JP2003253662A - 地盤の液状化防止対策工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液状化が生じやすい砂地盤の所定範囲を取り
囲むようにした外周壁内方に、製鋼時の産出されるスラ
グを投入充填することにより、簡易に、安価に広範囲に
亘って地盤を改良し、かつ上載荷重に対応できるように
した地盤の液状化防止対策工法を提供すること。 【解決手段】 周囲を取り囲むようにコンクリートを用
いて地中に外周壁１を構築するとともに、上部構造物４
を構築する地盤全体を表層から上部構造物を支持できる
地盤まで掘削し、外周壁１の内方に、スラグ２を投入、
充填し、スラグ２が吸水することによる膨張及び固化性
を利用して地盤を改良するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤の液状化防止
対策工法に関し、特に、液状化が生じやすい軟弱地盤内
に構築した外周壁に囲まれた内方に、エージング処理前
の製鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグ
（以下、単に「スラグ」という場合がある。）を充填す
ることにより、スラグの吸水によって膨張する性質を利
用し、地盤を改良するようにした地盤の液状化防止対策
工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤の改良材料として転炉スラグ
を用い、これを軟弱地盤層内へ杭体打設機械により、パ
イルを打設し、スラグの持つ吸水膨張作用を利用し、地
盤を改良する工法（例えば、特開平６−１１６９３７号
公報参照）がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
軟弱地盤の対策においては、転炉スラグを用いてその吸
水膨張作用により地盤を改良するようにしているが、こ
の転炉スラグは杭体打設機械にて直接軟弱地盤内に打設
されるため、杭打設による地盤の圧密作用、スラグの持
つ毛細管現象による軟弱地盤の脱水圧密作用、及び吸水
膨張作用により地盤の圧締作用を有する。ところが、こ
の転炉スラグを直接軟弱地盤にパイル状に打設している
ため、上載荷重に対する地盤改良面積が打設パイル周辺
部に限られ、広範囲の改良には、多数のパイルを打設し
なければならず、地盤改良に多大な時間と費用を要する
という問題があった。

【０００４】本発明は、上記従来の地盤の改良対策の有
する問題点に鑑み、液状化が生じやすい砂地盤の所定範
囲を取り囲むようにした外周壁内方に、製鋼時の産出さ
れるスラグを投入、充填することにより、簡易に、安価
に広範囲に亘って地盤を改良し、かつ上載荷重に対応で
きるようにした地盤の液状化防止対策工法を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の地盤の液状化防止対策工法は、周囲を取り
囲むようにコンクリートを用いて地中に外周壁を構築す
るとともに、上部構造物を構築する地盤全体を表層から
上部構造物を支持できる地盤まで掘削し、前記外周壁の
内方に、スラグを投入、充填し、スラグが吸水すること
による膨張及び固化性を利用して地盤を改良するように
したことを特徴とする。

【０００６】この地盤の液状化防止対策工法は、周囲を
取り囲むようにコンクリートを用いて地中に外周壁を構
築するとともに、上部構造物を構築する地盤全体を表層
から上部構造物を支持できる地盤まで掘削し、前記外周
壁の内方に、スラグを投入、充填し、スラグが吸水する
ことによる膨張及び固化性を利用して地盤を改良するよ
うにしているため、スラグが吸水することによって、地
盤中における過剰間隙水の排水がスラグの特性を利用し
て円滑に行え、地盤の液状化等を未然に防止することが
できるとともに、スラグの膨張硬化作用により地盤が強
化された後は、上載荷重に対応する地耐力とすることが
できるので、液状化が生じやすい砂地盤等の改良が簡易
に、かつ確実に行える。また、地震発生などにより外周
壁外において、未改良地盤中の過剰間隙水が流動化して
も、外周壁が遮断壁の作用をし、改良地盤内への侵入
が、外周壁にて阻止されるので、周辺地盤の流動化によ
る影響を受けにくくすることができる。

