JP2010065486A - 地盤改良方法、及び地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

【課題】支持力の低下が防止される柱状体を造成する地盤改良方法を提供する。
【解決手段】地盤中に柱状体１９を形成する地盤改良方法であって、地盤１２を掘削して所定深さの縦穴を形成するステップと、縦穴１５内で地盤の掘削土と固化材を撹拌混合して混合体を形成するステップと、混合体が固化する前に縦穴へ平坦化部材３０３を挿入して縦穴の底部の残土１７を混合体化し、縦穴の底部を平坦化するステップと、縦穴内で混合体を固化して柱状体を形成するステップと、を含む、地盤改良方法とする。
【選択図】図３

Description

この発明は地盤改良方法に関する。詳しくは、地盤に柱状体を設けて地盤を改良する方法に関する。

軟弱な地盤上に住宅等を建築する場合において、その地盤を強化する方法の一つとして、地盤を掘削して縦穴を形成し、その掘削土と地盤固化材（セメントミルク）とを混合して縦穴に柱状体を造成して、地盤の支持力を高める地盤改良工法がある。この工法は、例えば図５（ａ）に示す地盤改良装置１００により行われる。まず、昇降回転可能に設けられた回転軸１０１を回転しながら地盤に貫入し、その先端の掘削部材１０２により地盤を掘削する（図５（ｂ）及び（ｃ）を参照）。所定の深さまで掘削した後、回転軸１０１の先端に設けられた吐出口１０５から地盤固化材を吐出するとともに回転軸１０１を回転しながら引き上げる。これにより、回転軸１０１に横方向へ突設された掘削部材１０２、攪拌翼１０３、１０４が回転して掘削土と地盤固化材とを混合攪拌する。このとき、共回り防止部材１０６が掘削土と地盤固化材が掘削部材１０２、攪拌翼１０３、１０４と共回りすることを防止することにより、混合攪拌作用が高まる。このようにして地盤中に柱状体を造成して地盤を改良する。

特開平８−１３４７３号公報

上記地盤改良装置１００では、掘削部材１０２の先端（回転軸の先端）は例えば円錐状に突出している。柱状体を造成する軟弱地盤の下に擁壁の底版や地下車庫等のコンクリート体９０が存在する場合、掘削部材１０２がコンクリート体に接触してコンクリート体９０を破損することがある。これを防止しようとすると、コンクリート体９０近傍の軟弱地盤を十分に掘削することができない。そのため、縦穴の下面とコンクリート体９０との間に残土（掘削されなかった軟弱地盤の一部）９１が残り、縦穴の先端は略円錐状に突出した形状となる。その結果、当該縦穴に形成される柱状体の下端は略円錐状に突出した形状となる。図６に示す柱状体９００の下端近傍の模式図を用いてより詳細に説明する。図６に示すように、造成される柱状体９００の下端は先端部９０１が略円錐状に突出した形状となる。これにより、柱状体９００への荷重は下端の先端部９０１に集中することとなる。荷重が先端部９０１に過度に集中すると先端部９０１が破損し、柱状体９００の支持力を著しく低下させる。また、コンクリート体９０近傍の軟弱地盤を十分に掘削することができず、柱状体９００の下端がコンクリート体９０まで到達しない場合には荷重によって沈下するおそれがある。
一方、軟弱地盤の下に掘削が困難なほど硬い地盤が存在する場合は、掘削部材１０２の先端が、掘削が困難なほど硬い地盤（硬質地盤）に到達すると、掘削部材１０２は硬質地盤を掘削できずに強い反発力を受けて押し戻されるため、硬質地盤近傍の軟弱地盤を十分に掘削することができず、縦穴の下面と硬質地盤との間に残土が残る。また、硬質地盤近傍において掘削土と地盤固化材とを十分に攪拌することができず、吐出口近傍が積極的に固化する。その結果、このような場合においても、造成される柱状体の先端は略円錐状に突出した形状となりやすく、上述の場合と同様の結果を招く。
そこで、本発明は支持力の低下が防止される柱状体を造成する地盤改良方法を提供することを課題の一つとする。また、擁壁の底版や地下車庫等のコンクリート体の破損を防ぐ地盤改良方法を提供することを課題の一つとする。

本発明は以上の課題を少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の構成からなる。即ち、
地盤中に柱状体を形成する地盤改良方法であって、
地盤を掘削して所定深さの縦穴を形成するステップと、
前記縦穴内で前記地盤の掘削土と固化材を撹拌混合して混合体を形成するステップと、
前記混合体が固化する前に前記縦穴へ平坦化部材を挿入して前記縦穴の底部の残土を混合体化し、前記縦穴の底部を平坦化するステップと、
前記縦穴内で前記混合体を固化して柱状体を形成するステップと、
を含む、地盤改良方法である。

このような地盤改良方法によれば、縦穴の先端（下端）が平坦化されるため、ここに形成される柱状体の下面は平坦な面となる。これにより、柱状体にかかる荷重が下端の一部に集中せず、柱状体の破損とこれに伴う支持力の低下が防止される。

