土木工事に欠かせない！《土量計算》の基礎をレクチャー！

土木工事に必須の土量計算、その基本的な計算方法

道路工事、ダム建設、土地造成といったさまざまなプロジェクトにおいて、掘削や盛土に必要な土の量を計算して、工事のコストやスケジュールを正確に計画するために必要不可欠な計算方法──それが、土量計算である。

土木工事では、土を工事前の地山にある状態から、ほぐして運搬し、締め固める。そうすると、そのそれぞれの状態で体積は変化する。これを土量変化と呼ぶ。



さらに、元の地山の土量を1としたとき、そこから土を掘削したり、盛土にした際の体積比を土量変化率という。それぞれに以下のような式が立てられる。


これによってほぐした土量の変化率（＝L）、締め固めた土量の変化率（＝C）がわかる。これらの土量変化率を利用することによって、求めたい土量を計算することができる。



たとえば、土量の変化率が

• L＝1.2
• C=0.9

という条件で計算例をあげてみよう。

①地山の土量2000㎥における運搬土量は……？

これは地山の土量からほぐした土量を求めればよいので、



②運搬土量400㎥における盛土量は……？

これは運搬土量＝ほぐした土量から、盛土量＝締め固めた土量を求めるので、



③盛土量900㎥における地山の土量は……？

これは盛土量 ＝ 締め固めた土量から、地山の土量を求める。


これが、土量計算の基本的な考え方となる。

導入が進みつつある、最新測量技術による土量計算

こうした基礎を踏まえたうえで、実際の現場で土量計算をするためにはいくつかの方法がある。

それぞれプロジェクトを行う地形の状況や規模などによって、取り入れる手法はそれぞれだ。代表的な例を挙げていくと……。

平均断面法

土量を計算するための、いちばんシンプルな手法がこの平均断面法だ。

まず、現地の測量を行って、一定の間隔で断面図（横断図）を作成する。

そして各々の断面積を計算し、その感覚と平均の断面積によって土量を求めるという方法だ。



たとえば2点間の土量を求める場合、測量によって地点A1とA2の断面積と、そこからA1〜A2間の距離 ＝ Lを割り出す。

そこからA1〜A2間の体積＝土量を求めることができる。以下がその公式となる。


広い土地では、いくつかの測量点間で出された体積を合わせていけば、その土量を求めていける。

メッシュ法（柱状法）

こちらは現在、最も土木現場においてポピュラーな手法である。

対象区域を平面図上でメッシュに区分けする。

そしてそのメッシュ交点標高差を計測する。

そのうえで、各メッシュの面積と標高差から体積を割り出し、全体を合計することで土量が求められる。



このメッシュ法は先の平均断面法と比べ、広い区域にわたる土量計算が比較的正確にできるため、大規模工事や複雑な地形で効果的な手法である。

最新の測量技術を用いた土量計算

ところで、土量計算は一度で終わるわけではない。

大まかなスケジュールやコストを見積もるために計画・設計段階で、その後詳細な設計を行う際に行い、さらには施工前の準備で再確認をしなければならない。

また、実際に工事を進めていくなかで、土が膨張したり沈降したりすることがある。よって、その影響が出ないように施行の段階でも確認しなくてはならない。

さらには完成後には最終的な土量を確認し、報告書の作成を行う。場合によっては後処理をする必要も出てくる。

そのたびに測量し、土量計算を行うプロセスは、人的・時間的なコストが膨らんでいくことになる。

そこで、現在注目されているのが、これまでの測量手法を活かしたうえで、最新測量技術を使って土量計算を行う手法である。

ドローンや地上レーザー測量といった最新の測量技術を用い、現地のデジタル地形モデル（DTM＝Digital Terrain Model）を作成する。現況の地形と設計された後の地形を比較し、ソフトウェアによって土量を自動計算していく。

近年の技術の進化によって、精度は極めて高くなり、複雑な地形や大規模なプロジェクトでも、正確に土量を計算することが可能となっている。

さらに、導入コストも安くなってきており、多くの現場で活用が進んでいるのだ。

誰でも簡単に土量計算ができるスマホ測量アプリ「OPTiM Geo Scan」

こうした土量計算のプロセスを短縮し、圧倒的な生産性向上を実現できる3次元測量アプリとして注目されているのが、OPTiMの「OPTiM Geo Scan」である。

LiDARセンサー搭載のスマートフォンととGNSSレシーバー取得の位置情報を組み合わせることで、短時間で高精度な測量を行える画期的な技術だ。


さらには、さまざまなアプリと連携しており、測量データから平面図、縦断図、横断図を作図できる図化機能「OPTiM Geo Design」、さらに測量から得たデータの距離や面積計算が可能なオンライン点群処理ソフトウェア「スキャン・エックス」などと連携している。

とくに注目すべきは「スキャン・エックス」。こちらはリアルタイムにデータ連携を行い、遠隔でもデータの編集・解析・共有が可能なのだ。


さらに、測量データから土量の計算も可能で、上記に挙げたような複雑な計算を行う必要もなく、経験が少ない人でも簡単に活用することができる。




さらには、「OPTiM Geo Scan」で取得したデータを重ねてひとつのデータとして共有できるため、現場での確認漏れなどを防ぐことが可能だ。

加えて「スキャン・エックス」は、従来の点群処理サービスに加えて導入費用が約1／10という圧倒的な低価格と、高スペックなPCも不要という導入ハードルの低さが魅力的だ。

複雑で属人性が大きい土量計算の作業を軽減するためにも、導入を検討してみてはいかがだろうか。