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【発明の名称】 防波堤下の液状化対策工法
【発明者】 【氏名】菅野 高弘

【氏名】井合 進

【氏名】飛田 哲男

【氏名】杉田 繁樹

【氏名】松本 正一郎

【氏名】三藤 正明

【要約】 【課題】低コストで短期間に施工することができ、しかも液状化現象の発生をより有効に防止することができる薬液注入による防波堤下の液状化対策工法の提供。

【構成】海底の砂質土層10上に捨石マウンド11を造成し、その捨石マウンド11上にコンクリート製の堤体12を設置して構成された防波堤に対し、堤体12の直下の砂質土層10に、その上面から所望深さに至る部分に、所望厚さの盤状をした水平地盤改良層Aを造成する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
海底の砂質土層上に捨石マウンドを造成し、該捨石マウンド上にコンクリート製の堤体を設置して構成された防波堤下の液状化対策工法であって、
前記堤体直下の前記砂質土層の表面から所望の深さに至る部分に、地盤改良用の薬液又はセメント系固化材を注入させることにより、液状化現象の生じない所望厚さの盤状をした水平地盤改良層を造成することを特徴としてなる防波堤下の液状化対策工法。
【請求項2】
前記地盤改良用の薬液は、水ガラス系、特殊シリカ系又は高分子系の地盤改良用薬液を使用する請求項1に記載の薬液注入による防波堤下の液状化対策工法。
【請求項3】
前記防波堤が新設の防波堤であり、前記捨石マウンド造成前に防波堤下となる前記砂質地盤に前記盤状をした水平地盤改良層を造成する請求項1又は2に記載の防波堤下の液状化対策工法。
【請求項4】
前記防波堤が、既設の防波堤であり、該既設の防波堤下の砂質土層に前記盤状をした水平地盤改良層を造成する請求項1又は2に記載の防波堤下の液状化対策工法。
【請求項5】
前記堤体直下に前記盤状をした水平地盤改良層を造成するとともに、前記堤体の前後両縁部に沿ってそのやや外側下の前記砂質土層内に、一対の不透水性又は難透水性の地中壁を造成する請求項1又は2に記載の防波堤下の液状化対策工法。
【請求項6】
上記一対の不透水性又は難透水性の地中壁は、前記砂質土層内に、地盤改良用の薬液又はセメント系固化材を注入させることにより造成する請求項5に記載の防波堤下の液状化対策工法。
【請求項7】
上記一対の不透水性又は難透水性の地中壁は、前記砂質土層内に矢板を打設することによって造成する請求項5に記載の防波堤下の液状化対策工法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は,海底の砂質地盤上に構築されている防波堤下の地盤が、地震発生時に液状化することによる防波堤の沈下や倒壊をより小さいものとし、防波堤機能が損なわれないようにする防波堤下の液状化対策工法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、突堤や沖堤等の防波堤は,波浪等の外力に対して滑動及び転倒を生じさせないだけの支持力を確保できるような地盤上に築造する。
【0003】
従来、防波堤下にあってこれを支持している砂質地盤としては、粘性土からなる原地盤を砂で置き換えた置換砂質土である場合や、原地盤が波浪等の外力に対して防波堤の滑動や転倒を生じさせないだけの支持力を有している砂質土である場合がある。
【0004】
しかし、このような波浪等の外力に対して充分な支持力を有している砂質地盤であっても、地震発生時に液状化現象によって支持力を失い、防波堤を沈下させることが想定され、地震によって液状化現象が発生すると砂質土層に体積変化が生じて堤体が沈下したり、傾いたり、場合によっては倒壊するという事態が予想される。
【0005】
堤体が一定以上沈下したり傾いたりすると波浪遮断機能が損なわれ、港内側への越波量が増大し、港内の静穏度が確保されなくなる。また、地震発生後に津波が押し寄せると津波の越波量が増大し、背後の陸地に対する浸水被害を食い止めるための機能が損なわれるという問題がある。
【0006】
