JP2010019039A - 杭利用地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、支持層が深い位置にあり、当該支持層の上方に固化不良層が存在する場合でも、十分な支持力を確保することができる杭利用地盤改良工法に関する。
【解決手段】本発明の杭利用地盤改良工法は、地盤１中の土壌と固化剤とを混合して形成されて成る改良柱体２が、該固化剤と混合された際に固化不良を生じる固化不良層３とその下方の支持層４との間に形成された後、前記改良柱体２が硬化する前に、地盤１上方から貫入される杭５が前記固化不良層３を貫通して上方から前記改良柱体２に貫入されるものであり、これにより、杭利用改良柱体６を形成することができる。
【選択図】図６

Description

この発明は、土壌と固化剤とを混合して形成されて成る改良柱体と杭とを利用した杭利用地盤改良工法に関する。

従来、軟弱地盤を補強するための工法として、図１０（ａ）に示すように、セメント系固化剤と水とを混合して液状にしたセメントスラリーを専用の地盤改良撹拌機を搭載する施工機械によって地盤１０１内に注入し、地盤１０１の土壌と当該セメントスラリーとを混合攪拌することによって、地盤１０１中に改良柱体１０２を形成する深層混合処理工法がある（例えば、特許文献１）。その他にも、図１０（ｂ）に示すよう、既成の鋼管杭１０３を地盤１０１に圧入する鋼管杭工法等がある（例えば、特許文献２）。

特開平０６−１２８９３４号公報 特開平１１−１８１７６０号公報

上記深層混合処理工法では、図１０（ａ）に示すように、鋼管杭工法ほど硬質な支持層１０４を要しないことから対応範囲が広い。しかし、現場において改良柱体１０２を造成するため、腐植土や酸性土等のセメントスラリーと混合した際に固化不良が生じる固化不良層１０５が地盤１０１中に存在する場合には、当該固化不良層１０５において形成された改良柱体１０２では固化不良が生じ、十分な支持力を確保することができず、不同沈下を防止することができないという問題があった。

一方、上記鋼管杭工法では、既成の鋼管杭１０３を地盤１０１中に打ち込むことから土質によりその品質が左右されることはない。しかし、鋼管杭１０３の径が改良柱体１０２に比べて小さいことから十分な支持力を確保するため、硬質な支持層１０４に当該鋼管杭１０３を到達させる必要があるが、図１０（ｂ）に示すように、支持層１０４が深い位置にある場合には、鋼管杭１０３の長さを長くする必要があり、コストがかかるという問題が生じ、また、鋼管杭１０３を支持層１０４に到達させることができない場合には、不同沈下の防止が困難であった。

このように、支持層１０４が深い位置にあり、当該支持層１０４の上方に前述のような固化不良層１０５が存在する場合には、不同沈下を防止することは非常に困難であり、そういった地盤１０１には住宅を建てることが困難であった。

この発明は上記のような種々の課題を解決することを目的としてなされたものであって、支持層が深い位置にあり、当該支持層の上方に前述のような固化不良層が存在する場合でも、十分な支持力を確保することができる杭利用地盤改良工法に関する。

上記目的を達成するために、請求項１記載の杭利用地盤改良工法は、地盤中の土壌と固化剤とを混合して形成されて成る改良柱体が、該固化剤と混合された際に固化不良を生じる固化不良層とその下方の支持層との間に形成された後、前記改良柱体が固化する前に、地盤上方から貫入される杭が前記固化不良層を貫通して上方から前記改良柱体に貫入されたことを特徴としている。

請求項２記載の杭利用地盤改良工法は、前記杭の先端に凸部が設けられ、該凸部が前記改良柱体内部に埋設されることを特徴としている。

請求項３記載の杭利用地盤改良工法は、前記凸部が螺旋翼であることを特徴としている。

請求項１記載の杭利用地盤改良工法によれば、地盤中の土壌と固化剤とを混合して形成されて成る改良柱体が、固化不良層とその下方の支持層との間に形成された後、前記改良柱体が固化する前に、地盤上方から貫入される杭が前記固化不良層を貫通して上方から前記改良柱体に貫入されている。これより、地盤中に固化不良層が存在し、さらに、支持層が深い位置にある場合であっても十分な支持力を確保することができる。

