JP2004143708A - 地盤改良工法 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
【解決手段】改良対象の地盤に砂杭を造成して当該地盤を改良する際に、
Ng={asNP 2b+(1−as)N1 2b}1/2 ・・・・式(1)
Ng:等価N値
NP:砂杭のN値
N1:砂杭間のN値
as:置換率
b:係数
上記式(1)に基づき、等価N値が所定値以上となるように置換率asを定め、該置換率asとなるように前記砂杭を造成する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、締固め砂杭による地盤改良技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
軟弱地盤の液状化対策として、地盤中に締固め砂杭を造成するサンドコンパクションパイル工法(以下、SCP工法と略す)が知られている。このように締固めた砂杭を軟弱地盤中に所定間隔で造成すると、地盤のN値(締固めの程度)が大きくなるため、軟弱地盤の液状化に対する抵抗性を増すことができる。
【0003】
このSCP工法により地盤の性状を改良する場合、改良対象の地盤の物性に基づき、液状化が起こらないN値を求め、この目標N値となるように砂杭径と砂杭ピッチ、即ち改良に必要な砂杭の面積と改良地盤の面積との比(置換率)を定めて砂杭の造成を行うのが通例である。
【0004】
このN値は、図2(a)の如く改良対象の地盤70に砂杭8を造成した場合、例えばこのa−a線の位置において図2(b)に示すようになっている。即ち、改良前の地盤70のN値がN0、砂杭8のN値がNPのとき、砂杭8から離れると共にN値が低下し、砂杭間(砂杭から最も離れた個所)71のN値がN1となっている。
【0005】
従って、地盤70の改良後のN値としては、砂杭間71のN1に代表させ、地盤改良の評価はこのN1が所定値を超えているか否かで行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の評価方法では、最も地盤の弱い部分である砂杭間71のN値(N1)のみで評価を行っており、砂杭8やその他の個所のN値は考慮されていなかった。
【0007】
しかしながら、地震等の荷重は地盤全体にかかるものであり、実際の地盤の強さは、砂杭8やその他、N値の高い個所の影響を受けるので、実際の地盤の強さと、評価とが乖離していた。
【0008】
このため従来の評価方法では、適切な強度を示すことができず、過剰な地盤改良を必要とするという問題点があった。従って、施工期間の冗長化や高コスト化を招いていた。
【0009】
本発明は、上記問題点を鑑み、改良対象の地盤全体の強度を考慮して適切な締固め度での地盤改良を可能とすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の地盤改良工法及びプログラムは、
改良対象の地盤に砂杭を造成して当該地盤を改良する際に、
上記式(1)に基づき、等価N値が所定値以上となるように置換率asを定めている。
【0011】
これにより、砂杭間のN値だけでなく砂杭8のN値を考慮し、対象地盤全体の強度(せん断弾性等)に応じて置換率asを定めているので、過不足なく適切に地盤改良を行うことができる。
【0012】
従って、過剰に砂杭を造成する必要が無くなり、コストの削減が可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【0014】
《実施形態1》
〈本工法の概要〉
図1は本実施形態に係る地盤改良工法の概略構成図、図2は改良対象地盤とそのN値の説明図、図3は本発明の原理説明図である。
【0015】
本実施形態は、図1に示すように、軟弱な地盤(改良対象の地盤)70を液状化が発生し易い深さHまで砂杭を造成して地盤改良を行う所謂サンドコンパクションパイル工法(SCP工法)である。
【0016】
先ず、打設機1を移動して砂杭8を造成する位置の位置決めを行う(S1)。
【0017】
次に振動機2で振動を与えながら金属製のケーシングパイプ3を地盤70に貫入させる(S2)。
【0018】
そして、所定量の砂を入れ(S3)、その分ケーシングパイプ3を引き抜く(S4)。
【0019】
次いでケーシングパイプ3を打ち戻して先のステップS3〜S4で投入した砂を押しつぶす(S5)。これにより砂がつぶれて広がった分だけ、まわりの地盤が圧縮して締固められる。
【0020】
このステップS3〜S5と同様に砂を地盤へ投入し打ち戻すステップを繰り返し、締め固めた砂を積み重ねて砂杭8を造成する(S6)。
【0021】
このとき本発明では、上述のように地盤70を改良する際に、
Ng=f(NP,N1,as,b)
Ng:等価N値
