問題文

軟弱地盤に盛土する場合の軟弱地盤対策工を2つ挙げ、それぞれについて目的と施工上の留意点を述べよ。

模範解答1　

１-１深層混合処理工法による対策

１-１-１深層混合処理工法使用の目的

　軟弱地盤の強度を増強のためにセメント系固化材を使用した深層混合処理工法を行う。盛土のすべり抵抗の増加、変形の抑止、沈下の低減を目的とする。改良効果は、地中50ｍまで可能であるが、構造物の重要度や現地状況にあわせて決める必要がある。

１−１−２深層混合処理工法の留意点

　有機物を多く含む土を改良する場合は、多量の固化材を必要とする。添加量は、室内試験を参考にする。試験結果との相違が生じやすいため、改良効果を確認しながら行う。セメント系固化材を使用した場合は、六価クロムの溶出をしないように確認する。

１-２E P S工法による対策

１−２−１EPS工法使用の目的

　盛土自体を軽量化する。盛土の全沈下量の低減、安定確保及び変形対策を目的として施工する。

１−２−２EPS工法の留意点

　火気に弱いため、供用後の車両火災などに備え、土被りを厚くする必要がある。盛土内の地下水による浮上りがおこることがあるので、地下水以下には設置しない。著しく不動沈下が発生した場合、ブロックのずれや内部応力が発生するおそれがある。そのため、地盤によっては、支持地盤の改良も必要になる。

解説

　この問題では軟弱地盤対策という建設現場にありがちな対策工について問い掛けるものです。ただし注意すべき点は対策内容が問われているわけではなく、目的と施工の留意点の2つが求められている点です。出題者の意図は、受験者に対策法を暗記して書き出そうという意図があることを見越して、そうした解答法を否定して、技術士にふさわしい応用技術を用いて考察することを求めているわけです。

　目的とは、なぜその対策が行われるのかといったメカニズムを問い掛けるものであり、軟弱地盤対策の原理がわからないと答えられません。また施工上の留意点とは、品質管理のノウハウを問い掛けるものであり、ともにエンジニアとしての能力を確かめる重要なポイントであるということです。ですので対策工の施工法に触れることなく、目的と留意点について単刀直入に記述しなければなりません。目的を表す文の文末は、「〜のためである。」とするとわかりやすいです。

　本研究所の指導では、こうしたどのような視点で、何について述べるのか、と言う出題者の意図を明確にして答案練習を行ってきます。この理由は実際の試験においてこうした答え方の誤りが大きな減点を招いて、不合格の一大原因となっているからです。専門知識の不足ではなく、出題者の意図の読み誤りが大きな敗因であることにご注意ください。

 

模範解答2

1.　地盤改良工の実施

(1)目的

軟弱地盤での盛り土では、盛り土荷重によるヒービングが発生する可能性がある。ヒービング対策としては薬液注入などの地盤改良により、地盤全体の一体性と強度の向上を行う。改良範囲としては、盛り土部から想定される滑り面を含んだ範囲全体を改良する。

(2)留意点

　地盤改良により地盤全体が隆起する場合がある。これを発生させないためには、地盤に低い圧力をかけながら低圧で浸透させる低圧浸透注入で行う。また、計測工を併用して周辺地盤の変位を動態観測して、それに追従したリアルタイムな施工を行う。

２．遮断工の実施

(1)目的

盛り土の影響によるヒービングの防止対策として、鋼矢板などを施工して連続壁を形成し、盛り土による影響を遮断する。施工位置としては、敷地境界など影響を与えたくない位置の手前で行う。

(2)留意点

　鋼矢板などの遮断工は、ヒービングによるすべり面より深い位置まで根入れする必要がある。根入れが浅いと、遮断工そのものが地盤と共にすべり、影響を遮断できなくなる。このため、地盤調査を行い、現場の土質を把握する必要がある。　以上。

解説

　「軟弱地盤に盛土する場合」とあるので、具体的な工事の手順を想定してまず施工法を考えます。この解答では盛り土によって生じるヒーリングに着目して、その影響が発生しない方法を提案しています。ヒービングとは、軟弱な粘土地盤を掘削する場合、掘削背面の土塊重量が掘削面下の地盤支持力より大きくなると、地盤内にすべり面が発生し、このために掘削底面に盛り上がりが生ずる現象です。

　2つの工法とは、薬液注入工と遮断工です。ともに対策工の施工管理に注意が必要ですし、対策後に悪影響も発生しますので、それらに対する注意を留意点として述べれば良いでしょう。 答案の中で前者については計測後、後者については地盤調査を挙げていますが、具体的に何を行うかまで記述することが望ましいといえます。

留意点とは対策に由来して発生する問題点をいかに解消するかという具体的な対処方法

を求められているということです。

模範解答3

　軟弱地盤上の盛土工では、盛土荷重により圧密沈下、すべり破壊や周辺地盤の隆起等の発生を防止するため、セメント系攪拌工法等による地盤改良や軽量盛土工法などの対策工を施す。

セメント系攪拌地盤改良工法

【目的】盛土下軟弱地盤中に機械攪拌もしくは高圧噴射攪拌工法を用いてセメント系柱状改良体を造成し、地盤強化することで盛土荷重の支持力を確保する。

【施工上の留意点】

• 事前に原位置土を用いた計画配合を立案する。
• 計画配合による試験施工により原位置強度・造成径を確認しフィードバックするとともに、実施工中一定頻度のサンプリング試験による品質確認を実施する。

軽量盛土工法

【目的】盛土材に発泡スチロール、気泡混合軽量土等の軽量材を用いた盛土の軽量化により、地盤負荷を軽減する。

【施工上の留意点】

• 観測施工を行い、各施工段階での地盤変位を事前の予測値と対比、検証して実施する。
• 軽量材は浮力の影響を受け易いため、降雨等に対する排水対策を施す。
• 発泡スチロールについては火災予防に万全の措置を施す。

解説

　問題文の初めに、軟弱地盤上の盛土工の目的である「盛土荷重により圧密沈下、すべり破壊や周辺地盤の隆起等の発生を防止する」とか前置きされていますが、こうした前置き文は特になくても構いません。逆に前置きが長くなり冗長感がでてきますと減点される危険性がありますのでご注意ください。問題文では「工法を選定して目的と施工上の留意点を・・」と求められていますので簡潔、単刀直入にそれらを表すようにしてください。

　この問題文では、いきなり1行目から「セメント系攪拌地盤改良工法」と書かれても全然問題ありません。

　内容的には、工法の説明と地盤の強度に影響する建設する施工時に工夫すべき項目について述べていきます。

　機械攪拌、高圧噴射攪拌工法では、セメントの硬化原理によって柱状改良体を造成しますので、その強度が課題となります。このため、

• 原位置土調査
• 試験施工による品質確認

が必要となるのです。

　一方、軽量盛土工法では改良体として発泡スチロール、気泡混合軽量土を持ち家ますので、

• 地盤変位
• 浮力の影響
• 火災

が問題となります。このためこの3つの業務の結果につながる因子を有効に管理することが施工管理者の務めとなります。

問題文

コンクリート構造物において、所定の耐久性能を損なうコンクリートの劣化機構の名称を４つ挙げよ。

また、そのうち2つについて、劣化現象を概説するとともに耐久性の回復もしくは向上を目的とした補修にあたり考慮すべき点について述べよ。

模範解答１

1. コンクリートの劣化機構

　コンクリートの劣化機構は、アルカリ骨材反応、中性化、塩害、凍害が挙げられる。これらが発生すると、耐久性が劣り。構造物の要求性能を満足できなくなる可能性も出てくる。

２-１塩害

　塩化物イオン濃度が増大し、鋼材発生限界濃度に達した時に鉄筋が腐食しひび割れが発生する。減水剤を使用し、コンクリートを緻密化し、エントレンドエアを連行させ、ひび割れがしないようにする。また、エポキシ樹脂鉄筋の使用も検討する。劣化したものについては、除去後にポリマーセメントを使用して断面修復を行う。

２-２中性化

中性化は、空気中の二酸化炭素とコンクリートが炭酸化反応を起こし、PHを低下させ、ひび割れを起こす。塩害対策と同様であるが、減水剤を使用しコンクリートを緻密化しひび割れしないようにする。また、劣化部は、除去後にポリマーセメントによる断面修復や再アルカリ化をする。鉄筋は、防錆しポリマーセメントが鉄筋の裏側まで回るように補修する。

解説

　この問題は、近年コンクリート構造物の課題となっている長寿命からや耐久性確保といった機能が、施工段階に依存していることから出題されています。コンクリートの劣化機構とは何か、これは上記回答に記載した4つの項目ですが、こうした知識は基本的におさらいしておくべき項目です。筆記試験ではその名称だけでなく、メカニズム、原理や対策法まで整理しておく必要があります。

　この問題文では劣化機構をを4つ挙げて、その福地2つについて詳述するという形式になっており、内容説明に必要なある程度の文字数を求めているということが伺えます。

　答案の書き方としては、 1枚問題であることから簡潔な構成を心掛けるべきです。絵描き高の名称4つ挙げた後2つについてそれぞれ劣化現象の解説と、それから考慮すべき点について簡潔に述べてください。

　考慮すべき点とは何か。この問いかけは「留意点」とほとんど同じ意味であり、提案した対策を行う上で品質管理の内容を記述すればokです。施工をする際に現実的に目的とする品質に対してそれを阻害する要因が発生することが度々あります。プロのエンジニアはこうした問題を解決して目標をとする性能を確保しなければならないわけですが、そうした性能を阻害する要因を一つ一つ解決していくことこそが最終的な性能を保証するためのエンジニアの務めということになります。技術士試験ではこうした品質確保する上で欠かすことのできないエンジニアの必須能力を確かめるため、提案した解決策に対する留意点が問われることが多いのです。

模範解答2

1. 耐久性を損なうコンクリートの劣化機構の名称

中性化、塩害、アルカリシリカ反応、凍害

2. 中性化の概説と補修時の考慮すべき点

酸性である空気中のCO2が、アルカリ性であるコンクリート内に侵入していくことにより、コンクリートのアルカリ性が中和され低下する。これにより、鉄筋を保護する不働態体膜が破壊され、鉄筋が腐食膨張するため、コンクリートにひび割れが発生する。

　補修では、コンクリート中にアルカリ性の電解質溶液（炭酸ナトリウム溶液等）を電気的に浸透させて、中性化したコンクリートのアルカリ性を回復させて、不働態膜を再生させる再アルカリ化工法が有効である。中性化が再発しないように、補修部分はコーキング材で完全に密閉して、外気の侵入を予防する。

3. アルカリシリカ反応の概説と補修時の考慮すべき点

コンクリート中の骨材に含まれるシリカが、コンクリート中のアルカリ分と反応し、アルカリシリカゲルが生成される。これが侵入してきた水と反応すると給水膨張するため、ひび割れが発生する。

補修では、アルカリシリカゲルへの水の供給を遮断するために止水注入などにより十分な止水を先行して行う。その後に部材全体を巻き立てて補強するが、鋼板では重量による躯体への負担増加があり、繊維補強シートでは外気の紫外線に弱い問題があるので現場状況により使い分ける必要がある。以上。

解説

　耐久性を損なうコンクリートの劣化機構の名称が求められていますので、この答案では、中性化、塩害、アルカリシリカ反応、凍害、という4つの項目を簡潔に述べています。見識を求める問題ではこのように答えの項目を簡潔に述べていくことが重要です。

　劣化の概要とは何かというと、原理やメカニズムの説明がふさわしいでしょう。中性化の概説といえば、

空気中のCO2→コンクリート内に侵入→アルカリ性が中和→鉄筋が腐食膨張→ひび割れが発生

という因果関係がありますのでこれを簡潔に説明します。

　対策と留意点としては、これの因果関係を逆にたどって、ひび割れを発生させないようにするにはどうするか。コンクリートのアルカリ性を回復させるとか、空気中のCO2が侵入するのを防ぐなど、中性化に至る因果関係を途中で断ち切ることを提案すればよいのです。

　アルカリシリカ反応についても同様です。メカニズムは、コンクリート中骨材にシリカあり→アルカリ分と反応→アルカリシリカゲル生成→水と反応→給水膨張→ひび割れ

というものです。この対策はアルカリシリカゲルへの水の供給を遮断するためにコンクリート表面での止水などが有効です。

模範解答3

　コンクリート構造物の所定の耐久性を損なう劣化機構は，中性化，ひび割れ，アルカリ骨材反応，凍結がある。

1. 中性化

　コンクリートの脆弱部より二酸化炭素が侵入することによりコンクリートがアルカリ性から中性化する。コンクリートが中性化すると鉄筋のまわりにある不動態被膜が破壊され鉄筋に錆が発生する。錆びた鉄筋は体積が膨張し，コンクリートにひび割れを発生させる。ひび割れ部分より劣化因子が侵入しさらに鉄筋に錆が発生しコンクリートを劣化させる。

　補修する際には，中性化したコンクリートを撤去して，鉄筋の防錆を十分行った上で表面に塗膜塗装をかけて補修をしなければならない。

2. ひび割れ

　コンクリートが硬化する際，乾燥収縮に伴いひび割れが発生する。また，先打ちしたコンクリートに拘束される形でも後打ちコンクリートにひび割れが発生する。マスコンクリートにおいては，内部のコンクリートが発熱で膨張しているのに対し，外周面は外気温に左右されて冷やされ内部面が外部面を拘束してひび割れが発生する。

　ひび割れの補修は，ひび割れの進行が完全に終了した段階では，樹脂による注入補修でよいが，ひび割れが進行中のものであれば，可とう性のある弾性系の樹脂を注入材として使用しないとひび割れに追従できない。

解説

　劣化機構4つの答えは模範例1、2と同じです。

　中性化の説明では、まず「中性」の意味が何かと言うことと、なぜ「中性」ではいけないのか、その要因がコンクリート柱のpHにある事を示し、酸アルカリの環境が不動態被膜の破壊に関係していることを述べで、逆に不動態皮膜を保護するためにpHをアルカリ側に改善(アルカリ化)することを言えばよいのです。

