JP6663053B2 - 地盤の液状化対策工法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤に注入管を建て込み、当該注入管を通して地盤に薬液（グラウト）を注入する薬液注入作業を繰り返し行い、もって地盤が液状化するのを抑制、あるいは防止する地盤の液状化対策工法に関するものである。

地盤の液状化対策工法としては、地盤に注入管を建て込み、当該注入管を通して地盤に薬液を浸透注入する薬液注入作業を繰り返し行う工法が存在する。しかしながら、この液状化対策工法は、多量の薬液を使用する工法であるため、施工費が高くなるとの問題を抱えている。

そこで、薬液の使用量を減らし、もって施工費を削減する工法として、意図的に未改良部を散在させる工法が提案されている（特許文献１参照）。この工法は、「改良対象砂地盤に挿入した注入管からの薬液注入により所定の体積の固化体を形成し、この固化体を上下左右方向および前後方向に重ね合わせて改良地盤を形成する工程において、前記注入管から薬液注入をせずに固化体と同じ体積の未改良部を改良地盤中に形成し、この未改良部を二つ以上連続させず、その上下左右および前後を固化体で囲む」とするものである。

しかしながら、この工法は、浸透固結物からなる固化体と同じ体積の未改良部を形成するとするものであるため、薬液の使用量を半分程度にすることができるに過ぎない。したがって、薬液の使用量を更に減らすことができる液状化対策工法の提案が期待されている。

特開２００７−２１７９７９号公報

本発明が解決しようとする主たる課題は、薬液の使用量を著しく減らすことができる地盤の液状化対策工法を提供することにある。

この課題を解決するための本発明は、次の通りである。
〔参考となる発明１〕
地盤に注入管を建て込み、当該注入管を通して前記地盤に薬液を注入する薬液注入作業を、繰り返し行う地盤の液状化対策工法であって、
前記薬液の注入を、割裂注入で、かつ注入圧力を周期的に変動させる動的注入で行い、
前記注入管の建込みを、前記地盤の左右方向及び前後方向にそれぞれ所定の間隔をあけて行う、
ことを特徴とする地盤の液状化対策工法。

〔参考となる発明２〕
前記注入管の建込みを、下記（Ａ）及び下記（Ｂ）の条件を満たすように行う、
参考となる発明１に記載の地盤の液状化対策工法。
（Ａ）前記地盤の左右方向及び前後方向に関しては、作業領域及び不作業領域が相互に隣接する。
（Ｂ）前記地盤の斜め方向に関しては、前記作業領域が連続する。
ここで前記作業領域とは、前記注入管の建込み位置から前記所定の間隔の１／４離れた位置を四辺が通る仮想正方形によって囲まれた領域をいう。前記不作業領域とは、前記作業領域に該当しない領域をいう。

〔請求項１記載の発明〕
地盤に注入管を建て込み、当該注入管を通して前記地盤に薬液を注入する薬液注入作業を行う地盤の液状化対策工法であって、
前記薬液の注入を、割裂注入で行い、
前記割裂注入を、注入圧力を周期的に変動させる動的注入で行うことで、前記注入圧力が下がった際に注入した薬液のゲル化が進み、その後、注入圧力が高まるとゲル化が進んで閉塞した薬液に続けて注入された薬液がぶつかり前記地盤の既に閉塞した割裂箇所以外に新たな割裂が形成されるものとする、
ことを特徴とする地盤の液状化対策工法。
〔請求項２記載の発明〕
前記注入管の建込みを、前記地盤の左右方向及び前後方向にそれぞれ所定の間隔をあけて行う、
請求項１に記載の地盤の液状化対策工法。
〔請求項３記載の発明〕
前記薬液の注入率が２％〜１５％となるように前記所定の間隔を設定する、
請求項２に記載の地盤の液状化対策工法。
ここで前記薬液の注入率は、「当該薬液の注入量（Ｌ）／対策の対象となる地盤の容積（ｍ³）×１００」である。

〔参考となる発明３〕
前記薬液注入作業を、単相式の二重管ストレーナ工法で行う、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。

〔請求項４記載の発明〕
前記薬液の動的注入を、流量波形の振幅が３０％〜１００％のサイン波及びパルス波の少なくともいずれか一方となるように行う、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。

