一級建築士製図　基礎の選択と地下水位を考慮した基礎底深さの設定方法

今回は地下水位を考慮した「基礎の深さ」について解説していこうと思う

もとさぶ

このページで分かることは？

直接基礎・柱状改良杭基礎・杭基礎を選択できる深さについて
地下水位を考慮した直接基礎の深さの決め方
２０１６年度で出題された条件から読み取る最適な「基礎選択」と「基礎深さ」
２０１８年度で出題された条件から読み取る最適な「基礎選択」と「基礎深さ」

直接基礎・柱状改良杭基礎・杭基礎を選択できる深さについて

まずは直接基礎・柱状改良杭基礎・杭基礎を選択する際のポイント（目安）となる深さを押さえておこう

もとさぶ

直接基礎の深さ：３ｍ程度までの深さに支持層がある場合、採用できる（支持層に５００ｍｍ程度貫入させる）
柱状改良杭基礎の深さ：１０ｍ程度までの深さに支持層がある場合、採用できる
杭基礎の深さ：１０ｍ以上の深さに支持層がある場合、採用できる（N値４０以上、かつ、層厚５ｍ以上を支持層とする）

上記表の内容は資格学校で習った時の情報だよ。支持層（支持地盤）となる深さを決めて、条件に合う基礎を選択しよう

もとさぶ

MEMO

２０１６年・２０１８年度の製図試験では「支持地盤の深さや条件」「杭打ちの必要性の有無」といった情報が記載されています。

これらの情報より最適な基礎を選択しましょう

管理人のつぶやきをチェックする

支持地盤が３ｍ程度にあって直接基礎とする場合は、基礎下端をGL－３.０ｍまでおろすのではなくて「（独立基礎の場合）基礎梁底＋１００ｍｍ程度を基礎底に設定」し【基礎底から支持地盤までを地盤改良（表層改良）する】といった方法もあり、実務設計ではよく使います。

製図試験で使うかどうかは分かりませんが、頭の隅にでも入れておいてください

地下水位を考慮した基礎の深さの決め方について

ピヨひこ

地下水位によって何が変わるの？

構造設計では地盤支持力などにも影響が出てくるんだけど…製図試験だと施工性や経済性の方が重要視されているかもしれない。

２０１６年度製図試験の地盤条件を例題として説明してみるよ

もとさぶ

～２０１６年度製図試験「子ども・子育て支援センター（保育所、児童館・子育て支援施設）」の地盤条件～

地盤は良好である。なお、支持地盤はGL－１.２ｍとし、支持地盤以深の圧密沈下及び液状化の可能性はなく、杭打ちの必要もない（詳細条件は下記とする）

地盤条件（GL－１.２ｍ以深はN値＝４０以上の洪積砂礫層（コウセキサレキソウ）であり、地下水位はGL－２.０ｍ以深である）及び「経済性」を踏まえて、採用した基礎構造の形式としなさい

仮に基礎下端をGL－２.２ｍとした場合、どうなるかな？

もとさぶ

ピヨひこ

ん～…GL－２.０ｍまで掘り進めると水が出る？！

そうだね。基礎を作る為にGL－２.２ｍまでどんどん、どんどん掘削を進めていけばGL－２.０ｍ（地下水位レベル）あたりで水がジワジワ～っと湧き出てきてしまう

もとさぶ

基礎を打設する為に沸いて出てくる水は処理しないといけません。

当然、経済性を考慮するとGL－２.０ｍ以深に基礎を設定する事は適切ではないでしょう（望ましくない）

～基礎の選択と基礎の深さを設定する際のポイントを整理～

圧密沈下や液状化の恐れがあるか、また、杭打ちの必要性の有無についても確認する
支持地盤と地下水位がどこにあるかを確認する
支持地盤の深さによって採用できる基礎が変わることに注意する
地下水位より下に基礎を設定すると、湧き出てくる水の処理が必要となり、経済面であまりよくない（絶対ダメという訳ではありません）

２０１６年度で出題された条件から読み取る最適な「基礎選択」と「基礎深さ」について

２０１６年度製図試験の地盤条件を再チェックする

～２０１６年度製図試験「子ども・子育て支援センター（保育所、児童館・子育て支援施設）」の地盤条件～

まずは上記条件より望ましい「基礎形式」と「基礎深さ」を見ていこう

もとさぶ

～２０１６年度製図試験の望ましい基礎について～

■基礎形式
杭打ちの必要性もなく、支持地盤までの深さも「直接基礎」の範囲である。
また、GL－１.２ｍ以深はN値４０以上の洪積砂礫層でN値が高く地盤支持力を大きく確保できることから、経済性を考慮して「独立基礎」を選択

