JPH10195861A - 地震時の間隙水圧消散工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地震時の間隙水圧消散工法において、滞水砂
層（液状化層）で集中集水をおこなうことで集水効果を
高め、砂利、砕石、鉱砕等によるドレーン材と人工ドレ
ーン材を併用して、排水効果を高め、打設本数を低減し
て、低コスト化を図り、ベースマシンの小型化を可能に
するような工法を提供することを課題とする。 【解決手段】 地盤中の任意の位置において、ドレーン
材を充填した大口径ドレーン体を造成し、高透水性の人
工ドレーン材で、前記大口径ドレーン体で集水した間隙
水を地表に導く導水路を形成する工法とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液状化し易い地盤に
おいて、地震等の振動外力による間隙水圧を消散して液
状化を防止する工法に関する。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】地下水位
の高い軟弱な砂地盤は、地震や衝撃等によって強い振動
を受けると、砂の粒子間に於ける水圧、つまり間隙水圧
が上昇して地盤全体が液体のような挙動をとり、いわゆ
る液状化現象を起こす。液状化現象を起こすと、地盤内
では上向きの透水が生じ、その結果地盤はゆるみ支持力
を失ってしまう。例えば１９６４年の新潟地震では、埋
め立て地で大規模な液状化現象が発生し、多くの構造物
が被害を受けた。

【０００３】そこで地震時の間隙水圧消散法として、従
来は例えばグラベルドレーン工法が用いられた。図１０
はグラベルドレーン工法を示す図である。該グラベルド
レーン工法は円柱状に連続したドレーン体１を造成す
る。ドレーン体１の直径は５０cm前後であり、打設間隔
は１００〜１５０cm程度である。施工は、ケーシングオ
ーガー方式によってドレーン体１を造成するため、ベー
スマシンが大型となり、狭隘な敷地での施工が困難であ
った。また地震時には滞水砂層３で集水した間隙水を出
来るだけ短時間で地表面に排出することが望まれるが、
砂利、砕石、鉱砕等をドレーン材とした場合のドレーン
体１の透水係数は１０cm/sec程度であり滞水砂層３で集
水した間隙水の地表への排水時間の短縮は現状では困難
である。また打設間隔が小さく従って打設本数が多くな
り、効率的でなかった。

【０００４】この他に人工材をドレーンに用いた人工材
ドレーン工法が用いられることもある。図１１（ａ）は
円形パイプにフィルターを被せたものを施工する図で、
（ｂ）は円筒状のフィルターをスパイラルにて補強した
もので、図１２は格子状の補強スリット１８とリブ１７
を設けた帯状管にフィルター１６を被せたものの図であ
る。施工方法としては、先端部に翼の付いたケーシング
を回転、圧入する回転圧入方式と、ケーシングの先端よ
り高圧水を噴射させて地盤を緩めながらドレーン材を圧
入するジェット水併用圧入方式がある。この場合は何れ
も小型の機械で施工できるが、（ａ）、（ｂ）では透水
直径は５〜１０cmと小さいため、打設間隔は６０〜８０
cmと益々狭くなり砂利等をドレーン材に用いた場合に比
べて打設本数が格段に増える。（ａ）及び（ｂ）は透水
係数２０００cm/sec程度、（ｃ）では透水係数は４００
cm/sec程度である。

【０００５】本発明は、上記の欠点を改良して、 滞水砂層（液状化層）で集中集水をおこなうことで集
水効果を高め、 砂利、砕石、鉱砕等によるドレーン材と人工ドレーン
材を併用して、排水効果を高め、 打設本数を低減して、低コスト化を図り、 ベースマシンの小型化を可能にする、 ような工法を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、地盤中の任意
の位置において、ドレーン材を充填した大口径ドレーン
体を造成し、高透水性の人工ドレーン材で、前記大口径
ドレーン体で集水した間隙水を地表に導く導水路を形成
してなることを特徴とした地震時の間隙水圧消散工法を
主旨とする。

【０００７】ここにドレーン材を充填した大口径ドレー
ン体を、液状化層の層序に従って複数個人工ドレーン材
で縦に連ねることも可能である。

【０００８】具体的には、ボーリング機によってガイド
ホールを穿設し、該ガイドホールのドレーン体底面予定
深度までケーシングチューブを貫入し、超高水圧と圧縮
空気及びドレーン材を噴射する三重管ロッドを建て込
み、前記三重管ロッドを回転させながら、三重管ロッド
側面にある噴射ノズルから、空気を伴った超高圧水を噴
射し、砂を切削すると同時に、三重管ロッドの先端側面
及び先端ノズルからドレーン材を噴射充填し、圧縮空気
の作用によりスラリー化した切削砂を前記三重管ロッド
と前記ケーシングチューブの間を通して地上のスライム
ピットに排出し、三重管ロッド引き抜き後、人工ドレー
ン材を挿入し、前記ケーシングと前記人工ドレーン材の
間にドレーン材を充填し、充填完了後、前記ケーシング
チューブを引き抜いて構成する。