〔請求項５記載の発明〕
前記薬液の動的注入を、周波数が０．０１Ｈｚ〜０．５Ｈｚとなるように行う、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。

〔請求項６記載の発明〕
前記薬液として、ゲルタイムが前記動的注入の０．１周期〜３周期に該当する薬液を使用する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。

〔請求項７記載の発明〕
前記薬液として、ゲルタイムが２．５〜４０ｓｅｃの薬液を使用する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。

〔参考となる発明４〕
前記薬液として、ゲルタイムが当該薬液０．５Ｌ〜５Ｌ（Ｌは薬液の注入量を示す）の注入時間に該当する薬液を使用する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。

〔請求項８記載の発明〕
前記薬液として、２液以上を混合する混合型の薬液で、かつ混合時の粘度が１ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓの薬液を使用する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。

〔参考となる発明５〕
前記薬液として、懸濁型の薬液で、かつメジアン径１μｍ以上の粒子濃度が２００ｋｇ／ｍ³〜７６０ｋｇ／ｍ³の薬液を使用する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。

〔参考となる発明６〕
前記薬液は、
（１）高炉スラグ又は前記高炉スラグを含むセメントと、消石灰とを主体とする第１の液
（２）水ガラスを主体とする第２の液
の両液を接触させたものである、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。

〔参考となる発明７〕
地盤に注入管を建て込む前に行う地盤の削孔において、削孔水を１０Ｌ／ｍｉｎ以上で吐出する請求項１記載の地盤の液状化対策工法。

〔参考となる発明８〕
前記薬液注入作業の一部を、高圧噴射攪拌作業に替えて行う、
請求項１に記載の地盤の液状化対策工法。
ここで前記高圧噴射攪拌作業とは、前記地盤に前記注入管に変えて回転ロッドを建て込み、当該回転ロッドを回転させつつ硬化材を噴射させて柱状の改良体を造成する作業をいう。

〔参考となる発明９〕
前記薬液注入作業及び前記高圧噴射撹拌作業の少なくとも一方の作業後において、当該作業により形成された削孔にモルタル、セメントミルクおよび薬液の少なくともいずれか一つを置換充填する、
参考となる発明８に記載の地盤の液状化対策工法。
ここで前記薬液は、
（１）高炉スラグ又は前記高炉スラグを含むセメントと、消石灰とを主体とする第１の液
（２）水ガラスを主体とする第２の液
の両液を接触させたものである。

本発明によると、薬液の使用量を著しく減らすことができる地盤の液状化対策工法となる。

注入管の建込み位置、及び脈状固結物の広がりを説明するための概念図である。 第１の例に係る注入管の建込み位置を説明するための概念平面図（１）、第２の例に係る注入管の建込み位置を説明するための概念平面図（２）、及び第３の例に係る注入管及び回転ロッドの建込み位置を説明するための概念平面図（３）である。 第２の例に係る注入管の建込み位置を説明するための概念断面図（１）、及び第３の例に係る注入管及び回転ロッドの建込み位置を説明するための概念断面図（２）である。 液状化対策前の地盤と液状化対策後の地盤のＮ値を示したグラフである。 液状化対策前の地盤と液状化対策後の地盤のＮ値を示したグラフである。

次に、発明を実施するための形態を説明する。
本形態に係る地盤の液状化対策工法においては、図１に示すように、地盤Ｇに注入管１０を建て込み、当該注入管１０を通して地盤Ｇに薬液を注入する。この薬液の注入は、割裂注入で、かつ注入圧力を周期的に変動させる動的注入で行う。ここで割裂注入とは、注入圧により地盤が割裂し、そのなかに注入材が侵入して薬液の脈を形成し、その脈が地盤中に伸びていく注入形態をいう。

従来の工法においては、薬液の注入を浸透注入で行っていたため、薬液の使用量を十分に減らすことができなかった。すなわち、浸透注入では、地盤間隙の全てを薬液に置換する必要があるため、改良対象地盤の容積の４０％程度の注入率を要していた。これに対し、本形態の工法においては、非浸透薬液を意図的に割裂注入する（地盤Ｇの弱い部分に裂け目を形成する等しながら脈状に、あるいは面状に注入する）ことで、地盤密度を上昇させ、対液状化性能を向上させる。そのため、薬液の必要量は改良対象地盤の容積の１０％程度となり、浸透注入と比べて、薬液量を減らすことができる。

