JP2023069117A - ground improvement method - Google Patents

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Abstract

To provide a ground improvement method which takes in an anchor effect of an injection pipe in a liquefaction countermeasure by a chemical injection method, and thereby can perform an economical improvement design for large earthquake motion.SOLUTION: A chemical injection method for injecting an injection material such as a solution type injection material containing a non-alkali-silica grout as a main agent using an injection pipe 1 inserted to a ground, and performing ground improvement as a liquefaction countermeasure, leaves the injection pipe 1 in the ground after injection of the injection material to the ground, causes the injection pipe 1 left in the ground to function as an anchor so as to allow the injection pipe 1 to exhibit an anchor effect for circular arc slipping, shear breakage or sliding generated in earthquake, and suppresses deformation of the ground. As the injection pipe 1, a vinyl chloride pipe or a steel pipe can be used. A bag body 2 is provided on the tip of the injection pipe 1, the bag body 2 is filled with a curable filler, which causes the bag body 2 to expand in the ground, and an anchor effect can be enhanced.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、薬液注入工法に用いる注入管のアンカー効果を考慮した液状化対策としての地盤改良工法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ground improvement method as a countermeasure against liquefaction in consideration of the anchor effect of injection pipes used in chemical injection methods.

液状化対策を目的とした地盤改良工法の一つとして、非アルカリシリカグラウトを主剤とする溶液型注入材を用いた薬液注入工法が一般的に知られている。薬液注入工法による液状化対策では、地震時に生じる最大せん断応力比に対して十分な液状化強度比となるように地盤の改良強度が設定される。 As one of ground improvement methods for the purpose of liquefaction countermeasures, a chemical injection method using a solution-type grouting material based on non-alkali silica grout is generally known. In the liquefaction countermeasures by the chemical injection method, the ground improvement strength is set so that the liquefaction strength ratio is sufficient for the maximum shear stress ratio that occurs during an earthquake.

特に近年では、レベル2地震動に対する検討もなされるため、液状化対策として必要な液状化強度比が0.5~1.0となり、設計強度強度としては一軸圧縮強さで200~500kN/m2となり、安全率(2.0)を乗じた事前配合試験における目標強度は400~1,000kN/m2となる。 Especially in recent years, since level 2 seismic motion is also being studied, the liquefaction strength ratio required as a countermeasure against liquefaction is 0.5 to 1.0, and the design strength is 200 to 500 kN/ m2 in uniaxial compressive strength, which is a safety factor. The target strength in the preformulation test multiplied by (2.0) is 400 to 1,000 kN/m 2 .

この室内目標強度を満足するためには、注入材のシリカ濃度が8%以上必要となり、施工費が高くなる場合や、シリカ濃度を高く設定しても目標を満足しない場合もある。 In order to satisfy this indoor target strength, the silica concentration of the injection material must be 8% or more, and there are cases where the construction cost becomes high, or even if the silica concentration is set high, the target cannot be met.

このような背景より、特許文献1または特許文献2では側方流動が生じる方向に改良体を造成し、さらに改良体内部に引張り補強材を埋設することにより、流動圧に抵抗する工法の提案を行っている。つまり、これらの提案では改良範囲を最小限にすることにより経済性を高め、液状化現象をある程度許容するものの、側方への大変形を抑止することを目的としている。 Against this background, Patent Document 1 or Patent Document 2 proposes a method of resisting flow pressure by constructing an improved body in the direction in which lateral flow occurs and embedding a tensile reinforcing material inside the improved body. Is going. In other words, these proposals aim to improve economic efficiency by minimizing the scope of improvement, and to suppress large lateral deformation while allowing liquefaction to some extent.

しかし、震災時の支援物資の供給拠点となる港湾岸壁などでは、側方流動を抑え込むだけでは十分な対策とは言えず、岸壁法線や荷上場など護岸全体に地震動による変形が生じないようにしなくてはならない。 However, for harbor quay walls that serve as supply bases for relief supplies in the event of an earthquake, simply suppressing lateral flow is not a sufficient measure. must be

なお、薬液注入工法による液状化対策の効果は、2011年の東北地方太平洋沖地震にてその有効性が確認されており、特に仙台港においては設計において想定したものより遥かに大きな地震動が生じたものの、岸壁は健全な状態を保ち、数日後には運用が再開された。 The effectiveness of liquefaction countermeasures using the chemical injection method was confirmed in the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake, and in Sendai Port in particular, much larger seismic motion than was assumed in the design occurred. However, the quay remained in good condition and operations resumed after a few days.

このような調査事実と模型実験の結果より、本発明として注入管がアンカー体として機能する液状化対策とその設計方法の提案に至った。 Based on these findings and the results of model experiments, we have proposed a countermeasure against liquefaction in which the injection pipe functions as an anchor body and a design method thereof as the present invention.

