本記事では令和４年度のBIM/CIM活用業務で求められるリクワイヤメント対応について、リクワイヤメント項目ごとに具体的な事例やソフトを紹介します。
リクワイヤメントに関わるソフトは、事例で実際に使用されているソフトもしくは代用可能なソフトを紹介します。令和４年度のBIM/CIM活用業務に向け、社内環境整備や体制強化等に役立つ情報となってますのでぜひご活用ください。
第二回は「リスクに関するシミュレーション」について解説します。
第一回「可視化による設計選択肢への比較評価」の記事はこちらをご覧ください。
リクワイヤメント項目「リスクに関するシミュレーション」の内容
令和４年度の変更点
「令和５年度以降のBIM/CIM活用に向けた進め⽅」（国土交通省） をもとに作成
項目名
令和４年度の変更では項目名にリスクの例として「既設構造物への影響等」が加わり、本リクワイヤメント項目の名称はリスクに関するシミュレーション（地質、騒音、浸水、既設構造物への影響等）
に変更されました。
これまで主なリスクは「自然環境条件に起因するリスク」という印象でしたが、令和４年度の変更によって取り扱うリスクの幅が広がり、自然環境条件（地形、地質、地形、地下水）だけでなく物的環境条件（近接構造物、地中埋設物等）も対象範囲となります。
実施目的（例）
本リクワイヤメント項目の実施目的（例）は、令和３年度から変更点はありません。
目的は、地質・⼟質モデルの３次元化によって地質・⼟質上の課題等を容易に把握し、後⼯程におけるリスクを軽減するための対策につなげるためです。 たとえば、建設工事中や供用後にリスクが発現した場合、事業の大幅な予算変更や工程の遅れとなって影響を及ぼしたり、事故や災害など甚大な被害をもたらす恐れがあります。
地質調査や構造物基礎調査結果を３次元モデル化したり、各種情報や解析結果をBIM/CIMモデルとして統合し一元管理することで、地質・地盤リスクを立体的に把握・評価・検討し、リスク軽減につなげる狙いがあります。
地質リスクの発現によって想定される影響や被害の例
出典：「地質リスク低減のための調査・設計マニュアル(案) 改訂版 令和３年３月」（国土交通省 近畿地方整備局）
適用ケース
本リクワイヤメント項目の適用ケースに関しても、令和３年度から変更点はありません。
後⼯程における⼿戻りによる影響が⼤きいと考えられる場合に適用するとし、例として現地不整合等に伴う再検討、クレーム等による⼯事中⽌等を挙げています。 また、施工時に近接埋設物による影響が見込まれる場合、本リクワイヤメント項目が設定されるでしょう。
リスクに関する具体的な内容については、項目名で示された４つのリスク「地質」「騒音」「浸水」「既設構造物への影響」ごとに詳しくみていきましょう。
ケース１：「地質」リスクの場合
地質リスクが現れた場合、切土のり面の地すべりや崩壊、盛土施工後の基礎地盤の沈下、地下掘削時における周辺地下水位の低下、土木構造物基礎の沈下や傾斜といった事故や災害につながります。
地質調査や構造物基礎調査の解析結果をBIM/CIMモデル化することで、位置関係や影響範囲の把握が容易となるほか、情報を一元管理することが可能となります。結果として地質リスクの抽出・分析・評価の精度向上や生産性向上が期待されます。
活用事例
「地質リスク」の事例として、トンネル詳細設計業務においてBIM/CIMモデルを活用した事例「トンネルと地滑り⾯の位置関係の確認」を紹介します。
地質リスクに関するシミュレーションの例
出典：「BIM/CIM事例集ver.2」（国土交通省）
本事例ではトンネル終点側の地すべりブロック近接部をBIM/CIMモデル化し、掘削で生じるゆるみ範囲と地すべり面の範囲を把握することで、設計断⾯の選定やトンネル施⼯影響の設定といった斜面安定解析の条件設定に活⽤しています。
また、BIM/CIMモデルによって地すべり対策⼯とトンネルの離隔を立体的に把握し、対策工の配置が適正であることを確認しています。
代表的なソフトと類似事例
本リクワイヤメント項目で使用される主なBIM/CIM対応ソフトは、3次元地質・地盤モデル関連のソフトです。3次元の地質・地盤モデルを構築して解析を行うことができるソフトで、国内だけでもさまざまなベンダーから出ています。
今回はさまざまな3次元地質・地盤モデル関連ソフトのなかから、本リクワイヤメント項目の地質リスクに類似した事例があるソフト２つを紹介します。
地下情報の３次元統合可視化ソフト「Geo-Graphia 」と類似事例
地層科学研究所が開発した「Geo-Graphia （ジオグラフィア）」は地盤や岩盤、地下水といったさまざまな地下に関連する情報や解析結果を３次元化し、統合するソフトです。 具体的には地形・地質関連情報だけでなく、構造物や地下の数値解析結果、計測結果といった情報も３次元モデルで作成し、一元的管理することができます。
