. 既箇所での軟弱地盤対策工法の実施.1 工法の選定について前述した地盤条件下に計画盛土を施工した場合建設段階時 ( 中 ) の安定確保と供用後の過大な残留沈下の発生が問題となったこの問題に対し以下のように対策工法を実施することとした建設段階時の安定確保は緩速載荷工法で対処する残留

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みりあうなだ
5 years ago
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対策工法の効果が予想どおりかを確認するだけの手段にとどめていたしかしより合理的な施工方法を実施するために観測結果の分析により地盤特性を明らかにし盛土速度やサ - チャ - ジ量放置期間等を再評価した本論はこの結果を報告するキーワード軟弱地盤, サ - チャ - ジ工法動態観測方法の合理化 1.

1 動態観測結果による方法の合理化山田一夫 1 高村直幸 1 新潟国道事務所工務第一課 ( 9-91 新潟県新潟市中央区南笹口丁目 1 番号 ) 新潟国道事務所工務第一課 ( 9-91 新潟県新潟市中央区南笹口丁目 1 番号 ). 白根バイパスは全線にわたり腐植土や海成粘土が厚く分布しているため建設時にはすべり破壊が供用時には長期にわたる沈下の発生が問題となる道路であるこの対策として時間を有効的に活用したサ - チャ - ジ工法 ( 一般盛土部 ) やプレロ - ド工法 ( 横断構造物箇所 ) が実施されにあたっては動態観測を実施しながら進めてきたこれまでの管理は対策工法の効果が予想どおりかを確認するだけの手段にとどめていたしかしより合理的な施工方法を実施するために観測結果の分析により地盤特性を明らかにし盛土速度やサ - チャ - ジ量放置期間等を再評価した本論はこの結果を報告するキーワード軟弱地盤, サ - チャ - ジ工法動態観測方法の合理化 1. 白根バイパスの概要白根バイパスは白根市街地の交通渋滞などを解消し一般国道 8 号の機能向上を図るために計画された新潟市南区保坂から同市南区戸頭地内を結ぶ延長.9km の道路である ( 図 -1 参照 ) 本バイパスは県道白根安田線を境界に工区と 7 工区に区分され 7 工区は平成 1 年度から工区は平成 18 年から盛土工事が鋭意進められてきた至新潟市中心部至秋葉区 8 国道 8 号白根バイパス L=.9km 工区 L=.1km 四ツ興野交差点 ( 都 ) 鯵潟古川線中之口川能登交差点 7 工区 L=.8km 白根交差点日の出町交差点層番号土層名記号表.1 分布深度 (m) H=.m 土質特性 Wn(%) WL(%) ρt Cu (g/cm) (kn/m) 1 シルト質粘土 Ac1 ~ ~7 ~8 1.~ 図. 標準断面図腐植土 ~ Ac1 1~ 1~ ~9 1.1~1. シルト質粘土 Apt1-1 As1 細砂 ~ 腐植土 9~1 8~7 1~ 1.1~1. Apt1- 砂質シルト ~ Ac 1~ ~ ~7 1.~1.7. 細砂 As シルト質粘土 Ac ~7 ~7 7~1 1.~ 7.8 ( 海成粘土 ) 1. 粘土シルト砂 As-1 7~ ~ ~8 1.7~ 互層 Wn: 自然含水比 WL: 液性限界 ρt: 湿潤密度 Cu 粘着力 Cc: 圧縮指数高さ.m 以下高さ.~.m 高さ.m 以下 Cc 図 -1 平面図至西蒲区至三条 1 Ac1 Apt1-1 Ac1 Apt1-1 As1 Apt1- As 腐植土腐植土深度 (m) 9 1. 地盤状況道路盛土の基礎地盤には表.1 図 - に示すように層の粘性土が厚く分布している土質分布の特徴は深度 m~1m の間に腐植土 ( 図中の層 ) が分布していることまた深度 ~7m 間に海成粘土 ( 層 ) が厚く分布していることである Ac As Ac As-1 図 - 海成粘土土質の分布状況 7

