(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲を取り囲むようにコンクリートを用いて地中に外周壁を構築するとともに、上部構造物を構築する地盤全体を表層から上部構造物を支持できる地盤まで掘削し、前記外周壁の内方に、スラグを投入、充填し、スラグが吸水することによる膨張及び固化性を利用して地盤を改良するようにした地盤の液状化防止対策工法であって、外周壁を円形とし、外周壁に囲まれる内方に、複数本のＰＣ鋼線を対向する外周壁間に掛け渡すように、かつ外周壁の周回方向に略等間隔となるように互いにその配設位置を変えて張設した後、ＰＣ鋼線の張設位置の上方までスラグを充填し、充填したスラグの膨張により、スラグ中に埋設されているＰＣ鋼線にプレストレスをかけるようにしたことを特徴とする地盤の液状化防止対策工法。
【請求項２】
外周壁に囲まれた内方に充填するスラグを、周辺部が低く、中央部が盛り上がり、膨出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の地盤の液状化防止対策工法。
【請求項３】
スラグが、エージング処理前の製鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグのスラグ単独、又はエージング処理前の製鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグと、高炉スラグ、フェロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フライアッシュ、ゴミ焼却スラグ、ゴミ焼却灰、汚泥スラグ、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上とを混合した、製鋼スラグの膨張及び固化性を利用できるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の基礎地盤の施工法。
【請求項４】
スラグが、電気炉スラグのうちの還元スラグであることを特徴とする請求項１又は２記載の基礎地盤の施工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の液状化防止対策工法に関し、特に、液状化が生じやすい軟弱地盤内に構築した外周壁に囲まれた内方に、エージング処理前の製鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグ（以下、単に「スラグ」という場合がある。）を充填することにより、スラグの吸水によって膨張する性質を利用し、地盤を改良するようにした地盤の液状化防止対策工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤の改良材料として転炉スラグを用い、これを軟弱地盤層内へ杭体打設機械により、パイルを打設し、スラグの持つ吸水膨張作用を利用し、地盤を改良する工法（例えば、特開平６−１１６９３７号公報参照）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の軟弱地盤の対策においては、転炉スラグを用いてその吸水膨張作用により地盤を改良するようにしているが、この転炉スラグは杭体打設機械にて直接軟弱地盤内に打設されるため、杭打設による地盤の圧密作用、スラグの持つ毛細管現象による軟弱地盤の脱水圧密作用、及び吸水膨張作用により地盤の圧締作用を有する。ところが、この転炉スラグを直接軟弱地盤にパイル状に打設しているため、上載荷重に対する地盤改良面積が打設パイル周辺部に限られ、広範囲の改良には、多数のパイルを打設しなければならず、地盤改良に多大な時間と費用を要するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の地盤の改良対策の有する問題点に鑑み、液状化が生じやすい砂地盤の所定範囲を取り囲むようにした外周壁内方に、製鋼時の産出されるスラグを投入、充填することにより、簡易に、安価に広範囲に亘って地盤を改良し、かつ上載荷重に対応できるようにした地盤の液状化防止対策工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の地盤の液状化防止対策工法は、周囲を取り囲むようにコンクリートを用いて地中に外周壁を構築するとともに、上部構造物を構築する地盤全体を表層から上部構造物を支持できる地盤まで掘削し、前記外周壁の内方に、スラグを投入、充填し、スラグが吸水することによる膨張及び固化性を利用して地盤を改良するようにした地盤の液状化防止対策工法であって、外周壁を円形とし、外周壁に囲まれる内方に、複数本のＰＣ鋼線を対向する外周壁間に掛け渡すように、かつ外周壁の周回方向に略等間隔となるように互いにその配設位置を変えて張設した後、ＰＣ鋼線の張設位置の上方までスラグを充填し、充填したスラグの膨張により、スラグ中に埋設されているＰＣ鋼線にプレストレスをかけるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
