JPH09189025A - 液状化対策工法及び圧密式穿孔機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無排土で孔を形成するとともに、地中内に孔
を形成することによる地盤強度の低下を防止しながら、
既設構造物に対して液状化対策を行う。 【解決手段】 鞘管６が圧密式穿孔機１により牽引され
た状態で圧密式穿孔機１を既設構造物直下の地中内に進
行させ、圧密式穿孔機１により地中内に孔１０を形成し
た後、孔１０内に鞘管６をそのまま残した状態で圧密式
穿孔機１を後退させて孔内１０から取り出し、次に鞘管
６内にドレン管８を挿入した後鞘管６を地中から引き抜
くか、あるいは鞘管６の先端に掘削錐１４を脱着可能に
取り付け、鞘管６の後方に配した衝撃式推進機１２によ
り鞘管６を既設構造物直下の地中に圧密状態で押し入れ
孔１０を形成した後に、鞘管６内にドレン８管を挿入
し、次に掘削錐１４は地中に残したまま鞘管６を地中か
ら引き抜くようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明の液状化対策工法は
地震の際等に地盤内に生ずる過剰間隙水圧を地表面に直
接出して、地盤全体の液状化を防止するようにしたもの
であり、特に既設構造物に対して有効な液状化対策を行
うことを可能としたものである。なお、本出願において
構造物とは、一般の建築物は勿論のこと、石油タンク，
橋梁，岸壁，道路，鉄道線路等、各種のものを指す。

【０００２】そして、この発明の圧密式穿孔機は既設構
造物の地盤に対し、工事中及び工事後においても地盤強
度を低下させずに効率的に液状化対策工法を行うことを
可能としたものである。

【０００３】またこの発明で使用する衝撃式推進機は、
鞘管を地中に圧密状態で押し入れることができ、自走式
の圧密式穿孔機が進行困難な水中や水分の多い土砂中に
おいて特に有効なものである。

【０００４】

【従来の技術】従来の液状化対策工法としては鋼矢板に
よるせん断変形抑制工法や、グラベルドレーン工法等が
ある。

【０００５】鋼矢板によるせん断抑制工法とは、構造物
周囲の液状化のおそれのある層を鋼矢板でリング状に囲
み、鋼矢板リングにより地盤のせん断変形を抑制し、周
辺の過剰間隙水圧の伝播の防止及び側方流動の防止を図
って液状化を防止するようにしたものである。

【０００６】またグラベルドレーン工法とは、ケーシン
グアースオーガを回転して掘削，排土しながら所望深さ
貫入し、貫入後にケーシングアースオーガの上部より砕
石を投入して砕石を突き固めた後、ケーシングアースオ
ーガを引き抜いて地中にグラベルドレーン杭を形成する
ようにしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし鋼矢板によるせ
ん断抑制工法の場合には、作業に大型機械を必要とする
ため工事可能な場所が制限されてしまう。例えば、製油
所の石油タンク等は石油タンク同士の距離が接近してい
るため本工法を採用することは困難である。また、石油
タンクのような構造物に本工法を行うと、地震発生時、
鋼矢板でリング状に囲んだ周辺の沈下は勿論のこと、タ
ンク中央部が更に沈下率が大きいという問題もある。

【０００８】一方、グラベルドレーンもケーシングアー
スオーガの打設機は大型であり、やはり施工性が悪いと
いう問題点を有している。また、既設構造物に対して本
工法を実施する場合には、構造物周囲に対してしか実施
できず、構造物直下の過剰間隙水圧層に対して対策を講
じることはできなかった。

【０００９】すなわち、これらの問題点を解決するため
には、既設構造物に対して液状化対策を行うためには、
新築工事の地盤対策とは異なり、大型機械を使用せずに
工事を行うことができることが必要である。また既設構
造物に対し、工事により構造物が損傷を受けることがな
く、しかも直接有効となるような液状化対策を行うこと
が必要である。