さらに、改良柱体が固化する前にその上方から貫入された杭は、当該改良柱体が固化した後は、杭と該改良柱体とが強固に連結されるので高い支持力を発揮することができる。

請求項２記載の杭利用地盤改良工法によれば、前記杭の先端に凸部が設けられ、該凸部が前記改良柱体内部に埋設されるので、該改良柱体が固化した後は、杭と改良柱体とがより強固に連結され高い支持力を発揮することができる。

請求項３記載の杭利用地盤改良工法によれば、前記凸部が螺旋翼であるので、杭を地盤、及び改良柱体に貫入する作業を容易に行うことができる。

この発明における杭利用地盤改良工法の最良の実施形態について、以下に説明する。本発明の杭利用地盤改良工法は、図２乃至図５に示すように、地盤１中の土壌と固化剤とを混合して形成されて成る改良柱体２が、該固化剤と混合された際に固化不良を生じる固化不良層３とその下方の支持層４との間に形成された後、前記改良柱体２が固化する前に、杭５が前記固化不良層３を貫通して上方から前記改良柱体２に貫入されるものであり、これにより、図６に示すように、杭利用改良柱体６を形成することができる。

前記固化剤としては、セメント系固化剤と水とを混合したセメントスラリーを好適に使用することができる。

前記固化不良層３は、図２等に示すように、木や落ち葉等がバクテリア等の微生物により分解され、土壌となって堆積した地盤１中の腐植土層等の酸性土層である。この固化不良層３は、固化剤と混合した際に、酸性の当該固化不良層３と塩基性の固化剤とが中和反応するため、混合土壌が固化不良を生じ改良柱体２として十分な支持力を発揮することができない。また、前記支持層４は、図２等に示すように、例えばＮ値が１５以上の層であり、住宅等の建物の重さに十分耐えうる地層のことである。

前記改良柱体２は、図３に示すように、地盤１の土壌と固化剤とを混合することにより形成されるものである。そして、地盤１の掘削、及び改良柱体２の作製は、図１に示すように、周知の地盤改良撹拌機７が使用される。この地盤改良撹拌機７は、例えばクローラー８を具備する建設機械９により固定された支柱１０に昇降自在に設けられており、図外のミキサが、水とセメント系固化材とを混錬して固化剤を作製し、それをポンプからパイプ１１を経由して該固化剤を地盤改良撹拌機７に圧送し、駆動源１２が地盤改良撹拌機７を回転する構成となっている。また、地盤改良撹拌機７は、前記駆動源１２により回転される回転軸１３の先端近傍に、地盤１を掘削又は撹拌する削孔ヘッド１４及び撹拌翼１５が設けられ、該回転軸１３の先端からは前記固化剤が必要な時に吐出される。

そして、前記地盤改良撹拌機７によって形成される改良柱体２は略円柱状に形成されると共に、図６に示すように、当該改良柱体２の径は杭５の径より大きく形成されており、該改良柱体２と杭５とが一体化され杭利用改良柱体６が形成された場合には、当該改良柱体２がアンカーの役割をして高い支持力を発揮することができる。

前記杭５は、本実施形態のように鋼製の部材から形成されてなる中空の鋼管杭を好適に使用することができるが、これに限定されず鉄筋コンクリート製のＲＣ杭等も使用することができる。また、杭５の形状は、図７に示すように、円柱状の杭５以外にも、図８に示すように、該杭５の先端に凸部５ａを設けることができる。

この凸部５ａとしては、図８に示すように、螺旋状の螺旋翼を好適に使用することができ、これにより、前記凸部５ａが改良柱体２に埋設された際には、杭５と改良柱体２とを強固に連結することができると共に、地盤１や改良柱体２への貫入が容易である。また、凸部５ａとしては、螺旋翼以外にも、杭５の先端部の外側面に半球状のドットを複数設けたり、杭５の先端部の外周面に環状の環状体を設ける等して、当該凸部５ａを形成し、当該杭５と改良柱体２との連結を強固にしてもよい。

