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「地業工事の完全ガイド:記事2掘削作業と地盤調査のステップ

基礎知識
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掘削作業と地盤調査は、建物の基礎を安定させるための重要なステップです。

正確な掘削と地盤調査が行われることで、建物が安全に長期間機能する基礎が築かれます。

施工管理者として、掘削作業の基本的な手順と地盤調査のポイントをしっかりと押さえることが、プロジェクトの成功に繋がります。

本記事では、効率的で安全な掘削方法や、正確な地盤調査を行うための具体的な手法を解説します。

最新技術と機械を活用して作業効率を高め、現場での安全性を確保しましょう!

本記事は、地業工事の施工管理を徹底解説するシリーズの一部です。

地業工事の基礎知識から掘削作業、盛土・埋戻し、仮設工事、安全管理、コスト管理や施工後のメンテナンスまで、施工管理者として押さえておくべき重要なポイントを詳しく紹介しています。

各記事を読むことで、現場での施工管理に役立つ知識を深めることができます。 他の関連コンテンツも併せてご覧いただき、実践に活用してください。

1. 掘削作業の基本ステップ:効率と安全を両立させる方法

掘削作業は、地業工事において最も重要な初期工程です。

ここでの失敗は、建物全体の安全性や構造に大きな影響を及ぼします。そのため、掘削作業では効率的な進行と安全管理の両立が不可欠です。

  • 掘削前の準備
  • 掘削の具体的な手順
  • 掘削後の整地作業

掘削前の準備

掘削作業を始める前に、地盤の強度や土質を確認するための地盤調査を行い、必要に応じて適切な工法を決定します。

地盤の支持力が弱い場合は、表層改良や杭打ち工法を採用することも検討しましょう。また、作業区域の測量を行い、掘削範囲と深さを正確に設定することが重要です。

掘削の具体的な手順

掘削には、油圧ショベル(バックホウ)やミニバックホウなどの重機が使用されます。まず、掘削予定のラインを明確にし、バックホウで地盤を指定の深さまで掘り下げます。浅い掘削ではミニバックホウが効果的で、狭い場所でも正確な作業が可能です。

掘削の際は、土壌の性質に応じて土の崩れやすさを考慮し、必要であれば仮設支保工(山留工法)を設置します。特に、深掘りを行う場合は、周囲の安全を確保するため、支保工の設置が義務付けられています。山留工法には親杭横矢板工法がよく使用され、これは杭と板を用いて掘削面を支える方法です。

掘削後の整地作業

掘削が終わったら、地盤面を均し、次の工程に進む準備を行います。施工の精度を確保するために、掘削した地面をランマーや振動コンパクターでしっかりと締め固め、地盤が安定していることを確認しましょう。

特に、掘削後に不均一な地盤面が残ると、基礎工事に悪影響を与える可能性があるため、この作業は非常に重要です。


2. 地盤調査の重要性:失敗しないためのチェックポイント

地盤調査は、建物の安全性や長期的な耐久性を決定する重要な工程です。

適切な地盤調査が行われなければ、施工後に地盤沈下や基礎の変形、建物の傾きなどの重大なトラブルに繋がります。そこで、施工管理者は以下のチェックポイントを押さえて、失敗のない地盤調査を行いましょう。


1. 地盤調査の種類と選定

地盤調査には、さまざまな手法がありますが、どの方法を選ぶかは、建物の規模や周辺環境、地盤の特性によって異なります。

まずは調査方法の特徴を理解し、最適な調査方法を選ぶことが重要です。

  • ボーリング調査
  • 標準貫入試験(SPT: Standard Penetration Test)
  • 平板載荷試験
  • スウェーデン式サウンディング試験(SWS試験)

ボーリング調査

ボーリング調査は、地盤調査の中でも最も信頼性が高い方法で、主に中高層建物や重量のある建物の設計に適しています。

地中に穴を掘り、地層サンプルを採取して分析します。このサンプルにより、地盤の構成や強度を判断し、建物が安全に建設できるかを確認します。調査深度は10~50メートル程度が一般的で、地中の水位や地下水の影響も確認します。

標準貫入試験(SPT: Standard Penetration Test)

ボーリング調査に付随して行われる標準貫入試験は、打撃により地中にロッドを貫入させ、その抵抗値から地盤の硬さや支持力を評価します。

この結果をもとに、基礎の設計に必要な情報を得ます。標準貫入試験では、「N値」という地盤の強度を表す指標が用いられます。例えば、N値が10以下であれば軟弱地盤、50以上であれば硬質地盤と判断されます。

平板載荷試験

平板載荷試験は、地盤の支持力を確認するために、地表面に一定の荷重をかけ、その沈下量を測定する試験です。

特に、浅い地盤の強度を評価する際に効果的です。実施場所は建物が建てられる予定地の代表的な地点で行われ、試験結果に基づいて、表層の地盤補強が必要かどうかを判断します。

スウェーデン式サウンディング試験(SWS試験)

SWS試験は、軽量な機材で手軽に行える調査法で、小規模住宅や建物に適しています。スクリューの付いたロッドを地中に回転させながら貫入し、その抵抗から地盤の硬さを評価します。

