JP2012237186A - 液状化防止工法 - Google Patents

Abstract

【課題】工事を比較的小型の機器を用いての低振動、低騒音にての小規模なものとすることができ、その分工事に要する時間とコストを抑えることができ、また、施工に伴って地盤変位が発生するおそれがなく、市街地で工事エリアが余り広くないところにおいての施工も可能な液状化防止工法を提供する。
【解決手段】施工区域内に適宜間隔置きに複数穿孔する工程と、穿孔１内に周面が通水可能なドレーンパイプ２を装入する工程と、ドレーンパイプ２内に通水保形材３を装填する工程と、複数のドレーンパイプ２の上端部を共通の排水路５に連結する工程とを含む。好ましくは、前記穿孔工程に先立ち、表層部に、締め固め効果のある地盤改良材を配して該表層部を締め固める締め固め工程を置く。
【選択図】図３

Description

本発明は、液状化防止工法に関するものであり、より詳細には、簡易な工法であって、迅速且つ低コストにて実施し得る液状化防止工法に関するものである。

液状化現象は、地震時に地盤が激しくゆすぶられて地中にある水と砂を吹き上げる現象であるが、大きな地震災害が起こるたびに注目され、その都度液状化対策工法が改良されてきている。液状化対策工法は、液状化を防止するための液状化防止工法と、液状化が発生しても被害を受けないようにする構造的な対策工法とに大別される。

液状化防止工法は、その改良原理から分類すると、土壌密度の増大による方法（締め固め方法）、セメント等を注入することにより行う団結による方法、間隙水圧抑制・消散による方法、液状化の可能性のある地盤を、そのおそれのない改良地盤に置き換える置換による方法等に分けられる。このうち比較的多く採用されているのが、締め固め方法であるサンドコンパクションパイル工法と、間隙水圧抑制・消散による方法であるグラベルドレーン工法である。

サンドコンパクションパイル工法は、鋼管ケーシングを地中３５メートル程度にまで挿入し、引き抜き時に、砂を振動させて締め固めながら圧入することにより砂杭を打設し、同時に周辺地盤を締め固める工法である。この工法は我が国において最も広く利用されているが、比較的大規模な工事となってコストが嵩み、工事に伴う振動、騒音の問題が発生するだけでなく、施工に伴って地盤変位が発生することが、欠点として挙げられている。

また、グラベルドレーン工法は、鋼管ケーシングを地中２０メートル程度にまで挿入し、鋼管ケーシング内に砕石を投入し、突き固めながらケーシングを抜き取って、砕石パイルを造成する工法であり、その砕石パイルにより、液状化の原因となる過剰間隙水圧の上昇を抑えると共に早期に消散させ、地盤を安定した状態に保持する。この工法は、施工時に低振動、低騒音という利点があり、また、周辺地盤に変状をきたすおそれが少ないため、市街地や既設構造物近傍での液状化防止工法として好適なものとされている。

しかし、このグラベルドレーン工法の場合は、サンドコンパクションパイル工法その他の工法ほどではないにしても、２０ｍもの穿孔を行い、そこに砕石パイルを造成するものであるため、工事は大型のケーシングオーガー等を用いての大掛かりなものとなり、当然、ある程度の時間とコストがかかり、また、市街地で十分に工事エリアがないところでの実施は困難という問題並びに施工上の制限がある。

このように従来の液状化防止工法には種々の問題があり、とりわけコスト面での問題が大きいために、施工の必要性は理解されていても、実際にはあまり実施されていないのが現状である。

特公平５−７７８０７号公報 特公平６−１１９９０号公報 特開平６−４９８４０号公報 特開平７−１５８０４４号公報 特開平９−２４２０６２号公報 特開２００３−８２６４９号公報

上述したように、従来液状化対策として広く採用されているサンドコンパクションパイル工法の場合は、工事が大掛かりとなって時間とコストがかかるだけでなく、大きな振動、騒音を発生し、また、施工に伴って地盤変位が発生するという問題があり、グラベルドレーン工法の場合は、振動、騒音の問題は軽減されるとしても、やはり工事は大掛かりなものとなって時間とコストがかかるという問題があった。また、これらの工法を含め、従来の工法の多くは時間とコストが嵩み、市街地で十分に工事エリアがないところでの実施は困難という問題があるため、実際のところ、液状化防止対策は余り講じられていない。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、工事を比較的小型の重機を用いての低振動、低騒音にての小規模なものとすることができ、その分工事に要する時間とコストを抑えることができ、また、施工に伴って地盤変位が発生するおそれがなく、市街地で工事エリアが余り広くないところにおいての施工も可能な液状化防止工法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明は、施工区域内に適宜間隔置きに複数穿孔する工程と、前記穿孔内に周面が通水可能なドレーンパイプを装入する工程と、前記ドレーンパイプ内に通水保形材を装填する工程と、複数の前記ドレーンパイプの上端部を共通の排水路に連結する工程とを含むことを特徴とする液状化防止工法である。

