土工・重機施工の課題を解決！品質管理・安全対策・省力化に役立つ技術
土工事では、掘削、盛土、法面整形、土砂運搬など、さまざまな作業が行われます。
しかし、施工管理者が管理しなければならないのは、施工数量や出来形だけではありません。
盛土の品質管理、重機施工の精度、ダンプの運行管理、重機と作業員の接触防止、地下埋設物の損傷防止など、品質・安全・工程に関わる多くの課題があります。
皆さんは、次のようなことで困った経験はないでしょうか。
盛土の締固めや含水比を効率的に管理したい
法面の勾配や出来形を確保しながら安全に施工したい
バックホウの掘削作業で丁張りや測量の負担を減らしたい
ICT建機を導入したいが、2Dと3Dの違いが分からない
ダンプの運行状況を把握し、一般道路での安全対策を強化したい
重機の死角に入る作業員との接触事故を防ぎたい
掘削中に水道管やガス管などの地下埋設物を損傷させたくない
NETIS技術を活用し、技術提案や創意工夫につなげたい
これらの課題に対し、ICT施工技術やNETIS登録技術、安全支援システムなど、さまざまな技術が登場しています。
ただし、新しい技術を導入すれば、すべての課題が解決するわけではありません。
重要なのは、現場で何に困っているのかを整理し、その課題に適した技術を選ぶことです。
今回は、土工・重機施工の主な課題を5つに分類し、従来の管理方法と改善策、活用できる技術を施工管理者の視点で解説します。
1．土工・重機施工で施工管理者が抱える主な課題
土工事の課題は、大きく5つに分類できます。
分野 | 現場でよくある課題 | 検討したい改善策 |
盛土・法面 | 締固め不足、含水比管理、法面の出来形 | 試験・計測の効率化、施工履歴管理 |
掘削・重機施工 | 丁張り設置、掘削深さ、法面整形 | 2D・3Dマシンガイダンス |
土砂運搬 | ダンプの運行状況、経路逸脱、住民への配慮 | GPS運行管理・運転支援 |
重機安全 | 作業員との接触、死角、転倒・転落 | 警報装置、接近検知、施工計画 |
埋設物損傷防止 | 水道管・ガス管・通信ケーブルの誤損傷 | 図面照合、探査、試掘、位置管理 |
TKnetでは、これらの課題を解決するために、次の順番で技術を検討することをおすすめします。
① 現場の課題を明確にする
何を改善したいのか、品質・安全・工程・コストのどの項目に課題があるのか整理します。
② 従来の管理方法を確認する
現在の作業手順、必要な人員、測量回数、安全上の問題などを把握します。
③ 改善できる作業を選ぶ
測量、計測、記録、注意喚起、運行管理など、技術で効率化できる部分を検討します。
④ ICT・NETIS技術を選定する
現場条件、施工機械、適用範囲、導入費用を比較します。
この考え方を基本に、それぞれの課題を見ていきましょう。
2．盛土・法面の品質管理と改善策
① 盛土の締固め管理｜締固め不足を防ぐ
盛土工事では、所定の品質を確保するため、適切な材料を使用し、敷均し厚さや締固め方法を管理する必要があります。
従来は、施工計画に基づいて転圧回数や施工層厚を管理し、現場密度試験などによって品質を確認します。
しかし、広い施工範囲では、転圧状況の確認や記録作成に時間がかかる場合があります。
改善方法
施工材料と敷均し厚さを適切に管理する
試験施工で転圧機械・回数・施工条件を確認する
TS・GNSSを活用した締固め管理技術を検討する
施工履歴と品質試験結果を組み合わせて管理する
TS・GNSSを利用した締固め管理では、転圧機械の走行位置や施工履歴を記録する方式があります。
ただし、転圧回数を記録できることと、締固め度を直接測定できることは異なります。
施工管理基準に応じた品質確認が必要です。
② 含水比管理｜盛土材料の水分を迅速に確認
盛土の品質を確保するうえで、土質材料の含水比は重要な管理項目です。
含水比が適切な範囲から外れると、所定の締固め品質を確保しにくくなる場合があります。
従来は、試料を採取して含水比を測定する方法などが使用されています。
しかし、測定方法によっては結果が出るまでに時間がかかり、施工判断を待つ必要があります。
改善方法
現場で迅速に含水比を確認できる計測機器を活用する方法があります。
例えば、NETIS登録技術の簡易型RI水分計「WARP-mini（ワープミニ）」は、土質材料の含水比を約45秒で測定できる機器です。
