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3.3

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䞉䠉‑ 31 ‑

山留め・地下水処理の合理化による地下工事のコストダウン
株式会社竹中工務店

大阪本店
上枝

豊

１．はじめに本工事は、トラスコ中山株式会社の社員保養所となる宿泊施設の建設工事である。
計画地は京都市吉田山の麓にある閑静な住宅地にあり、敷地は山の斜面に沿って傾斜し、狭隘な環境にあった。敷地内の地下水位は、斜面に沿って分布しており、急こう
配で流動していると想定された。これら敷地の特殊条件に対して、近隣への影響を最小限に抑えることが、お客様の最優先のニーズであった。
しかしながら、近隣環境を最優先とする工事計画は、仮設コストが過大となる恐れがあり、お客様予算を満足する抜本的な課題解決が求められた。これら厳しい条件の中、基本設計段階からお客様、設計事務所と構工法の作り込みに挑み、地下工事計画の合理化を実現し、課題を一挙に解決した事例として、ここに報告する。

２．本論
2.1

工事概要と地盤特性

工 事 名 ： 京 都 神 楽 岡 蓮 月 荘 新 築 工 事 （ 写 真 － 1～ 3）
事 業 主：トラスコ中山株式会社
設計監理：株式会社日建設計
敷 地 面 積 ： 1,758.08 ㎡
建 築 面 積 ： 669.41 ㎡
延 床 面 積 ： 1,604.40 ㎡
構 造 種 別 ： RC 造 、 SRC 造 、 S 造
最 高 高 さ ： 11m
規

模：地下 1 階、地上 2 階

掘 削 深 度 ： GL－ 6.5m
工期 ： 2017 年 1 月 12 日

写真－1

全景

写真－3

宿泊室

～ 2018 年 7 月 2 日

写真－2

リビング＆ダイニング－ 32 －

計画地は、京都市の吉田山の東裾部に位置してN

おり、斜面地で、山頂から麓に向かって地下水の山頂TP+121m▼山頂

流れがあると想定された。また、既往の地盤調査

計画地では、当敷地は砂礫層が一様に連続し明確な遮水

計画地

吉田山

層（粘性土層）がなく、地下水位が地表面から深至銀閣寺

計画地東丁字路
TP+77m

さ 0.6m 前 後 の 表 層 に あ る こ と か ら 、 地 下 工 事 中のドライワーク確保と周辺の地下水環境の維持に

至京都駅

は、遮水性のある山留め壁が必要であると判断さ

国土地理院ウェブサイト（http://maps.gsi.go.jp/）に加筆

れ た （ 図 － 1～ 3）。

図－1

計画地の周辺環境

41m
▽GL±0

▼2F
建築範囲
床付けGL-6.5m

▼1F

25m

▽GL-4.5m

図－2

2.2

▼GL

▼GL-4.5m

▼B1F

山留め壁
SMW(当初)▼GL-6.5m

平面計画▼GL-0.6m
砂礫層
砂礫層

図－3

断面計画

解決すべき課題と解決方策【課題①】地下水の流動阻害の影響評価と対策工の提案
地 下 水 の 流 れ と 想 定 さ れ る 問 題 を 図 － 4 に 示 す 。地 下 水 位 は B1 階 床 レ ベ ル よ り も 高
く、また地下水位に高低差があり、山の斜面に沿った地下水の流れが考えられた。
そこで、建設する地下躯体により地下水の流れが堰き止められることで、水上側の水位上昇と水下側の水位低下が想定され、周辺への影響が懸念され 、地下水の流動阻
害による影響予測と流動阻害の防止対策の立案が課題となった。
⇒解決策①

現場揚水試験による水理特性の把握と地下水流動の影響解析の実施
▽敷地境界

道路境界線

道路境界線
地盤アンカー▽GL

地下水位が上昇
▽2F
▽1F

▽水位
地盤改良

▽GL

▽GL-6.5m

地下水の流れ▽B1F

ソイルセメント
柱列壁▽GL-6.5m

砂礫
地下水位が低下

図－4

地下水の流れと想定される問題－ 33 －

図－5

当初の計画

【課題②】高水位におけるローコストな地下工事計画の提案
計画地の地盤は、地下水位が高く、砂礫が連続し、明確な粘性土地盤（遮水層）が存在しない。よって、施工中のドライワークの確保と近隣の地下水環境の維持のためには、一般的に遮水壁が必要である。当初計画として、ソイルセメント柱列壁による山留めとボイリング対策として床付けレベルでの全面地盤改良（薬液注入）が計画され た （ 図 － 5）。 こ の 対 策 費 は 、 工 事 予 算 と 大 き な 乖 離 が あ っ た 。
ま た 、当 敷 地 は 傾 斜 し て お り 、建 物 の 山 側 と 谷 側 で お よ そ 4.5m の 高 低 差 が あ る 。偏土圧を受ける山留め壁の支保工として、地盤アンカーが当初提案されたが、狭隘によりアンカーは敷地境界を越境し隣家敷地に及ぶことから支保工計画に大きな課題を抱えていた。そこで、工事予算を満足し、高水位・狭隘・斜面地の条件を克服する最適な地下工事計画の立案が求められた。
⇒解決策②

