ラップルコンクリートと地盤改良
2021年08月23日 地質
ラップルコンクリートの概要と施工方法、地盤改良との違いについて説明します。ラップルコンクリートは軟弱地盤を強度補正する手段のひとつです。強度は上がるものの、経済性や環境負荷の点で地盤改良が優位といわれています。以下で詳しく解説していきます。
ラップルコンクリートとは
ラップルコンクリートとは、基礎下から支持地盤までを掘削したスペースに入れ込む無筋コンクリートのことです。砕石を英語でrubbleといい、ラップルコンクリートの名前はここに由来します。ラップルコンクリートは粗骨材に砕石を配合することで単価を抑えたコンクリートを使用するのです。ちなみに無筋コンクリートとは鉄筋コンクリートと逆に鉄筋が入っていないコンクリートを意味します。無筋コンクリートは鉄筋コンクリートと違って強度が小さいので構造物の材料としては適性がなく、ラップルコンクリートや捨てコンクリート・土間コンクリートなどに利用されます。
ラップルコンクリートの施工方法
まず、ラップルコンクリートを打設する箇所を、支持地盤に到達する深さまで掘削します。次に、ラップルコンクリートの型枠を建て込みます。型枠とは無筋コンクリートを流し入れる型のことです。ラップルコンクリートを型枠なしで施工することは基本的にありません。
型枠が完成したら生コンクリートを流し入れます。コンクリートが固まったら型枠を外します。
ラップルコンクリートが適さない事例
ラップルコンクリートは小規模工事に向くといわれます。工事の規模が大きくなると費用が高くなる傾向があります。例えば戸建て住宅程度の規模であってもラップルコンクリートが用いられることは稀です。住宅の基礎地盤にコンクリートを流し入れると200万円以上かかるといわれ、地盤改良と比較すると格段に高くなる上に工期も長くなる傾向があります。
また、軟弱地盤の厚さによってはラップルコンクリートでの施工がふさわしくないケースがあります。支持地盤が地中深くにある場合、ラップルコンクリートを打設することは困難なのです。杭工法などの地盤改良工法を検討したほうがよいでしょう。
ラップルコンクリートと表層改良の違い
地盤改良を簡潔に説明すると、セメント系固化材などを軟弱土に混ぜて強度を増すことです。ラップルコンクリートとは違う工法です。地盤改良工法のうち、表層改良もまた軟弱地盤があまり深くないケースで用いられますが、ラップルコンクリートとは経済性や環境負荷の点で違います。先述のとおりラップルコンクリートでの施工が経済的でないケースがあります。また、ラップルコンクリートは過剰設計になりやすく、残土が多く出るなど環境負荷が大きいという問題があります。一定規模の強度補正を行いたい場合に、ラップルコンクリートより表層改良はじめ地盤改良が選ばれやすいのはこのような事情によるものです。
重要ポイントをQ&A形式で確認
Q1. ラップルコンクリートとは何ですか?
A1. ラップルコンクリートとは、軟弱地盤を補強するために基礎下から支持地盤まで掘削したスペースに打設する無筋コンクリートのことです。名前の由来は粗骨材に使われる砕石を意味する英語「rubble」から来ています。無筋コンクリートは鉄筋を含まないため構造物の材料としては強度が不十分ですが、砕石を配合することで単価を抑えながら地盤の強度補正が可能になります。ラップルコンクリートは支持地盤まで確実に荷重を伝達できる点で効果的ですが、施工費用や工期の面で地盤改良工法と比較されることが多い工法です。
Q2. ラップルコンクリートはどのように施工されますか?
A2. ラップルコンクリートの施工は、まず支持地盤に到達する深さまで掘削することから始まります。掘削箇所に型枠を建て込む必要があり、型枠なしでの施工は基本的に行われません。型枠はコンクリートを流し入れる型として機能し、形状を保つために不可欠です。型枠が完成したら生コンクリートを流し込み、コンクリートが十分に固まるのを待ちます。固化後に型枠を取り外して施工完了となります。この一連の工程には時間を要するため、工期が長くなる傾向があり、大規模工事では費用面での負担が大きくなる特徴があります。
Q3. ラップルコンクリートが適さない工事はどのようなものですか?
A3. ラップルコンクリートは小規模工事に向くといわれますが、工事規模が大きくなると費用が高騰するため適さないケースが増えます。戸建て住宅程度の規模でも基礎地盤にコンクリートを流し入れると200万円以上かかることがあり、地盤改良と比較すると格段に高額になります。また、軟弱地盤の層が厚く支持地盤が地中深くにある場合、ラップルコンクリートの打設は困難です。このような状況では杭工法などの地盤改良工法のほうが経済的かつ技術的に適しています。費用対効果と施工可能性の両面から工法選定を行うことが重要です。
Q4. ラップルコンクリートと地盤改良工法の違いは何ですか?