NP:砂杭のN値
N1:砂杭間のN値(砂杭から最も離れた位置のN値)
as:置換率
b:係数
上記関数に基づき、等価N値Ngが所定値以上となるように置換率asを定める。
なお、本実施形態では、上記関数を
Ng={asNP 2b+(1−as)N1 2b}1/2 ・・・・式(1)
としている。
【0022】
そして、この置換率asから砂杭8の直径Wとこの間隔(ピッチ)Pを求めて砂杭8の造成を行う。
【0023】
図2(a)は、この条件で砂杭8を改良対象地盤70に造成して地盤改良を行った場合を示している。
【0024】
また、図2(b)は、この場合のN値の分布を示している。
【0025】
同図の如く、改良前の地盤70のN値がN0、砂杭8のN値がNPのとき、実際のN値は、砂杭8から離れると共に低下し、砂杭間(砂杭から最も離れた個所)71でN1となっている。
【0026】
このように、実際のN値は、場所によって異なっているため、従来の工法では、砂杭間71のN値(N1)から置換率asを求めていた。これに対し本実施形態では、図3(a)に示す地盤全体が同変位すると仮定して等価なN値(Ng)を求め、この等価N値(Ng)が所定値を超えるように置換率asを求めた。
【0027】
即ち本実施形態は、砂杭間71よりもN値の高い砂杭8の影響を考慮して置換率asを定めているので、従来の砂杭間71のN値(N1)に基づく工法よりも低い置換率asで改良を行うことができる。
【0028】
〈等価N値の説明〉
次に等価N値の算出について説明する。
【0029】
上記式(1)は、図3(b)に示すように改良地盤のせん断弾性係数に基づいて等価のN値を評価する式(a),(b),(c)を展開して得られた式である。
【0030】
Geq=asGP+(1−as)G1 ・・・・式(a)
Vs−eq=(Geq/ρ)1/2 ・・・・・・・式(b)
Ng=(Vs−eq/Ag)1/b ・・・・・・式(c)
Geq:等価せん断弾性係数
GP:砂杭のせん断弾性係数
G1:砂杭間のせん断弾性係数
as:置換率
Vs−eq:等価せん断波速度
ρ:単位体積質量
Ag,b:N値とVsの関係式から定まる係数
【実施例】
具体例として、表1の物性を有した地盤の改良を行った例について説明する。なお、本例では、表1の地盤のうち、液状化し易い、Bs1層及びBs2層(H=13.5m)について改良を行う。
【0031】
【表1】
〈比較例〉
比較のため、先ず従来工法による改良の例を説明する。
【0032】
表2は、以下のように建築学会「建築基礎構造設計指針」に示されている液状化判定でFl値が1.0を超える最小の目標N値を求めたものである。なお、本例では、Bs1層〜Bs2層を12の層に分けて評価している。
【0033】
目標N値は「建築基礎構造設計指針」の液状化判定の方法から逆算して求めた。
Fl値は下式である。
【数1】
ここで、τlは水平面における液状化抵抗、τdは地震時に生じる等価な繰り返しせん断応力、σ’zは検討深さにおける有効土被り圧である。Fl値が1.0以上とする目標N値は、以下の手順で求める。
「建築基礎構造設計指針」に示されている図7のせん断ひずみ5%の曲線から地震時の液状化抵抗比又は等価な繰返しせん断応力比τd/σ’zに対する補正N値を必要Na値とする。必要Na値と目標N値の関係は以下のとおりである。
【数2】
ここで、NKは換算N値、ΔNfは図8に示す細粒土含有率に応じたN値増分、Nrは目標N値である。
【0034】
【表2】
そして、砂杭間のN値がこの目標N値以上となるように図6に示した地盤工学会の方法Cに基づき置換率asを算定した。
【0035】
表3に、各層No1〜No12についての必要な置換率を示している。
【表3】
同表から液状化を起こさないために必要な最大の置換率asが11%であることが分かる。
【0036】
〈本実施例〉
次に本発明に係る工法によって上記地盤の改良を行った例を説明する。
先ず、上記式(1)によって、等価N値を求める。なお、このときの砂杭8の物性を表4に示した。
【0037】
【表4】
そして各層No1〜No12について評価を行い、各層の等価N値(Ng)が前記目標N値を超えるように、或は改良した地盤のFl値が1以上となるよう置換率asを求める。
【0038】
表5は、置換率asを8%とした場合、表6は、置換率asを9%とした場合である。
【表5】
【表6】
上述のように置換率asを8%とした場合には、No11とNo12の層でFl値が1未満となるので、液状化の可能性がある。従って本例では表6のように置換率asが9%となるように定める。
【0039】
そしてこの置換率asに基づき、次式から砂杭8の本数nと、砂杭8を正方形に配置した場合のピッチPを求め、このピッチP及び本数nとなるように施工する。
【0040】
n=(A×as)/As
P=(As /as)1/2
