JP2000328551A - 混合攪拌による地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な改良効果を確保することにより、経済
的な設計を可能にすること。 【解決手段】 地盤改良工法では、低強度発現層１８が
改良区域に存在する際に、深層混合処理工法により改良
体２０を造成する前に、低強度発現層１８に、強度発現
核物質となる砂，モルタル，スラグ，砕石,セメント,石
灰などを少なくとも１つ以上含む土質改良材２２を投入
する。土質改良材２２を投入する場合には、地盤１０中
に掘削孔２６が掘削形成される。掘削孔２６が粘性土層
１６まで形成されると、掘削孔１６内に土質改良材２２
が投入される。土質改良材２２は、関東ローム層１４お
よび粘性土層１６が存在する深度の部分だけに投入す
る。そして、所定量の土質改良材２２が掘削孔２６所定
の位置に投入されると、深層混合処理工法が実施され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、深層混合処理工
法などの混合攪拌による地盤の改良工法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤の改良方法には，種々の工法が
開発され，実用に供用されている。このような地盤改良
の一種として、セメントや石灰などの固化材を改良対象
地盤に供給し、原位置で攪拌翼などにより、地盤と固化
材とを機械的に混合攪拌して、軟弱土を固化させて、地
盤中に柱状,壁状,格子状などの改良体を造成する深層混
合処理工法が知られている。

【０００３】このような地盤改良工法において、地盤中
に造成される改良体の強度特性は、現地盤の土質性状に
大きく依存することも知られている。

【０００４】ところで、地盤改良工法が改良対象とする
地盤の構造は、深度方向に同一土層から構成されている
ことは非常に稀れで、一般には、異なる土質の層が、深
度方向に複数存在し、例えば、砂層,シルト層,粘土層,
礫層などからなる互層地盤が殆どである。

【０００５】しかしながら、このような互層地盤とセメ
ント系固化材とを混合攪拌して、地盤中に改良体を造成
する際には、以下に説明する技術的な課題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、互層地盤
は、性状の異なる土質が存在しているので、深層混合処
理工法では、深度方向に均一な強度を有する改良体を造
成することが難しく、特に、関東ローム,粘性土,有機質
土が存在していると、高圧噴射攪拌工法に比べて、１/
５〜１/１０程度の強度しか発現されず、十分な改良効
果が得られないという問題があった。

【０００７】また、このような状況においては、設計強
度を強度発現の小さい層に設定せざるを得ないため、高
価な固化材の投入量を増加するなどして、強度発現の小
さな層での強度増加を図る対策を行っていたが、固化材
の投入量,経済性などに問題があり、合理的な設計にな
っていなかった。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、従
来低強度の改良効果しか確保できなかった地層に対し
て、十分な改良効果を確保することにより、合理的かつ
経済的な設計が可能になる混合攪拌による地盤改良工法
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、現地盤とセメント系固化材とを混合攪拌
して、地盤中に前記現地盤を前記固化材で固化させて、
柱状,壁状,格子状,ブロック状などの改良体を造成する
地盤改良工法において、関東ローム層,粘性土層,有機質
土などの低強度発現層が存在する際に、前記現地盤とセ
メント系固化材とを混合攪拌する前に、前記低強度発現
層に、強度発現核物質となる砂，モルタル，スラグ，砕
石,セメント,石灰などを少なくとも１つ以上含む土質改
良材を投入するようにした。このように構成した混合攪
拌による地盤改良工法によれば、現地盤とセメント系固
化材とを混合攪拌する前に、低強度発現層に、強度発現
核物質となる砂，モルタル，スラグ，砕石,セメント,石
灰などを少なくとも１つ以上含む土質改良材を投入する
ので、この投入後に現地盤とセメント系固化材とを混合
攪拌して、改良体を造成すると、低強度発現層の強度を
土質改良材により強化することができる。この場合の土
質改良材の投入量は、現地より採取した低強度発現層の
土質資料を用いて、物理試験(粒度試験など)を実施し、
その結果に基づいて、必要とする強度に合わせて、強度
発現核物質の種類の選択および置換率を決定すればよ
い。前記強度発現核物質は、予め前記低強度発現層に到
達するように掘削孔を掘削形成し、この掘削孔内に投入
することができる。この構成によれば、地盤改良に先立
って、土質調査を実施して土質柱状図を求めておくと、
掘削孔を低強度発現層に到達するように形成することに
より、確実に低強度発現層の強度改善を行うことができ
る。掘削孔を形成する際には、自立性の低い地盤(粘性
の小さいシルトや粘土)の場合には、ケーシングを有す
る掘削機械を用いて、ケーシングを低強度発現層まで貫
入させ、土質改良材をケーシング内に投入した後に、ケ
ーシングを引き抜けばよい。また、ケーシングに替え
て、水を掘削孔内に充填しながら掘削することもでき
る。一方、自立性の高い地盤の場合には、ケーシングや
水を用いることなく、掘削孔を低強度発現層に到達する
ように形成することができる。前記掘削孔は、前記現地
盤とセメント系固化材とを混合攪拌する地盤改良領域よ
りも小径に形成することができる。この構成によれば、
現地盤とセメント系固化材とを混合攪拌することによ
り、必要な量の強度発現核物質を低強度発現層に含ませ
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１か
ら図３は、本発明にかかる混合攪拌による地盤改良工法
の一実施例を示している。

