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液状化対策技術

液状化対策用高圧噴射攪拌工法
「GEOPASTA®工法」

砂質土の液状化対策に最も効果を発揮する高圧噴射攪拌工法

鹿島とケミカルグラウト(鹿島グループ会社)が開発したGEOPASTA(ジオパスタ)工法は、N値が20以下の砂質土の液状化対策を対象とした高圧噴射攪拌工法です。液状化を防止できる強度として、一軸圧縮強度qu≧100kN/m2を目標に、地盤固化に必要な固化材量等の標準的な施工仕様を決定しています。改良対象地盤の条件が、本技術の適用地盤条件に一致すれば、改良仕様の決定が可能です。公共工事並びに民間工事の液状化対策で、使い易い工法になっています。

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GEOPASTA工法(動画)

キーワード

液状化、対策、地盤改良、深層混合処理、高圧噴射、大口径、地震、耐震、補強
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施工手順、標準施工仕様

GEOPASTA工法の施工は、ボーリング削孔の後、注入地盤にモニターを建込み、先端のノズルから超高圧・大流量のセメントスラリーを噴射させ、周囲の土砂を削り取りながら混合攪拌することで行います。GEOPASTA工法は、N≦20の砂地盤の液状化対策を対象としており、「GEOPASTA研究会:GEOPASTA技術・積算資料、平成23年10月」に基づき、施工仕様を決定することができます。造成される改良体の有効直径は、下表に示す通りです。

図版:施工法の概要

施工法の概要

図版:改良体の有効直径

改良体の有効直径

図版:タイプⅢ(直径5.0m)の施工実績

タイプⅢ(直径5.0m)の施工実績

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特長・メリットココがポイント

砂地盤の液状化対策

本工法は、砂地盤の液状化対策を目的とした工法です。少ない固化材使用量で改良地盤の所定の要求品質(一軸圧縮強度qu≧100kN/m2)を確保します。技術・積算資料が整備されているため、公共工事並びに民間工事で、使いやすい工法になっています。

図版:鹿島グループが保有する高圧噴射撹拌工法のラインアップ

鹿島グループが保有する高圧噴射撹拌工法のラインアップ

大口径改良体

最大直径5mの改良体の造成が可能です。

高い密着性/格子状改良

高圧噴射攪拌で改良するので、先行改良体と後行改良体の改良体相互が密着します。改良地盤の発現強度が高い場合には、高い密着性を生かして、格子状改良等の部分固化による液状化対策にも適しています。さらに、既存の構造物とも確実に密着した改良ができます。

図版:格子状改良の施工イメージ(平面図)

格子状改良の施工イメージ(平面図)

構造物との近接施工/狭隘箇所での施工

施工時の改良に伴い発生する地中変位が小さいことから、既設構造物に近接した箇所でも施工できます。また、狭隘な場所や空頭が制限された場所でも施工可能です。

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適用実績

図版:大阪港北港南地区岸壁改良

大阪港北港南地区岸壁改良

場所:大阪府大阪市

竣工年:2011年3月

発注者:国土交通省近畿地方整備局

施工目的:液状化対策

規模:タイプⅡ、Ⅲ34,700m3
地盤改良工
φ3.2m 135本 造成延長2,397.9m
φ4.5m 45本 造成延長686.4m

図版:震災液状化対策路盤改良(飛鳥物流C)

震災液状化対策路盤改良
(飛鳥物流C)

場所:愛知県海部郡 

竣工年:2007年12月

発注者:トヨタ自動車

施工目的:液状化対策

規模:タイプⅠ 地盤改良工
φ2.5m 316本 造成延長4,021m

図版:震災液状化対策路盤改良(衣浦ヤード)

震災液状化対策路盤改良
(衣浦ヤード)

場所:愛知県碧南市

竣工年:2007年9月

発注者:トヨタ自動車

施工目的:液状化対策

規模:地盤改良工 
タイプⅠ φ2.5m 1055本 造成延長6,712m タイプⅡ φ3.5m 32本
造成延長271m タイプⅢ φ4.5m 46本 造成延長527m

