掘削底の傾斜を土量計算に反映する必要性
掘削工事の土量は、掘削範囲の面積に掘削深さを掛けることで概算できます。掘削底が水平で、範囲内の深さがほぼ一定であれば、代表となる深さを一つ決めて計算しても大きな問題は生じにくいでしょう。しかし、実際の工事現場では、掘削底が完全な水平面になるとは限りません。
排水のために勾配を設ける工事、道路や造成地の縦断勾配に合わせる工事、構造物の形状に応じて床付け高さが変わる工事では、掘削底に意図的な傾斜が設けられます。また、設計上は水平であっても、重機の作業跡、地山の硬さの違い、湧水、軟弱部分の除去、局所的な深掘りなどにより、実際の底面には不陸が生じることがあります。
このような現場で、最も浅い位置の深さだけを使うと、算出土量は実際より小さくなる可能性があります。反対に、最も深い位置の深さを全体へ適用すると、土量を過大に算出するおそれがあります。そこで必要になるのが、掘削範囲全体の形状を代表する平均深さです。
ただし、平均深さは、測定した深さをすべて足して測点数で割ればよいとは限りません。測点の配置が偏っていたり、深い部分と浅い部分の面積が異なっていたりすると、単純平均では実際の形状を適切に表せない場合があります。
たとえば、掘削範囲の大部分が深さ1メートルで、一部の狭い範囲だけが深さ2メートルになっているとします。深さ1メートルの地点と深さ2メートルの地点を一つずつ測って単純平均すると、平均深さは1.5メートルです。しかし、深さ2メートルの範囲が全体のごく一部であれば、1.5メートルを全体面積へ掛ける方法では土量を大きく見積もる可能性があります。
現場で即土量を把握するには、深さだけではなく、その深さがどの面積を代表しているかまで考える必要があります。掘削範囲を適切な区画に分け、各区画の面積と平均深さから土量を求めれば、掘削底の傾斜や高さの変化を計算へ反映しやすくなります。
また、土量を使用する目的も明確にしておく必要があります。重機の配置、掘削工程、残土搬出、仮置場の容量などを検討するための概算値と、出来形管理や契約数量の確認に用いる数量では、必要な計測密度や確認方法が異なります。現場で算出した値を確定数量として使用できるかどうかは、工事の契約条件、設計図書、施工管理基準などに応じて判断することが重要です。
現場で即土量を求める基本的な考え方
掘削底が傾斜している場合でも、土量計算の基本は変わりません。対象範囲の水平投影面積に、その範囲を代表する平均深さを掛けることで土量を求めます。
掘削土量＝掘削範囲の水平投影面積×平均深さ
ここで重要なのは、面積と深さの方向をそろえることです。掘削深さを鉛直方向の高さの差として求める場合、掛け合わせる面積には、上から見た水平投影面積を使用します。
掘削底が傾斜すると、傾斜面そのものの表面積は水平投影面積より大きくなります。しかし、その傾斜面積に鉛直深さを掛けると、同じ方向の寸法を組み合わせた体積計算にならず、土量を過大に算出する可能性があります。鉛直深さを使用する場合は、水平投影面積と組み合わせることが基本です。
平均深さは、掘削前の面と掘削後の底面との高さの差から求めます。掘削前の地盤が水平であれば、基準となる地盤高さから掘削底の高さを引くことで各地点の深さを計算できます。
各地点の掘削深さ＝掘削前の高さ－掘削後の高さ
掘削前の地盤にも傾斜がある場合は、一定の基準高さから底面までの距離をそのまま掘削深さとしてはいけません。掘削前と掘削後について、同じ平面位置の高さを比較する必要があります。
たとえば、斜面上で掘削を行う場合、上側と下側ではもともとの地盤高さが異なります。掘削底の高さだけを測って平均しても、取り除いた土の厚さは分かりません。掘削前の地盤面と掘削後の底面を同じ座標上で比較し、位置ごとの差を求めることが重要です。
現場で即土量を求める方法としては、掘削範囲全体を一つの単純な形状として計算する方法、複数の区画に分けて計算する方法、一定間隔の断面から計算する方法、掘削前後の三次元形状を比較する方法などがあります。
底面が一方向へほぼ一定に傾斜している長方形の範囲であれば、浅い側と深い側の深さを平均し、全体面積へ掛ける方法で概算できます。二方向へ傾斜している場合は四隅の深さを使用し、不陸や段差がある場合は区画を細分化します。
