戸田建設株式会社 研究開発活動 (2024年3月期)

当社グループは、社会、顧客及び社内各部門のニーズやCSRに的確に応えるため、技術開発統轄部を中心に技術部門の総力を結集して、基礎的研究から新製品開発までの幅広い研究開発活動を行っております。特に重要なテーマについては「技術研究開発プロジェクト」を起こし、全社的な取り組みで短期間に開発を行い着実に成果を上げております。また、西松建設㈱との共同研究をはじめ、公的機関、大学、異業種企業、同業他社との技術交流、共同開発を積極的に推進して、多様な分野での研究開発の効率化を図っております。
当連結会計年度における研究開発費の総額は3,888百万円であり、セグメント別では建築事業において1,749百万円、土木事業において2,139百万円であります。
また、セグメントごとの研究開発活動は以下のとおりであります。

(建築及び土木)
(1) 建築環境関連技術
ZEB(ネット・ゼロエネルギー・ビル)を達成した上で、緑化や木材の利用などによるCO2の吸収・固定化などによりライフサイクルにおけるCO2収支をマイナスとすることを目指し運用を開始した技術研究所の「グリーンオフィス棟では、エネルギー消費量を計画値と比較して約25%低減し、実績としても『ZEB』を達成しました。また、緑化によるCO2の吸収量の算定に関しては千葉大学との共同研究で取組んでおります。さらに新たな創・畜・省エネルギー技術を検討しており、ネットゼロ社会への加速に向け、さらなる技術開発にチャレンジしております。
さらに、技術研究所においては、構造・施工実験棟屋上に4種類の太陽光パネルを設置し、所内の省エネルギーを図るとともに、発電効率、天候や気温による性能、パネルの経年劣化、ライフサイクルコストの違いなどの比較検討を進めております。これらの活動により、環境省が「30by30」目標達成に向け推進する「自然共生サイト」に、2023年10月に認定されました。
また、グリーンオフィス棟の壁面緑化が、(公財)都市緑化機構が主催する「屋上・壁面緑化技術コンクール」で、日本経済新聞社賞に選出されました。
当社ではZEBの普及を目指すことで、当社が引き渡した建物の運用中のエネルギー使用量及びCO2排出量の削減に取組んでおります。

(2) 生物多様性関連技術
生産性向上の観点から、バイオフィリックデザインを取り入れた緑が豊かな環境をオフィス内に配置する設計手法に関して、印象評価の実証実験を実施し、研究に取組んでおります。
技術研究所の緑地では、2015年に関東・水と緑のネットワーク百選に選出され、その後、2018年からは、全ての植物に地域性在来植物を採用するととともにトレーサビリティ認証を取得したビオトープ「つくば再生の里」を造成しました。これら敷地全体の緑化を対象に、SEGESそだてる緑(シージェス:社会・環境貢献緑地評価システム)の認定を2022年8月に取得しました。
今後も多様な緑地の整備や維持管理に取り組み、得られた知見を緑の価値向上、及び地域の生物多様性の向上に繋げてまいります。

(3) 放射性廃棄物処分の関連技術
放射性廃棄物処分関連技術としては、地下深部での地震動測定と耐震性評価、ベントナイトに関する技術の開発に取組んでおります。また、海外情報調査、新規制基準制定に伴う学会標準改定の業務、原子力発電所の廃炉に関する調査実績があります。


(4) 超高層建物構工法関連技術
超高層RC造では、SuperHRCシステムを積極的に採用し、建設中を含めて延べ60棟に適用しております。2016年2月に竣工した55階建て超高層集合住宅では設計基準強度200N/mm2の超高強度コンクリートを採用しました。また、現在施工中の35階建て超高層集合住宅では、西松建設㈱と共同開発したコンクリート強度打ち分けプレキャスト梁工法(フュージョンビーム工法)を採用し、施工の効率化を図っております。また、一部をプレキャスト化した高強度コンクリート連層耐震壁(コアウォール)を開発し、弊社保有の端部RC中央S梁工法と組み合わせて、広い執務空間を有する超高層事務所ビル構築技術を確立し、施工中の新TODAビルに採用しております。
コンクリート充填鋼管(CFT)造では、鉄筋を内蔵した鋼管に高強度のコンクリートを充填した高強度Super CFT造を開発し、構造評定を取得しました。設計施工で高さ178mの複合ビルや設計中の案件を含めて100棟以上の実績があります。また、充填コンクリート強度150N/mm2のCFT柱を新TODAビルに採用しております。

