JP4791189B2 - 既設構造物の下部地盤の液状化抑制工法 - Google Patents

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本発明は、地震時に既設構造物の下部地盤に生じる液状化を抑制する工法に関する。
砂地盤等の軟弱な地盤は、地震時に液状化を起こすおそれがあり、このような軟弱地盤に石油タンク等の既設構造物が建っている場合には、その直下地盤にドレーン管等の排水材を設けることにより、この地盤の液状化を抑制する方法が提案されている。
このような液状化抑制工法として、例えば、特開２０００−２９０９８９号公報（特許文献１）には、先端に削孔装置が設けられたケーシング管により既設構造物の直下地盤に曲線状埋設孔を設け、このケーシング管内にドレーン材を敷設した後に、ケーシング全長を地上に引き抜いて、ドレーン材と地盤との間に生じた間隙を透水性充填材で埋める方法が提案されている。
しかしながら、ケーシングの引き抜きにより、ドレーン材と地盤との間に生じてしまった間隙を、透水性充填材で埋めることは、それほど容易なことではない。
特開２０００−２９０９８９号公報
本発明の課題は、地盤や既設構造物に悪影響を与えることなく、且つドレーン材と地盤との間に間隙を生じさせず、ドレーン材を軟弱な地盤に敷設することが可能な既設構造物の下部地盤の液状化抑制工法を提供することである。
本発明では、既設構造物の下部地盤にドレーン管を設け、地震時に生じる過剰間隙水圧をドレーン管に伝えることにより、下部地盤の地震時の液状化を抑制する工法において、既設構造物の下部地盤を横断する掘削孔を形成する工程と、該掘削孔内で圧力流体を噴出して拡大掘削しながら鞘管の無孔区間を引き込む工程と、該無孔区間の後端に接続された鞘管の有孔区間をその管内に挿設されたドレーン管と共に掘削孔内に引き込む工程と、 さらに該有孔区間の後端に接続された鞘管の無孔区間を掘削孔内に引き込む工程とを含み、前記各引き込む工程において、前記各鞘管に引張力と摩擦力を負担させ、前記有孔区間の鞘管に挿設した引張力や摩擦力に対する耐力の小さいドレーン管を引き込むようにしたことを特徴とする地盤の液状化抑制工法が提供される。
本発明の地盤の液状化抑制工法では、前記鞘管の有孔区間と前記ドレーン管との隙間が、前記鞘管の無孔区間に連通しないように、前記有孔区間の端部とドレーン管との間にパッキングを設けることが好ましい。
本発明の液状化抑制工法では、ドレーン管を鞘管の有孔区間内に挿入し、引張力と摩擦力を鞘管に負担させてドレーン管を掘削孔内に引き込むものであり、これら鞘管とドレーン管を既設構造物のほぼ直下に埋設するものであるため、地盤との間に間隙が発生しないように施工することが可能になり、地盤や既設構造物への悪影響も防止できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明は、地震時に液状化を起こす虞がある軟弱地盤１０において、図１（ｃ）に示したように、既設構造物１１のほぼ直下の地盤にドレーン管２０と有孔の鞘管２１とを敷設し、この有孔の鞘管２１の両端には無孔の鞘管２２を接続して地表まで延ばし、これにより地震時に生じる過剰間隙水圧をドレーン管２０と鞘管２１，２２を介して地上空間（大気中）に伝達することで、この下部地盤１０に生じる液状化を抑制する工法であり、その主要工程として、ガイド管の敷設工程とドレーン管の敷設工程とを備えるものである。
［ドレーン管の詳細］
図２は本発明の液状化抑制工法に用いるドレーン管２０及び鞘管２１，２２を示した図である。最初に、これら構成について説明する。
ドレーン管２０としては、開口率２０％以上の周面を有する金属以外の材料により形成された管体を使用する。このようなドレーン管２０としては、例えば、高密度ポリエチレンからなるメッシュ状割繊維で管体２０ａが形成され、その外周に補強リブ２０ｂが螺旋状に突設されたものがあり、さらに例示すれば、株式会社太陽工業製のマックスドレーンや東拓工業株式会社製のトータクドレンが使用可能である。
なお、以上のようなドレーン管２０は、他の金属製ドレーン管と比較して、材料コストが安いという利点がある一方で、管体軸方向への引張力や摩擦力に対する耐力は比較的小さいという弱点がある。
［鞘管の詳細］
以上のようなドレーン管２０の弱点を補うため、本発明では、ドレーン管２０を鞘管２１，２２の内部に挿設して敷設作業を行うものである。
鞘管２１，２２としては、引張耐力がある一方でフレキシブルかつ安価なもの、例えば、塩化ビニール管やポリエチレン管等を使用し、特に、鞘管２１には複数の孔が形成された有孔管を使用し、一方、鞘管２２には孔が全く形成されていない無孔管を使用する。有孔管である鞘管２１は充分な引張耐力を確保するために、無孔の鞘管２１よりも肉厚の管体を使用する。両鞘管２１，２２は端部を溶着により連結され、この連結部付近において、ドレーン管２０と鞘管２１，２２との隙間にパッキング２３が嵌められる。パッキング２３は、鞘管２１の孔２１ａからドレーン管２０との隙間に侵入した土砂が鞘管２２内にまで浸入しないように防止するためのものである。