2.3
2.3.1

水理特性の把握による地下工事の合理化検討の実施

実施内容
現場揚水試験の実施による水理特性の把握

事 前 の 地 盤 調 査 で は 、2 箇 所 の 水 位 が 観 測 さ れ て い た が 、敷 地 内 の 地 下 水 の 流 動 を 推
定 す る た め に は 、平 面 的 な 自 然 水 位 の 分 布 の 把 握 が 必 要 と 考 え ら れ 、2 箇 所 の 水 位 で は判断できなかった。また、流動評価には地盤の透水係数が必要となるが、敷地内の部
分的な評価ではなく、建物領域全体の平均的な透水係数の把握が必要と考えた。さらに 、 砂 礫 層 の 粒 度 分 布 に お い て 、 30％ ～ 40％ の 細 粒 分 を 含 有 す る と あ り 、 比 較 的 粘 性の高い砂礫層であると想定された。よって、上記の透水係数を把握することで山留め工法の選定や山留め設計の精度が向上すると考えた。
そこで、基本設計段階において、多孔式揚水試験による追加調査をお客様、設計事務所と計画し、現地にて試験を実施した。表－1 に試験項目と期待される効
果を、図－6 に試験井戸の配置計画を示

図－6

揚水試験の井戸配置と自然水位

す。
表－1
調査項目
自然水位の分布

追加調査の内容

調査方法
既存の井戸

効果

2 箇所

（水位勾配・流れ方向） 新設の観測井戸

5 箇所

長期的な水位変動
透水係数

・地下水流動の評価
・山留め工法の選定
・山留め壁の設計

多孔式揚水試験－ 34 －

・工事中の地下水処理計画

調査の結果、地下水は全体的に計画地南東側の方向に流れ、降雨による水位変動はあるものの、長期的に見れば水位変動が小さいことが分かった。また、地盤の透水係
数 は 1.60×10 - 4 cm/sec と な り 、 比 較 的 透 水 性 の 低 い 砂 礫 層 で あ る こ と が 分 か っ た 。
2.3.2

地下水流動の影響検討と対策工の提案

地下水の流動解析には、地下水位の状態をプログラム

数 値 は施 工 前 後 の水 位 差

Ｎ

＋0.3

＋0.1

上に再現し、地下構造物の下部へ回り込む流れも考慮す

＋0.89

＋0.75
＋0.2

る 必 要 が あ る こ と か ら 、 3 次 元 FEM 浸 透 解 析 （ SUTRA）
を用いることとした。初期状態のモデル化には、追加調査による地下水位の分布の実測値と解析値を比較するこ±0.0とで、実地盤に近いモデルを作成することができた。
地下構造物構築後の水位分布の解析結果を図－7 に示す。地下構造物の西側と北側において水位が上昇し、最大 で 0.89m の 水 位 上 昇 が 予 測 さ れ た 。 こ れ は 、 現 状 GL

－1.04

図－7

－0.1

地下構築後の

水位分布予測よりも高い値であり、竣工後の外構の湿気、植栽の生育不良が心配される結果となった。

－0.2

単 位 :GL+〇m

数 値 は施 工 前 後 の水 位 差

地下水位の上昇を抑制するためには、地下水量を迂回

－0.1

－0.2

－0.3

－1.55

Ｎ

させる通水路が必要である。しかし、狭隘かつ傾斜地において通水路を敷設するための外周の掘削・埋戻しは施

＋0.1
±0.0

工効率が低下し、高コストになることから、山留め壁面に取り付ける「面状透水材」を候補に挙げた。面状透水

＋1.02
±0.0

材を解析モデルに考慮した再解析の結果を図－8 に示す。
地 下 水 位 は 、 北 西 面 に お い て 低 下 量 が 最 大 で － 1.55m の予測となり、現状の水位の年間変動内にあることから、面状透水材の効果があると判断され、設計図書の仕様に－1.25

単 位 :GL+〇m

図－8

－0.3
面状透水材

面状透水材による効果の予測

反 映 す る こ と が で き た 。実 際 、工 事 完 了 後 の 地 下 水 位 は 、
北 面 の 既 存 井 戸 に お い て GL－ 1.9m 程 度 で あ り 、 解 析 値 は 高 い 予 測 精 度 で あ っ た こ とが検証された。面状透水材の施工状況を写真－4 および写真－5 に示す。