平均深さの精度は、測定機器だけで決まるものではありません。計算範囲、測点配置、基準面、区画分割、除外対象などの設定にも大きく左右されます。高い精度で高さを測っても、対象範囲を誤れば正しい土量にはなりません。
手順1 計算範囲と基準面を決める
最初の手順は、どの範囲の土量を算出するのかを明確にすることです。現場で土量差が生じる原因の一つは、計測精度ではなく、計算範囲の認識が担当者ごとに異なることです。
まず、掘削対象となる平面範囲を確認します。設計上の掘削線、実際の掘削外周、床付け面、法面の上端と下端、作業幅、余掘り範囲などを整理し、今回の計算に含める範囲を決めます。
設計数量を確認する場合は、設計図面に示された掘削範囲を基準とします。一方、実際に掘削した土量を把握する場合は、現地の掘削外周を基準とする必要があります。実掘削では、作業空間の確保、地山の崩落、重機の施工性などによって設計線より外側まで掘られることがあります。
設計範囲と実掘削範囲を混在させると、数量差の原因を説明しにくくなります。そのため、設計内の掘削量と、余掘りや作業幅を含む実掘削量を分けて管理すると、後から比較しやすくなります。
次に、掘削深さを測るための基準面を決めます。現況地盤を基準とするのか、計画地盤を基準とするのか、施工前に取得した地形を基準とするのかを明確にします。
実際に取り除いた土の量を求める場合は、原則として掘削前の現況面と掘削後の底面との差を使用します。設計上の掘削量を求める場合は、設計された上面と底面との差を使用します。出来形確認では、設計面と実測面との差を確認することがあります。
これらは似ているようで意味が異なります。現況地盤が設計地盤より高ければ、実際の掘削量は設計数量より大きくなる可能性があります。反対に、施工前から地盤が低い場所では、実掘削量が設計数量より小さくなる場合があります。
高さの基準点も統一します。同じ現場であっても、測定日や担当者によって異なる基準点を使用すると、高さの差がそのまま土量誤差につながる可能性があります。基準点の名称、高さ、位置、測定単位を記録し、継続計測では同じ基準を使います。
掘削底に段差がある場合は、段差を境界として区画を分けます。基礎の増し掘り部、集水部、排水溝、ピット、ます、局所的な地盤改良部なども、周囲と深さが異なるため別区画として扱うことが有効です。
対象範囲内に既設構造物、残置物、岩塊、水たまり、仮設材などがある場合は、それらを土量に含めるかどうかも決めます。掘削土だけを求めたい場合、土以外の体積を含めると結果の意味が変わります。
この段階で、現場平面図や簡単なスケッチに計算範囲を示しておくと、測点配置や区画分割を検討しやすくなります。現場で即土量を算出する場合でも、範囲を目視だけで判断せず、後から再確認できる形で記録することが大切です。
手順2 傾斜の変化を捉える位置で高さを測る
二つ目の手順は、掘削底の高さを必要な位置で測定することです。測点は多ければよいとは限りません。底面の傾斜方向や高さの変化を把握できる位置へ配置する必要があります。
長方形の掘削範囲で、底面が一枚の平面として傾斜している場合は、四隅の高さを基本とします。四隅を測ることで、長手方向と短手方向の両方の傾斜を確認できます。
一方向へ傾斜する細長い範囲では、傾斜の始点と終点を測ります。ただし、途中で勾配が変わる場合や、底面が直線的につながっていない場合は、中間点を追加します。
たとえば、延長30メートルの掘削で始点と終点だけを測ると、途中にある深掘りや盛り上がりを見落とす可能性があります。一定間隔で測点を設けるほか、勾配変化点や目視で形状が変わる位置を測ることが重要です。
二方向へ傾斜する底面では、四隅だけでなく中央部も確認します。四隅の高さから推定される平面と中央部の実測高さが大きく異なる場合、底面は一枚の平面ではなく、湾曲や不陸を含んでいる可能性があります。
不規則な外周を持つ掘削範囲では、外周の折れ点、内部の最高部、最低部、勾配の向きが変わる位置を測ります。深さの最大値と最小値を測るだけでなく、その高さがどの面積に広がっているかを把握できる配置にします。
測定では、掘削底のどの表面を対象にしているかを統一します。底面に泥、水、砕石、改良材などがある場合、測定した高さが本来の掘削底を示しているとは限りません。
