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令和４年度砂防学会研究発表会概要集

砂防施設設計における 3 次元データ・BIM/CIM モデルの活用
国土交通省 中国地方整備局 広島西部山系砂防事務所
中電技術コンサルタント(株)國時正博，眞田淳二,熊本勝史，梶正範，加國奈緒子○髙橋 源貴※1，河井恵美,來須洋二,杉原成満,大盛 泰我

１．はじめに

3．災関申請書の作成段階における活用（概略設計段階）

豪雨に伴う土砂災害は毎年発生しており、災害発生後は発災後は迅速な調査を実施するとともに、期限内に災関二次災害防止や再度災害防止の観点から調査、砂防施設の申請書を作成する必要がある。そのために、早急に堰堤位設計及び施工を効率的かつ迅速に進める必要がある。国土置の設定と施設設計検討を進めた。

交通省では、一連の建設生産システムの業務効率化や成果本事例では、受発注者間の合意形成の円滑化のために、品質向上を図る目的から BIM/CIM 導入を推進しており、砂UAV により取得した LP データから作成した地形モデルに防分野においても様々な場面で活用が進められている。

詳細度 200 程度の砂防堰堤の構造物モデルを重ね、CIM 統

本稿では、直轄砂防事業の災害対応において発災直後か合モデルを作成した。更に関係機関協議や地元への事業説

ら CIM を導入し、砂防堰堤の迅速な工事着手に向け、業務明での活用を想定し、図-2 に示す AR 機器（Trimble Siteの各段階（調査・測量、概略設計、予備設計、詳細設計）Vision）を試行的に活用した合同現地調査を実施した。机上において活用した事例とその成果について報告する。の図面だけでなく、AR を用いて現地で災関堰堤の完成イメ

２．災害直後の調査・測量における活用（調査・測量段階）ージの共有を図ることで相互に理解が深まった。

発災直後は崩壊地を含め、広大な範囲を迅速かつ効率的拡大に調査するとともに、施設の設計段階への円滑な移行が要求される。本事例における対象渓流の流域面積は 0.065km2と広大であり、現地測量では計測に多くの時間を要する。
また、渓流内には不安定土砂の堆積や渓岸侵食等が発達している場所もあるため、作業上の安全性も懸念される。
そのため、本事例では UAV レーザを用いた地形測量（LP測量）を実施した。取得した LP データは 3 次元データであ使用イメージり、詳細設計で要求される地図情報レベル 500 の精度を有しているため、設計段階での CIM の活用が可能となる。また、調査・測量段階で UAV レーザを導入することで、現地測量と比較し約 1.5 ヶ月の測量作業期間の短縮が図れた。
更には、LP データの取得と併せてオルソ撮影も行うこと
で、図-1 に示すような崩壊地等含めた流域全体のカラー点AR 機器（Trimble Site Vision）の画面キャプチャ群による 3 次元的な表現や、サーフェスモデルにオルソ画

図-2 使用した AR 機器（Trimble Site Vision）像を重ねた地形モデル等の視覚的に分かりやすい 3 次元モ

4．砂防堰堤の配置計画における活用（予備設計段階）

デルの作成が可能となった。
崩壊状況把握予備設計段階においては、堰堤の配置計画が重要となる。
地形モデル（サーフェス+オルソ画像）

配置計画では、計画地点の左右岸の地形や下流の取り付け計画等の制約に配慮するとともに、管理用道路の計画も鑑
みた堰堤位置を3 案立案し、最適案を検討する必要がある。
従来、砂防堰堤の配置計画は 2 次元図面主体で実施するが、ここでは、図-3 に示すように詳細度 200 程度の砂防堰

地形データ取得

計測に用いた UAV：MATRICE 300 RTK堤の構造物モデルを 3 案について作成し、比較検討を実施した。また、図-3 の右側に示すように最適案の堰堤位置についての管理用道路ルートは、3 次元設計ソフトを用いて検討した。3 次元的に検討することで、ルート検討に要する時カラー点群による流域全体の状況

