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造成技術

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
平成29年度地盤工学会関東支部賞技術賞
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

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

軟弱地盤の変形解析システム

軟弱地盤の沈下・変形挙動や安定性を精度よく予測し、
地盤改良工を合理的に設計

軟弱地盤での土木工事では、各種の地盤改良工がしばしば必要になります。地盤改良工を合理的に設計するためには、軟弱地盤の沈下・変形挙動や安定性を精度よく予測することが重要です。

本解析システムは羽田空港D滑走路工事で実績のある最新の地盤の構成モデルを導入した弾粘塑性変形・浸透流連成解析システムであり、地盤改良工の種類や改良範囲の違いによる地盤の変形や安定性を精度よく予測できるため、合理的な地盤改良工の設計が可能になります。また、地盤パラメータを観測データに基づいて逆解析する機能もあるので、軟弱地盤工事における観測施工(情報化施工)に活用でき、工事の安全性と合理性の向上に大きく貢献します。

図版:本解析システムを適用して完成した羽田D滑走路

本解析システムを適用して完成した羽田D滑走路

図版:羽田D滑走路の桟橋-盛立接続部モデルの変形解析結果例

羽田D滑走路の桟橋-盛立接続部モデルの変形解析結果例

キーワード

軟弱地盤、地盤改良(工)、変形、沈下、変形・浸透流連成解析、弾粘塑性、関口・太田モデル、
修正カムクレイモデル、逆解析
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本解析システムに導入している最新・最先端の弾粘塑性構成モデル

本解析システムでは、従来から実績の多い「関口・太田モデル」や羽田D滑走路の設計で用いた「関口・太田モデル(修正カムクレイ型)」だけでなく、最新・最先端の弾粘塑性構成モデル(ECモデル等)も導入しています。本図は羽田D滑走路の桟橋-盛立接続部モデルを対象に本解析システムに導入している各種の弾粘塑性構成モデルによる地盤変形解析結果を比較した例です。特にECモデルを用いると同じ地盤沈下量に対して様々な水平変位状態を表現できるため、軟弱地盤工事における観測施工(情報化施工)による再現解析と予測解析の精度を飛躍的に高められます。

図版:地盤の各種弾粘塑性構成モデルによる変形解析結果の比較(羽田D滑走路の桟橋-盛立接続部モデル)

地盤の各種弾粘塑性構成モデルによる変形解析結果の比較(羽田D滑走路の桟橋-盛立接続部モデル)

特長・メリットココがポイント

地盤改良工の合理化

本解析システムにより、地盤改良を考慮した上で軟弱地盤の変形・安定性が精度よく予測できるため、地盤改良工法の合理的な選定や設計に役立ちます。

軟弱地盤工事の安全性向上

本解析システムと施工中の観測データにより、現状と将来の地盤の変形・安定性挙動を精度よく予測評価できるため、軟弱地盤での観測施工(情報化施工)の重要なツールとなり、軟弱地盤工事の安全性向上に大いに役立ちます。

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適用実績

図版:羽田空港D滑走路

羽田空港D滑走路

場所:東京都大田区

竣工年:2010年10月

発注者:国土交通省関東地方整備局

目的:接続部の設計解析、並びに施工時シミュレーション

図版:北海道新幹線函館総合車両基地路盤

北海道新幹線
函館総合車両基地路盤

場所:北海道亀田郡

竣工年:2012年8月

発注者:鉄道建設・運輸施設整備支援機構

目的:プレロード仕様決定のためのプレロード試験盛土シミュレーション

学会論文発表実績

  • 「地盤変形の影響を考慮した鋼管矢板井筒護岸の設計(その3) ─弾・粘塑性解析による鋼管矢板井筒護岸の挙動─」,第42回地盤工学研究発表会,2007年7月
  • 「羽田空港D滑走路埋立/桟橋接続部の鋼管矢板井筒護岸の挙動予測 ─その3 弾粘塑性FEM解析による護岸挙動の予測と施工への反映」,第45回地盤工学研究発表会,2010年8月
  • 「弾粘塑性FEM解析による大規模護岸構造物の変形予測」,土木学会論文集C,2012年

複合機能を有する地盤の中性改質材
「タイガージプハードTYPE-K」

中性改質と自然由来汚染土壌(重金属)の不溶化を同時に実現

セメントや石灰を混合して泥状土の性状を改善(土砂改質)する化学的安定処理工法が多用されています。一般的なセメントや石灰は、安定的に強度を付与できる一方で、改質された土砂は高いアルカリ性を示すため、海域や水源地付近での適用に不適と判断される場合があります。

また、自然由来の有害物質(ヒ素・フッ素)を含む土砂の取扱いは、建設産業の対応すべき課題となっており、有害物質の不溶化が求められるケースもあります。

タイガージプハードTYPE-Kは、これらの問題を解決することができる中性改質と不溶化の2つの機能を備えた新しい改質材です。

※「タイガージプハード」は吉野石膏の登録商標です。

図版:材料外観

材料外観

キーワード

中性改質、不溶化、コーン指数、ヒ素、フッ素
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材料の特性

中性で水和反応が生じる半水石膏を主材としており、有害重金属の不溶化成分も含むことから、単一の材料に複数の機能を持たせたことによって、材料運搬、貯蔵設備、発生土改質設備の簡略化に寄与できます。フレコン、ジェットパック車いずれの搬入にも対応可能です。

なお、当材料の製造は吉野石膏株式会社が、販売は株式会社ティ・アイ・シーが担当しています。

図版:発生土改質設備の例

発生土改質設備の例

図版:泥土改質状況

泥土改質状況

特長・メリットココがポイント

高い発現強度

当材料は、半水石膏を主とする複数の無機鉱物で構成されています。これらの無機鉱物の相互作用によって、泥土の安定処理では、半水石膏単体で構成される中性改質材よりも高い強度を改質土に付与することができます。また、半水石膏を主材としているため、安定的に中性域(pH=5.8~8.6)が確保できます。

なお、改質性能を更に強化するオプションもあります。

図版:改質土の強度比較

改質土の強度比較

重金属の不溶化

当材料には、有害重金属の不溶化成分が混合されています。この成分は、掘削土中に含まれるヒ素やフッ素の不溶化に効果があり、改質土からの溶出量を環境基準値以下にまで低減することを可能としています。

また、ヒ素、フッ素以外の有害物質の不溶化にも対応可能なことを確認しています。

図版:不溶化試験結果例

不溶化試験結果例

造成技術 インデックス

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