また、薬液の注入を割裂注入で行うと、脈状固結物（ホモゲル）Ｓが形成されるところ、この脈状固結物Ｓの強度は、例えば、材令２８日で２０００ｋＮ／ｍ²以上にまで高めることができる。したがって、本形態の工法によると、いわば地盤Ｇ中に木の枝が延びた状態、あるいは格子が組まれた状態になり、地盤Ｇの液状化抵抗を向上することができる。しかも、薬液の割裂注入に伴って地盤Ｇが圧密化され、地盤Ｇ自体の強度が向上するため、地盤Ｇの液状化抵抗がより向上する。なお、従来の浸透注入によって形成された浸透固結物（サンドゲル）は、その強度が１００ｋＮ／ｍ²程度である。

さらに、本形態の工法においては、薬液の注入を動的注入で行うため、注入圧力が下がった際に、地盤Ｇに注入した薬液のゲル化が進む。そして、その後、注入圧力が高まると、ゲル化が進んだ薬液に、続けて注入された薬液がぶつかることになる。したがって、本形態のように割裂注入を動的注入で行うと、最初に割裂した脈が閉塞し、新たな割裂によって新たな脈が形成されるといった具合に脈が形成されることになるため、脈状固結物Ｓが極めて複雑な軌跡を描くようになる。結果、地盤Ｇ中にいわば木の枝が緻密に行き渡った状態となり、地盤Ｇの液状化抵抗がいっそう向上する。

本形態の工法においては、注入管１０を使用した薬液注入作業を、注入管１０の建込み位置を変えながら繰り返し行う。注入管１０の建込みは、例えば、第１の例である図２の（１）に示すように、地盤Ｇの左右方向及び前後方向にそれぞれ所定の間隔Ｌをあけて行う。この所定の間隔Ｌは、例えば、地盤Ｇの液状化抵抗をどの程度向上させるか等を考慮して設定することができる。

なお、現在、地盤Ｇの液状化抵抗をどの程度向上させるかについて詳細な取決め等は存在しない。しかしながら、今後は、地盤Ｇの用途、例えば、地盤Ｇの上に建物が存在するのか、道路や線路が敷設されているのか、滑走路が存在するのか、空き地に過ぎないのか、等を考慮して適宜決定されることが予想される。

以上の図２の（１）に示す形態等においても、薬液の注入を割裂注入で、かつ動的注入で行うことによる作用効果が奏せられる。しかるに、施工の対象となる地盤Ｇの全体に渡って液状化抵抗を均一に向上させるという観点からは、第２の例である図２の（２）に示すように、注入管１０の建込みを、下記（Ａ）及び下記（Ｂ）の条件を満たすように行うのが好ましい。

（Ａ）地盤Ｇの左右方向及び前後方向に関しては、作業領域Ｘ及び不作業領域Ｙが相互に隣接する。
（Ｂ）地盤Ｇの斜め方向に関しては、作業領域Ｘが連続する。
ここで作業領域Ｘとは、図１にも示すように、注入管１０の建込み位置から上記所定の間隔Ｌの１／４離れた位置を四辺が通る仮想正方形Ｄによって囲まれた領域をいう。また、不作業領域Ｙとは、作業領域Ｘに該当しない領域をいう。なお、上記左右方向や前後方向、斜め方向は、特定の方向を意味するものではなく、地盤Ｇの表面に沿った相対的な方向である。

これら（Ａ）及び（Ｂ）の条件を満たさない前者の形態（図２の（１）の形態等）においては、左右方向及び前後方向に不作業領域Ｙが連続する完全不作業領域Ｙ１が存在することになる。このような形態であっても、前述した通り、割裂注入、かつ動的注入であることによる最低限の作用効果は得られるが、完全不作業領域Ｙ１部分の液状化抵抗が相対的に弱くなる。したがって、上記（Ａ）及び（Ｂ）の条件を満たす後者の形態（図２の（２）の形態）によるのがより好ましい。

