福岡県西方沖地震における締固め砕石ドレーンの液状化防止効果
Effect of Gravel Drain Method on Prevention of Liquefaction
in Fukuoka-ken Seihouoki Earthquake

加藤満 *1

Mitsuru Kato

田 中 幸 芳 *1

西 村 雄 二 *2

Yukiyoshi Tanaka

Yuji Nishimura

要旨2005 年 3 月 20 日 に 発 生 し た 福 岡 県 西 方 沖 地 震 で は 、 港 湾 施 設 、 道 路 、 公 園 施 設 等 に 液 状 化 被害 が発 生 し 、そ れ ら の 諸 施設 を 含 む 埋立 地 の 広 い範 囲 で 液 状化 現 象 の 痕跡 が 確 認 され た 。し かし
も も ち は まながら、数多くの液状化被害が発生した百道浜地区（福岡市）において、事前に「締固め砕石ドレ ー ン 工 法 」に よ る 液 状 化 対 策 が 行 わ れ て い た 都 市 高 速 道 路 で は 液 状 化 の 痕 跡 や 地 盤 変 状 が 一 切認められず、高速道路本線としての機能を損なうことはなかった。
本 報 告 で は 、筆 者 ら が 福 岡 県 西 方 沖 地 震 発 生 直 後 に 行 っ た 現 地 調 査 結 果 に 基 づ い て 締 固 め 砕 石
ド レー ン 工 法 の液 状 化 防 止効 果 を 明 らか に す る とと も に 、本 工 法 を 含 む広 義 の「 砕 石 ド レ ー ン工法」の過去の液状化防止事例を整理し、考察を加える。

キーワード：福岡県西方沖地震

液状化

締固め砕石ドレーン

１．はじめに砕石ドレーン

現地調査および締固め砕石ドレーン工法の液状化防止事例と今回の現地調査結果を踏まえ、広義の「砕石ドレーン工法」全体の液2005 年 3 月 20 日 10 時 53 分頃、福岡市の北西約 40km 沖状化防止効果実証履歴を整理して考察を加える。

を震源とするマグニチュード 7.0 の地震が発生し、玄界島（福岡市西区）、博多港、福岡市中心部等の各地に大きな被害をも

２．百道浜地区における締固め砕石ドレーン工法たらした。福岡市によれば、公共施設の復旧等に要する費用は約 800 億円とされている。

2.1 締固め砕石ドレーン工法の原理と施工方法

福岡県西方沖地震と呼ばれるこの地震では、港湾施設、道砕石ドレーン工法は、図 1 に示すように砕石等の高い透水路、公園施設等に液状化被害や液状化に起因する流動被害が性を有する材料からなるドレーンを地盤中に柱状に打設し、発生し、それらの諸施設を含む埋立地の広い範囲で液状化現

地震時に砂質土層内に発生する過剰間隙水圧の上昇を抑制す象の痕跡が確認された 1)。しかし、液状化被害が確認されたるとともに早期に消散させて液状化を防止する工法である。

埋立地においても、百道浜地区の福岡都市高速道路のようにまた、締固め砕石ドレーン工法は、砕石ドレーン造成時にケ事前に「締固め砕石ドレーン工法」2)（「グラベルドレーン工ーシング内に装備された鋼製棒（突棒）を上下運動させて砕法（締固め式）」3)ともいう）による液状化対策が行われてい石を積極的に突き固めるとともに地中に押し広げること、おた場所では、噴砂等の液状化の痕跡や液状化に起因する亀よび、施工時の排土量を抑制することで、上記のような砕石裂・段差等の地盤変状が一切認められず、高速道路本線としドレーンの過剰間隙水圧消散効果に加えてドレーン杭間地盤ての機能を損なうことはなかった。の締固めも可能にした工法である。この締固め効果を設計に

本報告では、まず福岡県西方沖地震の発生直後に筆者らが反映させることにより、通常の砕石ドレーン工法に比べてド行った地盤改良域（締固め砕石ドレーン工法の施工範囲）おレーン杭の間隔が広くなり、ドレーン杭の本数を大幅に減ずよびその周辺の液状化に関する目視調査結果を示し、締固めることが可能になるため、工費節減や工期短縮を図ることが砕石ドレーン工法の液状化防止効果について報告する。そしできる。また、砕石ドレーン工法と同様に施工時の騒音や振て、過去のマグニチュード 7 以上の大きな地震に対する「砕動が小さいという特長も有していることから、市街地や既設石ドレーン工法」3)（「グラベルドレーン工法」3)ともいう）構造物近傍で多く適用されている。締固め砕石ドレーン工法*1 東京本店 土木技術部*2 ㈱ジオ ダイナミック

