建設部門 選択科目 土質及び基礎 予想問題Ⅲ 解答者06 専門：土質調査
建設部門 選択科目 土質及び基礎 予想問題Ⅲ 解答者06 専門：土質調査
予想問題 Ⅲ-1 簡易答案
近年、予想を超える大規模な自然災害が増加しており、地盤構造物(盛土、切土、擁壁、構造物基礎等)においても大規模災害に備えた対策が求められる。そのため、地盤構造物(盛土、切土、擁壁、構造物基礎等)において、自然災害に対する強靭化によるレジリエンスの確保は大きな課題であり、強くしなやかな防災・減災対策が求められる。
(1)大規模な自然災害に対する地盤構造物(盛土、切土、擁壁、構造物基礎等)の強靭化にあたり、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。
(1)地盤構造物の強靭化の課題
①大規模災害を想定した地盤構造物の基礎地盤整備：大規模災害を想定した基礎地盤の補強や免震・制震による設計を行う。これにより、自然災害による基礎地盤の崩壊を防止し、地盤構造物が完全に崩壊するのを防ぐ。そのため、大規模災害による被害の低減や住民が避難する時間を確保することができる。
②大規模災害を想定した地盤構造物の変状：大規模災害を想定した地盤構造物の変状形態を事前に想定し、事前に対策工を検討することで、災害発生時における迅速な復旧作業を行う。これにより、地盤構造物の長期的な機能の停止を回避することができる。
③大規模災害を想定した液状化判定方法：大規模地震を想定した液状化の基準や、木造住宅など被害の大きい構造物を考慮した合理的な判定方法を確立する。これにより、合理的な液状化対策が可能になる。
(2) 大規模災害を想定した基礎地盤整備
①基礎地盤の軟弱化防止：軟弱地盤に対してセメント改良や置換え等を実施し、地盤のせん断強度を高める。これにより、大規模な大雨の地下水位上昇に伴う地盤の軟弱化を防止して、構造物の沈下等を防ぐ。
②基礎地盤のすべり防止：地すべりが想定される地盤に対して、斜面の排土、擁壁の設置、落成防止柵、アンカー等を施し、大規模な地震や大雨による地すべり発生の抑止・抑制を図り、地すべりにより民家や道路が被災するのを防ぐ。
③基礎地盤の液状化防止：大規模な地震において、液状化が想定される砂質地盤に対して、セメント改良や置換え、構造物基礎の支持杭化等を実施する。これにより、地震発生に伴う地盤の液状化を防止して、地盤の沈下、構造物の変形を防ぐ。
(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。
①リスク：積極的な地盤改良、置換え、斜面の排土などにより、大量の建設発生土が生じ、発生土の受け入れ先の飽和や使用不可能な残土により、土砂の長期放置や運搬にともなうトラックが増加がする。そのため、土砂確保に伴う土地の整備や運搬に伴う排気ガスの増加により、自然環境・生活環境に影響を及ぼす可能性がある。
②対策：発注者による土砂運搬先や運搬ルートの指定、ストックヤードの整備、他工事との工事間利用の促進を図る。これにより、あらかじめ建設発生土の適正な利用及び処分を確保することで、自然環境、生活環境の悪化を回避する。
予想問題 Ⅲ-2 簡易答案
近年、我が国では少子高齢化による生産年齢人口の減少が続いており、建設業界においても、現在及び将来にわたる公共工事の品質確保とその担い手の中長期的な確保・育成が求められている。
その一方で、社会資本の老朽化に伴う健全性の確保も必要であり、中長期的に品質を確保することが求められる。
(1)地盤構造物(盛土、切土、擁壁、構造物基礎等)において、中長期的な品質の確保に当たり、盛土、切土、擁壁、構造物基礎の中から3つを選び、それぞれにおける品質確保上の特徴を述べたうえで、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。
(1)地盤構造物の品質確保における課題
①盛土：盛土は、締固め不足に伴う浸透水の流入により沈下や崩壊を引き起こす特徴がある。そのため、MC建設機械による施工や、UAVによる出来高管理を行い、ICT機械を使用することで、経験の差による品質のばらつきをなくす。また、ICT機械により現場作業が減少し、安全性の向上・省力化を図り、建設業の離職の原因であるきつい・汚い・危険の3Kを回避し、担い手を確保する。
②切土：切土は、せん断抵抗の低い地層や地下水位の影響により地すべり性崩壊を引起こす特徴がある。そのため、MGLシステムによる間隙水圧測定や、現況排水条件のせん断強度など、現況状態を正確に求めて品質を確保する。その際、マニュアルを整備することで、一から学んで技術を身につけやすい環境を整備する。
