河川工事、港湾工事、橋脚工事、樋門工事などでは、水の流入を抑えて施工空間を確保するために仮締切を設置することがあります。仮締切内では、河床や地盤を掘削する切土と、施工ヤードや作業床、仮設道路などを造成する盛土が同じ範囲で行われることも珍しくありません。
このとき注意したいのが、切土体積と盛土体積を差し引いた正味の土量だけで管理しないことです。仮締切内で切土と盛土が混在している場合、両者を相殺した数値だけでは、掘削土の搬出量、盛土材の搬入量、仮置き量、再利用可能量、処分量を正しく把握できません。
たとえば、仮締切内で500立方メートルを掘削し、同じ範囲に200立方メートルを盛り立てた場合、高さの差だけから正味量を求めると300立方メートルの切土となります。しかし、実際の施工では500立方メートル分の掘削作業と、200立方メートル分の盛土作業が発生しています。正味の300立方メートルだけを管理すると、運搬計画や施工数量の確認に必要な情報が失われます。
仮締切内の土量を正確に管理するには、計測範囲、基準面、施工時点、土量区分を明確にしたうえで、切土と盛土を別々に集計する必要があります。本記事では、断面法、メッシュ法、三次元地形モデル、施工段階別計測、領域分割、土量収支照合という6つの方法を取り上げ、それぞれの特徴と実務上の注意点を解説します。
仮締切内で切土と盛土を分離する必要性
仮締切内では、単純に地盤を掘り下げるだけでなく、施工機械の足場を確保するための盛土、仮設道路の造成、作業床の整形、排水設備周辺の埋戻し、構造物完成後の復旧盛土などが行われます。そのため、施工前と施工後の地形を比較しただけでは、途中で実施された切土と盛土の全量を把握できない場合があります。
特に注意が必要なのは、同じ場所を一度掘削した後に埋め戻すケースです。施工前の地盤高と最終的な地盤高がほぼ同じであれば、施工前後の差分体積はほとんどゼロになります。しかし、実際には掘削と埋戻しの両方が行われており、それぞれに施工費、運搬費、材料費、品質管理が発生しています。
切土と盛土を分けて管理すれば、掘削数量、搬出数量、盛土材の必要数量、場内流用量、仮置き量などを個別に確認できます。また、計画数量と実績数量の差が生じたときも、掘削側に原因があるのか、盛土側に原因があるのかを判断しやすくなります。
仮締切内は水位、湧水、洗掘、ぬかるみ、仮設構造物などの影響を受けやすく、通常の造成現場よりも地形条件が変化しやすい場所です。計測した時点と施工状況を記録しなければ、どの地形を基準にした土量なのか分からなくなるおそれがあります。
したがって、仮締切内の土量計算では、単に体積を算出するだけでなく、どの時点の地形を、どの範囲で、どの基準面と比較し、切土または盛土のどちらに分類したのかを明確にすることが重要です。
方法1 施工前後の横断面から切土と盛土を分ける
横断面を用いる方法は、河川や水路、堤防、護岸など、一定方向に延びる工事で利用しやすい方法です。仮締切内に測点を設定し、施工前地盤、設計地盤、施工後地盤の横断形状を取得して、それぞれの断面積を比較します。
基本的な手順は、仮締切の延長方向に沿って一定間隔で測点を設定し、各測点で横断方向の地盤高を計測することです。その後、施工前地盤と比較対象となる地盤線を同じ断面図上に重ねます。
施工後地盤が施工前地盤より低い部分は切土断面積として扱い、施工後地盤が施工前地盤より高い部分は盛土断面積として扱います。断面内で切土と盛土が混在する場合は、地盤線が交差する位置で区間を分け、それぞれの面積を個別に計算します。
隣接する測点間の体積は、平均断面法などを用いて求められます。平均断面法では、前後の断面積の平均値に測点間距離を掛けます。切土体積を求める場合は切土断面積だけを使用し、盛土体積を求める場合は盛土断面積だけを使用します。
