切土・盛土の体積を計算できても、その数値だけでは施工日数や必要な機械台数、ダンプトラックの配車台数までは決められません。設計図や点群データから得られる土量は立方メートルで表されますが、実際の施工はバックホウの掘削回数、ブルドーザの押土距離、ホイールローダの積込回数、ダンプトラックの運搬回数、締固め機械の走行面積などによって進むからです。
たとえば、切土量が5,000立方メートルと分かっていても、その土量を掘削前の地山土量として扱うのか、掘削後に膨らんだほぐし土量として扱うのかによって、必要な運搬台数は変わります。盛土についても、搬入時のほぐし土量と締固め完了後の体積は一致しません。土量の状態を整理せずに施工量へ換算すると、積込機械は余っているのにダンプトラックが不足する、運搬は進んでいるのに締固めが追い付かないといった工程の偏りが発生します。
切土・盛土体積を土工機械別の施工量へ換算する際は、単純に機械のカタログ能力で割るのではなく、土質、含水状態、作業範囲、運土距離、勾配、旋回条件、施工時間、機械の待機時間などを反映する必要があります。本記事では、土量の状態をそろえる基本から、バックホウ、ブルドーザ、ホイールローダ、ダンプトラック、締固め機械への換算、さらに施工ライン全体の調整までを6つの方法に分けて解説します。
切土・盛土体積と土工機械の施工量が一致しない理由
切土・盛土体積は、施工対象となる土の幾何学的な大きさを示す数値です。一方、土工機械の施工量は、一定時間内に掘削、積込、運搬、敷均し、締固めなどを行える量を示します。両者は同じ立方メートルを使う場合でも、基準となる土の状態が異なることがあります。
多くの数量計算や積算では、切土の数量を掘削前の地山状態を基準として整理します。しかし、地山をバックホウで掘削すると、土粒子の配列が崩れ、土塊の間に空隙が生じます。その結果、掘削後の土は地山状態よりも大きな体積になることがあります。ダンプトラックの荷台や仮置場で直接扱うのは、このほぐれた状態の土です。
一方、盛土の完成数量は、所定の形状に敷き均し、締め固めた後の体積を基準とするのが一般的です。盛土材料は搬入時にはほぐれていますが、締固めによって空隙が減少し、体積が小さくなります。そのため、完成盛土量が3,000立方メートルだからといって、3,000立方メートル分のほぐし土を搬入すれば足りるとは限りません。
さらに、土工機械の能力は、機械本体の大きさだけで決まりません。バックホウでは、バケットを土でどの程度満たせるか、掘削位置から積込位置までの旋回角度がどの程度か、掘削面が硬いか軟らかいかによって施工量が変化します。ダンプトラックでは、積込時間、運搬距離、道路状況、荷下ろし時間、積込場所や荷下ろし場所での待機時間が1サイクルの長さを左右します。
機械別の施工量へ換算する際は、最初に基準となる土量状態を明確にし、その後で機械ごとの作業単位へ置き換えることが重要です。地山土量とほぐし土量を混在させたまま計算すると、数字上は整っていても、実際の施工計画とは合わなくなります。
方法1 土量変化率を用いて地山・ほぐし・締固め土量をそろえる
最初の方法は、切土・盛土体積を比較可能な土量状態へ換算することです。土工機械の施工量を求める前に、この整理を行う必要があります。
土量には、主に地山状態の土量、ほぐした状態の土量、締め固めた状態の土量があります。地山土量は、掘削前に地盤中に存在する体積です。ほぐし土量は、掘削後に土が膨らんだ状態の体積です。締固め土量は、盛土として敷き均し、規定された方法で締め固めた後の体積です。
地山状態からほぐし状態へ換算する場合は、一般に次の考え方を用います。
ほぐし土量＝地山土量×地山からほぐし状態への土量変化率
地山土量が1,000立方メートルで、現場条件を踏まえた土量変化率を1.20と設定した場合、運搬対象となるほぐし土量は1,200立方メートルです。ダンプトラックの運搬回数を容積で計算する場合は、原則としてこのほぐし土量を基準にします。
地山状態から締固め状態へ換算する場合は、次のように考えます。
締固め土量＝地山土量×地山から締固め状態への土量変化率
積算資料などでは、地山土量に対するほぐし土量の比率をL、地山土量に対する締固め土量の比率をCとして整理することがあります。ただし、記号や係数の定義は資料によって異なる可能性があるため、使用する設計図書、積算基準、数量計算書に記載された定義を必ず確認します。
土量変化率は、土質や施工条件によって異なります。砂質土、粘性土、礫質土、岩塊混じり土では、掘削後の膨張や締固め後の体積変化の程度が同じではありません。また、含水比や粒度分布、締固め方法によっても変化します。一般的な数値を無条件に採用せず、設計図書、積算条件、土質試験、試験施工、過去の施工実績などを確認することが必要です。