従来、このような砂質地盤上に防波堤を築造する場合における液状化対策としては、サンドコンパクションパイル工法(例えば特許文献1及び2)がある。これは図21に示すように、防波堤築造前に、その下の砂質土層1内にサンドコンパクションパイルの造成等の地盤改良工法によって液状化が防止できるように改良地盤2を造成し、その上に捨石マウンド3を造成し、その上にコンクリートケーソンや場所打ちコンクリートによるコンクリート堤体4を設置する方法である。
【0007】
また既設の防波堤に対する液状化対策として、図22に示すような嵩上げ工法がある。これは堤体4の真上を静水面から必要な高さまで嵩上げしておくものであり、堤体4上に嵩上げ部5を場所打ちコンクリートによって構築し、堤体の滑動、転倒に対する安定を確保するために必要に応じて拡幅し、重量を確保する。
【0008】
更に堤体の拡幅と同様に堤体の滑動、転倒に対する安定を確保するために防波堤港内側に1〜70kg/個程度の石を必要量投入して裏込め盛石部6を造成する。
【特許文献1】特開平8−27759号公報
【特許文献2】特開平7−207653号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上述した従来の、新設防波堤築造に際し、防波堤下となる砂質土層内にサンドコンパクションパイルの造成などによる地盤改良を施す方法では、その地盤改良範囲が広範となるため、工費が増大するとともに、工期も長くなるという問題がある。
【0010】
また、既設の防波堤に対する嵩上げ工法では、砂質土層の液状化そのものを防止することはできず、液状化現象が生じたときは堤体が相当の沈下を起こし、防波堤法線が直線状ではなくなり、防波堤としての機能を十分に発揮できなくなるおそれがある。
【0011】
また、予想される津波の高さが大きくなればなるほど、波力に対する滑動や転倒を防止するために堤体幅を相当量大きくする必要が生じる。同様に滑動に対する安定性を確保するために港内側への裏込石の投入量を多くしなければならず、嵩上げ高さを大きくする場合にはそれに応じてコスト高となり、しかも防波堤下の砂質土層にかかる重量が大きくなり、これが沈下の要因となるおそれがあるなどの問題がある。
【0012】
本発明は上述の如き従来の問題に鑑み、既設、新設の何れの防波堤に対して施工する場合を問わず、低コストで短期間に施工することができ、しかも液状化現象による堤体の沈下を効果的に防止することができる防波堤下の液状化対策工法の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上述の如き従来の課題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、海底の砂質土層上に捨石マウンドを造成し、該捨石マウンド上にコンクリート製の堤体を設置して構成された防波堤下の液状化対策工法であって、前記堤体直下の前記砂質土層の表面から所望の深さに至る部分に、地盤改良用の薬液又はセメント系固化材を注入させることにより、液状化現象の生じない所望厚さの盤状をした水平地盤改良層を造成することにある。
【0014】
請求項2に記載の発明の特徴は、上記請求項1の構成に加え、前記薬液は、水ガラス系、特殊シリカ系又は高分子系の地盤改良用薬液を使用することにある。
【0015】
請求項3に記載の発明の特徴は、上記請求項1又は2の構成に加え、前記防波堤が新設の防波堤であり、前記捨石マウンド造成前に防波堤下となる前記砂質地盤に前記盤状をした水平地盤改良層を造成することにある。
【0016】
請求項4に記載の発明の特徴は、上記請求項1又は2の構成に加え、前記防波堤が、既設の防波堤であり、該既設の防波堤下の砂質土層に前記盤状をした水平地盤改良層を造成することにある。
【0017】
請求項5に記載の発明の特徴は、上記請求項1〜3又は4の構成に加え、前記堤体直下に前記盤状をした水平地盤改良層を造成するとともに、前記堤体の前後両縁部に沿ってそのやや外側下の前記砂質土層内に、一対の不透水性又は難透水性の地中壁を造成することにある。
【0018】
