JP5728694B1 - 既設埋設管の液状化対策工法 - Google Patents
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Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
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Abstract
Description
(2)埋設管下の埋戻し土を固化して地震時に非液状化層の土が左右や上部に落ち込んで埋設管の浮き上がりを抑制する方法。
安全率 F≧0.7(好ましくは、F≧0.8)。
図10より F≧0.7ならば浮上り量は10mm以下で大幅に軽減しており、実用上は殆ど問題ないものと考えるし、また図11より薬液による改良固結体の体積は埋設管体積のほぼ2倍程度で済み、経済的にも好ましい。
図10、図11より F≧0.8 ならば浮上り量は0であって全く問題なく、また固結体の体積は埋設管の体積の約2.5倍のみで済み、極めて経済的であることが判る。
(i)埋設管の上部を固結する場合、
安全率 F≧0.7
(ii)埋設管と固結部を非液状化層の側面部、または/並びに底面部に定着させる場合、
安全率 F≧0.6(好ましくは、F≧0.7)。
F(安全率)=(AVpipe+BVsolidified)/(CVpipe+CVsolidified)
=(A+B (Vsolidified/Vpipe))/( C+C (Vsolidified/Vpipe))
ただし、A:埋設管の密度、正確には管内部も含めた管体の平均密度(例:0.50g/cm3)、B:固結土の密度(例:1.85g/cm3)、C:液状化時の泥水の密度(例:1.81g/cm3)、管の体積:Vpipe、固化した土の体積:Vsolidified
従来の考えのように安全率 ≧1 とすれば埋設管の体積の33倍の砂を改良する必要があったが、本発明者の研究によって上述した安全率を設定することによって少量の固結体で液状化による浮上りを防止できることが判った。
(2)埋設管の片側から注入して、埋設管下部の埋戻し土を固結して埋設管と固結体を一体化する方法。
埋設管の下部の埋戻し土を固化すれば地震時に側面の非液状化層が崩れ落ちてきても埋設管下部には入り込めず、埋設管上部に落ち込み、埋設管の浮上りを防止する(図15参照)。
(3)埋設管の上部に注入して、埋設管と固結体を一体化して埋設管と固結体にかかる重力を大きくする方法。
勿論上記において、埋設管やマンホールや排水管との接続部等で浮上に対する反力が期待できるところでは、同じ安全率Fの値に対しても、より浮上しにくくなる。
本発明者は、実験を表1に示すように、注入量を変えた比較実験(Case1〜3)と注入方法を変えた比較実験(Case4〜7)を行った。
最大間隙比1.104、最小間隙比0.673の7号硅砂を用いて深さ50cm、幅270cm、奥行き40cm の地盤を作成した(図18参照)。地盤作成には湿潤締め固め法を用い、5cm 毎に密度管理を行った。
2.1.実験内容
注入量の比較実験(Case1〜3)では、土槽内の地盤全体が液状化するように相対密度を30%として地盤を作成した。薬液の注入量は0ml、500ml、1000ml の三種類とし、薬液は全て一点注入方法で注入した。なお、これらの実験ケースは地盤中に3 本の埋設管を40cm 間隔で設置する事で同時に行った(表-1,図10,図19(a)参照)。
注入量比較実験の結果を図10に示す。図中の安全率は実験時に埋設管とその周りの固化改良砂全体にかかる重力を浮力で除した値であり、小さい方が浮き上がり易い。なお、固化改良砂の重量と体積は実験終了時に地盤を開削する際に測定した。この図から、安全率が0.80 で十分な埋設管の浮上はゼロとなり0.7でも浮上低減効果があると分かる。埋設管は密度A:0.50g/cm3、固化した砂はB:1.85g/cm3、液状化時の泥水はC:1.81g/cm3であり、管の体積をVpipe、固化した砂の体積をVsolidifiedとすると、
