(57)【要約】【課題】  上部に盛土層が造成されて基礎地盤を構成する沈下発生層が盛土層の盛土荷重により圧密沈下するのを容易にかつ確実に低減若しくは抑止することができる既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法を提供する。【解決手段】  上部に盛土層が造成されて基礎地盤を構成する沈下発生層が盛土層の盛土荷重により圧密沈下するのを低減若しくは抑止するための地盤沈下低減改良工法であり、上記盛土層を形成する既存盛土材の一部を軽量土置換杭で置換し、この置換される軽量土置換杭の自重、杭長及び置換率から選ばれたいずれか１つ又は２つ以上の要素を制御することにより上記盛土層の盛土荷重を調整する、既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法である。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に盛土層が造成されて基礎地盤を構成する沈下発生層が盛土層の盛土荷重により圧密沈下するのを低減若しくは抑止するための地盤沈下低減改良工法であり、上記盛土層を形成する既存盛土材の一部を軽量土置換杭で置換し、この置換される軽量土置換杭の自重、杭長及び置換率から選ばれたいずれか１つ又は２つ以上の要素を制御することにより上記盛土層の盛土荷重を調整することを特徴とする既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法。
【請求項２】
盛土層の盛土荷重は、沈下発生層及び盛土層の土質調査を行い、この土質調査の結果に基づいて沈下発生層を正規圧密状態に維持するのに必要な盛土層の最大盛土荷重を求め、求められた最大盛土荷重を基準にして制御される請求項１に記載の既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法。
【請求項３】
盛土層の最大盛土荷重は、複数の土質調査の結果に基づいて最大盛土荷重分布として求められる請求項２に記載の既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法。
【請求項４】
沈下発生層は、正規圧密状態又は過圧密状態に調整される請求項１〜３のいずれかに記載の既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法。
【請求項５】
軽量土置換杭は、その全体の平均単位体積重量が５kN/m3以上１３kN/m3以下であって、盛土層に置換された際に水位面以浅の単位体積重量が５kN/m3以上１０kN/m3以下であり、水位面以深の単位体積重量が１０kN/m3超となるように形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法。
【請求項６】
盛土層の既存盛土材の一部を置換する軽量土置換杭は、盛土層に穿設された孔内に硬化性軽量土を充填し、孔内で硬化させて形成される請求項１〜５のいずれかに記載の既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上部に盛土層が造成されて基礎地盤を構成する沈下発生層が盛土層の盛土荷重により圧密沈下するのを低減若しくは抑止するための既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粘性土層である沈下発生層の上部に盛土層を造成することは古くからよく行われており、例えば、ケーソン、矢板、Ｌ型ブロック等を用いた岸壁等の護岸の際にその背後に形成される裏込めの埋土層や、臨港道路橋梁等の橋台の背面に形成される橋台背面盛土等の近接工事の盛土層等（これら埋土層や盛土層を単に「盛土層」と総称する。）の造成が頻繁に施工されており、また、これまでも頻繁に行われてきた。
【０００３】
ところで、このような既設の盛土層を有する地盤においては、沈下発生層がその上に設けられた盛土層の盛土荷重に起因して徐々に圧密沈下し、周辺地盤との間に段差ができたり、所定の地盤高さを確保できなくなる等の問題を引き起こすことが観察されている。このため、新たに盛土層を造成する際には、通常は予め土質調査を行い、その下部の沈下発生層で圧密沈下が予測される場合には、この沈下発生層での圧密沈下（地盤沈下）を未然に防止するための様々な対策が採られている。
【０００４】
