JP2001164561A - 地中構造物の構築工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中壁や構造物の基礎等の地中構造物を、既
成の杭部材等を埋設して一体化した改良土により構築す
るに際して、改良土コラムの強度を均一なものとして構
築できるようにする。 【解決手段】 地中壁１を構築するに際して、地盤の土
に固化材を混入して固化させ、各地層の土質に対する固
化材の混入量を調節しながら行い、コラム５……の長さ
方向での強度が一定となるように構築する。前記コラム
５、５ａ……の改良土が固化する前に鋼製杭８、８ａを
順次埋設し、側面視で鋼製杭の端部が重なるように配置
することで、地中壁を改良度と一体化させた強固なもの
として構築することができる。また、前記鋼製杭を埋設
して構築するコラムは、基礎杭にも適用が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の構築区域
の地下部分を区画したり、構造物を直接支持する地中壁
のような地中構造物の構築方法に関し、特に、地下に深
く掘削して地盤の土と固化材とを混合して形成する地中
構造物に既成の鋼材を埋設して一体化する地中構造物の
構築工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より埋立地や軟弱地盤の上にビルや
道路、その他の構造物を構築する際に、構造物の支持を
行うためや、構造物の構築地盤を区画するための地中壁
を構築したり、構造物の支持を行う基礎を構築すること
が行われている。前記地中壁等の地中構造物は、地上か
ら所定の巾で深い溝を掘削し、鉄筋籠を挿入してからコ
ンクリートを打設し、鉄筋コンクリートの厚い壁を構築
する手段や、地中壁に対応する地盤の土にセメント等の
固化材を混合し、改良土による地中壁を構築する等の手
段も用いられる。また、構造物を支持させるための基礎
としても、前記地中壁と同様な工法により鉄筋コンクリ
ートで構築されることが多くある。前記鉄筋コンクリー
トの地中壁等を構築する方法では、大量の土を除去する
ことが必要となり、排出土の処分に問題が発生する。前
記工法に対して、土と固化材とを混合して構築する改良
土を用いたの地中壁等においては、工事現場から土を大
量に排出させる必要がないという利点がある。

【０００３】前記改良土の地中壁等を構築する場合に
は、回転軸の下部に攪拌翼を設けた装置を用い、前記攪
拌翼により土を攪拌しながらセメントミルク等の固化材
を供給しながら、現場の土と固化材を混合して柱状の改
良土のコラムを構築している。前記地中壁が長いもので
ある場合には、改良土のコラムを密接させながら連続し
て施工することで、任意の長さと厚さを有する改良土に
よる地中壁を構築することができる。また、前記改良土
の地中壁の強度は、施工現場の土に混合する固化材の混
合量や比率等を選択することにより、任意に設定が可能
であり、前記地中壁の内部に鋼材を埋め込んで、改良土
が固化することにより鋼材を一体化させ、より強度の大
きい地中壁を構築することも行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記改良土の地中壁等
の地中構造物を構築するために、従来の方法では、工事
現場の土の平均的な性質と、地中壁に要求される強度と
から、固化材の混合量等が決定されている。また、一般
に土と固化材とを混合して改良土のコラムを構築する場
合には、安全率を比較的大きな値として設定しており、
実際に必要とされる強度に対する固化材の使用量より
も、使用する固化材の量が非常に多くなるという問題が
ある。前記改良土の地中壁等において、前述したような
固化材を無駄に使用することの他に、固化材と土とが良
好な状態で混合されずに、地中壁の一部に弱い部分が生
じたりすることがあり、改良土により構成される地中壁
の信頼性を確保することに難点が発生する場合もある。

【０００５】本発明は、前述したような従来の改良土に
よる地中壁等の地中構造物の問題を解消するもので、地
盤の土の性質や特性に対応させて固化材の混合比率もし
くはコラムの掘削深さに対する固化材の供給量を調整し
て、コラムの高さ方向に均一な強度を有する地中壁等の
を構築する方法と、地中壁等に埋設する鋼材により支持
強度を向上させる地中構造物の構築工法を提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、工事地盤を貫
通させて支持基板にまで達するコラムを密接させて施工
することにより構築する地中壁に関するもので、本発明
の請求項１の発明は、コラムを掘削する土と固化材とを
混合した改良土で構成し、前記掘削するコラムにおいて
は、コラムの強度に対応させた土と固化材との混合比率
のデータを制御装置に設定し、前記設定された強度に対
応する固化材を供給して土と固化材との混合攪拌を行
い、前記地中壁の改良土が固化する前に、コラムの内部
に補強用の鋼材を埋設して固化する改良土と一体化さ
せ、補強鋼材を改良土層の内部に組み合わせた地中壁を
構築することを特徴とする。したがって、前記コラムを
連続させるようにして構築する地中壁においては、地層
の土の性質に応じて固化材の混合比率等を調整すること
により、全体が均一な強度のものを構築できる。そし
て、その壁の内部に任意の間隔で補強用の鋼材を埋設し
て一体化することにより、任意の強さを発揮可能な地中
壁を構築することができる。

