(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良対象砂地盤に薬液を注入して固化した所定の体積の複数の固化体が上下左右方向および前後方向に重ね合わされて改良地盤が形成され、該改良地盤には固化体と同じ体積の未改良部が複数個形成され、該未改良部が二つ以上連続せずにその上下左右および前後が固化体で囲まれて散在してなることを特徴とする砂地盤の液状化防止構造。
【請求項２】
固化体と未改良部とが上下左右方向および前後方向で交互に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の砂地盤の液状化防止構造。
【請求項３】
改良地盤の地表面付近には未改良部が散在せず、全てが固体化で改良されたことを特徴とする請求項１または２に記載の砂地盤の液状化防止構造。
【請求項４】
改良対象砂地盤に挿入した注入管からの薬液注入により所定の体積の複数の固化体を形成し、これらの固化体を上下左右方向及び前後方向に重ね合わせて改良地盤を形成する工程において、前記注入管から薬液注入をせずに固化体と同じ体積の未改良部を改良地盤中に複数箇所形成し、これらの各未改良部を二つ以上連続させず、その上下左右および前後を固化体で囲んで散在させて形成することを特徴とする砂地盤の液状化防止工法。
【請求項５】
固化体と未改良部とが上下左右方向および前後方向で交互に形成することを特徴とする請求項４に記載の砂地盤の液状化防止工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は砂地盤の液状化防止構造およびその工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、砂地盤の液状化防止工法のひとつに、浸透固化処理工法に代表される溶液型の薬液を砂地盤に注入して固化させる工法がある。この工法は、図９に示すように、砂地盤２５内に注入管２６を挿入して、その先端から溶液型の薬液２７を注入して所定の体積の固化体２８を形成し、これを上下左右方向および前後方向に重ねて地盤改良するものであり、改良対象砂地盤２９の全てを改良するものである。また、その他の液状化防止工法としては、例えば特開２００６−２５２９号公報の発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のような溶液型薬液注入工法においては、工事費における薬液の割合が非常に高いため工費が嵩むという問題があった。
【０００４】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、薬液量を低減することにより工事費を大幅に低減することができる砂地盤の液状化防止構造およびその工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するための砂地盤の液状化防止構造は、改良対象砂地盤に薬液を注入して固化した所定の体積の複数の固化体が上下左右方向および前後方向に重ね合わされて改良地盤が形成され、該改良地盤には固化体と同じ体積の未改良部が複数個形成され、該未改良部が二つ以上連続せずにその上下左右および前後が固化体で囲まれて散在してなることを特徴とする。また固化体と未改良部とが上下左右方向および前後方向で交互に形成されたことを含む。また改良地盤の地表面付近には未改良部が散在せず、全てが固体化で改良されたことを含むものである。
【０００６】
また砂地盤の液状化防止工法は、改良対象砂地盤に挿入した注入管からの薬液注入により所定の体積の複数の固化体を形成し、これらの固化体を上下左右方向及び前後方向に重ね合わせて改良地盤を形成する工程において、前記注入管から薬液注入をせずに固化体と同じ体積の未改良部を改良地盤中に複数箇所形成し、これらの各未改良部を二つ以上連続させず、その上下左右および前後を固化体で囲んで散在させて形成することを特徴とする。また固化体と未改良部とが上下左右方向および前後方向で交互に形成することを含むものである。
【発明の効果】
【０００７】
改良対象砂地盤において所定の体積の複数の固化体が上下左右方向および前後方向に重ね合わされて改良地盤が形成され、該改良地盤には固化体と同じ体積の未改良部が複数個形成され、該未改良部が二つ以上連続せずにその上下左右および前後が固化体で囲まれて散在してなることにより、薬液の無駄のない注入により効率的な施工ができるので工事費を大幅に低減することができる。また未改良部が二つ以上連続せずにその上下左右および前後が固化体で囲まれて散在してなることにより、液状化防止に必要十分な高度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の砂地盤の液状化防止構造（以下、液状化防止構造という）および砂地盤の液状化防止工法（以下、液状化防止工法という）の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。はじめに液状化防止構造について説明し、次に液状化防止工法について説明するが、各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成のみ異なった符号を付して説明する。本発明は大地震などにより液状化が発生しやすい砂地盤を対象とし、この砂地盤に溶液型の薬液を注入して固化改良することにより、液状化の発生を防ぐ構造にすることである。なお、砂地盤に薬液を注入すると一般的に球状の固化体が形成されるが、本発明の図面では固化体と未改良部との配置条件を理解するために各固化体を直方体形で示してある。
