JP2000319865A - 地盤強化複合工法 - Google Patents

地盤強化複合工法

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JP2000319865A JP11129743A JP12974399A JP2000319865A JP 2000319865 A JP2000319865 A JP 2000319865A JP 11129743 A JP11129743 A JP 11129743A JP 12974399 A JP12974399 A JP 12974399A JP 2000319865 A JP2000319865 A JP 2000319865A
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 埋め立て地盤の支持力、液状化対策に最適で
あり、プレロード(盛土)量を削減することで省資源化
に寄与することができる地盤強化複合工法を提供するこ
と。 【解決手段】 埋め立て地盤に砂杭を多数造成して地盤
の安定化を図る砂杭造成工程、砂杭造成地盤に揚水井を
掘り地下水を汲み上げて地盤の不飽和化を図る地盤不飽
和化工程、不飽和化された地盤を更に動圧密工法又は振
動締固め工法などの衝撃や振動による締固めにより高密
度の地盤を得る地盤締固め工程をこの順序で行う地盤強
化複合工法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、埋め立て地盤の支
持力、液状化対策に最適な地盤改良工法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より、埋め立て地盤の改良工法とし
ては、砂地盤に締固めた砂杭を多数造成して地盤の液状
化対策を図る例や、粘性土地盤にサンドドレーンパイ
ル、サンドマット及び盛土を併用して地盤の支持力、沈
下対策を図る例などがある。また、地盤の上層部の締固
め技術としては、8〜40トンと極めて重量の大きい重
スイを10〜30mの高所から落下させ、これによって
地表面に与えられる千トンのオーダーの衝撃力と、その
際に生ずる数Gにも及ぶ地盤振動を利用して、地盤を深
部まで締固める動圧密工法あるいはタンパープレートの
上部に数十〜百数十トンの起振力、加速度数g、数十H
zの振動数を有する大容量振動機を搭載し、振動機の作
動をプレートを介して地盤に伝えることにより地盤の締
固めを行う振動締固め工法などがある。
【0003】また、上記工法のうち、地盤に深井戸管を
設置すると共に、該深井戸管と同程度の深さで、断面形
状として方向性のない砂杭を設置し、地下水を揚水し、
地中各層における間隙水圧を減少させ、間隙水が抜ける
に従って圧密に必要な有効応力が増加し、盛土載荷工法
における小荷重を連続的に載荷したと同様の効果を得る
複合工法も知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
阪神淡路大震災の教訓から、より大きな地震力に耐えう
る地盤を造成する必要性や、地球環境問題への高まりか
ら、更なる省資源化、コスト削減といった要請など、改
良地盤に対し新しい時代のニーズがある。
【0005】従って、本発明の目的は、埋め立て地盤の
支持力、液状化対策に最適であり、プレロード(盛土)
量を削減することで省資源化に寄与することができる地
盤強化複合工法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者は鋭意検討を行った結果、砂杭造成地盤の地下水
位を揚水井によって低下させた地盤の不飽和化に着目
し、この不飽和化した地盤を動圧密工法や振動締固め工
法により締固めれば、粘性土が卓越した部分の間隙水は
サンドシーム(薄い砂の層)や砂杭に押し出され重力排
水され、また、砂質土部分の間隙は潰されて高密度化さ
れ、極めて高品質な地盤を造成できることを見出し、本
発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、埋め立
て地盤に砂杭を多数造成して地盤の安定化を図る砂杭造
成工程、砂杭造成地盤に揚水井を掘り地下水を汲み上げ
て地盤の不飽和化を図る地盤不飽和化工程、不飽和化さ
れた地盤を更に動圧密工法又は振動締固め工法など衝撃
や振動による締固めにより高密度の地盤を得る地盤締固
め工程をこの順序で行うことを特徴とする地盤強化複合
工法を提供するものである。かかる構成を採ることによ
り、以下の作用を奏する。すなわち、埋め立て地盤は多
くのサンドシームを介在している。このサンドシーム内
の水圧は、埋め立て地盤自体の自重による圧密の途上で
あるため静水圧より高く又不均一でもある。このような
埋め立て地盤に砂杭を打設すれば、地盤中に無数に存在
するサンドシームを鉛直方向に連結する効果がある。こ
の効果によって、地盤の水理学的状態が、被圧状態から
静水圧に近い状態に変化し、水圧が異常に高い場所の無
い安定な状態に移行することができる。更に、埋め立て
地盤は地下水が連通して静水圧状態に移行することで、
揚水井による地下水位の低下が容易になる。このような
