土工

軟弱地盤対策工法における緩速載荷工法の方法・特徴について

軟弱地盤対策工法として、

  • 表層処理工法
  • 緩速載荷工法
  • 抑え盛土工法
  • 置換工法
  • 軽量盛土工法
  • 載荷重工法
  • 振動締固め工法
  • サンドコンパクションパイル工法(締固め砂杭工法)
  • バイブロフロテーション工法
  • 固結工法
  • 盛土補強工法
  • 構造物による工法
  • 排水工法

が挙げられます。

今回は、表層処理工法について、勉強したことをまとめたいと思います。

緩速載荷工法の方法・特徴について

緩速載荷工法は、直接的に軟弱地盤の改良を行わず、特別な施工機械・材料で処理を行わないかわりに、時間をかけてゆっくり盛土を行う工法です。

築堤荷重により基礎地盤の圧密が進行して強度が漸増して行くメカニズムを利用します。

軟弱地盤がすべり破壊しない範囲(すべり破壊に対する安全率が所定の値以上)でゆっくり盛土荷重をかけ仕上げ、圧密による強度増加・せん断変形の抑制が期待されます。

短時間の盛土では安定が保たれない場合においても、安全に盛土ができます。

沈下速度や間隙水圧の変化等の土質調査を行い安全性を確認することが重要である。

工期に余裕のある場合には他の工法に比べて最も経済的であるため、他の軟弱地盤対策工法との併用も検討します。

軟弱層が厚い場合は圧密に時間を要するので、バ-チカルドレ-ン工法と併用して用いられる場合は多いです。

また、近接施工で周辺環境への影響を小さくする固結工法の深層混合処理工法を併用する場合もあります。

載荷方法

緩速載荷工法は、以下の2つの工法に分けられます。

  • 漸増載荷工法
  • 段階載荷工法

漸増載荷工法は、盛土の立ち上がりを漸増していく場合です。

段階載荷工法は、一時盛土を休止、地盤の強度を増加させ、また立ち上げる場合です。

基本的には漸増載荷工法が用いられるのが一般的です。

漸増載荷工法

サンドマットを含めた盛土施工の全期間を通じて、盛土荷重によって漸増する強度と沈下量を監視しながら、一定の安全率を保持できる速度で徐々に盛土を施工する工法です。

そのため、盛土施工期間中で放置期間は存在しません。


段階盛土載荷

盛土と地盤強度の確認を繰り返し、長い休止期間をとりながら計画高さまで盛土を施工する工法です。

段階盛土裁荷

  1. 第1段階の盛土施工
  2. 放置(圧密沈下が発生し、地盤の強度が増加する
  3. 地盤強度の確認
  4. 第2段階の盛土施工
  5. 放置
  6. 第3段階以降繰り返し

地盤が破壊しない限度で盛土を行い、盛土を放置して基礎地盤の圧密による強度の増加を図ります。

安全率が所定の安全率近くに達する地盤強度を元に設計します。


盛土速度の設計

緩速載荷工法の検討を各工区の代表断面で行い、

  • 必要な施工工期
  • すべり破壊の安全率
  • 施工周辺地盤の変状

を参考に設計されます。

一般的な軟弱地盤上の盛土では、1層5cm/日とする事例があるが、各土壌の状態によってさまざまである。

薄層で仕上げると表層崩壊の原因となりますので、推定沈下量から事前に幅員は広く管理し、沈下しても計画法面勾配を確保できるように注意が必要です。

安定性の照査

盛土と地盤の安定性は、基礎地盤の圧密に伴う強度増加を考慮した全応力法によってすべり破壊を照査します。


放置期間の設定

供用時期が決まっていない場合の放置期間の設定は、基礎地盤の圧密度が80~90%となるまでとする。

供用時期が決まっている場合は、最大限の放置期間を確保する。

施工中の管理【盛土の制御】

軟弱地盤上の嵩上げ・拡幅工事では、盛土によるすべり破壊の防止・有害な周辺地盤の変形を抑制するために、施工管理のデータに基づいて盛土の施工速度を制御する必要があります。

漸増盛土と段階的盛土とも必要になり、薄層転圧で各層を施工することで管理します。

施工中の調査・観測によって予測よりも地盤が安定していることが確認された場合は、施工速度を速め、放置期間を短くすることもできる。

地盤が破壊しない程度で、盛土速度をできるだけ早くとる方が盛土完成後の沈下が少なくなる利点があるが、施工中に基礎地盤の破壊を引き起こすおそれがあるので、十分な管理が必要である。

逆に予測よりも地盤が不安定であると確認された場合は、盛土速度を遅くするか、放置期間を充分にとるなどの対策が必要になります。

さらに、危険な状態になれば盛土の除去などが必要となるので、その処置をあらかじめ検討しておくことが大切である。

盛土速度を管理するために、「地表型沈下計・深層型沈下計・地表面変位杭」などの計器を設置して、盛土の沈下量・側方地盤の変形量・間隙水圧などの変化を測定して、所要の動態観測・変状監視等を行うことが重要です。

また、場合によっては土質調査を行い、圧密による強度増加を直接調べることも必要である。


地盤強度の確認方法

緩速盛土工法によって軟弱地盤上に盛土を行う場合は、一定期間経過後に地盤の強度が増加することを予測して安定計算が行われています。

そのため、考慮されている強度増加が実際に発生していることを確認しなければいけません。

確認するタイミングは以下のとおりです。

  • 段階載荷を行う工事にあっては放置期間終了時
  • 漸増載荷を行う工事にあっては盛土期間中

軟弱地盤の強度増加の確認のための調査方法には、以下に記述するようなものがある。

調査方法

  • ボーリング
  • 不撹乱試料の採取:固定ピストン式シンウォールサンプ
  • 室内土質試験は一軸圧縮試験
  • 含水量試験・粒度試験・液性限界試験・塑性限界試験
  • コーン貫入試験

深度が浅い場合は、簡易に実施できる手法として、ポータブルコーン貫入試験が使われます。

ポータブルコーン試験についての詳細については、こちらをご参照ください。

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基礎地盤の強度確認をする調査位置

調査位置について、法尻・法肩などの盛土端部の地盤強度は、盛土安定を支配する重要な位置であり、この2地点の調査は必須です。

また、法面中央付近も安定性を評価する上で重要な箇所であるが、

  • 調査時に機器の足場が必要となること
  • 工事中の盛土のり面での調査となること
  • のり面が小さい場合には調査地点が近接しすぎること

などから、法面が長大な場合を除き、法面中央での調査は避けます。

盛土の中央は最も強度増加が大きい箇所であり、強度増加が計算どおりに発生していることを確認するために実施することが望まれます。

まとめ

緩速載荷工法について、不勉強ながらまとめさせていただきました。

実際に勉強したテキストなどはこちらでまとめさせていただいております。
良ければ参考までにご覧ください。

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