JP6679287B2

JP6679287B2 - 地中構造物の液状化対策工法

Info

Publication number: JP6679287B2
Application number: JP2015231429A
Authority: JP
Inventors: 守正森; 嘉昭西森; 章小島
Original assignee: Takenaka Civil Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Takenaka Civil Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2035-11-27
Also published as: JP2017096045A

Description

この発明は、地中に埋設される共同溝や地下道路等の線状の地中埋設構造物（以下、地中構造物と略す。）の液状化対策工法の技術分野に属し、更にいえば、液状化による地盤被害が懸念される地盤（軟弱地盤）内に構築された既設共同溝に対し、柱列式の地盤改良壁によって液状化を防止する技術に関する。

前記地中構造物のうち、例えば既設の共同溝を対象とした液状化対策としては、ディープウェルによる地下水位低下工法や排水機能付き鋼材による間隙水圧消散工法など、浮力による浮き上がり防止を目的とした工法がある。また、地盤改良や鋼矢板などを適用し、有効応力の違いによる周辺地盤からの回り込みによる浮き上がり防止を目的とした工法もある。

具体的に、図４は、深層混合処理工法により既設共同溝Ａの浮き上がりを防止する技術を示している。この技術は、前記周辺地盤からの回り込みに起因した浮き上がりを抑止するべく、既設共同溝Ａの延長方向両側に沿って深層混合処理工法による改良壁ａ、ａを造成するものである。

また、図５は、鋼矢板を用いて既設共同溝Ａの浮き上がりを防止する技術を示している。この技術は、既設共同溝Ａの直下地盤の液状化を抑止し、前記周辺地盤からの回り込みに起因した浮き上がりを抑止するべく、既設共同溝Ａの両側に排水ドレーン付きの鋼矢板ｂ、ｂを打設するものである。

さらに、特許文献１には、図６に示したように、既成の鋼矢板ｃ、ｃにより山留めを行い、構造物（共同溝）Ａの底版まで掘削したのち、前記鋼矢板ｃ、ｃの背面にドレーン材ｆ、ｆを設置するとともに、前記構造物Ａと鋼矢板ｃとの間に流動化処理土ｇを埋め戻すことを特徴とする線状構造物の液状化対策工法が開示されている（請求項１の記載参照）。

特開平７−１２７０４５号公報

図４に係る深層混合処理工法を採用した技術によれば、造成した改良体ａの地震時の外的安定性を満たすには底面摩擦力が必要なため、既設共同溝Ａの両側に構築する改良体ａの改良幅をそれぞれ５．７ｍに設定する等、非常に広範囲にわたる改良が必要になる。そのため、工期が長引き、コスト高になるほか、狭隘な場所では実施に難渋する課題がある。

図５に係る鋼矢板ｂを採用した技術によれば、鋼矢板ｂを連続させて施工するので、共同溝Ａ以外の地中埋設物が干渉する場合は実施できない（又は施工に難渋する）課題がある。また、浮力による浮き上がりに対しては、鋼矢板ｂに突起等を設置して対応するが、手間がかかりコスト高となる課題もある。

特許文献１に係る工法によれば、鋼矢板ｃを利用しているため、やはり構造物（共同溝）Ａ以外の地中埋設物が干渉する場合は実施できない（又は施工に難渋する）課題がある。

本発明は、上述した背景技術の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、液状化時の地中構造物に対する浮き上がりを防止すると共に、既設共同溝等の地中構造物以外の地中埋設物が干渉する場合でも採用でき、狭隘な場所でも効率よく施工できる地中構造物の液状化対策工法を提供することにある。

上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る地中構造物の液状化対策工法は、地中構造物の延長方向両側に沿って、高圧噴射撹拌工法で改良径の小さい改良体を、柱列状に非液状化層へ到達するまで、かつ、前記地中構造物に一部ラップするように付着させて構築し、前記改良体の内部に芯材を建て込む工程を繰り返し行うことにより、前記改良体と芯材とからなる合成杭を連続させた地盤改良合成壁を造成すると共に、隣接する前記合成杭の前記地中構造物寄りの接円部分をボーリングした跡にドレーン材を設置することを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した地中構造物の液状化対策工法において、前記改良体の改良径は、１．０〜２．５ｍ程度に設定することを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した地中構造物の液状化対策工法において、前記芯材は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼等の鋼材とすることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載した地中構造物の液状化対策工法において、地中構造物は、共同溝や地下道路であることを特徴とする。

