JP2003293355A - 地盤の改良工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】上部から荷重を加えて地盤を改良するプレロー
ド工法と比べて十分に地盤の硬化を図ることができると
ともに、割裂注入による薬液注入工法と比べても確実に
地盤を硬化することができる地盤の改良工法を提供す
る。 【解決手段】地盤の改良方法において、まず、水５を注
入することにより膨らむ袋体１０を地盤１内に配設す
る。次に、配設された袋体１０に水５を注入して前記袋
体１０を膨らませ、膨らんだ袋体１０の圧力によって該
袋体１０周囲の地盤１を加圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤の改良方法に
関し、特に、軟弱地盤を硬化する地盤の改良方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、上部に建物などが構築される、主
に粘性土からなる地盤に対しては、支持力を増加させる
ためや、上部に建物を構築した後の地盤沈下を防止する
等のために、バーチカルドレーン工法とプレロード工法
とを併用した工法や、割裂注入による薬液注入工法等の
工法を用いた地盤の改良が行われている。ここで、バー
チカルドレーン工法とは、砂やボード状の厚紙など吸水
性を有する材料を地盤中に鉛直に延在させ、これら吸水
性材料からなる排水路（ドレーン）を通じて地盤内の水
分を地盤外に排出することで地盤を改良する工法であ
り、プレロード工法とは、入手及び運搬が容易である土
砂等による荷重を地表面に載荷することで地盤を圧密化
して硬化する工法である。これらバーチカルドレーン工
法とプレロード工法とを併用した工法によれば、地盤内
水分をドレーンにより排出しつつ地盤を硬化し、改良す
ることができる。また、割裂注入による薬液注入工法と
は、地盤内に放射状の割裂を生じさせつつ固化性を有す
る薬液を加圧注入することによって、地盤内に生じる割
裂の周囲に圧力を加えて地盤を圧密化するとともに地盤
内の空隙を薬液により固める工法であり、これにより地
盤を改良するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たバーチカルドレーン工法とプレロード工法とを併用し
て地盤を改良する工法では、地表面に載置する単位面積
当たりの荷重を増やすには土砂等を鉛直上方に積み重ね
る必要があるため、荷重の大きさに実用上限界があり、
改良すべき地盤を硬化させるのに必要な荷重を加えるこ
とができず、地盤を十分に硬化できない場合があった。
更に、地表面に積み重ねられた土砂等から荷重を受けた
地盤が沈下し、この改良されるべき地盤に隣接する地盤
がつられて沈下することが考えられる。また、割裂注入
による薬液注入工法を用いて地盤を改良する工法では、
地盤内に生じる割裂が不規則な形状となる結果、地盤内
に加わる圧力にむらが生じてしまい、地盤を確実に圧密
化し十分に硬化することができなかった。更に、この割
裂注入による薬液注入工法においては、地盤内水分の排
出を図りドレーンを設けたとしても、ドレーンが注入さ
れた薬液を吸収してしまい、地盤内水分の排水がなされ
ないため、その分、地盤を圧密化し硬化することがこと
ができなかった。

【０００４】本発明の課題は、上部から荷重を加えて地
盤を改良するプレロード工法と比べて十分に地盤の硬化
を図ることができるとともに、割裂注入による薬液注入
工法と比べても確実に地盤を硬化することができる地盤
の改良工法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、例えば図１〜図５に示すよ
うに、地盤の改良方法において、流体（例えば、水５）
が注入されることにより膨らむ袋体１０を地盤１内に配
設し、地盤１内に配設された袋体１０に流体５を注入し
て前記袋体１０を膨らませ、膨らんだ袋体１０の圧力に
よって該袋体１０周囲の地盤１を加圧することを特徴と
する。