特開2013-194418号公報JP 2013-194418 A 特許第5569849号公報Japanese Patent No. 5569849

恒久グラウト注入工法技術マニュアル、地盤注入開発機構、2017Technical Manual for Permanent Grouting Method, Ground Grouting Development Organization, 2017 米倉亮三,島田俊介、「長期耐久性地盤注入工法の最近の動向-薬液注入の耐久性の研究から恒久グラウト本設注入技術への展望-」、2015年、基礎工、Vol.43、No.10、pp.1-9Ryozo Yonekura, Shunsuke Shimada, "Recent Trends in Long-term Durability Ground Grouting Method - From Research on Durability of Chemical Injection to Permanent Grout Permanent Grouting Technology -", 2015, Kisoko, Vol.43, No. 10, pp.1-9 久保井公彦,末政直晃,田中剛,佐々木隆光,島田俊介、「薬液注入工法により改良した矢板岸壁の地震時安定性」、2005年、第40回地盤工学研究発表会、pp.1809-1810Kimihiko Kuboi, Naoaki Suemasa, Tsuyoshi Tanaka, Takamitsu Sasaki, Shunsuke Shimada, "Earthquake stability of sheet pile quay improved by chemical injection method", 2005, 40th Geotechnical Research Conference, pp.1809-1810 大藤恭平,末政直晃,佐々木隆光,島田俊介、「薬液注入工法を施した自立式鋼矢板の地震時安定性に関する研究」、2006年、第41回地盤工学研究発表会、pp.1681-1682Kyohei Ofuji, Naoaki Suemasa, Takamitsu Sasaki, Shunsuke Shimada, "Study on seismic stability of self-supporting steel sheet piles with chemical injection method", 2006, 41st Geotechnical Research Conference, pp.1681-1682

非特許文献1によると薬液注入工法による液状化対策の設計において、レベル2地震動に対する照査では、求められる液状化強度比は0.5~1.0となることより、注入材のシリカ濃度を高く設定する必要があるため、経済性が低下する傾向にある。 According to Non-Patent Document 1, in the design of liquefaction countermeasures by the chemical injection method, the required liquefaction strength ratio is 0.5 to 1.0 in comparison with level 2 seismic motion, so it is necessary to set the silica concentration of the injection material high. Therefore, it tends to be less economical.

これに対し、特許文献1または特許文献2記載の発明では、液状化に伴う側方流動を低減させるため、流動方向に薬液注入工法による改良体を構築するとともに、改良体内に引張り補強材を埋設する経済性を向上させた対策方法が提案されている。しかし、特許文献1または特許文献2記載の発明では改良範囲が限定され、ある程度の液状化を許容するため、港湾施設や危険物タンクなどの重要構造物に対しては十分な対策方法とは言えない。 On the other hand, in the inventions described in Patent Document 1 or Patent Document 2, in order to reduce lateral flow due to liquefaction, an improved body is constructed by a chemical injection method in the flow direction, and a tensile reinforcing material is embedded in the improved body. There have been proposals for countermeasures that improve the economic efficiency of However, the invention described in Patent Document 1 or Patent Document 2 has a limited range of improvement and allows a certain degree of liquefaction, so it is not a sufficient countermeasure method for important structures such as harbor facilities and tanks for hazardous materials. do not have.

図1は未改良砂と薬液により改良された砂を対象に実施した三軸繰返し載荷試験結果であり、未改良砂では繰返し載荷に伴い、過剰間隙水圧比Δu/σ’cが徐々に増加(正の値)し、その値が0.9程度になると脆性的に軸ひずみεが生じる。これが一般的に液状化現象と称されている。一方、薬液改良砂では繰返し載荷初期より過剰間隙水圧比Δu/σ’cが発生しているが、載荷方向の圧縮側で正の値を、引張側で負の値を示し、未改良砂のような間隙水圧の蓄積はない。 Figure 1 shows the results of a triaxial cyclic loading test conducted on unimproved sand and chemically improved sand . positive value), and when the value is about 0.9, brittle axial strain ε occurs. This is generally called a liquefaction phenomenon. On the other hand, with the chemically modified sand, the excess pore water pressure ratio Δu/σ' c occurs from the initial stage of cyclic loading. There is no such accumulation of pore water pressure.

また、軸ひずみεも載荷初期に生じるものの、一定値に収束する傾向にある。このように薬液改良砂の繰返し載荷による変形特性は、未改良砂とは大きく異なり、液状化が発生していないにもかかわらず、液状化強度比RL20(DA=5%)(繰返し載荷回数が20回で両振幅歪が5%に達する応力比)で評価されるため、変形に対する粘り強さが評価されていない。 Also, the axial strain ε also tends to converge to a constant value, although it occurs at the initial stage of loading. As described above, the deformation characteristics of chemically modified sand under repeated loading differ greatly from those of unimproved sand . stress ratio at which both amplitude strains reach 5% at 20 times), the tenacity to deformation is not evaluated.

また、液状化強度比RL20(DA=5%)は、図2に示すように一軸圧縮強さquと相関性があり、一軸圧縮強さの増加に伴い液状化強度比は大きくなる傾向にあることから、現行設計法における設計強度の設定や品質管理は一軸圧縮強さでなされている。 In addition, the liquefaction strength ratio R L20 (DA = 5%) has a correlation with the uniaxial compressive strength q u as shown in Fig. 2, and the liquefaction strength ratio tends to increase as the uniaxial compressive strength increases. Therefore, the setting of design strength and quality control in the current design method are based on unconfined compressive strength.

