地盤強化と地震防災⑯

2022年05月06日 | 防災と琵琶湖


作成日：2022.5.6｜更新日：2022.5.7

✺ 地域循環共生圏概論 51
□ 地盤強化と地震防災⑯



第３章　地盤の液状化
３－１　プロローグ
　地震のときなどに，水をたっぷり含んだ砂層が揺すら
れて間隙の水圧が高まり，砂粒子が浮遊したようになる
現象は，液状化とかクイック・サンドとか呼ばれている。
これらは学術用語であるが，「砂の女」を害いた小説家
安部公房の手にかかると，「人食い砂」という面白い表
現になる。砂がドロドロの液体状になり，人間や動物が
その中にはまり込んで，もがけばもがくほど体が沈んで
いく地獄絵の様相を表わし得て妙である。
　1964年に新潟地方を襲った地震では，地盤が液状化し
たために，４階建て鉄筋コンクリートの県営アパート群
が倒れたり，信濃川にかかる昭和大橋がくずれ落ちると
いう前代未聞の事態に，世界中の学者が注目した。爾来
その地震を契機として内外で液状化の研究が進み，液状
化か起こる条件などがかなりはっきりしてきた。また液
状化被害を防ぐための対策工法も考案されてきた。．
　しかしここ35年間に発生した国内での地震災害を振り
返ってみると，いまや地震と液状化は切り離せないとい
われるほど頻発している．中でも1995年兵庫県南部地震
の際は，大規模な埋立て地において，液状化した背面上
に押されて岸壁が大きく海側にはらみ出し，荷さばき用
の大型クレーンが倒れたり曲がったりして使用不能に陥
った．港湾施設のほとんどが大打撃を受けて，神戸港と
しての機能がストップしたのである。われわれは，地震
そのものから逃れられぬ宿命を負っている。しかし液状
化の危険性を待った地盤をあらかじめ調べあげ，都市の
液状化危険図を作っておけば，建物や橋の基礎，あるい
は水道・ガス管などのライフライン系に対して補強対策
を垂点的に講じられるはずである．
　現に主要都市の各自治体では，防災会議・地震専門部
会を組織し，本格的な地震対策を練ってきている．しか
し行政として指導できる範囲は自すから限定されるので，
ことが一朝一タに運ぶというわけにはいかない、科学技
術が進歩しても，地震と液状化の因縁はなかなか切れそ
うにない。　　　　　
　　　　　　　　　　　　防災学講座３『地盤災害論』


阪神・淡路大震災による液状化

このように、液状化現象は、地震の際に、地下水位の高
い砂地盤が振動により液体状になる現象。単に液状化（
liquefaction）ともいう。 これにより比重の大きい構
造物が埋もれ、倒れたり、地中の比重の小さい構造物（
下水道管等）が浮き上がったりする。この現象は日本国
内では、1964年の新潟地震の際に鉄筋コンクリート製の
建物が丸ごと（潰れたり折れたりではなく）沈んだり倒
れたりしたことで注目されたが、この地震当時は「流砂
現象」という呼び方をされていた。


新潟地震による液状化で大きく傾いた県営川
岸町アパート(via jp.wikipedia)

　地表付近の含水状態の砂質土が、地震の震動により固
体から液体の性質を示すことにより、上部の舗装や構造
物などが揚圧力を受け破壊、沈み込みを起こすものであ
る。砂丘地帯や三角州、埋め立て地・旧河川跡や池沼跡・
水田跡などの人工的な改変地で発生しやすい。近年、都
市化が進んだ地区で該当地域が多いことから被害拡大の
影響が懸念される。 1964年（昭和39年）6月16日に発生
した新潟地震の際に、信濃川河畔や新潟空港などでこの
現象が発生したことから日本でも知られるところとなっ
た。また同年に発生したアラスカ地震でも液状化による
被害が発生し、これ以降は土質力学の分野で活発に研究
が行われるようになった。東京都心部は河口に位置する
上に埋立地が多く存在するため、大地震の発生時には液
状化対策が施されていない箇所で液状化現象が発生し、
道路や堤防、ライフラインの破損、基礎のしっかりして
いない建物の傾斜などの被害が発生する可能性もある。
現在、液状化現象の発生危険箇所をとりまとめたハザー
ドマップが整備されつつあり、堤防の補強などの措置が
図られている。ライフラインの被害も懸念されるため、
水道管は耐震管に布設替えが進みつつあり、ガス管はポ
リエチレン化が進んでいる。一方で、下水道管は耐震化
が難しく復旧も遅いため、居住困難な状態が長引く場合
がある（2011年の東日本大震災での福島第一原子力発電
所免震棟、Jヴィレッジ、浦安市、いわき市など）といわ
れる。（閲覧；wikipedia 2022.5.6）

