沈下修正・空洞充填のテラテック

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地盤のスペシャリストに聞く「地盤が水平な床や建物に及ぼす影響」

伊藤さん

1.床や建物の傾きはなぜ起こるのでしょうか?

 今から19,000年~6,000年前の海進期では、日本付近の海水面は現在より5mほど高く、河によって海岸から奥深くまで侵食された河谷には海が入り込んで湾を形成していました。その後地層の堆積が追いつき海進期の湾は現在の低地平野となりましたが、この低地平野の上層地盤は、約2万年前から累積した「沖積層」より成っています。

 「沖積層」は、海進期の海であった湾内に堆積した厚く軟らかい海成粘性土と、海退期の河川営力により運搬堆積された緩い締りの砂地盤、いわゆる「軟弱地盤」より構成されています。

 島国日本は国土の73%が急峻な山地からなり、残り27%の標高が大きく変化しない平野や盆地に、人口、耕地、都市機能、経済機能が集中しています。日本の国土開発は平坦地の利便性を優先し、「軟弱地盤」より成る低地平野で社会活動を充実させるため、「河川氾濫・高潮に対する治水」「干拓地の埋め立て」「農地の転用」などインフラ整備と用地拡大を次々行い、経済活動域を拡げてきました。
 しかし、重要度の高いインフラ施設を除いては、低地平野の上層を構成する軟弱粘性土の「圧密沈下」、緩い締りの砂地盤の「液状化」などの「地盤変状」に対しては、直接的な対策は施さず開発は進められています。低地平野に建築された建物は、建築基礎技術の向上により簡単に傾いたりしませんが、軟弱地盤地域内で地盤変状というリスクとは常に隣り合わせです。
 建物建築時に「軟弱地盤」の長期的な安定について充分な検討・対策が行われていない場合、これが建物の水平化・安定性を損なう原因となります。

2016年熊本地震

2016年熊本地震:液状化による埋設管被害(熊本市)
(出典:財団法人消防防災科学センター)

2.地盤と床の間にできた空洞をそのままにしておくとどのような問題が起こりますか?

 建物を建築する時、建物の重さに耐えうる地盤が地表付近に存在する場合や軽い建物の場合は、地表地盤の上に直接建物を建築します。ただし、硬い地盤の下に「軟弱地盤」が存在すると、建物を建てたことによる荷重増加により建物が傾いたりします。建物を支える地盤が地中深い場合は、その地盤まで建物荷重を伝える「杭基礎工法」が選定されます。
 杭基礎工法の場合、建物は硬い地盤に支えられそれ自体沈下しないものの、軟弱粘性土の圧密沈下により土地が沈下すれば、基礎や土間床部では空洞の形成や沈下が発生することが低地平野ではよく見受けられます。土間床は構造的に地表地盤に置いてあるだけなので、土間床下の地盤が沈下するとそれに追従変形し土間床の沈下やタワミが発生します。
 地盤の沈下が10cm程度ならコンクリート土間床の変形領域内で土間床と地盤は密着した状態ですが、沈下がさらに進行すると土間床の変形領域を超え地盤の沈下に追従できなくなって土間床下に空洞が生じます。

 この状態までくると土間床としては重症で、非常に危険な状態です。

 重症な現場では、「突然土間床の一部が陥没」、「地震時に土間床が陥没」、「重みで土間床が落ちた」、「隙間から覗いたら大きな空洞がある」、などの症状をお客様から耳にします。
 幸にも重大事故に至った話は聞いていませんが、施設使用者の安全と事業効率維持のためにも、床とそのトラブルに対する点検診断とメンテナンスは非常に重要です。

工場の床下で見つかった約50センチの空洞

工場の床下で見つかった約50センチの空洞

3.空洞の解決方法はあるのでしょうか?

 土間床の沈下や土間床下に空洞が発生した場合の修繕方法はいくつか存在します。
 20~30年前だと、大掛かりな工事を避けるため土間床の沈下した範囲にモルタル系材を上塗りし床面を水平とする「上塗り工法」、土間床下の空洞にモルタルなどを流し込み充填する「単純な充填工法」が汎用され、今も実施している所があります。これら工事は一旦見た目の問題は解決しますが、「なぜ土間床が沈下?」「なぜ土間床下に空洞?」という軟弱地盤地域の地盤特性を考慮していない直接的な工事です。地盤の沈下は圧密沈下などを起因としますので、単純に空洞部分を詰めるといっても施工場所の地盤状況や空洞の発生原因に沿った修繕工法の選定が必要です。
 メインマークは、建物・床の沈下や傾き修繕に特化した会社であり、その土地や施工条件、不具合の症状にあった工事計画を提案します。

 土間床・空洞関連のトラブルには以下工事をお勧めしています。
 ① 土間床の傾き・水平化修正:テラテック樹脂による「テラテック工法」
 ② 土間床下空洞充填:テラテック樹脂充填による「テラテック工法」、あるいはセメント系最軽量材
   であるテラフィル材充填の「テラフィル工法」
 ③ 大きな空洞を抱えた土間床水平化修正:「テラテック工法+テラフィル工法」のハイブリッド工法

ハイブリッド工法:大きな空洞を抱えた土間床の水平化修正

ハイブリッド工法:大きな空洞を抱えた土間床の水平化修正

4.なぜテラテック工法やテラフィル工法が良いのですか?

 「テラテック工法」は、プラント車輌1台に工事に関する全ての資材・機材を搭載し現場に向かい作業します。必要箇所に作業員が立ち入ることが出来れば荷物の移動も不要で、10cm程度の土間床の沈下なら1台で1日100m2以上の土間床沈下修正工事が可能です。充填するテラテック樹脂の硬化も30分と早く、「工事後すぐに工事場所を使用できる」まさに救世主的な技術です。
 
  「テラフィル工法」はポンプなどプラント仮設を要しますが、充填時は1日当り60m3(空洞厚さ10cmだと600m2相当)と一度に大規模な空洞を解消する工事です。
 
  両工法とも土間床・空洞に関するトラブルを短期間で改善します。工事に使用する材料密度は、「テラテック工法」で使用するテラテック樹脂は「50kg/m3」、「テラフィル工法」で使用するテラフィル材は「400kg/m3~」です。いずれも水より軽く、モルタル(2,100kg/m3)と比較すれば「1/36~1/4」と格段に軽量です。土間床の沈下や土間床下の空洞充填工事では、なるべく圧密沈下を促進しない軽量充填材を使用することで床関連トラブルの再発防止にも繋がります。
  メインマークでは、土間床修正工事・空洞充填工事後もより長く安全に建物を使用していただけるような工事を提供しています。

ハイブリッド工法:大きな空洞を抱えた土間床の水平化修正

施工管理中

【 語り手 】

取締役 技術部 部長 伊藤茂雄
長年メインマークに所属する土木技術のエキスパート。
「日本建築学会」論文発表、専門誌「建築技術」ほか執筆。