アンダーピニング工法による建物傾斜の修復
Repair of Inclined Building by Underpinning Method
杉山永久*1

片岡

Norihisa Sugiyama

隆広*2

Takahiro Kataoka

要旨
本報告は、福島県営住宅大坪団地の災害復旧工事に関するものである。同団地では、2011 年 3 月 11 日に発生した東北地方太平洋沖地震の後、一部の建物において既製杭の杭頭損傷による建物傾斜が確認された。検討の結果、建物をジャッキアップすることで傾斜を修復するアンダーピニング工法を採用することとした。本報告では、アンダーピニング工法の施工計画および施工管理に関して、留意事項と具体的な対策内容を中心に報告する。
キーワード：アンダーピニング工法 建物傾斜 鋼管圧入 ジャッキアップ 杭支持力の確認

１．はじめに

既存建物の概要
所

在地

福島県会津若松市

構 造 ・ 規 模

福島県営住宅大坪団地は、18 棟の住宅棟と 1 棟の集会所・ 2号棟および13号棟

RC造

杭基礎

地上4階（バッテリー型）で構成されている。このうち、2011 年 3 月 11 日に発生し建築面積188.98㎡，延床面積645.20㎡

た東北地方太平洋沖地震（以下、震災）の後、建物の被災

・ 16号棟RC造 杭基礎調査を行った結果、2 号棟・13 号棟・16 号棟の 3 棟で建物地上4階（メゾネット型）の傾斜が確認された。建屋自体は概ね健全であったが、基復旧工事概要

建築面積583.45㎡，延床面積1887.16㎡

礎の一部を試掘した結果、杭頭部に著しい損傷が確認され、これが建物傾斜の原因であると判断した。そこで、健全な発注者

福島県会津若松建設事務所

設計者㈱綜企画設計

施工者

㈱鴻池組

工

建屋を既存のままとし、建物の傾斜のみをアンダーピニン

期工 事 内 容

グ工法によって修復することとした。

2012年7月～2013年6月
・ アンダーピニング工法による建物のジャッキアップ
・ 上記工事に伴う配線・配管の盛り替え等

2号棟

16号棟
16棟

2棟

6棟

5棟

4棟

3棟1棟

児童遊園
8棟

7棟

9棟

集会所

写真 1

2 号棟全景写真 2

16 号棟全景

18棟

12棟

11棟

17棟

10棟

14棟

15棟

13棟

13号棟
010m

20m

30m

40m

旧河川
1971年時点は河川が存在した。
2号棟および13号棟は河川を埋め立て、造成された地盤上に建設されている。

図1

*1

東京本店

建築部

*2

敷地概要

設計本部

建築設計第２部― 23 ―

鴻池組技術研究報告

2号棟

2014

16号棟

礫層

13号棟

礫層

礫層

途中に薄い礫層が介在する。

礫層

図2-180mm-181mm

土質柱状図-322mm-344mm

-53mm
-54mm

±0-6mm-107mm-111mm

沈下量測定結果
上段：2011年4月4日測定
下段：2011年6月29日測定

図3

杭損傷状況および建物沈下状況（16 号棟）― 24 ―-255mm-262mmアンダーピニング工法による建物傾斜の修復

２．地盤状況および被災状況

３．アンダーピニング工法の概要

当該敷地は、1983 年に団地が建設される以前は田畑であアンダーピニング工法の概要を図 4 に示す。アンダーピった。また、図 1 に示すように、1971 年地勢図によると、

ニング工法は、建物をジャッキアップし、建物の傾斜を修河川が敷地（2 号棟・13 号棟付近）を横断しており、氾濫復する工法である。工事開始時は、建物自重を反力として、する河川の治水工事（護岸・造成）を繰り返していた地歴短い鋼管杭の圧入と継ぎ足しを繰り返す。次段階として、が確認された。そのため、図 2 の土質柱状図からもわかる

鋼管杭の先端が支持層に到達すると、鋼管杭を反力として、ように、表層地盤は、砂層・礫層とシルト層が交互に層を建物をジャッキアップできるようになる。建物をジャッキ成し、狭い範囲で急変する複雑な地層を呈している。

アップできる状態になった以後は、ジャッキのストローク

震災後、建物の傾斜が確認された 3 棟は、いずれも打撃と荷重を監視しながら、建物の傾斜を修復する。最後に杭工法による既製杭（杭径 350mm）によって支持された RC 造頭を鉄筋コンクリートで補強し、周囲を流動化処理土で埋4 階建ての建物であった。杭損傷状況および建物沈下状況め戻すものである。