【０００９】ドレーン材としては、砂利、砕石、鉱砕等
が用いられ、人工ドレーン材としてはポリエチレン系の
樹脂を用いた円形孔空き耐圧パイプに、フィルターを被
せたものまたは耐圧パイプをスパイラルにて補強したも
の等が用いられる。

【００１０】次に本発明の作用について述べる。

【００１１】従来のドレーン工法は地表から円柱状に
連続したドレーン体を造成した。このため地表と液状化
層の間に非液状化層がある場合は不経済である。本発明
では液状化層において集中的に集水するので集水効果は
高く経済的である。

【００１２】本発明では、液状化層のドレーン体（透
水係数１０cm/sec程度）と地表とを高透水性の人工ドレ
ーン材（透水係数２０００cm/sec程度）で結ぶため、地
表への排水抵抗が少なく効果的に排水できる。従って地
震時の間隙水圧の上昇防止効果、消散効果が大きい。

【００１３】従来工法ではドレーン径が小さく、有効
集水範囲が限られるため、打設ピッチを狭くし、打設本
数を多くする必要があった。本発明の工法によれば、打
設ピッチを広く取ることができるため全体の打設本数が
少なくて済む。しかも１本のドレーンの打設に要する作
業時間は、従来のドレーン工法と略同じであり、経済的
である。

【００１４】従来のグラベルドレーン工法はケーシン
グオーガー方式であるためベースマシンが大型となる
が、この発明によれば高圧噴射拡径置換工法であるた
め、従来に比べて小型の施工機械で施工できるため、狭
隘な場所等での施工が可能である。

【００１５】地盤中の飽和砂層に大口径の礫層を構築
するため、地震時の剪断抵抗の増大が期待できる。

【００１６】集水部に鉱砕等の産業副産物を利用すれ
ば、天然資源を消費しないため環境保護にも貢献でき
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図面によって、本発明の詳細
を説明する。

【００１８】図１はこの発明の地震時の間隙水圧消散工
法の概念図である。滞水砂層（液状化層）３の中に、大
口径のドレーン体１を形成し地表の排水マット５と人工
ドレーン材２で連結する。間隙水４は矢印の経路を通過
して地表に誘導される。

【００１９】図２は間隔をおいて、滞水砂層が２層ある
場合、それぞれの滞水砂層にドレーン体１を設け２個の
ドレーン体１を、人工ドレーン材で串刺し状に連結した
ものである。図から分かるように、ドレーン体１の径が
大きいので、間隙水４の集水範囲が広い。図３は、この
発明の集水範囲６（ａ）とグラベルドレーン工法の集水
範囲６（ｂ）を比較した図である。ドレーン体１の径が
大きいだけドレーン体１の打設本数が少なくて済むこと
を示している。

【００２０】図４は滞水砂層３の層厚一杯にドレーン体
１を構築した図であり、図５は滞水砂層内部に陥没する
ようにドレーン体１を構築した図である。この場合は上
下面からも間隙水４が集水できる。

【００２１】図６はドレーン体１を構築する図であり、
図７はドレーン体構築の詳細図である。ガイドホールを
穿設し該ガイドホールのドレーン体底面予定深度までケ
ーシングチューブ７を貫入し、超高水圧８と圧縮空気９
及びドレーン材１０を噴射する三重管ロッド１１を建て
込む。

【００２２】三重管ロッド１１を回転させながら、三重
管ロッド１１の先端側面にある噴射ノズルから、空気を
伴った超高圧水を噴射し、砂を切削すると同時に、三重
管ロッドの先端側面及び先端ノズルからドレーン材を噴
射充填する。

【００２３】圧縮空気の作用によりスラリー化した切削
砂１５を前記三重管ロッドと前記ケーシングチューブの
間を通して地上のスライムピット１２に排出する。

【００２４】ドレーン体１を形成後、三重管ロッド１１
を引き抜き人工ドレーン材２を挿入し、前記ケーシング
７と前記人工ドレーン材２の間にドレーン材１０を充填
し、充填完了後、前記ケーシングチューブ７を引き抜い
て完成する。１３は排泥車であり１４はベースマシンで
ある。

【００２５】図８は三重管ロッド１１の先端の図であ
り、図９は上端のスイベル部分の図である。８は圧縮空
気のノズルを、９は超高圧水のノズルを、１０ａはドレ
ーンの噴出ノズルを表す。

【００２６】ドレーン材は砂利、砕石、鉱砕等であり、
人工ドレーン材には孔空き耐圧パイプにポリエチレン系
のフィルターを被せたもの等を用いる。

【００２７】

【発明の効果】この発明の効果は、次の通りである。

【００２８】従来のドレーン工法は地表から円柱状に
連続したドレーン体を造成した。このため地表と液状化
層の間に非液状化層がある場合は不経済である。本発明
では液状化層において集中的に集水するので集水効果は
高く経済的である。