■基礎深さ
地下水位がGL－２.０ｍ以深にあることから、基礎下端をGL－１.７ｍに設定した（捨てコン：５０mm、栗石または砕石１００mm or １５０ｍｍを別途考慮）

基礎下端をGL－１.８ｍとしてはいけないのか

ピヨひこ

基礎下端をGL－１.７ｍとしている理由ってあるの？GL－１.８ｍとしてはいけないのかな？

いけないという事はないんだけど、施工誤差を考慮すれば１００ｍｍ程余裕を見といた方がいいかな？！という判断だね

もとさぶ

直接基礎の下は「捨てコンクリート」と「栗石、または、砕石」を用います。

設計者によって採用する厚みは異なりますが「捨てコンクリート：５０ｍｍ」「栗石、または、砕石：１００ｍｍか１５０ｍｍ」と設定する事が多いです。
つまり、基礎下端からさらに２００ｍｍ程度必要となります。

基礎下端をGL－１.８ｍと設計するのは間違いではないですが、現場での施工誤差を考慮するなら１００ｍｍ程度余裕を見ておいた方が良いでしょう。

ピヨひこ

より現実的に考えてってことだね

基礎下端をGL－１.２ｍとしてはいけないのか

ピヨひこ

逆に基礎下端はGL－１.２ｍとしてはいけないの？掘削量も減るし経済設計となるんじゃない？

そうだね。掘る量が減るということは「残土処理の量も減る」ということ。再利用できれば良いんだけど、この残土処理費用が高いみたい。

いずれにせよ掘削量が減ればその分基礎を構築するコンクリート量も減るから良いことだね。

でもね、構造設計的にはちょっと危険となりうる可能性があるんだ

もとさぶ

～基礎深さが浅いと少し危険？！～

理由１：基礎が浮き上がるかもしれない
理由２：地盤支持力が取れない

「理由１の基礎が浮き上がるかもしれない」とは

少しイメージしてほしい。（短期的な）地震や風を受けた時、建物として下記写真の様な力が発生する

もとさぶ

このように上に引き抜こうとする力に抵抗する要素として「建物重量」や「基礎の深さまでの重量（基礎重量や土重量）」が重しの役割となる。浮き上がりや、転倒しないようにしないといけないんだ

もとさぶ

「理由２の地盤支持力が取れない」とは

構造設計で地盤支持力値を計算する時に「Dｆ効果」を考慮します。

Dｆ効果を簡単に言うと…基礎にかかる荷重によって基礎下の土が横へ膨らんで（地盤面を）押し上げようとする。それを「押さえる働き」の事を言うんだよ

もとさぶ

ピヨひこ

………

まっ要は押さえ込みの効果によって地盤支持力が大きく取れるということ。

つまり構造的に安全ということを意味するよ

もとさぶ

地盤支持力が大きくとれる＝基礎の面積（平面的に見て）を小さくすることができる
基礎の面積を小さくできる＝コンクリートや掘削面積を減らすことができる

注意

ただし「隣接する土地が工事する」など基礎近くが掘り起こされる場合、Dｆ効果は発揮されません（＝期待してはいけません）ので、設計上Dｆ＝０としないといけないケースもあります

ちょっと専門的な話しになるから難しいと思う…結局何が言いたかったのか？というと、あまり基礎深さを浅くし過ぎるのも良くない。ということ

もとさぶ

『詳細の構造計算が必要？！』となってしまうので、試験では「地下水位より上、かつ、なるべく深い位置」に基礎下端を設定し「経済性と構造面」のバランスを取るのが良いでしょう。

MEMO

ちなみに、試験元の解答例では「直接基礎（独立基礎、布基礎、ベタ基礎）ならどれでもOK」「基礎下端GL－２.０ｍ」といった断面図となっていました。

日建や総合資格の総評では「直接基礎（独立基礎が望ましい）」「基礎下端GL－１.８ｍ」となっていました

２０１８年度で出題された条件から読み取る最適な「基礎選択」と「基礎深さ」について

続いて、２０１８年度の製図試験でも２０１６年度と似た問われ方をしていた。

ピヨひこ君、さっきと同じ流れで「基礎の選択」「基礎の深さ」について一度考えてみて

もとさぶ

ピヨひこ

まかせてよっ

～２０１８年度製図試験「健康づくりのためのスポーツ施設」の地盤条件～

条件：地盤は「地盤略断面図（下図参照）」のとおりであり、杭打ちの必要はない。なお、屋外プールは基礎フーチングも含め、全ての躯体を解体・撤去し、良質な土で埋め戻しを行っている。

