。
）
7.まとめ
インテグリティ試験は，非破壊で杭等の健全性を経済的に評価することが可能である。定性的な調査方法であるため材質，おおよその長さ等杭の諸元が判明している
ときは有効な手法であると考えられる。
インテグリティ試験により早期措置が必要と判断された杭について，工業検査により定量的な劣化程度を計測した結果，地際から-0.1～-0.2m の深度において肉厚の減少，錆による膨張が発生していることが確認された。こ- 70 -

防衛施設学会令和 4 年度年次研究発表会（2023 年 2 月）

衝撃的張力作用時に塑性変形を考慮した緩衝構造の実験的研究
EXPERIMENTAL STUDY ON SHOCK ABSORBING SYSTEMCONSIDERING PLASTIC DEFORMATION AT IMPACT TENSION

別府万寿博*，西本安志**，浮島徹***，廣岡宗一朗****，西村佳樹*****
BEPPU Masuhiro, NISHIMOTO Yasushi, UKISHIMA Toru, HIROOKA Souichiro and NISHIMURA Yoshiki*博（工），防衛大学校教授，建設環境工学科（〒239-8686 神奈川県横須賀市走水 1-10-20）**博（工），シバタ工業株式会社，品質環境保証室（〒674-0082 兵庫県明石市魚住町中尾 1058 番地）***シバタ工業株式会社，技術本部（〒674-0082 兵庫県明石市魚住町中尾 1058 番地）****シバタ工業株式会社, 技術本部海洋技術課（〒674-0082 兵庫県明石市魚住町中尾 1058 番地）*****シバタ工業株式会社, 技術本部建設設計課（〒674-0082 兵庫県明石市魚住町中尾 1058 番地）
キーワード：緩衝材，ゴム，塑性変形，チェーンリンク，衝撃的張力（Shock absorber, Rubber, Plastic deformation, Chain link, Impact tension）

1．緒言
衝撃的な力が作用する箇所には，一般的にゴムなどの緩衝材を配置するなどの衝撃緩衝機構を設けることが多い 1)．これらの緩衝材は，衝撃力の作用する大きさや状
況，取り付けられるスペースなどを考慮して，材料や性能などが決定される．例えば，衝撃力が繰り返し作用する場合は，作用する衝撃力に対して安定的な機能発揮が求められるため，設置スペースにかかわらず，緩衝材の性能は弾性範囲内での応答が望ましい．一方で，単一的に作用する衝撃力に対しては，設置スペースが確保できる場合には緩衝材の弾性範囲内で対応することも可能であるが，設置スペースが狭小な場合は材質を工夫するな
どして塑性変形をも考慮して，確実に機能を発揮させることが望ましいと考えられる．
そこで，衝撃的な張力が作用するような索材としてチェーン部材に着目した．チェーン部材にゴムなどの衝撃緩衝材が組み込まれている例として，チェーンリンク間にもゴムを充填させて一体化したラバーチェーン構造があり，衝撃緩衝機構としての有効性が衝撃実験などで検証されている 2), 3), 4)．しかしながら，作用する衝撃力が単一の場合でかつ設置スペースが限られ，チェーンリンク
数が制限されるような場合は，チェーンリンク間に充填する材質が単なるゴムではなく，塑性変形領域を考慮しかつ高エネルギー吸収性能を示す緩衝材が望まれる．
そこで，塑性変形を期待した鋼製パイプとゴムを複合化した緩衝材をチェーンリンクと一体化した図－1 に示すような新たな緩衝機構を提案した 5)．本緩衝機構は，- 71 -

図－1 塑性変形を利用した緩衝機構（ラバーリンク機構）

衝突物

たわみ δ

ラバーリンク構造を適用した策材

図－2 ラバーリンク機構を適用した索材の変形イメージ(a) ケース A(b) ケース B(c) ケース C

図－3 供試体の種類

図－4 供試体の設置位置

ゴムの衝撃緩和特性を活かしつつ鋼製パイプが圧縮されることによる塑性変形にて高いエネルギー吸収性能を発揮することを期待したものである．また，図－2 に示す
ように，索材に伸び変形能力を付与することでたわみを発生させることにより本機構が全体として変形すること
で，作用する張力を軽減させることも期待できる．
本研究では，この緩衝機構の静的力学特性を評価するとともに，衝撃力が作用するような速度条件化での載荷実験を行い，実供用時で想定されるような速度レベルにおいても確実に機能を発揮できるかについて考察した 6)．
また，この緩衝機構を適用した実構造物への適用事例についても紹介する．