【０００７】この場合において、外周壁を円形とし、外
周壁に囲まれる内方に、複数本のＰＣ鋼線を対向する外
周壁間に掛け渡すように、かつ外周壁の周回方向に略等
間隔となるように張設し、かつ互いにその配設位置を変
えるよう沿って配設し、充填スラグの膨張により、ＰＣ
鋼線にプレストレスをかけるようにすることができる。

【０００８】これにより、外周壁に囲まれた内方に充填
されたスラグの膨張硬化時、外周壁により横方向の膨張
を拘束し、ＰＣ鋼線に自然にプレストレスがかかり、地
盤の引張力を強化することができ、地盤全体を強固な地
盤とすることができる。

【０００９】また、外周壁に囲まれた内方に充填するス
ラグを、周辺部が低く、中央部が盛り上がり、膨出する
ようにすることができる。

【００１０】これにより、改良地盤が一体となり、地盤
全体で上載過剰を支持することができるので、石油備蓄
用タンク等の大面積で荷重を支持するような構造物の基
礎に適し、さらに改良した地盤の不透水性により油漏れ
時の地盤中への浸透を防止することができる。

【００１１】また、外周壁に囲まれた内方に格子状の壁
体を一体に構築することができる。

【００１２】これにより、地盤改良区域内が格子状の壁
体にて仕切られているので、大面積の地盤においても、
その区画毎の地質に適応した地盤改良を、簡単に行うこ
とができる。

【００１３】また、スラグには、エージング処理前の製
鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグのス
ラグ単独、又はエージング処理前の製鋼スラグ及び／又
はエージング処理後の製鋼スラグと、高炉スラグ、フェ
ロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フ
ライアッシュ、ゴミ焼却スラグ、ゴミ焼却灰、汚泥スラ
グ、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業
廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等
の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上
とを混合した、製鋼スラグの膨張及び固化性を利用でき
るものを用いることができる。ここで、「製鋼スラグ」
とは、転炉スラグ及び／又は電気炉スラグ（酸化スラグ
及び／又は還元スラグ）をいう。

【００１４】これにより、製鋼スラグの膨張及び固化性
により、一層強固なスラグ層地盤を得ることができ、ま
た、低コストの製鋼スラグを利用することができ、製鋼
スラグの一層の有効利用を図ることができる。

【００１５】さらに、スラグには、電気炉スラグのうち
の還元スラグを用いることができる。

【００１６】これにより、膨張性が一層向上することに
より、一層強固なスラグ層地盤を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の地盤の液状化防止
対策工法の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１８】図１に、本発明の地盤の液状化防止対策工
法の第１実施例を示す。砂地質等の軟弱地盤上に、ビル
４、石油備蓄タンク５等の上部構造物を構築する場合、
地震発生等により生じやすい軟弱地盤の液状化を防止す
るとともに、上載荷重に耐えるよう地盤を改良する必要
がある。

【００１９】このため、予め設定した面積の地盤の改良
を行うため、所定の上部構造物を構築する箇所の周囲を
取り囲むようにコンクリートを用いて地中に外周壁１を
構築するとともに、上部構造物を構築する地盤全体を表
層から上部構造物を支持できる地盤まで掘削し、外周壁
１の内方に、スラグ２を投入、充填するようにする。

【００２０】この場合において、外周壁１の内方に投
入、充填するスラグとしては、膨張及び固化特性を有す
るものを好適に用いることができ、具体的には、エージ
ング処理（スラグを所定粒径に破砕後、約１００℃の蒸
気中で１００時間程度保持し、反応させる処理）前の製
鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグのス
ラグ単独、又はエージング処理前の製鋼スラグ及び／又
はエージング処理後の製鋼スラグと、高炉スラグ、フェ
ロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フ
ライアッシュ、ゴミ焼却スラグ、ゴミ焼却灰、汚泥スラ
グ、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業
廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等
の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上
を混合したものを用いるようにする。

