発破前後の点群比較で掘削土量を求める考え方
発破を伴う岩盤掘削では、施工前の地形と施工後の掘削面を比較し、どれだけの岩盤が取り除かれたかを把握する必要があります。掘削土量は、施工計画、進捗管理、出来高確認、運搬計画、残土量の予測などに関わる重要な数量です。しかし、発破後の岩盤面は凹凸が大きく、法肩や法尻も不規則になりやすいため、限られた測点だけで地形全体を表すことは簡単ではありません。
そこで活用されるのが、発破前後に取得した点群を比較して掘削土量を算出する方法です。点群は、対象物の表面を多数の三次元座標で表現したデータです。施工前後の地表を面的に記録できるため、従来の断面測量では捉えにくかった局所的な凹凸、深掘り、掘り残し、法面形状などを確認しやすくなります。
点群を使った土量計算では、発破前点群から作成した地表面と、発破後点群から作成した地表面の間にある空間の体積を求めます。発破後の面が発破前より低くなっている部分は、基本的に掘削された範囲として扱います。一方、発破後の面が高くなっている部分は、破砕岩や土砂が堆積している可能性があります。
ただし、二つの点群を読み込んで重ねるだけで、正しい掘削土量が自動的に得られるわけではありません。座標系や高さの基準が異なれば、地形全体にずれが発生します。発破前後で計測範囲が異なれば、比較できる範囲が不足します。重機や岩塊などの不要な点を残したまま面を作れば、実際には存在しない突起や凹部が計算面に含まれます。
さらに、発破直後の破砕岩が残った状態と、岩塊を搬出した後の掘削面では、点群が表している対象が異なります。発破直後に点群を取得すると、破砕によって盛り上がった岩塊の表面を計測することになります。搬出後に計測すれば、露出した掘削底面や法面を取得できます。どの時点を発破後として扱うかによって、算出値の意味が変わるため、計測前に目的を明確にすることが重要です。
点群による掘削土量は、設定した計算範囲、比較面、補間条件に基づく幾何学的な体積です。運搬車両で搬出した岩石の見掛け体積や、重量から換算した体積とは一致しないことがあります。地山状態の体積と、破砕後のほぐれた状態の体積では、空隙の含まれ方が異なるためです。
公共工事の出来高確認や契約数量に利用する場合は、適用する要領、要求精度、成果形式、受発注者間の協議条件を事前に確認します。現場管理用の概算と、正式な出来高数量では求められる計測・検証・記録の条件が異なる場合があります。
発破前後の点群比較を実務で活用するには、計測から計算までの条件を統一し、算出値が何を表しているのかを説明できるようにする必要があります。以下では、その手順を5つのステップに分けて解説します。
ステップ1 計算目的と対象範囲を発破前に決める
最初のステップは、掘削土量を算出する目的と対象範囲を発破前に決めることです。計測が終わってから範囲や基準を考えると、比較に必要な点群が不足していることに気付いても、施工前の状態を再計測できません。発破によって失われる地形を確実に記録するためには、事前の計画が欠かせません。
まず、何のために掘削土量を求めるのかを整理します。一回の発破による地形変化を確認したいのか、搬出が完了した時点の出来高を把握したいのか、計画掘削面との差を確認したいのかによって、必要な点群と計測時点が変わります。
発破の効果を確認する目的であれば、発破直前と発破直後を比較する考え方があります。ただし、発破直後の地表は、破砕された岩塊が膨らんで堆積している状態です。そのため、地山から取り除かれた純粋な掘削体積ではなく、破砕による地表形状の変化を表す結果になります。
出来高として掘削土量を確認したい場合は、一般に岩塊の積込みや搬出が終わり、掘削面が露出した段階の点群を使用するほうが比較しやすくなります。ただし、搬出作業中に重機による追加掘削や整形が行われた場合、その変化も発破前後の差に含まれます。どの工程までを数量に含めるのかを、施工担当者と計測担当者の間で共有しておく必要があります。
次に、対象となる発破区画を明確にします。発破孔を配置した範囲だけを計測対象にすると、計算境界付近の点が不足することがあります。発破区画の外側にも一定の余裕を持たせ、施工による変化を受けにくい周辺地形まで含めて点群を取得することが重要です。