安全率F= (A Vpipe +B Vsolidified)/(C Vpipe + C Vsolidified)
= (A+ B (Vsolidified/ Vpipe))/( C + C (Vsolidified / Vpipe))
となる。
3.1.実験内容
図12に示すように、埋設管周りの埋め戻し部のみが液状化する条件を想定し、土槽中央部の深さ35cm、幅25cmの範囲のみ相対密度30%、それ以外では80%となるように地盤を作成した。
注入方法比較実験の結果を図13に示す。この図から、二点注入が効果的な注入方法だと分かる。理由として、図14のように埋設管の下まで薬液が広がるので、下の非液状化層に定着する事で埋設管の浮き上がりが抑えられたのだと考えられる。一点注入では薬液が埋設管上部に広がるため、非液状化層への定着が無かったので大きく浮き上がったと思われる。
(2)道路や護岸や宅地等の長い距離を有するライフラインを対象とするのであるから、製造プラントから送液管を通して、長距離の注入箇所に同時に、または連続的に送れるシステムが要求される。
り、加工性を向上させ、織物、不織布とすることにより袋体としても使用できる。これらの主原料は、土中ではバクテリアにより、例えば90〜300日程度の日数で分解される。また本発明の注入管の設置方法は金属性注入細管を地盤中に打ち込んで設置しても良いし、コーンつき中空管を地盤中に打ち込みシールグラウトと共に注入管を挿入して中空管を引き抜いても良いし、勿論ボーリングした削孔内に注入管をシールグラウトと共に設置する等、任意の方法を用いる事ができる。
2)効果的な注入量や注入方法を選ぶことで、埋設管の浮き上がりを十分に低減することが可能である。
3)土中における注入液の先端部のゲル化時間が注入完了時においても流動性が持続されるように注入することにより、注入液を下方に流下浸透固化させ、固結体中に埋設管が包含された形状で固化させることにより、液状化時においても安定した固結体を形成せしめかつ埋設管の上方または側面付近までの注入管削孔ですむので注入管の掘削に当ってトラブルが生じない施工を行うことができる。
5)埋め戻し部のみ液状化する場合には、固化された土塊を非液状化地盤に定着させることが重要である。
6)適切な注入方法で埋設管に沿って間隔をあけて埋設管と一体化した固結体を少量の注入薬液で形成して、材料的には経済性を得ることが施工はかえって効率的でなくなる。各固結体を同時注入、或は連続注入によって埋設管に間隔をあけて上述した方式で固結体を形成して初めてライン状の埋設管の経済的にも効率的な施工が可能になる。
2 注入管
2A 吸水管
3 注入液製造装置
4 加圧送液ポンプ
5 分岐バルブ
6 オリフィス
7 コントローラ
8 車輛
9 ユニットポンプ
10 地盤変位センサー
Claims (8)
- 液状化が予想される地盤内に設置された既設埋設管の周辺部に、既設埋設管の管軸方向に間隔を開けて複数の固結体を形成して、既設埋設管の重量を増大せしめることにより、液状化に伴う既設埋設管の浮き上りを抑制する既設埋設管の液状化対策工法において、前記既設埋設管の上方の当該既設埋設管から離れた位置の両側に、ほぼ対称にかつ管軸方向に間隔を開けて設置した複数の注入管より注入材を注入すると共に、注入材の注入時間よりも土中におけるゲル化時間を長くすることにより、または注入材の先端部の浸透先端部のゲル化時間が注入完了時においても流動性が持続されるように注入することにより、既設埋設管の上部、両側部および底部に注入材を流下浸透固結させて、注入材の流下浸透固結範囲内に既設埋設管を含むように、かつ既設埋設管と一体化した、液状化時にも安定した形状の固結体を形成することを特徴とする既設埋設管の液状化対策工法。
