JP2005200868A - 軟弱地盤の補強工法 - Google Patents

Abstract

【課題】軟弱地盤上の盛土等の構造物の不同沈下による側方流動をより効率的に防ぐと共に、盛土等の構造物上を走向する車両等によって発生する振動を減衰する手段の提供。
【解決手段】軟弱地盤上に、両側が軟弱地盤の下部方向に十分差し込まれるようにジオグリッドを敷設固定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、軟弱地盤対策工法、特には軟弱地盤に盛土を築造する際に、地盤の支持力不足や圧密等によって生じるおそれのある、すべり破壊、あるいは不同沈下を防止するための地盤の補強工法、および軟弱地盤上に築造された盛土等構造物上を走行する車両等によって発生する交通振動等の減衰促進工法に関する。

我が国は、国土面積が狭いうえに平地が少なく、その平地も軟弱地盤を形成していることが多いために、新たな建設工事においては軟弱地盤の利用は避けて通ることのできない問題となることが多い。
このような状況のため、軟弱地盤の改良工法については従来から種々研究され実用化されている。軟弱地盤の改良は大別すると、軟弱地盤に対して圧密・排水、締固め、又は固結等の特性の改善を図るものと、軟弱地盤中に外的構造体を付加して軟弱地盤の補強を図るものとに分けられる。前者の代表例としては、サンドドレーン等のバーチカルドレーン工法、サンドコンパクションパイル工法、水ガラス等の薬液を注入する工法等があり、後者の代表例としては、ジオテキスタイル等で表面を被覆する表面被覆工法、上部構造物を杭で直接支持するパイル工法等がある。
社団法人地盤工学会編「軟弱地盤対策工法」

前記のような軟弱地盤対策工法の一方の工法に属する、ジオテキスタイルで表面を被覆する表面被覆工法は、近年土木材料として開発されたジオテキスタイルを使用する軟弱地盤改良工法であり、これは、主として次のような考え方に基づく工法である。図１に示すように軟弱地盤１に、路床・路盤としての盛土２を築造した場合、時間の経過とともに盛土２の中央部の不同沈下によって盛土２下部の軟弱地盤が側方流動によるすべり破壊を起こし、結果として盛土２の陥没を引きおこしてしまうことは良く知られている。
このような現象を防ぐための対策として考え出されたのが、ジオテキスタイルを使う補強工法であり、この工法には、図２に示すように盛土２自体の基礎部に補強材３を配して、盛土２の不同沈下を防ぐことによって、結果として盛土２下部の軟弱地盤の側方流動を防ぐものと、図３に示すように軟弱地盤１の上面側に補強材３を配置して、軟弱地盤１の側方流動を防ぐ場合とがある。いずれの場合においても、その基本的な考え方は、地盤との摩擦抵抗によって変位を拘束されたジオグリッドには、ジオグリッド中央部周辺で最大となる鉛直下向き変位によって引張り軸力が発生することになり、この軸力と軟弱地盤の支持力によって盛土等の乗載荷重に対抗しようとするものである（図４参照）。

ところで、上記のような補強工法の内、前者のように盛土自体の基礎部に補強材を配する形式のものでは、軟弱地盤そのものには直接的に補強がなされないため、軟弱地盤の軟弱度が大きい場合には、盛土の幅との関係によって設計が制約される。即ち、盛土の幅が狭いと軟弱地盤の側方流動は避けられないし、逆に盛土の幅が大きい場合には、盛土の幅全体に亘って不同沈下を防ぐためには、補強材を何層も用意しないと有効とならず施工に時間とコストを要することとなる。
一方、後者のように軟弱地盤側に補強材を配置する形式のものにおいては、地盤の側方流動を有効に防ぐためには、補強材の敷設幅が盛土の幅より十分長く、かつ、軟弱地盤との間に十分な摩擦が存在し、これによって、盛土の不同沈下に対抗できることが必要であるが、このためには、盛土のなされる軟弱地盤の両側に十分な工事用地を用意できること、そして軟弱地盤との摩擦抵抗を大きくするための対策として、例えば図３に示すような押さえ荷重としての覆土層４が、ジオグリッド上部に十分厚く施工される等の必要がある。

本発明の第一の課題は、軟弱地盤上に盛土、覆土、構造物等を構成する場合、軟弱地盤側にあって、軟弱地盤の側方流動を有効的に防ぐ手段を提供することを目的とする。
本発明の第二の課題は、利用可能な軟弱地盤の幅が比較的小さい場合でも、軟弱地盤の側方流動を有効的に防ぐ工法を提供する事を目的とする。
本発明の第三の課題は、軟弱地盤上に建設された盛土、覆土、その他の構造物を介して軟弱地盤に伝達される振動を有効に減衰させる手段を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明によれば、軟弱地盤上に、両側が軟弱地盤の下部方向に十分差し込まれるようにジオグリッドを敷設固定する軟弱地盤の補強工法が提供される。
これによって、軟弱地盤の利用可能幅が狭い土地であっても、ジオグリッドの引張り抵抗を大きくすることが可能となるので、盛土等の上部構造物の不同沈下が有効に阻止されうる。
さらに、軟弱地盤の下部方向に十分に差し込まれたジオグリッドは軟弱地盤のせん断破壊に対する補強材としても有効に作用し、上記の効果との相乗効果によって盛土等の下部軟弱地盤の側流動が有効に阻止されうる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、同様のジオグリッドは複数枚敷設固定される。
これによって、本願発明の作用効果が重畳された形体の軟弱地盤の補強工法が提供される。

