JP7461211B2 - 地盤改良工法 - Google Patents

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本発明は、地盤改良工法に関する。
既設の鉄道盛土の支持地盤が地震時に液状化すると、盛土による上載圧で液状化地盤が側方流動し、盛土に大きな沈下が発生する。
このような沈下を防ぐための液状化対策としては様々な工法があるものの、営業線の鉄道盛土の支持地盤に適用できる工法は、現地制約条件などにもよるが現状ほぼ薬液注入に限られている。特許文献１には、盛土等の直下にある地盤の半楕円状の範囲を、薬液注入等により地盤改良することが記載されている。
特開2004-360248号公報
通常の薬液注入工法により地盤改良を行う場合、地盤中の間隙水を薬液に置換するため大きな注入圧をかけて薬液を注入する必要があり、注入圧により盛土上の軌道が隆起する恐れがある。上がってしまった軌道設備を下げる作業は、下がってしまった軌道設備を上げる作業に比べてかなり大変なものとなる。
その他、通常の薬液注入工法により地盤改良を行う場合、地盤改良範囲の全面改良を行うには大きなコストがかかるという課題もある。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、好適に地盤改良を行うことのできる地盤改良工法を提供することを目的とする。
前述した課題を解決するための本発明は、盛土の下方の地盤を改良する地盤改良工法であって、前記盛土の下方の地盤を囲むように、内外二重の固化体による止水壁を薬液注入工法により形成し、前記止水壁と、前記止水壁の底部を閉じる遮水層とにより囲まれた地盤改良範囲で揚水を行った後、薬液を前記地盤改良範囲内で流下させ、前記薬液を前記地盤改良範囲の全平面に下方から順に充填して薬液水位を上昇させてゆき、この際、前記盛土の上面から前記地盤改良範囲に注入管を挿入し、前記注入管の下端から前記薬液を前記地盤改良範囲内へと流下させ、薬液水位を上昇させるに当たって、薬液水位が前記注入管の下端に達したところで前記注入管を引き上げる作業を繰り返すことを特徴とする地盤改良工法である。
本発明では、地盤改良範囲の側方に止水壁を設け、止水壁と遮水層に囲まれた地盤改良範囲について揚水を行った後、薬液注入を行うので、薬液は地盤改良範囲内を自然流下して下方から充填される。従って、薬液注入時の注入圧を低減または無くすことができ、注入圧による盛土上の軌道等の隆起を無くすことができる。また揚水後の地盤改良範囲に薬液を注入するので薬液の流動性も高く、地盤改良範囲の全面改良をより確実に行うことができ、且つ薬液注入のための注入管等を設ける箇所も少なくて済むのでコスト低減、工期短縮につながる。
前記遮水層は、例えば地盤の不透水層であり、前記止水壁は前記不透水層に下端が達するように設けられる。
適当な深さの位置に不透水層が存在する場合、止水壁をその下端が不透水層に達するように設け、不透水層を前記の遮水層として利用することができる。
前記薬液は、例えば緩結性の薬液である。
薬液としてゲルタイム（固化時間）を長くした緩結性の薬液を用いることで薬液が流下中に固化することがなく、また薬液自体の流動性も高まるので、薬液を地盤改良範囲に好適に充填することができる。
前記盛土の上には、例えば鉄道の軌道または道路が設けられる。
本発明の地盤改良工法は、注入管等を設ける箇所が少なくて済むことから、盛土上を鉄道の軌道や道路として供用しながら工事を行うのに適している。
本発明により、好適に地盤改良を行うことのできる地盤改良工法を提供することができる。
地盤２を示す図。 止水壁１０を構築する工程について説明する図。 止水壁１０を示す図。 地盤改良範囲Ａの揚水を行う工程について説明する図。 薬液４を充填する工程について説明する図。 薬液４を充填する工程について説明する図。 薬液４を充填する工程について説明する図。 遮水層１０ａを示す図。
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る地盤改良工法を実施する地盤２を示す図である。地盤２では、砂質土層などの透水層２１の直下に粘性土層などの不透水層２２が存在する。
地盤２の上には盛土１が存在する。盛土１は台形状であり、その上には例えば鉄道の軌道１００が設けられる。ただし、盛土１の上に道路が設けられる場合もあり、その他の施設や設備、例えば河川堤防等が設けられる場合もある。また盛土１の形状も台形に限らない。
本実施形態の地盤改良工法では、盛土１の下方の透水層２１の地盤改良を行うものとし、まず図２に示すように、透水層２１の地盤改良範囲Ａの側方に止水壁１０を構築する。止水壁１０は、その下端が不透水層２２に達するように構築される。
止水壁１０は通常の薬液注入工法により構築できる。すなわち、透水層２１に挿入したロッド（不図示）の孔からシリカ等の固化材による薬液を透水層２１に注入して球状の固化体１１を形成する。固化体１１は鉛直方向に複数形成し、これら複数の固化体１１を上下にラップさせる。本実施形態では止水性を確保するため内外二重に固化体１１を形成し、内外の固化体１１もラップさせることで止水壁１０を構築する。
図３は止水壁１０の配置を平面において示した図であり、本実施形態では止水壁１０が平面において地盤改良範囲Ａを囲むように構築される。地盤改良範囲Ａは、止水壁１０とその底部を閉じる不透水層２２（遮水層）により箱型に囲まれることとなる。
