安定処理の定義と安定処理工法の種類
2019年02月21日 路床
安定処理とは、地盤や路床の材料に充分な支持力や強度がない場合、セメントや石灰を加えることで粒子どうしの結合を強める工法を指します。土木インフラである道路や橋梁、マンション・一戸建て住宅などの建築工事を行う前に地盤を調査し、軟弱な地盤であれば安定処理を行います。軟弱な地盤にセメントや石灰をもとに作られた改良材を添加し攪拌する工法を「化学的安定処理」または「セメント・石灰系安定処理」と言います。
地盤改良は、改良材や機械等を使って、主に軟弱地盤を強化することをいいます。地盤改良と安定処理を同一視する人が多いですが、必ずしもイコールではありません。地盤改良は安定処理に加えて、排水や圧密、置き換え、締固めなど改良の工程全体を指すものです。「安定処理工法によって地盤改良を完了した」という用例からもわかるように、地盤改良の方がより広義に用いられています。
地盤改良には使用する機械や材料が異なる、様々な工法があります。化学的処理工法である固結工法は代表的なものです。そして、固結工法の中でもポピュラーなのがセメント・石灰系の改良材を改良対象土と混合する工法です。軟弱地盤が浅い場合に行う表層改良工法（浅層混合処理工法）、深い場合に行う柱状改良工法（深層混合処理工法）、その中間にあたる中層混合処理工法など、バリエーションも多く、施工実績において他の工法より優位に立っています。今後もその傾向は続くと考えられます。
特にセメント系改良材を用いた地盤改良を行う場合、事前に配合試験を実施します。地盤を構成する土の質や地域特性が影響し、セメント系改良材が充分な効果を発揮しない事態を避けるためです。配合試験を行うことで地盤の特徴に応じた改良材を配合することができます。試験の方法としては一軸圧縮試験やCBR試験があります。抜き取った円柱状の試料に側圧を加えない形で圧縮する一軸圧縮試験の結果判明する一軸圧縮強さは、改良土の強さを示す値で、固化材や添加量を決める際に参照されます。また、直径5cmのピストンを1分あたり1mmずつ貫入させ、2.5mm及び5.0mm貫入した状態での荷重を読み取るCBR試験では安定処理土のCBRが算出されます。この結果が地盤改良で行う処理の厚さや、固化材及び添加量の決定に利用されます。
土質試験と同時に、セメント及びセメント系固化材を原位置もしくはプラントにおいて、土と混合する改良土に対して六価クロムの溶出試験が必要となっています。その材料を使用・再利用する場合であっても、六価クロムの溶出試験を行ない、安全確認（六価クロム濃度 0.05mg/L 以下）が必要となります。
近年では安全対策への関心の高まりを背景に、公共施設だけでなく、住宅を新築する方々や、賃貸マンションのオーナー・管理者からも安定処理に関するご質問・お問い合わせが増えています。株式会社セリタ建設としては、今後も正確な情報をお伝えし、安全で安心できる地盤改良を提供していきたいと思っております。
重要ポイントをQ&A形式で確認
Q1. 安定処理とは何をする工法ですか?
A1. 安定処理とは地盤や道路の路床に十分な強さがないときにセメントや石灰を混ぜて土の粒を結びつける工法です。道路や橋、建物を建てる前には必ず地盤調査を行い、地盤が弱ければこの処理を実施します。セメントや石灰を主成分とする改良材を土に加えて混ぜ合わせる方法は化学的安定処理またはセメント・石灰系安定処理と呼ばれます。この処理により軟弱だった地盤が固まり、構造物をしっかり支えられる状態になります。工事の安全性と耐久性を確保するための基礎的な技術として土木・建築分野で広く活用されています。
Q2. 安定処理と地盤改良は同じ意味ですか?