たとえば、測点Aの切土断面積が20平方メートル、測点Bの切土断面積が30平方メートル、測点間距離が10メートルであれば、その区間の切土体積は250立方メートルです。同じ区間で盛土断面積がそれぞれ5平方メートルと9平方メートルであれば、盛土体積は70立方メートルとなります。両者を相殺せず、250立方メートルの切土と70立方メートルの盛土として記録します。
横断面法の利点は、計算過程を図面上で確認しやすいことです。どの位置で地盤が下がり、どの位置で高くなったのかを断面ごとに説明できるため、数量確認資料にも利用しやすくなります。
一方、測点間隔が広すぎると、局所的な掘削や盛土を捉えにくくなります。仮締切の角部、掘削深さが変化する位置、仮設道路との接続部、排水溝周辺などでは、通常の測点に補助断面を追加する必要があります。
また、断面方向を統一することも重要です。施工前と施工後で異なる位置や方向の横断面を比較すると、地形差ではなく測線位置の違いが体積差として表れる可能性があります。測点座標、横断方向、測定幅を施工前後でそろえ、同一条件で比較できるようにします。
方法2 メッシュごとの高低差を正負で分類する
メッシュ法は、仮締切内を一定寸法の格子に分割し、各格子点または各セルの地盤高を比較して体積を求める方法です。平面的に広がる施工区域や、不規則な切土と盛土が混在する現場に適しています。
最初に、仮締切内へ正方形または長方形のメッシュを設定します。次に、施工前と施工後の地盤高を各メッシュで取得し、高さの差を計算します。施工後の高さから施工前の高さを引いた値が負であれば切土、正であれば盛土として分類します。
高さの差がマイナス0.40メートルで、メッシュ面積が25平方メートルであれば、そのメッシュの切土体積は10立方メートルです。高さの差がプラス0.20メートルであれば、同じ面積のメッシュで盛土体積は5立方メートルとなります。
メッシュごとに切土と盛土を判定し、切土セルの絶対体積だけを合計して切土総量を求めます。同様に、盛土セルの体積だけを合計して盛土総量を求めます。高さ差を全セルで単純合計すると、切土と盛土が相殺されるため、分類後に別々の集計欄へ記録する必要があります。
メッシュ寸法は、計測精度と作業量のバランスを考えて設定します。細かな凹凸がある場所でメッシュを大きくすると、小規模な掘削や盛土が平均化されます。反対に、必要以上に小さなメッシュを設定すると、計測点数や処理量が増え、地表面の小さなばらつきまで体積へ反映されることがあります。
仮締切内では、鋼材、土のう、仮設ポンプ、排水ホース、敷鉄板、重機などが計測範囲に入りやすいため、地表面以外のデータを除外する必要があります。これらを地盤として扱うと、盛土体積が実際より大きく算出される可能性があります。
メッシュ法を用いる場合は、仮締切の内周線で集計範囲を切り出すことも重要です。外側の河床や堤防を含めると、仮締切内で行われた施工とは関係のない地形変化が土量へ混入します。
また、境界部分のセルをどのように扱うかを事前に決めておきます。セル中心が範囲内にある場合だけ集計する方法、境界でセルを分割して面積比を反映する方法などがあります。計算途中でルールを変えると、同じデータでも集計値が変わるため、工事全体で統一した処理方法を使用します。
方法3 三次元地形モデルの差分から体積を算出する
三次元地形モデルを用いる方法では、施工前後の地表面を三角形網などでモデル化し、二つの地表面の間に生じる体積を計算します。複雑な地形や不整形な仮締切、局所的な深掘りがある現場でも、地形変化を連続的に捉えやすい点が特徴です。
計測データから施工前地形モデルと施工後地形モデルを作成し、同じ平面位置における標高差を求めます。施工後地形が低い部分は切土領域、施工後地形が高い部分は盛土領域として分類します。
三次元モデルでは、切土と盛土の分布を平面上で確認できます。仮締切中央部で掘削が集中しているのか、周辺部に作業床の盛土があるのか、仮設道路の撤去が完了しているのかといった状況を視覚的に把握しやすくなります。
