JP7135188B2

JP7135188B2 - 地盤補強工法

Info

Publication number: JP7135188B2
Application number: JP2021155401A
Authority: JP
Inventors: 栄一馬場; 雅孝豊田; 真神村
Original assignee: 日建ウッドシステムズ株式会社
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2022-09-12
Anticipated expiration: 2041-09-24
Also published as: JP2022058226A

Description

本発明は、狭い住宅地における軟弱な地盤の地盤補強工法に関する。

密集した狭い住宅地における軟弱な地盤の補強工法として、矩形形状を有する２枚のシートを、互いに直交するように重ね合わせて敷設し、それぞれのシートの相対する二端部を固定手段で地盤に固定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、地盤の沈下に伴ってシート端部の固定端に発生する張力によって、建物自重を打ち消す力を発生させ、軟弱地盤上で建物の沈下を抑制している。

特開２００４－１１６１５６号公報

しかしながら、従来技術によれば、地盤の沈下量が大きくなるほど、シート端部の固定端に発生する張力が大きくなる。従って、腐植土等の圧縮性の高い軟弱地盤で、沈下量が想定したものよりも大きい場合、発生する張力によってシート端部の固定が維持できなくなってしまう。この場合、シートによって地盤の沈下を抑止できなくなり、不同沈下事故が発生してしまうという問題点があった。

現行のＧＲＲシート工法では、大きな沈下が発生する地盤では、適用することがないので、端部固定を簡略化している。このため、沈下量が大きくなることが予想される地盤にＧＲＲシート工法を適用すると、前述と同様に沈下を抑止することが困難になることが予想される。一方、グラウト注入による沈下抑制は従来から実施されているが、基礎底面全面にグラウトを充填することが一般的で、グラウト材が過剰に注入される傾向にあった。

本発明は斯かる課題に鑑みてなされたもので、上記課題を解決し、沈下量が大きい軟弱地盤であっても、不織布の敷設によって地盤の沈下を効果的に抑止することができる地盤補強工法を提供することにある。

本発明の地盤補強工法は、基礎直下の砕石層内に敷設した不織布によって、基礎端部直下付近に集中するせん断応力に抵抗させることで支持力増大効果を図る地盤補強工法であって、地盤の地盤強度を所定の層厚ごとに測定する地盤強度測定工程と、前記地盤にかかる土圧を前記層厚ごとに算出する土圧算出工程と、前記地盤強度と前記土圧とを前記層厚ごとに比較することで、圧密層を特定する圧密層判定工程と、グラウトの注入によって前記地盤の補強を行うグラウト注入工程と、前記不織布を敷設する不織布敷設工程と、を備え、前記圧密層の層数が予め設定された層閾値を超える場合、前記グラウト注入工程を実施した後に、前記不織布敷設工程を実施し、前記圧密層の層数が前記層閾値以下である場合、前記グラウト注入工程を実施することなく、前記不織布敷設工程を実施することを特徴とする。
さらに、本発明の地盤補強工法において、前記グラウト注入工程は、前記地盤の沈下量が前記不織布の敷設による地盤補強で想定している範囲に収まるまで低減することを目的として実施しても良い。
さらに、本発明の地盤補強工法において、対象構造物の自重、基礎底面積と、前記圧密層の層数と、各圧密層での前記地盤強度及び前記土圧とに基づいて、前記グラウトを注入する区間を決定するグラウト注入区間決定工程を備えても良い。

本発明によれば、沈下量が大きい軟弱地盤であっても、グラウト注入工程によって地盤の沈下量を不織布の敷設による地盤補強で想定している範囲に収まるまで低減させるため、不織布の敷設によって地盤の沈下を効果的に抑止することができるという効果を奏する。

本発明に係る地盤補強工法の実施の形態のフローチャートである。図１に示す地盤強度（Ｐｃ）の計測例及び土圧（σＶ’）の算出例を示す図である。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

本実施の形態の地盤補強工法は、図１を参照すると、地盤強度測定工程として、地盤強度として圧密降伏応力：Ｐｃ（ｋＮ／ｍ^２）を所定の層厚ごとに測定すると共に（ステップＳ１０１）、荷重算出工程として、深度ごとの地盤へかかる土圧として有効上載圧：σＶ’（ｋＮ／ｍ^２）を算出する（ステップＳ１０２）。