周辺地形を取得する理由は、単に計算範囲を広げるためではありません。発破前後で変化していない部分は、二つの点群の位置関係を確認する基準として利用できます。対象区画だけを切り取ってしまうと、位置ずれが生じていても、比較できる固定部分がなくなります。
計算境界の根拠も事前に決めます。発破計画図の区画線を使うのか、施工管理上の工区境界を使うのか、発破後に実際の変化範囲を確認して設定するのかによって、計算面積が変わります。出来高確認に使用する場合は、計算結果に合わせて境界を変更したように見えないよう、設定根拠を記録しておくことが大切です。
座標系と高さの基準も発破前に確認します。平面座標については、現場で使用している座標系、座標の軸方向、系番号などをそろえます。高さについては、標高、現場独自の高さ、GNSSから得られる楕円体高などが混在しないようにします。
発破前後で高さの基準が数センチメートルずれただけでも、計算範囲が広ければ体積差は大きくなります。点群が高密度で細かな岩盤形状を再現できていても、地形全体が上下にずれていれば、土量計算の信頼性は低下します。
また、位置合わせや精度確認に使用する基準点は、発破の影響を受けにくい場所へ配置します。発破区画に近すぎる場所では、振動、飛石、掘削、重機走行などによって基準点が移動または消失する可能性があります。一方、対象範囲から離れすぎると、点群内で確認しにくくなります。
対象範囲の周囲に複数の基準点や検証に使える固定点を分散して配置すると、平面的な移動だけでなく、点群全体の回転や傾きも確認しやすくなります。一つの点だけでは、点群の向きや傾斜まで十分に検証できません。必要な点数や配置は、使用する計測方法、要求精度、適用要領に応じて決めます。
この段階で、発破番号、施工区画、計測日、計測時点、使用する座標基準などを記録する様式を用意しておくと、後工程でデータを取り違えにくくなります。発破前の準備は、点群土量計算の精度だけでなく、成果を再現できるかどうかにも影響します。
ステップ2 発破前後の点群を同じ基準で取得する
二つ目のステップは、発破前と発破後の点群を、できるだけ同じ基準と品質で取得することです。比較に使う二つのデータは、一方だけが高密度でも十分ではありません。両方が対象範囲を覆い、同じ座標基準に結び付いている必要があります。
点群の取得方法には、地上から対象物までの距離を計測する方法、上空から撮影した複数の写真を解析する方法、移動しながら周囲を三次元計測する方法などがあります。どの方法を選ぶ場合も、発破面の傾斜、法面の高さ、計測距離、死角、現場の安全条件を考慮します。
上空からの計測は、ベンチ上面や広い掘削範囲を取得しやすい一方で、急な法面や張り出した岩盤の下側が見えにくくなることがあります。地上からの計測は、法面を斜め方向から捉えやすい一方で、岩塊の裏側や高い位置の上面が欠損する場合があります。
発破前後で異なる計測方法を使用することが、必ずしも誤りとは限りません。ただし、視線方向、点密度、欠損の位置、誤差の傾向が異なるため、同じ形状を再現できない可能性があります。可能であれば、同じ計測方法、近い計測位置、同程度の点密度で取得します。異なる方法を併用する場合は、共通の基準点や検証点で整合性を確認します。
発破前の計測では、施工後に失われる場所を優先して確認します。法肩、法尻、段差、岩盤の折れ、発破区画の境界付近などは、点群が不足すると面生成時に形状が変わりやすい部分です。発破後に確認できなくなるため、計測直後に点群の範囲や密度を確認し、不足があれば発破前に追加計測します。
発破後の計測は、現場の安全確認が完了し、立入りや機器の設置が許可された後に行います。発破後には、不安定な岩塊、浮石、粉じん、重機作業などが残っている可能性があります。点群を取得するために危険区域へ立ち入るのではなく、現場で定められた安全手順を優先します。
発破直後は、粉じんや浮遊物によって地表以外の位置に点が記録されることがあります。写真を利用する方法では、濃い粉じん、強い影、模様の少ない岩盤面、濡れた表面などが点群生成に影響する場合があります。視認性が十分に回復していない場合は、無理に計測せず、現場条件を確認したうえで適切な時点を選びます。