［ガイド管の敷設工程］
次に、図１（ａ）（ｂ）は本発明の液状化抑制工法による各工程を示した図である。
図１（ａ）において、既設構造物１１の下方には液状化層１０ａと支持層１０ｂが存在し、この液状化層１０ａに対して、慣用の誘導式ボーリング装置（図示せず）により方向制御しながら、既設構造物１１の下方をほぼ平行に横断するように液状化層１０ａを削孔する。この孔はドレーン管２０や鞘管２１，２２の敷設予定経路に設けられるものであり、この孔には直径６０ｍｍ程度のガイド管２４を敷設する。
［ドレーン管の敷設工程］
次に、地表に突き出たガイド管２４の先端部分を取り外し、ここに拡削リーマー２５を取り付け、この拡削リーマー２５に自在ジョイント（図示せず）を介して鞘管２２の端部を連結する。この鞘管２２の連結端部は予め蓋で塞がれている。拡削リーマー２４は、前方の砂地盤を緩めて引き込み易くしつつ、必要な孔径のみを拡大掘削することにより、排出土砂の低減を図るものである。
拡削リーマー２５や鞘管２２の連結作業が終了したら、図１（ｂ）に示したように、ガイド管２４により拡削リーマー２５を引き込みながら、前記工程により掘削された孔を拡削リーマー２５で拡大掘削し、無孔の鞘管２２を液状化層１０ａに引き込む。この鞘管２２が液状化層１０ａに所定長さ引き込まれたら、引き込み作業を一旦停止して、鞘管２２の後端に有孔管である鞘管２１を接続する。この鞘管２１の内部には図２に示したようにドレーン管２０が設けられている。これら鞘管２２と鞘管２１を接続した後に、ガイド管２４による引き込み作業を再開する。この引き込み作業時には、液状化層１０ａの土砂から作用する摩擦力が鞘管２１，２２により負担され、ドレーン管２０にはほとんど作用せず、また鞘管２１の複数の孔２１aから管内に浸入する土砂はドレーン管２０との隙間に留まり、ドレーン管２０や鞘管２２の内部への侵入は防止される。
さらに、鞘管２２と鞘管２１を所定長さ引き込んだら、鞘管２１の後端に無孔の鞘管２２を接続し、ガイド管２４による引き込み作業を再開する。拡削リーマー２５が既設構造物１１の逆側まで到達し、且つ、図１（ｃ）に示したように鞘管２１が既設構造物１１のほぼ直下の地盤にドレーン管２０と共に配置した時点で引き込み作業を終了する。
引き込み作業後に、地上に表出した鞘管２２両端の開口２２ａにメッシュのキャップ等を被せ、地震時に発生する間隙水圧に対して抵抗の無い構造とする。また必要に応じてメッシュキャップの上に砕石を地表上に敷き均し、これにより鞘管２２の両端開口を被うことも可能である。
以上のように本発明の液状化抑制工法では、鞘管２１の有孔区間内にドレーン管２０を挿入し、鞘管２１，２２に引張力と摩擦力を負担させてドレーン管２０を掘削孔内に引き込むものであり、ドレーン管２０は鞘管２１に被覆された状態で既設構造物１１のほぼ直下に敷設される。このように鞘管２１，２２はドレーン管２０と共に液状化層１０ａに埋設されるものであるため、鞘管２１，２２と地盤との間には間隙が発生せず、この間隙による地盤や既設構造物への悪影響も防止できる。このように構築された補強構造では、地震時に間隙水圧が発生した場合にも、この間隙水圧が鞘管２１の孔２１ａを通ってドレーン管２０の内部に流入し、両端に連通する鞘管２２の地表付近の開口から排出されるので軟弱地盤１０の液状化は抑制される。
（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態における各工程を示した図である。 本発明の実施形態で使用する鞘管及びドレーン管等を示した図である。
符号の説明
１０ 軟弱地盤
１０ａ 液状化層
１１ 既設構造物
２０ ドレーン管
２１ 鞘管（鞘管の有孔区間）
２１ａ 孔
２２ 鞘管（鞘管の無孔区間）
２３ パッキング
２４ ガイド管
２５ 拡削リーマー

Claims (2)

  1. 既設構造物の下部地盤にドレーン管を設け、地震時に生じる過剰間隙水圧をドレーン管に伝えることにより、下部地盤の地震時の液状化を抑制する工法において、
    既設構造物の下部地盤を横断する掘削孔を形成する工程と、該掘削孔内で圧力流体を噴出して拡大掘削しながら鞘管の無孔区間を引き込む工程と、該無孔区間の後端に接続された鞘管の有孔区間をその管内に挿設されたドレーン管と共に掘削孔内に引き込む工程と、 さらに該有孔区間の後端に接続された鞘管の無孔区間を掘削孔内に引き込む工程とを含み、
    前記各引き込む工程において、前記各鞘管に引張力と摩擦力を負担させ、前記有孔区間の鞘管に挿設した引張力や摩擦力に対する耐力の小さいドレーン管を引き込むようにしたことを特徴とする地盤の液状化抑制工法。
  2. 前記鞘管の有孔区間と前記ドレーン管との隙間が、前記鞘管の無孔区間に連通しないようにパッキングを設けたことを特徴とする請求項１に記載の地盤の液状化抑制工法。
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