資料231 WG2（格子状改良工法検討WG）格子状改良工法の概要 液状化対策実現可能性技術検討委員会 資料・議事概要｜浦安市公式サイト

格子状地盤改良工法 ＴＯＦＴ工法 の概要

成２４ ８月２４日

1/9 1. TOFT工法の概要

TOFT 工法 ^{主 堤防 液状 対策を目的 1986 ～1992 建設省土木研究所 民間4} 社 共同研究 開発され 工法 ₂₀₀₁ 建築学会賞を受賞 いる _TOFT 工法 開発経緯 1-1 ^{示され り 建設省土木研究所 共同研究以降 自主研究 技術開発 実施} され

88 92 94 95 96 97 98 99 2000 2001

耐液状化格子 状深層混合処 理工法 開発 TOFT^工法

自 主 研 究

■格子状改良地盤 液状化抑 効果 検証

■ 杭基礎＋格子状改良地盤 開発

耐震地盤改良工法 開発 ₈₆～ ₉₂

建築 学会 賞 受賞

A^清掃

工場 ^M

ﾎﾃ _Kビ

C^{住宅 M} 倉庫

A^ﾋ N^ビ A^{ｸ ﾆ ｸ} N^{ｾ ﾀ}

適用プロジェ

建 設 省 土 木 研 究所 共 研究

大都 地域 け 地震防災技術 開発

92^～ 99 93

■格子状改良 地盤 直 接基礎工法

開発

1-1 TOFT 工法 開発経緯 適用プュグェクダ

1-2 TOFT^{工法 液状 防 ベカニズヘを示 いる 曑改良地盤 地震時 大 せん断応} 力 発生 る 液状 る地盤を格子状 地盤改良 る 地震時 せん断応力 大部分 改良され 地盤側 作用 る 格子状改良壁 まれ 地盤内 発生せん断応力 大幅 減され 液状 を防

る る

液状化層

A

A’

地震波

A

A’

未 改 良 地 盤

地盤 せ 断変形 液状化す

格 子 状 改 良 地 盤

改良壁 せ 断変形 抑 さ 液状化 抑 さ 改良地盤

地盤 せ 断変形 大 い 地震 繰返しせ 断応力

地盤 せ 断変形 小さい 地震 繰返しせ 断応力

液状化しやすい地盤 格子壁 い込 こ っ 地盤

水 変位 抑え液状化 防 し す

1-2 TOFT 工法 液状 防 原理

2/9 0

5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5

9 39 69 79 89 90 00 10 20 30 40 50 60 70 80 91 0

適用件数累積

施工

総計 直接基礎 杭基礎

パイ ・ フ 基礎

9396 98 00 02 04 06 08 10

1-3 ^成21 5^暻曒時点 TOFT^{工法 施工実績を示 累計改良土 約}400^万m^{3 達} 液状 対策工法 幅広い分 採用され る

0 500,000 1,000,000 1,500,000 2,000,000 2,500,000 3,000,000 3,500,000 4,000,000 4,500,000

0 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000

04～07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

発注機関別施工数量 推移

累 計 建設省・ 国土交通省 そ 他中央官庁

地 方自 治体 公 団・公社 民 間

発注者別数量[m3] ^{施工累計数量[m3]}

1-3 TOFT 工法 施工実績( 成 21 ^{5暻曒時点)}

表 _1-1 示され いる _TOFT工法 施工実績 一覧表 ある 施工件数 ₄₄₆件 ある

表 1-1 TOFT 工法 施工実績一覧( 成 7 ^{度～ 成20 度)}

項目 ～ 成 度 成 度 成 度 成 度 成 度 成 度 成 度 成 度 成 度 成 度 成 度 成 度 成 度 成 度 総合計

～ 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

建 設 省 ・ 国 土 交 通 省建 2 13 7 7 15 18 7 15 16 11 7 10 7 7 142

そ 他中央官庁国 0 0 1 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 5

地 方 自 治 体地 0 10 8 12 21 20 22 21 16 22 21 16 12 5 206

公 団 ・ 公 社公 0 2 0 1 9 3 7 2 2 5 3 5 2 3 44

民 間民 1 5 0 5 1 6 5 4 3 5 5 6 2 1 49

合 計 3 30 16 26 48 47 41 42 37 43 36 37 23 17 446

～ 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

建 設 省 ・ 国 土 交 通 省建 18,294.4 185,959.8 65,709.2 64,124.4 286,897.0 180,462.6 45,849.0 101,195.8 186,624.6 69,421.2 51,117.0 78,592.0 55,920.6 35,941.9 1,426,109.5