また、上記（Ａ）及び（Ｂ）の条件を満たす後者の形態によると、薬液の種類や注入量、注入速度等を適宜制御する等によって、図３の（１）にも示すように、地盤Ｇの斜め方向に関して相互に隣接する注入管１０を通して注入された脈状固結部Ｓが、相互に絡み合う状態とすることができる（この脈状固結物Ｓが絡み合う部分を、符号Ｗで示す。）。したがって、後者の形態によると、地盤Ｇの液状化抵抗をよりいっそう向上させることができる。

なお、この例から明らかなように、作業領域Ｘと、薬液の注入領域（あるいは脈状固結物Ｓが形成された領域）とは異なる領域となる可能性がある。作業領域Ｘとは、単に上記のようにして定義された領域に過ぎない。同様に、不作業領域Ｙと、薬液が注入されていない領域（あるいは脈状固結物Ｓが形成されていない領域）とは異なる領域となる可能性がある。

本形態の液状化対策工法においては、上記所定の間隔Ｌをどの程度とするかは特に限定されない。ただし、薬液の注入率が２％〜１５％となるように当該所定の間隔Ｌを設定するのが好ましく、１０％となるように所定の間隔Ｌを設定するのがより好ましい。

なお、薬液の注入率は、「当該薬液の注入量（Ｌ）／対策の対象となる地盤の容積（ｍ³）×１００」である。したがって、薬液の注入率は、所定の間隔Ｌを変化させることによって変化させることができるほか、注入管１０の建込み位置ごとの薬液の注入量を変化させることによっても変化させることができる。つまり、所定の間隔Ｌを長くし、あるいは各建込み位置における薬液の注入量を減らすと、注入率が下がることになる。他方、所定の間隔Ｌを短くし、あるいは各建込み位置における薬液の注入量を増やすと、注入率が上がることになる。

本発明者等は、所定の間隔Ｌを１．５ｍに設定し、試験の対象となる地盤全体に対する薬液の注入率を１０％として薬液注入試験を行った。この試験の結果、地盤のＮ値が上昇することが確認された。また、この地盤に対して、バイブロを用いた簡易液状化試験を行ったところ、液状化現象は発生しなかった。

（薬液（グラウト））
地盤Ｇに注入する薬液としては、硬化剤（Ａ液）及び反応剤（Ｂ液）を混合するタイプの薬液を使用することができる。硬化剤としては、例えば、セメントスラリー、セメントベントナイトスラリー、スラグスラリー、スラグセメントスラリー等を使用することができる。また、反応剤としては、例えば、水ガラス溶液、アルミニウム塩溶液等を使用することができる。

ただし、割裂かつ動的注入を行う本形態の薬液としては、２液以上を混合する混合型の薬液、あるいは懸濁型の薬液を使用するのが好ましく、スラグセメントスラリー（Ａ液）と水ガラス溶液（Ｂ液）とを混合するタイプの瞬結性懸濁型の可塑性グラウトを使用するのがより好ましい。この可塑性グラウトは、スラグにアルカリが反応して硬化する薬液であり、可塑性及び恒久性を有している。したがって、動的注入による効果がいかんなく発揮され、脈状固結物を複雑に形成することができる。

混合型の薬液は、混合時の粘度が１ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓであるのが好ましい。混合時の粘度が高過ぎると、注入の際にかかる抵抗が大きくなり過ぎ、注入圧力、割裂する力も大きくなり過ぎるため、複雑な脈を形成するに適さなくなる。なお、混合時の粘度が低すぎると粒子濃度を低くすることになるため、割裂注入ではなく浸透注入になってしまうおそれがある。

また、懸濁型の薬液は、メジアン径１μｍ以上の粒子を基準とする粒子濃度が２００ｋｇ／ｍ³〜７６０ｋｇ／ｍ³であるのが好ましい。粒子濃度が高過ぎると、薬液の注入口付近において砂層にマッドフィルムが形成されてしまい、地盤Ｇを割裂せず、地盤Ｇ全体を押してしまうため、固結物が球状、あるいは厚い板状になり、脈状にならなくなるおそれがある。

