R1/2019年 建設・土質基礎 U-1-3

問題文  U-1-3 (1枚以内にまとめよ)

 切土のり面の安定対策工として、切土補強土工、グラウンドアンカー工がある。各工法について、対策原理を踏まえた工法の概要を説明せよ。また、各工法を採用する際の切土のり面の規模や地山条件、工法の特徴に着目した留意点を工法ごとに述べよ。


模範解答1  (答案形式)  添削履歴 3回 2020.1.4 専門事項 基礎設計


1.工法の概要

1)地山補強土工

 移動層が小さいすべりに対しロックボルト等の補強材をのり面全体に挿入後、グラウトを注入し地盤に固定することで安定化を図る工法である。

2)グラウンドアンカー工

 移動層が大きいすべりに対して、高強度の鋼材等の引張り材を安定した地盤に定着させ緊張し、鋼材の引張り強さによりのり面を安定させる工法である。

2.留意点

1)地山補強土工

移動層が軟質な粘性土で層厚が厚い場合は、削孔時の孔壁の緩みや崩壊により、グラウトの注入不足が生じる可能性がある。よって、摩擦抵抗面積を確保し、十分な付着力を得る必要がある。このため、二重管掘りを行うことによる孔壁崩壊防止や、注入を加圧式としグラウト充填を十分に行うなどの対策を図る。

2)グラウンドアンカー工

 すべり面深度が深い場合は、緊張力がすべり面まで伝達されず、締付け効果が十分に発揮されていない可能性がある。よって、すべり面深度が深くアンカーの有効緊張力が小さい場合には、すべり土塊が変形を起こすことで初期効果を発揮する引止め効果を重視する必要がある。このため、アンカー傾角を小さくするなどの検討を行う。


解説

(1)問題趣旨に対する考え方、取り組み方などについて

特徴と留意点は同じではないことにご注意下さい。

留意点では、リスク(弱点)を補うような提案をすること。

留意点は課題をカバーする提案を述べることです。

特徴は良い・悪いといった価値を形容できるものとお考え下さい。

工法(グラウンドアンカー工及び地山補強土工)の特徴を捉え、それぞれの違いに着目するし、一方、共通事項は記載しない。

工法の特異的な弱点について記載すると良いでしょう。

 

 (2) 論旨のまとめ方、書き方などについて

留意点がメインとなる場合は、留意点の文章量を多くするように。

留意点の記述は、「対策としてすべきこと、貢献、公益性を高めるための説明」を増やすと得点しやすいです。

工法の概要説明の前置きなどしがちですが、制約条件の説明が長いと冗長感が増すので、好ましくありません。


R1/2019年 建設・土質基礎 U-1-4

問題文  U-1-4 (1枚以内にまとめよ)

 切土のり面の安定対策工として、切土補強土工、グラウンドアンカー工がある。各工法について、対策原理を踏まえた工法の概要を説明せよ。また、各工法を採用する際の切土のり面の規模や地山条件、工法の特徴に着目した留意点を工法ごとに述べよ。


模範解答1   (簡易答案1)    添削履歴2    作成日2020/1/18    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質


1.ヒービング、盤ぶくれ、ボイリングの発生原理

@  ヒービングの発生原理

粘性土地盤の場合に、土留めの根入れが浅かったため、掘削面との土留め背面の上載荷重の差により掘削底面が隆起する。

A  盤ぶくれの発生原理

掘削底面が難透水層、被圧帯水層の順に存在する場合に、遮水性の土留め壁により被圧帯水層を遮断しなかったため、難透水層に上向きの水圧が作用し掘削面が浮き上がる。

B  ボイリングの発生原理

砂質地盤の場合に、遮水性の土留め壁を使用したため、掘削面との土留め背面の水位差により上向きの浸透水が生じ掘削底面が沸き上がる。

2. ボイリング対策として有効な地盤改良工法とその原理及び施工上の留意点

@薬液注入工法・・・薬液を地盤中に圧力注入することにより間隙や亀裂を充填し、地盤の遮水性を高めることで浸透水の湧き出しを防止する。注入圧による地盤の隆起や構造物への影響が生じることがあるため、注入量および注入圧を監視する。

A深層混合処理工法・・・高圧ジェットにより地盤と固化材を混合し、掘削底面のせん断抵抗を高めることで浸透水の湧き出しを防止する。噴射攪拌方式ではスライムが排出されるため、処理設備や産業廃棄物としての処理を行う。



模範解答1   (簡易答案2)    添削履歴1    作成日2020/1/22    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質


1.ヒービング、盤ぶくれ、ボイリングの発生原理

@ヒービングの発生原理

 掘削底面付近に軟らかい粘性土がある地盤で、土留めの根入れが浅い場合に、掘削面と土留め背面の上載荷重の差により掘削底面が隆起する。

A盤ぶくれの発生原理

掘削底面が難透水層、被圧帯水層の順に存在する地盤で、遮水性の土留め壁により被圧帯水層を遮断しなかった場合に、難透水層に上向きの水圧が作用し掘削面が浮き上がる。

Bボイリングの発生原理

砂質地盤で、遮水性の土留め壁を使用した場合に、掘削面との土留め背面の水位差により上向きの浸透水が生じ掘削底面が沸き上がる。

2.ボイリング対策とその原理及び施工上の留意点

@薬液注入工法・・・薬液を地盤中に圧力注入することにより間隙や亀裂を充填し、地盤の遮水性を高めることで浸透水の湧き出しを防止する。注入材の逸走や地盤の隆起に伴い圧力が減少した場合は、直ちに注入を中止する。