３－２　液状化現象のメカニズム
３－２－１　液状化しやすい地盤
液状化はどこでも起こるわけではない。以下の３つの要
因がそろったときに液状化が起こる可能性が高くなると
いわれている。
①緩い砂地盤：海岸や河口付近、埋立地、河川の扇状地
などで多くみられ、地盤の硬さを示すＮ値が20以下で、
土の粒子の大きさが0.03mm～0.5mmの砂地盤。
②地下水の位置：地下水位が地表面から10m以内で、地下
水位が浅いほど液状化が起こりやすくなる。
なお、戸建て住宅は軽いため、地下水位が地表面から３
mより深ければ、液状化の発生による建物自体の被害は
生じにくいと考えられている。
③大きな地震の揺れ：震度5以上といわれています。揺
れている時間が長くなると被害が大きくなる傾向にある。
なお、東日本大震災では、震度5を記録した地域で大規
模な液状化が発生し、揺れの長さはマグニチュードに比
例するので、マグニチュードの大きな地震では揺れる時
間が長くなり、液状化が発生する可能性が高くなります。
また、揺れの時間が長い場合は、震度４でも液状化する
可能性がある。
※注：ここでＮ値とは、地盤に差し込んだ杭に、所定の
方法で重りを落下させ、一定の深さに打ち込むために必
要な落下回数で、地盤の硬さを示す。Ｎ値が大きいほど
地盤は硬くなる。目安として、軟弱な地盤はN値が５以下
で、大きな建物を建てるときに杭が不要なほど硬い地盤
はＮ値３０以上。また、土の粒子の大きさにも関係があ
り、粘土地盤では液状化は発生しない。


出所：特集 液状化現象のメカニズム ,大林組

３－２－２　液状化発生のメカニズム
液状化しやすい砂地盤は、粒と粒の隙間が水で満たされ
ており、①平常時：地盤は砂粒同士が接触していること
で強さを保っている。②地震時：地震の揺れにより地盤
全体が変形して隙間の水を押し出す力が働き、隙間の水
圧が高くなり、砂粒同士が接触する力を弱めて「泥水」
のような状態になる。③地震後：泥水の中の砂粒が沈降
し、砂粒と砂粒の隙間が小さくなり地盤が沈下➲圧力
の高くなった地下水は「噴砂」や「噴水」として地表面
に噴き出す➲地上にある建物などの重いものは沈降し、
地下の水道管などの軽いものは浮上する。


Source: 液状化現象　～そのメカニズムと対策 KAJIMA


Source: 防災展2015～阪神・淡路大震災20年 そして未
来へ備えよう～ 液状化実験 東京都

１） 一度液状化した地盤はまた液状化する液状化した
地盤が次の地震で再ぴ液状化することを「再液状化」と
いい、一度液状化した場所では発生する可能性が高いと
考えられている。これは、一度の液状化で地登が沈下し
ても、液状化が発生しないために必要な地盤の締め固め
皿の半分程度にしかならない。将来、過去に液状化した
ときの地震の庖れを上回る揺れが発生する可能性は否め
ない。そのため、過去に液状化した場所かどうかを知る
ことは液状化の危険性を判定するーつの目安といえる。
東日本大震災においても、本重で液状化した場所が、余
震で再び液状化した事例ｶ侈く報告されていいる。