なお、現行の薬液注入工法による液状化対策における設計では、地盤の液状化強度比Rを地震時せん断応力比Lで除した液状化安全率FL=R/Lが1以上になるように設定する。従って、レベル1地震動に対して求められる液状化強度Rはおおよそ0.2~0.5であり、この時の設計強度は一軸圧縮強さquで40~200kN/m2となる。 In addition, in the design of liquefaction countermeasures using the current chemical injection method, the liquefaction safety factor F L = R / L, which is the liquefaction strength ratio R of the ground divided by the earthquake shear stress ratio L, is set to be 1 or more. do. Therefore, the liquefaction strength R required for level 1 seismic motion is approximately 0.2 to 0.5, and the design strength at this time is 40 to 200 kN/m 2 in uniaxial compressive strength q u .

一方、レベル2地震動では、液状化強度比Rが0.5~1.0程度必要となり、設計強度は一軸圧縮強さで200~500kN/m2となる。そして、施工する注入材のシリカ濃度を決定する事前配合試験においては、これらの設計強度に対し、安全率2.0を乗じた値を目標強度としている。 On the other hand, level 2 seismic motion requires a liquefaction strength ratio R of about 0.5 to 1.0, and the design strength is 200 to 500 kN/m 2 in uniaxial compressive strength. Then, in the preliminary compounding test to determine the silica concentration of the injection material to be constructed, the value obtained by multiplying these design strengths by a safety factor of 2.0 is set as the target strength.

図3は注入材のシリカ濃度SiO2(%)と一軸圧縮強さquの関係であるが、シリカ濃度の増加に伴い一軸圧縮強さは大きくなるが、その増加割合は砂によって異なる傾向にある。 Figure 3 shows the relationship between the silica concentration SiO 2 (%) and the unconfined compressive strength q u of the grouting material. be.

この増加割合に及ぼす影響としては、図4に示すように砂の平均粒径D50や相対密度Drが挙げられ、平均粒径の増加や相対密度の低下に伴い、同一のシリカ濃度における強度の発現割合が低くなる。 As shown in Fig. 4, the average grain size D50 and the relative density Dr of sand have an effect on this rate of increase. The expression rate of

従って、薬液改良土は液状化現象が生じていないにもかかわらず、砂の種類や密度、設計強度によっては経済性の低い改良設計となる場合や工法自体が不適合となる場合がある。 Therefore, even though the chemical-improved soil does not cause liquefaction, depending on the type and density of the sand and the strength of the design, the improved design may be less economical, or the construction method itself may not be suitable.

本発明は従来技術における上述のような課題の解決を図ったものであり、薬液注入工法による液状化対策において、注入管のアンカー効果を取り入れることにより、大きな地震動に対し経済的な改良設計が行える地盤改良工法を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve the above-mentioned problems in the conventional technology, and by incorporating the anchor effect of the injection pipe in the liquefaction countermeasure by the chemical injection method, it is possible to economically improve the design against large seismic motion. The purpose is to provide a ground improvement method.

薬液改良土は一軸圧縮強さが50kN/m2程度あれば未改良砂でみられる液状化による脆性的な破壊は生じない。しかし、地震時に生じる最大せん断応力比により液状化判定を行うFL法では目標強度は高く設定される。 If the unimproved soil has a uniaxial compressive strength of about 50 kN/m 2 , the brittle fracture due to liquefaction seen in unimproved sand does not occur. However, the FL method, which judges liquefaction based on the maximum shear stress ratio that occurs during an earthquake, sets a high target strength.

そこで、本発明においては薬液注入により改良された砂は粘着力が増加し、液状化現象は生じないものと仮定する。さらに、改良地盤内に残置される注入管がアンカー体として機能し、地震動によって発生しようとする円弧滑りやせん断変形、滑動に抵抗することを期待する工法であり、その照査を震度法により行う設計方法である。 Therefore, in the present invention, it is assumed that the sand improved by chemical injection has increased adhesion and does not liquefy. In addition, the injection pipe left in the improved ground functions as an anchor body and is expected to resist arc slip, shear deformation, and sliding that are likely to occur due to seismic motion. The method.

すなわち、本発明は、地盤内に挿入した注入管を用いて注入材を注入し液状化対策としての地盤改良を行う薬液注入工法において、注入材の地盤への注入後、注入管を地盤内に残置し、地盤内に残置した注入管をアンカーとして機能させることにより、地震時の地盤の変形を抑止するようにしたことを特徴とする。 That is, the present invention is a chemical injection method for injecting an injection material using an injection pipe inserted into the ground to improve the ground as a countermeasure against liquefaction, in which the injection pipe is inserted into the ground after the injection material is injected into the ground. It is characterized in that deformation of the ground during an earthquake is suppressed by leaving the injection pipe left in the ground and functioning as an anchor.

注入管がアンカー効果を発揮することにより、地震時の液状化対策工法として、さらに円弧滑りまたはせん断変形、滑動を抑止することができる。 The injection pipe exhibits an anchoring effect, and as a countermeasure against liquefaction during earthquakes, it is possible to further suppress circular slips, shear deformation, and sliding motions.