請求項6に記載の発明の特徴は、上記請求項5の構成に加え、上記一対の不透水性又は難透水性の地中壁は、前記砂質土層内に、地盤改良用の薬液又はセメント系固化材を注入させることにより造成することにある。
【0019】
請求項7に記載の発明の特徴は、上記請求項5の構成に加え、上記一対の不透水性又は難透水性の地中壁は、前記砂質土層内に矢板を打設することによって造成することにある。
【発明の効果】
【0020】
本発明においては、海底の砂質土層上に捨石マウンドを造成し、該捨石マウンド上にコンクリート製の堤体を設置して構成された防波堤の堤体直下の砂質地盤の表面から所望の深さに至る部分に、地盤改良用の薬液又はセメント系固化材を注入させることにより、液状化現象の生じない所望厚さの盤状をした水平地盤改良層を造成すると、地震発生時の液状化現象は、その水平地盤改良層下の地盤改良されていない砂質土層において発生することとなるが、堤体直下の盤状をした水平地盤改良層には液状化現象は生じない。
【0021】
液状化現象が発生する地盤、即ち可液状化地盤の上の構構物の、液状化現象発生時に生じる沈下量は、構造物下の可液状化地盤の厚さに比例する。従って、上記のように堤体直下の可液状化地盤である砂質土層に液状化現象が発生しない盤状をした水平地盤改良層を造成することによって、その分だけ可液状化地盤の厚さが減少することとなり、地震による液状化現象発生時の堤体沈下量は、上記水平地盤改良層の厚さに対応して減少することとなる。
【0022】
従って、液状化によって発生する沈下が、防波堤の許容沈下量以下となるように砂質土層に対する盤状をした水平地盤改良層の厚さの比率を実験又はシミュレーションによって算出し、必要な厚さの水平地盤改良層を造成することにより、地震発生時にも防波堤の必要な機能を維持させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
次に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0024】
図1は、本発明により液状化対策を施した第1実施例の防波堤及びその下の地盤の断面を示している。同図において符号10は防波堤下の原地盤が砂質土である場合の砂質土層を示しており、11はその上に10〜200kg/個程度の重さの基礎用捨石を投入して造成した捨石マウンド、12は捨石マウンド11上に載置したコンクリートケーソン又は場所打ちコンクリートからなる堤体である。
【0025】
捨石マウンド11の上面は、堤体12下を除き、その表面を1t/個程度の重さの被覆石13によって被覆されているとともに、堤体12の根元部分の前後に根固石14を積み上げている。
【0026】
本発明における液状化対策は、堤体12直下の砂質土層10の表面から所望の深さに至る部分に、地盤改良用の薬液を注入させることにより、所望厚さの盤状をした水平地盤改良層Aを造成することによってなされている。
【0027】
この水平地盤改良層Aは、恒久性のある水ガラス系、特殊シリカ系又は高分子系の薬液を砂質土層10内に浸透させるか、セメントスラリーを砂質土層10内に注入・混合することによって造成され、その水平地盤改良層Aは地震発生時に液状化現象が発生しない構造となっている。
【0028】
次に、砂質土層10上に防波堤を新設する際に、薬液注入によって図1に示す第1実施例の液状化対策を施工する例について説明する。
【0029】
図2にその施工フローを示している。施工フローにおける敷砂工では、水平地盤改良層Aを造成しようとする砂質土層10の上に敷砂30を敷設する。この敷砂30は水平地盤改良層Aを造成するために地盤中に注入する薬液が水中へ流出するのを防止するために敷設するものであり、厚さ1.0m程度とする。
【0030】
敷砂施工は、図3に示すように底開式土運船31を使用し、底開により直接投入するか、グラブ付き自航運搬船を使用して船上からグラブバケットにより投入する等、従来使用されている敷砂方法により実施する。
【0031】
このようにして敷砂工を実施した後、水平地盤改良層Aを造成するための薬液注入工を行う。この薬液注入工は、陸上において使用されている浸透固化処理工法に使用されている装置と同様の方法によって行うものであり、図4に示すように、作業台船40上に搭載したドリリングマシン41によっておこなう。