【００１０】また、過剰間隙水圧層の水を地震の際に速
やかに排水するためには、構造物直下に多数のドレン管
を敷設しておくのが有効である。過剰間隙水圧層に対し
て十分な排出能力を確保できるようにドレン管を敷設し
ておく必要があり、そのためには構造物直下にくまなく
ドレン管を敷設するようにする必要がある。

【００１１】そして、既設構造物に対して工事を行う場
合、孔を形成するときに無排土で圧密で穿孔するように
すれば、地盤の締め固めを期待でき、しかも孔自体も強
度を有しているので、既設構造物の下に多数の孔を形成
することが可能となる。その上、孔内を砕石等で充填し
なくてもその孔の形状を維持でき、例えば、プラスチッ
ク製のメッシュ状のドレン管を挿入しておくだけで孔自
体は開放状態に保つことができ、大きな排水能力を確保
できることになる。

【００１２】他方、これらの工事を容易に行うために
は、孔の穿孔と同時に鞘管又はドレン管を敷設できれ
ば、工事の手数が省け好都合となる。また、圧密式穿孔
機に鞘管やドレン管を牽引させるようにして穿孔すれ
ば、一定深度まで穿孔後に、圧密式穿孔機を鞘管やドレ
ン管内を後退させることにより容易に圧密式穿孔機を孔
内から取り出すことができることになる。従って、行き
止まりの孔の形成も可能となる。

【００１３】一方、自走式の圧密式穿孔機は自己の反動
を利用して土砂中を進行する構造となっており、したが
って水中や水分の多い土砂中等穿孔機自体が周囲の土砂
によりしっかり保持されない状態では進行不能となり使
用できない。したがって、このような場所において圧密
式穿孔方法を実施するためには、衝撃式推進機を使用し
て鞘管を地上に設置した衝撃式推進機を利用して圧密状
態で地中に押し進めるのが有効である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明に係る液
状化対策工法は上記の課題を解決するために、構造物周
囲の地表面から構造物の下方に向けて、平面視略並行に
所望間隔を設けて（請求項１）、あるいは平面視放射状
に（請求項２）圧密式穿孔方法により複数の孔を形成
し、この孔にドレン管を布設したものである。また前記
請求項１又は請求項２に対し地表面に対し角度を変えて
複数の孔を形成し（請求項３）、あるいは形成した孔が
複数の地表面に連通するようにした（請求項４）もので
ある。

【００１５】そして、鞘管（請求項５）又はドレン管
（請求項６）が圧密式穿孔機により牽引された状態で圧
密式穿孔機を地中内に進行させて孔を形成し、あるいは
鞘管の先端に掘削錐を脱着可能に取り付け（請求項７）
又は鞘管の先端に掘削錐を取り付け（請求項８）、鞘管
の後方に配した衝撃式推進機により鞘管を地中に圧密状
態で押し入れて孔を形成し、これらの孔にドレン管を布
設するようにしたものである。

【００１６】また、鞘管が圧密式穿孔機により牽引され
た状態で圧密式穿孔機を地中内に進行させるとともに、
鞘管の後方に配した衝撃式推進機により鞘管を地中に圧
密状態で押し入れるようにした（請求項９）ものであ
る。

【００１７】一方この発明は圧密式穿孔機は上記の課題
を解決するために、圧密式穿孔機の中間より後方部分に
鞘管係合部を設け（請求項１０）、あるいは圧密式穿孔
機の中間より後方部分に、圧密式穿孔機前進時には鞘管
を牽引し、圧密式穿孔機後退時には鞘管をそのまま地中
に残し牽引しない段付係合部を設けた（請求項１１）も
のである。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、この発明に係る圧密式穿孔
機の一実施例を図面に基づいて説明する。１は圧密式穿
孔機本体であり、２は圧密式穿孔機１の筒部であり、３
は筒部２内のピストンの衝撃により飛び出すヘッド部で
ある。４は筒部２内のピストン駆動用の圧縮エアー供給
用のホースである。なお、圧密式の穿孔機であれば、圧
密式穿孔機自体の構造はこのような形式に限定するもの
ではなく、公知の各種構造形式のものが使用可能であ
る。