この地盤の液状化防止対策工法は、周囲を取り囲むようにコンクリートを用いて地中に外周壁を構築するとともに、上部構造物を構築する地盤全体を表層から上部構造物を支持できる地盤まで掘削し、前記外周壁の内方に、スラグを投入、充填し、スラグが吸水することによる膨張及び固化性を利用して地盤を改良するようにしているため、スラグが吸水することによって、地盤中における過剰間隙水の排水がスラグの特性を利用して円滑に行え、地盤の液状化等を未然に防止することができるとともに、スラグの膨張硬化作用により地盤が強化された後は、上載荷重に対応する地耐力とすることができるので、液状化が生じやすい砂地盤等の改良が簡易に、かつ確実に行える。
また、地震発生などにより外周壁外において、未改良地盤中の過剰間隙水が流動化しても、外周壁が遮断壁の作用をし、改良地盤内への侵入が、外周壁にて阻止されるので、周辺地盤の流動化による影響を受けにくくすることができる。
【０００７】
そして、外周壁を円形とし、外周壁に囲まれる内方に、複数本のＰＣ鋼線を対向する外周壁間に掛け渡すように、かつ外周壁の周回方向に略等間隔となるように互いにその配設位置を変えて張設した後、ＰＣ鋼線の張設位置の上方までスラグを充填し、充填したスラグの膨張により、スラグ中に埋設されているＰＣ鋼線にプレストレスをかけるようにすることにより、外周壁に囲まれた内方に充填されたスラグの膨張硬化時、外周壁により横方向の膨張を拘束し、ＰＣ鋼線に自然にプレストレスがかかり、地盤の引張力を強化することができ、地盤全体を強固な地盤とすることができる。
【０００８】
また、外周壁に囲まれた内方に充填するスラグを、周辺部が低く、中央部が盛り上がり、膨出するようにすることができる。
【０００９】
これにより、改良地盤が一体となり、地盤全体で上載過剰を支持することができるので、石油備蓄用タンク等の大面積で荷重を支持するような構造物の基礎に適し、さらに改良した地盤の不透水性により油漏れ時の地盤中への浸透を防止することができる。
【００１０】
また、スラグには、エージング処理前の製鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグのスラグ単独、又はエージング処理前の製鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグと、高炉スラグ、フェロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フライアッシュ、ゴミ焼却スラグ、ゴミ焼却灰、汚泥スラグ、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上とを混合した、製鋼スラグの膨張及び固化性を利用できるものを用いることができる。
ここで、「製鋼スラグ」とは、転炉スラグ及び／又は電気炉スラグ（酸化スラグ及び／又は還元スラグ）をいう。
【００１１】
これにより、製鋼スラグの膨張及び固化性により、一層強固なスラグ層地盤を得ることができ、また、低コストの製鋼スラグを利用することができ、製鋼スラグの一層の有効利用を図ることができる。
【００１２】
さらに、スラグには、電気炉スラグのうちの還元スラグを用いることができる。
【００１３】
これにより、膨張性が一層向上することにより、一層強固なスラグ層地盤を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の地盤の液状化防止対策工法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に、地盤の液状化防止対策工法の参考例を示す。
砂地質等の軟弱地盤上に、ビル４、石油備蓄タンク５等の上部構造物を構築する場合、地震発生等により生じやすい軟弱地盤の液状化を防止するとともに、上載荷重に耐えるよう地盤を改良する必要がある。
【００１６】
このため、予め設定した面積の地盤の改良を行うため、所定の上部構造物を構築する箇所の周囲を取り囲むようにコンクリートを用いて地中に外周壁１を構築するとともに、上部構造物を構築する地盤全体を表層から上部構造物を支持できる地盤まで掘削し、外周壁１の内方に、スラグ２を投入、充填するようにする。
【００１７】