３－２－４　液状化の影響
1964年の新潟地震で、液状化により県営アパートが大き
く傾く被害が発生したことから社会に広く知られるよう
になった。液状化は、生活の場である建物が沈下したり
傾いたりするだけでなく、さらに二次的な問題を発生さ
せる。河川周辺では液状化が生じやすく、また、広域に
液状化が生じると河川側に地盤全体が大きく横に移動す
る側方流動という現象で橋が落ちることもある。また、
橋と接続する道路の沈下で段差が生じ、通行ができなく
なる。現在では主要な橋は液状化の対策が施されている
ため、その危険性は少ないと考えられる。 その他、噴
砂が乾いた場合に、粉塵として舞い上がり、衛生面での
障害がでてくる。 また写真（下）のように道路では噴
砂の堆積物や、埋設されていたマンホールなどの地中構
造物の浮き上がりにより、交通障害を引き起こす。



　尚、地盤流動現象の１つで、傾斜や段差のある地形で
液状化現象が起きた際に、いわゆる泥水状になった地盤
が水平方向に移動する現象を『側方流動』（lateral flow、
lateral spreading）と言うが、側方流動には大きく分けて
２つのタイプがあり。１つは、地表面が１ -２％程度の
ゆるい勾配になっており、地中部には液状化層が存在す
るものである。この場合、地盤が傾斜に沿って移動する
こととなる。もう１つは護岸などに見られるタイプで、
地震の揺れおよび地盤の液状化で護岸などが移動するこ
とで、後背の地盤が側方流動を引き起こす。このような
側方流動が発生した場合、地中構造物に多大な影響を与
える。例えば杭基礎であれば、側方流動が発生すること
でこのような側方流動が発生した場合、構造物の転倒な
どを引き起こすことにつながる。 

第４章　地盤と建造物
４－１　地盤と建造の液状対策
液状化の対策は、地盤に施す場合と建造物に施す場合の
大きく二つに分かれる。地盤に施す場合は液状化させな
いことが基本で、建造物に施す場合は液状化しても必要
な機能を保つことが基本である。一般的な対策方法とそ
の特徴を下表に示す。  

表　地盤と建造物の液状化対策

出所：特集 液状化現象のメカニズム ,大林組

　既存の建造物直下の地盤に施す工法もありますが、特
殊な機械の使用や、建造物に影響を与えないように計測
管理や防護措置（高付加価値化または高性能化）が必要
になることから、一般的に新設時の工事と比較して大幅
なコストアップにつながる。

４－１－１　事例研究
１）東日本大震災における液状化被害の特徴と分析
①被害面積は過去最大級：東日本大震災での液状化被害
の最大の特徴は、その範囲が広い。液状化が発生した面
積は42km²で、 過去最大級の広さ。液状化対策が施され
ていない建造物の基礎部分、インフラ施設（一般道路・
歩道、上下水道、マンホール）に大きな被害が発生し、
地震後の地域の復旧活動や住民の生活に大きな障害とな
った。②一方、津波による未曾有の被害が報じられてい
る東北地方も、液状化に起因すると考えられる河川堤防
の変状や沈下が数百ヵ所で確認。また、津波により杭が
引き抜けて倒壊した建物の中には、液状化が要因の一つ
となったのではないかと推測されているものもある。

２）浦安での液状化：これまでの地震との違い
　東日本大震災では、南北450km、東西200kmの広大な範
囲の断層が動き、震源域から離れた東京湾周辺地域や関
東各地には、地表面の揺れがある程度大きく（震度５程
度）、継続時間が長い（約５分）、「長くゆっくりした
揺れ」が伝播した。

■　数値計算による比較：下図は地盤の液状化の程度を
示す、黄色い部分が液状化した状態を示す。阪神・淡路
大震災の観測地震波を震度５程度に縮小した場合、地盤
は浅い部分しか液状化しないのに対して、浦安の観測記
録を用いた場合には同じ震度５の揺れでも深い部分まで
液状化していた。また、震度７の揺れである阪神・淡路
大震災の観測地震波と、浦安の観測記録では地盤の液状
化の程度は同じ制度だが、地震動の継続時間の長い浦安
の地震動では、地震後に生じる地盤の沈下量が大きくな
った。東日本大震災の沈下量を１とすると、阪神・淡路
大震災ではその半分以下の沈下量で、東日本大震災の揺
れは、大規模な液状化被害を発生しやすいものだったと
いる。