【００１９】５は圧密式穿孔機１の中間部より後方（図
示した例では筒部２の後部）に形成した鞘管係合部であ
り、図示した例では圧密式穿孔機１前進時には鞘管６を
牽引し、圧密式穿孔機１後退時には鞘管６をそのまま地
中に残し牽引しない鍔状の段付係合部となっている。

【００２０】鞘管係合部５を圧密式穿孔機１の中間部よ
り後方に設けるようにしたのは、実際に牽引位置を違え
て各種実験した結果、これらの位置において牽引してい
くのが前方位置で牽引していく場合よりもスムーズで効
率が良かったからである。すなわち、圧密式穿孔機１本
体が鞘管６よりできるだけ外部に露出し、圧密式穿孔機
１本体が直接土に接する距離が長い方が掘削能力が高く
なるためである。

【００２１】７は鞘管６に形成した係合部であり、圧密
式穿孔機１の鞘管係合部５と係合するようにしてある。
また、鞘管６の係合部７の先端部はテーパー状に形成
し、地中内に入りやすいような形状のものを使用する。
鞘管６としては各種素材のパイプを使用することができ
るが、例えば電設管等の亜鉛引鋼管やＦＲＰ管等を使用
できる。

【００２２】なお、鞘管６を使用せずに圧密式穿孔機１
でドレン管８を直接牽引していく場合には、ドレン管８
の先端部を鞘管６と同様に係合部となるようにする。

【００２３】また、使用するドレン管８としては、例え
ば合成樹脂製等のメッシュ状のパイプや、金属等のパイ
プに多数の透孔を形成したもの、あるいは金属線等によ
りパイプ状に形成したフレームに適当なメッシュ材を配
設したパイプ等が使用できる。

【００２４】

【実施例】次に、この発明に係る液状化対策工法を上述
した本発明に係る圧密式穿孔機を用いて説明する。

【００２５】［実施例１］図６及び図７は石油タンクの
設置部に液状化対策工法を実施した状態を示したもので
あり、液状化対策層の深さは１．５ｍ〜６．０ｍであ
る。９は直径１０ｍの石油タンクである。

【００２６】石油タンク９の両側に幅１．６ｍ、深さ
１．０ｍの排水溝１０を掘削して設け、この排水溝１０
から石油タンク９の地下に向けて前記した圧密式穿孔機
１により図示したような孔１１を形成する。孔１１の直
径は、掘削する場所の地盤や孔の本数により適当に選択
することができるが、例えば直径１００ｍｍのドレン管
８を最終的に敷設する場合には、孔１１の直径は１３０
ｍｍ位とする。

【００２７】図示した例では、１．１４２ｍ間隔でそれ
ぞれの箇所に石油タンク９の左右から水平面に対し１２
度、１９度、２５度、３１度、３６度、４４度、６０度
の角度で深さ６．０ｍまで直線状の孔１１を形成する。

【００２８】なお、地中内に形成する孔の角度は適当に
選択でき、水平面に対し５度〜９０度位の範囲で任意に
決定すればよいが、既設構造物の地下に形成する場合に
は１０度〜９０度位が適切である。これら孔の角度や深
さは工事箇所の各種条件により適当に選択することがで
きる。

【００２９】なお、孔１１を形成してドレン管８を敷設
する具体的方法を図１〜図５に基づいて説明する。ま
ず、図１に示すように鞘管６が圧密式穿孔機１により牽
引された状態で圧密式穿孔機１を石油タンク９の地下に
進行させ、圧密式穿孔機１により地下に孔１１を形成し
た後、図２に示すように孔１１内に鞘管６をそのまま残
した状態で圧密式穿孔機１を後退させて孔１１内から取
り出し、図３に示すように鞘管６が孔１１内に残るよう
にする。