完成盛土量から必要な搬入土量を逆算する場合は、締固め後の体積をほぐし状態へ戻して考えます。たとえば、締固め後の完成盛土量が2,000立方メートルで、ほぐし土量に対する締固め土量の比率を0.85と設定する場合は、必要なほぐし土量を次のように求めます。
必要ほぐし土量＝2,000÷0.85
この場合、計算上の必要ほぐし土量は約2,353立方メートルです。ただし、施工中には材料のこぼれ、選別による除外、運搬路への付着、表土や異物の混入、含水状態の変化なども起こります。実際の調達量を決める際は、契約条件や現場実績に基づき、必要に応じて施工ロスを別に見込みます。
土量変化率を扱うときに注意したいのは、複数の係数を無意識に重ねないことです。設計数量にすでに土量変化が反映されている場合、さらに同じ換算を行うと二重計上になります。数量計算書、土量配分計画、積算資料、施工計画書のどの段階で係数が適用されているかを確認しなければなりません。
また、切土材のすべてを盛土に利用できるとは限りません。表土、有機質土、高含水の軟弱土、転石、異物混じり土などは、用途や要求品質によっては盛土材料として適さないことがあります。切土量から盛土利用可能量を求める場合は、選別後の有効率を反映します。
盛土利用可能な地山土量＝切土の地山土量×利用可能率
この式で得られるのは、地山土量換算での利用可能量です。完成盛土量を求める場合は、さらに締固め状態への土量変化率を適用します。利用可能率は目視だけで決めず、設計条件、材料規格、土質試験結果、施工管理基準などと照合します。
この方法の目的は、すべての機械能力を同じ基準で比較できるようにすることです。掘削数量は地山土量、積込・運搬数量はほぐし土量、盛土完成数量は締固め土量を中心に扱うことがあります。各段階の数量を分けて管理し、比較時に共通の状態へ換算することで、工程間の数量差を正しく把握できます。
方法2 バックホウのバケット容量とサイクルタイムから掘削量へ換算する
バックホウの施工量は、バケット1杯当たりの実作業量と、1時間当たりの作業回数から求めます。カタログに記載されたバケット容量だけで計算すると、実際よりも大きな施工量になることがあるため、バケットへの充填状態と作業効率を反映する必要があります。
基本的な考え方は次のとおりです。
1サイクル当たり掘削量＝バケット容量×バケット係数
1時間当たりサイクル数＝3,600秒÷1サイクル時間
時間当たり施工量＝1サイクル当たり掘削量×1時間当たりサイクル数×作業効率
バケット容量が0.8立方メートル、バケット係数が0.85、1サイクル時間が30秒、作業効率が0.75の場合を考えます。1サイクル当たりの土量は0.68立方メートルです。1時間当たりの理論サイクル数は120回ですが、段取り、位置調整、土砂の崩れ、作業指示、ダンプトラックの入替えなどがあるため、すべての時間を掘削に使えるわけではありません。
計算すると、時間当たり施工量は次のようになります。
0.8×0.85×120×0.75＝61.2立方メートル毎時
この61.2立方メートル毎時は、バケット内で扱うほぐし状態の土量として計算した値です。設計数量である地山土量と比較する場合は、使用する土量変化率の定義に従い、ほぐし土量を地山土量へ換算します。地山からほぐし状態への土量変化率を1.20とする場合、地山土量換算の時間当たり施工量は次のようになります。
61.2÷1.20＝51.0立方メートル毎時
このように、バケット容量から算出した値を地山土量と直接比較しないことが重要です。施工計画書では、機械施工量が地山土量、ほぐし土量、締固め土量のどれを基準としているのかを明記しておくと、ダンプトラックの運搬量との混乱を防げます。
サイクルタイムには、掘削、持ち上げ、旋回、荷下ろし、戻り、位置調整などが含まれます。旋回角度が小さく、掘削場所とダンプトラックの位置が近ければ、サイクルは短くなります。反対に、旋回角度が大きい、掘削面が深い、法面上で慎重な操作が必要、障害物が多いといった条件では長くなります。
土質も施工量に影響します。軟らかい砂質土は比較的すくいやすい一方、粘着性の高い土はバケットに付着し、荷下ろしに時間がかかる場合があります。硬い地山や礫混じり土では、掘削抵抗が大きく、バケットを予定量まで満たしにくくなります。転石や岩塊が含まれる場合は、つかみ直しや選別作業が増えることもあります。
バックホウがダンプトラックへ直接積み込む場合は、ダンプトラック1台を積み終えるまでの時間も求めます。
1台当たり積込時間＝ダンプトラック1台の実積載土量÷バックホウの毎分施工量
この計算では、分子と分母の土量状態をそろえます。ダンプトラックの積載量がほぐし土量であれば、バックホウの毎分施工量もほぐし土量で計算します。