「Geo-Graphia」を用いた地質リスクに関するシミュレーションの類似事例として「2018施工CIM事例集」のなかから下記のとおりご紹介しましょう。
- トンネル調査杭工事における地質情報等のBIM/CIMモデル化による一元化管理の事例（同事例集 p11-12）
- トンネル工事で３次元地質モデルを作成し、 切羽前方地山を可視化した事例（同事例集 p17-18）
- トンネル工事において地山の不安定化が懸念されたため、トンネル近傍の盛土の分布状況を把握するため３次元モデルを活用した事例（同事例集 p25-26）
「Geo-Graphia」製品紹介ページ
株式会社 地層科学研究所ウェブサイト
地質・地盤の３次元モデル化ソフト「GEORAMA for Civil 3D」と類似事例
伊藤忠テクノソリューションズ製の「GEORAMA（ジオラマ） for Civil 3D」は３次元地質モデルの作成をサポートするソフトです。オートデスク社が提供するCivil 3Dのアドオンソフトですので、Civil 3D上で動作します。
調査ボーリングや地質断面図といった断片的な地質調査データから３次元地質モデルを作成することができるほか、Civil 3Dで作成した地表面モデルの地下部に地層モデルを付与することもできます。
また、「GEORAMA for Civil 3D」は３次元地質モデル作成機能だけでなく、土量計算、地下水変動解析等の解析シミュレーションで利用するためのFEMデータ作成といった応用的な機能もあるため、３次元地質モデルの発展的活用にも役立つでしょう。
「GEORAMA for Civil 3D」を用いた地質リスクに関する類似事例では、「沖積－新第三紀層の三次元地質解析と杭の鉛直載荷試験実施事例」があります。また、「BIM/CIM事例集ver.1」にも活用事例がありますのでご紹介しましょう。
- 山地掘削法面対策検討において３次元地盤モデルと掘削面モデルを活用し、地層が複雑な地質構造においても層別の数量算出を行うことが可能となった事例（同事例集 p7）
- 詳細設計において地質調査結果をモデル化し橋梁杭基礎の支持層への貫入状況等を可視化するなど、設計条件の確認に活用した事例（同事例集 p16）
- トンネル工事において計測結果等をBIM/CIMモデルで見える化、情報の一元化と情報共有によりチェック機能を強化した事例（同事例集 p23）
「GEORAMA for Civil3D 」製品紹介ページ
伊藤忠テクノソリューションズ株式会社
ケース２：「騒音」リスクの場合
騒音リスクとしては、トンネル発破音や道路や鉄道からの騒音、工事に伴う建設機械や工事用車両からの騒音などがあります。
騒音リスクに関するシミュレーションによって、音を「見える化」することで、建設中や供用後の騒音対策の比較検討が視覚的に把握しやすくなります。
騒音リスクに関するシミュレーションの例
出典：「CIMを学ぶII 〜見える化の技法と実務での応用〜」（日本建設情報総合センター（JACIC））
活用事例
「騒音リスク」の事例として、ダム建設事業においてにBIM/CIMモデルを活用した事例「地形情報を考慮した騒音予測手法の検証及び評価 」を紹介します。
３次元データを用いた騒音予測結果に基づく騒音分布図
出典：「地形情報を考慮した騒音予測手法の検証及び評価 」（国土交通省中部地方整備局）
本事例では、地形の影響を考慮する場合と考慮しない場合とで予測値と実測値を比較し、騒音予測手法の検証及び評価を行う際にBIM/CIMモデルを活用しています。
地形の影響を考慮する際には３次元の地形条件として数値標高データ（ DEM ）を取り込み、建設機械の稼働位置や範囲を3次元座標で整理することにより、地形の起伏による遮蔽効果を考慮した工事騒音レベルを予測しています。 また、騒音予測手法で算出された最大ケースを３次元の地形図上に反映して騒音分布図（コンター図）を作成することで、各工事による騒音状況を容易に把握しやすくしました。
本報告では騒音リスクにBIM/CIMを活用をすることについて、騒音は地形による影響が大きいことから、BIM/CIMを活用して立体的に騒音分布を示すことで騒音の状況がわかりやすくなり、予測結果の検証にもつながる
と述べています。
代表的なソフトと類似事例
本リクワイヤメント項目で使用される主なソフトは、騒音予測ソフトウェアです。 騒音予測ソフトウェアとは、建設工事や道路、鉄道等で発生する騒音がどのように伝搬するか予測・解析し、シミュレーションするソフトです。
国内外でさまざまなベンダーから販売されていますし、大手建設会社が独自で開発したソフトやシステムもあります。今回は工事現場よりも主に詳細設計での使用が報告されている代表的なソフトに絞って紹介します。
騒音予測ソフト「SoundPLAN」と類似事例
「SoundPLAN」はドイツのSoundPLAN GmbH 社によって開発されたソフトで、道路、鉄道などから発生する騒音がどのように伝搬していくか予測計算し、音響シミュレーションできます。
