JP2002309574A - 地盤補強体用スペーサ付き芯材及びその設置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地山や盛土地盤に、地盤の崩壊を防止するた
めの補強体を構築する際に削孔される孔の中心と、孔中
に挿入される芯材の中心との偏心を回避する。 【解決手段】 地山、もしくは盛土地盤を削孔し、孔１
内に充填材２を充填すると共に、芯材３を挿入して構築
される補強体５に使用される芯材３の軸方向に間隔を隔
てて配置される全スペーサ４をその中心に対して同一側
へ偏心させて芯材３に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は地山や盛土地盤の
崩壊防止の目的で構築される補強体に使用されるスペー
サ付き芯材、及びその設置方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】地山や
盛土地盤の地中にソイルセメントやセメントミルクによ
る補強体を構築し、補強体の周面摩擦力により地盤の滑
り等による崩壊を防止する場合、補強体中には地中に作
用する引き抜き力に対する抵抗力を確保し、補強体の周
面摩擦力を発揮させる上で、引張力に抵抗する芯材が挿
入される。

【０００３】補強体が地盤の攪拌・混合により構築され
る場合は補強体の構築開始時から固化材液が注入される
ことと、掘削ロッドを利用して芯材を挿入できることか
ら、ソイルセメントの硬化と共に芯材を補強体の中心に
配置することができるが、この方法は掘削ロッド回りに
突設される掘削攪拌翼の長さを半径とする径の補強体を
構築するため、砂礫層、玉石や障害物を含む土層に対応
することが難しく、対象地盤が砂質土や粘性土等のよう
に硬質でない地盤に限られている。

【０００４】硬質地盤に対しては先端にビットを有する
外管に回転力と打撃力を与えながら地山を削孔するロー
タリーパーカッションドリル工法により補強体の構築が
行われる。

【０００５】この方法では削孔しながら芯材が挿入され
るか、または削孔し、孔内にセメントミルク等の充填材
を充填した後に芯材が挿入されるが、いずれの場合も充
填材は孔内の掘削土を排除した後に充填されることか
ら、硬化前の充填材中に芯材が放置されるため、芯材を
補強体の中心に位置させるには、芯材に孔壁との間の距
離を一定に保つためのスペーサを取り付ける必要があ
る。

【０００６】芯材の挿入時には孔内に孔壁保護のための
外管が挿入されているため、スペーサの径は外管の内径
以下である必要があるが、外管は芯材挿入後、充填材の
硬化前に引き抜かれることから、スペーサの外周が孔壁
に接触するまで芯材が沈下する可能性がある。

【０００７】その場合、最終的には外管の内周と孔壁と
の間の距離の分だけ芯材の中心が孔の中心より偏心する
ため、芯材が引張力を負担するときに補強体に曲げモー
メントを作用させる不都合が生ずる。また同一断面にお
ける芯材周辺の付着強度が変化するため、付着破壊が小
さな荷重段階で発生する問題もある。

【０００８】削孔深度が深く、外管と芯材を継ぎ足しな
がら挿入する場合には外管の継手部の内径がその他の部
分より小さくなることに伴い、スペーサの径が継手部の
内径より小さくなるため、継ぎ足しをしない場合より外
管引き抜き後の芯材の沈下量が大きくなり、芯材の偏心
量が一層大きくなる。

【０００９】この発明は上記背景より、地山や盛土地盤
に補強体を構築する場合に孔の中心との偏心を回避でき
る芯材とその設置方法を提案するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では芯材の軸方向
に間隔を隔てて配置される全スペーサをその中心に対し
て同一側へ偏心させて芯材に取り付けることにより、ス
ペーサの径等の大きさに関係なく、孔の底面側の孔壁か
ら芯材の中心までの距離を一定に保ち、外管引き抜き後
の孔の中心に対する芯材の偏心を回避する。

【００１１】芯材は外管引き抜き後、硬化前の充填材中
でスペーサが孔の底面側の孔壁に接触するまで沈下する
が、予め底面側の孔壁から孔の中心までの距離がスペー
サのいずれかの縁から、スペーサに挿通する芯材の中心
までの距離となるように、スペーサの中心から芯材の中
心までの偏心距離が設定されていれば、芯材の全長に亘
って芯材の中心を孔の中心に位置させることができ、ス
ペーサが孔壁に接触することによる、孔の中心に対する
芯材の偏心が回避される。

【００１２】具体的には請求項２に記載のようにスペー
サに挿通する芯材の中心と、芯材の中心からスペーサの
最も遠い縁との間の距離を、削孔する外管の外径の１／
２程度にすれば、芯材の中心から最も遠いスペーサの縁
を下に向けることで、外管の管厚の大きさや継手部の有
無、または継手部の内径に関係なく、すなわちスペーサ
の大きさに関係なく、芯材の中心から最も遠いスペーサ
の縁が孔の底面に接触したときに芯材の中心が孔の中心
に一致することになるため、芯材の向きを修正すること
により芯材の中心を確実に孔の中心に位置させることが
できる。

