ベンチカット工法とは

ベンチカット工法とは、岩盤の斜面が階段状になるようにブルドーザーなどを使用して削る方法です。

ベンチカット工法は一般的にトンネル工事などに使用される方法で、トンネル掘削断面を上下で半分に分け、上半分を先に掘削していきます。

また、ベンチの長さや掘削方法を変えることで、ショートベンチカット工法、ミニベンチカット工法、ロングベンチカット工法、多段ベンチカット工法などさまざまな種類に分かれます。

ベンチカット工法の役割

ベンチカット工法はトンネル工事などで広く使用されています。

ベンチカット工法は階段のように小さな段差を作りながら上から下へと掘削していくもので、ベンチの長さを変えることによって軟岩地山から硬岩地山まで幅広く掘削することが可能です。

そのため、近年ではもっとも一般的に採用されている工法となっています。

全断面工法とベンチカット工法の違い

全断面工法とはトンネルの全断面を一度で掘削する掘削工法です。

全断面工法は地質が良好な場合に採用される工法となっており、一度に全断面を掘削することから大型機械を使用できます。ただし、途中で不良地質にあたると段取り替えが困難です。

一方、ベンチカット工法は全断面ではなく、断面を上下に分けて先に上部を掘削していく工法という違いがあります。

ベンチカット工法の種類4つ

ベンチカット工法にはさまざまな種類があります。

前述のとおり、ベンチカット工法は使用するベンチの長さや掘削方法を変えることにより、ロングベンチカット工法、ショートベンチカット工法、ミニベンチカット工法、多段ベンチカット工法などの種類に分かれます。

ここではベンチカット工法の種類4つをご紹介しますので、それぞれどのような特徴があるのか把握しましょう。

ベンチカット工法の種類1：ロングベンチカット工法

ロングベンチカット工法とはベンチ長50m以上で掘削する掘削方法です。

上部判断面の切羽と下部判断面の切羽を離して併進する工法です。上部半断面部では掘削や支保工、覆工のための作業ヤードを設けて掘進し、下部半断面部では掘進、覆工、側壁コンクリートを施工していきます。

また、ロングベンチカット工法は地質が良質な場合に採用され、上下を交互に掘削していく交互掘進と同時に掘削していく併進掘進があります。

ベンチカット工法の種類2：ショートベンチカット工法

ショートベンチカット工法とはベンチ長1D～50m程度で掘削する掘削方法です。

上下の切羽が近いことから、作業の込み合いや上半切羽の岩塊搬出などのために掘削サイクルを調整する必要があります。

また、ショートベンチカット工法は、できるだけトンネル断面を短期間で閉合する必要があるような地質不良のケースで適用されることが多く、一般の地山から土砂地山、膨張性地山など幅広い場所で採用可能です。

ベンチカット工法の種類3：ミニベンチカット工法

ミニベンチカット工法とはベンチ長1D程度で掘削する掘削方法です。

膨張性地山や支持力が足りない地山などできるだけ早く閉合する必要があり、ベンチ長を短くして施工するケースに採用されます。

ミニベンチカット工法は基本的に上下半同時進行で掘削していくため、切羽が安定していることを必ず確認して施工する必要があります。

ベンチカット工法の種類4：多段ベンチカット工法

多段ベンチカット工法とはベンチを3段以上に分割する掘削方法です。

地下発電所などの縦長の断面トンネルや上半の断面が大きく、通常のベンチでは切羽の自立が難しい場合などに適用される特殊な方法です。断面を3分割以上にすることから、周辺地盤の緩みなどに気を付ける必要があります。

また、地質不良の地山の場合は閉合が送れると変形が拡大するケースがあるため、ベンチの長さにも配慮が必要です。

ベンチカット工法のメリット

ベンチカット工法にはさまざまなメリットがあります。

ベンチカット工法は他の掘削工法よりもメリットのある工法のため、現在標準的な掘削工法として広く採用されています。それでは具体的にどのようなメリットがあるのでしょうか。

ここではベンチカット工法のメリットをご紹介します。

経済性がある

ベンチカット工法は非常に経済的な掘削工法です。

ベンチカット工法はトンネルなどの掘削対象を上下に分けて、削岩磯で階段状に切り下がりながら掘削していく工法です。

この工法は大型機械を導入することもできることから非常に経済的で、掘削高さが大きく、掘削量も多い場合に適しています。近年では掘削作業で使用する重機械の大型化も進んでいることから、ベンチカット工法が主流となりました。

施工効率が良い

ベンチカット工法は施工効率の良い掘削工法です。

ベンチカット工法は削断面を上下半に分割することから、自由面が2面の2自由面発破です。自由面発破は割岩工法に比べて発破効率が良く経済的な方法で、さらに振動低減効果もあることから周辺環境に配慮しながら効率的に施工を行えます。

また、時間当たりの作業量が大きい現場にも適しています。

ベンチカット工法で使われる穿孔機械3選

ベンチカット工法ではさまざまな穿孔機械が使用されます。

ベンチカット工法で使用する穿孔機械は一般的にパーカッションタイプのクローラドリルを使用するケースが多いですが、他の穿孔機械も導入されています。

これからベンチカット工法で使われる穿孔機械3つをご紹介します。

ベンチカット工法で使われる穿孔機械1：クローラドリル

クローラドリルとは岩石に孔を空けるための自走式機械です。

クローラ式の台車の前方部に岩盤に穴を空けるための穿孔装置を取り付け、動力源となる油圧パワーパックやコンプレッサーを搭載した機械です。

クローラドリルは鉱山や砕石場、土木工事などの現場で岩石に発破をかける場合の孔を開けるために使用されます。

ベンチカット工法で使われる穿孔機械2：ロータリドリル

ロータリドリルとは削岩機にロータリドリルを搭載した機械です。

岩盤や岩石、コンクリートなどに孔を開ける削岩機で、打撃と回転が別駆動方式になっている点が特徴です。そのため、現場に合わせて打撃と回転のどちらを優先するのか調整することができます。

クラス最軽量となっており、土木工事やアンカー作業などさまざまな現場で使用されています。

ベンチカット工法で使われる穿孔機械3：ダウンザホールドリル

ダウンザホールドリルとはダウンザホールハンマを搭載した大孔径穿孔機械です。

搭載しているダウンザホールハンマによって、クローラドリルよりも大きな発破孔を開けることができる穿孔機械です。大型石灰石鉱山や砕石場などで使用されており、大型ベンチカットの際にも導入されています。

ベンチカット工法は幅広く適用される掘削工法

ベンチカット工法はベンチの長さを変えることでさまざまな地山に適用できることから、近年ではもっとも広く採用されている標準的な掘削工法です。

ぜひこの記事でご紹介したベンチカット工法の概要やベンチカット工法の種類、ベンチカット工法のメリット、ベンチカット工法で使われる穿孔機械などを参考に、ベンチカット工法について理解を深めてみてはいかがでしょうか。