沿岸センター研究論文集

No.5（2005）

情報化施工を活用した低置換率改良地盤上におけるケーソン式岸壁の築造
The System of Intelligent Construction of Caisson Breakwateron the Low Improved Ground足立雅樹*・北詰昌樹**・渡邊 孝***ADACHI Masaki, KITAZUME Masaki and WATANABE Takashi* （財）沿岸技術研究センター** （独）港湾空港技術研究所*** 国土交通省

東北地方整備局

調査部 主任研究員

地盤・構造部

地盤改良研究室 室長

仙台港湾空港技術調査事務所

設計室 先任建設管理官

In order to realize the cost reduction of a caisson type quay wall, the foundation ground under it isdesigned as low improvement. Because deformations of the improved ground are unavoidable to someextent in the case of the low improvement, deformation prediction analysis by FEM and dynamic
observation are jointly used in the actual construction works. It is called as “the intelligent construction”.
The present paper describes the outline of the intelligent construction which enables to construct the safeand economical caisson type quay walls with low improved ground.
Key Words: low improvement, caisson breakwater, the system of intelligent construction

単位体積重量 (kN/m3) (×9.8)

N値

1. はじめに

1.5

本工事は，コスト縮減を目指して低改良とした基礎地盤上にケーソン式岸壁を築造しその背面を埋め立てるものである．低改良の場合，ある程度の地盤変形が生ずることから，本工事に際しては，FEM による変形予測解析や動態観測を併用して地盤挙動の分析評価を行う情報化施工を行い完了した．
本論文では，平成 17 年３月に無事完了した本工事について情報化施工結果を中心に報告する．

1.7５

Ｎ値・深度分布図
含水比 (％)

単位体積重量・深度分布
一軸圧縮強度 ｑu (kN/m3) (×98.1)

2. 地盤条件及び標準断面
当該地盤は KP(北上川基準面)-60ｍの基盤上に厚く粘土層が堆積している．KP-30ｍまでの上部沖積粘土層（Ac1）は圧縮性が高く，KP-30ｍ～-60ｍまでの下部沖積粘土層（Ac2）は部分的に砂層が挟在する過圧密な粘土である．図-1 に地盤物性値を示す．ばらつきはみられるものの，KP-30ｍ付近で明らかに物性値が異なっていることが分かる．
本ケーソン式岸壁の標準断面図および土質柱状図を図-2 に示す．前面水深は 13ｍであり，ケーソン，基礎割石，裏込割石，SCP 改良体で構成され，改良範囲及び改良率をおさえた改良断面となっている．KP-18ｍ～-30ｍは SCP改良率 as＝75％，KP-30ｍ～-45ｍは SCP 改良率 as＝25％とし，それ以深は未改良となっている．背面の埋立地盤は裏込割石直下を除いて，KP-30ｍまでバーチカルドレーン工法による圧密促進対策が実施されている．

含水比・深度分布図

ｑu・深度分布図

図-１ 地盤物性値

3. 情報化施工のための計測内容
本工事では，情報化施工に備えて地盤挙動および岸壁全体の挙動を適切に把握するため計測機器を配置した．
表-1 に計測内容を，図-2 に計測機器の配置を示す．具体的には，背面地盤の沈下挙動を見るために，岸壁法線から 16ｍと 30ｍに層別沈下計，岸壁法線から 45ｍ，60ｍに沈下板を，地盤の水平変位を見るために岸壁法線から 16－ 5 －沿岸センター研究論文集

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60m

略工程は，表-2 に示す通りである．背面の埋立造成工事
は裏込工完了後，１次埋立（バージ船直投）及び２次埋立（ダンプ直投）を実施し，その後，陸上からドレーンを打設した後，最終の３次埋立工事を実施した．
事前の変形予測解析によると，バーチカルドレーン打設～３次埋立の段階においては，急速に沈下が進行するとともに，岸壁の安定性が急激に変化する時期であると予測されており，安定管理上特に慎重な対応を要する期間であった．そこで，安定管理図による管理手法や管理体制の整備等について，事前に観測・設計及び工事の各関係者間で協議し，情報化施工のシステム構築を行った．

45m
30m
16m

沈下板
ｹｰｿﾝ沈下
法線出入
裏込割石

▽-13m

Ac1
▽-30m

ドレーン

SCP 工法（as=75％）

間隙水圧計
SCP 工法（as=25％）

Ac2
▽-45m

挿入式傾斜計（層別沈下計併用）▽-60m

5. 解析手法及び解析結果

層別沈下計

変形予測解析では，２次元 FEM 解析プログラム（修正Cam-clay モデル）を用いて検討を行った．ここでは，粘土の圧縮特性や排水条件など様々な地盤のばらつき幅を見込んで検討を進めることとした．その結果，膨潤指数
κを，図-3 に示す圧密試験結果を参考にして地盤のばらつきの指標として定めた(κ=1/5λ～1/20λの範囲でケーススタディ実施)．なお，解析に用いた定数の一例としてκ=1/10λの場合を表-3 に示す．また，この変形予測解
析結果の一例を図-4 に示す．
図-5 に，岸壁法線から 30ｍと 45ｍ地点における沈下量の経時変化を，実測値はプロットで，解析による予測値(以下，解析値)は細線(上：κ=1/20λおよび下：1/5λ)で示す．また，図-6 に，岸壁法線から 16ｍの地点における水平変位の深度分布を示す．図-7 の変形模式図に示す
ように海側を前面側としており，左図が実測値，右図が解析値である．解析値はやや大きめの値となっているが図-2 標準断面図と図-2 標準断面図と土質柱状図
表-1 計測内容及び計測方法

