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2022.9.14

掘削工事とは?掘削機の使用例や安全対策を徹底解説

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掘削工事とは、地表から図面で設定された深さまで掘り下げる工事のことです。実は掘削工事は物凄く幅広い工事で、身近な庭などを掘削する人力掘削からトンネルを作る際に行う大型掘削まで、目にするもの全ての基礎はこの掘削工事から始まるといっても過言ではありません。

今回の記事では、そんな掘削工事の種類や安全対策工事の費用などについて紹介します。もし今後掘削工事を行う機会があれば、参考にしてみてください。

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掘削工事とは?

『掘』って『削』る工事と書き、そのままの意味です。地表から指定された深さまで掘り下げるときに、大きな岩や固い地盤を削りとらないと指定された深さまで掘れないので『掘削』と書きます。

掘削工事は、地表から少しでも掘り下げたら掘削といえます。そのため、家の外構工事など狭い場所で掘削を行う人力掘削から、重機などを使用した住宅の基礎工事、トンネル工事、温泉を掘る工事まで、とても幅が広い工事です。

公共工事や建築現場の基本は、人力掘削ではなく重機で掘削を行い工程を進捗させます。補助を行う作業員と重機との衝突や巻き込まれる災害のリスクがあるため、安全への配慮が欠かせません。

なぜ掘削するのか?

結論は、土木構造物や建物構造物を支持し安定させる土台を作るために、余分な土砂を取り除く必要があるからです。

なぜなら、地面は一見平坦に見えて平坦ではないからです。雨が降ると必ず目にする水たまりは、その場所だけ低いからそこに向かって水が集まって水たまりとなります。

仮に家の基礎を地面にそのまま作ると、どこに荷重がかかるのか計算できず、構造的に危険な家が完成します。余談ですが、力は弱いところに逃げます。よって掘削工事では、余分な土砂を除去し寸法を適正に管理することが重要です。

掘削機の種類と使用例を解説


工事現場でよく目にする掘削機から、普段見ることができないトンネル掘削に使用される掘削機など、さらに掘削工事を行う施工者の労務費用を解説していきます。

資格につきましては以下の記事で詳しく解説しています。
建設機械13種類の作業内容や必要免許などを詳しくご紹介

掘削機の種類と使用事例

バックホウ(BH)


パワーショベル、ショベルカーなど多数の呼び名があります。このバックホウは、大きさやアタッチメントが複数あり、現場のニーズに合わせられるので、どこの掘削現場にも必ずある掘削機といえます。

バックホウを操縦するには、「小型車両系建設機械特別教育」または「車両系建設機械運転技能講習」が必要です。
小型車両系建設機械特別教育は『機体重量3t未満』の掘削機を操縦でき、車両系建設機械運転技能講習は上限なく操縦できます。また、バックホウの脚部が走行用ベルトではなくタイヤの場合、一般道路を運転するには「大型特殊免許」が必要です。

次に、バックホウを使用した掘削に使用されるアタッチメントを解説します。

〈平バケツ〉


平らなバックホウのバケツで、やわらかい土砂を掘削する際に使用します。

〈爪バケツ〉


バケツ先端に爪が付いたバケツで、固い土砂や岩を削って掘削する際に使用します。

〈リッパー〉


アーム先端に1本だけのカギつめ型のアタッチメントで、大きな岩や固い埋設物を削る際に使用します。

〈ブレーカー〉


アーム先端に油圧ユニットと大きなチゼルが付いたアタッチメントで、油圧でチゼルに打撃を与え、大きな岩・コンクリートを破壊するために使用します。

〈クラムシェル〉

クレーンゲーム機のような形で、深いところで掘削した土砂を掴みダンプトラックに積むことに特化したアタッチメントです。

〈エクステンションアーム〉


このアタッチメントに付け替えることで従来付いているアームの長さが延長され、より深いところの掘削を可能にします。

アースオーガ


設定した円状の形で先端にスクリューが付いていて、垂直に掘削することに特化した掘削機です。地中に建物の基礎となる杭を掘削する際に使用します。

バックホウでは対応できない硬い岩盤層も、掘削できる機械です。特殊な刃を付けた先端を回転させ、掘削した土を地上に運搬でき、指定の深さに達するとスクリュー先端より根固め液を注入し、杭内に満たしながら引き抜く工法が代表的です。

シールドマシン


シールドマシンは、主にトンネルの掘削工事で使用される掘削機です。一般的な掘削工事は下に掘削していきますが、このシールドマシンは横方向に掘削していきます。

土や水の圧力に耐えながら掘り進められるように、機械本体が頑丈な外枠(シールド)で覆われ、前面のカッターで地盤を削りながら、壁面も同時に築造していきます。掘りながらトンネルを造っていく掘削機です。

工事・規模を解説

住宅や倉庫の基礎掘削工事などの小・中規模工事にはバックホウが使用され、大型商業施設や高層ビルの建築工事には、バックホウやアースオーガ(地中杭)が使用されます。

シールドマシンは前述の通りトンネル掘削工事に使用されます。トンネル工事以外のところでは小型のシールドマシンを使い、下水管や電線管などを敷設するための掘削工事にも使用されます。

掘削工事の災害事例


ここでは掘削工事に伴う災害や重機災害を紹介します。

災害事例

1.掘削工事中、バックホウで掘削中に旋回した際に、作業員に気付かずバケツを激突させた。

2.掘削工事進捗中に地表より3m掘っていたが、土留めを行わなかったため、地表付近の土砂が崩壊し、作業員が生き埋めになった。

3.地下鉄のトンネルを掘削作業中に上部の地盤が割れ、地面とトンネルを通す岩盤層の間にあった地下水や土砂が杭内に流れ込み、上部地盤が崩落した

安全対策

上記のような災害事例は掘削工事において想定でき、未然に防げる災害です。

掘削工事は、重機と作業員の距離が近くなりがちです。そのため、A型バリケードなどを使用し重機の作業半径外を明示することで、人と重機を分離でき、バリケードの向こうに作業者がいれば、退避判定としてオペレーターも受け取れます。

掘削工事は、地表より1.5m以上掘ると上部地盤が崩落する恐れがあるため、鋼矢板などで土留めを行い安全対策を実施しなければなりません。安全防災の詳しい取り決めもあり、掘削工事を行うときは、まず第一に安全面に配慮することをおすすめします。

参考URL:https://www.jaish.gr.jp/anzen/hor/hombun/hor1-2/hor1-2-1-2h6-0.htm

また、トンネル掘削においては、土圧や地層·地下水の流れや流量などで掘削している地盤が崩壊する恐れがあります。

崩落に関わる要因が複雑に絡み合い、災害のリスクが高い特殊な工事です。もし地盤が崩落すれば工事関係者だけでなく第三者の命にも関わるため、入念な地盤調査と安全対策が必要です。

まとめ


目にするもの全ての基礎は、掘削工事から始まります。スコップやつるはしを利用した人力掘削から大型重機を使用した掘削まで幅が広いので、一言では表せません。

その広いニーズをカバーするさまざまな大型重機や専用のアタッチメントは、便利であるが故のリスクや災害も浮かび上がるので、入念な安全対策が必要です。

どんな工事にもリスクは存在します。まずは自分の基礎となる体を守り、仲間を守るためにも「安全第一」で今日も明日も頑張りましょう。

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