図-1 UAV 計測により作成した 3 次元モデル※1 現所属：国土交通省 国土技術政策総合研究所－ 447 －間が削減できた。更に、管理用道路の計画イメージを分かりやすく示すことが可能となり、受発注者協議において選少するため、当該堰堤の施工を滞りなく進めるためには、定した堰堤位置が妥当であることの説明を容易にした。

事前に設計段階で軟岩Ⅱの範囲を 3 次元的に把握し、それまた、構造物モデルを作成することで、各案の堰堤コンを踏まえた断面節約範囲の検討が重要であると考えた。

クリート量の算定が容易となるため、本事例では経済性の本事例では、そのような後工程における工程遅延等のリ比較に際して必要な施工数量のチェックにも活用した。

スク軽減の観点から、図-6 に示すような 2 次元的な断面節

3 案分の砂防堰堤の構造物モデル

約範囲の検討に加え、図-7 に示すような軟岩Ⅱを対象とした 3 次元地層モデルを作成し、構造物モデルを重ねることで、断面節約範囲を 3 次元的にも確認した。
本堤正面図（上流側）

本堤側面図
断面節約範囲軟岩Ⅱの境界断面節約範囲管理用道路の計画

図-3 砂防堰堤の配置計画において作成した CIM モデル
5．砂防堰堤の細部構造決定における活用（詳細設計段階）(1)本堤袖部の形状決定における活用～人工地山の要否～

図-6 2 次元図面による断面節約範囲の設定

当該堰堤計画地点の左岸側の斜面は急峻であり、軟岩Ⅱ相当の岩盤が露頭している。そのため、基準どおり袖部を地山に嵌入させた場合、掘削影響範囲が大きくなるとともに施工時の掘削に相当の時間を要することが想定された。
そこで本事例では図-4 に示すように、袖部の細部構造の決定にあたり、CIM モデル（軟岩Ⅱ地層モデル+構造物モデル）を試行的に活用し、軟岩Ⅱへの嵌入の程度を確認した。
また、図-5 に嵌入の有無による袖部の構造の違いを可視化したものを示すが、コンクリートボリュームの削減量が一目で確認できることから、人工地山を採用した場合の細部構造の照査にも有効であった。

本堤（上流側より）

図-7 3 次元モデルによる断面節約の形状確認
6．おわりに
本稿では、災害発生直後から CIM を導入し、業務の各段階において活用した事例とその成果について報告した。発災直後の調査・測量から、概略設計（災関申請書作成時）、予備設計、詳細設計の各段階において CIM モデルを活用することで、受発注者間の円滑な合意形成や設計成果の品質向上につなげることができた。
一方で、ガイドラインには段階毎の活用事例は示されているものの、モデル作成の詳細度に対する活用効果の事例は十分ではなく、手探りの状態である。そのため、工程的に厳しい制約がある災害対応で積極的に CIM を活用してい

図-4 袖部の細部構造確認

くためには、それらの体系化を進めることで活用の幅が広がると考えられる。また、災害対応においては早急な堰堤立ち上げが急務であるため、設計段階と施工段階での密な情報連携を図るとともに、後工程での活用を念頭に置いたモデル作成も課題である。

人工地山の採用によるコンクリートボリューム」の削減量を視覚的に確認できる。

今後は、同様の場面での活用事例を増やしながら、調査・

図-5 嵌入の有無による袖部の構造の違い

設計段階における活用効果として挙げられるフロントロー(2)本堤基礎の形状決定における活用～断面節約の範囲～

ディングの実現に向けて、施工段階や維持管理段階を含め地質調査結果より堰堤計画地点の基礎部は、軟岩Ⅱ相当た事業全体の効率化の施策を検討していく必要がある。の岩盤が広く分布していることが確認されたため、本堤基

参考文献 1)BIM/CIM 活用ガイドライン（案） 共通編 令和 3

礎の形状決定にあたり断面節約の適用可能範囲を検討した。

年 3 月 国土交通省，2）BIM/CIM 活用ガイドライン（案） 砂

岩盤部においては、土砂部と比較して掘削の日施工量が減

防及び地すべり対策編 令和 3 年 3 月 国土交通省－ 448 －