JP2014047565A

JP2014047565A - 地盤の液状化対策工法

Info

Publication number: JP2014047565A
Application number: JP2012192418A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yamauchi; 崇寛山内; Hiroaki Tezuka; 広明手塚; Mikiaki Hayashi; 幹朗林
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-17

Abstract

【課題】深層混合処理工法を利用して地盤改良体を形成する液状化対策工法において、小規模な工事であっても適切かつ確実で安価に液状化強度を向上させる。
【解決手段】改良対象地盤１０の内部に噴射管２１を貫入し、当該噴射管２１の先端部から改良対象地盤１０の内部に地盤改良材を噴射することにより、当該改良対象地盤１０を囲む地盤改良体２０を形成する工程と、地盤改良体２０により囲まれた改良対象地盤１０を不飽和化する工程とを実施することにより、改良対象地盤１０の液状化強度を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤の液状化対策工法に関するものであり、詳しくは、深層混合処理工法による地盤の格子状改良と、地盤の不飽和化を組み合わせることにより、適切かつ確実に液状化強度を向上させることが可能な地盤の液状化対策工法に関するものである。

埋め立て地をはじめとして、地下水位が高い砂質地盤では、地震の震動により液状化現象が発生し、マンホールや下水管が押し上げられて地表面から突出したり、建造物が傾いたりする被害が発生している。このような液状化現象を未然に防止するためには、液状化が懸念される地盤に対して改良工事を行わなければならない。

従来から行われている液状化対策工法として、深層混合処理工法による地盤の格子状改良が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された技術は、地盤に貫入した噴射管の噴射口から、空気を含む高圧流体ジェットを噴射して地盤を切削しつつ攪拌する工程と、噴射管を上昇させる工程とを行うことにより地盤改良体を形成するものである。

また、他の液状化対策工法として、地盤中に気泡を注入することにより飽和度を低下させて液状化強度を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された技術は、地盤中に空気注入管を設置し、この空気注入管を通じて地盤中に空気（気泡）を注入することにより、地盤中に不飽和化領域を形成するものである。

特開２０１２−６２６１６号公報特開２０１２−５２４１２号公報

ところで、特許文献１に記載された技術は、任意の形状（格子状、扇状等）の地盤改良体を形成することができる優れた技術である。特に、この深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用して既存建物の地下部分に格子状の地盤改良体を形成することにより、地震時における地盤のせん断変形を抑制して、地盤内の過剰間隙水圧の上昇を抑制することができるので、液状化強度を向上させることができる。

この深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用した地盤改良工法は、液状化対策工法の中でも比較的低コストであるため、大規模な工事を行う場合には優位な液状化対策工法であると言える。しかし、近年問題となっている既存宅地の液状化対策のように小規模な工事を行う場合には、コスト面での優位性が低減してしまい、宅地所有者の費用負担が大きくなってしまうおそれがある。

このため、深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用した地盤改良工法を小規模な既存宅地に応用するための技術の改良が望まれている。この点、地盤改良体の形成領域を限定すれば（例えば、格子状改良体の格子ピッチを大きくすれば）、施工コストを低減することができるが、液状化強度は低下してしまう。そこで、発明者は、地盤改良体の形成領域を限定しつつ、液状化強度を向上させるために、深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用した地盤改良体の形成と、改良対象地盤の不飽和化（例えば、改良対象地盤中への気泡注入）を組み合わせることに想到した。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、深層混合処理工法を利用して地盤改良体を形成する液状化対策工法において、小規模な工事であっても適切かつ確実で安価に液状化強度を向上させることが可能な地盤の液状化対策工法を提供することを目的とする。

本発明の地盤の液状化対策工法は、改良対象地盤の液状化強度を向上させるための液状化対策工法であって、改良対象地盤中に噴射管を貫入（挿入）し、当該噴射管の先端部から改良対象地盤中に地盤改良材（例えば、硬化材）を噴射することにより、当該改良対象地盤を囲む地盤改良体を形成する工程と、地盤改良体により囲まれた改良対象地盤を不飽和化する工程とを含むことを特徴とするものである。

また、本発明の地盤の液状化対策工法において、地盤改良体の形成及び改良対象地盤の不飽和化は、既存建物の地下部分に対して実施することが可能である。

このような構成からなる地盤の液状化対策工法では、深層混合処理工法を利用して改良対象地盤中に地盤改良体を形成することにより、地震時における地盤のせん断変形を抑制して、地盤内の過剰間隙水圧の上昇を抑制することができる。さらに、改良対象地盤（飽和地盤）を不飽和化することにより、地盤に地震動が作用した場合であっても、過剰間隙水圧の上昇が低減して液状化強度が上昇する。

