JP2009249966A - 地盤安定化工法および地盤安定化用補強体 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤中に浸透する雨水や地盤中にもともと存在する地下水の排水を考慮して、地盤の安定化を効率的に行なえるようにした地盤の安定化工法および地盤安定化用補強体を提供する。
【解決手段】地盤中にボーリング孔４を削孔する。当該ボーリング孔４内に棒状補強部材２を挿入する。当該棒状補強部材２の外周部に塊状ゲル固結体３を形成する。ボーリング孔４は複数削孔する。棒状補強部材２に排水孔２ａと吐出口２ｂとなる複数の貫通孔を有する孔開き管を用いる。塊状ゲル固結体３は棒状補強部材２内に挿入した圧入管５を介して地盤中に可塑状ゲルをほぼ球状またはラグビーボール状に徐々に拡大して土を周囲に押しやるように注入して形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は地盤安定化工法および地盤安定化用補強体に関し、地下水の排水作用と地盤の補強作用の両機能により地盤の安定化を図るようにしたもので、宅地や工場建設地、あるいは道路などとして造成された地盤の安定化や斜面(法面)の強化、耐震補強に適用される。

近年、傾斜地や谷あい等といった、本来地上に建つ構造物の支持地盤としては不安定な場所を造成して宅地や工場建設地、あるいは道路などの用地として広く利用されてきている。

このような造成地盤や傾斜地は、大雨にあうたびにがけ崩れや地滑り、あるいは液状化等といった災害が発生しやすく、特に、地震によって間隙水圧が上昇して大規模な液状化現象を生じやすい。このため、効果的な地盤の安定化工法の開発が強く望まれていた。

ところで、がけ崩れや地滑り等の地盤崩壊の主な原因は、地中から湧き出す地下水や地盤中に浸透する雨水であり、地下水や雨水によって地盤そのものの強度が低下し、また地下水位の上昇によって水圧が増大し、さらには地震時の間隙水圧の上昇による液状化によりがけ崩れや地滑り等がおこるとされている。

これまで、一般的に行なわれている地盤の安定化工法としては、例えば地山にボーリング孔を削孔し、このボーリング孔に鉄筋などからなるアンカー部材を挿入し、その周囲にモルタル類の固結材を充填することにより地盤を一体化して補強する方法が知られている。

また、袋体を装着した管体をボーリング孔に挿入し、管体を利用して袋体にモルタル等を注入して袋体を膨張させることにより地盤の圧密効果を利用して補強する方法や、圧入管を通して瞬結性グラウトや可塑状ゲルを圧入して補強する方法なども知られている。

特開昭６２−６２１１３号公報 特開２００７−９１９４号公報

しかし、これらの地盤安定化工法は、いずれもボーリング孔内に挿入した鉄筋などからなるアンカー部材の引張力のみを利用したものであり、地盤中に浸透する雨水や地下水の排水を考慮したものではなかった。

また、地盤中にモルタル類の固結材を注入して固結体を形成しようとしても、注入材が浸透注入や脈状注入によって地盤中に分散した状態で注入されてしまい、設計通りの固結体を形成することができないという問題があった。

また、袋体にモルタル等の固結材を圧入して固結体を形成する方法は、袋体そのものの構造が複雑であり、また袋体の大きさを地盤状況に応じてコクトロールすることができないため、軟弱層で地盤性状に応じて大きな固結体を形成しようとすると、袋体の大きさに制約されたり、あるいは袋体を破って注入材が不均質に脈状に逸送してしまうという問題があった。 また、ボーリング孔に穴あきパイプ等からなるドレーン材を挿入して排水機能を持たせる方法は、ドレーン材をモルタル等の固結材を注入するための圧入管と併用した場合、充填した固結材の一部が流れ出して孔あきパイプを塞いでしまい、充分な排水効果が得られないという課題があった。

本発明は以上の課題を解決するために提案されたもので、地盤中に浸透する雨水や地盤中にもともと存在する地下水を排水する機能を失わず、排水パイプの引張り補強材としての機能を地山に付与し、かつ地山の弱い部分を圧縮強化するという三つの機能を同時に満足して、地盤の安定化を効率的に行なえるようにした地盤の安定化工法と地盤安定化補強材を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の地盤安定化工法は、地盤中にボーリング孔を削孔する工程と、当該ボーリング孔内に棒状補強部材を挿入する工程と、前記棒状補強部材の外周部に可塑状ゲルを圧入して塊状ゲル固結体を形成する工程とからなり、前記可塑状ゲルは、前記塊状ゲル固結体が徐々に拡大して周囲の土を圧縮強化すると共に前記棒状補強材を地盤中に定着させるように圧入することを特徴とするものである。

