ガスは最も低い場所だけにたまるのではない
地下掘削現場で「ガスは空気より重いから、床面だけ測ればよい」と判断するのは危険である。低所は重要な測定候補だが、唯一の候補ではない。ガスが実際に滞留する場所は、発生位置と量、温度、漏えい圧力、掘削形状、地層の割れ目、埋戻し材の透過性、地下水、換気風、機器の運転、時間によって変わる。異なるガスと空気が混合すると、単純な密度成層が長く維持されないこともあり、ファンがつくる気流によって汚染物質が予想外の行き止まり区間や作業者の呼吸域へ運ばれることもある。
米国OSHAの地下工事基準は、測定物質と頻度を定める際、燃料タンク、下水道、ガス管、旧埋立地、炭層、湿地との距離、土質と透過性、近隣現場の履歴、ディーゼルエンジン、発破、溶接、換気量と流れなどを併せて考慮するよう定めている。この一覧は、そのまま現場のガスマップを作る出発点になる。「どのガスがどの高さにあるか」より先に、「どこで発生し、どの経路で移動し、どの区間で希釈が途切れるか」を問う必要がある。
まず掘削空間を複数の空気区域に分ける
一つの掘削部でも、大気の状態は均一ではない。開削トレンチ、土留め内部、作業坑、立坑底、横坑、トンネル切羽、集水井、排水ピット、階段踊り場、設備室、覆工背面の空洞は、それぞれ異なる空気区域である。掘削ずりや資材の山の裏側、掘削機の車体下、型枠と壁の間、ダクトの届かない隅も、小さな滞留域になり得る。上部で新鮮な空気を感じても、同じ空気が立坑底や切羽の隅まで届いているとは限らない。
図面には少なくとも、出入口、最深部、行き止まり、垂直・水平接続部、集水井、既設管路とマンホール、仮設覆い、換気の給気口と排気口、機器の停車位置を示す。続いて作業順序を重ねて描く。掘進が進み、土留めの腹起しが追加され、覆いが閉じ、仮設間仕切りや資材が置かれると、空気の経路も変わる。昨日は安全だった測定点が、今日の最悪地点を代表しないこともある。したがって測定計画は、固定座標表ではなく、掘削段階に応じて更新する気流マップでなければならない。
低所は確認するが、密度だけで位置を決めない
集水井、立坑底、管路の逆勾配区間、トレンチの最深端部は、必ず確認する価値がある。漏えいした液体が流れ込んで集まり、自然対流が弱く、物理的に換気ダクトが届きにくい場合が多いためである。しかし、「重いガスだから下だけ」「メタンは軽いから天井だけ」というように、測定位置をガス密度だけで単純に決めてはならない。漏えい噴流、熱い排気ガスの浮力、冷却、水分、機械換気、人や機器の動きが、混合と移動を変える。酸素欠乏も、特定のガス層だけではなく、別の気体の流入、酸化、燃焼、生物作用によって広く生じることがある。
実務では上・中・下の高さをすべて含め、発生源付近、作業者の呼吸域、空気が戻る経路を別々に測定する。深い場所では、人が先に身を乗り出さず、採気管や遠隔プローブで先行測定する。採気管の長さによる吸引遅延時間、ポンプ流量、センサー応答時間に応じて十分に待つ必要がある。韓国産業安全保健公団の閉鎖空間作業の安全資料は、気流が少ない空間では同じ場所でも位置による濃度差が大きくなり得るため、面積と深さを考慮して均等に測定し、採気管内部を試料空気で十分に置換するよう案内している。
立坑と接続部は、煙突であると同時にわなでもある
立坑は単なる深い穴ではない。温度差と風圧によって上昇流または下降流が生じる通路であり、ケージの運行、資材の揚重、覆いの開閉が空気を押し出すピストンの役割も果たす。地上入口の風向が変われば、給気口と考えていた開口部が一時的に排気経路へ変わることもある。反対に、上部が開いているからといって、底部が自然換気されると仮定してはならない。立坑中間の作業床、覆工背面、接続横坑の肩部と底部、排水設備の周辺は、主流から外れることがある。
測定点は、立坑入口・中間・底部の複数の高さ、横坑接続部、切羽、集水井、給気末端、還気経路に置く。隣接区域から出た汚染空気が、立坑を通って出入りの動線へ上がってくるかも確認する。OSHA基準は、高速掘削機の使用時に切羽、側壁、還気ダクトで可燃性ガスを連続監視するよう求めている。この配置は一点の濃度より、発生部から還気までの変化を見るためのものである。現場条件が変わったら、ダクトを切羽近くまで延長し、風量と風向を再測定して、立坑覆いの状態別に結果を比較する必要がある。
ユーティリティと埋戻し層は、目に見えないガス通路である