A2. 安定処理と地盤改良は似ていますが完全に同じではありません。地盤改良は安定処理を含むより広い概念です。安定処理は改良材を混ぜて土を固める方法を指しますが、地盤改良には他にも排水や圧密、土の入れ替え、締め固めなど様々な手法が含まれます。つまり地盤改良は改良工程全体を指す言葉であり、安定処理はその中の一つの方法といえます。実務では安定処理工法によって地盤改良が完了したという表現が使われることからも、両者の関係性が理解できます。混同しやすい用語ですが意味の範囲が異なることを知っておくと正確な理解につながります。
Q3. 化学的安定処理にはどのような種類がありますか?
A3. 化学的安定処理の代表的なものは固結工法です。その中でもセメント系や石灰系の改良材を土と混ぜる方法が広く採用されています。軟弱地盤の深さによって工法が使い分けられ、浅い場合には表層改良工法または浅層混合処理工法が選ばれます。深い場合には柱状改良工法とも呼ばれる深層混合処理工法が用いられ、中間的な深さでは中層混合処理工法が適用されます。これらの工法は施工実績が豊富で効果も確認されているため、他の工法と比べて優位性があります。今後も主流の工法として使われ続けると考えられています。
Q4. 配合試験はなぜ必要なのですか?
A4. セメント系改良材を使った地盤改良では事前に配合試験が一般的に実施されます。土の性質は場所ごとに異なり、地域の特性も影響するため、同じ改良材でも効果が変わる可能性があるからです。配合試験を行うことで現場の土に最適な改良材の種類や量を決定できます。試験をせずに施工すると期待した強度が得られないリスクがあります。土の特徴を把握して適切な配合を選ぶことで確実な改良効果が得られ、無駄なコストも削減できます。配合試験は品質を保証するための重要な準備工程といえます。
Q5. 一軸圧縮試験では何が分かりますか?
A5. 一軸圧縮試験は円柱形の土の試料を横から圧力をかけずに上下方向だけで押し潰す試験です。この試験で得られる一軸圧縮強さという数値は改良した土がどれだけ強くなったかを示します。試験結果をもとに使用する固化材の種類や添加する量を決めることができます。改良材を混ぜた土が設計で求められる強度を満たしているか確認する目的もあります。数値が高いほど地盤の強度が高いことを意味し、建物や道路を安全に支える能力があると判断されます。配合を決める際の重要な判断材料となる試験です。
Q6. CBR試験とはどのような試験ですか?
A6. CBR試験は直径5センチメートルのピストンを土に押し込んで抵抗力を測る試験です。ピストンを1分間に1mmの速度で貫入させ、2.5mm及び5.0mm入ったときの荷重を読み取ります。この結果から安定処理土のCBR値が算出されます。CBRとは地盤の支持力を表す指標で、道路工事では特に重要視される数値です。この試験結果は地盤改良で処理する土の厚さや、使う固化材の種類と量を決めるために利用されます。路床の強度評価に欠かせない試験として道路建設の現場で広く実施されています。
Q7. 六価クロムの溶出試験はなぜ行うのですか?
A7. セメントやセメント系固化材を使った改良土では六価クロムの溶出試験が義務付けられています。六価クロムは人体や環境に有害な物質であり、基準値を超えて溶け出さないか確認する必要があるからです。現場で土と混ぜる場合でもプラントで混合する場合でも、必ず試験を実施しなければなりません。新しく使う材料だけでなく再利用する改良土に対しても同様の試験が求められます。安全基準は六価クロム濃度が0.05mg/L以下と定められており、この数値をクリアすることが使用条件となります。環境保全と安全確保のための重要な検査項目です。
Q8. 安定処理工法の需要は今後どうなりますか?
A8. セメント・石灰系の安定処理工法は施工実績が豊富で効果も実証されているため、今後も主流の工法として使われ続けると予想されます。近年では公共工事だけでなく住宅建築でも安全への関心が高まっており、個人の住宅新築者やマンションオーナーからの問い合わせも増えています。地盤の安全性が建物の寿命や資産価値に影響することが広く認識されるようになり、安定処理への需要は堅調に推移すると考えられます。技術の進歩や環境配慮型の材料開発も進んでおり、工法の選択肢はさらに広がる可能性があります。
