JPH0953227A - 砂質地盤の液状化防止工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 煩雑な施工工程を経ることなく低コストでよ
り効果的に砂質地盤の液状化を防止する。 【解決手段】 改良すべき砂質地盤中に新成石炭灰（フ
ライアッシュ）；石炭火力発電所等から産出される石炭
灰であって未だ水と反応していないものを埋設する。埋
設した石炭灰は土中の間隙水を吸収し当該砂地盤中の水
分量を低下させるとともに、水分の吸収により硬化し、
当該砂地盤のせん断抵抗を増大させ、地耐力を向上させ
る。石炭灰の具体的な埋設方法は、例えばサンドコンパ
クションパイル工法等、既存の工法を適宜使用できる。
市街地ではオーガーにより掘削した縦孔内に石炭灰を投
入しても良い。砂質層が薄い場合には、埋設した石炭灰
が湿潤した後、掘り起こし、転圧しつつ埋め戻しても良
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は砂質地盤の液状化防
止工法に係り、とくに石炭火力発電所等から産出される
石炭灰を地盤改良に使用する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】砂質地盤の液状化を原因とした地震被害
は、我国では１９６４年に発生した新潟地震をはじめ、
１９６８年の十勝沖地震や１９７８年の宮城県沖地震、
１９８３年の日本海中部地震等において多数の被害例が
観察された。

【０００３】液状化のメカニズムは、現在では概略次の
ように説明されている。すなわち粒子間の隙間が大きな
緩い砂質土が振動を受けると該砂質土は体積を減少させ
密になろうとする性向を示すが、地下水位が高く且つ緩
い砂質地盤が地震の振動を受けた場合、かかる密になろ
うとする性向のため砂粒子間に存在する間隙水の水圧が
急激に上昇し、このため当該地盤のせん断抵抗が極端に
小さくなって安定性を失い、あたかも液体状の様相を呈
することとなる。

【０００４】従って液状化を防ぐためには、地震時に
圧縮を起こそうとしない程度まで予め地盤の密度を高め
る、地下水位を下げる（地盤中の水分量を少なくす
る）、砂粒子間の結合力を高める、等の対策が考えら
れ、従来から締固め工法や置換工法、薬液注入工法等、
各種の工法が提示されている。

【０００５】一方、近時、石炭火力発電所等から産出さ
れる石炭灰を利用することで、液状化防止と廃棄物処理
とを同時に行う提案がなされている。例えば特公平５−
１３２６号の地盤改良工法は、図３（ａ）〜（ｈ）に示
すように堅孔１内に挿入した筒形の布袋２内に、スラリ
状の石炭灰３を圧入して余剰水４を浸出させ、その密度
を高めて柱状の固結体５を地盤中に形成する。

【０００６】また、特公平７−２６３８４号の工法は、
図４に示すように、建設残土や石炭灰等の廃棄土が液状
化を起こしやすい砂粒径より小さい細粒分を含むことに
着目し、これらの細粒分をスラリ状にして圧送しながら
撹拌機１１を用いて地盤１９を掘削し、掘削した砂とス
ラリとを撹拌しながら地盤中に混入する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、在来の液状
化防止工法（締固め、置換、薬液注入等）は、いずれも
主として施工コストの点で難があり、未だ改良の余地を
残している。例えば締固め工法、特にサンドコンパクシ
ョンパイル工法は、現在最も多数の施工実績があるもの
の、液状化を防ぐ十分な効果を得るためにはパイル間隔
を小さくして相当数のパイルの施工が必要とされる。

【０００８】他方、前記石炭灰を使用する従来の地盤改
良工法は、廃棄物を地盤改良に有効利用できる利点を有
するが、石炭灰と水とを所定の比率で混合してスラリを
調製する必要があるなど、施工が面倒である。

