JP2010084472A - 柱体の成形工法 - Google Patents
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Abstract
【課題】柱体の高い強度を確保しつつ、地盤の違いによる柱体の強度のばらつきを低減する。
【解決手段】地盤中に柱体を成形する工法であって、スパイラルロッド1を、搬送スクリュ2の搬送方向がスパイラルロッド1の圧入方向と一致するように回転させながら地盤中に圧入すると共に、水硬性材料を含むバラ荷4を搬送スクリュ2により前記圧入方向に搬送して地盤中に供給する圧入工程と、その後スパイラルロッド1を前記圧入工程時と同じ方向に回転させながら引き上げる引き上げ工程とを有し、引き上げ工程において、搬送スクリュ2によりバラ荷4を削孔内に供給すると共に、液体供給路3により水を削孔内に供給し、地盤中に柱体を形成する。引き上げ工程時に供給される水の量は、圧入工程完了時のスパイラルロッド1の外形によって規定される柱体部分9a内の水硬性材料が完全に水和反応する量以上に設定されている。
【選択図】図1
【解決手段】地盤中に柱体を成形する工法であって、スパイラルロッド1を、搬送スクリュ2の搬送方向がスパイラルロッド1の圧入方向と一致するように回転させながら地盤中に圧入すると共に、水硬性材料を含むバラ荷4を搬送スクリュ2により前記圧入方向に搬送して地盤中に供給する圧入工程と、その後スパイラルロッド1を前記圧入工程時と同じ方向に回転させながら引き上げる引き上げ工程とを有し、引き上げ工程において、搬送スクリュ2によりバラ荷4を削孔内に供給すると共に、液体供給路3により水を削孔内に供給し、地盤中に柱体を形成する。引き上げ工程時に供給される水の量は、圧入工程完了時のスパイラルロッド1の外形によって規定される柱体部分9a内の水硬性材料が完全に水和反応する量以上に設定されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、緩い砂地盤や異なる地層が積層した多層地盤といった不安定な地盤において、地盤中に硬質の柱体を成形して該地盤の強化を図る柱体の成形工法に関する。
緩い砂地盤や粘性土からなる地盤、異なる地層が何層も積層した多層地盤は、地震や水害発生時に崩れて該地盤上に建てられた建築物や道路などの構造物の損傷を招いたり、周辺に影響を及ぼす恐れがある。
そこで、地盤中に硬質の柱体を構築して地盤を強化する手段が講じられている。このような柱体の構築方法としては、例えば特許文献1に、搬送スクリュを付設したプランジャを地盤中に圧入することによって柱状の中空室を形成し、且つ、該プランジャを回転させることにより搬送スクリュによって水硬性のバラ荷を該中空室に充填し、周囲の地盤から中空室に侵入する水分によって該バラ荷を硬化させる方法が開示されている。
しかしながら、この工法では、地盤中に含まれる水分量が不十分である場合には柱状に充填されたバラ荷の中心部にまで充分に水分が到達せず、削孔の側壁近傍のバラ荷のみが硬化して、構築される柱体の強度が不十分となることがある。また、地盤中の水分量が充分であっても、径の大きな柱体ではやはり中心部まで充分な水分が到達しにくく、柱体の強度が不十分になることがある。
そこで、内側に液体供給路を有するスパイラルロッドを用い、当該スパイラルロッドの圧入工程時或いは引き上げ工程時に、液体供給路により水を地盤中に供給し、バラ荷を硬化させて柱体を構築することが提案されている(特許文献2)。これによれば、スパイラルロッド内の液体供給路より地盤中に水が強制的に供給されるので、バラ荷全体の硬化が適正に行われる。
ところで、前記工法を用いる場合は、一般的に、元々地盤中に含まれている水の量を考慮して、水の供給量を、バラ荷の量に対して例えば注水率W/C(Wは水重量、Cは水硬性材料重量)が10%程度の少なめに設定している。
しかし、実際に上記工法を用いて柱体を成形した場合、土壌の相違による水の含有量の相違等により柱体の強度がばらつくことがある。柱体の強度がある程度一定でないと、例えば設計時に柱体強度の想定値が求め難くなる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、柱体の高い強度を確保しつつ、土壌の違いによる柱体の強度のばらつきを低減することをその目的とする。
