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地盤改良技術

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

ジオテキスタイルを用いた道路段差防止対策

セメント安定処理土の上下にジオテキスタイルを
敷設する段差防止対策

道路直下にボックスカルバートなどの横断構造物がある場合、地震による原地盤の沈下に起因して、路面に段差の生じる恐れがあります。特に発電所施設では、地震後に緊急車両を円滑に走行させる必要があり、対策が急がれています。

セメント安定処理土(砕石にセメントを添加)の上下にジオテキスタイルを敷設する対策では、地盤に段差が発生した際の曲げモーメントに対し、ジオテキスタイルが引張り抵抗を発揮し路面段差を緩和します。本対策では、ジオテキスタイルの敷設・連結以外に一般の舗装工事と異なるような特殊作業はなく、短工期・低コストで道路補強を可能とします。

図版:ジオテキスタイルによる道路補強の概要

ジオテキスタイルによる道路補強の概要

キーワード

ジオテキスタイル、セメント安定処理土、道路段差、不同沈下

特長・メリットココがポイント

短工期・低コスト

ジオテキスタイルの敷設・連結以外には一般の舗装工事と異なる特殊作業がなく、短工期・低コストで道路補強が可能です。

図版:ジオテキスタイル敷設状況

ジオテキスタイル敷設状況

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通行規制の区間・期間の短縮

分割施工が可能であり、通行規制区間や期間を短くすることができます。また、事後の埋設工事などで、ジオテキスタイルを切断した場合にも復旧が容易です。

  • 本工法で用いるジオテキスタイルは、接着剤を用いてジオテキスタイル同士を連結することが可能です。そのため分割施工の場合でも、ジオテキスタイル同士を連結し、補強部を一体化することができます。
  • 事後の埋設工事などで、ジオテキスタイルを切断した場合にも、ジオテキスタイルを敷設・連結することで容易に復旧することができます。

図版:ジオテキスタイル接着状況

ジオテキスタイル接着状況

適用実績

図版:アクセス道路の耐震性向上

アクセス道路の耐震性向上

場所:愛媛県

竣工年:2012年6月

発注者:四国電力

規模:総延長167m

学会論文発表実績

  • 「道路の段差および不同沈下対策としてのジオテキスタイル補強工法の適用実績」,土木学会第67回年次学術講演会概要集,2012年9月
  • 「道路の段差および不同沈下対策としてのジオテキスタイル補強工法の性能確認実験」,土木学会第67回年次学術講演会概要集,2012年9月

プラスティックボードドレーン材
「キャッスルボードエコK」

廃棄米の有効利用で、資源循環とCO2削減に貢献

軟弱粘性土地盤の圧密を促進させるバーチカルドレーン工法の一つにプラスティックボードドレーンがあります。

キャッスルボードエコKのドレーン材は、廃棄米(非食用となった資源米)を活用した天然由来(バイオマス)プラスティックを原料の一つとしています。本工法は、従来のプラスティックボードドレーン材と変わらない品質、施工性、経済性を有しています。本工法の利用によって、さらに資源循環促進、二酸化炭素排出量削減環境に配慮した施工が実現できます。

※「キャッスルボード」は錦城護謨の登録商標です。

NETIS CG-120008-A
バイオマスマーク 070052
大阪府環境技術評価・普及事業 技術評価書取得(平成20年12月)
特許出願中

図版:プラスティックボードドレーンの打設状況

プラスティックボードドレーンの打設状況

キーワード

圧密促進工法、プラスチックボードドレーン工法、CO2、二酸化炭素、削減、バイオマス、廃棄米、環境配慮、資源循環
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原料的な特徴

プラスティックボードドレーン材は、通水溝を形成する芯体と通水溝への土粒子の流入を阻止するフィルター材で構成されています。キャッスルボードエコKは、芯体を形成するプラスティックに廃棄米由来のバイオマスプラスティックを30%混合しています。廃棄米とは、非常用に備蓄された資源米のうち食用可能期間を超過したもので、家畜飼料などに活用されるもの以外、年に数万tが焼却処分されています。このバイオマスプラスティックの活用は、二酸化炭素排出量や石油資源消費量の削減のみならず、わが国の主要農産物である米の更なる活用にも貢献できます。