地盤に例えば、8〜40トンと極めて重量の大きい重ス
イを10〜30mの高所から落下させ、これによって地
表面に与えられる千トンのオーダーの衝撃力と、その際
に生ずる数Gにも及ぶ地盤振動を与えれば、粘性土が卓
越した部分の間隙水はサンドシーム(薄い砂の層)や砂
杭に押し出され重力排水され、また、砂質土部分の間隙
(空気)は潰されて高密度化され、砂杭やプレロードで
は達成できない極めて高品質な地盤を造成できると共
に、従来法で使用していたプレロード量が削減できるこ
とで省資源化にも寄与する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の地盤強化複合工法が適用
される地盤は、埋め立て地盤であれば、特に制限され
ず、例えば、砂質系地盤、粘性土系地盤及び粘性土と砂
質土が互層状態の地盤が挙げられる。
【0008】次に、本発明の実施の形態における地盤強
化複合工法について、図1〜図7を参照して説明する。
図1は本実施の形態の地盤強化複合工法を説明する図で
あり、図1(A)は砂杭造成工程を示す第1工程の模式
図、図1(B)は地盤不飽和化工程を示す第2工程の模
式図、図1(C)は動圧密工法又は振動締固め工法によ
る地盤締固め工程を示す第3工程の模式図である。図2
は本地盤強化複合工法が適用される前の地盤の断面を示
す模式図、図3は第1工程が施工された後の地盤の断面
を示す模式図、図4は第2工程が施工された後の地盤の
断面を示す模式図、図5は第3工程が行われる地盤の粘
性土が卓越した宙水の発生を示す地盤断面の模式図、図
6(A)は図5中のX部分の拡大図、(B)及び(C)
は締固めが進むにつれ間隙水が絞り出される状況を示す
X部分の拡大図、図7は第3工程で使用される振動締固
め装置の概略図である。
【0009】図1(A)において、第1工程は、公知の
砂杭造成工法により行われるものであって、埋め立て地
盤2に砂杭造成装置1により締固めた砂杭3を多数造成
して地盤中に介在する無数のサンドシーム(不図示)を
鉛直方向に連結し、地盤の不圧化を図る。砂杭3は、例
えば、サンドドレーンパイル及び締固め砂杭のようなド
レーン体が使用される。また、砂杭径及び砂杭長は地盤
の不圧化が図れれば、特に制限されず、例えば、砂杭径
は周長約1m又はそれ以上のもの、砂杭長は後述する揚
水井と同程度の長さのものである。
【0010】本発明の第1工程が適用される地盤は、図
2に示すように、多数のサンドシーム10a〜10dを
介在している。このサンドシーム10a、10b、10
c、10d内の水圧p1 、p2 、p3 、p4 は、埋め立
て地盤自体の自重による圧密の途上であるため、静水圧
より高く、またp3 <p4 <p1 <p2 と不均一であ
る。第1工程においては、このような地盤2に断面に方
向性のない多数の砂杭3を打設するから、図3に示すよ
うに地盤中に無数に存在するサンドシーム10a〜10
dは鉛直方向に連結されることとなる。このため、水平
方向及び鉛直方向に地下水の通り道が形成され、地盤の
水理学的状態が、被圧状態からp1 =p2=p3 =p4
の静水圧に近い状態に変化し、異常に高い水圧部分がな
い安定な状態となる。このような第1工程後の地盤で
は、地下水の一部は砂杭3を上向きに流れ排水される。
更に、地盤は地下水が連通して静水圧状態に移行するた
め、後述する第2工程の揚水井による地下水位の低下が
容易となる。
【0011】第1工程終了後、第2工程に移る。第2工
程は、図1(B)に示すように、砂杭造成地盤2に揚水
井4を掘り、地下水を揚水ポンプ5により汲み上げて地
下水位6を低下させ地盤の不飽和化を図る工程である。
揚水井は、例えば、全面集水型の深井戸管を公知の方法
で設置すればよい。全面集水型の深井戸管としては、目
詰まりが生じにくく、且つ施工が簡単な多孔質のコンク
リート管及びある程度の強度が期待でき、且つ材料の加
工入手が容易なスチール製で全面にスリット孔を設け、
あるいは該スリット孔を金網などで保護したケーシング
をフィルター材としての砂、砕石等で囲んだものなどが
挙げられる。また、揚水井4の設置場所としては、強化
する地盤の地下水を低下させるような場所であればよ
く、砂杭3で挟まれる間であっても、砂杭3中であって
もよい。
【0012】揚水井4を設けることにより、地下水は砂
杭及びサンドシームを通って揚水井に集まり、地下水の
汲み上げにより、地下水位は揚水井を中心にして低下す
る。従って、砂杭やサンドシーム中にはこのような地下
水の抜けに伴う空隙部(空気)が残り、不飽和状態とな
る。しかし、図4に示すように、粘性土が卓越した部分
12では、地下水の一部は粘性土が卓越した部分に取り
込まれた宙水13となって取り残されるところもある
が、砂杭やサンドシームでは負圧となるので、粘性土部
から間隙水を引き寄せようとする力が働く。
【0013】第2工程終了後、第3工程に移る。第3工
程は図1(C)及び図5に示すように、不飽和化された
地盤2を更に動圧密工法又は振動締固め工法による締固
めにより高密度の地盤を得る地盤締固め工程である。動
圧密工法による締固めは公知の方法で行えばよく、例え