を図 3 に示す。杭頭部の損傷状況から判断すると、建物傾斜の原因は杭の沈降ではなく、杭頭部の損傷によるもので４．設計上の配慮あると推察した。また、杭以外の躯体損傷は軽微であり、建物の形状を維持したまま全体的に傾斜した様子が確認さアンダーピニング工法は、設計段階から配慮が必要であれた。沈下量の最大値は 16 号棟で 300 ㎜、2・13 号棟で 100ることを、本工事を通じて明確に把握することができた。

㎜程度であった。

以下に設計段階に配慮するべき内容を示す。

① 建物の下部を掘削③ 建物のジャッキアップ

切梁工事
掘削中の地震に対する安全策
建物の水平移動を拘束する

山留工事（シートパイル）

損傷した杭頭脆弱部の撤去

掘削工事

圧入鋼管杭を反力に建物をジャッキアップ
捨てコン
支持層
▼支持層
▼② 鋼管杭の圧入

油圧ジャッキ④ 埋め戻し・復旧

流動化土で埋め戻し

建物自重を反力に鋼管を圧入

圧入鋼管（短い鋼管を溶接継手で繋ぐ）

支持層
▼

図4

アンダーピニング工法概要― 25 ―

杭頭を鉄筋コンクリートで固める

支持層▼鴻池組技術研究報告

4.1

2014

５．施工計画および施工管理

敷地状況① 山留壁と建物の間隙は、掘削重機（バックホー）の積み下ろしや掘削土の搬出に利用されるため、山留壁を5.1

山留計画

建物に近接させて構築することは困難である。

本工事の山留工事では、地下水位が高いことから、シー② 施工中の安全性を確保するために、掘削工事は建物外トパイル工法を採用することとした。山留壁と建物の離隔周から均等に行い、建物の片側からの偏った掘削は望は、原則として、バックホーを建物下部に搬入できる間隔ましくない。このため、山留壁と建物の間隙は１箇所を建物四周に確保する計画とした。また、施工中の地震にだけではなく、建物四周に確保されていることが望ま対する安全性を確保するために、建物と山留壁との間に切しい。

梁を設け、建物の水平移動を拘束する計画とした。なお、この切梁の端部はジャッキアップに追随可能な納まりとし

4.2

地盤調査と鋼管杭の設計て計画した。

① 礫層が介在する場合、使用する鋼管を極力統一することが望ましい。薄くとも礫層が介在すると、その層よ

5.2

掘削計画

り下層に鋼管を圧入できないケースがある。逆に、礫工区分割と掘削順序を図 5 に示す。建物下部を安全に掘層が薄い場合や緩い場合にはその礫層を貫通してし削するため、工区を細分化し、対角の工区を掘削していき、まうケースもある。そこで、どの場所でも極力同じ鋼隣接する工区を極力連続して掘削しない計画とした。また、管を使用し、場所によって本数を増減させて設計する

建物四隅・外周部からバランス良く徐々に掘削する計画と配慮が必要である。

し、片側からの偏った掘削を行わないよう計画した。さら② 杭が高止まりした場合、設計軸荷重の 3 倍の荷重を杭に載荷する必要が生じる。この時、1 柱 1 杭で設計さに、極力掘削しない範囲（図中、非掘削部）を残し、施工中の安全性が確保できる計画とした。

れていると、その荷重を杭に載荷することが困難になる。特に建物の隅角部は建物自重が少なく、反力の確5.3

掘削深度の設定保が困難である。したがって、1 柱を複数の杭で支持掘削深度の設定に関して、以下の点に配慮した。

する設計にしておくことが望ましい。

① 鋼管圧入の作業効率
基礎下部の作業では重機の使用に制限があり、鋼管杭図5工区分割と掘削順序（16 号棟）― 26 ―

アンダーピニング工法による建物傾斜の修復の圧入時に継ぎ足す鋼管やジャッキを杭頭に載せるで載荷（最大で 1800kN)。

作業は人力で行う計画としていた。そのため、掘削深② 最大圧入荷重の載荷後、「最大圧入荷重⇔0 荷重」を 3度を深く設定した場合、これらの作業が高所作業とな回以上繰り返し載荷。また、最大圧入荷重時に一定時り作業効率が低下する。