一実施形態においては、前記穿孔工程に先立ち、表層部に、締め固め効果のある地盤改良材を配して該表層部を締め固める締め固め工程を置く。

一実施形態においては、前記各ドレーンパイプの上端部の排水路への連結が、フレキシブルパイプを介して行われ、また、一実施形態においては、前記通水保形材は、砕石、樹脂塊、細径のドレーンパイプの中から１又は複数選択され、前記ドレーンパイプは、多孔性又はメッシュ状の樹脂製パイプとされる。更に、前記ドレーンパイプは、下部がそれより上の部分よりも太径にされることがある。

更に一実施形態においては、前記排水路として、一又は複数の排水管が地表又は地中に配設され、あるいは、前記排水路として、既設の排水管が利用される。

本発明に係る液状化防止工法は上述したとおりのものであり、この工法においては、穿孔が比較的浅めに穿たれ、そこに装入されるドレーンパイプ内に通水保形材が装填されて通水パイルが形成されるため、施工工事は比較的小型のアースオーガー等の重機を用いての小規模なものとすることができるので、施工の際に大きな振動、騒音を伴うことがなく、また、施工に伴って地盤変位を発生させるおそれもなく、迅速且つ低コストにての施工が可能で、特に、市街地で工事エリアが余り広くないところにおいての施工が可能という効果がある。

また、請求項２に係る発明においては、穿孔工程に先立って表層部に、締め固め効果のある地盤改良材を配して締め固める締め固め工程が置かれるため、液状化抑止効果が一層助長される効果があり、請求項３に係る発明においては、ドレーンパイプの排水路への連結がフレキシブルパイプを介して行われるため、そのフレキシブルパイプのフレキシブル性により、穿孔位置のずれがあった場合に対応でき、また、地震等による振動があっても、パイプの排水路に対する連結状態が損なわれるおそれがないという効果がある。

本発明に係る液状化防止工法の一実施形態を説明するための概略縦断面図である。 本発明に係る液状化防止工法の一実施形態を説明するための概略平面図である。 本発明に係る液状化防止工法の他の実施形態を説明するための概略縦断面図である。

本発明に係る液状化防止工法は、施工区域内に適宜間隔置きに複数穿孔する工程と、前記穿孔内に周面が通水可能なドレーンパイプを装入する工程と、前記ドレーンパイプ内に通水保形材を装填する工程と、前記ドレーンパイプの上端部を排水路に連結する工程とを含むことを特徴とするものであり、他の実施形態においては更に、穿孔工程に先立って表層部に、締め固め効果のある地盤改良材を配して締め固める締め固め工程が置かれる。以下に、本発明を実施するための形態につき、添付図面を参照しつつ、各工程ごとに説明する。

穿孔工程
穿孔工程は、施工区域内に、縦横適宜間隔置きに複数穿孔する工程である。本発明者らは、種々検証を行った結果、一般住宅地における液状化現象の発生は、多くの場合、地表から５ｍ程度までの過剰間隙水圧の上昇を抑えることにより、十分に抑止することができるとの知見を得た（上述したように、一般的なグラベルドレーン工法の場合は２０ｍ程度、サンドコンパクションパイル工法の場合は３５ｍ程度穿孔する。）。そこで、本発明の工法における穿孔１の深さは、通例、５メートル程度とされるが、場合によっては８メートル、あるいは、それ以上とされることもある（従来の工法における穿孔よりも浅い）。

そのため、その穿孔作業に用いる重機は、一般のグラベルドレーン工法等において用いられている、６０トンクラスの大型アースオーガーを用いる必要はなく、その十分の一である６トンクラスのアースオーガー等の重機で事足りる。従って、本発明に係る方法は、市街地で工事エリアが余り広くない場所であっても、振動、騒音の問題なく実施することが可能となるのである。

ドレーンパイプ装入工程
この工程は、上記工程で穿設した各穿孔１内に、周面が通水可能なドレーンパイプ２を装入する工程である。ドレーンパイプ２の装入は、穿孔に用いる重機で、穿孔しつつ行うことができる。ドレーンパイプ２は、多孔性ないしメッシュ状の、周面から通水自在の直径が１０〜２０ｃｍ程度の樹脂製又は金属製のパイプである。例えば、ドレーンパイプ２として、ポリプロピレンを素材とする線条相互融着した網状体をパイプ状にした、市販の排水材を利用することができる。

