既製コンクリート杭の埋込み杭工法では、直接、支持力確認ができないので、一般的には、施工時に杭ごとに設計で定められた支持層を確認し、その支持層に所定の根入れ深さを確保するといったプロセス管理が行われています。施工時の支持層確認は、通常、掘削時のオーガ駆動モーターにかかる負荷電流を測定し、深度ごとの電流値や積分電流値の変化状況と、土質柱状図のＮ値図の変化状況を対比して、定性的に判断する方法が採用されていました。
　ところが、2015（平成27）年9月に横浜のマンションで発生した杭問題では、一部の杭が支持層に未到達ではないかとの疑義が発生しました。調査を進めていったところ、この問題の他に、施工報告書の支持層確認のエビデンスである掘削時の電流記録が流用されていたことも判明し、同社の他現場、さらには同業者の現場にも派生し、大きな社会問題にまで発展しました。同業界に在する小職としては、非常に残念なことであり、本誌の読者の皆様はじめ関係者の方に深くお詫びする次第であります。ここでは、改めて、施工時に支持層を確認する具体的な方法や、装置の特徴およびそれらの正しい使用方法と留意点について述べ、加えて、今回の杭問題に関しての業界としての再発防止策についても記載させていただきます。 　埋込み杭の施工における支持層確認について、2012（平成24）年3月版の『道路橋示方書・同解説 Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編』（日本道路協会）の下部構造編では、「既製杭基礎は、設計で想定している支持層への根入れや杭先端部の拡径などが適切に行われていることが所定の支持力を発揮する前提となる。この前提を満たすためには、あらかじめ試験杭でこれらが確実に行われることを確認した施工管理方法により施工するとともに、それを客観的に確認できるよう所定の施工管理項目について記録する必要がある」とあり、まず、設計で設定した支持層が確実にあることの確認、その支持層への根入れの重要性や、客観的に確認できる施工管理項目の記録について記載されています。
　ここでの客観的な記録としては、掘削時の電流値の記録が1番に挙げられます。同時に、設計での支持層への杭の根入れを確保するために、支持層の出現深度を確実に把握することが必要となり、掘削時の支持層到達の確認が重要な管理項目であることを示しています。
　一方、建築の分野では、2015（平成27）年12月に（一社）日本建設業連合会（日建連）から「既製コンクリート杭施工管理指針（案）」（内容は日建連HP参照 http://www.nikkenren.com/publication/detail.html?ci=227）が、（一社）コンクリートパイル建設技術協会（COPITA）からは「既製コンクリート杭工法の施工管理要領（案）：プレボーリング工法編」が出されました。
　この中では、施工時の役割分担が明確化され、杭施工時の支持層については「技術的な判断責任は杭メーカーにあり、元請は杭メーカーが施工計画書に記載された基準で判断していることの確認責任を負う」となっており、支持層到達有無の判断責任は、われわれ杭メーカーの責任となっています。この判断基準については、具体策を施工計画書に記載することになっていますが、具体策を計画するためには、その現場が支持杭なのか摩擦杭なのか、また中間層支持か等々の設計主旨（設計者が杭の支持力を決定した意図や支持層と定めた根拠）なども把握することが必要となるので、今後、施工計画時には、設計者は、工事担当者等との事前打ち合わせも必要かつ重要となります。
　支持層出現深度の確認方法について、前述の『道路橋示方書』では、「支持層の確認は、支持層付近で掘削速度を極力一定に保ち、掘削抵抗値（オーガ駆動電流値、積分電流値等）の変化をあらかじめ調査している土質柱状図と対比して行う。この際の施工記録に基づき、本施工における支持層判定等の管理指標を決める」といった具体的な実施方法を記載しており、これらを参考にして具体的な支持層判断基準を定めることとなります。さらに同示方書では「掘削抵抗値の変化の度合いは、土質条件、杭の大型化やこれに伴う施工機械の掘削能力の向上などにより、必ずしも明確に確認できない場合もある。このような場合、たとえばオーガヘッドの先端部に付着している掘削土と土質柱状図を照合するなど、総合的な観点から本施工における管理指標を定めるのが良い」という総合的な支持層確認の方法についても記載されており、これが埋込み杭工法の支持層判定の基本的な考え方です。