GISデータフォーマットであるshp（シェープ）ファイル形式に対応しているため、計算結果をGIS上で表示することができます。Google MapやOpen Street Mapと連携可能ですので、予測対象地域の画像やベクターデータをインポートすれば、周辺環境や位置関係が把握しやすくなるでしょう。
騒音リスクに関連してSoundPLANを使用した事例として、下記が参考になるでしょう。
国内では小野測器が総代理店ですが、大塚商会でも取り扱っています。
「SoundPLANnoise」製品紹介ページ
株式会社 小野測器
騒音シミュレーションプラグイン「UC-win/Road騒音シミュレーション」と類似事例
「UC-win/Road騒音シミュレーション」 はフォラームエイトが販売する3DVRシミュレーションソフトウェア「UC-win/Road」 のプラグイン・オプション（別売）です。
UC-win/Road上の３D・VR空間上に音源や受音面を配置することで、 音の広がりの「見える化」やシミュレーションが行えます。 地表面や構造物、建築物などの影響も考慮した、各受音点における音圧レベルを解析することも可能で、都市部や山間部などの周辺環境条件を踏まえた解析が行えます。
騒音解析結果をVR空間に反映することができるため、高架道路が敷設された際の騒音の影響や防音壁の設置前後での騒音低減効果の検証など、音の違いを比較検討する際に役立つでしょう。
類似事例ではありませんが、「３Ｄ-ＶＲシミュレーターのアセスにおける利用可能性について」では騒音シミュレーションのイメージ図が確認できます。
「UC-win/Road騒音シミュレーション」 製品紹介ページ
株式会社フォラームエイト
ケース３：「浸水」リスクの場合
浸水リスクは台風等による大規模な洪水氾濫などの広域な浸水リスクのほか、集中豪雨による地下空間での内水はん濫や、下水処理施設・浄水場などライフライン・インフラ施設における浸水リスクなどがあります。
本記事では浸水リスクにおけるBIM/CIM活用として浸水シミュレーションに絞り、広域エリアを対象とした場合と、建物内など限られた空間の場合での使用ソフトと事例についてそれぞれ紹介します。
活用事例
「浸水リスク」の事例として「由良川下流域における洪水氾濫シミュレーション」を紹介します。本事例では既存の洪水対策の妥当性検証などを目的に洪水氾濫シミュレーションを実施しています。
「由良川下流域における洪水氾濫シミュレーション」
（高谷「地域志向科目平成30年度の取り組み」 p10）をもとに作成
シミュレーションの条件設定には過去に同地域で外水氾濫を起こした台風を選定し、３次元モデル化した対象地域で洪水氾濫シミュレーションを行いました。
また、逆流を防ぐために設置している樋門の開閉条件の違いが輪中提内の内水氾濫に及ぼす影響について検討するため、内水氾濫のシミュレーションも行っています。
事例の洪水シミュレーションに使用されているソフトは、AUTODESKのInfraWorksです。
代表的なソフトと類似事例
洪水シミュレーション対応ソフト「InfraWorks」と類似事例
Autodesk社のBIM/CIM対応ソフト「InfraWorks」なら、広域地域を対象とした洪水や浸水シミュレーションが行えます。
河川などの水の流入位置を1つもしくは複数設定して洪水や浸水シミュレーションを行うことができるため、河川の氾濫解析や排水検討に活用できます。
浸水リスクの検討や評価にInfraWorksを使用した事例として下記の事例が参考になるでしょう。
「Infraworks」製品紹介ページ
AUTODESK
浸水リスク評価システム「T-Flood Analyzer」と類似事例
大成建設株式会社が開発した「T-Flood Analyzer」システムを使えば建物内部や地下空間の浸水シミュレーションを３次元的に「見える化」できるため、浸水リスクの評価・診断に役立つでしょう。
T-Flood AnalyzerはBIMデータやCADデータを使用して止水板や防水扉、階段、ダクト・配管などを条件設定し、各フロアや部屋ごとの浸水経路や浸水深の時間変化を計算します。
そのため、浸水対策設備の効果的な設置場所や避難時間・経路を考慮した配置計画など、建物内部や地下空間の浸水リスク対策計画で役立つでしょう。
浸水リスクの検討や評価に T-Flood Analyzerを使用した事例として下記の事例をご紹介します。
「T-Flood®Analyzer」製品紹介ページ
大成建設株式会社
ケース４：「既設構造物への影響」リスクの場合
既設構造物への影響リスクとしては、既存の地下埋設物と新設構造物の干渉、地盤の変位や緩みによる隣接構造物への影響などが挙げられます。
地下埋設物が錯綜する地域や既設構造物の近接箇所での施工が必要な案件で、本リクワイヤメント項目が設定されるでしょう。
活用事例 1