本実施形態では、次に、図４（ａ）に示すように、止水壁１０と不透水層２２で囲まれた地盤改良範囲Ａを盛土１から削孔して地盤改良範囲Ａに揚水管２０を挿入し、この揚水管２０を介して図４（ｂ）に示すように地盤改良範囲Ａの地下水を揚水する。これにより、地盤改良範囲Ａを不飽和地盤とする。
そして、図５に示すように地盤改良範囲Ａに注入管３０を挿入し、注入管３０を介して薬液４を地盤改良範囲Ａに注入する。地盤改良範囲Ａは揚水により不飽和地盤となっているので、注入圧をかけずとも薬液４は地盤改良範囲Ａ内を自然に流下し、地盤改良範囲Ａの下方から順に薬液４が充填されてゆく。
なお、薬液４には止水壁１０と同様、シリカ等の固化材が用いられるが、この固化材はゲルタイム（固化時間）を例えば１日以上と長くした緩結性のものとする。ゲルタイムの増減は、シリカ等に混合する硫酸量の増減により実現できる。
地盤改良範囲Ａは止水壁１０と不透水層２２で囲まれているので、薬液水位は徐々に上がってくる。本実施形態では図６（ａ）に示すように薬液水位が注入管３０の下端に達したところで図６（ｂ）に示すように注入管３０を引き上げて薬液４の注入を続行し、以下これを繰り返すことで図７に示すように地盤改良範囲Ａの上部まで薬液４が充填されれば作業を終了する。地盤改良範囲Ａの上部まで薬液４が充填されたことは、例えば地盤改良範囲Ａに別途設けた観測孔（不図示）を用いて確認することができる。
以上説明したように、本実施形態では、地盤改良範囲Ａの側方に止水壁１０を設け、止水壁１０と不透水層２２に囲まれた地盤改良範囲Ａについて揚水を行った後、薬液注入を行うので、薬液４は地盤改良範囲Ａ内を自然流下して下方から充填される。従って、薬液注入時の注入圧を低減または無くすことができ、注入圧による盛土１上の軌道１００の隆起を無くすことができる。
また本実施形態では揚水後の地盤改良範囲Ａに薬液４を注入するので薬液４の流動性も高く、地盤改良範囲Ａの全面改良をより確実に行うことができ、且つ地盤２等を削孔して注入管３０等を設ける箇所も少なくて済むのでコスト低減、工期短縮につながる。また注入管３０等を設ける箇所が少なくて済むことから、盛土１上を鉄道の軌道１００や道路として供用しながら工事を行うのに適している。
さらに、薬液４としてゲルタイムを長くした緩結性の薬液４を用いることで、薬液４が地盤改良範囲Ａの流下中に固化することがなく、また薬液４自体の流動性も高まるので、薬液４を地盤改良範囲Ａに好適に充填することができる。
しかしながら、本発明の地盤改良工法は上記の実施形態に限ることはない。例えば本実施形態では地盤改良範囲Ａが止水壁１０と不透水層２２に囲まれているが、不透水層２２が深い位置にある場合などでは、図８に示すように、固化体１１による遮水層１０ａを止水壁１０の底部を閉じるように設け、止水壁１０と遮水層１０ａで地盤改良範囲Ａが囲まれるようにしてもよい。
一方、適当な深さの位置に不透水層２２が存在する場合、前記の実施形態のように、止水壁１０をその下端が不透水層２２に達するように設けるだけで、地盤改良範囲Ａを止水壁１０と不透水層２２で囲うことができ、施工が簡単になる。
また、本実施形態では止水壁１０を固化体１１により構築したが、止水壁１０は固化体１１によるものに限らない。例えばシートパイルなどの壁材を透水層２１に挿入して止水壁として用いてもよい。止水壁１０の平面形状なども地盤改良範囲Ａに応じて定められ、特に限定されない。
また揚水管２０や注入管３０の配置、本数なども特に限定されない。例えば図５の例では、１本の注入管３０を、盛土１の幅方向（図５の左右方向に対応する）の中間部分に設けているが、注入管３０は盛土１の幅方向に間隔を空けて複数本設けてもよく、また軌道１００等の状況によっては注入管３０を鉛直方向から傾斜させて設けることも考えられる。その他、注入管３０を軌道方向（図５の紙面法線方向に対応する）に設ける本数なども、上記と同様に適宜定められる。これらは揚水管２０についても同様である。
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１：盛土
２：地盤
４：薬液
１０：止水壁
１０ａ：遮水層
１１：固化体
２０：揚水管
２１：透水層
２２：不透水層
３０：注入管
１００：軌道
Ａ：地盤改良範囲

Claims (3)

  1. 盛土の下方の地盤を改良する地盤改良工法であって、
    前記盛土の下方の地盤を囲むように、内外二重の固化体による止水壁を薬液注入工法により形成し、
    前記止水壁と、前記止水壁の底部を閉じる遮水層とにより囲まれた地盤改良範囲で揚水を行った後、
    薬液を前記地盤改良範囲内で流下させ、前記薬液を前記地盤改良範囲の全平面に下方から順に充填して薬液水位を上昇させてゆき、この際、
    前記盛土の上面から前記地盤改良範囲に注入管を挿入し、前記注入管の下端から前記薬液を前記地盤改良範囲内へと流下させ、
    薬液水位を上昇させるに当たって、薬液水位が前記注入管の下端に達したところで前記注入管を引き上げる作業を繰り返すことを特徴とする地盤改良工法。
  2. 前記薬液は緩結性の薬液であることを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法。
  3. 前記盛土の上に鉄道の軌道または道路が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地盤改良工法。
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