液状化から暮らしを守る
さまざまな条件において现実的な対策をご提供します
1964年に発生した新潟地震によって液状化現象が注目されてから半世紀以上が経過し、さまざまな対策が開発されていますが、大地震が発生するといまだに液状化による被害が報告されています。その要因の一つは、未対策の構造物が多く残されているためです。 さまざまな施設の被害防止や軽減のための大林組の液状化対策技术をご紹介します。
液状化による被害
■いつから
液状化现象が広く知られるようになったのは、1964年の新潟地震です。液状化により県営アパートが大きく倾く被害が発生したことから社会に広く知られるようになりました。
液状化现象自体は自然现象なので、地震と同様に古くから発生しています。例えば1923年の関东地震で発生したと考えられる液状化の痕跡が报告されています。それではなぜ1964年の新潟地震まで液状化现象はあまり问题とならなかったのでしょうか。主な理由として以下の3つが考えられます。
- 被害を受けるような构造物がそもそも建设されていなかった
- 液状化が発生するような场所に人があまり住んでいなかった
- 耐震设计が整备される前は地震时に建物が倒壊することによる人的被害、火灾などの二次被害の规模が大きく、后述するような液状化による被害はあまり注目されなかった
ところが、高度経済成长期に入り、1923年の関东地震以降整备された耐震设计によってつくられた建物が増え、人口増加に伴って地下水位の高い平地や、埋立地などの液状化リスクの高い地盘（建设时はまだ液状化を认识していなかった场合もある）にも人が住むようになり、1964年の新潟地震でアパートが大きく倾くという被害に初めて遭遇したのです。
このように社会环境や都市环境が変わることで、これまで问题とならなかった液状化现象が、私たちの生活を胁かすような被害になってしまった。その契机が1964年だったと言えるでしょう。
その后、建物や桥などの设计において液状化の影响を考虑することが定められました。しかしながら、既に建设されている建物や埋立地盘などへの対策は困难な场合が多く、1995年の阪神大震灾でも、神戸港の港湾施设が液状化を主因とする大きな被害を受け、その机能が失われました。
近年でも2011年の东北地方太平洋冲地震や、2018年北海道胆振东部地震、2024年能登半岛地震においても液状化现象が报告されており、家屋だけでなくライフラインなどの社会基盘に係る设备にも大きな被害をもたらしています。
■どのような被害が起きるのか
液状化现象が発生すると、家屋などが沉下?倾斜したり、埋设管路やマンホールが浮上したりするような被害が発生します。これは例えば水の上では重いものは沉み、軽いものが浮くように、普段はあらゆるものを支えてくれている地盘が、液状化现象によって液体的なふるまいをするようになることで、密度の重いものは沉み、軽いものは浮くような状态となるためです。
さらに、こうした被害によって液状化現象は、二次的な問題を発生させます。例えば、給排水の制限や緊急車両などの交通障害や事故の誘発などです。 建物が沈下することで、接続されている上下水道の管路が切断されたり、引き裂かれたりもします。切断部分から土砂が入るため、液状化していない地域にも影響がでてしまいます。また、道路では噴砂が交通障害を与えるとともに、道路に埋設されているマンホールなどの地中構造物が浮き上がることで、その段差が交通障害を引き起こします。その他、噴砂が乾いた場合に、粉塵として舞い上がり、衛生面での障害が生じることもあります。
これらの被害は主に住宅地で见られる被害ですが、液状化は河川周辺や海岸付近でも生じやすく、このような场所では侧方流动といわれる地盘全体が大きく横方向に移动する现象が発生します。护岸やその背后地盘が川侧あるいは海侧に数ｍオーダーで移动することで、建物の杭基础や埋设管路が破壊されたり、桥が落ちたりすることもあります。また、桥と接続する道路の沉下で段差が生じ、通行ができなくなります。现在では主要な桥は液状化対策（落桥防止工等）が施されているため、その危険性は少ないと考えられます。
液状化のメカニズム
■どのような场所で起きるのか
液状化はどこでも起こるわけではありません。したがって、地震が起きる前からある程度の精度をもって予测が立てられるため、各自治体では液状化に関するハザードマップが公开されています。液状化现象は以下3つの要因がそろったときに発生する可能性が高くなります。
1 缓い砂地盘
海岸?河口付近や埋立地、河川の扇状地に多くあり、地盘の硬さを示すＮ値（※1）が20以下（※2）で、土の粒子の大きさが0.01～2尘尘程度の砂地盘（※3）。
2 地下水
地下水位が地表面から10ｍ以内で、浅いほど被害が大きくなります。
3 大きな地震の揺れ
震度5弱以上（※4）といわれますが、揺れている时间が长くなると震度4でも液状化する可能性があります。
■どのようにして起きるのか
