JP2009030338A

JP2009030338A - 軟弱地盤の地耐力増強工法

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Publication number: JP2009030338A
Application number: JP2007195348A
Authority: JP
Inventors: Shusuke Ito; 秀介伊東
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】木造二階建て住宅、軽量鉄骨構造体等の比較的小規模の構造物の施工地盤の地耐力を増強する軟弱地盤の地耐力増強工法を提供する。
【解決手段】掘削・攪拌ドリル１により、施工現場を逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層９とし、然る後、該粉粒状の攪拌土壌層９上面に、粉体状、またはミルク状地盤改良固化材６を圧送注入して、前記螺旋状掘削・攪拌ドリル１を掘進することなく、現位置において回転させることにより、前記粉粒状の攪拌土壌層９と前記地盤改良固化材６とを充分に混合・攪拌して、混練土壌層とした後、前記掘削・攪拌ドリル１を逆回転させて、前記混練土壌層を現位置に残置したまま、該掘削・攪拌ドリル１を抜き去り、前記現位置に残置された混練土壌層を固化せしめて逆円錐形状杭１０を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば木造二階建て住宅、軽量鉄骨構造体等の比較的小規模の構造物の施工地盤の地耐力を増強する軟弱地盤の地耐力増強工法に関するものである。

従来、例えば木造二階建て住宅、軽量鉄骨構造体等の比較的小規模の構造物の施工地盤が軟弱な場合、軟弱地盤に固化ミルク等の薬液を注入したり、あるいはコンクリートパイルを打込む抗打設工法により、施工地盤の地耐力を増強せしめていた。

また、軟弱地盤の地耐力増強工法に関して過去の特許文献を遡及検索すると、下記の特許文献１に記載のものが公知である。

特公平５−７５８４９号公報

前記従来の方法では、いずれも施工現場への搬入機材が多く、従ってコストが高くなるという課題があり、また施工時に騒音が発生し、騒音公害を起こすという課題があった。

また、前記特許文献１に記載のものでは、コアチューブを遠心回動させて、逆円錐形状孔を形成するものであるが、如何に軟弱地盤であっても、掘削用の突起の全くない柱状のコアチューブの外周面で地盤内周壁面を圧接しても、迅速に逆円錐形状孔を形成することができないという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決すべくなされたもので、施工現場への搬入機材が少なく、且つ地盤内周壁面に圧接することなく、掘削・攪拌ドリルにより、施工現場を逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とし、然る後、該粉粒状の攪拌土壌層上面に、粉体状、またはミルク状地盤改良固化材を圧送注入して、前記螺旋状掘削・攪拌ドリルを掘進することなく、現位置において回転させることにより、前記粉粒状の攪拌土壌層と前記地盤改良固化材とを充分に混合・攪拌して、混練土壌層とした後、前記掘削・攪拌ドリルを逆回転させて、前記混練土壌層を現位置に残置したまま、該掘削・攪拌ドリルを抜き去り、前記現位置に残置された混練土壌層を固化せしめて逆円錐形状杭を形成する一方、該逆円錐形状杭上に基礎を構築して、軟弱地盤の地耐力を増強させることができる軟弱地盤の地耐力増強工法を提供しようとするものである。

