4-1　長じめに
前回は機械士工の基本となる土工計画について施工業者の立場で手法を紹介し、施工性（掘削性・糖込み性・走行性・締固め性）を重視した検討の必要性を述べた。今回は掘削について、特に掘削機械の機種選定と生産性で問題となる掘削性を中心に記すこととする。
4-2 武 前
4-2-1　掘削法
機械士工の基本的な掘削法には、山の取り方による分類があり、ダウンヒルカット工法（傾斜面掘削）とベンチカット工法(階段式掘削)がある。ダウンヒルカット工法は、傾斜面の下り勾配を利用して掘削を行う方法でプルドーザやスクレーパ系の掘削に適する工法である。ベンチカット工法は、階段状に掘削を進める方山崎建設(株)技術部長岡本直樹法で、ショベル＆ダンプトラック工法に適した工法である。また、ブルによるエサ出し（切崩し）とローダ観込みの場合の組合せは、両工法の併用である。図２は発破ベンチカットの施工図である。図中のケーブル式パワーショベルは、国内では姿を消しているが、海外鉱山ではまだ超大型が使われている。国内ではローダかバックホウ積込みとなり、鉱山では大型油圧ローディングショベルも使われている。さて、掘削法にはこのほか、機種ごとのオペレーティングレベルのものがあるが本稿では触れない。
4-2-2掘削機構の分類
掘削機には掘削機構から分類すると図３のようなものがある。 ①ディッパ方式②ドラグ方式③グラブ方式4)ブレード方式⑤スクレーパ方式6リッパ方式⑦連続掘削方式掘削積込み作業や掘削運搬を兼ねる機種については、今回は取り上げない。
4-2-3　掘削性の“はかり”
岩の硬さを表す“はかり”として、計画時に入手しやすい情報には、岩そのものの硬さを示す一軸圧縮強度、岩層の亀裂の程度を表すRQD、両者を含めてマクロ的に捉える弾性波速度がある。また、軟岩以下ではＮ値も利用できる。施工中には、簡易なシュミットハンマも利便性が高い。掘削性の判定には弾性波速度がよく使われ、道路士工指針では汎用的な機械の大まかな掘削性の適用範囲を示している（図4）。
4-2-4  岩掘削工法の選定
岩掘削の各種工法の適用範囲を示すとおおむね図５のようになる。インパクトリッパはリッパとブレーカを合体させたもので、硬岩領域に踏込み生産性が高かったが、消耗が激しいためか生産中止となっている。次に岩掘削工法の選定基準の例を図６に示す。
4-2-5 低公害岩掘削工法
環境面から岩掘削工事において発破が制限され、振動・騒音を抑制した制御発破や無発破工法の採用例が増えている。振動・騒音を低減した低公害岩掘削法はいろいろあるが、整理すると図７
… 3収工を
4-3
上図の低公告掘削工法の中から主な機械掘削工法を以下に紹介する。
4-3-1
リッパ工法
無発破工法の機械掘削工法には、軟岩から中硬岩領域まで掘削可能で生産性の高いリッパ工法がある。 (1)リッパの種類
リッパは、21t級以上のブルドーザ後部に装着される図８のような油圧式の岩破砕装置で、マルチシャンク式のものとシングル式のジャイアントリッパがある。リッパの買入機構にはヒンジ式とパラレル式、アジャスタブル式の３種類があったが、現在の国内機種は可変式のアジャスタブル式のみとなっている。また、15 t級ブルドーザ等に装着されている小型のものはリッパスカリファイアと称し、硬土の磁起こし用であタ。 (2)リッピングのメカニズムリッピングとは、ブルドーザのリッパ刃先にかける押付け力と牽引力との合成力である買入力で、刃先を岩盤に喰い込ませながら、岩盤組織を破壊し、破砕する作業である。リッピングによる地盤起砕の状況を模式的に示すと図10のようなタイプがある。 (3)リッパビリティ：Rippability 38 ～ 100t級のリッパ付ブルドーザの岩種別リッパピリティを図11に示す。図12は、38 ～ 100 t級の生産性の比を示している。実際の作業量は岩質等の係数を掛けて求める。
4-3-2  ブレーカ