たとえば、ダンプトラック1台の実積載土量が5.5立方メートルで、バックホウの実施工量が毎分1.0立方メートルであれば、理論上の積込時間は約5.5分です。ただし、車両の進入、停止位置の調整、積荷の均し、退出、次車両との入替えを含めると、実際の車両間隔はさらに長くなります。
バックホウの必要台数は、対象土量を1台当たりの日施工量と予定施工日数で割って求めます。
必要台数＝対象土量÷1台当たり日施工量÷予定施工日数
この式でも、対象土量と日施工量の状態をそろえます。対象土量が地山土量であれば、1台当たり日施工量も地山土量換算で使用します。
1台当たり日施工量は、時間当たり施工量に実作業時間を掛けて求めます。所定労働時間が8時間でも、朝礼、始業点検、休憩、給油、移動、清掃、作業打合せなどがあるため、実際に掘削できる時間は8時間より短くなります。時間当たり能力に所定時間をそのまま掛けるのではなく、現場で確保できる実作業時間を使うことが大切です。
また、バックホウが掘削だけでなく、床付け、法面整形、転石除去、排水処理、積込場所の整備なども兼務する場合、掘削専用として計算した施工量は達成しにくくなります。作業内容ごとに時間配分を分けるか、補助機械を配置して主作業を中断させない計画が必要です。
方法3 ブルドーザの運土距離と往復時間から押土施工量へ換算する
ブルドーザは、切土部から盛土部への短距離運土、敷均し、集土、仮置土の移動などに使用されます。施工量を求める際は、ブレードが1回に運べる土量と、押土、後進、変速、方向転換に要するサイクル時間を整理します。
基本式は次の考え方です。
1サイクル当たり運土量＝ブレードの基準容量×土質や作業条件による補正
1時間当たり施工量＝1サイクル当たり運土量×1時間当たりサイクル数×作業効率
ブルドーザの施工量は、運土距離の影響を強く受けます。押土距離が長くなるほど、1サイクルに必要な時間が増えるため、時間当たり施工量は低下します。また、押土中にブレード両側から土がこぼれるため、距離が長いほど1回で目的地まで運べる土量が減少することがあります。
そのため、長い距離を一度に押すのではなく、中継地点を設けて段階的に移動する方法や、運土距離が長い区間ではダンプトラックなど別の運搬手段へ切り替える方法を検討します。ブルドーザの適用距離は機械規格や現場条件、採用する積算基準によって判断し、単一の距離だけで機械を決定しないことが大切です。
サイクル時間は、押土時間、後進時間、変速や方向転換に必要な時間を合計して求めます。
サイクル時間＝押土時間＋後進時間＋方向転換などの固定時間
押土時間は、運土距離を押土時の平均速度で割って求めます。後進時間も同様に、戻り距離を後進時の平均速度で割ります。ただし、現場内の平均速度は機械の最高速度ではありません。路面の不陸、勾配、軟弱地盤、障害物、作業員との離隔、視界、粉じん、降雨後のぬかるみなどを踏まえて設定します。
押土方向に下り勾配がある場合は施工量が増えることがありますが、安全に停止できることや、盛土端部への接近を管理できることが前提です。上り勾配では、機械の牽引力が必要となり、速度やブレード内に保持できる土量が低下しやすくなります。横断勾配が大きい場所では、横滑りや転倒の危険があるため、施工量よりも安全な作業姿勢を優先します。
ブレード容量も、カタログ上の数値をそのまま有効運土量とみなすことはできません。土質が乾燥して流動しやすい場合、押土中にこぼれやすくなります。粘性が高い土では、土塊がブレードに付着して排土しにくいことがあります。大きな礫や根株などが混じる場合は、ブレード前面に均一に土を保持できません。
たとえば、1サイクルの実運土量が2.5立方メートル、サイクル時間が2分、作業効率が0.70であれば、時間当たり施工量は次のように概算できます。
2.5×30×0.70＝52.5立方メートル毎時
この計算値についても、地山状態の掘削押土なのか、すでにほぐされた土の押土なのかを明確にします。異なる状態の施工量を比較するときは、土量変化率を用いて基準をそろえます。
日施工量は、時間当たり施工量に実作業時間を掛けます。実作業時間が6時間であれば、概算の日施工量は315立方メートルです。ただし、敷均しや仕上げ整形を同じ機械で行う場合は、すべての時間を運土へ使用できないため、作業時間を分けて計算します。
ブルドーザによる盛土の敷均し量を求める場合は、体積だけでなく施工面積も確認します。1層当たりの締固め後厚さを設定すると、締固め後の盛土体積から延べ施工面積を求められます。
延べ施工面積＝締固め後の盛土体積÷1層当たり締固め後厚さ
