第 22 回 国土技術開発賞 最優秀賞受賞

既存住宅の住まいながら液状化対策工法
住みながら宅地境界を地盤改良壁で囲む液状化対策工法〔受賞者〕 株式会社竹中土木／ケミカルグラウト株式会社〔本稿執筆者〕 株式会社竹中土木

ひら いたかしこ にしかず お平井 卓，小西 一生
つち やつとむ

土屋

ケミカルグラウト株式会社

勉

以下に，第 22 回 国土技術開発賞 最優秀賞を受賞した「既存住宅の住まいながら液状化対策工法」を紹介します。

1.

はじめに
写真− 1

住宅地の液状化被害

平成 23 年 3 月に発生した東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）では，埋立地などでの液状化住困難や生活困難に陥った。その後，応急復旧が現象発生に伴い，道路，河川堤防，港湾施設，ラ懸命に行われたが，今後発生が懸念される首都直イフラインとともに，写真− 1 のように住宅地に下型地震などに対して，恒久的な液状化対策を住も大きな被害が生じた。液状化被害を被った住宅民や自治体から強く要望された。

地では，住宅の傾きや沈下，電柱の沈下，マンホ

しかし，表− 1 に示す従来の液状化対策工法のールの浮き上がり，下水管の損傷や破壊，おびた

ほとんどは，締固め（サンドコンパクションパイ

だしい噴砂の堆積発生等により，多くの住民が居ル）工法や深層混合処理工法など大型の三点式重表− 1

従来の液状化対策工法
工法

施工機械の大きさ

建物の移動・解体の必要性

粘性土層
適用性

締固め工法

サンドコンパクションパイル工法

大型

必要

適用可

固化工法

深層混合処理工法

機械攪拌工法
高圧噴射工法

大型
小型

必要
必要

適用可
適用可

薬液注入工法

浸透固化工法

中型不要

不適

大型

必要

適用可

ディープウェル工法

小型不要

不適

グラベルドレーン工法

大型

必要

適用可

格子状地盤改良工法

大型

必要

適用可

原理

分類

土の性質の改良置換工法
地下水位低下工法
応力・変形・間隙水圧に 間隙水圧低減
関する条件の改良
応力・変形低減

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機により広い更地を対策するものであり，住宅の隔が狭いため，区画の大きい宅地を囲む場合には密集した宅地では施工不可能と考えられた。ま効果を期待することが困難であるとともに，狭いた，地下水位低下工法や恒久グラウトによる対策宅地境界で施工可能な機械も存在しなかった。従は，住宅地でも施工可能であるが，液状化被害のって，考案した対策を実現するためには，以下に多い堆積地盤や埋立地では粘性土層がある場合が述べるように，宅地の区画でも液状化対策を可能

多く，圧密沈下や硬化不良の発生が懸念されるたとする新しい設計評価手法と，狭所に対応した小めに適用できない場合が多いと考えられた。

型施工機械の開発が必要であった。

そこで，住民が安心して居住した状態でも，住宅に近接しての施工が可能で，かつ粘性土層などの地盤性状によらず対策効果が恒久的に期待できる工法の開発に着手した。

⑴

設計評価手法の開発
従来の格子状地盤改良に対する設計法においては，液状化層全層にわたって液状化が発生しないように設計されていた。これは，従来の対象物が2.

技術概要

橋梁や堤防などの大型土木構造物や大型建築物であったため，支持力への液状化による影響範囲が密集した宅地で液状化対策を行うためには，宅大きかったことによると考えられる。

地境界や道路などのわずかなオープンスペースで一方，これらに比べ軽量で小型の住宅を対象と施工可能な方法を選定せざるを得ない。そこで，した対策においては，図− 2 のように，非液状化

図− 1 のように道路を含む宅地境界を地盤改良壁

層厚 5 m 以上で地表面沈下量 Dcy が 5 cm 以下で囲むことで，格子状地盤改良工法のように液状であれば液状化被害が発生する可能性が低くなる化対策ができないかと考えた。

ことを，液状化被害の分析から国土交通省が指針

しかし，従来の格子状地盤改良工法は格子の間として示している 1）。
そこで，住宅地の液状化対策を行うことにより，地表面沈下量 Dcy を 5 cm 以下，かつ非液状化範囲が地表面より 5 m 以上とすることを設計目標とした。宅地を地盤改良壁で囲むことで地盤は立体的に拘束されて，地震時に発生するせん断ひずみが減少し，液状化の発生が防止される。この効果を，図− 2 に従って判定するためには，地盤改良壁による 3 次元的な拘束効果を適切に評価

図− 1

宅地境界を地盤改良壁で囲む工法

図− 2することが必要となる。しかし，3 次元解析は複住宅の液状化被害可能性判定（国土交通省指針の図に加筆）
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面内抵抗領域