発破後の計測時点では、岩塊の残置状況も確認します。底面に大きな岩塊が残っていると、その上面が発破後の地表として記録されます。搬出後の掘削面を求めたい場合、その点群では目的を満たせない可能性があります。
反対に、岩塊をすべて搬出した後では、発破後の破砕状態を直接確認できません。発破結果と出来高の両方を確認したい場合は、発破直後と搬出後の二段階で点群を取得する方法もあります。この場合、それぞれの点群が何を表すのかを明確にし、ファイル名や記録票で区別します。
発破前後で共通して残る固定点や周辺地形は、できるだけ広い範囲に分散して取得します。対象区画の片側だけに固定点が集中すると、反対側で位置ずれが生じていても発見しにくくなります。異なる高さにある固定点を含めることで、点群全体の傾きも確認しやすくなります。
計測時には、日時、天候、施工状況、計測位置、基準点、座標系、対象区画を記録します。発破前後の点群が同じ名称や似た名称で保存されると、処理時に取り違える恐れがあります。現場名、発破番号、施工段階、取得日時などを組み合わせ、一目で内容が分かるように管理します。
点群密度は、単純に高ければよいとは限りません。対象面の形状を表現できる密度を確保しつつ、発破前後で極端な差が出ないようにします。片方だけが細かな凹凸を再現し、もう片方が滑らかな面になると、その違いが体積差として表れる可能性があります。正式な出来高や数量算出に用いる場合は、適用要領が定める要求精度や点密度も確認します。
ステップ3 点群の位置を整合させ不要点を除去する
三つ目のステップでは、発破前後の点群を同じ座標上で整合させ、土量計算に不要な点を除去します。点群比較では、わずかな位置ずれが広い範囲に積算されるため、見た目だけで重なっていると判断しないことが重要です。
最初に確認するのは、座標値の単位です。メートルとミリメートルが混在すると、点群の大きさが大幅に異なります。明らかな倍率違いは発見しやすいものの、読み込み時や書き出し時に自動変換が行われると、担当者が気付かないまま処理を進めることがあります。
既知点間の距離、発破区画の幅、ベンチの高さなどを確認し、現地寸法と整合しているかを検証します。座標値の桁数や小数点の位置も確認し、データの一部だけ異なる単位になっていないか注意します。
次に、座標軸の方向と高さの扱いを確認します。点群データの形式や処理環境によっては、どの軸を上下方向として扱うかが異なる場合があります。東西方向と南北方向が入れ替わっていないか、高さが正しい軸に保存されているか、符号が反転していないかを確認します。
発破前後の点群が同じ基準点を使って座標化されていても、計測誤差や変換処理によって小さなずれが残ることがあります。位置関係の確認には、発破によって変化していない周辺地形や固定物を使用します。
発破区画内の地形は施工によって変化しているため、その部分を位置合わせの基準にしてはいけません。変化した地形を無理に一致させると、実際の掘削差が小さくなったり、点群全体が傾いたりする可能性があります。
形状を利用して追加の位置合わせを行う場合は、発破の影響を受けていない範囲だけを抽出します。位置合わせに使用した範囲、平面方向の移動量、高さ方向の移動量、回転量などを記録し、必要以上の補正が行われていないかを確認します。
位置合わせ後は、一か所だけでなく複数の地点で点群間の距離を確認します。対象区画の四周や異なる高さの場所を比較し、場所によって差が増えていないかを調べます。一部は一致していても、反対側で差が大きくなる場合は、点群全体に回転や傾きが残っている可能性があります。
位置が整合したら、土量計算に不要な点を除去します。発破前の点群には、施工機械、車両、資材、作業員、植生、仮設設備などが含まれることがあります。発破後には、運搬車両、掘削機械、残置された岩塊、浮遊する粉じん、排水設備などが含まれる場合があります。
これらの点を地表面の生成に使用すると、機械や車両の上面が地形として認識され、不自然な盛り上がりができます。また、機械の下側や陰になった部分に欠損が生じ、周辺点から自動的に穴がふさがれることもあります。