【0032】
尚、この作業台船40は図5に示すように支柱40aを昇降させることによって、水底面に支持させ、潮の干満や波浪に影響されることなく、正確な位置及び高さに固定した状態で作業を行うことができるものを使用することが好ましい。
【0033】
次に薬液注入の作業手順について説明する。
【0034】
先ず図6に示すように、ドリリングマシン41によって削孔を行う。この削孔は中空筒状のケーシング42を継ぎ足しながら、内部の土砂を排出しつつ、造成しようとする水平地盤改良層Aの深度に達するまで行う。
【0035】
この削孔作業が完了した後、ケーシング42を抜き取り、その抜き取り後の孔43内に、薬液注入用の外管45を挿入する。この外管45は、図7(a)に示すように、その長手方向に所定の間隔を隔てて薬液吐出孔46,46……が形成されているとともに、その各薬液吐出孔46の上下位置の外周に布スリーブ47,47……が固定されている。
【0036】
次いで45内から、各布スリーブ47内にスラリー状のセメントベントナイト48を注入し、布スリーブ47を膨らませて削孔内面の地山と一体化させる。このセメントベントナイト48の注入は、図7(b)に示すように、セメントベントナイト注入用ホース49を使用する。セメントベントナイト注入用ホース49には、下端部側面にセメントベントナイト吐出孔50を備え、その上下の外面にゴム状弾性材からなるパッカー51,51が固定されており、この両パッカー51,51内に水を注入して膨張させることによって、外管内面に圧接させて、吐出孔50上下の外管内面隙間を閉鎖することにより、吐出孔50からのセメントベントナイト48が外管45のセメントベントナイト注入孔47aを通して布スリーブ47内に充填されるようになっている。
【0037】
このようにして布スリーブ47内へのセメントベントナイト注入作業を下端部から順にステップアップさせて全布スリーブ47に対して実施する。
【0038】
セメントベントナイト48を注入し、その固化養生後、薬液注入作業を行う。この薬液注入作業は、図8に示すように、外管45内に薬液注入ホース55を挿入して行う。薬液注入ホース55には、その先端部外周に薬液吐出孔56を有し、その上下の外周に注水によって膨張する前述と同様のパッカー57,57が固定されており、このパッカー57を膨張させることによって外管45の薬液吐出孔46の上下の外管内隙間を閉鎖し、薬液吐出孔56から高圧で薬液を吐出させることにより、外管45の薬液吐出孔46から砂質地盤中に薬液を浸透させ、球状の薬液浸透部60を造成する。
【0039】
このようにして図9に示すように外管45の下端より球形の薬液浸透部60を互いにオーバーラップさせつつ順次造成する。この一連の作業を水平地盤改良層造成予定の全域に亘って順次繰り返して行うことにより所望の厚さ及び広さの水平地盤改良層Aを造成する。
【0040】
砂質土層10表面より所望の厚さの水平地盤改良層Aを造成した後、敷砂撤去工を行う。この敷砂撤去工は、敷砂部分は薬液による改良が不十分で、その物性が不均質なためであり、物性が不均質な材料をそのまま基礎として使用するのが不適切と判断される場合に実施する。尚、敷砂および表層付近の盛り上り土砂の材質が均質であり基礎としての使用に適すると判断される場合には,その撤去は行わない。
【0041】
次いで図1に示すように、従来と同様の方法によって捨石マウンド11を造成し、その上に堤体12を設置する。
【0042】
次に本発明を既設の防波堤下の砂質土層に薬液注入によって図1に示す第1実施例の液状化対策を施工する例について説明する。この例では、陸上において使用されている浸透固化処理工法に使用されている装置と同様の曲がり削孔装置70を使用する。
【0043】
この曲がり削孔装置70を図10に示すように前述の実施例と同様の作業台船40上に搭載し、防波堤を構成している捨石マウンド11の先端部より必要な距離を隔てた位置から、海底面より斜めに向けて捨石マウンド11下の砂質土層10内に削孔し、堤体12下では水平に向けて薬液注入用の作業孔71を削孔する。