請求項２記載の地盤安定化工法は、請求項１記載の地盤安定化工法において、棒状補強部材として側部に貫通孔を有する孔開き管を用い、可塑状ゲルは塊状ゲル固結体が徐々に拡大して周囲の土を圧縮強化すると共に、前記棒状補強材を地盤中に定着させるように圧入することを特徴とするものである。

請求項３記載の地盤安定化工法は、請求項２記載の地盤安定化工法において、可塑状ゲルは塊状ゲル固結体が棒状補強部材の貫通孔の排水機能を保持しつつ、徐々に拡大するように圧入することを特徴とするものである。

請求項１〜３に記載の発明は、いずれも、棒状補強部材と当該棒状補強部材と一体をなす一個ないし複数の可塑状ゲルからなる塊状ゲル固結体、あるいはいくつかの塊状ゲル固結体が一塊り状態に連続して形成された塊状ゲル固結体とからなる地盤安定化用補強体を地盤中に一定間隔おきに造成することで、各棒状補強部材を地山に定着させると共に、棒状補強部材の引抜き抵抗力を地山に付与し、さらに塊状ゲル固結体の拡大による周辺土盤の圧密作用により周辺土の圧密度を増大せしめることで、地盤の締め固めと一体化により地盤の強度向上と安定化を図るようにしたものである。

また、請求項２記載の発明は、さらに棒状補強部材として側部に複数の貫通孔を有する孔開き鋼管を用い、当該孔開き鋼管の中に挿入した圧入管によって可塑状ゲルを孔開き鋼管の中から周囲の地盤中に圧入することにより、可塑状ゲルからなる塊状ゲル固結体を容易に形成できるようにしたものである。

また、請求項３に記載の発明は、棒状補強部材としての孔開き鋼管の外周部に可塑状ゲルを圧入する際に、塊状ゲル固結体が貫通孔を塞がないようにに拡大させて、棒状補強部材に地盤中の排水機能を付与することにより、塊状ゲル固結体の拡大による地盤の圧密作用を促進させて地盤強度をさらに高めるようにしたものである。

なお、ここで、「可塑状」とは一応の形態は保持しているが、力を加えると容易に変形(流動)し、力を取り去ってももとには戻らない状態をいい、「塊状」とはゲルそのものが周辺の土を押し拡げて圧縮強化して球状やだ円形状、またはこれらが連続して柱状に、あるいは一部が不規則な形状にほぼ固まっている状態をいう。

ここで用いる可塑状ゲルは、モルタル等からなる注入材のように地盤中に圧入しても、地盤中に浸透してしまうようなことがなく、可塑状ゲルそのものからなる塊状ゲル固結体を形成するため、ほぼ設計通りの球状またはラグビーボール状の塊状ゲル固結体を地盤中に形成することができる。

また、可塑状ゲルを連続して圧入することにより塊状ゲル固結体が徐々に拡大して周囲の土を押しやって圧密することで、地盤が締め固められて一体化されることにより地盤の強度そのものを高めることができる。

また、可塑状ゲルは圧入管を用いて地盤中に圧入するが、圧入管を鉄筋や鋼材、あるいは鋼管(側部に排水用の貫通孔があってもなくてもよい)などの棒状補強部材の外側に添え付けて圧入管と棒状補強部材とを一体的に構成したものを用いることもできる 。

可塑状ゲルは、シリカ系非硬化性粉状体と水、あるいはシリカ系非硬化性粉状体とカルシウム系粉状硬化発現材と水とを有効成分とし、注入時にポンブ加圧を加えると流動化するが、ポンプ加圧を停止すると流動性を失い、加圧すると流動性を回復するか、外周面は脱水して含水量が出なくなくなり、流動性を失って表面に薄膜が形成され、その薄膜が内部の流動性のある可塑状ゲルによって押されて広がるため、ゲル化物が地盤中で徐々に拡大する性質を有する。

そのため、可塑状ゲルを地盤中に連続的に圧入すると、地表部で流動性を有しながら地盤中では加圧によって表面の流動性を失った被膜を外側に押しやって塊状ゲル固結体を徐々に拡大せしめ、最終的に内部も流動性を失って塊状ゲル化する。

また、可塑状ゲルの圧入によって地盤中の塊状ゲル固結体の表面に脱水によって薄膜が形成され、この薄膜が内側からの塊状ゲルの圧力によって押されて周辺に拡大して塊状ゲル固結体を形成すると共に周辺地盤を圧縮締め固める。

本発明で用いる可塑状ゲルは、以下の材料が望ましい。

(A) 地盤中に設けられた注入孔を通して圧入する可塑状ゲル注入材であって、時間とともに或は脱水によって流動性を失って塊状体を形成する、次の成分（１）と（３）又は（１）と（２）と（３）を有効成分として含む可塑状ゲル注入材である。
（１）シリカ系非硬化性粉状体（Ｆ材）
（２）カルシウム系粉状硬化発現材（Ｃ材）
（３）水（W材）

