海底地盤の強さが「点」でしか分からないまま、基礎を設計していませんか
洋上風力発電の基礎、海底ケーブルの埋設、SEP船のレグ設置点。いずれも「海底面から下、どの深さにどれだけの支持力があるか」を連続的に把握できるかどうかで、設計余裕と工事リスクが大きく変わります。CPT（コーン貫入試験）は、先端にセンサを組み込んだコーンを毎秒2cmの一定速度で海底地盤に押し込み、深さ方向に連続した貫入抵抗データを取得する原位置試験です。標準貫入試験（SPT）のように30cmごとの打撃回数ではなく、数cm刻みの連続プロファイルとして地盤を読み取れる点が最大の違いです。
水深50mを超えるとSPTが成立しない
櫓やスパッド式足場を組む従来の海上ボーリングは、水深が増すほど成立しにくくなります。掘削船を使う方法は成立しますが、国内で稼働できる船舶と技術者が限られ、費用も大きくなります。CPTは海底に装置を着座させる方式のため、櫓を組まずに大水深側へ展開できます。
薄い軟弱層・境界面を見落としたくない
30cm間隔のN値では、数十cmの薄い緩み層やレンズ状の粘土層が平均化されて消えます。CPTは先端抵抗qc・周面摩擦fs・間隙水圧uを連続記録するため、層境界の位置と厚さを細かく追えます。杭の支持層判定や洗掘検討の根拠として使えます。
限られた海象窓で調査点数を確保したい
海上作業は気象・海象に強く制約されます。CPTは1点あたりの実測時間が短く、条件が整えば1日に複数点を実施できます。ボーリングを主とし、その間をCPTで補間して調査点密度を上げる、という組み立て方が現実的です。
海上・水中CPT（コーン貫入試験）
CPTの役割は「海底地盤の強度と土質区分を、深さ方向に連続したデータとして取得すること」です。土のサンプルそのものを採る調査ではありません。採取試料を伴うボーリング調査と組み合わせて、点で得た確かな情報を面・線へ広げるための手法として位置づけます。海上でのCPTは、装置を海底に着座させる海底着座型（シーベッド式）と、ボーリング孔の底から押し込むダウンホール式に大別されます。
海底着座型（シーベッド式）CPT
反力フレームごと海底に着座させ、海底面から直接コーンを押し込む方式です。船体の動揺がロッドに伝わらないため、波浪の影響を受けにくく、貫入速度が安定します。ボーリング孔を必要としないため、1点あたりの作業時間が短く、調査点数を増やす用途に向きます。近年はコイル状ロッドとミニコーンで連続貫入する小型方式（CIMCPT方式など）も実用化され、専用母船でなくクレーン付き台船や小型調査船でも運用できる構成が出てきています。
- 海底ケーブル・パイプラインのルート調査（浅部の連続プロファイル）
- 浮体式風車のアンカー設置点、SEP船レグ設置点の支持力確認
- ボーリング地点間の補間調査・地層連続性の確認
ダウンホール式CPT
ボーリング孔の孔底から一定区間ずつコーンを押し込み、掘進とCPTを交互に繰り返す方式です。着座型では貫入長が頭打ちになる深部まで到達でき、同一孔でサンプリングと組み合わせられるのが利点です。一方で掘削設備を備えた船舶が必要になり、1点あたりの工程と費用は着座型より大きくなります。深部の支持層確認が目的なら、この方式が前提になります。
- 着床式洋上風力のモノパイル・ジャケット基礎の深部支持層確認
- 層厚が大きく、着座型の貫入長では到達できない地点
- 同一孔でのサンプリング・室内試験との照合が必要な地点
ピエゾコーン（CPTu）／消散試験
先端抵抗qcと周面摩擦fsに加え、貫入時の間隙水圧uを測定するコーンをピエゾコーンと呼び、この試験をCPTuといいます。粘性土の非排水せん断強さSuの推定精度、砂と粘土の判別、排水条件の評価に効きます。任意深度で貫入を止め、間隙水圧の消散過程を記録する消散試験を行えば、圧密係数や静水圧の推定に使えます。洋上風力基礎の圧密沈下・地震時応答を検討する場合は、CPTuを前提に計画するのが一般的です。
- 粘性土層のSu推定、砂／粘土の判別精度向上
