サワダ建築事務所
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地盤調査
地盤調査とは、土地を地質学的と土質工学的に調べる事を言います。
地質学は、土地地盤の深部を調べ、土質工学は、土地地盤の比較的浅い所を調べます。

中、低層住宅建築に直接関係が有るのは、土質工学の方ですが、地質学を抜きにして建築設計をするのは、危険です。双方のデーターと資料を合わせて、検討する事が、もっとも安全な建築設計といえます。

建物が地盤に与える影響

中、低層住宅の場合、建物と基礎の荷重が地盤に与える影響深度は、一般的に10メートルまでと、言われてます。10メートルまでの地層にN値3以下、1平方メートルの地耐力が3TON以下の層が見つかれば要注意です。
国土交通省の一般住宅向けの軟弱地盤の判定基準は、基礎の底盤から2mまでの層にスェーデン式サウンディング調査の結果、100kgの荷重で自沈(回転をあたえないでそのまま沈む)する地層があるか、2m〜5mに50kgの荷重で自沈する地層がある場合は、適切な地盤補強をするように指導しています。

実際に固い地盤(支持層)まで、調査して見ないとわかりません。

よく現状の建物を解体して建て替える時に前の家は大丈夫だったから、今度の家も大丈夫だと耳にしますが、実際には解体の時に基礎底盤よりも深い部分まで土を攪拌していますし、浄化槽などがあると撤去のため、深い部分まで堀下げてあります。

また昔の家と違い、現在の住宅は設備関係1つを取り上げても家の重量が重くなっている事が多いので十分な検討が必要です。

●N値
N値とは、標準貫入試験JIS A 1219)によって求められる地盤の強度等を求める試験結果(数値)で
  ある標準貫入試験値とも言う。その定義は『質量63.5±0.5kgのドライブハンマー(通称、モンケン)
  76±1cm自由落下させて、ボーリングロッド頭部に取り付けたノッキングブロックを打撃し、ボーリン
  グロッド先端に取り付けた標準貫入試験用サンプラーを地盤に30cm打ち込むのに要する打撃回数』である
N値が大きいと硬くて良い地盤で、N値が小さいと軟らかくて悪い地盤といえ、粘性土はN値4以下、砂質土はN値10以下が軟弱地盤です。マンションなどの建物を建てる際は、杭基礎を支持層まで打っていますが、支持層とは、N値が50以上の層が5m以上確認できた地点のことであり
古い地層ほど深い位置にあり頑丈で硬い地層なので、日本建築学会の建築基礎構造設計指針によるとN値が50以上の層が5m以上が支持層と定義されています。
ちなみに、ボーリングをしなくても算出できる
スウェーデン式サウンディング試験結果から
N値に換算した指標が換算N値です。また、N値が小さい地盤の地域は、液状化による地盤沈下の可能性がある土地といえますので、N値が小さい地盤の地域に一戸建てを建てる場合は、地盤調査し地盤改良をしたり、N値が高い地点まで杭基礎を打つ必要があるでしょう。

スウェーデン式と標準貫入試験

 


  標準貫入試験(SPT試験)・・・中規模以上の建築物(ビル、マンション)、土木構造物の計画に際して実施する。
○ 建物の基礎工法を選択するのに適した調査
○ 一定の力でパイプを30p地中に貫入させる
  ための打撃回数(N値)を求める
○ 50mの深さまで調査可能で、敷地内の数箇
  所を計測
○ 打撃回数が多いほど硬く締まった地盤
○ 最低でも1箇所20万円〜 
 

  標準貫入試験(SPT試験)  


  スウェーデン式サウンディング試験(SS試験)・・・
  戸建住宅)建築物の計画に際して実施する。
○ 軟弱地盤を見つけるのに適した調査
○ ロッド(鉄棒)を地面に貫入して、その貫入抵   抗を測定することで地盤の強さ(Nsw)を求
  める
○ 非常に硬い地盤やその他の原因で貫入不能
  とならない限り、深さ10mまで計測可能
○ 回転数が多いほど硬く締まった地盤
○ 1棟分(計画建物の四隅)4箇所で5〜7万円   程度。 スウェーデン式サウンディング試験は簡易
  な試験で、測定結果により“軟弱の可能性有り  ”と思われた場合は、更に詳細な試験である   標準貫入試験を行う。 
 