本発明は、先端に穿孔刃を備えると共に、外周に上方へ行くに従い、漸次径大になるよう形成された螺旋状掘削・攪拌刃を備えて形成された掘削・攪拌ドリルの先端の穿孔刃を施工地盤上に着地させて、該掘削・攪拌ドリルを回転させて掘進して行くことにより、前記螺旋状掘削・攪拌刃により、地中を所定深度まで逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とする第１工程と、前記逆円錐形状の攪拌土壌層上面に、粉体状、またはミルク状地盤改良固化材を圧送注入し、然る後、前記掘削・攪拌ドリルを掘進することなく、現位置において回転させることにより、前記攪拌土壌層と前記地盤改良固化材とを充分に混合・攪拌して、混練土壌層とした後、前記掘削・攪拌ドリルを逆回転させて、前記混練土壌層を現位置に残置したまま、該掘削・攪拌ドリルを抜き去り、前記現位置に残置された混練土壌層を固化せしめて、逆円錐形状杭を形成する第２工程とにより軟弱地盤の地耐力を増強するという手段、または、
先端に穿孔刃を備えると共に、外周に上方へ行くに従い、長さが長くなる掘削・攪拌翼を、間隔を有して複数段に亘って突設して形成された掘削・攪拌ドリルの先端の穿孔刃を施工地盤上に着地させて、該掘削・攪拌ドリルを回転させて掘進して行くことにより、前記螺旋状掘削・攪拌翼により、地中を所定深度まで階段状の逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とする第１工程と、前記逆円錐形状の攪拌土壌層上面に、粉体状、またはミルク状地盤改良固化材を圧送注入し、然る後、前記掘削・攪拌ドリルを掘進することなく、現位置において回転させることにより、前記粉粒状の攪拌土壌層と前記地盤改良固化材とを充分に混合・攪拌して、混練土壌層とした後、前記掘削・攪拌ドリルを逆回転させて、前記混練土壌層を現位置に残置したまま、該掘削・攪拌ドリルを抜き去り、前記現位置に残置された混練土壌層を固化せしめて、逆円錐形状杭を形成する第２工程とにより軟弱地盤の地耐力を増強するという手段、
のいずれかを採用することにより、上記課題を解決した。

本発明工法は、従来の薬液注入、抗打設工法のように大型の施工機材を必要とすることなく、全て施工現場において作業ができるので、極めて施工費用が安く、また作業が迅速に行え、安全で然も近隣に及ぼす騒音公害等のない理想的な工法であり、更に、本発明工法によれば、極めて簡単に逆円錐形状をした攪拌土壌層を形成することができると共に、該攪拌土壌層上面に、粉体状、またはミルク状地盤改良固化材を圧送注入し、混合攪拌して混練土壌層とし、然る後、該混練土壌層を固化して得られた逆円錐形状杭によって、垂直荷重はフリクションの大なる周囲土壌へ分散伝達されるので、基礎杭としては極めて優れ、特に本発明工法は比較的小規模の構造物の施工に際して有利である。

本発明の実施例１による軟弱地盤の地耐力増強工法は、例えば、木造二階建て住宅、あるいは一般土留雍壁、水路等の軽量鉄骨構造体等のような、その荷重が平米当たり小さい（２〜６トン位）、比較的小規模な構造物の施工に当たり、その施工現場の地耐力が不足している場合、地耐力を増強せしめるために、外観上全体的に略逆円錐形状をなした螺旋状掘削・攪拌刃を備えた掘削・攪拌ドリルにより、施工現場を逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とし、然る後、該粉粒状の攪拌土壌層上面に、粉体状、またはミルク状地盤改良固化材を圧送注入して、前記螺旋状掘削・攪拌ドリルを掘進することなく、現位置において回転させることにより、前記粉粒状の攪拌土壌層と、前記地盤改良固化材とを充分に混合・攪拌して、混練土壌層とした後、前記掘削・攪拌ドリルを逆回転させて、前記混練土壌層を現位置に残置したまま、該掘削・攪拌ドリルを抜き去り、前記現位置に残置された混練土壌層を固化せしめて逆円錐形状杭を形成する一方、該逆円錐形状杭上に基礎を構築して、軟弱地盤の地耐力を増強させるものである。以下、本発明の実施例１の軟弱地盤の地耐力増強工法を、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。

本発明の実施例１の軟弱地盤の地耐力増強工法において使用する機材は、施工現場を掘削・攪拌して逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とする掘削・攪拌手段Ａと、粉体状、またはミルク状地盤改良固化材を、前記攪拌土壌層上面に圧送注入する固化材注入手段Ｂである。

