JPH10140552A - 軟弱地盤における掘削又は切土地盤の安定化工法 - Google Patents

軟弱地盤における掘削又は切土地盤の安定化工法

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JPH10140552A
JPH10140552A JP31704396A JP31704396A JPH10140552A JP H10140552 A JPH10140552 A JP H10140552A JP 31704396 A JP31704396 A JP 31704396A JP 31704396 A JP31704396 A JP 31704396A JP H10140552 A JPH10140552 A JP H10140552A
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grouting
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Yuichiro Takahashi
雄一郎 高橋
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地盤注入工法によって1:0.5〜1:1.
0以下の安定勾配に改良強化するとともに掘削又は切土
底面の安定も図る技術を得る。 【解決手段】 注入による地盤改良工法を用いて、軟弱
地盤の掘削又は切土に伴う水溶性天然ガスや被圧水およ
び浸透水などによって発生する地盤破壊を防止するた
め、地盤注入による注入固化体によって掘削又は切土法
面と掘削底面を一体構造とする遮断壁を構築する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱地盤を対象と
した掘削又は切土の工事を安全で確実にして経済的に施
工できるようにするため地盤注入によって掘削又は切土
法面および掘削又は切土地盤全体の安定を図る工法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】狭小な国土から成り立っていて平野部の
少ないわが国の場合、限られた平地の有効利用を図った
り、山腹斜面の開発を進めて行く上で、軟弱地盤を対象
とした切土や掘削の工事を安全で確実にして経済的に施
工しなければならない。
【0003】従来の技術で、軟弱地盤を対象として切土
工事や掘削工事を行う場合には、山留工を伴う「土留掘
削(切土)工法」と、安定法面をつくって掘削(切土)
する「法切りオープンカット工法」とがある。
【0004】一般に、都市部またはその周辺の工事で
は、用地の事情や工期、掘削(切土)条件(施工深さ、
広さ)などの制約があるため、「土留掘削(切土)工
法」を採用する場合が多いが、用地や工期に余裕があ
り、掘削(切土)深さなどの規模が比較的小さい場合に
は、「法切りオープンカット工法」が用いられている。
【0005】軟弱地盤を対象とした「法切りオープンカ
ット工法」で掘削(切土)法面の安定を図るためには、
事前に何らかの軟弱地盤対策を施す必要があり、通常採
用されている一般的な対策工法としては、盛土による載
荷重工法やドレーン工法などを併用した圧密促進工法、
または深層混合処理工法などの杭的基礎工や矢板工法な
どの中から現場条件や施工環境に適した工法が選択され
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術が抱え
てきた課題は、下記の通りであって、本発明は、この3
点を総て解消することができるとともに従来技術の標準
とされている1:1.0〜1:1.5以上の切土法面お
よび掘削法面の勾配を地盤注入工法によって1:0.5
〜1:1.0以下の安定勾配に改良強化するとともに掘
削又は切土底面の安定も図る技術を得ようとするもので
ある。 (1) 施工条件または環境条件として盛土を施工すること
ができない。 (2) 盛土の施工と圧密促進工法の併用が可能であるとし
ても、所定の圧密効果が得られるまでに、軟弱地盤の場
合は、圧密度80%の改良に数ヶ月または数年以上の工
期を必要とする。 (3) 深層混合処理工法や矢板工法などのように、大型の
仮設工事を要し、振動や騒音を伴う工法は施工環境的に
採用できない。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の如き
観点に鑑みてなされたものであって、注入による地盤改
良工法を用いて、軟弱地盤の掘削又は切土に伴う水溶性
天然ガスや被圧水および浸透水などによって発生する地
盤破壊を防止するため、地盤注入による注入固化体によ
って掘削又は切土法面と掘削底面を一体構造とする遮断
壁を構築する設計施工法、並びに、注入による地盤改良
工法を用いて、軟弱地盤における掘削又は切土地盤の安
定を図るために、(1)円弧滑りに対する安定対策とし
て、地盤注入によって原地盤強度Cuが、Cu≦1.0
〜2.5tf/m2 から地盤改良強度Cu’をCu’≧3.