(B) 上記(A)において、非硬化性粉状体（Ｆ材）がフライアッシュ、スラグ、焼却灰、粘土、土砂および珪砂の群から選択される可塑状ゲル注入材である。

(C) 上記(A)において、カルシウム系粉状硬化発現材（Ｃ材）がセメント、石灰、石膏およびスラグの群から選択される可塑状ゲル注入材である。 ただし、スラグは非硬化性粉状体がスラグの場合に硬化発現材から除外する。

(D) 上記(A)において、添加材として、アルミニウム塩や水ガラス等の流動性調整材を用いてもよい。

(E) 可塑状ゲルによる塊状体が地中で大きく成長して固結体になるには以下の条件が好ましい。

硬化発現材比 Ｃ／Ｆ＋Ｃ×１００（％）
１重量％以上５０重量％未満
好ましくは１〜４０重量％
更に好ましくは１〜２０重量％

水紛体比 Ｗ／Ｆ+Ｃ×１００（％）
２０〜２００重量％
好ましくは２０〜１００重量％
更に好ましくは２０〜５０重量％
更に、以下の条件が好ましい。

アルミニウム比 アルミニウム／Ｆ＋Ｃ×１００
Ａｌ_２Ｏ_３換算で０.０１〜０．５２％

水ガラス
シリカ分で０〜７.０重量％

スランプ（ｃｍ）
注入時のスランプが５ｃｍより
大きく好ましくは１０〜２８ｃｍ

フロー（ｃｍ）
注入時のテーブルフローが１２ｃｍ以上
３０ｃｍ未満、好ましくは約１５〜２８ｃｍ
注入時のシリンダーによるフローが８ｃｍより
２８ｃｍ未満、好ましくは約９〜２６ｃｍ

ブリージング
１０％以下、好ましくは５％以下

可塑状ゲル或は水粉体比が３０％以内の減少で可塑状ゲルすなわちテーブルフローが２０ｃｍ以内になる配合を用いるのが望ましい。

なお、図８に可塑状ゲルの圧入による地盤補強を示すモデルを示す。図８において、圧入管を介して地盤中に可塑状ゲルを圧入すると、塊状ゲル化物の外周面に脱水によって流動性を失った薄膜面が形成される。また、加圧により流動性をもつ可塑状ゲルが薄膜を押し広げながら塊状ゲル化物を拡大して周辺地盤を静的に締め固める。

この場合、地盤中に圧入された可塑状ゲルの圧入は、上記可塑状ゲルを用いることにより流動性はあるが、土粒子間には浸透せず、地盤中に塊状ゲル体となる。表面部は脱水によって流動性を失うために地盤中に脈状に逸脱せず、水流体積比が低下して流動性を停止して、球状またはラクビーボール状の被膜を形成して流動性を失う。

一方、その内部では、可塑状ゲルの状態は外周部の薄膜を押し拡げ、塊状ゲル化物を拡大させるが、時間の経過と共に、あるいは脱水によって流動性を失ってゲル化物そのものの塊状ゲル固結体を形成し得る。

その結果、棒状補強部材が地山に定着されることにより一体化して塊状ゲル固結体による引抜き抵抗力が発生するため、棒状補強部材の引張抵抗力が地山に付与される。

しかも、可塑状ゲル化物は、モルタル等のように地盤中に流失してしまうようなことがないので、所定領域に塊状ゲル固結体を形成し、このため塊状ゲル固結体は、棒状補強部材の排水孔(地下水の流入孔)と排水孔の間に限定して形成することができるため、可塑状ゲルによって排水孔の目詰まりを引き起こすこともない。このため、排水孔を有する棒状補強部材を地盤に定着させたまま排水(地下水流入)機能を保持せしめることができる。

さらに、粘性土地盤はゆるい砂地盤と違って脱水しにくいため、単に可塑状ゲルを圧入しただけでは圧密されにくいが、本発明は粘性土地盤の圧密改良も可能であり、塊状ゲル固結体の拡大によって周囲の土が圧密されることにより、地下水は管状補強材の排水孔を通って棒状補強部材内に排水され、棒状補強部材を介して地表部に排水されるため、周辺土の脱水圧密が急速に行われ、しかも粘性土の地盤改良と棒状補強部材の引張り強度が効果的に付与される。

また、棒状補強部材の引張り強度、塊状ゲル固結体の周辺地山に対するせん断抵抗力が増大している上に、地盤中の間隙水が棒状補強部材の排水孔から地上部に排水されるため、地震時の間隙水圧の上昇が抑制され、すぐれた液状化防止効果が期待される。

なお、可塑状ゲルは、通常の圧入材と同様に圧入管を介して地盤中に圧入することができ、その際、圧入管は棒状補強部材の中に挿入し、棒状補強部材の中から棒状補強部材の側部に形成された貫通孔を介して地盤中に圧入することができる。