注入液は非アルカリシリカ(強化土エンジニヤリング株式会社の登録商標第6322403号)を有効成分とする溶液型シリカグラウトである。非アルカリシリカグラウトとは、シリカコロイドと水ガラスのいずれか又は複数を有効成分とするpHが1~10の注入液をいう。 The grout is a solution-type silica grout containing non-alkaline silica (registered trademark No. 6322403 of Kaen Soil Engineering Co., Ltd.) as an active ingredient. The non-alkaline silica grout refers to an injection liquid having a pH of 1 to 10 and containing silica colloid and/or water glass as active ingredients.

注入管としては、薬液注入工法で用いられている塩化ビニル管や鋼管などを用いることができる。 As the injection pipe, a vinyl chloride pipe, a steel pipe, or the like used in the chemical injection method can be used.

また、注入管の先端部に袋体を設け、袋体内に硬化性の充填材を充填して地盤内で拡大させることにより、注入管のアンカー効果を高めるようにすることもできる。 Further, the anchoring effect of the injection pipe can be enhanced by providing a bag at the tip of the injection pipe, filling the bag with a hardening filler, and expanding it in the ground.

また、注入管天端部位置に形成される削孔穴を、アスファルトまたはコンクリートで注入管と一体に埋め戻すことにより、アスファルトまたはコンクリートの表層と注入管と薬液注入による改良体が一体となって地震時の地盤の変形を抑止するようにすることもできる。 In addition, by backfilling the drilled hole formed at the top of the injection pipe with asphalt or concrete together with the injection pipe, the surface layer of asphalt or concrete, the injection pipe, and the improved body made by injecting chemicals are integrated to prevent earthquakes. It is also possible to suppress the deformation of the ground during time.

さらに、注入管上端部どうしを引張り補強材で連結し、注入管と薬液注入による改良体が一体となって地震時の地盤の変形を抑止するようにすることもできる。 Furthermore, it is also possible to connect the upper ends of the injection pipes with a tension reinforcing material so that the injection pipes and the improved body by chemical injection are integrated to suppress deformation of the ground during an earthquake.

本発明の地盤改良工法においては、注入管の引張強度に応じたアンカー効果を考慮した設計が可能となるため、薬液注入工法の注入材によって改良された地盤の設計強度が一軸圧縮強さで200kN/m2以下になるように設定することが可能である。 In the ground improvement method of the present invention, it is possible to design considering the anchor effect according to the tensile strength of the injection pipe, so the design strength of the ground improved by the injection material of the chemical injection method is 200 kN in uniaxial compressive strength. /m 2 or less.

また、注入材の地盤への注入後、注入管を地盤内に残置し、地盤内に残置した注入管をアンカーとして機能させることにより、地震時の地盤の変形を抑止するようにする地盤改良工法用の設計方法として、注入材によって改良された地盤の一軸圧縮強さを注入管のアンカー効果を考慮して設定する設計方法を用いることができる。その場合、上述のように、例えば改良体の一軸圧縮強さが200kN/m2以下となるように設定した設計が可能となる。 In addition, after injecting the injection material into the ground, the injection pipe is left in the ground, and the injection pipe left in the ground functions as an anchor, thereby suppressing the deformation of the ground during an earthquake. As a design method for slabs, a design method can be used in which the unconfined compressive strength of the ground improved by the grouting material is set in consideration of the anchoring effect of the grouting pipe. In that case, as described above, for example, it is possible to design the improved body so that the uniaxial compressive strength is 200 kN/m 2 or less.

本発明の地盤改良工法に用いる注入管としては、注入管の先端部に袋体が設けられており、袋体の内部に硬化性の充填材を充填することで袋体が地盤内で拡大するようにした地盤改良工法用注入管を用いることができ、地盤内で拡大することにより、高いアンカー効果を発揮することができる。 As the injection pipe used in the ground improvement method of the present invention, a bag is provided at the tip of the injection pipe, and the bag expands in the ground by filling the inside of the bag with a hardening filler. The injection pipe for the ground improvement method can be used, and by expanding in the ground, a high anchor effect can be exhibited.

本発明は薬液注入工法による液状化対策において、注入管のアンカー効果を取り入れることにより、大きな地震動に対し経済的な改良設計が行えるものであり、護岸構造物背面や構造物基礎の液状化対策や耐震補強などに広く適用することができる。 In the liquefaction countermeasures by the chemical injection method, the present invention enables an economical improvement design against large seismic motion by incorporating the anchor effect of the injection pipe. It can be widely applied to seismic reinforcement and the like.

従来の設計法ではFL法であり、地震時の最大せん断応力比に対して十分な液状化強度を有するように設計するため、経済性が低下する傾向にあるが、本発明によると、薬液注入工法により砂に粘着力が付与され、せん断抵抗が増加することと、地盤内に残置する注入管がアンカー体として機能することにより、改良体の変形が抑止される工法であり、これを震度法により設計する手法である。その結果、注入材の濃度を低く設定することができ、経済性が向上することや、レベル2地震動に対する照査においては要求性能を満足することができるという効果を奏する。 The conventional design method is the FL method, which is designed to have sufficient liquefaction strength against the maximum shear stress ratio during an earthquake, so it tends to be less economical. However, according to the present invention, the chemical solution Adhesion is given to the sand by the grouting method, which increases the shear resistance, and the grouting pipe left in the ground functions as an anchor body, which suppresses the deformation of the improved body. It is a method of designing by law. As a result, it is possible to set the concentration of the injection material to a low level, which brings about the effect of improving the economic efficiency and satisfying the required performance in the verification against the level 2 seismic motion.

