JP2008063787A - 液状化防止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は液状化防止構造に係り、地盤改良を施し難い既設構造物下方の対象地盤を効率よく、且つ経済的に地盤改良することのできる液状化防止構造を提供することを目的とする。
【解決手段】 請求項１に係る液状化防止構造は、改良すべき対象地盤または対象地盤近傍の地上から、対象地盤中に地盤改良体からなる多数の柱状の仕切りを形成し、対象地盤を当該仕切りで仕切って対象地盤中に閉塞された中空ゾーンを設けたことを特徴とする。
そして、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液状化防止構造に於て、前記仕切りは、注入工法で形成された連続する複数の略球状の地盤改良体からなることを特徴とし、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の液状化防止構造に於て、前記仕切りは、噴射撹拌工法により形成された略円柱状の地盤改良体からなることを特徴とする。
【選択図】 図８

Description

本発明は、軟弱地盤や漏水地盤等の液状化し易い地盤に対する液状化防止構造に係り、対象地盤を経済的に地盤改良することができ、また、特に地盤改良を施し難い既設構造物下方の対象地盤を効率よく、且つ経済的に地盤改良することのできる液状化防止構造に関する。

軟弱地盤や漏水地盤等の液状化し易い地盤の地震による液状化防止工法として、従来、特許文献１に開示されるように、セメントや耐久性の優れた薬液を注入して固化する工法や、固化材と掘削土を噴射混合または機械撹拌混合したり、或いは矢板や特許文献２に開示されるように掘削土と固化材との機械撹拌で地盤中に格子状に壁体を形成する工法等が知られている。
特許第３３４２０００号公報 特許第２５６８１１５号公報

しかし乍ら、セメントや耐久性の優れた薬液を注入したり、固化材と掘削土を噴射混合する従来工法は、対象地盤全体を改良するため、工期が長く、工費が多額になってしまう欠点があった。
また、固化材と掘削土を機械撹拌したり、矢板や機械撹拌で地盤中に格子状に壁体を形成する工法は比較的大規模な機械を必要とするが、今日、都市部に於ける液状化し易い地盤やその周囲には、道路や軌道，家屋等の地上構造物があることが多く、このように対象地盤の上部に既設構造物がある状況下で、大規模な機械を必要とするこれらの工法を採用することができないのが実情であった。

本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、対象地盤を経済的に地盤改良することができる液状化防止構造を提供することを第一の目的とする。
そして、本発明の第二の目的は、地盤改良を施し難い既設構造物下方の対象地盤を効率よく、且つ経済的に地盤改良することのできる液状化防止構造を提供することにある。

斯かる目的を達成するため、請求項１に係る液状化防止構造は、改良すべき対象地盤または対象地盤近傍の地上から、対象地盤中に地盤改良体からなる多数の柱状の仕切りを形成し、対象地盤を当該仕切りで仕切って対象地盤中に閉塞された中空ゾーンを設けたことを特徴とする。
そして、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液状化防止構造に於て、前記仕切りは、注入工法で形成された連続する複数の略球状の地盤改良体からなることを特徴とし、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の液状化防止構造に於て、前記仕切りは、噴射撹拌工法により形成された略円柱状の地盤改良体からなることを特徴とする。

更に、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液状化防止構造に於て、前記対象地盤は、略鉛直方向，略斜め方向，略水平方向に前記地盤改良体を密に併設した壁や地中構造物、改良しない地盤等で囲繞されていることを特徴とする。

各請求項に係る発明によれば、対象地盤全体を改良せず、対象地盤を仕切りで仕切って対象地盤中に閉塞された中空ゾーンを設けた構造上、従来工程に比し注入材の使用量が少なく、短い工期で地盤改良することができると共に、既設構造物があっても施工に制約を受けることがなく、この結果、地盤改良を施し難かった既設構造物下方の対象地盤を効率よく、且つ経済的に地盤改良することができる利点を有する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は請求項１，請求項２及び請求項４の一実施形態に係る液状化防止構造を形成する第一工程を示し、本実施形態は、開削工法により地中１に地下鉄の箱形トンネル３を築造して頂部の空間を埋め戻した後、地表面に道路（既設構造物）５を設けた状況下で、埋め戻した箱形トンネル３上部の軟弱地盤（対象地盤）７を地盤改良する工事に本発明を適用したもので、図示するように軟弱地盤７の下部は地中構造物たる箱形トンネル３によって塞がれている。

そして、以下に説明するように本実施形態に係る液状化防止構造は、軟弱地盤７の近傍地上から軟弱地盤７中に地盤改良体９からなる多数の柱状の仕切り１１を斜め方向へ形成して、軟弱地盤７をこれらの仕切り１１で仕切って軟弱地盤７中に閉塞された中空ゾーン１３を形成すると共に、軟弱地盤７を前記箱形トンネル３と、略鉛直方向，略斜め方向，水平方向に地盤改良体９を密に併設した壁１５とで囲い込んだものである。

