JP2007217979A - Liquefaction prevention construction and its construction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は砂地盤の液状化防止構造およびその工法に関するものである。 The present invention relates to a structure for preventing liquefaction of sand ground and its construction method.
従来、砂地盤の液状化防止工法のひとつに、浸透固化処理工法に代表される溶液型の薬液を砂地盤に注入して固化させる工法がある。この工法は、図9に示すように、砂地盤25内に注入管26を挿入して、その先端から溶液型の薬液27を注入して所定の体積の固化体28を形成し、これを上下左右方向および前後方向に重ねて地盤改良するものであり、改良対象砂地盤29の全てを改良するものである。また、その他の液状化防止工法としては、例えば特開2006−2529号公報の発明が開示されている。
しかし、上記のような溶液型薬液注入工法においては、工事費における薬液の割合が非常に高いため工費が嵩むという問題があった。 However, the above-described solution-type chemical solution injection method has a problem that the cost is high because the ratio of the chemical solution in the construction cost is very high.
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、薬液量を低減することにより工事費を大幅に低減することができる砂地盤の液状化防止構造およびその工法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a sand ground liquefaction prevention structure and its construction method capable of greatly reducing construction costs by reducing the amount of chemicals. It is to be.
以上の課題を解決するための砂地盤の液状化防止構造は、改良対象砂地盤に薬液を注入して固化した所定の体積の固化体が上下左右方向および前後方向に重ね合わされて改良地盤が形成され、該改良地盤には固化体と同じ体積の未改良部が散在し、該未改良部が二つ以上連続せずにその上下左右および前後が固化体で囲まれてなることを特徴とする。また固化体と未改良部とが上下左右方向および前後方向で交互に形成されたことを含む。また改良地盤の地表面付近には未改良部が散在せず、全てが固化体で改良されたことを含むものである。 The liquefaction prevention structure of the sand ground to solve the above problems is the formation of the improved ground by solidifying the predetermined volume solidified by injecting the chemical into the sand ground to be improved and overlapping in the vertical and horizontal directions and the front and rear direction In the improved ground, unimproved portions having the same volume as the solidified body are scattered, and the unimproved portions are surrounded by the solidified body in the up, down, left, right, and front and rear directions without two or more continuous portions. . In addition, it includes that the solidified body and the unimproved portion are alternately formed in the vertical and horizontal directions and the longitudinal direction. In addition, the unimproved portion is not scattered near the ground surface of the improved ground, and all of them are improved by the solidified body.
また砂地盤の液状化防止工法は、改良対象砂地盤に挿入した注入管からの薬液注入により所定の体積の固化体を形成し、この固化体を上下左右方向および前後方向に重ね合わせて改良地盤を形成する工程において、前記注入管から薬液注入をせずに固化体と同じ体積の未改良部を改良地盤中に形成し、この未改良部を二つ以上連続させず、その上下左右および前後を固化体で囲むことを特徴とする。また固化体と未改良部とを上下左右方向および前後方向で交互に形成することを含むものである。 In addition, the liquefaction prevention method for sand ground is to form a solidified body of a predetermined volume by injecting a chemical solution from an injection pipe inserted into the sand ground to be improved, and superimpose this solidified body in the vertical and horizontal directions and the front-rear direction. In the process of forming a non-improved portion of the same volume as the solidified body in the improved ground without injecting a chemical solution from the injection tube, two or more unimproved portions are not continuously connected, and the upper, lower, left, right, front and rear Is surrounded by a solidified body. Moreover, it includes forming the solidified body and the unimproved portion alternately in the vertical and horizontal directions and the longitudinal direction.
