下に示す河川堤防に対して地盤改良による液状化対策を検討する。レベル2地震動時に、次の3つの地盤改良工法(液状化対策工法)について、耐震性能を満足するような改良仕様を検討し、工法比較を行う。

河川堤防の液状化対策を検討する。検討モデルを下図に示す。水位は地下水位G.L.-2.0m(EL. -2.0m)、外水位EL.+2.5mである。地盤条件は下表に示すとおりで、平均N値5.0、細粒分含有率Fc=18%の砂質地盤である。また、指針に基づき、地盤種別判定を実施しⅡ種地盤と判定した。なお、検討モデル図に示すとおり、対策工は堤防法尻より5mの位置から外側に実施することを条件として諸元を設定する。

入力地震動は指針に基づき次のように求めた。

指針に基づき液状化判定を実施した。これより、As1層が対策工諸元設定用震度およびレベル2地震動に対する液状化層となる。

L2-I、L2-II地震動いずれの場合でも、地震後の堤防高さが外水位+2.50m以下となり、照査目標を満足しない。

サンドコンパクションパイル工法の改良率・改良幅は次のようにして設定した。改良率の設定では、改良率を方法Dによって求めた結果、FL＞1.1を目標とした砂杭の打設間隔□2.1m×2.1m(改良率=8.7%)では、改良幅を広げても、許容沈下量以下となる対策諸元を得られなかった。そのため、FL＞1.2を満足する打設間隔□1.9ｍ×1.9m(改良率=10.6%)を採用した。改良率10.6%とした場合の、改良後の杭間地盤の諸元を以下の表に示す。最小の打設列数と規定された砂杭3列より、改良幅は3.8m（最外縁の杭芯間）とする。改良深度は液状化層下端であるG.L.-10mとした。

対策工諸元設定によって決定した最小改良幅3.8mにおいて変形解析を行った結果、沈下後の堤防高さが照査外水位EL.+2.5mを満足しなかった。そのため、改良諸元の見直しが必要となる。

耐震性能を満足した対策工諸元による変形解析の結果を以下に示す。レベル2-I地震動では改良幅を7.0mに、レベル2-II地震動では改良幅を5.0に広げる事で、地震後の堤防高さが照査外水位EL.+2.5m以上を満足した。

改良諸元見直し後の耐震性能照査結果

詳細な必要改良幅を求めるため、改良幅を変化させ解析を実施した結果、改良幅と沈下量の関係より、必要改良幅は6.9mとなる。

改良工初期諸元の設定方法にしたがって、改良範囲や改良仕様（改良率、格子間隔、設計基準強度）を設定する。それぞれの設定値は次のa）～d）に示すとおり。

検討フローに従い、改良体の内的安定・外的安定を検討した。検討結果は下表に示すとおりで、外的安定、内的安定ともに安定性を満する。

対策諸元の設定において決定した対策工をモデル化した堤防断面において、変形解析を行った結果、沈下後の堤防高が照査外水位以上となる事を確認した。

耐震照査結果

改良工初期諸元の設定方法にしたがって、改良仕様を設定した。

レベル1地震動に対して妥当性の確認を実施した。下表より得られたa/b=0.4とT_d’=7.27を、平均過剰間隙水圧比の最大値とドレーン間隔の関係の図表に適用すると、許容過剰間隙水圧比u_max/σ_v0’＜0.5を満足するため、ドレーンの打設間隔□1.1m×1.1mは妥当となる。
なお、レベル2地震動で同様の計算を実施した場合、設計は不成立となる。そのため、STEP5ではレベル1地震動に対する液状化時の円弧滑り計算を実施し、必要改良幅を決定する。工法比較においては、参考値としてレベル1地震動に対する改良仕様をもとに、工費・施工能率を算定し掲載する。

液状化時の円弧滑り計算により、対策幅は13.2mと決定した。

各工法の検討結果を基に、河川堤防の液状化対策工法の工法比較表を作成した。
以下に示す工法比較の結果、静的締固め砂杭工法（SAVEコンポーザー）が最適工法となる。

※1固化材は特殊土用セメント18,200円/ton（積算資料 2025年1月）、150kg/m³使用と設定（実施工時は別途、配合試験を実施し必要添加量を設定する必要がある）。
※2中詰め材は砂（荒目）5,000円/m³と設定
※3施工機1台を想定して工期を算出。
※4別途、施工前に事前配合試験(試料採取～結果報告2ヶ月程度)が必要となる。