前記メジアン径（「中位径」）は、例えば以下の方法を用いて定める。詳述すると、粒径が５００ミクロン以上の場合は、ＪＩＳ Ｍ ８８０１ 石炭試験方法に記載された方法でふるい分けをし、ふるい分け結果をロジンラムラー分布で表し、積算質量（ふるい上）が５０％に相当する時の粒子径をメジアン径(Ｄ₅₀)として定める。また、脱水物の粒径が５００ミクロン未満の場合は、レーザー回折式粒度分布測定装置（例えば、商品名ＳＡＬＤ−３１００、島津製作所社製）を用いて粒度分布を測定し、累積体積が５０％に相当する時の粒子径をメジアン径(Ｄ₅₀)として定める。なお、メジアン径を求める際に用いる分散媒はＩＰＡであり、超音波を用いて分散を行う。

なお、薬液には、必要に応じて、分散剤、強度促進剤、増粘剤等の添加剤を配合することもできる。

ところで、前述したように、動的注入によると、注入圧力が下がった際に地盤Ｇに注入した薬液のゲル化が進み、当該ゲル化が進んだ薬液に続けて注入した薬液がぶつかることになるため、脈状固結物Ｓが極めて複雑な軌跡を描くようになる。しかるに、薬液のゲルタイム（ゲル化時間）が長過ぎると、薬液のゲル化が十分に進まず、脈状固結物Ｓを複雑化するのに適さなくなる。また、地盤の改良範囲を限定することができない。さらに、脈状固結物Ｓの厚みが薄く、圧密効果が優れない。他方、ゲルタイムが短過ぎると、地盤への変位の影響が大きくなりやすい。また、脈状固結物Ｓが広がりにくく、脈状固結物Ｓが形成されづらい。さらに、注入口付近に薬液が留まり、球状、あるいは厚い板状の固結物になりやすくなる等の問題が生じる。

以上のことから、薬液としては、ゲルタイムが動的注入の０．１周期〜３周期に該当する薬液（例えば、１周期が２０秒の場合は、ゲルタイムが２秒〜１分の薬液）、あるいはゲルタイムが当該薬液０．５Ｌ〜５Ｌの注入時間（１０Ｌ／分の場合、ゲルタイムが３〜１８秒）に該当する薬液を使用するのが好ましい。

動的注入では、最大吐出時のエネルギーが高く、この最大吐出時に脈状固結物Ｓが形成される。薬液を１回吐出することにより、幅１０ｃｍ〜５０ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ〜１ｃｍの板状の脈状固結物Ｓが形成されると仮定すると、脈状固結物Ｓの到達距離は、以下の式（１）により表すことができる。
（式１）
脈状固結物到達距離（ｃｍ）＝薬液ゲルタイム（ｓｅｃ）×最大吐出流量（Ｌ／ｍｉｎ）×１〜２

地盤を均質に改良するため、隣り合う注入管１０の間隔（ピッチ）を１〜４ｍにすることが好ましい。したがって、要求される脈状固結物到達距離は、５０ｃｍ〜２００ｃｍとなる。

また、最大吐出量は、薬液の費用を抑えるとともに、急激に地盤が変位することを抑制するために、５〜２０Ｌ／ｍｉｎにすることが好ましい。

したがって、前記式１に脈状固結物到達距離と最大吐出量の前記値を代入することで、薬液の好ましいゲルタイムは２．５〜４０ｓｅｃが求められる。

また、薬液の強度発現が速い場合は、一つの脈状固結物Ｓを形成した後、ゲルタイム以降に別の新たな脈状固結物Ｓを形成する。しかし、本発明に用いる前記薬液は、強度発現が遅いため、ゲルタイム以降も塑性変形し、数サイクル同じ脈状固結物Ｓで押し続けるため、脈状固結物Ｓの厚みが増す。脈状固結物Ｓがあまりにも厚くなると、地盤変位に繋がるが、脈状固結物Ｓの厚さが数センチであれば、圧密効果は高くなり、液状化抑止効果が高くなる。したがって、強度発現の観点から考えると、ゲルタイムを２．５〜２０ｓｅｃにすることが好ましい。

なお、ゲルタイムが２．５ｓｅｃより短い瞬結薬液は、注入孔の周りに多数の脈状固結物Ｓを形成し、それが一塊となる。そして、注入孔付近で地盤が大きく変位するため、好ましくない。