ば、図1(C)に示すように、クレーン車7で吊り下げ
られた8〜40トンと極めて重量の大きい重スイ8を1
0〜30mの高所から落下させ、これによって地表面2
1に与えられる千トンのオーダーの衝撃力と、その際に
生ずる数Gにも及ぶ地盤振動を利用して、地盤2に介在
する空隙部9を潰して深部まで締固める工法が使用され
る。
【0014】また、振動締固め工法は特許番号第267
3209号公報に記載の方法で行えばよく、例えば、図
7に示すような振動締固め装置が使用される。図7中、
21はタンパープレート、22はタンパープレートの接
地面で、その上側面のほぼ中央位置に取付け部20を介
して振動機19を搭載している。18はバイブロタンパ
ー全体と、その吊下ワイヤー17との間に挿入した緩衝
機であり、23はバイブロタンパー22の横面に取り付
けられた緩衝機である。この振動機19は2軸又は4軸
偏心重錘型であって、起振力は数十〜百数十トン、振動
数は数十Hz、仮想振幅は15〜25mm、仮想加速度
は5〜10g程度の容量のものが使用される。振動締固
め装置25はそのプレート21の接地面22を締固め施
工地盤の上に載せて、振動機19を電動機により駆動さ
せれば、上下方向の振動が発生して、その加速度がタン
パープレート21を介して地盤、土壌を押圧し、プレー
ト21に接している領域の地盤を下方に締固める作用を
する。各ワイヤーに取付けられた緩衝機18、23は、
その際、起振機が作動中にタンパーを移動させようとワ
イヤーを緊張させても、それによって振動を吸収し、直
接ワイヤーを介して機器に振動が伝わらないように設け
られる。
【0015】第3工程において、動圧密工法の重スイ8
のような大きな力又はタンパープレート21の大きな振
動力を地盤に作用させれば、図5及び図6に示すよう
に、粘性土が卓越した部分に取り込まれた宙水13は一
時的に、砂杭3やサンドシーム10に間隙水16として
押し出され(図6(B)、この間隙水16は重力により
下方に排水される(図6(C))。また、図1(C)に
示すように砂質土部の間隙(空気)9を潰し密度を高く
できる。従って、砂杭打設やプレロードでは達成できな
い高密度の地盤を造成することができる。
【0016】
【発明の効果】本発明の第1工程において、埋め立て地
盤に砂杭を打設すれば、地盤中に無数に存在するサンド
シームを鉛直方向に連結する効果がある。この効果によ
って、地盤の水理学的状態が、被圧状態から静水圧に近
い状態に変化し、水圧が異常に高い場所の無い安定な状
態に移行することができる。更に、埋め立て地盤が地下
水の連通した状態に移行することで、第2工程の揚水井
の設置による地下水位の低下が容易になる。地下水位の
低下により不飽和化された地盤に、第3工程の極めて重
量の大きい重スイを高所から落下させ、あるいはタンプ
レートを大容量の振動機で振動させ、地表面に千トンの
オーダーの衝撃力や数Gにも及ぶ地盤振動を与えれば、
粘性土が卓越した部分の間隙水はサンドシームや砂杭に
押し出され重力排水され、また、砂質土部分の間隙(空
気)は潰されて高密度化され、砂杭やプレロードでは達
成できない極めて高品質な地盤を造成できると共に、従
来法で使用していたプレロード量が削減できることで省
資源化にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態の地盤強化複合工法を説明する図
であり、(A)は砂杭造成工程、(B)は地盤不飽和化
工程、(C)は動圧密工法を示す模式図である。
【図2】本実施の形態の地盤強化複合工法が適用される
前の地盤の断面を示す模式図である。
【図3】第1工程が施工された後の地盤の断面を示す模
式図である。
【図4】第2工程が施工された後の地盤の断面を示す模
式図である。
【図5】第3工程が行われる地盤の粘性土が卓越した宙
水の発生を示す地盤断面の模式図である。
【図6】(A)は図5中のX部分の拡大図、(B)及び
(C)は締固めが進むにつれ間隙水が絞り出される状況
を示すX部分の拡大図である。
【図7】第3工程で使用される振動締固め装置の概略図
である。
【符号の説明】
1 砂杭造成装置 2 地盤 3 砂杭 4 揚水井 5 揚水ポンプ 6 地下水位 7 クレーン車 8 ハンマー 9 間隙部(空気) 10、10a〜10d サンドシーム 12 粘性土質 13 粘性土が卓越した部分に取り込まれた宙水 16 間隙水 17 吊下げワイヤー 18、23 緩衝機 19 振動機 21 タンパープレート 25 振動締固め装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 埋め立て地盤に砂杭を多数造成して地盤
    の安定化を図る砂杭造成工程、砂杭造成地盤に揚水井を
    掘り地下水を汲み上げて地盤の不飽和化を図る地盤不飽
    和化工程、不飽和化された地盤を更に動圧密工法又は振
    動締固め工法など衝撃や振動による締固めにより高密度
    の地盤を得る地盤締固め工程をこの順序で行うことを特
    徴とする地盤強化複合工法。
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