技術士試験問題と模範解答と解説 2021年　令和3年

建設部門模範答案
選択科目
道路　　�U-1-1 　�U-1-4
　　　　　�U-2-1 　�U-2-1
　　　　　�V-1 　　�V-2 　　�V-2
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道路　 �U-1-1
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道路計画における一般的な交通需要推計手法の概略手順を説明せよ。また、当該手法の持つ課題と留意点について述べよ。
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答案1/1 専門事項：道路構造物設計
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１.概略手順
�@発生・集中交通量（ゾーン別起終点合計総和量推計）
�AOD交通量分布の推計（ゾーン相互間交通量の推計）
�BOD交通量分担の推計（ゾーン相互間各交通機関の交通量の推計）
�COD交通量配分の推計(起終点間各径路交通量推計)
２.交通需要推計の課題と留意点
1）課題：交通量の因子の人口を現状に一致させる。
留意点：人口設定の「将来フレーム」と「推計モデル」を統一するために5年毎に交通需要見直しを行う。
2）課題：時間帯別の交通量を解析し明確化する。
留意点：交通ネットワーク施設の物理的な性能条件と施設利用者の選択行動から構成される、動的なネットワークモデルを解析しその方法をシュミレーションモデルとして構築し精度を高める。
3）課題：渋滞現象などの動的な交通量を解析し明確化する。
留意点：動的な交通量を反映したリンクパフォーマンス関数の設定方法として、BPR関数やDavidson関数のパラメータを推計し精度よく設定する。設定は、時間帯別交通量配分と交通シミュレーションを結合した、マクロ-ミクロ結合交通流動分析法を行う。
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道路　�U-1-4
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土工工事において施工プロセスの段階でICTを全面的に活用する工事をICT土工と言うが、ICT土工の効果を2つ説明せよ。また、ICT土工における出来形管理の手法を具体的に2つ挙げ、それぞれの概要を説明せよ。
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答案1 専門事項：道路設計
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1.ICT土工の効果
（1）作業の効率化
3次元設計データをICT建設機械に読み込ませ、マシンコントロールを起動することで、設計面に沿った動きをするように建設機械を制御する。これにより、重機オペレーターは、土工時におけるのり面整形等の確認作業を軽減でき、作業の効率化が図れる。
（2）安全面における効果
MC/MGを搭載したICT建機を用いることで、オペレーターはICT建機の画面上で現況の施工状況と設計データを確認しながら作業ができるため、現地の補助作業員を大幅に減らすことができ、重機との接触事故を抑制できる。特に、視界が不安定な夜間作業において、作業員の安全性が向上する。
2. 出来形管理の手法
（1）３次元MGブルドーザ
GNSSによりブルドーザの排土板の位置・標高をリアルタイムに取得し、ICT建設機械による施工用データとの差分を表示し、排土板を誘導する3次元MG技術を用いて土工を均一に敷き設する。
（2）MCによるのり面管理
バックホウに設置したGPS、ストロークセンサ等から得られるバケット刃先位置を把握し、MCにより刃先が設計面に沿って動くため、設計面に達すると建設機が自動停止するため、掘り過ぎを防止できる。
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道路　�U-2-1
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近年、未就学児を中心に子供が日常的に集団で移動する経路等の安全確保に関心が高まっており、ある市街地において生活道路を含めた緊急的交通安全対策が検討されている。この対策の責任者として、下記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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答案1/2 専門事項：道路構造物設計
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１．調査、検討すべき事項
（１）見通しの良い道路や幹線道路の抜け道などの速度が上がりやすい箇所を調査し、ハンプや狭さくの設置を検討する。
（２）道路が狭く見通しの悪い箇所を調査し、一時停止、減速を促す路面標識の設置を検討する。
（３）歩車道の区別がない箇所や大型車の往来のある箇所を調査し、防護柵やライジングボラードの設置を検討する。
２.業務を進める手順で、留意・工夫を要する点
（１）ETC2.0ビックデータ活用による調査精度向上