(5) 木造架構関連技術
共同開発により中高層木造建築架構技術を開発し、10階建ての木造共同住宅をモデルプランとして日本建築センターの個別プラン構造評定を取得(2022年10月14日)しました。本技術は、建物の柱・梁・耐震壁に木材を使用した環境配慮型木質架構を構築する技術で、10階程度の高層建物に適用できます。共同開発はさらに進み、現在は中高層事務所ビルに適した2方向ラーメン架構の開発を継続して実施しており、2024年度中に11階建事務所ビルの構造評定を取得する予定であります。また、CLT材を耐震壁として使用する技術を開発中であります。

(6) 免震・制振技術
地震の揺れに応じて減衰性能を電気的に切り換え、小中地震から大地震まで幅広い範囲で揺れを抑えることが可能な「セミアクティブダンパー」(2021年4月1日大臣認定取得)、電源を用いず減衰のON/OFFを切り換える「自己復元型トリガー機構」(2022年9月9日日本建築センター評定取得)を開発しました。また、想定外の大地震に対して免震建物が周囲の擁壁などと衝突した場合の安全対策、津波や洪水などに対する免震構造の水害対策技術の開発も実施しており、水害対策作技術については現在施工中の建物に採用しております。
精密生産施設の微振動対策技術では、「オイルダンパー付き弾性すべり支承」を開発し、2016年2月に生産施設に採用しております。また、環境振動対策として、OAフロア下に収納可能な小型AMDを開発し、製品化し、事務所ビルに採用しております。

(7) BCP関連技術
東日本大震災の教訓を受け、地震後の建物の損傷を迅速かつ的確に評価可能な地震モニタリングシステム「ユレかんち」を、BCPのためのソリューション技術として展開しております。「ユレかんち」はIoT技術を応用したローコストなシステムであり、遠隔地から事務所、工場等の複数建物の一括監視を可能にしております。社内物件26棟、自社施工物件25棟、外販として61棟に採用しております。

(8) 天井脱落対策技術
在来工法天井の落下・脱落防止対策として、特定天井にも適用可能な高い耐震性能を有する「ペアロッククリップ」を開発し、2016年9月より当社の施工現場で標準的に採用されております。
また、天井内に多数設置される斜め材の代わりに、門型の抵抗部材を集約して設置し、天井内に多くのスペースを確保しながら、高い耐震性能を実現する「門天工法」を開発しました。「門天工法」は、日本建築センターの評定を取得(2017年12月11日)し、現在2物件での採用実績があります。

(9) 基礎・地盤関連技術
場所打ちコンクリート杭について、常時及び地震時における支持力及び引抜き抵抗を向上させ基礎構造の減量化・合理化を図るための「Me-A工法」を開発し、高層建物への適用など水平展開を進めております。2024年3月時点で共研他社も含めて767件を超える実績があります。
山留め壁の本設利用技術である「RCS合成壁/杭工法の剛性構造としての性能(TO-SCW工法)」及び「PSPⅡ工法-芯材を有するソイルセメント改良体工法-」を改良し、ベターリビングの評定及び日本建築総合試験所の性能証明を取得しました。現在改良後3物件で採用しております。