このような目的で行われる地盤改良施工法としては、例えば、改良対象地盤の一部をスパイラルスクリューオーガを用いて特定の軽量地盤改良材で置換する方法（特開平05-255,924号公報）や、改良対象地盤を掘削して所定長の孔を形成し、この孔内には比重の小さい材料又は気泡の少なくとも一方、土砂、セメント、ベントナイト及び水を地上で混合して得られたソイルセメントを充填し、改良対象地盤にソイルセメントコラムを形成する置換型深層改良工法（特開2001-241,035号公報）が提案されている。
【０００５】
また、軟弱地盤に複数本の柱状体を支持層に達しない長さでかつ１０〜５０%の改良率で構築し、複数本の柱状体の上に補強用網状体を敷設し、あるいは、敷設することなく、浅層改良土層（土砂と固化材とに添加材及び／又は添加剤を混合して固化させた層）を敷設し、この浅層改良土層の上に道路舗装を施す道路の構築方法（特開平10-317,307号公報、特開2003-239,276号公報）や、軟弱地盤上に良質土砂の盛土を敷設し、この盛土と軟弱地盤とに既製杭を打設し、盛土と既製杭との上に固化層を形成し、固化層の上に舗装を構築して既製杭と盛土と固化層と舗装とを一体化させ、軟弱地盤にかかる盛土、固化層、舗装、その他車両等の荷重を既製杭の周面と先端部とから軟弱地盤の深部の地盤に伝達させると共に盛土を介して直接軟弱地盤面に伝達させる方法（特開2003-268,790号公報）も提案されている。
【０００６】
更には、盛土地盤の盛り立て造成過程で、盛土撒出層内に予め中空の膨張部材を平面方向適当な間隔で多数埋設しておき、造成が完了した後、盛土地盤上の構築物が盛土地盤の不同沈下によって傾倒した場合には、沈下箇所の真下の膨張部材中にスラリー状固化剤を圧入して選択的に膨張させ、その上の盛土層を隆起させて不同沈下を矯正する方法（特開平08-170,336号公報）も提案されている。
【０００７】
しかしながら、これらの方法は、そのいずれも新たに盛土層を造成する際に採用される施工法であり、これまでに既に造成された既設の盛土層を有する場合にはそのまま適用することはできない。
しかるに、これまでに沈下発生層の上部に盛土層を設けて造成された地盤はいたるところに存在し、近年、その沈下発生層の圧密沈下による地盤沈下の問題が顕在化しつつある。
【０００８】
このような既設の盛土層を有する地盤で発生する地盤沈下を改善するための方法としては、例えば護岸の背面埋土として造成された盛土層を例にして説明すると、図５に示すように、盛土層ａの上方から盛土層ａの下部に存在する沈下発生層（粘性土層）ｂに達する多数の孔ｃを穿設し、これら各孔ｃ内の沈下発生層ｂの部分に鉛直方向支持力を増強するための地盤改良杭ｄを打ち込み、これらの地盤改良杭ｄによって盛土層ａの盛土荷重を支持する沈下発生層ｂの支持力を補強する地盤改良杭による補強方法や、図６に示すように、護岸壁ｅの背面埋土として造成されている既設の盛土層ａについて、護岸壁ｅの背面側の盛土層ａを掘削しながら気泡混合土等の軽量土ｆと順次置換する置換方法等が考えられる。
【０００９】
しかしながら、前者の地盤改良杭による補強方法においては、沈下発生層ｂが盛土層ａの天端から深いところに存在し、その施工深度が深くなると、必然的に大型施工機が必要になり、このような大型施工機を搬入できない現場では施工が困難になるほか、盛土層ａに孔ｃを穿設する際に形成された空打ち部ｇについても盛土材の埋め戻し作業が必要になり、結果として施工コストが嵩むという問題がある。
【００１０】
また、後者の軽量土ｆによる置換方法においては、護岸壁ｅの背面側の盛土層ａを掘削しながら軽量土ｆと順次置換するので比較的工期が長くなるが、この置換された軽量土ｆが安定するまでの間は護岸壁ｅ自体の強度等が低下し、台風や大雨等の異常気象が発生し易い時期には施工することが難しく、工期の選択に制限が生じるほか、いつ何時に台風や大雨等の異常気象が起こるかもしれないという近年の気象状況では、実際にはこの方法を採用するのが困難な場合が多々ある。
【特許文献１】特開平5-255,924号公報
【特許文献２】特開2001-241,035号公報
【特許文献３】特開平10-317,307号公報
【特許文献４】特開2003-239,276号公報
【特許文献５】特開2003-268,790号公報
【特許文献６】特開平08-170,336号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明者らは、上部に盛土層が造成されて基礎地盤を構成する沈下発生層が盛土層の盛土荷重により圧密沈下するのを容易にかつ確実に低減若しくは抑止することができる既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法について鋭意検討した結果、盛土層を形成する既存盛土材の一部を軽量土置換杭で置換し、その際に置換される軽量土置換杭の自重、杭長及び置換率から選ばれたいずれか１つ又は２つ以上の要素を制御して上記盛土層の盛土荷重を調整することにより、目的を達成できることを見い出し、本発明を完成した。