【０００７】請求項２の発明は、コラムを掘削する土と
固化材とを混合した改良土で構成し、前記掘削するコラ
ムにおいては、コラムの高さ方向の設計強度に対応させ
て、掘削する地層の土と固化材との混合比率のデータを
制御装置に設定し、前記設定された強度に対応する固化
材を供給して土と固化材との混合攪拌を行い、前記地中
壁の改良土が固化する前に、コラムの内部に補強用の鋼
材を埋設して固化する改良土と一体化させ、補強鋼材を
改良土層の内部に組み合わせた地中壁を構築することを
特徴とする。したがって、高さ方向に均一でない地中壁
を構築する場合にも、容易に対処することが可能であ
る。

【０００８】請求項３の発明は、前記地中壁のコラムを
構築するに際して、工事地盤の地層からあらかじめ採取
した土の試料の各々に対して、固化材の混合比率もしく
はコラムの掘削深さに対応させた固化材の供給量のデー
タを得て制御装置に設定しておき、前記制御装置に設定
された固化材の供給量のデータにしたがって、掘削・攪
拌翼に向けて供給してコラムの強度を設計強度に対応さ
せたものとして構築することを特徴とする。請求項４の
発明は、前記掘削・攪拌翼を設けた施工装置において
は、複数の反対方向に回転する攪拌翼を組み合わせ、前
記攪拌翼に向けてノズルから固化材を供給して、掘削す
る土と固化材とを混合した改良土を形成させることを特
徴とする。したがって、前記掘削した土に固化材を供給
するに際して、あらかじめ設定したデータにもとづいて
供給される固化材のみを用いるので、余分な強度を持つ
部分や、強度不足の部分が形成されることを防止でき、
固化材を有効に使用できる。そして、掘削した土に固化
材を均一に混合させることにより、欠陥のない地中壁や
基礎等の地中構造物を構築することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図示される例にしたがって、本発
明の工法を説明するが、以下に地中壁として説明するコ
ラムは、地中壁の他に、同様に作成される構造物の基礎
等の地中構造物を対象とすることができる。図１に示す
ように、ビルや橋梁、道路等の構造物を構築する際に、
その構造物を支持する基礎と組み合わせて、または構造
物の構築区画を囲んで、地盤の流動化を阻止したりする
ために構築される地中壁１は、地面から地下の硬い地盤
３に達するような深さに形成される。前記地中壁１を構
築するに際しては、あらかじめ工事予定地盤の地層２の
土質を、ボーリングしてサンプルの採取を行い、その採
取された土の性質や土質調査における一般的な調査項目
にしたがった試験を行う。また、前記採取された地層の
土と固化材とを混合した際の強度の試験を行い、地中壁
１に要求される強度を得るためのデータを採取してお
く。

【００１０】例えば、前記図１おいては、工事地盤２の
土質が、軟弱な地層Ａと比較的硬い地層Ｂ、および比較
的弱い地層Ｃとが、硬い地盤３の上に分布している場合
を対象とする場合を想定して説明している。前述したよ
うな地層に対して、地中壁１の各地層に対する強度を一
定の値とするためには、改良土としては、地層Ａに対し
てはＡ１の性質を持たせ、地層Ｂ、Ｃに対してはＢ１、
Ｃ１の改良土の層を構築する必要がある。そして、各改
良土の層においては、掘削して固化材と混合するための
土の性質に対応させて、固化材の混合比率を変化させる
ことで、地中壁１の各地層Ａ〜Ｃに対応させた改良土の
層Ａ１〜Ｃ１を構築する。

【００１１】前述したようにして、硬い地盤３に達する
コラムを構築してから、前記改良土が固化する前に、図
２に示すように、既成の杭部材を打設して前記改良土の
層が固化すると同時に、杭部材をコラムの改良土と一体
化した地中壁１を構築する。前記地中壁１においては、
図３、４に示すように、鋼製杭７、８を杭部材として用
いることができるものであり、前記鋼製杭としては、Ｈ
型鋼やＩ型鋼、ボックス状の本体部の両側に巾の広いフ
ランジを一体に設けた型鋼等を使用することもできる。

