動圧密工法による廃棄物地盤の改良

西松建設技朝 voL,24

動圧密工法による廃棄物地盤の改良

I mpr o ve me nto fWa s t eLa nd f i l l byDyna mi cCo ns o l i da t i o nMe t ho d

柏木 和也* 北島 亮*

Ka z u yaKa s h i wa g i Aki r aKi t a j i ma

要 約

本報告薯 は,動圧密工法 による廃棄物地盤 の改良 についての施工報告である.動圧密工法は原理 が容易である反面,有効 な施工管理指標が見 当た らないのが現状 であ る.本工事 では,不均質 な廃 棄物地盤改良の視点か ら,管理指標 としてN値 に加 え,変形係数 を適用 した. また,補 強土 工法 に よる盛土法面 (高 さ約

1 5 m)

部の動圧密工法 による近接施工お よび本工法の問題点である周辺‑ の 振動 ･騒音 の影響 について報告す る.

日 次

§1.は じめに

§ 2.

工事概要

§3.

施工方法

§

4.

施工結果

§5.

改良効果確 認試験結果

§6.

既設構造物影響度調査結果

§

7.

環境保全測定結果

§

8.

おわ りに

§ 1, は じめに

近年,廃棄物埋立処分場の新設 は,近 隣住民の理解が 得 に くい等の理 由に よ り大変困難 な状況 となっている.

そ うした中,本工事 は,既設の一般廃棄物埋立処分場 を 改造 し管理型の一般廃棄物最終処分場 を建設す る もので あ る.新設処分場 は漏水検知 システム を備 えた

2

重遮水 シー ト構造であ り,埋 立容量 は

5 5 , 0 0 0 m

3,計画埋立 高 さ は

1 0 m

であ る (埋 立予 定期 間

1 5

年). なお,新 規埋 立 部 の基礎地盤 は廃棄物盛土 (層厚 は

0‑1 6 m)

であるため, 動圧密工法 によ り地盤改良 をお こなった.

§

2.

工事概要

2‑ 1

工事概要

1)工 事 名 :(仮称)嘉麻最終処分場建設工事

*九州 (支)嘉穂 (出)

2)企 業 先 :嘉穂南部衛生施設組合

3)工事場所 :福 岡県嘉穂郡嘉穂 町大字上字山ノロ

4)

工 期 :平成11

年1 0

月1

5

日〜平成

1 3

年

3月2 3日 5 )

工事 内容 :

(∋掘削工 (参盛土工

③補強土壁盛土工

④動圧密工

⑤通水 シー ト工 (む漏水検知 システム (む浸 出水集水工 (むガス ･空気抜 き工 (釘雨水排水工

⑲ 地下水集水工

⑪浸 出水処理施設 処理能力

Ⅴ‑3 8 , 7 0 0 m

3

V‑5 3 , 7 0 0 m:

3

V‑3 1 月0 0 m

3

A‑ 1 0 , 0 8 7 m2 A‑l l , 5 8 5 m2

1式

L‑51 0 m

l式

L

‑

1 , 61 5 m L‑8 71 m

l式

Ⅴ‑5 0 m3 /

日

2‑2

地盤構成

処分場 の廃棄物層厚 は最大約

1 6 m

程 度 (平均 層摩 約

7

孤)である.計画平面図 を図‑1に,縦 断図B‑ち‑を図‑

2

に示す.廃棄物地盤の標準貫入試験

N

値 は

N‑3‑4 0

回, 平均

N

値

N‑l l . 8

回で あ る.廃 棄物 の組 成 は不 燃性 物 が 大半 (91%) を占めているため,将来の腐食 による沈下 は少 ない地盤 といえる.

2‑ 3

地盤改良工事の 目的および 目標値

地盤改 良工事 は,新規処分場建設予定地 に存在す る廃 棄物地盤 を動圧密工法 によって締 固め ･強化 し,新設処

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図‑2

B‑BL断面図

分場 の支持地盤 として使用す ることを 目的 とす る.具体 的には増加荷重 に よる弾性沈下お よび不 同沈下の抑制で あ り,圧縮率の規定 に加 え,地盤の変形係数 について 目 標値 を設定 した.圧縮率 は沈下量か ら,地盤の変形係数 は孔 内水iri載荷試験か ら,それぞれ確認 した. なお,地 盤の変形係数の 目標値 は,埋立後の許

容

弾性沈f量か ら 設定 した.許容弾性沈下量 は,参考文献① よ り,基礎 地 盤が全体的に沈下す る もの として

1 5 c m

に設定 した.

