日水コンら、道路陥没の予兆を地中センサーで検知するシステムを共同開発。八潮の陥没事故を機に、改修までの暫定的な安全確保へ

水の建設コンサルタントである日水コンは、キャンベル・サイエンティフィック・ジャパン（埼玉県戸田市／CSJ）と共同で、下水道管渠に起因し道路陥没につながる恐れのある空洞の発生・成長を、センサーで取得したデータから検知する「道路陥没予兆検知システム」を開発したと発表した。

両社は、本システムに関する「道路陥没予兆検出システムおよびその製造方法」について、共同で特許を出願している。

八潮の陥没事故で顕在化した課題。改修完了までの安全確保が急務

本システム開発の契機となったのが、2025年1月に埼玉県八潮市で発生した道路陥没事故だ。

この事故を機に、下水道管渠に起因する道路陥没事故の防止が社会の重要な課題となった。

事故を受けて実施された国土交通省主導の全国特別重点調査では、「緊急度Ⅰ（1年以内に対策が必要）」や「緊急度Ⅱ（5年以内に対策が必要）」の箇所が数多く確認されている。

一方で、管渠の改修には調査・設計や予算措置、発注手続きなどに一定の期間を要する。

そのため、「緊急度Ⅰ」の箇所であっても国が求める対応が困難な場合があり、改修が完了するまでの暫定的な安全確保が求められていた。

管渠近傍の圧力センサーで空洞の到達を検知。地表の陥没前に捉える

本システムは、レーダー波の届かない地中深部にある下水道管渠に対して、管渠近傍の地中に設置した圧力センサーで土圧・間隙水圧の変化を計測するものだ。

空洞がセンサー設置位置に到達した際に生じる圧力変化から、道路陥没につながる恐れのある空洞の発生・成長を検知する。

具体的には、管渠の局所的な損傷が判明している箇所において、管渠の上方1〜2m程度離れた位置にセンサーを設置する。

管渠への土砂流入に伴い、拡大しながら地表へ向かって移動する空洞を捉える仕組みだ。

センサーの設置位置や管渠の埋設深さ・損傷状況によっては、地表面の道路陥没に至る前段階で空洞を検知できる。

役割分担としては、日水コンが道路陥没メカニズムに基づく計測箇所の設定やセンサーの設置・施工方法の検討、土層実験、クラウド側の監視システムの構築を担う。

一方のCSJは、バイブレーティングワイヤー方式センサーや独自の変換器の提供、計測・通信システムの構築、現場側のデータ収集・通信装置の開発を担当した。

ノイズに強いセンサーと独立電源で遠隔監視。土研の実験で検知を確認

システムの特長は3つだ。

• 地表面からの調査が困難な地中深部の土圧・間隙水圧を計測できる
• 弦の張力変化による振動周波数の変化を計測する「バイブレーティングワイヤー（振動弦）方式」の圧力センサーを採用したことである。ノイズの影響を受けにくく、センサー検出部と変換器の間が長距離でも計測できる
• LTE通信と独立電源による遠隔監視だ。計測データは、地上に設置した変換器・通信機器を介してLTE通信でクラウドへ無線送信され、各種装置は太陽光発電と蓄電池を組み合わせた独立電源で動作する。

クラウド上では、予兆検知アラートや計測値のトレンド、機器の死活監視などを遠隔で管理できる。


なお、土木研究所内での土層実験では、空洞の発生・成長を再現し、その成長に伴う圧力変化をセンサーで計測できることを確認している。

ただし本システムは、管渠改修までの期間における補完的な監視を目的とするもので、道路陥没の発生を確定的に予測・防止するものではない。

今後は、実験土層で得られた成果を踏まえ、実際の道路における実証を通じて、地下水変動・地震発生時のセンサーの挙動などを確認する。