地下水位高い対策と建物基礎対策工法

地下水位高い対策

地下水位低下工法による基礎対策の効果

地下水位の高い土地において、最も直接的で効果的な対策が地下水位低下工法です。この工法は、鋼矢板による遮水壁内で地下水を揚水することで水位を低下させ、地盤の有効応力増加による建物基礎への影響を軽減します。
地下水位低下工法の主な効果。

• 地表面付近の地盤を非液状化層として確保
• 地震時の建物被害リスクを大幅に軽減
• 地下構造物の安定性向上
• 基礎工事の施工性改善

千葉市美浜区での実証実験では、地表面加速度が200gal程度の地震の場合、非液状化層を5m確保することで「顕著な被害の可能性が低い」状態を実現できることが確認されています。特に戸建住宅地に対して広範囲に施工が可能で、初期コストが比較的低いという特徴があります。
一方で、地下水位低下工法には継続的な維持管理が必要という課題もあります。地下水位の観測施設や揚水施設等の大規模な施設建設が必要で、長期間これらの施設を運転する必要があるため、ランニングコストが発生します。

地下水位高い土地での排水設備工法

排水促進工法は、地下水位の高い土地において建物基礎への影響を抑制する効果的な手法です。この工法では、地盤中に透水性の高い排水材を密に埋設し、地震時に砂粒子間の水の動きが拘束され地中で水圧が上昇した際も、排水材で水圧の急激な上昇を抑えます。
排水促進工法の技術的特徴。

• 透水性排水材の密な埋設による水圧制御
• 維持管理不要で長期的な安定性確保
• 戸建住宅単位での適用可能
• 地盤透水性に応じた施工間隔の調整

この工法は地下水位低下工法と比較して維持管理が不要で、戸建住宅単位でも適用可能という利点があります。ただし、地盤の透水性があまり良くない場合は、排水材の施工数量が多くなり、工事費用が増加する傾向があります。
実際の効果として、水は水圧の高い方から低い方に移動するため、排水材の埋設によって水圧の急激な上昇を抑え、液状化の発生を防ぐことができます。これにより建物基礎の安定性が大幅に向上します。

地下水位対策における地盤改良工法の選択

地下水位の高い土地では、地盤強度の向上が建物基礎の安定性確保において重要な要素となります。地盤改良工法は、「地盤強度を増加させる方法」と「地震時の変形を抑える方法」の二つのアプローチに分類されます。
地盤強度増加の具体的手法。

• セメント系固化材による砂粒子同士の結合
• 地中砂杭打設による地盤締め固め
• 地表面オモリ落下による地盤密度向上
• 地震変形拘束による動的安定性確保

セメント系固化材を用いた固化工法では、砂粒子同士を化学的に結合させることで地盤の一体性を高め、地下水位が高い状況でも建物基礎の支持力を確保できます。この手法は特に軟弱地盤において効果的で、長期的な安定性も期待できます。

また、地中に砂杭を打設する工法や地表面にオモリを落下させる工法は、物理的に地盤を締め固めることで密度を向上させ、地下水の影響を受けにくい強固な地盤を形成します。これらの工法は施工後の維持管理が不要という利点があります。

地下水位観測と長期管理システム構築

地下水位の高い土地における建物管理では、継続的な観測と適切な管理システムの構築が不可欠です。地下水位観測は、湧水位置や地下水位観測孔でチェックされ、対策工法の効果判定や追加工事の必要性検討に活用されます。
効果的な観測管理の要素。

• 地下水位の定期的な計測と記録
• 水位変動パターンの分析と予測
• 季節変動や降水量との相関把握
• 異常値検出による早期警報システム

地すべり対策の実績データによると、島根県では横ボーリング工により0.5～2.0mの水位低下、集水井工により1.0～3.0mの水位低下が確認されています。これらの実績は、建物基礎対策における水位低下量の目安として活用できます。
観測データの活用により、「地下水位が低下し、水位低下速度が速くなっており排水性の向上と判断され工事効果がある」状態を継続的に維持できます。また、最高水位の変化や水位変動パターンの分析により、対策工法の長期的な効果を評価し、必要に応じて追加対策を実施することが可能になります。

地下水位高い土地における革新的対策技術

近年の技術革新により、従来の対策工法を補完する新しいアプローチが開発されています。特に、ICT技術を活用した監視・管理システムや、環境負荷を考慮した持続可能な対策技術が注目されています。

革新的技術の具体例。

• IoTセンサーによるリアルタイム水位監視
• AI予測システムによる水位変動予測
• 環境配慮型地盤改良材の開発
• 太陽光発電による揚水システムの自立運転

シールドトンネル工事では、土被りおよび土質を考慮し、土圧は主働土圧程度、水圧は地下水位を目安として管理を開始し、施工開始後は掘進停止中の土圧計（水圧計）の計測値も参考に管理することが実践されています。
また、地下水を地域共有の貴重な資源として位置づけ、流域が一体となって管理する取り組みも重要です。これにより、単一建物の対策だけでなく、地域全体での総合的な地下水保全対策が実現できます。
環境配慮の観点では、揚水した地下水の有効活用や、地下水涵養の促進など、持続可能な水資源管理との調和を図る対策技術の開発が進められています。これらの技術は、長期的な地域環境の保全と建物の安全性確保を両立させる重要な要素となっています。