A深層混合処理工法・・・高圧ジェットにより地盤と固化材を混合し、掘削底面のせん断抵抗を高めることで浸透水の湧き出しを防止する。攪拌性能の向上および共回り防止のため、二重管構造や共回り防止翼を用いて攪拌不良を低減させる。

 


解説

(1)問題趣旨に対する考え方、取り組み方などについて

 ボイリングなどの発生原理は、そもそも起きることが問題であり、なぜこんなことが起きるのか、そこに至る遠因まで踏まえて原理を説明する。なぜそういうことが起きるのか。

 

 (2) 論旨のまとめ方、書き方などについて

「留意点としては」とことわらずとももわかるので単刀直入に書くように。

対策工において、○○するだけではなく、○○した場合は○○すると書く。

現場の産業廃棄物とか、一般的な現場管理の制約事項にすぎず、土質基礎に関係しないので、工夫・留意点には相当しません。

工夫・留意点を考えるとき、マイナスにならないようにキープするのではなく、プラスになる方向で考えるように。

敷地境界超えないように建物作りましたとか、罰金にならないよう速度超えないように走りましたとかは当たり前のことなので。

普通よりお金をかけないで、建設技術を応用して上手に強度を上げましたなどは◎

どうやったら強度上がるかわかるなら、それを留意点として考えて、こうやったら上がると書くことです。プラスの性能になるように意識してください。

対策提案では、最終的な趣旨を考えるように。強度を増加させるのが目的か?浸透水の湧き出し防止が目的か?こうした管理技術者としての見解が見えることが信頼性(コンピテンシー)につながります。



R1/2019年 建設・土質基礎 U-2-2

問題文  U-2-2

 模式図に示すように、軟弱な粘性土が分布する低平地において、供用中の道路盛土(幅員8m,盛土高4m)の幅員を倍にする拡張工事の計画がある。この拡張工事の設計及び対策検討業務を進めるに当たり、以下の内容について記述せよ。

(1)      調査,検討すべき事項とその内容について説明せよ。

(2)      業務を進める手順について,留意すべき点,工夫を要する点を含めて述べよ。

(3)      業務を効率的,効果的に進めるための関係者との調整方策について述べよ。

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模範解答1   (簡易答案1)    添削履歴3    作成日2020/4/17    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質


(1)調査、検討すべき事項とその内容

1)N値0〜1の軟弱な粘性土が10mと厚く堆積していることから、圧密沈下が予想される。この圧密沈下の影響を受け、民家が盛土方向への傾くことが懸念されるため、湿潤密度試験及び圧密試験を行い、圧密沈下について検討する。

2)埋土や軟弱な粘性土を巻き込んだ盛土の円弧すべりが予想される。この円弧すべりにより民家の基礎が盛り上がる、又は崩壊士砂が直撃することが推察されるため、湿潤密度試験、三軸圧縮試験及び一軸圧縮試験を行い盛土の安定度を検討する。

(2)業務を進める手順

1)地質調査:拡幅計画地直下で調査ボーリング及び室内土質試験を実施し、地質及び検討に必要な試験値を得る。ボーリング位置は、既存の地質調査結果などを利用し、軟弱地盤の層厚の変化など特異データの可能性の検討を行い選定する。

2)対策工検討:拡幅計画地に近接する民家への影響を防止するための固結工法の検討を行う。検討の際は、出来高や品質管理の向上のため3次元設計を行う。

(3)業務を効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策

1)宅地地質データの入手:民家の建築の際に地質調査が実施されていると推察される。この調査結果は有効なデータであり、地質調査の効率化や品質向上が見込めることを説明し、発注者や調査会社へデータの入手を促す。

2)CIMの推進:2次元のCAD図ではなく、3次元地盤モデル図を作成することで、CAD図を複数作成する手間が減り、工期短縮や人件費削減、ミス防止が見込めることを説明し、調査会社に3次元CADによる地盤モデル図作成を促す


模範解答1   (簡易答案2)    添削履歴1    作成日2020/4/27    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質


 

(1)調査、検討すべき事項とその内容

1)N値0〜1の軟弱な粘性土が10mと厚く堆積していることから、圧密沈下が予想される。この圧密沈下の影響を受け、民家が盛土方向への傾くことが懸念されるため、湿潤密度試験及び圧密試験を行い、圧密沈下について検討する。

2)埋土や軟弱な粘性土を巻き込んだ盛土の円弧すべりが予想される。この円弧すべりにより民家の基礎が盛り上がる、又は崩壊士砂が直撃することが推察される。このため、湿潤密度試験、三軸圧縮試験及び一軸圧縮試験を行い盛土の安定度を検討する。