締固め後厚さが0.30メートルで、1層分の締固め後体積が600立方メートルの場合、施工面積は2,000平方メートルです。ただし、敷均し時の厚さと締固め後の厚さは一致しないことがあるため、敷均し量を計画するときは施工仕様で定めるまき出し厚さと、ほぐし状態から締固め状態への体積変化を考慮します。
ブルドーザの換算では、運土と敷均しを同じ施工量として扱わないことが重要です。押土量は立方メートル、敷均し作業は立方メートルまたは平方メートルで管理できますが、必要時間を決める条件が異なります。運土距離が短くても、狭い区画で何度も方向転換する場合は、敷均しに時間がかかります。
方法4 ホイールローダとダンプトラックの積込・運搬量へ換算する
切土材を離れた盛土箇所や処分場へ運ぶ場合は、積込機械と運搬車両を一体で計画します。ホイールローダの能力だけを高くしても、ダンプトラックが戻ってこなければ積込作業は止まります。反対に、ダンプトラックを増やしすぎると、積込場所で待機車両が集中します。
ホイールローダの時間当たり積込量は、バックホウと同じように、バケット1杯当たりの実積込量とサイクル数から求めます。
時間当たり積込量＝バケット容量×バケット係数×1時間当たりサイクル数×作業効率
ホイールローダのサイクルには、土砂への進入、すくい込み、後退、車体の切返し、ダンプトラックへの接近、荷下ろし、積込位置への復帰が含まれます。積込ヤードが狭い場合や、路面にわだちがある場合は、切返し回数が増えてサイクルタイムが長くなります。
ダンプトラック1台当たりの積載量は、荷台の容積だけでなく、車両の最大積載質量による制約を受けます。湿った土や礫質土は単位体積当たりの湿潤質量が大きくなるため、荷台容積を満たす前に質量上限へ達することがあります。反対に、軽い材料では荷台容積が先に上限となる場合があります。
質量から求める積載可能土量は、次のように概算します。
質量から求める積載可能土量＝積載できる質量÷運搬土の湿潤単位体積質量
実際の積載量は、荷台の有効容積と質量から求めた積載可能土量のうち、小さい方を上限として設定します。使用する車両の自動車検査証、現場での計量結果、土の密度試験、運搬管理基準などを確認し、過積載にならないように管理します。荷台からの落下や飛散を防ぐため、積荷の偏りや不安定な山積みにも注意が必要です。
ダンプトラックの1日当たり運搬量は、1台当たり積載量、1日の運搬回数、稼働台数から求めます。
1日当たり運搬量＝1台当たり積載量×1台当たり運搬回数×稼働台数
1日の運搬回数を求めるには、1サイクル時間を計算します。
1サイクル時間＝積込時間＋往路時間＋荷下ろし時間＋復路時間＋待機・入替え時間
運搬距離を速度で割るだけでは、実際のサイクル時間になりません。現場出入口での誘導、一般道路への合流、信号待ち、速度制限、場内の徐行、荷下ろし位置での待機、タイヤ洗浄、伝票処理なども含める必要があります。
たとえば、積込時間が6分、往路が18分、荷下ろしが5分、復路が15分、その他の待機や入替えが6分の場合、1サイクルは50分です。実運搬可能時間が400分であれば、400÷50により計算上は8回です。しかし、交通状況や休憩時間、給油、始業・終業時の移動を考えると、毎日必ず8回運搬できるとは限りません。工程計画では、継続して実行可能な回数を採用することが重要です。
1台当たり積載量が5.5立方メートル、1日7回運搬、稼働台数が6台の場合、1日の運搬量は次のようになります。
5.5×7×6＝231立方メートル／日
対象となるほぐし土量が2,310立方メートルであれば、単純計算では10日必要です。ただし、降雨や道路混雑、処分場の受入時間、車両故障などを考慮すると、工程上は余裕を持たせる必要があります。
積込機械とダンプトラックの組合せは、積込機械が1台を積み終える時間と、次の車両が到着する間隔を比較して決めます。積込と車両入替えに6分かかる場合、平均6分間隔で車両が供給されれば、積込機械を連続稼働させやすくなります。車両の平均到着間隔が10分であれば、積込機械には待機時間が生じます。
必要台数は、定常的に車両が循環するものとして、概算では次のように考えられます。
概算必要車両台数＝車両1サイクル時間÷1台当たり積込・入替え時間
1サイクルが50分、積込と入替えに7分必要であれば、50÷7で約7.1台となります。積込機械の待機を抑えることを重視する場合は8台が一つの検討値になります。ただし、交通状況による到着のばらつきや、積込場所と荷下ろし場所の待機スペース、一般道路の交通量、誘導員の配置なども確認して最終台数を決めます。
ホイールローダとダンプトラックを使う場合、日報では積込機械の稼働時間、各車両の運搬回数、積載量、待機時間を分けて記録します。運搬量が計画を下回ったとき、積込能力が不足したのか、道路混雑で回転数が落ちたのか、荷下ろし側が混雑したのかを判別できるようにするためです。
