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今回は、公共工事における土木工事について、計画から設計、施工、維持管理に至るまでの流れを解説します。
普段、業務の一部分を担当していると、全体の工程や関係部署とのつながりが見えにくくなりがちです。土木工事の仕組みを体系的に理解することで、プロジェクト全体の流れを把握できるでしょう。
本記事では、それぞれの工程で何が行われ、どのようにデータや情報が受け渡されていくのかを具体的に解説しますので、ぜひ参考にしてください。
入札と工事の受注
建設工事を請け負うには、「入札」というプロセスを経る必要があります。国や自治体が管轄エリアの工事計画を立て、工事を実施できる企業を募集するのです。
入札前に提供される情報
入札前に提供される情報は以下のようなものがあります。
- 工事の概要
- 設計図面
- 技術仕様書
- 契約条件
企業は要件を確認し、「この金額なら仕事を引き受けられる」と判断した金額を提出します。発注者はその金額や条件をもとに、依頼する企業を決定する仕組みです。
現地調査
工事を受注できたら、次は工事に取り掛かるために具体的な計画を立てます。現場の状況確認、人員や機材の確保、工程表の作成など、施工管理者は多くの準備が必要です。
必要に応じて、
- 詳細な現地測量
- 追加の地質調査
- 水源調査
- 資材搬入ルートの確認
といった作業を行い、工事計画に欠かせない情報を集めていきます。
現地調査に基づく着工前準備
工事は肉体労働の印象が強いものの、管理者になると頭脳労働の比重が大きくなります。準備段階で、以下のような点を検討しておく必要があります。
- 協力業者選定
- 資材調達計画策定
- スケジュール調整
- 全体工程表作成
現場を動かすための「見えない段取り」が成果を左右すると言えるでしょう。
現場設置と工事着手
計画が整ったら、現場入りです。拠点となる現場事務所を設置し、工事期間中は外業を行う「現場」と、内業を行う「事務所」が主な仕事場となります。関係者間で工事の計画を共有し、1つの目標に向かって行動を開始します。
工事現場を整備するポイント
現場設置の際には以下のような点に注意します。
- 現場事務所の確保
- 電気・水道などインフラの確保
- 近隣住民への工事告知
現場事務所の確保については、現場と事務所間の距離が離れすぎていないことが選定のポイントになります。
また、近隣住民への配慮・安全の約束は、大切な業務の1つです。しっかり対策をしましょう。
進捗管理と変更協議
土木現場で特に重要なのは、工程・歩掛・品質・安全の4つです。
工事が始まったら、
- 計画通りに進んでいるか
- 安全に施工できているか
- 品質が適切であるか
これらを日々確認します。
当初の予定通りに進まないことも多々起こるでしょう。想定外の事態が発生した場合は、発注者と協議して計画変更などの対策を立てる必要があります。
現場でよくあるトラブル
日本建設業連合会の資料によると、工事全体の8割以上で何らかの設計変更が生じており、変更契約金額は当初の契約額の約1.5倍に達しているとされています。
こうした変更が生じる背景には、下記のような要因が挙げられます。
計画変更につながる主な要因
具体的には、次のような要因が計画変更を引き起こします。
- 資材、人材の不足
- 入札時の設計と現況とが一致しないため、設計ならびに施工計画の見直しが必要
- 設計上は成り立つが施工をすることが非常に困難であることが判明
- 資機材、人材の単価高騰による工事費用増大
- 自然災害
- 近隣住民とのトラブル
- 土地の買い取りが進まない
自然要因は予想が難しく防ぎにくいものの、1～3の人為的なミスは工夫によって減らすことが可能です。その対策で効果的なのが「BIM/CIM」の導入です。
設計ミスを減らす。BIM/CIMとは何か？
BIM/CIMとは、簡単に言えば「3次元モデルで完成イメージを可視化し、設計ミスを事前に確認する」システムです。
従来の工事では、紙の図面による2次元表現が主流で、上面図・側面図などを頭の中で組み合わせてイメージする必要がありました。図面を正確に把握するには高度なスキルが必要であり、人によって認識のずれが生じるリスクがあります。
3次元モデルを使えば、誰でも視覚的に構造を把握でき、認識のズレを大幅に減らすことができます。
国土交通省は海外でのBIM/CIMの有用性を確認し、2023年4月から原則としてBIM/CIMの適用を義務化しました。導入実績は急激な右肩上がりで増加しています。
3次元モデルの活用については「土木でのARを活用するメリット」こちらの記事も参考にしてください。
BIM/CIM実現における課題
BIM/CIMが義務化されたとはいえ、実現には以下の課題を抱えている企業が多くあります。
| 課題 | 具体的な内容 |
|---|---|
| 導入コスト | 3Dモデルを扱うための専用ソフトが必要で、1ライセンスあたり数10万円と高額。 |
| 人材確保の課題 | BIM/CIMを使いこなせる3D技術者がまだ少なく、教育コストも大きな負担になる。 |
| 教育・育成の遅れ | ノウハウが社内にない企業では、ゼロから育成する必要があり、導入が遅れる要因になる。 |
このような課題があることから、先進的にBIM/CIMを導入している企業と、従来手法にとどまっている企業との二極化が進んでいます。