また、排水機能を持つ圧入管を鉄筋や鋼材などの補強部材の側部に添え付け、当該圧入管から直接地盤中に可塑状ゲルを圧入して棒状補強部材を地盤中に定着させることもできる。

なお、請求項１に係る発明において、棒状補強部材には鉄筋や形鋼、あるいは鋼管などを用いることができ、また、可塑状ゲルを圧入するための圧入管はこれらの棒状補強部材の外側に結束線や溶接などによって添え付けて取り付けることができる。

一方、請求項２および３に係る発明において、棒状補強部材には側部に複数の貫通孔を有する孔開き鋼管が適しているが、孔開き塩ビ管なども周囲に補強筋などを配筋して引張り強度を付与することにより用いることができる。

請求項４記載の地盤安定化工法は、請求項１〜３のいずれかに記載の地盤安定化工法において、可塑状ゲルは衝撃または脈動を付与しながら地盤中に圧入することを特徴とするものである。

本発明は、地盤中に可塑状ゲルを圧入する過程で衝撃や脈動を与えることにより可塑状ゲルを圧入するための圧力を上下させることを連続的に繰り返して棒状補強部材周辺の地盤に一定の衝撃または脈動を与えることで、塊状ゲル固結体を効率的かつ確実に所定の大きさに拡大させることができ、また地盤中における塊状ゲル固結体を拡大させて周辺地盤を高密度に締め固めて一体化させることができる。

その際、棒状補強部材周辺の地盤に負のダイレイタンシーを生じせしめ、この負のダイレイタンシーによって生じた土粒子の再配列により空間が形成されると同時に、当該空間に圧入された可塑状ゲルが充填されて空間が可塑状ゲルに置き換わる。

また、可塑状ゲルの圧入をさらに継続することにより、衝撃または脈動によって棒状補強部材周辺の地盤に空間が生じ、この空間に可塑状ゲルが充填さることにより、棒状補強部材の周辺に可塑状ゲルそのものからなる塊状ゲル固結体が形成される。

また、可塑状ゲルからなる塊状ゲル固結体を介して固結体周辺の土粒子に衝撃が与えられて周辺の地盤密度が増し、さらに塊状ゲル固結体が拡大して周辺地盤を圧縮することで地盤強度が高められる。

この現象は、対象地盤がゆるい砂地盤の時に生じやすく(負のダイレイタンシーを生じせしめて)、可塑状ゲルを圧入するが、地盤が軟弱な粘性土の場合は繰り返し連続して衝撃を与えることにより、さらにその衝撃が作用する周辺の粘性土が軟弱化され、可塑状ゲルが圧入されやすい領域が形成され、大きな塊状ゲル固結体が形成されて地盤が締め固められることにより強化される。

請求項５記載の地盤安定化工法は、請求項２〜４のいずれかに記載の地盤安定化工法において、棒状補強部材の外周に可塑状ゲルの吐出口となる貫通孔を覆うように伸縮性スリーブを取り付けることを特徴とするものである(図３，４参照)。

本発明は、棒状補強部材の側部に形成された貫通孔(可塑状ゲルの吐出口)から地盤中に圧入される可塑状ゲルが伸縮性スリーブによって一定の圧力で均等に押え付けられながら地盤中に圧入されることにより、可塑状ゲルが棒状補強部材の表面に沿って特に地表面側に逸走するのを防止することができる。

また、ゴム等の伸縮性スリーブの伸びと引張力による形状拡大と拘束力によってゲル化物の流動の方向を制御しながら所定の領域に拡大せしめ、かつその間にゴム体の張力によって可塑状ゲルの流動が抑制され、それによって脱水が進み、所定の領域に塊状ゲル固結体がほぼ均等な球状またはラグビーボール状に形成することができる。

なお、伸縮性スリーブには伸びることにより弾力性のある引張力を生ずるゴムスリーブ等を用いることができる。

請求項６記載の地盤安定化工法は、請求項１〜５のいずれかに記載の地盤安定化工法において、可塑状ゲルからなる塊状ゲル固結体は棒状補強部材の軸方向に所定間隔をおいて複数形成することを特徴とするものである。

この場合、可塑状ゲルからなる塊状ゲル固結体は、すべて均等な大きさである必要はなく、また間隔も一様である必要はない。地盤改良、固定用アンカー等、施工の目的に応じて、さらには地盤の性状や深さに応じて大きさ、形状、間隔を適宜決定することができる。

請求項７記載の地盤安定化工法は、請求項２〜６のいずれかに記載の地盤安定化工法において、可塑状ゲルは棒状補強部材の中に挿入した圧入管を介して地盤中に圧入することを特徴とするものである。

請求項８記載の地盤安定化工法は、請求項１〜４または請求項６に記載の地盤安定化工法において、可塑状ゲルは、棒状補強部材の外側に取り付けた圧入管を介して地盤中に圧入することを特徴とするものである(図６参照)。