【００１２】
従って、本発明の目的は、上部に盛土層が造成されて基礎地盤を構成する沈下発生層が盛土層の盛土荷重により圧密沈下するのを容易にかつ確実に低減若しくは抑止することができる既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は、上部に盛土層が造成されて基礎地盤を構成する沈下発生層が盛土層の盛土荷重により圧密沈下するのを低減若しくは抑止するための地盤沈下低減改良工法であり、上記盛土層を形成する既存盛土材の一部を軽量土置換杭で置換し、この置換される軽量土置換杭の自重、杭長及び置換率から選ばれたいずれか１つ又は２つ以上の要素を制御することにより上記盛土層の盛土荷重を調整することを特徴とする既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法である。
【００１４】
本発明において、盛土層を形成する既存盛土材の一部を置換するために用いられる軽量土置換杭は、少なくとも上記既存盛土材よりも比重が小さいことが必要であり、既存盛土材の一部がこの軽量土置換杭と置換された後には、盛土層の下部の沈下発生層が所定の沈下量以下に低減され、必要により正規圧密状態、好ましくは過圧密状態になって地盤沈下が完全に抑止されるように置換するのがよい。
【００１５】
この盛土層における既存盛土材と軽量土置換杭との置換は、先ず、改良対象となる施工現場（沈下発生層の上部に盛土層が造成されて地盤沈下が始まっているような場所）の沈下発生層及び盛土層の土質調査を行い、この土質調査の結果に基づいて沈下発生層を少なくとも正規圧密状態に維持するのに必要な盛土層の最大盛土荷重を求め、ここで求められた最大盛土荷重を基準にして使用される軽量土置換杭の自重、杭長及び置換率から選ばれたいずれか１つ又は２つ以上の要素を制御して行われ、これによって沈下発生層上部の盛土層の盛土荷重が調整される。そして、この際の盛土荷重が調整は、例えば下水管等のようにその機能から多少の地盤沈下が許容されて地盤沈下抑止（沈下量零）に精度が求められない場合には、圧密度１００%未満の範囲で許容される沈下量まで低減されればよい場合があるほか、例えば多少の地盤沈下も許されない状態に至っている場合等のように地盤沈下を完全に抑止する必要がある場合には、沈下発生層を正規圧密状態に、好ましくは過圧密状態に調整される。
【００１６】
また、改良対象となる施工現場において不同沈下が問題となるような場合には、盛土層を縦断及び／又は横断する複数の測定ポイントで複数の土質調査を行い、その結果に基づいて最大盛土荷重を断面方向の分布として求め、この盛土層における最大盛土荷重分布に基づいて盛土層における既存盛土材を軽量土置換杭と置換するようにしてもよく、これによって盛土層縦断及び／又は横断する方向において不同沈下の現象が発生するのを事前に防止することができる。そして、この最大盛土荷重分布を求めて不同沈下が発生しないように既存盛土材を軽量土置換杭と置換する場合においても、盛土層における盛土荷重の調整は、好ましくは、使用する軽量土置換杭の自重、杭長及び置換率から選ばれたいずれか１つ又は２つ以上の要素を制御して行われる。
【００１７】
このような目的で用いられる軽量土置換杭については、特に制限はなく、例えば特開平05-255,924号公報に開示されているようなセメント、セメントミルク、石灰類等の地盤固化材と、粘土、砂、シルト又はこれらが混在した粘性土と、ポリエチレン、ポリスチレン、プロピレン、エチレン共重合体等からなるビーズ状合成樹脂発泡体とを水の存在下に混合してなる軽量地盤改良材や、特開2001-241,035号公報に開示されているような比重の小さい材料又は気泡の少なくとも一方、土砂、セメント、ベントナイト及び水を地上で混合して得られたソイルセメント等の硬化性軽量土を用いて形成されるものを挙げることができる。
【００１８】
そして、この軽量土置換杭は、改良対象となる施工現場の状況等に応じて、異なる自重の硬化性軽量土が調製され、また、盛土層にその天端から置換されるべき比率に応じた長さ（杭長）及び／又は数（置換率）の孔を穿設し、この孔内に上記の如き硬化性軽量土を充填し、孔内で硬化させて形成される。
【００１９】