間（15 秒以上）保持し、杭の貫入量差が 3mm 以下で② 鋼管圧入の安全性あることを確認。

上記作業が高所作業となるため、作業的な安全性が低③ 比較的大型の玉石に起因する杭の高止まりについて下する。また、ジャッキの加力点から地面までの鋼管は、繰り返し載荷における 0 荷重時のリバウンド量の露出部（座屈長さ）が長くなるため、構造的な安全性極端な増加や圧入時の軸芯ズレの状況で判断。の低下も懸念される。

上記方法で支持力を確認した上で、杭曲げ等の検討を行③ 埋め戻しに関するコストと工期い、必要に応じて杭を追加した。また、上記支持力確認に掘削深度が深いほど、埋め戻し量が増加し、コストのおいて、所定の支持力を確保できないと判断した場合も必増加と工期の延伸が懸念される。また、埋め戻しに必要に応じて杭を追加した。

要な掘削土を一時的にストックするヤードも必要となる。

荷重以上のことから、掘削工事の作業性を確保すると同時に、

荷重

貫入量差

貫入量差

設計軸荷重の3倍

設計軸荷重の3倍掘削深度を極力浅くする計画が有効であると判断し、建物下部を小型のバックホーが走行できる高さ（深さ）を掘削
設計軸荷重

設計軸荷重深度とし、基礎底から 1600mm を根切り底とした（写真 3）。

リバウンド量

貫入量

貫入量
リバウンド量：大図6

写真 3
5.4

荷重－貫入量関係のイメージ

掘削状況

圧入鋼管杭の支持力確認

新設する杭は、震災で損傷した既存杭には全く期待せず、圧入鋼管杭で負担する設計であった。このため圧入鋼管杭写真 4

鋼管圧入状況に要求される支持力は、ジャッキアップ時の短期的な支持力に加え長期的な支持力の確保が必要であった。
一方、「２．地盤状況および被災状況」に記述した通り、

5.5

ジャッキアップ

表層地盤は礫層とシルト層が交互に層を成し、狭い範囲で圧入鋼管杭の支持力確認後、杭頂部にジャッキを設置し、急変する複雑な地層を形成していた。そのため、設計段階受け持つ重量分の荷重を載荷した（写真 5）。16 号棟の場合、で設定していた支持層に到達することなく、途中に介在す沈下量が少ない長辺方向を先にジャッキアップし、次に短る礫層によって圧入鋼管杭が高止まりすることが懸念され辺方向をジャッキアップすることとした（図 7）。この時、た。そこで、高止まりした場合の圧入鋼管杭の支持力を以計測器により、複数のジャッキのストロークおよび荷重状下の手順により確認するこことした（図 6、写真 4）。

態を同時にモニタリングしながら、建物のジャッキアップ① 設計軸荷重の 3 倍以上、かつ基礎の浮上りがスパン長の 1/3000 以下の範囲内で油圧ジャッキの最大荷重まを実施した（写真 6，7）。最後に、1 階住戸内のレベルと建物四隅の建入れ確認を行い完了とした。

― 27 ―

鴻池組技術研究報告

5.6

2014

流動化処理土の充填（埋め戻し工事）

ジャッキアップ完了後、杭頭を鉄筋コンクリートで補強し、最後に流動化処理土によって埋め戻し工事を行った（写真 8）。流動化処理土の充填性の確認は目視とセンサーにより行い、流動化処理土がセンサーの高さまで達し監視盤のランプが点灯することにより管理した（図 8、写真 9）。

写真 8

流動化処理土充填状況

ー圧
φ エパ ア 先力
5端計
イ0
プ抜 圧で㎜ き力管
理

流動化処理土注入管配置図

充填監視センサー

図7

流動化処理土天端

ジャッキアップ手順（16 号棟）

プ
ラン
ト
から
圧
送塩ビ管
φ100mm

材料進行方向充填監視装置盤へ接続

流動化処理土図8

写真 5

流動化処理土の充填性監視方法

ジャッキ設置状況

写真 9

流動化土の充填性確認

６．まとめ
写真 6

変位測定
福島県営住宅大坪団地の災害復旧工事において、アンダーピニング工法による建物傾斜の修復を実施した。本工事を通じて、工法適用上の留意点を設計・施工の両面から把握することができた。
震災後、復旧・復興工事が各所で同時期に実施され、被災地では資材不足や作業員の不足が深刻化し、現在でも、同様の状況が続いている。このような情勢の中、限られた資機材・人員で住宅を再建できる本工法は、被災地の早期復旧・復興に貢献できる有効な技術であると考える。

写真 7

ジャッキアップ監視状況― 28 ―