杭の施工管理・安定液・負の周面摩擦力・計測管理
直接基礎の基礎底面地盤の処理に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
直接基礎では、基礎底面と支持地盤とのかみ合わせによって水平力に対する抵抗を確保するため、砂地盤や砂礫地盤では割ぐり石や砕石を敷き均して基礎コンクリートをかみ込ませる。一方、岩盤では緩んだ岩片や不陸を取り除いたうえで均しコンクリートによって不陸を調整し、必要に応じて岩盤に突起を設けて水平抵抗を期待する。「岩盤ならそのままかみ合わせればよい」と考えると誤りで、支持地盤の種類によって処理の考え方が異なる点が1級での問われどころである。
偏心傾斜荷重を受ける直接基礎の照査に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 4
滑動に対する抵抗は、基礎底面と支持地盤との間に生じるせん断抵抗（底面の粘着力と摩擦抵抗）を主体として確保し、基礎前面の受働土圧はその信頼性が低いため期待しないか、期待する場合でも限定的に扱う。「受働土圧のみで確保する」という記述は主従が逆である。偏心・傾斜による支持力の低減と、有効載荷幅（B−2e）の考え方はセットで押さえておくとよい。
打撃工法による既製杭の打止め管理に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
打止め管理は、まず試験杭で支持層深度・貫入量・リバウンド量・全ハンマ打撃回数などを確認し、それを本杭の管理基準として全杭に展開するのが基本である。動的支持力公式は打撃時の貫入量とリバウンド量という打撃応答から支持力を推定するもので、静的載荷試験とは別の手法である。貫入量が極端に小さい状態で打撃を続けると杭頭・杭体の損傷を招くため、打撃回数の上限管理も必要になる点が1級で問われる。
既製杭の中掘り杭工法の施工に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 3
セメントミルク噴出攪拌方式は、所定深度まで沈設した後ただちに杭先端部でセメントミルクを噴出・攪拌して根固め部を築造し、先端支持力を確保する方式である。一方、最終打撃方式は打撃によって支持力を確認する方式なので、中掘りから打撃への切替えは支持層に到達する前に行い、最後は打撃により支持層へ貫入させる。「支持層に到達した後に切り替える」という記述は、方式の目的を取り違えたものである。
既製杭のプレボーリング杭工法の施工に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 2
プレボーリング杭工法では、所定深度で根固め液を注入・攪拌して根固め部（根固め球根）を築造し、その硬化前に杭を建て込んで杭先端を根固め部に定着させることで先端支持力を確保する。掘削液は掘削抵抗を低減して孔壁の崩壊を防ぐために吐出するものであり、「抵抗を増大させ孔壁を軟化させる」という記述は目的が逆である。支持層付近では回転数・推進速度を上げるとオーガ電流値などの変化を読み取れず支持層の判定を誤るため、速度は落として慎重に掘削する。
既製杭の継手及び施工精度の管理に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
既製杭の現場継手はアーク溶接による突合せ溶接が原則で、開先部の清掃と上下杭の軸線・目違い・ルート間隔の確認が施工前の必須手順である。溶接部は全数の外観検査に加え、必要に応じて超音波探傷試験などの非破壊試験で内部欠陥を確認する。傾斜が許容値を超えた杭を杭頭から強制的に矯正すると杭体に曲げひび割れを生じるため、原則は引抜きと再施工であり、この「矯正してよい」という誤りが1級では狙われる。
杭の支持層の確認及び杭体の健全性の確認に関する次の（イ）〜（ニ）の記述のうち、適当なものの数は次のうちどれか。 （イ）場所打ち杭では、掘削中に排出される掘りくずを、あらかじめ実施したボーリング調査の土質柱状図や土質標本と対比して支持層への到達を確認する。 （ロ）既製杭の埋込み工法では、オーガ駆動装置の電流値や積分電流値の上昇・波形の変化を、試験杭で得た値と対比して支持層への到達を判断する。 （ハ）場所打ち杭のコンクリートの健全性は杭頭部の外観検査によって判定できるため、ボーリングによるコアの採取や非破壊試験を行う必要はない。 （ニ）杭の鉛直載荷試験は杭の施工前にのみ実施できるものであり、施工後の杭に対して行うことはできない。
解答正解 2
支持層の確認は、掘削土と土質柱状図の対比、掘削抵抗（オーガ電流値・積分電流値）の変化、施工状況の変化、施工深度の管理などを組み合わせて判断するもので、（イ）（ロ）はいずれも適当である。杭体の健全性は杭頭の外観だけでは判定できず、コアの採取や非破壊試験（インテグリティ試験等）を用いる。鉛直載荷試験は施工後の杭に対しても実施でき、支持力を直接確認する手段である。したがって適当なものは2つ。