　ひび割れの説明では、その要因が乾燥収縮や熱応力にあることを示しそれらの要因を低減する方法を提案します。答えの図式は原理と対策を、目的・方策の関係として論理的に説明すればよいわけです。

模範解答4

　コンクリートの劣化機構として、「中性化」、「塩害」、「アルカリ骨材反応」、「凍害」などが挙げられる。うち、「中性化」と「塩害」について劣化現象を概要と補修上の考慮すべき点を述べる。

中性化

【劣化現象】空気中の二酸化炭素がコンクリートに侵入してコンクリート中の水酸化カルシウムと反応し、アルカリ性が低下することで鉄筋の不動態被膜が破壊され、浸透した水・酸素により鉄筋腐食が生じ、ひび割れ、剥離等コンクリート劣化が進行する。

【補修上の考慮点】中性化深さ試験、鉄筋腐食度調査等により、劣化程度を診断するとともに中性化の進行を予測し、維持管理計画に沿って要求性能に見合った工法（表面被覆、断面修復、電気防食）を選定する。

塩害

【劣化現象】海水飛沫など外在塩化物の侵入あるいはコンクリート材料に含まれた塩化物による塩化物イオンが一定濃度を超えることで、鉄筋の不動態被膜が破壊され、浸透した水・酸素による鉄筋腐食しひび割れ・剥離等コンクリートの劣化が進行する。

【補修上の考慮点】塩化物イオン含有量試験、鉄筋腐食度調査等により、劣化程度を診断するとともに、今後の塩化物イオン拡散を予測し、維持管理計画に沿って要求性能に見合った工法（表面被覆、断面修復、脱塩、電気防食）を選定する。

解説

この解答は、

1. 劣化機構の名称
2. 劣化現象の概説
3. 補修にあたり考慮すべき点

の3つが簡潔に書かれていて、ほぼ満点に近いものと考えられます。

　劣化現象の概説とは、空気中の二酸化炭素がコンクリートに侵入し、その後鉄筋の腐食にどのような経路でいけるかという説明がなされる必要があります。この方はそのプロセスが技術的にかつ簡潔に表現できます。

　また補修にあたり考慮すべき点とは、物理探査等によって劣化診断を行い、その結果より補修方法をどう判断するかという考え方を表せれば良いのです。

　残念ながらこの説明が「要求性能に見合った工法を選定する。」とやや抽象的に描かれています。要求に見合った工法である事はどの現場でも当然のことであり言うまでもないことです。「要求性能に見合った工法」とはどういう工法か、そしてその判断はどう考えるべきかを具体的問われていますので、そのような内容を表せば完璧です。

　「塩害」についても同じです。やはり「維持管理計画に沿って要求性能に見合った工法を選定する。」と書かれており具体的にどう考えるか、判断根拠がないためにもの足りない感じとなっています。

　ともあれ解決策の提案として

中性化には、表面被覆、断面修復、電気防食

塩害には、表面被覆、断面修復、脱塩、電気防食

といった具体的な方法が推奨されていますので、施工計画のエンジニアとしてのコンピテンシーは十分感じられます。こうした具体的な技術名を挙げての提案が合格力を高めると言えそうです。

問題文

幅10ｍ、厚さ3ｍ、高さ10ｍの鉄筋コンクリート橋脚の施工に当たり、以下の問いに答えよ。

（1）発生しやすい初期ひび割れの原因を3つ挙げ、それぞれについて概説せよ。

（2）（1）で挙げた3つの原因のうち2つについて、初期ひび割れを防ぐため、施工計画段階で検討するべき事項及び施工時に実施すべき対策を述べよ。

模範解答1

発生しやすい初期ひび割れ

１−１セメントの特性によるひび割れ

　コンクリートは、硬化時に膨張し冷却時に収縮を起こす。外部と内部の収縮の差によりひび割れが発生する。これを内部拘束ひび割れという。先行して打設したコンクリートに新しいコンクリートを打設する場合先行して打設したコンクリートの拘束を受けひび割れが発生する。これを外部拘束ひび割れという。

１−２沈下ひび割れ

　構造物の鉄筋の上は、沈下が拘束されるため、コンクリート表面のタンピングが不足すると上面鉄筋に沿ったひび割れが発生する。壁とスラブを連続して打設する場合、壁コンクリートの沈下を待たずにスラブコンクリートを打設すると接合部にひび割れが発生する。施工不良が原因である。

１−３乾燥ひび割れ

　コンクリート表面に亀甲状のひび割れが発生する現象で発生原因は初期養生の失敗により表面が急激に乾燥したためである。冬期の吸熱養生においても直接熱風が表面にあたりひび割れが発生することがある。

２-２．施工計画段階で検討すべき事項

　橋脚の大きさからマスコンクリートとして計画す必要がある。マスコンクリートでは、配合の検討・養生の検討を行う必要がある。また、FEM解析を行い、必要に応じてひび割れ誘発目地も検討する。

２-２．施工段階で検討すべき事項

　乾燥ひび割れ対策として、湿潤養生を行い、アクアカーテンなどを採用し、水を２０度前後になるように管理する。防寒時の養生として、脱型後一気に外気にさらすのでは、なく保温養生して徐々に温度を下げる。

解説

この問題では幅、厚さ、高さの3Dに相当する3つの寸法が提示されており、こうした立体的な構造物に対して、どの部位に最もひび割れが発生しやすいかを考察した回答が必要となります。

問い(1)ではひび割れの原理を3つ挙げてそれぞれについてメカニズムを説明します。

問い(2)では、(1)で選定した3つの原因に対して2つを選定し詳述します。ただしその説明は、①施工計画段階と②施工時の2段階で述べることが求められています。こうした要求の項目に従って、2-1,2-2と章立てしてそれぞれ述べていくわけです。

模範解答2

1.ひび割れの原因の概説

(1)内部拘束によるひび割れ

　対象のコンクリートでは、平面的な広がりがあり厚さが80㎝〜100cm以上であり、部材内部での温度差が発生する。この時の温度差が20℃以上になると、ひび割れが発生する可能性が高くなる。また、水和熱の高い内部が先行して自己収縮するため、ひび割れは、外周部から内部に向かい発生する。ひび割れの発生位置は、矩形橋脚の角部付近になるため、この橋脚では、幅10mの中心部5mの位置になる。

(2)外部拘束によるひび割れ

　躯体底部の部分においては、既存のコンクリートとの打ち継ぎ目や既設の地盤と接する状態となる。このとき新設部分では、水和による自己収縮により既設との境界に引っ張り力が発生する。このためコンクリートが拘束されひび割れが発生する。構造物は高さ的に3ｍ程度毎に合計3回程度に分割して施工されるため、橋脚の打継部において打継方向と直角の縦方向に橋脚中心において、ひび割れが発生する。

(3)乾燥収縮ひび割れ

　橋脚の柱頭部の地上10ｍの位置では、施工完了後には地表面部や地下に比べて、直射日光を受けることに加えて、風の影響も受ける可能性が高い。このため乾燥収縮が発生し、コンクリートにひび割れが発生する。ひび割れ位置は、収縮する距離が最大となる橋脚中心に、縦方向に発生する。

２．初期ひび割れ防止の検討事項と実施時の対策

(1)体積変化による拘束の低減

①誘発目地の設置

設置位置は詳細な温度応力解析により決定するが、一般的には躯体寸法が大きいいところを、２〜３ｍ以内程度の寸法なるように分割する。これにより発生する温度応力（主に引っ張り力）が過大になるのを防ぐ。

②打設ブロックの大きさの低減

体積が一様に収縮変化するコンクリートでは、部材寸法のうち最も長い寸法部分の体積変化が最大になるため、引っ張り力も大きくなる。よって一度に打設するブロックを分割して小さくすることで、発生する温度応力を小さくする。

(2) マスコンクリートの水和熱の低減

コンクリートの水和熱による温度差を小さくすることで発生する引っ張り力を低減して、コンクリートのひび割れを低減する。最も高温になる部分は躯体表面から最も遠い位置になる。対象の躯体厚さ３ｍでは中心部分から半分の位置（1.5m）でパイプクーリングにより冷却する。

解説

　この解答では「幅10ｍ、厚さ3ｍ、高さ10ｍの鉄筋コンクリート橋脚」と具体的に寸法が与えられたことから、構造物の力学的にひび割れの発生しやすい場所を特定して原因を述べています。単なる構造物とは違って形状が与えられるとモーメントやせん断力によってひび割れの発生する場所が特定できるからです。こうした出題者の意図にきめ細かくこたえることがエンジニアの能力であり、そのような出題者の採点意図が伺えます。

　初期ひび割れ防止の検討事項と実施時の対策では、検討によって生じる問題点や困難な検討内容、それから対策によって新たに生じる課題の解決などに言及します。

模範解答3

(1)初期のひび割れの原因

　初期のひび割れには，コンクリート打設後コンクリート上面にすぐ発生する①沈降ひび割れ，②コンクリート表面に発生する乾燥収縮ひび割れ，③マスコンクリートに伴う温度ひび割れがある。

①沈降ひび割れは，コンクリートが硬化する際，ブリージング水がコンクリート表面に浮き上がる。その際，鉄筋下には，ブリージング水と同時に空気が溜まる。コンクリート上面が硬化する際，その空隙にコンクリートが沈降し鉄筋に沿った形でひび割れが発生する。

②乾燥収縮ひび割れは，コンクリートが硬化する際，コンクリートが乾燥し水分が蒸発する。更にコンクリートが収縮することによりひび割れが発生する。また，先に打設したコンクリートに後打ちのコンクリートが拘束されて，後打ちコンクリートが硬化する際ひび割れが発生する。

③温度ひび割れは，コンクリート断面が大きい場合，内部面は，硬化の際熱が発生して膨張を続けようとする。しかし，外部面は，外気温に左右されて冷やされ収縮する形になる。内部コンクリート面に外周コンクリートが拘束されて，外周コンクリート面にひび割れが入る。

(2)-1初期ひび割れを防ぐための施工計画段階での検討

　乾燥収縮ひび割れの施工計画段階での対策は，細い径の鉄筋をコンクリート表面に細かいピッチで配筋を行う。また，コンクリートは，粗骨材として石灰石を使用し，単位セメント量を減し，膨張材を混入する配合計画とする。　温度ひび割れの施工計画段階での対策は，まず，使用するセメントの種類，施工時期，コンクリート打設厚さのケースにより温度解析を行う。0.3ｍｍ以上の有害なひび割れが発生しないかどうか解析を行い，セメントを中庸熱ポルトランドセメントを使用するのか，低熱ポルトランドセメントを使用しなければならないのか，普通ポルトランドセメントでもよいのか確認する。コンクリート打設厚さと合わせて検討する。

(2)-2初期ひび割れを防ぐための施工時実施すべき対策

　乾燥収縮ひび割れを防ぐための施工時実施すべき対策は，コンクリート打設後，コンクリート表面が急激に乾燥をしないようコンクリート表面にビニールシートで被い湿潤養生を行う。型枠のせき板についても所定の強度が発現するまで解体しないのは当然であるが，急激な乾燥を防止するために一定期間保持する。

　温度ひび割れを防ぐための施工時実施すべき対策は，外周部と内部の温度差が発生しないように，外気温に左右されないように型枠を保温する。打設完了後，打継面に0.3ｍｍ以上の幅のひび割れが発生した場合は，樹脂注入を行ってから次の打ち重ねの打設を行う。

解説

　初期のひび割れの原因3つとありましたので、①②③と記号をつけて3つを列記するのが良いでしょう

　検討すべき事項は計画段階と施工段階の3段階で問われています。計画段階では材料の仕様等計画内容に相当することをあげ、施工段階では工法、手順、施工法について述べます。いずれもただ普通にやる方法ではなく工夫して改善する方法を提案します。この工夫して他者よりも貢献する姿勢が技術士にふさわしいと評価されるわけです。

模範解答4

　複数リフト施工となる当該マスコンクリートの橋脚の施工に当たり、発生しやすい初期ひび割れの原因と防止のための各段階における検討事項及び実施対策を述べる。

初期ひび割れ原因

【原因１：セメントの水和熱による温度応力】セメントの水和熱によるコンクリート内部の温度上昇と部材表面部の温度差により、部材に引張応力が生じ、内部拘束温度ひび割れが発生する。また、一旦温度上昇した部材が温度下降により収縮する段階で、打設済みコンクリート（既設リフト）に拘束され、外部拘束温度ひび割れが発生する。

【原因２：ブリージングによるコンクリート面沈下】凝結時、ブリージングによるコンクリート面の沈下が、固定された水平鉄筋などで局部的に阻害され、鉄筋に沿って沈下ひび割れが発生する。

【原因３：コールドジョイントの発生】打設延長の長いコンクリート工などにおいてコンクリートを連続して打ち重ねる場合、境界面の締固め不足や先行層の凝結により、先に打設した層と一体化が出来ずコールドジョイントが生じ、境界面に沿ってひび割れが発生する。

初期ひび割れ防止の検討事項と実施対策

-１温度ひび割れの防止

【施工計画段階の検討事項】

• 計画される施工条件下での「温度ひび割れ解析」を行い、温度ひび割れ指数が1.5以上となるコンクリート材料・配合及びリフト高などを適切に定める。
• セメント材料は、水和熱の小さい低熱あるいは中庸熱ポルトランドセメントなどを検討する。
• ＡＥ減水剤などによる単位水量の低減を検討する。
• 必要に応じて、コンクリート材料のプレクーリング、あるいは打設後のパイプクーリング等検討する。

【施工時実施事項】

• 生コンクリートは出荷から1.5時間以内に打込む。
• 受入れ管理温度を設定し、超過したコンクリートを排除する。
• 炎天下のコンクリート打ち込みは回避する。
• 型枠存置期間を通常より長い1週間以上とし、脱型後もシート等で養生する。