ただし、三次元モデルを作成すれば自動的に正確な体積が得られるわけではありません。施工前後のデータに位置ずれがあると、実際には変化していない斜面や仮締切壁面に大きな高低差が発生します。水平方向にわずかなずれがあるだけでも、急傾斜部では大きな体積誤差につながることがあります。
施工前後のデータは、同一の座標系、標高基準、単位で管理します。基準点や既知点を利用し、固定構造物などの変化していない対象が両方のモデルで一致しているか確認します。
地形モデルの作成範囲にも注意が必要です。計測点がない場所を自動的に補間すると、実際には存在しない地表面が作られる場合があります。水面下、仮設材の陰、重機の直下、急傾斜面など、データが不足している範囲を無理に補間せず、追加計測または対象外処理を検討します。
仮締切内に水たまりが残っている場合、水面を地盤面としてモデル化しないようにします。水面の高さと水底の高さは異なるため、水底を取得できていない状態で土量を計算すると、切土量を過小評価する可能性があります。
三次元モデルの差分計算では、切土量、盛土量、差引量の三つを併記すると管理しやすくなります。切土量から盛土量を差し引いた値だけではなく、両方の総量を残すことで、搬出入数量や施工記録との照合が可能になります。
方法4 施工段階ごとに計測して工程別に集計する
施工前と完成後の二時点だけを比較する方法では、途中で行われた掘削と埋戻しが相殺されることがあります。この問題を防ぐには、施工段階ごとに計測し、各工程の地形変化を個別に集計する方法が有効です。
仮締切内の一般的な流れとしては、施工前計測、仮設作業床の造成、床掘り、構造物施工、埋戻し、仮設盛土撤去、完成地形整形などが考えられます。各段階の終了時に地形を計測すれば、どの工程で何立方メートルの切土または盛土が発生したのかを追跡できます。
たとえば、施工前地形から作業床造成後の地形を比較して盛土量を算出し、作業床造成後から床掘り完了後までを比較して切土量を求めます。その後、床掘り完了後から埋戻し完了後までを比較して盛土量を算出し、最後に仮設作業床撤去前後を比較して切土量を求めます。
この方法では、最終地形が施工前地形と近い場合でも、施工途中で発生した土量を把握できます。仮設盛土を一度造成して撤去する工事や、深く掘削した後に構造物周辺を埋め戻す工事では、特に有効です。
工程別計測を行う場合は、各計測時点の名称と日時を明確に記録します。「施工途中」や「掘削後」といった曖昧な名称ではなく、「作業床造成完了」「一次掘削完了」「基礎床付け確認時」「埋戻し第二層完了」など、施工状況が分かる名称を付けます。
計測時点の間に複数の作業を行うと、切土と盛土の原因を分けられなくなることがあります。掘削と盛土を同じ期間に並行して実施する場合は、作業範囲を分けるか、より短い間隔で計測する必要があります。
一方で、計測回数を増やしすぎると現場負担が大きくなります。すべての作業後に計測するのではなく、地形が大きく変化する時点、後から確認できなくなる時点、数量確認が必要な時点を優先します。
工程別集計では、ある段階の施工後地形を次の段階の施工前地形として使用します。各段階の境界となるモデルを共通化することで、計測期間の抜けや重複を防止できます。
方法5 仮締切内を用途別の領域に分割する
仮締切内を一つの範囲として集計すると、床掘り、作業床、仮設道路、排水溝、構造物周辺埋戻しなど、性質の異なる土量が混在します。そこで、仮締切内を用途別または施工区分別の領域に分割し、領域ごとに切土と盛土を集計します。
領域の例としては、本体構造物の床掘り範囲、仮設道路範囲、重機作業床範囲、排水設備範囲、資材置場、埋戻し範囲、仮締切撤去範囲などがあります。各領域を平面上の境界線で定義し、同じ地形差分データを領域別に切り出します。