調査に当たってはETC2.0から得られるプローブデータから速度情報や位置情報などのビックデータをAIで解析を行い調査精度の向上を図る。
（２）ハンプ、狭さくの設置
交差点手前など速度低減を必要とする箇所にハンプを設置する。狭さくはポールを設置し車両通行幅を狭くし車両通行速度を低減させる。ハンプとセットの設置で速度低減効果が増すため、特に横断歩行者の多い横断歩道部に設置する。
（３）路面標示の設置
路面にスクールゾーンなどを表示し、通学路区間を明示する。特に歩車道境界の無い狭い道路上に設置する。また、イメージハンプとセットで設置をすることにより速度の抑制や慎重な運転の促進を図る。
（４）防護柵、ライジングボラードの設置
歩道の指定が出来ない狭い道路には防護柵を設置する。歩行者専用道路時間帯がある道路には路面昇降型ポールであるライジングボラードを設置し、時間帯によりボラードを上昇させ物理的に車両進入を不可とし歩行者を保護する。
３.関係者との調整方法について
（１）周辺住民に限られた財源で安全対策を行うため、危険箇所のビックデータを解析し危険箇所の優先順位の高いものから対策を行うことで承諾を得ておく。
コストアップ要因を避けつつ、安全対策も重点的に進められる。
（２）警察の交通事故データと照らし合わせ、個々の場所で設置効果が高く施工時間が短い安全対策を提案する。緊急性の高い場所には可搬型ハンプの設置を提案し、道路規制時間を短縮しコストアップや大工事を避けて警察の了承を得る。
（３）防護柵の設置では、既設埋設物の移動距離短縮や移動させずに設置を行うため、根入れが短い支柱や支柱基礎を埋設式連続基礎（二次製品）にし、コストアップや大工事を避けて道路占用者の了承を得る。
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答案2/2 専門事項：道路設計
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1.調査検討すべき事項
（１）速度超過箇所の調査
ETC2.0、CCTV映像、交通監視カメラ等を用いて速度超過箇所を調査する。そして、周辺の立地状況を考慮し、道路線形の修正可否を検討する。
（２）急ハンドル箇所の調査　
ETC2.0、道路線形等のデータを基に急ハンドル箇所を調査する。歩道や反対車線に逸脱する可能性が高い区間には、防護柵等の設置を検討する。　
（３）事故につながりやすい右折が多い箇所を調査
右折占用車線や右折専用の信号現示等が無く、事故発生率が高い右折箇所を調査する。衝突事故後、または衝突事故回避時に車両の暴走が懸念されるため、防護柵等の設置を検討し、歩行者の安全性を確保する。
２.業務を進める手順
（１）危険箇所の整理
地図上より幼稚園、小学校、大規模商店、老人ホーム等が立地している箇所を把握し、歩行者密度が高くなる箇所を整理する。その箇所と速度超過や、急ハンドル発生箇所等をマッチングさせ、一致する箇所を危険箇所とし、優先的に事故対策を行う。
（２）車両の暴走防止
急カーブ部や見通しの良い急な下り勾配等を対象に、車線逸脱が生じる限界速度を算出する。なお、限界速度は道路構造令の速度式を用いる。そして、走行速度が限界速度に近く、危険性の高い箇所を優先的に車両速度感知可変表示システム等により、速度抑制を図る。
（３）歩行者と車両との接触回避
交差点内の右折事故を抑制するため、リアルタイムモニタリングを実施し、右折車の量に比例して信号時間を延ばす。但し、直進車の渋滞が懸念されるため、需要予測信号制御により、直進車と右折車の信号時間のバランスを図る。
生活道路では、ETC2.0等により走行履歴や走行速度、台帳から防護柵が未設置で見通しの良い直線区間を把握する。そして、その箇所を対象にハンプを設置し、走行速度を30km/h未満とする。さらに登下校の時間帯はライジングボラードを作動させる。
３.関係者との調整方法
一般的な交通量調査では、労働条件による調査員の安全確保、データ整理の品質、情報流出が懸念される。
そこで私は、コストは高くなるが発注者にスマートフォンのGPSデータやカーナビ、ETC2.0等のビッグデータ解析を提案する。これにより、事業主の社会的責任（品質、安全性）と取集データ（歩行者密度、走行速度、加速度等）の質と量を向上させる。
設計会社はこれらのデータを基に、危険箇所を把握して対策案を提案して、歩行者の安全性を確保する。
上記の手法を用いて、関係者（発注者、設計会社等）を取りまとめる。
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道路　�V-1
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　高速道路ネットワークの進展に伴い、社会経済活動における高速道路の役割の重要性は増加しており、持続的な経済成長や国際競争力の強化を図るため、高速道路をより効率的、効果的に活用していくことが重要である。しかし、わが国では、限られた財源の中でネットワークを繋げることを第一に高速道路の整備を進めてきた結果、開通延長の約4割が暫定2車線区間となっており、諸外国にも例を見ない現状にある。
このような状況を踏まえて、以下の問いに答えよ。
(1)暫定2車線について、技術者としての立場で多面的な観点から3つ課題を抽出し、それぞれの観点を明記したうえで、課題の内容を示せ。
