中部土質試験協同組合 （ジオ・ラボ中部）

開削工事における留意すべき地盤について‐片福連絡線連壁出水事例を主として‐
1. はじめに片福連絡線の(仮称)野田阪神駅(現在は，JR東西線 海老江駅)として，開削延長365m にわたる駅部開削工事の北端部80m 区間の工事では，シールドトンネル工事の発進基地となる地下4層の駅を構築していた．計画掘削深度の床付面まで，あと数mで到達という段階まで掘削が進行したときに，平成4年4月3日に出水事故が発生し，地表部でも周辺地域で地盤沈下が発生し，民家に被害が発生した．なお，同様のトラブル事例が，昭和50年9月に，大阪駅前第2ビル建築現場で発生していることから，併せて紹介しておくこととする．
少し古い話になるが，これらの事故の対応で判明した調査結果について，「災害は忘れた頃にやってくる」ことから，地盤調査技術者向けに，開削工事における留意すべき地盤として，臨海平野における下部沖積砂質土層を紹介する．

2．対象地域の地盤と施工状況について(1) 対象地域の地盤
現在はJR東西線として開通している海老江駅周辺(図‐1，当時は(仮称)野田阪神駅)で，地下4層の駅を建設するために，開削工事が行われていた．この地域の地盤構成は次のようであった．
①地表から順に表土，上部沖積砂層(As1層，N値≦20)，沖積粘土層(Ac1層(N値=0～5程度)，Ac2層(N値=5～10程度))，下部沖積砂質土層(As2層)，上部洪積砂礫層(Ug1層，N値≧50以上)，上部洪積粘土層(Uc2層，N値=10前後と硬質)および下部洪積砂礫層(Ug2層，N値≧60)であった．
②特に問題となった地層は，下部沖積砂質土層(As2層)であり，複雑な堆積環境からなる流動性の高い砂を含む被圧滞水層である．その下位の上部洪積砂礫層(Ug1層)は，250kN/m2以上の高い被圧地下水を有している．また，下部洪積砂礫層(Ug2層)は，G.L.‐43m付近より以深にあり，N値≧60とよく締まっているが，この層も400kN/m2以上の被圧地下水を有している．
(2) 施工状況
開削工事は，掘削幅＝16.5～22.5mで，掘削床付面＝GL‐24.1(一般部)～26.9m(シールド発進立坑位置)と，比較的深い掘削が行われていた．また，下位のUg1層，Ug2層ともに前述したように，高い被圧水位を有していた．したがって，Uc2層の盤膨れ対策として，分割掘削とグラウンドアンカーを組合せた工法が採用されていた．
工法の手順(図‐2～図‐3)は以下の予定であった．
①Ac1層を，生石灰杭で地盤改良し，ブロック境界に鋼矢板による仕切土留工施工後，GL‐16.6mまで掘削．
②GL‐16.6m以深では，1～4ブロックに分割し，1，3ブロックにグラウンドアンカーを打設し，Ug2層の被圧水圧に抵抗できる残土荷重を2，4ブロックに残し，先行ブロック(1，3ブロック)を計画底面まで掘削し，下床版を施工(なお，土留工は，連続土留壁(泥水固化壁工法))．
③Ug2層に定着したグラウンドアンカーを緊張し，下床版に締結．
④盤膨れに抵抗する力をアンカーで補いながら，後攻の2，4ブロックを計画底面まで掘削する予定であった．

図-1 調査地案内図 (元図：(独)産業技術総合研究所に加筆)（← 濃尾地盤のD3Lc層）(参考：泥水固化壁のH鋼仕様)(H鋼：506×201mm，48cmピッチ)

3．出水事故の発生と現場での緊急対応措置について(1) 発生した出水事故状況
施工手順の3ブロック内のGL‐21.4m付近を掘削中に，隣接する2ブロックとの境界と土留め壁との偶角部から出水が始まった．掘削土の埋戻し等の対処を試みたが，次第に出水量が増大し，細砂を含む黄色の出水で掘削面が湛水された(写真‐1)．
これらの結果，地表部では国道2号線北行き車線の西側の歩道やこれに隣接する民家において，地盤沈下に伴う家屋の変状が生じることとなった．(被害状況：最大沈下=25cm，範囲：出水ヶ所から西側80m程度，東西100m程度，結果的に，34家屋の応急補修)
緊急交通対応として，直ちに北行き2車線の内の1車線を通行止めとし，歩道の迂回を確保するなど行って，交通の安全を確保した．本
トラブルによる出水は，当初1m3/min～最大9m3/minとなり，20,000m3の湛水となった．また，流入した土砂は，350m3(図‐4)にも及んだ1)．
(2) 緊急対応措置について緊急対策措置としては，以下の手順となった．
①隣接工区の揚水井(Ug2層)から，坑内へ5～6m3の注水作業を行っ

