JP2010163842A

JP2010163842A - 地盤改良工法

Info

Publication number: JP2010163842A
Application number: JP2009009044A
Authority: JP
Inventors: Zendo Yoshida; 善憧吉田; Masahiko Yamada; 昌彦山田
Original assignee: JUTAKU JIBAN KK
Current assignee: JUTAKU JIBAN KK
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】柱状改良体の剪断応力および許容鉛直支持力を増大させ、柱状改良体の径を小さく維持して埋設コストおよび建設残土を低減できる地盤改良工法を提供する。
【解決手段】軟弱地盤を改良する地盤改良工法が、セメント系固化材と水を攪拌混合してセメントミルクを製造する工程と、地盤１を掘削しつつ掘削土中にセメントミルクを注入して、攪拌混合してスラリー状の柱状改良体３０を造成する工程と、柱状改良体３０の施工後固化前に、鉄筋構造体４０を柱状改良体３０の所定の深度まで圧入する工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の基礎部の軟弱地盤を掘削し、セメント系固化材を流し込んで地層中に柱状の支持体を造成する柱状地盤改良工法のうち、湿式柱状地盤改良工法に関する。

鋼管杭工法よりも安価な地盤改良工法として柱状地盤改良工法が知られており、乾式柱状地盤改良工法と湿式柱状地盤改良工法とに大別される。

乾式柱状地盤改良工法は、掘削オーガなどで掘削した中空円柱状の縦孔内に、掘削土砂とセメント系固化材とを混合した土を埋戻し、掘削オーガで攪拌や締固めを行って柱状の改良体を形成する工法である。

一方、湿式柱状地盤改良工法は、セメントプラントでセメント系固化材と水を攪拌混合してセメントミルクを製造し、掘削地層中でセメントミルクを土とスラリー状になるまで攪拌混合させて柱状改良体（ソイルセメント柱）を造成する工法である。湿式柱状地盤改良工法は、乾式柱状改良法と異なり、地下水がある場合でも、水が流動しない限り施工可能である。

下記特許文献１には、湿式柱状地盤改良工法に関する技術として、掘削縦孔内に形成したスラリー状の湿式改良土が固化する前に、湿式改良土の中に鋼管杭を打ち込み、その杭とともに湿式改良土を固化させて柱状補強体を造成する地盤改良工法が提案されている。この地盤改良工法によれば、軟弱地盤を極めて強い地盤に改良することができる。

特開２００３−３４６２号公報

特許文献１に開示された地盤改良工法は、湿式改良土（柱状改良体）の中に鋼管杭を打ち込むので、構造物の不同沈下を抑制することができるが、柱状改良体の剪断応力および許容鉛直支持力を増すために柱状改良体の外径を大きくする必要がある。特に、鋼管杭を打ち込む工法では、柱状改良体の外径が大きくなり、埋設コストおよび建設残土が増大するという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、柱状改良体の剪断応力および許容鉛直支持力を増大させ、柱状改良体の外径を小さく維持して埋設コストおよび建設残土を低減することができる地盤改良工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る地盤改良工法は、セメント系固化材と水を攪拌混合してセメントミルクを製造する工程と、地盤を掘削するとともに、掘削土中にセメントミルクを注入して、攪拌混合してスラリー状の柱状改良体を造成する工程と、上記柱状改良体の施工後固化前に、鉄筋構造体を該柱状改良体の所定の深度まで圧入する工程と、を有することを特徴とする地盤改良工法である。

本発明に係る地盤改良工法によれば、スラリー状の柱状改良体の施工後固化前に鉄筋構造体を圧入することにより、柱状改良体に圧入する構造体の周面摩擦力が増大する。したがって、柱状改良体の剪断応力および許容鉛直支持力を増大させ、柱状改良体の外径を小さく維持して埋設コストおよび建設残土を低減することができる。

前記柱状改良体に圧入された前記鉄筋構造体の天端部に蓋体を装着すれば、前記柱状改良体の天端部の強度のバラツキを抑制し、前記鉄筋構造体の最上部や前記柱状改良体の固化前の変形を抑制できる。

複数本の鉄筋を鉄筋囲で結束して前記鉄筋構造体を形成すれば、複数本の鉄筋を等間隔に配置できることから、安定した剪断応力が得られる。

各鉄筋の底部に該鉄筋の外径よりも拡径した拡底補助金具を設ければ、前記鉄筋構造体のアンカー部材としての機能を有する他、柱状改良体下端部のスラリー部分を押圧し、密度が増すことから柱状改良体下端部の強度が増す。