- 消散試験による圧密係数・間隙水圧状態の把握
- 液状化検討に用いる補正先端抵抗qtの算出
試験仕様と方式別の目安
CPTの試験条件は国際規格（ISO 22476-1：電気式コーン及びピエゾコーン貫入試験、ISO 19901-8：海洋構造物のための海底地盤調査）および国内基準（地盤工学会基準 JGS 1435 ほか）で標準化されています。まず試験そのものの共通仕様を示し、続いて方式ごとの適用範囲の目安を整理します。
| 項目 | 標準的な仕様 |
|---|---|
| 試験方法 | 電気式静的コーン貫入試験（CPT）／間隙水圧を測定する場合はピエゾコーン貫入試験（CPTu） |
| 貫入速度 | 20mm/s（毎秒2cm）の一定速度 |
| コーン形状 | 円錐頂角60°。断面積は10cm²または15cm²が標準。小型装置では2cm²・5cm²のミニコーンも用いる |
| 計測項目 | 先端抵抗 qc／周面摩擦 fs／間隙水圧 u（CPTu）／傾斜／深度。装置により水温・方位・海底面カメラ等を併載 |
| 間隙水圧フィルタ位置 | u1（コーン先端面）／u2（コーン肩部）／u3（スリーブ後方）。設計用途ではu2位置が一般的 |
| 深度分解能 | 数cm間隔での連続記録（装置・設定による） |
| 準拠規格 | ISO 22476-1／ISO 19901-8（2023年第2版で洋上風力を含む低炭素分野に適用範囲を拡大）／地盤工学会基準 JGS 1435 ほか |
| 当社対応機材の型式・保有形態 | 【要確認：A-GSの保有機材か、協力会社手配か。方式（着座型／ダウンホール式）と型式】 |
| 対応最大水深 | 【要確認：A-GSとして対応可能な最大水深】 |
| 対応最大貫入長 | 【要確認：土質条件別の実績貫入長】 |
| 必要船舶・甲板条件 | 【要確認：必要なクレーン能力、ウインチ、甲板面積、電源容量】 |
方式別の適用範囲（目安）
| 項目 | 海底着座型（小型） | 海底着座型（標準〜大型） | ダウンホール式 |
|---|---|---|---|
| 主な用途 | ケーブルルート、浅部の連続確認 | アンカー点、レグ設置点、基礎の浅〜中深部 | 着床式基礎の深部支持層確認 |
| 貫入長の目安 | 数m程度 | 10〜20m程度 | 掘進と交互に繰り返し、深部まで到達可能 |
| 必要船舶 | クレーン付き台船・小型調査船でも可 | 調査船（一定のクレーン能力が必要） | 掘削設備を備えた船舶 |
| サンプリング | 不可（別途採泥・ボーリングが必要） | 不可（同上） | 同一孔で併用可能 |
| 1点あたりの所要時間 | 短い（条件により1日複数点） | 中程度 | 長い |
| 波浪の影響 | 受けにくい（海底で反力を取るため） | 受けにくい | 船体動揺の管理が必要 |
| 費用の目安 | 【要確認：A-GSの積算根拠。船舶手配の有無・回航距離・調査点数で大きく変動するため、レンジでの提示可否を含めて確認】 | ||
CPTのデータから何が読み取れるか
CPTが直接測るのは、先端抵抗・周面摩擦・間隙水圧という3つの物理量だけです。設計に使う土質定数は、これらを既往の相関式に通して推定します。「測定値」と「推定値」の区別を保ったまま扱うことが、CPTを正しく使う前提になります。
直接の測定値
- 先端抵抗 qc（深さ方向の連続プロファイル）
- 周面摩擦 fs、摩擦比 Rf＝fs/qc
- 貫入時間隙水圧 u（CPTu）と、消散試験による経時変化
- コーンの傾斜、貫入深度、着座位置の座標
相関式による推定値
- 土質区分（Robertsonの土質性状タイプ、土質性状タイプ指数 Ic）
- 非排水せん断強さ Su、せん断抵抗角 φ
- 換算N値、相対密度、細粒分含有率の推定
- 液状化判定に用いる補正先端抵抗 qt
- 消散試験からの圧密係数、静水圧・過剰間隙水圧
調査の進め方