都市部の掘削では、ガス管の漏えいだけを探せばよいと考えがちだが、下水管、雨水管、通信洞道、電力洞道、共同溝、廃管、過去の掘削による埋戻し層も移動経路となる。周辺の原地盤より砂利や砂の埋戻し材の透過性が高ければ、蒸気やガスが管路に沿って遠くまで移動することがある。貫通部、マンホール、バルブ室、接続箱、亀裂、排水口は、その通路が現在の掘削部と交わる地点である。図面にない廃管や破損した接続部もあるため、探査結果と現場で露出した状態を併せて確認する。
米国EPAの蒸気侵入経路の解説は、汚染土壌、地下水、下水管、排水管から出た蒸気が、基礎の亀裂やユーティリティ貫通部を通って移動し得ることを示している。これは建物調査の資料だが、掘削リスクアセスメントにも重要な移動原理である。新たな掘削が既存の高透過性埋戻し層を切断すると、過去に閉じていた移動経路が作業空間へ開く可能性がある。したがって着工前にユーティリティ所有者の資料と汚染履歴を確認し、掘削中ににおい、変色土、油膜、廃棄物、予想外の空洞が現れたら、作業を止めて概念モデルと測定対象から見直さなければならない。においがないことは、安全の証拠ではない。
地層と土壌ガスは、発生源と移動性を併せて見る
地盤の名称は、危険ガスを確定する表ではなく、調査の優先順位を定める手掛かりである。有機物の多い泥炭質土壌や湿地性地盤ではメタンや硫化水素の可能性を、埋立て・盛土・廃棄物地盤ではメタン、二酸化炭素、硫化水素、揮発性物質の可能性を調べる。ガソリンスタンドや化学物質取扱いの履歴がある敷地では、石油系蒸気と揮発性有機化合物を検討する。岩盤の節理、砂層、排水層、管路埋戻し部は移動を速めることがあり、粘土層や地下水面は移動を遮ったり横方向へ変えたりすることがある。掘削と揚水で圧力条件が変われば、以前の調査時とは異なる経路が開く可能性がある。
ニュージーランドWorkSafeの掘削安全ガイドラインは、泥炭質地盤、盛土地、埋立地、都市道路、ガソリンスタンド周辺で想定される大気汚染源を区分し、ガス監視と自然・強制・機械換気を提示している。現場では、ボーリング柱状図、土壌・地下水汚染調査、過去の土地利用、埋立て境界、地層別透過性、地下水位、揚水計画を一枚に重ねて見る。ガス濃度だけでなく、測定深度、水位、大気圧、天候、換気状態、作業状態も併せて記録してこそ、変動の原因を解釈できる。
機器の排気ガスは、現場で新たにつくられる発生源である
掘削地盤にもともとガスがなくても、内燃機関は一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、ディーゼル排出物を継続的に発生させる。掘削機、ローダー、発電機、コンプレッサー、ポンプ、コンクリート切断機、運搬車が地上にあっても、排気管が開口部や換気取入口に向いていれば、汚染空気が地下へ入ることがある。車両のアイドリング位置、防音壁、テント、覆い、周辺建物が排気ガスの拡散を妨げることもある。熱い排気は初めは上昇するが、冷えて換気流と混ざった後に作業坑の内部へ戻る可能性があるため、床面だけの測定では見逃し得る。
NIOSHの作業場における一酸化炭素リスクの案内は、小型ガソリンエンジンや発電機などが半閉鎖空間で短時間のうちに危険なCO濃度を生じさせ得ると警告し、エンジンを屋外の空気取入口から離して設置し、定期測定と個人用警報器を使用するよう勧告している。地下作業では、可能であれば電気式、バッテリー式、圧縮空気式の機器を優先的に検討する。ディーゼル機器が必要な場合は、メーカー指定の状態、排気後処理、同時運転台数、負荷、運転時間を換気設計に反映し、作業者の位置と還気でCO、NO2など実際の排出物質を監視する。
発破も一時的ではあるが、大きな発生源である。NIOSHの下水道掘削における発破後のCO中毒調査は、発破45分後にマンホールへ入った作業者と、救助を試みた同僚らが倒れた事例を扱っている。定められた待機時間を満たしただけで再入場を承認せず、発破地点、掘削ずりの山、隣接するマンホール・管路、還気経路を換気した後、測定によって確認しなければならない。
換気は風量より到達経路を検証する
ファンの能力表に記載された風量は出発点にすぎない。新鮮な空気が作業面に到達し、汚染空気が人や着火源を通らない経路で屋外の安全な場所へ排出されることが重要である。給気と排気が近すぎると、清浄な空気だけが循環するショートサーキットが生じる。ダクトの漏れ、つぶれ、急な曲がり、延長不足、切羽の前進、扉や覆いの開閉は、末端風量を低下させる。排気口が地上機器の排気管や建物空調の取入口に近ければ、屋外へ出した汚染物質が再び流入する可能性がある。