この方法の利点は、体積の発生原因を説明しやすいことです。仮締切内の切土総量が計画より多かった場合でも、床掘りが増えたのか、排水溝が深くなったのか、仮設道路の撤去量が増えたのかを領域別に確認できます。
領域分割は、工種別の数量管理にも役立ちます。設計数量や施工計画の区分と集計領域を合わせておけば、計測結果を工種ごとの実績数量と比較しやすくなります。
ただし、領域の境界が重複すると二重計上が発生します。反対に、領域間に隙間があると未集計部分が生じます。領域線は互いに重ならず、仮締切内の対象範囲を過不足なく覆うように作成します。
同じ場所が工程によって用途を変える場合もあります。施工初期には作業床だった範囲が、後半には構造物周辺の埋戻し範囲になることがあります。この場合は、平面的な領域だけでなく、計測期間も組み合わせて区分します。
たとえば、同じ範囲について、作業床造成時の盛土、床掘り時の切土、埋戻し時の盛土、仮設材撤去時の切土を別の工程として記録します。領域名だけで管理すると混同しやすいため、領域名と工程名を組み合わせた管理番号を設定すると整理しやすくなります。
領域分割を細かくしすぎると、境界設定や集計作業が複雑になります。施工管理上の意味がある単位に限定し、計画数量、工種、施工班、施工時期などと対応できる区分を選ぶことが重要です。
方法6 搬出入記録と土量収支を照合する
計測によって求めた切土量と盛土量は、搬出入記録や場内流用記録と照合することで、集計漏れや分類ミスを発見しやすくなります。ただし、車両台数や材料伝票だけから地山体積を直接確定するのではなく、計測結果を検証する補助資料として使用します。
仮締切内で発生した掘削土は、場外搬出、場内仮置き、埋戻しへの流用、処分などに分かれます。一方、盛土に使用する材料は、場外からの搬入、仮置き土の再利用、掘削土の選別利用などから供給されます。
土量収支を考える際は、切土量、搬出量、仮置き増減量、場内流用量、盛土使用量の関係を整理します。計測した切土量に対して搬出量が極端に少ない場合は、場内仮置きや埋戻しへの流用が記録されているか確認します。盛土量に対して搬入量が少ない場合は、掘削土の流用や既存盛土の移動が含まれていないかを確認します。
ここで注意したいのが、地山状態、ほぐした状態、締め固めた状態では同じ土でも体積が異なることです。掘削前の地山体積と、ダンプトラックに積載した状態の体積をそのまま比較すると一致しないことがあります。盛土についても、搬入時の緩い状態と締固め完了後の体積は異なります。
そのため、比較する体積の状態を統一する必要があります。計測による地形差分は、基本的にその時点の地盤形状から求めた体積です。搬出入記録を照合するときは、必要に応じて土質や施工条件に応じた換算を行います。ただし、一律の換算値を無条件に使用せず、施工計画、試験結果、契約条件などに基づいて扱います。
車両台数による数量は、荷台の公称容量をそのまま積載量とみなさないようにします。実際の積載状態にはばらつきがあり、含水状態や土質によって見掛け体積も変わります。台数記録は、計測結果と大きな差がないかを確認するための資料として利用するのが適切です。
土量収支に大きな不一致が生じた場合は、直ちに計測値が誤っていると判断するのではなく、集計範囲、計測時点、土量状態、仮置き量、場内移動量、仮設材の混入などを順番に確認します。
基準面と計測範囲を統一する考え方
切土と盛土を分離集計するうえで最も重要なのは、比較する二つの地形が同じ条件で作成されていることです。計測方法が高精度でも、基準面や範囲が異なれば、正しい体積は得られません。
施工前後で同じ座標系を使用し、水平位置と標高の基準を統一します。仮締切内に設置した基準点が施工中に移動する可能性がある場合は、仮締切外の安定した位置に基準を設け、定期的に確認します。
