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【Vol.042】【1級建築士・施工】山留工事を完全攻略|工法・支保工・地盤障害を一挙整理

【Vol.042】【1級建築士・施工】山留工事を完全攻略|工法・支保工・地盤障害を一挙整理

建築士試験サポ塾 / 施工 第6回

山留工事(山止め工事)は、根切り時に周辺地盤が崩壊しないよう壁や支保工で支える工事です。本記事では試験頻出のソイルセメント柱列壁・親杭横矢板・水平切り張り支保工・地盤アンカーの各工法に加え、ヒービング・ボイリング・盤ぶくれといった地盤障害の原因と対策まで体系的に整理します。実力チェック問題12問で知識を確認しましょう。

① 山留工事とは

山留工事(山止め工事)とは、根切り工事で地盤を掘削する際に、周囲の土が崩壊しないよう支える工事です。敷地が狭く切り勾配が取れない場合や、地盤が軟弱で崩落リスクがある場合に実施します。地盤の性状・周辺環境・予算を総合的に勘案して工法を選定します。

ポイント:山留めに使用する再使用する矢板材およびリース型矢板材の許容応力度は、長期許容応力度と短期許容応力度の平均値以下の値とする。ただし、ソイルセメント柱列山留め壁の芯材として新品の H 形鋼を用いる場合に限り短期許容応力度の値とすることができる。

② 山留壁の種類

(1)ソイルセメント柱列山留め壁

現地の土とセメントを混合して造るソイルセメントの柱の列で構成する山留め壁。H 形鋼の芯材を所定間隔で挿入して剛性を高めます。

項目 内容
騒音・振動 鋼矢板打ち込みと比べて小さい
止水性・合成性 比較的優れている
施工上の注意 ローム層を含む場合は入念に現地盤土とセメント系混和材の撹拌を行う
活用方法 山留め壁の応力材を利用し、地下外壁・床スラブと一体化した合成壁として地下外壁の薄型化が可能
ポイント:ソイルセメント壁はセメントと現地の土を混合するもの。新規コンクリートではなく、入念な撹拌が品質確保の鍵です。

(2)親杭横矢板工法

H 形鋼の親杭を所定間隔で打設し、その間に横矢板(杉板)を上から順に落とし込んで壁を構成する工法。施工しやすく広く使用されます。

項目 内容
止水性 隙間があるため止水性は期待できない
硬質地盤への適用 硬い親杭を打ち込むため硬質地盤にも施工可能
横矢板の設置 地盤を緩めないよう根切り後に速やかに設置。裏込め剤を十分充填し、くさびを打つ
埋込み式設置時 受動抵抗を発揮させるため根入れ部分は打ち込み・圧入もしくはセメントベントナイト液の注入を実施。杭周りの空隙も充填する
注意:プレボーリングで親杭を設置する場合、根入れ部分の受動抵抗を確保するため、杭周り空隙の充填(根固めセメントミルク等)が必要です。空隙を放置してはいけません。

(3)鋼矢板(シートパイル)工法

波形断面の鋼矢板を連続して打ち込み山留め壁とする工法。継手部分で相互にかみ合わせて壁を形成します。

特徴 内容
適した地盤 軟弱地盤・地下水位の高い地盤・透水性の大きい砂盤
不適な地盤 転石・砂礫など硬質地盤(貫入不能)
欠点 打ち込み時の騒音・振動、継手部分の強度問題、腐食しやすい

③ 支保工の種類

(1)水平切り張り支保工

山留め壁が倒れないよう鉄骨の切り張りを水平方向に設置して支える工法。試験で最も頻出の支保工です。腹起こし・切り張り・火打ち・切り張り支柱などの用語を確実に押さえましょう。

部材名 説明
腹起こし 山留め壁に取り付く水平部材。鉄骨でも鉄筋コンクリートでも可
切り張り 腹起こし間を水平に突っ張る部材。X・Y 両方向に設置
火打ち 腹起こし隅部に設ける斜め部材
切り張り支柱 切り張りを下から支える縦部材
ポイント①:切り張りと支柱が平面的に重なる場合は切り張りを通し、支柱を切り欠いて補強する(切り張り優先)。