本発明地盤の液状化対策工法によれば、深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用した地盤改良体の形成と、改良対象地盤中の不飽和化（例えば、改良対象地盤中への気泡注入）を組み合わせることにより、地盤改良体の形成領域を限定した場合であっても、適切かつ確実に液状化強度を向上させることが可能となる。しかも、地盤改良体の形成領域が限定されているので、施工コストを低減することが可能となる。

すなわち、深層混合処理工法を利用して改良対象地盤中に地盤改良体を形成することにより、地震時における地盤のせん断変形を抑制して、地盤内の過剰間隙水圧の上昇を抑制することができる。さらに、改良対象地盤（飽和地盤）を不飽和化するため、地盤に地震動が作用した場合であっても、過剰間隙水圧の上昇が低減して液状化強度を上昇させることができる。

また、不飽和化を行う改良対象地盤は、地盤改良体により囲まれているので、効率よく不飽和化を行うことができる。

本発明の実施形態に係る地盤の液状化対策工法の説明図。本発明の実施形態に係る地盤の液状化対策工法で利用する高圧噴射攪拌工法の説明図。本発明の実施形態に係る地盤の液状化対策工法で作成する地盤改良体の模式図。

以下、図面を参照して、本発明の地盤の液状化対策工法（以下、液状化対策工法と略記する）の実施形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施形態に係る液状化対策工法を説明するもので、図１は液状化対策工法の説明図、図２は高圧噴射攪拌工法の説明図、図３は地盤改良体の模式図である。

＜液状化対策工法の概要＞
我が国では、プレート境界型巨大地震の発生により地盤の液状化現象が発生し、これによる大規模な被害が予想されている。実際、東日本大震災では、埋立地、堤防や盛り土、護岸等で液状化現象が発生して、様々な被害をもたらした。このため、近い将来発生すると予測されている大規模地震に備えて、早急に液状化対策を行うことが望まれている。本発明の実施形態に係る液状化対策工法は、深層混合処理工法を利用した地盤改良体の形成と、改良対象地盤の不飽和化（例えば、改良対象地盤中への気泡注入）を組み合わせることにより、小規模な工事であっても適切かつ確実で安価に液状化強度を向上させることを可能としたものである。

＜深層混合処理工法＞
本発明の実施形態に係る地盤改良体２０を形成するには、深層混合処理工法の一種である高圧噴射攪拌工法を用いる。図２を参照して、高圧噴射攪拌工法について説明する。高圧噴射攪拌工法は、図２に示すように、先端部に噴射口２２を有する噴射管２１を改良対象地盤１０の内部に挿入し、噴射口２２から所定圧力及び所定噴射量で硬化材を噴射しながら噴射管２１を回転させることより、土壌を攪拌しながら硬化材を混入して、改良対象地盤１０の内部に地盤改良体２０を形成する工法である。

このような高圧噴射攪拌工法は、噴射管２１の回転範囲と、硬化材の噴射圧力及び噴射量を調整することにより、所望の範囲で土壌を改良することができる点に特徴があるため、特に本発明の実施形態に係る地盤改良体２０を形成する際に好適に用いることができる。

例えば、噴射口２２の位置や噴射管２１の回転範囲を調整して硬化材を噴射することにより、円筒状、壁状、扇状、格子状等、種々の形状の地盤改良体２０を形成することができる。なお、噴射口２２の位置は、１箇所であってもよいし、２箇所以上であってもよい。また、噴射口２２を２箇所以上設ける場合には、その位置を適宜設定することにより、効率よく所望範囲に硬化材を噴射して地盤改良体２０を形成することができる。

本発明の実施形態に係る地盤改良体２０は、図１及び図３に示すように、既存建物４０の地下部分を囲う形状に形成する。すなわち、既存建物４０の地下部分に存在する改良対象地盤１０は、地盤改良体２０により取り囲まれていることになる。なお、図３に示す形状の地盤改良体２０で囲まれた改良対象地盤１０は、断面略正方形となっているが、地盤改良体２０の形状は既存建物４０の形状（改良対象地盤１０の形状）に合わせて適宜な形状とすることができる。

＜改良対象地盤の不飽和化（空気注入）＞
飽和地盤に地震動が作用すると、過剰間隙水圧が上昇して有効上載圧に達すると、当該地盤の強度が低下して液状化現象が発生することが知られている。この点、間隙に空気（気泡）が存在する地盤では、地震動が作用した場合、空気の圧縮性により、過剰間隙水圧の上昇が低減されて液状化強度が向上することも知られている。

そこで、液状化現象の発生が懸念される飽和地盤（改良対象地盤１０）中に気泡３０を注入することにより、液状化強度を向上させる技術が注目を浴びている。本実施形態の液状化対策工法は、高圧噴射攪拌工法により改良対象地盤１０を囲む地盤改良体２０を作成し、この地盤改良体２０で囲まれた改良対象地盤１０に対して気泡３０を注入することにより、地盤改良体２０の形成領域を限定した場合であっても、適切かつ確実に液状化強度を向上させることができる技術である。