2 . 既箇所での軟弱地盤対策工法の実施.1 工法の選定について前述した地盤条件下に計画盛土を施工した場合建設段階時 ( 中 ) の安定確保と供用後の過大な残留沈下の発生が問題となったこの問題に対し以下のように対策工法を実施することとした建設段階時の安定確保は緩速載荷工法で対処する残留沈下対策は年間程度の盛土工事期間が確保できることからサ - チャ - ジ工法 ( 一般盛土部 ) やプレロ - ド工法 ( 横断構造物箇所 ) で対処する今 B=kN/m C=18kN/m とすると A=/18=1.1m であるウ ) したがってサ -チャ -ジ( プレロ -ド) 量を含む施工厚さは ( 計画盛土高さ )+( 余量 )=.m+1.1m=.1m なる () 高さ m 以上の高盛土区間基礎地盤に作用する荷重は交通荷重が最大でも 1 kn/m と小さいことから盛土自体の荷重が主体となるしたがってサ - チャ - ジ ( プレロ - ド ) 量を含む施工厚さ = 施工盛土厚さは沈下後に計画盛土高さとなる施工盛土厚さとした. 緩速載荷工法について本工法における速度はすべり破壊の安全率がFs=1.1 以上 ( 設計要領道路編より ) を確保できる速度としたなお盛土速度の標準は表.のとおりである表. 盛土速度の標準地盤の種類盛土速度 (cm/day) 施工盛土厚図. 計画高 (FH) 道路盛土この厚さを施工盛土厚さとした施工盛土厚さの考え方計画盛土高沈下量厚い粘土質地盤及び黒泥又は有機質土が厚く堆積した泥炭質地盤普通の粘土質地盤薄い粘土質地盤及び黒泥や有機質をほとんど挟まない薄い泥炭質地盤 ( 設計要領 [ 道路編 ] /H18./ 北陸地方整備局より ) 1 () 盛土の放置期間の設定放置期間は供用後年間の残留沈下量が許容沈下量を満足する期間とした盛土立上げサーチャーシ盛土撤去供用後年間. サ - チャ - ジ ( プレロ - ド ) 工法サ - チャ - ジ ( プレロ - ド ) 量を含む施工盛土厚さは以下のように考えた計画盛土高放置期間 y(19 日 ) 交通荷重載荷 ( 経過時間 ) (1) 高さ m 未満の低盛土区間サ - チャ - ジ ( プレロ - ド ) 量は図. を用いて設定した沈下量 A 速度は盛土立ち上げ時に Fs=1.1 以上となる速度とする盛土の放置期間は設計要領 [ 道路編 ] より供用後年間の残留沈下量が一般盛土部で cm 以内ボックス部で 1cm 以内となる期間とした B 供用後年間の図. 盛土の放置期間の考え方図. 交通荷重に相当する盛土荷重 ( 道路土工 - 軟弱地盤対策工指針 /S1.11/( 社 ) 日本道路協会より ) < 例計画盛土高が.m の場合 > ア ) 図 -より盛土厚.m のとき交通荷重の影響に相当する盛土荷重を読み取ると kn/m である ( 盛土荷重 )+( 交通荷重に相当する盛土荷重 ) がこの道路に将来に渡ってかかる荷重であるイ ) この荷重に対して発生する沈下を工事中に発生させ終息させておく必要があるこのための余盛り量は以下より求める ( 余盛り量 A) = ( 交通荷重に相当する盛土荷重 B) /( 盛土の単位重量 C) 測点. 解析結果過年度に施工した工区での解析結果を表. に示した計画盛土高さ施工盛土厚さ表. 解析結果 ( 工区の解析結果 ) すべり破壊の安全率速度 A B B-A 供用時の沈下量供用後から年経過時の沈下量供用後から年間の残留沈下量供用後の残留沈下量が 1cm 以内 (m) (m) (Fs) (cm/day) (cm) (cm) (cm) ( 日 ) No ( 年間 ) No ( 年間 ) No ( 年間 ) No ( 年間 ) No ( 年間 ) No ( 年間 ) No ( 年間 ) No ( 年間 ) 供用後年間での許容沈下量を満足する為には一般盛土部では放置期間年間で許容沈下量 cm を満足するまたプレロード部の場合は許容沈下量 1cm を放置期間年間で満足出来る

. 盛土の建設段階放置段階の地盤挙動.1 地盤挙動を把握するための観測計器建設段階放置段階の地盤挙動を把握するために表. 図.7 の動態観測計器を設置した表.