OSHAの地下工事基準は、有害な粉じん、ヒューム、蒸気、ガスの蓄積を防ぐのに十分な新鮮空気を供給し、自然換気が必要な空気量と流れを提供していると実証できない場合は、機械換気を使用するよう定めている。換気が停止または低下した後は、復旧信号だけを見て再入場せず、影響を受けたすべての区域を再検査しなければならない。現場検証には、給気口の風速一つだけでなく、ダクト末端の風量、区域別の風向、切羽と隅部での発煙試験または適切なトレーサー法、還気濃度、ファン停止・扉開放・機器最大負荷の条件を含める必要がある。換気変更によって汚染源を別の作業班へ押し出していないかも確認する。
測定計画は発生源・経路・受容点で組み立てる
測定器は、空間が安全だという判を押す機器ではなく、仮説を確かめる道具である。まず予想される発生源を書き出し、地層、管路、開口部、気流による移動経路を描いた後、作業者と着火源がある受容点を示す。各リンクに測定点を置く。基本的な測定対象は、酸素、可燃性ガス、予想される有害ガスであり、現場履歴と作業に応じてCO、H2S、CO2、NO2、VOCまたは特定物質を追加する。酸素が不足すると、一部の可燃性ガスセンサーの指示値は信頼しにくくなる場合があるため、機器の原理と測定順序を確認する。
OSHAの建設業における許可制閉鎖空間基準は、入場前に条件を評価し、作業中は原則として大気危険を連続監視し、酸素、可燃性、毒性の順に測定するよう定めている。すべての開放掘削が法的な意味で閉鎖空間に該当するわけではないが、出入口が限られ、危険な大気が存在する作業坑、マンホール、立坑には、この管理の考え方が有用である。測定前に、バンプテストと校正状態、対象ガスに適したセンサー、干渉物質、湿度・温度範囲、採気管の遅延を確認する。結果には、位置と高さ、時刻、ガス名、数値、換気・機器・天候の状態を記録する。
次の状況では、既存の結果をそのまま使用せず、再測定する。
交代勤務の開始時、休憩後の再入場時、一晩放置した後に入るとき
掘削深さ、切羽位置、覆い、間仕切り、ダクト配置が変わったとき
新たな地層、廃管、マンホール、空洞、汚染土壌、地下水が現れたとき
ファン停止、風量低下、停電、ホース損傷、警報、センサーエラーがあったとき
機器の台数や燃料、発破・溶接・塗装・洗浄などの作業が変わったとき
におい、眼刺激、頭痛、めまい、異常燃焼、作業者の症状が現れたとき
気圧、降雨、風、水位、揚水条件が大きく変わったとき
警報が鳴ったら、救助より先に追加ばく露を防ぐ
警報、酸素異常、原因不明のにおい、作業者の症状があれば、直ちに作業を中止し、計画した経路で撤退する。地上で入退出者を照合し、電源遮断によってかえって換気や排水が止まらないよう、緊急停止のロジックを事前に定める。ユーティリティの漏えいが疑われる場合は、むやみにバルブや損傷部に触れず、区域を規制した後、所有者と関係機関へ連絡する。原因不明の危険な大気へ同僚が無防備に入る即興的な救助は、一人の被災を複数人が巻き込まれる二次災害へと拡大させかねない。救助は、外部監視、通信、引上げ手段、適切な呼吸用保護具を備えた訓練済みの要員が、計画に従って実施しなければならない。
再入場の時点は、においが消えたときでも、ファンが再稼働したときでもない。発生源を隔離して全区域を十分に換気した後、予想されるガスと酸素を複数の場所で測定し、許容条件が維持されていると確認した時点である。最初の警報地点だけでなく、ガスが移動した可能性のある隣接立坑、管路、マンホール、設備室、還気経路も検査する。事故とヒヤリハットの記録には、濃度だけでなく、その時点の掘削形状、地層、水位、ファン・ダクト、機器位置、気象条件も残し、気流マップを修正する。
優れたガスマップは、工事の進行に伴って変わる
地下掘削の危険な大気は目に見えないが、無作為に発生するわけではない。低所、立坑、行き止まり空間は重要な候補であり、ユーティリティの埋戻し層と亀裂は移動通路、汚染土壌、地下水、有機質地盤、内燃機関、発破は発生源である。これらを換気の給排気と作業者の動線に結び付けると、どこを先に測定し、どの変化の後に再評価すべきかが見えてくる。
要点は、密度表一枚だけでセンサー位置を決めないことである。発生源付近、移動経路、上・中・下の高さ、作業者の呼吸域、滞留部、還気を併せて確認し、連続監視と巡回測定を組み合わせる。掘進と設備配置が変わるたびにガスマップを更新し、換気が実際の作業面まで到達していることを数値で検証しなければならない。本稿は一般的な管理原則であり、実際の作業では、韓国の関係法令、発注者・施工者の手順、地盤・汚染調査、安全データシート、ユーティリティ所有者の情報、救助計画に基づき、現場ごとのリスクアセスメントを実施する必要がある。