JP2013104215A - 液状化防止工法 - Google Patents

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Abstract

【課題】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であり、しかも、液状化を防止すると共に地盤の改良・補強を行うことが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の柱状改良体6を打設する工程と、前記施工区域内の柱状改良体6打設部の周囲に多数の穿孔1を穿設する工程と、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液状化防止工法である。
【選択図】図1

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。
一方、地盤の改良・補強のために、地盤改良杭を用いる工法がある。この方法は、地盤改良杭工法とか、柱状改良工法とか言われるもので、地盤内に固化材スラリー(セメント系固化材と水とを練り混ぜた液体)を注入しながら、機械で掘削・攪拌し、円柱状の改良体(コラム)を形成する工法である。
しかるに、この地盤改良杭工法は、あくまで地盤の改良・補強を行うためのものであって、液状化対策を目的としたものではないため、液状化防止に直接寄与し得るものではない。
このように、従来の液状化防止工法や地盤改良杭工法には種々の問題があり、とりわけ、従来の液状化防止工法は、コスト面での問題が大きく、施工の必要性は理解されていても、余り実施されていないのが実情である。
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、更に、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り、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。一方、地盤を改良・補強するための地盤改良杭工法は、液状化対策を目的としたものではないため、液状化防止に寄与し得るものではない。
本発明はこのような実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であり、しかも、液状化を防止すると共に地盤の改良・補強を行うことが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の柱状改良体を打設する工程と、前記施工区域内の前記柱状改良体打設部の周囲に多数の穿孔を穿設する工程と、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、前記穿孔は、前記柱状改良体の打設深さと同じ程度の深さに穿設される。また、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、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。
一実施形態においては、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、また、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、地盤の改良・補強を行うための工法と液状化を防止するための工法とが併せ用いられるため、地盤の改良・補強と液状化防止の相乗作用により、より有効な液状化防止効果を期待することができる。
また、穿孔は比較的浅めに穿設され、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。
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における液状化防止部の構成例を示す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の柱状改良体を打設する工程と、前記施工区域内の前記柱状改良体打設部の周囲に多数の穿孔を穿設する工程と、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している。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。
柱状改良体打設工程
この工程は、施工区域内に適宜間隔置きに複数の柱状改良体6を打設する工程である。
柱状改良体6の打設は、以下のような一般的方法によって行われる。
1)打設位置に、攪拌装置(攪拌翼)を配置する。
2)攪拌翼を回転させて、掘削を開始する。最終的な掘削深さ、換言すれば、柱状改良
体6の長さは、後述する穿孔1の深さと同じか少し長め(例えば、6メートル程度
)とされる。
3)杭頭深度より固化材スラリーを注入し、攪拌翼で攪拌しながら掘削を進める。
4)設計深度に達成するまでに、規定の固化材スラリーを全量注入する。
5)柱状改良体6の先端処理のため、攪拌翼を回転させながら上下動させる。
6)攪拌しながら攪拌翼を引き上げて、打設完了となる。
穿孔工程
穿孔工程は、柱状改良体6の打設が完了した施工区域内の各柱状改良体6の周囲に、通例、規則的配置にて複数穿孔する工程である。本発明者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(いずれにしても、従来の工法における穿孔よりもかなり浅いものとされる。)。
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以て、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1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、それと同一素材製の、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、フレキシブルパイプ4を介して行うことが好ましい(図3参照)。フレキシブルパイプ4は一般に樹脂製の可撓性パイプとされるが、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は一端をドレーンパイプ2に嵌入させる等の方法で連結され、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を介して行った場合は、地震等による大きな振動があっても、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に対する刺激が緩和されるため、その連結状態が損なわれることが防止される。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。
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、そこが軟弱地盤であったとしても、先ず、適宜間隔置きに打設された多数の柱状改良体6によって地盤が改良・補強されて硬質地盤化する。そして、ドレーンパイプ2埋設部周辺の過剰水は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の隙間を上昇した後、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、常時安定した硬質地盤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(図3参照)。この場合は、先ず、太径のドレーンパイプ2a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2a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2a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である。従って、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
2a 太径ドレーンパイプ
3 通水保形材
4 フレキシブルパイプ
5 排水路
6 柱状改良体

Claims (8)

  1. 施工区域内に適宜間隔置きに複数の柱状改良体を打設する工程と、前記施工区域内の前記柱状改良体打設部の周囲に多数の穿孔を穿設する工程と、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. 前記穿孔は、前記柱状改良体の打設深さと同じ程度の深さに穿設される、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は、フレキシブルパイプを介して行われる、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が地表又は地中に配設される、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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