【０００６】請求項１記載の発明によれば、地盤内に配
設された袋体の内部に流体を注入し袋体を膨らませ、膨
らんだ袋体の圧力によって袋体周囲の地盤を加圧するの
で、この加圧により袋体周囲の地盤を圧密化し硬化する
ことができる。また、地盤内の袋体を膨らませることで
地中から地盤を加圧するので、地盤上に土砂などを鉛直
上方に積み重ねて荷重、つまり鉛直下方の圧力を地盤に
加える従来のプレロード工法と比較して、土砂を積み重
ねる必要がない分、地盤に加える圧力の大きさの調整が
容易であり、高い圧力を地盤に加え、十分に地盤の圧密
化を図ることができる。また、膨らんだ袋体周囲の地盤
に対して圧力が加わり、袋体周囲の地盤が圧密化される
のに応じて袋体が膨らむため、圧密化された地盤が沈下
せず、地盤を圧密化しても、圧密化された地盤に隣接す
る周囲の地盤がつられて沈下してしまうことがない。ま
た、袋体を膨らませることによりその周囲の地盤を加圧
するので、袋体内の圧力及び注入した流体の体積を調整
することにより、地盤に加わる圧力及び地盤の圧密化の
程度を管理することが容易である。更に、地盤内に不規
則に生じる割裂の周囲に圧力を加える従来の割裂注入に
よる薬液注入工法とは異なり地盤内に加わる圧力にむら
を生じさせず、膨らんだ袋体によって該袋体が当接する
周囲の地盤をほぼ一様に加圧し、確実に圧密化すること
ができる。

【０００７】請求項２記載の発明は、例えば図１又は図
４に示すように、請求項１記載の地盤の改良方法におい
て、地盤１中で膨らみ周囲の地盤１を加圧した袋体１０
の状態を保持すべく、前記袋体１０内に固化剤２０を注
入して固化させることを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明によれば、地盤中で膨
らみ周囲の地盤を加圧した袋体の状態を保持すべく、袋
体内に固化剤を注入して該固化剤を固化させるので、固
化した固化剤により袋体は膨らんだ状態で保持される、
つまり、袋体周囲の地盤は袋体により加圧され、圧密化
された状態で保持される。従って、改良すべき地盤は硬
化され、硬い地盤として利用されることができる。ここ
で、固化剤は、流動性を有し、かつ時間の経過とともに
固化するものであり、このような固化剤としては、例え
ば、セメントミルク等がある。

【０００９】請求項３記載の発明は、例えば図１〜図５
に示すように、請求項１又は２に記載の地盤の改良方法
において、前記袋体１０は、地盤１内に所定の間隔毎に
複数並べて配設されることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明によれば、袋体は地盤
内に所定の間隔毎に並べて配設されるので、複数配設さ
れた各袋体を膨らませることにより、広範囲の地盤を確
実に圧密化して硬化することができる。また、複数の袋
体を膨らませることにより、１つのみの袋体を膨らませ
る場合よりも多くの箇所で地盤内に圧力を加えることが
できるため、効率良く地盤を硬化して施工期間の短縮を
図ることができる。更に、改良すべき地盤全体を１つの
袋体を用いて硬化する場合と比較して、１つ当たりの袋
体により硬化されるべき地盤の範囲が小さくなる分、袋
体を大きく膨らませる必要がなく、袋体に流体を注入す
る際の圧力を小さくすることができる。

【００１１】請求項４記載の発明は、例えば図１〜図５
に示すように、請求項１から３の何れかに記載の地盤の
改良方法において、膨らんだ前記袋体１０の圧力によっ
て前記袋体１０周囲の地盤１を加圧する前に、地盤１内
に、前記袋体１０に隣接または近接して、地盤１内の水
分を地盤１外に排出する排水路（例えば、ドレーン孔
２）を設けることを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明によれば、膨らんだ袋
体の圧力によって袋体周囲の地盤を加圧する前に、地盤
内に、袋体に隣接または近接して排水路を設けるので、
地盤内に配設された袋体に流体を注入して前記袋体を膨
らませ、膨らんだ袋体によって袋体周囲の地盤を加圧し
た際に、排水路を通じた地盤内の水分の排出が促進され
るため、地盤をいっそう硬化することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明に係る
地盤の改良方法の実施の形態を詳細に説明する。本実施
の形態における地盤の改良方法は、地盤内に鉛直に配設
された可撓性の袋体を膨らませることにより袋体周囲の
地盤を加圧するとともに地盤内の水分を地盤外に排出す
ることによって地盤を圧密化して改良する方法である。
斯かる地盤の改良方法により改良された地盤を図１
（ａ）に示す。