  スウェーデン式サウンディング方式  


 

  戸建住宅を新築する場合、上のN値が、砂層で10以下の場合は、何らかの液状化対策をした方が
良いとされています。(いろいろな条件はあります)


土の分類と判別
土はいろんな大きさ、形をもった集まりであり、土粒子の間隙には水・空気が含まれています。
土粒子を粒径によって分類すると次のようになります。
地盤が軟弱地盤か安定地盤かと、いうことは土粒子の間隙の水(含水比)と空気(空隙)の割合で決まります。

水と空気が多い程、軟弱度が増し、逆に少なくなる程、堅い地盤になりま

●ボーリング調査
土質調査の為の標準貫入試験は、日本工業規格(JIS-A-1219-1995)で規定されている方法によって、現位置における土の硬軟、締まり具合の相対値を知るためのN値を求めます。

標準貫入試験とは、ボーリング孔を利用して、ロッドの先端に直径5.1cm、長さ81cmの標準貫入試験用サンプラーを付けたものを、質量63.5kgのハンマーで75cmの高さから自由落下させ、サンプラーを30cm貫入させるのに要する打撃回数N(N値)を測定する試験です。

標準貫入試験は、ボーリング孔を利用して行う為、我が国のような複雑な地盤条件にも適応する試験として広く普及、定着しています。又、N値を元に他の工学的性質との関連が数多く検討され、最近では地盤の性状に関するほとんどの事項がN値と関係づけられてます。


調査試験方法
1、ボーリング(所要の深さまで掘削)して孔底のスライムを取り除きます。

2、ボーリングロッドを引き上げ掘削用ドリルビットを取りはずし、サンプラーをロッドに接続して静かに孔底に降ろします。

3、ロッドの上部にノッキングヘッド及びガイド用のロッドを付けます。

4、ロッドとサンプラーの自重で沈下した場合、自重沈下量を記録します。

5、ハンマー(63.5kg)をノッキングヘッドに載せます。

6、ハンマーを載せて沈下した場合、自重沈下量を記録します。

7、所定の深さを確認した後、落下高さを小さくしたハンマーの打撃で静かに15cm打ち込みます。(予備打ち)

8、打撃1回ごとの累計貫入量を記録しながら、30cm貫入に要する打撃回数=N値を測定します。(本打ち)

9、さらに約5cm打ち込みます。(後打ち)

10、サンプラーとロッドを地中で回転させサンプラー内の土と地盤を切り離してサンプラーを引き上げます。

11、ドライブシュー、コネクターヘッドをパイプレンチで取りはずし、スプリットバレルを二つに割ます。

12、資料土の長さ測定と、土質種別、色調、含有物などの観察をして記録します。

13、資料土を容器に採取し、所要事項を注記したラベルを張ります。

以上で1工程が終了です。通常1m毎に資料土を採取します。10mの標準貫入試験では、1から13の工程を10回繰り返します。

通常、3階建て住宅までの場合、費用面から考えてスウェーデン式サウンディング試験で十分です。高いヨウ壁などを作る場合は、役所から構造計算書の提出要請があります。その時の添付書類で標準貫入試験のデーターが必要になります。
ボーリング柱状図からN値の見方

●スウェーデン式サウンディング試験(SWS)
(通常、家の四隅と真中の5ポイント調します)

調査費用は1か所2万円、5か所で10万円程度。

スウェーデン式サウンディング試験は、北欧のスウェーデン国有鉄道が1917年頃に不良路盤の実態調査として採用し、その後スカンジナビア諸国で広く普及した調査を、1954年頃、日本国の建設省が堤防の地盤調査として導入したのが始まりです。

1976年には、日本工業規格 JIS A 1221に制定され、場所を選ばない事と(最低1Mの幅が有ればOK!)調査費が安いと言う点で現在では、3階建てまでの住宅の地盤調査のほとんどがスウェーデン式サウンディングによって実施されています。

調査方法は、先端に33mmのスクリューポイントを鉄棒(ロッド)に、取り付けて 50kg;75kg;100kgと荷重を掛けた時点で静止状態による沈み込み(自沈)が無ければロッドを回転させ、25cm貫入するのに半回転(180度)で何回、回ったかで換算N値と支持力を算出します。