前記掘削・攪拌手段Ａの好ましい一例を図面に基づいて詳細に説明すると、掘削・攪拌手段Ａは、掘削・攪拌ドリル１の先端に穿孔刃２を備えると共に、外周に上方へ行くに従い漸次径大になるよう形成された螺旋状掘削・攪拌刃３が周設されて、該螺旋状掘削・攪拌刃３は外観上全体的に略逆円錐形状をなし、モーター等の回転機構４に連結され、前記掘削・攪拌ドリル１を回転させて、施工地盤を掘進して行くことができると共に、掘進することなく現位置において回転することもできるよう形成されている。

また、固化材注入手段Ｂは、ミキサー５で混練された粉体状、またはミルク状地盤改良固化材６を圧送機７に送り、該圧送機７により該地盤改良固化材６を圧送する圧送ホース８とにより構成されている。

前記好ましい例の掘削・攪拌手段Ａおよび固化材注入手段Ｂを用いた、本発明の実施例１による軟弱地盤の地耐力増強工法を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の実施例１による軟弱地盤の地耐力増強工法の第１工程は、施工現場の地耐力の不足している地盤を、掘削・攪拌手段Ａにより逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とする工程である。

すなわち、施工現場において予め決められている場所に、回転機構４を、例えば、ユニック車等の保持手段（図示せず）に保持して、掘削・攪拌ドリル１の上端を回転機構４に連結し、そして該掘削・攪拌ドリル１の先端の穿孔刃２を施工地盤上に着地させ、前記回転機構４を作動させることにより、その回転力を掘削・攪拌ドリル１に伝達して、穿孔刃２および螺旋状掘削・攪拌刃３を回転させ、徐々に掘削・攪拌ドリル１を掘進しながら地中に没入させて行くと、前記螺旋状掘削・攪拌刃３は上方へ行くに従い、漸次径大な逆円錐形状に形成されているため、前記掘削・攪拌ドリル１が地中に回転没入して行くと同時に、該地中を逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層９とする。そして、前記攪拌土壌層９を予め決められた所定深度まで形成して回転機構４を停止させる（図１）。

本発明の実施例１による軟弱地盤の地耐力増強工法の第２工程は、前記第１工程により形成された逆円錐形状の攪拌土壌層９上面に、固化材注入手段Ｂにより粉体状、またはミルク状地盤改良固化材６を圧送注入する工程である。すなわち、前記逆円錐形状の攪拌土壌層９上面に圧送機７に連結された圧送ホース８を臨ませて、該圧送ホース８からミキサー５で混練された前記地盤改良固化材６を前記逆円錐形状の攪拌土壌層９内に圧送注入し、然る後、前記螺旋状掘削・攪拌ドリル１を掘進することなく、現位置において回転させることにより（図２）、前記粉粒状の攪拌土壌層９と、前記地盤改良固化材６とを充分に混合・攪拌して、混練土壌層とした後、前記掘削・攪拌ドリル１を逆回転させて、前記混練土壌層を現位置に残置したまま、該掘削・攪拌ドリル１を抜き去り、前記現位置に残置された混練土壌層を固化せしめて逆円錐形状杭１０を形成する（図３）。

そして、前記地盤改良固化材６と混練された攪拌土壌層９が固化して逆円錐形状杭１０が形成された後、該逆円錐形状杭１０上に基礎１１を構築することにより、軟弱地盤を改良された逆円錐形状杭１０と一体に基礎１１が構築されるので、強固な構築物が得られるのである（図４）。

而して、前記基礎１１上の構築物は、その重量が垂直荷重として地層に伝達されるので、その垂直荷重を真下方向のみに伝達するのではなく、全方位的に分散伝達することが基礎杭としては優れている。そして、本発明の実施例１による軟弱地盤の地耐力増強工法は、荷重を全方位的に分散伝達するため、先ず第１工程で上方へ行くに従い漸次径大に形成された螺旋状掘削・攪拌刃３を用いて土壌を掘削・攪拌して、逆円錐形状の攪拌土壌層９を形成し、然る後、前記逆円錐形状の攪拌土壌層９内に、地盤改良固化材６を圧送注入して行くことにより、前記攪拌土壌層９および該地盤改良固化材６の重量が前記攪拌土壌層９の周囲土壌の全周面にかかって圧着し、周囲土壌を強化する。これにより、周囲土壌に及ぼす土の締付け（フリクション）力を増大せしめることが可能となる。

