細粒分を多く含む砂層および粘土層への静的締固め砂杭工法の適用

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（その２）砂杭打設に伴う周辺地盤変状

ハザマ正会員○高月修正会員松本江基正会員山崎勉正会員村井貞人不動建設山田隆正会員野津光夫

1. はじめに

揮発性有機化合物を主とする有害物質で汚染された地盤を浄化するため、深層混合処理機を用いた浄化工法を採用し、汚染地盤にスラリー溶液を添加して機械的に混合撹拌した。その結果、短期間で高濃度に汚染された広域地盤を法規制の基準値以下の濃度まで浄化することができた。この浄化工法では、原地盤をスラリーと共に強制的に練り返すため地盤強度が低下する。ここでは、スラリーと共に練り返されて強度低下した地盤強度の早期増強を図る目的で実施¹⁾した静的締固め砂杭工法による施工中の地盤変形挙動について述べる。

2. 砂杭施工に伴う地盤の変位挙動

低騒音･低振動の特性を有する静的締固め砂杭工法は、市街地での工事実績が増大しており、近年では砂地盤だけでなく、粘土地盤の強度増強を改良目的として適用されるケースが増えている²⁾。市街地で軟弱地盤地域での工事では、

施工に伴う周辺地盤への影響を十分検討しておく必要がある。本工事では、動態観測を実施して周辺地盤への変状を計測し施工へフィードバックする方法を採用した。本工事の平面概要を図-1に示す。地盤は大略、粘性土層が上部

12m、

下部

8m

が砂層に区分される。動態観測箇所を図中の一般部、コーナー部の２つに分けるとともに、固定式傾斜計部の観測箇所を図-1に示した。

約160m

約 330m

コーナー部

一般部

固定式傾斜計部

【砂杭打設エリア】

φ400mm(ケーシング)，φ700mm（拡径時）

＠2.4m正方形配置

砂杭打設深度l=21.3m（最大）、15.8m（平均）

図‑1 平面配置概要図

2.1 一般部における砂杭打設順序と周辺地盤の変位挙動

O P Q R S T U V W X Y Z a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t

①

②

③

④

⑤

T-13

S-13

T-8

S-8

T-3

S-3 5

15

25

35

45

55

65 0 10 20 30

地表面の側方変位(mm)

①

②

③

④

⑤

平面距離(m) 計測測線

変位吸収孔（φ450,@1.2m）

砂杭（φ700,@2.4m)

（ある時点の砂杭の打設平面）

一般部における周辺の地表面変位と砂杭の打設順序の関係を図‑2 に示した。計測位置は砂杭打設位置から約 3m 離れている。このエリア内の３箇所で変位低減効果を把握する目的で、建柱車施工による変位吸収孔（φ450mm、l=4m、@1.2m

×9 本）の設置個所と無対策区間との変位挙動を比較した。

砂杭施工は右図中の①から順に⑤へと進行し、その番号と対応する変形状態を左図に示した。砂杭の打設順序は敷地境界から離れる方向を基準とした。側方変位は外向きを正として表示した。地表面の側方変位は打設位置と密接な関係を示しており、変位増分が最大となる地点は、砂杭打設の進行方向の前方に位置するようである。地表面の最大変位量は 25mm 程度であった。今回のケースでは、変位吸収孔による変位低減効果はほとんど認められなかった。これは地盤剛性が機械撹拌によって既に低下しており、変位吸収

の効果が十分発揮できなかったためと考えられる。鉛直変位量(隆起)は側方変位量の約半分程度であった。

図‑2 一般部における周辺地盤の地表面側方変位

キーワード：地盤改良、静的締固め砂杭工法、軟弱地盤、側方変位、打設順序

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土木学会第59回年次学術講演会（平成16年9月）

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図‑3 コーナー部の地表変位の経時変化

-10 -5 0 5 10 15 20

0 10 20 30 40 5

隅部の砂杭打設開始からの日数

水平変位量(mm) ^A測点

B測点Ａエリア打設

Ｂエリア打設

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Ａエリア

Ｂエリア

Ａ

Ｂ

コーナー部の砂杭打設平面図敷地境界

敷地境界

0

-25 -20 -15 -10 -5 0

0 10 20 30 40 50 60 境界外側への側方変位量(mm)

