JP2743055B2 - 砂地盤の液状化防止工法 - Google Patents

砂地盤の液状化防止工法

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JP2743055B2
JP2743055B2 JP5308948A JP30894893A JP2743055B2 JP 2743055 B2 JP2743055 B2 JP 2743055B2 JP 5308948 A JP5308948 A JP 5308948A JP 30894893 A JP30894893 A JP 30894893A JP 2743055 B2 JP2743055 B2 JP 2743055B2
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は砂地盤の液状化防止のた
めに、地下水排出用の砕石柱を形設する工法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、大地震により地盤中の地下水の水
圧が急上昇し、剪断抵抗が失われて砂が流動化するとい
う砂地盤の液状化現象に関心が寄せられるようになって
きている。このような液状化に対する事前対策として
は、砂地盤を締め固めて地盤の間隙率の低減および剪断
強さの向上を図る方法、地盤中に砂抗あるいは砕石柱を
形設して高圧地下水の排水促進を図る方法、地盤中に水
ガラス系その他の薬剤を注入する等して地盤の固化を図
る方法あるいは地盤中にディープウェルと止水壁を設け
てポンプ排水によって地下水水位の低下を図る方法等が
あり、それぞれ地盤、環境、その他の条件に応じて得失
がある。
【0003】このうち、特に一般的に用いられてきた工
法としては、締め固め方法におけるサンドコンパクショ
ン工法および排水促進方法におけるグラベル(砕石)ド
レーン工法があげられる。前者は、振動ハンマーを備え
るケーシングパイプを地盤中に圧入し、このケーシング
パイプを通して地盤中に砂粒を供給し、この砂粒を振動
により締め固めながら、ケーシングパイプを引き抜いて
行くという工法であり、後者は、略全長に亘ってスクリ
ューを周設したケーシングパイプを用い、回転駆動によ
って地盤中に貫入させ、砕石を投入しながらこのケーシ
ングパイプを引き抜き、地盤中に排水用の砕石柱を形設
するという工法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
サンドコンパクション工法は、施工時間が長く、特に、
施工において、振動機を使用するので、振動や騒音が発
生し、また、周辺地盤に変状を伴うこともあるので、市
街地や既設工場域等での採用は難しいという問題があ
り、後者のグラベルドレーン工法においては、振動や騒
音は抑えられるが、形設される砕石柱が土圧によって狭
窄化し、また切断する等の機能低下を来すのを避けるた
め、柱径を400〜500mmというような太いものに
しており、従って、使用砕石も多く、また、施工機械が
大きいものとなり、例えば、既設のタンク域や市街地等
比較的狭隘な土地では施工が難しく、さらに、ケーシン
グパイプによる排出残土量が多く、その処理費用が嵩む
という問題があった。
【0005】本発明は、以上の状況に鑑み、いわゆる小
回りの利く比較的小さい機械で施工でき、従って、既設
タンク域等での施工も容易で、また、施工に当たっては
振動や騒音を発生せず、施工能率がよく、さらに、殆ど
排出残土を生ぜず、大地震に際しては過剰間隙水圧を着
実に消散できるという経済的効果の大きい排水促進法に
おける砂地盤の液状化防止工程の提供を目的とするもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、先端部外周にスクリューを形成した内径
60〜150mmのケーシングパイプを、先端に使い捨
ての底蓋を施した状態で地盤に回転圧入した後、該ケー
シングパイプ内に合成樹脂製の網袋を挿入し、該網袋内
5〜13mmの粒度を主体とする砕石を充填してその
頭部が地盤上に至る砕石柱を形設し、次いで、前記ケー
シングパイプを抜き出し、前記砕石柱の頭部を地盤上に
敷装する砂マット又は砕石マットと一体化させる砂地盤
の液状化防止工法を、また、先端に使い捨ての底蓋を施
した状態における前記ケーシングパイプの回転圧入を該
ケーシングパイプ内に給水しながら行う砂地盤の液状化