(2)業務を進める手順

1)地質調査:拡幅計画地直下で調査ボーリング及び室内土質試験を実施し、地質及び検討に必要な試験値を得る。ボーリング位置は、既存の地質調査結果などを利用し、軟弱地盤の層厚の変化など特異データの可能性の検討を行い選定する。

2)圧密沈下、円弧すべりの検討:沈下量及び円弧すべりの計算を行い、無対策時の検討を行う。沈下の検討の際は、民家が杭基礎の場合、ネガティブフリクションの発生が懸念されることから、民家の基礎の情報を取得する必要がある。

3)対策工検討:無対策で被害が想定される場合は、計画地に近接する民家への影響防止のための固結工法の検討を行う。検討の際は、出来高や品質管理の向上のため3次元データによる設計を行う。

(3)業務を効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策

1)宅地地質データの入手:民家の建築の際に地質調査が実施されていると推察される。この調査結果は有効なデータであり、地質調査の効率化や品質向上が見込めることを説明し、発注者や調査会社へデータの入手を促す。

2)CIMの推進: 3次元地盤モデル図を作成することで、地質構造の可視化により地質リスクが見つけやすく、また、直感的な理解を得ることが可能となり、発注者への追加調査の提案の説明もしやすく理解を得やすくなる。この結果、業務費の増額や評価の向上が見込めることを説明し、調査会社に3次元CADによる地盤モデル図作成を促す。

 


模範解答1   (完成答案)    添削履歴4    作成日2020/5/15    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質


 

(1)調査、検討すべき事項とその内容

1)圧密沈下の検討

N値0〜1の軟弱な粘性土が10mと厚く堆積していることから、圧密沈下が予想され、民家が盛土方向へ傾くことが懸念される。このため、湿潤密度試験及び圧密試験を行い、圧密沈下について検討する。

2)盛土の安定度の検討

埋土や粘性土を巻込んだ盛土の円弧すべりが予想され、民家の基礎が盛り上がる、又は崩壊士砂の直撃が推察される。このため、湿潤密度試験、三軸圧縮試験及び一軸圧縮試験を行い盛土の安定度を検討する。

(2)業務を進める手順

1)現地調査

現地調査では軟弱層が深いと推察される谷地、沼沢地など確認し、調査ボーリング位置選定のための情報を取得する。その際、供用中の道路の拡幅計画であり、延長も数kmと調査範囲が広範囲と考えられることから、地形図やドローンなどを利用し時間短縮を図る。

2)地質調査

拡幅計画地直下および民家に近接した位置において調査ボーリング及び室内土質試験を実施し、地質及び検討に必要な試験値を得る。ボーリング位置は、既存の地質調査結果などを利用し、軟弱地盤の層厚の変化など特異データの可能性の検討を行い選定する。

3)圧密沈下および円弧すべりの検討

沈下量および円弧すべりの計算を行い、無対策時の検討を行う。沈下の検討の際は、民家が杭基礎の場合、ネガティブフリクションの発生が懸念されることから、民家の基礎の情報を取得する必要がある。

4)対策工検討

拡幅計画地に近接する民家への影響を防止するための固結工法の検討を行う。検討の際は、出来高や品質管理の向上のため3次元データによる設計を行う。

(3)業務を効率的、効果的に進めるための調整方策

1)宅地直下の基礎工のデータの入手

民家建築時の基礎工のデータの入手を発注者へ申し入れ品質向上を行う。しかし、発注者は、工事近接の民家に反対者の存在も考えられることから難色を示す。その際、杭基礎の場合にネガティブフリクションの対策で民家基礎への変状の抑制で、補償費の削減が見込めることを発注者へ説明し、データ入手を促す。

2)CIMの推進

地質構造図を3次元地盤モデル図で作成することを調査会社へ申し入れ、品質向上を行う。しかし、調査会社は、作業増から難色を示す。その際、2次元の図面を複数作成する手間が減少することや、地層構造の不整合が確認しやすくなることから、工期短縮、人件費削減及び品質向上が見込めることを調査会社へ説明し、3次元地盤モデル図の作成を促す。



解説

 

(1)課題の分析のしかたについて 

調査・対策方針は、懸念されることから対策に至るシナリオを作成して、最初から狙いを示すように。

小問(1)〜(3)は、それぞれに関係性をもたせる。設問、解答の流れを考えること。

 

(2) 解決策の提案、方策の考え方、書き方などについて

図がある場合は、図をもとに説明するような感じで述べると良いでしょう。

 

(3) 留意点などの考え方、書き方などについて

問2の業務を進める手順では、「(1)調査、検討すべき事項とその内容」に基づく解答になっておらず、また抽象的で一般論のような解答になっていたことから、答案としての一貫性が感じられません。(1)の検討事項から逸脱せずに、その問題わ解くように具体的に書くと良いでしょう。

 

(4) 調整の考え方、書き方などについて

自分の仕事が効率化するような調整内容を考えると良いでしょう。(経済性の向上など)

相手が嫌がるようなことを、いかに取引きするかを考える。

お互いがウィンウィンになるように。

「〜したら、〜となるだろう。」「〜すれば、〜と考える。」のような個人的な考え方(自分の思い)ではなく、他者(行政等)を行動させる(ある方針に沿って行動させる)方策を示すこと。