測定対象の表面に設置して計測するため、試料採取や穴あけ作業を減らせることが特徴です。
TKnet採用ポイント
盛土材料の含水比を迅速に確認し、散水や乾燥などの施工判断を支援したい現場で検討したい技術です。
ただし、WARP-miniは含水比を測定する機器であり、締固め度を直接測定する機器ではありません。
また、RI機器であるため、使用・保管・運搬などに関する適用条件や法令上の手続きを確認する必要があります。
③ 法面工事｜出来形と施工時の安全を確保
法面工事では、設計勾配や法面形状を確保することに加え、掘削中の地山の安定や作業員の安全を管理する必要があります。
従来は、丁張りや測量によって施工位置・勾配を確認しながら、バックホウなどで掘削・整形を行います。
しかし、法面整形では測量と重機施工を繰り返すことがあり、作業効率に課題が生じる場合があります。
改善方法
施工前に地質・地盤条件を確認する
掘削手順、勾配、排水計画を整理する
2D・3D施工支援システムで掘削位置や勾配を確認する
地山の変状、湧水、亀裂などを監視する
法面への立入りや重機作業範囲を適切に管理する
ICT技術によって法面整形の精度管理を支援できる場合がありますが、地山の安定性や崩壊リスクの管理は別途必要です。
3．掘削・重機施工の精度向上と省力化
① バックホウの掘削作業で発生する課題
バックホウによる掘削や法面整形では、設計深さや勾配を確認しながら施工する必要があります。
従来は、丁張りや測量結果を参考に、オペレーターが施工位置を判断する方法が一般的です。
しかし、施工範囲が広い現場や複雑な形状の現場では、次のような課題があります。
丁張りの設置・撤去に時間がかかる
掘削の進行に応じて測量を繰り返す必要がある
掘削深さや法面勾配の確認に手間がかかる
過掘りや手戻りを防ぎたい
測量担当者の作業負担を減らしたい
こうした課題に対し、バックホウに後付けできる施工支援システムが活用されています。
② 2Dマシンガイダンスとは？
2Dマシンガイダンスは、バックホウのバケット位置や掘削深さ、勾配などを、設定した基準に対して表示する施工支援技術です。
例えば、一定の掘削深さを確保したい現場や、所定勾配で法面を整形したい現場などで活用できます。
向いている現場
掘削深さを管理したい
一定勾配で法面を整形したい
比較的単純な断面形状の施工
小規模な土工事で測量負担を減らしたい
ただし、2Dシステムは、原則として設定した基準に対する相対的な位置管理が中心です。
3次元設計データに対する機械の位置を、すべて自動的に管理できるわけではありませ
ん。
③ 3Dマシンガイダンスとは？
3Dマシンガイダンスは、GNSSやトータルステーションなどによる位置計測と3次元設計データを組み合わせ、バケット位置と設計面との差を表示する施工支援技術です。
施工中に設計面との位置関係を確認できるため、複雑な地形や広い施工範囲での活用が考えられます。
向いている現場
3次元設計データを活用するICT土工
広範囲の掘削・整形
複雑な設計形状の施工
丁張りや測量作業の省力化を検討する現場
ただし、設計データの準備、位置計測環境、機器の取付条件などを確認する必要があります。
④ 2Dと3Dはどう選ぶ？
比較項目 | 2D施工支援 | 3D施工支援 |
主な管理内容 | 深さ・勾配など | 3次元設計面との位置関係 |
設計データ | 比較的簡易な設定 | 3次元設計データを使用 |
位置計測 | 機器の構成による | GNSS・TS等を利用 |
向いている施工 | 単純な掘削・整形 | 広範囲・複雑な形状 |
導入時の確認 | 基準設定・機器取付 | データ・測位環境・機器構成 |
※実際の機能は製品ごとに異なります。
⑤ iDig 2D・3Dを活用した施工支援
TKnetが注目する技術の一つが、後付け型マシンガイダンスシステム「iDig（アイディグ）」です。
iDig3Dは、既存の油圧ショベルに後付けできる3Dマシンガイダンスシステムで、NETIS登録番号はKT-230047-Aとして紹介されています。
また、2Dモードにも対応しています。
TKnet採用ポイント
ICT建機を新たに導入するのではなく、既存のバックホウに施工支援機能を追加したい現場で検討したい技術です。
ただし、iDigはマシンガイダンスであり、バケットを自動制御するマシンコントロールとは異なります。