表-2 工事工程と動態観測の概要

Cc=1.0e-logP の上方範囲

Cc=1.0e-logP の下方範囲

Cs=1/5ｍに挿入式傾斜計を設置した．また，岸壁の安定性評価
及び地盤の残留沈下検討の目的で，岸壁法線から 30ｍの位置で裏込割石下の未改良粘土の中央部に間隙水圧計を設置した．

Cs=1/10
Cs=1/20
Cs=1/5
Cs=1/10
Cs=1/20

4. 工事工程と動態観測
平成 10 年度に検討対象断面のケーソン函体を据付け，その後，平成 13 年から裏込工に着手した．主な工事の概－ 6 －図-3 圧密沈下曲線

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表-3 解析地盤定数

ν0.304図-6 水平変位の径時変化(護岸法線から 16m)
変形が生じた場合，粘土の強度低下が発生することを考慮して，残留強度を 100％～０％として円弧すべり解析を行い，安定性の確認を行った．ここで，残留強度が０％とは残留強度≒０％のことである．３次埋立完了後は圧密進行による地盤の強度増加により，徐々に安全率が回復すると予想された．

図-4 変形予測結果の一例

6. 施工管理と情報化施工
３次埋立においては層厚管理による緩速盛土施工を実施することにより，大きな荷重が局部的な載荷されることによって岸壁に悪影響を与えないよう配慮した．そこ
で変形予測結果に基いて，安定上問題とならない 40cm／２週間の施工速度で３次埋立を実施することとした．盛土施工直後は地盤の変形を適切に評価できるよう，週３回の動態観測による管理体制の下で情報化施工を実施した．

7. 安定管理手法
本工事では，陸上盛土工事の安定管理手法 1)を参考として，安定管理図を作成した．各管理図に用いた変位量は，図-5 沈下量の径時変化
図-7 の変形模式図に示すように，水平変位δは，地中部実測値の傾向を概ね適切に予測しているものと思われる． の最大水平変位（海側へ変形）と地表部分の最大水平変
また，図-6 からドレーン打設後，３次埋立において，埋位（陸側へ変形）の差として評価し，沈下量Ｓは，岸壁立荷重増大により地表面が急激に背面側に変位している
法線から 30ｍ地点の沈下量に着目した．図-9～11 に示すことが分かる．
管理図には，計測値（図中●）を随時プロットして，解図-8 は，円弧すべり安全率(予測値)の経時変化を示し析値（太実線）と比較検討した．ている．ドレーン打設～３次埋立において，ドレーン打工事中止の目安値となる管理基準値は変形予測解析の設直後に急激に安全率の低下が生じ，３次埋立が完了し結果を参考にして，安定上問題とならない水平変位とした時点で最小安全率となっている．粘土に大きなせん断て日変化量 ２cm/日を限界値とした．日変化量１cm/日以－ 7 －沿岸センター研究論文集

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δ／Ｓ＝0.5

δ／Ｓ＝0.4
δ／Ｓ＝0.3

図-7 変形模式図

図-10 Ｓ～δ管理図

図-11 △δ/Δｔ～ｔ管理図
沈下が進行するとともに，地表面が背面側にひきずりこまれるような挙動を示した．
２）ドレーン打設～３次埋立完了までの期間は地盤の安全率が急激に低下しており，この期間中は動態観測を密に行う等の慎重な対応を要した．
３）施工期間中の地盤挙動の計測値は，おおむね変形予測解析結果と同様な傾向を示す結果となり，変形を予測することが可能であった．３次埋立は最も危険な状態になると予測したため，40cm／２週間の緩速盛土施工とするとともに，日変位量を２cm/日とする管理基準を設けることで岸壁の安定性を確保した．
４）今回のように，ある程度の変形を許容した構造物を構築する場合の安定管理には，地盤変形を考慮した安定解析が重要であると考えられる．

図-8 円弧すべり安全率の径時変化

結果的に，変形予測解析を用いた安定解析ならびに動態観測による情報化施工を行うことにより，低置換率 SCP改良地盤において安全でかつ経済的なケーソン式岸壁を築造することができた．

図-9 Ｓ～δ/Ｓ管理図
下であれば，予測通りの挙動をしていると判断し，予定通りの緩速盛土施工を実施するものとした．

8. まとめ
上記の結果をまとめると以下の通りとなる．
１）FEM による変形予測解析は実測の地盤挙動の傾向と概ね一致する妥当な結果が得られた．変形の特徴は
ドレーン打設及び３次埋立以降，急激に背面地盤の最後に，本報告は，宮城県および国土交通省東北地方整備局塩釜港湾・空港整備事務所が実施した情報化施工の概要を取りまとめたものである．多大なご協力をいただいた関係各位に感謝申し上げます．

参考文献
1) 実用軟弱地盤対策技術総覧編集：実用軟弱地盤対策技術総－ 8 －覧，産業技術サービスセンター，1281p.，1993．