他者(行政等)が調整するのではなく、自分が調整を行う方策でなければなりません。

調整とは、「人と人のあいだの対立や、意見の相違をうまく調整する」ように考える。

企業で求められる調整とは、「利害の対立する人たちを、ある目的のために協力させる」ように考えること。



模範解答2   (簡易答案1)    添削履歴6    作成日2020/2/7    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質


 

(1)調査、検討すべき事項とその内容

@  腹つけ盛土により地盤が変形すると供用中道路が変形するため、地盤の支持力を調査し、支持力不足であれば対策工を検討する。

A  盛土荷重により地盤が圧密沈下すると民家が引き込み沈下するため、粘性土(N値0〜1)の層を調査し、圧密層であれば対策工を検討する。

B  液状化すると排水溝の隆起や地下水が湧き出すため、地下水以深20m以内の沖積層を調査し、液状化対象層と判断されれば対策工を検討する。

(2)業務を進める手順と留意すべき点、工夫を要する点

@  土質試験のための試料採取。採取率向上・試料の乱れを低減するために、砂質土はトリプルサンプラー、粘性土はシンウォールサンプラーを使用。    

A  結果により盛土における地盤の軟弱性を判定する。支持力や圧密沈下量、液状化の判定。

B  対策工の提案。せん断抵抗増大の深層混合処理工法、応力遮断の矢板工法、盛土荷重低減の軽量盛土工法、沈下量低減の圧密排水工法。

C  対策工の決定。圧密沈下の防止と地盤のせん断抵抗増大の両方が期待でき、近隣民家への影響の少ない深層混合処理工法を採用。表層混合処理工法を併用することで深層改良による表層の強度低下を回避する。

(3)関係者との調整方策

 深層混合において、試験者が主体となって六価クロムを溶出させないための多種固化材による配合試験を行うが、その際、参考となる各固化材の強度増加とクロム溶出データをこちらから提供する。これにより、試験者に各固化材の配合パターンから強度を確保しつつ環境保全することを促す。


模範解答2   (簡易答案2)    添削履歴7    作成日2020/3/7    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質


 

(1)盛土拡張工事計画における調査と検討事項

2020ken_doshitsu2_2_2.jpg (339×136)

@地盤の沈下:盛土荷重および交通荷重により、幅員8mに対して1.5倍の深度まで達した圧力球根により軟弱粘土層が沈下すると、盛土の沈下や民家の引き込み沈下が生じる。軟弱層が厚く、民家が隣接するため、深層混合処理工法により地盤を固結することで盛土による地盤の沈下量を低減する工法を検討する。 

A地盤のすべり破壊:雨水等の浸透水が埋土と粘性土層の境に滞水しやすく、また、腹付け面からのすべり破壊、極限支持力超過による円弧すべりが発生し、拡張盛土のり面側の地盤が隆起して民家の左側が持ち上がり傾く。深層混合処理を盛土と民家の境界部まで改良することで、拡張盛土から民家左側に伝わる応力を遮断して民家周辺地盤の変形を防止する。 

(2)業務を進める手順と留意すべき点、工夫を要する点

@沈下の検討:道路荷重と圧縮指数Ccにより圧密沈下量を算出し、盛土拡張に伴う沈下量が許容変位以下であるか照査する。また、圧密による沈下速度算出は、軟弱層が砂質土層間にあるため両面排水とする。

A安定の検討:盛土直後による安定においては非圧密非排水による粘着力C、盛土施工中の一次圧密に伴う強度増加を考慮後においては、圧密後の非排水せん断強度φ=0とした粘着力Cにより、すべり破壊による安全率を求める。

B深層混合処理工法による対策:杭式改良により支持層まで改良を行い、改良体と無改良の粘性土からなる複合地盤とすることで、地盤強度を増加させ沈下を低減させるとともに、地盤の安定性を向上させて周辺地盤の変形を防止する。振動および騒音が少なく民家が隣接する場所において有効である。 

(3)業務を進めるための関係者との調整方法

深層混合処理工法による対策を進めるに当たり、設計添加量を算出すために試験担当者が主体となって配合試験を実施するが、その際、土質と添加量の強度関係を参考資料としてこちらから提供する。これにより、試験担当者に対して最小限での配合パターンにより目標強度を満足することができる添加量の算出を促す。


模範解答2   (完成答案)    添削履歴4    作成日2020/5/11    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質

 

 


 

(1)盛土拡張工事計画における調査と検討事項

@地盤の沈下

幅員8mに対して、盛土荷重および交通荷重により、1.5倍の深度まで達した圧力球根が、軟弱粘土層の沈下を引き起こし、盛土の沈下や民家の引き込み沈下を引き起こす。粘性土(N値0〜1)の軟弱層が厚く堆積しており、拡張計画盛土に民家が隣接するため、深層混合処理工法により地盤を固結して、盛土による地盤の沈下量を低減する工法を検討する。 

A地盤のすべり破壊

雨水等の浸透水が埋土と粘性土層の境に滞水しやすく、腹付け面からのすべり破壊、道路盛土荷重に対する地盤の支持力不足による円弧すべりが発生する。そのため、円弧すべりの発生により、拡張盛土のり面側の地盤が隆起し、民家の左側が持ち上がり傾く。対策として、深層混合処理を盛土と民家の境界部まで改良することで、拡張盛土から民家左側に伝わる応力を遮断して民家周辺地盤の変形を防止する。 