また、このような軽量土置換杭については、好ましくはその杭長方向に沿って単位体積重量の異なる複数の領域を有するものであるのがよく、より好ましくはその全体の平均単位体積重量が５kN/m3以上１３kN/m3以下であって、盛土層に置換された際に水位面以浅の単位体積重量が５kN/m3以上１０kN/m3以下で水位面以深の単位体積重量が１０kN/m3超となるように形成されているのがよい。軽量土置換杭をこのように構成することにより、盛土層に穿設した孔内に水が溜まっても、効率良く施工できるほか、確実に効率良く盛土層の盛土荷重の調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の方法によれば、既設盛土直下の沈下発生層における圧密沈下を防止するために、この沈下発生層の上部の盛土層に対してその一部の既存盛土材を軽量土置換杭に置換すればよいので、例えば既設の堤防等の防護壁等をそのままに残した状態で部分的に（かつ必要により飛び飛びに）地盤沈下低減改良の工事を進めることができ、沈下発生層自体の地盤改良に比べて施工深度が顕著に浅くなり、大型施工機の使用が必要なくなるほか、地盤改良される盛土層についても既存盛土材の埋め戻し作業等が必要なくなり、結果として施工コストの低減化を図ることができ、更に、護岸壁の背面側の盛土層を大幅に掘削する必要もなくなることから、護岸壁自体の強度等に対する影響もなく、工期が制限されることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に示す実施例に基づいて、本発明の既設盛土直下の地盤沈下低減改良工法の好適な実施の形態を具体的に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１に、Ｌ型ブロックによる護岸の裏込めとしての盛土層を有する既設盛土直下の沈下発生層に対して、本発明の実施例１に係る地盤沈下低減改良工法が適用された例が示されている。
【００２３】
この実施例１においては、先ず、粘性土層からなる沈下発生層１とその上部の盛土層２との土質調査を行い、この土質調査の結果に基づいて沈下発生層１が正規圧密状態になるために必要な盛土層２の最大盛土荷重を算出し、この算出された盛土層２の最大盛土荷重と、盛土層２の土質調査の結果と、使用する軽量土置換杭３の比重とから、沈下発生層１を正規圧密状態（好ましくは、過圧密状態）にするために盛土層２を形成している既存盛土材をどれだけの割合で軽量土置換杭３と置換すればよいか（置換情報）を求め、この置換情報に基づいて、スパイラルスクリューオーガ等の手段を用い、盛土層２にその天端から沈下発生層１に向けて延びる所定数の孔４を穿設し、この穿設された孔４内には所定の硬化性軽量土を流し込み、孔４内でこの硬化性軽量土を硬化させて軽量土置換杭３とすることにより施工される。なお、図１において、Ｌ型ブロックで構成された護岸壁５は沈下発生層１の下方の岩盤に達する支持杭６によって支持されている。
【００２４】
この実施例１の地盤沈下低減改良工法において、スパイラルスクリューオーガ等の手段で穿設された孔４内に充填された硬化性軽量土は、この孔４内で硬化して軽量土置換杭３となり、既設の盛土層２の一部となって既設盛土材をこの軽量土置換杭３に置換した割合に応じて盛土層２の盛土荷重が軽減され、沈下発生層１における沈下量が軽減され、若しくは、抑止される。
【００２５】
なお、この実施例１において、既設の盛土層２に穿設される多数の孔４が水位面を超えて深い場合には、例えば２台のミキサーを用意し、これらのミキサーで単位堆積重量の異なる２種類（例えば、単位体積重量０．７kN/m3のものと単位体積重量１．１kN/m3のもの等）の硬化性軽量土を調製し、孔４内の水位面以深には単位体積重量１．１kN/m3の硬化性軽量土を充填し、また、水位面以浅には単位体積重量０．７kN/m3の硬化性軽量土を充填し、好ましくはその全体の平均単位体積重量が５kN/m3以上１３kN/m3以下となるように調整することにより、効率良く施工できるほか、盛土層の盛土荷重の調整を確実にかつ効率良く行うことができる。
【実施例２】
【００２６】
図２及び図３に、上記実施例１と同様の既設盛土直下の沈下発生層１に対して、本発明の実施例２に係る地盤沈下低減改良工法が適用された例が示されている。