（注入方法）
薬液注入作業は、二重管ロッドで削孔し、当該二重管ロッドを使用して薬液を注入する単相式の二重管ストレーナ工法によって実施するのが好ましい。従来の液状化対策工法においては、前述したように薬液の浸透注入が行われており、一般的に、二重管ダブルパッカー工法が採用されていた。しかしながら、本形態における薬液注入作業は、薬液の注入を割裂注入で行うため、単相式の二重管ストレーナ工法によることができる。二重管ストレーナ工法によると、二重管ダブルパッカー工法による場合と比べて施工費を大幅に抑えることができる。

地盤Ｇに薬液を注入するにあたっては、スラグセメントスラリー等のＡ液と水ガラス溶液等のＢ液とを二重管内に別々に送液し、当該二重管の先端で合流させても（２ショット方式）、二重管の口元等において合流させても（１．５ショット方式）よい。

薬液の注入圧力は、例えば、０．１〜３．０ＭＰａの範囲で変化させることができる。また、薬液の注入速度は、１Ｌ／分〜１８Ｌ／分とすることができる。薬液の注入圧力を極端に弱くし、あるいは注入速度を極端に遅くすると、薬液が注入孔付近で固結して、注入孔付近の地盤が隆起するなどの著しい地盤変位が生じるとともに、液状化対策効果が低減するおそれがある。また、薬液の使用量を増加させる必要が生じるおそれもある。

（動的注入）
本形態の液状化対策工法は、薬液の動的注入を行うものであるが、注入圧力を常に変動する必要はない。例えば、注入開始段階や注入終了段階等において、注入圧力を一時的に一定とすることもできる。また、２液（Ａ液及びＢ液）を混合するタイプの薬液を使用する場合は、２液それぞれについて注入圧力を周期的に変動させればよい。さらに、例えば、特開２００８−２３１９０７号公報等に開示されるように、長波の注入圧力の周期的変動に、短波の注入圧力の周期的変動を重畳した注入圧力の変動をもって薬液の注入を行うこともできる。

また、薬液の動的注入における流量の波形は、特に限定されず、例えば、サイン波、パルス波とすることができる。ただし、サイン波とした場合は、流量増大過程でのエネルギー上昇の温和であり、構造物等への影響が少ない等の作用効果を奏する。また、パルス波とした場合は、流量増大過程で瞬時にエネルギーが増幅し、割裂を起こしやすい等の作用効果を奏する。

また、注入圧力の振幅は、３０％〜１００％とするのが好ましい。このように振幅を大きくすることで緻密かつ複雑な脈を形成することができる。なお、この振幅とは、（流量下限÷流量上限）×１００を意味する。

さらに、動的注入は、周波数が０．０１Ｈｚ〜０．５Ｈｚとなるように行うのが好ましい。

（高圧噴射攪拌）
ところで、前述したように地盤Ｇの液状化抵抗をどの程度向上させるかは地盤Ｇの用途等を考慮して適宜決定される。したがって、地盤Ｇの用途によっては、液状化抵抗を大幅に向上させる必要がある場合も存在する。そこで、このような場合は、以上の薬液注入作業の一部を高圧噴射攪拌作業に替えて液状化対策を図るのが好ましい。

この高圧噴射攪拌作業（工法）とは、図２の（３）や図３の（２）に示すように、地盤Ｇに上記注入管１０に変えて回転ロッド２０を建て込み、当該回転ロッド２０を回転させつつセメントミルク等の硬化材を噴射させて柱状の改良体Ｔを造成する作業をいう。この点、本形態の薬液注入方法（作業）によると地盤Ｇ中に木の枝が延びた状態になると先に説明したが、この高圧噴射攪拌作業を併用する形態によると、改良体Ｔを木の幹とし、この幹から木の枝たる脈状固結物Ｓが延びた状態になる。したがって、地盤Ｇの液状化抵抗が極めて向上する。

