JP2009249826A - 地盤補強方法、地盤補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤に形成された孔内に挿入された袋体内にグラウトを充填することにより、地盤を補強する方法において、地盤が不安定な状態になることがないようにする。
【解決手段】地盤１００に孔１２０を形成するとともに、形成した孔１２０内にセメント・ベントナイト溶液６０を充填しておき、孔１２０内に延びるように袋体２０を配置し、袋体２０内にグラウト３０を充填する。
【選択図】図７

Description

本発明は、地盤を削孔して孔を形成し、この孔内に袋体を挿入し、袋体内にグラウトを充填することにより地盤を補強する方法及びこの方法により構築された補強構造に関する。

従来より、地盤を補強する方法として、地盤を削孔して孔を形成し、この孔内に袋体を配置し、袋体内にグラウトを充填する方法が用いられている。このような方法では、地盤を削孔してから袋体内グラウトが充填されるまでの間、孔内に空隙が生じてしまうため、地盤が不安定な状態となってしまう。

そこで、例えば、特許文献１には、地盤を削孔して孔を形成するとともに形成された孔内に保護管を配置し、この保護管内に袋体を挿入し、この袋体内にグラウトを充填した後、保護管を除去する方法が記載されている。かかる方法によれば、保護管が孔内に配置されている間は、保護管により地盤が支持され、安定な状態が保たれる。
特開平１１―１８１７５２号公報

ところで、特許文献１記載の方法では、保護管が孔内に残った状態で袋体に完全にグラウトを充填してしまうと、地盤と袋体に挟まれて保護管を取り除くことが困難になってしまう。そこで、保護管内面と袋体とが密着しない程度にグラウトを充填し、保護管を取り除いた後、再度、袋体内にグラウトを充填している。このため、保護管を除去してから再度袋体内にグラウトを充填するまでの間、袋体と孔の内周面の間に空隙が形成されることとなり、この間、地盤が不安定になってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、地盤に形成された孔内に挿入された袋体内に硬化性の充填材を充填することにより、地盤を補強する方法において、地盤が不安定な状態になることがないようにすることである。

本発明の地盤補強方法は、地盤を補強する方法であって、前記地盤に孔を形成するとともに、前記形成した孔内に安定液を充填する削孔ステップと、前記孔内にその軸方向に延びるように袋体を配置する袋体配置ステップと、前記袋体内に硬化性の充填材を充填する充填ステップと、を備えることを特徴とする。

上記の地盤補強方法において、前記削孔ステップと、前記袋体配置ステップとを、並行して行ってもよい。また、前記削孔ステップは、小径の孔を削孔する第１ステップと、前記孔を拡径手段により拡径して孔を形成する第２ステップと、からなり、前記第２ステップと前記袋体配置ステップとを並行して行い、前記袋体配置ステップでは、前記第２ステップにおける前記拡径手段に前記袋体の端部を取り付けておくことで、前記孔内に袋体を配置してもよい。

また、前記充填ステップは、前記袋体内に所定の圧力に加圧しながら充填材を充填する第１の充填ステップと、前記所定の圧力より高い圧力に加圧しながら充填材を充填する第２の充填ステップとからなるものであってもよい。この際、第１の充填ステップでは、端部が前記袋体の先端部まで到達し、前記袋体内に複数箇所において開口する注入パイプを用いて前記充填材を充填してもよく、第２の充填ステップでも、端部が前記袋体の先端部まで到達し、前記袋体内に複数箇所において開口する注入パイプを用いて前記充填材を充填してもよい。
また、前記安定液は、ベントナイト溶液又はセメント・ベントナイト溶液であってもよい。
また、本発明の地盤補強構造は、上記の地盤補強方法により構築されたことを特徴とする。

本発明によれば、地盤に孔を形成した後、袋体に充填材が充填されて膨張し、袋体が孔の内周面に密着するまで、孔内に安定液が充填されており、この安定液が孔の内壁を支持するため、地盤が不安定になることを防止できる。