そ 他中央官庁国 0.0 0.0 1,130.0 11,489.0 39,130.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2,852.0 54,601.0

地 方 自 治 体地 0.0 80,675.4 103,127.0 62,773.8 122,005.5 120,819.2 56,031.6 209,856.0 157,422.3 184,614.4 143,242.0 65,758.9 50,682.9 9,031.1 1,366,040.1

公 団 ・ 公 社公 0.0 8,235.9 0.0 7,330.0 82,317.2 39,607.9 100,884.0 2,827.0 2,148.0 86,771.3 41,900.0 42,391.6 35,816.0 36,318.3 486,547.2

民 間民 22,199.0 50,031.1 0.0 99,631.3 14,111.0 57,343.0 27,624.8 31,233.2 20,462.0 260,858.0 48,589.0 47,120.5 45,465.0 850.0 725,517.9

合 計 40,493.4 324,902.2 169,966.2 245,348.5 544,460.7 398,232.7 230,389.4 345,112.0 366,656.9 601,664.9 284,848.0 233,863.0 187,884.5 84,993.3 4,058,815.6 累 計 40,493.4 365,395.6 535,361.8 780,710.2 1,325,170.9 1,723,403.6 1,953,793.0 2,298,905.0 2,665,561.9 3,267,226.8 3,552,074.8 3,785,937.8 3,973,822.3 4,058,815.6 4,058,815.6 実

施 件 数

件

発注機関

改 良 数 量 m3

1-4 TOFT^{工法 施工実績 中 ら 建物 適用件数 をピックアップ 施工実績件数を示} り ₂₀₁₀ ま ₄₀件近い施工実績 ある

1-4 TOFT 工法 建物 ^{適用件数(1993 ～2010 )}

適用実績 あ 都道府県

資料No.2- 3- 1

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1-5 TOFT^{工法 施工され 地盤改良 イベヴグを示 いる 通常 直径}1m ^{改良杭を同時} 2 ^{曓施工 る}2 ^{軸 機械式撹拌 よる深層混合処理工法 よ 改良杭をラップさせ ら壁を施工}

る

掘 出し 出来型 確認

1-5 TOFT 工法 改良イベヴグ

1-6 ^{示 いるよう} TOFT^{工法 液状 防 効果 い 実験ン数値解析ン観測 数多く} 検証 され いる

加 振 装 置 格 子 状 改 良 地 盤 模 型

振 動 台

地 盤 内 の 間 隙 水 圧 加 速 度 の 計 測

振 動 実 験

液状化防 効果 能性 検証す た 模 型振動実験

実大規模 相似則 合わせた状態 模型振 動実験

有限要素法 _{FEM 3}次元有効応力解析

過剰間隙水圧比分

×10 -1 10.0

9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0

数 値 解 析

遠 心 模 型 振 動 実 験

観 測

実地盤 け 地震時 間隙水圧 加速度 観測 地震時 地盤内 過剰間隙水圧_Δu 加速度 観測

加 振 装 置

搭 載

カ ン タ イ ト

回 転 モ タ

回 転

遠 心 力 Ng g： 重 力 加 速 度 プ ラ ッ ト

フ ォ ム 模 型

1_/N縮 尺

1/N→Ng 実 物 大 を 再 現

土木研究所 実施

1-6 TOFT 工法 液状 防 効果 検証

4/9

無改良地盤モ

凡例 ●： 間隙水圧計 ○： 加速度計

加振方向 面

砂層

支持層

断面

68cm201020

250cm ^{40 40 45} A

A

単位：_cm

格子状改良地盤モ

砂層

支持層 4

8 16 24 32 40 80

断面

328 4

面 加振方向

B

B 1040

単位：_cm

2. TOFT工法の液状化防止効果の検証 2.1. 振動台実験

2-1 ^格子間隔8cm, 16cm, 24cm, 32cm, 40cm, 80cm ^{格子を剛土槽}(250cm^×68cm^×60cm)^{内 作} 製 土木研究所 行われ 振動 実験 面 断面 を示 いる

2-1 振動 実験 ^{面 断面 (参考文献 深層混合工法 よる砂地盤 液状 対策 関 る模型振動} 実験_{( 2)-}格子状改良地盤 液状 抑制効果 い _- 第₂₃回土質工学研究発表会, pp.1019-1020, 1988)