調査目的（基礎設計／ケーブルルート／液状化検討など）、必要な土質定数、成果品の形式を確認します。設計者が使う解析手法まで遡って確認すると、測定項目とCPTuの要否が定まります。
既往ボーリング、音波探査（サブボトムプロファイラ・マルチビーム）の結果から、着座可能な海底面か、礫層や露岩がないかを事前に評価します。ここを飛ばすと、現地で着座不良・貫入不能に当たります。
調査点配置、目標貫入長、船舶・作業日程、海象の中止基準を決めます。並行して海域管理者・漁業関係者との調整、航行安全対策、必要な届出を進めます。
装置の着座、傾斜確認、コーンの校正・ゼロ点確認を経て貫入を開始します。20mm/sの速度と傾斜をリアルタイム監視し、リフューザル（貫入不能）判定基準に達したら中止します。必要地点で消散試験を実施します。
深度補正、間隙水圧補正（qt算出）、ゼロ点ドリフト補正を行い、土質区分と土質定数を推定します。近傍ボーリングがあれば照合し、採用した相関式と適用限界を整理します。
深度プロファイル図、土質区分図、推定土質定数一覧、生データ、消散試験結果、作業記録を報告書にまとめて納品します。設計側との読み合わせを行い、追加調査の要否を判断します。
調査可能な条件・制約
CPTは万能な調査ではありません。適する条件と、適さない条件をあらかじめ共有しておくことが、無駄な出船と設計上の手戻りを減らします。
適する対象・目的
- 軟弱〜中位の粘性土・砂質土が主体の海底地盤
- 層境界の位置と厚さを細かく把握したい場合
- 広い海域で調査点数を増やし、地層の連続性を確認したい場合
- 粘性土のSu、圧密特性、液状化検討用データが必要な場合
- 水深が大きく、櫓・スパッド式足場によるSPTが成立しない海域
- 短い海象窓で効率よく実測時間を確保したい場合
適用しにくい条件・できないこと
- 土のサンプルは採取できない。粒度試験・室内力学試験が必要ならボーリングを併用する
- 礫・玉石・貝殻混じり層、固結層、風化岩では早期にリフューザル（貫入不能）となる
- 目標深度に達する前に停止した場合、以深のデータは得られない
- 傾斜が急な海底面、露岩・硬質な海底面では着座姿勢が確保できないことがある
- 土質定数はあくまで相関式による推定値であり、地層が特異な海域では換算精度が落ちる
- 強潮流・高波浪下では着座・揚収作業そのものが成立しない
- 着座型は装置構成により貫入長に上限があり、深部支持層の確認には向かない場合がある
成果品
- 深度プロファイル図（qc／fs／u／Rfを並べた柱状図形式）
- 土質区分図（Robertson分類、Icの深度分布）
- 推定土質定数一覧（Su、φ、換算N値、相対密度など。採用した相関式を明記）
- 消散試験結果（間隙水圧の経時曲線、圧密係数の推定）
- 測定生データ（CSV等。深度・各測定値の時系列）
- 着座位置の座標記録（座標系を明示）、海底面の状況記録
- 作業記録（実施日時、海象、リフューザル深度と判定根拠、欠測区間）
- 調査報告書（目的、方法、結果、考察、適用限界の記載を含む）
納品形式（座標系、CSV仕様、GIS／CAD対応、AGSフォーマット等の地盤データ交換形式への対応可否）は【要確認：A-GSの標準納品仕様】。ご指定がある場合は事前にお知らせください。
データの信頼性をどう担保するか
品質管理
- コーンの定期校正と、各貫入前後のゼロ点確認（ドリフト量を記録）
- 貫入速度20mm/sの維持と記録。速度逸脱区間はデータに注記
- 傾斜のリアルタイム監視。規定値を超えた場合は中止し、位置を変えて再実施
- 間隙水圧計フィルタの飽和処理を作業前に実施
- リフューザル判定基準を事前に定め、判定根拠を記録に残す
- 近傍ボーリング・既往データとの照合による相関式の妥当性確認
- 欠測・異常値区間は削除せず、理由を付して報告書に明示
安全管理
- 吊り上げ・着水・揚収時の作業手順と立入禁止範囲の設定
- 気象・海象の中止基準（風速・波高・流速）を事前に数値で合意
- 航行船舶・漁業活動への影響を考慮した作業時間帯の調整