以下、本発明の地盤の補強方法を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の地盤補強方法により構築された補強構造１０の一例を示す鉛直断面図である。同図の例では、地盤１００には盛土５０が施されており、盛土５０の上部に紙面に対して垂直方向に延びるように線路５１が敷設されている。地盤１００は例えば、軟弱地盤などの支持力が比較的に低い土砂からなる。また、地盤１００には線路５１の延びる方向に並んで複数の孔１２０が掘削されている。これら孔１２０の一端は地表面に開口しており、他端は線路５１に沿って設けられた溝１１０内に開口している。そして、地盤補強構造１０は、これら孔１２０内に袋体２０を挿入し、この袋体２０内にその表面が孔１２０の内面と密着するまでグラウト３０を充填し、充填したグラウト３０が硬化することによってなるものである。かかる地盤補強構造１０によれば、硬化したグラウト３０が地盤１００を支持することとなり、地盤１００の支持力を向上することができる。なお、グラウト３０内に適宜芯材などの補強部材を埋設する構成としてもよい。

袋体１０は、一端が閉塞されるとともに他端が開口する筒状に形成された可撓性を有する部材であって、例えば、柔軟性及び耐磨耗性を有する麻や合成繊維等からなる織布又は不織布に、アラミド糸や炭素繊維等の引張強度の高い補強繊維を混入したものなどを用いることができる。また、袋体２０は、水分が染み出しにくいように水密加工が施されており、グラウト３０を低い注入圧（例えば、０．１〜０．３ＭＰａ）で充填する際には、外部に水分が染み出すことがなく、グラウト３０を高い注入圧（例えば、０．５ＭＰａ）で充填する際には、外部にグラウトに含まれる水分が染み出すような性質を有する。

以下、上記の地盤補強構造１０の構築方法を説明する。
図２〜図８は、本実施形態の地盤補強構造１０の構築方法を説明するための鉛直方向断面図である。
まず、図２に示すように、盛土５０の脇に、盛土５０に沿って溝１１０を掘削する。

次に、図３に示すように、ドリルパイプ２１０の先端に取り付けられた削孔ビット２００により地盤１００を削孔して小径の孔１２０を形成する。削孔作業は、盛土５０を挟んで溝１１０の反対側の地表から、削孔方向を盛土５０の下方に向けて地盤１００を掘り進み、盛土５０の下方まで到達した後、削孔方向を水平方向に変更し、孔１２０が溝１１０内に到達するまで掘り進むことにより行う。

次に、孔１２０が溝１１０まで貫通したら、図４に示すように、ドリルパイプ２１０の先端に取り付けられた削孔ビット２００を取り外し、ドリルパイプ２１０の先端に拡径手段としてのリーマー２２０を取り付ける。そして、リーマー２２０の後部に袋体２０の先端部（閉塞側の端部）を接続する。なお、リーマー２２０にはドリルパイプ２１０を通して、セメント・ベントナイト溶液（以下、ＣＢ溶液という）が供給されており、この供給されたＣＢ溶液を孔内に排出することができる。

次に、図５に示すように、リーマー２２０により孔１２０を拡径しながら、拡径した孔１２０内にリーマー２２０からＣＢ溶液６０を充填する。この際、孔１２０の溝１１０側の端部には、孔１２０を塞ぐような閉塞部材６１を取り付け、孔１２０内に充填したＣＢ溶液６０が溝１１０内に流出しないようにする。これにより、孔１２０内にＣＢ溶液６０が充填された状態が維持されるため、地盤１００が不安定になることを防止できる。

そして、リーマー２２０が溝１１０と反対側の地表面まで到達し、孔１２０の拡径作業が完了したら、袋体２０をリーマー２２０から取り外し、リーマー２２０及びドリルパイプ２１０を撤去し、図６に示すように、袋体２０の突出部２０Ａにグラウト注入パイプ２３０を接続する。