-２沈下ひび割れの防止

【施工計画段階の検討事項】

• ＡＥ減水剤などによるブリージング量の低減を検討する。
• 実施工に見合った適切な打設リフト高さを検討する。【施工時実施事項】
• 打込み速度を1ｍ/Hｒとし、締固め４名を配置して適切な締固めを行い、急速な打込みをしない。
• 一層の打設厚さを0.6ｍとし、1.5時間以内でターンする。

問題文

我が国の労働人口が総じて減少する中で、将来にわたる社会資本の品質確保を実現するためにその担い手（建設技術者、建設技能労働者）の中長期的な育成及び確保を促進するために対策を講じる必要があると考えられる。このような状況を踏まえ、以下の問いに答えよ。

（1）担い手不足が生じる要因を2つ挙げ、それに伴って発生する施工分野の課題を記述しなさい。

（2）（1）で挙げた課題について、あなたが実施できると考える具体的な対応策と期待される成果を発注者、受注者の立場を明確にしたうえで記述しなさい。

（3）担い手不足に対応するために建設部門全体で取り組むべきとあなたが考える方策を記述しなさい。

模範解答1  (簡易答案形式)

１．担い手不足が生じる要因と課題

①少子高齢化により労働人口が減少している。さらに3K等に代表されるマイナスイメージから技能労働者が増えてこない。課題はグローバルな視点で労働力を確保して作業の品質・工程を維持することである。

②工事量の膨大化や自然災害対策や高度経済成長期に建設された構造物が一斉に更新期を迎えるため、施設維持工事が滞っている。課題は、維持工事の技術者の育成である。

２．担い手不足の対応策と期待される成果

①建設需要の増大に対応するために外国人労働者を積極的に採用する。型枠工事や鉄筋工など人による作業が適しているものを行う。期待される効果は、品質と工程の確保である。

②維持管理工事の現場で、少ない人数で効率を上げられるようにICT技術の活用を図る。特に維持・管理にICT技術の活用を図る。期待される成果は、難度の高い維持工事も若手技術者でもできるようになる。

３．建設業全体で取組むこと

①業界全体で外国人技能者の国の風習・習慣を学ぶ機会を設ける。また、外国人労働者の派遣国に日本人講師を派遣し、鉄筋工や型枠工などの技術を現地で習得する機会を設ける。

②ICT技術・IOT技術を活用する。市町村・県・国など個別に管理していた構造物情報をクラウドコンピューティングを利用し集積し、専門家による判断・補修方法を行うシステムを構築する。

解説

　この問題は建設技術者、建設技能労働者の担い手の不足といった労働力需給に関する問題です。問1では担い手不足が生じる要因を2つ挙げ、その課題を求められています。原因については社会経済的な背景を述べると良いでしょう。一方、課題については3k問題や他産業との労働需給などといった問題点の指摘ではなく、建設、施工の視点から解決策をに至る方針を示す必要があります。

　一般的に「課題」と言う言葉の意味は、「〜すること」と「〜という問題点がある」の2つの意味で用いられています。例えばこの問題で言うと、

• 建設技術者が不足していることが課題である。
• 建設技術者が不足している(問題点)ため、その確保が課題である。

というように問題点を課題として取り扱うことも一般的に行っれています。ただし技術士試験ではエンジニアの判断力を問いかけるため、

「課題は？」と問われたら問題点ではなく技術的な判断を添えて回答する

ことが望ましいといえます。出題者の意図は、単なる問題点を把握するという一般的な見地ではなく、エンジニアとしての問題解決の姿勢を問いかけているわけです。この時に技術的な判断が伴わなければ、建設、施工の答案として採点することができないからです。

　問2では、対応策と成果を問われています。この理由は解決策の提案とその方策が目指す解決イメージが具体的にできているかを問いかけるものです。こうした解決済を目指す方策提案というのがコンピテンシーの本質であることから新たにこのような形式の問いが出題されたのだと考えます。コンピテンシーとは何か？こちらをご覧ください。

　「発注者、受注者の技術者の立場を明確にしたうえで」とは、誤解しやすいようです。この意味は、もしあなたが発注者なら、発注者の技術者としての立場を明確にしたうえで、その立場上必要となる品質管理の必須事項に触れて解答せよという意味です。発注者と受注者両方の立場からそれぞれ述べると言う事ではありませんのでご注意ください。

　問3では建設部門全体で取り組むべきことが求められています。この意味は個人的な見解ではなく、組織やあるいは会社の枠を超えた業界としての対応姿勢や考え方を求めるものです。すなわち、技術士と言うものは指導者の資格であり、自分自身がどう行動するかだけではなく、組織や業界をどう導いていくかというマネジメント力が求められるということです。このような能力を「取りまとめ力」と呼んでいます。取りまとめ力は技術士が備えるべき能力として、文部科学省技術士分科会でも位置づけられており、今後もⅢ問題などで出題されることが予想されます。専門知識での解決ばかりでなく組織運営をどうするかや、他の専門集団を指導して取りまとめていく工夫が求められるということです。

模範解答2

1.担い手不足の要因と施工分野の課題

(1)技術者の高齢化による減少

　日本の高度経済成長期を支えてきた高度な技術は、中心となって活躍した技術者が、高齢化により引退し始めているため、減少してきている。これに伴い、現場でのいわゆる職人技についても、高齢化した技術者では、身体的に複雑な作業の実行は困難である。

　このような高齢化による人手不足や、身体的な衰えに対しては、作業の機械化による省力化や効率化をすすめることが課題である。

(2)新規入職者の減少

　建設業は他産業と比べて労働時間の長さと賃金の低調さ、残業が多いなど、就労環境が悪い実態がある。このため、建設業に対する魅力を感じない人が増加し、新規入職者は継続的に減少している。

　このような状況を改善するためには、女性や外国人などの未経験者でも従事しやすいように、特別な技能や知識が無くても従事が可能状況なを整備して、労働者への負担を軽減しながら、生産性を向上することが課題である。

2.対応策と効果

(1)機械化による重労働の削減

　建設現場での労働者の体力や持続力、器用さなどの能力差により、製品の制作の可否や品質が異なる結果になっている。これを解消するために、資機材の運搬や設置、組立には、重機械を積極的に活用することで労力を軽減できる。また、現場の状況により重機械が入らないような狭隘な場所においては、小型化した機械の活用で対応ができる。また、既設構造物が近接していて人がかろうじては入れるような狭隘な場所では、人がロボットスーツを着用することにより、身体的な負担を軽減しながら、作業ができる。

　以上の効果として、既存の習得した専門知識や経験を生かして、少人数で従来と同等以上の労働生産性を向上させることができる。

(2)ユニット化の導入

　施工現場での複雑な作業を低減しながらも品質を確保できる方法として、資機材のユニットがある。現場合わせの多い足場工においても、ユニット化が進み、従来よりも組立解体作業が早く正確に施工できる。

また、本体構造物においては部材をプレキャスト化することで、現場条件に左右されない安定した場所で事前に鉄筋や型枠を組立てられるため、高い品質が確保できる。

　以上の効果としては、未経験の作業者でも品質確保ができるため、女性や高齢者、外国人などを含め、就労人口の向上が期待できる。

3.建設部門全体で取り組むべき方策

(1)他分野の個別技術の活用

　担い手不足の解消のため、新たに他分野との接点を見出して活用することが必要である。従来は単独の会社や分野だけで行われていたため、多様な案が不足していた。例えば、土木工事に欠かせない測量技術においては、無人飛行体（ドローン）の活用や、医療分野のCTスキャン技術を適用して、早く正確な座標化が可能である。

　このように、近年急速に発達してきた技術ならば、従来からの固定観念がないため、新たな技術を導入しやすい。

(2)ビッグデータの活用

　多様な事項をデータ化するビックデータの活用により、近年問題化してきているインフラの老朽化による上下水道の漏水検知システムの構築ができる。このような社会インフラの点検や損傷程度データ蓄積は、老朽化による劣化予測を可能にし、インフラの長寿命化に活用することができる。これは従来の構造物毎に個別に状態を判定する考え方と異なる新しい技術といえる。

　今後、国内のインフラ老朽化に置ける情報を諸外国のものを含めて、さらに大きなデータとしてシステム構築していくことで、精度を高め、世界のインフラ管理技術を先導できると思う。以上。

解説

1.では、担い手不足の原因を分析し、その根本的な要因に対して対策を提案します。

2.の対応策と効果は、建設部門施工科目としての具体的な対処方法を延べ、それによって得られる解決イメージを示します。こうした効果や成果を求められる理由は、解決に結びつけると言うコンピテンシーの考え方が備わっているかということを確かめています。

3.建設部門全体で取り組むべき方策とは、単一の企業ではなく業界全体としての幅広い取り組みについての考えがあるかどうかが問われています。個人の見解を述べる事は簡単なことですが、業界全体としてどう推し進めていくかを答えねばなりません。こうした業界全体の方針策定や組織の運営というものは、マーケットに対する見識や取りまとめのノウハウが必要であり、技術マネージャとしてのコンピテンシーそのものなのです。このため、こうした能力がが技術士としての必須な資質として試験で問いかけられると言うことです。

模範回答3　(簡易答案形式)

(1)-１担い手不足の要因　

　①給料が安い，休みが少なく労働時間が長い

(1)-２担い手不足による施工分野の課題　

　①社会資本の整備ができずに寿命が短くなる　

　②災害復旧の対応が遅れ危険性が増す

(2)実施できる具体的な対策　

①受注者として記載する　

②建設労働者のために　　　

• 社会保険に全員が加入する　　　
• そのための社会保険料を工事費とは別に支払う　　　
• 工事費の単価を見直す　　　
• 生産性を向上させる工法，技術の導入　　

③建設技術者のために　　　

• 残業をしない日を決めて終業時刻がきたら退社する　　　
• 休日出勤に対し代休を取得させる　　　
• ＩＣＴを利用した検査システムを活用し業務時間短縮

(3)担い手不足のために建設部門全体で取り組むべき内容　　

①生産性を向上させる　　　

• プレキャスト化，プレファブ化．工業化
• ＩＣＴの活用

②女性の活躍推進　　　

• 作業環境整備　　　
• 出産後の現場支援
• 業務復帰のシステムの構築　　

③若手の活躍できる場をつくる　　　

• 実務経験がなくても資格試験を受験できる　　　
• 教育訓練の充実　　

④適正工期で工事を受注する　　　

• 国交省と日建連で作成した標準工期設定システムを活用して工期を設定　　

⑤適正な単価で発注する。　　　

• 重層下請の構造を改める

　　　・プレキャスト化，プレファブ化．工業化

　　　・ＩＣＴの活用

　簡易答案形式で表しています。当研究所では、3枚問題の答案全体をこのような全40行程度の箇条書きで表す練習を行っています。この方法ですと答案の文章の直しに忙殺されることなく、答案骨子の作成と言う本質な勉強を行うことができます。 　この方法では、まず与えられた命題である担い手不足問題を分析し、それに対して具体的な対策を挙げ、次に建設部門全体で取り組むべき内容へと、全体を見渡して視点を変えて述べることがしやすくなります。 この全体を見渡すということが全体のまとまり感を出すのに役立っています。 　技術士試験の合格基準が何かほとんど公表されることありませんが、今年の総合技術監理部門の問題には次のような採点基準を表す文章がありました。 　「書かれた論文を評点する際，考察における視点の広さ，記述の明確さと論理的なつながり，そして論文全体のまとまりを特に重視する。」 　このことから全体的なまとまりが大切なことがうかがえます。

模範解答4

１．担い手不足が生じる要因

（１）建設投資額の減少と受注競争の激化

　長期的な傾向として建設投資額が減少する事により、公共投資額が減少し、その内訳も新規投資余力はあまり見込めず、大規模プロジェクトも減少傾向にあった。しかし近年ではオリンピックなどの需要を背景に建設投資が急増している。このため増加した工事量に対して建設技術者の比率が低下傾向にあり、技術者不足が生じている。また、コストダウン要求が強い一方で、建設材料や労務といった原価は上昇しており、建設業の収益構造は厳しくなりつつある。その為、労働者は、高い賃金を望めずしわ寄せが、労働者に行っている。労働者の就労環境が悪化し、これを看過すると技能労働者等のさらなる減少が生じ、平常時においても技能労働者等が著しく不足する事態が懸念される。

（２）技術者不足

　近年、著しく人口が減少し高齢化社会となっていくと同時に、建設技術者も大幅に不足している。熟練労働者は高齢化により引退していき、一方若年労働者は建設業に対して、他産業に比べて魅力が感じられなくなっているため敬遠する傾向にある。その為、技術労働者が全体的に不足している。

２．担い手不足に伴って発生する施工分野の課題

　建設市場において、低価格要求が強まり繁忙化すると、これまでのような標準的工期でじっくりと技術継承できるような工事が少なくなり、熟練労働者・技術者の技術が伝えられずに途絶える危険性がある。このため、若年労働者に技術伝承する時間、場を増やして、継承機会を増していく必要がある。この具体的な方法は、熟練労働者・技術者の定年後再雇用など、雇用期間を延ばすことで可能である。

　一方、技術継承の受けて(担い手)として建設労働者以外に、女性労働者や外国人労働者など、新たな労働者市場から人材を調達することも必要である。

3.実施できると考える具体的な対応策と期待される成果

3-1定年後熟年労働者の再雇用

　近年熟年労働者が大量に定年を向かえ退職しているが、これらの方を再雇用して、若手の指導に当たってもらう事が有効である。体力を要する労務は軽減し、若年労働者に指示したり、説明したりすることによりほとんどの技術継承は可能である。こうした労働者の活躍により大きなコスト増を生むことなく、技術継承が可能となる。

　ただし熟練労働者の多くは、自らの技術が継承に値するものであるという意識が薄かったり、技術はあってもそれを伝えるコミニケーション能力が不足していたりするケースが多い。このため技術継承のための伝える技能を高める指導が必要である。