場所打ち杭の孔壁の崩壊とその防止に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
孔壁崩壊の主な要因は、孔内水位の低下、安定液の性状不良（比重・粘性の不足や砂分の増加）、掘削孔の長時間放置、掘削用バケットの急激な引上げによる負圧、孔口周辺の重機荷重などである。オールケーシング工法ではケーシングチューブ先端を常に掘削底面より下方に先行させ、リバース工法では孔内水位を地下水位より高く保って静水圧で孔壁を保護する。「上方」「低く」という向きの取り違えが典型的な誤答である。
場所打ち杭に用いる安定液に関する次の文章の（イ）〜（ハ）に当てはまる語句の組合せとして、適当なものはどれか。 「アースドリル工法に用いる安定液は、孔壁の表面に （イ） を形成するとともに、その静水圧によって孔壁を保護する。掘削中の安定液の管理では、比重、（ロ） 及び砂分率を測定する。比重や （ロ） が過大になると、コンクリートの打込み時に安定液とコンクリートとの （ハ） が不良となり、杭体の品質低下を招く。」
解答正解 4
安定液は孔壁面に泥膜（マッドケーキ）を形成し、孔内水の静水圧とあわせて孔壁を保護する。掘削中の管理項目は比重・粘性（ファンネル粘性）・砂分率が基本で、比重や粘性が小さすぎれば孔壁崩壊、大きすぎればコンクリートとの置換不良や杭体へのスラリーの巻込みを招く。孔底に沈殿する土砂であるスライムと、孔壁面に形成される泥膜を取り違えないことが要点である。
場所打ち杭のスライム処理に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 4
スライム処理は、掘削完了直後の一次処理と、鉄筋かご建込み後・コンクリート打込み直前の二次処理に分けて行う。一次処理後も鉄筋かごの建込みなどの間に新たな沈殿が生じるため、打込み直前に孔底の状態を確認して二次処理を行うことが先端支持力の確保に不可欠である。「二次処理＝鉄筋かご建込み前」と段階を取り違えると、処理の意味そのものが失われる。
場所打ち杭のコンクリートの打込み及び杭頭処理に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 2
鉄筋かごの共上がりは、かごの自重不足やスペーサーの不足・配置不良、コンクリートの流動性不足、ケーシングチューブやトレミー管の急激な引上げによって生じる。防止にはスペーサーによるかごの保持とケーシング引抜き速度の管理が基本である。トレミー管は先端を常にコンクリート中に一定深さ（2m以上）挿入した状態を保ち、杭頭部は泥水やスライムが混入して品質が劣るため余盛りを行い、コンクリートが十分に硬化してから健全な面が出るまではつり取る。
杭に作用する負の周面摩擦力（ネガティブフリクション）に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 3
負の周面摩擦力は、軟弱層の圧密沈下などにより周辺地盤が杭よりも大きく沈下するときに、杭周面に下向きに作用する力である。先端を硬い支持層に支持させた支持杭はほとんど沈下しないため相対変位が大きく、負の摩擦力の影響を最も受ける。対策には、杭の支持力を増す方法（杭径を大きくする、本数を増やす、支持層への根入れ長を増す）と、負の摩擦力そのものを低減する方法（群杭とする、杭周面に瀝青材を塗布する）がある。軸力は中立点で最大となり、それより深い部分では正の周面摩擦力によって減少する。
群杭の効果に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 2
杭の中心間隔が杭径に対してある程度以上に密になると、杭と杭間の土塊が一体となって1基のケーソンのように挙動し、杭1本当たりの支持力は単杭より小さくなる。また応力の重なりにより沈下量は同一荷重の単杭より大きくなる。群杭の影響は杭の中心間隔と杭径の比によって変わり、間隔を広げれば軽減される。なお、群杭とすることは負の周面摩擦力を低減する方向に働く点も併せて押さえておきたい。
土留め壁の形式の選定に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
土留め壁の形式は、掘削深さだけでなく地盤条件（土質、玉石・転石の有無、硬質層の位置）、地下水条件、周辺環境（近接構造物、騒音・振動の制約）、経済性を総合して選定する。親杭横矢板工法は矢板間に隙間があるため止水性がなく、地下水位の高い砂質地盤には不向きである。鋼矢板工法は止水性に優れる一方、玉石・転石層や硬質地盤では打設が困難になる。地中連続壁は剛性・止水性ともに高く低騒音低振動だが工費が高い。
土留め支保工の施工に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 1