2-2 ^{振動 実験 加振条件 過剰間隙水圧時刻歴 示され り 無改良地盤 比 格子状改} 良地盤内 過剰間隙水圧発生 大幅 減され いる 分 る

入力波形 弦波 周波数 _5Hz 加振時間

波数

4sec 20^波 最大振幅

151gal 209gal

加振条件

20

0

0 1 2 3 4

経過時間_(sec) (gf/cm²)

過剰間隙水圧 時刻歴

A ^無改良

B ^{格子状改良}(L=40cm,B=32cm) 過

剰 間 隙 水 圧

2-2 加振条件 過剰間隙水圧時刻歴

資料No.2- 3- 1

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2-3 2-1 ^{模型を用い 振動 実験結果を整理 加振方向 格子間隔 広く る 格} 子内地盤 過剰間隙水圧比 高く り 液状 抑制効果 いる を示 いる

入力最大加速度_208gal 実験₂ 加振方向 格子幅_L 液状 層厚さ_H 比 整理 _{L/H 0.8} 以 最大過剰間隙水圧比 _0.5以内 収ま いる ら _TOFT工法 当初 設計 _L/H 0.8^{以 るよう 格子間隔 設計を行 い}

入力最大加速度_151gal 実験₁ 着目 る _{L / H=2.0} 最大過剰間隙水圧比 _0.3以 L /H 0.8^{を超え 入力地震動 大 さ 小さ れ 液状 抑制効果 ある 分 る}

加振方向 格子間隔 _L/H

0.125 0.25 0.5 1.0 2.5

1.0 0.8

0.6 0.4

0.2 0

加振方向 L B H=40cm

実験₁ 151gal^加振 実験₂

209gal^加振 凡例

○ ●： 奥行 幅_{B= 8cm}

： 奥行 幅_B=32cm

過剰間隙水圧比 _Δu/σv’ 格子間隔 関係 深さ _20cm

最 大 過 剰 間 隙 水 圧 比

■格子間隔 狭く ほ 発生す 過剰間隙水圧 小さく

液状化抑 効果 高く

過剰間隙水圧比

静水圧 増分水圧

初期土被 圧

＝

Δu

σv’

＝

2-3 過剰間隙水圧比 格子間隔 関係(振動 実験結果)

後 行われ 遠心模型振動実験結果 解析結果 ら _{L / H}を用いる方法 別 設計 考慮 る 地 震 動 応 合 理的 格 子 間隔 を 設計 る方 法 建築 基 礎 地盤 改 良設 計 指針 案₍建築学 会_, 2006 ) ^{明記され り} 2006 ^{以降 方法 広く設計 行われ いる}

式 地盤改良設計指針案 示され いる格子中央地盤 発生 るせん断応力比 を求 る提案 式 ある

2-4 ^{提案式 補 係数を示 いる 格子間隔}L ^{ら補 係数}FL(L) ^{決まる 液状 層} 厚 独立 格子間隔を設定 るよう いる 提案式 よる L / H=0.8^{以 能}

いる

2-4 補 係数 パラベヴタ 関係

6/9 2.2. 遠心模型振動実験と数値解析

2-5 ^格子間隔 4m,6m,8m,10m ^{格子間隔 異} る格子状改良地盤をペタャ 行われ 遠心模 型振動実験 面 断面 を示 いる 実験 用いられ 入力地震動 最大加速度 _187gal

2-5 遠心模型振動実験 ^{面 ( ) 断面 ( )(括弧内 1G場 換算 寸法を表示)} (^{参考文献 格子状改良地盤 過剰間隙水圧発生 を予測 る解析法 検討 土木学会 次講演会} 2001

pp.172-173)

2-6 遠心模型振動実験をクプュヤヴクョン る ₃次元解析ペタャ ある クプュヤヴクョン 暼効応力解析₍解析コヴチ_MuDIAN) 行

10m 格子

４m 格子 ６m 格子

８m 格子

側方境界 水 変位

周期境界

背面 側方境界 Tied

I-1 ^I-2

I-3 ^I-4

I-5

8m

2m

せ 断 ン

集中質量 与えた

2-6 遠心模型振動実験 クプュヤヴクョン 用い ^{3次元解析ペタャ}

地 水 地表面

γ=18.6 (kN/m3) G =104^×10² (MPa) ν_{= 0.156}

資料No.2- 3- 1

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2-7(a) ^浅い部分(GL-1.5m^～GL-2.5m) ^{過剰間隙水圧比時刻歴 実験結果 解析結果を} (b) 深い部分_(GL-6.5m～_GL-7.5m) 過剰間隙水圧比時刻歴 実験結果 解析結果を比較 いる 周辺地 盤 全深度 液状 発生 いる 対 深い部分 格子内地盤 液状 発生 見られ い 浅い部分 格子間隔 広く る 液状 抑制効果 格子間隔_10m 格子内地盤 液状