3-1女性、外国人労働者の雇用

　建設業は国内産業かつ環境条件も厳しいためのため、日本人男性労働者以外には閉鎖的な業種であつたが、近年女性や外国人は確実に増加しつつある。これらの労働者をさらに増やすため、ユニバーサルでグローバル対応できる快適な環境を目指すべきである。建設現場特有の危険性を排除するとともに、肉体的な制約も排除するため機械化していく。外国人対策としては欧米人、アジア人以外に中東地域の人も招くため、ハラル対応の給食や礼拝所を取り入れていく。これらの対策によって、かつてない建設労働者の確保が可能となる。

4.建設部門全体で取り組むべきと考える方策

4-1　建設業の魅力アップ

　建設業が若者に対して魅力あるものとなるため、労働賃金の向上、労働環境の改善、土日、祝日等休日の確保、残業時間短縮を業界で足並みそろえて進めていく。

4-2　IOT技術による効率化

　建設産業の効率化を図るため、業界から情報通信分野に要請し、情報化技術の助けを借りて、建設の施工分野にIOT技術を導入し、効率的な現場管理を目指し、生産性を上げていくことが必要である。一方で、担い手の定着率を高めるため、これまでKKDとか言われてきた現場技術を誰もが理解しやすく、汎用性の高い専門知識として再構築していく必要がある。こうした建設技術のナレッジマネジメントは、熟練労働者等若手労働者及び外国人労働者のコラボレーションによって達成可能であると考えている。

解説

　この回答は、担い手不足が生じる要因をマーケットの状況や建設需要の動向から分析しようとしたものです。現在日本が置かれている環境を考えると、これから迎えるオリンピックの需要期を控え担い手不足が深刻になることが予想されます。こうした一段と厳しい状況を乗り越えるため、出題者は特段言及してはいませんが、実際には思い切った方策が必要とされているという前提を感じ取る必要があります。

「２．担い手不足に伴って発生する施工分野の課題」

　ここでは少ない人材によって、これまで以上に技術継承を行っていくためのあなたの方法論について述べられています。日本人男性労働者以外に担い手を増やすためには、必然的に女性や外国人労働者を受け入れる必要があるため、そのような新たな対応を模索する必要があるということです。この背景として、変化に対応できる技術者の能力を求めている(これが技術者コンピテンシーの1つ)ことを感じ取る必要があります。

「3.実施できると考える具体的な対応策と期待される成果」

　ここでは具体的にどのように熟練労働者保確保して担い手に指導を行っていくなと言う方法論について具体的に述べています。このように中段では、前段で整理した課題に対して、論理的に矛盾が生じないような一貫性のある解決策を提案していきます。この改善策は次ページの最終段とも整合させる必要があるため、中段では、個別の解決策、そして最終巻では業界全体としての解決策といったスケール感を持たせる工夫が必要です。

「4.建設部門全体で取り組むべきと考える方策」　

　上記3で提案した方策に対して建設業全体としてどう推進していくかという考え方を示します。この個人ではなく組織としての対応を求めるゆえんは、技術士の資質として指導的能力あるいは取りまとめ力といった能力が求められるからです。個人の貢献だけでなく、周囲や専門外の技術者も巻き込んだプロジェクト全体としての業績をまとめる視点が求められています。

　こうした取りまとめ力、指導力といった能力は、技術者のコンピテンシーとして最も高い能力として位置づけられるため、その回答による得点、力は相当大きな物となることが予想されます。ここで専門家らしい見解を表明できれば、それだけで十分合格力が期待できるということです。

模範解答5

担い手不足の要因と施工分野の課題

【担い手不足の要因】

①敬遠される労働環境：建設部門の担い手は、平成９年ピーク時の75％に減少し、中でも入職者は半減した。

これは、長期にわたった建設投資の減少による労働市場の縮小と少子高齢化に伴う労働人口の減少が背景にある中で、とりわけ３Kと云われる建設業のマイナスイメージによる、入職者の敬遠が主な要因である。

②高まる建設需要：平成23年東日本大震災を契機に、我が国の建設投資は上向きに転じた。これは、震災復興ほか地震対策、異常気象災害等の自然災害対策、急増する老朽化インフラの維持管理など生活及び安全確保のインフラ整備、ならびにオリンピック・パラリンピック準備に係る建設需要の増加が主な要因である。

【施工分野の課題】

①入職者確保のための、快適性向上、安全確保など処遇、労働環境の改善

　安全で快適な職場づくりにより、処遇・労働環境のマイナスイメージを排除し、入職者を確保する。

②若手担い手早期育成のための、教育訓練の推進

　担い手の教育訓練を外部で行うなど、職業訓練校等の活用により、人手不足で弱体化した社内OJT教育を補い、若手への技術・技能継承と早期育成を促進する。

③生産性向上のための、ICT、IoT等新技術、PCa等新工法の活用

　情報新技術、新工法などの活用により、建設生産分野での省力化、効率化、高度化を拡大し、人手不足を凌ぐ生産性向上を推進する。

具体的な対応策と期待される効果

　受注者の立場として、

①対応策：未経験者からも好感の持てる、快適な職場への改善及び作業の危険性排除など労働環境の改善

【期待される効果】若手未経験者の入職を促し、人手を確保することで、品質・工程が確保できる。また、人手不足によるムリを軽減し、長時間労働の改善、休日の確保など労働環境を改善できる。このことで、入職者の定着も促進できる。

②対応策：中核技術者・技能者による社内研修及び外部教育訓練機関での担い手研修の導入

【期待される効果】人手不足により弱体化したOJT教育を補い、若手担い手への技術・技能継承確保と担い手の早期育成ができる。また、中核技術・技能者の現場負担を軽減できる。

③対応策：ICT建設機械などICT、IoT技術の活用促進

【期待される効果】情報制御の機械・器具を適所で活用することで、作業が省力化、効率化、高度化できる。また、未熟練技能者まで就業機会が拡大することで、人手不足と重労働を軽減するとともに、技能習熟度に依存しない品質確保と作業能率向上が促進できる。

建設部門全体で取組むべき方策

①適正な工期設定による労働環境改善

　工事施工において、受発注者の工程管理担当間で、施工フロー・工事全体のクリティカルパス、施工中の現場工程など工程管理情報を共有し、工期設定支援システムを積極的に共同活用する。これにより、従来の人手作業に伴う、担当者の習熟度、情報量による差異や不透明性を排除し、施工中の条件変化等に対し、速やかに適切な工期変更を行うなど、適正な工期設定を促進する。

②市場要求を組込んだ教育訓練による担い手育成

　専門工事業、教育・訓練機関がゼネコンと連携して、担い手の職種・技能レベル別教育訓練体系と実務的教育内容、教材等を整備し、全国各地の訓練校へ普及推進する。ゼネコンの工事動向、職種・技能ニーズを共有し、これに応える職種育成、技能研鑽を組込むことにより、教育訓練の充実、質的向上を推進する。

③情報新技術、新工法活用のための条件整備

　調査・設計、維持管理など建設生産に関係する、他分野と施工技術情報を共有し、調査、設計段階からのICT等情報技術、PCa等新工法の採用、施工段階での新技術導入を促進する。そのために、設計基準、その他技術基準、歩掛り等の基準類整備を推進し、調査・設計段階のほか、様々な建設生産プロセスでの新技術・新工法の活用と普及拡大を促進する。

模範解答6 (簡易形式1)　 0回 2019/7/6　 専門事項　現場施工管理

(1）担い手不足の要因と課題

①若手入職者の減少

要因：低賃金、長時間労働、休みが無いなどによる労働環境の悪化と、少子高齢化による生産年齢人口の減少。建設技能労働者不足は、社会資本整備の遅延の原因のため問題である。

課題：建設技能労働者不足を解消し社会資本整備の遅延を防止する、生産性の向上。

②指導者不足

要因：団塊世代の一斉の退職により指導者不足となり、建設技術者の担い手不足が生じる。建設技術者不足は、社会資本の品質低下の原因のため問題である。

課題：社会資本の品質に影響を与えない、効率的な建設技術者の育成。

（２）対応策と成果（受注者の立場）

①ICTの活用

対応策：ドローンによる山岳地などの起工測量や、盛土工・舗装工をマシンコントロールなどによる情報化施工とする。

効果：ドローンの高精度のデータ取得。情報化施工の高効率、高精度の作業。

②効率的な育成

対応策：ナレッジマネジメントによる熟練者のマニュアル化しにくい暗黙知を形式知に変えて育成する。ディスプレーによる仮想空間により建設現場を体験する。

効果：熟練技術を形式知化するため、多くの後継者に共有ができる。

仮想実現は、現場に行く必要がないため、いつでもどこでも研修が可能である。

（３）アイ・コンストラクションによる建設部門全体での取り組

①施工時期の平準化

繰越制度や債務負担行為の活用により工期・工事時期を適正化し生産性を向上する。

留意点は、発注機関により工事時期が重複し技術者が不足する。

対策は、CIMの活用による施工条件の誤認防止などにより、技術者不足に対応する。

②規格の標準化

作業の簡素化により、現場での複雑な作業を減少する。女性や外国人など未経験者でも作業が可能である。工場製作のため工期短縮により生産性を向上する。

留意点は、製品が大型のため市街地などの搬入が困難である。

対策は、製品を小型化しハーフプレキャスト化にする。

問題文

道路の線形設計において重要な要素である視距について、その定義とそれを確保する目的を説明せよ。また、視距の確保について、線形設計上の留意点を述べよ。

模範解答1

1.視距の定義と確保する目的

(1)定義

　運転者が車線中心線上H=1.2mの高さから、同じ中心線上の高さ10cmの物の頂点を見通すことのできる距離を、当該車線の中心線に沿って測った長さである。

(2)目的

　道路設計時に、平均的な技量の運転者が設計速度で道路を走行中に路上の障害物を発見して、制動をかけて停止するまでの制動停止視距を確保する。これは、空走距離と、ブレーキを踏み停止するまでの制動距離の合計値である。

2.線形設計上の留意点

1)沿道開発、切土を考慮した平面線形とする

①曲線部では、将来の沿道開発を考慮し、歩車道境界に植樹帯を設置する場合は、樹木の高さを反映し、必要な視距の確保ができる曲線半径とする。

②山間部の切土部で曲線半径が制約される場合は、切土部分・路肩幅員を広げ視距を確保する。

2) 縦断曲線長は視距、走行衝撃緩和から検討する

　縦断勾配の変化点の必要曲線長は、下記の計算を行い比較し、長い値を採用し車両の安全走行を確保する。

①視距確保のため必要な縦断曲線長を計算する。

②勾配変化に伴う運動量変化の衝撃緩和のため、必要な縦断曲線長を計算する。

解説

　Ⅱ−1−1問題は見識問題の性格が強く、ここでは視距の「定義」を求めています。それは自動車の運転者が道路前方を見通すことのできる距離のことであり、具体的に道路構造令によって定められています。詳細は答案に書かれている通りですが、具体的な寸法を添えて表現することが大切です。

　一方それに続く問いかけでは「目的」と「線形設計上の留意点」が求められています。これらは視距を用いた応用力を確かめているわけです。目的については答えを簡潔に刷るため「〜のため」と言う目的を表す文章末尾の表現がふさわしいといえます。また線形設計上の留意点とは設計上どのような問題点があるかを意識した上で、そうした問題を解決して品質を確保するための方法論を述べれは正解です。

　ただし、本題に関係の薄いことや、あるいは道路技術に関係のないことは望ましくありません。何故かと言うと道路の技術者としての資質を確かめるための試験ですので、それ以外のことを書いたとしても得点が望めないということです。

模範解答2

１-１．視距の定義

　視野が他の交通に妨げられない状態で、自動車運転者が車道上のどの地点をもみることができる車道距離。

１-２．視距を確保する目的

　運転者が道路走行時に余裕をもって平面線形や縦断線形を認知できることで快適な運転を確保することや前方の車両や障害物に衝突しないように制動をかけて停止する、あるいは避けて走ることができるなどの走行上の安全確保のため。

２．線形設計上の留意点

（１）将来の建設予定を見込んで安全側設計とする

　建設時には視距が十分に確保されていても、将来沿道に人家が建つ等の理由で視距が保たれないおそれのある場合には、曲線半径を大きくとる。曲線部においてコンクリート高欄、切土のり面、分離帯等により視距が確保されない場合は、必要な範囲の路肩や側帯を広げる。

（２）縦断曲線の凹凸に対して十分長い曲線長とする

　縦断曲線凹凸に対して各設計速度による縦断曲線長は、

①衝撃緩和に必要な縦断曲線長

②視距確保に必要な縦断曲線長

③視覚上必要な縦断曲線長

より求められる値の中で最も大きい値を縦断曲線長とし、道路の安全性を確保する。

解説

　まず初めに視距の定義を行います。視距を確保する目的としては究極的に安全確保のためであることを示すため文末に「安全確保のため」と添えます。

　線形設計上の留意点はその趣旨を見出しに書くのが肝要です。ここでは

（１）将来の建設予定を見込んで安全側設計とする

（２）縦断曲線の凹凸に対して十分長い曲線長とする

この2つで、それぞれ段落の中身を読まなくても意味が分かる文となっています。このように段落の内容を見出しで要約することによって、文章全体のスピーディーな理解を助けることになり、表現力の印象を与え、技術者コンピテンシーを評価してもらえることになります。

（２）の「縦断曲線の凹凸に対して十分長い曲線長とする」の意味は何か、具体的には①衝撃緩和、②視距確保、③視覚上必要な値と事例をあげて説明します。

問題文

道路の空間や地域の価値向上に資する道路緑化の役割について説明せよ。また、道路緑化の計画及び設計段階における留意点を述べよ。

模範解答

1 .道路緑化の役割

(1)良好な道路交通環境を創る

1)異種交通を分離し交通の安全快適性を向上する

自動車と歩行者等を通行分離し、また歩行者等の車道横断を防止し通行安全性を向上する。

2)植樹効果により通行環境が向上する

緑陰形成を図り、寒暖や乾湿等の気候変化を緩和し快適な通行空間を提供する。

(2)沿道生活環境を確保する

大気汚染を浄化し自動車騒音を軽減する。また、道路の粉塵を捕捉し、沿道生活環境を確保する。

(3)市街地のシンボルを形成し延焼防止を図る

沿道景観と調和し地域の美観向上により、市街地のシンボルを形成し、また火災時の延焼を防止する。

2.道路緑化の計画及び設計段階の留意点

1)樹木の配置：高木の間隔は、日照、通風、見通し等を考慮し樹冠幅に約2mを加えた7m程度とし、低木は連続植樹する。車道や歩道等の建築限界を確保する。

2)樹種は常緑樹を選定する：不良土壌・病害虫に強く維持管理に容易な常緑樹を選定する。高木は年間で緑を保持し落葉の少ないクスノキとし、低木は花が美しく強剪定に耐えるツツジを採用する。