請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、ジオグリッドの中央領域は断面溝状に変形して敷設固定される。
これによって、ジオグリッドの引張り抵抗が更に大きな軟弱地盤の補強工法が提供される。
また、ジオグリッドに引張り力を効果的に発生させることが出来ることから、ジオグリッドに伸び変位を生じさせやすく、かつこの伸び変位によってジオグリッドと軟弱地盤の間には互いにずれようとする変位を生じさせる。このような両変位はジオグリッド上部に建設された構造物から伝わる車両交通等の振動を有効に減衰させうる。

請求項４記載の発明によれば、施工予定の盛土等の上部構造物の長手方向に千鳥状にジオグリッドを敷設固定することが提供される。
これによって、軟弱地盤が蛇行しているような場合でも、軟弱地盤の有効な補強方法が提供される。

請求項５記載の発明によれば、軟弱地盤上に、四側が軟弱地盤の下部方向に十分差し込まれるようにジオグリッドを敷設固定する軟弱地盤の補強工法が提供される。
これによって、軟弱地盤上に独立構造物用の独立的な盛土等を形成する場合の有効な補強工法が提供される。

図５に示すように、本願発明においてはジオグリッド３の中間部もしくは主要平面部は、例えば盛土２の幅方向に軟弱地盤１上に敷設される点は従来技術と同様であるが、ジオグリッド３の幅方向の両側部は軟弱地盤１の下部方向に十分差し込まれ、ジオグリッドが立体的に使用されることを特徴とする。
つまり、ジオグリッド３の中間部もしくは主要平面部は、従来例同様、軟弱地盤１上に敷設され、その上を薄い覆土層４で覆うか、又は覆わず、あるいは、軟弱地盤中に敷設されるが、ジオグリッド３の幅方向の両側部はジオグリッド３の前記中間部もしくは主要平面部から垂直下方に折曲され軟弱地盤１の下部方向に十分な長さが差し込まれることを特徴とする。

このようにジオグリッド３を構成すると、図６に示すように、軟弱地盤上部に載荷される盛土２の荷重はジオグリッド３の中間部もしくは主要平面部を下方に押圧することとなるが、このような力は、主として地盤１の支持力と、付加的にはジオグリッド３が弾性的材料からなる場合にはその弾性的復元力によって支持される。すなわち、盛土２が大きい場合には盛土２による不同沈下は、ジオグリッド３の中間部主要平面部を下方に変形させ、ジオグリッド３を中央方向に引き抜こうとする作用をもたらすが、ジオグリッド３の両側が軟弱地盤中へ十分深く差し込まれているためにこの引抜き変位は地盤１とジオグリッド３の摩擦抵抗によって拘束され、その結果、ジオグリッドに十分な引張り力が発生することになり、前記の弾性的復元力として盛土荷重の一部を支持することになる。さらに、両側部を拘束されたジオグリッド３に発生する引張り力は、軟弱地盤中に差し込まれたジオグリッド部分全体をジオグリッド３の中央水平方向に引き寄せようとする作用をもたらし、同時に軟弱地盤１のジオグリッド内側部分が同外側方向に側方流動しようとする変位を拘束する。
あるいは、ジオグリッドの両側部が軟弱地盤中に十分な深さで差し込まれている場合には、ジオグリッドの差し込み部分は盛土２の下部周辺の軟弱地盤中に形成される滑り破壊に対抗する補強材としても作用し、側方流動を抑制する。
つまり本願発明の構成によれば、ジオグリッド３の中間部もしくは主要平面部の下方への変形が有効に防止されることになるので、盛土下部の軟弱地盤の側方流動が有効に阻止されるのである。
又、仮に下方への変形が生じた場合でも、本願発明では、側方流動に基づく盛土両側の隆起が生じる従来例（図４参照）と異なり、ジオグリッドの敷設構造は、このような盛土両側の隆起を比較的に妨げ得る点が注目される。盛土が長手方向に続く場合には、本願発明による工法では、単位巾のジオグリッドが盛土の長手方向に向って並設されその中間部もしくは主要平面部の隣り合う部分が例えば縫い合わされか、間隔を持ったまま並設される。

本願発明に使用するジオグリッドは、その材質やグリッド構造（例えばグリッドの形状、グリッドの分布密度）には特に制限はないが、実際の軟弱地盤に対して、次のような特性を有することが必要と考えられる。
（１）軟弱地盤に対する引抜き抵抗（摩擦抵抗）が十分に大きい構造であること；
（２）軟弱地盤内で、あるいは盛土と軟弱地盤との関係を遮断しない構造を有すること；
（３）排水や圧密を妨げない構造であること；
（４）弾性を有する材料がより好ましいこと；
以上のような、特性を考慮すると、プラスチック、例えばポリエチレン製のジオグリッドが代表例として挙げることができる。
実際の軟弱地盤毎の適切なジオグリッド（材質、構造）の適性は、現地試験で、又は採取した土のサンプルに基づいて実験室で適性を調べることができる。