水がたまっている場所で水面を測ると、底面より高い位置を取得します。すでに砕石を敷いた場所では、砕石表面を測ると掘削深さを小さく算出することになります。掘削直後に測定できなかった場合は、投入した材料の施工厚や施工範囲を確認し、補正の根拠を記録します。
測点ごとに、平面位置、掘削前高さ、掘削後高さ、算出深さを対応させます。高さだけを記録しても、どの場所の値か分からなければ区画計算に使用できません。
現場で測点番号を付け、平面図、写真、計測データの名称をそろえると、後から計算根拠を追いやすくなります。たとえば、測点名に工区、区画、測定順などを含めると、別の施工範囲との混同を防げます。
掘削前面も傾斜している場合は、掘削前と掘削後の測点位置を合わせることが重要です。数メートル離れた位置の高さを比較すると、地盤勾配の影響を掘削深さと誤認する可能性があります。
施工前に面的な計測を行っていない場合でも、既存の測点、横断測量、設計地盤高などを活用できることがあります。ただし、実際の施工前地盤をどの程度表しているかを確認し、推定値を使用した部分は実測値と区別しておきます。
手順3 区画ごとの平均深さを計算する
三つ目の手順は、測定した高さから各位置の掘削深さを算出し、掘削範囲を代表する平均深さへまとめることです。
掘削前高さと掘削後高さが分かっている場合、同じ平面位置における両者の差を求めます。掘削によって高さが下がっていれば正の深さとなります。掘削後の高さが掘削前より高い場合は、盛土、埋戻し、計測位置のずれ、入力の取り違えなどを確認します。
底面が一方向へ一定の割合で傾斜し、掘削幅が一定であれば、浅い側と深い側の深さを平均できます。
平均深さ＝浅い側の深さと深い側の深さの合計÷2
この平均深さに掘削範囲の水平投影面積を掛けると、傾斜を含む土量を求められます。ただし、途中の勾配が一定であることが前提です。
長方形の範囲が二方向へ傾斜している場合は、四隅の深さを平均する方法があります。
平均深さ＝四隅の深さの合計÷4
四隅を結ぶ面がほぼ平面であり、中央部に大きな不陸がない場合は、実務上扱いやすい方法です。四隅だけでは形状を十分に表せない場合は、区画を分割します。
不規則な範囲や複雑な傾斜では、掘削範囲を三角形または四角形の小区画に分け、それぞれの土量を求めます。三角形区画では、三つの頂点の深さを平均し、三角形の水平投影面積に掛けます。
三角形区画の平均深さ＝三頂点の深さの合計÷3
三角形区画の土量＝三角形区画の水平投影面積×三角形区画の平均深さ
三角形の内部で掘削前面と掘削後面が直線的に変化するとみなせる場合、この方法で各頂点の高さを土量へ反映できます。
四角形の区画は、四隅の平均深さを使うこともできます。ただし、四隅の高さが一枚の平面上にない場合、底面がねじれた形になることがあります。その場合は、四角形を二つの三角形に分割したほうが形状を整理しやすくなります。
どちらの対角線で分割するかによって土量が大きく変わる場合は、測点が不足している可能性があります。中央に測点を追加し、中央点と四隅を結んだ複数の三角形へ分割すると、不陸を反映しやすくなります。
広い浅掘り区画と狭い深掘り区画がある場合は、各区画の面積を反映した平均深さを求めます。これが面積加重平均の考え方です。
全体の平均深さ＝各区画土量の合計÷各区画面積の合計
単純平均では、広い区画と狭い区画が同じ重みで計算されます。面積加重平均では、面積の大きな区画ほど全体平均に強く反映されるため、実際の土量に近い値を求めやすくなります。
ただし、区画を細かく分ければ必ず正確になるわけではありません。測定値そのものに誤差がある状態で区画だけを細分化しても、計算結果の信頼性は高まりません。傾斜の変化、段差、深掘りなど、土量へ影響する形状を捉えられる大きさで区画を設定することが重要です。
手順4 土量を集計して妥当性を確認する
四つ目の手順では、区画ごとの土量を合計し、計算結果が現場の状況と整合しているか確認します。
全体を一つの平均深さで表せる場合は、全体面積に平均深さを掛けます。複数区画へ分けた場合は、各区画の面積と平均深さから区画土量を求め、すべて合計します。
全体土量＝区画ごとの土量の合計
計算結果が出たら、最初に平均深さを確認します。平均深さは、通常、対象範囲内の最小深さと最大深さの間に収まります。平均深さが最大深さより大きい場合や、最小深さより小さい場合は、計算式、符号、単位、入力値などを見直します。