【0044】
この削孔作業は、図11に示すように作業孔71の崩壊を防止するために鞘管72を使用し、この鞘間72内に削孔刃73を先端に固定した削孔ロッド74を挿入しておき、削孔刃73を先行させて削孔しつつ鞘管72を押し出し、作業孔71の内面を鞘管72で被覆しつつ削孔を進める。
【0045】
削孔ロッド74の先端には、位置を検出するためのジャイロ(図示せず)及び上下左右方向の曲がりを検出する曲がりセンサー75が備えられ、その曲がりセンサー75の先端に削孔刃73が固定されている。この削孔刃73は先端の片側に進行方向決定用の傾斜面73aが形成されているとともに、先端部にジェット水噴射ノズル76を有している。
【0046】
削孔ロッド74には、図には示してないが掘削水供給路と、掘削土砂を含んだ掘削水を戻す掘削水戻し路とが備えられており、掘削水供給路から掘削用の高圧水を削孔刃73先端のノズルに供給し、ノズルから掘削水を噴射させることにより前方の地山を掘削し、掘削した土砂を含む掘削水を、削孔ロッドを通じて作業船上に戻すことにより削孔するようになっている。
【0047】
尚、削孔は削孔ロッド74を回転させながら削孔刃73を前進させることによって直進削孔し、削孔ロッド74の回転を停止させた状態で前進せることにより、削孔刃73の傾斜面によって曲進削孔されるようになっている。
【0048】
また、ジャイロ及び曲がりセンサー75からの情報によって船上のコンピュータによって削孔位置を算出し、所望の曲線の削孔がなされるようになっている。
【0049】
このようにして、内面を鞘管72で被覆した作業孔71を形成した後、先端の削孔刃73を地中に残して削孔ロッド74を抜き取る。
【0050】
次いで、削孔ロッド74を抜き取った鞘管72内に薬液注入ホース80を挿入する。この薬液注入ホース80は図12に示すように先端部に、水を注入することによって膨張するパッカー82,82が間隔を隔てて備えられ、そのパッカー82,82間に薬液吐出ノズル81が開口されており、薬液注入ホース80内には、両パッカーに水を加圧注入するための注水路と薬液を供給する注液路とが備えられている。
【0051】
この薬液注入ホース80を鞘管72の先端部まで挿入し、鞘管72のみを前記両パッカー82,82が鞘管先端に突出する位置まで引き抜く。しかる後パッカー82,82に注水し、その外周面を作業孔71の地山面に押し付ける。この状態で薬液吐出ノズル81から薬液を高圧で吐出させることにより、パッカー82,82間の地山面から周囲の地盤に薬液を注入させて周辺地盤の土壌間隙内に薬液を浸透させる。このようにして1つの箇所における注入作業が完了した後、パッカー82,82内を減圧させて縮め、次の注入作業箇所まで、鞘管72とともに引き抜き、同様の薬液注入作業を順次繰り返す。
【0052】
上記薬液注入作業を順次繰り返して、予定の水平地盤改良層造成域に、上下左右に間隔を隔てて多数の作業孔71を形成し、その作業孔毎に、その軸方向に間隔を隔てた所要数の箇所にて薬液注入作業を行い、図10に示すように各薬液注入作業位置毎の球形の薬液浸透部60を互いにオーバーラップさせて予定域の地盤改良を行うことにより予定の水平地盤改良層Aを造成する。
【0053】
尚、上述した薬液注入方法では、鞘管を引き抜きながら、両パッカーを作業孔の地山面に押し付けて薬液を注入するようにしているが、この他、図には示してないが鞘管に薬液注入用の貫通孔を形成しておき、両パッカーを鞘管の内面に押し当て、前記鞘管の注入孔を通じて地山内に薬液を注入する方法等、従来使用されている各種の注入方法が使用できる。
【0054】
次に本発明の第2実施例を、図13を参照して説明する。図13はこの実施例により液状化対策を施した防波堤及びその下の地盤の断面を示している。図において前述の実施例と同一部分には同一の符号を付してその重複説明を省略する。
【0055】
この例は、前述した堤体直下に盤状の水平地盤改良層Aを造成するとともに、その両側に砂質土層10の底部に至る高さの地盤改良による一対の地中壁B,Bを造成し、断面が門型の地盤改良を施したものである。