本発明によれば、パッカー等の特別な装置を備えた圧入管を用いないで、鋼管などからなる圧入管を用いて棒状補強部材の外周部に可塑状ゲルを直接圧入することができる。

この場合、長さの異なる圧入管を棒状補強部材の外周部にその軸方向に添わせて複数取り付け、各圧入管の可塑状ゲルの吐出口となる先端を棒状補強部材の軸方向に一定の間隔に配置すれば、各圧入管を介して可塑状ゲルを地盤中に圧入することにより塊状ゲル固結体を所定間隔おきに形成することができる。

その際、複数の圧入管に可塑状ゲルを同時に圧入して複数の塊状ゲル固結体を同時に形成すれば、地盤の締め固めをきわめて効率的に行なうことができる。また、各圧入管の可塑状ゲルの吐出口となる先端を覆うように伸縮性スリーブを取り付けてもよい。

請求項９記載の地盤安定化用補強体は、地盤中に施工される地盤安定化用補強体であって、棒状補強部材と当該棒状補強部材と一体に形成された可塑状ゲルからなる塊状ゲル固結体とから構成されてなることを特徴とするものである。

請求項１０記載の地盤安定化用補強体は、請求項９記載の地盤安定化用補強体において、棒状補強部材として側部に貫通孔を有する孔開き管を用い、当該棒状補強部材の可塑状ゲルの吐出口となる貫通孔を覆うように伸縮性スリーブが取り付けられていることを特徴とするものである。

棒状補強部材としては、側部に複数の貫通孔を有する孔開き鋼管が適し、側部に貫通孔を有する塩ビ管もその周囲を補強筋などで補強することにより用いることができる。なお、圧入管を棒状補強部材と兼用させ、圧入管の周囲に補強筋を配筋する等して圧入管と補強筋を一体化させたものを用いることもできる。

請求項１１記載の地盤安定化用補強体は、請求項１０記載の地盤安定化用補強体において、伸縮性スリーブは、その地表面側の端部を棒状補強部材に密着させ、他端側の端部を開放した状態で取り付けられていることを特徴とするものである。

本発明は、可塑性ゲルを地盤中に圧入する際に、可塑状ゲルが棒状補強部材の外周面に沿って特に地表面側に逸走するのを伸縮性スリーブによって防止するようにしたものである。

請求項１２記載の地盤安定化用補強体は、請求項９記載の地盤安定化用補強体において、伸縮性スリーブは棒状補強部材の軸方向に連ねて複数取り付けられ、その対向する側の端部が重ね合わせられ、反対側の端部が棒状補強部材にそれぞれ密着させてあることを特徴とするものである。

本発明は、地盤中に圧入される可塑状ゲルが伸縮性スリーブによって一定の圧力で均等に押え付けられながら地盤中に吐出されることにより、塊状ゲル固結体をほぼ均等な球状またはラグビーボール状に形成できるようにしたものである。

請求項１３記載の地盤安定化用補強体は、請求項１０〜１２に記載の地盤安定化用補強体において、可塑状ゲルを圧入するための圧入管が棒状補強部材の中に取り付けてあることを特徴とするものである。

請求項１４記載の地盤安定化用補強体は、請求項９記載の地盤安定化用補強体において、可塑状ゲルを圧入するための圧入管が棒状補強部材の外側に取り付けてあることを特徴とするものである。

本発明は、棒状補強部材と当該棒状補強部材と一体をなす一個ないし複数の塊状ゲル固結体とからなる地盤安定化用補強体を地盤中に一定間隔おきに造成することで、地盤中の排水を行なうと共に土の圧密度を高めて地盤の締め固めと一体化により地盤の安定化を図ることができる。

特に、棒状補強部材として側部に複数の貫通孔を有する孔開き管を用い、かつ塊状ゲル固結体を可塑状ゲルによって形成することにより、棒状補強部材に排水機能を付与すると共に、棒状補強部材が本来有する引張抵抗力に棒状補強部材と一体に形成された塊状ゲル固結体の引抜き抵抗力(支圧抵抗力)を付与し、さらに塊状ゲル固結体の拡大による周辺土の圧縮により周辺土の圧密度を増大せしめることで、地盤を締め固め一体化することにより地盤の安定化を図ることができる。

また、可塑状ゲルは、地盤中に圧入してもモルタル等からなる注入材のように地盤中に浸透してしまうようなことがなく、可塑状ゲルそのものの固結体を形成するため、ほぼ設計通りに拡大された球状またはラグビーボール状の塊状ゲル固結体を地盤中に形成することができる。

また、可塑状ゲルを連続して圧入することにより塊状ゲル固結体が徐々に拡大して周囲の土を押しやって圧密することで、地盤が締め固められて一体化されるため地盤強度そのものを高めることができる。

