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匠の野帳

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  • 2022年01月19日 13:16 Design Witさん
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    グラデーション思考

    ←Design Witさんの前回の記事 掘削は、軟弱な地盤・硬質な地盤・狭隘な施工ヤードなど、厳しい制約条件があると難易度が高く見えがちですが、実は課題が明確な現場は難しくありません。本当に難易度が高い現場とは、軟弱な地盤かつ狭隘な施工ヤードで、さらに空頭制限も受けるなど、多くの制約条件が輻輳しているからです。一方で、ミス事例集などでは、「なぜそんな容易なことに気がつかなかったのか」と技術以前の感性を疑いたくなる事例も散見されます。これらは、多様な自然を工学的イチゼロで分析した結果、露呈したミスも多いのではないでしょうか。今回は、ありがちな掘削ミス事例を紹介するとともに、白黒思考になりがちな土木工学にグラデーション思考を提案します。ありがちな掘削ミスの事例その1:オープン掘削で地下水が湧き出した事例・現場の状況透水係数が大きな砂礫層が分布していたが、柱状図の孔内水位が掘削底面よりも低かったため、湧水の問題がないと判断してオープン掘削を計画した。オープン掘削(法面勾配1:0.5)を開始して間もなく、想定よりも浅い地盤から大量の地下水が湧きだし、法面が安定しなかった。施工ヤードが狭く、法面勾配を緩くすることもできずに、現場作業を中止した。・実施した対策民家が近接するため、騒音振動に配慮して高価な油圧圧入工法として、鋼矢板を用いた土留め掘削に変更した。工事費の増額のみならず、設計と材料手配の期間も要したため工期が大幅に遅延した。・再発防止雨期と乾期によって地下水位は変動する場合があります。孔内水位と地下水位が異なることを認識して、孔内水位は地下水位を知る手がかりの一つと考えるべきです。また、地質報告書の透水係数から湧水量を推定することも可能ですが、「他の地質調査位置と比べて砂礫層の分布にバラツキはないか。」もしくは、コア写真をみて、「どれくらいの範囲から湧水が出そうなのか。」など、コアを感じる必要があったのではないでしょうか。その2:土留め工法で地盤が不安定な状態になった事例・現場の状況地下水位が高い地盤であったため、土留め工法として鋼矢板を計画した。掘削下面付近まで施工した時点で、局部的に掘削底面が膨れ上がり地盤が不安定な状態となった。・実施した対策原因は、掘削下面以深の被圧地下水による不透水層の盤ぶくれであった。全体的な地盤崩壊には至らなかったため、被圧帯水層と考えられる不透水層以深の不透水層まで鋼矢板の根入れを長くすることで、被圧水圧を遮断した。・再発防止地質調査では、被圧帯水層を確認できない場合が多いことを認識するべきです。地下水位が高く、鋼矢板の根入れ範囲に粘性土の不透水層が一様に分布する場合は、被圧帯水層である可能性を考察する必要があります。粘性土を粘着力だけで判断しがちですが、やはりコア写真をしっかりみて、どの程度の不透水層なのかを確認することをお勧めします。まとめ土木設計とは、仮説に基づく自然へのある意味“企み”と考えることができます。そのしくじりは、多くの場合が水で証明されます。計画時点で、脳内で仮想現場を観るには、経験と創造が必要です。与えられた柱状図の記事とコア写真のほか、周辺の地質調査結果や環境(田畑、河川、井戸など)を踏まえて、地盤と水位を面的に推測する必要があります。与条件が少ない場合は、その地域の他工事の施工実績が参考になります。それでも、地盤の特性はグラデーションに曖昧です。チョット自信がない時は、「オープン掘削の勾配を現場判断で緩やかに調整出来る施工ヤードがあるか。」「万一、リスクが露呈した時にも、容易に現場対応できそうか」など、イチゼロではなくグラデーションに企むことも必要だと考えています。←Design Witさんの前回の記事 【記事のライター:Design Witさん】 土木設計の知的な生産活動に魅力を感じていましたが、コロナ禍で自身の視野の狭さを痛感しました。 土木技術者としての思考を社会と共有することで、設計だけでは得られない知性を得たいと考えています。 できる限り、文理の枠を超えた多面的なリベラルアーツで専門性を俯瞰し、設計の本質を投稿していきます。 21世紀を1/5消費した今こそ、国土の創世期が来たとワクワクしています。 好きな土木家(建築家):安藤忠雄、隈研吾 好きな土木絵(美術家):モネ、ユトリロ『サガシバ』に会員登録すると、便利な使い方がたくさん! 詳しくはこちら