本発明の実施例を以下に図面を用いて説明する。本発明の地盤改良方法１の概要を表すフロー図を図１に示す。図１に示すように、地盤改良方法１は大概して、まず、地盤を掘削して所定深さの縦穴を形成する（第１のステップａ）。その後、縦穴内で地盤の掘削土と固化材を撹拌混合して混合体を形成する（第２のステップｂ）。次に、混合体が固化する前に縦穴へ平坦化部材を挿入して縦穴の底部の残土を混合体化し、縦穴の底部を平坦化する（第３のステップｃ）。そして、縦穴内で混合体を固化して柱状体を形成する（第４のステップｄ）。

地盤改良方法１は掘削撹拌装置２００と平坦化装置３００とからなる地盤改良装置を使用する。図２に掘削撹拌装置２００の側面図を示す。図２に示すように、掘削撹拌装置２００は操作部２と、操作部２に連結されたガイド３と、ガイド３に沿って立設された回転軸４とを備える。回転軸４の下方の先端には掘削部材５が取り付けられている。さらに回転軸４の下方側には撹拌部材６、７及び共回り防止部材８が設けられている。回転軸４の先端近傍には吐出口９が形成されている。吐出口３１はミキサー１０から供給されたセメントミルクを吐出する。また掘削撹拌装置２００はミキサー１０とパイプ１１を介して連結しており、ミキサー１０から地盤固化材（セメントミルク）が供給される。

次に、地盤改良方法１を示す模式図を図３（ａ）〜（ｆ）に示し、これらを参照しながら各ステップを詳細に説明する。図３（ａ）に示すように、軟弱地盤１２の下にはＬ字擁壁のかかと版（底版）１３が存在する。まず、所定位置に掘削撹拌装置２００を設置し、回転軸４を回転降下する（図３（ａ）参照）。これに伴って、掘削部材５が回転して地盤に押圧されて地盤を掘削しながら地盤中に貫入していき、かかと版１３の直前まで掘削し縦穴１５を形成する（図３（ｂ）参照）。そして、吐出口９からセメントミルクを吐出しながら回転軸４を回転上昇と回転降下を２、３度繰り返した後、軟弱地盤１２から引き上げる（図３（ｃ）参照）。これにより、縦穴１５内にセメントミルクと掘削土の混合体が形成される。この状態において、縦穴１５の下面１６とその垂直下のかかと版１３の上面との間には、掘削されずに残った残土１７が存在する。
その後、平坦化装置３００を用意する（図３（ｄ）参照）。平坦化装置３００は回転軸３０１と、その下端に固定軸３０４により軸支された平坦化部材３０３とを備える。平坦化部材３０３は、固定軸３０４に軸支される棒状の基部３０５と、基部３０５の下縁から掘削方向に突設される平板部３０６とからなる。基部３０５は金属製であって、平板部３０６はエラストマー製である。平板部３０６は２枚の平板からなり、当該２枚の平板を左右に並べて配置された状態で、掘削撹拌装置２００の掘削部材５と略同一の幅となっている。
次に、回転軸３０１を回転降下して縦穴１５に平坦化部材３０３を挿入し、平坦化部材３０３の平板部３０６が下面１６に当接するまで回転軸３０１を回転降下する。平坦化部材３０３の平板部３０６が下面１６に当接した状態でさらに回転軸３０１を回転する。これにより、平板部３０６を下面１６に摩擦させて残土１７を掘削するとともに、縦穴１５内の混合体と混合撹拌する。これにより、残土１７は混合体の一部となり（即ち、混合体化し）、下面１６は符号１８で示すように平坦化される（図３（ｅ）参照）。ここで、平板部３０６はエラストマー製であるため、下面１６の直下に位置するＬ字擁壁のかかと版１３を破損することがない。その後、回転軸３０１をゆっくりと上昇させて、地盤から平坦化装置３００を引き上げる（図３（ｆ）参照）。そして、所定時間、放置して縦穴１５内の混合体を固化させ、軟弱地盤１２中に柱状体１９を造成する。

以上のように掘削撹拌装置２００及び平坦化装置３００からなる地盤改良装置を使用する地盤改良方法１によれば、平坦化部材３０３の平板部３０６を下面１６に摩擦させて残土１７を混合体化して下面１６を平坦化することにより、柱状体１９の下面２０を略平面状にする。このように柱状体１９の下面２０が略平面状であるため、柱状体１９の上部に構造物を載置したとき、その荷重が柱状体１９の下面２０の一部に集中しない。その結果、柱状体１９の破損とこれに伴う支持力の低下が防止される。また、柱状体１９は、Ｌ字擁壁のかかと版１３の直上に形成されるため、荷重による沈下も防止される。平坦化部材３０３は固定軸３０４により軸支されている。これにより下面１６を平坦化する際に、下面１６からの反力に応じて、平坦化部材３０３が固定軸３０４を中心に回動することとなるため、平坦化部材３０３や固定軸３０４に過度な負荷がかからず、平坦化装置３００の耐久性向上に寄与するとともに、平板部３０６と下面１６との摩擦が下面１６の一部に集中せず、下面１６の平坦化が良好に行われる。