図１〜図７は、本発明の一実施形態を示し、図において、宅地造成地１の地盤中に複数の棒状補強部材２が敷設され、各棒状補強部材２には複数の可塑状ゲルからなる塊状ゲル固結体３が棒状補強部材２と一体に形成されている。

棒状補強部材２には側部に地盤中の地下水を集めて排水するためる排水孔２ａと、地盤中に可塑状ゲルを高圧で吐出させるための吐出口２ｂがそれぞれ複数形成された孔開き鋼管が用いられている。

排水孔２ａは、鋼管の全長に渡りその軸方向および円周方向に適当な間隔をおいて複数形成され、また可塑状ゲルの吐出口２ｂは排水孔２ａと同等の大きさか、あるいは排水孔２ａよりやや大きく形成され、反対側は土等が入らないように閉塞されている。

吐出口２ｂは鋼管の軸方向に所定間隔おきに複数形成されている。なお、排水孔２ａと吐出口２ｂはどちらにも利用できるように形成されていてもよい。

このように構成された棒状補強部材２は、宅地造成地１の地盤中に所定の間隔をおいて複数層に敷設され、その一端側２ｃは宅地造成地１の法面１ａ上に開口している。なお、各棒状補強部材２には法面１ａ側に傾斜する一定の水勾配が付けられている。

塊状ゲル固結体３は、可塑状ゲルからほぼ球状またはラグビーボール状に近い形状に形成され、各棒状補強部材２の軸方向に所定間隔おきに複数、棒状補強部材２と一体に形成されている。

このような構成において、宅地造成地１の地盤は、棒状補強部材２の引張抵抗力と塊状ゲル固結体３の引抜き抵抗力、さらに棒状補強部材２の排水機能による地盤の締め固め作用によって安定化が図られている。

次に、本発明の施工手順を棒状補強部材に孔開き鋼管を用いた場合について、図２（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。

最初に、宅地造成地１の地盤中に法面１ａ側からボーリング孔４を削孔する(図２（ａ）参照)。ボーリング孔４は法面１ａ側に傾斜する水勾配を付けて削孔し、また、ケーシングによって孔壁を保護しながら行なうのが望ましい。

次に、ボーリング孔４内に棒状補強部材２として孔開き鋼管を挿入する(図２（ｂ）参照)。なお、ボーリングにケーシングを用いるときは、ボーリングの際に地盤中に挿入したケーシング内に棒状補強部材２を挿入し、その後ケーシングを引き抜くようにする。

そうすることで、ボーリング孔４内に棒状補強部材２を挿入する際に、棒状補強部材２の排水孔２ａおよび圧入口２ｂが孔壁の土で目詰まりするのを防止することができる。

次に、棒状補強部材２内に圧入管５を挿入し、圧入管５を介して法面１ａ側から地盤中に可塑状ゲルを圧入することにより、地盤中に塊状ゲル固結体３を棒状補強部材２と一体に形成する(図２（ｃ）参照)。

可塑状ゲルを地盤中に圧入するには、例えば、図２(ｃ)に図示するような圧入管５を用いる。圧入管５は圧入管本体の先端部に可塑状ゲルが地盤中に高圧で吐出される圧入口５ａと当該圧入口５ａを挟んで法面１ａ側とその反対側に一組のパッカー５ｂ，５ｂを取り付けることにより構成され、パッカー５ｂ，５ｂは法面１ａ側からチューブを介してエアまたは流体を送り込むことにより圧入管本体の径方向に膨張するように取り付けられている。

このような構成において、圧入管５を棒状補強部材２内に法面１ａ側から挿入すると共に、圧入管５の圧入口５ａが棒状補強部材２の圧入口２ｂと重なる位置に圧入管５をセットする。

そして、棒状補強部材２内でパッカー５ｂ，５ｂを膨張させることにより圧入口５ａを挟んで法面１ａ側とその反対側間の一定範囲内を完全に密封する。

次に、圧入管５内に可塑状ゲルを圧入する。そうすると、可塑状ゲルは圧入管５の圧入口５ａからパッカー５ｂ，５ｂによって密封された棒状補強部材２の一定空間内を通って棒状補強部材２の圧入口２ｂから地盤中に圧入される。

圧入管５内に可塑状ゲルを連続的に圧入すると、可塑状ゲルは棒状補強部材２の周囲の土を押しやって締め固めるようにほぼ球状またはラグビーボール状に徐々に拡大し、そして棒状補強部材２と一体の塊状ゲル固結体３となる。

したがって、圧入管５を棒状補強部材２の先端部側から法面１ａ側に移動して圧入口２ｂの位置を法面１ａ方向に段階的に変えながら上記した可塑状ゲルの注入を行なうことにより、一本の棒状補強部材２に複数の塊状ゲル固結体３を一定間隔おきに形成することができる。また、各棒状補強部材２に形成された貫通孔は排水孔２ａとしての機能を保持することができる。