【００１１】同図に示した地盤改良工法は、本発明を深
層混合処理工法に適用した場合を例示している。深層混
合処理工法により地盤１０の改良を行う際には、地盤改
良に先立って、土質調査が実施され、この土質調査の結
果から図1に示すような、土質柱図が作成される。

【００１２】図1に示した土質柱図では、地表側から深
度が深くなるに従って、礫,砂層１２、関東ローム層１
４、礫,砂層１２、粘性土層１６がこの順に存在してい
て、この土質柱図においては、関東ローム層１４と粘性
土層１６とが低強度発現層１８となっている。

【００１３】本発明の地盤改良工法では、このような低
強度発現層１８が改良区域に存在する際に、深層混合処
理工法により改良体２０を造成する前に、低強度発現層
１８に、強度発現核物質となる砂，モルタル，スラグ，
砕石などを少なくとも１つ以上含む土質改良材２２を投
入する。

【００１４】この土質改良材２２を投入する場合には、
図２に示すようなオーガ掘削機２４を用いて、地盤１０
中に掘削孔２６が掘削形成される。図２に示した掘削機
２４は、オーガスクリュー２４ａが外周に設けられたオ
ーガロッド２４ｂを有している。

【００１５】オーガロッド２４ｂは、回転駆動部２４ｃ
を介して、リーダ２４ｄに上下移動自在に支持されてい
て、オーガロッド２４ｂを回転駆動しながら、下方に移
動することにより、円筒状の掘削孔２６が地盤１０中に
形成される。

【００１６】本実施例の場合には、掘削孔２６は、図１
に示すように、低強度発現層１８に含まれている下方側
の粘性土層１６に到達する深度まで掘削形成される。

【００１７】この場合の掘削孔２６の直径Ｄは、後述す
る深層混合処理工法による地盤改良領域の幅Ｌ(本実施
例の場合には、改良体２０の幅に同じ)よりも小径にな
っている。

【００１８】掘削孔２６が粘性土層１６まで形成される
と、掘削孔１６内に土質改良材２２が投入される。土質
改良材２２は、強度発現核物質となる砂，モルタル，ス
ラグ，砕石,セメント,石灰などを少なくとも１つ以上含
むものであって、これらの核物質を複数種組合せること
もできる。

【００１９】本実施例の場合には、低強度発現層１８に
含まれている関東ローム層１４および粘性土層１６が存
在する深度の部分だけに土質改良材２２を投入するばよ
い。

【００２０】この場合、低強度発現層１８以外の部分に
は、掘削した土砂をそのまま埋め戻してもよいし、経済
的な問題がなければ、掘削孔２６の全長に渡って、土質
改良材２２を充填してもよい。

【００２１】掘削孔２６を形成する際には、例えば、自
立性の低い地盤(粘性の小さいシルトや粘土)の場合に
は、ケーシングを有する掘削機械を用いて、ケーシング
を低強度発現層１８まで貫入させ、土質改良材２２をケ
ーシング内に投入した後に、ケーシングを引き抜けばよ
い。

【００２２】また、ケーシングに替えて、水を掘削孔２
６内に充填しながら掘削することもできる。一方、自立
性の高い地盤の場合には、ケーシングや水を用いること
なく、掘削孔２６を低強度発現層１８に到達するように
形成することができる。

【００２３】土質改良材２２の投入量は、現地より採取
した低強度発現層１８の土質資料を用いて、物理試験
(粒度試験など)を実施し、その結果に基づいて、必要と
する強度に合わせて、強度発現核物質の種類の選択およ
び置換率を決定すればよい。

