現在、SWS試験は、住宅の地盤調査としてなくてはならない存在です。しかし、住宅の品確法が施行される以前は、一部のハウスメーカーだけがSWS試験を利用し、多くの住宅は地盤調査を行うことなく建てられていました。
残念ながら、その頃の経験を引きずっておられる建築士や工務店関係者も多いようにですが、そのような方の中には、SWS試験さえしていれば十分だと考えている方もおられるようですね。昔は何もしていなかったのだから。
しかし、私は、ブログや動画を通して何度も申し上げているように、SWS試験だけでは不十分な場合が多々あります。そのような敷地で、無謀な経済性の追求を行うと、住宅が自重で不同沈下したり、地震時に擁壁が倒壊したことで住宅が傾くなどの被害が出ます。
ここでは、家を傾けたり、地盤改良工事を失敗したりしないために、SWS試験の上手な活用方法について考えていきます。
世の中には様々な地盤調査方法があります。建築基準法で挙げられている「支持力計算に利用できる調査方法」は、10個くらいあったと思います。SWS試験は、その中の「静的貫入試験」に当たります。
SWS試験の優れた点は、試験手順が非常に単純で、計測器が不要な点です。スクリューポイントが地中に25㎝貫入するために必要な荷重とスクリューポイントの半回転数だけ計測すればよいので、とても簡単に地盤の貫入抵抗を数値化できます。
現在では、全自動型の調査器が普及していて、さらに試験は簡単に行えるようになっています(図⁻1参照)。
SWS試験は、試験装置が全自動化されたことで、生産性が向上しました。深度10mまでの調査なら、1か所1時間もかかりません。このため、敷地内の4から5か所の試験を、半日程度で実施することが可能です。
住宅の自重は比較的軽いので、沈下量の絶対量よりも、沈下量の相対量(傾き)が大きくならないように注意する必要があります。このため、住宅の四隅(できれば中央も)等、1敷地内の多点で計測できる調査方法は、非常に有効です。
ボーリング調査の実施には2名の調査員が必要ですが、SWS試験の実施には、全自動計測器を用いれば1名の調査員で対応できます。このことは、試験費用の抑制につながります。
試験費用の低価格化は、調査精度の低下をもたらしていると思われますが、試験自体の生産性の高さは、地盤調査にとっては大きな強みです。
SWS試験が不得意なことがいくつかあります。
試験結果に大きな影響を与えるのは、非常に軟弱な地盤を対象とした試験を行う場合です。図⁻2に示すように、軟弱な地盤の場合、スクリューポイントが押し広げた試験孔が、試験中にふさがっていき、ロッドと接触してしまいます。これによって、ロッドと地盤の間に周面抵抗力が発生し、試験結果を過大評価することになります。
SWS試験は、住宅の相対沈下量の大きさを予想するために行う試験ではありますが、軟弱地盤を対象とした場合に不具合が生じるということは、実に不都合なことです。
SWS試験では、土試料を採取することができません。しかし、試験装置メーカーは、SWS試験によってできた孔を利用した土試料のサンプラーを開発・販売しています。
しかし、このサンプラーは、地下水位以下の軟弱な地盤から「自然の状態の土」を採取できないことが明らかになっています。
図⁻3は、従来から土木建築分野で広く利用されている標準貫入試験時に採取した土とSWS試験孔から採取した土の細粒分含有率の比較結果を示したものですが、SWS試験孔から採取した土の細粒分含有率が、標準貫入試験で採取した土よりも、2倍程度大きいことが分かります。
SWS試験では、スクリューポイントを地中に押し込むための力は、最大でも1kN(100kg)しかありません。このため、スクリューポイントが多少硬い地層に到達すると、貫入することができなくなります。
100㎏を作用させても回転させてもスクリューポイントが地中に貫入しなくなった場合、ロッド頭部に専用キャップを装着して、これをハンマー等で打撃します。
スクリューポイントが地中障害物に当たっている場合には、比較的容易に試験を再開することができますが、このような無理な貫入を行うと、ロッドの鉛直性が失われ、試験結果が過大となることが考えられます。
なお、日本建築学会では、SWS試験での貫入抵抗の上限値を示していて、計測された値をそのまま利用しないよう訴えています。
【参考文献】
日本建築学会:小規模建築物基礎設計指針, pp.35-36, 2008.
2.に示したように、SWS試験にはできないことがあります。条件によっては、軟弱層を見つけることさえもできないし、貫通力がないので、支持層さえ見つけることができない場合さえあります。
このため、「できない」ことを自覚したうえで、できないことが地盤の評価に大きな影響を及ぼす場合は、「何で補うか」を考えることが重要です。
欠点だらけのSWS試験ではありますが、敷地内の複数個所で試験を行うことで、
少なくとも以下のことが分かります。このような測点ごとの調査結果の違いを比較的簡単に知ることができることは、SWS試験の最大の強みです。
・敷地内での軟弱層の厚さの違い
・敷地内での貫入抵抗の違い
・貫入が困難になる深度の違い
SWS試験のダメなことを色々と書きましたが、簡易な地盤調査方法の多くは、そのようなもので、足りないことが多いものです。ですから、足りない者同士で補い合います。
できないことに期待してはいけません。期待が大きいほど、取り返しのつかないトラブルを招きます(人に置き換えて想像してみてください)。
例えば、軟弱な地盤が連続することが分かっている場所では、SWS試験は、軟弱な地盤の特性をうまく確認できません。しかし、深部の硬い地層の出現深度は確認することが可能です。こんな場所では、SWS試験は、深部の硬い地層の出現深度とその貫入抵抗を計測することを目的とし実施し、軟弱な地層の把握には、土の試料採取で対応します。土の試料採取も、前述のように難しいのですが、土の色合いや水分の含まれ方等、「定性的な情報」を得るのには十分です。
このように、SWS試験が欠点のある調査方法であることを前提に地盤調査計画を立ていれば、SWS試験結果の欠点をカバーすることは十分に可能なのです。
人には得手不得手があります。
色々なビジネス書では、「組織を円滑に回すためには、スタッフがそれぞれの得意なことに集中できる環境を整えることだ」ということがよく書かれていますね。
地盤調査も全く同じです。
SWS試験だけに全てを押し付けていては、地盤調査として本来出すべき答えが適切に得られません。現在の、住宅分野での地盤調査の実態は、まさにそのような状態です。
得意と得意を組み合わせて不得意の影響を最小にする。そういう地盤調査のやり方を考えてみては如何でしょうか?
神村真