【０００９】例えば、図４に示した前記特公平７−２６
３８４号の工法では、スラリ形成にあたって、石炭灰
等から改良すべき砂地盤の砂粒径より大きい粗粒分を取
り除き、石炭灰等をサイロ１２に投入し、この細粒
土をホッパ１３で受けながら計量器１４，１５にて計量
し、所定量ずつスラリミキサ１６に流入させ、同時
にタンク１７内の水を計量器１５で計量しながら所定量
ずつスラリミキサ１６に流入させ、スラリミキサ１６
で両者を混合させてスラリを形成し、得られたスラリを
下方のアジテータ１８に貯留する、との多段に亙る煩雑
な工程を必要とする。また、これらの処理や地盤１９内
へのスラリ混入のために、サイロやスラリミキサ、アジ
テータ、撹拌機１１〜１８等の各種の装置設備が必要と
なる。

【００１０】さらに、これら石炭灰を使用するいずれの
工法も相当量の水分を含むスラリ状の石炭灰を地盤中に
投入する方式であるから、液状化発生の要因となる地盤
中の水分量を低減できるものではなく、土中水分の低減
との観点からは液状化防止の有効な工法とは云えない。

【００１１】そこで本発明の目的は、煩雑な施工工程を
経ることなく低コストでより効果的に砂質地盤の液状化
を防止することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成して課題
を解決するため、本発明に係る砂質地盤の液状化防止工
法は、改良すべき砂質地盤中に新成石炭灰を埋設するも
のである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る液状化防止工法は、
新成石炭灰、すなわち石炭火力発電所等から副産物とし
て産出される石炭灰であって未だ水と反応していないも
のを地盤改良に使用する点に特徴がある。

【００１４】本発明はかかる新成石炭灰に吸水作用があ
ること、並びに水と反応して硬化し緻密な水和物を形成
することに着目しこれらの現象を利用するもので、対象
地盤中に埋設した新成石炭灰は土中の間隙水を吸収し当
該砂地盤中の水分量を低下させる。加えて該石炭灰は水
分の吸収により硬化するから、当該砂地盤のせん断抵抗
を増大させ、地耐力を向上させることが出来る。

【００１５】新成石炭灰の具体的な埋設方法は特に限定
されず、既存の工法を適宜使用することが出来る。例え
ばサンドコンパクションパイル工法に本発明を適用する
こととし、ケーシングパイプを通じて石炭灰を地盤中に
圧入すれば、パイル周囲の砂土を締め固めることが出来
るとともに、地盤中の水分量を低減し、石炭灰が硬化し
た柱状の固結体の形成により地盤を安定化できる。

【００１６】また本工法で土中水分の吸収によって硬化
形成される柱状固結体は、在来のサンドコンパクション
パイル工法で形成される単に砂を締め固めたパイルより
剛性が高いから、在来の工法よりパイルの施工本数を減
少させることが出来る。さらに本工法は廃棄物として産
出される石炭灰をそのまま地盤中に埋設するだけでよい
から、従来の石炭灰を使用する工法と比べても、施工工
程や現場設備が単純化され、工期の短縮とともに施工コ
ストを一層低減させることが可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。図１は本発明に係る砂質地盤の液状化防止工
法の一例を示す概念図である。図示のようにこの実施例
の工法は、新成石炭灰の埋設方法として在来のサンドコ
ンパクションパイル工法、とくに振動により地盤内に砂
を圧入するいわゆるバイブロコンポーザー工法を利用し
たものである。

【００１８】すなわち同図に示すように、振動機２１を
装備した中空管２２（ケーシングパイプ）を振動によっ
て地盤中に貫入させた後（ａ，ｂ）、投入口２３からケ
ーシング２２内に新成石炭灰を投入し（ｃ）、投入した
石炭灰２４を振動により締め固めつつケーシング２２を
引き抜いていく（ｄ〜ｇ）。このようにして地盤内に石
炭灰を埋設することが出来るが、本工法では、埋設され
た石炭灰が土中の水分を吸収して地盤内の水分量を低減
するとともに、吸収した水と反応して石炭灰が硬化する
から、当該地盤中に剛性の高い杭体を造成して地盤を安
定化することが可能となる。