方法5 盛土体積を締固め機械の施工面積と走行回数へ換算する
盛土工では、搬入した土を敷き均しただけでは完成数量になりません。所定のまき出し厚さで敷き均し、含水状態を調整し、締固め機械で必要な回数を走行して、規定された品質を確保する必要があります。
締固め機械の施工量は、立方メートルよりも平方メートルで管理する方が分かりやすい場合があります。締固め後の盛土体積を1層当たりの締固め後厚さで割ることで、延べ施工面積へ換算できます。
延べ締固め面積＝締固め後の盛土体積÷1層当たり締固め後厚さ
完成盛土量が3,000立方メートルで、1層当たりの締固め後厚さが0.30メートルの場合、延べ締固め面積は10,000平方メートルです。これは平面上の敷地面積ではなく、各層の施工面積を合計した延べ面積です。
施工範囲が2,000平方メートルで、各層の面積が同じと仮定すれば、単純計算では5層に分けて施工することになります。ただし、地形や計画高によって盛土厚さが異なる場合、各層の施工面積は同じではありません。下層は狭く上層ほど広い場合や、その逆になる場合もあります。より正確に計画するには、層ごとの施工範囲を図面や3次元データから求めます。
締固め機械の時間当たり施工面積は、機械の有効締固め幅、走行速度、同一箇所に必要な通過回数、作業効率から求めます。
時間当たり施工面積＝有効締固め幅×走行速度×作業効率÷必要通過回数
走行速度をメートル毎時で扱えば、計算結果は平方メートル毎時になります。有効締固め幅は、機械のローラ幅そのものではありません。隣接する走行帯との重複幅を差し引いた幅を使用します。
たとえば、ローラ幅が2.0メートル、重複幅が0.2メートルであれば、有効幅は1.8メートルです。走行速度が3,000メートル毎時、同一箇所の必要通過回数が8回、作業効率が0.70の場合、時間当たり施工面積は次のように概算できます。
1.8×3,000×0.70÷8＝472.5平方メートル毎時
実作業時間が5時間であれば、1日当たり約2,363平方メートルが計算上の目安です。延べ締固め面積が10,000平方メートルであれば、単純計算では約4.2日必要になります。
ただし、必要通過回数は一律ではありません。機械の種類、土質、含水状態、まき出し厚さ、要求される締固め度、振動条件などによって変わります。採用する施工仕様や管理要領に従い、試験施工によって所定の品質が得られるまき出し厚さと締固め回数を確認して決定します。
締固め回数を数える際は、同じ場所を往復した場合の数え方を統一しなければなりません。片道の通過を1回と数えるのか、往復を1組として管理するのかが曖昧だと、現場記録と施工計画が一致しなくなります。適用する施工管理基準やシステムの定義を確認し、施工計画書や作業指示で明確にします。
締固め作業では、機械が走行できない端部や構造物周辺も考慮します。大型ローラが近づけない擁壁背面、排水構造物周辺、法肩、隅角部などでは、小型締固め機械を使用することがあります。大型機械の施工面積だけで全体を計算すると、端部処理の時間が抜け落ちます。
また、含水状態が適切でなければ、走行回数を増やしても所定の品質が得られないことがあります。乾燥しすぎた土には散水が必要となり、高含水の土には曝気や乾燥、材料の入替えなどが必要になる場合があります。締固め機械の能力を計算するときは、含水調整に必要な時間と機械も別に検討します。
盛土工程では、敷均し能力と締固め能力のバランスが重要です。ブルドーザが1日に1,000立方メートルを敷き均せても、締固め機械が600立方メートル相当しか処理できなければ、未締固めの土が残ります。降雨が予想される場合、未締固め面を広く残すと施工面が軟弱化するおそれがあります。締固め能力を超えて材料を搬入しない配車計画が必要です。
方法6 最も能力の低い工程を基準に施工ライン全体を調整する
土工は、掘削、集土、積込、運搬、荷下ろし、敷均し、締固めという複数工程の連続作業です。それぞれの機械能力を個別に計算しても、施工ライン全体の継続的な処理能力は、原則として最も処理能力が低い工程によって制約されます。
たとえば、バックホウが1日400立方メートルを掘削でき、ダンプトラックが1日300立方メートルを運搬でき、盛土側の敷均し・締固め能力が1日250立方メートルであれば、施工ライン全体の安定した処理能力は1日250立方メートル以下となる可能性が高くなります。
この状態で切土側だけを400立方メートル進めると、運搬待ちの土砂が積込場所に滞留します。運搬量を300立方メートルまで増やしても、盛土側では50立方メートル分が未処理になります。施工ラインを安定させるには、締固め能力を増やすか、切土・運搬量を抑える必要があります。