【００３０】次に、図４に示すように鞘管６内にドレン
管８を挿入した後、鞘管６を地中から引き抜き、図５に
示すように孔１１内にドレン管８が敷設された状態とす
る。あるいは、圧密式穿孔機１により直接ドレン管８を
牽引していくようにしてもよい。

【００３１】［実施例２］図８及び図９は大型石油タン
クの設置部に液状化対策工法を実施した状態を示したも
のであり、８は直径１７．００ｍの石油タンクである。
１．５ｍ〜９．０ｍの深さに液状化対策層がある場合で
あるが、基本的には実施例１と同様である。

【００３２】［実施例３］図６及び図７は石油タンクの
設置部に、形成した孔１１が全て左右の地表面に連通す
るようにした液状化対策工法を実施した状態を示したも
のであり、９は直径１０ｍの石油タンクである。

【００３３】実施例１と同様に石油タンク９の両側に幅
１．６ｍ、深さ１．０ｍの排水溝１０を掘削して設け、
この排水溝１０から石油タンク９の地下に向けて前記し
た圧密式穿孔機１により図示したような曲線状の孔１１
を形成する。

【００３４】図示した例では、１．１４２ｍ間隔でそれ
ぞれの箇所に左右から石油タンク９中央部において深さ
１．５ｍ、３．０ｍ、４．５ｍ、６．０ｍに達する４本
の曲線状の孔１１を形成する。孔１１が左右の地表面に
連通するようにしておくと、それだけ排水能力が高まる
とともに、孔１１を曲線状とすることにより、石油タン
ク９下部の地中内においては孔１１を水平に近い状態に
形成できるのでそれだけ過剰間隙水圧層に接する長さを
長くでき、より一層排水能力が高まる。

【００３５】また、孔１１穿孔時に圧密式穿孔機１を最
大深度部からいちいち取り出す必要がなく、圧密式穿孔
機１１が地表面に戻って来るまで一方向から連続して穿
孔作業を行うことができる。なお、本実施例に図示した
ような配置形状にドレン管８を構造物構築前の地盤に予
め敷設しておくことも液状化対策として有効なものであ
る。この場合には圧密式穿孔機を使用しなくても工事可
能である。

【００３６】なお、上記実施例は石油タンクに対する液
状化対策工法について説明したが、本発明は石油タンク
に限らず各種一般構造物、例えば高層建築物や集合住宅
等は勿論のこと、橋梁，岸壁，道路，鉄道線路等に対し
ても施工できる。

【００３７】また、上記実施例においては石油タンクを
挟んで対向する左右から平面視並行の孔を一定間隔をお
いて形成するようにしたが、一定箇所から平面視放射状
に孔を形成してもよい。あるいは、構造物の形状や工事
箇所の地形によっては、複数箇所から構造物の下の地中
に向けて孔を形成するようにしてもよい。

【００３８】［実施例４］次に、衝撃式推進機を使用す
る場合の実施例を図１２及び図１３に基づいて説明す
る。１２は衝撃式推進機であり、ラムコーン１３を介し
て鞘管６の後方に取り付けてある。１４は掘削錐であ
り、図１３に示すように掘削錐の後側には筒部１５が設
けてあり、この筒部１５は鞘管６に挿入になっており、
鞘管６の衝撃が掘削錐１４に伝達されるようになってい
る。なお、図１４に示すように掘削錐１４の筒部１５に
鞘管６を挿入するようにしてもよい。

【００３９】１６は鞘管６を所望角度で地中に押し進め
るための架台であり、シリンダ１７により角度が調節可
能となっている。また、架台１６の後端部には滑車１８
が配してあり、土中の鞘管６を引き抜く時に使用する。

【００４０】そして、架台１６を所望角度に調節後、衝
撃式推進機１２により鞘管６を圧密状態で土中に押し進
める。所望深度まで鞘管６が土中に入ったなら、形成さ
れた孔１１にドレン管８を挿入する。その後、鞘管６の
後端部にロープ等を取り付け、滑車１８を利用して鞘管
６を土中から引き抜く。掘削錐１４は鞘管６により押さ
れる場合には一緒に進行するが、鞘管６が後退する場合
には掘削錐１４はその場に取り残されるようになってい
るので、ドレン管８挿入後に鞘管６のみを引き抜くこと
が可能となる。この方法は、水分の多い箇所において特
に有効なものである。