未改良砂と薬液により改良された砂を対象に実施した三軸繰返し載荷試験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a triaxial cyclic loading test performed on unimproved sand and sand improved with a chemical solution. 一軸圧縮強さquと液状化強度RLとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between uniaxial compressive strength q u and liquefaction strength R L ; 注入材のシリカ濃度SiO2(%)と一軸圧縮強さquとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the silica concentration SiO 2 (%) of the injection material and the unconfined compressive strength qu . 平均粒径D50および相対密度Drが一軸圧縮強さquに及ぼす影響を示すグラフである。Fig. 3 is a graph showing the effect of average particle size D50 and relative density D r on unconfined compressive strength q u . 本発明の一実施形態として、本発明を控え杭矢板式岸壁に適用する場合の断面図である。It is a sectional view in the case of applying the present invention to a stay pile sheet pile type quay as one embodiment of the present invention. 改良断面における、震度法を用いたせん断抵抗に対する照査方法に関する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram relating to a method of checking shear resistance using a seismic intensity method in an improved cross section; 改良断面における、円弧滑りによる照査方法に関する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram relating to a checking method by circular arc sliding in an improved cross section; 改良断面における、円弧滑りにおける分割片の応力状態の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the stress state of the split piece in circular arc sliding in the modified cross section; 改良断面における、活動に対する照査方法に関する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram relating to a review method for activities in an improved cross section; 本発明の一実施形態における施工手順を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the construction procedure in one Embodiment of this invention. 本発明における液状化対策検討断面を示す図である。It is a figure which shows the liquefaction countermeasure examination cross section in this invention. 検討結果としての一軸圧縮強さquと設計水平震度khの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the unconfined compressive strength q u and the design horizontal seismic coefficient k h as a study result. 2007年に実施された仙台港中野地区高松埠頭岸壁における薬液注入による液状化対策の設計断面を示す図である。It is a figure which shows the design cross section of the liquefaction countermeasure by chemical|medical solution injection in Sendai Port Nakano district Takamatsu wharf quay implemented in 2007. FIG. 2011年の東北地方太平洋沖地震において、液状化対策を実施していない岸壁で液状化現象が生じていることを示す写真である。This is a photograph showing that liquefaction occurred at the quay walls where liquefaction countermeasures were not taken during the 2011 Tohoku-Pacific Ocean Earthquake. 2011年の東北地方太平洋沖地震において、液状化対策として薬液注入を行った地盤で、岸壁背面の地盤や岸壁の法線に変状が見られなかったことを示す写真である。This is a photograph showing that no deformation was observed in the ground behind the quay wall or in the normal line of the quay wall in the ground where chemical injection was performed as a countermeasure against liquefaction during the 2011 Tohoku-Chihou-Taiheiyo-Oki Earthquake.

図5に控え杭12を備えた矢板式岸壁11を例として本発明の実施形態を示す。
図中、符号1は注入管、符号2は注入管1の先端部に設けた袋体を示す。
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention, taking a sheet pile quay wall 11 provided with stay piles 12 as an example.
In the drawing, reference numeral 1 denotes an injection tube, and reference numeral 2 denotes a bag provided at the tip of the injection tube 1. As shown in FIG.

薬液注入による液状化の改良範囲は従来設計法と同様であり、深さ方向は液状化の可能性のある層を対象とし、矢板背面側の奥行方向は控え杭12の下端より、地震時主働崩壊角を立ち上げたところまでとする。 The range of liquefaction improvement by chemical injection is the same as in the conventional design method. It is assumed that the working collapse angle is up to the point where it is raised.

また、注入管1の設置深度は、注入管1の先端部が非液状化層に貫入し、固定される状態が望ましいが、照査の結果、非液状化層と改良地盤の間において、せん断変形や円弧滑り、滑動が生じない場合には、注入管1の先端部は改良範囲内に留めてもよいものとする。 As for the installation depth of the injection pipe 1, it is desirable that the tip of the injection pipe 1 penetrates into the non-liquefaction layer and is fixed. If there is no arc slip or sliding, the tip of the injection tube 1 may be kept within the improvement range.

また、使用する注入管1の素材は従来工法に用いる塩化ビニル製の注入管を用いることができ、大きなせん断抵抗あるいは引張抵抗を期待する目的で注入管の直径を選定することができる。 Also, the material of the injection tube 1 to be used can be a vinyl chloride injection tube used in the conventional construction method, and the diameter of the injection tube can be selected for the purpose of expecting a large shear resistance or tensile resistance.

しかし、直径の大きな注入管を選定した場合、注入管1を設置するための削孔工程において工期の長期化や経済性の低下が生じるため、高い剛性を有する鋼管を用いることが有用である。 However, if an injection pipe with a large diameter is selected, the drilling process for installing the injection pipe 1 will lengthen the construction period and lower the economic efficiency, so it is useful to use a steel pipe with high rigidity.