【０００９】
図１は第１の実施の形態の液状化防止構造１である。この液状化防止構造１は、改良対象砂地盤２に１．５ｍ間隔で注入管を挿入し、この先端からシリカ系の水溶液型薬液（以下、薬液という）を連続的に注入して高さ１．５ｍ、幅１．５ｍ、奥行き３ｍの固化体３を垂直方向および水平方向、すなわち上下左右方向および前後方向に重ねて改良地盤４としたものである。
【００１０】
この改良地盤４中には固化体３と同じ体積の未改良部５が散在し、この未改良部５の上下左右および前後が固化体３で囲まれて、未改良部５が二つ以上連続しないようになっている。この未改良部５は薬液が注入されない部分であり、同図の（２）および（３）に示すように、未改良部５の六面側、すなわち正面側５ａおよび背面側５ｂと、上面側５ｃおよび底面側５ｄと、両側面側５ｅ、５ｆとが固化体３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆで囲まれた状態になっているため、六面方向で未改良部５が二つ以上連続しないようになっている。
【００１１】
このような状態の未改良部５が改良地盤４中に乱雑に散在し、固化体３で形成された改良部６が改良対象砂地盤２に対して６０％〜８０％の割合になるように未改良部５が形成されている。すなわち未改良部５は改良対象砂地盤２の４０％未満まで形成することができる。したがって改良対象砂地盤２を１００％改良しなくても、６０％〜８０％の改良で所定の強度を確保して液状化を防ぐことができる。
【００１２】
また図２は第２の実施の形態の液状化防止構造７である。この液状化防止構造７は、改良地盤４の上層側８を除いた部分、すなわち上層部８から下側の層１０に固化体３と未改良部５とが上下左右方向および前後方向に交互に形成されたものであり、これ以外は第１の実施の形態の液状化防止構造１と同じ構成である。なお下層部９を上層部８と同じように全て改良することもできる。
【００１３】
これは固化体３と未改良部５とが上下左右方向および前後方向に一つおきに形成され、未改良部５が六面側、すなわち正面側５ａおよび背面側５ｂと、上面側５ｃおよび底面側５ｄと、両側面側５ｅ、５ｆとが固化体３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆで囲まれているため六面方向で未改良部５が二つ以上連続しないようになっている。
【００１４】
また未改良部５の四隅側に隣接した箇所には未改良部５が形成されているが、これは固化体３の四つ角同士が重なり合って形成されているため、この方向においても未改良部５が二つ以上連続しないようになっている。この改良地盤４においても固化体３で形成された改良部６が改良対象砂地盤２に対して６０％〜８０％の割合で形成され、未改良部５が改良対象砂地盤２に対して４０％未満に抑えられている。したがって、この場合も改良対象砂地盤２を１００％改良しなくても、６０％〜８０％の改良で所定の強度を保持して液状化を防ぐことができる。
【００１５】
また図３は第３の実施の形態の液状化防止構造１１である。この液状化防止構造１１は、地表面付近の表層部（一層および二層部分）１２を１００％改良し、これより下側の下層部分１３に未改良部５を乱雑に散在させて、固化体３で形成された改良部６が改良対象砂地盤２に対して６０％〜８０％の割合で形成されたものであり、これ以外は第１の実施の形態の液状化防止構造１と同じ構成である。すなわち第１の実施の形態の液状化防止構造１の表層部１２を１００％改良したものであり、このような改良にすると地盤沈下がほとんど発生せずに非常に安定した地盤になる。なおこの場合においても下層部を表層部１２と同じように全て改良することもできる。
【００１６】
また図４は第４の実施の形態の液状化防止構造１４である。この液状化防止構造１４は、地表面付近の表層部（一層および二層部分）１２を１００％改良し、これより下側の下層部分１３に固化体３と未改良部５とを交互に形成し、固化体３で形成された改良部６が改良対象砂地盤２に対して６０％〜８０％の割合で形成されたものであり、これ以外は第２の実施の形態の液状化防止構造７と同じ構成である。これも上記と同様に第２の実施の形態の液状化防止構造７の表層部１２を１００％改良したものであり、上記と同様に地盤沈下が全く発生せずに非常に安定した地盤になる。
【００１７】
なお、固化体３は上記のように高さ１．５ｍ、幅１．５ｍ、奥行き３ｍのものに限定されず、これ以下またはこれ以上の大きさのものであっても良い。
【００１８】
次に、液状化防止工法を第１の実施の形態の液状化防止構造をもとに説明する。はじめに、図５に示すように、改良対象砂地盤１５の所定箇所に注入管１６を所定深さまで挿入し、この注入管１６の先端から薬液１７を注入して高さ１．５ｍ、幅１．５ｍ、奥行き３ｍの第１の固化体１８を形成する。