写真－1 静的載荷実験状況

2．静的および高速載荷実験
2.1 供試体
本実験に使用する供試体は，図－3 に示すように，3種類とした．ゴムの中にφ34mm の鋼製パイプ（材質：
STK400）を入れたケース A，さらにケース A の鋼製パイプをφ45mm としてその中に繊維を同心円状に積層埋写真－2 高速載荷実験状況- 72 -

図－6 荷重～時間関係の一例（ケース A）

図－5 静的および高速載荷実験に用いた試験治具

設したタイプ B とφ45mm の鋼製パイプの中を鋼材にて補強したケース C の 3 種類を用いた．ここで，ケース B
は鋼製パイプの中に積層繊維補強ゴム 7)を充填すること
で強度増加を期待したものであり，ケース C は鋼製パイ
プを鋼材で補強することによる強度増加を期待したものである．
これらの供試体を図－4 に示すように，φ32mm ロン
グリンクチェーン（材質： KSBC50）と一体化して連結させた．
2.2 実験条件
静的載荷実験は，写真－1 に示すように，シバタ工業
が所有する 300kN アムスラー万能試験機（㈱島津製作所
製）を用い，測定項目は載荷点荷重と載荷点変位とし，載荷速度は 8.3×10-5m/sec とした．
高速載荷実験は，写真－2 に示すように，防衛大学校
が所有する 1000kN 中速度高圧載荷装置（㈱前川試験機製作所製）を用いた．測定項目は，ロードセルによる載荷点荷重とレーザー式変位計による載荷点変位とした．
載荷速度は 1.0m/sec とし，測定項目のサンプリング間隔
は 1.0×10-5sec と設定した．
いずれの実験も図－5 に示すような治具を用いて，試験装置を圧縮載荷することにより，供試体を組み込んだ機構に引張力が作用するようにした．

3．実験結果および考察
本実験で得られた高速載荷実験における荷重～時間関係の一例を図－6 に示す．いずれの供試体においても載荷初期に荷重のピーク波形が見られた．これは，一方を試験機の載荷側，もう一方を試験機テストベッドに固定しているが，その軸線が厳密に一致していないために生じたものと考えられる．さらには，供試体（緩衝材）が介在するため，その軸線のずれの影響がさらに顕著になったものと推測される．よって，この載荷初期に相当する部分を除去し，この部分は静的載荷実験結果から速度効果を考慮するなどして包括的に荷重～変位関係を求めることとした．
それぞれのケースで得られた静的載荷および高速載荷における荷重～変位関係を図－7 に示す．また，表－1に変形量 35mm での吸収エネルギー量を静的載荷と高速載荷で比較した．
図－7 および表－1 より，静的載荷では鋼製パイプが降伏することで荷重～変形量関係には明確な変局点が見られ，さらに，変形が進行するにつれてゴムの圧縮変形と鋼製パイプの塑性変形によって，同形状のゴム単体の緩衝材よりもより大きな吸収エネルギー量を有するといえる．特に，ケース B の静的載荷では，鋼製パイプの塑性変形に加え，埋設繊維の破断が生じることで最も大きい
吸収エネルギー量を示した．
また，静的載荷と高速載荷を比較すると，ケース A と
ケース C では，速度依存性による荷重の増加が認められるものの，両載荷ともほぼ同じような力学特性を有する
ことが確認された．
しかしながら，
ケースBについては，- 73 -

表－1 吸収エネルギー量の比較（35mm 変形時）
吸収エネルギー（kN-m）
静的載荷
高速載荷
0.51
1.10
0.71

ケース A
ケース B
ケース C

0.96
1.29
1.24

(a) ケース A

ケースB-1

写真－3 供試体の傾き(b) ケース B
ムと鋼製パイプとの接着力とのバランスにより、積層繊
維補強ゴムの埋設繊維の破断が生じる前もしくは破断初期に横方向への飛び出したためと考えられる．このことは，ケース C にて，鋼製パイプの中を鋼材にて溶接補強
し一体化することで強固に接着したものでは見受けられなかったことから，鋼製パイプの中に充填する材料の剛性と接着力のバランスが高速載荷のような衝撃力が作用する場合は特に重要であると推察される．よって，本研究で使用した 3 種類の供試体では，静的載荷と高速載荷での変形挙動の安定性や吸収エネルギー量から，ケース
C が望ましいと考えられる．
(c) ケース C
図－7 実験で得られた荷重～変位関係