学会論文発表実績

  • 「ジオパスタ工法を用いた液状化対策の効果確認」,国交省航空局 第8回空港技術報告会,2007年12月
  • 「大阪港北港南地区GEOPASTA工法論文」,第66回土木学会全国大会,2011年
  • 「GEOPASTA工法」,地盤工学会 地震時における地盤災害の課題と対策 ─2011東日本大震災の教訓と提言,2011年 

大口径高圧噴射攪拌工法「ジェットクリート工法」

岩ずりなど様々な地盤をオーダーメイドで改良

鹿島グループのケミカルグラウトが開発したジェットクリート(JETCRETE)工法は、砂質土、粘性土地盤だけでなく、従来改良が難しかった岩ずりを含む砂礫地盤など、様々な地盤を対象に、改良径(直径0.5m~8.5m)と強度(0.1MN/m2~10MN/m2)を任意に設定できるオーダーメイドの地盤改良工法です。従来工法に比べて、産業廃棄物の量が少なく、高圧噴射の高性能化による工期の短縮、改良仕様を状況に合わせて設定できるためトータルコストの軽減を実現できます。改良の際、切削した土砂を、地上に排出させるため、周辺構造物に変状をきたすことが少ない工法です。小型施工機械を用いることで、狭隘な場所でも施工できます。

※「ジェットクリート」はケミカルグラウトの登録商標です。

図版:岩ずりを含む砂礫地盤での施工実績(愛媛県、岸壁の液状化対策)

岩ずりを含む砂礫地盤での施工実績
(愛媛県、岸壁の液状化対策)

キーワード

軟弱地盤、液状化、対策、地盤改良、深層混合処理、高圧噴射、大口径、オーダーメイド、基礎、杭、補強
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施工手順・適用事例

ジェットクリート工法は、超高圧のセメント系固化材とエアーを地中に噴射しつつロッドを回転させ、地盤を切削・撹拌することにより円柱状の改良体を造成します。本工法を支える基盤技術の一つが切削するための特殊噴射装置です。ジェットの流線が拡散しない、エネルギー効率を最大限に高めた特殊噴射装置により、従来工法と比べ自由度の高い施工を可能にしています。

図版:施工法の概要

施工法の概要

図版:実証実験結果

実証実験結果

橋脚などを支える基礎の耐震補強もジェットクリート工法で可能です。東日本旅客鉄道、東京モノレールの監修の下、鹿島が開発した鋼殻補強コンクリート地盤改良工法では、杭基礎周りの地盤をジェットクリート工法で改良することで、構造物を供用しながら杭基礎の耐震性を向上させることができます。

図版:鋼殻補強コンクリート地盤改良工法の施工場所(東京モノレール)

鋼殻補強コンクリート地盤改良工法の施工場所
(東京モノレール)

図版:営業線直下での地盤改良状況(東京モノレール)

営業線直下での地盤改良状況(東京モノレール)

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特長・メリットココがポイント

様々な目的にオーダーメイドの最適仕様で改良

砂質土、粘性土地盤、岩ずりを含む砂礫地盤など、様々な地盤を対象に、改良径(直径0.5m~8.5m)と強度(0.1MN/m2~10MN/m2)をオーダーメイドに設定できます。

改良の自由度が高いため、仮設から本設まで、また地山補強、止水対策、液状化対策、耐震補強など多くの工種を対象に本工法を利用することができます。目的に応じて、最適な仕様で改良できることから、その結果、コストの低減や工期短縮が可能になります。

図版:鹿島グループが保有する高圧噴射撹拌工法のラインアップ

鹿島グループが保有する高圧噴射撹拌工法のラインアップ

高い密着性

高圧噴射攪拌で改良するので、先行改良体と後行改良体の改良体相互が密着します。既存の構造物とも確実に密着した改良ができます。接合した箇所の品質が高いため、改良した地盤の性能(耐震性や止水性等)が向上します。