ただ砂質土と粘土では、計算式が異なりますので同じN値でも、砂質土の方が支持力と相対密度は低くなります。

●全自動機械スウェーデン式サウンディング試験

JIS規格で定められたスウェーデン式サウンディング試験調査方法をベースに、独自の改良を加え自動調査機を開発しました。

これにより、調査の信頼性と作業能率が大幅にアップしました。

調査方法の基本は従来通りですが、荷重の掛け方を油圧方式にする事により、 50kg;75kg;100kgと荷重をレバーひとつで簡単に切り替えれます。その事によって、さらに微妙なデーター収集も簡単に出来るように成りました。

回転方法も従来は、2人掛かりで回していたのを、原動力のモーターの回転を利用して回すので疲れる事無く、貫入具合や土質などの観察に専念出来ます。

また半回転(180度)を示す自動カウンターが付いているので、回転数を間違える事も有りません。


手動(従来通り)スウェーデン式サウンディング試験全自動機械が搬入不可能な場所や解体前の宅地では、従来の手回しによる調査を行います。

 (調査の手順)

@図面で建物の配置を見て検討して調査ポイント(通常5P)を決めます。

A鉄の棒(ロッド)が垂直に立てれる様に調査ポイントに約30cmの穴をあけます。

B鉄の棒(ロッド)に鉄製のおもりを支える受け皿(クランプ;重さ5kg)を固定します。

C受け皿(クランプ;重さ5kg)に鉄製のおもりを10kg2枚、25kg3枚を順番に乗せていきます。すべて乗せ終わるとスクリュウポイントに、かかる荷重は
100kgに成ります。

D静止した状態で100kgの荷重を掛けてもロッドが沈まない時は(自沈無し)ハンドルを回転させて、ロッドが25cm沈むのに半回転(180度)計算で何回、回ったかを記録していきます。

Eロッドの長さは1mなので下まで沈みきってしまうと、おもりと受け皿とハンドルを卸して1mの長さのロッド(ネジ式に成っている)を取り付けて、3から6を繰り返し行います。

F調査完了の基準

 {N値20以上の支持層を確認した時}

 {5m以上の安定層を確認した時}

 {調査深度が10mを越えた時}スウェーデン式サウンディング試験方法で信頼出来るデーターの限界は、10mまでといわれています。
10mを越えると100kgの荷重がダイレクトにスクリュウポイントに伝わりにくく成って来るためです。

Gロッドを引き抜き、土質のチェックと水位の有無を調べます。


地盤改良
住宅用の普通の基礎(50kN/m)であれば基礎の下方1mではその荷重は約5分の1程度しか伝わっていません。つまり、基礎下に仮に1mの表層地盤改良を施工するとすれば、その下の地盤支持力が10kN/m以上あれば、十分にその建物を支えることができるわけです。

※50kN/m2というのは、1平方メートルあたり約5トンの圧力の単位です。
改良効果のメカニズム
 原地盤での力の伝わり方をパチンコ玉を使って説明すると、次のA図のようになります。
 パチンコ玉を1列に5段積み上げておき、ある玉を10の力で押します。その下の玉には半分の力が伝えられ、その下の玉はさらにその半分が伝えられます。一番下の玉には初めに加わった地点の直下でも40%程しか伝わらずだんだん力が小さくなっていることが判ります。
 このように下に行くほど力が拡散し、その力が小さくなってゆくことを応力の地中分散と呼んでいます。
 パチンコ玉の1個1個が接着剤で固く結合しているとすれば、その地中分散効果はさらに大きくなりますから、左のB図のようになり、力は改良地盤の中を横方向に大きく分散します。
 地盤改良では、固化材によって土粒子を結合させることで同じ効果をねらっているのです。
 また改良地盤は上層が固く下層が軟らかい2層地盤となり、単一地盤に比べて、より下方まで応力が伝わりにくい構造を持つことになります。
(A)原地盤の応力の分散
(B)改良地盤の応力の分散
単一地盤 2層地盤
振動も伝わりにくく、地震にも強い!
 表層地盤改良をすると振動が伝わりにくくなります。交通振動の大きな道路や電車の沿線ではかなりの効果を発揮します。また地震の時の揺れも幾分抑えられ、液状化現象などにも効果があることが分かっています。
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