変形量 32mm 程度から静的載荷と比較して高速載荷では荷重が大きく低下する傾向を示した．これは，写真－3に示すように，静的載荷では徐々に圧縮されるため，軸線のずれを解消しつつ安定した性能を発揮できたのに対し，高速載荷では軸線のずれに加え鋼製パイプに充填した積層繊維補強ゴムの剛性が高いため，積層繊維補強ゴ

4．実構造物への適用事例
本研究で実施した塑性変形を期待した鋼製パイプとゴムを複合化した緩衝材をチェーンリンクと一体化したラバーリンク機構を実構造物に適用した事例を紹介する．
本適用事例は，写真－4 に示すように，砂防堰堤から流出した流木を捕捉するワイヤーネット構造の端部に本機構を付与したものである．流木捕捉時にワイヤーネッ
トの伸び変形能力とラバーリンク機構の変形によってた- 74 -

（a）適用事例の全景（b）法面固定部の状況（c）法面固定部の拡大（d）ラバーリンク機構部拡大

写真－4 ラバーリンク機構を適用した流木捕捉工

わみを発生させることで，作用する張力を軽減させるものである．特に，ラバーリンク機構は、写真－4(b)のよ
うに法面固定部側に設置することで，たわみ変形による張力緩和に加えて，法面固定部へ作用する衝撃力を緩和することを期待したものである．

5．結言
本研究は，ラバーリンク機構の静的および高速載荷実験を行い，その力学特性を評価するとともに実供用時でも確実に機能を発揮できるかについて評価することを目的としたものである．本研究で得られた成果を要約すると以下の通りである．
（1） ラバーリンク構造の静的載荷実験を行った結果，リンク間で鋼製パイプが圧縮されることによる
塑性変形によって高いエネルギー吸収性能を発揮することが確認された．

（2） 静的載荷と高速載荷では，鋼製パイプ内に充填する材料の剛性と鋼製パイプとの接着強度のバラ
ンスが変形挙動に影響を与えることが確認され，より接着強度が大きいものの方が載荷速度の変化に対して安定した挙動を示すことが確認された．
（3） 本研究で使用した 3 種類の供試体では，静的載荷と高速載荷での変形挙動の安定性や吸収エネル
ギー量から，鋼製パイプの中を鋼材にて補強した
ケース C が望ましいといえる．
（4） 静的載荷と高速載荷で同様な挙動を示す場合は，実供用下で想定される速度レベルにおいても確実に機能を発揮できるものと考えられ，変形量や吸収エネルギー量など静的特性による設計が保守的な評価を与えると考えられる．
（5） 最後に本研究の成果をもとに，ラバーリンク機構の実構造物への適用事例として，流木捕捉ワイヤ
ーネットに適用した施工事例を紹介した．

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謝辞
本研究を実施するにあたり，適切なご指導およびご助言をいただきました防衛大学校石川信隆名誉教授，大野友則名誉教授ほか，ご協力いただきました関係者の方々に謝意を表します．

参考文献
1) 例えば，(社)日本ゴム協会 ゴム技術フォーラム編：
ゴム材料の土木・海洋用途をさぐる，ポスティコーポ
レーション，1997.01.
2) 伊藤敏弘，石川智男，石川信隆，池田啓士，加藤正実，
生駒信康：供用下の高架橋における落橋防止システムの設計・施工，橋梁と基礎，pp.45-50，1999.04.
3) 小野田忠弘，西村佳樹：鋼製チェーン式弾性型水平部
材の横桟付きコンクリートスリット砂防えん堤への適用について，砂防学会研究発表会概要集，pp.464-465，
2007.05.

4) 山口聖地，宮松信隆，西村佳樹，西本安志，別府万寿
博：流木の衝突を模擬した弾性チェーンの実験的研究，
2020 年度砂防学会研究発表会概要集pp.291-292,
2020.5.
5) 西本安志，浮島徹，廣岡宗一朗，別府万寿博：「張力
作用時における塑性変形を考慮した緩衝機構の実験的研究」，令和元年度土木学会全国大会，第 74 回年次
学術講演会講演概要集，I-263，2019.09.
6) 西本安志，浮島徹，廣岡宗一朗，別府万寿博：「衝撃
的張力作用時における塑性変形を考慮した緩衝機構に関する実験的研究」，土木学会第 12 回 構造物の衝撃問題に関するシンポジウム論文集，2019.12
7) 西本安志，梶田幸秀，石川信隆，西川信二郎：落橋防止システム用緩衝材としての積層繊維補強ゴムの動的特性に関する実験的研究，構造工学論文集 Vol.46A,
pp1865-1874, 2000.03.

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年次フォーラム 2023
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