【００１９】
次に、この第１の固化体１８を形成した後、注入管１６を引き上げて、第１の固化体１８の上部に薬液１７を注入して、同じ大きさの第２の固化体１９を形成すると、これらが上下で重なった状態になる。
【００２０】
そして、この第２の固化体１９を形成した後、第２の固化体１９の上部、すなわち第３の固化体を形成する箇所２０に注入管１６を引き上げるが、ここには薬液１７を注入せずに、注入管１６を第４の固化体を形成する箇所２０まで引き上げる。そして、ここに前記と同じ方法で薬液１７を注入して第３の固化体２１を形成すると、未改良部２２のある固化体ユニット２３が形成される。
【００２１】
次に、上記と同じ方法で横方向（左右方向）に固化体ユニット２３を順次形成する。このとき未改良部２２が二つ以上連続しないように、未改良部２２が形成された箇所の六面側の隣には他の未改良部２２を形成しないようにする。そして横方向（左右方向）への固化体ユニット２３の形成が終了した後、前後方向（奥行き方向）に上記と同じ方法で固化体ユニット２３を順次形成すると、固化体３で囲まれた未改良部５が散在した第１の実施の形態の液状化防止構造１が形成される。なお、未改良部をどこに形成するか、あるいは改良率（改良対象砂地盤に対して形成される固化体の割合）を何％にするかは薬液を注入する前に決めておく。
【００２２】
なお、上記の液状化防止工法は第１の実施の形態の液状化防止構造１に基づいて説明したが、これは第２〜第４の実施の形態の液状化防止構造も同じ方法で形成する。
【００２３】
次に、本発明の実施例に代わる実験例について図６〜図８により説明する。図６は本実験で使用した模型土層２４であり、地盤は４行×５列に分割され、各地盤要素を左の列から順にLine1〜Line5と定義した。各地盤要素の大きさは高さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、奥行き１５０ｍｍであり、実地盤の１／１０の縮尺モデルで実験を行った。また、ばらつきを有する地盤を表現するために、液状化する要素と、液状化しない要素の２つに単純化してモデル化した。液状化する要素では５号珪砂（Ｄ５０=0.63）を使用し、水中落下法により、相対密度６０％になるように調整した。また液状化しない要素では、浸透固化処理を施し、薬液濃度は６％、養生日数は７日とした。
【００２４】
また改良地盤の作成に用いた薬液は、恒久性の水ガラス（エコシリカ）であり、薬液の初期ｐｈを３とし、実験時の供試体の一軸圧縮強度は３８ＫＮ／ｍ２である。振動台の加振は３Ｈｚの正弦波を１０波ずつ100Gal〜400Galまで100Gal単位で増加させるステップ裁荷で行った。模型土槽には水圧計を設置して、Line１〜Line５では地盤の沈下量を測定した。
【００２５】
ここにおいて図６の（１）のLine１は未改良、（２）のLine２は４０％改良、（３）のLine３は６０％改良、（４）のLine４は８０％改良であり、これは改良対象砂地盤に対する改良地盤の割合を示したものである。
【００２６】
図７に改良率と地盤沈下量の関係を示す。これによると未改良地盤の沈下量は約３ｃｍであり、実地盤に換算すると３０ｃｍ程度になる。一方、改良率６０％の地盤の沈下量は、平均５ｍｍであり、実地盤に換算すると５ｃｍ程度になる。一般的な土木構造物の液状化時における許容沈下量は、極端な段差を防止する意味で１０ｃｍ以下とする場合が多い。このことから砂地盤の液状化時における沈下に対しては、改良率６０％でも液状化防止に必要十分な強度を有することを確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（１）は第１の実施の形態の液状化防止構造を示す斜視図、（２）は未改良を囲んだ固化体の斜視図、（３）は同分解斜視図である。
【図２】第２の実施の形態の液状化防止構造を示す斜視図である。
【図３】第３の実施の形態の液状化防止構造を示す斜視図である。
【図４】第４の実施の形態の液状化防止構造を示す斜視図である。
【図５】液状化防止工法の断面図である。
【図６】模型土槽の断面図である。
【図７】（１）〜（４）は模型土槽の断面図である。
【図８】改良率と地盤沈下量の関係を示すグラフ図である。
【図９】従来の液状化防止工法の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１、７、１１、１４  液状化防止構造
２、１５、２９  改良対象地盤
３、１８、１９、２１、２８  固化体
４  改良地盤
５、２２  未改良部
６  改良部
８  上層部
９  下層部
１０  下側の層
１２  表層部
１３  下層部分
１６、２６  注入管
１７、２７  薬液
２０  固化体を形成する箇所
２３  固化体ユニット
２４  模型土槽
２５  砂地盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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