(2)業務を進める手順と留意すべき点、工夫を要する点

@沈下の検討

粘性土(N値0〜1)の軟弱層に対して土の段階載荷による圧密試験を実施する。得られた圧縮指数Ccと道路荷重により圧密沈下量を算出し、盛土拡張に伴う沈下量が許容変位以下であるかを照査する。      

圧密による沈下速度の算出においては、軟弱層が砂質土層間にあるため両面排水として行う。

A安定の検討

粘性土(N値0〜1)の軟弱層に対して三軸圧縮試験を実施する。盛土直後による安定の場合は、非圧密非排水により求めた粘着力Cにより、すべり破壊による安全率を求める。盛土施工中の一次圧密に伴う強度増加を考慮したい場合は、圧密後の非排水せん断強度φ=0とした粘着力Cを利用する。

B深層混合処理工法による対策

杭式改良により支持層まで改良を行い、改良体と無改良の粘性土からなる複合地盤を形成する。これにより、地盤強度を増加させて沈下の低減を図り、地盤の安定性を向上させて周辺地盤の変形を防止する。

深層混合処理工法は、地盤が一時的に攪拌翼で乱されることにより、強度低下を起こす可能性があるため、施工機械のトラフィカビリティーの確保に留意する。

(3)業務を進めるための関係者との調整方策

深層混合処理工法を進めるに当たり、発注者は経済的な理由から考えて、一般的な最小添加量50kg/を配合パターンに加えることを要求してくる。しかし、私は過去の配合試験における土質と添加量の強度関係から、目標強度を満足する添加量を予測することで、合理的な配合パターンを設定して発注者の合意を得る。これにより、最小限の配合パターンで、目標強度を満足する添加量を算出し、効率的に業務を進める。

 


 

解説

(1)課題の分析のしかたについて 

何がこうだからこうなると論理的に書く。しかも専門的に書くこと。心配や安全側ではダメです。

民家に危険とか、あいまいな影響の表現ではダメ。どんな危険どんな影響かを具体的に書くように。

図を見て説明するように。単純に「沈下する」とか「隆起する」だから「応力遮断」ではダメ。具体的にどこが沈下する、どこがどんなふうに隆起する、どこをどんな風に応力遮断するとか、図を見ながら説明するような、位置を示して書くように。できれば何m改良するかと定量的に書くことです。

(2) 解決策の提案、方策の考え方、書き方などについて

ただ変形するとかではなく、何がどうなるか上か下か右か左かベクトルで示すと分かり易いでしょう。

〇○により○○すると○○が起きる。だから、○○をして○○する。検討事項とは対策のことです。

前提事項、現状はいらない。

文章は3行以内とするように。

「また」という安易な接続詞を使いすぎないように。

(3) 留意点などの考え方、書き方などについて

留意点は、いい結果を導くための解決策とか技術応用です。なぜそれがいいのか書かないと趣旨が通じません。プラスのことを書く。「注意して、見つけたら改善しなければならないこと」「放置すると品質低下するなどして施主から叱られる」ことなど。

例 ・・のときは・・するようにした。(すると早くできた)

(4) 調整の考え方、書き方などについて

土質に関係することで書く。環境に関することはあまり好ましくありません。

「費用がかかる」は△。費用かけたらよくなるのは当たり前です。ほっといたらもっと費用がかかるから対策を講じる、ならわかりますが、普通は費用かけずに、いかに良い方向に導くか考えるべきです。

関係者との調整方法:自分自身が関係者に知識を提供し、これによりいい結果が得られるように、関係者に対して促すこと。それによりどうプラスになるかも示す。お互いに持続可能なwinwinの関係を築くことが理想です。

 



 

R1/2019年 建設・土質基礎 V-1

問題文 

 高度経済成長期に構築した社会資本ストックの老朽化に対して、限られた事業費の中で効果的・効率的な維持管理が求められる。このため、橋梁等の構造物においては、予防保全に向けて定期的な点検を重視した維持管理が行われている。

 一方、地盤構造物(盛土、切土、擁壁、構造物基礎等)においては、数も多く、構造物ごとに耐久性や修復性が異なるなどの特徴を有するため、これらを踏まえたより一層効率的な維持管理が求められている。

(1)膨大な数の地盤構造物を対象にした点検から維持管理までの一連の計画を策定するに当たり、技術者としての立場で多面的な面から課題を抽出し分析せよ。

(2)抽出した課題のうち最も重要と考える課題を1つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。

(3)解決策に共通して新たに生じうるリスクとそれへの対策について述べよ。


模範解答1  (答案形式)  添削履歴 1回 2019.7.18 専門事項 基礎設計


(1)計画を策定するに当たっての課題及び分析

1)地盤の劣化状態の効率的な把握

 地盤構造物は橋梁等の構造物と異なり、地盤内の劣化状態に左右されることも多いことから、施工後の経過年数だけで判断できないため、維持管理が困難である。

このため、地盤内を可視化して劣化状態を効率的に把握可能な技術開発が必要と考える。

2)効率的な点検

 盛土や切土、擁壁などは高所で点検することが多く、容易に点検ができず、危険が伴う。また、安全対策として足場の仮設を必要とすることもあり、作業性が悪く、多くの時間を要する。