2‑4

工程表

動圧密工の実施工程表 (延べ 日数) を表‑1に示す.

表 ‑1 動圧密工実施工程表

工や 打幣 数 15 30 ･15 60 斜盲f那

25tX25m 618 12tX20m 630 仕上げ 2,972 底桁部

25tX25m 597 25tX20m 1,282 12tX20m 748 仕上げ 3,754

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§

3.

施工方法

3‑ 1 動圧密工事の施工手順 とタンピング施工の流れ 動圧密工事の施工手順 と施工管理 (調査,測定)のフ ローを図

‑3

に示す.

本 タンピング (第1‑3シリーズ)の打撃配置の標準

図

を図‑4に示す.

3‑2

施工機械および落下方法

施工機械 は動圧密工事)削 こ改造 された

1 5 0 t

吊級の クロ ー ラクレー ンを用いた.ハ ンマーの落下方法 は,図

‑5

に示す ように

2 5 t

仕様では切 り離 し方式で

,1 2 t

仕様では ワイヤーロープを直結す る1本吊 り落下方式 とした.な お,飛散防止枠 (フロン トアンカー) は,地盤打撃時に 発生す る土砂の飛散を防止す ることお よびハ ンマー切 り 離 し時 にク レー ンを安定化 させ るこ とを 目的 と してい

る.

3‑ 3 実施施工数量

当初,地盤改 良 はハ ンマ重量

2 5 tX

落下高

2 5 m

を基本 の仕様 とし,施工面積 は

8 , 0 0 0 m

2 (本 タンピ ング)の計 画であった.実施工では,着手前 ボー リング (改良対象 層厚) と計測管理 によるデー タ (沈下量) によ り,現況 地盤 に対応 した施工仕様 に変更 した.

秦‑2

に実施施工 数量 を示す.

タ ン ピングこし 整地 工 作叢手順 技術管理.試験等

･重梅 の‑ 組立 ｣ 準 備 エ ｢ '警 讐 警 讐

･打撃 点の位 置 出 し,測盈

･標準貫入試験

･孔内水平数荷試験 25tx25mx3回/点

25tx20mx4‑6【司/点 12tx20mx6‑13回/点

･打撃 孔埋 戻 し.整地 25tx25mx3回/点 25tx20mx4‑6回/点 12tx20mx6‑13回/点

･打 撃 孔埋戻 し,整 地 25tx25mx3回/点 25tx20mx4‑6回/点 12tx20mx6‑13回/点

･打撃 孔埋 戻 し.整 地

I12tx10汀1×2匝事/ 点

第1シ リー ズ 埋 戻し ･整 地

第 2シリーズ

埋戻し ･整地

第 3シ リー ズ

浮上 り沈下測 定 打撃 孔直径 ,深 さの測 定 変位.振動測定 泌要に応じて)

･平 均沈下畳の測 定 浮 上 り沈下 測 打撃孔 直径 .深 さの測 定 変位,振動測定 (必要に応じて)

･平均 沈下登 の測定 浮上 り沈下測 定 打撃 孔 直径 .深 さの測 定 変位,振動測定 泌要に応じて) 平均沈下豊の測定

･変位,振動測定 は要に応じて)

･平均 沈下恩の測定

･標準貫入試験

･孔内水平載荷試験

図

‑3

動圧密工法 フロー

動圧密工法 による廃棄物地盤の改良

3‑ 4 主要機械 ･機材構成

動圧密工事 に使用 した主な使用機械,器具の一覧表 を 秦‑3に示す.

