第40回地盤工学研究発表会
2005 年 7 月

67

H - 05 （函 館）
既設構造物アンダ−ピニング時に地盤改良体と仮受杭に発生する応力計測

アンダ−ピニング，地盤改良体，仮受杭

大阪市交通局

正会員

三井住友･地崎特定建設工事共同企業体
地域 地盤 環境 研究所

正会員

塩谷智弘，石崎雅史
井上幸治，富山茂樹○譽田孝宏，藤原正明

１．はじめに
大阪市営地下鉄第８号線の建設にあたり，太子橋今市停留場(仮称)では，地下鉄第２号線(谷町線)との連絡駅としての位置づけから，乗り継ぎの利便性を向上させるため，第２号線既設構造物の仮受け工(アンダ−ピニング工)を実施した．既設構造物は，軟弱かつ鋭敏な沖積粘性土層に支持されており，「地下水位低下に伴う有効応力の増加」および「導坑掘削における地盤の支持力低下」に伴う沈下が懸念されたことから，地盤改良体で既設構造物を先行支持させる工法(高圧噴射攪拌工法(MJS(Metro Jet System)工法))を採用した 1)．ここでは，地盤改良体に発生する応力を的確に計測できる方法を考案し，地盤改良体造成後に計器を設置して，導坑掘削に伴う地盤改良体の既設構造物支持効果を確認した．
また，仮受杭設置に伴う荷重の再配分挙動についても計測管理をおこなったので，その結果について報告する．
２．工事概要および地質概要
対象となる工事区間の施工断面図および土質柱状図を図１に示す．第２号線の支持地盤は，東大阪特有の鋭敏粘土(3.5m 程度の Amc 下層(自沈粘土)，相対含水比 0.7〜0.8，粘着力 65〜110kN/m2)であり，第２号線建設時に地下水位低下履歴を受けて過圧密状態にあるものの，外荷重変化に伴う沈下が懸念された．そこで，導坑掘削時の坑壁安定性および上載荷重をダイレクトに硬質な洪積礫層(Tg 層)へ伝達することを目的とした地盤改良体を，図２のような平面配置で実施した．
上部から N1〜N4
上部から M21〜M24
M11B

Aus

Amc上Ams

Amc下路下施工
Als
AlcTg

地盤改良体
Oc7(Ma7)

（注２）

Os7

Oc6

図１

仮受杭

施工断面図および土質柱状図

図２

地盤改良工の実施平面図

３．地盤改良体の応力計測計画
地盤改良体発生応力を計測する方法としては，a)変位計による計測方法 2)，b)添え材にひずみゲ−ジを貼り付けて地盤改良体中に挿入する計測方法，c)埋設型ひずみ計を用いてダイレクトにひずみ量を計測する方法が考えられる．
a)については，地盤改良体を貫通させて Tg 層に固定点を設置できないことから除外した．b)については，添え材が地盤改良体と同等またはそれ以下の強度を有する材質である必要がある．材質･施工性･経済性を検討した結果，ある仮定を想定して地盤改良体と異なる材料を介して計測するよりは，c)に示す計測方法の方が優位であると判断した．つまりここでは，設置精度･施工性･測定精度･経済性を考慮して，ポリエチレン製ネット･パイプに開口部を設け，パイプ内の所定位置にひずみ計を緩固定する c)の方法を採用した．設置方法については，造成された地盤改良体を上部よりボ−リング削孔し，その後 c)を挿入してから地盤改良体と同じ材料 1)を充填して仕上げた．これによってパイプ開口部より充填材が入り込み，鉛直性を確保した上で地盤改良体に発生する応力をダイレクト計測することが可能となった．
Stress measurement in soil improvement pile and temporary pile during the underpinning for existing structure
Tomohiro SHIOTANI & Masashi ISHIZAKI(Osaka Municipal Transportation Bureau), Yukiharu INOUE & Shigeki
TOMIYAMA(Sumitomo Mitsui Construction JV), Takahiro KONDA & Masaaki FUJIWARA(Geo-Research Institute)- 135 -４．地盤改良体発生応力および仮受杭軸力の計測結果
地盤改良体テストピ−スによる一軸圧縮試験結果を図３に示す．
ここでは，

