金子泰士

砕石打設による砂質地盤の地盤改良効果に関する実験的研究

大塚悟

2011年の東日本大震災では，内陸部や沿岸部において，戸建住宅の液状化被害が多数発生した．そのため，宅地のような小規模な地盤の液状化被害を低減することは，地震減災対策において重要である．そこで，本研究ではグラベルパイル工法に着目した．グラベルパイル工法は自然材料を用いるため，環境への負荷が少なく，撤去時の費用も安価である．また，グラベルパイルの打設は杭間地盤の密度増大と地盤の間隙水圧消散効果を生み出すため，単一効果の工法より経済的で大きな効果が見込まれる．日本建築学会指針では，砂質地盤においてグラベルパイルの液状化対策効果を締固め効果で評価しているが，定量的な評価はされていない問題がある．本研究ではグラベルパイルの締固め効果に着目し，液状化対策効果発現機構の解明と共に，宅地地盤の設計指針の構築を目的として模型実験を実施した．
グラベルパイルを1本打設し，杭中心から距離が増加するごとの改良効果を面積比による改良率で整理できるか検討した．貫入抵抗比（R/Z）に着目すると，杭中心からの距離の増加に伴い，減少する結果が得られた．また，杭径の異なる杭では，改良率が同じであれば，貫入抵抗比の値はほぼ一致するという結果が得られた．また，相対密度が大きいほど，改良率に伴う貫入抵抗比の増加率は小さくなることが分かった．相対密度が大きくなるとグラベルパイルを打設しても杭周辺の地盤は必ずしも締固まらずに，地表面への抜け上がり等が生じることや，せん断に伴う膨張によって締固まり難いことが考えられる．
次に，格子状に4本グラベルパイルを打設し，格子内部の改良効果について検討した．格子中央点，杭間中央，格子内の3つの測定位置でコーン貫入試験を行い，貫入抵抗比は非常に近い値になるという結果が得られた．また，各測定位置の貫入抵抗値は改良率が同じであれば杭径の違いによらず，ほぼ近い値になっていることが分かった．したがって，格子内部はほぼ均一に締固まっており，どの測定位置でも同程度の改良効果がある．
今後の課題として，本研究では模型地盤において格子状に4本グラベルパイルを打設し，試験を行ったが，実務施工では，多くのグラベルパイルを複数の格子状に打設し試験を行うため，格子の数を増やして実験を行う必要がある．これにより，原位置試験の改良効果の検討の際に，貫入位置を的確に定めることが可能になると考える．また，格子状打設において，グラベルパイルを1本打設するごとに地盤内部にどのような改良効果を与えているかを検討する必要がある．また，本研究において杭の寸法効果は室内試験では影響のないことを確認したが，今後，原位置試験を実施し，模型試験の改良効果と比較検討を実施する計画である．