③構造物基礎：軟弱地盤中の杭基礎は、圧密によるネガティブフリクションにより、杭の沈下が生じる。そのため、地盤改良による圧密防止や杭表面のすべり層添付により品質を確保。その際、軟弱地盤の判定から対策工までの流れを多能工化により、一人の人材が習得して行える育成体制を整備して、中朝的な担い手の確保・育成。
(2)盛土におけるICTによる品質確保と3Kの回避
①工法規定による締固め確保：TSやGNSSにより締固め機械の位置を習得して、走行軌跡や締固め回数をリアルタイムで管理することで、締固め不足の防止と均一な施工を行う。これにより、あらゆる土質における施工範囲全面の締固めの品質を確保することができ、ICTの活用により施工のきつさを無くして担い手を確保する。
②機械制御による施工の高精度化：レベル確認や丁張設置などの仮設を省略して、MC建設機械により施工を行うことで、施工の形状を機械制御して、施工の高精度化を図る。これにより、施工における高さや勾配などの正確性を維持することが可能になり、重機周りの作業を無くして危険性を減らすことで担い手を確保する。
③品質確認の自動化：UAV、GNSS観測機による測量や高精度の測位計測機能を利用することにより、施工における高さや、施工形状の管理を自動で迅速かつ高精度に行うことができ、広範囲の盛土管理も容易になり担い手を確保することができる。。
(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
①リスク：品質向上のためICT機械ばかりに頼り、担い手の育成がICT機器の操作等に偏り、根本的な盛土に必要な技術が衰退して、担い手の技術力がなくなる。
②対策：通常の建設機械、測量方法による施工を教育して、応用技術としてICT技術を教育する。通常施工とICT施工の両方の技術を持つ担い手が確保できる。
予想問題 Ⅲ-3 簡易答案
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、雨水による浸透水や地震動による内部亀裂など、外観では把握が困難な地中の劣化状況が原因になることも多い。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、地盤中の劣化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、自然災害における地盤の脆弱性に対応するため、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。
(1)自然災害における地盤脆弱性の課題
①基礎地盤調査における脆弱性の把握：調査段階において、地盤の脆弱性を把握するため、地盤中の地下水位、細粒分、土質分類などの土質情報を調査して、地盤中の劣化の可能性を判断する。
②対策基礎設計におけるリスク回避：設計段階において、地盤の軟弱化や液状化に対する影響を無くすため、基礎構造における耐震設計や杭の支持杭化を施し、地盤中が劣化してもリスクを回避する。
③施工における地盤劣化防止：施工段階において、地盤中の劣化を防止するため、地盤改良や置換えを施すことで、せん断強度を増加させて浸透水や地震動等による軟弱化を防止する。
(2)施工における地盤の劣化防止
①軟弱化防止：雨水等の浸透水に対して地盤が軟弱するのを防止するため、地盤改良や置換え等を実施する。これにより、浸透水による間隙水圧の上昇に伴い地盤のせん断抵抗が低下するのを防ぎ、地盤が劣化するのを防ぐ。
②液状化防止：地震動により地盤が液状化するのを防止するため、地下水位が高く、細粒分が少ない液状化の可能性がある地盤に対して、地盤改良や置換え、支持杭化を行う。これにより、地震動に対して地盤中の粒子の密実化による液状化を防止し、また、支持杭により液状化によるリスクを回避する。
③地すべりの抑止・抑制：大雨や地震により、地すべりが予想される地盤に対して、斜面の排土や擁壁の設置、落石防止策、アンカー等を施し、すべりに対する抑止・抑制を図る。これにより、浸透水や揺れ、すべり面からのすべりを防止する。
(3)解決策に共通して新たに生じるリスクと対策
①リスク：基礎地盤対策を進める中で、積極的な地盤改良、置換え、斜面の排土等により、大量の建設発生土が生じる。これにより、土砂受け入れ先の飽和や、軟弱土などの使用不可能な残土により、土砂の長期放置や運搬に伴うトラックの増加が発生する。そのため、建設発生土の確保に伴う土地の整備や、運搬による排気ガスの増加により、地球環境・生活環境の悪化が生じる。