【００１４】図１（ａ）に示す改良された地盤１には、
垂直方向の排水路であるドレーン孔２と、固化性を有す
る固化剤２０が注入され膨らんだ状態に保持されている
袋体１０を内部に有する注入孔３とが設けられている。

【００１５】ドレーン孔２は、その内部を通じて地盤１
内の水分を地盤外に排出するものであり、従来と同様の
バーチカルドレーン工法により形成されているものであ
る。本発明におけるドレーン孔２は、砂やボード状の厚
紙などの吸水性材料からなるとともに、地表面から改良
されるべき軟弱な地盤の下端近傍まで鉛直に形成されて
いる。また、注入孔３の深さ、即ち鉛直方向の長さは、
ドレーン孔２とほぼ等しい長さとなっている。袋体１０
は、内部に固化剤２０が加圧注入され該固化剤２０が固
化することにより膨らんで地盤１を加圧した状態で保持
されている袋状の袋本体１１と、この袋本体１１内部に
固化剤２０等を注入するための注入口１２とを備えてい
る。袋本体１１は、例えばゴム等の伸縮性に優れた材料
によって形成されており、その鉛直方向の長さは、ドレ
ーン孔２及び注入孔３の長さとほぼ等しい長さとなって
いる。注入口１２は、袋本体１１の基端部に設けられて
いる。これらドレーン孔２及び注入孔３は、平面視にお
いて互い違いのマトリックス状に配列されて設けられて
いる。

【００１６】以下、上記のような改良された地盤１を形
成する手順について説明する。まず、図２に示すよう
に、例えばボーリング等の地盤掘削機（図示せず）を用
いて地表面から改良されるべき軟弱な地盤１の下端近傍
まで鉛直下方に掘削を行い複数の掘削孔３０，…を所定
間隔毎に並べて形成する。次いで、図３（ａ）に示すよ
うに、形成されたそれぞれの掘削孔３０の内部に袋体１
０を配設することにより、内部に袋体１０を備える複数
の掘削孔３０，…、即ち複数の注入孔３，…を形成す
る。具体的には、袋体１０の配設は、袋本体１１を掘削
孔３０内に鉛直に延在させるとともに開口部付近に注入
口１２を位置させるように行う。また、上記のように所
定間隔毎に設けられた注入孔３，…とで、平面視におい
て互い違いのマトリックスを形成するように、地盤掘削
機を用いて各注入孔３と近接する地盤内に、注入孔３と
ほぼ同じ深さの掘削孔を設け、この掘削孔内の底部から
上部まで、途切れないように吸水性材料を詰めてドレー
ン孔２，…を形成する。形成されたドレーン孔２は、そ
の内部の吸水性材料が地盤内の水分を吸水することによ
り、地盤内水分を地表面に排出可能となる。

【００１７】次に、図３（ｂ）に示すように、各注入孔
３に挿入された袋体１０の注入口１２から、水５を加圧
注入して袋本体１１を膨らませ、膨らんだ袋本体１１の
圧力によって袋本体１１周囲の注入孔３の内周壁を放射
方向に加圧する。これにより、地盤１内において注入孔
３が拡張されるとともにドレーン孔２からの地盤内水分
の排出が促進され、袋本体１１周囲の地盤１、即ち、注
入孔３周囲の地盤１が圧密化される。なお、上記のよう
に水５を袋体１０内に加圧注入する際には、例えば、袋
体１０内の圧力を管理するバルブと、袋本体１１内部に
水５等を加圧注入するコンプレッサー等とを備える加圧
機械５０を用いることができる。また、本実施の形態に
おいては、複数配設された袋体１０，…の袋本体１１，
…は、同時に膨らませられている。