【００１３】芯材は外管の引き抜きに伴い、全スペーサ
が孔壁に接触したとき、芯材の中心がスペーサの中心よ
り偏心していることで、硬化前の充填材中では芯材がス
ペーサの中心より下側に位置する状態で安定しようと
し、必ずしも芯材の中心が孔の中心に一致した状態にな
らない可能性があるため、最終的には芯材の向きの修正
が必要となることもある。

【００１４】芯材の向きの修正に当たっては、請求項３
に記載のように芯材の地表面側の端部に、スペーサの中
心と芯材の中心との関係を示す印を付けることにより、
具体的には請求項４に記載のようにスペーサの中心に対
する偏心の向き、もしくはスペーサの中心の向きを示す
印を付けておくことで、充填材の硬化前に芯材を回転さ
せる際に印を手掛かりとして芯材の向きを修正すること
ができるため、芯材の中心を正確に孔の中心に位置させ
ることができる。

【００１５】印が例えばスペーサの中心に対する偏心の
向きを示す場合、その向きが孔の中心から芯材の中心を
向くため、印を上に向けたときに芯材の中心から最も遠
いスペーサの縁が下を向くことになり、結果として芯材
の中心を孔の中心に位置させることができる。

【００１６】芯材の削孔内への挿入は請求項５に記載の
ように地山、もしくは盛土地盤を削孔して孔内の掘削土
を排除し、孔内に充填材を充填した後に行われる場合
と、請求項６に記載のように、先端にビットを有する外
管により削孔しながら、外管と共に行われる場合があ
り、後者の場合は芯材の挿入後に、孔内の掘削土を排除
し、孔内に充填材を充填することが行われる。

【００１７】いずれの方法も、硬質地盤に対しては請求
項７に記載のように先端にビットを有する外管に回転、
または回転と打撃を与えながら削孔が行われる。

【００１８】また芯材の偏心を回避するために、請求項
８に記載のように充填材中での芯材の定着に先立ち、芯
材を回転させて芯材の中心を孔の中心に位置させること
が行われる。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明は図１，図２に示すよう
に地山、もしくは盛土地盤を削孔し、孔１内に充填材２
を充填すると共に、芯材３を挿入して構築される補強体
５に使用されるスペーサ４付きの芯材３である。

【００２０】図１は外管６により孔壁を保護したまま、
外管６内に充填材２を充填し、芯材３を挿入した状態
を、図２は外管６を引き抜き、芯材３の向きを修正した
状態を示す。図１，図２中、一点鎖線は孔１の中心を示
す。

【００２１】スペーサ４は芯材３の軸方向に間隔を隔て
て複数箇所配置され、全スペーサ４はその中心に対して
同一側へ偏心した状態で芯材に取り付けられる。

【００２２】スペーサ４は外管６の内部に挿入できる大
きさを持ち、スペーサ４の中心よりいずれかの側に寄っ
た位置に芯材３が挿通する挿通孔4aが形成される。図
１，図２に示すように外管６を継ぎ足しながら挿入する
場合、スペーサ４は図３に示すように外管６，６の継手
部6aと衝突しない程度の大きさになる。スペーサ４はそ
の挿通孔4aに芯材３が挿通することにより芯材３に取り
付けられる。図３は芯材３を挿入するときの外管６とス
ペーサ４の大きさの関係を示している。

【００２３】スペーサ４は図２，図４に示すように最終
的に芯材３の中心が実質的に孔１の中心に一致したとき
に下に位置する縁が孔１の底面に接触した状態で充填材
２中に埋設されるため、孔１の底面に接触し得る縁を持
てばスペーサ４の形状は問われず、芯材３の孔１内への
挿入時に充填材２から抵抗を受けにくい形状をしていれ
ばよい。図３，図４では部分的に切り欠いた円形状に形
成しているが、外形は必ずしも円形である必要はない。
図４は外管６を引き抜き、芯材３の向きを修正した後の
孔１とスペーサ４の位置関係を示している。

【００２４】スペーサ４が円形状の場合、図４に示すよ
うに芯材３の向きの修正により芯材３の中心を孔１の中
心に正確に一致させる上では、芯材３の中心である挿通
孔4aの中心と、その中心から最も遠い縁との間の距離d₁
が外管６の外径Ｄの１／２程度の大きさに設定される
（d₁＝１／２Ｄ）。例えば外管６の外径が 170mmの場
合、d₁＝85mmとなる。外管６の外径Ｄは実質的に孔１の
径に等しい。