仮締切は施工荷重、水圧、地盤変形などの影響を受けることがあります。仮締切上の点だけを基準にすると、構造物の変位が地盤高の変化として計測される可能性があります。基準点の選定では、施工による影響を受けにくい場所を優先します。
集計範囲は、平面境界と高さ方向の扱いを明確にします。平面境界には、仮締切の内周、設計上の施工範囲、掘削線、用地境界などが考えられます。どの境界を採用するかによって体積が変わるため、目的に合った範囲を選びます。
仮締切材の内側に沿って集計する場合は、壁面そのものを地形モデルへ含めないように注意します。鉛直に近い壁面を地表面として扱うと、不自然な三角形が形成され、体積計算が不安定になることがあります。
水面下の地形を計測できていない範囲、仮設材で隠れている範囲、立入不能範囲については、未計測であることを記録します。周辺データから推定した場合は、実測範囲と推定範囲を区別しておくことが重要です。
切土・盛土体積の重複計上を防ぐ方法
切土と盛土を工程別、領域別に集計すると、管理しやすくなる一方で、同じ土量を複数回計上する危険もあります。特に、全体集計と工区別集計を両方作成する場合は注意が必要です。
たとえば、仮締切内全体の差分から求めた切土量に、床掘り範囲の切土量を追加すると、床掘り部分が二重に計上されます。全体集計は各領域の合計として求めるのか、全体差分を独立して求めるのかを決め、加算関係を明確にします。
工程別集計でも、前回計測面と今回計測面の組み合わせを連続させる必要があります。施工前から一次掘削後までの切土量と、施工前から二次掘削後までの切土量を単純に加えると、一次掘削分が重複します。
一次掘削分は施工前と一次掘削後を比較し、二次掘削分は一次掘削後と二次掘削後を比較します。このように、各期間の開始面と終了面を連続させれば、累計値を正しく求められます。
データ管理では、比較元の地形名、比較先の地形名、対象範囲、切土量、盛土量、計測日を一組として記録します。数値だけを転記すると、どの地形同士を比較した結果なのか分からなくなります。
修正計測を行った場合も、旧データと新データを混在させないようにします。欠測範囲を補うために再計測したときは、どの部分を更新したのかを明確にし、集計結果の版を管理します。
仮締切の変形や洗掘を考慮するポイント
仮締切内の地形変化が、すべて人為的な切土または盛土によるものとは限りません。流水による洗掘、湧水による土砂流出、降雨による侵食、法面崩落、地盤沈下などでも地盤高は変化します。
計測上は地盤が低くなっていれば切土体積として算出されますが、施工数量として扱う場合は、計画掘削と自然または偶発的な地形変化を区別する必要があります。
洗掘や崩落が発生したときは、発生前後の計測記録、現場写真、施工日報、気象や水位の記録を確認します。計画外の地形変化を通常の掘削実績へ含めると、施工数量の説明が難しくなる可能性があります。
盛土側でも、締固めによる沈下や圧密によって地盤高が下がることがあります。盛土材を投入した数量と、完成地形から求めた盛土体積が一致しない原因の一つです。施工中の各層で計測するか、投入量、締固め後の層厚、完成面の体積を分けて管理すると状況を把握しやすくなります。
仮締切自体が変形した場合は、集計範囲の境界も変化する可能性があります。施工前後で単純に異なる内周線を使用すると、範囲の増減が土量差に含まれます。原則として共通の集計境界を設定し、境界変化による影響を別途確認します。
計測精度を維持する現場管理
正確な分離集計には、計算方法だけでなく、現場計測の品質管理が欠かせません。計測前には、仮締切内の水たまり、重機、資材、敷鉄板、土のう、排水設備などの状態を確認します。
移動可能な仮設物は、可能な範囲で計測対象から外します。移動できない場合は、その位置を記録し、後処理で除外するか、同じ状態で比較できるようにします。