  • 2022年01月12日 13:19 Design Witさん
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    掘削のすゝめ

    ←Design Witさんの前回の記事  Design Witさんの次回の記事→「地球を食べる」でも、お伝えしたとおり、全ての新設構造物に欠かせない基本的な作業が「掘削」です。使用する重機は、バックホウを用いた施工が一般的ですが、掘削範囲が狭く深い場合は、クラムシェルなどを用いることもあります。掘削は、土を掘るだけの単純な作業ですが、計画するには土の地質年代・形成過程・堆積方法などの過去の生い立ちを踏まえた高度な工学的思考を要します。地質調査地質の性状や強度を把握するために、地質調査を行います。地質調査とは、周辺の地形図・地質図・空中写真などの資料から推測することから始まりますが、最も有力な方法は、地中を目視できるボーリングです。ボーリング調査によって、地上からは見えない「蟻の巣の断面」を見るように、地質横断図で地層を可視化します。さらに、標準貫入試験・孔内水平載荷試験・粒度試験・圧縮試験などによって、地層を工学的に分類・評価します。掘削工法掘削には「オープン掘削」と「土留め掘削」があります。地質調査結果に基づいて、経済性・施工性・安全性・周辺への影響・確実性などの課題を天秤に掛けて最適な掘削工法を選定します。(1) オープン掘削構造物の周辺に斜面を設けて地盤の崩壊を防ぐ工法です。安価な工法ですが、掘削影響範囲が広いため、狭隘な施工ヤードでは採用できません。また、山岳の急斜面においては、大規模な掘削になる場合もあるので、留意が必要です。設計基準では、砂質土や粘性土の標準的な掘削勾配として、掘削深度5m未満=1:0.5(小段無し)掘削深度5m以上=1:0.6(小段有り)を採用する場合が多いのですが、現場では標準的な掘削勾配で斜面が崩壊している場合も多くあります。(2) 土留め掘削土留め形式には、親杭横矢板・鋼矢板・グラウンドアンカーなどがあります。土留め壁を鉛直に設置することで、掘削影響範囲を最小限に留めることが出来ます。土木工学の基礎となる三力(構造力学・水理学・土質力学)を駆使して、地盤の変位を抑制します。地中深くに鋼材を貫入するため、三力以外にも鋼材貫入の可否・重機の配置・近接構造物への影響なども踏まえて、最適な土留め形式とバイブロハンマー・油圧圧入・ウォータージェット・クラッシュパイラーなどの最適な施工計画を立案します。(3)「オープン掘削」と「土留め掘削」の長所と短所オープン掘削は安価な方法ですが、短所として広い施工ヤードを必要とすること、斜面崩壊のリスクがあることが挙げられます。また、しっかりと固結した地盤であっても、豪雨時に崩壊しない保証はありません。よって、斜面崩壊リスクの観点からは、土留め掘削が望ましいのですが、土留掘削を採用するには、オープン掘削では出来ない根拠が求められます。すなわち、どこまでがオープン掘削でどこからが土留め掘削なのかを設計者が判断し、発注者の理解を得る必要がありますが、その判断は数値では与えられません。まとめ「掘削」は、土を掘るだけの単純な作業ですが、最短で2万年以上も熟成されてきた地質をはたして工学的思考だけで理解できるでしょうか。例えば、同じワイナリーでも、グレートヴィンテージと言われる美味しいワインの当たり年があるのはなぜでしょうか。長期熟成されるゴーダチーズのような発酵食品は、完全に均一な品質でしょうか。土壌微生物がもたらす効果は、農作物だけでしょうか。四季折々の変化は、風景だけでしょうか。壮大な熟成期間を経た地質を、数式で一意に定めた評価だけでは、現場の多様性が見えないと私は考えています。つまり、地盤定数が同じ値であれば、全く同じ地盤と考えてしまうことに危うさがあるということです。全く同じヒトがいないように、全く同じ地盤はありません。設計者の判断を土との対話と考え、土地の周辺環境・風土・地の利を感じるとともに、コア写真を観察することで、理性だけでなく感性も駆使して野生的に感じるものがあると思います。次回は、その掘削のミス事例について詳しくご紹介していきたいと思います。←Design Witさんの前回の記事  Design Witさんの次回の記事→【記事のライター:Design Witさん】 土木設計の知的な生産活動に魅力を感じていましたが、コロナ禍で自身の視野の狭さを痛感しました。 土木技術者としての思考を社会と共有することで、設計だけでは得られない知性を得たいと考えています。 できる限り、文理の枠を超えた多面的なリベラルアーツで専門性を俯瞰し、設計の本質を投稿していきます。 21世紀を1/5消費した今こそ、国土の創世期が来たとワクワクしています。 好きな土木家(建築家):安藤忠雄、隈研吾 好きな土木絵(美術家):モネ、ユトリロ『サガシバ』に会員登録すると、便利な使い方がたくさん! 詳しくはこちら