構造物との近接施工/極めて狭隘な箇所での施工

施工時の改良に伴い発生する地中変位が小さいことから、既設構造物に近接した箇所でも施工できます。また、小型特殊施工機械を用いることで、非常に狭隘な場所や空頭が制限された場所でも施工可能です。

杭基礎の耐震補強

杭基礎周辺地盤を地盤改良することで、基礎の耐震性を向上させることができます。例えば、鹿島が、東日本旅客鉄道、東京モノレールの監修の下、鹿島が開発した鋼殻補強コンクリート地盤改良工法では、杭基礎上部を鋼殻と補強コンクリートで補強し、地中深部の杭基礎をジェットクリート工法で地盤改良することで、基礎の耐震性向上を図ります。

図版:地盤改良による杭基礎の補強事例(鋼殻補強コンクリート地盤改良工法)

地盤改良による杭基礎の補強事例(鋼殻補強コンクリート地盤改良工法)

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適用実績

図版:海上部T型支柱杭(PC)耐震補強試験施工

海上部T型支柱杭(PC)
耐震補強試験施工

場所:東京都品川区

竣工年:2012年4月

発注者:モノレールエンジニアリング

目的:耐震補強

規模:群杭部耐震補強工事4基 鋼殻製作・設置工240t

地盤改良工 φ3.5m L=15.8m
32本 5,295m3 補強コンクリート896m3 アラミド補強30m2

図版:君津2高炉改修高炉基礎補強

君津2高炉改修高炉基礎補強

場所:千葉県君津市

竣工年:2012年4月

発注者:新日本製鐵

目的:耐震補強

規模:地盤改良工 Φ3.5m L=4.0m
204本 コアボーリング152本

図版:岸壁の液状化対策

岸壁の液状化対策

場所:愛媛県

竣工年:2012年6月

目的:液状化・側方流動対策

規模:施工対象土量8,579m3
地盤改良工 φ3.0m L=8.0m 17本

図版:名港LPG基地護岸流動化対策

名港LPG基地護岸流動化対策

場所:愛知県名古屋市

竣工年:2009年2月

発注者:東邦液化ガス

目的:側方流動対策

規模: 地盤改良工
Φ2.5m L=16.5m 135本
Φ2.5m L= 1.6m 2本
Φ3.0m L=16.5m 10本
Φ3.5m L=16.5m 7本

図版:旧法特定タンク新基準適合化

旧法特定タンク新基準適合化

場所:三重県四日市市

竣工年:2011年1月

発注者:三菱化学

施工目的:液状化対策

規模:地盤改良工 Ф2.5m 54本
造成延長459.6m 総改良材436.3m3

曲がりボーリング式薬液注入工法
「カーベックス工法」

三次元的に削孔制御できるボーリング技術によって、
構造物直下の地盤を改良

鹿島とケミカルグラウト(鹿島グループ会社)が開発したカーベックス(CurveX)工法は、曲がりボーリング技術を用いることで、タンク、護岸、鉄道等の既設構造物の直下の軟弱地盤を改良することができます。地下の障害物を避けながらボーリング孔を自在に削孔し、薬液注入工法によって地盤改良を行うことができます。

2001年の工法開発以降、豊富な施工実績(2013年現在で延べ30件程度)があります。対象施設や構造物の外側から施工できることから、施設・構造物を供用しながらの施工が可能です。立坑内から水平ボーリングで削孔し地盤改良する既設構造物直下の従来型地盤改良に比べ、立坑等の大規模な仮設備が不要となるため、コストを削減し、工期を短縮できます。

※「カーベックス」はケミカルグラウトの登録商標です。

特許登録済

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カーベックス工法(動画)