Apt1- Ac As Ac As-1 地盤の全沈下量を把握し盛土の沈下管理に用いる各土層の沈下量を把握する目的で設置する地盤内の土の移動量を観測し

7 孔内地中傾斜計 L=m 地表面沈下計 m 観測計器の設置位置 9m 層別沈下計 1m スクリューアンカー位置孔内地中傾斜計地表面沈下計地表面変位杭 m 7m

特に問題とならない実測沈下量と設計値を比較すると実測値は設計値の 9 割程である沈下量 (cm) 盛土高 (m) (m) -1 1//1 1//11 1//1

1m /1 /11 /1 / /1 / 設計沈下量盛土厚.m 合計沈下量注 )1~ は図. の土層区分に対応するイ ) 地中変位地中変位観測結果を図.

建設段階の地盤挙動水田側 (-) 変位量 (cm) (+) 盛土側 - - - - -1 1.

;cm/day. 1. 1. 層層... CL 盛土厚盛土厚.m 深度 (m). 層盛土厚 (m).. 1.. 1//1 1// /1 1//11 1//1 1//1 1// 1// /9 / 1//8 1//1 1//18 1// 1//8 1.

3 . 盛土の建設段階放置段階の地盤挙動.1 地盤挙動を把握するための観測計器建設段階放置段階の地盤挙動を把握するために表. 図.7 の動態観測計器を設置した表. 観測計器の種類と目的種類目的地表面沈下計層別沈下計孔内地中傾斜計地表面変位杭地表面変位杭 m 8 本 =m 1Ac1 Ac1 Apt1-1 As1 Apt1- Ac As Ac As-1 地盤の全沈下量を把握し盛土の沈下管理に用いる各土層の沈下量を把握する目的で設置する地盤内の土の移動量を観測し盛土の安定管理に用いる地表面の水平移動量を観測し盛土の安定管理に用いる図.7 孔内地中傾斜計 L=m 地表面沈下計 m 観測計器の設置位置 9m 層別沈下計 1m スクリューアンカー位置孔内地中傾斜計地表面沈下計地表面変位杭 m 7m 沈下の発生は 1 層が多い特に 1 層は全沈下量の 1/ を示す層の沈下は盛土高さ m 程度から発生した沈下量は 1~cm 程度と少ないため上では特に問題とならない実測沈下量と設計値を比較すると実測値は設計値の 9 割程である沈下量 (cm) 盛土高 (m) (m) -1 1//1 1//11 1//1 1// 1//1 1// 1 図.9 図 /1 /11 /1 / /1 / 沈下挙動沈下挙動盛土厚.1m /1 /11 /1 / /1 / 設計沈下量盛土厚.m 合計沈下量注 )1~ は図. の土層区分に対応するイ ) 地中変位地中変位観測結果を図.1 に示したこの結果から次の特性がみられるによる地盤変位は深度 1m より浅い粘性土で発生するすべり破壊が問題となる層は 1 層である 1. 建設段階の地盤挙動水田側 (-) 変位量 (cm) (+) 盛土側層 (1) 観測計器を設置した箇所の概要盛土の施工速度は 1cm/day でスタ - トとし安定管理により安定を確認した上で速度を徐々に上昇させた平均施工速度 ;cm/day 層層... CL 盛土厚盛土厚.m 深度 (m). 層盛土厚 (m) //1 1// /1 1//11 1//1 1//1 1// 1// /9 / 1//8 1//1 1//18 1// 1// 盛土厚 m 盛土厚 1.m 1.. 盛土厚.m 盛土厚.m 1..1 盛土厚.1m. 層図.8 概要. 層 () 時の地盤挙動ア ) 沈下挙動沈下観測結果を図.9 に示したこの結果から次の特性がみられる. 図.1 地中変位ウ ) 周辺地盤の変状注 )1~ は図. の土層区分に対応する

