液状化の検討方法の極意�B〜液状化検討ツール

　解説してきましたとおり、液状化は基礎設計に大きな影響を与えます。そして、
液状化の検討は戸建て住宅を含む全ての建築物で必要となり、確認申請で指摘を受ける、見解を求めれることになります。
　戸建て住宅であれば、小規模建築物基礎設計指針の簡易判定法によることも出来ますが、3階建て程度の中規模建築物には採用出来ません。また、液状化の検討にはボーリング（標準貫入試験）及び粒度試験が必要になります。

　以下に粒度試験によらない場合の液状化検討方法の例を示します。

土質から判定する

　『建築物の構造関係技術基準解説書』では地震時に液状化のおそれのある地盤は以下となっています。
イ．地表面から20ｍ以内の深さにあること
ロ．砂質土で粒径が比較的均一な中粒砂等からなること
ハ．地下水で飽和していること
ニ．Ｎ値が概ね15以下であること

　ここでポイントは「砂質土で粒径が比較的均一な中粒砂等からなること」です。当然、シルトは対象外であり、細砂も中粒砂でないので液状化検討の対象外とも考えられます。

　設計方針に以下のような設計者の見解を記載します。
「基礎下地盤に存在する細砂層は中粒砂には該当せず、液状化の危険性は少ないものと判断した。」

　液状化に対する見解が記載されていない事が問題なので設計者の見解が示されていることが必要です。尚、液状化の危険性がないとの断言は出来ないので、少ないとの表現にします。

液状化マップにて判定する

　各行政にて、液状化の危険度を示す液状化マップが公開されています。この液状化マップで計画地を調べ、液状化の危険性が高いエリアに該当しない場合は、同じく設計方針に以下を記載します。
「液状化マップより、液状化の危険性が高い地域に該当せず、液状化の危険性は少ないものと判断した。」

土質定数の参考値で判定する

　土木の基準である道路橋示方書（耐震設計編）には各土質の単位体積重量、細粒土含有率の参考値が示されています。この参考値により、FL値及びPL値の算出を行うことが出来ます。

　通常、粒度試験を行えば、FL値の算出は地盤調査報告書内で行われていますが、試験を行っていない場合は設計者が検討を行うことが必要になります。

『建築構造設計べんりねっと』にて、道路橋示方書（耐震設計編）の参考土質定数からの液状化判定ツールをリリースしましたので、ご利用下さい。



『かんたん！液状化検討』
価格：800円（税込）
販売：Boothによるダウンロード販売

　日本建築学会「基礎構造設計指針」に準拠した液状化の検討の検討を行います。液状化判定値はFL値とPL値を算出します。
　液状化検討における土質定数は道路橋示方書(耐震設計編)の一般値を採用しており、粒度試験なしで検討が可能です。
　入力は土質（深度、土質名、分類）、地下水位、Ｎ値の入力のみですので簡単に検討が出来ます。

　小規模建築物基礎設計指針の簡易判定法ソフトは「ＳＳ試験からの液状化簡易判定」をどうぞ！

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液状化の検討方法の極意�A〜液状化の検討方法

　液状化の判定方法については解説します。液状化の判定方法にはＦL値、ＰL値、Ｄcy値、小規模建築物基礎設計指針の簡易判定法があります。
　以下、それぞれの判定方法の特徴を解説します。

ＦL値とは

　ＦL値とは各層における液状化発生に対する安全率です。「建築物の技術基準解説書」では液状化判定はＦL値によるのが一般的とされています。
　日本建築学会「基礎構造設計指針」ではその値に応じて、以下と判定することとなっています。
・ＦL値が1よりも大きい⇒液状化発生の可能性はない
・ＦL値が1以下⇒液状化発生の可能性がある
・ＦL値が1以下の土層が厚くなるほど危険度が高くなる。

　ＦL値の検討を行うにはボーリング調査（標準貫入試験）だけでなく、粒度試験により、細粒度含有率を測定する必要があります。
　また、ＦL値の算定にあたっては地表面水平加速度を設定する事が必要です。「建築物の技術基準解説書」では中地震時150gal以上、大地震時350gal以上となっています。また、大地震の検討を行わない代わりに中地震時を200gal以上とすることも良く行われているとも記載されています。通常、杭の水平力に対する検討は中地震時（一次設計時）のみであるので200galで検討する設計者も多く居ますが、「建築物の技術基準解説書」のＱ＆Ａでは「液状化の検討をFL値で判定する場合、150galでFLが1以上であれば、地盤や杭の検討において液状化の恐れがないとして良い。」となっていますので、150galによる検討で確認申請、適判が通らないとの事はありません。

Ｄcy値とは

　Ｄcy値とは液状化に伴う地盤変位の影響を評価するものです。ＦL値がＮＧ（1以下）の層が存在していても、その層が非常に薄ければ影響も少ないものとなります。
　Ｄcy値と液状化の程度の関係は以下になります。


　Ｄcy値については結果を設計に反映させるのは難しく、あまり使用されません。

ＰL値とは

　ＰL値とはＦL値とその層厚から液状化の危険度を判定する値です。ＦL値がＮＧ（1以下）の層が存在していても、その層が非常に薄ければ影響も少ないものとなり、これを簡易的に評価したものです。
　ＰL値と液状化の危険度の関係は以下になります。

　比較的に小規模な建物に対し、液状化発生の可能性がある（ＦL値が1以下）の層の上に支持させる場合に利用します。ＰL値の算出にあたってはＦL値が必要になるのでボーリング及び粒度試験が必要となります。