上記目的を達成するための本発明は、地盤中に柱体を成形する工法であって、外側に螺旋状の搬送スクリュを備え、内側に液体供給路を備えたスパイラルロッドを、前記搬送スクリュの搬送方向が前記スパイラルロッドの圧入方向と一致するように回転させながら地盤中に圧入すると共に、水硬性材料を含むバラ荷を前記搬送スクリュにより前記圧入方向に搬送して地盤中に供給する圧入工程と、その後、前記スパイラルロッドを前記圧入工程時と同じ方向に回転させながら引き上げる引き上げ工程と、を有し、前記引き上げ工程において、前記搬送スクリュにより前記バラ荷を削孔内に供給すると共に、前記液体供給路により水を削孔内に供給し、地盤中に柱体を形成し、前記引き上げ工程時に供給される水の量は、前記圧入工程完了時の前記スパイラルロッドの外形によって規定される柱体部分内のバラ荷の水硬性材料が完全に水和反応する量以上に設定されていることを特徴とする。
本発明によれば、スパイラルロッドの引き上げ時に、前記圧入工程完了時の前記スパイラルロッドの外形によって規定される柱体部分内にあるバラ荷の水硬性材料が完全に水和反応する量以上の水を供給することにより、柱体の高い強度を確保しつつ、地盤の違いによる柱体の強度のばらつきを低減できる。
本発明によれば、地盤の違いによる柱体の強度のばらつきを低減できるので、いずれの土地においても高強度の柱体を安定して成形できる。
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態に係る柱体の成形工法の主な工程を示す模式図である。
本柱体の成形工法に用いられるスパイラルロッド1は、ロッドの外周面に螺旋状の搬送スクリュ2を備えている。搬送スクリュ2は、回転により、スクリュ上のバラ荷4をスパイラルロッド1の前方又は後方に搬送することができる。搬送スクリュ2 は、例えばスパイラルロッド1の後端から先端に向かって時計回りの螺旋状に形成されている。
また、スパイラルロッド1は、ロッドの内側に後端部から先端部に至る液体供給路3を備えている。スパイラルロッド1の例えば先端部には、液体供給路3内の液体が噴出される噴出孔3aが形成されている。
本柱体の成形工法では、先ず、図1(a)に示すようにスパイラルロッド1が地盤5に圧入される。この時、スパイラルロッド1を囲むようにホッパー7が配設され、ホッパー7内にバラ荷4が収納される。この状態から、スパイラルロッド1が、図中の矢印A方向に回転しながら、地盤5中に圧入され、削孔6が形成される。このときのスパイラルロッド1の回転は、搬送スクリュ2による搬送方向がスパイラルロッド1の圧入方向(図中の矢印B方向)と一致するように行われる。つまり、スパイラルロッド1が、スパイラルロッド1の後端側から見て反時計回りに回転され、搬送スクリュ2の搬送方向が、スパイラルロッド1の後端から先端に向かう方向となり、スパイラルロッド1の圧入方向と一致する。これにより、ホッパー7内に供給された、水硬性材料を含むバラ荷4が、搬送スクリュ2に供給され、当該搬送スクリュ2により圧入方向、即ちスパイラルロッド1の先端に向かって搬送される。こうして、地盤5に削孔6が形成されながら、当該削孔6にバラ荷4が供給される。なお、本実施の形態ではバラ荷4として、例えば水硬性材料としてのセメントと、砂や砂利の骨材との混合物が用いられる。
この圧入工程では、搬送スクリュ2の搬送方向がスパイラルロッド1の圧入方向と同じであるので、地盤5の土砂がホッパー7内に排出されない。この点、本工法は、本来緩い地盤に対して施工されるため、施工地盤から外部へ土砂を排出しなくても削孔6を形成することに困難はなく、周囲に土砂を押しのけて削孔6を形成することにより、削孔6の内壁自体を密にして地盤5の安定化に寄与する。
その後、図1(b)に示すようにスパイラルロッド1の先端が所定の深さまで達した時点で、地盤5に所定の深さの削孔6が形成され、当該削孔6の内及びその周辺にバラ荷4が充填される。
その後、図1(c)に示すようにスパイラルロッド1が引き上げられる。この際、スパイラルロッド1の圧入時と同じ方向にスパイラルロッド1が回転される(矢印A方向) 。これにより、搬送スクリュ2の搬送方向は、スパイラルロッド1の引き上げ方向(図中の矢印B ’方向) と逆方向になり、スパイラルロッド1の先端方向になるため、削孔6内のバラ荷4がスパイラルロッド1の引き上げによって削孔6の外に排出されることはない。さらに、このスパイラルロッド1の引き上げの際には、引き続き搬送スクリュ2にバラ荷4が供給され、搬送スクリュ2により削孔6内にさらにバラ荷4が充填される。また、スパイラルロッド1の引き上げの際には、スパイラルロッド1の液体供給路3に水8が供給され、当該液体供給路3を通じて、噴出孔3aから削孔6内に水8が供給される。これにより、水8とバラ荷4の水硬性材料が反応し、バラ荷4が硬化される。水8の供給は、スパイラルロッド1の引き上げ中削孔6の底部から開口部までの全体に亘って行われる。