改良対象砂地盤において所定の体積の固化体が上下左右方向および前後方向に重ね合わされて改良地盤が形成され、該改良地盤に固化体と同じ体積の未改良部を散在させ、該未改良部が二つ以上連続せずに、その上下左右および前後が固化体で囲まれてなることにより、薬液の無駄のない注入により効率的な施工ができるので工事費を大幅に低減することができる。また未改良部が二つ以上連続せずに、その上下左右および前後が固化体で囲まれてなることにより、液状化防止に必要十分な強度を確保することができる。 In the sand to be improved, a solidified body having a predetermined volume is overlapped in the vertical and horizontal directions and in the front-rear direction to form an improved ground, and unmodified parts having the same volume as the solidified body are scattered on the improved ground. Since the upper, lower, left, and right and front and back are surrounded by solidified bodies without being continuous two or more, efficient construction can be performed by injecting the chemical solution without waste, so that the construction cost can be greatly reduced. In addition, two or more unimproved portions do not continue, and the upper, lower, left, and right and front and rear are surrounded by solidified bodies, so that sufficient strength necessary for preventing liquefaction can be ensured.
以下、本発明の砂地盤の液状化防止構造(以下、液状化防止構造という)および砂地盤の液状化防止工法(以下、液状化防止工法という)の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。はじめに液状化防止構造について説明し、次に液状化防止工法について説明するが、各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成のみ異なった符号を付して説明する。本発明は大地震などにより液状化が発生しやすい砂地盤を対象とし、この砂地盤に溶液型の薬液を注入して固化改良することにより、液状化の発生を防ぐ構造にすることである。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a sand ground liquefaction prevention structure (hereinafter referred to as a liquefaction prevention structure) and a sand ground liquefaction prevention construction method (hereinafter referred to as a liquefaction prevention construction method) according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. To do. First, the liquefaction prevention structure will be described, and then the liquefaction prevention method will be described. In each embodiment, the same components will be described with the same reference numerals, and only different configurations will be described with different reference numerals. . An object of the present invention is to provide a structure that prevents the occurrence of liquefaction by injecting a solution type chemical into the sand ground and improving the solidification by targeting a sand ground that is liable to be liquefied due to a large earthquake or the like.
図1は第1の実施の形態の液状化防止構造1である。この液状化防止構造1は、改良対象砂地盤2に注入管を挿入し、この先端からシリカ系の水溶液型薬液(以下、薬液という)を注入して高さ1.5m、幅1.5m、奥行き3mの固化体3を垂直方向および水平方向、すなわち上下左右方向および前後方向に重ねて改良地盤4としたものである。
FIG. 1 shows a