改良対象地盤１０に気泡３０の注入を行うには、図１に示すように、地盤改良体２０で囲まれた改良対象地盤１０の内部に空気注入管３１を挿入して、空気注入管３１の先端部から改良対象地盤１０の内部に気泡３０を注入する。具体的な装置は、改良対象地盤１０中に挿入する空気注入管３１と、この空気注入管３１に連通して接続した送気パイプ３２と、送気パイプ３２を介して空気注入管３１に空気を送出するコンプレッサー３５とを主な構成機器として、付随機器として送気圧を測定するための圧力計３３、送気パイプ３２への送気を制御する開閉弁３４等を備えている。

なお、気泡３０の注入を行うための機器は、図１に示すものに限られず、改良対象地盤１０の土質、面積、現場の事情等に応じて、適宜な機器を使用することができる。例えば、コンプレッサー３５を用いずに、圧縮空気を充填した空気ボンベを用い、減圧弁により適正圧力とした空気を空気注入管３１に送気してもよい。また、送気する空気の圧力、気泡３０の大きさは、改良対象地盤１０の土質等に応じて適宜選択されるが、飽和地盤（改良対象地盤１０）中に満遍なく気泡３０が行き渡る圧力及び大きさとする必要がある。

このように、改良対象地盤（飽和地盤）中に気泡注入を行うことにより、地盤が不飽和化するため、地盤に地震動が作用しても、地盤中に存在する空気の圧縮性により、過剰間隙水圧の上昇が低減して液状化強度を上昇させることができる。さらに、気泡注入を行う改良対象地盤１０は、地盤改良体２０により囲まれているので、改良対象地盤１０中に効率良く気泡を行き渡らせることができる。

＜改良対象地盤の不飽和化（他の工法）＞
改良対象地盤１０の不飽和化は、上述した空気注入に限られず、他の工法を用いることもできる。改良対象地盤１０を不飽和化する工法として、例えば、改良対象地盤１０の地下水位を一時的に低下させる工法、マイクロバブル水（気泡溶存水）を注入する工法等がある。

＜液状化対策工法の適用＞
本発明の液状化対策工法は、広範囲にわたる大規模な地盤改良ではなく、特に、個人住宅のような小規模宅地において、既存建物４０の地下部分に対して地盤改良を行う際に好適に適用することができる。すなわち、図１に示すように、既存建物４０の周囲の地下部分に、高圧噴射攪拌工法により地盤改良体２０を形成し、この地盤改良体２０により既存建物４０の地下部分を囲い込む。そして、地盤改良体２０により囲まれた既存建物４０の地下部分に気泡３０を注入する等して改良対象地盤１０を不飽和化することにより、地盤改良体２０の形成及び改良対象地盤１０の不飽和化を併用して、液状化強度を向上させることができる。

本発明の液状化対策工法（例えば、改良対象地盤１０への気泡注入）を適用しない場合には、十分な液状化強度を発揮させるために、地盤改良体２０のピッチを小さくする必要がある。この場合には、例えば、図３に示す地盤改良体２０に加えて、当該地盤改良体２０の各辺から改良対象地盤１０の略中央に向かってバットレス状の地盤改良体を形成したり、対向する地盤改良体２０の壁面間を繋ぐ十字状の地盤改良体を形成したりすることにより、十分な液状化強度を発揮させなければならない。このため、施工コストが上昇し、宅地所有者の費用負担が大きくなるため、小規模宅地に適用するには種々の障壁がある。

この点、本発明の液状化対策工法のように、深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用した地盤改良体２０の形成と、改良対象地盤１０の不飽和化（例えば、改良対象地盤１０中への気泡３０の注入）を組み合わせることにより、地盤改良体２０の形成領域を限定することができ、施工コストが低減するだけではなく、適切かつ確実に液状化強度を向上させることができる。

１０改良対象地盤
２０地盤改良体
２１噴射管
２２噴射口
３０気泡
３１空気注入管
３２送気パイプ
３３圧力計
３４開閉弁
３５コンプレッサー
４０既存建物

Claims

改良対象地盤の液状化強度を向上させるための液状化対策工法であって、
前記改良対象地盤中に噴射管を貫入し、当該噴射管の先端部から前記改良対象地盤中に地盤改良材を噴射することにより、当該改良対象地盤を囲む地盤改良体を形成する工程と、
前記地盤改良体により囲まれた前記改良対象地盤を不飽和化する工程と、
を含むことを特徴とする地盤の液状化対策工法。
前記地盤改良体の形成及び前改良対象地盤の不飽和化は、既存建物の地下部分に対して実施することを特徴とする請求項１に記載の地盤の液状化対策工法。