「山留計測って、何から始めればいいの？」「変位の許容値やピアノ線の張り方は正しくできているかわからない」という方も多いでしょう。特に変位や軸力といった見えない力を適切に管理するには、正しい知識と計測手法が求められます。誤った計測を実施し、基準を見落とせば、施工ミスや構造体の損傷などにつながる可能性もあります。
本記事では、山留計測の基本的な考え方から、変位・軸力の測定方法、ピアノ線を使った計測の実務的な手順、トラブルを防ぐための管理方法まで、わかりやすく解説します。
山留計測とは
山留計測とは、建設現場などで地面を掘削する際に設けられる「山留め」と呼ばれる仮設構造物が、正しく機能しているかどうかを確認・監視するための計測作業です。
掘削工事中は、周囲の地盤に変位や沈下、圧力の変化が発生しやすく、適切に管理されていないと、山留め壁の傾きや崩壊、周辺建物への影響といった重大なトラブルを引き起こす可能性があるため、対策として山留計測が重要になっています。
山留の主な計測方法
それでは、山留計測とは具体的にどのようなものなのか、解説していきます。山留の主な計測方法には、以下の方法があります。
- ピアノ線を用いた変位計測
- 傾斜計による傾きの測定
- 軸力計による切梁などの応力管理
上記の計測方法は、単独ではなく補完する形で活用されることが多いです。
例えば、壁面の動きを変位として測定しつつ、同時に傾斜計で傾きの兆候を監視し、切梁などの支保工にかかる力を軸力計で把握するといったように、複数の視点から山留構造の挙動を捉えることができます。
山留計測が重要な理由
山留計測は、掘削工事における安全性と品質を確保するために必要な工程です。掘削作業が進行する中で、地盤や山留め構造物にはさまざまな変形や応力が発生します。この変化をリアルタイムで把握し、適切な対応を行うことで、構造物の安定性を維持し、周辺環境への影響を最小限に抑えることができるのです。
特に都市部では、隣接する建物やインフラへの影響を避けるため、精密な計測と管理が必須。山留計測を適切に実施することで、施工中のリスクを早期に発見し、事故やトラブルを未然に防ぐことが可能となります。
山留計測の関連法令と基準
山留計測を行う際には、いくつかの法律や規則に従う必要があります。以下の表を参照ください。
| 法令 | 概要 |
| 建築基準法施行令 |
|
| 労働安全衛生規則 |
|
なお、地方自治体によっては、山留め工事に関して独自の届出義務があります。例えば、川崎市では、高さ10mを超える山留め工事を行う場合、「山留め工事等施工計画概要書」の提出が必要です。届出などを行わずに実施するのは避けましょう。
山留計測で確認すべき3つの主要項目
ここでは、山留計測で必ず確認すべき3つの項目について解説します。
- 変位計測
- 軸力計測
- 倒れや沈下の管理指標
①変位計測
山留め壁の水平変位計測は、埋設型傾斜計や挿入式傾斜計を用いて実施します。壁に設置したガイド管の傾斜角を測定し、各測点の水平変位量を累積計算することで壁全体の変形分布を把握します。
設計時に設定した「第一次基準値」と「第二次基準値」を超えないかを継続的に監視し、変位が進展する場合は補強工法の追加や掘削速度の調整が必要です。
例えば、路盤沈下計を用いる場合、壁の変位量と背面地盤の沈下量は「1:0.5」の相関関係があるとされ、30mmを超える沈下が発生した際は通行止めや対策工の検討が義務付けられます。測定間隔は埋設型で2m、挿入式で1mが標準的です。
②軸力計測
切梁に作用する軸力は、盤圧計を設置して計測します。軸力の変動は降雨・積載荷重・気温変化の影響を強く受けるため、1日3回以上の定時測定が義務付けられています。
特に温度変化による応力変動を補正するため、白金抵抗式温度計で切梁の温度を同時計測し、一次関数を用いて温度応力分を差し引く「温度補正」が必須です。設計値の80%に達した段階で土圧の再評価を行い、100%を超える場合は切梁の追加設置や掘削中断などの緊急措置が必要となります。
計測データからは「主働土圧」や「静止土圧」の状態遷移も推定可能で、地盤の摩擦角や単位体積重量との関係式を用いた安全評価が行われます。
③倒れや沈下の管理指標
倒れや沈下の管理では、以下の異常現象を指標として監視します。
- ヒービング
- ボイリング
- パイピング
数値基準として、自立高さ2.5mの山留め壁では変位量の3%を管理限界値とし、15mmの沈下が発生した段階で対策工の準備を開始します。傾斜計と沈下計のデータを統合的に解析し、変位速度が1mm/日を超える場合は「加速フェーズ」と判断して対策が求められます。
一方、砂質地盤ではクイックサンド現象のリスクがあるため、地下水位と透水性係数を連続計測し、許容勾配を超えないよう排水計画を調整しましょう。
山留計測の手順と管理方法
山留計測の手順と管理方法について解説します。以下の手順に沿って、計測を実施しましょう。
- 機器・設置場所の選定
- 設置・計測の実施