不要点を除去するときは、単純に周囲より高い点を一括で削除しないようにします。発破対象の岩盤はもともと凹凸が大きく、実際の岩盤形状までノイズとして除去する恐れがあるためです。点の連続性、周囲の傾斜、計測時の写真、施工記録などを確認しながら判断します。
発破後の底面に残る岩塊は、計算目的によって扱いが変わります。残置岩塊を含む現況地形を求めるのであれば、その点を残します。岩塊を撤去した状態の掘削面を推定するのであれば、岩塊の点を除去して周囲から面を作る方法があります。
ただし、点群だけでは岩塊と地盤の境界を判断できない場合があります。根拠が不十分なまま広い範囲を除去すると、実測されていない底面を作ることになります。不確かな場所は施工担当者に確認し、必要に応じて追加計測を検討します。推定面を使用した場合は、実測面と区別して記録します。
処理前の原点群は、必ず別に保存します。不要点除去、間引き、位置合わせを行った後のデータだけを残すと、どの点を削除し、どの程度移動させたかを後から確認できません。原点群、位置整合後、不要点除去後、計算用点群を段階ごとに保存すると、処理履歴を追いやすくなります。
ステップ4 比較面と境界ポリゴンを作成する
四つ目のステップは、整合させた点群から発破前面と発破後面を作成し、掘削土量を計算する境界を設定することです。点群は多数の点で構成されていますが、一般的な体積計算では、点から連続した地表面を生成して比較します。
比較面には、点を三角形で結んだ三角網や、一定間隔のセルに高さを割り当てた格子面などが利用されます。どちらを使う場合も、点が存在しない場所をどのように扱うかが計算結果に影響します。
三角網では、近接する点を結んで地形を表現します。点群密度が十分であれば、岩盤の凹凸や地形の折れを比較的細かく表現できます。しかし、点が欠けている範囲では、離れた点同士が長い三角形で結ばれ、実際には存在しない平面が作られる可能性があります。
格子面は、発破前後で同じ格子間隔を設定しやすく、比較条件をそろえやすい方法です。ただし、格子が粗すぎると、小さな凹凸、狭い溝、局所的な深掘りなどが平均化されます。点群密度に対して格子を細かくしすぎると、多数のセルで補間が発生し、実測点に基づかない面が増える場合があります。
発破前後で異なる面生成条件を使うと、実際の地形変化だけでなく、面の作り方の違いが体積差に含まれます。点群密度や計測条件を考慮しつつ、可能な範囲で同じ設定を使用します。
面を作成したら、点群表示だけでなく、陰影、等高線、断面などを使って形状を確認します。点群の状態では目立たない穴や異常な三角形も、連続した面に変換すると発見しやすくなります。
法肩が不自然に丸くなっていないか、法尻が直線的につながっていないか、底面に鋭い突起や深い穴がないか、点群の端部に長い面ができていないかを確認します。発破前後で同じ場所の面形状を見比べることも重要です。
特に急斜面や段差では、上側の点と下側の点が直接結ばれ、実際の折れ位置と異なる斜面が作られる場合があります。法肩や法尻の形状が土量に与える影響は大きいため、必要に応じて地形の折れを保持する線を設定します。
ただし、計画上の法肩線や法尻線をそのまま実測面に適用すると、点群が示す現況ではなく、設計形状に近い面になる可能性があります。補助線を設定するときは、実際の点群や現場記録から確認できる地形を表現するために使用します。
比較面の確認後、土量計算に使用する境界ポリゴンを作成します。境界ポリゴンは、体積を積算する平面的な範囲です。境界の設定によって計算面積が変わるため、最終土量にも直接影響します。
基本的には、発破前面と発破後面の両方が有効に存在する範囲へ境界を設定します。片方の面しかない場所まで含めると、自動補間された面が使われたり、その範囲だけ計算から除外されたりすることがあります。
計画上の発破区画を境界にする場合は、区画全体が発破前後の点群に含まれているかを確認します。実際の地形変化を基準に境界を設定する場合は、発破前後の差分を表示し、連続して変化している範囲を確認します。
ただし、わずかな計測誤差まで地形変化として扱うと、境界が不規則に広がります。発破の影響を受けていない周辺地形にまで同じ方向の差が出ている場合は、境界を狭めるのではなく、位置合わせや高さ基準を再確認します。
