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孔内水平載荷試験ってなに?試験の目的と必要性について解説

2018-09-28

孔内水平載荷試験ってなに?試験の目的と必要性について解説

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安心して暮らせる家をつくるために重要な要素のひとつに地盤があります。家を建てる前の地盤調査は必ずおこなったほうがいいといわれています。なぜなら、地盤が弱い場所に家を建ててしまった場合、最悪家が倒壊してしまう危険性があるからです。

そんなときに地盤を調査できる方法があります。それが「孔内水平載荷試験」という方法です。この記事では、地盤調査の必要性や、孔内水平載荷試験を中心とした地盤調査の方法についてくわしく紹介していきます。

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なぜ地盤調査が必要なのか

そもそもなぜ地盤調査は必要なのでしょうか。
その理由は、地盤の弱い土地に家を建ててしまうと、家がかたむいてしまう「不同沈下」という現象が起こってしまうおそれがあるからです。

なぜ不同沈下が起こってしまうのかというと、地盤が家の重さに耐えきれずに、家が地面に埋まってしまうからです。
柔らかいクッションを頭の中に思い浮かべてみてください。そこに重い辞書を載せると、辞書がクッションに埋まっていく様子がイメージできると思います。不同沈下もそれと同じような現象です。

もし不同沈下が起こってしまったら、生活に大きな支障が出てしまう可能性があり、家を建て直すことにもなりかねません。
また、地盤が弱いことが分かった場合は、地盤改良の工事をおこなって地盤を補強することができます。安心して家を建てるために、孔内水平載荷試験などの地盤調査は必要なことなのです。

        なぜ地盤調査が必要なのか

主な地盤調査の種類

では、地盤調査をする場合、どのような方法でおこなわれるのでしょうか。ここでは、地盤調査で行われる3つの調査方法について解説していきます。

スウェーデン式サウンディング試験

スウェーデン式サウンディング試験は、鉄の棒にドリル状の部品を取り付けて、おもりを載せながらドリル状の部品を回して地面に圧力をかけておこなう地盤調査です。おもりの重さや回転させた回数によって地盤の強度を測ることができます。

また、一般の住宅を対象にもっとも多くおこなわれている地盤調査がスウェーデン式サウンディング試験です。調査コストも安く、手軽な地盤調査といえるでしょう。

ボーリング調査

ボーリング調査とは、標準乾乳試験ともいわれている、実績の豊富な地盤調査です。次の項で説明しますが、孔内水平載荷試験という調査方法と似た種類の地盤調査です。

ボーリング調査の方法は、まず機械で地面に8㎝ぐらいのボーリング孔(穴)を開け、サンプラーとよばれる筒状の部品を挿入します。
次にサンプラーの上からハンマーを一定の高さまで落下させて、サンプラーにハンマーが当たらなくなるまでに何回ハンマーが当たったかを測ることで地盤の強さを測ることができます。

スウェーデン式サウンディング試験よりも大がかりなため、調査コストもかかってしまいますが、そのぶん信頼性の高いデータが取りやすいことが特徴といえるでしょう。

表面波探探査法

表面調査探査法は、起震器とよばれる振動を発生させる装置と、振動に反応する検出器を地面に設置し、起震器から放たれる振動が検出器に伝わるまでの速さを測る地盤調査です。

表面波探探査法は、ほかの地盤調査よりも短い期間で地盤の強さを測定できるのが特徴です。ただし、調査担当者の技量によって左右され、調査コストも高いといったデメリットも存在します。

孔内水平載荷試験とは

孔内水平載荷試験とは、ボーリング孔内の孔壁をガス圧や油圧を使って圧力をかけ、孔壁の耐久度を測って地盤の強度を確かめる地盤調査のことをいいます。

圧力をかけ、ボーリング孔壁が崩れていなければ家を建てても問題ない地盤だということがわかります。費用はボーリング調査に比べて安くおこなうことができます。

      孔内水平載荷試験とは

孔内水平載荷試験でわかること

孔内水平載荷試験をおこなうことで以下の2つのことがわかります。

・変形係数
変形係数とは、土のひずみから測定できる変形に対応できる力の強さのことです。変形係数が高いほど変形しにくい地盤ということになります。

・水平地盤反力係数
水平地盤反力係数とは、地盤に水平方向の力を加えたときに測定できる力の強さです。水平地盤反力係数が大きければ大きいほど、水平方向にかかる衝撃に強い地盤であることが分かります。

 
では、なぜ水平方向の衝撃の強さを知る必要があるのでしょうか。それは地盤の耐震性の高さを知るためです。地震が起きると建物を支えている杭も当然揺れてしまいます。このとき、杭によって水平方向の力が地盤にかかることになります。

弱い地盤だと、杭の揺れが原因で崩れてしまいますので、孔内水平載荷試験をおこなって、地震の対策のための地盤改良が必要かどうかを確かめる必要があるのです。

孔内水平載荷試験の流れ

では、孔内水平載荷試験はどのような流れでおこなわれるのでしょうか。ここでは、孔内水平載荷試験の流れを説明していきます。

方法はそれほど複雑ではありません。まず、ゾンデとよばれる測定管を所定深度までボーリング孔に挿入します。つぎに、ガス圧を使って測定管に圧力水を注入し、孔壁に圧力をかけていきます。

そして圧力水で膨張した測定管の膨張量と、地盤に圧力を与えることによって生じた変形量を測定器で測るまでが孔内水平載荷試験の流れです。

あまりイメージがわかない方は、細長い筒の中で、水を入れた風船を膨らませているという想像をしていただくと分かりやすいかもしれません。

せまい筒の中でふくらませた風船は、筒を圧迫して窮屈な状態になることでしょう。このときの風船に入った水の量を膨張量、風船が筒を圧迫している力が変形量です。身近なものでたとえると、意外とわかりやすくなりますよね。

孔内水平載荷試験の流れ

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まとめ

家を建てる前の地盤調査は、安全な家づくりには欠かせないものなので、おこたらないようにしましょう。
もし、地盤が弱いまま家を建ててしまうと不同沈下のおそれがありますし、地震が起こったときに家が倒壊してしまう危険性があります。

地盤調査を依頼したい場合は、地盤調査のプロに孔内水平載荷試験の依頼をしてみましょう。地盤の耐震性がわかりますし、地盤調査のプロが、地震が起きても崩れないような地盤づくりを支援してくれることでしょう。

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