【００２４】決定され置換率を確保するためには、例え
ば、掘削孔２６の断面積(直径Ｄ)と、地盤改良領域の断
面積(幅Ｌ、本実施例の場合には、改良体２０の幅に同
じ)との比率が、置換率と一致するようにすれば、比較
的簡単に確保することができる。

【００２５】なお、土質改良材２２の強度発現核物質と
してモルタルを用いる場合には、モルタル中に硬化遅延
材を混入しておき、改良体２０の造成用の混合攪拌が始
まるまでは、硬化を遅らせる必要がある。

【００２６】そして、所定量の土質改良材２２が掘削孔
２６所定の位置に投入されると、図３に示す深層混合処
理工法が実施される。同図に示した深層混合処理工法
は、先端側に攪拌混合翼２８が設けられた攪拌軸３０を
備えた改良機３２が用いられる。

【００２７】攪拌軸３０は、リーダ３４に上下移動自在
に支持される駆動機構部３６に装着されているととも
に、内部にセメント系固化材の供給通路が設けられてい
る。改良体２０を造成する際には、まず、図３(Ａ)に示
すように、攪拌軸３０の位置決めが行われる。

【００２８】この攪拌軸３０の位置決めの際には、本実
施例の場合には、既に土質改良材２２を投入するための
掘削孔２６が形成されているので、この掘削孔２６の中
心と攪拌軸３０の軸心とが一致するようにすれば、簡単
かつ正確に位置決めが行われる。

【００２９】なお、掘削孔２６と地盤改良領域との関係
は、本実施例のように必ずしも同心上に設ける必要はな
く、たとえば、地盤改良領域内において、その軸心を中
心にして、例えば、３個の掘削孔２６を１２０度間隔で
設けるようにしてもよい。

【００３０】つまり、本発明では、例えば、掘削孔２６
と地盤改良領域との間の断面積の比が所定値に確保され
るのであれば、掘削孔２６の数に制限はなく、小径の掘
削孔２６を複数設けてもよい。

【００３１】攪拌軸３０が位置決めされ、その鉛直度が
確認されると、攪拌軸３０を回転させながら、攪拌軸３
０を改良深度（本実施例の場合には、図１に示した土質
柱状図において、粘性土層１６よりも深い位置に設定さ
れる）まで地盤１０中に貫入させる(図３(Ｂ)参照)。こ
の攪拌軸３０の貫入の際には、固化材は、噴射させない
が、圧縮空気を攪拌混合翼２８から噴射させて、噴射口
の詰まりを防ぐ。そして、攪拌軸３０が改良深度まで到
達すると、攪拌軸３０の貫入を終了させて、引き抜き始
める(図３(Ｃ),(D)参照)。この攪拌軸３０の引き抜きの
際には、攪拌混合翼２８を回転させながら、地盤１０中
にセメント系の固化材を噴射し、現地盤と固化材とを混
合攪拌して、現地盤を固化させて、改良体２０を形成す
る(図３(Ｄ)参照)。

【００３２】この場合の改良体２０の幅Ｌは、掘削孔２
６の直径Ｄよりも大きくなっており、攪拌混合翼２８を
回転させながら、地盤１０中にセメント系の固化材を噴
射させつつ攪拌軸３０を引き抜く操作が終了すると、図
３(Ｅ)に示すように、地盤１０中に柱状の改良体２０が
形成される。

【００３３】なお、深層混合処理工法には、攪拌軸３０
の貫入時に固化材を噴射するタイプと、引き上げ時に噴
射するタイプとがあり、本実施例では、後者を例示した
が、前者のタイプであっても何ら問題はない。

【００３４】以上の改良体２０の形成過程において、本
実施例の場合には、現地盤とセメント系改良材とを混合
攪拌する前に、掘削孔２６を形成して、この掘削孔２６
内に、強度発現核物質となる砂，モルタル，スラグ，砕
石,セメント,石灰などを少なくとも１つ以上含む土質改
良材２２を投入して、この土質改良材２２が関東ローム
層１４および粘性土層１６のそれぞれの深度に対応する
ようにしている。

【００３５】このため、深層混合処理工法により現地盤
とセメント系固化材とを混合攪拌して、改良体２０を造
成すると、関東ローム層１４および粘性土層１６からな
る低強度発現層１８内には、投入量に応じた土質改良材
２２が含まれており、この土質改良材２２により低強度
発現層１８の強度を強化することができる。