ポイント②:切り張りの継手はできる限り交差部付近に設ける。

ポイント③:腹起こしの継手は火打ちと切り張りの間または引張力の小さい位置に設ける。

ポイント④:切り張りはできる限り直線的(X・Y 方向に 90° 交差)に設置する。

注意(プレロード導入時):プレロード(加圧ジャッキによる軸力導入)を行う際、切り張りの座屈防止のため上段・下段の交差部ボルトは緩めた状態で実施し、ずれ止めを設ける。

軸力計(圧力計)の設置

根切り期間中および躯体構築期間には、切り張りに作用する軸力を軸力計(圧力計)で1 日 3 回(朝・昼・晩)測定します。

軸力計は切り張りの段ごとかつX・Y 方向に各 1 箇所ずつ設けます。

火打ちの有無 設置位置
火打ちを使用しない場合 腹起こしと切り張りの交差付近
火打ちを使用する場合 火打ち材の部分(交差部ではなく火打ち材箇所)
注意(切り張り撤去時):腹起こしと切り張りを撤去する際は、先に加圧ジャッキを緩めてから撤去する。軸力が作用したまま撤去するとバランスが崩れ危険。

(2)地盤アンカー工法

山留め壁背面の地盤中にアースアンカーを設けて山留め壁を引張力で支える工法。掘削内部に切り張りがないため作業空間が広く確保できます。掘削面積が大きい場合や偏土圧が作用する場合に有効です。

項目 内容
引き抜き耐力の確認 全数について設計アンカー力の 1.1 倍以上であることを確認
余長の確保 仮設地盤アンカーの引張材は 1.5 m 程度の余長を確保して切断し所定本数を束ねる
定着部の処理 注入材との付着を高めるため汚れ・油を除去しスペーサーを装着

④ 掘削工法の種類

工法 概要・適用条件
法付けオープンカット 敷地に余裕がある場合に安全な勾配の法面を設けて根切り。山留め壁不要でコスト低減
アイランド工法 法面を残して中央部を先行掘削・先行躯体を構築し、その躯体に切り張りをかけて外周部を仕上げる。中央部は切り張り不要で作業性良好
トレンチカット工法 外周部を溝状(トレンチ)に先行掘削し外周躯体を先行構築、その後中央部を掘削。地山状態が悪い場合や掘削が深く広い場合に適する
逆打ち工法 山留め壁設置後に 1 階床スラブを構築し、そのスラブを切り張り代わりとして上下同時施工を進める。地上躯体と地下躯体を同時施工でき工期短縮に有効
ポイント:アイランド工法では先行躯体が島(アイランド)のように残ることが名称の由来。トレンチカット工法はその逆で外周部から先行する。逆打ち工法では 1 階スラブが所定強度に達してから下方の掘削を進める。

⑤ 山留め工事で生じる地盤障害

(1)ヒービング

粘性土地盤で生じる現象。山留め壁背面の土が内側へ回り込み、掘削底面が押し上げられる現象です。

対策
山留め壁の根入れを深くする
地盤改良により地盤強度を高める
山留め壁背面地盤の一部を掘削して高低差を小さくする

(2)ボイリング

砂質土地盤(透水性の高い地盤)で生じる現象。地下水が山留め壁下部を回り込み、水と砂が掘削底面から沸き上がる現象です。河川・海岸付近で特に発生しやすい。

対策
山留め壁の根入れを深くする
山留め壁先端付近を薬液注入などで地盤改良し不透水層を形成する
ディープウェル工法・ウェルポイント工法で背面地下水位を低下させる
ポイント:ボイリングに似た現象にパイピングがあります。砂質土で水の通り道(パイプ状の水みち)が形成される現象で、原因はボイリングと同じですが水が沸騰状に湧き出るのではなく水道が生じるのが特徴です。