なお、前記逆円錐形状の攪拌土壌層９の一例としては、深さ２〜３ｍの場合、底部直径は１０〜１５ｃｍで、上部直径は３０〜４０ｃｍとすることが好ましい。

また、前記逆円錐形状の攪拌土壌層９内に地盤改良固化材６が圧送注入されて、該攪拌土壌層９が固化することにより形成された逆円錐形状杭１０上に、建築物の基礎１１を設置すると、図４に示すように、基礎１１より逆円錐形状杭１０に下方の荷重ａがかかり、逆に逆円錐形状杭１０からは上方への反力ｂが生じ、また逆円錐形状杭１０の下端部から下方土壌へ荷重ｃがかかると、下方土壌からは上方への反力ｄが生じ、更に、逆円錐形状杭１０の円周のテーパー面１０ａから周囲土壌に対して、前記テーパー面１０ａと直角に夫々荷重ｅがかかると、周囲土壌から逆円錐形状杭１０方向に反力ｆが生じ、荷重が一側に片寄らず、全方位的に分散伝達されるので、基礎杭としては極めて優れ、特に本発明工法は、比較的小規模の構造物の施工に際して有利である。

本発明の実施例２による軟弱地盤の地耐力増強工法を、図５〜図８に基づいて説明する。実施例１と共通する符号はそのまま使用して説明する。

本発明の実施例２による軟弱地盤の地耐力増強工法は、例えば、例えば木造二階建て住宅、あるいは一般土留雍壁、水路等の軽量鉄骨構造体等のような、その荷重が平米当たり小さい（２〜６トン位）、比較的小規模な構造物の施工に当たり、その施工現場の地耐力が不足している場合、地耐力を増強させるために、外周に上方へ行くに従い長さが長くなる掘削・攪拌翼を間隔を有して複数段に亘って備えた外観上全体的に略逆三角形状をなした掘削・攪拌ドリルにより、施工現場を階段状の逆円錐形状に掘削・攪拌して、該階段状の逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とし、然る後、該攪拌土壌層上面に、粉体状、またはミルク状地盤改良固化材を圧送注入して、前記掘削・攪拌ドリルを掘進することなく、現位置において回転させることにより、前記粉粒状の攪拌土壌層と前記地盤改良固化材とを充分に混合・攪拌して、混練土壌層とした後、前記掘削・攪拌ドリルを逆回転させて、混練土壌層を現位置に残置したまま、該掘削・攪拌ドリルを抜き去り、前記現位置に残置された混練土壌層を固化せしめて逆円錐形状杭を形成する一方、該逆円錐形状杭上に基礎を構築して、軟弱地盤の地耐力を増強させるものである。

本発明の実施例２の軟弱地盤の地耐力増強工法において使用する機材は、施工現場を掘削・攪拌して逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とする掘削・攪拌手段Ａと、前記攪拌土壌層上面に粉体状、またはミルク状地盤改良固化材を圧送注入する固化材注入手段Ｂである。

前記掘削・攪拌手段Ａの好ましい一例を図面に基づいて詳細に説明すると、掘削・攪拌手段Ａは、掘削・攪拌ドリル３１の先端に穿孔刃３２を備えると共に、前記掘削・攪拌ドリル３１の外周に上方へ行くに従い、長さが長くなる掘削・攪拌翼３３が、間隔を有して複数段に亘って水平に突設されて、該掘削・攪拌翼３３は外観上全体的に略逆三角形状をなし、モーターなどの回転機構４に連結され、前記掘削・攪拌ドリル３１を回転させて、施工地盤を掘進して行くことができると共に、掘進することなく現位置において回転することもできるよう形成されている。

また、固化材注入手段Ｂは、ミキサー５で混練された粉体状、またはミルク状地盤改良固化材６を圧送機７に送り、該圧送機７により地盤改良固化材６を圧送注入する圧送ホース８とにより構成されている。