地盤強度（Ｐｃ）の測定は、例えば、スクリューウエイト貫入試験（以下、ＳＷＳ試験と称す）を用いて、所定の深度（例えば、１０ｍ）まで実施する。ＳＷＳ試験では、スクリューポイントをつけたロッドに段階的に荷重かけて地盤に貫入させる。そして、上限荷重（１００ｋｇ）かけても貫入しなくなったら、次にロッドを回転させて、貫入させる。軟弱地盤の場合は、荷重をかけただけで沈んでいき、固い地盤ほど貫入させるのにロッドの回転数が多くなる。これを所定長（例えば、７５ｃｍ）のロッドを継ぎ足しながら、貫入させるのに要した荷重、回転数を記録していき、記録した荷重及び回転数を層厚ごと（例えば、２５ｃｍごと）の地盤強度（Ｐｃ）に換算する。

土圧（σＶ’）は、対象構造物（建物）の自重と地盤の自重とに基づいて算出する。なお、地盤の自重は、地盤強度の測定によって判明した土質によって推定可能である。土圧（σＶ’）は、深度が深くなるほど地盤の自重によって大きな値となる。

次に、地盤強度（Ｐｃ）と土圧（σＶ’）の比（Ｐｃ／σＶ’）と、１よりも大きい予め設定された調整値αとを比較し、比（Ｐｃ／σＶ’）が調整値αを下回っている層厚があるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。なお、比（Ｐｃ／σＶ’）の算出に用いる土圧（σＶ’）は、例えば、層厚ごとの平均値を用いることができる。

ステップＳ１０３で比（Ｐｃ／σＶ’）が調整値αを下回っている層厚がない場合、すなわち、全ての層厚で比（Ｐｃ／σＶ’）が調整値α以上の場合、地盤補強が必要なしと判断し、地盤補強が実施することなく作業を終了する。

例えば、図２に示す例では、３ｍ～４.５ｍの６つ層厚でＰｃ＜α×σＶ’となっているため、ステップＳ１０３でＹｅｓと判断される。以下、比（Ｐｃ／σＶ’）が調整値αを下回っている層厚を圧密層と称す。なお、圧密層は、建物荷重によって大きな沈下が生じる可能性が高い正規圧密粘性土層と考えられる地層である。

ステップＳ１０３で比（Ｐｃ／σＶ’）が調整値αを下回っている圧密層がある場合、圧密層の層厚数が予め設定された層閾値（例えば、２層）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４で圧密層の層数が層閾値（例えば、２層）以下である場合、不織布敷設工程として、シート部材である不織布の敷設による地盤補強を実施し（ステップＳ１０５）、全工程の作業を終了する。

ステップＳ１０５の不織布敷設工程では、まず、対象構造物の基礎となる地面を所定の深さに堀削し、露出した底面を振動ローラー等で転圧し、底面が均一な根切りを作成する。次に、根切りの底面上に割栗石又は砕石を所定厚さに撒き出す。次に、割栗石又は砕石の層上で振動ローラー等を走行させ、割栗石又は砕石の層の表面を均一にすると共に敷き固めて、第１の砕石層を形成する。

次に、第１の砕石層上に、不織布を敷設する。不織布は、一軸延伸で繊維強化されたポリプロピレン製の長繊維を四層加熱プレスし、各繊維の交点を融解接着したスパンボンド製不織布であり、矩形形状を有している。不織布は、複数を重ね合わせて敷設すると好適であり、複数枚の不織布を互いに直交するように重ね合わさせ敷設するとより好適である。

不織布の端部処理は、鉄筋、鉄パイプ等の棒状部材と、Ｕ字金具等の固定部材とを用いて、棒状部材に不織布の端部を巻きつけ、固定部材によって棒状部材を地盤に固定する。本実施の形態では、不織布の端部を捨てコンクリートを打設することなく地盤に固定する。これにより、地盤の沈下に伴って不織布の固定端に発生する張力によって、対象構造物の自重を打ち消す力を発生させ、軟弱地盤上で対象構造物の沈下を抑制する。