以上のような改良柱体２に杭５が貫入され形成されて成る杭利用改良柱体６の施工方法について以下に示す。

杭利用改良柱体６を地盤１中に造設する際には、腐植土層等の固化不良層３の下方に確実に改良柱体２を造設するために、予め、当該杭利用改良柱体６を造設すべき土壌の地盤調査を、例えばボーリング等によって行う。そして、杭利用改良柱体６は、図２等に示すように、地盤１の表層付近に固化不良層３が存在し改良柱体２の十分な支持力を得ることができないため在来の、図１０（ａ）に示す深層混合処理工法を使用することができず、さらに、支持層４が深い位置にあり、図１０（ｂ）に示す鋼管杭工法が使用できない場合等に好適に使用することができる。

まず、地盤改良撹拌機７を、図２に示すように、改良柱体２を造設すべき位置に設定し、回転軸１３を回転させながら、腐植土層等の固化不良層３の下方にまで貫入する。次に、図３に示すように、回転軸１３を回転させた状態のまま、その先端から固化剤を吐出しながら固化不良層３の手前まで引上げることにより前記撹拌翼１５が地盤１中の土壌と固化剤とを混合撹拌して改良柱体２が形成される。そして、前述のように形成された改良柱体２を地盤改良撹拌機７で土壌と固化剤とが均一に混合するように再び混合攪拌を行う。これにより、図４に示すように、前述の地盤調査の結果に基づいて、固化不良層３の下方に確実に改良柱体２が形成される。

その後、図４に示すように、一旦、地盤改良撹拌機７を地上に引上げ、当該地盤改良撹拌機７を杭５に取替え、地盤改良撹拌機７を貫入した場所と同じ場所に杭５を貫入する。この場所には、一度、地盤改良撹拌機７が貫入されているので、杭５を貫入する際には、比較的容易に貫入することができる。そして、杭５は、図５に示すように、改良柱体２が固化する前に、固化不良層３の下方に造設された当該改良柱体２に、該杭５を適宜溶接等により継足し、適宜打撃や回転を加えながら該改良柱体２の上方から貫入される。

その後、所定期間養生することにより、改良柱体２が固化し、当該改良柱体２と杭５とが一体化され、杭利用改良柱体６が形成される。そして、杭５の頭部を所定のレベルで切断し、この頭部に杭頭キャップ等を被せて固定することにより該頭部を水平にした後、図６に示すように、杭利用改良柱体６の上に住宅基礎１６を形成する。このようにして、当該杭利用改良柱体６によって該住宅基礎１６の上部に建設される住宅を確実に支持することができる。

また、杭利用改良柱体６は、図８に示すように、改良柱体２の上方部分の一部が固化不良層３の一部に及んでいてもよく、また、図９に示すように、杭５が改良柱体２を貫通して該杭５の先端部が該改良柱体２の下端から若干突出している場合でも、十分な支持力を得ることができる。

以上のような杭利用地盤改良工法を使用することにより、支持層４が深い位置にあり、当該支持層４の上方に固化不良層３が存在する場合でも、安価で十分な支持力を確保することができる。

本発明に係る杭利用地盤改良工法は、固化不良層３がない場合であっても使用することができるのは勿論である。

建設機械の概要図 地盤に地盤改良撹拌機が貫入された状態を示す図 固化不良層の下方に改良柱体が形成される状態を示す図 固化不良層の下方に改良柱体が形成された状態を示す図 未固化の改良柱体に杭が貫入される状態を示す図 杭利用改良体の上部に基礎が形成された状態を示す図 先端に翼体を有さない杭を使用した例を示す図 改良柱体の一部が固化不良層に及んだ状態の杭利用改良体を示す図 改良柱体を杭が貫通した状態の杭利用改良体を示す図 従来技術を示す図

符号の説明

１ 地盤
２ 改良柱体
３ 固化不良層
４ 支持層
５ 杭
５ａ 凸部
６ 杭利用改良柱体
１６ 基礎

Claims (3)

1. 地盤中の土壌と固化剤とを混合して形成されて成る改良柱体が、該固化剤と混合された際に固化不良を生じる固化不良層とその下方の支持層との間に形成された後、
   前記改良柱体が固化する前に、地盤上方から貫入される杭が前記固化不良層を貫通して上方から前記改良柱体に貫入されたことを特徴とする杭利用地盤改良工法。
2. 前記杭の先端に凸部が設けられ、該凸部が前記改良柱体内部に埋設されることを特徴とする請求項１記載の杭利用地盤改良工法。
3. 前記凸部が螺旋翼であることを特徴とする請求項２記載の杭利用地盤改良工法。

Images