次に、簡単な概算値と比較します。たとえば、面積が100平方メートルで、現場を見た深さがおおむね1メートル程度であれば、土量は100立方メートル前後になると予想できます。詳細計算が数倍の値になった場合は、面積や深さの単位を確認します。
平面寸法をミリメートル、深さをメートルとして入力すると、意図しない結果になります。立方メートルで算出する場合は、平面積を平方メートル、深さをメートルに統一します。
掘削前高さと掘削後高さを逆に引いていないかも確認します。深さが負の値になった場合、単純な入力ミスとは限らず、すでに埋戻しや盛土が行われている可能性もあります。現場状況と照合して判断します。
未掘削部分を含めていないかも確認が必要です。掘削範囲の外周だけを測り、内部に地山が残っている場合、外周全体を掘削済みとして計算すると土量を過大に算出します。
反対に、局所的な深掘り部を除外すると実際より小さな土量になります。集水部、排水溝、ピット、基礎の増し掘り部などは、面積が小さくても深さが大きいため、別区画として追加します。
算出した地山状態の掘削土量と、運搬車両による搬出量が一致するとは限りません。土は掘削によってほぐれ、空隙が増えることがあります。水分量、土質、混入物、積み込み方などによっても、運搬時の見掛けの体積は変わります。
そのため、掘削前後の地形差から求めた土量と、運搬時の積載容積は分けて管理します。車両台数の計画に利用する場合は、地山土量をそのまま車両容量で割るのではなく、対象土質や現場条件に応じた換算条件を確認する必要があります。
出来形や精算に使用する場合は、現場で算出した数量だけで確定せず、適用される設計図書、測定方法、数量算出条件などと照合します。現場で即土量を算出する方法は、施工判断を迅速にするうえで有効ですが、用途に応じて必要な確認段階を設けることが大切です。
一方向に傾斜する掘削底の計算例
長さ20メートル、幅5メートルの長方形の掘削範囲を考えます。掘削底は長手方向へ一定に傾斜しており、浅い側の掘削深さが0.8メートル、深い側の掘削深さが1.6メートルだったとします。
掘削範囲の水平投影面積は、20メートルに5メートルを掛けた100平方メートルです。
底面が浅い側から深い側まで直線的に変化している場合、平均深さは0.8メートルと1.6メートルの平均です。
平均深さ＝0.8メートルと1.6メートルの合計÷2
平均深さは1.2メートルとなります。
掘削土量＝100平方メートル×1.2メートル
この条件で算出される土量は120立方メートルです。
ただし、この計算は途中の勾配が一定であることを前提としています。中間地点の深さを測ったところ、10メートル地点で1.5メートルだった場合、始点から中間までは急に深くなり、中間から終点までは緩やかに深くなっていることになります。
この場合は、前半と後半を分けて計算します。前半10メートルの面積は50平方メートルです。始点0.8メートルと中間1.5メートルの平均深さは1.15メートルなので、前半の土量は57.5立方メートルです。
後半10メートルの面積も50平方メートルです。中間1.5メートルと終点1.6メートルの平均深さは1.55メートルなので、後半の土量は77.5立方メートルです。
前半と後半を合計すると、土量は135立方メートルになります。始点と終点だけを使用した120立方メートルとは15立方メートルの差があります。
この例から分かるように、始点と終点の深さだけで計算できるのは、途中の底面が直線的に変化している場合です。勾配変化点、局所的な深掘り、地山の残りなどがある場合は、中間測点を追加する必要があります。
二方向に傾斜する掘削底の計算例
次に、長さ12メートル、幅8メートルの長方形を考えます。掘削底は長手方向と短手方向の両方へ傾斜しており、四隅の深さが0.7メートル、0.9メートル、1.3メートル、1.5メートルだったとします。
水平投影面積は、12メートルに8メートルを掛けた96平方メートルです。
四隅を結ぶ底面がほぼ一枚の平面として扱える場合、平均深さは四隅の深さの平均から求められます。
平均深さ＝0.7メートル、0.9メートル、1.3メートル、1.5メートルの合計÷4
