今月は、色々な地盤補強工法の使い方（適用範囲）と補強の仕組みや施工方法から見た設計・施工上の注意事項を整理して示していきます。
住宅の設計や販売をする人は「間違った使い方をしていないか」、消費者は「提案された地盤補強工法が、地盤や建物に対して適切なものであるか」をそれぞれ確認して頂ければと思います。
第一回目は、「表層改良工法（浅層混合処理工法）」です。
表層改良は「簡易で廉価な地盤改良」と思われがちですが、柱状改良工法と違って専用の改良機を使用しないことが多いので、品質の確保は意外に難しい工法でもあります。
ここでは、品質確保のためのポイント等を解説していきますので、建築士は自分で施工管理する場合の参考に、消費者は自邸の改良工事が適切に行われているかを確認する際の参考に、それぞれしてください。
１．使い方
図-1は、表層改良工法の概要を示した図です。
表層改良工法は、図に示すように、「基礎直下の土」と「固化材（セメントや石灰等の混合物）」を攪拌混合し、再度締め固めることで、基礎直下地盤を強固なものにする工法です。
固化材と土に、水を加えて攪拌混合する「湿式」と水を加えずに攪拌混合する「乾式」の二つの施工方法があります。
基礎底面から下方に１～2m程度までの範囲を対象とした地盤改良を行うので、「表層改良工法」と呼ばれることが多いです。杭状の補強材を使用せず、基礎底面全体の地盤を改良するので、日本建築学会では「平面地盤補強」に分類しています。
図-2は、このブログではおなじみの図です。平成13年国交省告示第1113号に示された、建物の自重による地盤の沈下が、建物に悪影響を及ぼす可能性があることを判断するための地盤条件（SWS試験結果）を示したものです。
ここでは、「基礎底面から下方に2m～5mの区間にWswが0.5kN以下の地層がある場合、建物荷重による圧密沈下の発生が懸念される」としています。また、「基礎底面から下方に2mの区間にWswが1.0kN以下の地層がある場合、即時沈下による不同沈下の発生や十分な支持力が期待できないことが考えられる」としています。
この技術基準から、表層改良工法は、基礎底面から下方に2～5mの区間に圧密沈下する可能性のある地盤がなく、基礎底面から下方に2mの区間には、弱い地層がある場合に使用できると判断できます。
なお、表層改良工法は、廉価な対策方法だと考えられていますが、掘削深さによっては、土留め工等の安全衛生対策が必要になったり、対象土量が増えるので施工時間も長くなったりします。このため、改良深度や面積によっては、他工法の方が安くなる場合がありますので、注意してください。
また、地下水位が改良範囲内にあることが分かっている場合は、施工が困難になるので、本工法の適用は回避することを考えた方が良いでしょう。
２．地盤補強の仕組みと注意点
図-1に示すように、この工法は、表層部分を固化処理するので、建物荷重は、固化処理された部分（改良体）の底面に作用することになります。このため、固化処理された部分の直下地盤は、建物荷重を支えることができる強さを持つ必要があります。
ただし、改良体の面積は、基礎底面積よりも大きくなるように設定するので、改良体底面に作用する接地圧は、基礎底面接地圧よりも小さく見積もることが可能です。このため、改良体厚さが厚くなるほど、地盤への負担は小さくなります。
この特性を活かすために、改良体厚さに応じた余長（基礎外縁部から外側に向かって設けられる改良体）が必要になります。
図-1 表層改良工法の概要 （再掲）
また、改良体直下地盤だけではなく、基礎接地圧が伝達可能な深度（基礎底面から下方に基礎幅の1.5～2倍程度の範囲）を対象に、建物荷重による沈下の可能性が低いことを確認する必要があります。
特に、図-3に示すような改良体下の地層層厚が、基礎下で変化している場合は、不同沈下の可能性があるので、十分な検討が必要です。
なお、建物荷重に対して改良体が破壊することのないように、改良体の必要強度を設定しますが、これを再現するために必要な固化材の添加量を決定することも、「設計」の大事な仕事です。
住宅建設では、固化材添加量を決定するための事前試験（配合試験）を行うことは稀ですが、できるだけ事前に配合試験を行ってください。
施工中に水を使用しない「乾式」の施工を行う場合は、現場の土の含水量によっては、セメントが固化するために必要な水分が不足することがあります。この場合は、どの程度の加水が必要かについても、配合試験で検討しておく必要があります。
固化材料に対する水分量の不足は、改良体の膨張を誘発する場合があるので、上記検討を十分に行うようにしてください。
３．施工方法と注意点
１．で述べたように、この工法は水を使う「湿式」と水を使わない「乾式」の二種類の施工方法があります。住宅分野では「乾式」の方が一般的だと思われるので、ここでは「乾式」のことを中心に考えていきます。
表層改良工法の施工方法は、非常にシンプルです。