【００４１】一方、ドレン管８を先に引き抜いても形成
した孔１１がしっかり保持できるような場所において
は、掘削錐１４を鞘管６に固定して取り付け、鞘管６を
所望深度まで進行させた後、鞘管６を掘削錐１４を土中
から引き抜き、その後にドレン管８を形成した孔１１に
挿入するようにしてもよい。この場合には掘削錐１４も
回収して再使用できることになる。

【００４２】また場合によっては、上記圧密式穿孔機１
を使用した穿孔方法と衝撃式推進機１２を併用し、鞘管
６の先端には圧密式穿孔機１を配するとともに、鞘管６
の後方に衝撃式推進機１２を配し、両方の圧密式穿孔方
法を適当に使い分けるようにすることも可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明にかかる液
状化対策工法によれば、構造物周囲の地表面から構造物
の下方に向けて、平面視略並行に所望間隔を設けて（請
求項１）、あるいは平面視放射状に（請求項２）圧密式
穿孔機により複数の孔を形成し、この孔にドレン管を布
設し、また前記請求項１又は請求項２に対し地表面に対
し角度を変えて複数の孔を形成し（請求項３）、あるい
は形成した孔が複数の地表面に連通するようにした（請
求項４）ので、無排土で孔を形成することができ、した
がって地中内に孔を形成することによる地盤の締め固め
を期待でき、よって構造物直下の地中内に多数の孔を形
成することも可能となる。しかも圧密式穿孔機や衝撃式
推進機で孔を形成することにより、孔自体も強度を有す
るのでその中に簡単なドレン管を敷設しておくことによ
り排水路として有効な空隙を確保できることになり、既
設構造物に対して極めて効果的な液状化対策が可能とな
る。また、自走式の圧密式穿孔機と衝撃式推進機を土質
や強度等により使い分けることにより、あらゆる箇所に
おいて圧密式穿孔方法が可能となる。

【００４４】一方、この発明に係る圧密式穿孔機によれ
ば、圧密式穿孔機の中間より後方部分に鞘管係合部を設
け（請求項７）、あるいは圧密式穿孔機の中間より後方
部分に、圧密式穿孔機前進時には鞘管を牽引し、圧密式
穿孔機後退時には鞘管をそのまま地中に残し牽引しない
段付係合部を設けた（請求項８）ので、孔の形成と同時
に孔内に鞘管を敷設することができ、軟弱地盤等におい
ても孔内にドレン管を容易に敷設することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る圧密式穿孔機による掘削方法を
示したものであり、圧密式穿孔機により鞘管を牽引しな
がら孔を掘削している状態を示す説明図である。