このため、点検診断可能な高性能カメラを付けたドローンによる点検が必要と考える。

3)予防保全型の維持管理への転換

 地盤構造物は他のインフラ構造物と同様に高度経済成長期に施工され、施工後50年を経過したものも多く、また、少子高齢化に伴い財政難な状況にあり、事業費の計上が困難である。

このため、従来の壊れてから更新する事後保全型の維持管理からアセットマネジメントによる予防保全型の維持管理へ転換していく必要がある。

(2)重要な課題と解決策

 地盤構造物の維持管理は地盤に左右され、地盤の劣化状態が把握しきれていないことから、点検手法が確立されていない。このため、「地盤の劣化状態の効率的な把握」が重要な課題と考える。

1)CIMによる地盤の3次元化

 地盤構造物の維持管理を行うためには、地盤状態の把握を行い、劣化の進行を確認する必要がある。

このため、ボーリングや物理試験等のデータを収集・整理し、CIMを活用することで、地盤の3次元的に可視化を行い、状態の変化を確認する。

2)AIによる劣化状態の判定

 地盤の劣化の進行は、地盤の種類や状態、地下水等の条件により異なり、3次元の可視化を行っただけでは更新等の処置の判断が困難である。

このため、地盤データの解析や地盤の可視化によって容易に地盤劣化状態を判定するためのAIの開発が必要と考える。

3)地盤データの収集と整理

 AIのために必要な地盤データは大量にあり、官公庁(発注者)や民間企業、研究所、大学など各機関が保有し散在している。これらの散在するデータを収集し、また電子化するなど整理が必要と考える。

 このため、データを容易に収集するシステムを構築し、データを一括管理する機関が必要と考える。また、膨大なデータがあるため、各機関で電子化する際はファイルの名称等に規則を設け整理の効率化を図る。

(3)新たに生じうるリスクと対策

 新たなリスクとしては、データ収集を行う際の困難化データ収集の際の官公庁が保有する地盤データは容易に収集可能であると考えるが、民間企業、特に研究所および大学の保有するデータは研究のために用いることから、容易に提供されないと考えられる。

これは想像に難くない抵抗であって、リスクとは呼べません。

 このため、データの提供に応じて費用等の対価を与えるなどの制度を構築する必要があると考える。

ごく普通の提案です。できれば専門技術を背景とした提案が欲しいです。

 

 また、収集した地盤データは、品質が良いものもあれば、悪いものあると考えられ、これらのデータの妥当性の判断が重要と考える

 このため、データの良否の判断を行う機関を作って判断するか、また研究者や大学教授等の有識者によって判断を依頼することが必要と考える

残念ながら、付随的な議論に発散し、本題から離れているようです土質基礎に関する技術的な解決策を提案すると良いでしょう。



模範解答2   (簡易答案1)    添削履歴0    作成日2020/5/30    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質


(1)計画を策定するに当たっての課題及び分析

1)地盤構造物は、材料が安価で施工しやすいことから膨大な量が建設されており、維持管理が必要なストックが多く、また近年の技術者不足に伴い、点検が容易に進まない。よって、効率的な点検を行うための、点検技術の開発が課題である。

2)法面や擁壁等は比高が高いものが多く、人為的に点検する際、非効率で時間がかかり、また危険性が高い。よって、人が高所で作業せずに精度良く点検を行うための、効率的で効果的な点検技術の開発が必要である。

3)地盤構造物は、地盤が不均質であることや、地下水等の影響で地質が変化することなど様々な要因が複合して劣化が発生しており、劣化の予測が困難である。よって、劣化の予測を行うに際して、地盤の劣化状況の把握が容易に出来ないことから、地盤の劣化状況を効率的に把握可能な技術開発が課題である。

(2)重要な課題と解決策

地盤構造物の維持管理は、地盤の劣化状態が把握しきれていないことから、「地盤の劣化状況の効率的な把握」が重要な課題と考える。

1)橋梁等の構造物の点検診断で用いる熱赤外線調査や表面波探査等の非破壊試験を地盤状況の把握に用いて、点検技術に応用する。

2)ボーリングや物理試験等のデータを収集・整理し、CIMを活用することで、地盤を3次元的に可視化し、状態の変化を把握する。

3)点検し分析した地盤の結果をデータベース化し、劣化の進行度合いに応じた判断基準を構築する。

(3)新たに生じうるリスクと対策

1)技術者判断の差異

新たなデータや既存データを収集、整理する際、岩盤や土砂との区分など大筋の判断は技術者共通の認識であるが、風化の程度や岩級区分など詳細な区分を行う際に技術者判断に差異が生じることもあり、ばらつきが生じる可能性がでてくる。

2)物理探査や室内試験等による詳細調査及び産学の連携による判断

技術者によって判断が分かれることが想定される際は、物理探査や室内試験等を利用し判断することや、また、研究者や大学教授等の有識者に判断を依頼することで対策が可能と考える。