BIM/CIMで使用するソフトの価格帯については「BIM/CIMにて使用するソフトの価格帯」
こちらの記事も参考にしてください。
BIM/CIMが進まない現状
建設業界では「業務効率化」「品質向上」を目的にBIM/CIMの活用が期待されていますが、実務ではまだ十分に浸透しているとは言えないのが現状です。
主に、以下のような原因があります。
- BIM/CIMを実務で試行している余裕・リソースが不足している
- 3次元技術に対するアイデアやリテラシーが社内にない
その結果、既存工程に「後付け」する形となり、リソースを消費するだけで効果が見えにくいケースもあります。 本来の価値を引き出すには、業務全体を3D思考に転換する必要があるのです。
Malmeの強み
Malmeの強みは、現場を知る土木技術者やAIエンジニアなど多領域のプロが多いため、BIM/CIMの実務経験と最新技術に現場の実情理解を掛け合わせられることです。
- 土木技術者出身の3次元技術者が伴走
- 土木×AIの両面に深い知見
- 柔軟なシステム開発力
以下、具体的に解説します。
土木技術者出身の3次元技術者が伴走
土木に対する知見が深く、工事の実務を理解している技術者が多いため、コミュニケーションコストを減らせます。実際の業務や課題を把握しているため、顧客のニーズや現場を踏まえた実務ベースの提案が可能です。
土木×AIの両面に深い知見
土木の知識とAI活用の両方に精通している企業は多くはありません。両方に精通していることで、設計者の経験知（ノウハウ）をデータ化し基準値との比較検証など、通常のIT企業では困難な部分もカバーできます。
また、土木業界特化の姿勢により、相談されやすく、豊富なデータが蓄積しやすい環境があります。
柔軟なシステム開発力
WebシステムやCADソフトのプラグインなど、幅広い開発体制を持ち、顧客の課題に応じた独自開発が可能です。ヒアリングを通じて得た情報を研究開発に活かし、業界が求めるシステムをいち早く製品化しています。
また、BIM/CIM関連のサポートサービスでは、担当技術者、部門管理者、経営層それぞれの課題に対応できる多様なサービスを提供し、業界の発展とアップデートに貢献しています。
MalmeのBIM/CIMサポーターとしてデジタル分野で管理者をサポートする側まで経験している担当者の声「最大手出身のBIM/CIMサポーターが語る、今後のBIM/CIMの可能性とは」（最大手出身担当者のインタビュー）もぜひ参考にしてください。
品質検査と書類納品
施工管理の基本的なサイクルは、
測量 → 施工 → 出来形計測 → 立会検査 → 出来形書類の提出 → 次の施工
という流れで進んでいきます。
各構造物が完成したらすぐに出来形を計測して品質を確認します。計測結果はその都度、遅れることなく提出し、工事の終盤にはそれらをまとめた資料を作成して引き渡します。これが「竣工検査」です。
主な提出書類の例
提出書類には下記のようなものがあります。
- 出来形評価チェックシート
- 図面
- 測量結果報告書
- 使用機材リスト・検査証明書・計算書 など
書類作成は日常的に遅滞なく行わなければならず、非常に手間がかかりますが、品質証明として欠かせない業務です。
後工程の活用を見据えた点群測量と納品
Malme技術者はTLS（地上レーザースキャナー）によって点群データを取得し、そのデータをBIM/CIMでどのように活用するかを理解したうえで、最適な測量計画を立案しています。
例えば、工事内容に適した加工を検討する際に高所作業を伴うケースでは、吊足場や足場の設置が必要です。高架橋上の既設設備が足場設置時に干渉しないか、高い精度で確認が必要になります。
吊足場の設計は専門業者が2次元で行いますが、点群を活用することで設計段階から3次元検討をすることが容易になり、現地との不整合による修正作業などを減らせると考えられています。
このように、点群データを後工程で使いやすい形に加工・納品すると、設計や施工の効率化につながり後の工程で使いやすい形になるのです。
点群データの活用事例については「都道府県別点群データのオープンデータ活用」こちらの記事も参考にしてください。
引き渡しと成績評定
検査が無事に終了し、書類に不備がなければ現場を引き渡して工事完了です。発注者はその工事の出来栄えに応じて「工事成績評定」をつけます。この評定が高いほど、次回の入札時に有利となり、新しい仕事を受けやすくなります。
工事成績評定のチェック項目
工事成績評定のチェック項目には以下のようなものがあります。
- 検査結果
- 計画通りの進捗状況
- 安全管理体制
- 新技術への対応
工事成績評定の平均点はおよそ70点で、80点を超えると高得点とされています。また、中間技術検査を実施した工事は、実施しない工事より工事成績評定が高くなる傾向があります。
まとめ
本記事では、土木工事全体のフローを紹介しました。BIM/CIMの導入により、土木業界が抱えるさまざまな課題の解決が期待されています。
その流れに対応するために、土木工事全体のフローを把握しておくことが必要不可欠です。視覚的確認や干渉チェックにとどまらず、デジタルツインによるリアルタイム管理、積算連携、FEM解析を用いたシミュレーションなど、多方面で活用の幅が広がっています。BIM/CIMは単なるデータベースではなく、事業全体を最適化する基盤として、今後ますます活用が広がっていくでしょう。
今後も、こうしたBIM/CIMの活用事例や取り組みを紹介していきます。