JP4441613B2 - 構造物の背面における地盤改良構造 - Google Patents

Description

本発明は構造物の背面における地盤改良構造に関するものである。

岸壁・護岸などの構造物の背面における裏込土の液状化防止や吸出防止を行うには、裏込土を改良して固化体にする方法がある。この方法は、図４に示すように、固化体１７全体の滑りに対する安定、すなわち固化体１７底面の摩擦抵抗を大きくするために、構造物の背面における裏込土１８を大きな範囲で改良する必要があった。また裏込土の液状化防止や吸出防止を行う他の地盤改良構造としては、例えば特開２００３−１３４３７号公報の発明がある。
特開２００３−１３４３７号公報

しかし、上記のように裏込土を改良して液状化防止や吸出防止を行うには、岸壁・護岸などの構造物の背面における裏込土を大きな範囲で改良する必要があるため、不経済的であった。

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、液状化防止および吸出防止ができる構造物の背面における地盤改良構造を提供することである。

本発明の構造物の背面における地盤改良構造の要旨は、構造物の裏側に裏込土を改良した固化体が形成され、この固化体は内側の未改良土が外側の改良土でなる前面改良壁，底面改良壁，背面改良壁，上面改良壁，側面改良壁で覆われ、且つ、固化体は原地盤と接触した底部を備えており、前記固化体の背面改良壁は、背後からの水平合力が低減され且つ改良体の摩擦抵抗が増加されるように、前記構造物から裏側に向かって下り傾斜に形成された裏込石層の傾斜面に沿った形状であることである。また、外側の改良土で囲まれた固化体の内側は、隔壁で複数の区画室に形成されていることを含むものである。

固化体内側の未改良土が外側の改良土および隔壁で拘束されるため、改良土および未改良土における液状化を防止することができる。また固体体の底部が原地盤と接触しているため、地震時に未改良部が液状化しても固化体全体のすべりに対する安全性を確保することができる。また吸い出しの原因となる波圧の伝搬による未改良土の軟化も防ぐことができるので、吸い出し現象を防ぐことができる。また改良土と未改良土とを合わせた固化体全体の摩擦抵抗を考慮することができるので、少ない改良面積であっても固化体全体として安定させることができる。固化体は、構造物から裏側に向かって下り傾斜に形成された裏込石層の傾斜面に沿った形状であることにより、背後からの水平合力を低減させることができる。

以下、本発明の構造物の背面における地盤改良構造（以下地盤改良構造という）の実施の形態を図面に基づいて説明する。この地盤改良構造は、吸い出し発生の可能性がある護岸および岸壁の裏込土や、地震などの水平力を受けた場合に液状化する可能性のある構造物の背後地盤を対象にするものである。また各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成にのみ異なった符号を付して説明する。

図１および図２は、第１の実施の形態の地盤改良構造１である。この地盤改良構造１は、吸出防止および液状化防止を目的とした護岸の裏込土を対象としたものであり、基礎捨石２上に設置されたケーソン護岸３の裏側の裏込石層４の上に裏込土５が埋め戻されて構成されている。この裏込石層４は裏側に向かって下り傾斜に砕石６を積み上げて構成されている。

この裏込石層４の上に埋め戻された裏込土５は、ケーソン護岸に沿って一連にかつ断面台形の固化体７に改良される。この固化体７は内側の未改良土８を外側の改良土９で覆った構成、すなわち内側に未改良土８を残して台形に沿う外側のみを改良したものである。この未改良土８は、前面改良壁１０と底面改良壁（底部）１１と背面改良壁１２と上面改良壁１３と側面改良壁１４とで囲まれるとともに、隔壁７ａで複数の区画室８ａに形成され、これらの改良壁１０、１１、１２、１３、１４および隔壁７ａとがそれぞれ一体になっている。また底面改良壁１１は所用の面積（大きさ）をもって原地盤と接触しており、点接触やこれに類する僅かな接触ではない。このことにより地震時における固化体７全体のすべりに対する安全性を確保することができる。一方、隔壁７ａは図示のように限らず、例えば格子状または筋交い状などに形成することもでき、この隔壁７ａで形成された区画室８ａは少なくとも底面改良壁１１の上に形成されている。

また前面改良壁１０、底面改良壁１１、背面改良壁１２、上面改良壁１３および側面改良壁１４は、所定の強度を備えたものであれば、どのような工法で改良してもよく、例えば浸透固化処理工法で改良することができる。またこの固化体７は、はじめに前面改良壁１０を、次に底面改良壁１１、背面改良壁１２、側面改良壁１４および隔壁７ａを形成し、最後に上面改良壁１３をそれぞれ形成して裏込土５を改良するものであるが、これらを同時に改良することもできる。

また吸出防止を対象とした場合の前面改良壁１０の厚さｈ _Ａ は、この前面改良壁１０の連続性が確保される厚さｈ _１ と、前面改良壁１０の前面に作用した際に発生する動的な水圧または未改良土との水圧の差（例えば波力）により前面改良壁１０が破損しない厚さｈ _２ により決定される。すなわち前記ｈ _１ とｈ _２ とのうち大きい方の厚さであり、例えば、前記ｈ _１ は２〜３ｍ程度とする。ｈ _２ は以下の数式１により算定する。