また、注入管1のアンカー効果をさらに高める方法として、注入管先端部に布製やゴム製、ビニル製などの袋体2が設けられており、この袋体2に硬化性のある懸濁液などを圧入し、地盤を締固めながら注入管1先端を非液状化層に固定するものである。 In addition, as a method of further enhancing the anchoring effect of the injection tube 1, a bag 2 made of cloth, rubber, vinyl, or the like is provided at the tip of the injection tube, and the bag 2 contains hardening suspension or the like. is pressed in, and the tip of the injection pipe 1 is fixed to the non-liquefaction layer while compacting the ground.

この改良断面において、震度法を用いたせん断抵抗に対する照査方法を図6に示す。矢板高さがH1の背面地盤において、水平地震動khが加わったとき、改良体に深さH2のひび割れが生じ、幅Bのブロック状態にてせん断変形が生じる。 Fig. 6 shows the verification method for shear resistance using the seismic coefficient method in this improved cross section. When horizontal seismic motion k h is applied to the back ground of sheet pile height H 1 , a crack of depth H 2 occurs in the improved body, and shear deformation occurs in a block state of width B.

この時の土塊の重量Wは式(1)、滑り面に直行する応力Nは式(2)で示される。従って、土塊がせん断変形しようとする力TDは式(3)、これに抵抗する力TRは式(4)で求められる。 The weight W of the soil mass at this time is given by Equation (1), and the stress N perpendicular to the slip surface is given by Equation (2). Therefore, the force T D that causes the soil mass to shear and deform is obtained by equation (3), and the force T R that resists it is obtained by equation (4).

Figure 2023069117000002
Figure 2023069117000002

Figure 2023069117000003
Figure 2023069117000003

Figure 2023069117000004
Figure 2023069117000004

Figure 2023069117000005
Figure 2023069117000005

ここで、cは薬液改良土の粘着力、φは改良土の内部摩擦角、βはせん断滑り角、σは改良土の引張強さ、nはせん断領域内にある注入管の本数、Fは注入管1本あたりの鉛直方向への抵抗力である。 where, c is the cohesion of the chemically modified soil, φ is the internal friction angle of the modified soil, β is the shear slip angle, σ T is the tensile strength of the modified soil, n is the number of injection pipes in the shear zone, F is the vertical resistance per injection tube.

なお、注入管1本あたりの抵抗力Fは、
a.土塊のせん断面以深の改良土と注入管の摩擦力より得られる引き抜き抵抗力、
b.非液状化層と注入管の摩擦力より得られる引き抜き抵抗力、
c.拡大した袋体の引き抜き抵抗力、
のいずれかを見込む。また、この抵抗力Fと注入管の引張強度を比較し、小さいほうの値にて算定を行う。
The resistance force F per injection tube is
a. pull-out resistance obtained from the frictional force between the improved soil deeper than the sheared surface of the soil mass and the injection pipe,
b. Pull-out resistance obtained from the frictional force between the non-liquefying layer and the injection tube,
c. the pull-out resistance of the enlarged bag body,
anticipate either Also, this resistance force F is compared with the tensile strength of the injection tube, and calculation is performed using the smaller value.

算定方法はH2およびβをパラメータとし、式(5)に示すように、TRをTDにて除した安全率Fsが1となるように粘着力cを決定する。 The calculation method uses H 2 and β as parameters, and determines the adhesive force c so that the safety factor F s obtained by dividing TR by TD becomes 1, as shown in Equation (5).

Figure 2023069117000006
Figure 2023069117000006

ここで、算定に用いる改良土の内部摩擦角φは、未改良砂のものと大きく違わないことより、その値を用いることができる。また、引張強さσは改良土の一軸圧縮強さquの1/8~1/10の値とし、一軸圧縮強さはモール・クーロンの破壊規準における幾何条件より、式(6)により求めることができる。 Here, the internal friction angle φ of the improved soil used for the calculation is not significantly different from that of the unimproved sand, so that value can be used. In addition, the tensile strength σ T is a value of 1/8 to 1/10 of the unconfined compressive strength q u of the improved soil, and the unconfined compressive strength is obtained from the geometric conditions in Mohr-Coulomb's failure criterion by formula (6) can ask.

Figure 2023069117000007
Figure 2023069117000007

図7及び図8は円弧滑りによる照査方法であるが、円弧滑りの一分割片におけるすべり面に生じる応力状態はせん断変形に対する照査で用いる式(3)および式(4)と同様であり、これを用いフェレニウス法やビショップ法などによって検討を行う。 Figures 7 and 8 show the verification method using circular arc slip. are examined by the Fellenius method, the Bishop method, etc.

図9は滑動に対する照査方法であるが、改良地盤背面の液状化による流動圧または地震動による慣性力に対して改良体の重量から得られる改良体底盤の摩擦抵抗力と注入管のアンカー効果によって側方への滑りに対しての安定性について検討を行う。 Fig. 9 shows a method for checking sliding. We will examine the stability against sliding in one direction.

このように、せん断変形、円弧滑りおよび滑動に対する安定性を照査し、すべての項目について安定性を確保できる粘着力cを設計・施工管理基準値とする。 In this way, the stability against shear deformation, circular slip and sliding is examined, and the adhesion force c that can ensure stability for all items is set as the design and construction control reference value.