②対策：発注者による土砂の運搬先や運搬ルートの指定、ストックヤードの整備、他工事との工事管理用の促進を図る。これにより、あらかじめ建設発生土の適正な利用や処分を確保することで、自然環境・生活環境の悪化を防ぐ。
予想問題 Ⅲ-4 簡易答案
我が国では、高度経済成長期以降に急速に整備した社会資本が、今後一斉に老朽化することが懸念されており、既存の社会資本における健全性の確保が求められている。そのなかで、i-Constructionの取り組みによる生産性の向上が求められている。
(1)i-Constructionの取り組みの中で、地盤構造物(盛土、切土、擁壁、構造物基礎等)による、生産性向上にあたり、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。
(1)地盤構造物の社会資本整備に伴う生産性の向上
①ICTの活用による効率化：ICTを活用した省力的な土構造物のメンテナンスや施工により、老朽化したインフラの早急な整備を可能にして、社会資本整備の効率化。
②変状兆候の早期把握：地盤構造物は、雨水による浸透水や斜面の風化、盛土内部の間隙水圧の上昇により盛土構造が劣化する。そのため、間隙水圧の上昇を盛土内部センサーにより一早く把握し、早期対策により健全性を確保する。
③プレキャスト化による整備の迅速化：擁壁の老朽化は、降雨や地震等による過大な土圧や水圧により、ひび割れやブロックずれが発生して機能が喪失する。そのため、背面土砂の排土や置換え、擁壁プレキャストの取替えにより健全性を確保する。
(2)ICT活用による解決策
①UAVによる維持管理：空中写真に比べ機械経費が安く、容易に撮影が行えるUAVにより積極的な維持管理を行う。これにより、膨大な盛土等における変状や劣化の状態確認が容易かつ安全に行えるようになり、自動処理や測量の省力化を可能にすることで、早急なインフラ整備ができる。
②設計～維持管理のシームレス化：CIM・BIMによる3次元設計を行うことで設計の可視化を行う。これにより、設計～維持管理、対策工までの流れをシームレス化することにより、効率的にインフラ整備を行うができる。
③MC建設機械による施工：遠隔操作、無人化が可能なMC建設機械を使用することで、高さ、勾配等を自動制御して、老朽化により健全性低下した土構造物を、安全かつ効率的に整備する。
(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
①リスク：生産性向上のためICT機械ばかりに頼り、担い手の育成がICT機器の操作等に偏るため、根本的な維持管理、補修に必要な技術が衰退して、担い手の技術力がなくなる。それに伴い、ICT機器の故障時に対して、通常施工よりも業務停止の影響が大きくなる。
②対策：通常の建設機械、測量方法による施工を教育した上で、応用技術としてICT技術や操作方法を教育する。通常施工とICT施工の両方の技術を持つ担い手を確保することで、急なICT機器のトラブルにおいても生産性を維持できる。
予想問題 Ⅲ-5 簡易答案
我が国では、毎年のように地震災害、水害、土砂災害等の自然災害が発生している。また、近年では予想を超える大雨による洪水や土砂災害も頻発しており、これらを想定した社会資本の整備が求められている。
(1)予想を超える大規模災害に対して、地盤構造物(盛土、切土、擁壁、構造物基礎等)を整備する中で、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。
(1)大規模災害に対する地盤構造物整備の課題
①大規模災害を想定した基礎地盤対策：大規模な大雨や地震などの浸透水、地震動などにより、構造物基礎地盤が軟弱化するため、地盤改良等により強度増加することで、自然災害に抵抗する基礎地盤を整備する。
②大規模災害を想定した設計：予測を超える大規模災害により被害が増大しているため、降雨強度や液状化強度の変更など、設計段階において大規模災害を想定した安全率や基準の変更を実施する。そのため、大規模災害を想定した設計値により、大規模災害が発生しても崩壊しない地盤構造物を整備する。
③大規模災害を想定した地盤構造物の変状調査：風化や過去の災害により機能劣化がみられる既設地盤構造物などに対しては、事前に大規模災害を想定した地盤構造物の変状形態を想定し、対策工を施すことで大規模災害における崩壊を回避する。
(2)大規模災害を想定した基礎地盤対策