欠損部分を補間する場合は、補間範囲と根拠を記録します。小さな穴で、周辺地形が滑らかに連続していると判断できる場合には、補間が有効なことがあります。一方、急斜面の裏側や深い凹部など、実際の形状が不明な場所を広く補間すると、算出値の根拠が弱くなります。
補間による影響が不明な場合は、補間ありと補間なしの条件で計算し、結果の差を確認する方法があります。結果が大きく変わる場合は、追加計測や別方向からの計測を検討します。
また、オーバーハングや岩盤の張り出しがある場所では、一つの平面位置に複数の高さが存在します。一般的な地表面は、一つの平面位置に一つの高さを割り当てるため、複雑な立体形状を完全には表現できません。このような場所では、対象を複数の範囲に分ける方法や、閉じた三次元形状として評価する方法を検討する必要があります。
ステップ5 掘削土量を算出して妥当性を検証する
五つ目のステップでは、発破前面と発破後面の差から掘削土量を算出し、結果が現場状況と整合しているかを検証します。計算処理によって数値が表示されても、その値を確認せずに確定することは避けるべきです。
一般的な面比較では、計算範囲を細かな三角形やセルに分け、それぞれの面積と発破前後の高さの差から体積を求め、全体を積算します。発破前面より発破後面が低い部分は掘削側となり、発破後面が高い部分は堆積側となります。
発破現場では、掘削側の体積と堆積側の体積を分けて確認することが重要です。破砕岩や土砂が残っている場合、低くなった部分と高くなった部分が同じ計算範囲に存在します。両者を相殺した正味量だけを確認すると、実際にどれだけ地形が掘削側へ変化したかを把握しにくくなります。
例えば、ある場所で岩盤が大きく低下していても、その近くに破砕岩が堆積して高くなっていれば、差し引き体積は小さくなります。発破による変化や搬出前の状態を確認する目的では、掘削側と堆積側を個別に把握する必要があります。
計算結果では、掘削側体積、堆積側体積、差し引き体積、計算面積などを確認します。計算面積が想定していた発破区画の面積と大きく異なる場合は、境界ポリゴン、面の欠損、重複範囲などを確認します。
平均的な高低差も判断材料になります。計画していた掘削深さと比べて極端に大きい場合は、座標単位、高さ基準、面の上下関係などに誤りがある可能性があります。極端に小さい場合は、発破後点群に残置岩塊が含まれている、掘削範囲が十分に含まれていないなどの原因が考えられます。
次に、発破前後の差を色分けした表示で確認します。発破区画のどこが低下し、どこが高くなったかを面的に把握できます。区画の外側に広い差が発生している場合は、位置ずれや高さずれが残っている可能性があります。
平坦な周辺地形に掘削側と堆積側の帯が並んでいる場合は、平面方向の位置ずれを疑います。対象範囲全体が一様に低下または上昇している場合は、高さ基準のずれが考えられます。場所によって差が徐々に増える場合は、点群全体の傾きや回転を確認します。
代表的な位置で断面を作成し、発破前面と発破後面を同時に表示することも有効です。発破区画の中央だけでなく、両端部、法肩、法尻、底面を通る複数の断面を確認します。
断面では、面の上下関係、掘削深さ、残置岩塊、不自然な補間などを視覚的に確認できます。点群の平面表示では見つけにくい局所的な異常も、断面にすると発見しやすくなります。
現地で測定した管理点や既知の標高がある場合は、作成した面の高さと照合します。一点だけが合っているかではなく、対象範囲内の複数地点を確認します。基準点付近が一致していても、離れた場所で傾きが残っている可能性があるためです。
計画数量や運搬実績と比較することも、異常値を発見する手掛かりになります。ただし、数値が一致しないからといって、直ちに点群計算が間違っているとは限りません。
計画数量は設計面から求めた数量であり、点群土量は実際の施工前後面から求めた数量です。発破による余掘り、掘り残し、法面の不規則な形状などによって差が生じます。