(当材料については、錦城護謨株式会社、アグリフューチャー・じょうえつ株式会社と共同特許を出願中です。)

図版:キャッスルボードエコK 荷姿

キャッスルボードエコK 荷姿

図版:キャッスルボードエコK 外観

キャッスルボードエコK 外観

特長・メリットココがポイント

従来品と変わらない
排水性能・施工性

室内試験並びに現地打設試験によって、従来品と変わらない排水性能、施工性を有していることを確認しています。

図版:排水性能の比較

排水性能の比較

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従来品と変わらない圧密促進効果

軟弱地盤上の道路盛土の建設に採用された圧密促進工法に適用した結果、従来品とほぼ同じ圧密促進効果(沈下速度)を有することを確認しました。

本工法の利用によって、さらに資源循環促進、二酸化炭素排出量削減環境に配慮した施工が実現できます。

図版:現場打設試験状況

現場打設試験状況

環境に配慮した施工

ドレーン材は、廃棄米を活用した天然由来プラスティックを原料の一つとしているので、資源循環促進、二酸化炭素排出量削減環境に配慮した施工が可能です。

適用実績

図版:首都圏中央連絡自動車道

首都圏中央連絡自動車道

場所:千葉県茂原市

竣工年:2012年10月

発注者:東日本高速道路

規模:打設延長9,100m

天然繊維を利用したファイバードレーン工法
(FD工法) 

排水性能が高く、環境に優しい鉛直ドレーン工法 

ファイバードレーン工法は、ヤシの実等の天然繊維からなるファイバードレーン材を軟弱地盤に鉛直打設することで、軟弱地盤の排水性を高める工法です。軟弱地盤上の盛土工事に先立ち、本工法を施工します。本工法の施工により、軟弱地盤の圧密沈下が促進され、工期を短縮でき、かつ工事完了後の盛土の残留沈下を低減できます。在来工法(化学繊維を使用するプラスチックボードドレーン材)に比べて、柔軟なファイバードレーン材は、工事中の地盤の沈下・変形によるドレーン材の座屈や折れ曲りが生じにくく、排水性が低下するリスクが小さいため、より確実な施工を行えます。また経年とともに腐食し土に戻るので、地盤中にドレーン材が残りません。環境に優しい工法です。

材料実用新案 2067249
建設技術審査証明 1801
特許登録済

図版:天然繊維(ファイバー)からなるドレーン材

天然繊維(ファイバー)からなるドレーン材

キーワード

ドレーン工法、天然繊維材、ヤシ繊維、粘性土、管理装置、共上がり、技術審査証明、グリーン購入法、環境に優しい
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施工手順・施工管理

本工法の施工は、次の手順で行います(図1参照)。①材料梱包による折れ跡を直すねじれ発生防止装置・送り装置と材料搭載メッシュかごをドレーン打設機に装備、②打設位置にドレーン打設管を貫入しながらドレーン材を所定の深度まで打設、③ドレーン材を地中に残した状態で、ドレーン材の共上がりや破断が発生しないことを管理装置で確認しながら、打設管を引き抜き、④地上部でドレーン材を切断してアンカー材を取付け、次の打設位置に移動します。さらに後述する施工管理システム(図2参照)を搭載するルーテッド・ファイバードレーン工法(RFD工法)では、ドレーン材の残置深度、打設長、共上がり、並びに破断の有無等を管理します。

図版:図1 施工手順

図1 施工手順

図版:図2 施工管理システム構造図(RFD工法の場合)

図2 施工管理システム構造図(RFD工法の場合)