【００２９】本発明では、液状化層のドレーン体（透
水係数１０cm/sec程度）と地表とを高透水性の人工ドレ
ーン材（透水係数２０００cm/sec程度）で結ぶため、地
表への排水抵抗が少なく効果的に排水できる。従って地
震時の間隙水圧の上昇防止効果、消散効果が大きい。

【００３０】従来工法ではドレーン径が小さく、有効
集水範囲が限られるため、打設ピッチを狭くし、打設本
数を多くする必要があった。本発明の工法によれば、打
設ピッチを広く取ることができるため全体の打設本数が
少なくて済む。しかも１本のドレーンの打設に要する作
業時間は、従来のドレーン工法と略同じであり、経済的
である。

【００３１】従来のグラベルドレーン工法はケーシン
グオーガー方式であるためベースマシンが大型となる
が、この発明によれば高圧噴射拡径置換工法であるた
め、従来に比べて小型の施工機械で施工できるため、狭
隘な場所等での施工が可能である。

【００３２】地盤中の飽和砂層に大口径の礫層を構築
するため、地震時の剪断抵抗の増大が期待できる。

【００３３】集水部に鉱砕等の産業副産物を利用すれ
ば、天然資源を消費しないため環境保護にも貢献でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の地震時の間隙水圧消散工法の概念図
である。

【図２】間隔をおいて、滞水砂層が２層ある場合、それ
ぞれの滞水砂層にドレーン体１を設け２個のドレーン体
１を、人工ドレーン材で串刺し状に連結した図である。

【図３】この発明の集水範囲６（ａ）とグラベルドレー
ン工法の集水範囲６（ｂ）を比較した図である。

【図４】滞水砂層３の層厚一杯にドレーン体１を構築し
た図である。

【図５】滞水砂層内部に陥没するようにドレーン体１を
構築した図である。

【図６】ドレーン体１を構築する図である。

【図７】ドレーン体構築の詳細図である。

【図８】三重管ロッド１１の先端の図である。

【図９】三重管ロッド１１の上端のスイベル部分の図で
ある。

【図１０】グラベルドレーン工法を示す図である。

【図１１】人工ドレーン材で、（ａ）は円形パイプにフ
ィルターを被せたものの施工図で、（ｂ）は円筒状のフ
ィルターをスパイラルにて補強したものの図である。

【図１２】人工ドレーン材で、格子状の補強スリット１
８とリブ１７を設けた帯状管にフィルター１６を被せた
ものの図である。

【符号の説明】

１……ドレーン体 ２……人工ドレーン材 ３……滞水砂層（液状化層） ４……間隙水 ５……砂利、砕石、鉱砕等よりなる排水マット ６……集水範囲 ７……ケーシングチューブ ８……超高圧水ノズル ９……圧縮空気ノズル １０ａ……ドレーン材ノズル １０……ドレーン材（砂利、砕石、鉱砕等） １１……三重管ロッド １２……スライムピット １３……排泥車 １４……ベースマシン １５……スラリー化した切削砂 １６……フィルタ １７……リブ １８……スリット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤中の任意の位置において、ドレーン
   材を充填した大口径ドレーン体を造成し、高透水性の人
   工ドレーン材で、前記大口径ドレーン体で集水した間隙
   水を地表に導く導水路を形成してなることを特徴とする
   地震時の間隙水圧消散工法。
2. 【請求項２】 ドレーン材を充填した大口径ドレーン体
   を、液状化層の層序に従って複数個人工ドレーン材で、
   縦に連ねてなることを特徴とする請求項１記載の地震時
   の間隙水圧消散工法。
3. 【請求項３】 ボーリング機によってガイドホールを穿
   設し、該ガイドホールのドレーン体底面予定深度までケ
   ーシングチューブを貫入し、超高水圧と圧縮空気及びド
   レーン材を噴射する三重管ロッドを建て込み、前記三重
   管ロッドを回転させながら、三重管ロッド先端側面にあ
   る噴射ノズルから、空気を伴った超高圧水を噴射し、砂
   を切削すると同時に、三重管ロッドの先端側面及び先端
   ノズルからドレーン材を噴射充填し、圧縮空気の作用に
   よりスラリー化した切削砂を前記三重管ロッドと前記ケ
   ーシングチューブの間を通して地上のスライムピットに
   排出し、三重管ロッド引き抜き後、人工ドレーン材を挿
   入し、前記ケーシングと前記人工ドレーン材の間にドレ
   ーン材を充填し、充填完了後、前記ケーシングチューブ
   を引き抜くことを特徴とする請求項１または２記載の地
   震時の間隙水圧消散工法。