Proceedings of the 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 4-6, 2010, Himeji, Japan)

CONSTRUCTION AND FIELD MEASUREMENT ON THE FOUNDATIONOF XFEL UNDULATOR BUILDING
Chiharu Arakawa *,A), Manabu NakamuraB), Takashi OtsukaB) , Yuji YamanoC),
Akihiko Uchida A) , Tsuyoshi HondaA)A)
Takenaka coraporetion
1-1-1 Shinsuna, Koto-ku, Tokyo, 136-0075
B)
Riken
2-18-3 Iidabashi, Chiyoda-ku, Tokyo, 102-8117
C)
Nikken Sekkei Ltd
2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198

Abstract
In the construction of XFEL Undulator Building completed in March 2009, a replacement method by excavation
using crushed stone was adopted as the foundation of XFEL Undulator Building. The foundation works were to
excavate the reclaimed soil that had been filled during construction of the next SPring-8 and residual soil that had beenheavily weathered before the filling, and to backfill crushed stone on the stiff rock. The excavation and backfilling
reached up to the maximum depth of 16.5 m. Since extremely high performance against the settlement which could not
be satisfied in general embankments using crushed stone was required in the foundation of XFEL Undulator Building,several tests on the natures of crushed stone and execution control were carried out to make the stiff foundation. The
replacement method by excavation was executed in 7 months from October 2007 to the middle of May 2008 based on
the results of several tests.
This paper report the results of several tests on the natures of materials used in the backfilling and various execution
controls related to the amount of stabilizer, spreading depth, compaction method and measurements in the degree ofcompaction. Additionally, long-term measurements on the settlement of embankment have been conducted from themiddle of May 2008 for the purpose of investigating the settlement behavior at the foundation. The result of long-term
measurements until March 2010 is also reported.

XFEL 光源棟建屋の地盤改良工事施工と挙動計測な沈下を発生させることが明らかであったため、掘削・除去し、道路材として使用される砕石に置き換2009 年 3 月に竣工した XFEL 光源棟工事では、 える「砕石置換工法」によって地盤改良する必要が直線的に装置が並ぶアンジュレータホールの床に長 あった。
ところが、一般にダム工事などで行われる置換工期的な変位を発生させないことが、工事上の重要な法においては、尐なくともその改良厚さの0.1％程ポイントのひとつであった。
[1][2]
度の残留沈下が発生することが既往の文献にお計画地地盤は着工前に行われた地質調査により、いて報告されており、本工事の改良深さにすると図１に示す通り、旧地形において谷筋であった部分に埋土がされていることが分かっていた。この埋土 16～17mm もの沈下量となることが分かった。そのは、隣接する SPring-8 蓄積リング棟の基礎地盤を造 後、現地諸条件を勘案した詳細検討が行われた結果、成した当時の発生土であるとのことであった。また、 4～6 ㎜の沈下量との推定に至ったが、装置設置床もともとの地山であった部分でも風化が強く進行し としての要求性能には不十分であった。
以上のことから本工事においては、前例のない高ている強風化岩の存在が確認されていた。
品質な地盤改良工事を目指すこととなった。
これらの部分は、建屋重量に対し長期的かつ多大

1.

はじめに

図 1：計画地縦断図_______________________________________________________________* arakawa.chiharu@takenaka.co.jp-265-Proceedings of the 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 4-6, 2010, Himeji, Japan)

2.

施工検討

2.1

砕石材料

表 1：試験施工結果一覧
巻き出し厚

使用する砕石は、「粒度調整砕石 M-40（JIS A5001）」と言われる大きさが最大 40mm までの砕石を図２のような粒度分布に調整・混合したものである。砕石の入手先として、地元西播磨地区のものを採用したが、使用量が約 47,000 ㎥と大量であったため、一ヶ所の砕石工場では賄いきれず、最終的には四ヶ所の工場からの搬入となった。

20cm

30cm

40cm

50cm

図 2：砕石材料粒径加積曲線

2.22.3

締固め方法

締固め方法について、工事エリア内で実際の砕石材を使った試験施工を実施した。試験した施工条件
は、はじめに砕石を敷き均す厚さである「巻き出し厚」を 20,30,40,50cm、20t 振動ローラーで転圧をかける「転圧回数」を 6,8,10,12 回の 16 ケースでおのおのの締固め度、沈下量（転圧回数の増加による増分沈下量）を測定した。その結果を表１に示す。16ケースの中で最大の締固め度を示し、沈下量も安定した、40cm，12 回で施工することと決定した。
締固め度とは同一材料で行った「室内締固め試験（JIS A 1210）」で得られる最大乾燥密度を基準とした現場乾燥密度の比率である。