【００１２】図３に示す例において、地中壁１を構築す
る際には、所定の径のコラム５、５ａ……を順次打設し
て構築するが、本実施例では、２本のコラムを一度に構
築する装置を用いており、端部のコラム５を略繭状に形
成する。次いで、前記コラム５の端部に食い込ませる状
態で、隣接するコラム５ａ、５ｂ……を順次構築しなが
ら、各コラムの改良土が固化する前に、鋼製杭７をその
コラムの所定の位置に打設して、コラムの改良土が固化
することで、鋼製杭７……を一体化した地中壁１を構築
する。

【００１３】図４に示す例では、２本のコラムに対応す
る巾の広い鋼製杭８、８ａを用いているが、前記鋼材
８、８ａをコラムの内部に打設することにより、鋼製杭
８の中央部の空間にも改良土が入り込んで、周囲の改良
土と同じ性質の改良土が充満される。なお、図４に示す
例では、鋼製杭８に対して組み合わせて配置する鋼製杭
８ａは、一方の杭が他方の杭の側部に突出しているフラ
ンジ部材の間に入り込む状態で、または、側面視で杭の
端部が重なる状態に配置されて、固化する改良土を介し
て一体化されるように構成される。そして、前記鋼製杭
の組み合わせ方法に関しては、地中壁に側圧が付与され
た際に、鋼製杭同士が組み合わせられた状態で側圧に抵
抗できるようにすると良い。また、前記鋼製杭を打設す
る場合には、コラム５、５ａ、５ｂ……を順次形成しな
がら、改良土が固化する前に形状の異なる鋼製杭８、８
ａ……を組み合わせるように打設する手段を用いること
により、隣接するコラムに入り込むようにして構造の異
なる鋼製杭を組み合わせるように配置することができ
る。

【００１４】したがって、前記図４に示すような中空部
を有する鋼製杭８、８ａ……を組み合わせて用いた場合
でも、中空な鋼製杭が中実な杭としての作用を発揮させ
ることができる。前述したように、改良土により構築し
たコラムに対して鋼製杭を埋設して配置する場合には、
前記コラムの強度を鋼製杭により補強することができる
ものであり、図３に示すＨ型鋼を用いた例においても、
前記Ｈ型鋼のフランジが側面視で重なるように密接させ
て配置することも可能である。そして、前述したように
構成することにより、地中壁１に対して側方から付与さ
れる圧力に対抗させることができ、地中壁１の一方の側
を掘削して、構造物を構築した場合には、土留擁壁とし
ての作用を持たせることもできる。

【００１５】前記地中壁１を構造物の支持基礎として用
いる場合には、前記コラム５の内部に埋設した鋼製杭
７、８により、構造物の重量を支持させて、その重量を
硬い地盤３に伝達させる作用を発揮するとともに、コラ
ムの固化した改良土により、細い鋼製杭でも曲がったり
することがないように保持させる作用を発揮できる。な
お、前記図４に示すように、繭型のコラムのくびれ部に
対して、別の装置を用いて掘削と攪拌とを行って、追加
施工部６を構築する場合には、地中壁の厚さに大きな段
差が生じないように構築することが可能であり、その追
加施工部６を形成するためには、以下に示す装置を用い
ることや、別の小型の装置を用いることもできる。

【００１６】前記コラムを構築する施工装置としては、
例えば図５に示すような装置を用いることができるもの
で、前記施工装置１０は施工機１１と供給装置２０とを
組み合わせて構成される。前記施工装置１０は、自走可
能な公知の杭打ち機と同様な装置を用いるもので、施工
機１１に支持される支柱部材１２に沿って上下動可能な
駆動装置１３と、前記駆動装置１３により駆動される軸
部材１４と、その下端部に設けた掘削・混合部１５とか
ら構成される。前記掘削・混合部１５としては、例え
ば、軸部材１４を二重の回転軸部材として構成し、各回
転軸部材に対してそれぞれ攪拌翼を取付けて、各攪拌翼
を逆方向に回転させることにより、土の混合攪拌作用を
良好に行い得るような装置を用いることができる。