3)交差点交通視距を確保する：交差点付近の主・従道路の右左折車線の中央分離帯、植樹帯、交通島等は、視野を妨げない地被類で緑化する。

解説

　道路緑化の役割とはそれほど難しいことではありません。しかしこの問題では前置きとして「道路の空間や地域の価値向上に資する道路緑化の役割」とあり、そのような方向性に配慮した上で役割を考える必要があります。見識問題に近い内容です。

　後半の問いかけである、道路緑化の計画及び設計段階における留意点とは、計画策定へにおける検討すべき事項や注意点を求めています。つまり設計者として計画作業を行う上で、品質管理ができるかどうかと言う能力が問われているということです。この答えとしては計画を行う上でどのような点が困難であり、それを解決するために何をすべきか(わかっている)ということを述べていけば正解となります。

　この問題は、前半と後半で性格異にしており、問いの主体は後半にあるといえます。留意点すなわち設計者としての応用力が答案の合否を決める決定的要因となっているということです。このような留意点をあらかじめ暗記しておく音は不可能です。このため留意点と聞かれたら、何を考えてどう答えるかという応用力の訓練をしておく必要があります。

模範解答2

１．事前に把握・調査すべき事項

（１）自転車事故の現況把握

• エリア内における自転車事故の実態調査
• 各路線における自転車利用交通量調査

（２）放置自転車及び駐輪場の現況把握

• 自転車放置場所の調査
• 各施設の駐輪場収容台数調査

（３）観光客の自転車利用の現況把握

• 観光地内のレンタル自転車貸出調査
• 観光施設内の駐輪場保有調査

２．自転車ネットワーク計画を作成する手順

（１）ネットワーク路線の選定

　市街地の計画目標達成に必要となる面的な自転車ネットワーク路線の選定を行う。

①地域内における自転車利用の主要路線としての役割を担う、公共交通施設、学校、地域の核となる商業施設及びスポーツ関連施設等の大規模集客施設、主な居住地区等と結ぶ路線。

②自転車と歩行者の錯綜や自転車関連の事故が多い路線の安全性を向上させるため、自転車通行空間を確保する路線。

③観光利用等の地域の課題やニーズに応じて自転車の利用を促進する路線。

（２）ネットワーク路線内道路の整備形態の選定

　選定されたネットワーク路線については、車道や歩道幅員の見直しなどの道路空間の再配分を含めた検討を行う。次に道路の規模や交通量に応じて、自転車道、自転車専用通行帯、車道混在の3パターンの基本的な整備形態に分類を行う。

（３）駐輪場の適切な配置

　放置自転車が多い箇所や今後自転車の増加が見込まれる地域について適切に駐輪場を配置する。また、既存施設において駐輪台数が少ない箇所においては駐輪スペースの拡幅を行う。

３．整備形態を選定する際に留意する事項

①選定路線について、ネットワークとして統一感がない場合には、カラー舗装の色の統一や仕様の標準化されたピクトグラムや矢羽根型路面表示を採用する。また、自転車ネットワーク路線へ分かりやすく案内するため、適切な位置での案内看板の設置を行う。

②中心市街地や観光地内で自転車が集中する施設が点在している場合で、自転車等駐車場の用地を確保することが困難な場合は、道路上の自動車、自転車、歩行者等の通行を阻害しない場合に、既存道路空間を活用して小規模な路上自転車駐車場の整備を行う。

③公共交通の利用促進を図る観点から、公共交通機関への乗り換えをスムーズにする必要がある場合には駅前などの駐輪場に直接アクセスできる自転車道を整備する。また、バス停留所等における自転車駐車場の整備を進めていく。

問題文

建設工事の施工計画を策定するに当たり，安全管理として留意すべき事項を３つ挙げ，それぞれについて述べよ

模範解答

(1)施工手順に伴うリスクの検討

　施工手順を確認する際，作業に伴いどのような危険が発生する恐れがあるのか，その危険はどのような頻度で発生する恐れがあるのか検討する。作業の中で最も重症度の高い危険の恐れがあるもの対し安全対策を立て作業員に周知する。

(2)施工に必要な安全の仮設設備，機械設備の検討

　作業をするに当たり，作業に必要な作業床，そこまでの作業通路，昇降設備の計画が必要となる。また，高所作業となると、墜落や飛来落下災害防止のための安全設備が必要となってくる。　また，作業をするために揚重機を使用することもあり，作業に適した機械設備を検討する必要がある。

(3)作業環境の検討

　地下ピット内での作業や有機溶剤を使用する作業環境では，酸欠を防止するために，換気設備が必要であったり，防護マスク等の保護具の適正使用が必要となる。また，地下や採光が入らない箇所においては，照明の接地を行い，安全に通行できるように環境整備を行う。　夏季においては，熱中症を防止するために，日蔭の休憩スペースを設け，冷水器，氷等を用意する。

解説

　この問題は、「建設工事の施工計画を策定するに当たり，安全管理として留意すべき事項」という漠然とした問題文で、何が焦点かよくわかりません。しかし、現場管理者なら最近の現場の事故発生件数として頻度の高いものが墜落、片落下、建設機械クレーン等の接触転倒である事はわかっています。またその人的要因の内訳は、規律の無視、危険な行為や、肉体的精神的要因などが支配的であるという事、そして管理的要因として安全管理体制の欠陥、施工計画の欠陥があるということがわかっています。

　こうした前提条件をもとに、比較的事故要因として大きいものを取り上げてその改善策を挙げれば良いわけです。

　留意すべき事項の書き方としては、対策を行う上で発生しやすい問題を取り上げその解決策を述べるのが良いでしょう。例文としては「〜するには〜のため〜する。」と目的等注意点を表す文がふさわしいと思います。

問題文

A市では、市街地において自転車の利用ニーズが高まっていることから、安全で快適な自転車通行空間の効果的な整備を推進するため、自転車ネットワーク計画を作成することとなった。この業務を担当する責任者として、以下の内容について記述せよ。

1. 事前に把握・調査すべき事項
2. 自転車ネットワーク計画を作成する手順
3. 既存道路において、自転車通行空間の整備形態を選定する際に留意する事項 

模範解答

１．事前に把握・調査すべき事項

（１）自転車事故の現況把握

• エリア内における自転車事故の実態調査
• 各路線における自転車利用交通量調査

（２）放置自転車及び駐輪場の現況把握

• 自転車放置場所の調査・各施設の駐輪場収容台数調査

（３）観光客の自転車利用の現況把握

• 観光地内のレンタル自転車貸出調査
• 観光施設内の駐輪場保有調査

２．自転車ネットワーク計画を作成する手順

手順１：現状分析と評価

　事前に把握・調査した事項をもとに、国勢調査による自転車利用分担率、交通センサスによる主要路線の自転車交通量を把握、市街地の高齢化率等の既存調査データを活用し、A市が現在かかえている自転車利用のニーズや自転車通行空間の分析と評価を行う。

手順２：問題点の抽出による課題の設定

　以下の問題点が考えられ、安全性や需要に応える課題を設定する

①高齢者と観光客の自転車利用が増加している

②自転車事故は交差点内の巻き込み事故が最も多い

③交通結節点までの連続した路線が存在しない

手順３：基本目標の設定

課題をもとに、A市の上位計画や公共交通計画等の関連計画を踏まえ基本目標を設定する。

①高齢者と観光客が利用する自転車道の整備

②交差点部の事故低減の対策

③公共交通利用促進につながるネットワークの形成

を基本目標とし計画を策定する。

３．整備形態を選定する際に留意する事項

（１）安全かつ円滑な動線を確保する

　自転車通行空間内に自転車ネットワークとしての連続性を確保するため、カラー舗装の色の統一や仕様の標準化されたピクトグラムや矢羽根型路面表示を活用する。また、自転車ネットワーク路線へ分かりやすく案内するため、適切な位置での案内看板の設置を行う。

（２）交差点内の通行方向を明確化する

　交差点における通行空間の直線的な接続と自転車の通行位置及び通行方向を明確化するため、交差点内に矢羽根等の路面表示を設置する。また設置間隔は交差点流入部で疎に交差点内では密に設置することで自転車の通行位置を強調し、自転車利用者及びドライバーに注意を促す。

（３）交通結節点に駐輪場を配置する

　より一層の公共交通の利用促進を促すため、自転車が駅やバス停留所等の交通結節点に近接して駐輪場を配置する。公共交通機関に直接アクセスしやすい場所に駐輪場を設けることで、自転車を利用した公共交通機関への乗り換えの利便性をはかる。

解説

　事前に把握・調査すべき事項とは、簡単に言うと外注業者などに頼んで行う専門的な調査をさしています。簡単に自分で検討できることや手計算でチェックできる事はあまりふさわしくありません。

２の自転車ネットワーク計画を作成する手順とは、最初に何をして次にどうして最後にどうすると言うような段階的なプロセスを説明すればokです。

　ここでは手順１として現状分析、手順２として課題の設定、手順３として基本目標の設定、となっており問題解決のプロトタイプとなっています。本来ならば現状分析、課題、基本目標がそれぞれ何であるかを特定して、具体的に手順を見出しに表現するのが望ましいといえます。

　３．整備形態を選定する際に留意する事項とは、最終的にどの様な形で整理していくかという方針を示すことになります。ここでは大きな方針として

• 安全かつ円滑な動線
• 交差点内の通行方向の明確化
• 交通結節点での駐輪場

が提案されており、技術士の論文の評価の尺度である

• 広がり感
• まとまり感
• 論理性

といった要素を満たしているといえます。

問題文

　我が国における道路構造物の老朽化が深刻な状況となっており、道路構造物の適切な維持・修繕するための取組が進められている。道路管理に携わる技術者として、以下の問いに答えよ。

（１）道路構造物を適切に維持・修繕するためのメンテナンスサイクルの考え方を述べよ。

（２）メンテナンスサイクルによる維持・修繕を進める上で発生している課題について述べよ。

（３）（２）の課題に対し、老朽化対策の実効性を高めるための方策について述べよ。

模範解答1　

答案再現

1)道路構造物のメンテナンスサイクルの考え方

1)点検

　橋梁（長さ2m以上）、トンネルについては、重要構造物であるため、5年ごとに点検する。その他の土構造物、道路付属物等については、一度点検した結果に基づき老朽化の進行程度により点検時期を決める。点検結果は、健全、要望保全が必要、早期に措置が必要、緊急措置が必要の4段階で分類しまとめる。

　手順は、点検→診断→措置→記録とする。

2) 4段階の分類

①健全な施設

　点検の結果、構造物にまったく異常が見られず、健全な構造物である。

②予防保全が必要な施設

点検時に、実用上問題がない変状が発生しており長期耐久性の確保のため予防的な措置を行なった方がよい構造物である。

例として、コンクリートに0.2mm以下のクラックが発生している構造物である。また、鋼橋の塗装面に点錆が発生している橋である。　

③早期に措置が必要な施設

　点検時に直ちに補修する必要性はないが、早期に補修が必要な構造物である。

例として、コンクリートに0.2mmを超えるクラックが網目状に発生している構造物等である。また、橋台が傾斜し、伸縮装置の間が無くなっている橋である。

④緊急措置が必要な施設

 点検時に、構造物の変状が相当進行しており、ただちに措置しなければ、事故につながる恐れのある構造物である。

　例として、橋梁床版コンクr-トの亀裂が相当進行し、抜け落ちている橋である。

(2)メンテナンスサイクルを進める上での課題　

1)橋梁（長さ15m以上）

①耐荷力の照査

　老朽化の補修設計と併せて、実荷重に対する耐荷力の照査を行ない、不足する場合は補強設計を行なう。②耐震性の向上を図る

　幹線道路、緊急輸送路等の重要路線については大規模地震発生時の通行確保のため、レベル2地震動に対する耐震性能2を確保する。

2)土構造物

　大規模災害につながる恐れのある長大のり面について以下に記述する。

①長大切土で岩盤のり面の亀裂が発達している箇所

②斜面上や沢地形上に施工された盛土のり面で老朽化が進行している箇所

上記のり面を整正し、のり枠工、永久アンカー工法により補強する。

(3) 課題解決し老朽化対策の実効性を高める方策

1) 橋梁補修

①耐荷力

実荷重は、T-25を基本とするが、大型車の通行頻度により判断し、一般国道以上の規格の高い路線はB荷重とし、その他の路線はA荷重を採用する。

②耐震性の向上

　性能レベル2に対する限界状態は、下部工は橋脚柱部で塑性化によりエネルギー吸収を図る。上部工は、早期供用性を図るため、弾性限度に留める。

2) 土構造物の補修

切土・盛土のり面の補強のり枠は、地山に沿った施工が可能な吹付けのり枠を受圧版として施工する。その後、摩擦型の永久アンカー工法で緊張力を導入する。緊張力は、すべり土塊に対する抑止力を導入するが、地山の長期安定性の確保のためすべり安全率を1.2とする。なお、将来アンカー力の低下が生じる恐れもあり、再緊張型の製品を使用する。

　　 模範解答2過去問練習完成答案

1)道路構造物のメンテナンスサイクルの考え方

道路構造物の予防保全により、長期的視点で効率的な管理を行い、ライフサイクルコストを最小とする。

1)点検

道路構造物の経年劣化による健全度を点検する。点検サイクルについて重要構造物（橋梁、トンネル等）は、定期的（5年毎）に点検し、その他の構造物は、経年劣化から適切な点検サイクルを設定し点検する。

