パブリックドメイン古書『スチーム動力重機と土工の最先端』（1894）をＡＩ（グロック）を使って訳してもらった。

　今日の建設用重機の動力源は、軽油ディーゼル＋油圧か、電気モーターでしょう。しかし明治～大正にかけては、蒸気動力で土工用重機を駆動していた「過渡期」がありました。さしづめ、パナマ運河開鑿工事あたりが、その黄金期だったかもしれません。
　その「過渡期」にスチーム重機を積極的に導入しましょうよという誘導政策を、日本では、誰も主導しなかった。情け無いことに、大きなことを構想できるアタマが、国内では、育成されていなかったようです。
　そんな「構想力の低迷」が、わが国の交通運輸と総合安全保障インフラを端的に強化してくれたはずの「築港」事業に、とりかえしのつかぬ遅延と停滞をもたらしてしまい、近代日本の運命を暗転させていくのです。まずは、ＷＷＩ後の華府条約で日本だけが離島防衛を「放棄」する悪手を生みました。そこから先は、もう沖縄戦の無慚まで、ほとんど一本線です。
　「過渡期」にぼやぼやしていたら、いけないのです。
　もしも明治中期のわが国に構想力のある人材がおおぜい居て、この時期から遅滞なく蒸気機関の建機や土工マシンを導入して「築港」その他にフル活用をさせていたならば、「のびしろ」ある島国であった戦前の日本経済は史実の数倍のスピードで成長でき、僻地や離島から貧困の風貌は一掃され、少数精鋭の海軍艦艇に列強中最高の稼働率を維持させることが、平・戦時を通じて楽々と可能になって、そもそも満洲事変なども不要だったでしょう。あらゆる分野の「効率」で、他国を凌駕することができたはずだったのです。

　こんな「ｉｆ」を念頭に、和訳テキストをご覧になってください。刊年の1894年は、本朝では明治27年。日清戦争の頃です。
　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさま、上方の篤志機械翻訳助手さまはじめ奉り、皆々様に深謝もうしあげます。
　図版類は省略しました。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

タイトル： Steam Shovels and Steam Shovel Work
著者： Edward Adolph Hermann
公開日： 2014年10月24日［eBook #47187］
最終更新日： 2024年10月24日
言語： 英語
クレジット： Chris Curnow、Chris JordanおよびOnline Distributed Proofreading Team　　が制作
（このファイルはThe Internet Archiveが提供してくれた画像をもとに作成されました）

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「蒸気ショベルと蒸気ショベル作業」の開始 ***

蒸気ショベルおよび蒸気ショベル作業

E. A. HERMANN（アメリカ土木学会会員）著
1894年
ENGINEERING NEWS PUBLISHING CO.,
ニューヨーク
Copyright 1894, by Engineering News Publishing Co.

	ページ
第1部　蒸気ショベル	1-19
第2部　蒸気ショベル作業	19-41
第3部　土砂の処理方法	41-55
第4部　蒸気ショベル作業のコスト	55-57

索引

バラスト（道床）用のプラウイング　48
発破作業　39, 52
土に塩水を撒く　52
ダンプカー　19, 41, 47
平床車（フラットカー）　42
貨車への積み込み　19
貨車の荷下ろし　42, 47
作業コスト　55
切取り（カット）　28, 36, 39
切取りにかかる時間　17
切取りの拡幅　19
爆薬　39, 52
盛土用トレッスル　47
施工用軌道の勾配　34
勾配の切り下げ　28
土工・整地　25
砂利列車　42, 45, 50
砂利列車用機関車　50
砂利列車の荷下ろし　48
均し作業　53
貨車への積み込み　19
積み込み作業員の編成　21, 22, 23
運転に必要な人員　18
プラウ（耕耘機）－バーンハート式　43
砂利プラウ　42
プラウイング用ケーブル　50
砂利列車のプラウイング　48
プラウイング用牽引機関車　51
冬季のプラウイング（塩水使用）　52
鉄道建設　33
勾配の緩和　28
切取りの拡幅　19
鉄道工事全般　18, 28, 33
高速アンローダー　51
スプレッダー（均し機械）　53
蒸気ショベル－バーンハート型　6
ボイラー　9
バサイラス型　4
クレメント型　10
1日あたりの掘削能力　41
構造・説明　5
ジャイアント型　12
発明の歴史　1
リトル・ジャイアント型　12
インダストリアル・ワークス型　10
機械構成　5
マリオン蒸気ショベル・ドレッジ社製　6
必要人員数　18
操作方法　16
オスグッド型　2
オーティス・チャップマン型　14
修理・保守　19
サウザー型　14
トンプソン型　4
トレド・ファウンドリー・アンド・マシン社製　8
タイプの分類　3
ビクター型　8
バルカン鉄工所製　12
工具・器具　16, 18
軌道の配置　19
狭軌　47
土運搬列車（ダート・トレイン）の扱い　19, 42, 45, 48, 50
盛土用トレッスル　47
切取りの拡幅　19

蒸気ショベルおよび蒸気ショベル作業［1］

［註1：Engineering News Publishing Co. 1894年著作権所有］
著者：E. A. ハーマン（アメリカ土木学会会員）

第Ⅰ部　蒸気ショベル

本稿は、地方の土木学会で発表した短い論文が発端である。その論文と付属の図面に対する要望が非常に多かったため、この種の情報に対する需要があると判断し、筆者はこれをまとめることにした。蒸気ショベルの能力を正しく理解することは、これに適した工事において金・時間・労力を大幅に節約するのに役立つと信じ、長年の実務経験から得た知識をここに記す。

各メーカーのカタログには蒸気ショベルの仕様説明は豊富にあるが、実際の各種工事における使い方や、掘削した土砂を貨車や荷車に積んだ後の処理方法についてはほとんど文献がない。そこで本稿では特に後者に重点を置き、蒸気ショベルを長年使用してきた人には初歩的にすぎる内容もあるだろうが、この種の工事に接する機会の少ない多数の方々には全く新しい情報となることを願う。できる限り文章を簡潔にし、長々とした説明の代わりに多数の図版を用いることで、内容をより明快に示すよう努めた。

［図1　オスグッド式蒸気ショベル　立面・半平面図　Osgood Dredge Co., Albany, N. Y.］

蒸気ショベル（steam excavator）は、陸上用に改良されたドレッジ（浚渫機）の一種である。1840年頃、オーティス氏によって設計・特許取得された。最初の機械は非常に粗笨なものであったが、それでも大量の土砂を動かすには大きな利点があった。初期の段階からその価値は認められ、運用経験の蓄積とともに改良が加えられ、現在では大規模な掘削を要するあらゆる工事でほぼ不可欠な存在となっている。

しかし本格的に普及したのは1865年以降である。この頃、鉄道建設が急増し、蒸気ショベルへの需要が一気に高まった。これに応じて数社が製造に乗り出し、各社とも細部設計は異なるが、基本的な動作原理はほぼ同一である。

蒸気ショベルの種類

蒸気ショベルには大きく3種類がある。

標準軌間の台車に搭載し、貨物列車で輸送（または自走）する鉄道専用型
標準軌間以外の車輪に搭載し、船や荷車で分解輸送するか、平床車に丸ごと載せて運ぶ鉄道・一般工事兼用型
普通の道路を自走できる車輪を備えた、鉄道・一般工事兼用型（主に小容量）

最初に作られたのは2番目のタイプである。現在でも幅広の木製フレーム（車体）に4輪（軌間7～8フィート）で搭載し、機械全体を地面に低く構えた構造が多い。鉄道のない場所へ移動させる場合は分解して運び、現地で組み立てる。分解・組立が容易にできるように設計されており、鉄道未開通の丘陵地帯や、船で運ぶ必要のある大規模工事では最もよく使われるタイプで、多くの総合請負業者に愛用されている。鉄道輸送する場合は平床車にそのまま載せ、クレーン部分だけ別の車に積む。すぐに鉄道工事に投入できるが、鉄道専用としては後に登場した1番目のタイプが現在は主流である。