キーワード

軟弱地盤、液状化、対策、地盤改良、三次元、曲がり、自在、構造物、直下、薬液、注入、位置検知、
障害物、地震、耐震、補強

特徴・施工実績

カーベックス工法は、特殊ロッドの採用により急曲径(最小曲率半径30m)の削孔を可能にしています。また、高精度な位置検知および姿勢制御システムを装備し、位置計測を繰り返しながらボーリングすることで、位置修正の自由度が高く、障害物を避けての削孔が可能です。遠方からの削孔(最大削孔長は200m)であっても、削孔の軌跡を計画位置に対して±30cm 以内を目標とする削孔精度を有しています。代表的な施工実績としては、沈埋トンネル、石油タンク、岸壁等の液状化対策や、道路や鉄道を横断する新設トンネル建設時の止水対策等に採用されています。

図版:施工概念図

施工概念図

図版:川崎港海底トンネルアプローチの液状化対策工事

川崎港海底トンネルアプローチの液状化対策工事

特長・メリットココがポイント

稼働中施設の構造物直下地盤を改良(液状化対策/耐震補強等)

施設の稼動を止めることなく、対象とする構造物直下の地盤を改良できます。最大200mの削孔が可能なことから、対象構造物の周辺に障害物がある場合も、遠隔地から施工することができます。耐久性・浸透性に優れたシリカ系注入材や極超微粒子セメントを使用することで、砂地盤に立地する構造物の液状化対策や耐震補強が可能です。

図版:稼働中施設の直下地盤の改良例(川崎港海底トンネル)

稼働中施設の直下地盤の改良例(川崎港海底トンネル)

正確な位置で地盤を改良

地中に障害物がある場合でも、障害物を避けて目標箇所まで高い精度で削孔し、正確な位置で地盤改良できます。削孔の軌跡を、計画位置に対して±30cm 以内で管理できます。高精度な挿入式位置検知センサー・姿勢制御システムの搭載、及び最小曲率半径30mで施工できる特殊ロッドの採用によって、高い位置精度を実現しました。

図版:削孔軌跡(計画と実績)の管理画面の例

削孔軌跡(計画と実績)の管理画面の例

豊富な施工実績

2001年に本工法を実用化し、自在掘削技術を用いた注入工法のパイオニアで、2013年現在で約30件の施工実績があります。構造物直下の地盤改良では、注入時に構造物が変状しない施工管理が重要となりますが、各種モニタリングを行いながら、安全・安心な施工を行います。

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適用実績

図版:川崎港海底トンネル改良

川崎港海底トンネル改良

場所:神奈川県川崎市

竣工年:2008年9月 2009年5月 2010年3月 2010年11月

発注者:神奈川県川崎市

施工目的:液状化対策

規模:φ2,700
総本数 28本 16本 57本 51本
総削孔長 2,120m 1,197m
4,188m 2,955m
総注入量 2,003m3 1,144m3
2,825m3 1,346m3

図版:旧法特定タンク(T-206)新基準適合化

旧法特定タンク(T-206)
新基準適合化

場所:三重県四日市市

竣工年:2011年1月

発注者:三菱化学

施工目的:液状化対策

規模:Ф1,200~2,250 総本数32本
総削孔長1,300m 総注入量197m3

図版:227タンク液状化対策

227タンク液状化対策

場所:大阪府堺市

竣工年:2012年11月

発注者:コスモ石油・コスモエンジニアリング

施工目的:液状化対策

規模:Φ2,250 Φ2,400 総本数24本 総削孔長1,057m 総注入量470m3

学会論文発表実績

  • 「曲がりボーリングを用いた薬液注入による液状化対策工法の現地実証試験」,土木学会論文集,No.756,2004年
  • 「カーベックス工法の適用と特長」,日本工業出版,建設機械11月号 第43巻第11号(通巻513号),2007年
  • 「最近の地盤注入工法 自在ボーリング技術とその適用」,基礎工,Vol.36,2008年5月
  • 「三次元削孔による耐震補強・液状化防止工法の現状 ─カーベックス工法─」,建設の施工企画,No.720,2010年2月
  • 「曲線ボーリングを採用した供用トンネル直下における液状化対策工事」,土木学会第65回年次学術講演会,2010年9月
  • 「供用中の沈埋トンネル直下地盤を対象とした液状化対策 カーベックス工法の施工実績」,建設の施工企画,No.750,2012年8月