0〜4.0tf/m2 に改良強化して、安全率Fsが、Fs
≧1.4となるような地盤強化を行う設計施工法、
(2)地中応力の安全対策として、圧密先行応力Pc’
をPc’≧10.0tf/m2、Cu’≧4.0tf/m2とする
地盤強化を行う設計施工法、(3)土圧分布の安定対策
として、掘削又は切土深度Hcに対する安定強度Cu’
が、γtを施工地盤の単位体積重量とした場合、Cu’
≧γt×Hc/2を満足する地盤強化を行う設計施工
法、(4)水溶性天然ガスや被圧水および浸透水に対す
る安定対策として、地盤注入による注入固化体によって
天然ガスや湧水を遮断する設計施工法、(5)地震に対
する安定対策として、施工地盤の地質構成と土質特性お
よび構造物の規模と重要度などから決定される圧縮特性
と強度特性に関して、設計上必要とする過圧密地盤に改
良強化する設計施工法からなる(1)〜(5)の設計施
工法を総合した設計施工法を特徴とする掘削又は切土地
盤の複合安定化工法を提供しようとするものである。
【0008】
【作用】次に、本発明の作用について詳述する。 (1)円弧滑りに対する安定 掘削によって発生する滑り面を仮定した場合、滑り面に
沿って滑りを起こそうとするせん断応力とそれに抵抗す
るせん断強度とが働いており、滑り面に沿ったせん断強
度の和が滑り面に沿ったせん断応力の和を上回っていれ
ば滑りは生じない。従って、この対策としては、滑り円
弧の中心に対して滑りを起こそうとする力のモーメント
の和と、それに抵抗する力のモーメントの和を求め、全
応力法を用いた解析法によってその安全度を検討し、安
全率FsがFs≧1.4となるような地盤改良を行う。
この場合、掘削に伴う応力開放や施工重機の振動などに
より、主として掘削底面付近に発生する強度低下に対し
て10%〜30%程度を上乗せする改良強度を目標値と
する。
【0009】
【数1】
【0010】(2)地中応力に対する安定 地表面に盛土したり構造物がつくられる場合は、盛土や
構造物の荷重以外に、盛土工事中の施工重機や盛土材料
の運搬車輌の荷重と振動が作用し、掘削の場合は、掘削
工事中の施工重機や掘削土搬出車輌の荷重と振動が集中
的に施工地盤に作用する。従って、新たに加わる荷重や
除去される荷重の大きさによって地中に生じる応力が変
化する。
【0011】新たに加えられる荷重が地中に伝達される
応力分布の大きさによっては地盤が沈下したり、あるい
はその応力がある限界を越えれば地盤が破壊する。
【0012】掘削によって荷重が除去される場合は、応
力が開放されることによって地盤が劣化する現象が起こ
り、地盤が弛むことによって強度低下が発生し、盛土や
構造物の荷重または重機の荷重や振動と重複すれば地盤
が破壊する。従って、地盤破壊を起こさないようにする
ためには盛土や施工重機などによって新たに加えられる
増加荷重に対して地盤注入によってつくられる圧密先行
荷重の分布が増加荷重を上回るように対象地盤を改良強
化しなければならない。この場合、増加荷重は基礎地盤
にそのまま直接伝達されるものとして必要とする圧密先
行荷重を設計する。
【0013】(3)土圧分布に対する安定 主働土圧Paの基本式は次の(1)式で示される。
【0014】
【数2】
【0015】(1)式でPa=0のZをhとすれば、
【0016】
【数3】
【0017】hの範囲までは主働土圧Paはかからな
い。即ち、粘着力の存在により粘性土がhの高さに対し
て自立できることを示すものであって、側圧は作用しな
いから掘削面は安定する。従って、掘削深さに合わせて
原地盤強度を設計上必要とする非排水せん断強度に改良
強化する。
【0018】(4)水溶性天然ガスや被圧水および浸透
水に対する安定 地盤条件によっては、洪積層以下の地盤に存在する構造
性天然ガスが掘削深度約5m以上の掘削工事中、気象条
件が相応規模の低気圧の通過時と重なる条件の場合に異
常発生する事例が多く、掘削工事においてしばしば建設
事故が発生している。このため、本願工法では、地盤注
入による固化層を形成させて天然ガスや被圧水の供給源
を絶つための遮断壁工法を用いる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を表およ
び図面を参照しながら説明する。図1は実施例の施工地
盤と地盤強度を示したものであって、施工地盤は泥炭〜
腐植土と粘性土および砂質土の互層からなっている。こ
の施工地盤を対象として注入による地盤改良工法を用い
た圧密注入と止水注入を適用して上述した対策を施し掘
削地盤の安定化を図ったものである。施工結果は、表−
1および図1〜図7に示した。
【0020】
【表ー1】
【0021】以上、述べた(1)〜(5)の設計施工法
による施工結果から地盤注入による改良地盤に必要な非
排水せん断強度Cu’を検討すると、Cu’≧4.7tf
/m2となる。実施例では改良目標値をCu’=5.0tf/
m2 として施工したが、施工後の変位・変形などの異常
は認められなかった。
【0022】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によれば、地盤改良前後における強度特性として、非
排水せん断強度Cuで比較すれば、原地盤の非排水せん
断強度Cuの分布範囲の、Cu≦1.8tf/m2 が、本願
発明による改良地盤では、Cu≧3.95tf/m2 の強度
が得られている。
【0023】一方、圧縮特性として、圧密降伏応力Pc
で比較すると、原地盤の圧密降伏応力PcはPc≦8.