2)診断

点検結果から道路構造物の健全度を診断し、4つに分類（健全、予防保全段階、早期措置段階、緊急措置段階）する。

3)補修の実施

道路構造物の補修時には、診断結果に基づき性能向上を図り、また老朽化の初期段階で補修設計を行い補修工事を実施する。

4)記録

点検・診断・補修結果についてデータベースで管理する。管理データは、将来の健全度予測に必要な劣化曲線の作成データとして蓄積し活用する。

(2)メンテナンスサイクルによる維持・修繕の課題

1)点検作業の効率化を図る

　コンクリート構造物の性能を損なわず内部点検するため、構造物の環境、変状原因等（ASR反応、塩害、中性化等）劣化機構を考慮し、適切な非破壊検査により効率的に行う。また、舗装の大部分を占めるアスファルト舗装は、主として舗装表面から劣化が進行することから舗装路面の変状（ひび割れ、わだち掘れ等）を、自動測定車により走行中に効率的に行う。

2)構造物のランニングコストを縮減する

　構造物の補修時に新技術による質的改良を行い、補修サイクルの延長により、補修回数を少なくし維持管理費を縮減する。　

3)予防保全で補修し性能維持図る

舗装補修は舗装面の劣化初期段階で行い、表層部の更新により供用性能を維持する。これにより、基層以下の舗装構成を保護し舗装打換回数を減らしライフサイクルコストの低減化を図る。また、コンクリート構造物は、微細なひび割れの上に表面処理を行い、劣化因子を遮断して劣化進行を抑制する。　

(3)課題解決し老朽化対策の実効性を高める方策

1) 非破壊・自動測定車で点検する

構造物のコンクリートの健全度は、超音波法により内部欠陥等を非破壊で効率的に点検する。コンクリート中を縦波パルスが伝搬する時間、速度によりコンクリートの品質、内部欠陥、ひび割れ深さ等を検査する。

舗装路面は、路面性状測定車に車載されたCCDカメラおよびレーザー光線投光器で損傷認識、わだち掘れを走行中に効率的に自動計測する。

2)性能向上し耐用年数を延ばし補修費を低減する

①長大のり面を補強し安定化を図る

不安定な長大のり面を整正し、アンカー工により、補強する。アンカー工を固定する受圧版は、地山密着型の鉄筋コンクリート格子枠を吹付施工し、摩擦型永久アンカーにより地山に崩壊抑止力を導入し、のり面の安全率を1.2に向上させる。これにより、のり面の長期安定化を図る。

②構造物の補強・性能向上を図る

• アスファルト舗装は、通常混合物にポリマー改質材を添加した配合で舗装する。これにより流動抵抗性を高め耐用年数を延長し、補修サイクルを延ばし補修費を低減する。
• コンクリート橋は、上部工の大型車の走行実荷重（245KN/台）に対する耐荷力を照査する。耐荷力不足の場合は、軽量で引張強度の高い炭素繊維による断面補強を行い耐荷力向上を図る。

以上により省コストの補修で耐久性・性能を高め、補修回数を減らし補修費を低減する。

3)予防保全により補修し性能維持を図る

• アスファルト舗装の劣化が表層内に留まる段階で、老朽化部分を切削し、既設舗装と一体化して大型車交通量に耐える舗装厚さでオーバーレイし補修する。
• コンクリート構造物の劣化初期段階（クラック幅0.2mm程度以下）で樹脂系又は、ポリマーセメント系の材料で表面処理工法により補修する。

模範答案3

１．メンテナンスサイクルの考え方 

　メンテナンスサイクルとは、点検、診断、措置、記録の業務サイクルを繰り返し行うことで、長寿命化計画等の内容の充実を図り、予防的な保全を進めることである。これらの取り組みを通じて、安全・安心を確保しつつ、トータルコストの縮減・平準化を図り、メンテナンス産業を育成することを目的としている。

以下、業務サイクルの特徴について述べる。

（１）点検 

　橋梁、トンネル等については、国が定める統一的な基準によって、５年に１度、近接目視による全数監視を実施する。

（２）診断 

　全国の橋梁、トンネル等の健全度を把握し比較できるよう、「健全」、「予防保全段階」、「早期措置段階」、「緊急措置段階」の４つの統一的な尺度で健全度の判定区分を設定し、診断を実施する。

（３）措置 

　点検、診断の結果に基づき、損傷の原因、施設に求められる機能、ライフサイクルコスト等を考慮し、計画的に修繕を実施する。

（４）記録 

　メンテナンスサイクルが定着するよう、全道路管理者の点検・診断・措置の結果をとりまとめ、国等が評価するとともに公表し、「見える化」を図る。

２．維持・修繕を進める上で発生している課題 

（１）ロボット化、無足場で近接点検する 

①立地環境の厳しい場所 

　人による近接目視では、斜張橋のワイヤーなど点検に膨大な時間と労力を要すため点検に遅れが生じてしまうので、インフラ構造物に対して人間の立ち入りが困難な立地環境の厳しい場所へ移動し、インフラの維持管理に必要な情報を取得するロボットを利用した近接点検を行う必要がある。

②物理探査による透視 

　人による近接目視は、施設内部の劣化・損傷に対して確認できないので、施設内部から発生している物理現象の反応を種々のセンサーを用いて計測し、解析することで、路面や構造物を痛めることなく効率的に内部の状況を知ることができる物理探査による透視を行う必要がある。

（２）エキスパート診断による構造物全体の複合的診断 

　構造物が複数の部材が複合的に繋がっていて複合的な評価は難しく、多数の要因が複雑に影響しているため、エキスパート診断による構造物全体の複合的診断により、今後起こりうる構造物の劣化状態を的確に予測、診断し、措置を示すことができるマネジメントサイクルの汎用システムの開発を進めていくことでより高い精度の劣化予測を行っていく必要がある。

３．実効性を高めるための方策 

（１）近接目視を補完する点検技術の導入 

①立地環境の厳しい場所で近接目視を補完する技術 

• ドローンの無人ヘリロボットによる赤外線・高感度カメラを使った点検
• 道路橋にセンサーを多数設置して橋梁の挙動から劣化・損傷を見つける点検などを積極的に導入する。

②施設内部広範囲かつ非破壊で点検するための技術 

• 床板コンクリートの滞水・砂利化・鉄筋腐食・空洞・ホットポール周辺の劣化範囲やかぶり厚不足等の検出については、「電磁波レーダを用いたスキャナー技術」などを積極的に導入する。

（２）劣化予測モデルの開発 

①パイロットインフラを活用した劣化予測の構築 

社会インフラの健全性の評価、予測技術の確立および想定寿命と限界状態の明確化を目的としたパイロットインフラに対する高密度・多種類モニタリングと、劣化に関する実験的検討および解析ツールの開発を含めた体系的な研究開発を行う。

②ビッグデータを活用した劣化予測の構築 

点検および計測結果に基づくインフラの健全性評価・予測結果を共通管理できるデータベースと、運用するためのプラットフォームの構築を行う。またビッグデータの健全度と経過年数との関係（劣化曲線）を回帰分析することで、劣化予測モデルの構築を図る。

問題文

　鋼構造物の鋼部材に損傷が危惧されるような大地震に対して、全体崩壊を防ぐ耐震設計上の基本的な考え方を3つ述べよ。

模範解答1

１．断面補強

①考え方：構造物の塑性変形の繰返しにより地震時エネルギーを吸収し崩壊を防ぐ。

②適用事例：鋼ラーメン橋脚の梁の耐震補強梁の腹板部への補剛材の設置により、せん断座屈強度を向上させ、破壊形態を、梁部の脆性的なせん断破壊から柱基部の塑性変形による延性的な曲げ破壊へ移行させる。

２．制震

①考え方：構造物に設置した装置の塑性変形の繰返しや粘性抵抗により地震エネルギーを吸収する。

②適用事例：鋼上路式ローゼ橋へのダンパーブレース設置　水平地震力に対して軸力で抵抗するブレース部にダンパーを設置し、その内部にある鋼材の塑性変形や油の粘性抵抗により振動を抑制する。

３．免震

①考え方：上記、制震の考え方に加え、構造物の長周期化により地震応答を低減する。

②適用事例：連続鋼桁橋への免震支承の設置　鉛プラグなどの塑性変形による振動の抑制に加え、ゴム支持により上部工の固有周期を長くすることで、地震の卓越周期から外し、上部工の応答加速度を低減する。

解説

作成中

模範解答2

1.耐震構造

　地震時水平力を柱、梁で持たせる構造である。レベル２程度の地震で、梁にヒンジをおこすメカニズムとする。柱にヒンジやせん断崩壊を起こすと層崩壊となり、全体崩壊系にならず、部分崩壊となることに留意する。

2.免震構造上部構造物と基礎の間に免震層を入れる。

　免震層は、上部構造物を大きく揺らすアイソレータと揺れを止めるダンパーから成り立つ。アイソレータは下部構造による揺れを上部構造に伝えないものである。ダンパーはアイソレータで開放した地震エネルギーを塑性化した鋼材で吸収するものである。耐震構造は各層におもりを配置し、おもり間をバネとする多質点系のモデルであるのに対し、免震構造は免震層をバネとし上部構造体を剛体とした１質点系となる。

3.制振構造

　制震とは、地震による構造物の揺れを構造物以外のもので制御することである。　地震による揺れをオイルで制御するものがオイルダンパーである。　構造物の最上層におもりを設置し、ブランコのように揺らすこと、共振しないものがマスダンパーである。

解説

問題文

　鋼構造物の溶接部における外部（表面又は表層部）欠陥と内部欠陥の検出に適する非破壊検査法をそれぞれ１つ挙げ、それらの原理と適用に当たっての留意点を述べよ。ただし、外観目視検査は除く。

模範回答1

１．磁粉探傷試験

①原理
　溶接部を磁化し、欠陥部に生じた磁極への磁粉の付着を利用して欠陥を検出する試験である。
②適用に当たっての留意点

　探傷面に油脂や塗料の異物が吸着していると、磁粉が傷に吸着するのを妨げるばかりでなく、疑似模様の発生原因と場合があるため留意する。　また、アルミニウムやオーステナイト系ステンレス鋼のような非磁性体の試験には適用できないため磁性原理以外を用いた探査を併用する。

２．内部欠陥の検出に適する非破壊検査法　非破壊検査法は、超音波探傷試験が適する。

①原理　超音波の性質である、伝搬性が良いこと、一定の方向に伝搬すること、異物の境界面で反射することを利用して、試験体内部の欠陥を検出する。割れなどの面状欠陥の検出に適する。

②適用に当たっての留意点　得られる結果が電気信号であることから、ブローホールのような体積欠陥の形状や欠陥の種類の判断が困難な場合がある。このため多方向からチェックするか、または、鋳物のように材料によっては超音波が伝播しにくい場合は放射線透過試験を併用する。

解説

模範解答2

1.浸透探傷試験

　溶接部の外部欠陥を検査する方法が浸透探傷試験である。液体の毛細管現象が原理となる。浸透液を欠陥内に浸透させる。溶接表面を拭き取ったあと、現像液（白い液体）を吹き付ける。浸透液が染み出た箇所が溶接外部欠陥である。液体の浸透現象溶接前に清掃しなければ、検査精度が落ちるため、清掃することに留意する。

2.超音波探傷試験
　溶接部のブローホール等の内部欠陥を検査する方法に超音波探傷試験がある。　溶接付近に探触子を当て、探触子発信するエコーの高さに、位置により、溶接部の内部欠陥を発見する。エコーの高さはブラウン管に描かれる。探触子を動かすことで、エコーの高さを見つける。これより、エコーによる反射が原理である。探触子と鉄骨の接する部分はセンサーが固体振動を取るようにグリースを塗り、なめらかにすることに留意する。
　柱梁接合部の梁フランジ部分は、完全レ形溶接である。この溶接はフランジ厚さがあるため、多パスになる。多パスにより溶接間に空洞が出来やすく、風を巻揉むため内部欠陥になりやすい。この部分はフランジ全面を検査するように留意する。

解説

作成中

問題文

　複合構造は、異種材料及び異種部材の組み合わせによって、各構造材料の短所を補完し、長所を活用するように考えられた構造形式である。あなたが鋼とコンクリートの複合構造の設計担当者として業務を進めるに当たり、 以下の問いに答えよ。 なお、 鉄筋コンクリート構造、プレストレストコンクリート構造の単独での使用は除くものとする。

 (1)合成はり、鉄骨鉄筋コンクリートはり、混合はりの複合構造形式の中から2種類を選び、それぞれの具体的な構造を1つ示し、その構造を概説するとともに複合化による効果について述べよ。

(2)(1)で述べた複合構造形式の具体的な構造のいずれか1つを挙げ、その設計の業務を進める手順について述べよ。

(3) (2) で挙げた複合構造の設計の業務を進めるに当たって、 重要と思われる事項について述べよ。

模範解答

(1)複合形式梁の概要と効果
(1)-1合成はり
　鉄骨H形鋼の上フランジを鉄筋コンクリートスラブをスタッドボルトで接合する構造である。この複合化により、得られる効果を以下に述べる。
①断面２次モーメントが増大することにより、たわみが小さくなる効果がある。さらに、断面係数が上がるため、鉄骨断面を小さくできる効果がある。
②鉄筋コンクリートスラブが上フランジを拘束するため、長期荷重による横座屈が生じなくなる。これにより、正曲げによる横保剛材を必要としない効果がある。
③構造物全体の合成が上がるため、地震による水平変位を小さくできる効果がある。

(1)-2鉄骨鉄筋コンクリートはり　鉄骨の上下に主筋を配筋する。鉄骨周りはせん断補強筋であるスターラップを配筋する。この複合化により、得られる効果を以下に述べる。