液状化しやすい砂地盘を例にご紹介します。ここでは、砂粒を球形として取り扱います。
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平常时 -
地震时 -
结果
- 地震が来なければ：砂粒同士が隙间を伴いながら缓くかみ合い、その隙间は水で満たされています。地盘は砂粒同士が接触していることで强さを保っています。つまり地盘にかかっている力はすべて砂粒のかみ合いによって支えられている状态です。
- 地震の时は：地震の揺れにより地盘全体が変形すると、砂粒が砂粒间の隙间に落ち込むように动き、砂粒同士のかみ合いが缓み砂粒が水に浮いたような状态となります。するとこれまで、砂粒同士のかみ合いで支えていた力は、砂粒の隙间を埋めている水が受け持つようになり、隙间の水圧が高くなります。隙间の水圧が高くなると、さらに砂粒同士が接触する力を弱めて地盘全体が「泥水」のような状态になります。
- 液状化が発生すると：地上にある建物などの重いものは沉降し、地下の水道管などの軽いものは浮上します。
圧力の高くなった地下水は「喷砂」や「喷水」として地表面に喷き出だします。地震の揺れのあと「泥水」中の土粒子が沉降し地盘が沉下します。
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地表面から吹き出す「喷砂」
液状化対策技术
■どのように防ぐのか
液状化への対策は、地盘に施す场合と建物や施设に施す场合があります。地盘に施す场合は液状化させないことが基本で、施设に施す场合は液状化しても必要な机能を保つことが基本になります。
一般的な対策方法とその特徴を表に示します。液状化をさせないということは、メカニズムで述べた3つの要因の内、一つを取り除くことを意味します。地震そのものは防ぐことが出来ないので、「缓い砂地盘」と「地下水」に対して対策を讲じることになります。
| 考え方 | 地盘の対策 | 施设の対策 | ||
| 基本原理 |
地盘を 
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地盘を 
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地盘から 
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杭などを强化 
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| 适用対象 |
新设构造物 直下地盘 |
新设构造物 既设构造物 直下地盘 周辺地盘 |
新设构造物 既设构造物 直下地盘 |
构造物基础 岸壁 など |
一見すると、対策方法は明確で簡単なように見えます。しかしながら、いずれの対策工法もこれから建設する場合であれば適用も容易ですが、既に建物が建っている場合などは、その下の地盘を補強することは容易ではありません。
既存の建物や施设直下の地盘に施工できる工法もありますが、特殊な机械を使用すること、建物や施设に影响を与えないように计测管理や防护措置が必要になることから、一般に新设时の工事と比较して大幅にコストアップします。
大林組の液状化対策技术
上述のように液状化現象の対策方法は明確ですが、対策するためにはさまざまな制約条件がある場合が多く、一般的な対策工法を採用できないようなケースがあります。例えばコンビナートのような敷地面積が広く、対策のためとはいえ施設の操業を止められないようなケースも考えられます。 大林組ではボーリング調査などの地盤データに基づき、施設内で液状化リスクが高いところを可視化し、施工条件などの制約条件にも対応可能な対策工法を高度な解析技術や実験技術を用いて提案することが出来ます。
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高度な解析技术の例
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高度な実験技术の例
■対策工法
- ※1 狈値とは、所定の方法で地盘に差し込んだ鉄製の棒状器具を用いておもりを落下させ、一定の深さに打ち込むために必要な落下回数を表したものです。
- ※2 狈値が大きいほど地盘が硬いことを意味します。目安として、软弱な砂地盘は狈値が5以下で、大きな建物を建てるときに杭が不要なほど硬い砂地盘は狈値30以上です。
- ※3 粘土地盘では液状化は発生しません。
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（参考）土の分类と土の粒子の大きさ
- ※4 2011年の东北地方太平洋冲地震や、2024年の能登半岛地震では、震度5弱の地域で大规模な液状化が発生しました。揺れの长さはマグニチュードに比例するので、マグニチュードの大きな地震では揺れる时间が长くなり、液状化が発生する可能性が増えます。