この方法は、低コストで地盤の支持力を簡易的に判断できるため、戸建て住宅などでよく用いられます。


2. 地盤調査のプロセスと注意点

地盤調査は、単なる作業ではなく、詳細なプロセスと確認作業が伴う工程です。

各ステップでのミスが大きな問題を引き起こすため、適切なプロセスを確実に実行することが求められます。

  1. 事前調査と計画立案
  2. 調査中のリアルタイム確認
  3. 結果の分析と報告書の作成

事前調査と計画立案

まずは事前に現場の地形や既存の地盤データを確認します。過去の地盤調査データや周辺の建物情報、地質図などを参考に、調査ポイントや方法を決定しましょう。

この段階で、地盤が軟弱であることが予測される場合は、杭打ち工法や表層改良工法を検討することも重要です。

調査中のリアルタイム確認

地盤調査中は、採取したサンプルや測定データをリアルタイムで確認し、計画と一致しているかをチェックします。

特に、ボーリング調査では土質の変化や地下水位を注意深く観察し、異常があれば調査を中断し、再計画を検討します。

結果の分析と報告書の作成

調査終了後は、データの分析を行い、支持層の深さや強度を詳細に確認します。

特に、杭打ちが必要な場合は、適切な杭の長さや太さ、杭の種類を選定するために、正確な分析が求められます。報告書には、以下の内容を盛り込むのが一般的です。

  • 調査地点の地質断面図
  • N値などの強度データ
  • 地下水位の確認
  • 必要な基礎工法の提案(杭基礎、直接基礎など)

3. 地盤調査結果を基にした基礎設計の決定

地盤調査の結果に基づいて、基礎の設計を行います。

基礎の選定は、建物の安全性や耐久性に直結するため、慎重に行う必要があります。以下に、地盤状況に応じた基礎設計の例を挙げます。

  • 表層改良工法
  • 杭基礎工法
  • 直接基礎工法

表層改良工法
 軟弱地盤であっても、表層部分の地盤強化が可能であれば、表層改良工法が適用されます。セメント系固化材を土壌に混ぜて強度を向上させ、表層部分を強固にする方法です。ミキシングプロペラで固化材を混合し、均一な地盤を形成します。この工法は、浅い基礎が採用される場合に有効です。

杭基礎工法
 地盤が深部まで軟弱な場合は、支持層まで杭を打ち込む杭基礎工法が採用されます。既製コンクリート杭や鋼杭を打ち込み、建物の荷重を強固な支持層まで伝える仕組みです。杭打ちの際には、アースオーガーやオールケーシング工法を使用して、正確に杭を挿入します。

直接基礎工法
 地盤が硬い場合や、軽量な建物では、地盤を直接基礎に利用する直接基礎工法が選ばれます。この場合、根切り作業を行い、地盤を整地して基礎を配置します。直接基礎工法は、比較的コストが抑えられる一方で、地盤の支持力をしっかりと確認する必要があります。


4. 調査結果に基づくリスク評価と対応策

地盤調査結果に基づいて、地盤に潜むリスクを評価し、必要な対応策を検討します。

  • 地盤沈下のリスク
  • 液状化の可能性

地盤沈下のリスク
 特に地下水位が高い場合、地盤沈下のリスクが高まります。このリスクを評価するため、調査結果から水位や土の締固め具合を確認し、場合によっては地盤改良を検討します。

液状化の可能性
 地震が頻発する地域では、液状化現象が起こる可能性を評価することが重要です。砂質地盤や地下水位の高い地域では、液状化により地盤が流動化し、建物が沈下する恐れがあります。対策としては、地盤改良工法や深層混合処理工法などが採用されます。


小まとめ

地盤調査の重要性を理解し、適切な調査方法と確認プロセスを実行することで、建物の基礎工事を成功に導くことができます。

正確な調査データに基づく基礎設計が、建物の長期的な安全性と耐久性を支える重要な要素です。

若手施工管理者として、地盤調査の基本的な知識を身につけ、現場でのトラブルを未然に防ぎましょう。


3. 掘削に使用する機械と技術

掘削作業に使用する機械は、作業の規模や地盤の状態に応じて選定します。

適切な機械を選定することで、作業効率が大きく向上し、安全性も確保されます。ここでは、代表的な掘削機械と技術について紹介します。

  • バックホウ(油圧ショベル)
  • ミニバックホウ
  • 仮設支保工

バックホウ(油圧ショベル)
 掘削作業の主力機械であるバックホウは、深い掘削や広範囲の整地作業に適しています。バケットの大きさやアームの長さに応じて、狭い場所から広い現場まで対応可能です。また、掘削作業のスピードと精度を両立するため、GPSや3D測量技術を組み合わせたマシンガイダンスシステムを導入することで、掘削の正確性が向上します。

ミニバックホウ
 狭い現場や細かな作業が求められる場所では、ミニバックホウが効果的です。小型で機動性が高く、深さや幅を正確に掘削することができるため、住宅地などの狭いスペースでもスムーズに作業が進められます。

仮設支保工
 掘削面の崩壊を防ぐために使用される**仮設支保工(山留工法)**は、深い掘削現場では必須の安全対策です。親杭横矢板工法や鋼矢板工法が代表的で、これらを使用することで、掘削作業中の土砂崩れや崩壊を防ぎます。特に、鋼矢板工法は深掘りを行う際に使用される頑丈な仮設支保工です。


まとめ

掘削作業と地盤調査は、地業工事の中でも非常に重要な工程です。

掘削の手順や地盤調査の結果が建物の安定性に直接影響するため、施工管理者として正確な手順と最新の技術を活用することが求められます。

適切な掘削機械の選定や、正確な調査結果に基づく基礎設計を行うことで、現場の安全性と作業効率を向上させましょう!

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