前記好ましい例の掘削・攪拌手段Ａおよび固化材注入手段Ｂを用いた本発明の実施例２による軟弱地盤の地耐力増強工法を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の実施例２による軟弱地盤の地耐力増強工法の第１工程は、施工現場の地耐力の不足している地盤を、掘削・攪拌手段Ａにより階段状の逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とする工程である。

すなわち、施工現場において予め決められている場所に、回転機構４を、例えば、ユニック車等の保持手段（図示せず）に保持して、掘削・攪拌ドリル３１の上端を回転機構４に連結し、そして該掘削・攪拌ドリル３１の先端の穿孔刃３２を施工地盤上に着地させ、前記回転機構４を作動させることにより、その回転力を掘削・攪拌ドリル３１に伝達して、穿孔刃３２および掘削・攪拌翼３３を回転させ、徐々に掘削・攪拌ドリル３１を掘進しながら地中に没入させて行くと、前記掘削・攪拌翼３３は上方へ行くに従い長さが長くなると共に、間隔を有して複数段に亘って水平に突設され、外観上全体的に略逆三角形状に形成されているため、前記掘削・攪拌ドリル３１が地中に回転没入して行くと同時に、該地中を階段状の逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層３４とする。そして、前記攪拌土壌層３４を予め決められた所要深度まで形成して回転機構４を停止させる（図５）。

本発明の実施例２による軟弱地盤の地耐力増強工法の第２工程は、前記第１工程により形成された階段状の逆円錐形状をした攪拌土壌層３４上面に、固化材注入手段Ｂにより粉体状、またはミルク状地盤改良固化材６を圧送注入して逆円錐形状杭３５を形成する工程である。すなわち、前記逆円錐形状の攪拌土壌層３４上面に圧送機７に連結された圧送ホース８を臨ませて、該圧送ホース８からミキサー５で混練された前記地盤改良固化材６を前記逆円錐形状の攪拌土壌層３４上に圧送注入して、前記螺旋状掘削・攪拌ドリル３１を掘進することなく、現位置において回転させることにより（図６）、前記粉粒状の攪拌土壌層３４と前記地盤改良固化材６とを充分に混合・攪拌して、混練土壌層とした後、前記掘削・攪拌ドリル３１を逆回転させて、前記混練土壌層を現位置に残置したまま、該掘削・攪拌ドリル３１を抜き去り、前記現位置に残置された混練土壌層を固化せしめて、階段状の逆円錐形状杭３５を形成する（図７）。

そして、前記地盤改良固化材６と混練された攪拌土壌層３４が固化して、階段状の逆円錐形状杭３５が形成された後、該逆円錐形状杭３５上に基礎１１を構築することにより、軟弱地盤を改良された逆円錐形状杭３５と一体に基礎１１が構築されるので、強固な構築物が得られるのである（図８）。

而して、前記基礎１１上の構築物は、その重量が垂直荷重として地層に伝達されるので、その垂直荷重を真下方向のみに伝達するのではなく、全方位的に分散伝達することが基礎杭としては優れている。そして、本発明の実施例２による軟弱地盤の地耐力増強工法は、荷重を全方位的に分散伝達するため、先ず第１工程で全体的に略逆三角形状をなした掘削・攪拌翼３３を用いて土壌を掘削・攪拌して、逆円錐形状の攪拌土壌層３４を形成し、然る後、前記逆円錐形状の攪拌土壌層３４内に、地盤改良固化材６を圧送注入して行くことにより、前記攪拌土壌層３４および該地盤改良固化材６の重量が前記攪拌土壌層３４の周囲土壌の全周面にかかって圧着し、周囲土壌を強化する。これにより、周囲土壌に及ぼす土の締付け（フリクション）力を増大せしめることが可能となる。そして、その他の作用・効果は実施例１と同一であるので、説明を省略する。

