地盤調査のやり方｜種類・調査で用いる機械について紹介
地盤調査は、建築物や構造物を安全に建設する上で欠かせない工程です。見た目では分からない地中の状態を把握し、建物の沈下や傾きといったトラブルを未然に防ぐために実施されます。調査によって得られたデータは、基礎設計や地盤改良の方針決定に直結する重要な判断材料です。
当記事では、代表的な地盤調査の種類と使用される機器について詳しく解説します。正確な調査を行うことで、安心して長期的に利用できる構造物の基盤を整えられるでしょう。
1. 地盤調査の種類
建築や土木工事を行う際、地盤の性質を正確に把握することは、安全な構造物を築く上で欠かせません。地盤調査には、主に地層の構成や強度、地下水位などを確認するための複数の手法があります。目的や現場条件によって手法を使い分けることで、より正確な地盤評価が可能となります。
ここでは、地盤調査の種類について解説します。
1-1. ボーリング調査
ボーリング調査は、地盤に細い孔を掘削し、採取した土や岩盤の試料を直接観察して地層の構成や強度を確認する方法です。地盤の支持力や沈下特性を正確に把握できるため、構造物の安全性を評価する上で最も信頼性の高い調査方法の1つです。掘削した孔を利用して、標準貫入試験や孔内載荷試験などの各種試験を行うことも可能です。
ボーリング調査は、鉄筋コンクリート造などの大規模建築や、杭基礎を設ける場合、埋立地や地盤改良が必要な土地など、正確な地質データを求める際に実施されます。また、液状化や地盤沈下のリスクを評価する際にも欠かせない調査です。
1-2. SWS試験
SWS試験（スウェーデン式サウンディング試験）は、スクリューポイントを取り付けた鉄製ロッドを地面に垂直に押し込み、沈み込み具合や回転数を測定して地盤の強さを評価する試験です。小規模な建築物や住宅地での調査に広く利用されており、コストと手間を抑えながら地盤の硬軟を把握できるのが特徴です。
ただし、SWS試験は土のサンプルを直接採取できないため、詳細な土質分析や地下水位の正確な測定には不向きです。得られたデータにばらつきがある場合や、瓦礫などの障害物によって測定が妨げられる場合には、追加調査を行うのが一般的です。
1-3. その他の調査方法
ボーリング調査やSWS試験のほかにも、地盤の性質や強度を評価するための多様な手法があります。代表的なものに、地盤に実際の荷重をかけて沈下量を測る「平板載荷試験」や、液状化リスクを分析する「液状化判定試験」があります。平板載荷試験は実際の荷重条件を再現できるため、支持力の確認や補強後の強度評価にも適しています。
また、採取した土の性質を詳しく調べる「土質試験」では、粒度分布、含水比、強度などを分析します。ボーリング孔を利用する「孔内水平載荷試験」や「現場透水試験」では、水平方向の強度や透水性を把握でき、杭基礎や地下構造物の設計に役立ちます。
環境面で重要な「土壌汚染調査」や、建設現場で発生する土を処分する前に行う「残土調査」などが実施されることもあります。複数の調査を組み合わせることで、構造物の安全性だけでなく、環境保全や施工計画の精度向上にもつながります。
2. 地盤調査に使う機械
地盤の性状は1つの機器だけでは把握しきれません。現場では、貫入・載荷・密度・弾性波・流動性など、目的に応じた測定機を組み合わせて使います。選定時は対象土質、必要精度、作業性、周辺環境を確認し、規格に沿った手順で運用しましょう。
2-1. 貫入試験機
貫入試験機は、先端にコーンやサンプラーを取り付けて地盤に押し込んだり打ち込んだりし、その抵抗を測定して地盤の硬さや層の変化を評価する機器です。浅い地層であればスウェーデン式サウンディング試験（SWS試験）が用いられ、連続的に先端抵抗や摩擦力を測定したい場合はコーン貫入試験（CPT）が選ばれます。粗粒地盤や硬質層では打撃式の動的貫入試験が有効です。
測定時は、機器の整準とゼロ点確認を行い、規定の荷重または打撃条件で貫入を進めます。異常な抵抗値が出た場合は、瓦礫などの障害物が影響している可能性があるため、追加測定を行って確認しましょう。貫入試験機は、建築・土木を問わず地盤の支持力を見極める上で欠かせない基本装置です。