通水保形材装填工程
この工程は、上記工程において穿孔内に埋設されたドレーンパイプ２内に通水保形材３を装填する工程である。例えば、通水保形材３としては、６号程度の砕石（６号砕石はＪＩＳにおけるＳ−１３に相当するもので、粒度範囲は５〜１３ｍｍ）や、この砕石と同等サイズの廃材のプラスチック塊等が用いられ、装填後、必要に応じて押し固められる。あるいは、通水保形材３として、ドレーンパイプ２内に、それと同一素材製で、より細径のドレーンパイプを多重（通例、二重又は三重）に収装することもある。この場合更に、最も内側のドレーンパイプ内に砕石やプラスチック塊等を装填することもある。

排水路への連結工程
この工程は、ドレーンパイプ２の上端部を排水路５に連結する工程である。このドレーンパイプ２の上端部の排水路５への連結は、好ましくは、フレキシブルパイプ４を介して行う。一般にフレキシブルパイプ４は樹脂製の可撓性パイプであるが、ジャバラ構造のものとすることもできる。フレキシブルパイプ４は一端がドレーンパイプ２に嵌入するなどして連結され、他端は、例えば、Ｔ型ジョイントを介して排水路５に連結される。各連結部は、必ずしも水密状態にある必要はない。排水路５は、地表又は地中に新規に設置することとしてもよいが、付近に既設の排水管があれば、それを利用することができる。

このように、ドレーンパイプ２の上端部の排水路５への連結をフレキシブルパイプ４を介して行うことにより、地震等による大きな振動があった場合において、フレキシブルパイプ４のフレキシブル性によって、ドレーンパイプ２の排水路５に対する連結状態が損なわれることを防止することが可能となる。また、穿孔位置にずれがあった場合等においても、フレキシブルパイプ４であれば対応可能である。

締め固め工程
好ましい実施形態においては、前記穿孔工程に先立ち、表層部に、締め固め効果のある地盤改良材６を配して該表層部を締め固める締め固め工程が置かれる（図３）。地盤改良材６は、例えば、地表から１．５ｍ乃至２ｍの深さまで流し込む。ここで用いる地盤改良材６としては、消石灰やポルトランドセメント等の所謂ケミコライザーが好適である。このように穿孔工程に先立って締め固め工程を置く場合は、表層部が締め固められることにより、液状化抑止効果が一層助長される。

上記本発明に係る液状化防止工法による施工を行った区域においては、ドレーンパイプ２埋設部周辺の過剰水が逐次ドレーンパイプ２内に浸入し、ドレーンパイプ２内の通水保形材３の隙間を上昇する。そして、ドレーンパイプ２上端からフレキシブルパイプ４を介し、排水路５に抜けて排出される。その結果、その付近の、液状化の原因となる過剰間隙水圧の上昇が抑止されると共に早期に消散させられ、その周辺の地盤は、常時安定した状態に保持されることになる。

一実施形態においては、ドレーンパイプ２は下部がそれより上の部分よりも太径にされる。この場合は、先ず、太径のドレーンパイプ２を穿孔１の下部に配置して通水保形材３を装填する。次いで、その上に細径のドレーンパイプ２を配して、通水保形材３を装填する。その際、太径のドレーンパイプ２と細径のドレーンパイプ２は特に連結する必要はなく、単に、細径のドレーンパイプ２の下端部を太径のドレーンパイプ２の上部内に臨ませるだけであって差し支えない。この実施形態の場合は、ドレーンパイプ２による通水パイルが、より安定したものとなる。

この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。

１ 穿孔
２ ドレーンパイプ
３ 通水保形材
４ フレキシブルパイプ
５ 排水路
６ 地盤改良材

Claims (8)

1. 施工区域内に適宜間隔置きに複数穿孔する工程と、前記穿孔内に周面が通水可能なドレーンパイプを装入する工程と、前記ドレーンパイプ内に通水保形材を装填する工程と、複数の前記ドレーンパイプの上端部を共通の排水路に連結する工程とを含むことを特徴とする液状化防止工法。
2. 前記穿孔工程に先立ち、表層部に、締め固め効果のある地盤改良材を配して該表層部を締め固める締め固め工程を置く、請求項１に記載の液状化防止工法。
3. 前記各ドレーンパイプの上端部の排水路への連結を、フレキシブルパイプを介して行う、請求項１又は２に記載の液状化防止工法。
4. 前記通水保形材は、砕石、樹脂塊、細径のドレーンパイプの中から１又は複数選択される、請求項１乃至３に記載の液状化防止工法。
5. 前記ドレーンパイプは、多孔性又はメッシュ状の樹脂製パイプとされる、請求項１乃至４のいずれかに記載の液状化防止工法。
6. 前記ドレーンパイプは、下部がそれより上の部分よりも太径にされる、請求項１乃至５のいずれかに記載の液状化防止工法。
7. 前記排水路として、一又は複数の排水管を地表又は地中に配設する、請求項１乃至６のいずれかに記載の液状化防止工法。
8. 前記排水路として、既設の排水管を利用する、請求項１乃至６のいずれかに記載の液状化防止工法。

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