この実施例２においては、上記実施例１の場合とは異なり、護岸壁５からその背面側の盛土層２を略直角に横切る方向（横断面方向）に沿って複数の測定ポイント7a,7b,7c,……で沈下発生層１とその上部の盛土層２との複数の土質調査を行い、この複数の土質調査の結果に基づいて沈下発生層１が正規圧密状態になるために必要な盛土層２の最大盛土荷重分布を求め、この求められた盛土層２の最大盛土荷重分布と、盛土層２の土質調査の結果と、使用する軽量土置換杭３の比重とから、沈下発生層１を正規圧密状態（好ましくは、過圧密状態）にするために盛土層２を形成している既存盛土材をどの部分においてどれだけの割合で軽量土置換杭３と置換すればよいか（置換情報）を求める。ここで求められた盛土層２の最大盛土荷重分布は、護岸壁５から略直角に離れる方向に沿って発生する不同沈下の沈下曲線8aとして得られる。
【００２７】
次に、上で求められた沈下発生層１を正規圧密状態（好ましくは、過圧密状態）にするための置換情報に基づいて、スパイラルスクリューオーガ等の手段を用い、盛土層２にその天端から所定の間隔及び所定の深さで沈下発生層１に向けて延びる所定数の孔4a,4b,4c,……を順次穿設し、これら各孔4a,4b,4c,……内に硬化性軽量土を充填し、各孔4a,4b,4c,……内で硬化させて必要な数及び長さの軽量土置換杭3a,3b,3c,……を形成し、これによって盛土層２の既設盛土材の一部を軽量土置換杭3a,3b,3c,……と置換する。
【００２８】
この実施例２においては、盛土層２の既設盛土材と置換される軽量土置換杭3a,3b,3c,……の自重、杭長及び置換率（盛土層２の横断面方向に沿って置換される軽量土置換杭3a,3b,3c,……の間隔）とによって改良後の盛土層２の盛土荷重が調整され、これによって必要最小限の既設盛土材を軽量土置換杭3a,3b,3c,……に置換することにより沈下発生層１を正規圧密状態にすることができ、また、図２に示す不同沈下の沈下曲線8aは図３に示すように等沈下の沈下曲線8bに矯正され、不同沈下の現象を未然に防止することができる。
【実施例３】
【００２９】
図４に、上記実施例１及び２と同様の既設盛土直下の沈下発生層１に対して、本発明の実施例３に係る地盤沈下低減改良工法が適用された例が示されている。
この実施例３においては、上記実施例１及び２とは異なり、盛土層２の表面部分の既設盛土材を取り除き、盛土層２の残り部分について上記実施例１又は２と同様に地盤改良を行うと共に、この地盤改良された盛土層２の残り部分の上部に、取り除いた既設盛土材に対応する軽量土９を敷設してもよく、これによって盛土層２を形成している既設盛土材の全てを取り除くことなく盛土層２直下の地盤沈下低減改良を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の地盤沈下低減改良工法によれば、上部に盛土層が造成されてこの既設の盛土層の盛土荷重により圧密沈下が始まり、あるいは、懸念される沈下発生層について、その沈下発生層の圧密沈下を容易にかつ確実に防止することができ、特に大型施工機を搬入して使用することが難しい既設盛土であっても容易に施工できるほか、護岸壁背面側の盛土層を大幅に掘削する必要がなくて工期も制限されず、産業上極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、Ｌ型ブロックによる護岸の裏込めとしての既設盛土直下の沈下発生層に対して、本発明の実施例１に係る地盤沈下低減改良工法が適用された例を示す断面説明図である。
【図２】図２は、地盤沈下低減改良工法が適用されるＬ型ブロックによる護岸の裏込めとしての既設の盛土層を有する沈下発生層を示す断面説明図である。
【００３２】
【図３】図３は、図２の盛土層に本発明の実施例２に係る地盤沈下低減改良工法が適用された例を示す図１と同様の断面説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施例３に係る地盤沈下低減改良工法が適用された例を示す図１と同様の断面説明図である。
【００３３】
【図５】図５は、既設の盛土層を有する沈下発生層に対して従来の地盤沈下低減改良工法が適用された例を示す図１と同様の断面説明図である。
【図６】図６は、既設の盛土層を有する沈下発生層に対して従来の他の地盤沈下低減改良工法が適用された例を示す図１と同様の断面説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…沈下発生層（粘性土層）、２…盛土層、３,3a,3b,3c,…軽量土置換杭、４,4a,4b,4c,…孔、５…護岸壁、６…支持杭、7a,7b,7c,…測定ポイント、8a…沈下曲線（不同沈下）、8b…沈下曲線（等沈下）、９…軽量土。
【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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