液状化地盤

格子固化体

面外抵抗領域

液状化地盤

図− 4

振動方向

水平・鉛直方向等変位拘束

擬似 3 次元解析事例

格子固化体
面内抵抗要素

格子固化体
面外抵抗要素

液状化地盤

図− 3

疑似 3 次元解析法

図− 5設計のフロー雑であるとともに，地表面沈下の評価精度につい状化深度と宅地の地表面沈下が，図− 2 の設計目ては実績がほとんどない状況であった。

標に収まることを疑似 3 次元解析法により確認し一方，2 次元等価線形 FEM 解析は，遠心載荷実験結果との整合性が確認されており，地表面沈た後で，地盤改良体に作用する応力が許容値に収まるように実施することとした。

下量 Dcy を評価するのに適していると考えられた。そこで，2 次元解析によって，地盤改良の 3⑵小型施工機械の開発

次元的な効果を評価可能な「疑似 3 次元解析法」①

宅地内での施工機械を用いて行うこととした 2）。

宅地内での施工においては，住宅の最小壁間隔

この解析法は，図− 3 のように振動方向の地盤80 cm での施工が必要であった。地盤改良の直径改良壁による面内抵抗領域と直交する地盤改良壁は最小でも 100 cm 必要であるため，機械攪拌方の面外抵抗領域および改良壁に囲まれる地盤を，式では攪拌翼を挿入することが不可能であり，高節点を共有する並列の 2 次元 FEM 要素とするも圧噴射攪拌方式を用いる必要があった。のである。

しかし，従来の機械は写真− 2（a）のようにこのようにモデル化することで，地盤改良壁で大きく施工不可能であったため，写真− 2（b）

囲まれた宅地の地表面沈下，非液状化範囲と地盤に示す超小型の高圧噴射攪拌式「エコタイト工法」

改良壁に発生する応力を同時に評価することが可を新しく開発した。機械を超小型化するために，能となる。このような解析の一例を図− 4 に示す。

噴射装置の管径を従来の 90 mm から 61 mm にす

設計は，図− 5 のフローに示すように設定したる必要があったが，圧力損失が大きくなるため，格子間隔と改良深度において，地表面からの非液管路内部の平滑化が必要であった。また，噴射装90

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ドシステムを開発し，エアリフトと配管を用いて排泥を宅地外のタンクへ直送するようにした。

揚②道路での施工機械
宅地に隣接する幅 6 m 程度の狭い道路においても施工可能で，かつ高圧噴射攪拌方式よりも施工速度が速く，排泥量も少ない写真− 4 のような（a）従来型工法（b）エコタイト工法
写真− 2 超小型高圧噴射式「エコタイト工法」

小型機械攪拌式「スマートコラム工法」を新しく開発した。
この機械は，従来の三点式機械攪拌工法施工機

置やロッドの細径化，および機械重量の軽量化に

械に比べて，占有面積が 30％以下と小型軽量で伴い機械振動が生じやすく精度への影響が懸念さあり，狭い街路での施工に適している。しかし，れたため，写真− 3 のような剛性の高いガイドレ軽量であることと攪拌翼の回転軸であるロッドのール上に機械を固定する方式として精度確保を可径が細いことから，施工精度の確保が課題であっ能とした。

た。そこで，攪拌翼の供回り防止装置に図− 7 にまた，ガイドレールと専用揚重装置により機材の示すようなスタビライザーを取り付け，大型施工運搬を容易に行えるよう工夫した。さらに，宅地内機に匹敵する 1/200 以下の鉛直精度を確保できるを排泥で汚さないために，図− 6 のようなクローズようにした。

揚写真− 3

ガイドレールと揚重装置

図− 6

クローズドシステムによる排泥

地盤抵抗

地盤抵抗

写真− 4

スマートコラム工法

図− 7

特殊攪拌翼の構造

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図− 8

地盤改良の概略配置図

図− 9

矩形高圧噴射攪拌工法の液状化対策を無事完了することができた。今

3.

実工事への適用後，液状化が懸念される宅地に本技術が広く展開され，住民の安全・安心につながるよう，さらな前述のような技術が，学識経験者と住民等で構成された浦安市市街地液状化対策検討委員会で採るコストダウン，効率化に向けて技術開発を進める所存である。

用され，浦安市東野 3 丁目地区の 2 街区の液状化最後に，多大なご指導とご協力をいただいた浦対策工事で実用化に至った。図− 8 に，地盤改良

安市，株式会社竹中工務店をはじめ多くの関係者

概略配置を示す。の皆さまに厚く御礼申し上げます。

当初，全てを円形断面の高圧噴射攪拌工法のみで施工することを考えていたが，前述した機械攪【参考文献】

拌式「スマートコラム工法」や埋設管横断箇所で

1） 宅地の液状化被害可能性判定に係る技術指針，国土図− 9 に示す矩形の高圧噴射攪拌工法を併用する
ことで，工期を 22％，工費を 28％縮減すること

交通省，2013.
2） 高橋，森川，津國，吉田，深田：液状化対策としての格子状固化処理工法の改良深さ低減に関する研究，ができ，街路と宅地の一体的液状化対策を住民が港湾空港技術研究所，港湾空港技術研究所報告第 51

居住した状態で無事完了することができた。

巻第 2 号，2012.

4.

おわりに

本技術の適用により，住宅に居住しながら宅地

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