（Ａ）〜（Ｄ）は本発明に係る地盤改良工法の実施形態を示す概略図である。（Ａ）は柱状改良体への鉄筋構造体の圧入状態を示す概略側面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は底面図である。（Ａ）は鉄筋構造体の鉄筋囲を示す側面図、（Ｂ）は平面図である。（Ａ）は鉄筋構造体の拡底補助金具を示す側面図、（Ｂ）は底面図である。（Ａ）は鉄筋構造体の天端部に装着する蓋体を示す側面図、（Ｂ）は平面図である。（Ａ）は鉄筋構造体の変形例を示す概略側面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は底面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施形態の地盤改良工法は、主として、セメントミルクを製造する工程と、柱状改良体を造成する工程と、施工した柱状改良体に鉄筋構造体を圧入する工程と、を有している。

まず、セメントミルクを製造する工程は、図１（Ａ）に示すように、地盤改良現場に仮設したセメントミルプラント１０等により、粉体のセメント系固化材と水を攪拌混合してセメントミルクを製造する。粉体のセメント系固化材と水の混合比は、養生時間等を考慮して、所望の濃度に調整する。セメントミルプラント１０には、供給ポンプ１１が介設された供給管１２が接続されている。

次に、柱状改良体３０を造成する工程は、図１（Ｂ）に示すように、スクリュオーガ等の掘削オーガ２０を用いて、建物の基礎部となる軟弱な地盤１を掘削して縦孔２を形成する。縦孔２を掘削しつつ、セメントプラント１０の供給ポンプ１１を駆動して供給管１２にセメントミルクを供給し、掘削オーガ２の先端部から掘削土中にセメントミルクを注入する。このとき、掘削オーガ２０を正逆回転させて掘削土とセメントミルクを攪拌混合し、スラリー状の柱状改良体３０を造成する。なお、柱状改良体３０の外径は、例えば、４００ｍｍに形成される。

本実施形態では、縦孔２を掘削しつつ、掘削オーガ２０の先端部から掘削土中にセメントミルクを注入しているが、これに限定されるものではなく、掘削オーガ２０により縦孔２を掘削した後に、掘削土とセメントミルクを攪拌混合しながら埋め戻してもよい。

次に、鉄筋構造体を圧入する工程は、図１（Ｃ）に示すように、柱状改良体３０の施工直後、すなわち、スラリー状の柱状改良体が固化する前に、鉄筋構造体４０を該柱状改良体３０の所定の深度まで圧入する。鉄筋構造体４０の圧入施工は、掘削オーガ２の先端に鉄筋構造体４０の天端部を取り付け、掘削オーガ２を押し下げることにより行う。

ここで、図２から図６を参照して、柱状改良体３０に圧入する鉄筋構造体４０の構造について説明する。

図２に示すように、鉄筋構造体４０は、複数本の鉄筋４１を鉄筋囲４２で結束して構造体を形成している。本実施形態では、４本の鉄筋４１を長手方向に沿って略平行に等間隔で配置し、例えば、正直方体の長辺に相当する位置に組み合せ、これらの鉄筋４１を矩形枠体状の鉄筋囲４２で結束して構造体を構成している。なお、鉄筋４１は、例えば、外径Ｓが１３ｍｍである。

鉄筋囲４２は、図２、図３に示すように、鉄筋を矩形枠体状に成形して両端部を突き合わせ溶接した構造物である。鉄筋囲４２は、４本の鉄筋４１の長手方向に略等間隔で配置され、各鉄筋４１にスポット溶接などにより取り付けられる。番線などを用いて強固に結束してもよい。なお、鉄筋囲４２は、例えば、一辺Ｌが１７５ｍｍであり、上記と同様に外径Ｓが１３ｍｍの鉄筋を成形する。

図４に示すように、鉄筋構造体４０の各鉄筋４１の底部には、拡底補助金具４３が備えられている。拡底補助金具４３は、鉄筋４１の外径よりも拡径された鉄製の円柱状物である。拡底補助金具４３は、柱状改良体３０の固化前は、その重量により圧入を促進し、柱状改良体３０が固化し始めると拡径体積により鉄筋構造体４０の沈下を抑制するアンカ部材としての機能を有する。なお、拡底補助金具４３は、例えば、外径Ｗが４０ｍｍであり、高さＨは５０ｍｍに形成されている。