【００１９】また突き固めにより地盤内に砂を圧入す
る、いわゆるハンマリングサンドコンパクションパイル
工法を利用して本発明を実施することも可能である。す
なわち図２に示すように、外管３１内に投入した石炭灰
により管先に形成される栓３３ａを内管３２で叩いて地
盤内に貫入し（ａ〜ｂ）、所定の深さ位置に達したら
（ｃ）、内管３２を通じて石炭灰３３を随時補給し
（ｄ）、内管３２で石炭灰を突き固めながら外管３１を
引き上げていく（ｅ〜ｇ）。このような工程によっても
前記実施例と同様に地盤中に石炭灰が硬化した剛性の高
い杭体３３ｂを造成することが出来る。

【００２０】尚、これらの工法で使用する石炭灰は粗粒
分を含むもの（石炭火力発電所等から産出される石炭灰
の全量）であって構わない。投入した石炭灰は振動、衝
撃によって粗粒分の間隙に細粒分が入り込んで空隙が埋
められ、全体として密実に埋設されるからである。また
これらサンドコンパクションパイル工法を利用した工法
によれば、土中水分の低減と剛性に優れた杭体の造成を
行えるだけでなく、ケーシングパイプの振動や内管の衝
撃が当該地盤全体に広く及ぶこととなるから、施工中に
パイル周囲の砂質土も各粒子が相対的に移動し再配列さ
れ、粒子間密度が高められる。

【００２１】一方、家屋や建築物等、既設構造物が付近
に存在する市街地などにおいて本発明の工法を実施する
場合には、好ましくはオーガー等の振動を伴わない掘削
手段により縦孔を形成し、該縦孔内に石炭灰を投入して
埋設する。前記サンドコンパクション工法を利用する
と、石炭灰の締固めや突き固めに伴って振動公害や騒音
公害を生じるおそれがあるためである。尚、かかる工法
による場合、石炭灰を縦孔内に投入するだけで振動や衝
撃による締固めを伴わないから、埋設する石炭灰として
は粗粒分を取り除いた細粒分のみ（フライアッシュ）を
使用することが望ましい。

【００２２】さらに、砂質層が薄い場合（例えば厚さ３
ｍ程度以内）には、オーガーにより掘削した縦孔内にフ
ライアッシュを投入して埋設した後、ショベル等で当該
地盤を掘り起こし、ブルトーザやロードローラ、バイブ
レーションローラ等で転圧しつつ埋め戻すこととしても
良い。このような工法によれば、地盤強度のばらつきを
少なくして、より均一で強固な地盤を造成することがで
き、液状化抵抗を一層増大させることが出来る。尚、シ
ョベルによる掘り起こしは、縦孔内に投入した石炭灰が
土中の水分を吸収して湿潤した後に行うことが望まし
い。施工中におけるフライアッシュの飛散を防止するた
めである。

【００２３】尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
でない。とくに石炭灰の埋設方法は既述の埋設方法のほ
か、適宜他の既存の工法を利用することが可能である。
また本発明の施工対象としては、例えば宅地造成を含む
各種の土木構造物や岸壁等の港湾構造物、橋梁、ケーソ
ン、タンク、工場、プラント、建屋、擁壁、盛土、斜
面、鉄道、道路、地下構造物、ガス管・上下水道管・地
下貯槽等の地中埋設物等、様々な構造物の基礎地盤に対
して適用が可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る砂質地
盤の液状化防止工法によれば、改良すべき砂質地盤中に
新成石炭灰を埋設することで、地盤中の水分量を低減
し、地盤中に石炭灰が硬化した支持体を造成できるか
ら、煩雑な工程を経ることなく低コストでより効果的に
砂質地盤の液状化を防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｇ）は本発明に係る液状化防止工法
の施工工程の一例を順に示す概念図である。

【図２】（ａ）〜（ｇ）は本発明に係る液状化防止工法
の施工工程の別の例を順に示す概念図である。

【図３】（ａ）〜（ｈ）は従来の地盤改良工法の施工工
程を順に例示する図である。

【図４】従来の液状化防止工法の一例を示す図である。

【符号の説明】

２１ 振動機 ２２ 中空管（ケーシングパイプ） ２３ 投入口 ２４，３３，３３ａ，３３ｂ 新成石炭灰 ３１ 外管 ３２ 内管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】改良すべき砂質地盤中に新成石炭灰を埋設
   することを特徴とする砂質地盤の液状化防止工法。