土工

軟弱地盤対策工法の施工方法について

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
  • バーチカルドレーン工法
  • サンドコンパクションパイル工法(締固め砂杭工法)
  • 振動締固め工法
  • 固結工法

が挙げられます。

これら軟弱地盤対策工法についてまとめます。

表層処理工法

表層処理工法は、地盤の局部的なせん断変形を抑えてトラフィカビリティを確保するために、上部荷重を均一に地盤に伝播させる目的で施工されます。

高含水の粘性土の対策として、基礎地盤の表層に簡易な工法を適用して地盤改良を図り、「軟弱層の圧密のための上部排水層」「盛土中への地下水の上昇を遮断する地下排水層」施工機械のトラフィカビリティを確保する支持層」の3つの役割を果たします。

表層処理工法の細かな手法は以下の4つになります。

【表層処理工法の手法】

  • 表層排水処理工法:地盤表層部の地表水をトレンチに排水する方法
  • サンドマット工法(敷砂工法):透水性の高い砂・砂礫を層状に敷均する方法
  • 敷設材工法(表面被覆工法):敷設材を敷き広げる方法
  • 表層混合処理工法(添加材工法)添加剤を軟弱な表土層に混入する方法

緩速載荷工法

緩速載荷工法 盛土速度設計

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。

工期に余裕のある場合には他の軟弱地盤対策工法に比べて最も経済的です。

緩速載荷工法は、以下の2つの手法に分けられます。

【緩速載荷工法の手法】

  • 漸増載荷工法:盛土の立ち上がりを漸増していく方法
  • 段階載荷工法:盛土を一時休止し地盤強度を増加させてから立ち上げる方法

抑え盛土工法

抑え盛土工法の施工方法

押え盛土工法は、盛土荷重により基礎地盤のすべり破壊の危険がある場合に、本体盛土に先行して側方に押え盛土を施工して、すべりに対する安全性を確保する工法です。

すべりに抵抗するモーメントを増加させて、すべり抵抗の付与・せん断変形の抑制が発現されます。

この方法は事前対策として施工される場合もありますが、実際にすべり破壊を生じた河川堤防などの応急対策・復旧対策として用いられることが多いです。

置換工法

置換工法 強制置換工法

置換工法は、軟弱層の一部または全部を良質材などで置換え、すべり抵抗増加・せん断抵抗増加・沈下量減少・液状化防止等を図る工法です。

施工範囲が広くて軟弱基盤が深い場合は施工費・残土処分費が増大してしまうため、軟弱地盤が比較的浅い層で局部的に分布している場合に有効になります。

方法としては以下の2つがあります。

【置換工法の手法】

  • 掘削置換工法:掘削により軟弱層を除去して置き換える方法
  • 強制置換工法:盛土荷重を利用して押し出すことで置き換える方法

軽量盛土工法

現場発泡ウレタン軽量盛土工法(R-PUR工法)

軽量盛土工法とは、堤体材料自体に人工的な材料を加えることなどにより盛土自体を軽くする工法です。

軽量な盛土材を用いる事により、道路や宅地の盛土・橋台背面の土圧の軽減・底面への荷重の軽減を図ります。

盛土を軽くすることのメリットは、すべり安定性の向上・圧密沈下量の減少・周辺地盤に及ぼす影響の低減です。

軽量盛土工法で採用されている材料は以下のものがあり、EPS(発泡スチロール)・FCB(気泡混合軽量土)・発泡ウレタンがよく使われます。

【軽量盛土工法で採用されている材料】

  • EPS(発泡スチロール)
  • FCB(気泡混合軽量土)
  • 発泡ウレタン
  • 発砲ビーズ混合軽量土
  • 水砕スラグ
  • 焼却灰
  • タイヤチップス
  • 石炭灰

載荷重工法

裁荷重裁荷重工法 盛土荷重裁荷工法

裁荷重工法は、計画地盤に対して計画荷重以上の荷重(裁荷重)を与え、圧密沈下を促進させて地盤を安定させた後に裁荷重を除き、改めて盛土・構造物を築造する工法です。

事前に沈下させることで、施工後の残留沈下量を抑えることができます。

何を用いて裁荷重を与えるかによって、裁荷重工法は以下に大別されます。

【裁荷重工法の手法】

  • 盛土荷重載荷工法:盛土によっての載荷重する方法
  • 大気圧載荷工法:真空ポンプで負圧を生じさせて載荷重する方法
  • 地下水低下工法:地盤中の地下水位を低下させるで圧密沈下を図る方法

バーチカルドレーン工法

バーチカルドレーン工法

バーチカルドレーン工法は、軟弱地盤中を鉛直方向に排水材を設け、排水距離を短くして圧密排水を促進させ、「圧密時間短縮・せん断強さ増加」を図る工法です。

圧密に要する時間は排水距離の2乗に比例するので、排水距離を短縮するバーチカルドレーン工法は、軟弱地盤対策の中でも非常に素早く効果が発現されます。

排水材の違いで、以下の2工法に分類できます。

【バーチカルドレーン工法の手法】

  • サンドドレーン工法:透水性が高い砂を打設する方法
  • カードボードドレーン工法:穴あき厚紙のカードボードを打設する方法

サンドコンパクションパイル工法(締固め砂杭工法)

サンドコンパクションパイル工法(締固め砂杭工法)

サンドコンパクションパイル工法(SCP工法)は、軟弱地盤中に振動・衝撃の荷重により砂を打ち込んで砂杭を造成して締固めを図る工法です。

上部からの荷重を砂杭が分散することで、軟弱地盤にかかる荷重を軽減することで圧密沈下量が減少が可能です。

砂と粘土層を強制的に置き換えるので、サンドドレーンと同じ効果を持ち、排水距離が短くなることで圧密促進効果もあります。

振動締固め工法

振動締固め工法

振動締固め工法は、棒状の振動機を地盤中で振動させることで地盤を締固める工法です。

液状化防止・沈下量減少が図れますが、周辺環境への影響に注意が必要になります。

振動締固め工法は、以下の2工法が代表的です。

【振動締固め工法の手法】

  • 「バイブロフローテーション工法」:水を注入しながら棒状振動機を用いることで、振動と水締めによって締固め、さらに砕石を充填する方法
  • 「ロッドコンパクション工法」:鋼製ロッドをバイブロハンマーで振動させて直接締固める方法

固結工法

固結工法は、軟弱地盤に材料を注入して硬化させることで、地盤の圧密・沈下減少を図る方法です。

固結工法は、以下の3つに分類できます。

【固結工法の手法】

  • 石灰パイル工法:生石灰を杭状に打設する方法
  • 深礎混合処理工法:石灰・セメントなどの土質改良材を強制攪拌する方法
  • 薬液注入工法:薬液を地盤に圧入する方法

まとめ

軟弱地盤 泥

軟弱地盤対策工法の施工方法についてまとめました。

紹介させて頂いた知識は土木施工管理技士の試験にも出てくるほど重要な知識です。

参考までに、勉強に使用した書籍をまとめさせていただきます。

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