Ⅲ‑032土木学会第70回年次学術講演会(平成27年9月)ディープ・バイブロ工法による砂質土地盤の締固め効果についての一考察安藤ハザマ 正会員 〇足立有史、永井裕之日本海工篠井隆之青山機工小林 司徳島大学正会員渦岡良介１．はじめにディープ・バイブロ工法（ＤＶ工法）は、振動棒工法やバイブロフローテーション工法と同様の密度増大工法に位置づけられ、ロッド先端に取り付けた高出力バイブレータ（バイブロフロット）の水平振動により、周辺地盤を締固め液状化を防止する工法である。ＤＶ工法の設計は、φ650mm 相当の砂杭を形成するものとして、サンドコンパクションパイル工法と同様の手法（「方法Ｃ」1））を採用している。
本報告は、ＤＶ工法における最近の施工結果から、特に対象地盤の粒度特性に着目し、改良効果および現行設計法の適用性について考察するものである。
２．ＤＶ工法の施工及び設計手順図-1 にＤＶ工法の施工手順を示す。施工は貫入工程と締固め工程に区分され、貫入工程では、バイブロフロットの振動エネルギーとエアジェットの噴出エア圧でバイブロフロットを規定深度まで貫入する。締固め工程では、深度毎に地表面までの引抜き、打戻しを繰り返し、その際、地盤に発生する陥没穴に地表面から補給材を投入することで地盤密度を高めて所定の強度を有する地盤に改良するものである。
ＤＶ工法の設計手順を図-2 に示す。ＤＶ工法の設計法は、造成した砂杭により周辺地盤の間隙が減少図-1 ＤＶ工法の施工手順STEP‐1STEP‐4細粒分含有率Fc(%)よりemax , eminを下式より求める。emax=0.02Fc+1.0emin=0.008Fc+0.6低減率βを考慮し、細粒分がないとしての計算N値N1'を求める。

STEP‐5STEP‐2N0をN1'ととりかえてSTEP‐2に示した式でe1を求める。

原地盤N値N0および拘束圧σv'(kN/m2)から相対密度Dr0およびe0を求める。
Dr0=21(N0 /(0.7+σv'/98))^0.5e0=emax‐Dr0(emax‐emin)/100STEP‐6STEP‐3STEP‐7細粒分含有率による増加N値に対する低減率βを求める。
β=1.05‐0.51 logFcasより砂杭打設ピッチを求める。

式as=⊿e/(1+e0)から置換率asを求める。

図-2 ＤＶ工法の設計手法 1)に一部加筆し密度が高まることでＮ値が増加するとし、必要な砂杭ピッチを決定するものである。

表-1 施工データ一覧
地名対象土質

細粒分含有率 平均粒径Fc(%)（平均） D50(mm)

杭間隔*1(m)置換率as(%)
３．施工データと改良効果青森砂質土25.10.407□1.510.9本報で扱う施工データの一覧を表-1 に示す。こ石川砂質土2.50.340□1.88.7れらのデータは、液状化対策工として実際の工事で
福島
砂質土8.10.360□1.611.0得られたもののうち、改良前後の調査地点が 3m 以
□2.15*1.69.6内に近接し、かつ、地盤の粒度情報が比較的そろっ新潟
砂質土
4.90.282□3.2*1.955.3ているものである。改良前後の杭間Ｎ値を図-3 に□1.8*1.611.5示す。改良後のＮ値の増加量は原地盤Ｎ値や置換率
茨城砂質土6.50.317△2.37.2と一定の相関が確認できる。一方で、置換率が小さ千葉砂質土8.4□1.417.0い場合でも、高い改良効果を示すデータもありばら*1 □：正方形配置、△：三角形配置つきが見られる。杭間Ｎ値と細粒分含有率の関係を図-4 に示す。細粒分含有率が大きくなるほど、杭間Ｎ値の増加幅が小さくなることが確認できる。これは、現行の設計法で取り入れられている低減率βの考え方と整合している。

