地盤の窓口|ボーリング調査・平板載荷試験・井戸掘削

ボーリング調査(標準貫入試験)とは

ボーリング調査とは、正確には地層構成の調査や土の採取及び標準貫入試験などを行うための孔を掘ることです。 標準貫入試験とは、ボーリング調査で掘った穴を利用して、土の硬軟や締まり具合、土の種類や地層構成を調べるための試験です。 実際はボーリングと標準貫入試験は別物で、標準貫入試験はボーリングと併用の場合が多く 「”ボーリング調査” = ボーリング + 標準貫入試験 」と解釈されていることが多いです。



調査方法

機械ボーリング

ロータリーボーリング機械を用い、掘削孔径は、φ86から114mm程度が一般的です。

ボーリングマシン設置図 ボーリングマシン設置風景

図1 ボーリングマシン設置状況


ロータリー式ボーリングは、ロッドの先端に取り付けられたドリリングビットの速い回転と給圧により、土や岩を切り削り、粉砕しながら穴を掘り進み、堀屑は、掘削液または清水の循環によって、孔外に排出させるボーリング方法です。


標準貫入試験

標準貫入試験概要図

図2 標準貫入試験概要図

試験深度まで掘削した後、試験用サンプラーをロッド先端に接続し、孔底に降ろします。 予備打ちによりサンプラーを15cm貫入させた後、落下高を75cmの高さから、ハンマー(63.5kg±0.5kg)の自由落下による本打ちを行います。 サンプラーが30cm貫入するのに要した打撃回数が、N値として記録されます。 また、打撃回数が50回を越えても30cm貫入しない場合は50回で終了とし、その時の貫入量とともに終了します。 試験終了後はサンプラーを地上に引き上げ、採取した地質試料を観測記録し、各層の代表的試料を容器に納めて地質標本とします。



N値とは?

N値とは、標準貫入試験で重り(63.5±0.5kg)を76±1cmの高さから、自由落下させ標準貫入試験用サンプラーが地盤に30cm打ち込まれるのに要する打撃の回数の事です。 「標準貫入試験」はN値の計測と乱した試料(土)の採取を目的とし、ボーリングと併用して行われることがほとんどです。 詳細はJIS A 1219「標準貫入試験方法」に規定されています。 「標準貫入試験」からN値の深度分布が計測され、それを基に地盤の硬さや締まりの程度を読み取ることが出来ます。N値は地盤の硬軟を定量的に示す数値として最も利用されている数値の一つです。





平板載荷試験とは

平板載荷試験とは、基礎を設置する深さまで掘削を行い、試験地盤面に対し基礎に見立てた剛性の強い載荷板(直径30cmの円盤)を置いて実際の建物の重量に見合う荷重を段階的に載荷して沈下量を測定し、地盤の極限支持力や地盤反力係数などを求め地盤が安全に支持する力を判定する試験です。荷重を載荷する際は反力荷重が必要となり、状況に応じて鉄板やバックホウなどを用いため、比較的短時間に地盤の支持力を直接的に測定できる利点がありますが、作業スペースがやや大きいことが短所です。 構造物の設計荷重確認を目的とする場合、試験最大荷重は設計荷重の 3 倍以上に設定し、載荷方法には段階式載荷 (1サイクル) と段階式繰返し載荷 (多サイクル式) があり、目的に応じて載荷方法の選択を行います。
※地盤の支持力を表す指標の一つである支持力係数を求める為に行います。



計測装置概略

平板載荷試験計測装置概略図平板載荷試験計測装置概略図

載荷装置拡大図
載荷装置拡大図




試験方法

1.試験位置の選定
載荷試験は、構造物の種類、規模、基礎の大きさおよび支持地盤の土層構成などを十分に検討し、地盤を代表しうる地点を選定して行います。

2.試験地盤面の整形および養生
試験地盤面は載荷板の中心から1m以上の範囲を水平に整地します。ただし、最終的な整形は地盤の変化や乱れを避けるために試験直前に行います。また、試験地盤面の状況は十分に観察しておきます。載荷板を置く部分は、地盤を乱すことのないよう水平で平滑な面に整形します。試験地盤面は試験期間中地盤の状態が変化しないように養生します。

3.載荷板の設置
載荷板は仕上げ整形した試験地盤面に水平で一様に密着するように設置します。載荷板の設置に際して特に留意しなければならないことは、載荷板そのものを水平に設置することです。載荷板が水平に設置されていない状態で試験を実施すると、載荷板の低い方向に応力が集中し、試験地盤固有支持特性を得られないことになってしまいます。