GL(m)

固定式傾斜計

（最大変位発生時）

2.2 コーナー部における地盤の変位挙動図‑4 固定式傾斜計の側方変位形状コーナー部における砂杭打設順序と周辺地盤

の地表面変位を図-3に示した。コーナー部では外周部に設けた

SMW

遮水壁（GL-3〜-23.5m）

の隅部の片側壁に過大な変位が累積するのを抑える目的で、隅部から対角線で区分されるエリアで砂杭打設の時期を変えることとし、図中の

A

エリア終了後に

B

エリアを打設した。

A

エリアの砂杭施工での地表面変位は

8mm

程度以下であったが、

B

エリアの砂杭施工では

A

エリアよりも大きい

13mm

程度の地表面変位が生じた。変位は、砂杭打設を休止したり打設位置を遠くに離すことで元に戻る傾向を示したため、

過大な変位が蓄積するのを防止するのに、打設位置を遠くに離すことが有効な対策であった。

-40 -38 -36 -34 -32 -30 -28 -26 -24 -22 -20

8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00

側方変位量(mm)

ケーブル切断 (推定値) 1,

砂杭施工 2,

10, 11, 12,19,

20, 21,

29, 28,

37〜42

◇ 砂杭貫入開始時刻

砂杭施工

･ケーシング貫入：約2〜３分

･砂杭拡径：約15〜20分

9 8 7 6 5 4 3 1 18 17 16 15 14 13 11 10 27 26 25 24 23 22 20 19 2 36 35 34 33 32 31 29 28 12 45 44 38 37 21 42 40 30 43 41 39

砂杭の打設順序

固定式傾斜計の位置

図‑5 固定式傾斜計の地表面変位の経時変化

3. 砂杭打設による地盤変状の影響範囲深度方向に

2m

間隔で設置した固定式傾斜計

（図-1参照，深さ-22m）で砂杭打設中の地盤の変位挙動を１分間隔で計測した。この箇所付近では本工事中で最も変形量が大きく、その地中変位分布は、図-4に示すように地表面で最大値

38mm

を示したが、周辺地盤や構造物への悪影響は認められなかった。砂杭施工に伴う地表面

変位は拡径時よりもケーシング貫入時に顕著に増加する傾向を示した。図-5 にその経時変化を示す。この結果に基づいて、砂杭打設地点と固定式傾斜計との離間距離と地表面変位増分の関係を整理し図-6に示した。同図によると、

砂杭施工による地盤変位の影響範囲は、図中の近似曲線①で表されるように、およそ砂杭の打設深さと同程度の

20m

程度である。砂杭深度と同距離程度まで変位が影響するという結果は、既往の研究成果³⁾と一致する。また、固定式傾斜計の近傍に砂杭が一旦打設されてしまうと、砂杭打設による地盤変位は小さく影響範囲も狭くなった。

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

0 5 10 15 20 25

固定式傾斜計と打設地点の距離(m)

地表面の変位増分(mm)

最接近日翌日 y=0.9ln(R/ｘ）, R=20m

y=0.75ln(R/ｘ), R=15m 影響範囲の近似曲線①

影響範囲の近似曲線②

x ：砂杭中心からの距離

図‑6 打設距離と地表面の変位増分の関係

4. まとめ ① 周辺地盤の変状は砂杭打設順序が大きな影響を及ぼす。② 今回のケースでは影響範囲は砂杭打設深度と同程度であった。

【謝辞】計測業務に携われたハザマの川添陽生氏と不動建設の松沢諭氏に深甚の感謝の意を表します。

【参考文献】

1)高月ほか:

細粒分を多く含む砂層および粘土層への静的締固め砂杭工法の適用（その１）土木学会第

59

回年次学術講演会（投稿中），2)田口ほか:静的締固め砂杭工法を粘性土地盤に適用した場合の改良効果（その

1）〜（その 3）、日本建築学会大会学術講演梗概

集,pp.819-824,1999．3)菅沼ほか:静的締固め砂杭工法の施工事例報告,土木学会第

52

回年次学術講演会,Ⅲ-B,412-413,1997.

土木学会第59回年次学術講演会（平成16年9月）

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