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造成技術

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

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「SUPERJET®工法」

都市土木等の様々な工種の地盤改良に適用可能

SUPERJET(スーパージェット)工法では、超高圧・大流量のセメントスラリーを噴射させ、地盤と混合攪拌することで、最大直径5mの大型パイルを高速で造成します。従来技術であるコラムジェットグラウト工法より大幅な工期短縮とコストダウンが可能です。

鹿島とケミカルグラウト(鹿島グループ会社)が開発し、1993年に初の実施工を行って以来、底盤改良・先行地中梁の施工、シールドトンネルの発進・到達防護、構造物基礎の耐震改修及び液状化対策等、様々な目的・条件下での工事に採用されています。SUPERJET研究会で、N値が200以下の砂質土とN値が9以下の粘性土を対象に、造成仕様や固化材配合を統一し、設計・施工の技術資料を整備しています。本技術は、積算資料と一緒に、NETISに登録されていることから、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。

特許登録済

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SUPERJET工法(動画)

キーワード

軟弱地盤、地盤改良、液状化、対策、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、標準施工仕様による改良体直径

従来技術であるコラムジェット工法は水平一方向噴射で、地盤の硬軟に影響され易いため、直径2.0mを超える改良体の造成は困難でした。SUPERJET工法では、エネルギー損失が少ない特殊整流装置を内蔵した水平対向ジェットモニターと超高圧スラリーポンプを用いることで、品質の向上と改良径の増大を可能にしました。その施工は、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。注入単位時間あたりの改良土量は、高圧噴射攪拌工法の中でも最大級で、従来技術であるコラムジェットグラウト工法の10倍です。

SUPERJET工法は、SUPREJTE25(直径2.5m)、SUPERJET35(同3.5m)、SUPERJET50(同5.0m)の3タイプの施工仕様があります。「SUPERJET研究会:SUPERJET工法 技術資料、平成24年12月」より、SUPERJET50の場合の改良体直径を下表に示します。

図版:施工法の概要(舗装上で覆工板が使用できない場合の例)

施工法の概要(舗装上で覆工板が使用できない場合の例)

標準施工仕様で造成される改良体の直径(SUPERJET50 の場合)

標準施工仕様で造成される改良体の直径(SUPERJET50 の場合)

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特長・メリットココがポイント

標準施工仕様で、様々な目的に応じた改良

砂質土、粘性土地盤を対象に、技術資料に規定された標準施工仕様で施工します。技術資料が整備されているため、公共工事並びに民間工事で、使い易い工法になっています。以下に示すように様々な目的に本工法を利用することができます。

  • 底盤改良・先行地中梁の造成
  • 発進・到達防護
  • 土留め欠損部防護
  • 既設大型構造物防護
  • 液状化防止
  • 人工基礎地盤の造成
  • 構造物基礎の耐震改修

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。

在来工法
(コラムジェットグラウト工法)との比較

コラムジェットグラウト工法に比べ、高品質・高速施工が可能です。また、少ない固化材使用量で改良地盤の要求品質を確保できます。さらに、産業廃棄物も大幅に減量化できます。

図版:SUPERJET50

SUPERJET50

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/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:東関東自動車道酒々井インターチェンジ

東関東自動車道酒々井
インターチェンジ

場所:千葉県富里市

発注者:東日本高速道路

施工目的:変位防止、地耐力強化

規模:SUPERJET35 φ3.5m
58本 造成延長174m 改良土量1,953m3

図版:東京外環自動車道

東京外環自動車道

場所:千葉県市川市

発注者:東日本高速道路

施工目的:先行地中梁、沈下対策、ヒービング対策

規模:SUPERJET35 φ3.5m 547本
造成延長 改良長さ1,514m

図版:造成対策

その他に、多数の実績があります。

学会論文発表実績

  • 「SUPERJET工法とその装置」,建設の機械化 1992年3月号,1992年3月
  • 「スーパージェット工法の試験施工」,基礎工 1991年6月号,1991年6月
  • 「大口径地盤改良工法の開発(その1~その5)」,第25回~第27回土質工学研究会発表会論文集,1990年,1991年,1992年,1993年6月,1994年6月

