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「軟弱地盤エリアに建物を建てると起きる問題」を地盤対策のエキスパートに聞いた

内山さん

1.軟弱地盤の上に建物を建てるとどんなことが起きますか?

堅い層に届く杭(先端支持杭)などの対策を講じなければ、その重みで地盤は圧縮変形して建物は沈下します。 建物が均一に沈下しさえすれば、問題にならないことが多いのですが、均一ではない沈下が起きると、壁・床に亀裂ができたり、建物全体が傾斜したりすることがあり、これを不同沈下と言います。建物の階数が揃っており、地層が水平の場合でも、中央部が大きく沈下する傾向があります。
また、建物階数が不揃いで地層の厚さが変化したりすれば、さらに不同沈下が起こりやすくなります。
一方で、先端支持杭を使えば、不同沈下を減らすことできます。しかし、深い軟弱層を貫通して、堅い支持層まで届く杭の周面には、周辺の地盤が沈下すると下向きの力(負の摩擦力)が作用し、杭の先端が地盤にめり込んだり、杭が破壊することがあります。また、杭と建物が地表面から抜け上がって、建物下に空洞ができることもあります。

沈下イラスト

不同沈下のイメージ

2.軟弱地盤の沈下は止まるのでしょうか?そのままにしておくと具体的にどんな問題が起こりますか?

軟弱地盤の沈下は、主に圧縮沈下と圧密沈下に分けられます。圧縮沈下は、締固め不足・地盤改良不足が原因で透水性の良い砂質土地盤にみられ即時沈下ともいわれます。  圧密沈下は、盛土・建物の重量によって、その地層の間隙水が押し出されることで体積が減少する現象のことです。粘性土の場合は、間隙比(粒子間)が大きいので沈下量が大きく、かつ、透水性が低いので沈下がゆっくり進行していきます。その沈下が終息するまでの時間は、粘性土の厚みの二乗に比例しますので層厚10mを超える粘土層の場合、10年以上を要します。沈下現象で特に問題視されるのは、後者の粘性土の圧密沈下です。

例えば、建物自体の構造体は、軟弱地盤を貫通して先端支持杭で剛体としていますが、土間・床部分は軽量なので直接表層地盤面(一部表層改良を行う)に支持させます。竣工当時は、変化は見られませんでしたが、築1年を経過すると土間面に亀裂・くぼみが発生し、経過を追うごとにその症状は顕著に現れ、従業員の健康被害や商品の荷崩れなどの問題が発生します。これは、敷地造成時に盛土したことで下の粘性土層が増加応力を受けて沈下が生じ、地表面に影響が表れたということです。この沈下が粘性土の圧密沈下現象であるため、竣工当時は気づかず長期に渡り被害が増加していきました。

圧密沈下のイメージのイメージ

圧密沈下のイメージ

3.沈下を止める方法はありますか?

支持層までの深さが20m前後あれば、高圧噴射攪拌工法やアンダーピニング工法で対応可能です。 高圧噴射撹拌工法は、地中に挿入したロッドの先から、セメント系の硬化材などを噴射する工法です。圧縮空気を利用して横方向に噴射させて地盤を切削し、さらにロッドの回転と引き上げによって、地盤内に円柱状の固結体をつくりあげていきます。あらゆる地盤に対応できることはもちろん、設備的にもコンパクトで済むという利点があります。
アンダーピニング工法は、鋼管杭を、建物基礎直下や、建物外周に設置し、建物を支持するとともに、この杭を反力に、建物沈下修復を行う工法です。再沈下の危険性はなく、精度の高いレベル修正を行うことが出来ます。鋼管杭の設置方法は、建物基礎直下の場合は、ジャッキによる圧入を行い、建物の外周は、杭打ち機や、大口径ボーリングを使用します。

高圧噴射撹拌工法のイメージ

高圧噴射撹拌工法のイメージ

4.一度傾いてしまった建物を水平に戻すことはできるのでしょうか?

建物の傾き修正方法は、その原因によって異なります。液状化現象や既に地盤沈下が終息したと判断された場合は、地表面を反力としたJOG工法や耐圧版工法で傾き修正を行います。まだ、沈下が終息していない、あるいは再沈下が予想される場合は、上述の沈下抑止工法を併用させて行います。
JOG工法は、基礎面(スラブ面)が直接広く地盤に接している構造部の修正に適しています。特にプール・ベタ基礎の構造物は、全体的に修正を行う必要があり、修正点を1.5~2.0m間隔で設ける多点式の修正工法です。修正には、瞬結性特殊薬液注入材を繰り返し少量注入することで高い精度の修正が可能です。
耐圧版工法は、建物基礎直下にジャッキを配置して修正を行う工法です。当然、建物直下にジャッキを配置するためにトンネルなどの掘削を伴います。基礎が大きい場合は、ジャッキの数も多くなり大規模な掘削を伴いますが、修正制度はミリ単位の修正が可能です。

JOG工法のイメージ

JOG工法のイメージ

5.沈下を抑制する工事と床の沈下や建物の傾きを直す工事を1社でできますか?

メインマークならば1社でできます。
工法を組み合わせ、状況に応じた最適な提案がワンストップで可能です。全国どこでも高い品質をもって対応致します。

  例)長崎県 大型量販店の沈下抑止工事と土間床のたわみ・沈下修正工事
高圧噴射攪拌工法による沈下抑止とテラテック工法による床の沈下修正工事を実施

<施工前>
建物の躯体に傾きの被害は生じていないが、約2000m²の店舗の売り場では土間の沈下が著しく、沈下量は最大20cm以上で現在も沈下が進行している状況

沈下抑止と床の沈下修正のイメージ図

沈下抑止と床の沈下修正のイメージ図

内山さん

【 語り手 】地盤対策部 西日本 部長 内山辰正

長年メインマークに所属する地盤対策のスペシャリスト
熊本市の液状化対策プロジェクトを推進
沈下抑止工事と他工法を組み合わせた施工の提案・設計を手掛ける
地盤工学会誌へ原稿執筆