工程ごとの能力を同じ土量状態へ換算して比較することも重要です。バックホウの能力が地山土量、ダンプトラックの能力がほぐし土量、締固め機械の能力が締固め土量で表示されている場合、そのまま大小を比べることはできません。方法1で整理した土量変化率を使い、共通の基準へ換算します。
施工ライン全体の能力は、概念的には次のように考えます。
施工ライン能力＝共通の土量状態へ換算した各工程施工量のうち最小の値
ただし、最小能力の工程を単に増強すればよいとは限りません。ダンプトラックを増車しても、積込場所に車両を並べる余地がなければ、待機時間が増えるだけです。締固め機械を増やしても、施工区画が狭く、複数台が安全に走行できなければ能力は上がりません。
工程調整では、機械台数だけでなく、作業区画の分割も有効です。盛土区域を複数の区画に分け、一方で敷均しを行い、他方で締固めや品質確認を行うことで、機械同士の干渉を減らせます。ただし、区画が細かすぎると、機械の方向転換や移動が増え、効率が下がります。
日施工量を決める際は、次工程が受け入れられる数量を上限とします。盛土側の受入能力が1日250立方メートルであれば、切土側からの搬出量も原則として対応する数量に合わせます。余剰土を安全に仮置きできる場合は一時的に多く掘削できますが、仮置場までの運搬、再積込、排水、法面安定、粉じん対策などの追加作業が発生します。
施工ラインの調整では、機械故障や天候による停止も考慮します。能力を余裕なく一致させると、1台の停止が全工程へ影響します。重要工程には代替機の手配方法を決める、複数の運搬経路を検討する、仮置場を設けるなど、停止時の対応を計画しておくことが大切です。
また、施工初期と施工中盤では条件が変わることがあります。掘削が深くなるとバックホウの作業位置が変わり、ダンプトラックの進入距離が長くなる場合があります。盛土が高くなると運搬路の勾配が増え、走行速度が低下することもあります。全工期を同じ日施工量で計算せず、施工段階ごとに能力を見直します。
工程表では、切土地山土量、発生ほぐし土量、運搬ほぐし土量、盛土投入量、締固め完成量を分けて管理します。各日の数量差を確認すれば、仮置土が増えているのか、盛土材料が不足しているのか、運搬待ちが発生しているのかを把握しやすくなります。
土工機械別の換算で確認したい共通条件
機械別の施工量を計算するときは、計算式だけでなく、前提条件を記録する必要があります。同じ機械形式でも、現場条件が違えば施工量が変わるためです。
まず確認したいのは、対象土量の基準です。地山土量、ほぐし土量、締固め土量のどれを使った計算なのかを、数量表や工程表に明記します。単位が立方メートルで同じでも、基準が異なれば直接比較できません。
次に、土質と含水状態を確認します。砂質土、粘性土、礫質土、岩塊混じり土では、掘削抵抗、バケット係数、荷台への積みやすさ、締固め特性が異なります。同じ工区内でも、深度や場所によって土質が変化することがあります。
作業空間も重要です。広い造成地では機械が旋回しやすく、ダンプトラックの入替えも円滑に行えます。一方、狭い掘削溝や構造物周辺では、旋回角度や進入方向が制限され、機械能力を十分に発揮できません。
施工面の勾配と路面状態も確認します。運搬路が急勾配の場合、積載時と空荷時で走行速度が変わります。降雨後のぬかるみや深いわだちは、車両の走行時間を延ばし、立ち往生や路面損傷の原因になります。
実作業時間の設定も欠かせません。1日の拘束時間と、機械が実際に主作業を行う時間は異なります。始業点検、朝礼、休憩、給油、清掃、作業場所の移動、待機、品質確認などを除いた時間で施工量を計算します。
機械同士の干渉も考慮します。バックホウ、ブルドーザ、ダンプトラックが同じ狭い区域で作業すると、安全確保のために一時停止が増えます。計算上の機械能力が高くても、作業動線が交差していれば実施工量は上がりません。
品質管理に必要な時間も施工量へ影響します。床付け高さの確認、盛土厚さの測定、締固め状況の確認、含水状態の確認などで作業を止める場合があります。検査時間を工程外として無視すると、日施工量を過大に見積もることになります。
施工量の数値には、計算条件と適用範囲を添えることが重要です。通常時の平均施工量なのか、条件の良い場合の最大能力なのか、工程管理に使用する安全側の計画値なのかを区別します。最大能力をそのまま工程計画へ採用すると、わずかな遅れで計画が崩れやすくなります。
計算例で見る切土から盛土までの施工量換算
ここでは、切土の地山土量が4,000立方メートルあり、そのうち地山土量換算で3,200立方メートルを盛土へ利用する計画を考えます。数値は換算手順を示すための例であり、実際の工事では土質試験、施工条件、使用機械の仕様、適用する積算基準などに基づいて設定する必要があります。