労働安全衛生規則第371条は、圧縮材（火打ちを除く。）の継手を突合せ継手とすることを定めている。重ね継手では偏心により曲げが生じ、圧縮材としての座屈耐力が確保できない。「火打ちを除く」という除外規定があることも1級で問われる要点である。腹起しの密着とプレロードによる変位抑制は、いずれも土留め壁の変形を抑えるための実務上の基本事項である。
土留め工の計測管理及び点検に関する次の（イ）〜（ニ）の記述のうち、適当なものの数は次のうちどれか。 （イ）土留め支保工を設けたときは、その後7日をこえない期間ごと、中震以上の地震の後及び大雨等により地山が急激に軟弱化するおそれのある事態が生じた後に、部材の損傷や切ばりの緊圧の度合等について点検しなければならない。 （ロ）計測管理では、土留め壁の変位、切ばり軸力、周辺地盤の沈下及び地下水位等を測定項目とし、あらかじめ定めた管理基準値と対比して施工の可否を判断する。 （ハ）計測値が管理基準値を超えた場合でも、掘削を継続しながら次回の定期計測の結果を待って対策を判断すればよい。 （ニ）切ばり軸力の測定は、設計上最大軸力が生じると想定される切ばり1本のみについて行えば足りる。
解答正解 2
（イ）は労働安全衛生規則第373条の点検時期・点検事項そのもので適当、（ロ）も計測管理の基本的な考え方として適当である。（ハ）は、管理基準値を超えた時点で掘削を中断し、原因究明と補強等の対策を講じるのが原則であり適当でない。（ニ）も、軸力は掘削段階や位置によって再配分されるため複数の代表断面・段数で測定する必要があり適当でない。よって適当なものは2つ。
砂質地盤に鋼矢板を用いた土留め掘削において、限界動水勾配法によりボイリングに対する安全率を求めるものとする。土留め壁背面側の水位と掘削底面との水位差を4.0m、矢板先端を回る浸透経路長を10.0m、砂の飽和単位体積重量を18.0kN/m³、水の単位体積重量を10.0kN/m³とするとき、ボイリングに対する安全率として適当なものは、次のうちどれか。
解答正解 3
限界動水勾配は水中単位体積重量と水の単位体積重量の比で表され、i_c＝(18.0−10.0)/10.0＝0.8となる。実際の平均動水勾配は水位差を浸透経路長で除して i＝4.0/10.0＝0.4。安全率は Fs＝i_c/i＝0.8/0.4＝2.0である。水中単位体積重量を求めずに飽和単位体積重量をそのまま用いたり、i と i_c を逆に割ったりする誤りが典型で、浸透経路長は矢板先端を回り込む長さであり掘削深さではない点にも注意する。
掘削底面の安定及び地下水処理に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
盤ぶくれは、掘削底面下の難透水層の自重が下位の被圧帯水層による揚圧力に負けて底面が浮き上がる現象であり、対策はディープウェル等による被圧水頭の低下、掘削底面下の地盤改良による重量増加、土留め壁の難透水層への根入れなどである。ヒービングは軟弱な粘性土地盤で背面土の重量により掘削底面が盛り上がる現象で、砂質地盤で浸透流により生じるボイリングとは発生地盤も機構も異なる。釜場排水は簡便だが、砂質地盤では底面の吸出しやボイリング・パイピングを助長するおそれがある。
ケーソン基礎の施工に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 3
高気圧作業安全衛生規則は、気こう室における加圧の速度を毎分0.08MPa以下（第14条）、減圧の速度も毎分0.08MPa以下（第18条第1項第1号）と定めており、速度に法令上の制限はないという記述は誤りである。同規則は作業室の気積を労働者1人につき4m³以上（第2条）と定め、減圧を終了した時から14時間は重激な業務に従事させてはならないとしている。オープンケーソンの傾斜は、沈下の遅れている側の掘削を先行させて早期に修正するのが原則で、傾斜が大きくなってからの急激な修正は避ける。
ニューマチックケーソンは、ケーソン自重と載荷重の和が、周面摩擦抵抗力、刃口先端の地盤反力及び浮力の和以上となるときに沈下するものとする。ケーソン自重が9,000kN、周面摩擦抵抗力が8,000kN、刃口先端の地盤反力が2,000kN、浮力が4,000kNであるとき、ケーソンを沈下させるために必要な最小の載荷重として適当なものは、次のうちどれか。
解答正解 3
沈下関係式は「ケーソン自重＋載荷重 ≧ 周面摩擦抵抗力＋刃口先端の地盤反力＋浮力」である。抵抗側の合計は8,000＋2,000＋4,000＝14,000kN、沈下側はケーソン自重9,000kNと載荷重Pの和なので、9,000＋P≧14,000より P≧5,000kN となる。浮力を抵抗側に含め忘れる誤り、刃口先端の地盤反力を落とす誤り、自重を差し引き忘れて抵抗側の合計をそのまま答える誤りが典型である。