...".̲

↑ j

O.C0C0.C

0 0 0 00

○ 口 ○ □ ○ ^□ 0 0 0 0 0 0

図‑4 打撃点配置標準

図

フロントアンカー

図

一 5 2 5 t

ハ ンマー仕様図

表

‑2

タンピング施工数量表

終下端 打 撃 点 等没 打撃買回数 絵ff幣村数 施 二E二伽ヰi'を TV(t) (TIt) (‖一十十

本タンどング 25 25 405 3 1,215 3.645 25tX25m仕 様 合 計 1.215 3,645 25 20 235 4 940 2.115 57 6 342 513 25tX20m仕 様 合 計 1,282 2,628

12 20 13492 86 833346 1.235178 16 13 208 14‑4 12tX20m仕 様 合 計 1378 1.773 本 タ ン ピ ング合 計 8,Oh,i6

秦

‑3

主要機械 ･器具一覧表

作業名 犠 機 .器具名称 性 能 致韻 備 考

タ ン ど ン グ

紘

IL タ ン ピ ン グ クローラクレー ン 150t吊 1台 SC1500 土 砂飛散防止 フロン トア ンカー lot 1台 [コ8m×8m

怒 地 ブ ル ドー ザ ー D6級 1台 バ ッ クホ ウ 0.7m3 1台

ハ ンマ ー 25tハ ンマ ー 25t 1台 底面彩を∠lmZ 12tハ ンマ ー 12t 1台 底 面積3m=

動圧密工法による廃棄物地盤の改良

3‑ 5 施工管理 および管理試験 (1)施工管理

施工管理 を内容的 に分類す る と下記の ようになる.

施工管理

確認試験

,観

測,測定 誉理試験

沈設構造物安全性 (測定) 轟音 ･振動測定

タンピング施工 中の地盤の変化 の状態 を各種 の調査, 測定のデー タを総合的 に評価 し, タンピングに よる改良 が適正 な条件 の もとで効率的かつ効果的 に実施 されてい るか を判断 し,必要 に応 じて施工修正 (タンピングコ ン

トロール) を行 う.

(2)管理試験

観測,測定及び管理試験 の項 目と実施時期 をまとめ表

‑4に示す.

$4

,施工結果

4‑ 1 浮上 り沈下測定結果

浮上 り沈下測定は,ハ ンマーの落下 に伴 う周辺地盤 の 挙動 よ り,施工性及び設計打撃回数の妥 当性 な どを確認 す る ものであ る. 図

‑6

よ り,沈下体積 (打 撃孔体積 一浮沈体積) は, シ リー ズの進行 とともに徐 々に小 さ く なる傾 向にあ り,地盤 は徐 々に締 め固 まって きているこ とが わか る.

4‑ 2 打撃孔の形状測定結果

各打撃孔 は設計打撃 回数終了後 に打撃孔 の直径,深 さ の測定 を実施 し,孔 の体積 を算 出 した. シリーズ進行 と ともに打撃孔体積お よび,そのバ ラツキ も小 さ くなって いることか ら,均一 な地盤‑改良 されて きていることが わか る.

4‑ 3 平均地表面沈下量測定結果

図‑7に打撃エ ネルギー と沈下量の関係図 を示す.

測定結果 によれば,沈下量 は トー タル打撃エ ネルギー 量 とともに滅衰傾 向を示 し,原設計 の設計平均沈沈下量 (0.9m)に達 して い る. また,第3シ リー ズで は大 き く 滅哀 し,浮上 り沈下測定の沈下体積 の傾向 とも一致 して いる.区域別 に見 ると,沈下量 は25t施工 区 (改良深度7.0 m)で0.98‑1.4m.12t施工 区 (改良深度5.0m)で0.63‑0.82 mの沈下量 が得 られ,敷地全体 平均 で約1mの沈 下量 と

なった. また,圧縮率 は約12‑ 18%の範囲にあ りバ ラツ キがでた. これは,廃棄物不均質性 に よる ものである.

しか し,敷地全体 の圧縮率 は14.6%が得 られ,改 良 目標 値 である12.5%を十分 に満足 した.

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$5.

改良効果確認試験結果

改良 目標値 の達成度 を確認す るため,改良前 ･後 に標 準貫入試験 と孔 内水平載荷試験 (LLT法) を実施 した.

N0. 3の標準貫 入試験N値,弾性 係 数Em値 の深 度分 布図 を改良前 の測定結果 と対比 し図‑8に示す.

試験 結 果 に よる と,廃棄物層 にお け る弾性 係 数 はE.一一

‑4,410

‑1 3 , 5 2 0 k N/ m2(

平 均Em

‑6 , 9 5 0 k N/ m

2)と な り, 弾性係 数 の 目標値Em

‑3 , 9 2 0 ‑4 , 9 0 0 kN/ m

2を満足 す る結 果が得 られた.