(10) 建築仕上げ材料関連技術
脱炭素化に向けた取り組みとして、古紙を原料としたパルプモールド製の内装材を開発し、不燃認定を取得しました。また、木質材料の利用拡大を目指し、積極的に技術研究所内に採用するとともに、耐久性評価などの研究開発を進めております。
臭気対策として「オドキャッチャー(ゼオライト配合消臭塗料)」を開発し、医療施設等に展開しております。
美術館・博物館における工期短縮に寄与する技術として、「アルカリ汚染対策工法」を開発し、実績を増やすととともに、有機酸類も含めた空気質管理のデータを蓄積し文化施設の品質向上に取組んでおります。

(11) 建築生産システム関連技術
次世代の施工技術では、施工中の新TODAビルで以下の技術の実証施工を行いました。BIMデータを活用した「鉄骨柱自動計測・調整システム」、BIMや衛星測位を利用した「タワークレーン3次元自動誘導システム」及び「タワークレーンの遠隔操作システム」、さらに「仮ボルト不要接合工法」や「吊荷旋回制御装置」と連動した「鉄骨自動化システム」。そのほかにも、本設エレベーターを工事期間中より使用可能とすることで、仮設エレベーターを早期撤去し、仕上げダメ工事の早期着手を目指した、「本設エレベーター仮設利用システム」の実証施工。ロボット技術では、SLAM技術を用いた自律搬送ロボと工事用エレベータが連動する「垂直・水平自動搬送システム」を採用しました。以上の技術については、今後着工が控えている高層ビル建設に採用すべく、さらに技術を改良してまいります。
解体技術としては、鉄筋コンクリート造の鉄筋に直流電源を通電することで加熱し、鉄筋の熱膨張とコンクリートとの付着力低下を利用して構造物を脆弱化する「マスホット工法」を、道路橋の床板架け替え工事における道路封鎖期間の短縮に貢献する技術として、実現場で実証試験を行う予定です。
その他の開発済み施工技術では、水の凍結膨張圧を利用した現場造成杭の杭頭余盛り部の静的破砕処理工法「しずかちゃん」の社内実績が、2024年4月時点で871本となりました。社外での採用実績についても、5件100本となっております(社内実績との合計は971本)。社内外ともに、積極的に情報を発信するため「しずかちゃん ホームページ」を開設しております。
今後も、建設現場における生産性の向上とともに、現場周辺環境への配慮やCO2排出量低減に寄与する技術開発を進めてまいります。

(12) ICT施工管理関連技術
ICT及びIoT技術を活用し、現場の安全・品質の向上、施工効率を高めることを目的に、様々なシステム開発を実施しております。
まず、建設現場の作業者に対する熱中症の防止などを目的として㈱村田製作所と共同で開発した、生体情報や周囲環境(作業環境)をヘルメット取り付け型センサデバイスでリアルタイムに監視する「作業者安全モニタリングシステム」に、「危険エリア検知」「ヒヤリハット検知」などの新たな機能を追加するとともに、更なる展開を図っております。
品質向上、生産性向上については、鉄筋の立体配置を認識する「配筋検査システム(AIカメラと専用アプリ)」を、PLT(Prime Life Technologies)とともに21社の建設会社と共同で進めており、2024年4月より導入を開始しました。建物内通信環境の整備については、「ウエーブガイドLANシステム」を工事期間中の仮設通信環境として活用する他、これまで電波が届かなかったELVシャフト内に設置することで、引渡し後の建物への本設通信環境整備として、Wi-Fi環境を切れ目なく提供し、スマートフォン通信のほか、サービスロボットが階をまたいで動作できる通信技術として設置を始めております。
その他、建設工事中のCO2排出量削減を目的とした、カーボンニュートラルに向けた技術開発、及びAR・MR等の画像処理技術を活用したコンテンツやシステムの開発にも、引き続き取組んでおります。