ここで、γｔは土の湿潤単位体積重量、Ｐ_ｗｄは前面改良壁の前面に作用する動的な水圧と未改良土との水圧差、αは強度に関する袖正係数でα＝１〜２程度、Ｆｓは安全率で重要度等に応じて定める、Ｃ_ｕは改良土の粘着力で、例えば一軸圧縮強さの１／２を用いることができる。

また底面改良壁１１の厚さｈ_Ｂは、底面改良壁１１の連続性が確保される厚さとし、例えば２〜３ｍ程度とする。また底面改良壁１１の幅Ｌは、Ｐ_ｗｄの合力の作用で動かない程度の幅に定める。例えば、残留水位が地表面近くの場合は、力のつり合いを利用した下記の式２により定めることができる。

ここで、Ｐ_ｗｄＬは前面改良壁１０の前面に作用するＰ_ｗｄの合力、γ’は土の有効単位体積重量である。ただし、改良土との単位体積重量が大きく異なる場合には、差を補正する必要があり、また残留水位が低い場合は安全側すぎるので、これを考慮する必要がある。
なお、背面改良壁１１、上面改良壁１３、側面改良壁１４および各隔壁７ａの厚さも上記と同じ厚さとする。またＨおよびθは図１中に示す。

一方、液状化防止を対象とした場合の前面改良壁１０の厚さは、この前面改良壁１０の連続性が確保される厚さｈ_Ａとし、例えば２〜３ｍ程度とする。また底面改良壁１１の幅Ｌは、前面改良壁１０と一体と考えて、地震時に水平に移動しない程度に定める。例えば、下記の式により底面改良壁１１の幅Ｌを定めることができる。ただし、地下水位は地表面の場合であるので、それ以外の場合には修正が必要である。前面改良壁１０と底面改良壁１１との原地盤１５が砂地盤の場合は、下記の式３を用い、前面改良壁１０と底面改良壁１１との原地盤１５が粘着土の場合は、下記の式４を用いる。

ここに、Ｐ_Ｈ１はＡ部およびＢ部の左側から作用する水平合力（構造物に作用する爆発力）、Ｐ_Ｈ２はＡ部およびＢ部の右側から作用する水平合力、Ｆ_Ｈ１は構造物、非液状化地盤底面での滑動抵抗力、γ′は土の有効単位体積重量、γ_ｔは湿潤単位体積重量、ｆ_１は底面の摩擦係数（砂地盤）、ｋ_ｈは設計震度、Ｈは高さ、θは傾斜角、Ｃ_ｈは底面の粘着力（粘性土地盤）である。このＣ_ｈには原地盤１５の粘着力Ｃ_ｕまたは改良体７の粘着力Ｃ_ｕうち、小さい値を用いる。またＬを短くするために、図１の固化体７の底面改良壁１１の固化体粘着力Ｃ_ｕを大きくすることが有効である。この固化体粘着力Ｃ_ｕを大きくするには安定材または注入薬液の濃度を調整することで対応が可能である。

また図３は、第２の実施の形態の地盤改良構造１６である。この地盤改良構造１６は、固化体７の背面改良壁１２を、裏込石層４の傾斜面とほぼ同じ傾きの菱形または矩形状にしたものであり、これ以外は上記の地盤改良構造１と同じ構成である。このように背面改良壁１２を傾斜させると、背後からの水平合力を低減させるだけではなく、鉛直合力が改良体に付加されて改良体の摩擦抵抗が増加する。なお、薬液を注入して底面改良壁１１を形成することにより、薬液の一部が原地盤１５に浸透する場合もあって底面改良壁１１と原地盤１５との結合力が増し、それによっても滑り現象が更に抑制されるようになる。

また、上記の実施の形態の地盤改良構造１、１６は護岸の裏込土５を対象として説明したが、これは護岸に限らず、液状化防止が必要な裏込土または盛土領域など、例えば、造成地や橋台なども対象にすることもできる。すなわち、未改良土８を改良土９で覆って結束することにより、液状化防止ができる地盤であれば、どのような地盤であっても適用することができる。

第１の実施の形態の地盤改良構造の縦断面図である。 第１の実施の形態の地盤改良構造の横断面図である。 第２の実施の形態の地盤改良構造の縦断面図である。 従来の地盤改良構造の縦断面図である。

符号の説明

１、１６ 地盤改良構造
２ 基礎捨石
３ ケーソン護岸
４ 裏込石層
５、１８ 裏込土
６ 砕石
７、１７ 固化体
７ａ 隔壁
８ 未改良土
８ａ 区画室
９ 改良土
１０ 前面改良壁
１１ 底面改良壁
１２ 背面改良壁
１３ 上面改良壁
１４ 側面改良壁
１５ 原地盤

Claims (2)

1. 構造物の裏側に裏込土を改良した固化体が形成され、この固化体は内側の未改良土が外側の改良土でなる前面改良壁，底面改良壁，背面改良壁，上面改良壁，側面改良壁で覆われ、且つ、固化体は原地盤と接触した底部を備えており、
   前記固化体の背面改良壁は、背後からの水平合力が低減され且つ改良体の摩擦抵抗が増加されるように、前記構造物から裏側に向かって下り傾斜に形成された裏込石層の傾斜面に沿った形状であること、
   を特徴とする構造物の背面における地盤改良構造。
2. 外側の改良土で囲まれた固化体の内側は、隔壁で複数の区画室に形成されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の構造物の背面における地盤改良構造。

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