次に、図７に示すように、グラウト注入パイプ２３０により突出部２０Ａに注入圧を袋体２０から水分が浸み出さない程度（例えば、０．１〜０．３ＭＰａ）として袋体２０内にグラウト３０を充填する（以下、一次充填という）。袋体２０にグラウト３０を充填することにより、袋体２０は膨張し、孔１２０の内周面と密着することとなる。また、袋体２０内にグラウト３０を充填することにより、ＣＢ溶液６０は、孔１２０の外部へと押し出される。ＣＢ溶液６０が孔１２０の外部へ排出されても、上記のように膨張した袋体２０が孔１２０の内周面と密着し、孔１２０の内周面を支持するため、地盤１００が安定な状態に保たれる。

次に、図８に示すように、グラウト注入パイプ２３０により袋体２０内に注入圧を袋体２０から水分が浸み出す程度（例えば、０．５ＭＰａ程度）として袋体２０内にグラウト３０を充填する（以下、二次充填という）。これにより、グラウト３０に含まれる水分が、袋体２０から外部に染み出すため、グラウト３０の強度が向上する。
そして、袋体２０内に充填したグラウト３０が硬化することで、地盤補強構造１０の構築が完了する。

本実施形態によれば、孔１２０を拡径した後、袋体２０にグラウト３０が充填されて膨張し、袋体２０が孔１２０の内周面に密着するまで、孔１２０内にＣＢ溶液６０が充填されており、このＣＢ溶液６０が孔１２０の内壁を支持するため、孔１２０が崩壊するのを防止することができる。

また、孔１２０内にＣＢ溶液６０を充填することにより、袋体２０の表面に付着したＣＢ溶液６０が地盤１００と一体となって硬化するため、袋体２０と地盤１００との付着強度が向上される。

また、袋体２０として、グラウト３０を注入圧を低い圧力（例えば、０．１〜０．３ＭＰａ）として充填する際には、外部に水が染み出すことがなく、注入圧を高い圧力（例えば、０．５ＭＰａ）として充填する際には、外部に水が染み出すようなものを用いることで、二次充填の際にグラウト３０に含まれる水分が排出され、グラウト３０の硬度を向上することができる。なお、上記の実施形態では、袋体２０に水密加工を施すことに代えて、グラウト材に水分の分離を防ぐ混和剤を混入することにより、一次充填の際に外部に水が染み出すことがなく、二次充填の際に水分が排出されるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、孔１２０内にＣＢ溶液６０を充填するものとしたが、これに限らず、孔１２０内にベントナイトなどの安定液を充填してもよい。

また、上記の実施形態では、一の注入パイプ２３０により一次充填及び二次充填を行うものとしたが、これに限らず、例えば、図９に示すように、保護管６０を孔１２０内に引き込む際に、袋体２０内に開口するように第１の注入パイプ２３０を設けるとともに、端部が袋体２０の先端部まで到達し、袋体２０内の複数箇所において開口するように第２の注入パイプ２４０を設けておき、二次充填を第２の注入パイプ２４０により行ってもよい。この場合、第２の注入パイプ２４０は袋体２０内の複数箇所において開口しているため、この第２の注入パイプ２４０を通してグラウト６０を充填することにより、袋体２０内に均等な圧力でグラウト６０を充填することができる。

さらに、図９を参照して説明した実施形態では、一次充填は第１の注入パイプ２３０により行い、保護管６０を撤去した後、第２の注入パイプ２４０により二次充填を行うこととしたが、これに限らず、図１０に示めすように、第２の注入パイプ２４０により一次充填及び二次充填を行うこととしてもよい。すなわち、リーマー２２０により孔１２０を拡径しながら、孔１２０内に袋体２０を引き込む際に、この袋体２０内に先端まで延びるように第２の注入パイプ２４０を配置しておく。そして、この第２の注入パイプ２４０を通して袋体２０内にグラウト３０を充填する。第２の注入パイプ２４０内を通過する際に、グラウト３０は摩擦抵抗を受けるため、グラウト３０の充填圧は第２の注入パイプ２４０を挿入している側が大きく、先端に向かって徐々に小さくなる。このため、第２の注入パイプ２４０を挿入している側から袋体２０が膨張することとなり、ＣＢ溶液６０が孔１２０の外部へ排出されることとなる。