(13) 音響・遮音関連技術
ホールなどの大空間における音楽・講演等をより快適に聴くことのできる空間を提供する室内音響関連技術、交通騒音や隣室騒音等の聞きたくない音を低減する遮音関連技術の双方の研究開発を実施し、多くの実物件で採用しております。
防音壁などの先端部に取り付けることで大きな騒音低減効果が得られるエッジ効果抑制パネル「エッジサイレンサー」を開発し、工事中の騒音対策だけでなく本設にも採用し、日本音響学会技術開発賞を受賞しました。
集合住宅で問題となる重量床衝撃音に対して、天井内に敷設するだけで低減できる、床衝撃音低減材「サイレント・ドロップ」をフクビ化学工業㈱と共同開発し、建材設備大賞を受賞しました。
技術研究所内では音に関する様々な事象を高精度に体験できる音場シミュレーターを拡張・更新しております。また、敷地境界における騒音予測システムの開発や、雨水流水音の低減対策仕様の標準化など関連技術の社内展開を図っております。

(14) シールド関連技術
シールド工法の分野では、狭隘な都市域において発進立坑用地の確保を容易にするために開発した「省面積立坑システム」は、当社施工28件、他社施工分を含めると47件の現場採用実績を持ちます。地盤変状の抑制を目的に開発した「掘進停止時裏込め注入システム」、気泡シールドで使用する安全性・経済性に優れる新たなる気泡剤「LT2」及びシールドの発進到達の効率化を図った「バサルト繊維を用いた仮壁直接切削技術」に関しては実用化を図るとともに、効率化・品質向上を図る目的でAIを活用した「AI Transformシールド」の開発も進めております。また、推進工法の分野では、呼び径3500を超える超大口径推進工事の実績を積み上げるとともに、推進工法を応用した「交差点アンダーパス工法」、「非開削トンネル構築工法(さくさくJAWS工法)」等の技術を開発し、営業展開、現場適用に取組んでおります。

(15) 山岳トンネル技術
増加基調の山岳トンネル工事に対応する技術として、覆工品質の向上、支保・補助工法技術の改良、調査計測技術の高度化、環境負荷低減、自動化・高速施工などに係る技術開発及び現場採用に積極的に取組んでおります。
覆工品質の向上については、覆工コンクリートの充填センサである「ジュウテンミエルカ」の開発が完了し、打設状況の可視化ツールとして一般販売を開始しました。支保・補助工法技術については、吹付けリバウンドが低減できる「Me吹付けコンクリート」、ロックボルト軸力が可視化できる「Eye Washer」、防水シートの損傷防止に寄与する「突起レスロックボルト」、脚部補強工の「NT-Support」の現場適用に取組んでおります。調査計測における切羽前方地山の可視化ツールとして開発した「DRiスコープ」は、2017岩の力学連合会フロンティア賞を受賞し、さらなる現場採用を推進するとともに、新たな調査技術として近赤外線カメラを活用した岩盤評価の開発を進めております。環境負荷低減技術についても、帯電ミストを用いた粉じん抑制技術や発破低周波音抑制技術の開発を行い現場採用に取組んでおります。また、生産性向上を目指した自動化・高速施工技術としては、各工種の自動化システム(発破装薬、ずり出し、吹付け、鋼製支保工建て込み、ロックボルト打設、覆工打設及び覆工プレキャスト化など)やコンピュータジャンボの穿孔データとAI技術を活用した地山評価及び発破設計のシステム開発に取組んでおります。

(16) コンクリート技術
設計基準強度200N/mm2の超高強度コンクリートや、収縮を低減させることでひび割れを防止し高耐久化を図るコンクリート(低収縮コンクリート)の開発・現場で採用しております。さらに、収縮をほとんどゼロにした極低収縮コンクリートを共同開発し、複数の現場で採用しておりますが、2020年度にはBSL-4(バイオセーフティレベル4)を要求する高気密性実験施設の実験室躯体にも採用しました。また、コンクリート工事の生産性及び品質を向上する高機能性流動化剤を開発し、全国並びにグループ会社に展開しております。
環境配慮型コンクリート(低炭素性)に関する技術を西松建設と共同開発し、2023年に建設審査証明(建築)を取得致しました。これにより全国の工事現場への展開が可能になりました。
品質管理に関して、コンクリートの現場受入時の品質管理システムやコンクリート施工時の打重ね時間管理システムを構築しました。また、(独)土木研究所との共同研究である「ボス供試体によるコンクリート構造物の品質検査法」については、JIS規格として制定され、国土交通省地方整備局の橋梁直轄工事に採用されております。