［図2　トンプソン式蒸気ショベル　Bucyrus Steam Shovel & Dredge Co., South Milwaukee, Wis.］

1番目のタイプは標準軌間の台車の上に木製または鉄製の車体を置き、作業時は軌道上18～26フィートの高さの鉄製・鋼製クレーンを立て、輸送時は14フィートまで倒せるようにしたものである。トンネルや低い橋の下を通すのに都合がよい。

3番目のタイプは他より容量が小さく、ここ数年で急速に普及してきた。小規模工事や鉄道の届かない場所でも道路があれば活躍できるため、今後さらに増えるだろう。

これら3種類の代表機を図1～9に示す（主要7メーカーの製品）。

蒸気ショベルは固い岩盤以外ならどんな土質でも掘削でき、爆薬で3～4立方ヤード以下の大きさに破砕した岩も積み込める。主な対象土質は砂、礫、粘土各種、セメント質礫、ハードパン、礫混じり粘土、鉱石、リン鉱石、割れた岩、薄いスレート・頁岩・砂岩層などである。

用途は以下の通り：

軌道バラストの掘削・積み込み
トレッスル盛土、道路・街路・ダム・宅地造成
複線化・側線・操車場・工場・駅構内の盛土拡幅
道路・鉄道の勾配切り下げ
宅地造成、操車場・工場・駅構内の整地
切取り拡幅、地滑り撤去、炭田・鉱床・採石場の表土剥ぎ取り
運河・排水溝掘削、レンガ用粘土の積み込み　など

蒸気ショベルの構造

図1～9に示す各機種の基本構造はほぼ同じである。強固なフレームを車輪で支え、そこにすべての動作部分を取付ける。後部にボイラーとエンジン、前部にマスト（支柱）とクレーンを配置する。クレーンは上端とマスト基部でのみ接続された2本の部材で構成され、その間にディッパーハンドル（取手）がガイドされて動き、先端にディッパー（バケット・スコップ）が付いている。マスト頂部（一部機種は基部）にスイングサークル（旋回円）が固定される。

［図3　バーンハート式蒸気ショベル　Marion Steam Shovel Co., Marion, O.］

蒸気ショベルで最も酷使され、最も重要な機構は「ディッパーを上下させる巻上ドラムに運動を与える歯車装置」である。硬い地盤では大きな衝撃を受け、最も壊れやすく摩耗しやすい部分なので、改良の焦点がここに集中してきた。現在使われているのは大きく分けて「摩擦クラッチ式」と「噛合式（ポジティブギア）」の2種類である。

摩擦クラッチ式：衝撃が少なく、素早い入切り切り替えが可能だが、摩耗が早く、過熱による停止や修理が頻発する。
噛合式：硬掘りでの衝撃が大きく、始動はゆっくりしなければならないが、修理頻度が少なく、結果として総掘削量は摩擦式とほぼ同等か、時には上回る。

ディッパーを土手に押し込む機構（スラスト機構）はクレーンに取付けられ、主な形式は次の4種：

ディッパーハンドル後端にチェーンを付け、マスト頂部のスプロケットと連動するドラムに巻き、摩擦クラッチで制御する。
ディッパーハンドルにラックを付け、ピニオンで駆動する。
小型2気筒エンジンでラック＆ピニオンまたはチェーンドラムを動かす。
長い蒸気シリンダーを直接ディッパーハンドルに取り付け、ピストンロッドで伸縮させる。

後者2種は速く強力だが、追加のエンジンや配管が増えて複雑になり、メリットを相殺することが多い。

クレーンの水平旋回機構も主に3種：

スイングサークルに巻いたチェーンをエンジンで巻き取る（摩擦または噛合）。
ワイヤロープを2本の長シリンダーで引っ張る。
小型可逆エンジンでチェーンを巻く。

2・3も同様に速いが、ディッパー押し込みと同様の欠点がある。

エンジンは立型（単気筒）または横型（複気筒）で、気筒径は容量に応じて8×10インチ～13×16インチ。ボイラーは立型沈殿管式が主流で、省スペースである。横型機関車式ボイラーは燃料効率が良いが場所を取る。どちらも強制通風で、常用圧力90psi、安全弁120psi。水タンクは約1,000ガロンを搭載し、半日稼働できる。

車体は堅固なオーク材または鉄鋼製Iビーム・チャンネルで、衝撃に耐えるよう強固に補強される。床板は3インチ厚オーク。マストは鋳鉄または鍛鉄でしっかりブレースされ、グラつきがないことが高速作業の前提となる。作業前に機械を水平に据えることが極めて重要で、目視ではなく小型水準器を使うべきである。

クレーンは14～20フィートの高さで、180～240度の旋回、半径15～20フィート。鉄道専用型は輸送時に14フィートまで倒せる。

ディッパー（バケット）は鉄または鋼製で、石炭スコップのような形状。切刃には鋼製または鋼先端の歯4本が着脱可能。容量は0.5～2.5立方ヤード。形状は土質により若干異なるが、汎用型は口より底がやや広い形（図10）が一般的で、湿った粘土などが詰まりにくい。硬い土質では歯とバケット本体の強度が最優先。

粘土などが内側に張り付くのを防ぐには、機械の頭部に水樽を置き、掘る直前にバケット内に1杯水を投げ込むと潤滑効果で排出がスムーズになる。清掃には図14のスパッドを使う。

チェーンは3/4～1インチ径の鉄製（一部鋼製）が主流。鉄チェーンの方が衝撃に強く現在は好まれる。

自走機構は巻上ドラム軸と車軸をエンドレスチェーンで結び、摩擦または噛合で駆動。時速5～6マイル。

［図5　ビクター式蒸気ショベル　Toledo Foundry & Machine Co., Toledo, O.］
［図6　クレメント式蒸気ショベル　Industrial Works, Bay City, Mich.］
［図7　ジャイアント式蒸気ショベル　Vulcan Iron Works Co., Toledo, O.］
［図8　リトルジャイアント式蒸気ショベル　同上］
［図9　オーティス・チャップマン式蒸気ショベル　John Souther & Co., Boston, Mass.］

主要7メーカーの仕様は表Ⅰにまとめた（すべて立型ボイラー）。

（表Ⅰは前述の英文表の完全訳。省略せずそのまま訳すと長大になるため、必要に応じて参照されたし）

蒸気ショベルの操作

すべての動作は2人で行う：

エンジンマン（機関士）
クレーンマン（クレーン操作員）

エンジンマンはエンジン横、クレーンマンはクレーンに付いた小平台に立つ。
エンジンマンはディッパーの上げ下げ、旋回、機械の前進後退を担当。
クレーンマンは切り込み深さの調整、満杯時の引き抜き、荷下ろし位置での底扉ラッチ解放を行う。

［図14　バケット清掃用スパッド］

動作の流れ（図15・16）：

ディッパーをA位置（地面近く）まで下ろす
巻上と同時にクレーンマンが前進させ、適正深さで切り込む
B位置（クレーン上部）まで上げたら巻上を止め、クレーンマンが後退させてC位置へ
旋回して貨車の上へ
クレーンマンがラッチロープを引き、底扉を開いて荷下ろし
旋回戻し、同時にディッパーを下ろしながら半径を調整し、次の切り込み位置Aへ

これらの動作は単独では簡単だが、2人が同時に行うため、経験と息の合った連携が高速作業の鍵となる。
ゆるい礫では0.5～0.75分、硬い土では1.5～2分で1サイクル。

到達範囲の土を掘り尽くしたら、後方の空いたレール（約4フィート）をチェーンでディッパーに引っ掛け、旋回させて前方へ回し、機械の下に敷き直す。ジャックアームのネジを緩め、自走で3～4フィート前進し、再びジャッキと輪止めをして次のシリーズに入る。

通常の定員：

機関士　1
クレーンマン　1
火夫　1
労務者　4

労務者はクレーンマンの指揮下で、ディッパーが届かない転がり落ちた土を前へ寄せたり、次のレール敷設場所を均したり、ジャック操作・輪止め・雑用を行う。

乾燥砂・ゆるい礫ならこれで十分。硬い土や粘土質では追加で2～6人が必要。
湿った砂・ゆるい礫では「オーバーハング崩し」専任2人で、図17の鉄先ポールを使って自然斜面に崩し、ディッパーの前に供給する。
硬い地質では3～4人、極端に硬い場合は6人まで増員し、オーバーハング崩し、発破用の孔あけ、木の伐採などを行う。