【0056】
地中壁B,Bは砂質土層10内にセメントスラリー等のセメント系の流動性を有する固化材を混入させて地盤改良を施すことによって、周囲の砂質土層に比べて剛性が高い不透水性又は難透水性の壁体としたものである。
【0057】
尚、この地中壁Bは、前述した図4に示す浸透固化処理設備を使用し、恒久性のある水ガラス系、特殊シリカ系又は高分子系の薬液を砂質土層10内に浸透させることによって造成しても良い。
【0058】
この地中壁の厚さは、大きい程せん断変形抑止効果が大きくなり地震時の堤体沈下量がより抑制されることとなるが、必要な沈下抑制効果と経済性や施工性を考慮すると1.0〜3.0m程度が好ましい。
【0059】
先ず、新設の防波堤築造の際において施工する場合について説明すると、前述した第1実施例おける敷砂工完了後、盤状の水平地盤改良層Aを薬液注入により造成すると同時に又はこれと前後して、地中壁B,Bをセメント系固化材を砂質地盤中に添加混合することにより造成する。
【0060】
その造成には、従来水底の軟弱地盤に対して固化材を注入混合させて硬化させる地盤改良装置と同様の装置が使用できる。この装置は図14に示すように、外周にオーガ21を一体に備えた回転軸22を平行配置に備え、その各回転軸の下端部外周に複数の攪拌翼23を突設し、その一部の攪拌翼23に固化材吐出ノズル(図示せず)を設け、このノズルから回転軸22内を通して固化材を吐出させることができるようにするとともに、上端部に回転軸22を回転させる回転駆動機24を有する地盤改良機20を備えている。
【0061】
この地盤改良機20は図15(a)に示すように、深層混合処理船25に立設したリーダー26に沿わせて上下駆動可能に設置し、地盤改良機20を深層混合処理船25から水底に向けて上下移動させることができるようになっている。
【0062】
そして、地盤改良機20を砂質土層10の底部まで回転させながら挿入した後、引き上げながら回転させると同時に固化材を攪拌翼23のノズルから吐出させ、これによって図15(a)に示すように砂質土層10の砂質土砂に固化材を混入させた柱状体20aを造成する。
【0063】
このようにして砂質土層10中に固化材を注入して柱状体20aをその側部を互いに一体化させた状態で造成する作業を繰り返し、連続した地中壁Bを造成する。
【0064】
このようにして互いに平行な配置に一対の地中壁B,Bを順次水平方向に延長させた後、必要に応じて敷砂30を撤去し、図13に示すように、従来と同様の方法によって捨石マウンド11を造成し、その上に堤体12を設置する。
【0065】
次に、第2実施例の液状化対策を既設の防波堤に対して施工する場合について説明する。
【0066】
堤体12の直下の水平地盤改良層Aの造成は、前述した第1実施例における既設防波堤下に対する施工と同様にして行う。これと平行して、又は前後して地中壁B,Bを造成する。
【0067】
この場合における地中壁B,Bは根固石6の位置を避けたその外側位置の砂質土層10内に堤体12の縁部に沿った方向にそれぞれ連続させて造成する。この地中壁B,Bの造成は、前述した新設防波堤に築造の際の施工において述べたものと同じ地盤改良機20を使用する。
【0068】
この地中壁Bの造成に際しては、先ず図16(イ)に示すように地盤改良機20を捨石マウンド11下の砂質土層10内に挿入できるようにするための地盤改良機挿入部27を形成する。この地盤改良機挿入部27は一時的に基礎捨石の一部を除去して捨石マウンド表裏に窓穴を形成するものであり、潜水夫により作業機を操作して捨石を除去することとしても良く、図には示してないがコアカッターを使用した切削機を使用して円筒形に切り取ることにより形成してもよい。
【0069】
このようにして地盤改良機挿入部27を地盤改良機20の1〜数回分の挿入広さに形成し、その地盤改良機挿入部27を通して図16(ロ)に示すように地盤改良機20を砂質土層10の底部まで回転させながら挿入した後、引き上げながら回転させると同時に固化材を攪拌翼23のノズルから吐出させ、これによって砂質土層10の砂質土に固化材を混入させた柱状体20aを造成する。