の施工手順を図 2 に示す。本工法は 1992 年に運輸大臣評価

2.2 百道浜地区における締固め砕石ドレーンの適用箇所

証 4)を取得し、国土交通省新技術情報提供システム（NETIS）

福岡市における大規模ウォーターフロント開発の拠点であにも登録されている技術であり、2006 年 3 月現在、ドレーる「シーサイドももち」には、福岡タワーや福岡ドームをはン杭延長約 110 万 m の施工実績を有する我国の代表的な液じめ九州地方を代表する施設が数多く建ち並んでいる。締固状化対策工法の一つになっている。参考までに、杭間地盤のめ砕石ドレーン工法は、その地域に計画された都市高速道路締固め効果を更に大きくして締固め効果のみでの液状化防止

1 号線の液状化対策を目的として採用され、九州支店基礎部を可能にするとともに、再生砕石等のリサイクル材料の適用（当時）が 1993 年 11 月～1994 年 10 月に施工を行った 6)。

性や経済性の一層の向上も実現した「Geo-KONG 工法」5)

改良の対象は砂質土を主体とする埋土層とその下部の沖積砂（静的締固め工法ともいう）も、1997 年の開発以来着実に施質土層（中州層）であり、ドレーン杭の施工本数は 9,936 本、工実績を伸ばしており、2006 年 3 月現在、砂杭・砕石杭のドレーン総延長は約 11.7 万 m である。施工状況を写真 1、施工延長が約 35 万 m に達している。

写真 2 に示す。本工法が選定された主な理由としては、福岡タワー等の既設の重要構造物や住宅街が近接しており、低騒音・低振動かつ周辺への影響（地盤変位等）が小さい工法を平面適用する必要があったことや、経済性に優れることが挙げられる。
排水エリア

砕石ドレーン

断面砕石ドレーン

図 1 砕石ドレーンの配置例

投入ホッパー

写真 1 施工状況

アースオーガー
ケーシングパイプ
突棒

施工範囲

砕石杭

① 鉛直性を確認しながらケーシングパイプの先端を杭芯にセットし、ケーシングパイプ内に砕石を投入する。
② ケーシングパイプを回転させ、砕石を投入しながら所定の深度まで貫入する。
③ 所定の深度までケーシングパイプを貫入したことを確認する。
④ 砕石を地中に排出しながら砕石杭を突棒で突き固めることで杭周辺地盤を締固め、ケーシングパイプを回転させて引き上げる。
⑤ ケーシングパイプを引き抜き、砕石杭を完成させる。

図 2 締固め砕石ドレーン工法の施工手順

締固め砕石ドレーン施工機

写真 2 施工状況

博 多 湾福岡都市高速道路１号線

締固め砕石ドレーン施工範囲（高速道路直下部，計 9,936 本）

室見川
震源地
百道浜
※は踏査により液状化の痕跡を確認した場所

図 3 百道浜地区における施工箇所と液状化被害確認箇所部分のみであり、大部分は掘割部が占めている。また、断面図において道路端部の地盤には密な間隔でドレーン杭が配置されているが、これは、地盤改良域の周囲（側道等）で液状化が発生した場合に高速道路本線への影響を防止するため、すなわち、周囲の液状化層からの過剰間隙水圧の伝播による高速道路直下地盤の軟弱化や液状化を防止するための処置である。

３．地震後の状況
図 4 代表的な断面図および施工前後の N 値（掘割部）6)

福岡県西方沖地震において、締固め砕石ドレーン工法の適用箇所である百道浜地区では震度 5 強が記録された。締固め砕石ドレーン工法による地盤改良域の地震後の状況を写真 3～写真 7 に示し、地盤改良域近傍の未改良域（未対策箇所）と推定される地点の地震後の状況を写真 7～写真 11 に示す。
写真 7 は、地盤改良が行われた高速道路本線と本線に隣接する側道（未改良）の両方の地震後の状況を示している。また、
写真 7～写真 11 の撮影地点も含めて、踏査によって噴砂、亀裂、段差、マンホールの浮き上がり等の液状化現象の痕跡を確認した地点を既出の図 3 に黒丸印で示している。ここでは省略するが、図 3 の範囲よりも内陸側の地点においても液状化現象の痕跡を多数確認した。

図 5 代表的な断面図および施工前後の N 値（ボックスカルバート部）6)