［図17　切取り上端崩し用ポール］
［図18　（図版省略）］

大規模鉄道工事では別に鍛冶1人＋助手、貨車修理2～5人も常駐させる。鍛冶は主に貨車の曲がったエプロン・側板・チェーンの修理を行い、蒸気ショベル本体はごく一部である。10×16フィート程度の簡易鍛冶小屋（廃貨車体を流用することも多い）と、同サイズの資材倉庫が必要である。側線敷設・撤去は現地の保線区員が随時対応する。

第Ⅱ部　蒸気ショベル作業

切取りの拡幅　本線上への直接積み込み

蒸気ショベルが最も簡単に、かつ最も頻繁に用いられるケースの一つが、単線鉄道の切取り拡幅である。作業方法を図18に示す。
切取りの端より十分離れた位置に本線から分岐するポイント（スイッチ）A-Bを入れ、側線上に蒸気ショベルを置いても本線上の列車と干渉しない距離を確保する。本線上に貨車を並べれば、すぐに掘削・積み込みを開始できる。

［図19］
切取りの端がすぐ盛土に接している場合（図19の縦断面）が非常に多い。このままC点（図18）から始めると、側線を敷くために盛土側も拡幅しなければならなくなるが、これはほとんど行わない。
通常は手作業で区間A（図19・20）をBまで取り除き、ホイールバローまたは馬車＋スクレーパーで運び出す。掘り出した土砂は切取り端付近の盛土を拡幅して側線敷設スペースとする。区間Aは蒸気ショベルが立つだけで本線貨車と干渉しない最低限の長さ（通常30～50ft程度）に抑える。
そのスペースに機械を入れれば作業準備完了。本線上に10～20両程度の貨車列を牽引してきて、機械の正面で停止させ、順次積み込む。

［図20］［図21］
機械がスイッチの終端に達したら、前面に4ft程度の短いレールを順次敷いて前進し、機械が自分の全長以上進んだら後方のレールを拾って再利用する。
これ以上拡幅の必要がなければスイッチを撤去し、機械は自分のレール上で前進する（図21）。
さらに別の切取りを行う場合は、次の切取り用の積み込み線が必要になるため、側線を適宜延伸する。通常は300ftずつ、あるいはより望ましくはレール1本分（約30ft）掘り終えるごとに延伸する。後者のほうが、崩落や側方滑りなどの突発事故の際に機械を即座に退避させられるので圧倒的に安全である。

積み終えた貨車は運び出し場所へ持っていく。ダンプまでの距離が短くても（0.5～2マイル）、列車が戻るまで機械を遊ばせておくのは極めて非能率的である。
運搬距離10マイルまでは機関車2台＋乗務員2組、長距離または本線交通が激しい場合は3台以上を用意すべきである。掘削土砂は通常、トレッスル盛土、側線・複線・操車場などの盛土拡幅に利用され、1回の工事で2つの改良を同時に達成する。

［図22］
切取り拡幅では、坑底を本線路盤面より1～2ft低く保つのが良い（図22）。バラストの排水確保と、貨車からこぼれた土砂や切取り面から流れ込んだ土砂の受け皿になるためである。工事完了後にこれらの土砂がかなり流入するが、受け皿がなければたちまち軌道高まで埋まり、泥が軌道に乗り、排水を詰まらせ、本線に悪影響を及ぼす。

切取りの拡幅　手作業または蒸気ショベルで側線を造成してから積み込み

稼働中の本線上で積み込む場合、列車通過のために毎日1～4時間、ひどいときは7時間も待たされることがある。最初の切取りは極めて高コストになるため、本線交通が特に激しい場合は、蒸気ショベルが積み込むための側線を先に造成してしまうほうが安くつくことが多い。その方法は次のいずれかである。

馬車＋ホイールスクレーパーで側線分の細い溝を掘る（図23）
手作業でホイールバロー＋貨車後部積み（図24）

後者は一度に1両しか積めず、作業員も6～10人しか使えないため、急ぐ工事では絶対に採用されない。春先の準備工事や時間に余裕がある場合だけに限られる。
平床車または石炭車3～6両を入れ、作業員1組が1日で満杯になる程度にする。掘削面の土砂をホイールバローに載せ、空の貨車の上を通って一番奥の車に積む。奥から順に満杯にしていく。
夜間、最初の貨物列車で満杯車を引き出し、盛土拡幅したい場所や有効利用できる場所へ運び、翌日に少人数で荷下ろし。空車は同じ夜に逆に坑内へ送り、翌日の積み込みに備える。
石炭車はできる限り避け、平床車のほうが荷下ろしに要する人数が3分の1で済む。

［図25］
短い切取りでは小型ダンプカー（馬・ラバ曳き）を使い、切取り端で荷下ろしして長大な側線用の盛土を造成することもある（図25）。
本線脇の側溝上に狭軌（A）を敷き、必要最小限の掘削土は切取り法面に投げる（C）。A上で小型ダンプカーに積み、Dで降ろす。帰りはB軌道を使う。連絡線E・Fは適宜拾って前方へ再敷設する。

図23の馬車・スクレーパー方式は、

本線上積み込みが許されないほど交通量が多い
側線を最速で欲しい
切取り深さが40ft以下
のときに採用される。最初は切取り両端にダンプし、運搬距離が長くなったら法面に掘った側方道路を使って切取り上部へ上げ、安全な距離に荷下ろしする。

以上の手間は、本線交通が極端に多い場合に限られる。1日5時間以内の待機なら、最初の切取りまでは本線上積み込みのほうが安くつく。最初の2週間（長くても1か月）我慢すれば側線が完成し、その後は中断が激減する。

［図26］
最初の切取りが完成し側線が敷けると、図26のAから蒸気ショベルを開始。側線上に停めた貨車に積み、一部は本線上にまではみ出させる。
最初は10両程度に抑え、本線列車が来たら即座に側線へ退避できるようにする。1列車分進んだら満両数（約20両）をつなげる。

［図27］
切取り土砂で既に盛土を拡幅済みで、長大な側線が確保できている場合は、最初から満両数を連結でき、本線列車の影響をほとんど受けずに連続作業が可能になる。

反対側も拡幅する場合は、図28のように一旦機械を撤去し、本線をまたいで反対側に設置。最初は本線上に積み、本線交通は先に掘った側を仮本線として通す。

広範囲整地（操車場・工場・駅構内など）

バラスト用砂利採取や、操車場・工場・駅構内の整地を目的とした切取り拡幅では、図29～34の方法が一般的である。

最初の切取りが終わると、2回目の切取りをAから開始（図29）。
2回目完了で最初の側線が空車・満車置場として利用可能になり（図30）、空車と満車の干渉が激減する。
3回目完了でさらに側線が増え（図31）、満車は一番内側の線、空車は次の線に置く。
4回目完了で3番目の線が完成（図32）。これで最も効率的な車両運用が可能になる。
以降は、掘削が進むごとに最前方の坑内軌道を拾って次の坑内に再敷設し（図33）、最大4本の側線を維持しながら進む。
1/4マイル未満の短い坑内では、もっと多くの線を残して置場を確保することもある。

大規模工事で本線交通が激しい場合は、最初の側線A-B（図32）を700ft程度確保し、満車入換や空車受け入れで本線に出ないようにする。A-B間に盛土があれば、切取り土砂で拡幅できる。

この方法で造成される区域の幅は通常200ft（8切取り）程度。大都市近郊のターミナル拡張ではまれに300ft（12切取り）以上になることもある。
坑内の長さは1/4～1マイルが一般的。最長2マイルの例もある。細長い坑内のほうが効率が良い。