A :改良対象地盤70の面積
As:砂杭8の面積
このように従来工法では、置換率asを11%とする必要があるのに対し、本工法によれば9%とすることができ、2%の効率化が図れる。
【0041】
即ち、造成する砂杭の本数を少なくすることができ、施工期間の短縮や資材の削減、ひいてはコストの削減を図ることができる。
【0042】
《実施形態2》
次に本発明のプログラムを用いて地盤改良を行う際の等価N値等を算出するシミュレーションシステムの例を説明する。
【0043】
本実施形態では、改良対象の地盤70の物性や、造成する砂杭8の物性を入力することにより、等価N値、置換率、砂杭の本数及びピッチなど、改良に必要なデータを出力する。
【0044】
図4は、本実施形態のシミュレーションシステムの概略構成を示す図である。本システム1は、所謂ワークステーションやパーソナルコンピュータ等のコンピュータであり、同図に示すように、本体11内に、CPU(central processingunit)やメインメモリ等よりなる演算処理部12、演算処理の為のソフトウェア(本発明に係るシミュレーションプログラム等)を記憶したハードディスク(記憶手段)13、データの入出力部である入出力ポート14、ネットワークに接続して通信を行う為の通信制御手段15等が備えられている。
【0045】
図5は、本システム1における改良用データの出力手順の説明図である。
【0046】
先ず、改良対象の地盤データや砂杭のデータとしてN値、Fc値、γ、ν等を入力する(ステップ11、以下S11のように略記する)。
【0047】
この入力データと前述の式(1)に基づき、等価N値を求める(S12)。
【0048】
次に等価N値を用いた場合に前述のFlが1以上となるか否かを判定し(S13)、1以上で無ければ置換率asを上げて再度等価N値を求める(S12)。
【0049】
Flが1以上であれば、このときの置換率asに基づいて砂杭8の本数nとピッチPを求める(S14)。
【0050】
そしてこれらのステップ(S12〜S14)で求めた値(評価結果)を表6や、図2のような所定の形式として表示部やプリンタで出力する(S15)。
【0051】
本実施形態によれば、等価N値を用いて定めた地盤改良に必要なデータ(評価結果)を出力することができ、これに基づいて地盤改良を行うことで前述の実施形態で説明したように、適切な締固め度で、効率良く地盤改良を行うことが可能となる。
【0052】
なお、本実施形態では、評価結果を表などで出力する例を示したが、本発明のプログラムは、これに限らず、評価結果に基づいて液状化が発生する否かを出力する評価プログラムや、評価結果に基づいて砂杭の位置や形状を示す図面を出力するCADなどにも適用できる。
【0053】
《その他の実施形態》
本発明の地盤改良工法及びプログラムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0054】
例えば、以下に付記した構成であっても上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【0055】
〔付記1〕
改良対象の地盤に砂杭を造成して当該地盤を改良する際に、
Ng=f(NP,N1,as,b)
Ng:等価N値
NP:砂杭のN値
N1:砂杭間のN値
as:置換率
b :係数
上記関数に基づき、等価N値Ngが所定値以上となるように置換率asを定め、該置換率asとなるように前記砂杭を造成することを特徴とする地盤改良工法。
【0056】
〔付記2〕
上記関数が、
Ng={asNP 2b+(1−as)N1 2b}1/2 ・・・・式(1)
であることを特徴とする付記1に記載の地盤改良工法。
【0057】
〔付記3〕
前記等価N値Ngを用いて液状化判定を行った場合に、該等価N値Ngが目標N値以上となるように前記置換率asを定めたことを特徴とする付記1又は2に記載の地盤改良工法。
【0058】
〔付記4〕
改良対象の地盤データを入力するステップと、
Ng=f(NP,N1,as,b)
Ng:等価N値
NP:砂杭のN値
N1:砂杭間のN値
as:置換率
b :係数
上記関数に基づき、等価N値、又は該等価N値が所定値以上となる置換率asを評価結果として定めるステップと、
前記評価結果を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【0059】
〔付記5〕
上記関数が、
Ng={asNP 2b+(1−as)N1 2b}1/2 ・・・・式(1)
であることを特徴とする付記4に記載のプログラム。
【0060】
〔付記6〕
前記等価N値Ngを用いて液状化判定を行った場合に、該等価N値Ngが目標N値以上となるように前記置換率asを定めたことを特徴とする付記4又は5に記載のプログラム。