運搬実績は、破砕されてほぐれた状態の岩石を対象としている場合があります。地山状態の体積とは空隙の割合が異なるため、車両の積載体積と点群による地山体積をそのまま一致させることはできません。重量から体積へ換算した値も、採用した密度や含水状態によって変わります。
比較する際は、点群土量、計画数量、運搬量がそれぞれ何を表しているかを整理します。算出条件が異なる数値を無理に一致させるのではなく、差が生じる理由を確認することが重要です。
最終的な体積は、必要以上に細かな桁まで表示しないようにします。計算処理では小数点以下まで数値が算出されますが、表示されたすべての桁が実際の計測精度を表すわけではありません。点群の精度、計算範囲、現場条件、成果の用途を考慮して桁数を整理します。
発破前後の点群比較で誤差が生じる主な原因
発破前後の点群比較では、一つの大きな誤りだけでなく、複数の小さな誤差が積み重なって体積差として現れます。点群が精細に見えることと、土量が正しいことは同じではありません。
代表的な原因は、発破前後の位置ずれです。平面方向のずれは、急斜面や法肩付近で大きな高さ差として表れます。同じ斜面が少し横へ移動しただけでも、差分表示では片側が掘削、反対側が堆積として計算されます。
鉛直方向のずれは、計算範囲全体に影響します。例えば、発破後点群が発破前点群より全体的に低い位置へずれていると、施工による変化がない周辺地形まで掘削されたように計算されます。対象面積が広いほど、わずかな高さの差でも体積への影響が大きくなります。
点群の欠損も誤差の原因になります。発破前には取得できた法面が、発破後には岩塊や地形の陰になって取得できないことがあります。両方の点群が存在する範囲だけで計算すると対象面積が小さくなり、欠損を補間すると実測していない形状が含まれます。
計測範囲の端部では点密度が低くなりやすく、離れた点を結ぶ長い三角形が作られる場合があります。境界付近にこのような面が存在すると、少数の点の高さが広い面積へ反映され、体積への影響が大きくなります。
発破後の岩塊や掘り残しの扱いも重要です。底面に残る岩塊を地表として残せば、掘削量は小さく算出されます。岩塊を除去し、周辺点から底面を補間すれば、掘削量は大きくなる可能性があります。
どちらを採用するかは、計算目的によって決めます。現在の地形を数量化するのであれば、存在する岩塊を含めます。岩塊撤去後の想定底面を求める場合は補間が必要になりますが、実測値ではなく推定値を含むことを明示します。
表面の粗さも結果に影響します。発破後の岩盤面は細かな凹凸を持っています。高密度の点群から細かな面を作れば凹凸を反映できますが、強く間引いた点群や粗い格子を使うと、凹凸が滑らかになります。
発破前後で点群密度や平滑化条件が異なると、実際の掘削以外の差が生まれます。片方だけを強く平滑化すると、法肩や底面の形が変わり、体積差に影響します。
発破前の植生、表土、落石、資材などが発破後に取り除かれている場合、その変化も掘削量に含まれます。岩盤だけの掘削量を求めるのであれば、発破前点群から対象外の地物を除去する必要があります。
一方、表土を含む施工範囲全体の地形変化を求めるのであれば、除去せずに比較する考え方もあります。何を地表として扱うかを発破前後で統一することが重要です。
発破後の底面に水がたまっている場合も注意が必要です。計測方法によっては、水面が地表として取得されたり、水中の底面が欠損したりします。水面を掘削底面として扱うと、実際の底面より高い面となり、掘削量が小さく算出される可能性があります。
排水後に再計測できない場合は、水面下の形状を推定する必要がありますが、その範囲は実測に基づかないことを記録します。現地で水深を確認できる場合は、別の計測結果と組み合わせて検討します。
発破直後と搬出後では算出される土量が異なる
発破前後の点群比較で特に注意したいのが、発破後点群を取得するタイミングです。発破直後と搬出後では、点群が表す地表面が異なるため、算出される体積の意味も変わります。
発破直後は、岩盤が破砕されて元の位置から移動し、岩塊の間に空隙が生じています。地表が低くなる場所もあれば、破砕岩が盛り上がって発破前より高くなる場所もあります。この状態で計測すると、発破による地形変化や破砕岩の堆積状況を把握できます。