【0070】
このようにして柱状体20aを造成した後、図16(ハ)に示すように地盤改良機挿入部27に基礎捨石を戻して捨石マウンドをもとの状態に復元させる。この工程を繰り返して図15(b)に示すように柱状態20a,20a……を多数幅方向に接した状態に造成して地盤改良による地中壁を造成する。
【0071】
尚、形成した地盤良機挿入部27内に埋め戻し砂を充填しておき、地盤改良機20による固化材の混入を砂質土層10への固化材混入に続けて埋め戻し砂にも固化材の混入を行うようにしてもよく、この場合には図17に示すように地盤改良機挿入部27が地中壁Bによって埋められることなり、埋め戻しの必要がなくなる。
【0072】
上述の実施例では、一対の地中壁を砂質土層の砂質土内にセメント系固化材を混入させることによって造成しているが、この地中壁は上述の他、矢板を接合させて順次打設することによって不透水性又は難透水性の地中壁を造成してもよい。
【0073】
この矢板の打設に際しては、前述の実施例と同様に、打設位置の捨石マウンドの捨石を除去して矢板打設部を形成する。捨石除去に際しては、1個ずつ取り除いてもよく切削機を使用して切り取ることによって除去しても良い。また、使用する矢板は鋼矢板、鋼管矢板等の鋼製矢板の他コンクリート製矢板が使用できる。
【0074】
上述の実施例では、原地盤が砂質地盤であり、その砂質土層10上に築造した防波堤下の液状化対策について説明したが、図18、図19に示すように、原地盤が粘性土からなる支持力(N値)の小さい軟質原地盤90である場合において、その原地盤の1部を砂で置き換えた所謂置換砂で構成されている砂質土層10a上に築造されている防波堤下の液状化対策として、前述と同様に施工しても良い。尚、図18は図1に示す実施例と、図19は図13に示す実施例とそれぞれ同様に実施した場合を示しており。前述した実施例と同じ部分には同じ符号を付して重複説明を省略する。
【0075】
効果の確認
次に、有限要素法による地震応答解析による、本発明の液状化対策工法の効果の確認について述べる。この解析では、解析のための構造物のモデル化を行い、そのモデル化の材料定数を設定し、更に入力地震動(最大振幅、波形)を選定して地震応答計算を行った。解析結果として水平、鉛直方向の最大及び残留変位量等が算出される。
a.数値解析概要
数値解析の概要図: 図20
対象構造物: 防波堤(幅B=15.0m程度)
液状化対象層厚(砂質土層厚さ):H=20m程度
入力地震動:1968年十勝沖地震の際に八戸港で得られた記録より算定した八戸基盤入射波形。最大加速度400gal
液状化対策1:第1実施例の水平地盤改良層のみ設置
液状化対策2:第1実施例の水平地盤改良層と第2実施例の地中壁とを併用
水平地盤改良層厚さ:D=6.5m、D=3.5mの2種類
地中壁厚さ:L=1.5mの1種類
b.検討ケース
表1に示す通りの4ケースとした。
【0076】



【0077】
c.解析結果
堤体の残留時の沈下量の算出結果を表2に示した。
【0078】



【0079】
以上のように、本発明方法は、対策工を実施しなかった場合に比べ、水平地盤改良層のみを造成した場合に0.22及び0.40程度の沈下量に抑制でき、また、水平地盤改良層と地中壁とを共に造成した場合には0.17程度の沈下量に抑制できた。
【0080】
この結果より、本発明による対策は、水平地盤改良層のみの場合及びこれと地中壁との併用した場合の何れも、対策を施さない場合に比べて大きな効果を発揮することが確認できたとともに、水平地盤改良層のみを設ける場合において、砂質土層厚さに対する水平地盤改良層厚さの比が、20:3.5以上あれば充分な沈下抑制効果が得られることが判明した。
【0081】
尚、水平地盤改良層と地中壁とを併用したケース3は、大きい厚さの水平地盤改良層のみを用いたケース2よりコストが低くなる可能性があり、水平地盤改良層と地中壁とを併用した断面門型に地盤改良を施す液状化対策の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【0082】