この改良地盤4中には固化体3と同じ体積の未改良部5が散在し、この未改良部5の上下左右および前後が固化体3で囲まれて、未改良部5が二つ以上連続しないようになっている。この未改良部5は薬液が注入されない部分であり、同図の(2)および(3)に示すように、未改良部5の六面側、すなわち正面側5aおよび背面側5bと、上面側5cおよび底面側5dと、両側面側5e、5fとが固化体3a、3b、3c、3d、3e、3fで囲まれた状態になっているため、六面方向で未改良部5が二つ以上連続しないようになっている。
In this improved
このような状態の未改良部5が改良地盤4中に乱雑に散在し、固化体3で形成された改良部6が改良対象砂地盤2に対して60%〜80%の割合になるように未改良部5が形成されている。すなわち未改良部5は改良対象砂地盤2の40%未満まで形成することができる。したがって改良対象砂地盤2を100%改良しなくても、60%〜80%の改良で所定の強度を確保して液状化を防ぐことができる。
The
また図2は第2の実施の形態の液状化防止構造7である。この液状化防止構造7は、改良地盤4の上層側8を除いた部分、すなわち上層部8から下側の層10に固化体3と未改良部5とが上下左右方向および前後方向に交互に形成されたものであり、これ以外は第1の実施の形態の液状化防止構造1と同じ構成である。なお下層部9を上層部8と同じように全て改良することもできる。
FIG. 2 shows the
これは固化体3と未改良部5とが上下左右方向および前後方向に一つおきに形成され、未改良部5が六面側、すなわち正面側5aおよび背面側5bと、上面側5cおよび底面側5dと、両側面側5e、5fとが固化体3a、3b、3c、3d、3e、3fで囲まれているため六面方向で未改良部5が二つ以上連続しないようになっている。
This is because the
また未改良部5の四隅側に隣接した箇所には未改良部5が形成されているが、これは固化体3の四つ角同士が重なり合って形成されているため、この方向においても未改良部5が二つ以上連続しないようになっている。この改良地盤4においても固化体3で形成された改良部6が改良対象砂地盤2に対して60%〜80%の割合で形成され、未改良部5が改良対象砂地盤2に対して40%未満に抑えられている。したがって、この場合も改良対象砂地盤2を100%改良しなくても、60%〜80%の改良で所定の強度を保持して液状化を防ぐことができる。
Moreover, although the
また図3は第3の実施の形態の液状化防止構造11である。この液状化防止構造11は、地表面付近の表層部(一層および二層部分)12を100%改良し、これより下側の下層部分13に未改良部5を乱雑に散在させて、固化体3で形成された改良部6が改良対象砂地盤2に対して60%〜80%の割合で形成されたものであり、これ以外は第1の実施の形態の液状化防止構造1と同じ構成である。すなわち第1の実施の形態の液状化防止構造1の表層部12を100%改良したものであり、このような改良にすると地盤沈下がほとんど発生せずに非常に安定した地盤になる。なおこの場合においても下層部を表層部12と同じように全て改良することもできる。
FIG. 3 shows a
また図4は第4の実施の形態の液状化防止構造14である。この液状化防止構造14は、地表面付近の表層部(一層および二層部分)12を100%改良し、これより下側の下層部分13に固化体3と未改良部5とを交互に形成し、固化体3で形成された改良部6が改良対象砂地盤2に対して60%〜80%の割合で形成されたものであり、これ以外は第2の実施の形態の液状化防止構造7と同じ構成である。これも上記と同様に第2の実施の形態の液状化防止構造7の表層部12を100%改良したものであり、上記と同様に地盤沈下が全く発生せずに非常に安定した地盤になる。
FIG. 4 shows a
なお、固化体3は上記のように高さ1.5m、幅1.5m、奥行き3mのものに限定されず、これ以下またはこれ以上の大きさのものであっても良い。
Note that the
次に、液状化防止工法を第1の実施の形態の液状化防止構造をもとに説明する。はじめに、図5に示すように、改良対象砂地盤15の所定箇所に注入管16を所定深さまで挿入し、この注入管16の先端から薬液17を注入して高さ1.5m、幅1.5m、奥行き3mの第1の固化体18を形成する。
Next, the liquefaction prevention method will be described based on the liquefaction prevention structure of the first embodiment. First, as shown in FIG. 5, an
次に、この第1の固化体18を形成した後、注入管16を引き上げて、第1の固化体18の上部に薬液17を注入して、同じ大きさの第2の固化体19を形成すると、これらが上下で重なった状態になる。
Next, after forming the first
そして、この第2の固化体19を形成した後、第2の固化体19の上部、すなわち第3の固化体を形成する箇所20に注入管16を引き上げるが、ここには薬液17を注入せずに、注入管16を第4の固化体を形成する箇所20まで引き上げる。そして、ここに前記と同じ方法で薬液17を注入して第3の固化体21を形成すると、未改良部22のある固化体ユニット23が形成される。
Then, after the second
次に、上記と同じ方法で横方向(左右方向)に固化体ユニット23を順次形成する。このとき未改良部22が二つ以上連続しないように、未改良部22が形成された箇所の六面側の隣には他の未改良部22を形成しないようにする。そして横方向(左右方向)への固化体ユニット23の形成が終了した後、前後方向(奥行き方向)に上記と同じ方法で固化体ユニット23を順次形成すると、固化体3で囲まれた未改良部5が散在した第1の実施の形態の液状化防止構造1が形成される。なお、未改良部をどこに形成するか、あるいは改良率(改良対象砂地盤に対して形成される固化体の割合)を何%にするかは薬液を注入する前に決めておく。