ステップダウン式薬液注入工法
「ニューマックス工法」

高品質・低コスト・短工期を実現した地盤注入工法

鹿島グループのケミカルグラウトが開発したニューマックス工法は、トンネル工事・開削工事等の止水対策・地盤強化、さらに地盤の液状化対策等に利用できます。新型パッカー・注入システムを採用することで、在来工法に比べ、二重管ストレーナ工法より高品質で、二重管ダブルパッカー工法より低コスト・短工期で、地盤改良を行うことができます。また、ニューマックス工法では、施工後も地盤内に注入パイプを残しません。二重管ダブルパッカー工法より、環境面においても安心です。

※「ニューマックス」はケミカルグラウトの登録商標です。

特許出願中

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ニューマックス工法 動画

キーワード

軟弱地盤、止水、液状化、対策、地盤改良、パッカー、ステップダウン、薬液、注入
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特徴・施工手順

ニューマックス工法では、注入管周りからの注入材の逃げを防止できる新型パッカーを開発し採用しています。これにより、軟弱地盤でも、ステップダウン(下降)式の注入を可能にしました。また、浸透源が1mの高速注入対応型ノズルを開発・採用することで、注入速度を速めことができるようになり、浸透効率を高めています。在来工法に比べ、注入に必要な工程数を減らし、高速に注入できることから、短工期、低コストを実現しています。

施工は、パッカーを膨張し作用させた状態での注入と、パッカーを収縮し解除した状態でのボーリング削孔を繰り返すことで、行います。

図版:新型パッカーと注入モニター

新型パッカーと注入モニター

図版:ニューマックス 施工手順

ニューマックス 施工手順

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特長・メリットココがポイント

地山補強/止水対策/砂地盤の液状化対策

ニューマックス工法は、在来工法よりも高品質、短工期、低コストの薬液注入工法として、地山補強/止水対策等に利用できます。さらに、耐久性・浸透性に優れたシリカ系注入材を使用することで、砂地盤の液状化対策も行うことができます。

高品質、短工期、低コスト

新型パッカーを採用したことで、軟弱地盤でも、注入管周りからの注入材の逃げを防止でき、高品質の改良を行えます、またステップダウン(下降)式の注入が可能になり、本注入前に行う止水注入が不要になりました。さらに、高速注入対応型ノズルを採用することで、高速注入が可能になりました。これらの技術により、在来工法に比べ、高品質、短工期、低コストの注入を実現しました。

適用実績

図版:大阪港北港南地区岸壁改良

大阪港北港南地区岸壁改良

場所:大阪府大阪市

竣工年:2011年3月

発注者:国土交通省近畿地方整備局

施工目的:液状化対策

規模:42,200m3 総注入量12,400m3

図版:旧法特定タンク(T-206)新基準適合化

旧法特定タンク(T-206)
新基準適合化

場所:三重県四日市市

竣工年:2011年1月

発注者:三菱化学

施工目的:液状化対策

規模:51本 総削孔長474.8m 総注入量132m3

図版:常磐線大野・双葉間富沢Bv

常磐線大野・双葉間富沢Bv

場所:福島県双葉町

竣工年:2006年3月

発注者:東日本旅客鉄道

施工目的:地盤強化・止水

規模:総注入量146m3

学会論文発表実績

  • 「三次元削孔と直線削孔を組み合わせた耐震補強・液状化対策 ─CurveX工法とPneumaX工法併用の提案で目的を達成─」,建設機械11月号,第47巻第11号,2011年

液状化対策技術 インデックス

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