４－２　液状化対策技術と特徴
　建築物の液状化対策工法は、「液状化の発生そのもの
を抑える対策（事前対策）」、液状化の発生は許すが、
「建築物への被害を抑える対策（事前対策）」、「液状
化の被害を受けた後の対策（事後対策）」 に大きく分
類されている。

４－２－１　液状化の発生そのものを抑える対策
液状化の発生そのものを抑える事前対策として、地盤に
対する一般的な工法を①に、対策の費用と施工面積との
関係を②に示す。 
① 地盤に対する液状化対策工法： 


図４－２－１　液状化対策の原理と方法 

ア．密度増大工法（下図参照）
地盤を締め固めて密度を増加させることにより液状化を
防止する工法であり、地盤に砂を圧入して砂杭を造成す
ることによって地盤を締め固める「サンドコンパクショ
ンパイル（SCP） 工法」や砂地盤を噴射水で飽和させて
強制的に振動を与えながら砕石等を挿入・沈下させる
ことにより地盤を締め固める「バイブロフローテーション
工法」などが代表的)。多 くの工法は振動による周囲へ
の影響が大きいが、流動性の低いモルタルや、泥状（ス
ラリー状）にした砂を圧入して密度を増加させる「静的
圧入締固め工法」については、騒音や振動を伴わない工
法として、近年、住宅地においても施工実績が多くなっ
ている。

図４－２－１　密度増大工法（静的圧入締め固め工法）
．
イ．固結工法：地盤にセメントや薬液を注入して混合し、
固結させることで液状化を防ぐ工法。セメント系固化材
と砂地盤を撹拌、混合して地盤を固結する「深層混合処
理工法」や「中層混合処理工法」、浸透性の高い薬液を
注入して間隙水（土の粒子の間にある水）と置き換える
ことにより砂粒子を固結させる「注入固化工法」、固化
材を混合した高圧の水を地盤内に噴射して地盤を切削し、
固化材の混合、撹拌を行うことにより地盤を固結する「
高圧噴射撹拌工法」などがある 。建築 工事における液
状化対策の一つとして、戸建住宅を対象とするような小
規模施工も可能である。

ウ．地下水位低下工法：地下水位を低下させ、地盤を不
飽和状態（土粒子の隙間が水で満たされていない状態）
にすることにより液状化を防止する工法）。地下水位の
低下により浮力が無くなり、地下水よりも下の層に対し
て見掛け上、荷重が大きくなる。そのため、広域的に地
盤沈下を引き起こす可能性があるなど、周辺環境へ及ぼ
す影響を考えると、個別の建築物への対策工法としては
注意が必要である。 
エ．間隙水圧消散工法：砕石や透水性材料などの水を吸
収しやすい材料を投入することで、過剰間隙水圧（土粒
子の隙間にある水の過剰な水圧）を低減、消散させる工
法。地盤に透水性の良い砕石による柱（杭）を一定間隔
で造成することによって、地震時に発生する過剰間隙水
圧を消散させ、液状化の拡大を抑制する「グラベルドレ
ーン工法」や他の透水性の材料を用いる工法がある。工
法の性質上、過剰間隙水圧の消散に伴って排水されるた
め、地盤沈下を引き起こす可能性があるが、グラベルド
レーン工法の場合には、砕石による柱を一定の間隔で造
成する際に砂地盤を締め固める効果が期待できる場合が
ある。
オ．せん断変形抑制（連続地中壁）工法：液状化の恐れ
のある地盤に強い剛性の仕切りを設け、地盤の変形を抑
制する工法。周辺で液状化は発生してしまうが、その被
害を最小限に抑える工法である。地中に壁を造成するこ
とにより、地下水の遮断による地下水位の変化や施工中
や施工後に埋設物が破損してしまう恐れがあるなどの問
題があるため、十分留意する必要がある。