2.5σ＝350εσ＝175ε(1) (2)

地盤改良体内に発生するひずみレベルに応じて，以下の変形係数を設定した．

2.0(1)ε＜0.2%：E＝350(MN/m2)(2)0.2%≦ε＜0.5%：E＝175(MN/m2)

なお実工事では，ε＜0.2%であったため，エリア(1)の変形係数を用いてσ(MN/m2)

1.5発生応力を計算した．
地盤改良体発生応力および仮受杭軸力の経時変化図を図４に示す．
M11 については，D 導坑掘削に伴って上載荷重の急激な変動が見受けら1.0れた後(①)，徐々に増加傾向を示した．その後，D 導坑仮受杭プレロ−ドに伴い，それまで地盤改良体が支持していた荷重が仮受杭に移行したと思われ0.5る発生応力の減少が発生した(②)．

供試体１
供試体２00図３0.51.0ε(%)

1.5

M21〜M24 については，B および C 導坑掘削に伴う荷重増加によって発生応力の増加が見られたのに対して(③および④)，C 導坑仮受杭のプレロ−

2.0

ド時には，それまで地盤改良体が支持していた荷重が仮受杭に移行したこと

地盤改良体の応力〜ひずみ関係によって，発生応力は減少した(⑤)．その後，B〜C 導坑間切広げ施工に伴い，それまで他の地盤改良体が支持していた荷重の一部が，計測している地盤改良体に移行したと思われる発生応力の増加が見受けられ(⑥)，計器撤去した．
N1〜N5 については，B 導坑仮受杭プレロ−ド導入に伴って軸力が増加した際に，地盤改良体応力が同時に低下した(⑦)．その後，B〜C 導坑間切広げ掘削に伴い，それまで第２号線を支持していた地盤改良体が撤去されたことから，その支持荷重が B 導坑仮受杭に移行して軸力が増加した(⑥)．この現象は，A〜B 導坑間切広げ掘削時にも同様に見受けられたが(⑧)，仮受杭上部ほど顕著であり，摩擦杭的な挙動から仮受杭下部においてその傾向は小さかった．８次〜
床付掘削中に発生しているゆるやかな仮受杭の軸力増加は，掘削工に伴うリバウンドによる影響と考えられる(⑨)．
Ｃ導坑仮受杭 Ａ導坑仮受杭
プレロ−ドプレロ−ドＢ導坑仮受杭
プレロ−ドＢ導坑掘削
Ｄ導坑掘削

Ｄ導坑仮受杭
プレロ−ドＡ導坑掘削

Ｂ〜Ｃ導坑間切広げ
Ａ〜Ｂ導坑
Ｃ導坑掘削 Ｃ〜Ｄ導坑間切広げ 間切広げ ８次 ９次 床付掘削 掘削 掘削

500

5000
4500

M11400N1

M21M22
M23
M24350
300

3500
3000

250

N2200

2500
N32000150

N5100

N45004000

1500

仮受杭軸力 (kN)

地盤改良体発生応力 (kN/m 2)

450

1000
500

030

6090

120

150

180

210

240

270

300

3300360

経過日数(日)図４

地盤改良体発生応力および仮受杭軸力の経時変化図

５．おわりに既設構造物直下に先行施工した地盤改良体については，導坑掘削に伴う局所的な荷重除荷にもかかわらず，既設構造物の沈下量が微小であったことと(別途計測を実施して確認済)，除荷荷重が速やかに地盤改良体へ移行していることから，その荷重支持効果が確認できた．また，仮受杭導入に伴って地盤改良体が支持していた荷重が仮受杭に移行する状況も確認できたことから，以上の計測管理は施工管理上有益であった．
参考文献

1)塩谷智弘，石崎雅史，井上幸治，富山茂樹，譽田孝宏，小川恒郎，加嶋透：既設地下鉄のアンダ−ピニン

グにおける補助工法，第 40 回地盤工学研究発表会(投稿中)，2005.

2)西澤勝巳，伊奈昭二，山脇正啓，早川清，書川康一：超近接シ−ルド掘進における既設構造物の変形とその抑制，土木学会第 51 回年次学術講演会講演概要集Ⅵ，
pp.172-173，1996．

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