【００２５】孔１の径は厳密には外管６の先端に取り付
けられるビット6bの外径となり、外管６の本体の外径Ｄ
より数mm程度大きいが、ビット6bの外径と本体の外径Ｄ
との差は僅かで、許容される誤差の範囲内にあるため、
実質上は外管６の外径Ｄと孔１の径を同一と見なすこと
ができる。

【００２６】d₁＝１／２Ｄであれば、スペーサ４の径ｄ
に関係なく、すなわち外管６の内径や継手部6aがある場
合の継手部6aの内径D₁に関係なく、挿通孔4aの中心から
最も遠い縁が孔１の底面に接触したときに芯材３の中心
が孔１の中心に一致するため、芯材３の向きの修正によ
り正確に芯材３の中心を孔１の中心に位置させることが
できる。このときの挿通孔4aの中心の、スペーサ４の中
心からの偏心距離はd₁−１／２ｄであり、例えばｄ＝ 1
30mmであれば、偏心距離は20mmとなる。

【００２７】図３に示すようにスペーサ４が円形状の場
合で、外管６が継ぎ足される場合、スペーサ４の径ｄは
継手部6aの内径D₁より小さくなり、D₁＝ 140mmのとき、
ｄ＝130mm程度となる。

【００２８】この場合、外管６が引き抜かれたとき、外
管６が継ぎ足されない場合よりスペーサ４の径ｄが小さ
くなる分、スペーサ４の回りの空隙が大きくなるため、
充填材２が硬化する前の孔１内でスペーサ４が転がり易
く、芯材３の中心が定まりにくいが、上記の通り、d₁＝
１／２Ｄであれば、芯材３の中心を孔１の中心に一致さ
せる上で継手部6aの内径D₁は関係しないため、この場合
も芯材３の向きの修正により芯材３の中心を孔１の中心
に位置させることができる。

【００２９】芯材３の挿入から外管６の引き抜きまでの
間、流動性を有している充填材２の内部では、芯材３が
スペーサ４の中心より偏心していることで、図３に示す
ように芯材３がスペーサ４の中心より下側に位置する状
態で安定しようとするが、芯材３の地表面側の端部に、
スペーサ４の中心に対する偏心の向き、あるいは逆に芯
材３から見たスペーサ４の中心の向きを示す印3aを付け
ておくことで、芯材３の中心を孔１の中心に一致させる
際に、芯材３の回転による芯材３の向きの修正を容易に
行うことができる。

【００３０】図３，図４では芯材３の端面にスペーサ４
の中心の向きを示す印3aを付けているが、地表面側に突
出している芯材３の端部の周面や端面のいずれかの部分
に、スペーサ４の中心と芯材３の中心との相対的な位置
関係を示す印3aが付けられていればよい。

【００３１】図示の場合、矢印の向きが挿通孔4aの中心
から最も遠い縁を向くため、矢印を下に向けることによ
り芯材３の中心を孔１の中心に一致させることができ
る。図１の状態からは地表面側に突出している芯材３の
端部をスパナ等で把持し、芯材３を回転させることによ
り図２の状態に修正される。この作業は充填材２が未だ
固まらない内であればよいため、外管６を撤去する前の
段階で行われる他、外管６を撤去した後にも行われる。

【００３２】外管６による削孔の方法は図５，図６に示
すような外管６と内管７からなる二重管による方法と、
外管６のみを用いる単管による方法があり、それぞれの
方法に付き、芯材３の挿入を外管６の掘進と共に挿入す
る方法と充填材２の充填後に挿入する方法がある。

【００３３】図５，図６により二重管に回転と打撃を与
えながら、地山や盛土地盤を削孔する補強体５の施工方
法を説明する。二重管は孔壁保護のための外管６と削孔
後の孔１内の土砂を排出し、孔１内を洗浄するための内
管７からなり、それぞれの先端にビット6b，7aが接続さ
れる。

【００３４】削孔は図５−，に示すように外管６と
内管７にパーカッションドリル８により打撃力を与えな
がら、回転させ、同時にクリーニングスイベル９を通じ
て内管７内に水を供給し、掘削土砂を排出することによ
り行われる。，に示すように掘進が完了したところ
で、孔１内の洗浄が行われ、洗浄終了後、外管６を残し
て内管７が引き抜かれる。

【００３５】内管７の引き抜き後、に示すように外管
６内に注入ホース10を挿入し、孔１内の先端付近からセ
メントミルク等の充填材２を注入し、充填材２が外管６
の口元まで充填された後、図６−に示すようにスペー
サ４付きの芯材３が挿入される。図５−の工程では充
填材２の注入時に外管６の口元を密閉し、圧力を加えて
充填材２を注入することもある。