請求項１〜４に記載した発明に係る地中構造物の液状化対策工法によれば、以下の効果を奏する。
１）地中構造物の延長方向両側に沿って、改良体と芯材とからなる強度・剛性に優れた合
成杭を連続させた地盤改良合成壁を造成するので、既設共同溝等の地中構造物に対する付着力（拘束力）を十分に発揮でき、液状化時の地中構造物に対する浮力による浮き上がり、および周辺地盤からの回り込みに起因した浮き上がりを未然に防止することができる。
２）改良体（合成杭）にドレーン材による排水機能を付加した構成とすることにより、地中構造物に悪影響を及ぼす液状化地盤内の間隙水圧の上昇を抑止すると共に、消散させることができるので、液状化防止にさらに寄与する。
３）高圧噴射撹拌工法を採用するので、地中構造物以外の地中埋設物が干渉する場合や、狭隘な場所でも効率よく施工できる。

本発明の液状化対策工法を共同溝（既設共同溝）に適用した場合を概略的に示した立断面図である。図１の共同溝の周辺部を拡大して示した立断面図である。図１の部分平面図である。従来技術を示した立断面図である。異なる従来技術を示した立断面図である。さらに異なる従来技術を示した立断面図である。

以下に、本発明に係る地中構造物の液状化対策工法の実施形態を図面に基づいて説明する。
ちなみに本実施例では、地中構造物として、電気、電話、ガス、水道等のライフラインを地下に埋設するために構築された既設の共同溝に適用した場合を示している。

図１〜図３は、本工法による柱列式の地盤改良壁（地盤改良合成壁）による液状化対策が施された共同溝１を示している。
本工法は、先ず、地盤７の中に埋設された共同溝１の延長方向両側に沿って、高圧噴射撹拌工法により円柱状の改良体２を柱列状に施工する地盤改良を行うとともに、前記改良体２の内部に芯材（例えば、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼等の鋼材）３を建て込む工程を繰り返し行うことにより、前記改良体２と芯材３とからなる合成杭を連続させた地盤改良合成壁４を造成する。
ちなみに、本実施例に係る共同溝１の横幅は４８０ｃｍ程度を想定しているが勿論これに限定されず、種々の形態の地中構造物に適用できる。

前記高圧噴射撹拌工法は、小型（効率性重視）又は超小型（設置性重視）の噴射式地盤改良機により、固化材を高圧で噴射し地盤７を掘削（削孔）しながら混合撹拌する工法である。本実施例では、平面方向からみて、前記共同溝１を避けた位置にガイド管を設置し、ロッドを鉛直方向に貫入し（図示略）、隣接する共同溝１の延長方向側面と一部分がラップするように付着させた改良体２を非液状化層６に十分に到達する深さ（例えば、液状化層より５ｍ程度深い、地面から１８ｍ程度の深度）まで造成することにより、当該共同溝１との一体化を図っている。

ちなみに、改良体２の形態は、図示例に限定されず、施工する地盤改良機等に応じ、外径、外形、又は本数等、適宜変更可能である。改良体２の打設順序は、１本又は複数本おきに打設して適時にその間を間詰めする手法で施工してもよいし、片押しで施工してもよい。ただし、各改良体２が所定の強度を発現するまでの間に速やかに前記芯材３を建て込む必要がある。

前記改良体２は、その改良径Ｓ（外径φ）が１.０〜２.５ｍ程度（本実施例では２．０ｍ）に形成されている。これは、従来の深層混合処理工法における改良幅（例えば、５．７ｍ）よりもはるかに小さい。よって、狭隘な場所でも施工可能である。本発明に係る改良体２は、根入れ部分の受動抵抗により地震力に対して抵抗する杭設計とみなすことができるので、底面の滑動抵抗を確保する必要がなく、もって、改良径Ｓを小さく（１.０〜２.５ｍ程度に）設定できるのである。