Next, the solidified
なお、上記の液状化防止工法は第1の実施の形態の液状化防止構造1に基づいて説明したが、これは第2〜第4の実施の形態の液状化防止構造も同じ方法で形成する。
The above liquefaction prevention method has been described based on the
次に、本発明の実施例に代わる実験例について図6〜図8により説明する。図6は本実験で使用した模型土層24であり、地盤は4行×5列に分割され、各地盤要素を左の列から順にLine1〜Line5と定義した。各地盤要素の大きさは高さ150mm、幅150mm、奥行き150mmであり、実地盤の1/10の縮尺モデルで実験を行った。また、ばらつきを有する地盤を表現するために、液状化する要素と、液状化しない要素の2つに単純化してモデル化した。液状化する要素では5号珪砂(D50=0.63)を使用し、水中落下法により、相対密度60%になるように調整した。また液状化しない要素では、浸透固化処理を施し、薬液濃度は6%、養生日数は7日とした。
Next, experimental examples replacing the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows the
また改良地盤の作成に用いた薬液は、恒久性の水ガラス(エコシリカ)であり、薬液の初期phを3とし、実験時の供試体の一軸圧縮強度は38KN/m2である。振動台の加振は3Hzの正弦波を10波ずつ100Gal〜400Galまで100Gal単位で増加させるステップ裁荷で行った。模型土槽には水圧計を設置して、Line1〜Line5では地盤の沈下量を測定した。
Moreover, the chemical | medical solution used for preparation of an improved ground is permanent water glass (ecosilica), the initial stage ph of a chemical | medical solution is set to 3, and the uniaxial compressive strength of the test piece at the time of experiment is 38 KN / m < 2 >. The shaking table was subjected to step loading in which a 3 Hz sine wave was increased by 10 waves in increments of 100 Gal from 100 Gal to 400 Gal. A water pressure gauge was installed in the model soil tank, and the amount of ground subsidence was measured in
ここにおいて図6の(1)のLine1は未改良、(2)のLine2は40%改良、(3)のLine3は60%改良、(4)のLine4は80%改良であり、これは改良対象砂地盤に対する改良地盤の割合を示したものである。
Here,
図7に改良率と地盤沈下量の関係を示す。これによると未改良地盤の沈下量は約3cmであり、実地盤に換算すると30cm程度になる。一方、改良率60%の地盤の沈下量は、平均5mmであり、実地盤に換算すると5cm程度になる。一般的な土木構造物の液状化時における許容沈下量は、極端な段差を防止する意味で10cm以下とする場合が多い。このことから砂地盤の液状化時における沈下に対しては、改良率60%でも液状化防止に必要十分な強度を有することを確認することができた。 FIG. 7 shows the relationship between the improvement rate and the amount of ground subsidence. According to this, the subsidence amount of the unimproved ground is about 3 cm, which is about 30 cm when converted to the actual ground. On the other hand, the subsidence amount of the ground with an improvement rate of 60% is an average of 5 mm, which is about 5 cm when converted to the actual ground. In many cases, the allowable amount of settlement during liquefaction of a general civil engineering structure is 10 cm or less in order to prevent an extreme step. From this, it was possible to confirm that the sand subsidence had sufficient strength to prevent liquefaction even when the improvement rate was 60%.
1、7、11、14 液状化防止構造
2、15、29 改良対象地盤
3、18、19、21、28 固化体
4 改良地盤
5、22 未改良部
6 改良部
8 上層部
9 下層部
10 下側の層
12 表層部
13 下層部分
16、26 注入管
17、27 薬液
20 固化体を形成する箇所
23 固化体ユニット
24 模型土槽
25 砂地盤
1, 7, 11, 14
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