①単独H形鋼による座屈が生じなくなり、鋼材が本来持っている材料強度を発揮する。

②コンクリートで覆われているため、耐火被覆を必要としない。

③コンクリートによる断面２次モーメントが増大する。

(2)合成はりを設計する手順①単独鉄骨H鋼では、曲げによる横座屈が生じる。コンクリート重量と施工時による積載荷重でH形鋼の断面算定を行う。

②施工時による鉄骨たわみが大きくなる場合は、下フランジに鉄骨支柱を設置し、たわみを防止する。

③応力解析で発生する曲げ応力をはり性で割る。この結果から、スタッドボルトが負担するせん断力を算出する。このせん断力からスタッドボルトの径と本数を算出する。

(3)合成はりを設計するにあたる重要事項

　鉄骨単体では、断面２次モーメントが小さいため、大きくたわむ。施工中のたわみを算出し、このたわみ分だけキャンバーを設けること。コンクリート硬化後、一体の合成はりとなる。

　スタッドボルトのズレを考慮して、弾性解析を行うと、各スタッドボルトの水平力が異なる。このような現象を考慮し、曲げモーメントによるスタッドボルト算出する際は、径と全本数がヒンジ点と反曲点の区間に納めるように留意する。

　鉄筋コンクリートスラブの配筋ピッチとスタッドボルトのピッチが干渉しないように留意する。　地震時の負曲げによる下フランジは拘束していないため、横保剛材を配置するように工夫を要する

問題文

鋼構造物の性能を適切に維持するため、防食機能の低下が発見された場合には適切な補修を行うことが重要である。あなたが鋼構造物の補修を行う担当者として業務を進めるに当たり、以下の問いに答えよ。

（１）あなたが担当する鋼構造物について、適用可能な防食方法を２つ挙げ、それぞれの防食原理と特徴について述べよ。

（２）（１）で示した防食法をひとつ選び、具体的な劣化事例を１つ挙げ、その補修について施工計画の概要を述べよ。

（３）（２）で採用された施工計画において、重要と思われる事項について述べよ。

模範解答

（１）適用可能な防食方法

１）塗装による防食

①防食原理　防食原理は、主に腐食原因物質の遮断と犠牲防食作用の２種類がある。腐食原因物質は、水、酸素、亜硫酸ガス、窒素酸化ガスなどの腐食原因物質や塩類などの腐食促進物質がある。犠牲防食作用とは、塗料・塗膜中に高濃度に含有された亜鉛末の電気化学的な陽極防食作用を意味する。

②特徴　塗装は、塗料により、どのような材質、形状、大きさ、重さの物体でも容易に塗膜を形成でき、物体の機能を保護し維持できることを特徴とする。

２）電気防食

①防食原理　防食原理は、腐食環境下に設置した電極から鋼材に直流電流を通電することにより、鋼材の電位を腐食電位よりも低い電位まで変化させて防食を事実上無視できる程度まで抑制するものである。

②特徴　水中構造物に限定されるものの、新設や既設、規模や形態を問わず適用可能であり、維持管理、更新、補修が容易で、耐用年数の設定も可能であるなど、メリットの多い防食法である。

（２）具体的劣化事例による補修施工計画防食方法は、塗装を選定する。劣化事例は、鋼鈑桁橋桁端部の腐食を挙げる。全体的な腐食は進行しておらず、部分塗替えを実施するものとする。施工計画の概要を以下に述べる。

１）素地調整は塗料の良好な付着性を確保するため、ブラスト法により素地調整程度１種に仕上げる。

２）塗装仕様は優れた耐久性を確保するため、下塗りにジンクリッジペイントを塗布する重防食塗装系とする。

（３）施工計画において重要と思われる事項

１）ブラスト作業時には鋼部材に研削材が衝突することにより激しい騒音が発生することから、市街地や家屋の近傍で施工する際には、適切な防音対策を図る。

２）対象とする部材の角部に面取りや曲面仕上げ行われていない場合は、塗替え塗装時に膜厚が確保されるよう、グラインダー等により２Ｒ以上の面取りを行う。

３）部分塗替え塗装を行った場合、旧塗装と新塗装の境界部は弱点となりやすいため、新旧塗装の塗り重ね部を設ける。

解説

作成中

問題文

　我が国では、現在、高度成長期に整備された社会インフラの老朽化対策が重要な課題となっている。国土交通省では、 所管するあらゆるインフラの維持管理・更新等を着実に推進するための中長期的な取組の方向性を明らかにするため、 平成26年5月に 「国土交通省インフラ長寿命化計画(行動計画)」をとりまとめ、新設から撤去までの、いわゆるライフサイクルの延長のための対策という狭義の長寿命化の取組に留まらず、 更新を含め、 将来にわたって必要なインフラの機能を発揮し続けるための取組を実行することとした。 例えば、 道路分野では、 今後10年間で全国の道路橋約70万橋の40%以上が建設後50 年を超えると見込まれており、 損傷が深刻化してから大規模な修繕を行う事後保全から、 損傷が軽微なうちに修繕を行う予防保全に転換し、 更新 (架け替え) の抑制等によるライフサイクルコストの縮減及び道路ストックの長寿命化が喫緊の課題となっている、 このような状況を踏まえ、以下の問いに答えよ。

(1)インフラの老朽化対策における建設分野における問題点、克服すべき課題について、幅広い視点から概説せよ

(2)上述した課題に対し、鋼構造物の分野において、 あなたが最も重要な技術的課題と考えるものを2つ挙げ、 それぞれにっいて解決するための技術的提案を示せ

(3)あなたの技術提案それぞれについて、これらがもたらす効果を具体的占めると共に、それらの技術的提案を実行する際のリスクや課題について論ぜよ。

模範回答1

（１）インフラ老朽化対策に対する建設分野の課題

１）点検作業の省力化

　構造物の維持管理は、点検、診断、補修等の措置、記録の業務サイクルの基に行われる。しかし、対象となる構造物の数量は膨大であるため、点検作業の省力化が必要と考える。

２）効率的な長寿命化計画の策定

　我が国の社会インフラは、1970年代に集中的に整備された。現在、それらが、構造物の寿命といわれる50年を迎え、劣化や損傷を有する構造物が増大することが見込まれる。厳しい財政状況の中、これらの維持管理を進めるためには、計画的で効率的な長寿命化計画を策定し、維持管理費の平準化を図る必要がある。

３）ＰＦＩの活用

　厳しい財政状況の中で老朽化対策を進めるために、民間の資金を活用する。特にコンセッション方式の活用が有効であると考える。　コンセッション方式は、国や自治体が施設の所有権を持ち続けたまま民間事業者に施設の運営権を付与するものであり、施設の運営権付与の対価を国や自治体が徴収することで、財政負担を軽減することができる。

（２）技術的課題に対する技術的提案上記課題の１）点検作業の省力化に対して、モニタリング技術の活用を提案する。また、２）効率的な長寿命化計画の策定に対して、記録情報のデータベース化を提案する。

１）モニタリング技術の活用による点検作業の省力化

　点検作業は数年に１回実施される。次回点検や補修予定時期までに劣化が危険な状態に進行する可能性がある場合は、常時観測が必要となる。常時観測作業を人力で行うには、作業やコスト面で困難であるため、センサーを用いたモニタリング技術を活用する。具体的には、疲労亀裂が発生すると予想される箇所へ検知線を貼付け、その電気抵抗をモニタリングすることで、点検を自動化し、省力化を図ることが考えられる。　また、河川部や高所における近接目視点検では、車線規制や大がかりな足場が必要となるため、ロボットを活用して点検作業の省力化を図る。具体的には、無人飛行体（ＵＶＡ）や鋼桁を自走するロボットなどが考えられる。機器に搭載した小型カメラにより、近接画像を取得することで、近接目視点検を代替する。

２）記録情報のデータベース化による効率的な長寿命化計画の策定

　膨大な量の構造物の維持管理状態を効率的に把握するために、構造物の諸元、点検結果、修繕履歴、設計図書、写真などの記録情報をデータベース化する。これを基に、構造物の重要度、健全度等から補修を実施する優先順位を決めることで、計画的で効率的な長寿命化計画を策定する。　また、データベースのプラットフォームを構築し、オープンデータ化する。これにより、地域住民に対しては、施設の統廃合や維持管理負担に関する合意形成を図り、民間企業や研究機関に対しては、技術開発の推進を促す。

（３）技術的提案がもたらす効果、リスク・課題

１）モニタリング技術の活用による点検作業の省力化

　センサーを用いたモニタリング技術は30mm以下の疲労亀裂等、目視点検では発見できない損傷を検知できるため、損傷の早期発見による効果的な予防保全が可能となる。一方で、50年を超えるモニタリングを想定すると、センサーの耐久性向上に関する技術開発が必要と考える。　ロボットを用いた近接目視は、点検者の安全性向上効果がある。一方で、機器の墜落や落下による第三者被害の懸念がある。

２）物件データ健全度予測

　現状の点検結果に加え、モニタリングにより取得した加速度や応力のデータを蓄積・分析することで、対象構造物の余寿命評価が高精度となる。今後の課題は予測解析手法として、①寿命設定法、②劣化予測式、③点検結果の統計解析、④遷移確率法などがあり、物件の状況に応じて使い分け予測精度の向上を図る必要がある。

解説

作成中

模範解答2

(1).建設分野の問題と克服すべき課題

(1)-1安全・安心インフラ

　我が国の社会資本を分析すると、高度経済成長期に建てられた社会資本は更新時期を迎えている。現状、維持管理費が3.6兆円であり、10年後には5.1兆円となる。これより、維持管理費の増大が問題である。　我が国の地震発生率を分析すると、世界の地震発生の２割が我が国である。内閣府は、南海トラフ地震が30年以内に70％の確率でおこり、被害額は220兆円、死者は32万人と想定している。これより、脆弱な国土が問題である。　維持管理費の増大と脆弱な国土を克服するには、効率的なアセットマネジメントが課題である。

(1)-2成長インフラ

　経済を分析すると、世界経済は発展し、人・物・金・仕事のダイナミズムが拡大している。経済の発展で、社会資本陳腐化は経済成長の足かせとなることが問題である。国際戦略による競争力強化、民間事業者等との連携強化し、生産拡大効果を高め課題である。

(1)-3. 生活インフラ

　我が国の人口分布を分析すると、現在、高齢化率は25％を超えている。このまま放置すると2050年には40%となる。さらに、現在1億2千万人の人口が、2050年には1億人を切る。これより人口減少が問題である。人口減少に対応する社会として、「コンパクト+ネットワーク」を取り入れることが課題である。

(2)技術的課題と技術的提案

(2)-1安全・安心インフラ（靭性的な構造）

　アセットマネジメントを効率的に行うには、既存構造物は靭性的な構造にすることが、技術的課題である。以下に技術的提案を述べる。

(2)-1-1耐震補強

　阪神・淡路大震災を分析すると、新耐震設計で設計した昭和56年以後の構造物の崩壊はなかった。このことに着目すと、耐震診断を行う。不適格な構造には、フレーム内にブレースを設置する工夫をすることで、地震に強い構造になる。

(2)-1-2免震レトロフィット

　免震構造物を分析すると、阪神・淡路大震災以降、地震による崩壊がなかった点に着目する。既存構造物は上部構造と下部構造に切り離なす。この間に免震層を挿入し、免震構造にする。アイソレータは、地震エネルギーを吸収し、上部構造を長く揺らす装置である。ダンパーは、アイソレータによる揺れを防ぐ構造である。このことで耐震効果が増大する。

(2)-1-3制振構造

　東日本大震災を分析すると、震源が東北であるが、関東周辺の超高層建築物が大きく揺れた。この原因は、構造物が有する高さによる固有周期と地震による周期が共振したためである。そこで、最上階に重りを設置し、ブランコの原理で、逆に揺らすことで、本来所有する固有周期と共振させないようにする。

(2)-2.成長インフラ(性能設計の導入)

　経済の発展を取り入れるには、新工法、新技術を取り入れることが技術的課題である。性能設計は設計法を問われることはない。使用性、安全性、修繕性を満たせば良い。通常震度７級の地震では、材料性能強度は400N/mm2級の鋼材を使用し、塑性域まで考慮した設計とする。材料性能強度を800N/mm2級を使用すれば、地震時に発生する応力を弾性域で収められ、構造体の重量を減らすことができる。そこで、性能設計を導入することを技術的提案とする。

（３）もたらす効果、リスク、課題

(3)-1. 靭性的な構造

 　耐震性が向上することで、不動産価値が上がる効果がある。補強した安心感から地震時に逃げ遅れるリスクがある。そこで、明確な動線が新たな課題となる。(3)-2. 性能設計

 新しい技術を工夫すれば、耐震性能が向上する効果がある。新技術を取り入れるには、未確定な部分が多いリスクがある。そこで、実験等を取り入れ、性能を表示することが課題である。設計時では不確定要素が多い。応力的、使用せに富んだモデルを提案していきたい。

解説

作成中

問題文

　高度経済成長以降に集中整備された社会インフラは老朽化が進展し、維持管理上の問題が顕著化している。一方、これに関わる予算や労働力といった資源の投入は今後とも困難なことが予測される。このような状況を考慮し、以下の問いに答えよ。

（1）コンクリート構造物の維持管理の負担を軽減するため、検討すべき項目を多様な観点から記述せよ。ただし、地震などの災害による非常時の維持管理は含まないものとする。

（2）上述した検討すべき項目のうち、あなたが重要であると考える技術的課題を1つ挙げ、実現可能な解決策を2つ提示せよ。

（3）あなたの提示した解決策がもたらす効果を具体的に示すとともに、想定されるリスクやデメリットについて記述せよ。

模範解答1

１.維持管理負担軽減するため検討すべき事項

(1) 既設構造物の予防保全

　既設構造物に変状が発生し放置すると加速度的に劣化が進行し、維持管理負担が増加する為、既設構造物の補修補強による予防保全を検討すべき。

(2) 点検作業の効率化

　現状の日常点検は近接目視や打音が基本であり、費用や労働力、時間が膨大となるため、自動計測が可能な非破壊検査による点検作業の効率化を検討すべき。

(3) 官民連携手法の活用

　民間事業者のノウハウや資金を使用して効率的な維持管理を行うため、指定管理者制度や包括的民間委託制度など、官民連携手法の活用を検討すべき。

２. 技術的課題と実現可能な解決策

　（1）の既設構造物の予防保全による課題は、長寿命化を見据えた補修補強である。構造物の長寿命化を実現することでライフサイクルコストを含めたトータルコスト削減により、維持管理負担軽減を実現できる。

