JP3681163B2 - 裏込土の吸出防止工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は裏込土の吸出防止工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば、既存のケーソン護岸における裏込土の吸出防止工法は、裏込土にセメント系懸濁型薬液を注入する方法と、裏込土をセメント系固化材に置換する方法とがある。前者は、図８の（１）に示すように、裏込土３２に掘削孔３３からセメント系懸濁型薬液を注入していた。一方、後者は、同図の（２）に示すように、裏込砕石３４を防砂シート３５で覆うとともに、裏込土をセメント安定処理土３６に置換していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、裏込土にセメント系懸濁型薬液を注入する方法は、細粒分含有率が５％を越える裏込土では均一な強度を得ることができないため、強度の弱い未改良部分から吸い出しが発生する恐れがあった。また裏込土をセメント系固化材に置換する方法は、施工機械が大きくなり、かつ裏込土を掘削しなければならないため、港湾を使用しながらの施工が困難であった。またこの方法は、地盤剛性が大きくなるため変動間隙水圧振幅によって裏込土に割裂面が発生してしまい、ここから吸い出しが発生する恐れがあった。
【０００４】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、裏込土の吸い出しを防ぐことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を達成するための手段は、請求項１の発明の裏込土の吸出防止工法が、係留施設の裏込土に作用する変動間隙水圧振幅を再現する変動水圧装置と、裏込土を形成する上部筒体と裏込砕石を形成する下部筒体とが穴あきシートを挟んでなる係留施設の背面地盤を形成する模型地盤形成装置と、係留施設の裏込土に作用する浸透水圧を再現する水タンクとからなり、該水タンクと変動水圧装置とが模型地盤形成装置にそれぞれパイプで連結された実験装置を形成し、前記模型地盤形成装置の上部筒体内に、現位置の裏込土を使用して所定濃度の薬液で改良した薬液改良供試体を形成すると共に、下部筒体内に裏込砕石に相当する礫層を形成し、変動水圧装置による係留施設の裏込土に作用する変動間隙水圧振幅と、水タンクによる係留施設の裏込土に作用する浸透水圧とを模型地盤形成装置に作用させて、穴あきシートから礫層への薬液改良供試体の吸い出しの有無を確認することにより裏込土が吸い出されない裏込土の改良強度を検出した後、この改良強度が得られる濃度の薬液を係留施設の裏込土に注入することを特徴とする。また薬液は溶液型シリカであり、裏込土に浸透注入することを特徴とする。
【０００６】
検証実験で裏込土改良強度を検出することができるとともに、この裏込土改良強度が得られる濃度の薬液を裏込土に注入することにより、該裏込土の吸い出しを確実に防ぐことができる。また裏込土に溶液型シリカを浸透注入すると、均一な強度を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の裏込土の吸出防止工法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
本発明の実施の形態の裏込土の吸出防止工法は、まず、海に面した構築物に作用する浸透水圧と変動間隙水圧振幅とによって、裏込土が吸い出されない裏込土改良強度を、検証実験で検出する。
【０００９】
この海に面した構築物は、図１に示すような、港湾内の係留施設１を対象とする。この係留施設１は、基礎捨石２上に設置されたケーソン護岸３の背面に、裏込砕石４が埋め込まれ、この裏込砕石４を被覆した防砂シート５上に、砂質土の裏込土６が埋め戻されて構成されている。
【００１０】
また係留施設１における裏込土６が吸い出されない裏込土改良強度は、図２に示す実験装置７で検証する。この実験装置７は、係留施設１における裏込土６に作用する変動間隙水圧振幅を再現するための変動水圧装置８と、係留施設の背面における地盤を形成するための模型地盤形成装置９と、係留施設における裏込土６に作用する浸透水圧を再現するための水タンク１０とから構成され、これらが互いにパイプ１１で連結されている。
【００１１】
変動水圧装置８は、水が密封されたシリンダー１２とピストン１３とからなり、該ピストン１３のロッド１４に荷重計１５が設けられて、荷重制御装置１６と電気的に連結されている。また模型地盤形成装置９に連結されたパイプ１１には、間隙水圧計１７が設置され、計測器１８を介して荷重制御装置１６と電気的に連結されている。したがって、荷重制御装置１６でピストン１３が上下動すると、変動間隙水圧振幅が模型地盤形成装置９内の模型地盤１９に作用する。
【００１２】
模型地盤形成装置９は、裏込土６を形成する透明な上部筒体２０と、裏込砕石４に相当する礫層２１を形成する透明な下部筒体２２とから構成され、穴あきシート２３を挟んだ上部筒体２０と下部筒体２２との中には、円形台座２５が設置されている。
【００１３】
水タンク１０は、所定の大きさのタンク１０ａに所定量の水１０ｂが充填されたものであり、裏込土６に作用する浸透水圧を再現して、模型地盤形成装置９に作用させるものである。また係留施設１では潮の干満により、裏込土６に浸透水圧が作用し、これにより裏込土６の有効応力が軽減する。
【００１４】
次に、図１に示す係留施設１のＡ点に作用する変動間隙水圧振幅と、浸透水圧とを算出する。この変動間隙水圧振幅は、下記の式１により２０ｋＮ／ｍ²となり、図３にその波形を示す。また浸透水圧は、下記の式２により２８、８ｋＮ／ｍ²となる。
【００１５】
【式１】