この場合において、外周壁１の内方に投入、充填するスラグとしては、膨張及び固化特性を有するものを好適に用いることができ、具体的には、エージング処理（スラグを所定粒径に破砕後、約１００℃の蒸気中で１００時間程度保持し、反応させる処理）前の製鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグのスラグ単独、又はエージング処理前の製鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグと、高炉スラグ、フェロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フライアッシュ、ゴミ焼却スラグ、ゴミ焼却灰、汚泥スラグ、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上を混合したものを用いるようにする。
【００１８】
さらに、スラグに、電気炉スラグのうちの還元スラグを用いることにより、膨張性が一層向上することにより、一層強固なスラグ層地盤を得ることができる。
【００１９】
また、スラグ等と置換する地盤層の土砂を、本願発明の目的を失しない範囲で用いることにより、残土の発生量を抑制して、施工コストを低減することができる。
【００２０】
このようにして、外周壁１の内方に投入、充填したスラグ２は、スラグ中に残存する遊離石灰（フリーライム）が水と反応して膨張するため、特に、この膨張性を利用することを主目的とする場合には、エージング前のものを使用することが望ましい。
このスラグ、特に水砕スラグは、無数の気泡を有し、角張った形状をしているため、軽量性、大きな剪断抵抗力、透水性を有するため、吸水による膨張硬化前においては、その透水性により、充填されたスラグ自身が地盤中の過剰間隙水を排水するとともに、この改良すべき地盤に含まれる過剰間隙水の一部により、スラグ自身が吸水し、この吸水に伴って膨張し、固化するようにすることができる。
そして、硬化後不透水性を有し、かつ未改良の周辺地盤の影響を抑制し、地盤を強固に改良することができる。
なお、このスラグの吸水膨張を、適正な加水により行うことも可能である。
【００２１】
ところで、外周壁１の内方に充填したスラグ２が吸水により膨張する際、外周壁１内の横方向（水平方向）に対する膨張力で、外周壁１により拘束するようになり、かつ周辺地盤から押圧力が加わるようになり、外周壁１の圧縮及び曲げ剛性が増すようになるとともに、上下方向にも膨張力が作用し、この膨張力を、地盤の上載荷重及び曲げ耐力に対応する地耐力とすることができ、軟弱地盤の改良が、広範囲に亘って簡易に、かつ確実に行える。
【００２２】
ところで、所定の上部構造物を構築する箇所の周囲を取り囲むように構築する外周壁１は、角形、円形等、地盤上に構築する上部構造物の形状、種別等に応じて任意の形状とすることができる。具体的には、例えば、ビル等の上部構造物の場合には、ビルの形状に合わせた角形に、また、石油備蓄用タンクの場合は、円形とすることが望ましいが、この形状は、特に限定されるものではない。
そして、外周壁１を、例えば、角形にした場合、図２（Ａ）に示すように、外周部にのみ構築するほか、図２（Ｂ）に示すように、外周壁１の内部をさらに格子状に仕切るように格子壁体１１を、外周壁１と一体に構築することもできる。
【００２３】
そして、外周壁１の内方に、格子壁体１１を外周壁と同様にコンクリートによって一体に形成することにより、この外周壁１と格子壁体１１にて囲まれた各区画内の地質が異なる場合でも、それぞれの地質に対応した地盤改良を行うことができる。特に、広範囲の地盤を同時に改良するような場合には、場所によって地質が異なることがしばしばある。このような場合に適した改良方法となり、全体の地盤改良を平均的に行うことができる。
また、工事が一度に行うことができない工事区域でも、各区画毎に分けて工事を行うことができる。
【００２４】
また、石油備蓄用タンク５等のように、上部構造物のほぼ全体で荷重を受けるようにする場合、図３〜図４に示す、本発明の地盤の液状化防止対策工法の一実施例のように、外周壁１を円形に形成することができる。
円形の外周壁１の構築は、角形の外周壁１と同様に構築することができる。
【００２５】
この場合、さらに、外周壁１にＨ形鋼等の形鋼６を埋設し、形鋼６間に、ＰＣ鋼線３を張設する。このＰＣ鋼線３は、円形の外周壁１の中心或いは中心近傍を通るようにして外周壁１の対向する壁面間に張設し、これを円形の外周壁１の周回方向に沿って所定間隔毎に配設、張設する。
これにより、外周壁内方に充填するスラグ２が吸水膨張する際、スラグ２の膨張方向は、外周壁の全周に亘って放射方向へ作用するとともに上下方向にも作用する。特に、外周壁の全周に亘る放射方向へ作用する膨張力は、外周壁により拘束されるので、ＰＣ鋼線に張力を与えるようになり、地盤の引張力を強固なものとすることができる。
なお、図示の実施例においては、ＰＣ鋼線３を平面状に張設するようにしているが、このほか、ＰＣ鋼線３を高さ方向に２段以上の複数段張設することもでき、これにより、地盤の引張力を一層強固なものとすることができる。また、外周壁に均一な拘束力が作用するので、応力集中による外周壁の破壊を防止することができる。