(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)すべての解決策を実行しても新たに生じるリスクとそれへの対応策について、専門技術を踏まえて考えを示せ。
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答案1 専門事項：道路設計
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1.多面的な課題
（１）予防保全
地盤リスクマネジメントを考慮して、高リスク区間では地すべり土塊を除去して緩勾配のり面を採用して崩壊リスクの低減を図る。また、凍結防止剤の影響を受けやすい鉄筋にエポキシ樹脂塗装鉄筋を採用し、PC上部工や壁高欄における鉄筋の防食性を向上させる。
（２）広域道路ネットワークの確保　
土砂災害等による道路ネットワーク寸断の危険性が高い箇所を優先的にスマートICを設置する。そして、一般道を代替路として使用する。また、国道と地方道とのアクセス道も設置して広域的に交通流を確保し、高速道路交通寸断時に交通流を分散させて一般道の渋滞を抑制する。
（３）交通事故防止
暫定二車線区間では、中央端がラバーポールと縁石のみとなっているため、反対車線への飛び出し事故が生じやすく、4車線区間と比較して死亡事故率が約2倍となっている。よって、速度抑制舗装や注意喚起標識、ワイヤーロープ防護柵の設置による飛び出し事故の防止を図る。
２．最も重要な課題「予防保全」とその対策
（１）土砂流出の抑制　
レーザープロファイラーによるレーザ計測等により、高精度・広範囲に崩壊地や地すべり等の危険個所を絞り込む。その後、危険個所においては、簡易式静的貫入試験、現場一面せん断試験により、短時間でN値やC、φ等の強度パラメータを調査し、初期スクリーニングを行う。その後、常時モニタリングを実施し、変状が確認された際は土砂流出対策を実施する。
（２）高速道路と一般道との連携強化
土砂災害発生時に交通機能が途絶えないように、脆弱区間前後に高速道路から一般国道へのアクセス路を設けて機能強化を図る。アクセス路は、IC間隔や道路利用状況、防災拠点となる道の駅の立地等を踏まえて設定する。これにより、交通流の寸断を回避する。
（３）維持管理による通行規制抑制
補修・補強時における通行規制を抑制するため、メンテナンスフリー構造とする。すなわち、RC構造物に耐食鉄筋、耐凍害性やASRに対する抵抗性が高い高耐久BFSコンクリート、コンクリート桁の断面補修・補強に炭素繊維プレート等の高耐久性構造とする。
3. 新たに生じるリスクと対応
リスク：ネットワークの障害は、土砂災害箇所数に比例せず、予想に反してそれ以上に広域に広がる危険性がある。橋の場合、20％閉鎖すると、道路ネットワーク障害は40％にも及ぶとの報告もあることから、一部の高速道路IC・JCTで災害、不通があるだけで、広範囲に道路ネットワーク障害が拡大する。
対策：ネットワーク全体の強靭化を図るため、複数路線の複合箇所となる、高速道路IC・JCT部ののり面をグランドアンカー等により優先的に補強する。また、補強後もCCTVカメラ等を用いてモニタリングを行い、変状を予測して予防保全を行う。

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道路　�V-2
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高速道路ネットワークの進展に伴い、社会経済活動における高速道路の役割の重要性は増加しており、持続的な経済成長や国際競争力の強化を図るため、高速道路をより効率的、効果的に活用していくことが重要である。しかし、わが国では、限られた財源の中でネットワークを繋げることを第一に高速道路の整備を進めてきた結果、開通延長の約4割が暫定2車線区間となっており、諸外国にも例を見ない現状にある。
このような状況を踏まえて、以下の問いに答えよ。
(1)暫定2車線について、技術者としての立場で多面的な観点から3つ課題を抽出し、それぞれの観点を明記したうえで、課題の内容を示せ。
(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)すべての解決策を実行しても新たに生じるリスクとそれへの対応策について、専門技術を踏まえて考えを示せ。

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答案1/2 専門事項：道路設計
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１.多面的な課題
（１）予防保全
地盤リスクマネジメントを考慮して、高リスク区間では地すべり土塊を除去して緩勾配のり面を採用し、のり面崩壊のリスクを低減する。これにより、豪雨時における土砂流出を抑制し、交通流を確保する。
凍結防止剤や飛来塩分の影響を受けやすい区間は、エポキシ樹脂塗装鉄筋等を採用し、PC上部工や壁高欄における鉄筋の防食性向上を図る。これにより、維持管理における交通規制回数の抑制を図り、交通流を確保する。
（２）広域道路ネットワークの確保　