表

‑4

観測,試験,計測の項 目および 目的

l] 目 的 等 炎施時期

ら過ー‑J̲‑ftFuIと沈下予測などを行つO

打撃孔の直径.

沫さ 全打判断 鍔孔のi(Ⅴ)し弱いf求め､蔓至J}に対する施二喪.lf深 さを測Jのハ フ ツキLjをし､1二,,修‑打撃の実施孔休校 各 シリーズO (施二1二中) 均1卜沈 か ら敷l判タンピング前校の敷均断;LJ'fネl･の沈を手王i'l‑‑下状態 を調べ､締る○ しi自二後のj)覇め状態の排鮎‑t.l;義 各シリーズ(施工前後)

管

判試 標準!̲人試験 改良地船のNイpLZiA 糾 ilは よ り､改良効果を判断 改良前後 するo

内水

;

: ゝ 一

一い 改良地Pい敬)を求め､改良効果の確認を行 うL謎でP.(梯 限圧 力)､Ep (変形係C 改良前後

験

験

汁 動 .丈I{F1wl 既設構造物等 に対する影懲…‑‑応 じて対策を講 じる〇 を糾ベ､必要に 施｣二中 地表面変位 既設構造物等に対する彩守嬰を調べ､必要に 施工中 測 芯じて対策を;…緑じるO

中 変

位 既設構造物等に対する影等竿を調べ､必要に 施工中

1 2 3 シリーズ

図

‑6

浮上が り沈下測定

打撃エネルギー E(tf･m/mZ)

0 100 200 300 400 (≡)S鴎iYE値輔卓密計 024000

‑8一一25tX25mX3回 (法面部菜)

‑.一一◆‑25t〉(25mX3匝i(池底南)

一一一与‑ 25tX20mX4回 (池底 中央)

‑.一･一昌一 25tX20mX4‑6回 (池鹿北) + ‑ ー12tX20mX8‑13回 (摘強土壁背面)

吉廷計沈下蓋と

図‑7 打撃 エネルギ

ーE

〜平均沈下量

S

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標準貫入試験N値 (回) 弾性係数Em(kN/m2) 10 20 30 40 50 0

P,‑'

仕

り高 :十十

O

A .

_̲'

_L

_:10..

､ 一 歩

d

二ロ

O/ 一､ .A A1.̲̲. ら

. , ,

5000 10000

図

‑8

管理試験結果対比図 打撃点

< A軸方向 > 順讐 禦 ー

図‑9

変位計測断面図

§

6.

既設構造物影響度調査結果

6‑ 1 傾斜計測定結果

図‑9に示す ような補 強土壁付近 の廃棄物地盤 中 に傾 斜計 を設置 し,動圧密工法施工時 における補強土壁へ の 影響 度 を測定 した.図‑10に傾斜計のA軸方向の測定結 果 をまとめた ものを示す.

図‑10よ り,離隔3mの施工 時 に深 度3.5m付 近 で約13 cm補強土壁 側 に変位 し, また,打撃 の進行 とと もにそ の変位 も深 い位置 に進行 してい る. なお,B軸方 向 (A 胸水平直角方向) に対 しては,ほ とん ど変化が見 られ な かった.

6‑2

地表面変位測定結果

図‑9

に示 した ような補 強土壁上 と補強土壁小段 に変 位杭 を設置 し,鉛 直 ･水 平変 位 を測 定 した.図‑11に

動圧 密 工 法 に よ る廃 棄 物 地 盤 の 改 良

A軸 累計変位 (cm) B軸 累計変位(cm)

15 10 5

0

^{‑5 2}

0

^‑2

図‑10 傾斜計測定結果

鉛直変位 (+:浮上 り,‑ :沈 下 )

21 18 15 12 9 6 3 0 ‑3 ‑6 ‑9 ‑12‑15

図‑11 地表面変位杭測定結果

5

0

‑5

‑10

‑15

変位の測定結果 を示す.

測定結果 に よれば,施工 区域 に近 いほ ど引 き込 まれ る ように沈下 している.小段 部での測 定結果で は,1cm程 度の変位 (押 し出 し)が見 られた.

6‑ 3 振動測定結果

公害振動計 を用 いて,補強土壁上で振動加速度 レベル (VAL)の測定 を実施 した.