ドレーン施工時には、打設管を引き抜く時にドレーン材も引き上げてしまう“共上がり”現象が発生しがちです。打設管の先端部に装着されたアンカー着脱検知センサー(図3)で、アンカー材が打設管から完全に切り離されたことを確認できます。さらに、共上がり修正管理装置によって、“共上がり”や破断が発生しないことをモニタリングします。モニタリングすることで、仮に共上がりが発生する場合でも、即座に同一の地盤でドレーン材の再貫入・再打設ができるので、確実に施工することができます。アンカー材自動取り付け装置、ドレーン材自動切断装置(図4)は、施工機械直下での人力作業を無くすことで作業効率と施工時の安全性を高めています。アンカー着脱検知センサー、共上がり修正管理装置、アンカー材自動取り付け装置、ドレーン材自動切断装置を備えた工法をRFD工法として開発し、工事で利用しています。

図版:図3 アンカー材着脱センサー原理図

図3 アンカー材着脱センサー原理図

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図4 ドレーン材自動切断・アンカー材自動装着装置

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特長・メリットココがポイント

建設技術審査証明

本工法は、軟弱な粘性土、シルト、有機質土を対象とした圧密促進工法に利用できます。品質・施工性・施工管理に優れた工法として、(財)先端建設技術センターの建設技術審査証明を取得しています。

図版:ファイバードレーン材の仕様・性能

ファイバードレーン材の仕様・性能

信頼性の高い品質と施工管理

柔軟なドレーン材は、地盤の変形に追随するため、座屈・破断しにくい材料であること、並びに自動施工管理システムの導入により、信頼性の高い品質を確保した施工管理ができます。軟弱な粘性土地盤を対象に、大規模実証工事(改良面積約10万m2、期間約6年)を行い、ファイバードレーン工法(FD)とプラスチックボードドレーン工法(PBD)の沈下促進効果を確認しました。その結果、ファイバードレーン工法の有効性を確認できました。

図版:大規模実証工事の結果(ファイバードレーン工法とプラスチックボードドレーン工法の沈下曲線の比較)

大規模実証工事の結果(ファイバードレーン工法とプラスチックボードドレーン工法の沈下曲線の比較)

排水効果の持続性

ドレーン材は、必要な通水能力、フイルター効果、引張強度を有しています。4年半にわたる沈下促進効果と排水効果を確認しています。腐食が進行しても暫くは、空隙の多い構造が残るのでドレーン材の排水性が急激に低下することはありません。

環境配慮

ドレーン材は、ケナフ繊維の織物とヤシの実の殻の外皮繊 維を撚ったロープを一体として透水材料とした天然繊維材料です。同材料は、グリーン購入法・特定調達品目候補群(ロングリスト)の対象製品です。天然繊維材なので、経年とともに、腐食して土に戻ります。

図版:土中に埋めたファイバードレーン材の経年変化(約4年後)
引張強度(埋立前7kN/材料幅、経年後0.5 kN/材料幅)

土中に埋めたファイバードレーン材の経年変化(約4年後) 引張強度(埋立前7kN/材料幅、経年後0.5 kN/材料幅)

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適用実績

RFD(ルーテッド・ファイバードレーン)工法(下記技術を含む総称工法)

「ドレーン材の自動切断、アンカー材自動取付装置」「アンカー着脱検知センサー・共上がり修正管理装置」
*実績 :127万m

図版:苅田沖土砂処分場地盤改良

苅田沖土砂処分場地盤改良

場所:福岡県京都郡

竣工年:2011年1月

発注者:国土交通省九州地方整備局

規模:改良面積187,500m2 打設本数3万本 打設延長66.9万m ドレーン間隔2.5m正方形配置 ドレーン深さ21~24.6m

図版:新門司沖土砂処分場西護岸改良

新門司沖土砂処分場西護岸改良

場所:福岡県北九州市

竣工年:2011年10月

発注者:国土交通省九州地方整備局

規模:改良面積61,700m2 打設本数44,300本 打設延長40.5万m ドレーン間隔0.9m正方形配置 ドレーン深さ~14m

学会論文発表実績

  • 「ファイバードレーン工法(内容変更と更新)」,技術審査証明書・第1801号((財)先端建設技術センター),
    2006年11月
  • 「プレファブリケイテッドバーチカルドレーン工法におけるドレーン材料の透水性評価について」,第39回地盤工学研究会発表会,第44回地盤工学研究会発表会,2004年7月,2009年8月
  • 「環境に優しい地盤改良工法(ファイバードレーン工法)」,基礎工,2010年1月