4.載荷装置の組立て
載荷装置は、ジャッキ、支柱、載荷ばりおよび反力装置(重機など)から構成され、載荷板に偏心荷重が加わらないように組立てます。載荷装置としては次のような条件が必要となります。

• 計画最大荷重に対し、120%以上の載荷能力を持つ構造であること。
• 載荷重を無理なく各部に伝達し、載荷板に偏心荷重が作用しないような構造とすること。
• 荷重を安全に操作でき、かつ、無負荷に近い状態にもできること。
• 気象の変化や載荷板の沈下によって支障が生じないこと。
• 装置全体が、組立て・試験・解体等の作業が安全に実施できる構造であること。

5.載荷方法 載荷方法は、戸建住宅建築の場合、測定の目的が地盤の支持特性の把握にあるため、1サイクル方式が一般的に行われています。載荷は第1段階の荷重を越えない範囲で予備載荷を行った後に下記の様に行います。 • 荷重は、計画最大荷重を原則として8段階以上に等分割して載荷します。 • 荷重の増減は、速やかに一定速度で行います。 • 荷重保持時間は30分程度の一定時間とし、除荷及び再載荷については、5分程度の一定時間とする。

6.沈下量の測定
沈下の測定は、各荷重段階において所定の荷重に達した後、原則として経過時間0分、1分、2分、5分、10分、15分、20分、25分、30分とし、最大荷重載荷後は、5分間隔で各荷重を段階ごとに順次減圧して荷重の戻しに対する沈下量の復元を測定します。 沈下量は、載荷板の4隅から基準梁に設置した4個のダイヤルゲージで1/100mm単位まで読み取ったものの算術平均値とします。




井戸(さく井)とは

地面に穴を掘り、穴の中に地下水を集めて利用する施設で、水脈まで掘れば、豊富な地下水が半永久的に利用できます。しかし、 井戸 と言えば、大きな孔・穴が開くと、想像される方もいらっしゃるかも知れませんが、実はコンパクトなものなのです。また、一般的に深さが30m未満の井戸を「浅井戸」、30m以上を「深井戸」と言います。

主な用途

工場、消雪、ビニールハウス、畑、家畜、池、銭湯、学校、事務所、ショッピングモールなど水を大量に使用する場所。 また、個人住宅でも飲料水や雑用水用。特に近年では老人ホーム(施設)・病院等に設置されることが増えています。

ボーリング井戸(深井戸)

ボーリングマシンを用いた井戸で、地中に穴をあけ、ケーシング(井戸パイプ)を挿入します。 10mの浅井戸から500m以上の深い水脈まで施工可能で、地表の影響を受けにくいので、 より精度の高い井戸が仕上がります。
戸の径は、φ50mm~150mmまでが一般的なサイズで φ500mmの大口径井戸を設置する場合もあります。

井戸水画像1 井戸水画像2
【井戸水(地下水)のメリット】
地震で水道水が使えなくても井戸水(地下水)なら使える。
飲料水として使える水質なら水道代がタダ。
日頃から備蓄用としても大きな容器等にためておける。
冬は冷蔵庫で冷やさなくても冷たい水がすぐ飲める。
水質や水に含まれる成分によっては市販水を買う必要無し。
ニオイや味が水道水とは全く異なる。
【井戸水(地下水)のデメリット】
水を汲み上げる装置が電気式だと地震で停電になると水が使えなくなる。
水質によって水道水ほど長期保存はきかない。
鉄分が含まれていれば蛇口や湯沸かし器が錆びやすくなる。
鉄分が含まれていれば洗濯物が黄ばむ。
カルシウムが含まれていれば管が詰まりやすくなる。
水質によってメリットとデメリットが異なる。
水脈がズレたり水が枯れると水が出なくなる。

井戸工事の流れ

【仮設作業】
掘削位置にさく井機械(櫓・機械器具搬入組立等)を設置します。
場所によっては敷き鉄板等が必要になることもあります。

【掘削作業・ケーシング挿入】
コンプレッサーから圧縮空気を送り、先端の掘削ビットをピストン作動させることにより打撃を与え地層を砕き、同時にケーシングを打ち込み掘削していくエアーハンマー工法と言う方法で作業を行います。

【仕上げ作業】
ケーシング内をエアーリフト洗浄により掘削中に高圧空気を送り込んで洗浄します。
スクリーンの範囲の泥壁を排除し、地下水の導入を図ります。

【揚水試験】
揚水試験はどのくらいの水量があるかを調べるために行います。
予備揚水試験→段階揚水試験→連続揚水試験→回復揚水試験の順で実施します。

【水質検査】
ご要望があれば実施します。

【仮設撤去】
さく井機械・揚水試験用ポンプ等を撤去します。

【完 成】