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

可塑状グラウトによる地盤注入工法

地盤中の空隙、間隙を効率的に充填注入する技術

近年、地震発生時の災害復旧対応、BCPの観点から岸壁の耐震補強工事が多く進められています。ほとんどの場合、護岸背面の埋立て地盤は地震時に液状化すると判定され、この部分は溶液型の薬液注入工法、あるいはセメントミルクを用いた高圧噴射撹拌工法による地盤改良が実施されます。しかしながら、護岸ケーソン直下の基礎捨石層や背面の裏込栗石層は間隙が大きいため、この層を通じて薬液やセメントミルクが海へ流出し、pHの上昇や汚濁などが発生することが懸念されます。これを防止するために、あらかじめ間隙の大きな層に充填注入し、流出経路を閉塞する材料が「可塑状グラウト」です。

図版:可塑状グラウトの充填注入箇所例

可塑状グラウトの充填注入箇所例

キーワード

捨石、栗石、間隙充填、空隙充填、流出防止、海域汚染防止、液状化、地盤改良、地震、耐震、補強
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特徴

2種類の流動性のある材料(A液:主材=流動性グラウト、B液:可塑剤)を混合することで可塑状グラウトとします。A液、B液の初期状態ではそれぞれ液体状ですが、A液、B液を混合すると10秒前後の時間でゲル化して可塑状固結状態となります。

可塑状とは、自重変形による流動性を失っているものの、外力によって若干圧力を加えることで容易に変形しうる状態(可塑状固結状態)のことをいいます。可塑状グラウトは、この可塑状固結状態を長時間(10~30分以上)保持できる注入材です。注入材は、大きな地盤空隙に注入した後にも流出せず、計画した限定的な範囲に留まり、良好に充塡されます。

図版:流動性グラウトの例(セメントミルク。自重で流れてしまう)

流動性グラウトの例
(セメントミルク。自重で流れてしまう)

図版:可塑状グラウトの例(自重による流動性が失われているが、加圧により圧送可能)

可塑状グラウトの例
(自重による流動性が失われているが、加圧により圧送可能)

図版:流動性グラウトと可塑剤の混合確認状況

流動性グラウトと可塑剤の混合確認状況

図版:可塑状固結状態となったグラウト

可塑状固結状態となったグラウト

特長・メリットココがポイント

空隙が大きい地盤への確実な注入

従来技術では注入が難しかった間隙が大きい護岸ケーソン直下の基礎捨石層や背面の裏込栗石層にも、流出させることなく注入材を注入できます。また、水中不分離性を有しているので、注入中の注入材分離による改良地盤の品質低下や環境負荷の増大といった懸念がありません。

図版:水中の礫への限定注入イメージ

水中の礫への限定注入イメージ

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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

目的:一般港湾の液状化対策、薬液注入材の流出対策

図版:八戸LNGターミナル

八戸LNGターミナル

場所:青森県八戸市

発注者:日揮プラントソリューション

目的:SMW連続壁造成時のソイルセメント流出対策

学会論文発表実績

  • 「耐震性向上を目的とした岸壁背面の地盤改良(その2) ─可塑性グラウトによる遮蔽壁築造工─」,地盤工学会第47回地盤工学研究発表会,2012年
  • 「既設構造物の耐震補強、液状化対策を目的とした地盤改良技術」,平成23年度中国地方建設技術開発交流会,2011年

極超微粒子セメント注入工法

高強度と高浸透性を有する地盤注入技術

近年、構造物基礎関係の補強を目的とした地盤強化やトンネル工事における地下水環境の保全を目的とした止水対策などで、恒久的な地盤注入技術が着目されています。地盤注入では、恒久性の面からセメント系の注入材が多用されますが、細粒分の多い地盤や微細亀裂の多い岩盤の場合、従来の超微粒子セメントでも浸透注入は困難という課題がありました。

そこで、耐久性に優れ、高強度を発揮するとともに高浸透性を有する極超微粒子セメント注入工法を開発しました.この工法は、超微粒子セメントよりも微細粒材料(平均粒径が1/3の1.5μm)を良好に分散させることで、高い強度・浸透性・止水性を実現することができ、耐震補強、液状化対策などの地盤強化の他、止水工事へ適用することができます。