4 沈下-1 周辺地盤の観測結果を図.11 に示したこの結果から次の特性がみられる時には引込沈下が発生する引込沈下量は盛土のり尻で約 19cm 官民界で約 cm である側道部の範囲で引込沈下は発生し民地での変状は殆ど発生しない図.11 周辺地盤の変状 () 時の安定性時の安定管理を図.1 に示すつ方法で行った平均施工速度 1cm/day~cm/day で盛土を施工したが安定は確保された沈下量 S (cm) 沈下量 S (cm) 1 日当り側方移動量 δ (cm) 盛土 - 沈下量 ( cm ) 隆起量 (cm) 図.1 官民境界盛土の安定管理盛土設計鉛直変位実測鉛直変位 R 実測鉛直変位 L 距離 (m) 側方移動量 δ (cm) 不安定領域盛土放置 α=δ/s>.7 盛土完了水平変位 / 沈下量 δ/s H..1 H.. 変位杭 H..11 H..1 傾斜計 H..1 H.. 日数注意領域盛土放置盛土完了 H.. 不安定領域 t H..8 要注意領域盛土完了 H..1 H..18 S - δ/s 法 q/qf δ/ t - t 法盛土放置 H.. H..8 δ: 一日当り側方移動量 S: 沈下量 t: 経過日数. 盛土の放置段階の地盤挙動 (1) 沈下挙動図.1 は後年間の沈下挙動を Logt( 時間 ) と S( 沈下量 ) で整理したものである沈下挙動 ( 長期沈下量 ) は盛土開始から日程度から直線的に発生するまた長期沈下量の大きさは盛土が厚いほど大きい累計リバウンド量 ( m ) 量 (cm) 経過日数 / 7 / 1 9 / 7 / 1 盛土厚.1m 盛土厚.m 盛土厚.9m 9 / 7 / 1 9 / 7 / 1 8 図.1 当該地盤の長期沈下 9 / 7 / 9 / 7 / 観測日 9 / 7 / リバウンド量約 cm 9 / 7 / 9 / 7 / 8 9 / 7 / プレロ - ド盛土撤去完了日 9 / 8 / 1 盛土厚.1m 盛土厚.m 盛土厚.9m () プレロ - ド盛土撤去時に発生するリバウンド量図.1 は盛土を年間放置した後に盛土を撤去 ( ボックス施工のために ) した時の地盤のリバウンド量であるこの量はボックス施工とともに沈下する量である 9 / 8 / 盛土右側図 -1 プレロード盛土撤去時に発生するリバウンド量. 観測結果に基づいた施工方法の合理化.1 建設段階での方法 9 / 8 / β=.9 β=. β=.1 盛土左側 (1) 速度設計ではすべり破壊を発生させないため (Fs=1.1 以上 ) の速度は 1cm/day が解析されたしかし動態観測により安定管理を行った結果施工速度を cm/day としても安定は確保されたしたがって本区間の盛土では理論上では平均速度を cm/day とする事が可能であると考えられるただし実際に実施するに当たっては沈下による挙動を必ず把握しながら施工する必要が有る為動態観測を併用し安定管理を行う必要がある () サ - チャ - ジ量の修正について現行の設計は多くの単純化仮定が含まれていることから設計沈下量と実測沈下量は一致しない傾向的には実測沈下量と設計沈下量を比較すると実測沈 9 / 8 / 7 9 / 8 / 9