この高圧噴射攪拌作業は、例えば、ＣＣＰ工法と同様の手順で進めることができる。

硬化材の噴射圧力は、例えば５ＭＰａ〜５０ＭＰａ、好ましくは４０ＭＰａとすることができる。また、回転ロッド２０の引上げ速度は、例えば、３０秒／ｍ〜６分／ｍ、好ましくは１分／ｍ〜３分／ｍとすることができる。このような噴射圧力及び引上げ速度で高圧噴射攪拌作業を行うことで、例えば、直径６００ｍｍ〜１０００ｍｍにも及ぶ改良体Ｔを造成することができる。なお、一般的なＣＣＰ工法においては、硬化材の噴射圧力が２０ＭＰａ、回転ロッドの引上げ速度が２分／ｍ〜６分／ｍとされており、直径３００ｍｍ〜５００ｍｍの改良体が造成されている。なお、回転ロッド２０の回転速度は、例えば、１０ｒｐｍ〜４０ｒｐｍとすることができる。

薬液注入作業（脈状固結物Ｓの造成）と高圧噴射作業（改良体Ｔの造成）とのいずれを先に行うかは特に限定されないが、高圧噴射作業を先に行う方が好ましい。高圧噴射作業を先に行って改良体Ｔを形成し、その後に薬液注入作業を行うことで、改良体Ｔと脈状固結物Ｓが一体となり、液状化抑止効果の相乗効果が得られるからである。また、薬液注入による脈状固結物Ｓが高圧噴射の切削力で破壊されることも防止できるからである。

また、既存の構造物の直下等における作業は、斜め打ち作業が容易な薬液注入作業による方が適している。したがって、構造物周りでは薬液注入作業を行うことを前提として、注入管１０及び回転ロッド２０の建込み位置を設定するのが好ましい。

（削孔）
本発明に係る液状化対策工法は、まず地盤を削孔し、その削孔孔に注入管を建て込む。この削孔作業において、削孔水の吐出量を１０Ｌ／ｍｉｎ以上にすることが好ましい。１０Ｌ／ｍｉｎ以上にすることで、薬液を注入する前に、削孔水で地盤を割裂させることができる。その結果、後に薬液を注入した際に、脈状固結物Ｓが形成されやすくなる。

また削孔時において、ロッドを下方へ押した際の削孔水の瞬間吐出圧力を０．２ＭＰａ以上にすることが好ましい。０．２ＭＰａ以上にすることで、削孔水の吐出量を１０Ｌ／ｍｉｎ以上にした場合と同様の効果を得ることができる。

（置換充填）
本形態においては、以上の薬液注入作業や高圧噴射撹拌作業後において、当該作業により形成された削孔孔に、モルタル、セメントミルクおよび薬液の少なくともいずれか一つを置換充填するとより好ましいものとなる。なお、前記薬液は、（１）高炉スラグ又は前記高炉スラグを含むセメントと、消石灰とを主体とする第１の液と（２）水ガラスを主体とする第２の液の両液を接触させたものである。そこで、次に、置換充填について説明する。

通常、薬液注入作業や高圧噴射撹拌作業後においては、当該作業により形成された削孔孔を固化する等の処理は行わない。しかるに、本形態においては、削孔孔をモルタルやセメントミルクで置換充填し、この置換充填により形成された固化体を、先立って形成された地盤中に存在する脈状固化体と連続する「幹」とすることで、地震波によるせん断変形の抵抗性を増加することができる。

なお、モルタル、セメントミルクおよび前記薬液の少なくともいずれか一つで置換する際に、削孔内に鉄筋やＨ鋼等の構造体を挿入すると、より強いせん断変形抵抗性を得ることができる。

次に実施例及び比較例を示し、本発明の効果を説明する。
（薬液試験）
本発明に用いる薬液と従来の薬液の比較試験を行った。
まず、本発明の実施例１として、下記表１のＡ液とＢ液をビーカー内で混合し、ゲル化させた。この混合薬液のゲルタイムは５秒〜８秒である。

次に、本発明の実施例２として、下記表２のＣ液とＤ液をビーカー内で混合し、ゲル化させた。この混合薬液のゲルタイムは８秒〜１２秒である。

そして、比較例として、下記表３のＥ液とＦ液をビーカー内で混合し、ゲル化させた。この混合薬液のゲルタイムは４０秒〜５０秒である。

前記実施例１、実施例２、比較例の各地盤のベーンせん断強度、換算一軸強度を表４に示す。ここに、ベーンせん断強度は、地盤工学会基準（ＪＧＳ １４１１−２００３）「原位置ベーンせん断試験方法」に基づいて行った。