なお、捨てコンクリートを用いて不織布の端部を固定した方が不織布の固定端に発生するより大きな張力に対応することができる。しかし、本実施の形態では、ステップＳ１０４での判断で、地盤の沈下量、すなわち不織布の固定端に発生する張力の上限を制限することができるため、捨てコンクリートを用いることがない、簡便な固定方法を採用することが可能になる。

次に、敷設した不織布の上に割栗石又は砕石を所定厚さに敷き詰め、最後に振動ローラー等で割栗石又は砕石の層の表面を敷き固めて、不織布敷設工程を終了する。不織布敷設工程により、基礎直下の砕石層内に不織布が敷設される。そして、基礎直下の砕石層内に敷設された不織布によって、基礎端部直下付近に集中するせん断応力に抵抗させることで支持力増大効果を得られる。

ステップＳ１０４で圧密層の層数が層閾値（例えば、２層）を超える場合、グラウト注入区間決定工程として、対象構造物の自重と、基礎底面積と、圧密層の層数と、各圧密層での地盤強度（Ｐｃ）及び土圧（σＶ’）とに基づいて、薬液であるグラウトを注入する区間（間隔）を決定する（ステップＳ１０６）。なお、グラウトの注入は地表面から下方に－１．５ｍ以下に設定し、グラウトの注入量は、直径３ｍの球体の体積の１％以上とする。また、グラウト注入箇所は、最大間隔４ｍとし、建物隅角部には必ず注入箇所を設けると良い。そして、グラウト注入深度は、例えば、地表面（基礎底面）から下方に１．５ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍの５深度とする。

他の箇所で実施した試験結果によって、圧密層の層数と、各圧密層での地盤強度（Ｐｃ）及び土圧（σＶ’）とに基づいて、グラウトを注入する区間を算出する計算式や対応表を用意しておく、そして、ステップＳ１０６では、まず、計算式や対応表を用いて、圧密層の層数と、各圧密層での地盤強度（Ｐｃ）及び土圧（σＶ’）とに基づいて、グラウトを注入する区間を決定する。

次に、グラウト注入工程として、ステップＳ１０６で決定した注入箇所数及び注入量でグラウトを注入し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０５に至って不織布の敷設による地盤補強を実施する。

なお、グラウト注入による効果の確認は、ＳＷＳ試験では困難である。従って、計算式や対応表を設定する試験結果では、事前調査とグラウト注入後の事後調査とで、せん断波速度計測、ＳＷＳ試験、物理試験１式（土粒子密度、粒度、含水比、湿潤密度、液性・塑性）、一軸圧縮強さ、圧密試験との詳細にデータを収集し、現場ではグラウト注入による効果を確認することなく、規定の施工方法でグラウトが注入された地盤は、所定の品質を有することする。

また、本実施の形態では、ステップＳ１０３において、比（Ｐｃ／σＶ’）が調整値αを下回っている層厚がない場合に地盤補強が必要なしと判断したが、ステップＳ１０５の不織布敷設工程、すなわち従来のシート工法を実施して地盤補強を行うようにしても良い。

さらに、ステップＳ１０３において、地盤強度（Ｐｃ）と土圧（σＶ’）の比（Ｐｃ／σＶ’）が調整値αよりも小さい値に予め設定された第１閾値を下回る層厚がある場合、圧密層の層数に拘わらず、ステップＳ１０６のグラウト注入区間決定工程と、Ｓ１０７のグラウト注入工程と、Ｓ１０５の不織布敷設工程とを実施するようにしても良い。そして、比（Ｐｃ／σＶ’）が第１閾値よりもさらに小さい値に予め設定された第２閾値を下回る層厚がある場合には、本発明の地盤補強工法自体を採用不可としても良い。

以上のように、ステップＳ１０４では、圧密層の層数と層閾値（例えば、２層）とを比較することで、不織布の敷設による地盤補強のみで対応可能か、グラウト注入と不織布の敷設とによる地盤補強が必要かを判断している。すなわち、圧密層の層数が層閾値以下の場合、地盤の沈下量が不織布の敷設による地盤補強で想定している範囲（以下、不織布補強想定沈下量と称す）に収まると判断する。換言すると、圧密層の層数と比較する層閾値は、圧密層の層数が層閾値以下の場合、地盤の沈下量が不織布補強想定沈下量に収まる値に設定されている。