防止工法を、またさらに、前記砕石の充填を先端に使い
捨ての底蓋を施した状態における前記ケーシングパイプ
内に給水しながら行う砂地盤の液状化防止工法を提案す
るものである。
【0007】
【作用】内径60〜150mmのケーシングパイプを、
地盤上に垂直に保持した後、先端に使い捨ての底蓋を施
してケーシングパイプを回転させることによって地盤中
に回転圧入する。ケーシングパイプが所定深さまで貫入
したら、回転を止め、このケーシングパイプ内に網袋を
挿入保持し、網袋内に5〜13mmの粒度を主体とする
砕石を投入して充填し、その頭部が地盤上に至る砕石柱
を形設させる。次いで、ケーシングパイプを逆回転させ
て引き抜いて砕石柱を残し、この砕石柱の頭部を地盤上
に敷装する砂マットまたは砕石マット一体化させるこ
とにより、大地震時に発生する地盤中の高圧間隙水は前
記砕石柱内を上昇し、砂マットまたは砕石マットを浸透
して地表面上に導出されるので、小径の砕石柱であって
も砂マットまたは砕石マット中に存する砕石柱の頭部に
係る側面積をも利用することにより大きな排水面積が確
保でき、砂地盤の液状化を防止することができる。ここ
で、砕石の粒度を5〜13mmを主体とするものとする
ことにより、網袋内の充填性がよく、小土粒子による目
詰まりがなく透水性のよい砕石柱が得られると共に、小
径の砕石柱であっても土圧による狭窄化が防止できる。
また、内径 の小さいケーシングパイプの回転圧入である
ため、掘削土の排出を抑制することができる。
【0008】先端に使い捨ての底蓋を施した状態におけ
ケーシングパイプの回転圧入時、このケーシングパイ
プ内に給水を行うことにより、地下水の噴き上げを水頭
差によって防止することができると共に、ケーシングパ
イプの小径化による剛性の向上とも相俟って土圧の影響
を抑えることができ、従って、ケーシングパイプ先端の
ずれを防止することができる。網袋内への砕石の充填
時、先端に使い捨ての底蓋を施した状態におけるケーシ
ングパイプ内に給水を行うことにより、地下水の噴き上
げを水頭差によって防止することができると共に、ケー
シングパイプを小径化した場合であっても砕石の引っ掛
かりを低減することができ、従って、砕石の円滑な充填
を行うことができる。
【0009】
【実施例】以下、実施例による図面によって本発明の液
状化防止工法を説明する。図1は本発明の工法の実施状
況を示す施工装置の要部側面図で、図2は本発明の工法
を実施する図1の施工装置の側面図で、図3および図4
は本発明の工法の実施工程を示す略側面図である。
【0010】本発明工法の施工装置Aは、図2に示すよ
うに、クローラ走行車からなる装置本体1と、この装置
本体1によって地盤2に対して垂直に保持される長尺の
リーダ3と、このリーダ3に昇降動可能に取り付けられ
る回転駆動装置4と、この回転駆動装置4によって回転
可能に上部を保持されると共に、前記リーダ3に固定さ
れた下部ガイド5をガイドとして昇降動可能にされた鋼
製長尺のケーシングパイプ6と、このケーシングパイプ
6の直上にロードセル7を備えた吊り具8でもって懸吊
可能に配設された砕石用のホッパー9とから成ってい
る。
【0011】ケーシングパイプ6は、60〜150mm
の小内径をなし、図1に示すように、先端にビットとし
て爪10を付すと共に先端部にはスクリュー11を周設
してあり、ケーシングパイプ6の先端開口に鉄版による
使い捨ての底蓋12を施し、回転駆動装置4により回転
させることにより、地盤2中に圧入する形で貫入させる
ことができるようにしてある。この実施例におけるケー
シングパイプ6は、内径120mmで径が細く、また、
全長約15mに対して先端部のスクリュー11を施した
部分の長さは2〜3mという短いものにしてあり、従来
の略全長に亘ってスクリューが周設されたグラベルドレ
ーン工法におけるケーシングパイプとは異なり、掘削で
はなく、圧入の形をとるので、貫入に際して排出残土は
殆ど生じない。
【0012】ケーシングパイプ6の直上には回転駆動装
置4によりホッパー受け台13を支持させてあり、ホッ
パー9は、このホッパー受け台13上に載置された状態
でトラクタショベル14からの砕石15を受けるように
されている。また、ホッパー9の投入口は筒状部9aに
形成して砕石15の投入を規制するシャッタ16を設け
てある。
【0013】地盤2中に所定の深さまで貫入されたケー