記述式：地盤条件や経済性を踏まえた、支持層の考え方、採用した基礎構造とその基礎底面のレベルについて特に考慮したこと

～地盤略断面図～

画像がちょっと見ずらいかもしれないから、重要なワードを抜粋していくね

もとさぶ

杭打ちの必要はない
既存建物（屋外プール）は基礎フーチングも含め、全ての躯体を解体・撤去し、良質な土で埋め戻し（N値＝５程度の砂層）を行っている
GL－１.５ｍまでは既存建物（屋外プール）範囲を除き、N値＝１５程度の砂層である
GL－１.６ｍ（既存建物の屋外プール部はGL－１.８ｍ）以深は、N値＝３０の砂礫層である
GL－２.２ｍには地下水位が確認されている

ピヨひこ

…２０１６年度と比べて、えらい細かく指定されているねっ。難しいな～

そうだね。より実務的な要素が入ってきていて『２０１６年度と比べてシビアに見るよ～』といった意図が見える。少しズレた回答をすると減点が大きかったかもしれないね。

まっまずは落ち着いて「基礎の選択」と「基礎の深さ」から決めていこう！基礎選定のポイントを思い出そうね

もとさぶ

基礎の選択・深さについてのポイントを再チェックする

～基礎の選択と基礎の深さを設定する際のポイントを整理～

圧密沈下や液状化の恐れがあるか、また、杭打ちの必要性の有無についても確認する
支持地盤と地下水位がどこにあるかを確認する
支持地盤の深さによって採用できる基礎が変わることに注意する
地下水位以下に基礎を設定すると、湧き出てくる水の処理が必要となり、経済面であまりよくない（絶対ダメという訳ではありません）

ピヨひこ

まず今回は「杭打ちの必要はない」とされているから基礎は【直接基礎】で良いはず。

深さは埋め戻し（N値＝５程度）は支持地盤とできないだろうから、既存建物の屋外プール部のGL－１.８ｍ以深以降（砂礫層、N値＝３０）、かつ、地下水位GL－２.２ｍ以内までにしないといけないよね。

あとは、捨てコンや砕石等を考慮すれば、基礎下端を【GL－１.９ｍ】っていう感じなのかなぁ

ピヨひこ君。完璧じゃん、すごいよ！あとは直接基礎の種類をどうするかだね。種類は設計者の判断で「独立基礎」「布基礎」「ベタ基礎」のいずれかとなるね。

その中でも個人的に今回は「ベタ基礎」が良いと思う。あとで説明するね

もとさぶ

注意

～良質な土で埋め戻しとは～

「良質」という言葉に引っ掛かってしまい支持地盤に出来ると解釈された方がいるかもしれません。

N値は５程度の埋め戻し土なので雨が降れば重みで沈んでいく（自沈）可能性が十分考えられますし、N値５程度では地盤支持力も大きく取れないでしょう。

よって、基礎が載るための支持地盤としては到底成り立たないので注意しましょう

MEMO

ちなみに、試験元の解答例では「直接基礎（ベタ基礎）」「基礎下端GL－２.０ｍ」といった断面図となっていました。

総合資格の総評では「直接基礎（独立基礎）」「基礎下端GL－２.０ｍ」
日建の総評では「直接基礎（独立基礎）」「基礎下端－２.２ｍ」となっていました

地盤略断面図のN値１５から何を読み取れるのか

地盤略断面図から読み取れることを３つほど書き出してみたよ

もとさぶ

屋外プールが施工される前はGL－１.５ｍまでが「N値＝１５程度の砂層」で構成されていたということ
埋め戻し土の深さがGL－１.８ｍということから、屋外プールの基礎底レベルはGL－１.８ｍ程度であったということ
屋外プールの基礎底レベルがGL－１.６ｍ以深のN値＝３０の砂礫層を支持地盤としていることから「GL－１.５ｍのN値＝１５程度」では十分な支持力が得られなかった可能性があるということ

２０１８年度製図試験の直接基礎はベタ基礎が良いと思う理由（管理人の見解）

とても難しい判断だったんだけど、個人的にはベタ基礎が良いように思えた。その理由を書いていくね

もとさぶ

～ベタ基礎が良いと思った理由～

不同沈下が起きにくい
GL－１.８ｍまでが埋め戻し土である。つまり１階床は土間コンクリートとなると自沈が発生し床が下がる。
施設使用において支障が出る可能性がある為、１階床は構造スラブとして施工。「上階の荷重、及び、１階床の荷重」を考慮してベタ基礎を選択
経済性は独立基礎に劣るが、ベタ基礎による構造的な安全面への配慮。
経済面への配慮は「１階構造スラブ下部に（１階構造スラブとベタ基礎底盤スラブとの間）埋め戻し土」を再利用して処理土を減らす

人によって導き出す答えは違います。また製図試験では「理由が伴っていればどの基礎形式（直接基礎・布基礎・ベタ基礎）」を選んでも正解なのかもしれません。

私の回答は参考程度に見ておいて下さいね。

ピヨひこ

ベタ基礎の線って書くの、むちゃくちゃ楽だから好きだな