小規模建築物基礎設計指針の簡易判定法

　ＦL値、ＰL値、Dcy値による判定ではボーリング及び粒度試験が必要ですが、木造戸建て住宅などの小規模な建物の地盤調査はSWS試験（スクリューウエイト貫入試験）による事が一般的です。日本建築学会「小規模建築物基礎設計指針」では以下の簡易判定法が示されています。

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液状化の検討方法の極意�@〜液状化とは

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　液状化がギリギリＯＫとＮＧでは基礎・杭の設計が大きく変わります。コストにも大きく影響を与えます。木造住宅で液状化がＮＧとなると直接基礎も出来なくなり、建築費は大きく跳ね上がります。液状化の恐れのある地域では木造住宅は建てられなくなってしまうほどです。

　これだけ大きな影響を与える液状化、その検討方法について解説します。

液状化のメカニズム

　まず、液状化のメカニズムについて、おさらいしましょう。

　地下水位以下の砂質地盤は砂粒子と水（間隙水）で構成されています。この時、地盤に作用する力（全応力）は砂粒子（有効応力）と間隙水（間隙水圧）が負担する関係になり、砂粒子同士のせん断応力による摩擦が地盤強度となります。

　粒子同士の隙間が多い緩い砂質地盤に地震による振動が加わるとその繰り返しせん断によって、砂粒子同士の隙間が少なくなることで体積が減少します。
　これにより、間隙水圧が増加し、有効応力（地盤強度）が減少します。この有効応力が0になった時に液状化現象が起きます。

　液状化が起こると地盤強度が無くなり、構造物が沈下します。また、地中にある配管などが浮力により、浮上る現象が起きます。杭に発生する水平応力も増え、杭が損傷する事もあります。

過去の液状化被害

　日本で液状化が注目されたのは1964年に発生した新潟地震（震度6）による被害です。ＲＣ造4階建てのマンション（県営川岸町アパート）が大きく傾きました。非常にショッキングな画像ですが、死亡被害はなかったとの事です。


　1995年の阪神淡路大震災においても液状化が発生し、埋立地である神戸港（震度6）が側方流動で護岸が海側に最大5m以上も前傾・移動するなど、壊滅的な被害をもたらしました。


　2011年の東日本大震災では多くの地域で液状化被害が起きました。千葉県浦安市（震度5強）の埋立地で住宅、道路や水道管の大きな被害が発生しました。
　震度5強の地震は構造設計では一次設計レベル（中地震時）か、これを少し上回る程度の地震力です。この大きさの地震でも液状化は発生しています。


　浦安市の液状化被害については興味深い小説があります。本所次郎氏による『夢を喰らう』です。東京ディズニーランド誘致のための千葉県浦安沖の埋立事業を扱った行った経済・企業小説です。
　この小説によると当初は地盤が弱い埋立地であるため、住宅は建てられない用途地域でした。しかし、事業資金が計画よりもオーバーし、それをカバーするために用途地域を無理矢理、宅地に変更、売却することで事業資金を確保したとのこと。浦安における住宅の液状化被害は人災かもなのでしょうか。
　浦安市の分譲住宅地を販売した三井不動産などは住民より、損害賠償を求めた訴訟を起こされています。しかし、判決は「予測は困難だった」として、棄却されています。



　東日本大震災では茨城県神栖エリアでも液状化が発生しました。この付近は砂質地盤ではありますが、弱い砂質地盤ではなく、直接基礎も多かったので被害も大きなものとなりました。ここで液状化するのであれば手の打ちようがないとの声もありました。

液状化判定が必要な地盤

　設計基準では液状化の可能性がある地盤（液状化判定が必要な地盤）を以下と定めています。

『建築物の構造関係技術基準解説書』
地震時に液状化のおそれのある地盤は概ね次のイからニまで該当するような砂質地盤である。
イ．地表面から20ｍ以内の深さにあること
ロ．砂質土で粒径が比較的均一な中粒砂等からなること
ハ．地下水で飽和していること
ニ．Ｎ値が概ね15以下であること

日本建築学会『建築基礎構造設計指針』
飽和土層において
・地表面から20ｍ程度以浅の沖積層
・細粒土含有率が35％以下の土

埋立地盤など人工造成地盤では
・粘土分（0.005ｍｍ以下の粒径を持つ土粒子）含有率が10％以下
・または塑性指数が15％以下

　これらは“液状化判定が必要な地盤”であって、液状化の恐れのある（液状化がＮＧ）の地盤ではありません。液状化の判定方法については以降で解説します。

液状化の恐れのある（液状化がＮＧ）の地盤の基礎工法

　液状化の恐れのある（液状化がＮＧ）の地盤ではその層よりも上の地盤で支持する直接基礎及び杭基礎とすることは出来ません。
　杭の周面摩擦力についても液状化の恐れのある（液状化がＮＧ）の地盤及びその上方にある地盤の考慮出来ません。
　『建築物の構造関係技術基準解説書』では以下のように解説されています。

(6)基礎ぐいの許容支持力算定時には、液状化のおそれのある地盤をその算定範囲から除く必要があることに注意する。ここでの支持力算定上除外すべき「地震時に液状化するおそれのある地盤」とは、「建築基礎構造設計指針」に示されている液状化発生の可能性の判定に用いる指標値（FL値）により液状化発生の可能性があると判定される土層（FL値が１以下となる場合）及びその上方にある土層をいう。

　また、杭の水平力に対する検討を行う際も杭側方地盤の強度を低減する必要があります。

　このように液状化の判定がＮＧとなった場合、基礎工法に大きく影響を与えます。

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