- 液状化が予想される地盤内に設置された既設埋設管の周辺部に、既設埋設管の管軸方向に間隔を開けて複数の固結体を形成して、既設埋設管の重量を増大せしめることにより、液状化に伴う既設埋設管の浮き上りを抑制する既設埋設管の液状化対策工法において、既設埋設管の上方の当該既設埋設管から離れた位置の両側に、対称にかつ既設埋設管の管軸方向に間隔を開けて設置した複数の注入管より注入材を注入すると共に、注入材を既設埋設管の上部、両側部および底部に流下浸透固結させて、注入材の流下浸透固結範囲内に既設埋設管を含むように、かつ鉛直方向に長軸を有し、既設埋設管と一体化した固結体を形成することを特徴とする既設埋設管の液状化対策工法。
- 請求項1または2記載の液状化対策工法において、既設埋設管と一体化した固結体の重心が埋設管の重心より下方に位置するように固結体を形成することを特徴とする液状化対策工法。
- 請求項1〜3のいずれかひとつに載の既設埋設管の液状化対策工法において、埋設管の延長方向に所定間隔をあけて複数の注入管を設置して、以下(1),(2),(3)のいずれかの方法で該注入管から前記埋設管の周辺部に注入材を注入して該埋設管と埋戻し土中の固結体を一体化して、地震による浮き上がりを抑制するように注入材の注入を行い、かつ安全率F=(管と固結土にかかる重力)/(管と固結土にかかる浮力)を設定して、埋設管延長方向の固結体の固結量と、固結体間の間隔を設定し、前記安全率Fは以下(イ),(ロ)のように設定することによって浮き上がりを抑制することを特徴とする既設埋設管の液状化対策工法。
(1)埋設管を原地盤の非液状化層に定着させて地震時における既設埋設管の浮き上がりを抑制する方法。
(2)埋設管下の埋戻し土を固化して地震時に非液状化層の土が左右や上部に落ち込んで埋設管の浮き上がりを抑制する方法。
(3)埋設管の上面または側面を固化して埋設管と固結体を一体化して、埋設管と固結体に加わる重力を増やすことにより浮き上がりを抑制する方法。
(イ)周辺地盤も液状化する場合、
安全率 F≧0.7
(ロ)埋戻し部のみ液状化する場合、
(i)埋設管の上部を固結する場合、
安全率 F ≧0.7
(ii)埋設管と固結部を非液状化層の側面部、または/並びに底面部に定着させる場合、
安全率 F ≧0.6 - 請求項1〜4のいずれかひとつに記載の既設埋設管の液状化対策工法において、Fを以下のように設定することを特徴とする既設埋設管の液状化対策工法。
F(安全率)=(AVpipe+BVsolidified)/(CVpipe+CVsolidified)
=(A+B (Vsolidified/Vpipe))/( C+C (Vsolidified/Vpipe))
ただし、A:埋設管の密度、B:固結土の密度、C:液状化時の泥水の密度、管の体積:Vpipe、固化した土の体積:Vsolidified - 請求項1〜5のいずれかひとつに記載の既設埋設管の液状化対策工法において、固結体は、所定の間隔をおいて形成してなり、該固結体の形成は以下(1) (2),(3)のいずれかの方法によってなされることを特徴とする既設埋設管の液状化対策工法。
(1)埋設管の両側に設けた注入管から注入して、埋設管を原地盤の非液状化層に定着させる方法。
(2)埋設管の片側から注入して、埋設管下部の埋戻し土を固結して埋設管と固結体を一体化する方法。
(3)埋設管の上部に注入して、埋設管と固結体を一体化して埋設管と固結体にかかる重力を大きくする方法。 - 請求項1〜6のいずれかひとつに記載の既設埋設管の液状化対策工法において、埋設管の延長方向の固結量と固結体同士の間隔を安全率F≧0.7以上になるように定めることを特徴とする既設埋設管の液状化対策工法。
- 請求項1〜7のいずれかひとつに記載の既設埋設管の液状化対策工法において、線状に敷設された敷設物または線状に敷設された注入ライン、あるいは構造物の周辺部に沿って所定の間隔をあけて、複数の注入管を配置し、当該注入管は流路変換バルブを介し送液管と接続し、当該送液管は圧力・流量計を備えた注入ポンプと注入材貯蔵槽を備え、流路変換バルブを作動することにより、連続的に或は選択的に注入管への流路を切り換えて注入することを特徴とする既設埋設管の液状化対策工法。
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