【００２１】さらに、スラグに、電気炉スラグのうちの
還元スラグを用いることにより、膨張性が一層向上する
ことにより、一層強固なスラグ層地盤を得ることができ
る。

【００２２】また、スラグ等と置換する地盤層の土砂
を、本願発明の目的を失しない範囲で用いることによ
り、残土の発生量を抑制して、施工コストを低減するこ
とができる。

【００２３】このようにして、外周壁１の内方に投入、
充填したスラグ２は、スラグ中に残存する遊離石灰（フ
リーライム）が水と反応して膨張するため、特に、この
膨張性を利用することを主目的とする場合には、エージ
ング前のものを使用することが望ましい。このスラグ、
特に水砕スラグは、無数の気泡を有し、角張った形状を
しているため、軽量性、大きな剪断抵抗力、透水性を有
するため、吸水による膨張硬化前においては、その透水
性により、充填されたスラグ自身が地盤中の過剰間隙水
を排水するとともに、この改良すべき地盤に含まれる過
剰間隙水の一部により、スラグ自身が吸水し、この吸水
に伴って膨張し、固化するようにすることができる。そ
して、硬化後不透水性を有し、かつ未改良の周辺地盤の
影響を抑制し、地盤を強固に改良することができる。な
お、このスラグの吸水膨張を、適正な加水により行うこ
とも可能である。

【００２４】ところで、外周壁１の内方に充填したスラ
グ２が吸水により膨張する際、外周壁１内の横方向（水
平方向）に対する膨張力で、外周壁１により拘束するよ
うになり、かつ周辺地盤から押圧力が加わるようにな
り、外周壁１の圧縮及び曲げ剛性が増すようになるとと
もに、上下方向にも膨張力が作用し、この膨張力を、地
盤の上載荷重及び曲げ耐力に対応する地耐力とすること
ができ、軟弱地盤の改良が、広範囲に亘って簡易に、か
つ確実に行える。

【００２５】ところで、所定の上部構造物を構築する箇
所の周囲を取り囲むように構築する外周壁１は、角形、
円形等、地盤上に構築する上部構造物の形状、種別等に
応じて任意の形状とすることができる。具体的には、例
えば、ビル等の上部構造物の場合には、ビルの形状に合
わせた角形に、また、石油備蓄用タンクの場合は、円形
とすることが望ましいが、この形状は、特に限定される
ものではない。そして、外周壁１を、例えば、角形にし
た場合、図２（Ａ）に示すように、外周部にのみ構築す
るほか、図２（Ｂ）に示すように、外周壁１の内部をさ
らに格子状に仕切るように格子壁体１１を、外周壁１と
一体に構築することもできる。

【００２６】そして、外周壁１の内方に、格子壁体１１
を外周壁と同様にコンクリートによって一体に形成する
ことにより、この外周壁１と格子壁体１１にて囲まれた
各区画内の地質が異なる場合でも、それぞれの地質に対
応した地盤改良を行うことができる。特に、広範囲の地
盤を同時に改良するような場合には、場所によって地質
が異なることがしばしばある。このような場合に適した
改良方法となり、全体の地盤改良を平均的に行うことが
できる。また、工事が一度に行うことができない工事区
域でも、各区画毎に分けて工事を行うことができる。

【００２７】また、石油備蓄用タンク５等のように、上
部構造物のほぼ全体で荷重を受けるようにする場合、図
３〜図４に示すように、外周壁１を円形に形成すること
ができる。円形の外周壁１の構築は、角形の外周壁１と
同様に構築することができる。