本工法は、上記構成の改良体２に、さらに前記芯材（図示例ではＨ形鋼）３を非液状化層に十分に到達する深さ（図示例では改良体２と同程度の深さ）まで建て込むことによって強度・剛性に優れた合成杭、ひいては地盤改良合成壁４を造成する。前記合成壁４としたことにより共同溝１に対する付着力（拘束力）がさらに増大するので、液状化時の浮き上がりを未然に防止できる。
すなわち、改良径が小さい改良体２だけでは、地震時に発生する浮力による浮き上がりや回り込み、及び地震時に発生する土水圧に対して安定性を十分に確保することはできないが、芯材３を建て込んで一体化して強度・剛性が増大された合成杭、ひいては地盤改良合成壁４を実現することにより、前記安定性を十分に確保できるので、液状化時の浮き上がりを未然に防止することができるのである。
また、高噴射撹拌工法により構築される改良体２は、地中構造物（既設共同溝）１以外の地中埋設物が存在する場合であっても、鋼矢板で実施する場合とは異なり、当該埋設物を避けて改良体２を連続的に構築できる等、柔軟に施工できる。

このように、図３の平面図に示した共同溝１の両側において、一列状に構築した隣り合う合成杭（改良体２、２）同士が一部ラップすることはもちろん、付着力（拘束力）の増大を図るべく、当該共同溝１と一部ラップするように構築することにより、地中構造物の延長方向全長にわたり当該合成杭を連続させた地盤改良合成壁４を造成する。

本工法は、次に、前記工程の後に又は略並行して、所定の強度（設計基準強度。一例として、一軸圧縮強度が３０００ｋＮ／ｍ^２）を発現した隣接する合成杭（改良体２）の共同溝１寄りの接円部分Ｐ（図３参照）をボーリングマシンによりボーリングした跡（部位）に、ペーパードレーン等のドレーン材５をほぼ鉛直方向に設置し、砕石等で埋め戻している。
前記ドレーン材５は、図１に示したように、共同溝１の両側から下方に設置される。具体的に、ドレーン材５の下端部は、液状化層を貫通する程度（本実施例では念のため、非液状化層より１ｍ程度以深）の深さから、上端部は、地下水位に相当する深さまで設けられている。
このように、ドレーン材５による排水機能を付加した構成とすることにより、共同溝１に悪影響を及ぼす液状化地盤７内の間隙水圧の上昇を抑止すると共に、消散させることができるので、共同溝の直下地盤の液状化をさらに抑止し、ＦＬ値（判定値）を低減させることで合成杭に発生する断面力を小さくすることができる。

なお、前記ドレーン材５は、共同溝１の直下地盤の排水を目的とするので、可能な限り、共同溝１に近づけた構成（図示例では、共同溝１側面にほぼ密着させた状態）で実施することが好ましい。また、図示例に係る前記ドレーン材５は、隣接する合成杭同士の接円部分のすべてに設けて実施しているが、１つ置きに設ける等、構造設計に応じて適宜設計変更可能である。

以上、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
例えば、本工法は、共同溝のほか、地下道路、地下鉄道等のいわゆる線状の地中埋設構造物に対しても同様に実施できる。

１地中構造物（共同溝）
２改良体
３芯材（Ｈ形鋼）
４地盤改良合成壁
５ドレーン材
６非液状化層
７地盤（液状化層）
Ｓ改良径
Ｐ接円部分

Claims

地中構造物の延長方向両側に沿って、高圧噴射撹拌工法で改良径の小さい改良体を、柱列状に非液状化層へ到達するまで、かつ、前記地中構造物に一部ラップするように付着させて構築し、前記改良体の内部に芯材を建て込む工程を繰り返し行うことにより、前記改良体と芯材とからなる合成杭を連続させた地盤改良合成壁を造成すると共に、隣接する前記合成杭の前記地中構造物寄りの接円部分をボーリングした跡にドレーン材を設置することを特徴とする、地中構造物の液状化対策工法。
前記改良体の改良径は、１．０〜２．５ｍ程度に設定することを特徴とする、請求項１に記載した地中構造物の液状化対策工法。
前記芯材は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼等の鋼材とすることを特徴とする、請求項１又は２に記載した地中構造物の液状化対策工法。
前記地中構造物は、共同溝や地下道路であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載した地中構造物の液状化対策工法。