- 海域管理者・漁業関係者との事前協議、必要な届出
- アンビリカルケーブルの取り回しと緊急切離手順の確認
- 中止基準・緊急時体制の具体値：【要確認：A-GSの社内基準】
ケーススタディ
以下は記載フォーマットの雛形です。実案件の内容に差し替えてください（固有名詞を出せない場合は匿名化のうえ、条件と成果は必ず埋めます）。
CASE 01｜海底ケーブルルート調査
- 対象：海底送電ケーブル敷設予定ルート（延長【要確認】km）
- 課題：埋設可否の判断に必要な浅部地盤強度が、既往のボーリング数点では線的に押さえられない
- 実施手法：音波探査でルート選定後、海底着座型CPTで【要確認】点を実施
- 現場条件：水深【要確認】m、流速【要確認】、作業船【要確認】、調査日数【要確認】日
- 成果品：深度プロファイル図、土質区分図、換算N値一覧、報告書
- 得られた判断：埋設工法の区間分け、施工機械の選定根拠
CASE 02｜洋上風力基礎の補間調査
- 対象：着床式洋上風力の風車設置予定点【要確認】基
- 課題：全基でのボーリングは費用・工期とも成立しない。層の連続性を確認したい
- 実施手法：代表点でボーリング＋室内試験、その他の地点でCPTuを実施し相関式を校正
- 現場条件：水深【要確認】m、目標貫入長【要確認】m、調査日数【要確認】日
- 成果品：地点別プロファイル、断面対比図、液状化検討用データ、報告書
- 得られた判断：基礎形式の地点別検討、追加ボーリングの要否判断
よくあるご質問
置き換えられません。CPTは土の試料を採取できないため、粒度・含水比・室内力学試験が必要な項目はボーリングでしか得られません。実務では「代表点でボーリング、その間をCPTで補間」という組み合わせが標準的です。既往のボーリング結果がある海域では、CPTで調査点数を増やす費用対効果が特に高くなります。
相関式による換算推定は可能です。ただし換算値であり、SPTで実測したN値と同一ではありません。土質性状タイプ指数Icを介した換算式が広く用いられていますが、地層が特異な海域では誤差が大きくなります。設計にN値を用いる場合は、近傍のSPT実測値との照合結果を添えて提示することを推奨します。
礫・玉石・貝殻混じり層では、目標深度に達する前にリフューザル（貫入不能）となる可能性が高くなります。事前の音波探査や既往資料で礫層の有無を確認し、リスクが高いと判断される場合は、ボーリング主体の計画に切り替えるかダウンホール式を検討します。「出船したが貫入できなかった」という事態を避けるため、事前評価の段階でご相談ください。
装置構成によります。海底着座型は数百m〜2,000m級まで対応する製品も存在し、櫓を組む必要がないため大水深側に強い方式です。当社として対応可能な水深と貫入長は【要確認：A-GSの対応範囲】。調査地点の水深と目標貫入長をお知らせいただければ、方式選定の段階からご相談に応じます。
海底着座型で貫入長が短い場合、条件が整えば1日に複数点を実施できます。ただし地点間の移動距離、水深、海象、装置の揚収時間に強く左右されます。ダウンホール式は掘進とCPTを交互に行うため、1点あたりの工程が長くなります。日進量の想定は、調査点配置図をいただいた段階で個別に算出します。
生データのCSV出力、指定座標系での位置情報付与などには対応します。地盤データ交換フォーマットやGIS／CAD形式のご指定がある場合は、事前にお知らせいただければ対応可否をご回答します。対応可能な形式の一覧は【要確認：A-GSの標準納品仕様】。
ご相談時に分かる範囲でお知らせください
すべてが揃っていなくても構いません。分かる項目だけでも、方式選定と概算のレンジをお伝えできます。
CPTが適した現場かどうかから、ご相談ください
海底の土質によっては、CPTより先に確認すべきことがあります。調査目的と海域の条件をお聞かせいただければ、CPTを使うべきか、ボーリングや音波探査と組み合わせるべきかを含めてご提案します。