【００１８】次に、膨らませた袋体１０の袋本体１１が
周囲の地盤１を加圧して圧密化したことを確認した後、
このように地盤１中で膨らみ周囲の地盤１を加圧した袋
体１０の状態を保持すべく、加圧機械５０を用い袋体１
０内に固化剤２０を注入する。具体的には、図１に示す
ように、袋本体１１の内部にセメントミルクなどの固化
剤２０を注入しつつ、この固化剤２０よりも小さい比重
を有しているとともに既に袋本体１１の内部に注入され
ている水５を固化剤２０によって押し上げ、注入口１２
から排出する。これにより、袋本体１１内部に既に注入
されていた水５のほとんど全てが袋本体１１の外部に排
出され、袋本体１１の内部には固化剤２０が充填される
こととなる。このような固化剤２０の注入は、例えば、
水５の加圧注入の後、注入口１２から袋本体１１内部の
底部付近まで注入用の注入パイプ（図示せず）を挿入
し、この注入パイプの先端から行うことができる。な
お、上記のように固化剤２０を袋本体１１内部に注入す
る作業は、注入孔３内周壁の崩落を防ぐため、加圧機械
５０を用いて袋本体１１の内部圧力を管理して、袋本体
１１が膨らんだ状態、即ち地盤１が圧密化されている状
態を維持しつつ行われるのが好ましい。最後に、加圧機
械５０を用いて袋本体１１内部の圧力を管理し、袋本体
１１を膨らんだ状態に保持しつつ固化剤２０を固化させ
る。

【００１９】以上のような地盤の改良方法によれば、地
盤１内に配設された袋体１０の内部に水５を注入し袋体
１０を膨らませ、膨らんだ袋体１０の圧力によって袋体
１０周囲の地盤１を加圧するので、この加圧により袋体
１０周囲の地盤１を圧密化し硬化することができる。ま
た、地盤１内の袋体１０を膨らませることで地中から地
盤１を加圧するので、地盤１に加える圧力の大きさの調
整が容易であり、高い圧力を地盤１に加え、十分に地盤
１の圧密化を図ることができる。また、膨らんだ袋体１
０周囲の地盤１に対して圧力が加わり、袋体１０周囲の
地盤１が圧密化されるのに応じて袋体１０が膨らむた
め、圧密化された地盤１が沈下せず、地盤１を圧密化し
ても、圧密化された地盤１に隣接する周囲の地盤１がつ
られて沈下してしまうことがない。また、袋体１０内の
圧力及び注入した水５の体積を調整することにより、地
盤１に加わる圧力及び地盤１の圧密化の程度を管理する
ことが容易である。また、地盤１に加わる圧力を管理す
ることが容易なため、膨らんだ袋体１０によって、注入
孔３に隣接又は近接して地盤１中に設けられたドレーン
孔２周囲の地盤１に適当な圧力を加え、周囲の地盤１が
加圧されたドレーン孔２を通じて効率良く地盤中水分の
排水を行うことができる。更に、膨らんだ袋体１０によ
って該袋体１０が当接する周囲の地盤１をほぼ一様に加
圧し、確実に圧密化することができる。

【００２０】また、地盤１中で膨らみ周囲の地盤１を加
圧した袋体１０の状態を保持すべく、袋体１０内に固化
剤２０を注入して該固化剤２０を固化させるので、固化
した固化剤２０が袋体１０を膨らんだ状態に保持され
る、つまり、袋体１０周囲の地盤１は、圧密化された状
態で保持される。従って、改良すべき地盤１は硬化さ
れ、硬い地盤として利用されることができる。

【００２１】また、袋体１０，…は地盤１内に所定の間
隔毎に並べて配設されるので、複数配設された各袋体１
０を膨らませることにより、広範囲の地盤１を確実に圧
密化して硬化することができる。また、複数の袋体１
０，…を膨らませることにより、１つのみの袋体１０を
膨らませる場合よりも多くの箇所で地盤１内に圧力を加
えることができるため、効率良く地盤１を硬化して施工
期間の短縮を図ることができる。更に、改良すべき地盤
全体を１つの袋体１０を用いて硬化する場合と比較し
て、１つ当たりの袋体１０により硬化されるべき地盤１
の範囲が小さくなる分、袋体１０を大きく膨らませる必
要がなく、袋体１０に水５を加圧注入する際の圧力を小
さくすることができる。