- データの記録と管理を行う
①機器・設置場所の選定
機器選定では「埋設型傾斜計」と「挿入式傾斜計」を組み合わせ、山留め壁の高さ・地盤条件・計測頻度から最適な方式を決定します。例えば、高さ10m以上の壁体や軟らかい地盤では、0.01mm単位で連続監視可能な多段式傾斜計を採用し、H鋼芯材に溶接した角パイプに設置します。
設置場所は「最大曲げ応力が発生する深さ」「既存構造物に近い区間」「地下水位変動層」を優先し、測点間隔は自動式で2m、手動式で1mが標準です。砂質地盤ではクイックサンド現象を防ぐため、透水性係数を基準に計測管の密閉性を確保しましょう。
山留計測の機器選びは何を重視するべき？
山留計測の機器を選ぶ際には、「何を測るか」という目的を明確にすることが重要です。変位・軸力・地下水位など、測定対象ごとに適した機器は異なりますので、以下の表を参照ください。
| 変位を測る場合 | ピアノ線、伸縮計、変位計など |
| 軸力を測る場合 | ロードセルやストレインゲージ |
| 地下水位を測る場合 | 水位計、圧力計 |
また、都市部や近接施工など安全性が厳しく求められる場合は、ミリ単位の変化を正確に捉える高精度機器が必須となります。また、設置やメンテナンスがしやすいこと、防塵・防水など耐久性があることも確認しておきましょう。
最近では、データロガーによる自動記録やクラウド連携による遠隔監視機能を持つ機器も登場しており、複数の計測値を効率的に管理することが可能です。機器自体の購入コストが高額なこともあるため、「試しに使用してみたい」という方はレンタルするのがおすすめです。
②設置・計測の実施
計測管設置はSMW工法と同時進行で実施し、芯材打設前に角パイプを溶接固定します。以下は具体的な手順です。
- ボーリングマシンで直径100mmの孔を掘削
- CBモルタルで孔内を置換
- 傾斜計を挿入後水圧ポンプで3MPaの圧力をかけアンカーを地盤に固定
自動計測システムは10分間隔でデータを収集し、プレロード実施時には軸力計で500kN単位の応力変化を追跡します。手動計測は各掘削段階で実施し、デジタルひずみ計で0.1mm単位の精度を確保します。
③データの記録と管理を行う
収集データは専用ソフトで「傾斜角→水平変位量」へ変換し、設計値との対比管理を実施。管理基準は第一次・第二次の2段階で設定し、例えば30mmの許容変位量の場合、24mm超で補強工検討、30mm超で工事中断を判断します。
クラウド連携システムでは、1000チャンネルまでのデータをリアルタイム共有し、変位速度1mm/日を「加速フェーズ」と判定。異常時には3D変位分布図を作成し、曲げモーメントと土圧分布の再計算を行い、切梁追加や排水工の緊急施工を実施してください。
山留計測の機器は「山留めウォッチャー」がおすすめ
「山留めウォッチャー」は、山留め壁の傾きや変位を自動で計測し、異常があれば即座にアラート通知をスマートフォンに送信できる計測管理システムです。特徴は主に以下4点が挙げられます。
- 誰でも1秒で設置
- スマホで1分設定完了
- 自動で定期測定＆24時間いつでも確認
- 傾き検知で即アラート通知
「山留めウォッチャー」があれば、人手も時間も最小限で、山留めの状況を常に見守ることができます。異常時も自動通知であるため、緊急時の見落としも防止可能です。以下のリンクから詳細を確認できますので、チェックしてみてください。
山留計測に関するよくある質問
ここでは山留計測において、よくある質問についてまとめています。
山留の変位測定には、ピアノ線や変位計を用いた方法があります。ピアノ線では、山留め壁の両端にワイヤーを張り、たわみ量から変位を確認します。
一方、変位計は機器自体で変形量を直接測定するため、より精密な計測が可能です。また、近年では傾斜センサを活用して角度変化から水平変位を算出する方法も増えており、遠隔監視や自動記録も可能になっています。
「土留め」と「山留め」は掘削時の土砂崩壊を防ぐ構造物ですが、用途と構造に違いがあります。土留めは比較的浅い掘削や仮設工事に使われ、矢板や支柱で構成されるのが一般的です。
山留めは大規模かつ深い掘削に対応するための構造で、親杭・切梁・腹起しなどを組み合わせた頑丈な仮設設備として設置されます。
山留計測についてのまとめ
山留計測は、掘削工事における構造物の安全と周辺環境の保全を両立するために必要なプロセスです。変位や軸力、沈下といった目に見えない変化を定量的に捉えることで、現場のリスクを可視化し、迅速かつ的確な対応が可能になります。
特に都市部では、隣接する建物やインフラへの影響を最小限に抑えるため、高精度な計測機器と正確なデータ管理が求められます。近年では、クラウド連携や自動記録に対応した「山留めウォッチャー」のようなIoT型システムも登場し、省人化と即時対応を両立した管理体制の構築が現実的に。
施工品質と安全性を高めるためにも、正しい知識と適切な計測手法を身につけることが、今後の現場管理において重要となるでしょう。