写真－4

面状透水材

写真－5

－ 35 －

面状透水材の施工状況

2.3.3

高水位における地下工事計画の合理化

お客様ニーズである山留め工事費の低減と、偏土圧を受ける支保工計画の課題解決に お い て 、高 水 位（ GL－ 0.6m）の 水 圧 条 件 が 大 き な 課 題 と な っ て い た 。事 前 の 揚 水 試
験の結果から透水性が比較的低いことが確認できたことから、工事中のドライワーク
確 保 に お い て 、「 揚 水 工 法 」 と 「 遮 水 工 法 」 の 比 較 検 討 を 行 う こ と と し た 。 図 － 9 に 各
工 法 の 解 析 モ デ ル を 示 す 。表 － 2 に 検 討 結 果 を 示 す 。揚 水 量 が 少 な い こ と か ら 、揚 水 工法の方が安価であり、かつ地盤沈下等の周辺影響も小さい結果となり、当初の計画であるソイルセメント柱列壁の遮水工法から親杭横矢板の揚水工法に変更することができた。
影響圏半径R▼GL

FEM解析

Thiem式（不圧）

自然水位GL-0.6m▼

影響圏半径R
r=19.7m▼GL▼GL-0.6ｍ▼GL-6.0m▼低下水位GL-7.0m

水位固定▼GL-6.0m▼低下水位GL-7.0m

Dg

s=6.4m

水位固定
遮水壁先端深度
GL-9.0~15.0m

k=1.6×10-4cm/sec▼GL-15.9m
Dc 不透水層

k=1.6×10-4cm/sec

解析領域

h=8.9my

H=15.3m▼GL-15.9m

x

xo

不透水層

（ b） 揚 水 工 法（ a） 遮 水 工 法
図－9

地下水処理検討の解析モデル

表－2

山留め壁工法の比較（ a） コ ス ト (指 数 )山留め壁工法根入れ長さ(m)
打設費
産廃費(汚泥)
排水費
合計

親杭横矢板
－
1.0
0
1.0
1.0

ソイルセメント柱列
9.0
10.5
12.0
1.58
1.70
1.81
5.26
6.14
7.02
1.56
1.51
1.48
1.87
1.98
2.11

（ b） 揚 水 量 と 周 辺 影 響

山留め壁工法
親杭横矢板
根入れ長さ
(m)
－
揚水量Qw
(ℓ/min)58
背面水位低下量△x(m)6.4
背面地盤沈下量 (mm)2.6

－ 36 －

ソイルセメント柱列
9.0
10.5
12.0
35
28
24
2.3
1.9
1.6
0.9
0.8
0.7

図 － 10 に 施 工 計 画 図 を 示 す 。 山 留 め 設 計 に お い て 、 揚 水 工 法 と す る こ と で 背 面 の 水圧の考慮が不要となり側圧が大幅に低減できたことから、地盤アンカーが不要となった上に、水平切梁を最小限とした大空間が計画できた。実施工においては、揚水量は計 画 58L/min に 対 し て 、実 測 が 30～ 40L/min 程 度 と な り 、山 留 め 壁 の 変 位 も 予 測 値 以
下 に と ど ま り 、 無 事 に 地 下 工 事 を 完 了 す る こ と が で き た （ 写 真 － 6、 7）。

地盤アンカー
山留め壁（SMW）（ a） 当 初 の 計 画

山留め壁（親杭横矢板）

仮囲い

1.0
0(W
)

14.83

19.00

3.00

3.00

上
下 段
段 5: 0. 0
2: 0. 0

20.11

13.40

水平切梁

7.00

3.50

13.50

3.00

3.00

3.00

2.0
0(W
)

6.60

火打ち

3.00

腹起 下段

3.50

3.50

3.00

4.50

1.0
0(W
)

4.50

16.60

3.50

16.60

17.31

17.31

41.43

3.00

3.50

1.00

釜場

3.00

3.00

3.00

4.00

3.00

5.00

2.50

切梁無し

1.50
22.00

10.50

地盤アンカー

工事用ゲート（ b） 実 施 の 施 工 計 画
図 － 10地下施工計画－ 37 －

2段山留め（自立対応）

写真－6

2.4

全体写真（捨てコン打設完了）

写真－7 ゲート前の空間

成果および効果の確認・検証

表－3 に解決すべき課題とその成果および効果を示す。
表－3

解決すべき課題とその成果

課題
1

地下水の流動阻害の影響検討と対策工の提案

成果および効果
成果 影響予測を実施し、面状透水材を選定
効果 工事完了後の水位計測により、透水材の効果を確認
成果 大幅なコスト削減と工期短縮を達成

2

高水位におけるローコストな地下工事の提案

コスト削減：SMW+地盤改良案に対して▲75%
効果 工期短縮：▲0.5か月 （SMW⇒親杭変更）
環境貢献：建設汚泥の低減400m3

３．まとめ
狭 隘 、傾 斜 、高 水 位 、近 隣 環 境 等 、地 下 工 事 に お け る 厳 し い 条 件 に 対 し て 、お 客 様 、
設計事務所と三位一体となって課題解決に挑んだ結果、流動阻害対策や地下工事の合理化を実現し、近隣問題の解決と大幅なコスト削減を達成した。
特に山留め壁の工法選定において、山留め壁と地下水処理を融合した合理化は、 水
理特性および地盤条件が適合する敷地であれば、どこでも採用が可能であり、大きな
コスト削減が期待できるため、仮設費を抑え、お客様の希望する予算計画に大いに貢献できる技術である。

－ 38 －

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