四つの深さの合計は4.4メートルであるため、平均深さは1.1メートルです。
掘削土量＝96平方メートル×1.1メートル
算出土量は105.6立方メートルになります。
ここで中央部の深さを確認し、1.1メートル前後であれば、四隅から求めた平面とおおむね整合しています。しかし、中央部が1.7メートルだった場合は、中央がくぼんでいる可能性があります。
その場合、四隅の平均だけでは中央部の深掘りを反映できません。中央点と四隅を結び、四つの三角形に分割して計算します。
各三角形について、中央点と隣り合う二つの隅の深さを平均し、三角形の面積に掛けます。四つの三角形の土量を合計することで、中央部の深さを反映できます。
反対に、中央部の深さが0.6メートルであれば、中央に地山の盛り上がりや掘り残しがある可能性があります。この場合も四隅だけで計算すると、土量を過大に見積もる可能性があります。
四隅の平均を使用する方法は計算が簡単ですが、中央や辺の中間にある形状変化を確認したうえで適用することが重要です。
段差や不陸がある掘削底の扱い方
掘削底に段差がある場合、全体を一つの平均深さで処理すると、段差の位置や各段の面積が十分に反映されないことがあります。
たとえば、全体面積80平方メートルのうち、60平方メートルが深さ1メートル、残り20平方メートルが深さ2メートルだったとします。
深さだけを単純平均すると1.5メートルですが、二つの深さが代表する面積は同じではありません。正しくは、各区画の土量を計算します。
浅い区画の土量は60平方メートルに1メートルを掛けた60立方メートルです。深い区画の土量は20平方メートルに2メートルを掛けた40立方メートルです。合計土量は100立方メートルになります。
全体の平均深さは、合計土量100立方メートルを全体面積80平方メートルで割った1.25メートルです。単純平均の1.5メートルを使用すると、土量は120立方メートルとなり、20立方メートルの差が生じます。
このように、段差がある場合は、各段を別区画として扱うことが重要です。段の境界位置を平面上で確認し、それぞれの面積と深さを求めます。
底面に不規則な凹凸がある場合も、形状変化の大きい場所で区画を分けます。ただし、重機のバケット跡のような細かな凹凸まで一つずつ計算する必要があるかは、土量の用途に応じて判断します。
概算目的であれば、土量へ大きく影響する深掘りや盛り上がりを捉える区画分割で十分な場合があります。詳細な出来形把握が必要であれば、測点を増やすか、点群などによる面的な計測を検討します。
局所的な深掘り部を別区画にする場合、その平面範囲を過大に設定しないよう注意します。最深部の深さを、周囲を含む広い面積へ適用すると過大計算になります。
一方、深掘り部を一点だけの異常値として削除すると、実際に掘削した土量を除外する可能性があります。現地写真や施工状況を確認し、測定誤差なのか、実際の形状なのかを判断することが必要です。
法面を含む掘削土量を求めるときの注意点
法面を含む掘削では、上端の面積と底面の面積が異なるため、底面積に平均深さを掛けるだけでは、法面部分の土量を十分に表せない場合があります。
垂直に近い掘削で、上端と下端の平面形状がほぼ同じであれば、水平投影面積と平均深さによる計算を適用しやすくなります。しかし、広い法面を設ける掘削では、深くなるほど平面範囲が小さくなります。
このような形状では、上端面積と下端面積、高さ方向の形状変化を考慮する必要があります。単純な形状であれば、角すい台に近い形として計算できることがあります。不規則な法面では、一定間隔で横断面を設け、断面積から区間土量を求める方法が適しています。
隣り合う二つの断面の間で形状が緩やかに変化している場合、始点断面積と終点断面積の平均に区間長を掛けて区間土量を求めます。
区間土量＝始点断面積と終点断面積の平均×区間長
掘削延長が長い場合は、勾配変化点、幅の変化点、法面勾配の変化点などで区間を分けます。
法面に崩落や余掘りがある場合、設計法面と実際の法面形状が異なります。設計数量を求める場合は設計形状、実掘削量を求める場合は実測形状を使用し、両者を混在させないことが重要です。
また、法面の表面積そのものは掘削土量ではありません。法面保護、植生、吹付けなどの施工面積を求める場合は傾斜面積が必要ですが、掘削体積を求める場合は、掘削前面と掘削後面に囲まれた立体形状を計算します。