画面の表示を確認しながら操作するのは、重機オペレーターです。
4．土砂運搬・ダンプの運行管理
① 土砂運搬では現場外の安全管理も重要
土工事では、掘削土の搬出や盛土材料の搬入に、多数のダンプトラックを使用する場合があります。
特に一般道路を通行する現場では、工事車両だけでなく、一般車両や歩行者、周辺住民への安全配慮が必要です。
施工管理者は、次のような課題に対応しなければなりません。
ダンプの現在位置や運行状況を把握したい
指定した運搬経路を守っているか確認したい
住宅地や通学路での安全対策を強化したい
運搬状況を記録し、報告書作成を効率化したい
運行の集中による待機や渋滞を減らしたい
周辺住民からの苦情や問い合わせに対応したい
② 従来の運行管理と課題
従来は、運転手への事前説明や運行日報、電話・無線などによって運行状況を確認する方法があります。
しかし、車両台数が多い場合には、各車両の位置や走行状況を把握することが難しくなります。
また、運行記録を手作業で整理する負担も生じます。
③ GPS・運行管理システムによる改善
GPS等を利用した運行管理システムでは、対応する機器を車両に搭載することで、車両位置や運行履歴などを確認できるものがあります。
製品によっては、運搬経路の管理、特定地点での注意喚起、帳票出力などにも対応しています。
改善の方向性
ダンプの運行状況を把握する
指定経路からの逸脱を確認する
危険箇所や生活道路での注意喚起を強化する
運行記録の整理を効率化する
搬入・搬出のタイミングを調整する
ただし、GPSの位置情報には誤差があり、通信状況によってデータ更新が遅れる場合があります。
また、運行管理システムは安全運転を支援するものであり、運転手の安全確認や交通ルールの遵守を代替するものではありません。
④ D-safetyなどの運行管理技術を活用
TKnetでは、工事車両安全運行支援・運行管理システム「D-safety」についても紹介しています。
運行管理技術を選ぶ際は、製品名やNETIS登録の有無だけでなく、現場で必要な機能を比較することが重要です。
例えば、車両位置の把握を重視するのか、危険箇所での注意喚起を重視するのか、運行記録の作成を重視するのかによって、選ぶシステムが変わります。
TKnet採用ポイント
ダンプの運行管理では、「車両の位置が分かること」だけでなく、運行状況を把握した後に、どのような安全対策や運行改善につなげるかが重要です。
5．重機と作業員の接触防止・安全対策
① 重機施工では死角と作業員の動線に注意
バックホウやブルドーザー、ローラーなどの重機を使用する現場では、作業員との接触事故を防ぐ必要があります。
特に、重機の後方や旋回範囲、車両の出入りがある場所では注意が必要です。
また、施工範囲が狭い現場や、複数の重機が同時に稼働する現場では、重機と作業員の動線が交錯する場合があります。
② 基本は作業範囲の分離と立入管理
重機安全対策では、まず作業員と重機の作業範囲を分離することが重要です。
重機の作業範囲を明確にする
立入禁止範囲を設定する
誘導員・合図者の配置を検討する
重機の旋回範囲や後退経路を確認する
作業手順と合図方法を統一する
重機と作業員の動線を可能な限り分離する
警報装置を設置しても、こうした基本対策が不要になるわけではありません。
③ 接近検知・警報装置による注意喚起
重機と作業員の接触防止には、センサーなどを利用した警報装置が活用されています。
例えば、人や障害物の接近を検知し、音声や警報音で注意喚起する機器があります。
TKnetで紹介している「ユニットセーフティアラート」は、人感センサーによって接近を検知し、音声で注意を促す製品です。
乾電池駆動で、マグネットによる取付けが可能な点も特徴です。
TKnet採用ポイント
短期間の工事や、小規模な重機施工などで、比較的簡単に注意喚起設備を追加したい場合に検討したい製品です。
ただし、人感センサーには検知範囲や設置方向などの制約があります。
また、警報装置は重機を自動停止させるものではありません。
④ 光・音による重機周辺の注意喚起
重機の安全対策では、音声警報のほか、光や表示によって周囲に注意を促す製品もあります。
TKnetでは「ピカ騒ぎ（ばか騒ぎ3L）」などの製品も紹介しています。
こうした技術は、重機周辺の注意喚起を強化したい現場で検討できます。