図10は施工手順であり、その手順を次に説明する。
(a) 注入管を設置するため削孔を行う。なお、削孔は袋体アンカーを使用する場合、注入対象深度より深く行う。
(b) 袋体が取付けられた注入管を挿入し、シールグラウトを打設するとともに削孔管を引き抜く。
(c) 袋体アンカーに硬化性の充填材を圧入し、袋体を膨張させる。
(d) シール材のクラッキングを行う。
(e) 注入材を注入する。
(f) 削孔穴を舗装材で埋め戻し、舗装と注入管および改良体が一体となるようにする。
FIG. 10 shows the construction procedure, which will be explained below.
(a) Drill holes for installation of injection pipes; When using bag anchors, drill holes deeper than the injection target depth.
(b) Insert the injection pipe with the bag attached, cast the seal grout, and pull out the drill pipe.
(c) Inflate the bag by press-fitting a curable filler into the bag anchor.
(d) Crack the sealing material.
(e) Inject the grouting material.
(f) Backfill the drilled hole with pavement so that the pavement, injection pipe and improvement are integrated.

〔実施例〕
図11は液状化対策を検討した断面である。検討対象は矢板高さが6.75mの控え杭式矢板岸壁である。また、改良土の湿潤密度ρは20.0kN/m3とし、内部摩擦角φは35°とした。また、注入管の間隔は1mの正方配列とし、その引抜抵抗力は20kN/本とした。
〔Example〕
FIG. 11 is a cross-sectional view of a liquefaction countermeasure. The subject of the study is a pile pile quay with a sheet pile height of 6.75m. The wet density ρT of the improved soil was set at 20.0 kN/m 3 and the internal friction angle φ was set at 35°. Also, the injection tubes were arranged in a square arrangement with an interval of 1 m, and the pull-out resistance was 20 kN/tube.

また、算定方法はFL法と本特許にて提案するせん断滑りに対する安定性を震度法により行い、震度法においては注入管のアンカー効果の有無についても算定を行った。なお、震度法における検討では、せん断すべり角βは地震時主働崩壊角と一致すると仮定し、ここではβ=60°とした。 In addition, the stability against shear slip proposed in the FL method and this patent was calculated by the seismic intensity method. In the seismic intensity method, it is assumed that the shear slip angle β coincides with the active collapse angle during an earthquake, and β = 60° here.

検討結果として、図12に一軸圧縮強さquと設計水平震度khの関係を示す。一軸圧縮強さが比較的低い条件では、設計水平震度に対して必要な一軸圧縮強さは同程度となるが、レベル2地震動が想定される設計水平震度0.5以上の範囲では、FL法によるものは高い一軸圧縮強さが必要となる。一方、震度法によるものは同程度の設計水平震度に対して、FL法によるものと比較して必要な一軸圧縮強さは低く、さらに、アンカー効果を期待する場合では、必要な一軸圧縮強さを200kN/m2以下に設定することが可能となる。 As a result of the study, Fig. 12 shows the relationship between the unconfined compressive strength q u and the design horizontal seismic coefficient k h . Under conditions where the unconfined compressive strength is relatively low, the required unconfined compressive strength is about the same as the design horizontal seismic coefficient. A high uniaxial compressive strength is required. On the other hand, with the seismic coefficient method, the necessary unconfined compressive strength is lower than that with the FL method for the same design horizontal seismic coefficient. It becomes possible to set the tension to 200 kN/m 2 or less.

図13は2007年に実施された仙台港中野地区高松埠頭岸壁における薬液注入による液状化対策の設計断面である。なお、この改良工事における設計水平震度khは0.25であり、管理基準値として一軸圧縮強さは50kN/m2であった。 Fig. 13 shows a design cross-section of a liquefaction countermeasure implemented in 2007 by injecting chemicals at the quay wall of Takamatsu Wharf in the Nakano district of Sendai Port. The design horizontal seismic coefficient k h in this improvement work was 0.25, and the unconfined compressive strength was 50 kN/m 2 as a control standard value.

2011年の東北地方太平洋沖地震において、改良地盤の近傍の地震計では400~1,000gal程度の加速度が計測されており、図14に示すように液状化対策を実施していない岸壁では液状化現象が生じている。一方、薬液注入を行った地盤では設計を遥かに超えた地震動が加えられているものの、図15に示すように岸壁背面の地盤や岸壁の法線に変状は見られない。 During the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake, seismometers near the improved ground measured accelerations of 400 to 1,000 gal. is occurring. On the other hand, in the ground where the chemical solution was injected, although the seismic motion far exceeded the design, as shown in Fig. 15, no deformation was observed in the ground behind the quay or in the normal line of the quay.

このように、想定地震動が生じたにもかかわらず地盤の変状が見られなかった要因としては、注入管のせん断変形の抑止効果などが発揮されたこともその一員として挙げられる。 In this way, one of the reasons why no ground deformation was observed despite the occurrence of the assumed seismic motion was the effect of suppressing shear deformation of the injection pipe.