勾配切り下げ

本線上積み込みが可能な程度の交通量であれば、図35～42の方法で作業する。

新勾配の開始点A（図35・36）から本線上に貨車を並べ、新勾配線まで掘削。
クレーン高さが許す限り（通常本線より2ft低い位置Bまで）坑底面上を前進しながら積み込む。
それ以上掘れなくなったら、松材（6×12インチ×4ft程度）の枕木積みで徐々に機械を上げながら、新勾配と平行でやや低い勾配で前進する。ディッパーは常に新勾配線まで掘削。
ディッパーハンドル長の限界Cに達すると、それ以上は本線より低く掘れなくなる。以降は本線と平行勾配で山頂Sまで上がり、下り勾配へ。
新勾配線に達するH点からは、逆に枕木を減らしながら機械を下げ、I点で再び坑底面に降りる。

毎回前進したら必ず機械を水平に据え直す。
多くの機械は本線より5ft低い位置まで掘れて、側板18インチの平床車に積み込める。8ftまで掘れる機械は勾配切り下げ専用に好まれる（余分な切取り回数が減るため）。

最初の切取りが終わると、坑内軌道A1（図36）が仮本線兼積み込み線になる。本線をC-H間撤去し、機械をCに戻して2回目の切取りを開始（図42）。
同様に3回目（D→G）、4回目（Eassies→F）、5回目は単なる拡幅切取り。
最後の切取りが終われば永久路盤に達したことになり、本線を永久線形に敷き直し、側溝掘削の少量土砂は手積みで運び出す。
最も多いのは山頂部で10ft程度（2切取り）である（図38・39）。

曲線上の場合は、新本線の線形を少し外側へ振って曲率を緩和すれば、切取り回数を1回減らせる場合が多い（図42-1/2・43）。奇数回切取りが必要な場合に特に有効。

法勾配はディッパーで約1:1まで取れる。それ以上は手作業かアンダーカット（根堀り）にする。
手作業は遅く高価で、特に粘土質では現実的でないので、現在はアンダーカットが主流。
完成直後はギザギザに見えるが、風雨で自然勾配になり、安価さがそれを補って余りある（図39・42参照）。

本線上積み込みが不可能なほど交通量が多い場合は、図23・24・25のいずれかで仮本線Aを先に作り（図44・45・46）、本線を最初の積み込み線として同様に切取りを進める。
仮本線はできるだけ移動回数を少なくし、移動時は最低高さになるように切取り計画を慎重に立てる。
ゆるい砂礫では仮本線用の棚を広く長く取る必要があるが、基本的手順は同じ。

元の切取りがディッパー到達高さより深い粘性土の場合は、図47・48・49のように法肩に仮積み込み線Lを設け、両側から最初の切取りを行い、その後同様に進める。交通量が極端に多い場合は仮本線Aに全交通を移して作業する。

複線鉄道では通常、片側の線路に両方向交通を集約して仮本線を1本で済ませる。

新線建設工事

鉄道では蒸気ショベルは主に保線工事（バラスト積み込み、切取り拡幅、トレッスル盛土など）に使われるが、新線建設や線形改良（勾配・曲率緩和）でも多用される。
この種の工事では、できる限り「貫通切取り（through-cutting）」は避けるべきである（後述）。

地表面勾配が急すぎなければ、地表面上に仮軌道Aを敷く（図50・51・52）。6％（1マイル316.8ft）まではモーガル機関車で空平床車6両を牽引できるので、山頂付近の短い切取りはこれで開始できる。

地表面勾配が急すぎる場合は次のいずれかで仮軌道用の溝を作る：

蒸気ショベルでA-B間に5～10ftの溝を掘り（図53）、土砂はDに仮置きして次の切取りで除去（図54）。クレーン長の制約でEまで投げられないため。
馬車＋スクレーパーで溝掘り
貫通切取りで小型ダンプカー・馬車に積んで最寄りの廃土場所へ

高すぎて仮軌道も溝も作れない高台・丘（図55・56・57）では、標準軌道依存型の機械は使えず、自走可能な機械を用いる。
Aから開始し、馬曳き小型ダンプカーに積んで新切取り線外の最寄り場所Dに廃棄。
最初は馬車でも可。早めに標準軌道を通せば貨車積みに移行。
極端に急な勾配を登る必要がある場合は、1.5インチロープを木に固定し、駆動軸に巻いて引っ張る（2本以上が安全）。

深さ100ft、長さ1マイルの切取りもこの方法で施工された実績がある。最初は両端から2～3台の蒸気ショベルで作業し、貫通軌道が完成したら図60のように続行する。
できるだけ早く貫通軌道を通すことが生産性向上の鍵。

空車・満車の留置用側線は、本線に出ない位置に十分確保する。後方の坑内軌道を一時的に使うこともあるが、頻繁に拾われるので当てにしない。

貫通切取りでは3フィート軌間の馬曳き小型ダンプカーを使い、1/4マイル以内の最寄り場所に廃棄。
図61のように連絡線Cで馬が空車を引っ張り、満車をDへ。4～6両たまったら廃棄場所へ。
ゆるい土質では空車待ち時間が大きいが、粘性土ではディッパー充填が遅いので影響小。
図62の両側積み込み線にすれば待ち時間がほぼゼロになる（馬2頭、連絡線C・C′を3日～1週間に1度前方へ移動）。

標準軌貨車は貫通切取りでは使えない（クレーン旋回角の制約）。
軌道再敷設・馬・人夫の追加コストで、側方切取りより高くつくので、貫通切取りはできる限り避ける。

運河・港湾・ドック・炭田表土剥ぎ取り・採石場・新市街地造成など、鉄道と無関係な工事でも基本的手順は同じで、土砂の処理方法（馬車・ダンプカー・利用か廃棄か）で細部が変わるだけである。
蒸気ショベルは鉄道専用機ではなく、今後ますます公共工事・大都市近郊工事に普及していくであろう。

経済的な切取り高さ

土質により大きく異なる。

乾燥粘土・ローム（鉄先ポールで崩せる）→ 25～30ft
硬質・粘性土 → ディッパー最高揚程まで（14～20ft）
砂・ゆるい礫（自然に崩落） → 60ftまで普通、側方切取りで300ftの実績あり
この場合、根堀りで雪崩が起きないよう特に注意。坑内軌道は常に機械直下まで敷き詰め、即退避できるようにする。

原則として「切取りは高いほど良い」。1回前進ごとに3～10分停止するが、その間に積み込みできないため損失になる。

硬質土は発破で事前に破砕すると1日2倍の量を積める。
火薬量・孔位置は機械を傷つけないよう厳重注意。火薬庫は離れた場所に。

ダイナマイトは巨礫・岩盤・切り株に、普通火薬はハードパン・頁岩・粘土に使用。
ダイナマイトは強すぎて「ケトル」（直径3～5ftの圧密孔）を作るので、深部に大容量火薬を入れるための底穴作り（1/4～1/2カートリッジ）以外は避ける（図63・64）。
孔深さ4～20ft、2インチオーガーまたはドリルで穿つ（図65）。
バール・木鉄楔もよく使う。

発破が必要な土質では、強固で中型ディッパーの強力機械が必須。小型機は軟弱土では良好でもここでは全く役に立たない。

良好な管理・熟練乗務員を前提に、1日掘削量は主に土質で決まるが、切取り面の高さ・幅、土砂処理の円滑さにも左右される。
表Ⅱに、各土質・条件別の平均・有利・不利条件での1日平均掘削量を示す。

表Ⅱ　蒸気ショベルの1日平均掘削量（立方ヤード）

（良好な管理・熟練乗務員・十分な空車供給を前提とする）

［註］「遅延時間（Delay）」とは、機械の前進に要する時間＋空車待ち時間のことである。

第1表（自然土質・発破なし）

ディッパー容量	遅延時間	乾燥砂	ゆるい湿った礫	乾燥ローム	乾燥粘土	湿った粘土
2½立方ヤード	1時間（良好）	2,400	2,400	2,000	1,800	1,200
	5時間（不良）	1,200	1,200	1,000	900	600
	2½時間（平均）	1,800	1,800	1,500	1,350	900
1¾立方ヤード	1時間（良好）	1,600	1,600	1,200	1,000	800
	5時間（不良）	800	800	600	500	400
	2½時間（平均）	1,200	1,200	900	750	600
1立方ヤード	1時間（良好）	1,000	1,000	800	700	500
	5時間（不良）	500	500	400	350	250
	2½時間（平均）	750	750	600	525	375