天然繊維を利用したファイバーマット工法
(FM工法)

排水性能が高く、環境に優しい水平ドレーン工法

ファイバーマット工法は、ヤシ等からなる天然繊維のドレーン材を水平方向に敷設した水平ドレーン工法です。ドレーン材は、地盤沈下に対する追随性が高く、座屈や破断が生じにくい、排水性能の高い材料です。経年とともに徐々に腐食して土に戻ります。ドレーン材は製造過程でプレスしているため、ドレーン材の敷設時、及びその後の盛土載荷時に、断面圧縮、材料空間への外皮繊維の食い込み、施工機械の走行による排水性能の低下が少ない材料です。

鉛直ドレーン工法を用いた軟弱地盤改良では、ドレーンから排出された水を地上部で水平排水する目的で、通常、サンドマット(敷砂)材を敷設します。現在では、良質な砂材料の入手が困難なことから、サンドマットにかわる工法として、本工法を利用できます。

材料実用新案 2067249
建設技術審査証明 1801
グリーン購入法の特定調達品候補
特許登録済

図版:天然繊維(ファイバー)からなるドレーン材

天然繊維(ファイバー)からなるドレーン材

キーワード

サンドマット、天然繊維材、ヤシ繊維、粘性土、技術審査証明、グリーン購入法、環境、水平ドレーン、敷砂代替品
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施工法の概要

ドレーン材の敷設は、材料梱包による折れ跡を直すねじれ戻し装置と材料搭載メッシュかごを装備した施工機で行います。軟弱地盤上に、ドレーン材料を格子状に敷設することで、水平方向の排水機能が向上します。ドレーン材の組合せ、ピッチを、施工条件に合わせて最適に選択することで、経済的な敷設が可能です。

図版:ファイバーマット工法の施工方法

ファイバーマット工法の施工方法

特長・メリットココがポイント

豊富なラインアップ

施工条件に合わせて選択できるように、4種類のドレーン材を製品化しています。

  • ファイバードレーン材(FD材)
  • 広幅ファイバードレーン材(広幅FD材)
  • ファイバーベルト材(FB材)
  • ファイバーマット材(FM材)

敷砂と同程度の排水性と優れた施工性

化学繊維、生分解性材料によるドレーン材は、機械走行による破損などによって、排水性能が低下することがあります。一方、本工法のドレーン材は、敷設時また盛土造成時に、破断や品質の劣化がなく、敷砂と同程度の排水機能がある材料です。載荷盛土高が高い10m程度でも所定の製品厚さが確保され、排水能力が損なわれることはありません。

目詰まり防止効果

ドレーン材本体の外周部に2重のケナフ繊維布を使用することで、粘土粒子による目詰まりを防止できます。

環境配慮

ドレーン材は、ケナフ繊維の織物とヤシの実の殻の外皮繊維を利用した天然繊維材料です。天然繊維材なので、排水材としての機能を果たした後は経年とともに、腐食して土に戻り、環境に優しい材料です。供給量も豊富で、資源の枯渇化を招く恐れがありません。同材料は、グリーン購入法・特定調達品目候補群(ロングリスト)の対象製品です。

図版:水平ドレーン材の仕様・性能

水平ドレーン材の仕様・性能

適用実績

ファイバードレーン工法(天然繊維ドレーン工法)

図版:下高井地区雨水幹線

下高井地区雨水幹線

場所:茨城県取手市

竣工年:2006年4月

発注者:取手広域下水道組合

規模:改良面積15,000m2 ドレーン間隔1.2m正方形配置
〈短手方向〉広幅FD材1.2m間隔
〈長手方向〉FM材4.8m間隔 広幅FD材1.2m間隔

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学会論文発表実績

  • 「ファイバードレーン工法(内容変更と更新)」,技術審査証明書・第1801号((財)先端建設技術センター),
    2006年11月
  • 「環境に優しい地盤改良工法(ファイバードレーン工法)」,基礎工,2010年1月