目視による調査ではあるが、写真 3～写真 7 に示すように締固め砕石ドレーン工法の適用範囲内では噴砂等の液状化現象の痕跡や液状化に起因する地盤変状等の被害が一切認めら百道浜地区における締固め砕石ドレーン工法の適用箇所をれず、高速道路は健全な状態であった。一方、写真 7～写真

図 3 に示し、代表的な断面図を図 46)、図 56)に示す。地盤改11 に示すように、地盤改良域近傍の未改良域では高速道路に良域（高速道路）には掘割部とボックスカルバート部がある

隣接する側道を含めた多くの地点で液状化現象の痕跡や液状が、ボックスカルバート部は歩道等が高速道路上を横断する化に起因する亀裂、段差等が確認された。したがって、このような地盤改良域とその近傍の未改良域の地震後状況の対比から、締固め砕石ドレーン工法の液状化防止効果が実証されたと考えられる。
なお、締固め砕石ドレーン工法の施工箇所（高速道路）のうち、掘割道路の擁壁やボックスカルバートは杭基礎によって支持されており（図 4、図 5 参照）、その支持力および地盤拘束効果（せん断変形抑制効果）等によって構造物の地震時の安定性が確保されるとともに液状化の発生や地盤変状がある程度抑制されたとも考えられる。しかしながら、掘割道路の擁壁部以外の車道部は改良地盤上に直接路盤を置く構造であるのにもかかわらず液状化の痕跡や地盤変状が認められず、その一方で地盤改良域近傍の未改良域では噴砂跡が多数確認されて亀裂や段差等の明確な液状化被害も発生していること

写真 5 地盤改良域の地震後の状況等を考慮すると、締固め砕石ドレーン工法の液状化防止効果（路面に変状がなく液状化の痕跡もなし）が実証されたと判断するのが妥当であると考える。

写真 6 地盤改良域の地震後の状況
写真 3 地盤改良域の地震後の状況（高速道路に液状化の痕跡なし）（高速道路に液状化の痕跡なし）

未改良域（側道） 改良域（本線）

多数の噴砂跡

写真 7 高速道路本線と側道の地震後の状況（未改良の側道には多数の噴砂跡あり）
写真 4 地盤改良域の地震後の状況（路面に変状がなく液状化の痕跡もなし）

写真 8 側道で確認された噴砂写真 11 歩道橋に生じた段差（写真 7 の噴砂の一つを接写）（未改良域に位置する基礎部およびその付近で噴砂を確認したことから、液状化に起因する段差であると考えられる。
）

４．砕石ドレーン工法の液状化防止効果実証履歴
締固め砕石ドレーン工法を砕石ドレーン工法の応用技術の一つとして考えた場合、砕石ドレーン工法はこれまでにマグ
ニチュード 7 以上の大きな地震を幾つか経験し、その都度液状化防止効果が実証されている。詳細はそれぞれの調査報告
等 3),7)～9)に譲ることにして、ここでは砕石ドレーン工法のこれまでの液状化防止効果実証事例に福岡県西方沖地震での実証事例を加えて整理し、表 1 に示す。いずれの地震も様々な施設や構造物等に甚大な被害を与えた大地震であり、砕石ドレーンによる地盤改良域近傍の未改良域では噴砂等の液状化
写真 9 側道で確認された噴砂と陥没の痕跡や液状化に起因する被害が多数確認されている。しかし、砕石ドレーンによる地盤改良域では液状化被害が一度も発生しておらず、更に、釧路沖地震後に運輸省港湾技術研究所（当時）と筆者らが共同で行った砕石ドレーン杭の発掘調査においては、一度液状化防止効果を発揮した砕石ドレーンが地山砂によって目詰まりしなかったことを粒度試験や X 線回折等によって確認するとともに、今後の地震に対しても有効に機能することを確かめている 3),7)。
上記のように、表 1 は砕石ドレーンの液状化防止効果の実証履歴を示しており、この表から砕石ドレーンの液状化防止効果が様々な施設や構造物（港湾施設、建築構造物、道路等）で実証されていることが分かる。また、表 1 のいずれの地点も中規模クラス程度の地震を想定して砕石ドレーンの設計が行われていたことを勘案すると、設計時に想定された水平震写真 10 歩道部でのマンホールの浮き上がり度や最大加速度と同等以上の地震動が作用している地点があ（噴砂が確認されたことから液状化に起因する浮き上がりとるのにもかかわらず、砕石ドレーンによる地盤改良域では液考えられる。地盤改良域近傍の未改良域で確認。
）状化の痕跡が一度も確認されていないことも分かる。

表 1 砕石ドレーンの液状化防止効果実証事例
場 所

地 震 名

発生年月

ﾏｸﾞﾆﾁｭｰﾄﾞ3),7)