【００３６】図６−に示すように芯材３の先端が孔１
の先端に到達した後、に示すように外管６が引き抜か
れ、に示すように注入ホース10を通じて外管６の体積
分の充填材２が追加充填され、更にに示すように口元
に、セメントミルク等の充填材２より強度の高いモルタ
ル等の充填材11が充填される。

【００３７】芯材３は全長の周面とスペーサ４の付着力
によって硬化した充填材２に定着され、芯材３に作用す
る引張力は芯材３の全長に分散して負担されるため、芯
材３の先端は孔１の先端部に到達していれば足りる。

【００３８】図５，図６では外管６と内管７を用いた二
重管方式で芯材３を挿入する方法を示したが、外管６に
内管７の機能を兼ね備えさせることにより、外管６のみ
を用いる単管方式においても同様に芯材３を挿入するこ
とができる。

【００３９】

【発明の効果】芯材の軸方向に間隔を隔てて配置される
全スペーサをその中心に対して同一側へ偏心させて芯材
に取り付けるため、スペーサの大きさに関係なく、孔の
底面側の孔壁から芯材の中心までの距離を一定に保つこ
とができ、外管引き抜き後の孔の中心に対する芯材の偏
心を回避することができる。

【００４０】請求項２ではスペーサに挿通する芯材の中
心と、芯材の中心からスペーサの最も遠い縁との間の距
離を、削孔する外管の外径の１／２程度にするため、芯
材の中心から最も遠いスペーサの縁を下に向けることに
より芯材の中心を確実に孔の中心に位置させることがで
きる。

【００４１】請求項３，４では芯材の地表面側の端部
に、スペーサの中心と芯材の中心との関係を示す印を付
けることで、芯材の向きを修正する際の手掛かりを持た
せるため、芯材の中心を正確に孔の中心に位置させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】外管により孔壁を保護したまま、外管内に充填
材を充填し、芯材を挿入した状態を示した断面図であ
る。

【図２】外管を引き抜き、芯材の向きを修正した状態を
示した断面図である。

【図３】芯材挿入時の様子を示した図１のｘ−ｘ線端面
図である。

【図４】外管引き抜き後の様子を示した図２のｙ−ｙ線
端面図である。

【図５】〜は補強体の施工手順例を示した断面図で
ある。

【図６】〜は図５の後の施工手順例を示した断面図
である。

【符号の説明】

１……孔、２……充填材、３……芯材、3a……印、４…
…スペーサ、4a……挿通孔、５……補強体、６……外
管、6a……継手部、6b……ビット、７……内管、7a……
ビット、８……パーカッションドリル、９……クリーニ
ングスイベル、10……注入ホース、11……充填材。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地山、もしくは盛土地盤を削孔し、孔内
   に充填材を充填すると共に、芯材を挿入して構築される
   補強体に使用されるスペーサ付きの芯材であり、芯材の
   軸方向に間隔を隔てて配置される全スペーサはその中心
   に対して同一側へ偏心して芯材に取り付けられている地
   盤補強体用スペーサ付き芯材。
2. 【請求項２】 芯材はスペーサに挿通しており、スペー
   サに挿通する芯材の中心と、芯材の中心からスペーサの
   最も遠い縁との間の距離は、削孔する外管の外径の１／
   ２程度である請求項１記載の地盤補強体用スペーサ付き
   芯材。
3. 【請求項３】 芯材の地表面側の端部に、スペーサの中
   心と芯材の中心との関係を示す印が付けられている請求
   項１、もしくは請求項２記載の地盤補強体用スペーサ付
   き芯材。
4. 【請求項４】 印はスペーサの中心に対する偏心の向
   き、もしくはスペーサの中心の向きを示している請求項
   ３記載の地盤補強体用スペーサ付き芯材。
5. 【請求項５】 地山、もしくは盛土地盤を削孔して孔内
   の掘削土を排除し、孔内に充填材を充填した後、充填材
   中に請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の芯材を挿
   入し、芯材を充填材中に定着させる地盤補強体用スペー
   サ付き芯材の設置方法。
6. 【請求項６】 地山、もしくは盛土地盤を先端にビット
   を有する外管により削孔しながら、外管に装着された請
   求項１乃至請求項４のいずれかに記載の芯材を孔中に挿
   入し、孔内の掘削土を排除した後、孔内に充填材を充填
   し、芯材を充填材中に定着させる地盤補強体用スペーサ
   付き芯材の設置方法。
7. 【請求項７】 先端にビットを有する外管を回転させな
   がら削孔を行う請求項５、もしくは請求項６記載の地盤
   補強体用スペーサ付き芯材の設置方法。
8. 【請求項８】 充填材中での芯材の定着に先立ち、芯材
   を回転させて芯材の中心を孔の中心に位置させる請求項
   ５乃至請求項７のいずれかに記載の地盤補強体用スペー
   サ付き芯材の設置方法。