【図２】この発明に係る圧密式穿孔機による掘削方法を
示したものであり、孔を穿孔後圧密式穿孔機を鞘管を残
した状態で後退させている状態を示す説明図である。

【図３】この発明に係る圧密式穿孔機による掘削方法を
示したものであり、鞘管のみが孔内の残っている状態を
示す説明図である。

【図４】この発明に係る圧密式穿孔機による掘削方法を
示したものであり、鞘管内にドレン管を挿入した状態を
示す説明図である。

【図５】この発明に係る圧密式穿孔機による掘削方法を
示したものであり、鞘管を引き抜きドレン管が孔内に敷
設された状態を示す説明図である。

【図６】この発明に係る液状化対策工法を石油タンク設
置部に行った状態を示す平面概念図である。

【図７】図６の地中断面概念図である。

【図８】この発明に係る液状化対策工法を石油タンク設
置部に行った状態の他例を示す平面概念図である。

【図９】図８の地中断面概念図である。

【図１０】この発明に係る液状化対策工法を石油タンク
設置部に行った状態の他例を示す平面概念図である。

【図１１】図１０の地中断面概念図である。

【図１２】衝撃式推進機を使用して圧密式掘削方法を行
う例を示す説明図である。

【図１３】掘削錐と鞘管の係合状態の例を示す説明図で
ある。

【図１４】掘削錐と鞘管の係合状態の他例を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 圧密式穿孔機 ２ 筒部 ３ ヘッド部 ４ ホース ５ 鞘管係合部 ６ 鞘管 ７ 係合部 ８ ドレン管 ９ 石油タンク １０ 排水溝 １１ 孔 １２ 衝撃式推進機 １３ ラムコーン １４ 掘削錐 １５ 筒部 １６ 架台 １７ シリンダ １８ 滑車

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物周囲の地表面から構造物の下方に
   向けて、平面視略並行に所望間隔を設けて圧密式穿孔方
   法により複数の孔を形成し、この孔にドレン管を布設す
   ることを特徴とする液状化対策工法。
2. 【請求項２】 構造物周囲の地表面の任意の地点から構
   造物の下方に向けて、平面視放射状に圧密式穿孔方法に
   より複数の孔を形成し、この孔にドレン管を布設するこ
   とを特徴とする液状化対策工法。
3. 【請求項３】 地表面に対し角度を変えて複数の孔を形
   成した請求項１又は請求項２の液状化対策工法。
4. 【請求項４】 形成した孔が複数の地表面に連通するよ
   うにした請求項１，請求項２又は請求項３記載の液状化
   対策工法。
5. 【請求項５】 鞘管が圧密式穿孔機により牽引された状
   態で圧密式穿孔機を地中内に進行させ、圧密式穿孔機に
   より地中内に孔を形成した後、孔内に鞘管をそのまま残
   した状態で圧密式穿孔機を後退させて孔内から取り出
   し、次に鞘管内にドレン管を挿入した後鞘管を地中から
   引き抜くようにした請求項１，請求項２，請求項３又は
   請求項４記載の液状化対策工法。
6. 【請求項６】 ドレン管が圧密式穿孔機により牽引され
   た状態で圧密式穿孔機を地中内に進行させ、圧密式穿孔
   機により地中内に孔を形成した後、孔内にドレン管をそ
   のまま残した状態で圧密式穿孔機を後退させて孔内から
   取り出すようにした請求項１，請求項２，請求項３又は
   請求項４記載の液状化対策工法。
7. 【請求項７】 鞘管の先端に掘削錐を脱着可能に取り付
   け、鞘管の後方に配した衝撃式推進機により鞘管を地中
   に圧密状態で押し入れ孔を形成した後に、鞘管内にドレ
   ン管を挿入し、次に掘削錐は地中に残したまま鞘管を地
   中から引き抜くようにした請求項１，請求項２，請求項
   ３又は請求項４記載の液状化対策工法。
8. 【請求項８】 鞘管の先端に掘削錐を取り付け、鞘管の
   後方に配した衝撃式推進機により鞘管を地中に圧密状態
   で押し入れ孔を形成した後に、鞘管と掘削錐を地中から
   引き抜き、次に孔内にドレン管を挿入するようにした請
   求項１，請求項２，請求項３又は請求項４記載の液状化
   対策工法。
9. 【請求項９】 鞘管が圧密式穿孔機により牽引された状
   態で圧密式穿孔機を地中内に進行させるとともに、鞘管
   の後方に配した衝撃式推進機により鞘管を地中に圧密状
   態で押し入れるようにした請求項１，請求項２，請求項
   ３又は請求項４記載の液状化対策工法。
10. 【請求項１０】 圧密式穿孔機の中間より後方部分に鞘
    管係合部を設けたことを特徴とする圧密式穿孔機。
11. 【請求項１１】 圧密式穿孔機の中間より後方部分に、
    圧密式穿孔機前進時には鞘管を牽引し、圧密式穿孔機後
    退時には鞘管をそのまま地中に残し牽引しない段付係合
    部を設けたことを特徴とする圧密式穿孔機。