孔内水平載荷試験

孔内水平載荷試験とは

地盤の水平方向の強度や変形特性を調べるための試験です。ボーリング孔内の側壁にガス圧や油圧などの圧力をかけて、そのときの圧力と孔壁が変位した関係から地盤の変形係数や地盤反力係数、降伏圧力、極限圧力、静止土圧といった地盤の力学特性を求めます。

孔壁が崩壊せずに自立した状態を確保できれば、岩盤を含めたすべての地盤に実施できるもので、地盤工学会の基準に従って行われます。孔内水平載荷試験によって得られたデータは、杭基礎の設計に活用されます。

孔内水平載荷試験の目的

孔内水平載荷試験は、杭基礎の設計に必要な地盤の水平方向の強度を正確に把握するために行われます。建物の基礎のひとつである杭は、地面から数メートル～数十メートルにわたって地中に埋め込む必要があります。

杭の対応力や強さは地盤の水平方向の強度に大きく依存するため、設計時に正確に把握しておかなければならないのです。

孔内水平載荷試験の重要性

孔内水平載荷試験で地盤の水平方向の強さを事前に知っておくと、安全な杭基礎設計ができるようになります。

地震が発生すると、地面が揺れるのと同時に建物の杭も揺れます。このとき、杭には大きな力が作用しますが、地盤の強弱によって作用する応力が異なります。

試験結果が建物の安全性に直接影響するため、特に地震の多い地域では非常に重視されている試験です。

試験機の種類は3つ

孔内水平載荷試験で利用される試験機には様々な形式のものがありますが、大きく分けると以下の3つです。

LLT型

測定管が1室のゴムチューブ製測定セルで構成されている試験機です。「等分布荷重方式」や「A型」「１室型」とも呼ばれます。

プレシオメータ型

測定管がゴムチューブ製の測定用メインセルと上下のガードセルから構成されている試験機。「等分布荷重方式」や「B型」「3室型」とも呼ばれます。

KKT型

別名「等分布変位方式」や「C型」と呼ばれるのがKKT型。円筒形の測定管の一部が金属製の載荷板で構成されている試験機です。

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孔内水平載荷試験の試験方法

孔内水平載荷試験は、以下の手順で行われます。

1.試験器を設置する

試験深度の手前までボーリングし、試験孔をつくります。地面に測定管（ゾンデ）を挿入して、適切な深度に到達させます。

測定管は水を注入すると膨らむ構造になっているので、所定の深度まで挿入したらガス圧（油圧）を利用してセル内に圧力水を注入します。この水圧によってセルが膨張し、ボーリングした深度の地盤の側壁に加圧されます。

2.水量を測定する

測定器の圧力を段階的に増加させて、各段階で一定時間圧力を保持します。載荷後15秒、30秒、1分、2分の時間間隔で測定します。原則として2分間測定し、時間依存の変化が見られない場合は1分で打ち切ります。

セルに注入された水量は、ナイロンパイプを介して測定管（ゾンデ）のセルに連結されている容積計で測定されます。水タンク前面のスタンドパイプ内の水位が低下するようになっているので、その水位で水量を読み取ります。これにより、地盤に対してどの程度の圧力がかかっているかを把握できます。

3.試験結果の整理

一連の載荷試験が終了したら、加圧力を開放して注水した水を元の状態に戻し、試験機を回収します。回収した時、ゴムチューブに異常がないかどうかの観察や点検も欠かさず行います。

水位の目盛と経過時間との関係から、地盤の変形係数や地盤反力係数、降伏圧力、極限圧力、静止土圧など、杭設計などで利用する地盤の変形特性を算定します。

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軟弱地盤や災害リスクを抱える土地でも、地盤調査と改良を行うことで、安全で安心な住環境やインフラ整備を実現します。 ここでは、長崎県で地盤調査や改良を行う企業を、「住宅建築」「大型建物の建設」「インフラの地盤改良・補強」に分けておすすめの会社をご紹介します。

【住宅建築】
自然素材の家づくりをする
工務店・ハウスメーカー

サキタ技研

画像引用元：サキタ技研株式会社公式サイト（https://sakita-giken.jp/）

特徴

• セメントや鋼管を使わず、自然砕石で地盤を強固にする「エコジオ法」を採用
• 特許取得済のEGケーシングを使い、従来の砕石パイル工法で問題だった掘削穴の崩壊を防ぎながら地盤を強化

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【大型建物の建設】
強固な地盤が求められる
大型マンション建築のビルダー

ワイテック

画像引用元：ワイテック公式HP（https://www.y-tech.biz/）

特徴

• 深い支持層まで銅管杭を打ち込む「鋼管杭工法」を採用
• 深層の硬い層まで杭を打ち込むため、高層ビルや商業施設などの重たい建物に適している

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【インフラの地盤改良・補強】
地盤弱体化で改良・補強が
必要になった自治体

アース

画像引用元：アース公式HP（http://erh21.co.jp/）

特徴

• 粘土、砂質土、礫質土など、様々な種類の地盤に施工が可能な「薬液注入工法」を採用
• 浸水性を減少させることができる工法なので、雨水や地下水による地盤の弱体化を防ぐことが可能

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