ただし、発破前面と発破直後面の差し引き体積を、そのまま掘削出来高として扱うことは適切でない場合があります。破砕岩はまだ現場から取り除かれておらず、発破後面の下に元の岩盤や掘削底面が隠れているためです。
搬出後の点群は、破砕岩や土砂を取り除いた後の掘削面を表します。発破前面と搬出後面を比較すれば、地形が実際に低下した範囲を確認しやすくなります。出来高や残存掘削量を把握する目的では、搬出後の点群が利用しやすい傾向があります。
ただし、搬出作業では、掘削機械による小割り、底面整形、浮石除去、追加掘削などが行われます。そのため、発破前と搬出後の差には、発破だけでなく、その後の機械作業による地形変化も含まれます。
発破そのものの効果と、最終的な掘削出来高の両方を確認したい場合は、発破前、発破直後、搬出後の三時点で点群を取得する方法があります。発破前と発破直後の比較では破砕や移動の状態を確認し、発破前と搬出後の比較では施工後の掘削体積を確認できます。
複数時点で計測する場合は、すべての点群で座標基準、計測範囲、取得密度をできるだけ統一します。発破番号や施工段階を明確にして保存し、どの二つの点群を比較した結果なのかを記録します。
発破直後の点群と搬出後の点群を比較すれば、どの範囲の岩塊や土砂が取り除かれたかを確認できます。ただし、この差は地山体積ではなく、破砕状態から搬出後状態までの地形変化です。岩塊の空隙を含むため、運搬車両の積載体積や重量換算量と単純には一致しません。
計測時点の違いを明確にしないまま「発破後土量」と表現すると、関係者ごとに異なる数量を想定する可能性があります。成果資料には、発破直後、一次搬出後、掘削完了後、仕上げ後など、現場の状態が分かる表現を使用します。
点群による土量計算の根拠を説明できるようにする
点群から算出した掘削土量を出来高確認や施工管理に利用する場合は、最終的な体積だけでなく、その数値をどのように求めたかを説明できる記録が必要です。
まず、使用した点群の情報を整理します。発破前後の計測日時、施工状態、計測範囲、座標系、高さの基準、基準点などを記録します。発破後については、発破直後なのか、搬出後なのか、仕上げ後なのかを明確にします。
次に、計測範囲と計算範囲を区別します。点群を取得した範囲全体が、そのまま土量計算の範囲になるとは限りません。計測範囲の中から、発破区画や施工管理上の境界を使って計算範囲を設定したことが分かるようにします。
境界ポリゴンをどのような根拠で作成したかも記録します。発破計画図、施工区画、現地の境界点、実際の地形変化など、参照した情報を明確にします。
位置合わせを追加で行った場合は、どの範囲を基準にしたかを記録します。発破の影響を受けていない周辺地形や固定点を使用したこと、移動量や回転量を確認したことを残しておくと、計算の再現性が高まります。
不要点除去や補間の履歴も重要です。どの機械や資材を除去したのか、発破後の岩塊をどのように扱ったのか、欠損部分をどの条件で補間したのかを整理します。
成果を説明する際は、発破前面、発破後面、差分分布、代表断面を組み合わせると、体積の意味を理解してもらいやすくなります。差分分布では、掘削側と堆積側の位置を示せます。断面では、発破前後の面の位置関係や掘削深さを確認できます。
計算結果には、掘削側体積、堆積側体積、差し引き体積、計算面積を区別して記録します。正味量だけを示すと、破砕岩の残置や仮置きによる影響を把握できません。
計算に不確かな範囲がある場合は、無理に実測値として扱わないことが重要です。欠損や補間の範囲を明示し、必要に応じて条件を変えた計算結果を比較します。補間条件を変えても体積差が小さければ、結果が比較的安定していると判断しやすくなります。
原点群、処理済み点群、比較面、境界ポリゴン、計算結果を関連付けて保存します。担当者が変わっても、どのデータを使い、どの条件で算出したかを確認できる状態にすることが大切です。
発破区画ごとの点群を施工管理へ活用する
発破前後の点群比較は、一回の掘削土量を算出するだけでなく、継続的な施工管理にも活用できます。発破区画ごとに同じ条件で点群を取得すれば、掘削の進捗、計画面との差、掘り残しや深掘りの分布を面的に確認できます。