実施例１と実施例２では、時間の経過に伴って、ベーンせん断強度が徐々に上がることが分かる。強度の上昇が緩やかであるため、割裂注入の脈状固結物Ｓを広範囲に広げることができる。

他方で比較例では、薬液が３０秒程度で固まらず、パッキング効果が弱いという問題がある。

また、１分から３分にかけて、ベーンせん断強度が急上昇している。このように急激な強度の発現が起きると、注入口まわりに薬液が固まってしまい、脈状固結物Ｓが広がりにくいという問題がある。さらに、注入口まわりの地盤が隆起し、地盤が変形してしまうという問題もある。

以上の結果から、Ａ液に消石灰や混和剤を含ませる形態が好ましいと解る。

（ピエゾドライブコーン試験）
また、本発明により液状化対策した地盤に対して、ピエゾドライブコーン試験を行った。この試験の詳細を下記に記す。なおピエゾドライブコーン（Ｐｉｅｚｏ Ｄｒｉｖｅ Ｃｏｎｅ、「ＰＤＣ」ともいう。）試験とは、地盤の貫入抵抗（Ｎ値）の計測と細粒分含有率（ＦＣ）の推定を原位置で行う地盤調査方法である。

なお、液状化対策において、動的注入の条件を振幅５０％、周期２０秒とした。

図４および図５に、液状化対策前の地盤と液状化対策後の地盤のＮ値を示した。なお、地盤を改良した領域は、深度３ｍ〜６ｍである。なお、計測した値は、深度０．５ｍごとに平均化して示している。また、前後方向または左右方向に隣り合う注入管１０の間隔（ピッチ）は、図４が１．５ｍ、図５が２．０ｍである。さらに、Ａ１およびＢ１は、前記所定の間隔Ｌの１／４離れた位置を指し、Ａ２およびＢ２は、斜め方向に隣り合う注入管の中点を指す。

液状化対策をした地盤は、対策前に比べて、全体的に換算Ｎ値が増加したことを確認できた。

本発明は、地盤に注入管を建て込み、当該注入管を通して地盤に薬液を注入する薬液注入作業を繰り返し行い、もって地盤が液状化するのを抑制、あるいは防止する地盤の液状化対策工法として適用可能である。

１０…注入管、２０…回転ロッド、Ｇ…地盤、Ｓ…脈状固結物、Ｔ…改良体、Ｘ…作業領域、Ｙ…不作業領域。

Claims (8)

1. 地盤に注入管を建て込み、当該注入管を通して前記地盤に薬液を注入する薬液注入作業を行う地盤の液状化対策工法であって、
   前記薬液の注入を、割裂注入で行い、
   前記割裂注入を、注入圧力を周期的に変動させる動的注入で行うことで、前記注入圧力が下がった際に注入した薬液のゲル化が進み、その後、注入圧力が高まるとゲル化が進んで閉塞した薬液に続けて注入された薬液がぶつかり前記地盤の既に閉塞した割裂箇所以外に新たな割裂が形成されるものとする、
   ことを特徴とする地盤の液状化対策工法。
2. 前記注入管の建込みを、前記地盤の左右方向及び前後方向にそれぞれ所定の間隔をあけて行う、
   請求項１に記載の地盤の液状化対策工法。
3. 前記薬液の注入率が２％〜１５％となるように前記所定の間隔を設定する、
   請求項２に記載の地盤の液状化対策工法。
   ここで前記薬液の注入率は、「当該薬液の注入量（Ｌ）／対策の対象となる地盤の容積（ｍ³）×１００」である。
4. 前記薬液の動的注入を、流量波形の振幅が３０％〜１００％のサイン波及びパルス波の少なくともいずれか一方となるように行う、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。
5. 前記薬液の動的注入を、周波数が０．０１Ｈｚ〜０．５Ｈｚとなるように行う、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。
6. 前記薬液として、ゲルタイムが前記動的注入の０．１周期〜３周期に該当する薬液を使用する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。
7. 前記薬液として、ゲルタイムが２．５〜４０ｓｅｃの薬液を使用する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。
8. 前記薬液として、２液以上を混合する混合型の薬液で、かつ混合時の粘度が１ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓの薬液を使用する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤の液状化対策工法。

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