　以下に、一般的に、施工現場での支持層判定に用いる電流記録計と積分電流計の特徴を記述します。 　紙記録形式の電流計は、ペンレコーダー型の装置で、自動・定速で記録紙を送り、掘削モーター負荷電流値を時系列で記録する装置です（写真❶）。掘削深度は自動計測できないため、計測時には記録者が掘削状況を見ながら記録紙に手書きで深度を書き込み、その深度と電流値の変化で支持層到達の判定をしています。電流値の特性として、土質により電流値の振幅傾向が異なる傾向があります。たとえば土粒子径が大きい礫系地盤では電流値は大きく振れ、その値も大きい。また粘性土層など土粒子径が小さい地盤では掘削ビットが滑ってしまい振幅・電流値は小さく掘削速度が遅くなります。
　このように、電流値の変化状況から土質をある程度区別することができるのがこの計測機の特徴です。電流計による測定結果例を図❶に示します。この装置で支持層出現深度の判定をする場合には以下のような問題があります。
・電流値は掘削速度に影響を受けやすいが、一定速度での施工は実現場では困難なことから、電流値計測記録からは地盤の硬軟の判断がしにくい場合がある。
・掘削停止時やオーガ引き上げ時の電流値も測定しており、純粋な掘削時のデータのみを抽出するためには、オーガの上下動の詳細な記録が必要である。
・電流値のデータは、等速で排出される記録紙に装置のペンで自動記録していくが、そのときの掘削深度は手書きで記入するため、正確な深度と電流値の対応が難しく、支持層出現深度判定の精度も低い。
・紙の記録用紙なので、雨や泥水で汚れたり、破れたりするなど、データ保管に難がある。
・常時の監視員がいないと、開始スイッチの入れ忘れや紙切れなどが発生しても気づかない場合がある。
　今回の杭問題では、この記録装置を用いていた現場での事例が多数報告されました。原因は上記の場合が多かったことから、今後の再発防止策としては、「専用記録員を配置する」こと、1本ごとの記録紙を必ず切り離して写真で撮影してバックアップデータとして保存し、当日中に元請に提出すること、としています。 　積分電流値は、単位時間（たとえば1秒）ごとの掘削時オーガ負荷電流値を単位区間（通常は1mまたは0.5m）掘削するのに要した時間分だけ合算した電流値の総計で表され、一般的には単位区間掘削終了時にその深度位置に記録されます。積分電流計は、掘削深度を測定する深度計、オーガ駆動装置の負荷電流値を計測する電流検出器、これらのデータを測定、計算、記録する制御部（パソコン等）によって構成されています（写真❷）。単位区間ごとに掘削のみに要した積分電流値を計算し、深度と積分電流値の関係として表したものが深度〜積分電流値記録です（図❷）。このグラフと、地盤調査のN値のグラフを比較して地盤の変化の状況を把握し、支持層出現深度を判定します。この場合、計測単位区間の途中で、土質が変わったり支持層に到達した場合、計測単位区間掘削後にその深度に記録（打点）するため、支持層到達の表示のタイミングはズレて表示されることとなることに留意しなければなりません。

　積分電流値（計）の計測方法は、コンピュータ等で制御された装置なので下記のようなことが言えます。
・深度と電流値が単位時間ごとに計測・記録され、それらが単位区間ごとに積分されるので、掘削速度の影響がなく、客観的にわかりやすいデータである。
・掘削オーガの停止時、引き上げ時、掘削済み区間の電流値はカウントしないため、掘削に要した純粋な電力量がわかり、土質変化をより客観的に捉えることができる。
・積分電流値と深度の関係図が容易に得られるため、地盤調査結果との照合が比較的容易にできる。
・システムの構造上、実際の支持層出現深度とは最大で1単位区間（1mまたは0.5m）の差が生じる場合がある。これを解消するためには、掘削時の瞬時電流値や機械振動等の施工状況から施工時に支持層到達深度を確認しなければならない。
　電流値と同様に積分電流値もオーガ掘削時に発生する電気的負荷抵抗から求めたもので、現状では、まだ積分電流値とN値との定量的な関係は明確化されていないので、支持層出現深度の判定は、積分電流値のデータと地盤調査結果と比較することで総合的に判断することとなります。
　積分電流値は、電流計による管理と比較して、自動で計測・記録ができ、より客観的に地盤変化の把握が可能となり、支持層判定の精度は電流計に比べて高いので、COPITAでは、積分電流値の計測・記録ができる施工管理装置を用いた施工管理を推奨していますが、まだ以下のような問題もあります。