【００２８】この場合、さらに、外周壁１にＨ形鋼等の
形鋼６を埋設し、形鋼６間に、ＰＣ鋼線３を張設する。
このＰＣ鋼線３は、円形の外周壁１の中心或いは中心近
傍を通るようにして外周壁１の対向する壁面間に張設
し、これを円形の外周壁１の周回方向に沿って所定間隔
毎に配設、張設する。これにより、外周壁内方に充填す
るスラグ２が吸水膨張する際、スラグ２の膨張方向は、
外周壁の全周に亘って放射方向へ作用するとともに上下
方向にも作用する。特に、外周壁の全周に亘る放射方向
へ作用する膨張力は、外周壁により拘束されるので、Ｐ
Ｃ鋼線に張力を与えるようになり、地盤の引張力を強固
なものとすることができる。なお、図示の実施例におい
ては、ＰＣ鋼線３を平面状に張設するようにしている
が、このほか、ＰＣ鋼線３を高さ方向に２段以上の複数
段張設することもでき、これにより、地盤の引張力を一
層強固なものとすることができる。また、外周壁に均一
な拘束力が作用するので、応力集中による外周壁の破壊
を防止することができる。

【００２９】また、外周壁１の内方に充填するスラグ
を、外周壁内周面に沿う側を低く、外周壁の中央部を盛
り上がるようにアーチ型とすることができる。これによ
り、スラグ充填時は中央部が盛り上がった状態となって
いるが、スラグの吸水により膨張するとき、このスラグ
の膨張力が外周壁側に作用するようになるとともに、改
良地盤の表面が平坦になるよう地盤が一体となり、地盤
全体で上載荷重を支持することができるようようにな
る。このため、石油備蓄用タンク５等の大面積で荷重を
支持するような構造物の基礎に適し、さらに改良した地
盤の不透水性により油漏れ時の地盤中への浸透を防止す
ることができる。

【００３０】以上、本発明の地盤の液状化防止対策工法
について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明
は上記実施例に記載した構成に限定されるものではな
く、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、そ
の趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更す
ることができるものである。

【００３１】

【発明の効果】本発明の地盤の液状化防止対策工法によ
れば、周囲を取り囲むようにコンクリートを用いて地中
に外周壁を構築するとともに、上部構造物を構築する地
盤全体を表層から上部構造物を支持できる地盤まで掘削
し、前記外周壁の内方に、スラグを投入、充填し、スラ
グが吸水することによる膨張及び固化性を利用して地盤
を改良するようにしているため、スラグが吸水すること
によって、地盤中における過剰間隙水の排水がスラグの
特性を利用して円滑に行え、地盤の液状化等を未然に防
止することができるとともに、スラグの膨張硬化作用に
より地盤が強化された後は、上載荷重に対応する地耐力
とすることができるので、液状化が生じやすい砂地盤等
の改良が簡易に、かつ確実に行える。また、地震発生な
どにより外周壁外において、未改良地盤中の過剰間隙水
が流動化しても、外周壁が遮断壁の作用をし、改良地盤
内への侵入が、外周壁にて阻止されるので、周辺地盤の
流動化による影響を受けにくくすることができる。

【００３２】また、外周壁を円形とし、外周壁に囲まれ
る内方に、複数本のＰＣ鋼線を対向する外周壁間に掛け
渡すように、かつ外周壁の周回方向に略等間隔となるよ
うに張設し、かつ互いにその配設位置を変えるよう沿っ
て配設し、充填スラグの膨張により、ＰＣ鋼線にプレス
トレスをかけるようにすることにより、外周壁に囲まれ
た内方に充填されたスラグの膨張硬化時、外周壁により
横方向の膨張を拘束し、ＰＣ鋼線に自然にプレストレス
がかかり、地盤の引張力を強化することができ、地盤全
体を強固な地盤とすることができる。

【００３３】また、外周壁に囲まれた内方に充填するス
ラグを、周辺部が低く、中央部が盛り上がり、膨出する
ようにすることにより、改良地盤が一体となり、地盤全
体で上載過剰を支持することができるので、石油備蓄用
タンク等の大面積で荷重を支持するような構造物の基礎
に適し、さらに改良した地盤の不透水性により油漏れ時
の地盤中への浸透を防止することができる。