【００１６】
【式２】

【００１７】
次に、上記の変動間隙水圧振幅と浸透水圧とを、実験装置７における模型地盤１９に作用させて、係留施設１における裏込土６が吸い出されない、裏込土改良強度を検出する。
【００１８】
【実施例１】
実施例１は、未改良地盤の吸い出しについて検証する。まず、実験装置１の模型地盤形成装置９における上部筒体２０内に、相対密度６０％に調整した、相馬砂で未改良地盤２６を形成するとともに、下部筒体２２内に粒径１〜２ｍｍの礫層２１を形成する。次に、図３に示す変動間隙水圧振幅を変動水圧装置８で再現して、２４時間にわたって模型地盤形成装置９に作用させた。その結果、図４に示すように、実施開始直後より、穴あきシートの穴２４から礫層２１の間に、砂が流れ落ちていることが目視でき、吸い出しが発生していることが確認された。この吸い出しは徐々に進行し、時間がたつにつれて礫層２１の間に砂が溜まっていった。
【００１９】
【実施例２】
実施例２は、一軸圧縮強さ（ｑｕ）３３ｋＮ／ｍ²の薬液改良供試体２７の吸い出しについて検証する。まず、実験装置１の模型地盤形成装置９の上部筒体２０内に、比重２．６０８、最大乾燥密度１．３０８ｇ／ｃｍ³、最小密度０．８９８ｃｍ³、平均粒径０．２５４ｍｍ、均等係数５８．８５の鹿児島砂を用いて、一軸圧縮強さ（ｑｕ）３３ｋＮ／ｍ²の薬液改良供試体２７を作製する。この薬液改良供試体２７は、高さ１０ｃｍ、直径６．３ｃｍであり、湿潤密度（ｇ／ｃｍ³）を現地に合わせて１．７０にしている。また薬液は、溶液型特殊シリカ薬液である「エコシリカ」（ライト工業株式会社の商標）を使用し、濃度を２．０％とした。 一方、模型地盤形成装置９の下部筒体２２には、粒径１〜２ｃｍの礫層２１を形成する。次に、前記と同様に、図３に示す変動間隙水圧振幅を変動水圧装置８で再現し、２４時間にわたって薬液改良供試体２７に作用させた。その結果、薬液改良供試体２７の断面中央部には、陥没が発生しなかった。しかし、上部筒体２０内面と薬液改良供試体２７との間には、若干の隙間が発生しており、この部分の砂が、穴あきシートの穴２４から礫層２１に、流れ込んだものと考えられる。
【００２０】
【実施例３】
実施例３は、一軸圧縮強さ（ｑｕ）４５ｋＮ／ｍ²の薬液改良供試体２８の吸い出しについて検証する。まず、実験装置１の模型地盤形成装置９の上部筒体２０内に、上記と同じ条件で薬液濃度２．５％とした、薬液改良供試体２８を形成するとともに、下部筒体２２に粒径１〜２ｃｍの礫層２１を形成し、上記と同じ条件で変動間隙水圧振幅を作用させた。その結果、薬液改良供試体２８の中央部には、陥没が発生しておらず、吸い出しは発生していなかった。
【００２１】
【実施例４】
実施例４は、一軸圧縮強さ（ｑｕ）６２ｋＮ／ｍ²の薬液改良供試体２９の吸い出しについて検証する。まず、実験装置１の模型地盤形成装置９の上部筒体２０内に、上記と同じ条件で薬液濃度３．０％とした、薬液改良供試体２９を形成するとともに、下部筒体２２に粒径１〜２ｍｍの礫層２１を形成し、上記と同じ条件で変動間隙水圧振幅を作用させた。その結果、薬液改良供試体２９の中央部には、陥没が発生しておらず、吸い出しは発生していなかった。
【００２２】
以上の結果、係留施設における裏込土６の吸出防止に必要な改良強度（ｑｕ）は、４５ｋＮ／ｍ²であることが判明した。
【００２３】
このような改良強度が判明した後、この強度に改良するため、係留施設における裏込土６に薬液濃度６．０％の「エコシリカ」を、互いの端部が重なるように、直径１．２５ｍと２．５ｍとの範囲３０、３１に浸透注入する（図５参照）。このような方法で裏込土６を改良した後、図６および図７に示すように、ＮＯ．１〜ＮＯ．１４の地点で試料を採取して、一軸圧縮試験を行った結果、平均一軸圧縮強さが７７．１ＫＮ／ｍ²となって、改良強度の均一性を確認することができた。この結果、係留施設における裏込土６の吸い出しを防ぐことができるという、下記の効果を確認することができた。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る請求項１の裏込土の吸出防止工法は、護岸に作用する浸透水圧と変動間隙水圧振幅とによって裏込土が吸い出されない裏込土改良強度を、現位置の裏込土を使用し薬液濃度を変えて模型を形成し且つ現位置の状況に合わせて浸透水圧と変動間隙水圧振幅と付与する検証実験で検出し、該検証実験により裏込土が吸い出されない裏込土改良強度が得られる濃度の薬液を裏込土に注入することによって、係留施設における裏込土の吸出しを完全に防ぐことができる。
【００２５】
【発明の効果】
海に面した構築物の裏側における裏込土の吸い出しを完全に防ぐことができる。
【００２６】
海に面した構築物の裏側における裏込土の吸い出しを防ぐ改良強度が明確になるので、裏込土を効果的かつ経済的に改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】係留施設の断面図である。
【図２】実験装置の概念図である。
【図３】変動間隙水圧振幅の波形図である。
【図４】裏込土の吸い出し量を示す図である。
【図５】係留施設の裏込土に薬液を注入する断面図である。
【図６】係留施設の裏込土の改良強度の均一性を調査する平面図である。
【図７】（１）〜（３）は係留施設の裏込土の改良強度の均一性を調査する断面図である。
【図８】（１）および（２）は従来の護岸における裏込土の吸出防止工法の断面図である。
【符号の説明】
１ 係留施設
２ 基礎捨石
３ ケーソン護岸
４、３４ 裏込砕石
５、３５ 防砂シート
６、３２ 裏込土
７ 実験装置
８ 変動水圧装置
９ 模型地盤形成装置
１０ 水タンク
１０ａ タンク
１０ｂ 水
１１ パイプ
１２ シリンダー
１３ ピストン
１４ ロッド
１５ 荷重計
１６ 荷重制御装置
１７ 間隙水圧計
１８ 計測器
１９ 模型地盤
２０ 上部筒体
２１ 礫層
２２ 下部筒体
２３ 穴あきシート
２４ 穴
２５ 円形台座
２６ 未改良地盤
２７、２８、２９ 薬液改良供試体
３０、３１ 注入範囲
３３ 掘削孔
３６ セメント安定処理土