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図-2 調査地付近の構築断面図1）を修正・加筆

図-3 調査地の掘削断面の概要2)

坪田邦治

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開削工事における留意すべき地盤について‐片福連絡線連壁出水事例を主として‐て，坑内外の水位差を減少させ，流入する水の勢いを抑制した．
②坑外から止水と地盤沈下の拡大を防止するために，最初に薬液注入工(一次注入)を行った．
③オールケーシング(φ65cm)で，大口径ボーリングマシンにより GL‐29m(Ug1層上部)迄の掘削を行った後，生コンクリートを投入(二次注入，3孔実施)するなどの対策を講じた．基本的には，この1本目の生コン注入によって，出水量が大幅に低減されることとなった．
④止水を十分行うために，出水ヶ所を中心に南北10m程度，東西3.7mの範囲で水ガラス系の溶液型薬液注入(三次注入)が実施された．結果的には，③の対策が大きな効果があったとされている3)．

写真‐1 出水事故状況2)

4．大阪駅前第2ビル建築現場における異常出水の発生
大阪駅前第2ビル現場の事例では，昭和50年9月，地下の掘削が地下4階部分のGL‐20～23m付近まで進み，掘削完了(GL‐23～25m)まであとわずかのところで，連壁の継手部に接する掘削地盤面から建物内部に漏水が始まった．直ちに止水対策が講じられたが，水とともに土砂が流入し，周辺の地表面が沈下し始めた．沈下の影響範囲は，建物の南側およそ30×40mに及び，これに伴って16棟(29世帯)の家屋に傾斜等の被害が発生した．また隣接する国道2号線の陥没は，最大1.46mに達した．推定によれば，建物内への累計流入水量は約30,000m3，流入土砂量は約550m3と報告されている(図－5) 3)．

5．開削工事において留意すべき地盤についてここで示した2つの事例を参考にすると，
図－4 流入した土砂の形状
臨海平野の市街地における開削工事(図‐5)において，留意すべき地盤として，“下部沖積砂質土層”が浮き上がってくる．この地層について，解説してまとめとする．
(1) 地下水の分布パターン①上部沖積砂質土層(自由地下水層)②下部沖積砂質土層(不規則に分布する砂層が有する第1被圧水層)③洪積第1砂礫層(Ug1層：天満砂礫層と呼ばれる第2被圧地下水層)(2) 下部沖積砂質土層の工学的特性問題の地層である“下部沖積砂質土層”は，地形的にも地下水を集水しやすい環境にあることが推測され，下記の分布特性を有する．
①削剥された天満砂礫層の谷部を埋積するように堆積しており，上位の沖積粘土
野田阪神駅(1992年)
大阪駅前第2ビル(1975年)
層と下位のUg1層との間で，層厚H=0.53)を加筆・修正
図－5
野田阪神駅と大阪駅前第2ビルの近似性～3.0m程度で狭在し，細砂主体で，小礫を一部で含み下記の特性を有する．
特に流動化し易い範囲（As2層の特性）＊高い地下水位 (または水頭差)，wn=20～40%（Uc≧3.5）＊75μ以下の細粒分含有率 20≦Fc≦40%＊均等係数
30≦Uc≦90 (粒度配合良好)＊透水係数
1.5×10‐5≦k≦1.2×10‐3(m/s)②淡水域～海水域に移行する漸移的な堆積環境にあり，海浜性の均等粒度でルーズな特性(N値≒15～25)を有する．
③比較的含水比が高く，ボーリング掘削中に孔内泥水の逸水や孔壁崩壊が認められる．
④事故が発生したヶ所では，事後調査によって，この下部沖積砂質土層(As2層)が欠如していることも判明している．
図‐6 当該地の沖積砂質土層の粒径加積曲線
参考・引用文献
1) 公益社団法人 地盤工学会関西支部，トラブル事例分科会 WG3開削グループ編：開削工事におけるトラブルについて，pp.2‐3～2‐4，2013年3月
2) 日経コンストラクション編：‐建設事故‐重大災害70例に学ぶ再発防止策‐：片福連絡線連壁出水，pp.78～81，2007年8月
3) 柴田 徹：関西における地盤問題から，社団法人 土質工学会関西支部編 ，三十周年記念誌，pp.99‐104，1988年11月

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坪田邦治