現況の道路整備状況から、土砂災害や橋梁の損傷等により道路ネットワークが寸断する危険性が高い区間を把握する。そして、その区間を優先的にスマートICを整備し、一般道を代替路として使用する。また、一般国道と地方道とを結ぶアクセス道も整備し、広域的に交通流を確保する。これにより、高速道路交通寸断時に交通流を分散でき一般道における渋滞を抑制する。
（３）交通事故防止
暫定二車線区間では、中央端がラバーポールと縁石のみとなっている区間が多いため、反対車線への飛び出し事故が多発している。そのため、4車線区間と比較して死亡事故率が約2倍と高くなっている。よって、曲線区間や急な下り区間、見通しの良い直線区間においては、速度抑制舗装や注意喚起標識による速度抑制、ワイヤーロープ防護柵の設置による反対車線への飛び出し防止を図る。
２.最も重要な課題「予防保全」とその対策
（１）土砂流出の抑制　
レーザープロファイラーによるレーザ計測と空中写真の撮影を同時に行い、立体画像データを収集して地形起伏図から地形判読を行う。そして、高精度・広範囲に崩壊地や地すべり等の危険箇所を絞り込む。危険箇所については、簡易式静的貫入試験により短時間でN値やC、φ等の強度パラメータを調査し、初期スクリーニングを行う。その後、地盤変位センサー等を配置して常時モニタリングを実施し、変状が確認された際はグランドアンカー等でのり面補強を行い、レジリエンスを強化する。斜面保全を行う事で豪雨時における土砂流出を防止し、交通流を確保する。
（２）高速道路と一般道との連携強化
土砂災害発生時に交通機能が途絶えないように、脆弱区間前後に高速道路から一般国道へのアクセス路を設けて交通機能を強化する。なお、アクセス路は、IC間隔や道路利用状況、防災拠点となる道の駅の立地等を踏まえて設定する。また、交通障害により交通寸断が生じた場合は、交通障害発生地点の手前で車両をUターンさせ、付近のICから一般道路に誘導することにより、交通流を確保する。
（３）維持管理による通行規制の抑制
インフラの長寿命化を図るため、塩害の影響が大きい地域では、RC構造物に耐食鉄筋、高耐久BFSコンクリート等を採用する。また、コンクリート桁の断面補修・補強に炭素繊維プレートを採用する。これにより、維持管理における交通規制回数を抑制し、交通流を確保する。
橋梁のコンクリート床版を補強する際に、上面増厚床版部剥離補修システム（床板下面からの補強）を採用する。これにより、車両交通を確保した状態で床板補強が可能となる。
３.新たに生じるリスクと対応
（1）リスク
ネットワークの障害は、土砂災害箇所数に比例せず、予想に反してそれ以上に広域に広がる危険性がある。事実、橋の劣化予測では、20％の閉鎖で、道路ネットワーク障害は40％に及ぶ報告がある。高速道路においてもIC・JCTで故障車や土砂災害が発生すると広範囲に道路ネットワーク障害が拡大する。
（2）対策
ネットワーク全体の強靭化を図るため、複数路線の複合箇所となる、高速道路IC・JCT部ののり面をグランドアンカー等により優先的に補強する。また、補強後もCCTVカメラ等を用いてモニタリングを行い、変状を予測して予防保全を行う。
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答案2/2 専門事項：道路構造物設計
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１．暫定2車線の3つの課題
１)重大事故を防止し対面通行安全性向上
車両の飛び出し事故防止のためETC2.0のビックデータを利用し重大事故要因を分析し、現地条件や事故形態に応じた注意喚起看板や速度抑制路面標示を効果的に行うことが課題である。
　２)道路ネットワーク機能の強化
追越しが出来ないため、低速車両により渋滞が発生する。渋滞を回避するため高速道路の代替え機能を有する直轄国道などとのアクセス性を強化しダブルネットワーク化を行うことが課題である。
　３）スマートインターチェンジの整備
渋滞や事故を回避するため、サービスエリアやパーキングエリアおよびバスストップより並走する道路へアクセスできるスマートインターチェンジの整備を図ることが課題である。
２−１最重要課題１）重大事故を防止するための安全対策。
２−２解決策
　１）ETC2.0車載器搭載車両が道路上の路側機を通過し得られる車両の挙動データなどのプローブ情報を、ビックデータ化して分析を行い、潜在的な事故発生の可能性が高い箇所を抽出し、路面標示による注意喚起を行うことで視認性向上を図り事故対策を行う。
　２）ETC2.0車載器と路側機による双方向通信により、運転者に急ハンドルや急ブレーキによる事故多発地点の注意喚起を行うことで事故を未然に防ぐ。
　３）ETC2.0車載器と路側機による双方向通信により、運転者に渋滞箇所をリアルタイムで注意喚起を行うことで追突事故を未然に防ぐ。
３−１新たに生じうるリスク
　１）運転者が注意喚起の路面標示を見落とし事故が発生する。
　２）経年変化による車載器や路側機のセンサーの劣化による双方向通信の障害で正確な注意喚起が行えず追突事故が発生する。
３−２対策
　１）薄層舗装やイメージハンプを設置することにより視認性を向上し事故を防止する。
　２）路側機の定期点検を計画的に行い故障のある路側機はすぐに交換する。
　３）路側機の停電に対応するため無停電装置（蓄電池）を順次設置する。
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