①基礎地盤の軟弱地盤防止：軟弱地盤に対して、地盤改良や置換え等を実施することで地盤のせん断強度を高めて、大規模な大雨等の浸透水により地盤が軟弱化するのを防止して、地盤構造物が崩壊するのを防ぐ。
②基礎地盤のすべり防止：大規模災害に対して、すべりの発生が予測される地盤に対して、斜面の排土や擁壁設置、落石防止策、アンカー等を施し、大規模な地震や大雨によるすべりの抑止、抑制を図り、地すべりにより斜面が崩壊するのを防ぐ。
③地盤の液状化防止：大規模な地震において、液状化が想定される砂質地盤に対して、地盤改良や置換え、支持杭化を実施する。これにより、地震発生による地盤の液状化を防止して、地盤構造物の沈下・変形を防止する。
(3)解決策に共通して新たに生じるリスクと対策
①リスク：積極的な地盤改良、置換え、斜面の排土などにより、大量の建設発生土が生じ、発生土の受け入れ先の飽和や使用不可能な残土により、土砂の長期放置や運搬にともなうトラックが増加する。そのため、土砂確保に伴う土地の整備や運搬に伴う排気ガスの増加により、自然環境・生活環境に影響を及ぼす可能性がある。
②対策：発注者による土砂運搬先や運搬ルートの指定、ストックヤードの整備、他工事との工事間利用の促進を図る。これにより、あらかじめ建設発生土の適正な利用及び処分を確保することで、自然環境、生活環境の悪化を回避する。
予想問題 Ⅲ-6 簡易答案
高度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、トンネル等の構造物においては、新技術の導入による維持管理の高度化、安全性、信頼性、効率性の向上が求められている。一方で、地盤構造物(盛土、切土、擁壁、構造物基礎等)においては、風化や環境変化など考慮すべき要素が多く、構造物ごとに劣化過程評価を行う必要があるため、これらの特徴を踏まえた、より一層効率的な維持管理が求められる。
(1)地盤構造物(盛土、切土、擁壁、構造物基礎等)において、革新的な新技術導入に伴う、点検から維持管理、修繕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。
(1)地盤構造物の維持管理の課題
①ICT施工による品質向上：盛土等は、締固め不足に伴う浸透水の流入により沈下や崩壊を引き起こす特徴がある。そのため、MC建設機械による施工や、UAVによる出来高管理を行い、ICT機械を使用して、設計、施工時の品質を高めて劣化の発生要因を排除することで、点検から維持管理、修繕における負担を無くす。
②内部センサーによる劣化判定：切土等は、せん断抵抗の低い地層や地下水位の影響により地すべり性崩壊を引起こす特徴がある。そのため、MGLシステムによる間隙水圧測定や、現況排水条件のせん断強度など、地盤構造物ごとの現況状態を正確に把握し、維持管理、修繕の優先順位を定めて、効率的な維持管理、修繕を行う。
③設計～維持管理、修繕のシームレス化：CIM・BIMによる3次元設計を行うことで設計の可視化を行う。これにより、設計～維持管理、対策工までの流れをシームレス化することにより、効率的に維持管理を行うができる。
(2)ICT施工による品質向上
①工法規定による締固め確保：TSやGNSSにより締固め機械の位置を習得して、走行軌跡や締固め回数をリアルタイムで管理することで、締固め不足の防止と均一な施工を行う。これにより、あらゆる土質における施工範囲全面の締固めの品質を確保することができ、湧水の侵入等による変状を無くして維持管理、修繕の負担を低減し、効率的に行う。
②機械制御による施工の高精度化：レベル確認や丁張設置などの仮設を省略して、MC建設機械により施工を行うことで、施工の形状を機械制御して、施工の高精度化を図る。これにより、施工における高さや勾配などの正確性を維持することが可能になり、すべりの発生など変状を回避して維持管理の効率化を図る。
③品質確認の自動化：UAV、GNSS観測機による測量や高精度の測位計測機能を利用することにより、施工における高さや、施工形状の管理を自動で迅速かつ高精度に行うことができ、広範囲の盛土管理も容易になり担い手を確保することができる。。
(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
①リスク：品質向上のためICT機械ばかりに頼り、担い手の育成がICT機器の操作等に偏り、根本的な盛土に必要な技術が衰退して、担い手の技術力がなくなる。
②対策：通常の建設機械、測量方法による施工を教育して、応用技術としてICT技術を教育する。通常施工とICT施工の両方の技術を持つ担い手が確保できる。