そして図1(d)に示すようにスパイラルロッド1が削孔6から完全に引き上げられると、地盤5中にバラ荷4が硬化した柱体9が成形される。こうして、柱体9により地盤5の補強が図られ、地盤5が改良される。
上記スパイラルロッド1の引き上げ工程時に供給される水8の全供給量は、図2に示す圧入完了時にスパイラルロッド1の外形によって規定される柱体部分9a内のバラ荷4の水硬性材料が完全に水和反応する量以上に設定されている。なお、スパイラルロッド1の外形は、搬送スクリュ2を含む外形となる。また、圧入時や引き上げ時においてバラ荷4がスパイラルロッド1の外形の外側にも押し出されるため、最終的に形成される柱体9は、圧入完了時にスパイラルロッド1の外形によって規定される柱体部分9aよりも大きくなる。つまり、柱体部分9aは、最終的に成形される柱体9の外郭を除いた中核部分となる。
本実施の形態によれば、引き上げ工程時に供給される水8の供給量を、圧入工程完了時のスパイラルロッド1の外形によって規定される柱体部分9a内のバラ荷4の水硬性材料が完全に水和反応する量以上に設定することによって、柱体9の高い強度を維持しつつ、地盤の違いによる柱体9の強度のばらつきを低減できる。
本発明による効果について、発明者らは次のような知見を有している。まず圧入工程時に、バラ荷4がスパイラルロッド1の外形の周辺に押し出される。このバラ荷4は、地盤5内にあった水により硬化し始める。このときのバラ荷4は、概して柱体9の外殻を形成する。そして、引き上げ工程時には、圧入工程時に供給されたバラ荷4の内側であって、スパイラルロッド1の外形により規定される削孔6内にバラ荷4と水8が充填される。これにより、概して柱体9の中核部分である柱体部分9aが形成される。このときの水8の量は、柱体9の中核部分である柱体部分9a内のバラ荷4の水硬性材料が完全に水和反応する量以上に設定されるので、柱体9の中核部分を構成するバラ荷4に水8が十分かつ確実に供給され、柱体9の中核が十分な強度で安定して成形される。ここで、水8が水硬性材料と反応しきれずに余剰となる部分では、その水の一部が柱体9の外殻を構成するバラ荷4によって吸収されることにより、柱体部分9aが適正に硬化することができるとともに、柱体9の外殻を構成するバラ荷4の硬化を補助することとなる。また、地盤中に含まれている水の量が多い場合や地盤中の水に水硬性材料の硬化を阻害する物質を含んでいる場合には、柱体9の外殻を構成するバラ荷4が、柱体部分9aへの水の浸透を遅延させることにより、柱体部分9aが適正に硬化することができる。
次に、本発明による効果を実証するための実験結果を示す。本実験では、本発明に係る柱体の成形工法と同様の工法を用いて、水の供給量の異なる柱体9を成形し、それを掘り出して、柱体9の強度とそのばらつきを検出する実験を行った。実験は、水8の供給量が柱体部分9a内のバラ荷4の水硬性材料が完全に水和反応する量以上の場合と未満の場合について、複数種類の地盤で行われた。
柱体部分9a内のバラ荷4の水硬性材料が完全に水和反応するための水の必要十分量は、スパイラルロッド1の外形の径、柱体部分9aの重量、バラ荷4中の水硬性材料の割合等に基づいて求めることができる。本実験では、外形の径が130mmのスパイラルロッド1を使用し、深さ方向の単位長さあたりの柱体部分9aの重量が30.00kg/mであり、その中の水硬性材料が10.00kg/mであった。このときの水硬性材料が化学的に完全に水和する水の必要十分量は、単位長さあたり2.50kg/mとなる。この水の必要十分量は、柱体部分9aにおける注水率(Wは水重量、Cは水硬性材料重量)が25%の場合に相当する。
なお、本実験において、地盤の種類は、ローム、埋土、砂質シルト、有機質粘土、凝灰質粘土等であった。また、柱体9の強度として、圧縮試験により一軸圧縮強度が測定された。バラ荷4には、セメントと骨材との混合物が用いられた。