以下、液状化防止構造による地盤改良を説明すると、図１に示すように軟弱地盤７近傍の歩道１７上にボーリングマシン１９が配置されている。
ボーリングマシン１９の固定フレーム２１には削孔装置２３が移動自在に装着されており、固定フレーム２１は地面に対し垂直方向のみならず水平方向や斜め方向に向きを変えることができるようになっている。そして、削孔装置２３に削孔管（ケーシング）２５が取り付くと共に、後述するシール材２７や注入材（薬液）を削孔２９内に圧送する注入ポンプ（図示せず）がボーリングマシン１９の近傍に配置されている。

先ず、液状化防止構造を構成する仕切り１１の造成方法を説明すると、図１に示すように削孔管２５で軟弱地盤７を所定深度まで斜め方向へ削孔する。
次に、削孔管２５の後部側から注入ホース（図示せず）を削孔管２５の先端まで挿入して、図２に示すように注入ホースを介して注入ポンプから削孔２９内にシール材２７を注入，充填し乍ら、注入ホースを引き上げる。周知のようにこのシール材２７は、後述する注入材の地上への流出を防止するもので、シール材２７は削孔２９の全域に亘って充填される。

この後、シール材２９内に、注入材の注入深度に合わせた注入パイプ３１の束を挿入して、図３の如く削孔管２５を引き抜き、注入パイプ３１の位置を固定する。
尚、図３は１本の注入パイプ３１しか図示していないが、一例として注入材の注入深度に合わせた長さの異なる５本の注入パイプ３１が束にされており、前記注入ポンプから圧送された注入材が、総ての注入パイプ３１の先端注入口から軟弱地盤７中に同時に注入されるようになっている。

そして、図３の状態で注入ポンプから各注入パイプ３１を介して注入材を軟弱地盤７中に低吐出，低圧で注入すると、図４に示すように各注入パイプ３１から注入材が軟弱地盤７中に浸透して連続する５つの球状の地盤改良体９が造成され、これにより、５つの地盤改良体９からなる１本の柱状（団子状）の仕切り１１が形成されることとなる。
而して、本実施形態は、上述した図１乃至図４の工程により、道路５の前後方向に沿って地盤改良する軟弱地盤７の全域に亘り複数の地盤改良体９からなる多数の柱状の仕切り１１を斜め方向に設けて、軟弱地盤７中にこれらの仕切り１１で仕切られて閉塞された中空ゾーン１３を形成している。

図５は軟弱地盤７の全域に亘り削孔した各削孔２９内に挿入した注入パイプ３１の概略図、図６は前記工程で形成された複数の地盤改良体９からなる仕切り１１の概略図を示し、注入パイプ３１は夫々、注入深度に合わせた長さの異なる複数本が束にされている。
そして、図７は、道路５を挟んで左右の歩道１７側から図１乃至図３に示す工程により、地盤改良する軟弱地盤７の全域に亘り斜め方向に複数の削孔２９を設けて、各削孔２９内にシール材２７を注入，充填した後、各削孔２９内に注入パイプ３１を挿入した状態を示している。そして、この後、注入ポンプから各注入パイプ３１を介して注入材を注入すると、図８の如く連続する複数の球状の地盤改良体９からなる多数の仕切り１１が、地盤改良する軟弱地盤７の全域に亘って形成されて、軟弱地盤７中に各仕切り１１で仕切られて閉塞された中空ゾーン１３が形成される。

更に、斯様に仕切り１１で仕切られた軟弱地盤７は、箱形トンネル３と、略鉛直方向，略斜め方向，略水平方向に地盤改良体９を密に併設した壁１５によって囲い込まれている。
図９は、上述の如く地盤改良する軟弱地盤７の全域に亘って多数の仕切り１１を設けた後、道路５の前後側から対象地盤（軟弱地盤７）を囲繞する壁１５を造成する工程を示し、ボーリングマシン１９を所定の位置に移動して、前記仕切り１１を造成する場合に比し多くの削孔２９を掘削してシール材２７を削孔２９内に注入，充填した後、注入パイプ３１を夫々の削孔２９内に挿入した状態を示し、この後、同様に注入パイプ３１から注入材を軟弱地盤７中に浸透注入させて地盤改良体９を密に併設することで、図１０の如く対象地盤を前後から囲む２つの壁１５を箱形トンネル３に連ねて設ける。

更に、道路５に沿って対象地盤の側方を略鉛直方向に掘削して、図９と同様の工程で地盤改良体９を密に併設した壁１５を略鉛直方向に形成し、対象地盤を側方から囲む２つの壁１５を箱形トンネル３に連ねて設ける。
最後に道路５に沿って対象地盤を上方から囲む壁（図示せず）を図９と同様の工程で水平方向に形成して、対象地盤（軟弱地盤７）を上方，側方，前後方向から５つの壁１５と箱形トンネル３で略直方体形状に囲繞することで、内部が多数の仕切り１１で仕切られて閉塞された中空ゾーン１３を有する本実施形態の液状化防止構造が形成される。