施工前計測では、着工後に失われる地形を十分に取得します。掘削開始後に施工前データの不足が判明しても、元の地形を実測し直すことはできません。仮締切内部だけでなく、境界周辺や接続部も余裕を持って計測しておきます。
計測点の密度は、地形の複雑さに応じて調整します。平坦部は比較的少ない点でも形状を表現できますが、法肩、法尻、掘削底の端部、段差、排水溝、仮設道路の縁などでは点を増やす必要があります。
計測後は、その場で欠測や異常値を確認します。現場を離れてから欠測に気付くと、施工が進んで同じ状態を再現できない場合があります。少なくとも対象範囲全体が取得されているか、基準点が正しく使用されているか、明らかな高さ異常がないかを確認します。
計測結果の精度は、使用した機器の性能だけでは決まりません。基準点の状態、計測距離、観測条件、地表面の状態、データ処理方法などの影響を受けます。必要な管理精度を定め、それに適した方法で計測と検証を行います。
集計結果を施工管理へ活用する方法
分離集計した切土量と盛土量は、数量確認だけでなく、施工計画の改善にも活用できます。日次または工程別に集計すれば、掘削の進捗、盛土材の使用量、残土搬出の必要量、仮置き場の空き容量を把握できます。
切土量と搬出台数を照合すれば、積込みや運搬の計画に大きなずれがないか確認できます。盛土量と材料搬入量を比較すれば、今後必要となる盛土材のおおよその数量を見直せます。
領域別の集計結果は、施工順序の検討にも役立ちます。床掘りが先行しすぎて排水や作業動線に支障が出ていないか、作業床の盛土が必要以上に広がっていないか、仮設道路の撤去が遅れていないかを確認できます。
また、切土と盛土の位置を平面上で把握すれば、場内流用の計画を立てやすくなります。掘削土をどこへ仮置きし、どの範囲の埋戻しへ使用するかを検討する際、距離や施工時期を考慮した運搬計画を作成できます。
計画数量と実績数量に差が出た場合は、単に差の大小を見るのではなく、原因を分類します。設計地形と現況地形の違い、掘削範囲の変更、過掘り、法面形状の変更、仮設盛土の追加、地盤沈下、洗掘など、切土側と盛土側に分けて原因を整理します。
集計結果には、計測日、対象範囲、比較した地形、使用した基準、計算方法、除外範囲、推定範囲などを添付します。体積の数値だけでは、後から計算条件を再現できません。第三者が確認できる形で条件を残すことが、数量管理の信頼性につながります。
まとめ
仮締切内では、床掘り、作業床造成、仮設道路、埋戻し、仮設盛土撤去などが同じ範囲で行われるため、切土と盛土を差し引いた正味量だけでは施工実態を正しく把握できません。
切土と盛土を分離する方法としては、横断面を用いる方法、メッシュごとの高低差を分類する方法、三次元地形モデルの差分を利用する方法、施工段階ごとに計測する方法、用途別に領域を分割する方法、搬出入記録と土量収支を照合する方法があります。
一定方向に延びる工事では横断面法が確認しやすく、平面的に不規則な施工範囲ではメッシュ法や三次元モデルが有効です。同じ場所で掘削と埋戻しを繰り返す場合は、施工前後だけでなく、工程途中の地形を計測する必要があります。
計算方法を選ぶだけでなく、座標系、標高基準、集計範囲、計測時点を統一することも重要です。仮設物、水面、欠測範囲、洗掘、沈下などを適切に扱わなければ、計算上の切土・盛土と実際の施工数量が一致しなくなります。
実務では、切土量、盛土量、差引量をそれぞれ記録し、工程別、領域別、工種別に確認できるようにします。さらに、搬出入記録、仮置き量、場内流用量と照合することで、集計漏れや二重計上を発見しやすくなります。
仮締切内の土量管理では、一つの総量を求めることよりも、どこで、いつ、何の目的で切土または盛土が発生したのかを説明できることが重要です。施工前から計測計画と集計区分を定め、各工程の地形を継続的に記録することで、精度と説明性を備えた切土・盛土体積の分離集計が可能になります。