①故障
・PCのフリーズ⇒ 対策例：PCを再起動し、その場面から再開するか、初めからやり直す。
・ケーブルの断線⇒ 対策例：修理交換する。
・エンコーダ等機器の故障⇒ 対策例：交換する。
②操作ミス
・スタート間違い：深度の0設定を間違う⇒ 対策例：「杭工事管理者と杭施工管理者」等の二重チェックとする。
・深度ずれ：計測ワイヤの揺れや滑りで深度がずれる⇒ 対策例：ロットにマーキングしてレベルで確認する。
③データ破損
・衝撃：PCへの衝撃でハードディスクが破損する⇒ 対策例：保護カバーの取り付けや防振装置を設置。
　このような管理システムは、施工の状況をモニタリングしながら深度・注入量等の数値を表示できるシステムのため、施工中のモニターの写真撮影の併用は、万が一のデータ消失にも対処できるために有効な手段です。 　現在、埋込み杭に用いる施工管理装置は、10種類ほどが実用化されており、一般的には、モニター部、計測・記録部、深度計、電流計、流量計から構成されていて、各計測器からの信号を処理し、掘削ヘッドの位置、積分電流値、根固め液の注入量等を表示・記録するようになっています。たとえば、深度測定は、ロータリーエンコーダを内蔵した計測部とリーダー全長にわたって張ったエンドレスワイヤーで行い、掘削オーガの上下動に伴いパルスを出力します。電流値は、電流センサーをオーガ駆動装置のキャブタイヤに取り付けて測定します。この深度と電流値により、単位掘削区間ごとの積分電流値を算出します。この時の積分電流値を、無負荷状態における電流値を差し引いた有効掘削電流のみで合算すれば、支持層到達判断の精度はより高くなります。計測データはメモリーカード等に記録し、保存します。深度〜積分電流関係図により得られたデータをボーリング図と比較することにより支持層深度を確認でき、また、深度計と流量計を用いて施工管理することにより、所定の深度に所定量の根固め液や杭周固定液が注入されたことを確認できます。杭打機運転室や外部に設けられたモニターにはこの状況が表示されており、杭打機オペレータや施工管理者はこれを見ながら施工・管理します。2014（平成26）年3月時点での、COPITA調査による埋込み杭工法に用いられている施工管理装置一覧を末尾に示します。 　埋込み杭工法では、杭と根固め部の先端位置と、支持層深度やその層厚が支持力発現には大きな影響を与えます。設計時には、当該現場の1〜数カ所で実施した地盤調査結果を基に、杭先端支持力に見合った先端深度を定めますが、ボーリングデータの支持層はその調査1地点のものであり、当該敷地全体では一様でない場合も多くあります。先の横浜の杭問題は、この支持層の不陸が主原因であったとも報じられています。
　積分電流値による施工管理では、杭位置ごとに支持層出現深度を計測・確認しながら施工していますが、その出現深度によっては、期待できる支持力も異なってしまう恐れがあるために、十分な調査の上での設計が必要です。所定深度付近や、それより浅い位置で支持層が出現した場合は、支持力面では問題はありません。ただし、支持層自体が隆起している恐れもあるので、支持層の層厚が薄い場合は、掘削孔底面と支持層下端面の位置関係も把握しておく必要があります。
　所定深度より深い位置で支持層が出現した場合は、掘削長、杭先端位置、支持層の関係をよく調査して設計者に報告し、設計者はその設計時とは異なる地盤状況での支持力検討を行う必要がでてきます。
　また、支持力の検討のみならず、根固め部の性状についても調査しなければならない場合もあります。支持層が深くなった場合、根固め部上部に、支持層以外の上部層の土砂（主に粘性土）が多く混入して、根固め部強度の低下が予想されるからです。
　埋込み杭の先端支持力は、設計で定めた支持層に杭を所定長さ根入れすることを条件として、杭先端付近の平均N値を算出して設計します。平均N値の算出範囲は工法ごとに異なっているので、ここでは「杭先端から上1D下1Dの区間」と仮定し、支持層深度と杭および根固め部先端位置の関係を3パターンで設定して、施工による影響を検討してみました（図❸）。 ①支持層位置が設計時に定めた位置と同じような場合で、杭・根固め部とも支持層内にあり、平均N値や根固め部の周面摩擦力、先端面支持力も設計通りの支持力発現が期待できるケース。