 


R1/2019年 建設・土質基礎 V-2

問題文 

V-2 地盤構造物(盛土、切土、擁壁、構造物基礎等)に発生するトラブルでは、地盤の不確実性に起因するものも多い。そのため、地盤構造物の計画及び建設に当たっては、調査・設計・施工の各段階において、地盤の不確実性の影響によるリスクを可能な限り把握し、低減させるよう努める必要がある。

(1)地盤構造物の計画及び建設に当たり、地盤の不確実性の影響に対応するため、技術者としての立場で多面的な観点から課題を抽出し分析せよ。

(2)抽出した課題のうち最も重要と考える課題を1つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。

(3)解決策に共通して新たに生じるリスクとそれへの対策について述べよ。

 


模範解答1   (簡易答案1)    添削履歴8    作成日2020/4/5    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質


(1)地盤の不確実性に対応する課題 

@ボーリングデータには数の限りがあり、それだけでは地質が三次元的に読めないためマクロ地形データを活用して、基礎地盤の構造を細かく把握する。

A設計段階で安全率、地耐力等の性能変動幅上限値を設定し、施工時の前提条件のの不確実さを小さくする。

B基礎施工しながら、同時に支持層を確認し、また原位置試験等により土質を確認し、設計条件を満足しているか判定する。

C施工後の地盤沈下等を想定して、地盤改良工法などの対策工を検討し、地質の不確実性に対処しやすいよう備える。

(2)施工における支持層確認 

@支持層が浅い場合には平板載荷試験を実施し、原位置において直接的に支持層の確認を行う。

A杭の施工に際しては、、打撃による貫入量の減少やリバウンド量の増加により支持層到達を確認する。場所打ち杭では、掘削土や掘削速度の減少、掘削抵抗の増加により判断する。

B支持層に対して土質試験を実施し、設計時に定めていた支持地盤の土質分類や粘着力、内部摩擦角、単位体積重量等を確認する。得られた定数から支持力公式により支持層が得られる地盤であるか判断する。

(3)解決策に共通して新たに生じるリスクとそれへの対策

リスク:施工時の原位置試験の支持層確認による地盤破壊や、土質試験のためのサンプリングに伴う地盤の乱れにより、支持地盤の強度低下が懸念される。

対策:原位置試験においては、地盤破壊に留意して極限支持力を求めるのではなく、設計値が得られているかどうかだけを確認することで、地盤が破壊する可能性を減らし地盤の乱れを回避する。

 支持層の土質試験のためのサンプリングにおいては、支持地盤の中でも計画床面より上部を採取することで、支持地盤の乱れが施工に影響しないようにする。


模範解答1   (簡易答案2)    添削履歴2    作成日2020/4/9    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質

(1)地盤の不確実性に対応する課題

@ボーリングデータには数の限りがあり、それだけでは地質が三次元的に読めないためマクロ地形データを活用して、基礎地盤の構造を細かく把握し、限られた調査の中で不確実性の影響を少なくする。

A設計段階で安全率、地耐力等の性能変動幅上限値を設定し、施工時における現地盤の前提条件との不確実差を小さくする。

B基礎の施工においては同時に支持層を確認し、また原位置試験等により土質条件を把握して、設計条件を満足しているか判断することで不確実性の影響を低減する。

C施工後における地盤の沈下等を想定して、地盤改良工法などの対策工を検討することで、地盤の不確実性の影響に対処できるように備える。

(2)施工時における支持層地盤の確認方法 

@原位置における支持力の直接算出  

支持層が浅い場合、平板載荷試験を実施することにより、原位置において直接的に支持力を算出して、支持層として必要な地耐力が得られる地盤であるか確認する。

A杭施工における打撃回数や掘削抵抗の確認

打ち込み杭の施工においては、打撃による貫入量の減少やリバウンド量の増加により支持層到達を判断する。場所打ち杭では、掘削土の目視による確認や掘削速度の減少、掘削抵抗の増加により支持層到達を判断する。

B地盤定数結果からの支持力算出

支持層に対して粒度試験や三軸圧縮試験、湿潤密度試験を実施し、設計時に定めていた支持地盤の土質分類や粘着力、内部摩擦角、単位体積重量等を確認する。得られた定数からテルツアーギの支持力公式を利用して、構造物基礎形状と各地盤定数の関係により支持力を算出し、支持層が得られる地盤であるか判断する。

(3)解決策のリスクとそれに対する課題

@支持層確認に伴う地盤の乱れ

 施工時における平板載荷試験の実施による地盤破壊や、杭施工における過度の打撃や回転力による支持層の乱れ、土質試験のサンプリングに伴う地盤の乱れにより、支持層地盤の強度低下が懸念される。

A地盤を乱さないための支持層確認

 平板載荷試験においては、地盤破壊に留意して極限支持力を求めるのではなく、設計値が得られているかどうかだけを確認することで、地盤が破壊する可能性を減らし支持層の乱れによる強度低下を回避する。杭の施工においては、無理に孔径以上の根入れを行おうとするのではなく、土質柱状図や試験杭により定めた打ち止め一打あたりの貫入量や回転抵抗により根入れ深さを決める。土質試験のためのサンプリングにおいては、支持地盤の中でも計画床面より上部を採取することで、支持地盤の乱れが施工に影響しないようにする。