2-2. 載荷試験器
載荷試験器は、地盤や地業面に段階的な荷重をかけ、その沈下量や変形の度合いを測定して支持力や変形特性を求めるための装置です。ロードセル（支持力計）を利用して荷重を高精度に測り、変位計で沈下量を記録します。代表的な試験として平板載荷試験や孔内載荷試験、現場CBR試験などがあり、地盤の性質や構造物の種類に応じて使い分けます。
試験を行う際は、載荷板の設置面を平滑に整え、中心がずれないように注意します。荷重を段階的に増やしながら沈下量を測定し、保持時間を規定どおりに確保してクリープの影響を評価します。
測定データから得られた支持力は、基礎設計や地盤改良の判断材料として用いられ、安全性と経済性の両立を支える重要な役割を果たします。
2-3. 密度計
密度計は、地盤や舗装材の締固め具合を確認するために、現場で密度を測定する装置です。非破壊あるいは準破壊で測定できるため、施工中の品質管理や出来形確認に欠かせません。
測定では、試験面を整え、規定の条件下で測定を実施します。砂置換法では校正砂を使って体積を求め、核密度計では標準ブロックで事前校正を行います。測定後は乾燥密度と含水比を算出し、最大乾燥密度と比較して締固め度を判定します。
このデータにより、地盤の安定性や沈下のリスクを評価できるため、施工の信頼性を確保する上で非常に重要です。
2-4. 弾性波測定器
弾性波測定器は、地盤中を伝わるP波（圧縮波）やS波（せん断波）の速度を測定し、地盤の弾性特性や層構造を把握する装置です。測定された弾性波速度は、せん断弾性係数や地盤剛性率の算定に用いられ、非破壊で地中の状態を評価できる点が特徴です。
測定では、発震源と受振器を一定間隔で設置し、波の伝播時間を正確に記録します。外部ノイズの影響を避けるため、複数回の測定を行い平均化することが多く、得られた時間データから伝播速度を算出します。
弾性波測定器は、地震動の特性評価や地盤改良効果の検証などにも用いられ、安全設計の裏付けとなるデータを提供します。
2-5. 流動性試験器
流動性試験器は、モルタルやコンクリート、改良土などの流動性や軟らかさを測定し、施工性や品質を評価する装置です。試験は、材料を型枠に充填し、フロー台を一定回数落下させて広がりを測定する方法が一般的で、JIS規格にも準拠しています。
試験を行う際は、材料の温度や混練時間を一定に保ち、成形後すぐに試験を実施します。フロー値が基準を超える場合は過剰な流動性、低すぎる場合は施工不良の恐れがあるため、配合や水量の調整に役立ちます。
流動性試験器は、構造物の仕上がり精度や耐久性の確保に直結する重要な品質管理機器です。
2-6. その他の機器
地盤調査では、補助的な計測機器を併用することでより精密な評価が可能です。
土壌水分計は、土中に含まれる水分量を誘電率の変化から測定する機器で、地盤の湿潤状態や排水性を把握する際に用いられます。土壌pH計は、地盤の酸性・アルカリ性を測定し、コンクリートとの化学的反応や腐食のリスクを評価するために活用されます。
これらの装置は、主要な地盤試験と併せて使用することで、構造物の安全性だけでなく、環境保全や維持管理の計画にも役立ちます。精度の高いデータ取得は、設計の信頼性を支える基盤です。
まとめ
地盤調査は、構造物の安全性と耐久性を確保するための最初のステップです。ボーリング調査やSWS試験、平板載荷試験など、目的や規模に応じた手法を選択することで、地盤の特性を正確に把握できます。
また、貫入試験機や載荷試験器、弾性波測定器などの専門機器を活用することで、地層の強度や変形特性を定量的に評価できます。これらのデータは、基礎構造の設計や施工品質の向上に不可欠です。
適切な調査と機器の選定は、安全で持続可能な建築の実現につながります。構造物の長寿命化や維持管理の効率化を目指す上で、地盤調査の重要性を正しく理解しておくことが求められます。