CSドレーン工法
(Control System for Prefabricated Drain)

高精度な施工管理が可能なプラスチックドレーン工法

CSドレーン工法は、地盤改良工法として広く利用されているプラスチックドレーンの施工において、地中のドレーン材の打設位置を高精度に検知・把握できる施工管理システムです。

ドレーン材は所定の深度に残置することが重要ですが、これまで地中のドレーン材の打設位置を高精度に把握することは困難でした。CSドレーン工法では、打設管に感知器(センサ)を、ドレーン材に被感知材を取り付け、打設管の引き抜き時にセンサによってドレーン材の位置・設置状況を地上の管理装置で検知・把握することができます。なお、CSドレーン工法は、財団法人 国土開発技術研究センターの一般土木工法認定技術です。

特許登録済

図版:CSドレーンの施工状況

CSドレーンの施工状況

キーワード

プラスチックドレーン工法、ペーパードレーン工法、共上り、施工管理
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CSドレーン工法の構成

CSドレーン工法は、被感知材付きドレーン材、感知器(センサ)、地上部の管理装置から構成されています。打設管の先端部にセンサを、ドレーン材には特殊金属の被感知材を内蔵させ、所定の深度まで打ち込んだ後、打設管の引き抜き時にセンサによって被感知材付きドレーン材の位置・設置状況を検知します。設置状況は管理装置に表示すると共にリアルタイムにデータが保存されます。保存されたデータは工事事務所のパソコンで迅速に日報集計することができます。

図版:打設管のセンサ写真

打設管のセンサ写真

図版:機器構成イメージ

機器構成イメージ

図版:管理装置の画面

管理装置の画面

図版:被感知材付きドレーン材

被感知材付きドレーン材

図版:ドレーン施工の様子

ドレーン施工の様子

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特長・メリットココがポイント

残置深度の確実な把握

打設管先端部に感知装置を内蔵し、地中におけるドレーン材の残置深度を正確に把握できます。

修正施工が可能

ドレーン材が破断や共上りを起こした場合、警報信号によってオペレータに知らせ、早期に修正施工が行えます。

共上りの検知

ドレーン材の共上り量とその発生深度を的確に検知し、管理装置のモニターで容易に確認することができます。

自動記録機能

管理装置によって、ドレーン材の地中残置深度、打設数量および打設時間が即時に記録され、打設中の施工管理が容易に行えます。

データ記憶装置

USBメモリを介してデータをパソコンに取り込み打設集計表を作成できます。

リアルタイムでわかる深度の軌跡

打設管先端及びドレーン材先端の軌跡をリアルタイムで管理画面に表示します。打設管の軌跡は赤色で表示し、材料先端の軌跡は引抜開始後から緑色で表示します。共上りが発生すると材料先端の軌跡は打設管先端の軌跡に連動して上昇します。

図版:深度の軌跡

深度の軌跡

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CSドレーンの説明動画

適用実績

図版:東京国際空港(羽田空港)沖合展開事業

東京国際空港(羽田空港)
沖合展開事業

場所:東京都大田区

竣工年:1993年6月

発注者:運輸省第二港湾建設局
(現国土交通省関東地方整備局)

規模:1430.5万m

図版:北海道新幹線 函館車両基地

北海道新幹線函館総合車両基地

場所:北海道北斗市・亀田郡

竣工年:2012年8月

発注者:鉄道建設・運輸施設整備支援機構

図版:首都圏中央連絡自動車道

首都圏中央連絡自動車道

場所:千葉県茂原市

竣工年:2010年12月

発注者:NEXCO東日本関東支社

規模:7.3万m

学会論文発表実績

  • 「プラスチックドレーン工法の新しい施工管理システム」,基礎工,1985年
  • 「泥炭性軟弱地盤における試験盛土の施工事例とその評価」,地盤工学会北海道支部,技術報告集第50号,2010年

地盤改良技術 インデックス

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