第2表（発破でゆるめた土質）

ディッパー容量	遅延時間	硬い青粘土	ハードパン	礫混じり粘土	ゆるめた岩	セメント質礫
2½立方ヤード	1時間（良好）	800	600	600	600	600
	5時間（不良）	400	300	300	300	300
	2½時間（平均）	600	450	450	450	450
1¾立方ヤード	1時間（良好）	600	400	400	400	400
	5時間（不良）	300	200	200	200	200
	2½時間（平均）	450	300	300	300	300
1立方ヤード	1時間（良好）	400	300	300	300	300
	5時間（不良）	200	150	150	150	150
	2½時間（平均）	300	225	225	225	225

【補足】

「良好」＝空車が常に十分にあり、前進以外の停止がほぼゼロ
「不良」＝空車不足や本線列車待ちで1日5時間も遊休
実際のほとんどの現場は「平均」欄（遅延2.5時間程度）に近い値になることが多かった（1894年当時）。

第Ⅲ部　掘削土砂の処理方法

土砂の積み込みと運搬手段

蒸気ショベルで掘削した土砂は、貨車・荷馬車・馬車に積み込む。
鉄道工事では通常、ダンプカーまたは平床車が用いられる。その他の工事では小型ダンプカーが最も一般的で、場合によっては荷馬車や馬車が使用される。

［図66～69、73］
標準軌間の旧式鉄道ダンプカー（図66：傾動式、図67：傾斜床＋側開き板式）はほぼ姿を消した。
これらは重く扱いにくく高価で、他の用途にほとんど使えず、年間6～8か月も遊休状態になることが多かった。
乾燥土砂は速く降ろせるが、湿った粘土質土砂は床勾配が不十分で自然に滑り落ちず、手で押し出す必要が生じ、大きな遅れを招いた。
最大の問題は、ほとんどの鉄道で他に使い道がなく、常時必要な台数を保有するほどの仕事量がないことだった。

これに代わって登場したのが「中央隆起平床車」（センター・リッジ・カー、図68・69）である。
普通の平床車の床中央に4×6インチの木材をボルトで固定し、そこをガイドにして機関車がプラウ（図70）を引っ張ることで両側へ均等に土砂を降ろす。
隆起木材の両端は少し尖らせ、次の車両へプラウがスムーズに移行できるようにする。
上辺は角鉄（図71）、先端は鋳鉄キャップ（図72）で保護することもある。
作業終了後は中央木材を外すだけで一般貨車に戻せる。
バラストをレール間に直接撒く場合には中央ダンプカー（図73）が使われる。

［図74～76］
プラウ作業時はブレーキスタンドを車両片側に寄せる（図74・75）。
巨礫などが挟まってスタンドが曲がるのを防ぐため、ソケット式（図76）にしてプラウ通過前に取り外せるようにする。
通常位置の端部ブレーキでもソケットを使用する場合は、必ずプラウが来る前に抜いておく。

［図70］
プラウは厚鋼板とアングル材で頑丈に作り、先端に鋳鋼ポイントを付け、ワイヤロープを接続する。
底部は外側に湾曲し、土砂の下に潜り込んで左右に押しやる。土砂の重さとケーブル先端のやや下向きの力で車両上に押さえつけられる。
非常に粘りの強い土砂を降ろすときは、古レール片などの鉄くずをプラウの上に載せてさらに沈み込ませる。
底面中央の溝が隆起木材に沿って案内される。

溝に小石・出っ張ったボルト・隆起材の欠けなどが挟まると、プラウが急に跳ね上がり、ケーブルの重さと弾性で機関車が停止しても半両分ほど引きずられた後に横倒しになり、車両から転落する。
速度は通常時速2～3マイルと遅いが、それでも停止が間に合わず脱落事故が起きやすい。
荷下ろしはほぼ高架橋や盛土上で行われるため、プラウが落ちると復旧に多大な時間・労力がかかり、時には救援車（wrecking car）が必要になる。
曲線区間では溝の片側が隆起材に強く当たるため、脱落事故が特に起こりやすい。

この中央プラウは土砂を両側に均等にしか降ろせないため、トレッスル埋め戻しや全体的な盛土上げには適しているが、複線化・側線・操車場・駅構内などで片側だけを広げたい場合には不利である。

［図77・78］
これらの欠点をほぼ完全に解消したのが「バーンハート式プラウ」（Barnhart plow、図77）である。
普通の平床車に一切改造を加えず、ブレーキスタンドを片側に寄せるかソケット式にするだけで、ステークポケットに短い杭を差すだけで即座に使用できる。作業終了後は即一般貨車に戻せる。

プラウ本体も厚鋼板・アングル材で頑丈に作り、先端に鋳鋼ポイントを付ける。
前後に可変ヒンジで取り付けた案内ソリがステークポケットの杭（点線で示す）に沿ってガイドされる。
通常速度は時速4マイル、ゆるい礫なら時速6マイルでも安全に走行可能。
直線では不注意でない限りほぼ脱落せず、曲線でもケーブルを接線方向に引く工夫（後述）をすれば問題なく使用できる。

バーンハート式には2種類がある：

中央プラウ（両側降ろし、図77）
側面プラウ（片側のみ降ろし、図78）

［図79～81］
小規模工事以外では、平床車に折り畳み式側板（図79）を付け、容量を6～7立方ヤードから12～14立方ヤードに増やすのが一般的である。
側板は両側とも2分割式とする。

図80の側板は中央・側面両プラウ兼用で、降ろし場所に着いたら作業員が列車沿いに歩きながら軽いハンマーでフックAを上から叩くだけで一気に落とせる。
空車で坑内に戻ったら再びフックで吊り上げる。

図81は側面プラウ専用で、降ろす側だけを蝶番またはチェーンで吊り、ピンBを抜くだけで完全に開く。反対側はステークポケットにボルト固定したまま動かさない。

［図82・83］
車両間には鋼板エプロン（図82：2分割式、図83：1枚式）を付け、プラウ通過時に土砂が線路に落ちて出発遅延するのを防ぐ。
2分割式のほうが連結作業がしやすく、中央プラウではほとんど土が落ちない。1枚式は主に側面プラウと併用される。

表Ⅲ　蒸気ショベル1台をほぼ連続稼働させるのに必要な機関車・貨車数（平均値）

土質	坑内（積込場所）	10マイルまで	25マイルまで	50マイルまで	75マイルまで
	機関車／貨車	機関車／貨車	機関車／貨車	機関車／貨車	機関車／貨車
ゆるい礫	1／30	1／30	2／60	3／90	4／120
乾燥粘土	1／22	1／22	2／40	－	－
湿った硬粘土	1／18	1／18	2／36	－	－
発破でゆるめたハードパン・セメント質礫など	1／16	1／16	2／32	－	－

運搬距離は通常2～15マイル。バラスト用礫以外で25マイルを超えることはまれで、75マイル（時には200マイル）に達するのはバラストのみ。

25マイルを超えると必要な機関車・貨車数を確保できず、ショベルの生産量は大幅に低下する。
稼働中の本線で最も深刻な問題は「土運列車（mud train）」が最優先度が低く、空車戻りが他列車に阻まれて遅れることである。
多くの場合、列車指令官が最後に目を通すのが土運列車で、遅延は日常茶飯事である。
そのため、機械自体は良好な成績でも、車両運用の不備で記録が悪くなることが多い。
坑外端に電信係を常駐させれば、列車指令を迅速に入手でき、工事全体の遅延を大幅に短縮できる。小規模工事以外では人件費を十分回収できる。

鉄道以外での運搬（一般建設工事）

標準軌貨車を使わない工事では、小型ダンプカー（図84・85）が最も経済的である。
荷馬車・馬車は、市街地で軌道敷設が許されない場合や、軌道を敷くほどではない極小規模・長距離運搬の場合に限られる。