こうして、複数の棒状補強部材２について上記した方法により塊状ゲル固結体３を形成することにより、地盤全体が締め固められることにより地盤の安定化を図ることができる。

図１(ｃ)は、棒状補強部材２の周囲に複数の主筋とフープ筋またはスパイラル筋からかご状に形成された補強筋６を配筋して補強材としたもので、この実施形態によれば棒状補強部材２に塩ビ管などからなる孔開き管を用いることができる。

図３と図４は、同じく棒状補強部材２の他の実施形態を示し、いずれの実施形態においても、棒状補強部材２にゴムスリーブ７が圧入口２ｂを覆うように取り付けられている。

このうち、図３(ａ)，(ｂ)，（ｃ）に図示する実施形態においては、ゴムスリーブ７は、その法面１ａ側の縁端部７ａが棒状補強部材２の外周部に密着して閉塞され、先端側が開放した状態で取り付けられている。

また、図４(ａ)，(ｂ)，（ｃ）に図示する実施形態においては、ゴムスリーブ７が２個、棒状補強部材２の軸方向に連ねて取り付けられ、その対向する側の端部７ａは互いに所定長さ重ね合わせるだけで開放され、反対側の縁端部７ｂは棒状補強部材２にそれぞれ密着して閉塞された状態で取り付けられている。

このような構成において、可塑状ゲルを圧入すると地盤中に吐出された可塑状ゲルが棒状補強部材２の外周面に沿って特に法面１ａ側に逸走するのを防止することができ、また、可塑状ゲルがゴムスリーブ７によって一定の圧力で均等に押え付けられながら地盤中に吐出されることにより、塊状ゲル固結体３をほぼ均等な球状またはラグビーボール状に拡大させて形成することができる。

図５は、棒状補強部材２の側部に排水孔となる貫通孔がなく、棒状補強部材２の先端部が排水孔２ｄとして機能するように開口している棒状補強部材を示したものである。

さらに、図６（ａ），（ｂ）は、外周部に複数の圧入管８を備えた棒状補強部材２を示したものである。圧入管８は長さの異なるものが複数、棒状補強部材２の軸方向に添わせてその円周方向に所定間隔おきに取り付けられている。

また、各圧入管８は先端の吐出口８ａが棒状補強部材２の軸方向に一定の間隔で位置するように、さらには排水孔２ａ，２ａ間のほぼ中間部に位置するように取り付けられている。

このように構成において、圧入管８を介して可塑状ゲルを地盤中に圧入することにより、塊状ゲル固結体３を所定間隔おきに、かつ棒状補強部材２と一体に形成することができる。

また、各圧入管８に可塑状ゲルを同時に注入して複数の塊状ゲル固結体３を同時に拡大させて形成すれば、地盤の締め固め効果はさらに高めることができる。

また、この実施形態においても、各圧入管先端の吐出口８ａを覆うようにゴムスリーブを取り付けることにより、必要な形状大きさの塊状ゲル固結体３を確実に形成することができ、また、排水孔２ａ，２ａを可塑状ゲルによって詰まらせてしまうこともない。

図７(ａ)，(ｂ)は、ブラスチック等の合成樹脂製の孔開き管(吐出口と排水孔を有する)の外周に補強筋を配筋したものを棒状補強部材２として用い、当該棒状補強部材２の周囲に塊状ゲル固結体３を形成することにより孔開き管と補強筋を一体にすることができる。

また、棒状補強部材２に排水孔を設けないときは、吐出口２ｂのみを有する鋼管を棒状補強部材として用い、当該棒状補強部材２を可塑状ゲルを圧入するための圧入管として兼用させてもよい。

図９（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示し、このうち、図９（ａ）は、既存の建物が建つ敷地地盤の安定化に適用した例を示し、この場合、棒状補強部材２は建物の周囲に必要な間隔で必要数、ほぼ鉛直に施工し、必要に応じてその一部を建物の周囲から建物の直下方向に斜めに施工してもよい。また、塊状ゲル固結体３は棒状補強部材２ごとに必要な数だけ、必要な大きさに必要な間隔で形成すればよい。

既存の建物が建つ敷地地盤を本工法によって補強することにより、特に地震時の液状化を未然に防止することができる。

また、図９（ｂ）は、盛土構造物における盛土の締め固め補強と壁面材を固定するアンカー部材として施工された例を示したものである。棒状補強部材２は盛土層内に複数層に敷設し、その壁面材側の端部は壁面材に固定すればよい。