1993年 1月

7.8

1994年 10月

8.1

釧路沖地震
釧路港、釧路西港3),7)

北海道東方沖地震
十勝沖地震

8)

八 戸 港

三陸はるか沖地震

大阪市酉島地区

兵庫県南部地震

9)7)

2003年 9月

8.0

1994年 12月

7.5

1995年 1月

7.2

対象構造物、適用箇所等効果◎

港湾施設（岸壁背面地盤等）◎《 同一地点で3度液状化防止 》◎
穀物サイロの基礎地盤◎

高規格堤防試験工事（盛土前）◎および 集合住宅の基礎地盤

福岡市百道浜地区

福岡県西方沖地震

2005年 3月

7.0

高速道路（掘割道路）の基礎地盤◎

砕石ドレーンの設計では、多くの場合、その早期消散効果りほぼ実証されたものと考えられる。しかし、百道浜地区やによって抑制された過剰間隙水圧が許容値を満足するように釧路港湾地域をはじめとして、これまでに液状化防止効果が改良率等を決定する 3)。また、締固め砕石ドレーン工法の場実証された地点はすべて施工後の経過年数が十数年程度以内

合には、実績に基づく施工後の地盤 N 値の推定値を用いて砕で比較的若齢であることから、今後も調査研究を継続するこ

石ドレーンの設計を行う 3)。設計時に想定されたレベル以上とで長期安定性を明確にし、液状化防止効果の永続性の実証の地震動が作用したのにもかかわらず液状化の痕跡も液状化を一層確かなものにしたいと考えている。

被害も一度も確認されていないという事実は、例えば密実な砕石ドレーン杭の存在による複合地盤効果（改良地盤全体と最後に、現地調査およびそのとりまとめにあたってご協力頂いた関係各位に感謝いたします。

しての剛性増大）や砕石ドレーンの打設に伴う静止土圧の増大等、現在の設計実務ではほとんど考慮されていない効果の参考文献存在を示唆しているのではないだろうか。また、締固め砕石

1) 土木学会：福岡県西方沖地震・土木学会被害調査団速報（第ドレーン工法の場合、現状では杭間中央位置で締固め効果を2 報）、2005.4

評価しているが、本工法による締固め原理を勘案するとそれ

2) 伊藤克彦・中島豊・大北康治・大石博：締固めを伴うグラが非常に安全側の評価になっている可能性もある。類似の締ベルドレーン工法、土と基礎、Vol.39、No.2、pp.41-46、固め原理の Geo-KONG 工法による改良地盤で行った標準貫1991.2

入試験では、杭間中央位置から砕石杭に近くなるほど N 値が大きくなる傾向が認められた 5)。
以上のような「液状化抵抗の増大に寄与する効果」を適切に評価して設計法に反映させることは、より一層の合理化や経済性向上を図る上で重要な課題であると考えられる。

3) グラベルドレーン工法研究会：グラベルドレーン工法技術資料、1996.4
4) 運輸大臣評価証 第 92204 号（液状化防止工法、平成 2 年
運輸省告示 第 344 号）、1992.9
5) 加藤満、田中幸芳、市川晴雄、三代信之：低騒音・低振動の地盤締固め工法 Geo-KONG 工法、基礎工、Vol.31、
No.12、

５．おわりにpp.38-41、2003.126) 伊藤克彦、吉田幸司、田中幸芳、橋立健司：締固め砕石ド福岡県西方沖地震は、玄界島などの各地に大きな被害をもたらした。筆者らは、締固め砕石ドレーン工法の施工箇所およびその周辺における液状化被害調査を重点的に行ったが、事前に締固め砕石ドレーン工法による液状化対策が行われてレーン工法における最近の施工例、基礎工、Vol.24、No.7、pp.109-113、1996.7
7) (社)地盤工学会：地盤工学･実務シリーズ 18 ｢液状化対策工法｣、pp.385-389、2004.7

いた場所では液状化の痕跡や亀裂・段差等の地盤変状が一切

8) 加藤満、田中幸芳：平成 15 年十勝沖地震におけるグラベ認められず、高速道路本線としての機能を損なうことはなか

ルドレーンの液状化防止効果、基礎工、Vol.32、No.2、った。

pp.73-76、2004.2

締固め砕石ドレーン工法を含む砕石ドレーン工法の液状化

9) 塩井幸武：三陸はるか沖地震における液状化現象、第 31防止効果の確実性は、これまでの多くの液状化防止事例によ回地盤工学研究発表会講演集、pp.1033-1034、1996.7