管理人のイエイリです。

2025年1月に埼玉県八潮市で発生した道路陥没事故は、下水管内への土砂流入によって、知らず知らずのうちに地下に空洞が広がっていったことが原因でした。

しかし老朽化した下水道管に損傷が見つかっても、すぐに改修工事へ移れるとは限りません。調査や設計、予算措置、発注手続きなどが必要で、工事まで時間がかかることもあります。

道路陥没事故のメカニズム。下水管内に土砂が流入し、地下に空洞が広がっていった（以下の資料、写真：日水コン）

そこで日水コン（本社：東京都新宿区）とキャンベル・サイエンティフィック・ジャパン（本社：埼玉県戸田市）が共同開発したのが「道路陥没予兆検知システム」です。

道路下に空洞が広がってきたら、

ナ、ナ、ナ、ナント、

地下で待ち伏せ

して通報する仕組みなのです。（日水コンのプレスリリースはこちら）

「道路陥没予兆検知システム」の仕組み。道路下にセンサーを設置し、空洞によって生じる圧力変化を検知し、道路管理者などに通報する

空洞を地下で待ち伏せし、道路陥没前に空洞を検知するイメージ

管渠の損傷部から土砂が流入すると、周囲にできた空洞が拡大しながら地表方向へ移動します。その空洞がセンサー位置まで到達すると、土圧や間隙水圧が変化します。その変化を捉えて、道路陥没前に空洞の成長を検知する仕組みです。

路面からの地中レーダーで計測が難しい深部でも、空洞の到達を直接的な圧力変化として捉えられるのが特徴です。

圧力センサーには、ノイズの影響を受けにくいバイブレーティングワイヤー（振動弦）方式を採用し、センサーと変換器の間が長距離でも計測できるようにしています。

計測データは地上の歩道上などに設置した変換器と通信機器を通じ、LTE通信でクラウドへ送られます。電源は太陽光発電と蓄電池を組み合わせた独立電源を採用しているので、配線や電池交換の手間なく運用できます。

クラウドでは、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管理できます。

設置対象は、下水道管渠の局所的な損傷がすでに判明している箇所です。管渠の近くにボーリング孔を設け、管渠の上方1～2m程度の地中に圧力センサーを埋設します。

このシステムは、圧力センサーという土木計測ではおなじみの技術に、通信、独立電源、クラウド監視を組み合わせ、

改修までの見張り番

として、“枯れた”既存技術を使いやすくまとめたところに妙があります。

国立研究開発法人土木研究所内の実験土層では、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ました。

土木研究所内の実験土層を使った実験の様子

穴が空いた下水管を模して、地中の空洞の成長に伴う圧力変化を確認した

ただし、このシステムは道路陥没の発生時期を確定的に予測したり、陥没そのものを防止したりするものではありません。あくまで管渠を改修するまでの補完的な監視手段で、アラート後の点検や通行規制などは、道路管理者や下水道管理者が現地状況を踏まえて判断します。

今後は実際の道路で実証を行い、地下水変動時や地震発生時のセンサー挙動を確認するほか、空洞調査で行う貫入試験を活用するなど、施工コストをさらに下げる方法も検証します。

【イエイリの建設DX先読み】

老朽インフラが増える一方、危険箇所をすべて一度に直すことは現実には難しいでしょう。そこで今後は、「見つけたらすぐ直す」だけでなく、「直すまでの間をデジタルで見守る」という維持管理も重要になりそうです。

点検結果から要注意箇所を絞り込み、センサーで重点監視し、異常があれば管理者が現場を確認する。こうした仕組みが広がれば、限られた人員や予算をリスクの高い場所に集中させるインフラ管理につながるかもしれません。

こうした目的に使える既存技術は山ほどあります。今回の空洞監視システムのように、最適な計測や通信の技術を選び、組み合わせて目的の装置を作る「チョイスエンジニアリング」（イエイリの造語）は、現場の技術者自身が実践できるDX手法として発展が期待されます。