シングパイプ6には網袋17を挿入する。この網袋17
は、引張り強度の大きいポリエチレン原糸により強靱に
編み込まれ、ケーシングパイプ6への挿入時、その上端
は前記ホッパー9の筒状部9aにバンドで取り付けるよ
うにしてある。また、後記するように、ケーシングパイ
プ6の貫入時および砕石15の投入時に給水を行うため
に、ケーシングパイプ6の上部開口には給水管18を臨
ませるようにしてあり、さらにまた、後記するように、
ケーシングパイプ6の引き抜き時にケーシングパイプ6
内に圧縮空気の吹き込みを行うために、圧縮空気管19
を接続した上蓋20(図4(b))を上部開口に取り付
けできるようにしてある。
【0014】次に、この施工装置Aによる本発明工法の
施工工程を、図3および図4によって説明する。施工開
始時には、装置本体1を動かして、図3(a)に示すよ
うに、ケーシングパイプ6を所定位置において垂直姿勢
となるようにセットし、ケーシングパイプ6の先端には
底蓋12として鉄板を敷く。
【0015】次いで、図3(b)に示すように、回転駆
動装置4による減速回転駆動によってケーシングパイプ
6を回転させることにより、地盤2にケーシングパイプ
6を貫入させる。この貫入時、先端に使い捨ての底蓋1
2を施した状態におけるケーシングパイプ6の上部開口
に給水管18を臨ませて給水を行う。この給水は、貫入
時における地下水の噴き上げや土圧によるケーシングパ
イプ6のずれを防ぐのに有用である。
【0016】所定深さまでケーシングパイプ6が貫入さ
れたら、回転を止め、図3(c)のように、上部開口よ
り所定長さの網袋17を挿入する。この挿入は、網袋1
7の先端に錘として少量の砕石15を入れてケーシング
パイプ6内に投入する形で行う。網袋17の上端部はホ
ッパー9の筒状部9aにバンドで止め着ける。
【0017】網袋17の挿入が終了し、図4(a)のよ
うにホッパー9の筒状部9aに取り付けた後、トラクタ
ショベル14により砕石15をホッパー9内に投入し、
網袋17内に充填する。砕石15は、6号乃至7号の5
〜13mmを主体とする粒度のものが、充填性および透
水性さらには砕石柱の狭窄化の防止の点から好ましい。
5mm以下のものでは砕石柱として透水性が悪く、13
mm以上のものでは小土粒子の混入により目詰まりを生
じ易い。また、この砕石の充填時、ケーシングパイプ6
の上部開口に給水管18を臨ませて給水を行うことによ
り、先端に使い捨ての底蓋12を施した状態における
下水の噴き上げを抑え、また砕石同士の搦みを低減し、
砕石の投入充填を抵抗なく円滑に行うことができる。網
袋17の上端まで砕石15が充填されたら、シャッタ1
6により投入を停止し、次いで、吊り具8により充填さ
れた網袋17ごとにホッパー9を吊り上げ、ロードセル
7によって計量を行い、砕石15の充填を確認する。
【0018】計量確認の終了後、ホッパー9を元の位置
に戻し、バンドを外して砕石15が充填された網袋17
を、図4(b)のように、ケーシングパイプ6内に落下
させる。次に、ケーシングパイプ6に圧縮空気管19を
接続した上蓋20を取り付け、圧縮空気により砕石15
を抑えながら、ケーシングパイプ6を逆回転させること
により、ケーシングパイプ6のみを引き抜くことができ
る。
【0019】以上により、図4(c)のように、地盤2
中に使い捨ての底蓋12と共に網袋17入りの、その頭
部が地盤2上に至る砕石柱21を形設することができ
る。さらに、このようにして多数の砕石柱21を120
〜125mmの間隔で形設した後、地盤2上に砂マット
または砕石マット22を敷装し、前記砕石柱21の頭部
と一体にし、必要に応じて土壌23による盛土仕上げを
行うと共に、砂マットまたは砕石マット22の一部をエ
ア抜きのように地表面上に露呈させることにより、広い
範囲に亘って過剰高圧地下水の排出が可能となる。
【0020】以上の実施例では、説明の便宜上、単一の
ケーシングパイプにより施工された場合について説明し
たが、本発明の工法は小内径のケーシングパイプを用い
ることに特徴があり、従って、常態として、回転駆動装
置に3〜5本の複数本のケーシングパイプを取り付け、
同時施工することにより、さらに施工性が高められる利
点があり、また、例えば、約1.6mの間隔で形設され
る400mmの径の砕石柱に対し、約1.2mの間隔で
形設される120mmの径の砕石柱の場合は、同一施工
面積当たりで使用砕石量は数分の1で済み、形設後の地
