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現場の失敗と対策 このコンテンツは現場で働く皆さんの参考としていただきたくよう、実際の施工にあたっての失敗事例と対策を記載したものです。土工事、コンクリート工事、基礎工事の3分野を対象として事例を順次掲載していきますので参考にしてください。

土工事4)山留め他

山留め掘削中にパイピング出水で周辺地盤沈下

2016/11/29

工事の概要とトラブルの内容

築工事の山留め掘削(床付け深度GL-8m)において、深さ6m~8mを掘削中に、敷地内南側の山留め壁の中央付近から砂分を含んだ大量の出水が発生した(図1)。出水箇所の山留め壁は深さ14mのソイルセメント柱列壁で、設計では土丹層に4m根入れされていた。応急対策として「土のう」を積み上げて出水を止めようとしたがあまり効果はなく、パイピング現象に伴う周辺地盤の沈下(最大10cm程度、影響範囲は3m程度)が認められた。やむを得ず掘削範囲に水を張って出水を抑えてから(図2)、原因の究明と対策工法の検討を行った。

  • 図1 土質柱状図と出水トラブル発生状況図1 土質柱状図と出水トラブル発生状況
  • 図2 応急対策と周辺地盤沈下図2 応急対策と周辺地盤沈下

原因と対処方法

水原因としては、山留め壁の品質不良(欠損)の他に、山留め壁の根入れ不足(土丹層の不陸、想定外の透水層の存在等)が考えられた。そこで、必要に応じて止水対策の薬液注入工法が施工できるように段取りした上で、合計7本のボーリング調査(No.5~No.11)を実施した。その結果、設計時点のボーリング調査(敷地四隅のNo.1~No.4)では土丹層はほぼ水平であると判断していたが、実は敷地南側では土丹層に凹状の不陸があることが確認された(図3)。また、オールコアサンプリングした土丹には薄い砂層が挟在していて亀裂も多く存在することが分かった。出水の原因は、これらの要因によって山留め壁に沿ったパイピング現象が発生したためであると推測された(図4)。

対策工としては、まず南側山留め壁の外側で実施したボーリング孔No.6を利用して、水ガラス系の薬液注入を行った。そして、ボーリング孔No.6の両側に2m間隔で1本ずつ薬液注入工を追加した。(2mピッチで合計3本の薬液注入を施工した。)

  • 図3 ボーリング調査位置と土丹層の想定深度図3 ボーリング調査位置と土丹層の想定深度
  • 図4 パイピング発生のイメージ図図4 パイピング発生のイメージ図

同様の失敗をしないための事前検討・準備、施工時の留意事項等

回の出水トラブルは、山留め壁根入れ部の土丹層に想定外の不陸が存在したことが原因であった。 近年、支持層傾斜の見落としによる基礎杭の支持力不足が社会問題化したこともあり、事前に複数のボーリング土質調査を行う事例も増えてきている。しかし、施工段階で局所的に傾斜角が45°を超えるような地層の不陸が見つかることもあり、敷地の四隅で調査を実施したからといって安心してはならない。標準貫入試験の調査不足を補うために、比較的安価でありながら支持層確認ができる動的コーン貫入試験(JIS化に向けた作業中)等のサウンディングを追加で実施することも考えられる。なお、周辺の工事記録等も施工前に調査しておくことが望ましい。

そして、山留め壁の施工時には地層の変化等を見落とさないよう細心の注意を払うことが大切である。具体的には、掘削機の施工管理データ(回転トルクや電流値等)や排土の性状、そして施工時の異常(たとえば転石や地中障害物によると思われる音、衝撃、振動等)の発生位置は克明に記録しておく。

土丹層については、難透水性層として扱われることもあるが、亀裂、挟在砂層、被圧地下水の存在が確認されることもあるので掘削工事では注意する必要がある。

止水対策として用いた薬液注入工法では、注入圧の設定に留意する。通常のグラウト工事等ではかなり高い圧力(例えば1 MPa≒10 kgf/cm2程度)で薬液注入が行われるが、それではかえって「みずみち」が拡がって漏水がひどくなることもある。うまく止水できたとしても、山留め壁に過大な圧力がかかり、場合によっては切梁の座屈を招きかねない。山留め壁の漏水対策としての注入圧力は、その深度での注入が可能となる圧力+0.2 MPa(≒2 kgf/cm2)程度がよいといわれているが、できれば計測管理も行いながら、現場状況に応じて適切な圧力を設定すべきである。

「現場の失敗と対策」編集委員会

編集委員会では、現場で起こりうる失敗をわかりやすく体系的に理解できるよう事例の形で解説しています。みなさんの経験やご意見をお聞かせください。

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