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鉄道技術

軟弱地盤の表層安定処理「パレスシート工法®

格子状補強枠を有するシートによる表層安定処理技術

軟弱地盤上にジオテキスタイルなどを敷設し覆土する従来のシート工法では、シートの剛性が小さいため、覆土厚の偏りや施工機械の重量により不同沈下が誘発されやすく、シートが破断して一瞬のうちに覆土が乱されてしまうことも少なくありません。そこでシートの剛性不足を補うために、竹材を格子状に敷設する竹枠工や、表層固化処理工が併用されてきました。

パレスシート工法は、竹枠工に着想を得たもので、軟弱地盤上にシートとホース状織物(ジャケット)を敷設した後、ジャケットに流動固化材を注入して補強枠を形成し、シートに剛性を付与する新しい表層処理工法です。現場への運搬・敷設作業が簡易であり、注入完了後1~2日で覆土が可能になります。

特許登録済
国際ジオシンセティックス学会日本支部2005年技術賞

図版:高架橋設置のための大型クレーン用基礎地盤として施工中のパレスシート

高架橋設置のための大型クレーン用基礎地盤として施工中のパレスシート

キーワード

パレスシート、表層安定処理、支持力対策

構造・補強効果

パレスシート工法はN値0~3程度の軟弱地盤を対象とした表層安定処理工法です。

その構造は格子状に組んだホース状繊維材であるジャケットとシートで構成され、ジャケット内に早強性の流動固化材(モルタル)を注入することで補強枠を形成します。ジャケットの引張抵抗とモルタルの圧縮抵抗を兼ね備えた補強枠の高い曲げ剛性により、覆土作業に伴う局所荷重の分散化が図られ、支持力の増大効果や不同沈下の抑制効果が得られます。

最近では、セメント安定処理に比べて環境負荷や撤去処理費が低く、撤去後も植生等の早期回復が可能といった利点があることから、仮設道路や軌道における路床改良・路盤構築への適用事例が増えています。

図版:パレスシートの基本構成

パレスシートの基本構成

図版:格子状補強枠によるシートの高剛性化

格子状補強枠によるシートの高剛性化

特長・メリットココがポイント

不同沈下の抑制

実規模の試験施工を実施し、パレスシートで補強した地盤の支持力を評価しました。

  • 従来シートに比較して格子ジャケットを有するパレスシートのほうが大幅に不同沈下量を抑制できることが確認されました。
  • ジャケットが変形に抵抗するため荷重増加に従う沈下量の増分も少ないことが分かります。

図版:実規模の載荷試験結果

実規模の載荷試験結果

工法選定の迅速化

実規模の試験施工結果に基づいた数値計算によって、パレスシートの設計用ノモグラム(原地盤のN値に応じた格子間隔の決定)を作成しています。他工法と比較しながら最適な工法を、迅速に選定できます。

  • 原地盤のN値をパラメータとしてパレスシートで補強した地盤の支持力の指標である地盤反力係数K30を算定できます。
  • ノモグラムから、要求品質に合わせて格子間隔や砕石層厚といったパレスシートの基本仕様を設定することができます。

図版:設計用ノモグラム(砕石層厚30cmの場合)

設計用ノモグラム(砕石層厚30cmの場合)

設計照査が可能な詳細解析ツール

より軟弱な地盤で、より大きな荷重に対するジャケットの補強効果を確認するための解析手法を整備しています。特に重要な構造物や対策仕様が複雑な場合において、より精度良く設計照査することができます。

  • N値が0~1の原地盤で生じるような大変形に対応する弾塑性解析技術を開発し、室内模型実験で解析手法の有効性を検証しています。
  • 本手法を200t級大型クレーンのアウトリガーの安定性評価に関する詳細設計に適用し、有効性を確認しています。

図版:パレスシートで補強した地盤の変形解析

パレスシートで補強した地盤の変形解析

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適用実績

図版:京成電鉄押上線(押上駅・八広駅間)の立体交差 仮設軌道路床改良

京成電鉄押上線(押上駅・
八広駅間)の立体交差
仮設軌道路床改良

場所:東京都墨田区

竣工年:2012年3月

発注者:京成電鉄

規模:パレスシート施工面積960m3

図版:石神井公園駅付近高架複々線化 200tクレーン基礎地盤改良

石神井公園駅付近高架複々線化
200tクレーン基礎地盤改良

場所:東京都練馬区

竣工年:2013年5月

発注者:西武鉄道

規模:パレスシート施工面積1,380m3

学会論文発表実績

  • 「シート工法を用いた軟弱地盤表層処理の支持力評価」,第40回地盤工学研究発表会,2005年
  • 「”碁盤の目”の棋譜 ─格子状補強枠を有するシート工法の開発軌跡─」,土と基礎,Vol.56,No.2,2008年

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

鉄道技術 インデックス

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