(3)盤ぶくれ

地盤の種類によらず生じる現象。被圧帯水層の水圧によって掘削底面が押し上げられる現象です。

メカニズム:難透水層の下に被圧帯水層が存在し、根切りが進むと難透水層が薄くなり、被圧水圧に土の重量が負けて底面が盤状に隆起します。

対策
止水性のある山留め壁を被圧帯水層まで根入れし被圧水を遮断する
山留め壁の根入れを深くする
難透水層を地盤改良し厚さを増大させる
ディープウェル等で地下水位を低下させる
まとめ比較
・ヒービング → 粘性土(背面土の回り込み)
・ボイリング → 砂質土(地下水と砂が沸き上がる)
・盤ぶくれ → 被圧帯水層の水圧(地盤種類によらず)

✅ 実力チェック|○×問題

各問題が正しければ○、誤りであれば×で答えてください。

問1.山留めに使用する再使用矢板材の許容応力度は、長期許容応力度以下の値とする。
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→ 再使用矢板材の許容応力度は長期と短期の平均値以下とする。長期のみではなく平均値が正しい。

問2.ソイルセメント柱列山留め壁の芯材として新品の H 形鋼を用いる場合は、短期許容応力度の値とすることができる。
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→ 正しい。新品芯材に限り短期許容応力度を適用できる。再使用材は長短平均値が必要。

問3.ソイルセメント柱列山留め壁は、鋼矢板工法と比べて騒音・振動が大きい。
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→ ソイルセメント柱列壁は鋼矢板打ち込みと比べて騒音・振動が小さいのが特徴。

問4.親杭横矢板工法では、横矢板を設置した後に裏込め剤を充填し、親杭と横矢板の間にくさびを打つ。
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→ 正しい。裏込め剤の充填とくさび打ちにより隙間をなくし、山留め壁の安定を確保する。

問5.親杭をプレボーリングにより設置した場合、根入れ部分より上の杭周り空隙はそのままでよい。
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→ 杭周り空隙も充填が必要。根入れ部だけでなく杭周り全体の空隙を埋めて地盤の緩みを防ぐ。

問6.水平切り張り支保工において、切り張りと支柱が平面的に重なる場合は支柱を通し、切り張りを切り欠いて補強する。
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→ 逆。切り張りを通し、支柱(切り張り支柱)を切り欠いて補強する。切り張り優先が原則。

問7.根切り期間中における切り張りの軸力測定は、軸力計を用いて 1 日 3 回行う。
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→ 正しい。軸力は朝・昼・晩の1 日 3 回測定する。温度変化や載荷物により変動するため継続監視が必要。

問8.地盤アンカー工法における仮設アンカーの引き抜き耐力は、全数について設計アンカー力の 1.5 倍以上であることを確認する。
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→ 正しい倍率は1.1 倍以上。1.5 倍ではない。なお 1.5 m は引張材の余長の数値であり、引き抜き耐力倍率ではない。

問9.ヒービングは主に砂質土地盤で生じ、掘削底面から水と砂が沸き上がる現象である。
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→ 記述はボイリングの説明。ヒービングは粘性土地盤で生じ、山留め壁背面土が回り込んで掘削底面が押し上げられる現象。

問10.盤ぶくれは被圧帯水層の水圧によって掘削底面が隆起する現象であり、止水性のある山留め壁を被圧帯水層まで根入れすることが有効な対策の一つである。
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→ 正しい。止水壁を被圧帯水層まで根入れして被圧水を遮断するのは盤ぶくれの有効な対策。

問11.アイランド工法は外周部の溝状掘削(トレンチ掘削)から先行し、外周躯体を構築した後に中央部を掘削する工法である。
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→ それはトレンチカット工法の説明。アイランド工法は中央部を先行掘削・先行躯体を構築し、その躯体に切り張りをかけて外周部を仕上げる工法。

問12.切り張りにプレロードを導入する際、切り張りの座屈を防ぐため上段と下段の交差部ボルトは緩めた状態で行い、ずれ止めを設ける。
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→ 正しい。交差部ボルトを固く締めると切り張りが座屈するおそれがあるため、プレロード導入時は交差部ボルトを緩めた状態で行い、ずれ止めを設ける。

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