【００３６】以上のようにして、従来高強度の地盤改良
効果が得られなかった低強度発現層１８に対して、土質
改良材２２を投入することにより、その粒度分布や土質
成分を改変すると同時に、投入するセメント系固化材の
量を土層毎に調整することにより、改良体２０全長に亘
ってほぼ均一な高強度のものが得られる。

【００３７】従って、例えば、砂質土層などの強度発現
の大きな層に照準を合せた、改良強度の設定が可能にな
り、経済性の面で優位な地盤改良を行うことができる。

【００３８】以下に示した表は、本発明の作用効果を確
認するために行った試験の結果を示している。この試験
では、低強度発現層として、表に示す粒度分布の関東ロ
ームを用い、このロームに対して、強度発現核物質とし
て砂を用い、この砂の置換率を０．３〜０．６として、
固化材で硬化させたときの、各試料の４週間経過後の一
軸圧縮強度を測定した。

【００３９】なお、固化材には、普通ポルトランドセメ
ントを用い、１m³当たり４００ｋｇ使用した。

【００４０】

【表】

この試験の結果から明らかなように、置換率を３０〜６
０％とすると、砂の置換率が０の場合に対して、４週強
度で４〜６倍の一軸圧縮強度が得られることが判った。

【００４１】なお、上記実施例では、地盤１０中に柱状
の改良体２０を造成する場合を例示したが、本発明の実
施は、これに限定されることはなく、壁状，格子状,,ブ
ロック状の改良体を造成する際にも適用することができ
る。

【００４２】また、上記実施例では、礫,砂層１２、関
東ローム層１４、礫,砂層１２、粘性土層１６が存在す
る互層地盤を改良する場合を例示したが、本発明の実施
はこれに限定されることはなく、関東ローム層１４ない
しは粘性土層１６からなる単一性状の土層においても適
用することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる混合攪拌による地盤改良工法によれば、
粘性土層や関東ローム層,有機質土層などのように、高
強度の地盤改良効果が得られなかった低強度発現層に対
して、土質改良材を投入することにより、その粒度分布
や土質成分を改変して、改良体を造成するので、改良体
全長に亘ってほぼ均一な高強度の改良効果が得られる。

【００４４】このため、例えば、砂質土層などの強度発
現の大きな層に照準を合せた、改良強度の設定が可能に
なり、経済性の面でも優位な地盤改良が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる混合攪拌による地盤改良工法の
一実施例を示す施工初期の土層説明図である。

【図２】図１の工程において掘削孔を形成する掘削機の
一例を示す説明図である。

【図３】図１の工程に引き続いて行われる工程の説明図
である。

【符号の説明】 １０ 地盤 １２ 礫,砂層 １４ 関東ローム層 １６ 粘性土層 １８ 低強度発現層 ２０ 改良体 ２２ 土質改良材 ２４ オーガ掘削機 ２６ 掘削孔 ３２ 改良機

フロントページの続き (72)発明者 猪野 宣長 東京都港区港南２丁目15番２号 株式会社 大林組本社内 (72)発明者 松尾 龍之 東京都清瀬市下清戸４−640 株式会社大 林組技術研究所内 Ｆターム(参考） 2D040 AB05 AB06 AC00 AC04 BA02 BA06 BA07 BA08 BC01 BD02 BD03 BD05 BD06 CA01 CA03 CA04 CA09 DB07 EA21

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現地盤とセメント系固化材とを混合攪拌
   して、地盤中に前記現地盤を前記固化材で固化させて、
   柱状,壁状,格子状,ブロック状などの改良体を造成する
   地盤改良工法において、 関東ローム層,粘性土層,有機質土などの低強度発現層が
   存在する際に、前記現地盤とセメント系固化材とを混合
   攪拌する前に、前記低強度発現層に、強度発現核物質と
   なる砂，モルタル，スラグ，砕石,セメント,石灰などを
   少なくとも１つ以上含む土質改良材を投入することを特
   徴とする混合攪拌による地盤改良工法。
2. 【請求項２】 前記強度発現核物質は、予め前記低強度
   発現層に到達するように掘削孔を掘削形成し、この掘削
   孔内に投入することを特徴とする混合攪拌による地盤改
   良工法。
3. 【請求項３】 前記掘削孔は、前記現地盤とセメント系
   固化材とを混合攪拌する領域よりも小径に形成すること
   を特徴とする請求項１または２記載の混合攪拌による地
   盤改良工法。