また、上記の実施形態では、削孔ロッド２００により小径の孔１２０を削孔した後、リーマー２２０により孔１２０を拡径し、大径の孔１２０を形成するものとしたが、必ずしも、小径の孔１２０を拡径する必要はなく、大径の孔１２０を削孔してもよい。なお、この場合には、削工ロッド２００により孔１２０を削孔しながら、孔１２０内に安定液を充填し、さらに、袋体２０を引き込む必要がある。

また、上記の実施形態では、リーマー２２０に袋体２０の端部を接続しておくことで、リーマー２２０により孔１２０を拡径しながら、袋体２０を孔１２０内に引き込むものとしたが、これに限らず、リーマー２２０により孔１２０を拡径した後、別途袋体２０を孔１２０内に引き込むものとしてもよい。

また、上記の実施形態では、一端が地表面に他端が溝１１０内に開口する孔１２０を形成し、この孔１２０内に補強構造１００を構築するものとしたが、これに限らず、両端が地表面に開口する孔や、両端が溝内に開口する孔内に補強構造を構築してもよい。

本実施形態の地盤補強方法により構築された補強構造を示す鉛直断面図である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その１）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その２）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その３）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その４）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その５）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その６）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その７）である。 ２本の注入パイプを用いてグラウトの充填を行う方法を説明するための鉛直断面図である。 第２の注入パイプを用いてグラウトの充填を行う方法を説明するための鉛直断面図である。

符号の説明

１０ 補強構造
２０ 袋体
３０ グラウト
５０ 盛土
５１ 線路
６０ セメント・ベントナイト溶液
１００ 地盤
１１０ 溝
１２０ 孔
２００ 削孔ビッド
２１０ ドリルパイプ
２２０ リーマー
２３０ （第１の）注入パイプ
２４０ （第２の）注入パイプ

Claims (8)

1. 地盤を補強する方法であって、
   前記地盤に孔を形成するとともに、前記形成した孔内に安定液を充填する削孔ステップと、
   前記孔内にその軸方向に延びるように袋体を配置する袋体配置ステップと、
   前記袋体内に硬化性の充填材を充填する充填ステップと、
   を備えることを特徴とする地盤補強方法。
2. 前記削孔ステップと、前記袋体配置ステップとを、並行して行うことを特徴とする請求項１記載の地盤補強方法。
3. 前記削孔ステップは、
   小径の孔を削孔する第１ステップと、
   前記孔を拡径手段により拡径して孔を形成する第２ステップと、からなり、
   前記第２ステップと前記袋体配置ステップとを並行して行い、
   前記袋体配置ステップでは、前記第２ステップにおける前記拡径手段に前記袋体の端部を取り付けておくことで、前記孔内に袋体を配置することを特徴とする請求項２記載の地盤の補強方法。
4. 前記充填ステップは、前記袋体内に所定の圧力に加圧しながら充填材を充填する第１の充填ステップと、前記所定の圧力より高い圧力に加圧しながら充填材を充填する第２の充填ステップとからなることを特徴とする請求項１から３のうち何れか１項に記載の地盤補強方法。
5. 第１の充填ステップでは、端部が前記袋体の先端部まで到達し、前記袋体内に複数箇所において開口する注入パイプを用いて前記充填材を充填することを特徴とする請求項４記載の地盤補強方法。
6. 第２の充填ステップでは、端部が前記袋体の先端部まで到達し、前記袋体内に複数箇所において開口する注入パイプを用いて前記充填材を充填することを特徴とする請求項４又は５記載の地盤補強方法。
7. 前記安定液は、ベントナイト溶液又はセメント・ベントナイト溶液であることを特徴とする請求項１から６のうち何れか１項に記載の地盤補強方法。
8. 請求項１から７のうち何れか１項に記載の地盤補強方法により構築されたことを特徴とする地盤補強構造。