上記地盤改良方法１に使用した平坦化装置３００では、基部３０５に平板部３０６を取り付けて平坦化部材３０３としたが、平坦化部材の構成はこれに限定されない。平坦化部材の材質としては、可撓性を有する公知の材質を採用することができ、例えば、可撓性を有するエラストマー、プラスティック等をあげることができる。また、金属材料を板ばね状、コイルばね状に成形したものを利用することもできる。金属材料であってもこのような形状とすれば、高い可撓性（弾性）を呈するため、擁壁の底版や地下車庫等のコンクリート体の損傷を防ぐことができる。なお、平坦化部材の形状を鎖状又はワイヤー状とすることにより、上記材料に限らず種々の金属材料、繊維材料等を平坦化部材の材料として採用することができる。平坦化部材は以上の材料を組み合わせて形成しても良い。例えば、エラストマー内に金属製のワイヤーを含ませた複合体から平坦化部材を形成してもよい。このようにすれば、エラストマーによる可撓性と金属製ワイヤーによる剛性とを併せ持つ平坦化部材とすることができる。

平坦化部材３０３の他の形態を図４（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、平坦化装置３００の構成と実質的に同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。図４（ａ）に示す他の形態では、平坦化部材３０３ａは基部３０５と、エラストマー製の中間部３０６ａと、中間部３０６ａの下端に取り付けられた鋼製板３０７ａとからなる。図４（ｂ）に示す他の形態では、平坦化部材３０３ｂは左右一対の基部３０５と、所定間隔を置いて掘削方向に突設するように各基部２０５にそれぞれ設けられた３個の金属製のワイヤー３０６ｂとからなる。図４（ｃ）に示す他の形態では、平坦化部材３０３ｃは左右一対の基部３０５と、所定間隔を置いて掘削方向に突設するように各基部３０５にそれぞれ設けられた３個の金属製のワイヤー３０６ｃと、各ワイヤー３０６ｃの下端にそれぞれ設けられた、平面視で正方形の鋼板３０７ｃからなる。図４（ｄ）に示す他の形態では、平坦化部材３０３ｄは左右一対の基部３０５と、所定間隔を置いて掘削方向に突設するように各基部３０５にそれぞれ設けられた３個の金属製のワイヤー３０６ｄと、３個の金属製のワイヤー３０６ｄの下端に一括して取り付けられた一個の鋼製の下端部３０７ｄからなる。以上の平坦化部材３０３ａ〜３０３ｄによっても平坦化装置３００と同等の効果を奏する。

この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

図１は本発明の実施例である地盤改良方法１のフロー図である。 図２は地盤改良装置１００の側面図である。 図３（ａ）〜（ｆ）は地盤改良方法１の模式図である。 図４（ａ）〜（ｄ）は平坦化装置の他の形態の例を示す図である。 図５は従来の地盤改良装置１００の使用態様を示す模式図である。 図６は従来の地盤改良装置１００により造成された柱状体９００の下端近傍の模式図である。

符号の説明

１ 地盤改良方法
１００ 地盤改良装置
４ 回転軸
５ 掘削部材
６、７ 攪拌部材
８ 共回り防止部材
９ 吐出口
９０ コンクリート体
１３ かかと版
１５ 縦穴
１７ 残土
１９ 柱状体
２００ 掘削撹拌装置
３００ 平坦化装置
３０１ 回転軸
３０３ 平坦化部材
３０４ 固定軸
３０５ 基部
３０６ 平板

Claims (5)

1. 地盤中に柱状体を形成する地盤改良方法であって、
   地盤を掘削して所定深さの縦穴を形成するステップと、
   前記縦穴内で前記地盤の掘削土と固化材を撹拌混合して混合体を形成するステップと、
   前記混合体が固化する前に前記縦穴へ平坦化部材を挿入して前記縦穴の底部の残土を混合体化し、前記縦穴の底部を平坦化するステップと、
   前記縦穴内で前記混合体を固化して柱状体を形成するステップと、
   を含む、地盤改良方法。
2. 前記縦穴は、地盤に埋設された擁壁の上、又は硬質地盤の上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の地盤改良方法。
3. 回転軸と、該回転軸の先端に設けられる可撓性部材からなる平坦化部材と、を備える地盤改良装置を、前記縦穴に挿入し、前記平坦化部材が前記縦穴の下面に当接した状態で、前記平坦化部材が前記回転軸とともに回転することによって前記縦穴の底部の残土を混合体化し、前記縦穴の底部を平坦化する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良方法。
4. 回転軸と、
   前記回転軸の先端に設けられる、可撓性材料からなる平坦化部材とを備え、
   地盤に形成された縦穴に挿入され、前記平坦化部材が該縦穴の底面に当接した状態で、前記平坦化部材が前記回転軸とともに回転することによって前記縦穴の底部の残土を混合体化し、該縦穴の下面を平坦化する地盤改良装置。
5. 前記可撓性材料は、エラストマー、プラスティック、又は金属製ワイヤーからなる、ことを特徴とする請求項４に記載の地盤改良装置。

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