改良対象部分を掘削し、掘削土と固化材を攪拌混合します。混合した土（改良土と呼ぶことにします）を、掘削した箇所に戻し、これをローラーやランマーで締め固めていきます。この時注意することが３点あります。
- 所定の固化材添加量が確保されているか
- 土と固化材が確実に混合されているか
- どのように転圧する（締め固める）か
それぞれについて以下に考察していきます。
（１）固化材の添加量
改良体に必要な強度とそれを達成するために必要な固化材の量は、設計段階で決まていますので、現場では、この添加量を守る必要があります。
戸建て住宅での掘削面積は、小さくても50 m2はありますので、「現場で、どうやって適量の固化材を混ぜるか」ということが課題になります。
一般的な方法として、現場に納品される固化材一袋当たりの土量が分かるように、地表面にマーキングをする方法があります。
例えば、固化材量が改良範囲1 m3あたり100kgと設定されたとします。現場に搬入される固化材が一袋あたり500kgの場合、固化材500kgに対して改良範囲は5m3になります。このため、改良範囲が5m3になるように、 地表面に掘削範囲を描き、この範囲を掘削して、固化材一袋と掘削した土砂を攪拌混合します（図-4参照）。
（2）土と固化材の混合
土と固化材が十分に混合していなければ、転圧後の改良体の強度のばらつきが大きく、設計で想定した品質の改良体を再現することはできません。このため、施工者は、何を基準に「よく混合できた」と判断するかを決めておく必要があります。
通常は、固化材の白っぽい色を認識できなくなるまで、バックホウで土と固化材を攪拌しますが、これだけでは、確実に混合できたことを確認することができません。
このため、攪拌混合した土を無作為に抽出して、フェノールフタレイン溶液を散布し、均等に発色することを確認します。
フェノールフタレイン溶液は、セメントのアルカリ分と反応して赤色に発色するので、発色にムラがある場合は、攪拌を続けます。
なお、フェノールフタレイン溶液は調剤薬局で入手可能です。
（３）締固めの基準
最後に重要なのは、どのように締め固めれば所定の品質を再現できるのかを、事前に決めることです。
図-5は、（２）の方法で攪拌混合した改良土を50cmの層厚で撒き出した後に締固めを行った時の改良体強度の頻度分布を示したものです。ここで、締固めの詳細は記載しませんが、「ハンドガイドローラー等の小型締固め機械」が利用されることが一般的です。表中の「回数」は、締固め機械の「走行回数」だと考えて下さい。
図表から、締固め回数が多い方が改良体の平均強度が大きく、強度のばらつき（変動係数）が小さいことが分かります。
以上のような、施工管理基準を事前に明確にしておかないと、適切な施工が行われたことを、施工後に確認することができません。このため、工事に着手する前に、地盤改良業者が、明確な管理基準を持っていることを確認してください。
もしも、地盤改良業者が管理基準を示せない場合、建築士は、地盤改良業者から過去の施工記録等を提出してもらうとともに、業者から、これまでの施工方法を聞き取りし、施工管理基準を仮定してください。
何度か工事をしているうちに、土質と一軸圧縮強さのデータは蓄積されてくるので、仮定した管理基準の妥当性が確認できるはずです。
なお、乾式の表層改良工法では、固化材が固化するために必要な水が不足する場合があります。このため、土中の水分量が少ない場合、施工後に散水します。
改良土を握りしめても形が残らないほどパサパサの状態では、十分な締固め効果も得られないし、セメントの固化も期待できないので、転圧中に「適度な加水」を行うことをお勧めします。
どの程度の水を加えるかについては、事前に配合試験をしておけば、容易に判断できることです。
４．まとめ
表層改良工法は、簡易で廉価な地盤改良工法と考えられているようですが、所定の品質を確保するためには、十分な技術の蓄積が求めらる工法です。
近年の柱状改良工法は、施工設備に施工状態を数値で確認できる装置が装備されているので、「正しい施工方法法」を共有することが容易になりましたが、表層改良工法には、そのような「正しい施工方法」の共有が進んでいません。
どんなに簡単に見える工事でも、要求品質が明らかなのであれば、施工管理を行わなければ、机上で計画された内容を実現することは不可能です。
住宅産業では、この品質確保のための施工管理に対して十分な理解がないように思います。
施工管理で得られた情報を蓄積することは、工事の「信頼性を向上」させることにもなるし、固化材添加量の予測精度の向上による「経済性の向上」にも繋がるものです。
木造戸建て住宅は、その他の建築物に比べれば小さな小さな建築物です。しかし、この先、数十年に渡って家族を守る大切な建築物です。その他の建築物と同様に、しっかりした施工管理体制で、一つ一つの工事に取り組むことが常識であって欲しいものです。
神村真