次の表1には、本実験データを示し、図3(a)、(b)には、その実験データをグラフ化したものを示す。
(強度:N/mm2)
図3(a)に示すように注水率W/Cが25%未満では、強度の変動係数が大きくなり、強度にばらつきが見られる。注水率W/Cが25%以上では、強度の変動係数が相対的に小さくなっている。また、図3(b)に示すように、注水率W/Cが25%未満の場合、強度が高くなる。注水率W/Cが25%以上の場合、強度が若干低下するが、依然として高い水準(本実験条件では10N/mm2以上)が維持される。
よってこの実験結果から、注水率が25%以上となる、柱体部分9a内のバラ荷4の水硬性材料が完全に水和反応する量以上の水を供給することにより、柱体9の強度を高く維持しつつ、地盤の違いによる強度のばらつきを低減できることが確認できる。なお、注水率が60%以下、つまり、柱体部分9a内のバラ荷4の水硬性材料が完全に水和反応する水の必要十分量の2.25倍以下の水量の場合には、特に強度のばらつきが小さく、高い強度が維持される。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば以上の実施の形態において、バラ荷4の硬化のために供給される水8には、必要に応じて硬化促進剤など、水以外の成分が添加されていてもよい。さらに、バラ荷4は、セメントと骨材の混合物に限られず、石灰などの他の水硬性材料と骨材との混合物であってもよい。
1 スパイラルロッド
2 搬送スクリュ
3 液体供給路
4 バラ荷
5 地盤
6 削孔
7 ホッパー
8 水
9 柱体
9a 柱体部分
2 搬送スクリュ
3 液体供給路
4 バラ荷
5 地盤
6 削孔
7 ホッパー
8 水
9 柱体
9a 柱体部分
Claims (1)
- 地盤中に柱体を成形する工法であって、
外側に螺旋状の搬送スクリュを備え、内側に液体供給路を備えたスパイラルロッドを、前記搬送スクリュの搬送方向が前記スパイラルロッドの圧入方向と一致するように回転させながら地盤中に圧入すると共に、水硬性材料を含むバラ荷を前記搬送スクリュにより前記圧入方向に搬送して地盤中に供給する圧入工程と、
その後、前記スパイラルロッドを前記圧入工程時と同じ方向に回転させながら引き上げる引き上げ工程と、を有し、
前記引き上げ工程において、前記搬送スクリュにより前記バラ荷を削孔内に供給すると共に、前記液体供給路により水を削孔内に供給し、地盤中に柱体を形成し、
前記引き上げ工程時に供給される水の量は、前記圧入工程完了時の前記スパイラルロッドの外形によって規定される柱体部分内のバラ荷の水硬性材料が完全に水和反応する量以上に設定されていることを特徴とする、柱体の成形工法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008256716A JP2010084472A (ja) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | 柱体の成形工法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008256716A JP2010084472A (ja) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | 柱体の成形工法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=42248701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04250215A (ja) * | 1991-01-23 | 1992-09-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 軟弱地盤の改良工法 |
JP2007113177A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Asahi Kasei Construction Materials Co Ltd | 地盤改良工法 |
-
2008
- 2008-10-01 JP JP2008256716A patent/JP2010084472A/ja active Pending
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