0tf/m2 であるが、改良地盤の圧密降伏応力Pc’はP
c’≧10.0tf/m2 の圧密先行応力が得られており、
強度特性、圧縮特性とも明らかに本願発明による改良効
果が認められる。
【0024】また、掘削又は切土地盤の安定を図る上
で、施工中における応力増加や異常な自然現象などによ
って発生する不安定要因として、(1)円弧滑り、
(2)地中応力の不均衡、(3)土圧分布の不均衡、
(4)天然ガス、被圧水、浸透水の湧出の各要素に対し
て、本願発明による同時施工で総てクリアすることがで
きた。(5)については、実施例の施工後、地震を経験
していないので、安定性の確認は今後の問題である。
【図面の簡単な説明】
【図1】施工地盤の地質構成と地盤強度および天然ガス
や被圧水によって発生する地盤破壊を防止するための隔
壁の構造を示した説明図である。
【図2】掘削又は切土による荷重の除荷と応力開放で起
こる掘削又は切土地盤の劣化の範囲と強度低下の説明図
である。
【図3】上述した原因による状況を施工前後の貫入抵抗
値で比較した説明図である。
【図4】地盤改良前後における非排水せん断強度の深度
分布を示した説明図である。
【図5】原地盤の有効土被り応力と施工中の重機荷重や
振動などにより生じる応力増加による有効応力の分布と
改良範囲を示した説明図である。
【図6】圧密降伏応力と圧密先行応力と非排水せん断強
度および間隙比の関係を地盤改良前後で比較した説明図
である。
【図7】掘削又は切土に伴う滑り破壊の安定度を検討し
た全応力法による安定解析法の説明図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 注入による地盤改良工法を用いて、軟弱
    地盤の掘削又は切土に伴う水溶性天然ガスや被圧水およ
    び浸透水などによって発生する地盤破壊を防止するた
    め、地盤注入による注入固化体によって掘削又は切土法
    面と掘削底面を一体構造とする遮断壁を構築することを
    特徴とする設計施工法。
  2. 【請求項2】 注入による地盤改良工法を用いて、軟弱
    地盤における掘削又は切土地盤の安定を図るために、
    (1)円弧滑りに対する安定対策として、地盤注入によ
    って原地盤強度Cuが、Cu≦1.0〜2.5tf/m2
    ら地盤改良強度Cu’をCu’≧3.0〜4.0tf/m2
    に改良強化して、安全率Fsが、Fs≧1.4となるよ
    うな地盤強化を行う設計施工法、(2)地中応力の安全
    対策として、圧密先行応力Pc’をPc’≧10.0tf
    /m2、Cu’≧4.0tf/m2とする地盤強化を行う設計施
    工法、(3)土圧分布の安定対策として、掘削又は切土
    深度Hcに対する安定強度Cu’が、γtを施工地盤の
    単位体積重量とした場合、Cu’≧γt×Hc/2を満
    足する地盤強化を行う設計施工法、(4)水溶性天然ガ
    スや被圧水および浸透水に対する安定対策として、地盤
    注入による注入固化体によって天然ガスや湧水を遮断す
    る設計施工法、(5)地震に対する安定対策として、施
    工地盤の地質構成と土質特性および構造物の規模と重要
    度などから決定される圧縮特性と強度特性に関して、設
    計上必要とする過圧密地盤に改良強化する設計施工法か
    らなる(1)〜(5)の設計施工法を総合した設計施工
    法を特徴とする掘削又は切土地盤の複合安定化工法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015525314A (ja) * 2012-05-23 2015-09-03 リボーガン ピーティワイ リミテッドRelborgn Pty Ltd 液体及び気体の流入を制限するためマトリックスの透過性を制限する方法
CN105780805A (zh) * 2016-03-29 2016-07-20 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 多洞岸塔式进水口联合布置塔基基础处理结构

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