  • 2022年01月05日 10:14 Design Witさん
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    地球を食べる

    ←Design Witさんの前回の記事  Design Witさんの次回の記事→VUCA「Volatility Uncertainty Complexity Ambiguity」という軍事用語をご存知でしょうか。新型コロナウイルス・地球温暖化・自然災害など、変化が激しく先行き不透明な社会情勢を指して昨今ビジネスでも使われるようになりました。また、狩猟社会(Society 1.0)・農耕社会(Society 2.0)・工業社会(Society 3.0)・情報社会(Society 4.0)に続く、多様な幸せを追求できる新たな創造社会として超スマート社会(Society 5.0)が提唱されています。社会が進化する一方で、「生き残るのは、強い者ではなく変化できる者。」という言葉を知っていても、個人が日常や仕事で実践するのは、本当に難しいと痛感しています。経験工学と言われる土木工学こそ、広い視野で新しい価値や変化を生み出すことが求められる時代ではないでしょうか。今回は土木工事の原点である「掘削」について、チョット脱線しながらお話したいと思います。掘削工法地中に基礎や管路などの土木構造物を設置するために、地山を掘り取って、一時的に空間を確保する作業を「掘削」といいます。全ての新設構造物は地球に支持されるので、掘削を行わない構造物はありません。土木設計技術者が掘削工法を検討する場合、地質を工学的性質「標準貫入試験:N値、粘着力:C(kN/m2)、内部摩擦核:φ(度)、変形係数:E(kN/m2)」などの数値のみで工法や安全性を検討します。最近では、多くのミス事例を参考として、鬼の殲滅チェックも行っていますが、ミスや現場手戻りは改善されていないように感じています。情報化社会に生きる現代人こそ、工学的情報以外に自然に対する畏敬の念や危険を察知する感性も養成すべきではないでしょうか。地球を食べる調理という美味しい科学と土木という文明の科学は、多くの食材(部材)を有機的につなげることで、一つの料理(構造物)を創るものづくりとして似ていると思いませんか?中でも掘削は、人智の及ばぬ自然との対話であり、見方をかえると長い年月をかけて熟成された地球を食べるようにも見えませんか?いや、見てください!パイ生地とカスタードクリームを交互に何層も重ねて作ったミルフィーユというフランス発祥の菓子があります。見た目は美しいのですが、慎重にナイフで切っても、とにかく美しく食べるのが難しいスイーツです。では、どうすればよいのか。なんと、最初から横に倒して食べると、驚くほどに食べやすくなり、綺麗に食べられます。地形と地層が同一方向(流れ目)に傾斜している場合、「流れ盤」という崩壊の危険性が高い状態になります。その反対を「受け盤」といいますが、節理という工学的な区分以上に地山は複雑で野性的です。どこから掘削すれば美しく掘削できるかを考えることも大事だと思います。まとめ土木に求められるのは、安全性や経済性ですが、掘削を“掘るだけ”と考えるか“地球との対話”と考えるかは、労働としての農業をガーデニングとして楽しむのと同じで、見える景色が変わってくると思います。近年、膨大な情報を集めることよりも、感覚や美意識が大切だと言われています。仕事としての土木だけを考えると、掘削からは土質力学だけを考えてしまいがちですが、現場の土に潜む歴史・微生物・匂いを感じる感性も養成することで、もっと土木を楽しめるのではないでしょうか。美しい地球を綺麗に食べてみませんか?←Design Witさんの前回の記事  Design Witさんの次回の記事→【記事のライター:Design Witさん】 土木設計の知的な生産活動に魅力を感じていましたが、コロナ禍で自身の視野の狭さを痛感しました。 土木技術者としての思考を社会と共有することで、設計だけでは得られない知性を得たいと考えています。 できる限り、文理の枠を超えた多面的なリベラルアーツで専門性を俯瞰し、設計の本質を投稿していきます。 21世紀を1/5消費した今こそ、国土の創世期が来たとワクワクしています。 好きな土木家(建築家):安藤忠雄、隈研吾 好きな土木絵(美術家):モネ、ユトリロ『サガシバ』に会員登録すると、便利な使い方がたくさん! 詳しくはこちら

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