数字と計算で理解する『地盤調査報告書』

地盤調査報告書の数値と計算の意味
スクリューウェイト貫入試験(旧:スウェーデン式サウンディング試験)

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数値と計算で理解する地盤調査報告書

2000年に建築基準法が改正されて、家を建てる時には地盤調査の実施が義務化されました。
新築一戸建て(建売住宅)を購入するユーザーにとっては、その家の地盤は気になることの一つと言えます。
ここでは、地盤調査報告書に出てくる数値と計算の意味について解説します。

旧『スウェーデン式サウンディング試験』

木造住宅を新築する場合は、一般に『スウェーデン式サウンディング試験』という方法で地盤調査を行います。

『スウェーデン式サウンディング試験』は、2020年のJIS改正により、正式名称が『スクリューウェイト貫入試験』という名前に変わりました。

名称の由来

スウェーデン式サウンディング試験とは、1917年にスウェーデンの鉄道の路盤調査で使われたことが由来です。

また、サウンディングという名称は、地盤調査をする際にロッドを地盤に差し込む時(sound)の音で地中の状況を確認することが由来です。


地盤調査報告書の見方

スクリューウェイト貫入試験では、これから家を建てる場所の四隅と真ん中に『スクリューポイント』という矢じりの棒を、最大100kgという重りで荷重をかけて刺し込んで、25cmごとの土の硬さを調べる方法で行います。

このスクリューポイントを刺し込むことを『貫入』といいます。
もし、スクリューポイントを5ヶ所貫入したのであれば、5枚の結果報告書が出てきます。

貫入深さ(D)

地盤調査報告書の見方は、表の上が地上で、下に行くにしたがって、地中深くの状況を表します。

「貫入深さ」(D)という部分をみると、スクリューポイントが何m貫入したかということがわかります。
0.25m、0.50m、0.75m・・・・という感じです。

荷重(Wsw)

次に、表の左側には「荷重Wsw」という欄があります。

例えば、ここに 0.25kNと記載されていれば 重り25キロの荷重。
0.50kNであれば 50キロ、0.75kNであれば 75キロの荷重。
つまり、Wswの欄に 1.00と記載されていれば、重り100キロの最大荷重をかけてスクリューポイントを貫入したことになります。

半回転数(Na)

次に、このWswの隣には 半回転数(Na)という欄があります。

最大100kgの重りで荷重をかけてもスクリューポイントが入って行かない場合は、スクリューポイントを回転させて、ねじ込んで貫入します。
例えば、深さ25cm貫入するためにスクリューポイントを2回、半回転させたら、このNaは 2という数値となります。

なぜ半回転なのか?

手でレンチを回すことを想像してみてください。

手回しだと、1回で1周させることは難しいです。
手動でスクリューポイントを回転させるときも同様です。

近年では、機械で回転させることが多いですが、今でも半回転を 1カウントとして計算します。

1mあたりの半回転数(Nsw)

次に、Nswという欄があります。

先程のNaは25cm貫入させるための半回転数でした。
Nswは1m貫入する時の半回転数のことです。
1mは、25cmの4倍ですので、Nswは単純にNaを4倍した数値となります。

地盤調査では、『1平方メートルあたり、何キロニュートンまでの圧力まで耐えられる地盤か?』という、支持耐力(qa)を算出します。
支持耐力を計算する時には、この1mあたりの半回転数(Nsw)という数値が必要になります。

簡単に言うと、半回転数(Nsw)の数値が大きくなれば、地盤が固いという意味です。
通常、Wswの数値が0.75kN以下となると、回転させずに重りの荷重だけでスクリューポイントが自沈したことになります。
したがって、柔らかい地盤であると判断できます。

Wsw 1.00が目安

Wswの数値が1.00kNで、Nswの数値が0回転であれば、100kgの荷重をかけてスクリューポイントが自沈したことになります。
これなら、べた基礎の木造住宅であれば、支持耐力があると判断できます。

地盤調査報告書の見方の目安
  • ・地表から2mまでのゾーンでWswが1.00kN(荷重100㎏)の自沈
  • ・2mから5mまでのゾーンで0.5kN(荷重50㎏)の自沈が多ければ地盤改良が必要
    少なければ、べた基礎の木造住宅なら耐えられる

とされています

設計接地圧20kN/㎡とは?