【００２２】更に、地盤１内に配設された袋体１０に水
５を加圧注入する前に、地盤１内に、袋体１０に隣接ま
たは近接してドレーン孔２を設けるので、地盤１内に配
設された袋体１０に流体を注入して袋体１０を膨らま
せ、膨らんだ袋体１０によって袋体１０周囲の地盤１を
加圧した際に、ドレーン孔２を通じた地盤１内の水分の
排出が促進されるため、地盤１をいっそう硬化すること
ができる。

【００２３】なお、上記実施の形態においては、複数の
ドレーン孔２，…が複数の注入孔３，…とで、平面視に
おいて互い違いのマトリックスを形成するように配置さ
れているものとして説明したが、図４に示すように、複
数のドレーン孔２Ａ（２）が各注入孔３に隣接して地盤
内に設けられることとしても良い。このようにドレーン
孔２Ａが各注入孔３に隣接して設けられた地盤１Ａ
（１）は、図５に示すように、注入孔３を形成するため
の掘削孔３０とドレーン孔２Ａとを隣接させて所定間隔
毎に並べて設ける点以外には、上述の改良された地盤１
を形成する手順と略同様の手順により形成される。但
し、注入孔３とドレーン孔２Ａとを隣接して設けた場合
には、注入孔３内部の袋体１０が膨らむことによって注
入孔３周囲の地盤を加圧した際に、地盤１内においてド
レーン孔２が押圧されて移動する。そのため、ドレーン
孔２Ａの内部に延在する吸水性材料は、ドレーン孔２Ａ
が移動した時に途中で途切れないよう、鋼管等の管内部
に詰められた状態でドレーン孔２Ａの内部に設けられる
ことが好ましい。上記のように注入孔３とドレーン孔２
Ａとを隣接して設ける場合、ドレーン孔２Ａと注入孔３
とを互いに隣接して設けるので、ドレーン孔２Ａと注入
孔３とを設けるに際し地盤掘削機を移動する距離を短く
することができるとともに、ドレーン孔２Ａを設ける作
業と注入孔３を設ける作業とを同時に行うことができる
ため、施工期間を短縮することができる。

【００２４】また、水５を加圧注入して袋体１０を膨ら
ませる前にドレーン孔２及び注入孔３を地盤内に設ける
こととして説明したが、袋体１０の袋本体１１を膨らま
せる前であればドレーン孔２と注入孔３とを設ける順序
は、特に限定されるものではない。また、ドレーン孔
２、注入孔３及び袋体１０の鉛直方向の長さを、地表面
から改良されるべき軟弱な地盤１の下端近傍までの長さ
とほぼ同じ長さであるとして説明したが、これに限ら
ず、地盤１を改良できる限りにおいて、任意の長さとし
ても良い。

【００２５】また、水５を袋体１０に加圧注入すること
で袋本体１１を膨らませることとして説明したが、袋本
体１１を膨らませることができればこれに限らず、空気
や、固化剤２０等の他の流体を加圧注入することによっ
て膨らませることとしても良い。特に、固化剤２０を加
圧注入することにより袋本体１１を膨らませる場合に
は、膨らんだ袋本体１１内で固化剤２０が固化すること
により、袋本体１１は膨らんで周囲の地盤を加圧した状
態に保持されるため、固化しない流体を加圧注入する場
合と異なり、流体の加圧注入の後に固化剤２０を注入す
る必要がない分、施工の手間を省くことができる。ま
た、加圧機械５０を、袋体１０内の圧力を管理するバル
ブと、袋本体１１内部に水５や固化剤２０を加圧注入す
るコンプレッサー等とを備えるものとして説明したが、
これらバルブ及びコンプレッサーを共に備えるものに限
らず、バルブ及びコンプレッサーを別個の機械としても
良い。また、袋本体１１の内部に水５を加圧注入するた
めの機械をコンプレッサーとして説明したが、袋本体１
１を膨らませることができればこれに限らず、油圧ポン
プや水圧ポンプ等、他の機械であっても良い。