【００１７】そして、前記掘削・混合部１５に設けたノ
ズルの部分から固化材の混合液を供給しながら掘削し、
掘削・混合部１５により攪拌作用を行うことで、混合液
と土とを均一に混合した改良土を構築することができ
る。また、前記施工機１１と組み合わせて配置する供給
装置２０では、固化材を収容する固化材サイロ２２と混
合装置２１とを配置し、混合装置２１において固化材サ
イロ２２から供給される固化材と、添加材と水等を混合
してスラリー状の混合液を作成する。前記固化材の混合
液は、供給ポンプ２３により供給ホース２４を介して、
軸部材１４のヘッド部に向けて供給し、掘削する土と混
合して改良土を作成する。

【００１８】前記掘削・混合部１５は、図６に示すよう
に構成することができるもので、軸部材１４の下部に回
転不能な手段を設けた固定部材１４ａを介して、２つの
上部外側攪拌翼１６と下部外側攪拌翼１６ａとを配置
し、前記上部外側攪拌翼１６、下部外側攪拌翼１６ａ
は、回転する枠体の内部に攪拌棒を配置している。前記
上部外側攪拌翼１６、下部外側攪拌翼１６ａの内部で
は、反対方向に回転させる上部内側攪拌翼１７と下部内
側攪拌翼１７ａとを各々配置し、上部外側攪拌翼１６に
対して上部内側攪拌翼１７を組み合わせ、下部外側攪拌
翼１６ａに対して下部内側攪拌翼１７ａを組み合わせ
て、各々の回転部材を逆方向に回転させることにより、
土の攪拌作用を行わせる。前記逆方向に回転させる攪拌
手段に対しては、軸部材１４の軸を二重の管部材により
構成して、各管部材を駆動装置１３により各々逆方向に
駆動することで対応可能である。また、前記攪拌部材の
下部には掘削ヘッド１８と、ノズル１９、１９ａを配置
して、軸部材１４を通って供給される混合液を、前記ノ
ズル１９、１９ａから噴出させる。

【００１９】前述したように構成した駆動装置１５にお
いては、掘削ヘッド１８により地盤中に孔を掘削しなが
ら、ノズル１９、１９ａから混合液を噴出させ、その掘
削した土と固化材とを良く混合攪拌して、スラリー状の
改良土を作成する。なお、前記ノズルから供給する固化
材は、水等と混合した混合液の状態のものを用いること
ができるが、粉状のものを用いる場合には、前記図５の
混合装置２１と供給ポンプ２３においては、空気と粉体
とを混合して供給する機構のものを用いることができ、
ノズル１９、１９ａから粉状の固化材を噴出させて、コ
ラムの土と混合した改良土を作成することも可能であ
る。

【００２０】前述したような構成を有する施工機１１を
用いてコラムを構築する場合には、最初にボーリング等
により土のサンプルを採取し、その土の性質と要求され
るコラムの強度の設計値に対応させて、固化材の混合比
率を決定し、そのデータをパソコンのような制御装置２
５に記憶させておく。前記掘削・混合部１５を用いてコ
ラムを掘削する際に、掘削・混合部１５による掘削深さ
の検知値により得られる工事地盤２の地層の状態に対し
て、制御装置２５に設定しているデータにもとづいた固
化材の供給量を決定し、供給ポンプ２３から供給して掘
削・混合部のノズルから噴出させる混合液の量を自動的
に制御しながら改良土を作成する。したがって、例え
ば、前記図１に示したような地層に対しては、各地層毎
に土の性質に対応させた混合液の供給作用を行って、均
一な強度を有するソイルセメントコラムを作成すること
ができる。そして、改良土のコラムの内部に鋼製杭を埋
設して一体化することにより、強度の大きな地中壁１を
構築することができる。

【００２１】なお、前記実施例においては、施工機によ
り構築するコラム５を、強度が均一なものとして構築す
る場合を説明したが、前記コラム５により構築する地中
壁１においては、地中壁により囲まれた工事地盤の内部
を硬い地盤まで掘削することができる。これに対して、
前記地中壁により囲まれた地盤の上部のみを開削して、
下部の土をそのまま残すような工事を行い、地中壁の下
部の部分では地山の土が区画の外側に流動しないように
押さえる作用を持たせることもある。そのような地中壁
の高さ方向で異なる強度を持たせるという要求に対処さ
せるためには、図１、２に示す改良土のコラムの構築に
際して、コラム中に埋設する鋼製杭は硬い地盤３にまで
達するものとして設けるが、地山を開削する部分のみを
強度の大きい改良土で構築し、下部の開削しない部分で
は、強度の小さい改良土により構成することもできる。
そして、そのような強度が高さ方向で異なるコラムに対
しては、制御装置にそのデータを入力しておくことによ
り、要求される強度を有する地中壁等を容易に構築する
ことが可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明の工法においては、コラムを連続
させるようにして構築する地中壁や改良土に鋼製杭を配
置して構築する基礎のような地中構造物において、地層
の土の性質に応じて固化材の混合比率等を調整すること
により、全体が均一な強度のものを構築できる。そし
て、その壁の内部に任意の間隔で補強用の鋼材を埋設し
て一体化することにより、任意の強さを発揮可能な地中
壁を構築できる。さらに、高さ方向に均一でない地中壁
を構築する場合にも、容易に対処が可能である。前記効
果に加えて、工事地盤の地層からあらかじめ採取した土
の試料の各々に対して、固化材の混合比率等のデータを
得て制御装置に設定しておき、前記制御装置に設定され
た固化材の供給量を、掘削・攪拌翼に向けて供給する手
段を用いるので、余分な強度を持つ部分や、強度不足の
部分が形成されることを防止でき、固化材を有効に使用
できる。また、掘削した土に固化材を均一に混合させる
ことにより、欠陥のない地中壁を構築することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 構築する地中壁の説明図である。