【0061】
本発明において、上記の各構成は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、改良対象の地盤全体の強度を考慮して適切な締固め度での地盤改良を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1に係る地盤改良工法の概略構成図
【図2】改良対象地盤とそのN値の説明図
【図3】本発明の原理説明図
【図4】実施形態2のシミュレーションシステムの概略図
【図5】実施形態2における評価結果の出力手順の説明図
【図6】置換率の算出手順の説明図
【図7】液状化抵抗比又は等価な繰返しせん断応力比と補正N値との関係図
【図8】補正N値増分と細粒土含有率との関係図
1 打設機
2 振動機
3 ケーシングパイプ
8 砂杭
10 シミュレーションシステム
11 本体
12 演算処理部
14 入出力ポート
15 通信制御手段
70 地盤
Claims (6)
- 改良対象の地盤に砂杭を造成して当該地盤を改良する際に、
Ng=f(NP,N1,as,b)
Ng:等価N値
NP:砂杭のN値
N1:砂杭間のN値
as:置換率
b :係数
上記関数に基づき、等価N値Ngが所定値以上となるように置換率asを定め、該置換率asとなるように前記砂杭を造成することを特徴とする地盤改良工法。 - 上記関数が、
Ng={asNP 2b+(1−as)N1 2b}1/2 ・・・・式(1)
であることを特徴とする請求項1に記載の地盤改良工法。 - 前記等価N値Ngを用いて液状化判定を行った場合に、該等価N値Ngが目標N値以上となるように前記置換率asを定めたことを特徴とする請求項1又は2に記載の地盤改良工法。
- 改良対象の地盤データを入力するステップと、
Ng=f(NP,N1,as,b)
Ng:等価N値
NP:砂杭のN値
N1:砂杭間のN値
as:置換率
b :係数
上記関数に基づき、等価N値、又は該等価N値が所定値以上となる置換率asを評価結果として定めるステップと、
前記評価結果を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。 - 上記関数が、
Ng={asNP 2b+(1−as)N1 2b}1/2 ・・・・式(1)
であることを特徴とする請求項4に記載のプログラム。 - 前記等価N値Ngを用いて液状化判定を行った場合に、該等価N値Ngが目標N値以上となるように前記置換率asを定めたことを特徴とする請求項4又は5に記載のプログラム。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014043703A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Fudo Tetra Corp | 締め固め杭造成による地盤改良方法 |
JP2015063803A (ja) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | 株式会社不動テトラ | 締め固め砂杭工法における施工管理方法 |
KR20180017340A (ko) * | 2016-08-09 | 2018-02-21 | 이엑스티 주식회사 | 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법 |
-
2002
- 2002-10-22 JP JP2002306895A patent/JP2004143708A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014043703A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Fudo Tetra Corp | 締め固め杭造成による地盤改良方法 |
JP2015063803A (ja) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | 株式会社不動テトラ | 締め固め砂杭工法における施工管理方法 |
KR20180017340A (ko) * | 2016-08-09 | 2018-02-21 | 이엑스티 주식회사 | 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법 |
KR101904229B1 (ko) * | 2016-08-09 | 2018-10-04 | 이엑스티 주식회사 | 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법 |
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