発生 確認される

(a) GL=-1.5~GL-2.5 (b) GL=-6.5~GL-7.5 実験

解析 0.0

0.5 1.0

4m格子内地 盤

0.0 0.5 1.0

6m格子内地 盤

0.0 0.5 1.0

8m ^格子内

0.0 0.5 1.0

10m ^格子内

地盤

0.0 0.5 1.0

0 2 4 6 8 10

周辺地盤

4m^格子内地 盤

6m^{格子内地盤}

8m^格子内 地盤

10m^{格子内地盤}

0 2 4 6 8 10

周辺地盤

過

剰

間

隙

水

圧

比

時間 _SEC 時間 _SEC

0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 1.0

0.5 0.0

1.0 0.5 0.0

2-7 過剰間隙水圧比時刻歴 実験結果 解析結果 比較

2.3. 観測結果

表 2-1 ^{兵庫県南部地震(1995 ) 東 地方太 洋沖地震(2011 )時 TOFT工法 液状 防 効果} 観測され 事例を示

表 2-1 TOFT 工法 観測事例

事 例 建物規模 地下水位 地表面最大加速度 格子間隔 液状化痕跡

神戸 Mホ

階建 GL-1.2m 約 ga ～ し

浦安 駐車場

４階建 GL-1.8m 約 ga . × . し

8/9 3. 地下水位の影響

地 水 地表面 ある遠心模型振動実験 クプュヤヴクョン結果 拘束圧 い地表面付近 格 子状改良地盤内 過剰間隙水圧 液状 発生ヤベャま 昇 いる 実地盤 地 水 地表面 ある 殆 考えられ い

地 水 変 液状 発生 関係を確認 る遠心模型振動実験 行われ _3-1 示 いる遠心 模型振動実験 地 水 地表面 ある場合 地 水 _GL-1mン_GL-3m ある条件 実験を行

いる 遠心加速度_30g 液状 層厚さ_H=6m 格子間隔_L=1.8m～_5.4m 相当 る 遠心加速度_50g H=10m L=3.0m^～9.0m ^{遠心加速度}100g H=20m L=6.0m^～20.0m ^{れ れ相当 る}

3-1 地 水 ^{過剰間隙水圧発生 関係を求 遠心 模型振動実験(参考文献 深層混合処理工法を用} い 格子状改良地盤 よる液状 対策_{( 2)} 建築学会大会 ₁₉₉₈ pp.593-594)

3-2 3-1 ^{示 遠心模型振動実験 得られ 過剰間隙水圧比 最大値を比較 いる 地 水} GL-1m^ンGL-3m ^{ある結果 い 地 水} Gw ^{液状 層厚さ}H ^{比 ある地 水} 率_{Gw / H}≒_0.16 実験結果をま ある

地 水 地表面 ある場合 比 地 水 地表面以 (GL-1m, GL-3m) ^{ある場合 過剰間隙} 水圧比 最大値 小さく 液状 抑制効果 大 い傾向 ある 液状 層厚さ 地 水 置 条件 曓 委員会 検討条件 対応 い い 地 水 れ 格子状改良地盤 格子間隔を広く

液状 抑制効果 得られる 推察される

3-2 地 水 ^{置 過剰間隙水圧比 関係} 地 水

地表面

地 水

GL-1m, GL-3m

資料No.2- 3- 1

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3-3 ^{個別要素法 よる解析 求 格子状改良地盤 まれ 地盤部分 土粒子 動 均暼} 効応力比 コンタヴ を示 いる 格子間隔を広く る 液状 発生 や い傾向 あり 地盤部分

土粒子 動 大 く る傾向 ある 地 水 を地表面 ら_GL-2m る よ 液状 発生 抑制され 地盤部分 土粒子 動 を抑制 る効果 ある 分 る ま 地盤部分 土粒子 変 軌跡 面外壁 ら 距離 大 く る 大 く る 分 る

3-3 格子状改良地盤内 土粒子 動 ^{(参考文献 格子状地盤改良 よる液状 対策効 果 関 る個別要} 素法解析 地盤工学研究発表会 ₂₀₀₈ pp.1825-1826)