【図２】 コラムに鋼製杭を埋設した状態の説明図であ
る。

【図３】 地中壁の平面図である。

【図４】 地中壁の別の構成の平面図である。

【図５】 施工装置の構成を示す説明図である。

【図６】 掘削・混合部の構成の説明図である。

【符号の説明】

１ 地中壁、 ２ 工事地盤、 ３ 硬い地盤、
５ コラム、６ 追加施工部、 ７・８ 鋼製
杭、 １０ 施工装置、１１ 施工機、 １２
支柱部材、 １３ 駆動装置、１４ 軸部材、 １
５ 掘削・混合部、 １６・１７ 攪拌翼、１８
掘削ヘッド、 １９ ノズル、 ２０ 供給装
置、２１ 混合装置、 ２２ 固化材サイロ、 ２
３ 供給ポンプ、２４ 制御装置、 ２５ 制御
装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 忠重 東京都大田区南蒲田２−16−２ 利根地下 技術株式会社内 (72)発明者 陳 明 東京都大田区南蒲田２−16−２ 利根地下 技術株式会社内 Ｆターム(参考） 2D049 EA08 GA17 GC11 GE03 GE05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工事地盤を貫通させて支持基板にまで達
   するコラムを密接させて施工することにより構築する地
   中壁において、 前記コラムを掘削する土と固化材とを混合した改良土で
   構成し、 前記掘削するコラムにおいては、コラムの強度に対応さ
   せた土と固化材との混合比率のデータを制御装置に設定
   し、前記設定された強度に対応する固化材を供給して土
   と固化材との混合攪拌を行い、 前記地中壁の改良土が固化する前に、コラムの内部に補
   強用の鋼材を埋設して固化する改良土と一体化させ、 補強鋼材を改良土層の内部に組み合わせた地中壁を構築
   することを特徴とする地中構造物の構築工法。
2. 【請求項２】 工事地盤を貫通させて支持基板にまで達
   するコラムを密接させて施工することにより構築する地
   中壁において、 前記コラムを掘削する土と固化材とを混合した改良土で
   構成し、 前記掘削するコラムにおいては、コラムの高さ方向の設
   計強度に対応させて、掘削する地層の土と固化材との混
   合比率のデータを制御装置に設定し、前記設定された強
   度に対応する固化材を供給して土と固化材との混合攪拌
   を行い、 前記地中壁の改良土が固化する前に、コラムの内部に補
   強用の鋼材を埋設して固化する改良土と一体化させ、 補強鋼材を改良土層の内部に組み合わせた地中壁を構築
   することを特徴とする地中構造物の構築工法。
3. 【請求項３】 前記地中壁のコラムを構築するに際し
   て、工事地盤の地層からあらかじめ採取した土の試料の
   各々に対して、固化材の混合比率もしくはコラムの掘削
   深さに対応させた固化材の供給量のデータを得て制御装
   置に設定しておき、 前記制御装置に設定された固化材の供給量のデータにし
   たがって、掘削・攪拌翼に向けて供給してコラムの強度
   を設計強度に対応させたものとして構築することを特徴
   とする請求項１または２に記載の地中構造物の構築工
   法。
4. 【請求項４】 前記掘削・攪拌翼を設けた施工装置にお
   いては、複数の反対方向に回転する攪拌翼を組み合わ
   せ、前記攪拌翼に向けてノズルから固化材を供給して、
   掘削する土と固化材とを混合した改良土を形成させるこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の地
   中構造物の構築工法。