地山土量からほぐし土量への土量変化率を1.20とすると、掘削後のほぐし土量は次のようになります。
4,000×1.20＝4,800立方メートル
切土材のうち盛土へ利用する地山土量が3,200立方メートルであれば、運搬対象となるほぐし土量は次のようになります。
3,200×1.20＝3,840立方メートル
残りの地山土量800立方メートルを場外へ搬出する場合、そのほぐし土量は960立方メートルです。盛土利用分と場外搬出分を合計すると4,800立方メートルとなり、切土全体のほぐし土量と一致します。
バックホウの実施工量を地山土量換算で1時間当たり55立方メートル、1日の実掘削時間を6時間とすると、1日当たりの掘削量は330立方メートルです。
55×6＝330立方メートル／日
切土の地山土量4,000立方メートルを処理する日数は、単純計算で約12.1日です。この例ではバックホウの施工量を地山土量換算と明示しています。バケット容量からほぐし土量で算出した施工量を使用する場合は、土量変化率で地山土量へ換算してから4,000立方メートルと比較します。
次に、ダンプトラック1台当たりの実積載量をほぐし土量で6立方メートル、1日7回運搬、稼働台数を8台とします。1日当たりの運搬能力は次のようになります。
6×7×8＝336立方メートル／日
この336立方メートルは、荷台で扱うほぐし土量です。切土全体のほぐし土量4,800立方メートルを運搬するには、単純計算で約14.3日必要です。
バックホウが地山土量で1日330立方メートルを掘削する場合、地山からほぐし状態への土量変化率1.20を掛けると、1日396立方メートルのほぐし土が発生します。
330×1.20＝396立方メートル／日
ダンプトラックの運搬能力は1日336立方メートルであるため、計算上は毎日60立方メートルのほぐし土が積込場所に残ります。このままでは仮置土が増えるため、バックホウの掘削量を抑える、ダンプトラックを増やす、運搬サイクルを改善する、仮置場を設けるといった調整が必要です。
ダンプトラックを9台に増やすと、1日の運搬能力は378立方メートルです。
6×7×9＝378立方メートル／日
それでもバックホウが発生させる396立方メートルには届きません。10台なら420立方メートルになりますが、積込場所や荷下ろし場所で待機が増えないか確認する必要があります。車両台数を増やす前に、運搬サイクルの中で短縮できる時間がないか検討することも大切です。
盛土側では、地山土量換算で3,200立方メートル分の材料を使用します。仮に、この材料を締め固めた後の体積が地山土量の0.92倍になる条件であれば、完成盛土量は次のようになります。
3,200×0.92＝2,944立方メートル
設計上必要な完成盛土量が2,944立方メートルであれば、計算上の土量は一致します。しかし、必要完成盛土量が3,100立方メートルであれば、切土材だけでは不足します。不足量を地山土量、ほぐし土量、締固め土量のどの状態で示すのかを明確にしたうえで、購入土や他工区からの流用を計画します。
1層当たりの締固め後厚さを0.25メートルとすると、延べ締固め面積は次のようになります。
2,944÷0.25＝11,776平方メートル
締固め機械の実施工量を1日2,200平方メートルとすると、延べ面積だけで見た必要日数は約5.4日です。ただし、盛土材料の搬入が複数日にわたるため、締固め作業を最後にまとめて行うわけではありません。毎日搬入される盛土量を、その日のうちに所定の厚さで締め固められるかを確認します。
この例では、地山土量に対するほぐし土量の比率が1.20、地山土量に対する締固め土量の比率が0.92です。したがって、ほぐし土量から締固め土量への換算比率は次のようになります。
0.92÷1.20＝約0.767
1日に336立方メートルのほぐし土が搬入される場合、締固め後の体積は次のように概算できます。
336×0.767＝約258立方メートル
1層当たりの締固め後厚さが0.25メートルなら、1日当たり必要な締固め面積は約1,032平方メートルです。
258÷0.25＝1,032平方メートル
締固め機械の能力が1日2,200平方メートルであれば、面積上は余裕があります。ただし、実際には施工区画の切替え、敷均し、含水調整、端部処理、品質確認があるため、単純な面積比較だけで判断しません。
この例では、施工ラインの制約となりやすいのはダンプトラックの運搬能力です。掘削機械の能力を最大まで使うより、運搬能力に合わせて掘削量を調整した方が、仮置土や待機時間を抑えやすくなります。
実績値を使って換算精度を高める方法
施工前の機械施工量は、設計条件や過去の資料から推定します。しかし、実際の現場には固有の条件があるため、着工後は実績値を使って計画を更新することが重要です。