このように本実施形態に係る液状化防止構造は、地盤改良の対象地盤たる軟弱地盤７を地盤改良体９を密に併設した５つの壁１５と箱形トンネル３で略直方体形状に囲繞すると共に、内部を複数の球状の地盤改良体９からなる多数の仕切り１１で仕切って内部に閉塞された小さな多数の中空ゾーン１３を形成した構造からなり、地震があっても、各中空ゾーン１３の間隙水圧が大きく上がることがなく、軟弱地盤７の液状化が防止できることとなる。

そして、既述したようにセメントや耐久性の優れた薬液を注入したり、固化材と掘削土を噴射混合する従来工法にあっては、対象地盤全体を改良するため、工期が長く、工費が多額になってしまう欠点があったが、本実施形態に係る液状化防止構造は、対象地盤全体を改良せず、軟弱地盤７を仕切る仕切り１１を設ける構造上、斯かる従来工法に比し注入材の使用量が少なく、短い工期で地盤改良することができると共に、既設構造物たる道路５があっても施工に制約を受けることがなく、この結果、本実施形態によれば、地盤改良を施し難かった既設構造物下方の対象地盤を効率よく、且つ経済的に地盤改良することができる利点を有する。

尚、上記実施形態は、注入工法により複数の球状の地盤改良体９を形成して、これらの地盤改良体９で柱状の仕切り１１を軟弱地盤７中に形成したが、注入工法は本実施形態に限定されない。
また、図示しない請求項１，請求項３及び請求項４の一実施形態の如く、噴射撹拌工法により軟弱地盤中に略円柱状の地盤改良体からなる仕切りを多数設けて、上述の如き中空ゾーンを形成してもよい。

而して、これらの実施形態によっても、前記実施形態と同様、所期の目的を達成することが可能である。
また、前記実施形態に係る液状化防止構造は、対象地盤を５つの壁１５と箱形トンネル３で略直方体形状に囲繞したが、例えば軟弱地盤に隣接して粘土質の地盤がある場合には、改良しないこれらの地盤で軟弱地盤を囲んでもよいし、状況に応じ、軟弱地盤をこれらの改良しない地盤や前記壁１５、そして、箱形トンネル３を始めその他の地中構造物で囲い込むと共に、内部を前記実施形態の如く多数の仕切りで仕切って内部に密閉された小さな多数の中空ゾーンを形成してもよい。

更にまた、図１の実施形態は、改良対象地盤の上部に既設構造物がある場合の液状化防止構造に係るが、本発明に係る液状化防止構造は、改良対象地盤の上に既設構造物が存在しない場合にも適用できるものである。
即ち、改良対象地盤の上に既設構造物が存在せず、改良対象地盤の地表面から鉛直に削孔，注入するに当たり、上記実施形態の如く立体的に地盤改良体からなる多数の柱状の仕切りを鉛直方向に形成し、対象地盤をこれらの仕切りで仕切って対象地盤中に閉塞された中空ゾーンを設けることで、改良しない部分を囲い込む構造とすることも可能である。

而して、この実施形態によっても、対象地盤全体を改良せず、軟弱地盤を仕切る仕切りを設ける構造上、従来工法に比し注入材の使用量が少なく、短い工期で地盤改良することができる利点を有する。

削孔管で軟弱地盤を削孔した状態を示す説明図である。 削孔内にシール材を注入，充填した状態を示す説明図である。 注入，充填したシール材内に注入パイプを挿入した状態を示す説明図である。 軟弱地盤中に球状の地盤改良体からなる仕切りを設けた状態を示す説明図である。 各削孔内に挿入した注入パイプの概略図である。 軟弱地盤中に形成された仕切りの概略図である。 道路の左右から削孔した削孔内にシール材を注入，充填して注入パイプを挿入した状態を示す説明図である。 軟弱地盤中に形成された仕切りの概略図である。 軟弱地盤中に壁を形成する工程の概略図である。 軟弱地盤中に形成された壁の概略図である。

符号の説明

１ 地中
３ 箱形トンネル
５ 道路
７ 軟弱地盤
９ 地盤改良体
１１ 仕切り
１３ 中空ゾーン
１５ 壁
１７ 歩道
１９ ボーリングマシン
２５ 削孔管
２７ シール材
２９ 削孔
３１ 注入パイプ

Claims (4)

1. 改良すべき対象地盤または対象地盤近傍の地上から、対象地盤中に地盤改良体からなる多数の柱状の仕切りを形成し、対象地盤を当該仕切りで仕切って対象地盤中に閉塞された中空ゾーンを設けたことを特徴とする液状化防止構造。
2. 前記仕切りは、注入工法で形成された連続する複数の略球状の地盤改良体からなることを特徴とする請求項１に記載の液状化防止構造。
3. 前記仕切りは、噴射撹拌工法により形成された略円柱状の地盤改良体からなることを特徴とする請求項１に記載の液状化防止構造。
4. 前記対象地盤は、略鉛直方向，略斜め方向，略水平方向に前記地盤改良体を密に併設した壁や地中構造物、改良しない地盤等で囲繞されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液状化防止構造。
   

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