模範解答1   (完成答案)    添削履歴0    作成日2020/4/10    建設部門  科目:土質基礎    専門事項 土質


(1)地盤の不確実性に対応する課題

@マクロ地形データ活用による地盤把握

ボーリングデータには数の限りがあり、それだけでは地質が三次元的に読めないために、支持層の深さなどのばらつきを把握することが困難である。そのため、マクロ地形データを活用して、基礎地盤の構造を細かく把握することで、限られた調査の中で不確実性の影響を少なくする。

A設計時の安全率、性能変動幅上限値の設定

設計段階で安全率、地耐力、地盤定数等の性能変動幅上限値を設定し、施工時における現地盤の前提条件との差を小さくすることで、地盤の不確実性の影響を低減する。

B施工における支持地盤の確認

基礎の施工においては同時に支持層を確認し、また原位置試験等により土質条件を把握する。施工の段階で設計条件を満足しているか確認することで、設計と施工の条件の違いによる地盤の不確実性の影響を回避する。

C不確実性の影響における対策工の検討

地盤構造物の施工後に発生する沈下等のトラブルを想定して、地盤改良工法などの対策工を検討しておくことで、地盤の不確実性の影響に対処できるように備える。

(2)施工時における支持層地盤の確認方法 

@原位置における支持力の確認  

支持層が浅い場合は平板載荷試験を実施することで、原位置において直接的に支持力を確認する。これにより、支持層として必要な地耐力が得られる地盤であるか判断し、地耐力が得られなければ地盤改良などの対策工を検討することで、地盤の不確実性による影響を回避する。

平板載荷試験はあくまで支持に対する照査であり、試験における応力の影響範囲は一般的に載荷板幅の1.5〜2.0倍程度である。そのため、それより深い場合に圧密等が懸念される場合には、土の段階載荷による圧密試験など実施し、地盤の長期圧密に対する照査を行う。

A杭施工における打撃回数や掘削抵抗の確認

既製杭の施工においては、打込み杭は打撃による貫入量の減少やリバウンド量、回転杭は回転抵抗値や押込み力の増加などを確認することで支持層到達を判断する。   

場所打ち杭では、掘削土の目視による確認や掘削速度の減少、掘削抵抗の増加などを確認し、必要によっては掘削土に対して土質試験を実施することで支持層到達を判断する。

B地盤定数結果からの支持力算出

支持層に対して粒度試験や三軸圧縮試験、湿潤密度試験などを実施し、設計時に定めていた支持地盤の土質分類や粘着力、内部摩擦角、単位体積重量等の土質定数を確認する。得られた定数からテルツアーギの支持力公式を利用して、構造物基礎形状と各地盤定数の関係により支持力を算出し、支持層が得られる地盤であるか判断する。

(3)解決策のリスクとそれに対する課題

@支持層確認に伴う地盤の乱れ

 施工時における平板載荷試験の実施に伴う支持層の破壊や、杭施工の支持層確認に伴う過度の打撃や回転力・押込み力などによる支持層の乱れ、土質試験のサンプリングに伴う支持層の乱れによって、支持層地盤の強度が低下すること懸念される。

A地盤を乱さないための支持層確認

 平板載荷試験においては、地盤破壊に留意して極限支持力を求めるのではなく、設計値が得られているかどうかだけを確認することで、地盤が破壊する可能性を減らし支持層の乱れによる強度低下を回避する。

杭の施工においては、無理に孔径以上の根入れを行おうとするのではなく、土質柱状図や試験杭により定めた打ち止め一打あたりの貫入量や回転抵抗により根入れ深さを決めることで、支持層確認に伴う地盤の乱れを回避する。

土質試験のためのサンプリングにおいては、支持地盤の中でも計画床面より上部の試料を採取することで、採取に伴う支持地盤の乱れが施工に影響しないようにする。


解説

(1)課題の分析のしかたについて

課題とは、解決策とまではいかないが、ある程度どうするか方向性を示したものです。

問題文の前置きを理解して、順をおって課題を抽出すること。

トラブルとは何か→なぜそれが起こるのか→これを低減するにはどうするか→これが課題です

 

(2) 解決策の提案、方策の考え方、書き方などについて

なぜこれが重要なのかという前置きはいらない。本題の内容を書くことでそれらを示す。

判定を行うだけでなく、○○して行うなど具体的に書く。

支持力が得られる地盤であると確認するではダメ。どうやって確認するかを書く。

複数の解決策を示すとき、似たような解決策、ダブりがあってはダメです。

見出しは問題文をそのまま書きうつす必要はなく、簡潔に示すのが良いでしょう。

そして見出しは、新聞の見出しのように、見ただけで内容がわかるように書いてください。

 

(3)リスクの導き方、書き方などについて

未開発の新技術が必要や時間がかかるものは、実現性に何がありますので、提案として好ましくありません。

一般人が気づかない、専門的に取り組んでいる人しかわからない技術的な応用を書くこと。

文章は長すぎず、わかりやすく区切る。1文は2、3行で書くように。