5 下量が少ない今後は次のようなを計画し実際に発生した沈下量に適合したサ - チャ - ジ量を求めることを考えているア ) 盛土を計画高さまで施工し一旦放置するイ ) 放置期間を 1 年間としてこの間の実測沈下量から双曲線法により将来沈下を推測するウ ) 将来沈下の予測から設計で解析したサ - チャ- ジ量を修正する層番号土質名分布深度実測沈下量沈下の推移評価 (m) (cm) 1 Ac1 ~ 8. 放置後も沈下は継続している Apt1-1 ~ 放置後も沈下は継続している Apt1-~Ac1 9 ~ 放置後も沈下は継続している Ac 1 ~. Ac ~ 7 1. Ac 7 ~.7 盛土高さ (m 1 一次施工計画盛土高さまで施工 1 年間放置する図.1 サ-チャ -ジ量を求めるための盛土工程沈下の量は非常に少ないが盛土の立上げたと同時に徐々に発生している沈下の量は非常に少ないが盛土の立上げたと同時に徐々に発生している期間 ( 日 ) 二次施工放置時の実測沈下量を基に双曲線法により将来沈下を推測しサ - チャ - ジ量を設定するこの量を施工する () 各土層の沈下量に基づく基礎形式の提言当道路の構造物はプレロ - ド工法を基本とするが種々の制約でこの工法が採用できない場合は地盤改良や杭基礎を考える必要がある地盤挙動から基礎形式は以下が考えられるア ) ボックスカルバ - トの基礎形式を地盤改良形式とする場合 1 層 ~ 層を改良する必要があるイ ) ボックスカルバ - トの基礎形式を杭形式とする場合杭の根入れは層以深とする ( 国道 8 号を横断する構造物の杭は 1m 程度であるこの深度は層以深である ) ウ ) 用排水路は許容沈下量が厳しい構造物である基礎形式は沈下を許さない深度まで杭を施工する方法と単杭 ( 或いは地盤改良 ) と断面余裕 ( 沈下を考慮した ) が確保された構造形状との組み合わせによる施工方法が考えられる表. 各土層の沈下の発生状況土構造物構築で沈下が問題となる層である土構造物構築で沈下が問題となる層である土構造物構築で沈下が問題となる層である沈下を許容できる構造物の支持層となる沈下を許容できる構造物の支持層となる沈下を許容できる構造物の支持層となる深度 m 以深の粘性土は盛土高さmを越えてから発生し概ねN 値 1 以上を示すことから重た即時的な沈下である要構造物の支持層と考えることができる () 工事中の周辺地盤対策の考え方中の周辺地盤の変状は引込沈下が発生した盛土立ち上がり後 1 ケ月程度での観測結果では民地部で問題となるような過大な変状は発生しなかったただし引込み沈下は時間の経過とともに推移していることから今後も引き続き観測を行い周辺の挙動を把握しその結果を維持管理の方法に役立てる計画である. 盛土放置時 (1) 放置期間の見直し年間の沈下観測結果から一般盛土部とプレロ -ド盛土の撤去時期を解析し表.に整理した設計値と実測値を比較すると実測値がやや大きな残留沈下が発生しており ( 図 -1 参照 ) 放置期間を見直す必要がある表. 長期沈下の整理測点 No 盛土厚 (m)...9. 一般盛土部舗装が可能な日 ( 盛土開始からの日数 ) ボックス部ボックス施工が可能な日 ( 盛土開始からの日数 ) 設計 9 設計 9 実際 19 実際 98 設計 8 設計 7 実際 8 実際 9 設計設計 19 実際実際 7 設計設計 11 実際実際 1 図 -1 設計値と実測値の比較 () プレロ - ド盛土撤去後のボックスの施工プレロ - ド盛土撤去後は弾性的なリバウンド ( 隆起 ) が必ず発生するこの量は盛土荷重や放置期間軟弱層厚土質特性等により異なるため盛土撤去時には必ず沈下観測を行う必要がある撤去した地盤にボックス施工および埋め戻し盛土を施工するとリバウンド相当の沈下が発生するこの後の沈下は二次圧密に移行するこのような沈下挙動に対し次のようにボックスを施工したボックスの上げ越し量をリバウンド量相当として施工した二次圧密に対してはボックスの内空断面を cm 程度大きく設計した. おわりに現在動態観測結果に基づきが進められている今後とも P( 計画 )D( 実行 )C( 評価 )A( 反映 ) のサイクルにより施工の効率化を図り社会的なニ -ズでもあるコスト縮減の確保に配慮しながら工事を進めていく考えである以上

土木建設技術シンポジウム2002

土木建設技術シンポジウム2002 軟弱地盤上の盛土工事における圧密後の地盤性状について赤塚光洋正会員戸田建設株式会社土木工事技術部 ( 4-8388 東京都中央区京橋 -7-) 軟弱地盤上の盛土工事において, 供用開始後の残留沈下を抑制する目的でバーチカルドレーンによる圧密沈下促進工法が用いられることが多い. また, 粘性土地盤は圧密によって強度が増加するので, バーチカルドレーン工法は盛土基礎地盤の強度発現を早める安定対策としても用いられている.