【図1】本発明の第1実施例の液状化対策を施した防波堤及びその下の地盤の一例を示す縦断面図である。
【図2】図1に示す第1実施例を新設の防波堤築造前に施工する一例を示すフロー図である。
【図3】同上の敷砂工を示す断面図である。
【図4】同上の薬液注入工の概略構成を示す断面図である
【図5】同上の薬液注入工を昇降式作業船によって行う場合を示す断面図である。
【図6】同上の薬液注入工における削孔工程を示す断面図である。
【図7】(a)は同上の薬液注入工における削孔内への外管挿入状態を示す断面図、(b)は同削孔内への外管固定状態を示す断面図である。
【図8】同上の薬液注入工における薬液注入状態を示す断面図である。
【図9】同上の薬液注入工における薬液浸透状態を示す断面図である。
【図10】図1に示す第1実施例を既設防波堤下への施工に使用する曲がり削孔及び薬液注入の概要を示す断面図である。
【図11】同上の曲がり削孔装置による削孔状態を示す断面図である。
【図12】同上の薬液注入ホースによる薬液注入状態を示す断面図である。
【図13】本発明の第2実施例の液状化対策を施した防波堤及びその下の地盤の一例を示す縦断面図である。
【図14】第2実施例の液状化対策に使用する地盤改良機の一例を示す正面図である。
【図15】(a)図14の地盤改良機を作業台船に設置して本発明工法を新設の防波堤築造前に施工している状態を示す縦断面図、(b)は造成される地中壁を示す横断面図である。
【図16】(イ)〜(ハ)は、第2実施例を既設の防波堤下に施工する場合の施工工程を説明する略図的断面図である。
【図17】図16(イ)に示す地盤改良機挿入部の形成方法の他の例を示す断面図である。
【図18】本発明方法を、軟質原地盤の一部を砂で置き換えた置換砂からなる砂質土層上に築造された防波堤下に、図1に示す実施例と同様に実施した場合を示す断面図である。
【図19】本発明方法を、軟質原地盤の一部を砂で置き換えた置換砂からなる砂質土層上に築造された防波堤下に、図13に示す実施例と同様に実施した場合を示す断面図である。
【図20】本発明の効果の確認に用いた数値解析の概要図である。
【図21】従来の防波堤下の液状化対策の一例を示す縦断面図である。
【図22】従来の既設防波堤に対する液状化対策の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0083】
A 水平地盤改良層
B 地中壁
10 砂質土層
10a 砂質土層
11 捨石マウンド
12 堤体
20 地盤改良機
20a 柱状体
21 オーガ
22 回転軸
23 攪拌翼
24 回転駆動機
25 深層混合処理船
26 リーダー
27 地盤改良機挿入部
30 敷砂
31 グラブ付き自航運搬船
40 作業台船
40a 支柱
41 ドリリングマシン
42 ケーシング
43 孔
45 外管
46 薬液吐出孔
47 布スリーブ
47a セメントベントナイト注入孔
48 セメントベントナイト
49 セメントベントナイト注入用ホース
50 セメントベントナイト吐出孔
51 パッカー
55 薬液注入ホース
56 薬液吐出孔
57 パッカー
60 薬液浸透部
70 曲がり削孔装置
71 作業孔
72 鞘管
73 削孔刃
73a 傾斜面
75 曲がりセンサー
76 ジェット水噴射ノズル
80 薬液注入ホース
81 薬液吐出ノズル
82 パッカー
90 軟質原地盤
【出願人】 【識別番号】501241911
【氏名又は名称】独立行政法人港湾空港技術研究所
【識別番号】504132272
【氏名又は名称】国立大学法人京都大学
【識別番号】000166627
【氏名又は名称】五洋建設株式会社
【出願日】 平成18年7月11日(2006.7.11)
【代理人】 【識別番号】100089886
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 雅雄


【公開番号】 特開2008−19562(P2008−19562A)
【公開日】 平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願番号】 特願2006−190049(P2006−190049)