補強土壁 は,設計震度0.15 (980×0.15‑147gal)で設 計 されていたため,次式 によ り管理値 を定めた.

VAL‑20･Log(α/ob)

‑20×Log (150gal/10…3)

≒103 (dB)

図‑12に示す測 定結 果 図 に よれ ば,管 理値 以 内で あ ることが分か る. なお, 目視 によ り補強土壁 の変形等 を 観測 したが, クラック等の異常 は認め られなか った.

動圧密工法による廃棄物地盤の改良

(gp)1V^q(てJq雌僧美点磐

10

振源 か らの距離L (m)

図‑12 振動加 速度 (VAL) レベル の距 離減衰

§

7.

環境 保 全測定 結果

7‑1

振 動測 定結 果

公害振 動計 を)酌 ､て,施 工 区域 周 辺 で振 動測 定 を実 施 した.施 工 位 置 か らの距 離 と振 動 レベ ル (VL) の測 定 結 果 を整理 した もの を図‑13に示 す .

振 動 の管 理値 は,振 動 規 制 法 の規 制 値 に準 じた.(敷 地境 界上 で75dB以 下 と した.)

振 動 は距離 との 関係 で指 数 関数 的 に減 衰 してお り,施工 区域 周 辺 で の測 定値 は,各測 定地点 とも廃 棄物 地盤 上 で の測 定結 果 よ り低 い値 とな って い る.

7‑2

騒 音 測定 結果

騒 音 計 を用 い て,施工 区域 周辺 で騒音 測 定 を実 施 した.

図‑14は施 工 位 置 か らの距 離 と騒 音 レベ ル (NL) の測 定結 果 を整 理 した もので あ り,特 定建 設作 業 にお け る基 準 値 (85dB)以下 であ り, 問題 は なか った.

$8.

おわ りに

本工 事 にお け る動圧 密工 法 の課 題 と対応 を以下 に示 す . (∋廃 棄物 地 盤 に対 す る改 良効 果 の確 認 方法

施工 管理 指標 を変形 係 数 と し, その 目標値 を設 定 し, 施 工 中お よび施工後 に孔 内水平 載荷 試験 に よって確 認 し た.この方法 は,廃 棄物 地 盤 に対 す る実績 デー タが あ り, 実例 との比較 が容 易 で あ る こ とな どか ら採 用 した.

(餅 嗣虫土壁 (高 さ約15m)部 の近接 施 工 に よる影響 補 強土壁 に影響 の無 い個所 にて,傾斜 計 ･変位杭 等 に よる確 認施工 を実施 した.打 撃 ポ イ ン トと計測位 置 との 離 隔距 椎 と計測値 (影響 債 ) の井目謁を確 認 し,施工仕 様

(gP)1V^q(てn軸増員

露

盤 (gp)1V^q(てn幽確実爵磨 90

00叫IUだ●H

西松建設技報 voL.24

◎ 施工区域中心よ り190m(25tx25m) A 同 上 70m(25tx25m)

c

^{l 同 上 140m(25tx25m)}

ヨ 同 上 140m(25tx20rn)

○ 廃棄物地盤上 (25tx20m)

‑ 廃棄物地盤上相関綬

△ 同 上 160m(25tx20m)

○ 同 上 160m(12tx20m)

10 100 1000

振源 か らの距離L (m) 図‑13 振 動 レベル (VL)の距離減衰

10 100

振源か らの距離L(m)

図‑14 騒 音 レベ ル (NL) の距離減衰

1000

を見 直 した.実工事 は補 強士盛 土 の変形 を観測 しなが ら 実 施 した.

③ 騒 音 弓辰動 に よる周 辺 環境へ の影響

騒音 計 ,公害振 動 計 に よって ポ イ ン トの測 定 を実 施 し, 問題 が あ る場 合 ,施工 仕 様 を見 直 した.(1回の打 撃 エ ネ ルギー を小 さ くし, 回数 を多 くした).

本工事 の施工 にあ た り, ご指導 を頂 きま した関係 者 各 位 の皆 様 に心 よ り感謝 し,厚 く御 礼申し上 げ ます .

参考 文献

① 最終 処分場技 術 システ ム研 究 会 :廃 棄物 最終 処分 場技 術 システ ム研 究 会,1999.2.15