特許出願中

図版:極超微粒子セメントの電子顕微鏡写真

極超微粒子セメントの電子顕微鏡写真

図版:室内改良出来形粒度分布

室内改良出来形粒度分布

キーワード

地盤改良、注入工法、極超微粒子セメント、高耐久、高強度、高浸透、地盤強化、止水、耐震補強、液状化対策
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現場注入試験

砂地盤を対象に現場注入試験を行った結果、設計通り直径約2mの改良体が造成できることを確認しました。改良体の一軸圧縮強さは、水セメント比800%で約3,000kN/m2以上であり、室内試験結果と同等の値を示し、注入孔からの距離による著しいばらつきは認められませんでした。また、改良体の透水係数は1×10-5~1×10-6cm/secであり、高い止水性を発揮できました。なお、注入設備は、従来の薬液注入工法と概ね同じですが、ダムグラウトで用いるコロイダルミキサや流量・圧力測定装置を用いることで、周辺地盤へ漏洩すること無く円滑かつ安全な施工が可能です。

図版:注入設備状況

注入設備状況

図版:現場改良出来形

現場改良出来形

特長・メリットココがポイント

優れた浸透性と高強度

室内一次元注入試験を実施して、従来の注入材と比較検討しました(細粒分含有率20%の細砂を対象)。

  • 超微粒子セメント注入材や懸濁型薬液注入材で浸透が困難であった地盤に対しても、溶液型薬液注入材と同等の浸透長を有します。
  • 水セメント比800%の極超微粒子セメント注入材は材令28日で約3,000kN/m2の一軸圧縮強さを示し、溶液型薬液注入材の約10倍大きい値を実現しています。
  • 極超微粒子セメントに増量材を添加したり、注入途中で配合を変更したりすることで、浸透長を確保しつつコスト縮減を図ることができます。

さらに、室内三次元注入試験を実施して、水セメント比が改良体の透水係数や一軸圧縮強さに及ぼす影響について調べました(細粒分含有率20%の細砂を対象)。

  • 水セメント比800%以下にすれば、約3,000 kN/m2以上の強度ならびに、地盤の透水係数に比べて2オーダ以上小さい10-5cm/secオーダ以下の止水性が得られます。
  • 水セメント比800%以下では、浸透長の低下は概ね無く、設計改良長をほぼ確保することができます。

図版:室内試験による各注入材の浸透性および強度特性の比較

室内試験による各注入材の浸透性および強度特性の比較

図版:室内試験による水セメント比が改良体の一軸圧縮強さや透水係数に及ぼす影響

室内試験による水セメント比が改良体の一軸圧縮強さや透水係数に及ぼす影響

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既設構造物の耐震補強

極超微粒子セメント注入材と曲りボーリング(カーベックス工法等)を組み合わせることで、これまで他工法で困難であった既設構造物直下においても高強度に地盤を改良できます。

図版:極超微粒子セメント注入材と曲りボーリングによる既設構造物直下の地盤改良工法

極超微粒子セメント注入材と曲りボーリングによる既設構造物直下の地盤改良工法

学会論文発表実績

  • 「極超微粒子注入材による 地盤注入工法の開発」,土木学会第65回年次学術講演会,2010年
  • 「超大型地震に対する極超微粒子注入材による液状化対策」,土木学会第66回年次学術講演会,2011年
  • 「超微粒子セメント注入材による砂質土地盤への注入工法の開発」,材料第61巻第1号

薬液改良地盤の性能評価技術

性能を評価することで、設計を合理化しコストを低減

近年、注入材の性能やカーベックス工法等の注入技術の向上によって、薬液注入工法を液状化対策として適用する事例が増加しています。鹿島はこれまで、注入材、注入技術、注入管理技術(注入工事の3次元管理・支援システム)といった施工技術の他に、薬液改良地盤の性能評価技術の開発に取り組んできました。薬液改良地盤の性能を適切に評価することで、液状化対策が必要な施設において、品質並びにコストに優れた対策を行うことができます。

図版:薬液注入工法のイメージ図

薬液注入工法のイメージ図

キーワード

薬液、注入、物性、設計、評価、施工管理、品質管理、試験
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各種技術の内容

鹿島では、薬液改良地盤の物性評価から性能評価までの各種技術を活用することで、品質を確保しつつコストを抑えた液状化対策を行うことができます。性能評価技術は大きく分けて、薬液改良地盤の改良範囲確認技術、物性評価技術、簡便な変形性能評価技術、高精度な挙動評価技術(三次元液状化解析)であり、これらの技術は設計、施工、品質確認の各段階で活用できます。