締固め度

沈下量（％）

（mm）

6回

93.7

49.0

8回

95.66.3

10 回

96.05.8

12 回

97.68.1

6回

92.1

63.3

8回

94.18.0

10 回

95.56.0

12 回

94.614.36回

92.651.7

8回

94.89.0

10 回

97.411.5

12 回

98.00.36回

93.976.08回

96.82.5

10 回

97.03.5

12 回

96.90.8

転圧回数

固化材添加

改良地盤の沈下に大きな影響を与える要因として、水の浸入による微粒分の流出が想定された。締固めた砕石の骨格をさらにセメンテーションして固めたほうがより確実に沈下量が尐なくなると考え、固化材の添加効果を確認する各種実験を行った。固化材の添加量は、重量比 2.5，3.2，4.0％の 3 ケースで締固め特性試験を行い、砕石自体の締固めを阻害しない量として 2.5％とした。さらに遠心模型実験装置を使用した沈下促進試験を実施し、浸水前後の沈下量を比較することで固化材添加の有効性を確認した。
固化材添加砕石の採用範囲は、旧地形や工事工程等を総合的に判断し、図３の通りとした。比率としては、固化材添加が 75％、無添加が 25％となった。

図 3：固化材添加･無添加仕様分け 範囲図-266-

Proceedings of the 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 4-6, 2010, Himeji, Japan)

3.

施工状況

3.1

品質管理

4.

挙動計測とまとめ

4.1

計測計画

改良地盤の挙動計測は、光軸から南に 700mmスライドさせたライン上で改良層厚 8 ｍの U5 通、11 ｍの U14 通、1.5 ｍの U18.5 通にそれぞれ二重管式沈下板を設置した。また、改良層厚 14 ｍのU14 通に層別沈下計を設置したが、設置直後の養生期間が短かく、初期沈下データが取れなかったため、初期沈下以後の挙動計測に使用している。

締固め状態の確認方法は、１日かつ１層毎に 15箇所の締固め度測定を RI 法で行い、その平均値が95％以上、かつ最低値が 90％以上であることを判定基準と定めた。また、砕石材料についても、その性状のバラツキを確認するために、5,000 ㎥に１回の材料試験を行うこととした。
3.2

施工状況

4.2

最深部エリア掘削完了後の実測から砕石置換の実施数量は 51,400 ㎥となることが分かった。開始された砕石置換の１日当りの施工量は 700～1,000 ㎥ほどあったが、ピーク時には 1,200 ㎥を超えることもあった。

計測結果とまとめ2010 年 3 月までの計測結果を図 6 に示す。

図 6：変位計測結果（沈下板）
上記計測結果より以下のことが分かる。
 プレロード（5～6t/㎡）を含めた施工時荷重の増減に対し、沈下･リバウンドを繰り返していることから、空隙のない充分な締固め状態となっていることが分かる。
 2009 年 8 月 9 日に現地で発生した集中豪雨による影響も見られなかった。
 本年 3 月末の時点で最大沈下量-1.42mm となっており、当初の推定値に対して十分に小さい値となっている。
 ここ数ヶ月は挙動も安定しており建屋重量に対する沈下がほぼ収束しつつある。
これらのことから長期沈下が許されない今回のようなケースの地盤改良において、本施工方法が有効であることが確認された。

図 4：掘削完了状況

5.

最後に当工事における検討段階から本工事におきまして御助言や御指導いただきました関係各位に深く感謝いたします。

図 5：砕石置換施工状況
固化材の添加は、工事エリア内の砕石ストックヤードで土質改良機を使用して行われた。
最終的な施工数量としては、巻き出し層数で 49層、締固め度計測回数が 2,670 回、締固め度平均値が 98.48％であり、使用された砕石材料は 70,600 ㎥となった。また、初期沈下を促進させるために現地発生土を高さ 3 ｍまで盛土し、改良地盤に荷重をかけるプレロードを 2 週間行った。

参考文献[1] 近藤ら(2002)：礫質材料のクリープ特性と長期沈下特性、第 37 回地盤工学研究発表会、pp.609610.
[2] 姫野ら(2002)：礫質土を用いた高盛土の圧縮沈下挙動、土木学会年次学術講演会講演概要集第 3 部、Vol.57、pp.1629-1630-267-