ジオグリッドの両側を軟弱地盤中に十分深く差し込む手段については、現在プラスチックボードドレーン打設機と知られている装置自体、又はそれを改良した装置の利用が考えられる。即ち、現在バーティカルドレーン工法として知られている工法の一つにプラスチックボードドレーン工法があるが、このようなプラスチックボードの打設機として、ワイヤー式、バイブロ式、フリクションホィール式、チェーン駆動式、ラックギヤー式、油圧ジャッキ式等の各装置が知られており、これらの装置を利用するか、あるいは、これらの装置は地中に差し込むプラスチックのボードの巾に限界があると考えられるので、これらの装置の技術的思想を生かした改良型によることが考えられる。あるいは、このような装置でも、更に差し込み巾に限界がある場合は、ジオグリッドの中間部もしくは主要平面部については、一枚ものを用いるがその両側部は、盛土の長手方向（道路であれば道路方向）に切り込みを入れ、それぞれの側を複数枚とし、一枚ずつ地中に差し込んでいくことも考えられる。
このようにジオグリッドの両側を盛土の長手方向に切り込みを入れたものを使用した場合でも、引っ張り抵抗等にはさほど違いがないと考えられ、本願発明の基本的な技術的思想を損うものではない。

本願発明は、前記のように図５に示した実施形態に加えて種々の形態での実施が可能である。
図７は、ジオグリッド３を複層敷設した例を示している。
この場合、各ジオグリッド３の中間部もしくは中央平面部は、重ね合わされて、両側のみが離れて敷設される構造も考えられる。

図８に示した実施形態では、ジオグリッド３の中間部もしくは主要平面部は断面が溝状に折曲されて敷設固定される。このような実施形態では、ジオグリッド３の中間部もしくは主要平面部両側に不同沈下方向に沿ったジオグリッド部分が形成されることから、ジオグリッドに引張り力を導入し易くなること、および敷設面積の拡大から、より大きな引き抜き抵抗が期待されると共に、側方流動に伴う盛土両側の地盤の隆起がより有効に阻止される。

図９に示した実施形態では、盛土の長手方向（例えば道路方向）に隣接するジオグリッド３が相互に千鳥状配置形態をなすようにされる。これは計画された盛土の長手方向に軟弱地盤が蛇行しているような場合に有効な敷設構造と考えられる。

図１０に示した実施形態では、ジオグリッド３の中間部もしくは主要平面部の四周の各辺から軟弱地盤中へジオグリッド３を十分深く差し込んだ例を示しており、このような軟弱地盤の補強工法は四周が独立した形状の盛土２等を支持するのに適していると考えられる。

本願発明によれば、盛土等の予定構造物の下部の軟弱地盤上、又は地盤中にジオグリッドの両側が軟弱地盤中に十分深く差し込まれるので、ジオグリッドの引き抜き抵抗が大きく、盛土下部軟弱地盤の側方流動を有効的に防止できる上、従来の平面的なジオグリッド敷設工法では妨げきれなかった盛土両側の地盤の隆起も極力防止できる。

盛土下部の軟弱地盤の側方流動を示す模式的断面図である。 平面的ジオグリッドを盛土の基礎部に敷設した従来例の断面図である。 平面的ジオグリッドを軟弱地盤上に敷設した従来例の断面図である。 図３の従来例の工法における盛土の不同沈下に抗するジオグリッドの作用を示す模式的断面図である。 本願発明によるジオグリッドの敷設形態を示す断面図である。 図５の工法における盛土の不同沈下に抗するジオグリッドの作用を示す模式的断面図である。 ジオグリッドを複層敷設した例の断面図である。 ジオグリッドの中間部もしくは主要平面部を溝型とした例の断面図である。 ジオグリッドを千鳥状に配置した例の斜視図である。 ジオグリッドの四周を軟弱地盤中に差し込んだ例の斜視図である。

符号の説明

１…軟弱地盤、２…盛土、３…補強材（ジオグリッド）

Claims (5)

1. 軟弱地盤上に、両側が軟弱地盤の下部方向に十分差し込まれるようにジオグリッドを敷設固定することを特徴とする軟弱地盤の補強工法。
2. ジオグリッドは複数枚敷設固定することを特徴とする請求項１記載の補強工法。
3. ジオグリッドの中央領域を、断面溝状に変形して敷設固定することを特徴とする請求項１記載の補強工法。
4. 施工予定の盛土等の上部構造物の長手方向に千鳥状にジオグリッドを敷設固定することを特徴とする請求項１記載の補強工法。
5. 軟弱地盤上に、四側とも軟弱地盤の下部方向に十分差し込まれるようにジオグリッドを敷設固定することを特徴とする請求項１記載の補強工法。
   

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