また、塊状ゲル固結体３は棒状補強部材２ごとに必要な数だけ、必要な大きさに必要な間隔で形成すればよい。

本発明は、宅地や工場建設地、さらには道路や宅地などとして造成された地盤の安定化と耐震補強に適用することができる。

本発明の地盤の安定化工法が実施された宅地造成地を示し、(ａ)は地盤の縦断面図、(ｂ)は(ａ)におけるイ部拡大図、(ｃ)は(ｂ)におけるロ−ロ線拡大断面図である。 (ａ)，(ｂ)，(ｃ)は、施工手順を示す地盤の縦断面図である。 棒状補強部材の変形例を示し、(ａ)，（ｂ）は棒状補強部材のゴムスリーブが装着された部分の一部側面図、(ｃ)は可塑状ゲルを注入して塊状ゲル固結体を形成した状態を示す棒状補強部材のゴムスリーブが取り付けられた部分の一部側面図である。 棒状補強部材の変形例を示し、(ａ)，（ｂ）は棒状補強部材のゴムスリーブが装着された部分の一部側面図、(ｃ)は可塑状ゲルを注入して塊状ゲル固結体を形成した状態を示す棒状補強部材のゴムスリーブが取り付けられた部分の一部側面図である。 棒状補強部材の変形例を示す一部側面図である。 棒状補強部材の変形例を示し、（ａ）はその一部側面図、（ｂ）は（ａ）における断面図である。 棒状補強部材の変形例を示し、（ａ）はその一部側面図、（ｂ）は（ａ）における断面図である。 可塑状ゲルの圧入による地盤補強を表すモデルを示す。 本発明の他の実施形態を示し、（ａ）は既存建物の敷地地盤の安定化工法を示し、（ｂ）は盛土構造物の安定化工法を示したものである。

符号の説明

１ 宅地造成地
２ 棒状補強部材
３ 塊状ゲル固結体
４ ボーリング孔
５ 圧入管
６ 補強筋
７ ゴムスリーブ(伸縮性スリーブ)
８ 圧入管

Claims (14)

1. 地盤中にボーリング孔を削孔する工程と、当該ボーリング孔内に棒状補強部材を挿入する工程と、前記棒状補強部材の外周部に可塑状ゲルを圧入して塊状ゲル固結体を形成する工程とからなり、前記可塑状ゲルは前記塊状ゲル固結体が徐々に拡大して周囲の土を圧縮強化すると共に前記棒状補強材を地盤中に定着させるように圧入することを特徴とする地盤安定化工法。
2. 棒状補強部材として側部に貫通孔を有する孔開き管を用い、可塑状ゲルは塊状ゲル固結体が徐々に拡大して周囲の土を圧縮強化すると共に前記棒状補強材を地盤中に定着させるように圧入することを特徴とする請求項１記載の地盤安定化工法。
3. 可塑状ゲルは、塊状ゲル固結体が貫通孔の排水機能を保持しつつ、徐々に拡大するように圧入することを特徴とする請求項２記載の地盤安定化工法。
4. 可塑状ゲルは、衝撃または脈動を付与しながら圧入することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地盤安定化工法。
5. 棒状補強部材に、可塑状ゲルの吐出口となる貫通孔を覆うように伸縮性スリーブを取り付けることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の地盤安定化工法。
6. 可塑状ゲルからなる塊状ゲル固結体は、棒状補強部材の軸方向に所定間隔をおいて複数形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の地盤安定化工法。
7. 可塑状ゲルは、棒状補強部材の中に挿入した圧入管を介して圧入することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の地盤安定化工法。
8. 可塑状ゲルは、棒状補強部材の外側に取り付けた圧入管を介して圧入することを特徴とする請求項１〜４または請求項６に記載の地盤安定化工法。
9. 地盤中に施工された地盤安定化用補強体であって、棒状補強部材と当該棒状補強部材と一体に形成された可塑状ゲルからなる塊状ゲル固結体とから構成されてなることを特徴とする地盤安定化用補強体。
10. 棒状補強部材として側部に貫通孔を有する孔開き管を用い、当該棒状補強部材に可塑状ゲルの吐出口となる貫通孔を覆うように伸縮性スリーブが取り付けられていることを特徴とする請求項９記載の地盤安定化用補強体。
11. 伸縮性スリーブは、地表面側の端部を棒状補強部材に密着させ、他端側の端部を開放した状態で取り付けられていることを特徴とする請求項１０記載の地盤安定化用補強体。
12. 伸縮性スリーブは、棒状補強部材の軸方向に連ねて複数取り付けられ、当該伸縮性スリーブの対向する側の端部は互いに重ね合わせられ、反対側の端部は棒状補強部材にそれぞれ密着させてあることを特徴とする請求項１０記載の地盤安定化補強体。
13. 地盤中に可塑状ゲルを圧入するため圧入管が、棒状補強部材の中に取り付けられていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の地盤安定化用補強体。
14. 地盤中に可塑状ゲルを圧入するための圧入管が、棒状補強部材の外側に取り付けられていることを特徴とする請求項９記載の地盤安定化用補強体。

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