バックホウでは、一定時間内のバケット回数、ダンプトラック1台への積込時間、旋回角度、待機時間を記録します。ダンプトラックでは、出発時刻、到着時刻、荷下ろし完了時刻、積込場所への帰着時刻を記録すると、サイクルのどこで時間を使っているか把握できます。
締固め機械では、施工面積、走行回数、実作業時間、含水調整時間、品質確認結果を記録します。走行速度を上げれば施工面積は増えますが、必要な品質が確保できなければ意味がありません。施工量と品質結果を一緒に確認することが必要です。
1日単位の完了数量と、時間当たりの施工能力は分けて整理します。
実績日施工量＝当日の完了数量
実績時間当たり施工量＝当日の完了数量÷当日の実作業時間
元の計画値が日施工量であれば、当日の完了数量と比較します。元の計画値が時間当たり施工量であれば、実作業時間で割った値と比較します。単位の異なる数値をそのまま比較しないことが重要です。
計画との差は、同じ単位と土量状態にそろえて確認します。
施工量差＝実績施工量－計画施工量
実績が計画を下回った場合は、単に機械能力が低かったと判断せず、原因を分解します。土質が想定より硬かった、降雨で運搬路が悪化した、車両の待機が増えた、荷下ろし場所が狭かった、品質確認に時間を要したなど、原因によって対策が異なります。
数日分の実績が蓄積したら、平均値だけでなく、ばらつきも確認します。晴天時は高い施工量を確保できても、降雨後に大きく低下する場合があります。工程計画には、最良日の実績ではなく、継続して達成できる水準を採用する方が現実的です。
土量そのものも定期的に再確認します。設計地形と現況地形に差がある場合や、掘削中に地盤条件が変化した場合は、当初の切土・盛土体積が実態と合わなくなることがあります。施工途中の地形を測定し、残土量と進捗量を更新すれば、機械や車両の過不足を早期に見直せます。
日報の運搬回数だけで土量を管理する場合は、1台当たりの積載量が一定ではないことに注意します。土質、含水状態、積み方、荷台への付着によって、同じ1台でも運搬土量が変わります。必要に応じて、計量記録、荷台寸法、積載状況の確認などを組み合わせます。
施工量の改善では、機械を大型化することだけが解決策ではありません。旋回角度を小さくする、積込場所を平坦に保つ、運搬路を補修する、荷下ろし位置を分散する、車両の到着間隔を調整するなど、作業環境の改善によって施工量が増えることがあります。
また、能力が余っている機械と不足している機械を把握することも大切です。バックホウの待機が多い場合はダンプトラックの運搬能力が不足している可能性があります。ダンプトラックの待機が多い場合は、積込能力または荷下ろし能力が不足している可能性があります。締固め機械が待機している場合は、盛土材の搬入や敷均しが追い付いていない可能性があります。
実績値を反映した施工量は、工区や施工段階ごとに分けて管理します。掘削初期の表土、通常の地山、深部の硬質土では、同じバックホウでも施工量が異なります。運搬距離も、掘削位置の移動に伴って変わることがあります。一つの平均値を全工程へ適用せず、条件が変わる区間ごとに更新します。
まとめ
切土・盛土体積を土工機械別の施工量へ換算するには、最初に地山土量、ほぐし土量、締固め土量の違いを整理する必要があります。体積の基準がそろっていなければ、バックホウ、ダンプトラック、締固め機械の能力を正しく比較できません。
バックホウの施工量は、バケット容量だけでなく、バケット係数、サイクルタイム、旋回条件、土質、実作業時間を反映して求めます。バケット容量から求めた施工量はほぐし土量になることがあるため、地山土量との比較時には土量変化率による換算が必要です。ブルドーザでは、ブレードの実運土量と運土距離、押土・後進時間、勾配、土のこぼれを考慮します。
ホイールローダとダンプトラックは、積込と運搬を一体で計画することが重要です。ダンプトラックの施工量は、荷台容積だけでなく最大積載質量、運搬時間、荷下ろし時間、待機時間を含めて求めます。盛土では、完成体積を層厚で割って延べ施工面積へ換算し、締固め機械の有効幅、速度、必要通過回数から必要時間を算出します。
施工ライン全体の処理能力は、掘削、積込、運搬、敷均し、締固めのうち、最も能力の低い工程によって制約されます。個々の機械を最大能力で動かすことよりも、工程間の数量を合わせ、待機や未処理土を減らすことが安定した施工につながります。
計算で求めた施工量は固定値ではありません。着工後は、実際のバケット回数、積込時間、運搬回数、待機時間、施工面積、締固め結果などを記録し、現場実績に合わせて更新します。日施工量と時間当たり施工量を区別し、設計土量、施工量、進捗量を同じ土量状態と単位で管理することで、機械台数や工程日数をより現実的に計画できるようになります。