ブレーカは、転石破砕や発破後の二次破砕として使われていたが、環境面からの発破制限や小割の細粒化要求から多用されるようになっている。欠点は生産性が低いのと騒音である。このため騒音対策としてコンクリート破坡機（ニプラ）も利用されている。また、これだけ普及しているにもかかわらずその生産性を示すオーソライズされた文献資料がない。わずか1,300kg級が国交省の標準歩掛値としてあるだけである。参考にプレーカの能力比較と転石破砕能力関係の公表資料を転載する。図13はトンネル工事での実測値、図14はメーカ提供の理論曲線である。2つのメーカから同様の資料が提供されているが、クラス別の生産性比較（比率）の参考資料である旨がただし昔にある。図15は転石破砕の能力である。
4-3-3油圧割岩機
油圧割岩機は、ドリルで穿孔した孔に油圧楔を挿入して割岩するもので、ドリルとの一体式と単体式があり、施工は図16のような手順で行う。 BP500で割岩し、70t級リッパ付ブルドーザで二次破砕を行う場合の割岩ピッチと弾性波速度の関係を示すと図17のようになる。割岩機には油圧式の他にドロップハンマ式がある。切削系切削系の掘削機には自由断面掘削機と面掘削機、トレンチャがあり、自由断面掘削機は主にトンネル工事用で、メーカごとの呼称としてロードヘッグ、ブームヘッダ、カッタローダ、スライスローダ、アルピネ、パワーカッタ等がある。参考に理論掘削能力による掘削性を示すと図18のようになるが、実作薬能力はこれらの値の５～６割程度と考えられる。類似の切削機にバックホウのアタッチメントとしてのツインヘッダがあみ。 (2)面掘削機そのほかにマイナ系の面切削機に、サーフィスマイナとロー
(1)自由断面腸削機
ドマイナがある。類似機械にはスタビライザやコールドプレーナもある。サーフィスマイナの掘削能力はBWE  (Bucket Wheel Excavator) とともに図19に示す。 (3)ツインヘッダツインヘッダは、汎用的なバックホウに装着して岩を切削できるので、比較的利便性が高い。メーカ提示の掘削能力は図20のとおりである。 (4)岩盤トレンチャトレンチャは古くからある機種であるが、近年、岩艦トレンチャが注目され、英Mastenboek社や米Torencor社のものが輸入され、岩盤のパイプ理改掘削やトンネルの中央排水満掘削に利用されている。そのバリエーションは図２1のようなチェーン式、円盤型、ドラム型がある。
4-3-5 バックホウ
バックホウは軟岩の掘削が可能であるが、大型化に伴ってどの程度の硬さまで掘削可能なのか、またそのときの生産性はどうなのか？　そういう資料は少ないが、参考になるものとして70 ～ 180t級のバックホウの掘削性能を図22に示す。掘削力から求めた理論曲線に実績値をプロットしている。
4-4おおりに
矢回は掘削機の掘削性にポイントを絞った。紙幅の関係で省いた資料も多いが、掘削能力・生産性を示す図表をできるだけ数多く載せるように努めた。メーカによる理論計算値が多いので、経験値からの割掛が必要であるが、おおむね実作業量は半分くらいであろう。さて、次回は、撒土関係の話とします。
参考文献・資料
1）岡本：施工計画、山崎建設、1980.5 2）伊藤雅夫：ベンチカット工法、地人書館1969.2 3)米倉・久野：土と岩の施工論、理工図書、1981.4 4)道路士工一施工指針、日本道路協会、1986.11 5)土木工事報算基準、JH 6)振動騒音ハンドプック、JCMA 7) 重永晃洋：大型プレーカによる岩石破砕、建設機械、 1997.11 8)竹林ほか：土工事ポケットプック、山海堂、2000.4 9)下半切削に関する報告書、ジェオフロンテ研究会、 1998.11 10) Caterpillar、ヤマモトロック、コマツ、Krupp、三井三池(製)、日立建機の各社技術資料11）土工教室/,http:///www.yamazaki.co.jp