テントが風に飛ばされないようにペグが必要であり、船が流されないように錨を下ろすように、家にも確かな「支え」が必要です。家はそれ自体でしっかり立っていそうに見えますが、地中へ沈んでしまうのを防ぐには良質な基礎が不可欠です。とりわけ、かつて泥炭(ピート)の沼地だったアムステルダムではなおさらです。
「杭の上に建つ大きな街」
かつてオランダの小学校で親しまれていた童謡があります。
アムステルダム、あの大きな街は
杭の上に建っている
もしあの街が倒れたら
誰が弁償するのだろう?
一見するとナンセンスに聞こえます。アムステルダムの旧市街を歩いても、高床の家々が頭上にそびえている姿は目に入りません。運河沿いの邸宅も、百貨店デ・バイエンコルフも、ダム広場の王宮も、いずれも地面にしっかりと建っています。ところが実は、この歌は見事に的を射ているのです。杭がなければアムステルダムという街そのものが存在し得なかったからです。杭が見えないのは、地上ではなく地下にあるから。アムステルダムの地表から約20メートルの範囲には、木製とコンクリート製の杭がまるでジャングルのように打ち込まれているのです。
沈むのは当然の地盤、それを支える二つの砂層
心配なのは「倒れる」ことよりもむしろ「沈む」ことです。アムステルダムの地盤は驚くほど柔らかく、首都の所在地にはかつて泥炭の沼地が広がっていました。そのため現在の土壌は、植物の根を含んだ有機性のヘドロが大部分を占めています。この泥炭の塊から水が染み出すと地盤が沈降し、その上の建物も一緒に沈み込みます。こんな「プリン」のような地盤の上に都市を丸ごと建てるのは、地質学者の目には正気の沙汰とは映りません。それでも街がそこに存在しているのは、泥炭の下に横たわる二つの砂層のおかげです。
最深部の砂層は現在、地表から約20メートルの深さにあり、最終氷期であるヴァイクセル氷期(約11万~1万年前)に堆積しました。その上には粘土層と、もう一つのヴァイクセル砂層が重なり、さらにその上を厚い泥炭層が覆い、最後に再び粘土層が堆積しています。
杭打ちの仕組み
建設業者はこの砂層に杭を固定します。最も深い砂層が最も信頼できる支持層であるため、長さ20メートル前後の杭がすぐにアムステルダムの地中へ送り込まれます。その方法は昔ながらの杭打ち工法です。約1,500キログラムの鋼製ハンマーを鋼管内でウインチにより素早く上下させ、一撃ごとに下の杭を少しずつ地面へ叩き込みます。杭打ち機は、いわば自動で動く巨大なハンマーなのです。
杭を打たない「直接基礎」という選択肢
基礎工事が必ずしも杭打ちを伴うわけではありません。地表近くに耐力のある砂層があるなど地盤が固い場所では、「直接基礎(オプ・スタール)」だけで足ります。ここでいう「スタール(staal)」は鋼材の意味ではなく、古ゲルマン語の「stal(永続的な場所)」に由来する言葉です。
地盤工学コンサルタント会社フュグロ(Fugro Ingenieursbureau)のシニアアドバイザー、ヘルマン・カイエル氏はこう語ります。「かつて建物の下に牛の皮を敷いて下地にしたという話を耳にすることがありますが、あれは根拠のない作り話です。皮は当時、そんな用途に使えるほど安価なものではありませんでした」
実際のところ、直接基礎とは壁を(せいぜい数本の梁を挟んで)地面に直接載せることを意味します。この場合、壁の下部をやや幅広くすることで建物の安定性を高めています。砂地盤のユトレヒト州では一部で直接基礎が採用される一方、粘土地盤のフローニンゲンや泥炭地盤のハーグでは杭が使われています。
地盤の状態以外にも、杭打ちの方針を左右する要素があります。集合住宅などの高層建築は多くの場合、杭の上に建てられます。また、地震の発生しやすい地域(ローモンド周辺など)では、予防措置として杭が用いられます。
地盤調査と耐力試験
杭打ちの前には必ず「サウンディング調査」と呼ばれる地盤調査が行われます。細い鋼棒を地中に押し込み、地盤がどの程度の抵抗を示すかを測定します。抵抗の大きい地層は支持力が大きく、優れた基礎支持層となります。一本の杭は数千キログラムの荷重を支えられなければなりません。近年では、特殊な装置を用いて約1,600トン(自動車約1,600台分に相当)もの力で杭の耐力試験を行うことさえあります。
木の杭から鋼管杭へ
かつて杭はすべて木製でした。木製杭の弱点は、バクテリア(いわゆる「杭腐れ」)の被害を受けやすいことと、酸素に触れると腐朽することです。後者は、干ばつなどで地下水位が下がり、杭が乾燥したときに起こります。現在でも木製杭が使われる場合には、丈夫なトウヒ(スプルース)材が選ばれることが多くなっています。
カイエル氏はこう付け加えます。「残念ながらトウヒの杭もバクテリアの影響を受けます。松の杭より劣化の進行は緩やかなのですが、アムステルダム中心部ではトウヒの基礎に深刻な損傷が複数見つかっています」
一方で、コンクリートに対する木の利点もあります。地下水位以下にある木製杭は腐らず、CO2を放出しないため、実質的にCO2の貯蔵庫として機能するのです。
今日の杭は通常、鋼管の中に鉄筋とコンクリートの混合物を工場で、あるいは現場で充填したものです。杭を打ち込みやすくする潤滑剤として使われるのが、水で溶いたセメントであるグラウトです。さらに、地盤の沈下が懸念される場合に備えて、細い水平パイプを地中に埋設しておき、必要に応じて追加のグラウトを注入できるようにすることもあります。
アド・ティッシンク氏は著書『都市の基礎』の中で、これを「一種のマイクロサージェリーだ。地盤に生じようとするしわは、基礎技術のボトックスですぐに埋められる」と表現しています。この若返り治療のおかげで、アムステルダムがいつまでも元の場所に留まり続けられますように……。