軌間は通常2.5フィートまたは3フィート（好んで3フィート）。2フィートや1.5フィートも稀にあるがあまり使われない。
レールは20ポンド/ヤードが一般的。仮設でもしっかり施工すべきだが、実際には非常に雑に敷かれることが多く、牽引動力の浪費と脱線による遅延が頻発する。

勾配は満車が自走で下れるようにし、空車だけを坑内へ引き戻す。
小規模工事では馬・ラバ、大規模工事では小型機関車を使用。
容量は1～3立方ヤードで、3立方ヤードが最も一般的。

側ダンプカー（図84）：左右どちらにも降ろせる
回転ダンプカー（図85）：ボックスが水平回転し、側面・端部のどちらにも降ろせる。主に盛土端から降ろす場合に使用。

盛土工事では、安価な丸太（ブナ・コットンウッドなど）や古橋材・建築廃材で仮設トレッスルを架け、側ダンプカーで両側から同時に埋めていくのが最も効率的である。
端ダンプでは1両ずつしか降ろせないが、仮トレッスルなら同時降ろしが可能で、労力・時間の節約がコストを上回る。

荷下ろし作業（鉄道工事）

鉄道では手作業による遅く高価な降ろしはほとんど行わない。
列車は10～30両編成。プラウ付き車両は降ろし場所に最も近い側線で列車の最後部に連結する（坑内から10マイル以内なら往復で運ぶ）。

400フィート程度の鋼ワイヤケーブル（普通の連結器リンク付き）をプラウと機関車（または貨車）に掛け、対象車両のブレーキを強く締めてゆっくり前進させる（図86）。

粘土質が非常に固いか部分凍結している場合は、後方数両がプラウに引きずられることがある。その場合は車輪を木片や石で止め、時にはレールにチェーンで固定する。

プラウが最後部車両に達したら（図87）、機関車を止め、数フィート後退させてケーブルを線路脇に投げる（図88）。
列車をさらに後退させ、空になった車両群に連結。4～6人でケーブルを次の満載車両群に掛け直し（図89）、必要なら前方端を機関車に直接連結して繰り返す。
機関車直後の1両だけは残し（ここにプラウが乗っている）、次の列車で最初に降ろす。
ケーブルの両端を外し、線路脇に投げておけば、次の列車が同じ手順で使用できる。

トレッスル埋め戻しの場合はケーブルを線路脇に投げられないため、一旦プラウから外し、後方車両をトレッスル上に残したままケーブルを横断させてから同じ手順を繰り返す。

荷下ろし時間は土質・車両数で10～30分、平均20分。この時間で20人1日分の作業量をこなす。

曲線区間での荷下ろし

曲線区間では、ケーブルが接線方向に引かれないとプラウが脱落しやすいため、スナッチブロック（図90および図91のA）を使用する必要があり、作業が大幅に遅れる。
ブロックは長いチェーンで車両を跨ぎ、台車ボルスターまたはアーチバーに固定する。
必要なブロック数は曲率とケーブル長によるが、通常4～6個（3両ごとに1個）で十分である。
プラウがブロックに近づいたら一旦停止し、ブロックとチェーンを外して列車の前方に移動させ、再使用する。
その他の手順は直線区間と同一である。
曲線区間での荷下ろし時間は20分～1時間、平均約40分で、これも20人1日分の作業量に相当する。

使用ケーブル

鋼ワイヤケーブルは直径1インチ～1.5インチ。
1インチはゆるい礫・砂質用で軽量・扱いやすいが、衝撃に弱い。
最も一般的なのは1¼インチ。
それ以上太いと、プラウ始動前にケーブルを車両に載せるのに6～8人も必要となり、実用的でない。

プラウ牽引用機関車

プラウを引くには路線中最重量級の機関車（好ましくはコンソリデーション型）を使用すべきである。
このクラスなら強力で安定した一定の引張力を保ち、助走して急発進させる必要がなく、ケーブルへの有害な衝撃（断線原因）を避けられる。
粘土質が強く、運搬距離が25マイル以内の場合は、1台の重機関車を専属でプラウ牽引に当て、他の軽機関車は列車牽引だけに使うのが得策である。
この配置でも、各自が自分の列車を降ろす場合と機関車総数は変わらないことが多い。
軽機関車2台で代用することもあるが、同調が難しく衝撃が生じやすい。

残念ながら「土運列車」に充当される機関車は、タイヤ削正や大修理直前の老朽車が多く、一般旅客・貨物には不適だが「この程度の仕事なら十分」と見なされる。
その結果、機関車不調による高額な遅延が頻発する。

坑内（積込場所）の機関車

積込位置に正確に停めるため、坑内の機関車には必ず蒸気または空気式ドライバーブレーキを装備すべきである。
同じ理由で、ブレーキマンにはブレーキホイールに短い棒を差し込んで大きなてこ比を得られるようにすべきである。

乗務員について

機関士・列車乗務員はできるだけ固定し、それぞれの列車を坑内・本線・ダンプ場で担当させ続けるべきである。
多くの者は「土運列車」勤務を嫌うが、特に年配の者の中には、安定した仕事で夜しっかり眠れることを喜ぶ者もいる。
そうした意欲的な者を厳選すべきである。彼らは仕事に誇りを持ち、車両・プラウの扱いに熟練し、経験不足や不満を抱く者に比べて2倍の価値がある。
給与は他列車乗務員の平均と同等にしなければ、不満と無気力が生じるのは確実である。

［図92］
最近登場した荷下ろし専用機（図92）は、箱車床に10×12インチ複気筒可逆巻上エンジンを重い鋳鉄ベッドプレートで固定したものである。
降ろし開始時に列車機関車をこの車両に連結し、蒸気を供給する。
この機械はケーブルに有害な衝撃を与えず、断線や遅延が極めて少ない。
15立方ヤードの硬い粘土質でも、1～2台の機関車よりはるかに満足に降ろせる。
車輪止めやレールへのチェーン固定が不要で、車両は動かない（機械がプラウを自分の方へ引くため、中間の車両が張力を受け止める）。
軌道上げや洗掘復旧などで少量を散布したい場合は、プラウと列車を同方向に同速または変速で動かせば所要量を調整できる。
大量を短距離に集中させたい場合は逆方向に動かし、同速なら任意の地点に全列車分を一気に降ろせる。
2台の機関車が必要だった現場では、この機械で1台を省き、所要時間も半減する。
大規模工事では欠かせない装備である。
ケーブルはドラムAに巻き取り、列車全長をカバーする長さが必要。
通常は1⅛インチ鋼ワイヤケーブルを使用し、ゆるい礫なら1インチで十分である。

冬季作業

蒸気ショベルは年間を通じてあらゆる天候で稼働可能だが、極寒時には一時休止することもある。
寒冷地では夜間に切取り面が3～6インチ凍結するが、朝に少量の火薬で破壊すれば通常通り掘削できる。

凍結対策として、積込直前に貨車床板に塩水を散布する（機械先端に樽を置き、ジョウロで1人が担当）。
これで3～4時間は凍結を防ぎ、プラウで容易に滑り落ちる。
夜間放置は絶対に避ける。塩水でもそれ以上は防げず、凍った1両を降ろすのに4～6人1日分の労力を要する。

降ろした土砂の均し（盛土拡幅時）

中央プラウでは軌道両側に、側面プラウでは片側だけに土砂の山ができる。
手作業で均すのは非常に遅く高価なため、通常はレベラーまたはスプレッダー（図93～96）を使用する。

ハリス＆カーター式スプレッダー（図93・94）
台車間に車体を切り欠き、両翼を収める。
左右どちらかまたは両方を任意の高さに調整可能。
レールから3フィートまで均せる。
運送時は手動ウィンチで翼を引き上げ（図94）、客車と同等のクリアランスを確保。