A4. 地盤改良工法は、セメント系固化材などを軟弱土に混ぜ合わせて地盤強度を増す方法であり、ラップルコンクリートとは根本的に異なる工法です。ラップルコンクリートはコンクリートそのものを打設して強度を確保しますが、地盤改良は既存の土を改質します。経済性の面では地盤改良のほうが優位なケースが多く、特に一定規模以上の工事では顕著です。また、ラップルコンクリートは過剰設計になりやすく残土が多く発生するため環境負荷が大きいという課題があります。これらの理由から、適切な強度補正を行いたい場合には地盤改良工法が選ばれることが多くなっています。
Q5. 表層改良とラップルコンクリートはどう違いますか?
A5. 表層改良は地盤改良工法のひとつで、軟弱地盤が比較的浅い場合に用いられる点ではラップルコンクリートと共通していますが、経済性と環境負荷の面で大きく異なります。表層改良はセメント系固化材を軟弱土と混合することで地盤を改質し、ラップルコンクリートのようにコンクリートを大量に使用しません。そのため材料費や施工費を抑えられます。ラップルコンクリートは強度面では確実ですが、掘削による残土発生量が多く環境への影響が大きくなりがちです。一定規模の強度補正が必要な場合、コスト面と環境配慮の両面から表層改良をはじめとする地盤改良工法が優先的に検討されています。
Q6. ラップルコンクリートで無筋コンクリートが使われる理由は何ですか?
A6. ラップルコンクリートに無筋コンクリートが使用される理由は、地盤の強度補正という用途において鉄筋が不要であり、コストを抑えられるためです。無筋コンクリートは鉄筋コンクリートと異なり鉄筋が入っていないため、曲げやせん断に対する強度は小さくなります。しかし、ラップルコンクリートの役割は建物荷重を支持地盤へ伝達することであり、圧縮力に対する抵抗が主な要求性能です。無筋コンクリートでも圧縮強度は確保できるため、構造材としては不適でも地盤補強には十分な性能を発揮します。このように用途に応じた合理的な材料選択がなされています。
Q7. ラップルコンクリートの型枠は必ず必要ですか?
A7. ラップルコンクリートの施工において型枠は基本的に必須です。型枠はコンクリートを流し込む際に形状を保持し、所定の断面や寸法を確保するために不可欠な役割を果たします。掘削した地中空間に直接コンクリートを流し込むだけでは、土砂の崩落やコンクリートの流出により所定の強度や形状が得られません。型枠を建て込むことで、コンクリートが固まるまで確実に形を維持でき、設計通りの性能を発揮する構造体が完成します。施工の手間やコストはかかりますが、品質を確保するためには欠かせない工程となっています。
Q8. 軟弱地盤が深い場合にラップルコンクリートが不向きな理由は何ですか?
A8. 軟弱地盤の層が厚く支持地盤が地中深くにある場合、ラップルコンクリートは施工が困難になり不向きです。支持地盤まで到達させるために深く掘削する必要があり、掘削量とコンクリート打設量が膨大になります。深い掘削は土留め工事や安全対策も複雑になり、工期の長期化とコスト増大を招きます。また、深部での型枠設置や生コンクリートの品質管理も難しくなります。こうした状況では杭工法などの地盤改良工法のほうが技術的にも経済的にも合理的であり、深い軟弱地盤に対してはそちらを選択するのが一般的です。
Q9. ラップルコンクリートの環境負荷が大きいとされるのはなぜですか?
A9. ラップルコンクリートは環境負荷が大きいとされる主な理由は、掘削による残土の発生量が多いことと過剰設計になりやすいことです。支持地盤まで掘削するため、軟弱地盤の厚さに応じて大量の残土が発生し、その処分には輸送コストと環境への影響が伴います。また、確実な強度確保を優先するあまり必要以上にコンクリートを使用する過剰設計になりがちで、セメント製造時のCO2排出などの環境負荷も増加します。地盤改良工法は既存の土を活用して改質するため残土が少なく、材料使用量も抑えられることから環境配慮の観点で優位性があるといえます。
Q10. ラップルコンクリートと地盤改良工法はどのように使い分けるべきですか?
A10. ラップルコンクリートと地盤改良工法の使い分けは、工事規模・コスト・軟弱地盤の深さ・環境への配慮といった複数の要素を総合的に判断して行うべきです。小規模で支持地盤が浅く、確実な強度が最優先される場合にはラップルコンクリートが選択肢となります。一方、一定規模以上の工事や軟弱地盤が深い場合、また経済性や環境負荷を重視する場合には地盤改良工法が適しています。現在では技術進歩により地盤改良工法の選択肢が増え、多様な地盤条件に対応できるようになっています。専門家による地盤調査と適切な工法選定が、安全性と経済性を両立させる鍵となります。