また、圧密層の層数が層閾値を超える場合、地盤の沈下量が不織布補強想定沈下量を超えると判断し、ステップＳ１０７でグラウト注入による地盤補強を実施した後、ステップＳ１０５で不織布の敷設による地盤補強を実施する。従って、ステップＳ１０７でのグラウト注入は、地盤の沈下量が不織布補強想定沈下量に収まるまで低減することを目的とする。これにより、従来の支持力補強のためのグラウト注入に比べ、基礎底面全体にグラウトを注入する必要はなく、注入箇所数、注入量も抑制することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態は、
基礎直下の砕石層内に敷設した不織布によって、基礎端部直下付近に集中するせん断応力に抵抗させることで支持力増大効果を図る地盤補強工法であって、地盤の地盤強度（Ｐｃ）を所定の層厚ごとに測定する地盤強度測定工程と、地盤にかかる土圧（σＶ’）を層厚ごとに算出する土圧算出工程と、地盤強度（Ｐｃ）と土圧（σＶ’）とを層厚ごとに比較することで、圧密層を特定する圧密層判定工程と、グラウトの注入によって地盤補強を行うグラウト注入工程と、前記不織布を敷設する不織布敷設工程と、を備え、前記圧密層の層数が予め設定された層閾値を超える場合、前記グラウト注入工程を実施した後に、前記不織布敷設工程を実施し、前記圧密層の層数が前記層閾値以下である場合、前記グラウト注入工程を実施することなく、前記不織布敷設工程を実施する。
この構成により、沈下量が大きい軟弱地盤であっても、グラウト注入工程によって地盤の沈下量を不織布の敷設による地盤補強で想定している範囲に収まるまで低減させるため、不織布によって地盤の沈下を効果的に抑止することができる。また、グラウト注入は、地盤の沈下量が不織布補強想定沈下量に収まるまで低減することを目的としているため、従来の支持力補強のためのグラウト注入に比べ、基礎底面全体にグラウトを注入する必要はなく、グラウトを注入する区間も抑制することができる。

さらに、本発明の地盤補強工法において、対象構造物の自重、基礎底面積と、前記圧密層の層数と、各圧密層での地盤強度（Ｐｃ）及び土圧（σＶ’）とに基づいて、前記グラウトを注入する区間を決定するグラウト注入区間決定工程を備えても良い。
この構成により、グラウトを注入する区間の決定方法を明確化することができ、作業効率が向上する。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

Ｐｃ地盤強度
σＶ’ 土圧

Claims

基礎直下の砕石層内に敷設した不織布によって、基礎端部直下付近に集中するせん断応力に抵抗させることで支持力増大効果を図る地盤補強工法であって、
地盤の地盤強度を所定の層厚ごとに測定する地盤強度測定工程と、
前記地盤にかかる土圧を前記層厚ごとに算出する土圧算出工程と、
前記地盤強度と前記土圧とを前記層厚ごとに比較することで、圧密層を特定する圧密層判定工程と、
グラウトの注入によって前記地盤の補強を行うグラウト注入工程と、
前記不織布を敷設する不織布敷設工程と、を備え、
前記圧密層の層数が予め設定された層閾値を超える場合、前記グラウト注入工程を実施した後に、前記不織布敷設工程を実施し、
前記圧密層の層数が前記層閾値以下である場合、前記グラウト注入工程を実施することなく、前記不織布敷設工程を実施することを特徴とする地盤補強工法。
前記グラウト注入工程は、前記地盤の沈下量が前記不織布の敷設による前記地盤の補強で想定している範囲に収まるまで低減することを目的として実施することを特徴とする請求項１記載の地盤補強工法。
対象構造物の自重、基礎底面積と、前記圧密層の層数と、各圧密層での前記地盤強度及び前記土圧とに基づいて、前記グラウトを注入する区間を決定するグラウト注入区間決定工程を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の地盤補強工法。