平均深さの計算で起こりやすい間違い
平均深さの計算では、最大深さと最小深さだけを平均し、その値を全体へ適用する間違いが起こりやすくなります。この方法が利用できるのは、両者の間で深さがほぼ一定の割合で変化している場合です。
深い場所が狭い範囲だけに存在する場合、最大深さを全体平均へ同じ重みで加えると過大計算になる可能性があります。面積の異なる区画は、面積加重で平均する必要があります。
測点の偏りも誤差の原因です。測りやすい外周部だけに測点を配置すると、中央部の深掘りや掘り残しを把握できません。反対に、問題がある箇所だけを多く測ると、その部分の深さが単純平均へ強く反映されます。
掘削底の傾斜面積を水平投影面積と混同するケースもあります。鉛直深さを掛ける場合は水平投影面積を使用します。傾斜面積は、法面処理など表面の施工数量を求める場面で使用します。
設計深さと実測深さを同じ計算に混在させることも避けます。一部の測点で設計値を使用し、別の測点で実測値を使用すると、算出結果が設計数量なのか実掘削量なのか分からなくなります。
掘削前地盤を水平とみなすことにも注意が必要です。造成前の地盤や斜面では、掘削前面そのものが傾斜しています。一定の基準高さから底面までの距離ではなく、同じ平面位置における掘削前後の高さの差を使用します。
すでに投入された砕石や埋戻し材の表面を掘削底として扱うと、掘削深さが小さくなります。施工工程と測定日時を記録し、どの状態の面を測ったのかを明確にします。
計測時刻の違いも重要です。施工中の現場では、午前に測った外周と午後に測った底面の間で掘削が進んでいる可能性があります。できるだけ同じ施工段階で範囲と高さを取得します。
計算範囲の重複にも注意します。区画を分割した際、境界が重なっていると同じ部分を二重計上する可能性があります。逆に区画間に隙間があると、その部分が計算から漏れます。
数量を丸める時点も統一します。各測点の深さや各区画土量を早い段階で大きく丸めると、区画数が多い場合に差が積み重なります。必要な桁数を保ったまま計算し、最終的な表示段階で用途に応じて丸める方法が分かりやすいでしょう。
点群計測で傾斜込みの土量を把握する方法
掘削底が複雑に傾斜している場合や、不陸、段差、局所的な深掘りが多い場合は、限られた測点だけで形状を表すことが難しくなります。このような現場では、点群による面的な計測が役立ちます。
点群は、対象物や地表面を多数の三次元座標で表したデータです。掘削底を面的に取得することで、長手方向と短手方向の傾斜、中央部のくぼみ、局所的な盛り上がりなどを確認できます。
土量を求める場合は、掘削前の地形と掘削後の地形を同じ座標上で比較します。対象範囲を小さな区画へ分け、区画ごとの高さの差を積算することで、傾斜や不陸を含む土量を求めやすくなります。
点群を利用する利点は、平均深さを一つだけ決めるのではなく、場所ごとの深さの違いを反映できることです。深さの分布を確認できるため、深掘りや掘り残しの位置も把握しやすくなります。
一方で、点群を取得すれば自動的に正しい土量が得られるわけではありません。掘削前後のデータが同じ位置と高さの基準で整合していることが必要です。座標や高さにずれがあると、対象範囲全体に誤った差が生じます。
計測前には、基準点や変化しない構造物などを使い、データの位置関係を確認します。施工によって移動する仮設物を基準にすると、掘削前後を正しく重ねられない可能性があります。
点群内に重機、作業員、資材、水面、植生、仮設材などが含まれている場合は、土量計算の対象から除外します。特に掘削底へ重機が置かれていると、その形状が地表面として扱われ、土量へ影響する可能性があります。
水たまりがある場所では、底面ではなく水面が取得されることがあります。泥や軟弱な堆積物がある場合も、どの面を掘削底として扱うのかを現場条件に応じて決めます。
計測できていない部分を自動的に補間すると、実際には存在しない面が作られることがあります。法面の陰、構造物の裏側、水面下など、データが不足している範囲を確認し、必要に応じて別方向から計測します。
土量計算の境界も重要です。点群が現場全体を含んでいても、今回算出する工区の外周を正しく指定しなければ、別工区や未施工部が混在します。設計線、実掘削線、法面上端など、どの境界を使用したかを記録します。