1…注入管、2…袋体、
11…矢板式岸壁、12…控え杭
1... injection tube, 2... bag body,
11... sheet pile quay, 12... stay pile

Claims (11)

地盤内に挿入した注入管を用いて注入材を注入し液状化対策としての地盤改良を行う薬液注入工法において、前記注入材の地盤への注入後、前記注入管を地盤内に残置し、地盤内に残置した前記注入管をアンカーとして機能させることにより、地震時の地盤の変形を抑止するようにしたことを特徴とする地盤改良工法。 In the chemical injection method of injecting the injection material using the injection pipe inserted into the ground to improve the ground as a countermeasure against liquefaction, after the injection material is injected into the ground, the injection pipe is left in the ground, and the ground is A ground improvement method characterized in that deformation of the ground during an earthquake is suppressed by making the injection pipe left inside function as an anchor. 請求項1記載の地盤改良工法において、前記溶液型注入材が非アルカリシリカグラウトを主剤とする溶液型注入材であることを特徴とする地盤改良工法。 2. A ground improvement method according to claim 1, wherein said solution-type grouting material is a solution-type grouting material containing non-alkali silica grout as a main ingredient. 請求項1または2記載の地盤改良工法において、前記注入管が塩化ビニル管であることを特徴とする地盤改良工法。 3. A ground improvement method according to claim 1 or 2, wherein said injection pipe is a vinyl chloride pipe. 請求項1または2記載の液状化対策において、前記注入管が鋼管であることを特徴とする地盤改良工法。 3. A ground improvement method according to claim 1 or 2, wherein said injection pipe is a steel pipe. 請求項1~4の何れかに記載の地盤改良工法において、前記注入管の先端部に袋体が設けられており、前記袋体内に硬化性の充填材を充填して地盤内で拡大させることにより、アンカー効果を高めるようにしたことを特徴とする地盤改良工法。 In the ground improvement method according to any one of claims 1 to 4, a bag is provided at the tip of the injection pipe, and the bag is filled with a hardening filler and expanded in the ground. A ground improvement method characterized in that the anchor effect is enhanced by 請求項1~5の何れかに記載の地盤改良工法において、前記注入管天端部位置に形成される削孔穴を、アスファルトまたはコンクリートで、前記注入管と一体に埋め戻すことにより、前記アスファルトまたはコンクリートの表層と前記注入管と薬液注入による改良体が一体となって地震時の地盤の変形を抑止することを特徴とする地盤改良工法。 In the ground improvement method according to any one of claims 1 to 5, the drilling hole formed at the top end position of the injection pipe is backfilled with asphalt or concrete integrally with the injection pipe, so that the asphalt or A ground improvement method characterized by suppressing deformation of the ground during an earthquake by integrating the surface layer of concrete, the injection pipe, and the improved body by injection of chemical solution. 請求項1~6の何れかに記載の地盤改良工法において、前記注入管上端部どうしを引張り補強材で連結し、前記注入管と薬液注入による改良体が一体となって地震時の地盤の変形を抑止するようにしたことを特徴とする地盤改良工法。 The ground improvement method according to any one of claims 1 to 6, wherein the upper ends of the injection pipe are connected with a tension reinforcing material, and the injection pipe and the improved body by chemical injection are integrated to deform the ground during an earthquake. A ground improvement method characterized by suppressing the 請求項1~7の何れかに記載の地盤改良工法において、前記注入材によって改良された地盤の設計強度が一軸圧縮強さで200kN/m2以下になるように設定されていることを特徴とする地盤改良工法。 The ground improvement method according to any one of claims 1 to 7, wherein the design strength of the ground improved by the injection material is set to be 200 kN/m 2 or less in uniaxial compressive strength. ground improvement method. 地盤内に挿入した注入管を用いて注入材を注入して液状化対策としての地盤改良を行う薬液注入工法において、前記注入材の地盤への注入後、前記注入管を地盤内に残置し、地盤内に残置した前記注入管をアンカーとして機能させることにより、地震時の地盤の変形を抑止するようにする地盤改良工法用設計方法であって、前記前記注入材によって改良された地盤の一軸圧縮強さを前記注入管のアンカー効果を考慮して設定することを特徴とする地盤改良工法用設計方法。 In the chemical injection method of injecting an injection material using an injection pipe inserted into the ground to improve the ground as a countermeasure against liquefaction, after the injection material is injected into the ground, the injection pipe is left in the ground, A design method for a ground improvement method that suppresses deformation of the ground during an earthquake by making the injection pipe left in the ground function as an anchor, wherein the uniaxial compression of the ground improved by the injection material A design method for a ground improvement method, characterized in that the strength is set in consideration of the anchor effect of the injection pipe. 請求項9記載の地盤改良工法用設計方法において、前記一軸圧縮強さが200kN/m2以下となるように設定することを特徴とする地盤改良工法用設計方法。 10. The design method for a ground improvement method according to claim 9, wherein the unconfined compressive strength is set to 200 kN/m 2 or less. 請求項5記載の地盤改良工法に用いる注入管であって、前記注入管の先端部に袋体が設けられており、前記袋体の内部に硬化性の充填材を充填することで、前記袋体が地盤内で拡大するようにしたことを特徴とする地盤改良工法用注入管。
An injection pipe used in the ground improvement method according to claim 5, wherein a bag is provided at the tip of the injection pipe, and by filling the inside of the bag with a hardening filler, the bag An injection pipe for a ground improvement method, characterized in that the body is made to expand in the ground.
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