【００２６】また、袋体１０への固化材２０の注入に用
いられる注入パイプは、袋体１０の袋本体１１が膨らま
せられた後に注入口１２から挿入されるものとして説明
したが、これに限らず、袋本体１１を膨らませる前に予
め挿入されているものであっても良いし、予め袋体１０
に設けられているものであっても良い。

【００２７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、袋体周囲
の地盤を圧密化し硬化することができる。また、地盤に
加える圧力の大きさの調整が容易であり、高い圧力を地
盤に加え、十分に地盤の圧密化を図ることができる。ま
た、圧密化された地盤が沈下せず、地盤を圧密化して
も、圧密化された地盤に隣接する周囲の地盤がつられて
沈下してしまうことがない。また、地盤に加わる圧力及
び地盤の圧密化の程度を管理することが容易である。更
に、膨らんだ袋体によって該袋体が当接する周囲の地盤
をほぼ一様に加圧し、確実に圧密化することができる。

【００２８】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果が得られるのは勿論のこと、袋体
周囲の地盤が圧密化された状態で保持されるため、改良
すべき地盤は硬化され、硬い地盤として利用されること
ができる。

【００２９】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２に記載の発明と同様の効果が得られるのは勿論のこ
と、広範囲の地盤を確実に圧密化して硬化することがで
きる。また、効率良く地盤を硬化して施工期間の短縮を
図ることができる。更に、袋体に流体を注入する際の圧
力を小さくすることができる。

【００３０】請求項４記載の発明によれば、請求項１か
ら３の何れかに記載の発明と同様の効果が得られるのは
勿論のこと、排水路を通じた地盤内の水分の排出が促進
されるため、地盤をいっそう硬化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施の形態における地盤の改良工
法を用いて改良された地盤を示す図であり、（ａ）は、
改良された地盤の平面図であり、（ｂ）は、縦断面図で
ある。

【図２】本発明に係る実施の形態における地盤の改良工
法の手順を説明するための図であり、（ａ）は、地盤の
平面図であり、（ｂ）は、縦断面図である。

【図３】本発明に係る実施の形態における地盤の改良工
法を説明するための図であり、（ａ）は、地盤内に設け
られた掘削孔に袋体を配設した状態を示す縦断面図であ
り、（ｂ）は、地盤内に配設された袋体を膨らませてい
る状態を示す縦断面図である。

【図４】本発明に係る実施の形態の変形例における地盤
の改良工法を用いて改良された地盤を示す図であり、
（ａ）は、改良された地盤の平面図であり、（ｂ）は、
縦断面図である。

【図５】本発明に係る実施の形態の変形例における地盤
の改良工法の手順を説明するための図であり、（ａ）
は、地盤の平面図であり、（ｂ）は、縦断面図である。

【符号の説明】

１ 地盤 ２ ドレーン孔（排水路） ５ 水 １０ 袋体 ２０ 固化剤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が注入されることにより膨らむ袋体
   を地盤内に配設し、 地盤内に配設された袋体に流体を注入して前記袋体を膨
   らませ、膨らんだ袋体の圧力によって該袋体周囲の地盤
   を加圧することを特徴とする地盤の改良方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の地盤の改良方法におい
   て、 地盤中で膨らみ周囲の地盤を加圧した袋体の状態を保持
   すべく、前記袋体内に固化剤を注入して固化させること
   を特徴とする地盤の改良方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の地盤の改良方法
   において、 前記袋体は、地盤内に所定の間隔毎に複数並べて配設さ
   れることを特徴とする地盤の改良方法。
4. 【請求項４】 請求項１から３の何れかに記載の地盤の
   改良方法において、 膨らんだ前記袋体の圧力によって前記袋体周囲の地盤を
   加圧する前に、地盤内に、前記袋体に隣接または近接し
   て、地盤内の水分を地盤外に排出する排水路を設けるこ
   とを特徴とする地盤の改良方法。