キーワード 振動締固め，密度増大，液状化対策連絡先〒107-8658 東京都港区赤坂 6-1-20 安藤ハザマ 土木事業本部 TEL 03-6234-3672‑63‑土木学会第70回年次学術講演会(平成27年9月)60４．改良効果と粒度特性低減率βは、図-2 の STEP-3 に示すように細粒分含有率の関数として定義されている。細粒分含有率の増加に伴う改良効果の低減を考慮したβの導入は、Ｎ～Ｄｒの関係式（STEP-2,5）で細粒分が多い場合にＤｒを過小評価することへの対応であり、サンドコンパクションパイル工法による実測値をもとに提案されたものである 2)。ＤＶ工法による改良地盤の実測値から式(1)により低減率βを算出した結果を図-5(a～c)に示す。

60

改良後杭間N値 N1N0～N1の関係N～Fcの関係50

504040杭間N値Ⅲ‑032青森(10.9)
石川(8.7)
福島(11.0)
新潟(5.3)新潟(9.5)
新潟(11.5)
茨城(7.2)千葉(17.0)
N0=N130201000

102030原地盤N値 N040原地盤N値N0302010050

0図-3 改良前後の杭間Ｎ値*図中(改良後N値N110203040細粒分含有率Fc(%)

50図-4 N 値と Fc の関係)内は置換率を示す式(1)：細粒分の影響を受けたN値の増分：細粒分の影響を考慮しないN値の増分：細粒分の影響を受けた実測N値：細粒分の影響を考慮しない改良後計算N値：改良前の実測N値石川(8.7)

福島(11.0)

新潟(5.3)新潟(9.5)

新潟(11.5)茨城(7.2)

千葉(17.0)β（現行Ｃ法）1.51.0低減率β浅層部は深層部に比べて低拘束圧であることや地表部の盛り上がりの影響を受けることから、深層部の改良効果と比較するため、ＧＬ-3.3mで分けたグラフも作成した。図-5(a)より、実測値は現行設計法のβ値に対して、上下に大きくばらついていることが確認できる。また、GL-3.3m 以浅および以深の違いについても特に明確な傾向は確認できない。ただし、図-5(c)の点線で囲まれたデータにおいては特にβ値が低くなっているが、この地点は他地点と異なり対策範囲の下層に軟弱なシルト層が存在することが影響したと推察される。
低減率βのばらつきの要因として平均粒径 D50 に着目した。⊿β（現行設計法の低減率βと実測β値の差）と平均粒径 D50 の関係を図-6 に示す。D50 が大きくなるに従い⊿βの増加傾向が確認でき、細粒分含有率に加えて粒径分布が締固め効果に影響を与えている可能性がある。

0.5

0.011.01) 地盤工学会：液状化(a)全層1.5（GL‐3.3m以浅）1.00.5地盤におけるサンドコンパクションパイル工法の設計法、土と基礎、Vol.35,No.5,pp.21-26,1
987.

1

10

100細粒分含有率Fc(%)(b)GL-3.3m 以浅1.5石川(8.7)
福島(11.0)

0.5新潟(5.3)
新潟(9.5)0.000.20.40.6

0.81

1.0低減率β

奥山：細粒分を含む砂質

0.0

青森(10.9)（全深度）⊿β＝現行設計β－実測β2)水野、末松、100（GL‐3.3m以深）＜参考文献＞2004.

10細粒分含有率Fc(%)

５．まとめＤＶ工法で施工データをもとに改良効果や現行の設計法の適用性について検討を行なった。改良効果にばらつきはあるものの、現行設計法と整合する結果であった。また、増加Ｎ値に対する低減率βは細粒分含有率のほか、粒径分布などの影響を受けていることも示唆された。
今度は、さらにデータを蓄積し、より合理的な設計法の確立を目指す。

対策工法、pp.233-242、（全深度）低減率βここに、青森(10.9)

0.5（青森）改良下端新潟(11.5)
茨城(7.2)‐0.50.0110100細粒分含有率Fc(%)‐1.0D50(mm)図-6 ⊿βと D50 の関係‑64‑(c) GL-3.3m 以深図-5 細粒分含有率と低減率βの関係