本発明の実施例１の軟弱地盤の地耐力増強工法の第１工程において、逆円錐形状に掘削・攪拌して、攪拌土壌層とする状態を示す縦断面図である。同第１工程において、逆円錐形状の攪拌土壌層内に地盤改良固化材を圧送注入して、掘削・攪拌ドリルを現位置において回転させている状態を示す縦断面図である。同第２工程において、攪拌土壌層から掘削・攪拌ドリルを抜き去っている状態を示す縦断面図である。本発明の実施例１の軟弱地盤の地耐力増強工法において、第２工程が完了し、逆円錐形状杭を形成した状態、並びに荷重と反力の関係を示す縦断面図である。本発明の実施例２の軟弱地盤の地耐力増強工法の第１工程において、逆円錐形状に掘削・攪拌して、攪拌土壌層とする状態を示す縦断面図である。同第２工程において、逆円錐形状の攪拌土壌層内に地盤改良固化材を圧送注入して、掘削・攪拌ドリルを現位置において回転させている状態を示す縦断面図である。同第２工程において、攪拌土壌層から掘削・攪拌ドリルを抜き去っている状態を示す縦断面図である。本発明の実施例２の軟弱地盤の地耐力増強工法において、第２工程が完了し、逆円錐形状杭を形成した状態を示す縦断面図である。

符号の説明

Ａ掘削・攪拌手段
Ｂ固化材注入手段
１掘削・攪拌ドリル
２穿孔刃
３螺旋状掘削・攪拌刃
４回転機構
５ミキサー
６地盤改良固化材
７圧送機
８圧送ホース
９攪拌土壌層
１０逆円錐形状杭
１１基礎
３１掘削・攪拌ドリル
３２穿孔刃
３３掘削・攪拌翼
３４攪拌土壌層
３５逆円錐形状杭

Claims

先端に穿孔刃を備えると共に、外周に上方へ行くに従い、漸次径大になるよう形成された螺旋状掘削・攪拌刃を備えて形成された掘削・攪拌ドリルの先端の穿孔刃を施工地盤上に着地させて、該掘削・攪拌ドリルを回転させて掘進して行くことにより、前記螺旋状掘削・攪拌刃により、地中を所定深度まで逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とする第１工程と、
前記逆円錐形状の攪拌土壌層上面に、粉体状、またはミルク状地盤改良固化材を圧送注入し、然る後、前記掘削・攪拌ドリルを掘進することなく、現位置において回転させることにより、前記攪拌土壌層と前記地盤改良固化材とを充分に混合・攪拌して、混練土壌層とした後、前記掘削・攪拌ドリルを逆回転させて、前記混練土壌層を現位置に残置したまま、該掘削・攪拌ドリルを抜き去り、前記現位置に残置された混練土壌層を固化せしめて、逆円錐形状杭を形成する第２工程とより成ることを特徴とする軟弱地盤の地耐力増強工法。
先端に穿孔刃を備えると共に、外周に上方へ行くに従い、長さが長くなる掘削・攪拌翼を、間隔を有して複数段に亘って突設して形成された掘削・攪拌ドリルの先端の穿孔刃を施工地盤上に着地させて、該掘削・攪拌ドリルを回転させて掘進して行くことにより、前記螺旋状掘削・攪拌翼により、地中を所定深度まで階段状の逆円錐形状に掘削・攪拌して、該逆円錐形状部分を粉粒状の攪拌土壌層とする第１工程と、
前記逆円錐形状の攪拌土壌層上面に、粉体状、またはミルク状地盤改良固化材を圧送注入し、然る後、前記掘削・攪拌ドリルを掘進することなく、現位置において回転させることにより、前記粉粒状の攪拌土壌層と前記地盤改良固化材とを充分に混合・攪拌して、混練土壌層とした後、前記掘削・攪拌ドリルを逆回転させて、前記混練土壌層を現位置に残置したまま、該掘削・攪拌ドリルを抜き去り、前記現位置に残置された混練土壌層を固化せしめて、逆円錐形状杭を形成する第２工程とより成ることを特徴とする軟弱地盤の地耐力増強工法。