発破区画ごとの掘削体積を蓄積すると、施工全体の進捗を把握しやすくなります。計画数量に対して、どこまで掘削が進んだかを確認でき、次の発破や機械掘削の計画にも反映できます。
現況点群と計画掘削面を比較すれば、掘り残しが多い場所や、計画より深くなっている場所を把握できます。平面図や数値だけでは分かりにくい位置関係も、三次元の差分として確認できます。
法肩や法尻の位置、ベンチ幅、掘削底面の高低差などを施工途中で確認すれば、最終段階で大きな修正が必要になるリスクを減らすための判断材料になります。発破後の岩盤形状を次の穿孔計画や施工手順の検討材料にすることも可能です。
ただし、点群だけで発破条件の適否を断定することはできません。岩質、亀裂、地下水、穿孔状態、発破条件、その後の重機作業など、地形変化には複数の要因が関係します。点群は結果を客観的に記録する手段として活用し、発破記録や施工記録と組み合わせて評価します。
継続的に比較する場合は、計測方法や計算条件を統一することが重要です。発破区画ごとに点群密度、計測範囲、座標基準、面生成条件、境界の設定方法が異なると、数量を時系列で比較しにくくなります。
現場条件によって方法を変更した場合は、その理由と結果への影響を記録します。例えば、ある区画だけ法面に死角があり、地上から追加計測した場合は、その点群をどのように統合したかを残します。
点群データが増えると、ファイル管理も重要になります。現場名、工区、発破番号、計測日時、施工段階などが分かる名称を使用し、原点群と処理済み点群を区別します。
古いデータを上書きすると、過去の数量を再計算できなくなります。点群、比較面、境界、計算結果を発破区画ごとに整理し、どの成果がどのデータに基づくかを追跡できるようにします。
計測直後に点群の取得範囲や欠損を確認する運用も有効です。事務所へ戻ってから不足に気付くと、岩塊の搬出や追加掘削が進み、同じ状態を再計測できない可能性があります。
現場で点群の概略を確認し、法肩、法尻、掘削底面、境界付近が取得できているかを確認すれば、必要に応じてその場で追加計測できます。計測担当者と土量計算担当者の間で確認項目を共有し、取得段階から計算を意識した運用を行うことが大切です。
まとめ
発破前後の点群比較で掘削土量を算出するには、点群を単純に重ねるだけでは不十分です。計算目的と対象範囲を決め、施工前後で比較可能な点群を取得し、位置整合、不要点除去、面生成、境界設定、結果検証までを一つの流れとして管理する必要があります。
ステップ1では、発破前に計算目的、計測時点、対象区画、座標系、高さ基準を確定します。ステップ2では、発破前後の点群を同程度の品質で取得し、計算範囲の外側にある安定した周辺地形も記録します。
ステップ3では、座標単位や軸方向を確認し、発破の影響を受けていない範囲を使って位置関係を検証します。重機、車両、資材、粉じん、残置岩塊などについては、計算目的に応じて処理方法を決めます。
ステップ4では、点群から作成した比較面の穴、異常な三角形、不自然な補間、法肩や法尻の変形を確認します。境界ポリゴンは、発破前後の両方の面が有効に存在し、根拠を説明できる範囲に設定します。
ステップ5では、掘削側と堆積側を分けて確認し、差分分布、代表断面、管理点、計画数量、施工記録などを使って妥当性を検証します。算出値が何を表しているかを明確にし、地山体積と破砕後の運搬体積を混同しないことも重要です。
点群を利用する大きな利点は、不規則な岩盤面を面的に記録し、どこがどれだけ変化したかを三次元で確認できることです。一方、点数が多いことや表示が精細であることだけでは、土量の正しさは保証されません。
座標、高さ、計測時点、欠損処理、比較面、境界といった条件を統一し、計算過程を再現できるように記録することで、点群による掘削土量を施工管理や出来高確認へ活用しやすくなります。
発破区画の三次元計測や、取得した点群の確認・共有にLRTK Phoneを用いる場合は、求める計測精度、現場の通信環境、立入条件、発破後の安全確認手順に適合するかを事前に確認する必要があります。発破前後の計測から土量比較までを一貫した手順に整えることで、計測条件を管理し、根拠を説明しやすい掘削土量管理につなげやすくなります。