地盤沈下とは
地盤沈下とは？
地盤沈下とは、地下水の過剰なくみ上げ、自然災害、重量物の負荷などによって、地表が徐々に下降する現象を指します。都市部では建物や道路の重み、田園地帯では地下水の抽出による影響が大きく、地盤沈下は広範囲にわたる深刻な問題を引き起こします。
広域地盤沈下
地震などの自然現象に起因する場合や、地下水の大量くみ上げ・鉱物採取などの人為的要因により、広い地域で均一に地盤が下がる現象です。たとえば、東日本大震災における広域的な沈下や、長年にわたる地下水利用による影響が挙げられます。
局所的な地盤沈下（不同沈下、不等沈下）
建物の荷重や近隣工事、盛土や埋戻し土の締固め不足などにより、土地の一部だけが他の部分と比べて早く沈下する現象です。これにより、建物が傾斜し、基礎部分に不均一な負荷がかかることになります。
地盤沈下が起こる原因
地盤沈下の主な原因には、地下水の過剰な抽出、重い建築物や構造物の建設、自然災害による地盤の緩み、鉱物資源の採掘などがあります。これらの活動により、地盤が圧縮され、その結果として地面が下降します。
自然現象による原因
地震と液状化現象
大地震によって地殻変動が生じると、地下の粘土層が圧縮され、広域にわたって地盤が下がる可能性があります。また、震災の際には液状化現象が発生し、土が一時的に流動化することで局所的な沈下が起こる事例も見られます。
地下水位の変動（降雨・乾燥）
地下水は、地盤内の隙間に存在している水分です。降雨によって地下水が補給されたり、乾燥によって水分が蒸発したりすることで、粘土層の含水量が変化し、圧縮が進むことがあります。
経年圧密
建物の荷重により、土壌内部の水分や空気が徐々に押し出されることで、時間の経過とともに圧密（すなわち沈下）が進む現象です。特に、粘土質の軟弱な地盤ではこの現象が顕著に起こります。
人為的要因による原因
地下水の過剰な汲み上げ
工業用水や農業用水として地下水を大量に汲み上げると、地下水位が低下し、元々多くの水分を含んでいた粘土が収縮します。その結果、地盤全体が下がりやすくなります。
盛土や造成工事の不十分な締固め
新たに土地を造成する際、盛土した土が十分に締固められていない場合、建物の重みで土が圧縮しやすく、部分的な不同沈下につながることがあります。
周辺工事の影響
近隣で大規模な掘削工事や重機作業が行われると、周囲の地盤の土圧が低下し、その影響で局所的に沈下が発生することがあります。
地盤沈下による影響
地盤沈下は、建物や道路の損傷、排水システムの機能不全、洪水のリスク増大など、多岐にわたる問題を引き起こします。特に、地盤沈下が進行すると、インフラの耐久性に悪影響を及ぼし、修復費用が莫大になる場合があります。
地盤沈下対策の重要性
地盤沈下の進行を抑制し、その影響を最小限に留めるためには、地下水の管理、適切な建築計画の立案、地盤改良技術の活用などが不可欠です。地盤沈下を未然に防ぐことは、都市や地域の安全性を確保し、長期的な経済的損失を防ぐために重要です。
地盤調査方法とポイント
安心な住まいづくりのためには、事前に土地の地盤状態を正確に把握することが必須です。以下に、現場で一般的に行われている調査方法とそのポイントについて解説いたします。
ボーリング調査
ボーリング調査は、土壌の断面を直接観察し、地層の構造や性質を調べるための基本的な手法です。
- 調査内容：
ボーリングにより採取した土サンプルを用いて、粒度、含水比、液性限界、塑性限界などの土質試験を実施します。 - ポイント：
地盤がどの層でどれほどの厚みで形成されているのか、また地下水位の位置などを把握することが重要です。 - 活用例：
建物の基礎設計に必要な地盤の強度評価に利用されます。
スクリューウェイト貫入試験（SWS試験）
スクリューウェイト貫入試験は、地盤の硬さを評価するために使用される簡便な方法です。
- 調査内容：
スクリューポイントが地中にどの程度まで自重や加重により貫入するかを測定します。 - ポイント：
貫入深度や回転数から、地盤の支持力や軟弱層の厚みを推定することが可能です。 - 活用例：
不同沈下のリスク評価や、どの程度の地盤改良が必要かの判断材料となります。
水準点測量と地下水位観測
水準点測量は、既設の水準点（公共工事や行政が設置しているもの）を用いて、時間経過による微小な沈下量の変化を把握する方法です。
- 調査内容：
定期的に同じポイントの標高を測量し、沈下の進行状況をモニタリングします。 - ポイント：
広域的な地盤沈下が進行しているかどうか、または局所的な異常がないかを確認するのに役立ちます。 - 調査内容：
地中レーダーは、電磁波を用いて地下の構造を画像化する非破壊検査の一種です。これにより、地層の層構造、空洞や不均一な部分、さらには地下水の流れや潜在的な異常箇所を素早く把握することができます。 - ポイント：
地中レーダーによる調査は、現場に直接穴を掘ることなく、広い範囲の地下の状態を効率的に確認できる点が大きなメリットです。
また、地下水位の観測も非常に重要です。地下水位の変動は、粘土層の圧密に直結するため、定期的な観測により地下水位の低下や回復の傾向を把握し、必要な対策の参考になります。
地中レーダー（GPR）を使った調査
近年、地中レーダー（Ground Penetrating Radar, GPR）を活用した調査方法も注目されております。
調査結果をもとに、どの部分が軟弱な地盤であるか、または地下の空洞が存在するかを早期に特定することで、追加の詳細な調査（ボーリング調査など）の必要性を判断する参考となります。
地盤沈下への対応策
地盤沈下対策には、地下水の抽出制限、軽量建材の使用、地盤改良工事などがあります。また、新しい建設技術を利用して地盤を補強することや、既存の建物に追加の支持構造を設けることも有効な手段となり得ます。
地盤沈下対策の事例
地盤沈下問題に対処するための先進的な事例として、東京やヴェネツィアなどが挙げられます。これらの都市では、地下水の抽出を厳しく制限し、地盤改良技術を積極的に導入することで、地盤沈下の進行を抑えることに成功しています。
まとめ
地盤沈下は、自然環境や人間の活動によって引き起こされる複雑な問題です。その影響は長期にわたり地域社会や経済に深刻な損害を与えるため、適切な管理と対策が急務となります。事前の地盤調査、持続可能な地下水利用、先進的な地盤改良技術の適用により、地盤沈下のリスクを最小化することが可能です。