１）補修補強による耐久性向上

①塩害や中性化により劣化した構造物を電気化学的補修工法などにより健全性を再生させた後、表面被覆工法により劣化因子浸入を防止する。

②アルカリ骨材反応が生じている橋脚のひび割れ部撤去と鉄筋の防錆を行って健全性を回復させ、RC巻立て工法により耐震性向上を目的とした補強を行う。

２）ICT技術の活用

①ICT技術により補修補強後供用期間中かぶりコンクリート部の塩化物浸透深さや中性化深さを計測し、鉄筋腐食環境となる前に補修を行う。

②高所における補修材の吹き付け作業を、無人飛行機で行う。

３.解決策がもたらす効果およびリスクやデメリット

１）補修補強による耐久性向上

①効果は、耐久性向上により維持管理頻度が減少し、費用や労働力が削減できる。

　　デメリットは、コンクリート表面が被膜される為、以後のモニタリングが困難。

　②効果は、現在の道路橋示方書耐震基準に合わせ、耐震性向上が図れる。

　　リスクは、巻立てにより河積阻害率が増えるため、架橋地点上流の水位が上昇。

２）ICT技術の活用

①効果は、対象とした劣化因子に対する供用期間中の劣化進行予測が可能。

　　リスクは、単独の劣化因子を対象とするため、複合劣化進行予測が難しい。

②効果は、高所作業車や仮設足場が不要となり、作業員の被災リスクが低減する。

　　デメリットは、連続飛行時間や補修材の積載可能重量に限度がある。

問題文

踏切事故の現状と課題を簡潔に述べるとともに、事故防止のための方策3つ挙げ、その内容を述べよ。

模範解答

（１）踏切事故の現状  我が国の鉄道運転事故の4割は踏切事故であり、その原因は直前横断、落輪・停滞が半数を占めている。これらを根絶するためには踏切の統廃合や立体交差化が効果的であるが、時間と費用がかかることから下記の課題に取組むことが必要である。

（２）踏切事故の課題
①列車接近警報装置と横断遮断装置の完備
②踏切道の通行円滑化
③踏切支障検知による列車運転士への停止信号現示
（３）事故防止の方策
①踏切横断者への警報・遮断装置増強

　「警報機」と「遮断機」を完備した1種踏切への改良や、警報灯を全方向から視認できる全方位灯へ交換する。 ②踏切道の通行円滑化

　自動車の対面通行や歩行車との接触回避するため、踏切道の拡幅や歩車分離を行う。

踏切内での通行車両停滞防止のため、トラマーク等カラー舗装による注意喚起や、踏切信号設置等踏切前後の交通規制を見直す。 ③列車運転士への停止信号現示

　踏切内の支障物を検知して停止信号を現示する「支障物検知装置」の設置や踏切内支障物を発見した者が運転士に停止信号を現示する「非常停止ボタン」を設置する。

問題文

　鉄道高架橋構造物において、大規模地震時に安全性に影響を与える構造物の損傷について、発生箇所を２つ挙げ簡潔に述べよ。また、それぞれの箇所における耐震対策について述べよ。

模範解答

（１）柱の損傷
①柱の損傷原因　地震動により柱の上部と下部が水平変位することで、せん断力が発生し、柱の中腹部にひび割れが入り、最終的には柱が折損し、高架橋が倒壊する。
②柱の耐震対策　柱の破壊形態はせん断破壊と曲げ破壊に大別できるが、せん断破壊は脆性的な破壊なため、復旧に費用と時間を要するため、長期不通となる可能性が高い。復旧が比較的容易な曲げ破壊先行型に移行するように柱の鋼板巻き補強等によりせん断耐力を向上する。
（２）支承の損傷
①支承の損傷原因　地震による地盤の揺れが構造物の下部工へ伝播し、下部工と上部工の唯一の接続点である支承部を介して上部工へ振動が伝播する。その際に支承部は地震による水平方向の荷重を受けるため、支承部に集中的に移動回転力が繰り返し発生し、破壊に至る。
②支承部の耐震対策　支承はじん性が高いゴム支承へ交換し、水平方向の変位に追従し、変形性能に優れた支承とする。
　また支承を固定しているアンカーボルトの大径化や高強度化を図り、地震の水平力に対して耐力を向上する。

問題文

Ⅱ-2-2　鉄道の速度向上のための技術的方策について、以下の問に答えよ。

（１）走行速度向上にあたり、地上設備（線路・構造物等）に関係して検討すべき項目を3つ挙げ簡潔に述べよ。

（２）上記（１）で挙げた項目のうち1項目について、具体的な検討内容と対策が必要となった場合の具体的な方法を述べよ。

（３）上記（２）の検討及び対策を実施するに当たっての、具体的な留意点を述べよ。

模範解答

（１）検討すべき項目
①分岐器の損傷防止
　車輪の衝撃や振動の増加により損傷しないようにレールの固定方法を見直す。ポイント部のトングレールが基本レールと密着・接着状態が確保できるようにトングレールの連結棒本数や転換負荷力を検討する。
②軌道部材の強化
　速度向上による輪重・横圧の増加による応力増加に十分な耐力を確保できるよう高強度化等検討する。
③均衡カント量の調整
　曲線通過速度の向上により増加する遠心力を緩和するためカント拡大する。最大カント量を上回り、かつカント不足量が上限を超える場合は車両側で車体傾斜システムの導入を検討する。
（２）具体的な検討内容と具体的な対策
１,②に対する具体的な検討内容
　輪重又は横圧の過度な変動、左右レールの輪重比の不均等、脱線係数の増加を事前に動的解析等により予測し、下記のような対策を検討する。
２,具体的な対策　
ア,輪重の抑制
　ロングレール化、ノーズ可動クロッシングや弾性分岐への交換などレール欠線部の削減、かけ継ぎ目への変更、構造物へ逆キャンバーを取り付けて、たわみを抑制するなど輪重変動を最小限に抑制する。
イ,横圧の抑制
　20m弦や40m弦等長波長軌道整備を行い、軌道の通り狂い、軌間狂い、平面性狂い等を最小化し、車輪フランジのレール接触を抑制する。またカント拡大や緩和曲線の延長により曲線部における遠心力を和らげる。
ウ,軌道部材の強化
　60㎏レールへの交換や枕木本数の増加、PC枕木化など重軌条化し、レールの強度を向上させる。
（３）対策実施にあたっての留意点
ア,輪重の抑制
　ロングレールの始終端付近は十分なふく進抵抗力のある締結装置を使用する。ロングレール内曲線部は張り出し防止のために座屈防止板を道床内に埋め込む。
イ,横圧の抑制
　軌道狂いの検出精度向上のため、車上で光学的計測が一般的であるが、その場合は車上で地上位置を精度良く測定し、軌道整正位置と整正量を合致させることが重要となる。
ウ,軌道部材の強化
　レールレベル扛上に伴い建築限界も扛上するが、それにより線路諸票や停車場設備などに支障物が発生しないか検討し、支障物は予め移設する。また、ホーム高さに対して乗降口が5㎝以上高くならないようレールレベルが変わらないようフローティングスラブ等へ変更する。

問題文

Ⅲ-2鉄道の安全安定輸送に対する社会的要求が高まる状況を踏まえ、鉄道営業線に近接した工事や保守作業に伴う事故や輸送障害を防止する対策について、以下の問に答えよ。

（１）鉄道営業線に近接した工事や保守作業において、事故や輸送障害が発生する要因を多面的に述べよ。

（２）上記（１）で述べた要因から、あなたが重要と考えるものを2つ挙げ、それぞれについて理由を述べよ。また、あなたが重要と考えた要因に起因する事故や輸送障害を防止するために具体的な対策をそれぞれ述べよ。

（３）上記（２）で述べ対策を実施するにあたり、考慮すべき留意点をそれぞれ述べよ。

模範解答

（１）事故や輸送障害が発生する原因
①掘削による路盤の不安定化による軌道変位
　掘削工事を行う場合に土圧が変化して路盤が沈下または隆起し、軌道狂いが発生して列車の走行安全性を失う。
②仮設物等の変形や転倒による建築限界支障
　仮設物が強風や作業時の想定外の荷重作用により変形または転倒し、建築限界に支障する。
③資材の電車線等への接近による感電地絡や信号停止
　作業員が長尺物を取り扱った際に電車線に接近して感電地絡し、停電に至る場合や、仮設物等が短絡を招き信号故障による列車走行を妨げる。
（２）事故や輸送障害の防止
①―１掘削による路盤不安定化
理由：列車の走行安全性に直接影響し、復旧に時間を要するため列車抑止が長時間に及ぶ可能性が大きく、多くの旅客の移動を妨げるため。
対策：仮土留め設置
　開放掘削の場合は鋼矢板等による土留めとし、掘削範囲を完全に締め切り、土圧が解放されることがない状態で掘削作業を行う。場所打ち杭の場合は一定の粘性を確保した安定液による孔壁保護を行う。またはケーシングを使用するなど土圧変化を抑制する。
②―１仮設物等の建築限界支障
理由：車両へ接触又は衝撃を与え、旅客が負傷する恐れがあり、最悪の場合は脱線も考えられるため。
対策１：仮設物の転倒防止
　仮設物は必要に応じて設置面に敷鉄板や地盤改良を行い、安定した地盤上に仮設する。また強固で安定した物体と一定数以上の壁つなぎを設けて固定する。
　強風注意報発令時は仮設物等に作用する風荷重を軽減させるために養生シート一時撤去など仮設物の一部撤去を行う。
対策２：仮設物の変形防止
　仮設物等への積載重量を制限する。資材の最大積載重量に十分耐力のある仮設物の設計を行い、仮設物に最大積載重量を掲示するなど作業員に周知する。
（３）対策を実施するにあたっての留意点
①―２掘削による路盤不安定化対策の留意点
ア,施工方法
　土留施工は道床横抵抗力確保のため、枕木端から500㎜以上離れた位置に設置する。土留め工の設計は原則として弾塑性法による設計を基本とし、施工は変位発生時に復旧時間を確保しやすい夜間の作業時時間帯に作業する。また変状予知ができるように段階的に施工する。
イ,安定液の水位
　安定液は孔壁に作用する主働土圧に十分抵抗するため周辺地盤より2m高い水頭を確保する。
ウ,変位観測
　軌道へ変位計を取り付けた上で、仮土留めへも傾斜計や沈下計を取り付けて軌道への影響有無を早期に検知できるよう常時監視する。
②―２仮設物等の建築限界支障対策の留意点
ア,列車風圧や列車振動対策
　仮設物の組立て・撤去時は仮設物や作業員の体勢が不安定になりやすいので列車見張員を配置して列車通過時は作業中断する間合い作業とすることや夜間の作業時間帯に行う。また、列車風圧や振動を連続的に受けることから緩みにくい楔式足場等を使用する。
イ,強風対策
　仮設組立・撤去が複数日に跨る場合は支持・固定状態が中途半端となり弱点とならぬように考慮して作業を終えるように計画する。
　必要に応じて局所的気象予測を活用し、強風予測があった際は足場板や養生シートを迅速に撤去できるように脱着式の足場板やカーテン式の養生シート設置など仮設構造を工夫しておく。

ウ,地盤安定化 　地盤改良の際は空練りモルタル等を表土と混合させることでソイルセメンント化により経済的に置換する。

問題文

　地盤内に施工される、杭基礎、地盤改良、グラウンドアンカーなどの構造物（以下、「地盤内構造物」という。）は、直接的に品質を確認することは難しい。このため、地盤技術者は、調査・設計・施工の各段階において、地盤特性及び地盤内構造物の特徴に応じ、品質向上に努めなければならない。

以上のような状況を踏まえて、地盤内構造物の品質確保に関して、以下の問いに答えよ。なお解答の目安は（１）を1枚程度、（２）を2枚程度とする。

（１）地盤内構造物において想定される、地盤の不均質性や調査の不確実性に起因する不具合を2つ挙げ、それぞれの原因及び技術的課題について抽出し、記述せよ。

（２）（１）で挙げた2つの不具合に対し、抽出した技術的課題について、品質を確保するために実施すべき、最も効果的な対応策（ただし不具合発生後の対応策は除く。）を提示し、説明せよ。また提示した対応策を実施した場合の効果（メリット）と、それらを実行する際の問題点、留意点を論述せよ。

模範解答

(1)地盤構造物において想定される不具合

不具合1　地盤改良体の強度不足

原因: 地盤の不均質性により固化材が適合せず必要な強度が得られないため。

課題: 不均質な地盤において適正な固化材の配合を決定すること

不具合2　杭体の破損

原因: NF（ネガティブフリクション）により杭に発生する圧縮力が杭体強度を超えるため。

課題: 杭表面にすべり層を設け有害なNFを低減する杭の提案

(2)効果的な対応策と効果、問題点、留意点

課題1　不均質な地盤において適正な固化材の配合を決定すること

対応策:現場と室内試験で得られた地盤強度の関係をグラフで示し、ばらつきを調べ、原地盤の改良強度は、室内での配合試験強度を割り引いて考え、室内試験の1/2〜1/4で設定する。

問題点: 土層構成が複雑な場合、各層ごとに配合試験を行う必要があるが、配合条件が煩雑になる。

留意点: その場合、各土層の物性値を調査し、最も強度が出にくい土層を仮定し、現場試験により改良効果を確認する。

課題2　杭表面にすべり層を設け有害なNFを低減する杭の提案

対応策: スリップレイヤー（SL）杭

効果:SL杭表面の瀝青材料がNFに対して粘性流体の挙動を示し、残留摩擦応力を低減する

問題点: 転石、砂礫層によるSL層の剥がれ、傷等の損傷

留意点：SL杭施工時に、SL層に剥離、摩擦等の損傷対策として保護金具（フリクションカッター）を取り付け保護した。