戸田建設株式会社 研究開発活動 (2023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3,224百万円であり、セグメント別では建築事業において1,506百万円、土木事業において1,532百万円、環境・エネルギー事業において185百万円であります。
また、セグメント毎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
環境配慮建築に対する各種要素技術を総合的に実験・検証するために、技術研究所に建設した「環境技術実証棟」における成果を活かしつつ、省エネルギーに加えてCO2排出量の削減に向けた「グリーンオフィス棟」へのリニューアルが完了し運用を開始しました。同棟では、断熱・遮熱の工夫や自然エネルギー利用、高効率設備などの導入により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すとともに、ICT技術を活用した環境制御手法などの新しい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。
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排出量の削減に取り組んでおります。

(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、研究に取り組んでおります。
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り組んでおります。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(仮称)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(仮称)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。共同開発は更に進み、今後は中高層事務所ビルに適した架構の開発を継続して実施してまいります。

(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についても研究開発を進めております。
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、製品化しました。

(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27棟、自社施工物件23棟、外販として60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・合理化をはかるための「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。2022年3月時点で共研他社も含めて598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り組んでおります。

(11) 建築生産システム関連技術
次世代の施工技術では、BIMデータを活用した鉄骨柱自動計測・調整システムの新規開発、仮ボルト不要接合工法の改良を行い、社内展開を進めております。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開発し、超高層オフィスビル作業所、病院、物流施設の仕上げ材搬送作業に適用しました。今後は搬送効率を向上させるべく、改良を進めてまいります。また、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の開発・現場検証を進めており、吊荷旋回制御装置については、小型化・大型化・バランサー・パネル搬送装置の追加開発など、適用範囲の拡大を進めております。以上の技術については、(仮称)新TODAビル建設作業所内で実証施工してまいります。
その他の施工技術では、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、2023年3月時点で634本となりました。この技術の特長である、低騒音、低振動、無粉塵に寄与する点が評価されNETIS(国土交通省:新技術情報提供システム)へ登録されたことにより、国土交通省が提示する「新技術の活用を図る新技術活用工事」で「場所打杭工の杭頭処理における環境対策向上に資する技術」として特記仕様書に採用され、初めて社外使用実績が誕生しました。現在、社外実績2件目となる他社様にも採用いただき、社外使用実績は14本となっております(社内実績との合計は、648本)。さらに、東京都建設局が実施している「新技術情報データベース NeTIDa」にも、2023年3月に登録されました。都心部はもとより、周辺環境への配慮が必要な工事や、生産性向上が期待される工事へ展開すべく「しずかちゃん ホームページ」を通して情報発信してまいります。
解体技術としては、コンクリート構造物等を水素ガスで切断する「マスカットH(エイチ)工法」を用いて、持ち味の極厚鋼板(80㎜×5枚重ね)なども一度に切断できる技術を生かし、放射線遮蔽施設の解体へ適用拡大し、振動と騒音が比較的大きいジャイアントブレーカー重機を用いなくても、マスカットH工法切断を併用することで圧砕重機にて解体することが可能となる工法を確立しました。また、鉄筋を直流電源で通電加熱し、熱膨張と発熱を利用して鉄筋コンクリート構造物を脆弱にする「マスホット工法」において、重機の作業時間を半減以下と大幅に低減できることが確認されました。これらの解体技術は、これまでに6物件に採用しております。
今後も、建築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生産管理関連技術
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に着手しました。
2022年度、掘削時の埋設管損傷事故防止の為の開発技術については、システムが完成し運用を協力会社に委託して社内で運用しております。建設現場の安全性向上として、「建設機械と作業員の接触災害」を防止する人物検知システム「アイナイトTM」を開発し、社内のトンネル工事3現場に採用しました。「アイナイト」は2022年9月にNETIS登録し、四国地整建設DX技術活用モデル工事での導入技術候補となりました。
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、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」を㈱村田製作所と共同で開発し、展開を図っております。
品質向上、施工向上については、品質向上に向けて「立体配置を認識する配筋検査システム開発」を、20社の建設会社と共同で進めており、(仮称)新TODAビル建設作業所内で検証しております。また、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を行っております。
場内通信については、「ウエーブガイドLANシステム」を仮設での活用の他、建物への応用としてELVシャフト内に設置して、サービスロボットが階をまたいで動作できるWI-FI通信技術として開発を進めております。
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にも取り組んでおります。

(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、現場適用に取り組んでおります。


(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り組んでおります。
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」の現場適用に取り組んでおります。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、更なる現場採用を推進しております。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り組んでおります。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り組んでおります。

(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・現場適用を行っております。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、複数の現場適用を行っているなか、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への適用も行いました。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適用を開始しております。
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り組んでまいります。

(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。オーバーパスに対応した立体交差急速施工技術「すいすいMOP工法」(実績2件)、鉄道連続立体高架の工期短縮を実現するプレキャストアーチ式高架橋「すいすいSWAN工法」、開削地下構造物の急速構築技術「さくさくSLIT工法」を積極的に提案展開しております。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り組んでおります。


(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・実用化するとともに、ウイルス対策としての空気清浄機の性能評価にも取り組んでおります。

(環境・エネルギー等)
(1) 再生可能エネルギー関連技術
鋼とコンクリートを複合利用した浮体式洋上プラットフォームの技術を共同開発し、風力発電に応用、環境省による「浮体式洋上風力発電実証事業委託業務」を受託し、2013年度には実証機(2MW)の実海域設置を成功させ、2015年度に予定どおり実証事業を終了しました。2016年度には日本初の実用化を実現し、発電事業として運転データを収集し、制御、設計技術に反映しております。また、コスト削減のための量産化や施工合理化、係留、調査、O&Mなど、普及拡大に向けた技術開発を継続しております。

(2) 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。


(国内投資開発、国内グループ会社及び海外投資開発)
研究開発活動は特段行われておりません。