例えば、薬液改良地盤の液状化対策効果を確認する際は、以下のような流れで検討します。まず、①注入工事の3次元管理・支援システム等で可視化した注入実績を参考にして、ボーリング調査や非破壊調査等を行って改良範囲を把握します。次に、②サンプリングした試料土を対象に室内試験を行って、薬液改良地盤の物性値を評価します。そして必要に応じて、③数値解析等を行って薬液改良地盤の変形性能を把握することで、薬液改良による効果を適切に評価できます。

図版:薬液改良地盤に関する保有技術

薬液改良地盤に関する保有技術

図版:薬液改良地盤の液状化対策効果確認フローの一例

薬液改良地盤の液状化対策効果確認フローの一例

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特長・メリットココがポイント

薬液改良地盤の様々な物性を適切に評価

薬液改良地盤からサンプリングした試料土を対象に各種室内試験を行うことで、性能評価に必要となる様々な物性を適切に評価できます。

  • 一軸圧縮試験、多機能繰返し三軸試験によって、薬液改良地盤の強度性能、変形性能を評価できます。
  • 針貫入試験、シリカ含有量試験によって、薬液改良地盤の詳細な強度分布を把握できます。
  • 超音波速度測定試験、ベンダーエレメントによって、薬液改良土の変形性能を評価できます。

図版:針貫入試験

針貫入試験
※針を貫入したときの貫入抵抗を計測する試験

改良範囲を的確に把握

技術を組み合わせることで、薬液改良地盤の改良範囲を的確に把握できます。

  • 注入工事の3次元管理・支援システムによって、注入実績を可視化して把握できます。
  • 比抵抗トモグラフィによって、定性的に改良範囲を把握できます。
  • 上記技術に基づいてボーリング調査を行うことで、改良範囲を的確に把握できます。

図版:比抵抗トモグラフィーによる改良範囲の確認

比抵抗トモグラフィーによる改良範囲の確認
図中の白破線は改良地盤の形状を示す。薬液改良地盤の比抵抗は、未改良地盤と比べて小さくなる。トモグラフィーで地盤の比抵抗の分布を計測すると、改良範囲を確認できる。

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簡易かつ迅速に必要な改良範囲を評価

構造物や地盤の変形量(鉛直変位、水平変位)を目標の変形量に抑えるための改良範囲を、簡易かつ迅速に評価できます。

  • 性能評価チャートを用いることで、必要な改良範囲を簡易かつ迅速に評価できます。
  • 設計検討の初期段階で本手法を用いることで、液状化対策の概略の効果とコストを把握でき、工法の選定に役立てることができます。
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杭基礎・液状化層厚7.0mに対する改良範囲の設計例

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直接基礎・液状化層厚5.0mに対する改良範囲の設計例

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高精度で地盤の挙動を評価

高い信頼性が求められる場合には、液状化解析を行うことで、高精度に地盤挙動を再現できます。

  • 3次元液状化解析システムを用いることで、薬液改良地盤の優れた変形抑制効果を再現し、地盤や構造物の応答を高精度に予測できます。
  • 巨大地震、重要構造物を対象とする場合に、信頼性の高い評価が可能です。

図版:薬液改良地盤のモデル化

薬液改良地盤のモデル化
繰返しせん断応力が作用したときのせん断応力とせん断ひずみの関係を整理しています。薬液で改良された地盤は、大きなせん断力が作用しても液状化しません。数値解析で、粘り強い薬液改良地盤の応力~ひずみ関係を再現することができます。

図版:数値解析例

数値解析例
地震力が作用したときの地盤の応答変位の分布図です。薬液で改良された地盤の応答変位は、未改良地盤に比べ低減します。

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適用実績

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

学会論文発表実績

  • 「液状化地盤の薬液改良による変形抑制効果(その1)」,地盤工学会第36回地盤工学研究発表会,2001年
  • 「液状化地盤の薬液改良による変形抑制効果(その2)」,地盤工学会第36回地盤工学研究発表会,2001年
  • 「薬液注入による液状化対策の性能設計」,KTIシートTX-056

造成技術 インデックス

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