②支持層位置が若干深くなった場合。杭は1D程度支持層に根入れされているので、設計上の平均N値は変わらないが、根固め部の周面摩擦力が1/3程低下してしまう。高支持力杭の場合、先端支持力算定位置が根固め部の上方で設定している工法が多く、根固め部の周面摩擦力も先端支持力として期待しているので、支持力の検討が必要となる。
③支持層位置が深く出現し、杭先端が支持層に定着する程度のケース。設計上の平均N値の確保も困難で、根固め部の周面摩擦力も半分以上低下してしまう。仮に支持力上の諸条件を満足できた場合でも、根固め部の2/3程が支持層上部の土砂で築造されることとなり、根固め部が所定の強度を確保できているかの調査が必要となる。

　このように、支持層出現深度が設計で設定した位置と異なる場合は、先端支持力や根固め部の強度等にも多大な影響を及ぼすこととなることに留意しなければなりません。特に根固め部全体で先端支持力を期待する高支持力杭では、杭ごとに支持層出現深度を判断し、根固め部も所定の根入れが確保されているか確認しながら施工することが必要となり、設計者には、このようなことも考慮しての杭先端位置および支持力の設定をお願いしたいところです。
　ここまでは支持層の出現深度に着目してきましたが、支持層の層厚も重要な問題です。中間層支持の場合、支持層出現深度（支持層上端位置）が変化した（たとえば浅くなった）場合は支持層下端深度も変わっている（浅くなる）恐れがあることも十分考慮しなればなりません。設計段階で、十分に支持層厚の調査が行われていない場合で、施工段階で中間支持層の不陸が判明した場合は、直ちに通常施工を中断し、当該敷地の数か所で、所定長よりも深い試掘を実施し、その層厚を調査しておく必要があります。このような場合は、設計時のみならず、積算時にも追加試掘による工期延長も予期しておく必要があります。 　地盤調査に関しては、『建築基礎設計のための地盤調査計画指針』（1985年、日本建築学会、http://www.aij.or.jp/da1/shiyoukijyun/pdf/J7015746.pdf）で地層の変化を勘案した調査カ所数が提案されており、ひとつの指標となっています。
　図❹では、「地層が変化していると想定される場合で、敷地100m2で1カ所以上」、「地層構成に変化がない場合で、敷地500m2で1カ所以上」の調査が必要であるとの提案となっています。しかし、実際の物件では、調査カ所数が少ない場合も多く、このため設計で想定した支持層に起伏が見られ、想定より深かったことから工事が中断し追加杭の製造などで遅延を招いた事例、逆に支持層が想定より浅かったことから強固な地盤の掘削長が長くなり施工に時間を要した事例などの施工時のトラブルが数多く報告されています。
　加倉井正昭らによれば（2009年8月、日本建築学会大会学術講演、加倉井正昭ほか「地盤調査と杭施工の関係」）、埋込み杭の杭先端の支持力発現機構を勘案すると、支持層の不陸を1m以内で把握することが望ましいが、現状多くみられる地盤調査間隔が40m以上の場合では、想定では2〜3mの起伏が見られる場合があるとして、より精度の高い支持層深度把握が必要としています。首都圏と関西圏の代表的な支持層である東京礫層と天満層での調査で、地盤調査間隔が20ｍ程度でも不陸は1m程度見られると紹介されています。
　このことは、設計段階での支持層把握の重要性と共に施工時の支持層確認が非常に重要な設計品質を確保するための課題となることを示しています。 　本報では, 埋込み杭の施工における、支持層確認の方法、装置と施工時の留意点について述べました。また、施工時の支持層判定に関する問題点や、それらが先端支持力に与える影響についても問題点として記載しました。埋込み杭工法の施工管理手法については、日建連、COPITAで、その重要性を鑑み、各種ワーキンググループを立ち上げていろいろな面から検討し、業界全体に発信しているところです。さらに、本報でも記載した、各種の一体型の施工管理装置を用いた支持層出現深度判定方法等についても、COPITA統一のマニュアルを作成中であり、近日中の発行を目指しています。
　埋込み杭の各種工法の開発とともに、施工管理手法も日々進化しています。特に、埋込み杭工法の主流となってきた高支持力杭工法では、支持層深度の確認や、そこにつくられる根固め部の施工位置と性状確認が、重要な管理項目となっており、これらの施工管理の重要性を、設計者や施工関係者全員が認識し、今後も施工技術を向上させていかなければなりません。