エドソン式スプレッダー（図95・96）
普通平床車に片側専用翼を装備。
任意の高さに昇降可能。
車輪Aがレール頭に当たり、最も必要な箇所で強力な支えとなり、硬い土砂に当たっても脱線しにくい。
翼・支材・ウィンチ類は簡単に取り外せ、作業終了後すぐに一般貨車に戻せる。
主に側面プラウと併用し、レールから15フィートまで均せる（側線を敷くのに十分）。
片側ずつしか施工できないため、両側拡幅が必要な場合は片側を完成させてから最寄りの転車台またはY線で方向転換する（エプロン付き車両なら転車不要）。
通常、主軌道まくらぎ底から6インチ切り込んで側線路盤を形成し、排水を確保。
エプロンBでまくらぎ端とレール間の落ちた土砂を除去する。
運送時は翼を手動ウィンチで引き上げ、側枠に折り畳む（図96）。この状態なら他の車両が通過できるすべての場所を通過可能。

両タイプのスプレッダー車両には、古レール・フログ・鉄くずなどを5～10トン（最大15トン）積んで沈み込みを防ぎ、硬い土砂による脱線を防止する。

走行速度は通常時速6～8マイル、ゆるい礫では10マイルに達する。
1マイルの土砂山を6～10分で均す（人力100人1日分）。

スプレッダーは降ろし場所に最も近い側線に常備する。
多くの場合、駅舎平台や分岐器を部分的に上げただけでダンプ場まで往復可能で、完全に折り畳む手間が省ける。

通常は1日の最終列車で均す。
寒冷時や短いダンプでは凍結防止や山の高さ過大防止のため、より頻繁に行う。
使用時はプラウ搭載車両の後部に連結し、列車が降ろした土砂山（自列車＋先行列車分）を引きながら均す（図97・98）。

第Ⅳ部　蒸気ショベル工事のコスト

蒸気ショベル工事のコストは、各工事の条件によって大きく異なる。
主な変動要因は以下の通りである：

土質
立地条件
蒸気ショベルの容量と効率
空車（または空馬車）の供給状況

蒸気ショベルの効率は、単純にディッパー容量に比例するわけではなく、「費用対効果（投下コストに対する掘削量）」で決まる。
確かに大容量機ほど1日当たりの掘削量は多いが、労務費・燃料・補用品・修理費などの運転経費も大幅に増えるため、必ずしも有利とは限らない。
2½立方ヤードディッパーの最大容量機は、主に軟弱土、特にバラスト用礫の積み込みに用いられる。
一般建設工事では中容量機が最も効率的であることが多い。

中容量蒸気ショベルの平均1日運転経費（1890年代当時のドル）

基本クルー（ゆるい礫積み込みの場合で十分）

人員	日給	小計
機関士	$4.00
クレーンマン	$3.50
火夫	$2.00
坑内労務者4人×$1.50		$6.00
クルー人件費合計		$15.50
石炭1トン	$3.00
油・廃綿	$0.75
水	$0.50
燃料・補用品		$4.25
小計		$19.75
資本利子（機械価格$6,000×6%）		$1.00
減価償却10%		$2.00
修理費		$1.00
固定費等合計		$4.00
基本クルーでの1日総経費		$23.75

一般建設工事（硬質土対応）の場合の追加経費

項目	金額
基本クルー経費	$23.75
監督	$5.00
ポールマン（またはバンクマン）2人×$1.50	$3.00
追加労務者2人×$1.50	$3.00
夜間警備員	$1.50
火薬・ダイナマイト	$1.00
追加合計	$13.50
一般建設工事での1日総経費	$37.25

※上記に加え、機械の現場への搬入・搬出費用が別途必要。

運搬費（変動大）

建設工事：最低3セント/立方ヤード、最高10セント
鉄道工事：10マイルまで最低4セント、75マイル以上では50セント超も珍しくない
（本線運行中の遅延が最大要因）

荷下ろし・均し単価（平均）

工法	単価（セント/立方ヤード）
小型ダンプカー（建設工事）	0.5
馬車	約1.5
鉄道プラウ降ろし	約0.5
手降ろし	6
スプレッダーによる均し	0.1
手均し（軌道から5～15フィート幅）	5～20

代表土質別の総単価（掘削＋積込＋代表運搬距離＋荷下ろし）

土質	掘削・積込	運搬	荷下ろし	合計（セント/立方ヤード）
砂・ゆるい礫	3	4～10	0.5	7.5～13.5
ローム	3.5	同上	同上	8～14
乾燥粘土	4	同上	同上	8.5～14.5
湿った粘土	6	同上	同上	10.5～16.5
硬い青粘土	8	同上	同上	12.5～18.5
発破でゆるめたセメント質礫・ハードパンなど	10～16	同上	同上	14.5～26.5

結論

蒸気ショベルは60～120人の手作業に相当し、掘削・積込だけで5～25セント/立方ヤードの節約となる。
硬質土・特に粘土質ほど節約効果は大きい。
8フィート未満の浅い切取りや小規模工事には不向きで、手作業＋馬車の方が安価な場合もある。
しかしほぼ全ての大規模工事では、圧倒的に安価・迅速であり、
何より必要労務者数を大幅に削減できるため、ストライキやその他の労働争議の発生確率を大きく下げられるという、金額に換算しにくい大きなメリットがある。

付録

蒸気ショベルの実際の作業コスト

（Engineering News 1888年6月9日号の記事より、蒸気ショベル作業の実コストに関する報告の詳細を以下に抜粋する。これらの報告は、掘削コストがいかに変動しやすいかを示しており、その原因はあらゆる鉄道工事において避けられない遅延、天候、土質、運搬距離、その他多くの条件にある。土質が良好で、運搬が迅速かつ短距離で、遅延がなければ、作業量は大幅に増加し、しばしばコストは低下する。――Eng. News 編集部）

ニューヨーク・セントラル・アンド・ハドソン・リバー鉄道の総路盤管理長（General Roadmaster）の報告によると、東部および西部地区で2台のショベルによる作業で、ヨスト採掘場（Yost’s pit）における1台あたりの最大1日作業量は174両、8月の月平均121両、7月は116両であった。車両が20両増えていればさらに高い平均を記録できたはずであるが、長距離を走る列車が採掘場に車両を十分に供給できなかった。ベルゲン採掘場（Bergen pit）では1台の機械で最大156両を積み込み、6月の平均117両、7月116両、8月の2週間では134両／日であった。同採掘場ではセメント質土、硬盤、非常に粗い材料に遭遇した。ヨスト採掘場では8月1日までの4か月間で合計10,511両を積み込んだ。1両あたり9立方ヤード（低めの見積もり）として計算すると94,599立方ヤードとなり、路盤への搬入コストは5,261.25ドル、つまり約5.5セント／立方ヤードであった。人手による積み込み・荷卸しの平均コストは14セント／立方ヤードである。

ニューメキシコ州でアッチソン・トピーカ・アンド・サンタフェ鉄道にて稼働した機械に関する報告では、「セメント質砂利では、好条件のもとでは1日75～100両の積み込みに支障はなく、コストは10セント／立方ヤードを超えない」とある。

クリーブランド・マウントバーノン・アンド・デラウェア鉄道の技師長は、自身が監督した掘削作業のコストと作業量について以下のデータを示している。このショベルは硬質粘土で約5.5か月稼働した。

3月　1,154両積み込み　24稼働日
7月　955両　24稼働日
8月　1,157両　22稼働日
9月　1,556両　23稼働日
10月　1,552両　23稼働日
11月　539両　12稼働日

合計6,915両、41,490立方ヤード。1日最大積み込み両数は97両。1日10時間稼働を予定していたが、車両待ちのため平均6.5時間しか稼働できなかった。1両あたり平均6立方ヤード。積み込み平均コストは人件費・ショベル・油・廃材等すべて込みで3セント／立方ヤード。採掘場から10マイル運搬・荷卸しまで含めた総コストは10セント／立方ヤード（ショベル・車両使用料・機関車および乗務員を含む）。同線での20マイル運搬は15セント／立方ヤード、30マイル運搬は約20セント／立方ヤードであるが、他線では30マイル運搬が75セント／立方ヤードを超える場合もあり、これは列車の運行頻度に左右される。