【００２６】
また、外周壁１の内方に充填するスラグを、外周壁内周面に沿う側を低く、外周壁の中央部を盛り上がるようにアーチ型とすることができる。
これにより、スラグ充填時は中央部が盛り上がった状態となっているが、スラグの吸水により膨張するとき、このスラグの膨張力が外周壁側に作用するようになるとともに、改良地盤の表面が平坦になるよう地盤が一体となり、地盤全体で上載荷重を支持することができるようようになる。
このため、石油備蓄用タンク５等の大面積で荷重を支持するような構造物の基礎に適し、さらに改良した地盤の不透水性により油漏れ時の地盤中への浸透を防止することができる。
【００２７】
以上、本発明の地盤の液状化防止対策工法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の地盤の液状化防止対策工法によれば、周囲を取り囲むようにコンクリートを用いて地中に外周壁を構築するとともに、上部構造物を構築する地盤全体を表層から上部構造物を支持できる地盤まで掘削し、前記外周壁の内方に、スラグを投入、充填し、スラグが吸水することによる膨張及び固化性を利用して地盤を改良するようにしているため、スラグが吸水することによって、地盤中における過剰間隙水の排水がスラグの特性を利用して円滑に行え、地盤の液状化等を未然に防止することができるとともに、スラグの膨張硬化作用により地盤が強化された後は、上載荷重に対応する地耐力とすることができるので、液状化が生じやすい砂地盤等の改良が簡易に、かつ確実に行える。
また、地震発生などにより外周壁外において、未改良地盤中の過剰間隙水が流動化しても、外周壁が遮断壁の作用をし、改良地盤内への侵入が、外周壁にて阻止されるので、周辺地盤の流動化による影響を受けにくくすることができる。
【００２９】
そして、外周壁を円形とし、外周壁に囲まれる内方に、複数本のＰＣ鋼線を対向する外周壁間に掛け渡すように、かつ外周壁の周回方向に略等間隔となるように互いにその配設位置を変えて張設した後、ＰＣ鋼線の張設位置の上方までスラグを充填し、充填したスラグの膨張により、スラグ中に埋設されているＰＣ鋼線にプレストレスをかけるようにすることにより、外周壁に囲まれた内方に充填されたスラグの膨張硬化時、外周壁により横方向の膨張を拘束し、ＰＣ鋼線に自然にプレストレスがかかり、地盤の引張力を強化することができ、地盤全体を強固な地盤とすることができる。
【００３０】
また、外周壁に囲まれた内方に充填するスラグを、周辺部が低く、中央部が盛り上がり、膨出するようにすることにより、改良地盤が一体となり、地盤全体で上載過剰を支持することができるので、石油備蓄用タンク等の大面積で荷重を支持するような構造物の基礎に適し、さらに改良した地盤の不透水性により油漏れ時の地盤中への浸透を防止することができる。
【００３１】
また、スラグには、エージング処理前の製鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグのスラグ単独、又はエージング処理前の製鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグと、高炉スラグ、フェロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フライアッシュ、ゴミ焼却スラグ、ゴミ焼却灰、汚泥スラグ、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上とを混合した、製鋼スラグの膨張及び固化性を利用できるものを用いることにより、製鋼スラグの膨張及び固化性により、一層強固なスラグ層地盤を得ることができ、また、低コストの製鋼スラグを利用することができ、製鋼スラグの一層の有効利用を図ることができる。
【００３２】
さらに、スラグに、電気炉スラグのうちの還元スラグを用いることにより、膨張性が一層向上することにより、一層強固なスラグ層地盤を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  地盤の液状化防止対策工法の参考例を示す縦断図である。
【図２】  同参考例の横断平面図で、（Ａ）は格子壁体のない場合を、（Ｂ）は格子壁体を一体に形成した場合を示す。
【図３】  本発明の地盤の液状化防止対策工法の一実施例を示す縦断面図である。
【図４】  同横断面図である。
【符号の説明】
１    外周壁
１１  格子壁体
２    スラグ
３    ＰＣ鋼線
４    ビル（上部構造物）
５    石油備蓄タンク（上部構造物）
６    形鋼
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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