この耐えられるという基準は『設計接地圧』数値で表すことができます。
接地圧とは、家を建てたときに地面へかかる圧力のことです。

  • ・べた基礎の木造2階建では、1平方メートルあたり、15~20kN
  • ・べた基礎の木造3階建では、1平方メートルあたり、20~25kN

この数値が一般的な設計接地圧の目安です。

許容支持耐力(qa)がポイント

地盤調査報告書の1番右側の列を見ると、支持耐力(qa)という欄があります。
これは、『1平方メートルあたり何キロニュートンの接地圧まで耐えられるか?』という地盤調査報告書の中で最も重要な数値の一つです。

設計接地圧が1平方メートルあたり、20kNのべた基礎の木造住宅を建築する場合は、最低でも、地盤調査報告書の支持耐力の数値(qa)は、この設計接地圧よりも大きくなければなりません。

もし、地表から2mまでの深さで、支持耐力の数値が足りないゾーンが多くあれば、地盤改良が必要と判断するのが妥当となります。

これが一つの目安となります。

許容支持耐力(qa)の計算方法と考え方

支持耐力(qa)の計算方法は3種類ありますが、ここでは、現在最も使われている計算方法の『住宅地盤品質協会推奨式』をご紹介します。

それが、
qa=30×Wsw+0.6×Nsw
という計算式です。

許容支持耐力30kN/㎡の例

これは、100kgの重さの荷重をかけてスクリューポイントが自沈する地盤であれば、1平方メートルあたり30kNの支持耐力という計算です。
許容支持力30kN/㎡であれば、べた基礎の木造住宅なら耐えられるとされています。

許容支持耐力15kN/㎡の例

50kgの荷重でスクリューポイントが自沈する地盤であれば、30kN×0.5kNと計算しますので、支持耐力は、1平方メートルあたり、15kNとなります。
許容支持力15kN/㎡であれば、べた基礎の木造住宅を建築する場合は、数値が足りない地盤と判断します。

許容支持耐力49.2kN/㎡の例

荷重100kgでも自沈せず、回転して貫入した場合は、1mあたりの半回転数であるNswの数値に0.6をかけた数値を30kNに加えることになります。
そのため数値が大きくなります。

例えば、Wswが1.00kN/㎡で、Nswが32だとすると
(30×1)+(0.6×32)=49.2
という計算になります。

従って、支持耐力(qa)は、1平方メートルあたり、49.2kNということです。
べた基礎の木造住宅の設計接地圧は、20kN/㎡ですので、数値上で上回っていることがわかります。


許容支持耐力(qa)が設計接地圧を上回っていることが重要

住宅を購入されるユーザーは、ここまで覚える必要はありません。
べた基礎の木造住宅なら、設計接地圧の目安は、20kN/㎡という事だけ覚えておけば、地盤調査報告書の支持耐力(qa)の欄を見れば、それだけでも意味が分かるようになります。

間違いやすいポイント

設計接地圧20kN/㎡と、N値2.0を混同している人もいますが、これは違いますのでご注意ください。

換算N値の計算方法

一般に、粘性土と砂質土では、換算N値の計算式が異なります。

  • ・粘性土N=3×Wsw+0.050×Nsw
  • ・砂質土N=2×Wsw+0.067×Nsw

換算N値の計算も支持耐力(qa)の計算と同様に、Wswと1mあたりの半回転数Nswが関係します。

粘性土と砂質土では、重りの荷重(Wsw)、半回転数(Nsw)が同じ場合は、支持耐力(qa)は、計算結果は数値になります。
しかし、換算N値の計算では、砂質土よりも粘性土の方が数値が大きくなります。

例えば、Wswを1.00kN/㎡、Nswを4で計算すると、

  • ・砂質土では、換算N値2.3
  • ・粘性土では、換算N値3.2

という数値になります。Excelで計算してみました。

N値や支持耐力は、手計算だと少々大変ですので、私は、これらの関数をExcelに入力して、色々な地盤のパターンを試して、地盤調査の数値の理屈を理解しました。

例えば、Wsw(100kg)で半回転数0回(自沈)した場合は、砂質土と粘性土の「qa(許容支持耐力)」は、ともに30.0kN/㎡となりますが、砂質土の換算N値2.0、粘性土は3.0となります。

地盤調査報告書を見るときは、換算N値だけで判断するのではなく、地表から深さ2m以内と、深さ2mから5m以内の、それぞれの支持耐力(qa)を見ることが重要です。

ここでは、数値的なお話しかしていませんが、地盤を見るときには、地形、腐植土、安息角なども含めて総合的に見ることも大切です。

住宅の耐震性能に関する記事はこちらです↓

【住宅の耐震性能】地震に強い家と弱い家の見極め方を徹底解説


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