既設コンクリート構造物の健全度評価技術として、透気・透水試験器を用いた評価方法を開発し、実際の調査・点検業務に展開しております。

(17) インフラ再生技術
既設トンネル等の補修補強工法として、新しい無機系繊維材料を用いた「BFP修繕工法」を開発しました。本工法は連続繊維をプレート状に加工し、トンネル覆工内面に設置することで耐荷性や変形性能を向上させる工法であり、鉄道トンネルを主体として現場展開しております。また、高速道路等の「既設床版架替えに係る新型継手工法」を開発中であり、今後、老朽化したインフラ再生技術の開発について積極的に取組んでまいります。

(18) 社会基盤整備関連技術
わが国の持続的発展を図る上で、社会基盤整備は急務の課題であり、それらを支援するために各種の技術提案及び開発を実施しております。山岳トンネルにおける「発破装薬自動化技術(バルクエマルジョン爆薬)」、「鋼製支保工建て込み切羽無人化システム」、「吹付ナビゲーションシステム」などの自動化に向けた技術の開発と提案を積極的に展開しております。非開削トンネル構築技術「さくさくJAWS工法」、液状化対策技術「ハイグリップグラウト工法」、排泥量削減を目指した地盤改良技術「ハイブラストジェット工法」を現場展開している他、環境負荷の低減を可能とした地盤掘削技術「気泡掘削工法」及び「特殊ポリマー安定液工法」など、持続可能で災害に強い基盤整備に資する施工技術が採用されております。また、大深度、長距離の都市トンネルの構築及び施工の自動化を可能とするシールド関連技術、大規模加速器計画などの地下岩盤利用分野についても積極的に取組んでおります。

(19) 医療施設関連技術
病院内の臭気対策として「オドキャッチャー(ゼオライト配合消臭塗料)」を開発しております。また、無線通信技術を利用した次世代病院向け照明システム「スマートホスピタルライティングシステム」や、病室向けにコンパクト設計で施工の省力化も図れる「システム洗面ユニット」を開発し、複数の病院に採用いただいております。
さらに、新型コロナウイルス感染症による感染拡大対策として、医療施設において、簡易にゾーニング(区画)変更を実現する「感染対策ユニット」を開発・実用化しました。今後も「安全・安心」な空間を提供してまいります。

(20) 農業関連技術
茨城県常総市内に農業実証ハウス「TODA農房」を建設し、土地整備関連事業等における提案技術の一つとして、主に施設園芸農業の事業化や園芸ハウスの建設等に関する技術開発を開始しました。また、筑波技術研究所内に人工光栽培実験室を増設し、各種環境条件が植物の生育に与える影響等に関する技術開発を開始しました。

(21) 再生可能エネルギー関連技術
環境省の浮体式洋上風力発電実証事業委託業務において、2013年に長崎県五島市沖に鋼とコンクリートを複合利用した2,000kW級のスパー型浮体式洋上風力発電設備の設置に成功し、2016年には「国内初の実用化」を実現しました。また、2021年には五島市沖における再エネ海域利用法に基づく国内で初めての事業者に選定され、2022年には国内初の「浮体式洋上ウィンドファーム認証」を取得し、浮体設備の建造・施工を実施しております。
さらに、2050年カーボンニュートラルの実現に向け、2022年からは国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が助成するグリーンイノベーション基金事業における洋上風力発電の低コスト化プロジェクトを活用し、大型風車に適合かつ量産化に対応した浮体構造物の開発、大水深に対応した係留システムの開発及びDigital Twin・AI技術による生産予防保全技術の開発など、「設計、施工、O&Mを一貫した技術開発」に取組んでおります。

(国内投資開発、国内グループ会社、海外グループ会社及び環境・エネルギー)
研究開発活動は特段行われておりません。