Claims (2)

1. 係留施設の裏込土に作用する変動間隙水圧振幅を再現する変動水圧装置と、裏込土を形成する上部筒体と裏込砕石を形成する下部筒体とが穴あきシートを挟んでなる係留施設の背面地盤を形成する模型地盤形成装置と、係留施設の裏込土に作用する浸透水圧を再現する水タンクとからなり、該水タンクと変動水圧装置とが模型地盤形成装置にそれぞれパイプで連結された実験装置を形成し、前記模型地盤形成装置の上部筒体内に、現位置の裏込土を使用して所定濃度の薬液で改良した薬液改良供試体を形成すると共に、下部筒体内に裏込砕石に相当する礫層を形成し、変動水圧装置による係留施設の裏込土に作用する変動間隙水圧振幅と、水タンクによる係留施設の裏込土に作用する浸透水圧とを模型地盤形成装置に作用させて、穴あきシートから礫層への薬液改良供試体の吸い出しの有無を確認することにより裏込土が吸い出されない裏込土の改良強度を検出した後、この改良強度が得られる濃度の薬液を係留施設の裏込土に注入することを特徴とする裏込土の吸出防止工法。
2. 薬液は溶液型シリカであり、裏込土に浸透注入することを特徴とする請求項１に記載の裏込土の吸出防止工法。

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