LRTK Phoneを活用して現場の三次元位置情報を取得し、掘削前後の形状を同じ基準で比較できるようにすると、現場で即土量を確認する作業を進めやすくなります。ただし、計測環境、取得範囲、基準点、データ処理条件を確認し、用途に応じた精度管理を行うことが大切です。
現場で即土量を共有するための記録方法
現場で土量を算出した後は、数値だけでなく、その数値を求めた条件も記録します。土量が120立方メートルとだけ書かれていても、対象範囲、基準面、測定日時、計算方法が分からなければ、後から同じ結果を再現できません。
最初に、対象工区と計算範囲を明記します。同じ現場内に複数の掘削箇所がある場合は、工区名、測点名、構造物名、施工範囲などを使って識別します。
次に、測定日時と施工段階を記録します。掘削途中なのか、床付け完了後なのか、砕石投入後なのかによって、同じ場所でも取得される高さが異なります。
使用した基準面と基準点も残します。現況地盤、設計地盤、施工前点群など、何を掘削前面として使用したかを明確にします。
平均深さを使用した場合は、単純平均なのか、四隅平均なのか、面積加重平均なのかを記録します。区画分割を行った場合は、各区画の面積、平均深さ、土量を追えるようにします。
現場写真を残す場合は、撮影方向と対象範囲が分かるようにします。写真だけでは位置が特定できないことがあるため、測点番号や平面図と関連付けます。
設計数量、実測数量、搬出量、残土量などは、名称を分けて共有します。すべてを土量と呼ぶと、数値の意味を取り違える可能性があります。
たとえば、掘削前後の形状差から求めた値は実測掘削土量、運搬記録から集計した値は搬出管理量として区別できます。両者に差がある場合は、ほぐれ、含水状態、混入物、計測時点、未搬出土などを確認します。
日々の進捗管理では、同じ場所を重複計上しない仕組みが必要です。施工前面と最新面との差から累計土量を求める方法と、前日面と当日面との差を積み上げる方法を混在させると、二重計上につながる可能性があります。
継続計測では、基準面、計算範囲、区画名称、単位、丸め方法を統一します。条件を途中で変更した場合は、変更日と変更内容を記録します。
現場で即土量を確認する目的は、単に早く数値を出すことではありません。測定から判断までの時間を短縮しながら、担当者が変わっても計算条件を追える状態をつくることが重要です。
まとめ
掘削底が傾斜している現場で即土量を算出するには、掘削範囲の面積に一つの深さを掛けるだけではなく、底面の傾斜や不陸を反映した平均深さを求める必要があります。
基本となる流れは、計算範囲と基準面を決め、傾斜の変化を捉えられる位置で高さを測り、区画ごとの平均深さと土量を計算し、最後に結果の妥当性を確認する4手順です。
底面が一方向へ一定に傾いている場合は、浅い側と深い側の平均深さを使用できます。二方向へ傾いている長方形では、四隅の深さを平均する方法があります。ただし、いずれも途中に段差、勾配変化、深掘り、不陸がないことを確認する必要があります。
複雑な形状では、掘削範囲を三角形や四角形の小区画へ分割し、各区画の面積と平均深さから土量を求めます。深さの異なる区画の面積がそろっていない場合は、単純平均ではなく面積加重平均を使用することが重要です。
掘削深さを鉛直方向の差として求める場合、掛け合わせる面積には水平投影面積を使用します。傾斜面の表面積と混同すると、土量を過大に算出する可能性があります。
また、掘削前面にも傾斜がある場合は、同じ平面位置の掘削前高さと掘削後高さを比較します。設計値と実測値、地山土量と搬出量など、意味の異なる数量を混在させないことも大切です。
測点だけでは形状を表しにくい現場では、点群を利用して掘削前後の面を比較する方法が有効です。LRTK Phoneを活用し、掘削範囲を現地で面的に記録できる運用を整えることで、傾斜や局所的な高さ変化を確認しながら、土量算出に必要な情報をまとめやすくなります。
現場で即土量を把握する際は、速さだけでなく、範囲、基準、測点、計算方法、施工段階を記録し、後から再確認できる状態をつくることが重要です。これにより、掘削工程、残土搬出、資材手配、出来形確認などの判断に、根拠の分かる土量情報を活用しやすくなります。