本事例は、電線共同溝の設計において地下埋設物等をBIM/CIMモデル化した事例です。
「倶知安電線共同溝における 地下埋設物のCIM化の活用について ―円滑な事業推進とコスト縮減に向けて―」
（田中ら、第63回(2019年度) 北海道開発技術研究発表会論文）をもとに作成
本事例では地下埋設物、地上物をそれぞれ点群データと３次元モデルで作成し、現況を再現しています。地下埋設物や地上物のデータ取得は、それぞれ地下埋設物３Dレーダー探査と地上レーザー３D測量で実施しています。
本事例のように地下空間の埋設物情報を「見える化」することで高度な干渉チェックを実施することができれば、既設埋設物への損傷による事故を防ぎ、リスク低減が期待できるでしょう。
活用事例２
「既設構造物への影響」リスクでBIM/CIMモデルを活用した事例として、施工土留と近接する既設構造物を３次元モデル化し、リスク検討に活用した事例を紹介します。
「2019施工CIM事例集」（日本建設業連合会インフラ再生委員会）をもとに作成
本事例は埋蔵文化財の発掘調査工事で施工土留と既設構造物（３連ボックスカルバート）が５ｍの離隔で近接していることから、施工にあたり協議が必要となりました。
そこで施工土留と既設構造物を３次元モデルで作成して位置関係を示し、点群データを合成して現地の状況を立体的に把握しやすい資料を作成し、関係者協議の際に活用した事例です。
代表的なソフトと類似事例
「既設構造物への影響」リスクに関わるソフトは、埋設物や近接構造物を表現するための3次元構造物モデルの作成、現況地形モデルの作成そして３次元モデルの統合モデルを構築するソフトが必要となります。
また、地下埋設物の位置を把握しやすくするため、点群データを取得して地表の状況を点群で表すソフトも必要時に応じて使用します。
Autodesk社のBIM/CIM対応ソフト
Autodesk社のBIM/CIM対応ソフトで対応する場合、主に下記のソフトを使用します。各ソフト名をクリックすれば、ソフトの特徴や機能について解説した記事が確認できますので、ぜひお役立てください。
- 「Revit」：既設構造物および設計構造物の３次元モデルの作成
- 「Civil 3D」：現況地形モデルの作成
- 「Navisworks」：３次元モデルの合成、統合
既設構造物リスクに関わりAutodesk社のBIM/CIM対応ソフトを使用した類似事例は、さまざまな事例集などで報告されています。ここでは、いくつかの事例に絞ってご紹介します。
川田テクノシステムのBIM/CIM対応ソフトと類似事例
川田テクノシステムが開発した国産の３次元CADシステム「V-nasClair （ヴィーナスクレア）」 なら、機能拡張システム「Kitシリーズ」を必要に応じて追加していくことで、構造物モデルや線形モデル作成、現況地形モデルの作成、統合モデルの作成などに対応可能です。
既設構造物リスクに関連してV-nasClairを使用した事例「電線共同溝事業におけるＣＩＭの試行」が参考になるでしょう。この事例では、 V-nasClairで地下の既存構造物モデルや仮設モデルを作成した様子が紹介されています。
まとめ
本記事では、令和４年度のBIM/CIM活用業務（詳細設計）で求められるリクワイヤメント７項目のうち「リスクに関するシミュレーション」について、くわしく解説しました。
設定されるリスクの種類と目的によっては、一般的なBIM/CIM対応ソフトだけで対応できない場合もあるでしょう。しかし本記事を参考にして、どのような検討、評価を行えばよいか把握することで、社内のBIM/CIM対応ソフトを含めたリソースを使ってできる対応もあるかもしれませんので、ぜひこの機会に社内で検討してみましょう。
これから令和４年度のBIM/CIM活用業務の受注に向けて準備をしたい方は、ぜひ本記事を社内環境整備や体制強化等にお役立てください。
参考文献
共通
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3)国土交通省「BIM/CIMとは」、国土交通省BIM/CIMポータルサイト
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地質リスク
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4)中越光義、水江邦夫、西村祥「沖積－新第三紀層の三次元地質解析と杭の鉛直載荷試験実施事例」 、3次元地質解析技術コンソーシアムウェブサイト
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6)AUTODESK「AEC COLLECTION / インフラ設計」 AUTODESKウェブサイト
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BIM/CIMの疑問を