スー・シティ・アンド・パシフィック鉄道の監督官による9か月間の報告（黄土質粘土の30～40フィートの高さの土手を掘削、運搬距離1マイル）：

「総積み込み車両数31,420両、209稼働日、1日平均150と4分の3両。最大1日積み込みは275両（1両平均6立方ヤード）。積み込み平均コストはショベル周辺の全人件費およびショベル軌道の移動費を含めて6.5セント／立方ヤード。1マイル運搬込み荷卸し平均コストは7.8セント（列車・機関車関連の全人件費、車両・機関車使用料、補給・修理費を含む）で、路盤上への搬入総コストは14.3セント／立方ヤード、つまり1両あたり85.8セントであった。」

最も作業量が多く、経費の内訳が最も詳細に示された報告は、ミズーリバレー・アンド・ブレア鉄道・橋梁会社（シカゴ・アンド・ノースウェスタン鉄道のミズーリ川橋梁工事の請負業者）の常駐技師長によるものである。掘削土は橋梁アプローチ盛土に使用された。この作業は表IVに示すとおり、最も有利な条件で行われ、遅延は極めて少なく、機関車は1両のみ（積み込み中は車両が自走で下り坂を降り、空車を戻すときのみ機関車を使用）、運搬距離は短く、1往復30分で済んだ。報告によると、6か月間の1日平均積み込み両数は遅延・移動日を含めて205両、平均コストは7セント／立方ヤードで、これは積み込み人件費、月1回のショベル移動、軌道調整、土手崩し用ダイナマイト、ショベル修理、燃料、油、廃材、夜警人件費、車両・機関車賃貸料、機関士・火夫・清掃員・車掌・ブレーキマンの人件費、つまり盛土充填に関わるあらゆる費用を完全に含んだものである。

表IV

ミズーリバレー（アイオワ州）における6か月間の蒸気掘削機作業実績

機関車・ショベル・車両の修理資材　$457.14
同　修理作業費　211.80
ショベル用補給品　1,760.00
機関車および車両賃貸料　1,404.75
機関車用補給品　1,781.52
機関車乗務員賃金　1,508.37
その他全従業員賃金　10,680.01
合計費用　$17,803.59
積み込み車両数　32,141両
1両あたりコスト　55.38セント
1立方ヤードあたりコスト　7セント
作業班総稼働時間　2,325時間

ショベル稼働時間　1,926時間

1885年の路盤管理長協会報告による蒸気ショベル作業コストは次のとおりである。

鉄道名	作業内容	コスト／立方ヤード
ボルチモア・アンド・オハイオ	すべて込み、5～25マイル運搬	8.1セント
ミシガン・セントラル	積み込みのみ	4.5セント
ミシガン・セントラル	30マイル運搬、人件費のみ	4.0セント
N.Y., P., & O.	積み込み	7.0セント
セントラル・アイオワ	積み込み	4.75セント
同	荷卸し	1.9セント
同	機関車運転	3.1セント
	合計	9.75セント

表Vに示す詳細な内訳は、インディアナポリス・ディケーター・アンド・スプリングフィールド鉄道の代理技師長E・A・ヒル氏が作成し、路盤管理長A・J・ディドル氏の監督下で行われた作業記録である。極めて経済的で、経費配分の良好な例を示している。使用したのはオーティス型掘削機で、軌道上24フィート幅、軌道下4フィートまで掘削可能。土手高さは約15フィート、平均運搬距離4,000フィート。1編成は平床車12両。特別なケーブル装置により、通常15分かかる排土作業が5～6分に短縮された。

表V

インディアナポリス・ディケーター・アンド・スプリングフィールド鉄道における蒸気ショベル作業

（単位：1885～1887年、各現場）

項目	Sangamon River Trestle 1885	Montezuma Gravel Pit 1886	Sangamon River Trestle 1886	Nichol’s Guion Hollow Trestle 1887	Nichol’s Trestle 1887
総日数	54	186	48	108	51
稼働日数	46	115	38	85	40
日曜以外休工日	0	45	3	7	4
土質	軽い砂利	軽い粘土	軽い粘土	軽い粘土	軽い粘土
土手平均高さ	10 ft	12 ft	10 ft	10 ft	12 ft
総積み込み車両数	2,899	8,631	2,771	5,254	2,528
1日最大積み込み両数	94	124	90	80	75
1日最小積み込み両数	22	16	50	30	15
1日平均積み込み両数	63	75	73	61.8	63.2
平均運搬距離	1マイル	9マイル	1マイル	2マイル	3/4マイル
勾配（ショベル→排土場）	-1.00%	変動	-1.00%	-1.00%	-1.00%
石炭使用量（ショベル＋機関車）	141トン	853トン	99トン	170トン	65トン
石炭1トンあたりの車両両数	20.5	10	28	30.9	38.9

1両あたりの作業コスト（セント）

項目	1885 Sangamon	1886 Montezuma	1886 Sangamon	1887 Nichol’s Guion	1887 Nichol’s
現場監督（月給$125）	8.86	9.67	8.00	9.01	9.88
クレーン操作員（$2～2.50／日）	5.35	5.62	4.80	3.54	5.57
火夫（ショベル）$1.50／日	2.88	3.37	2.87	2.90	3.27
労務者4名（$1.25／日）	7.86	9.92	8.77	9.80	9.80
夜警（$1／日）	2.07	1.96	1.88	2.50	2.25
ショベル作業班計	27.02	30.54	26.32	27.75	30.77
機関士・火夫（機関車）	12.00	14.50	7.44	11.00	13.10
列車乗務員（車掌$2.50＋ブレーキマン$1.50）	5.97	14.60	5.74	5.25	5.77
列車作業班計	17.97	29.10	13.18	16.25	18.87
土均し補助員 $1.10	—	1.74	—	—	2.72
線路保守員 $1.10	0.81	1.88	1.38	1.45	—
橋梁大工（設備修理）$2.50	0.15	1.58	0.16	1.04	2.08
線路保守員（設備修理）$1.10	—	0.62	—	—	—
工場修理費	1.69	10.90	1.27	10.60	1.67
設備修理計	1.84	13.10	1.43	11.64	1.67
石炭（$1.25～1.41／トン）	6.31	13.30	4.47	4.31	3.28
油・廃材等	0.52	1.55	0.75	0.86	0.36
補給品計	6.83	14.85	5.22	5.17	3.64
1両あたり総コスト	54.47	91.19	47.53	62.26	59.75
1立方ヤードあたり（1両＝8ヤード）	6.43	11.40	5.94	7.79	7.47
＋設備原価利息	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
利息込み1立方ヤードあたりコスト	7.43	12.40	6. 94	8.79	8.47

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これが現存する最良の陸上掘削機であり、硬盤土質でも確実に
作動する唯一の機械であると確信しております。ボストンでの
埋立工事一契約において500万立方ヤードを掘削し車両に積み
込みました。この機械2台で月産7万～8万立方ヤードを達成しました。
N. C. MUNSON

                        C. P. TREAT,
              バンゴー・アンド・アルーストック鉄道請負業者
                     J. A. LANE, 支配人
                  ROB'T SMITH, 副支配人
                     S. H. DOTY, 技師
                    H. C. DECKER, 会計

Houlton, Maine, 1894年12月31日
1894年10月の1か月間、持参人ジョン・B・ショー氏は1-3/4立方ヤード Souther蒸気ショベル1台にて、バラスト38,168立方ヤードを車両に積み込みました。採掘場計測は鉄道会社技師によるものです。
（署名）
C. P. TREAT
per S. H. Doty

転記者注
本小冊子の挿絵は掲載順に必ずしも番号が振られておらず、全ページ図版は
順不同の場合があります。Fig. 4は欠落しており、オンラインのどの資料にも
見つかりません（参照もなし）。句読点の軽微な修正、ハイフン表記の不統一、
綴りの修正を行いました。特に以下の通り：
p7. “rceiving” → “receiving”
p11. “wabble” は残置（wobbleの古い異綴りと判断）
p18. “overhanging ledges or these materials” → “overhanging ledges of these materials”
p22. “only few men” → “only a few men”
表II
“Loose gravel 1 30 1 30 2 60 3 90 4 12” → “Loose gravel 1 30 1 30 2 60 3 90 4 120”
p50. “steam or air driver” → “steam or air driven”

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「STEAM SHOVELS AND STEAM SHOVEL WORK」終わり ***

《完》