② 液状化対策の費用と施工面積：
　①に示した液状化対策工法には、施工面積によって対
策費用の単価が変わってくるものがある。ここでは、代
表的な工法に対して、液状化対策費用と施工面積の適用
範囲を図４－２－２に示す。

図４－２－２　液状化対策費用と施工面積の適用範囲
⮚浦安市液状化対策技術検討調査報告（2009年）
４－２－２　建築物への被害を抑える対策（事前対策）
液状化の発生は許すが、建築物の補強等を行うことで
建築物への被害を抑えるための 事前対策について、建
築物の構造別に示す。 
４－２－３　戸建住宅に対する地盤対策
　戸建住宅に適用可能と考えられる液状化対策工法を次
に示す。これらの液状化対策工法は、沈下そのものを防
ぐものではなく、不同沈下の発生やその影響をできるだ
け抑制しようとするものである。 

表４－２－３　戸建住宅に対する液状化対策 

上表におけるに工事費積算の条件は以下の通り。
１．対象建築物は建坪 50～70 ㎡（15～20 坪）の総２
　階建てを想定。
２．施工上必要なスペースは確保していると仮定。
３．使用する材料は周辺環境を害するものではないもの。
各工法の概要を次に示す。 

ア．深層混合処理工法（柱状改良工法）：「①地盤に対
　する液状化対策工法
イ．固結工法」（P16 参照）の一種。支持力の増加と沈
　下量の低減を目的として、円形断面を有する柱状の改
　良体を、基礎スラブまたは基礎フーチング直下に杭の
　ように配置する工法。地盤と固化材を攪拌、混合して
　固結する方法として機械撹拌や噴射ジェット式撹拌な
　どがあり、泥状（スラリー状）の固化材を用いた機械
　式撹拌混 合工法が多用されている)。 イ．小口径杭
　工法支持力は基礎フーチングで確保し、沈下量の低減
　を目的として、鋼管杭を回転貫入または圧入によって
　設置する工法である。
ウ．浅層混合処理工法（表層改良工法）：支持力の増加
　と沈下量の低減を目的として、セメント系固化材を使
　用し、基礎スラブまた は基礎フーチング直下の地盤
　を薄く改良する工法。改良深さは、基礎スラブ直下２
　ｍより 浅い範囲である。なお、地下水位より下の液
　状化層を３ｍ程度盤状に固化することで、沈下量の低
　減や、不動沈下の抑制にも効果が期待される。
エ．注入工法 支持力の増加と沈下量の低減を目的とし
　て、基礎下へグラウトや薬液等を注入する工法。

　前記の液状化対策工法は、基本的には新築住宅を対象
としているが、小口径杭工法、注入工法は既存住宅に対
しても適用は可能である。ただし、小口径杭工法を既存
住宅に採用する場合は、実質的に事後対策である「沈下
修復工法」（P35 参照）と同様な工事を行うため、新築
住宅に採用する場合と比べ多額の費用がかかる。戸建住
宅における液状化対策の実施にあたっては、軟弱地盤の
補強対策と同等の費用がかかるので、費用対効果を十分
に考えて、対策実施の可否及び工法の選定を慎重に行う
ことが大切である。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく
 【エピソード】

 　



八重咲き萼紫陽花『ダンスパ－ティ－』
ピンクの花をキレイに咲かせたい！
イングリッシュローズがウイルスによる伝染性の病気で
アブラムシやアザミウマ、コナジラミによってうつされ
壊滅。そこで紫陽花を植える。その名はダンスパティ。
春先に消石灰や苦土石灰を株元にすき込む。量は30～50ｇ
程度１回。肥料はリン酸の多いものを使うが、土壌の酸
度を変えても元来の花色などの影響で必ずしも青、また
はピンクが発色するわけではない。花色調整をするため
のアジサイの培養土や肥料も販売されている。簡単に花
色を調整したいのであれば、このような商品を使うもの
一つの方法ですが、庭植えにしている場合はなかなか難
しい。ピエールドゥロンサールへのリベンジはあきらめ
今年から考えています。皆様方はいかがですか。

【脚注及びリンク】
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