【００３４】また、外周壁に囲まれた内方に格子状の壁
体を一体に構築することにより、地盤改良区域内が格子
状の壁体にて仕切られているので、大面積の地盤におい
ても、その区画毎の地質に適応した地盤改良を、簡単に
行うことができる。

【００３５】また、スラグには、エージング処理前の製
鋼スラグ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグのス
ラグ単独、又はエージング処理前の製鋼スラグ及び／又
はエージング処理後の製鋼スラグと、高炉スラグ、フェ
ロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フ
ライアッシュ、ゴミ焼却スラグ、ゴミ焼却灰、汚泥スラ
グ、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業
廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等
の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上
とを混合した、製鋼スラグの膨張及び固化性を利用でき
るものを用いることにより、製鋼スラグの膨張及び固化
性により、一層強固なスラグ層地盤を得ることができ、
また、低コストの製鋼スラグを利用することができ、製
鋼スラグの一層の有効利用を図ることができる。

【００３６】さらに、スラグに、電気炉スラグのうちの
還元スラグを用いることにより、膨張性が一層向上する
ことにより、一層強固なスラグ層地盤を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地盤の液状化防止対策工法の第１実施
例を示す縦断図である。

【図２】本発明の第１実施例の横断平面図で、（Ａ）は
格子壁体のない場合を、（Ｂ）は格子壁体を一体に形成
した場合を示す。

【図３】本発明の地盤の液状化防止対策工法の第２実施
例を示す縦断図である。

【図４】同横断面図である。

【符号の説明】

１ 外周壁 １１ 格子壁体 ２ スラグ ３ ＰＣ鋼線 ４ ビル（上部構造物） ５ 石油備蓄タンク（上部構造物） ６ 形鋼

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲を取り囲むようにコンクリートを用
   いて地中に外周壁を構築するとともに、上部構造物を構
   築する地盤全体を表層から上部構造物を支持できる地盤
   まで掘削し、前記外周壁の内方に、スラグを投入、充填
   し、スラグが吸水することによる膨張及び固化性を利用
   して地盤を改良するようにしたことを特徴とする地盤の
   液状化防止対策工法。
2. 【請求項２】 外周壁を円形とし、外周壁に囲まれる内
   方に、複数本のＰＣ鋼線を対向する外周壁間に掛け渡す
   ように、かつ外周壁の周回方向に略等間隔となるように
   張設し、かつ互いにその配設位置を変えるよう沿って配
   設し、充填スラグの膨張により、ＰＣ鋼線にプレストレ
   スをかけるようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   地盤の液状化防止対策工法。
3. 【請求項３】 外周壁に囲まれた内方に充填するスラグ
   を、周辺部が低く、中央部が盛り上がり、膨出するよう
   にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の地盤の液
   状化防止対策工法。
4. 【請求項４】 外周壁に囲まれた内方に格子状の壁体を
   一体に構築したことを特徴とする請求項１記載の地盤の
   液状化防止対策工法。
5. 【請求項５】 スラグが、エージング処理前の製鋼スラ
   グ及び／又はエージング処理後の製鋼スラグのスラグ単
   独、又はエージング処理前の製鋼スラグ及び／又はエー
   ジング処理後の製鋼スラグと、高炉スラグ、フェロアロ
   イスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フライア
   ッシュ、ゴミ焼却スラグ、ゴミ焼却灰、汚泥スラグ、ガ
   ラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄
   物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建
   築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上とを
   混合した、製鋼スラグの膨張及び固化性を利用できるも
   のであることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載
   の基礎地盤の施工法。
6. 【請求項６】 スラグが、電気炉スラグのうちの還元ス
   ラグであることを特徴とする請求項１、２、３、４又は
   ５記載の基礎地盤の施工法。