ただし、周囲の騒音、日照条件、設置位置によって効果が変わるため、現場条件に合った製品を選ぶことが重要です。
⑤ 重機の転倒・転落防止は別の対策が必要
重機の安全対策では、作業員との接触防止だけでなく、重機自体の転倒・転落にも注意が必要です。
特に、掘削端部、盛土端部、軟弱地盤、急勾配の施工場所などでは、地盤の支持力や施工機械の安定性を確認する必要があります。
確認したいポイント
重機の作業床が安定しているか
掘削端部や法肩との離隔を確保できるか
軟弱地盤での沈下や傾斜のおそれがないか
雨天後の地盤状態に変化がないか
重機の仕様と作業条件が適合しているか
必要に応じて転倒・傾斜警報装置を検討しているか
接近警報装置は、重機の転倒・転落を直接防止するものではありません。
事故の種類に応じて、安全対策を分けて考える必要があります。
6．掘削時の地下埋設物損傷防止
① 掘削工事では地下埋設物の確認が重要
道路工事や市街地での掘削工事では、地下にさまざまな埋設物が存在する場合があります。
例えば、次のようなものです。
水道管
下水道管
ガス管
電力ケーブル
通信ケーブル
その他の地下構造物
これらを損傷すると、断水、ガス漏れ、停電、通信障害などにつながるおそれがあります。
そのため、掘削前に埋設物の位置を確認し、適切な施工方法を選ぶ必要があります。
② 従来の埋設物確認方法と課題
一般的には、道路管理者や各埋設物管理者から資料を入手し、埋設位置を確認します。
また、必要に応じて現地立会いや試掘を実施します。
しかし、図面と実際の埋設位置が一致しない場合や、過去の施工履歴が十分に確認できない場合もあります。
そのため、図面だけで埋設物の位置を確定することは危険です。
③ 埋設物探査技術による事前確認
地下埋設物の確認には、地中レーダーや電磁誘導方式などの探査技術が活用される場合があります。
これらの技術によって、地中の異常箇所や管路の位置を推定できる場合があります。
ただし、探査技術にはそれぞれ適用条件があります。
例えば、埋設物の材質、埋設深さ、地盤条件、周辺の障害物などによって、探査結果が変わる場合があります。
探査で反応がないことは、埋設物が存在しないことの証明にはなりません。
探査結果は、管理者資料や試掘結果などと組み合わせて判断することが重要です。
④ 掘削中の損傷防止対策
埋設物が存在する可能性のある場所では、施工計画に応じて次の対策を検討します。
埋設物管理者との事前協議
図面・台帳・現地状況の照合
探査や試掘による位置確認
埋設物の位置・深さの現地表示
埋設物付近での掘削方法の変更
必要に応じた人力掘削や立会い
作業員・重機オペレーターへの情報共有
特に、埋設物に近接する場所では、バックホウのバケット位置を把握できても、それだけで損傷を防げるわけではありません。
⑤ 埋設物損傷防止とライフライン保守は異なる
ここで注意したいのは、埋設物損傷防止とライフラインの維持管理・補修は、異なる課題だということです。
埋設物損傷防止は、掘削工事中に既存の水道管やガス管、通信ケーブルなどを傷つけないための対策です。
一方、ライフライン保守は、既存設備の点検、劣化診断、補修、更新などを目的とします。
今回の記事では、掘削時の損傷防止を対象とし、維持管理・補修技術とは分けて考えます。
7．現場の課題別に選ぶICT・NETIS技術
ここまで紹介した課題と技術を整理します。
現場の課題 | 検討したい技術・対策 | TKnet関連記事 |
盛土の品質管理を強化したい | 締固め管理・品質試験 | 盛土の品質管理 |
盛土の含水比を迅速に確認したい | WARP-mini | 盛土用水分計 |
法面の出来形を管理したい | 測量・施工支援・変状監視 | 法面工事の技術提案例 |
掘削深さや勾配を管理したい | 2Dマシンガイダンス | iDig 2D・3D比較 |
3次元設計データを活用したい | 3Dマシンガイダンス | iDig3D |
ダンプの運行を管理したい | GPS運行管理 | D-safety・車両管理 |
重機周辺への接近を知らせたい | 人感センサー・警報装置 | セーフティアラート |
重機周辺の注意喚起を強化したい | 光・音による警報 | ピカ騒ぎ |
重機の転倒・転落を防ぎたい | 地盤・作業床・離隔管理 | 施工条件に応じた対策 |
埋設物の損傷を防ぎたい | 管理者協議・探査・試掘 | 事前調査と施工計画 |
TKnetが考える技術選定のポイント