下水の集水量も十分に多いという利点をも有するもので
ある。即ち、砕石柱21の頭部と砂マットまたは砕石マ
ット22とが一体化されることで、小径の砕石柱21で
あっても砂マットまたは砕石マット22中に存する砕石
柱21の頭部に係る側面積をも利用することにより大き
な排水面積が確保できるものである。
【0021】また、網袋による砕石柱を形設する本発明
の工法は、タンク等既設の構造物における液状化対策と
して、該構造物の直下域に周辺地盤より斜め方向に砕石
柱を形設することができ、土圧等による切断がなく、そ
の機能を維持できる砕石柱を得ることができるものであ
る。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、 (1)施工に当たって振動や騒音等の公害問題を発生し
ない、 (2)小回りの利く比較的小さい機械で施工でき、従っ
て市街地や既設タンク域等での施工も容易である、 (3)複数の砕石柱の同時施工ができ、施工性がよい、 (4)大径の砕石柱の場合に比べて、本数が増えても使
用砕石の量が少なくて済む、 (5)排出残土は殆ど発生せず、残土処理費用を要しな
い、 (6)砕石柱は地盤内での狭窄化や切断がなく、且つ集
水性が良い、等公害問題がなく、経済性があって、施工
性がよく、大地震時の排水促進効果にすぐれた砂地盤の
液状化防止工法が得られる。
【0023】さらに、 (7)ケーシングパイプの圧入時の給水により、地下水
の噴き上げやケーシングパイプの先端ずれを防止でき
る、 (8)砕石充填時の給水により、砕石の詰まりを防止
し、充填を円滑に行える、 (9)粒度が略5〜13mmの砕石の使用により、充填
性および集水性のよい狭窄化の防止に有効な砕石柱が得
られる、等施工性がさらに改善されるという効果を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明工法の実施状況を示す施工装置の要部側
面図である。
【図2】図1に示した本発明工法の施工装置の側面図で
ある。
【図3】本発明工法の実施工程を示す略側面図で、
(a)はケーシングパイプのセット工程、(b)はケー
シングパイプの貫入工程、(c)は網袋の挿入工程を、
それぞれ示す図である。
【図4】本発明工法の実施工程を示す略側面図で、
(a)は砕石の充填工程、(b)はケーシングパイプの
引き抜き工程、(c)はケーシングパイプの引き抜き完
了時を、それぞれ示す図である。
【符号の説明】
A …… 施工装置 1 …… 装置本体 2 …… 地盤 3 …… リーダ 4 …… 回転駆動装置 5 …… 下部ガイド 6 …… ケーシングパイプ 7 …… ロードセル 8 …… 吊り具 9 …… ホッパー 11…… スクリュー 12…… 底蓋 13…… ホッパー受け台 14…… トラクタショベル 15…… 砕石 16…… シャッタ 17…… 網袋 18…… 給水管 19…… 圧縮空気管 20…… 上蓋 21…… 砕石柱 22…… 砂マットまたは砕石マット

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端部外周にスクリューを形成した内径
    60〜150mmのケーシングパイプを、先端に使い捨
    ての底蓋を施した状態で地盤に回転圧入した後、該ケー
    シングパイプ内に合成樹脂製の網袋を挿入し、該網袋内
    5〜13mmの粒度を主体とする砕石を充填してその
    頭部が地盤上に至る砕石柱を形設し、次いで、前記ケー
    シングパイプを抜き出し、前記砕石柱の頭部を前記地盤
    上に敷装する砂マット又は砕石マットと一体化させるこ
    とを特徴とする砂地盤の液状化防止工法。
  2. 【請求項2】 先端に使い捨ての底蓋を施した状態にお
    ける前記ケーシングパイプの回転圧入を、該ケーシング
    パイプ内に給水しながら行うことを特徴とする請求項1
    記載の砂地盤の液状化防止工法。
  3. 【請求項3】 前記砕石の充填を、先端に使い捨ての底
    蓋を施した状態における前記ケーシングパイプ内に給水
    しながら行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の
    砂地盤の液状化防止工法。
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