技術を選ぶ際は、次の5つを確認することをおすすめします。
品質
必要な施工精度や品質管理基準を満たすために役立つか。
安全
現場で想定される事故や危険に対して、適切な対策となっているか。
工程
測量、計測、記録、施工などの作業負担を減らせるか。
環境
騒音、振動、周辺道路への影響などを改善できるか。
コスト
導入費用に対して、施工効率や管理負担の改善が見込めるか。
NETIS登録技術であっても、すべての現場で同じ効果が得られるわけではありません。
登録番号や評価区分に加え、適用条件やメーカーの使用条件を確認することが重要です。
8．技術提案・創意工夫への活用
土工・重機施工では、品質・安全・工程のさまざまな課題を技術提案や創意工夫につなげることができます。
重要なのは、技術名を挙げるだけでなく、現場課題と改善方法を具体的に説明することです。
技術提案① 盛土の含水比管理を効率化
現場課題
盛土材料の含水比を適切に管理し、所定の締固め品質を確保する必要がある。
改善方法
簡易型RI水分計を活用し、施工中の含水比を迅速に確認する。
期待する効果
含水比の確認作業を効率化し、必要な散水や乾燥などの施工判断を支援する。
技術提案② バックホウの掘削精度と施工効率を向上
現場課題
掘削深さや法面勾配の管理に、丁張りや測量作業を繰り返す必要がある。
改善方法
バックホウに後付け型マシンガイダンスを導入し、設計値と施工位置との差を確認する。
期待する効果
掘削位置や勾配の確認を支援し、測量作業の省力化と施工精度の確保を図る。
技術提案③ ダンプの運行管理と周辺道路の安全対策
現場課題
土砂運搬車両の運行状況を把握し、一般道路での安全対策を強化する必要がある。
改善方法
GPS等を利用した工事車両運行管理システムを活用する。
期待する効果
車両位置や運行履歴の確認を効率化し、指定経路の遵守状況の把握や安全対策の強化を図る。
技術提案④ 重機と作業員の接触防止
現場課題
重機の死角や作業員の接近による接触事故を防止する必要がある。
改善方法
作業範囲の分離や立入管理に加え、接近警報装置を設置する。
期待する効果
重機周辺への接近を音声や光で知らせ、作業員とオペレーターの注意喚起を強化する。
技術提案⑤ 地下埋設物の損傷防止
現場課題
掘削工事中に既存の地下埋設物を損傷させるおそれがある。
改善方法
管理者資料の確認、探査、試掘、現地表示などを組み合わせる。
期待する効果
埋設物の位置に関する情報を施工前に整理し、掘削中の損傷リスク低減を図る。
9．土工・重機施工の技術提案資料を活用しよう
土工・重機施工では、現場の課題に合った技術を選ぶことが重要です。
しかし、技術提案や創意工夫では、採用する技術の特徴だけでなく、現場で期待する改善効果を整理する必要があります。
TKnetでは、施工管理者向けにNETIS技術などの技術提案資料を公開しています。
品質管理・安全対策・省力化に役立つ技術を検討したい方は、ぜひご活用ください。
また、NETIS登録技術を工種や目的別に探したい方は、TKnetのNETIS一覧表もご利用ください。
※資料の公開状況や対象技術は、一覧ページでご確認ください。
まとめ｜土工・重機施工の技術は現場の課題から選ぼう
土工・重機施工では、盛土の品質管理、掘削精度、ダンプの運行管理、重機安全、埋設物損傷防止など、多くの課題があります。
これらの課題に対し、ICT施工技術やNETIS登録技術、安全支援システムなど、さまざまな改善方法があります。
しかし、重要なのは新しい技術を導入すること自体ではありません。
盛土の品質管理を効率化したいなら、締固め管理や含水比計測技術。
掘削精度を高めたいなら、2D・3Dマシンガイダンス。
ダンプの運行を管理したいなら、GPS運行管理システム。
重機との接触を防ぎたいなら、作業範囲の分離と警報装置。
埋設物の損傷を防ぎたいなら、事前調査・探査・試掘の組み合わせ。
このように、現場の課題に応じて技術を選び、必要な対策を組み合わせることが重要です。
「どの技術を使うか」ではなく、「現場の何を改善したいか」から考える。
TKnetでは、これからも施工管理者が現場の課題を解決できるよう、ICT・NETIS技術や安全対策用品を現場目線で紹介していきます。
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