さらに、本実施形態では、図１、図２に示すように、柱状改良体３０への鉄筋構造体４０の圧入後に、圧塞するように溶接した円形の鉄板５２と、から構成されている。即ち、蓋体５０は圧入された鉄筋構造体４０の天端部に蓋体５０を装着する。このようにすれば、柱状改良体３０の天端部の強度のバラツキを抑制し、鉄筋構造体４０の最上部や柱状改良体３０の固化前の変形を抑制できる。蓋体５０は、図５に示すように、鉄筋構造体４０の天端部の鉄筋４１を内接する鋼短管５１と、鋼短管５１の上部開口部を閉、圧入された鉄筋構造体４０の天端部の鉄筋４１を内接させて嵌入できる構造となっている。図１、図２では蓋体５０の上面が掘削地盤１と面一となるように図示されているが、この上に建物の基礎を造成するので、地盤１よりも上方へ突き出させて配設してもよい。なお、蓋体５０は、例えば、鋼短管５１の外径Ｒが２４０ｍｍ、厚みＴが１０ｍｍ、高さＤが４０ｍｍであり、円形鉄板５２の外径Ｒがφ２４０ｍｍ、厚みＴが１０ｍｍである。

次に、鉄筋構造体４０の変形例を説明する。鉄筋構造体４０の鉄筋４１の本数は、４本に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、鉄筋構造体４０の鉄筋４１を６本として、六角柱の長辺に相当する位置に配置してもよく、鉄筋囲４２の形状は六角形状となる。

このように鉄筋構造体４０の鉄筋４１の本数を増大すれば、それだけ鉄筋構造体自体が強固になるので、柱状改良体３０へ圧入した場合の剪断応力および許容鉛直支持力を増大させることができる。したがって、鉄筋構造体４０は、例えば、横断面形状が三角形状、多角形状および井桁状等となるように形成することができる。また、鉄筋囲４を設ける間隔を狭めて、鉄筋囲４の設置数を増加させれば、鉄筋構造体４０の剛性を高めることができる。

以上説明したように、本実施形態の地盤改良工法によれば、スラリー状の柱状改良体３０の施工後固化前に鉄筋構造体４０を圧入することにより、柱状改良体３０に圧入する構造体の周面摩擦力が増大する。鉄筋構造体４０は、従来の鋼管杭よりも構造が複雑であるので、柱状改良体３０における周面摩擦力が増大し、柱状改良体３０の剪断応力および許容鉛直支持力を増大させることができ、強固な支持体を形成することができる。一方、鉄筋構造体４０は、従来の柱状改良体に鋼管杭を打ち込む場合に比して、柱状改良体中での専有体積を小さく抑えることができる。したがって、柱状改良体３０の外径を４００ｍｍ程度の小径に維持しつつ、埋設コストおよび建設残土を大幅に低減することができる。即ち、本実施形態の地盤改良工法によれば、柱状改良体３０の外径を４００ｍｍ程度に小さく維持したままで、軟弱な地盤１の改良を行うことができる。また、湿式の柱状地盤改良工法であるので、掘削により地下水が発生しても、水が流動しない限り施工可能である。

本発明は、建物の基礎部の軟弱地盤を改良する工法として利用できる。

１０…セメントミルプラント、
２０…掘削オーガ、
３０…柱状改良体、
４０…鉄筋構造体、
４１…鉄筋、
４２…鉄筋囲、
４３…拡底補助金具、
５０…蓋体。

Claims

セメント系固化材と水を攪拌混合してセメントミルクを製造する工程と、
地盤を掘削するとともに、掘削土中にセメントミルクを注入して、攪拌混合してスラリー状の柱状改良体を造成する工程と、
前記柱状改良体の施工後固化前に、鉄筋構造体を該柱状改良体の所定の深度まで圧入する工程と、
を有することを特徴とする地盤改良工法。
前記柱状改良体に圧入された前記鉄筋構造体の天端部に、蓋体を装着する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。
前記鉄筋構造体は、複数本の鉄筋を鉄筋囲で結束して構造体を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地盤改良工法。
前記鉄筋構造体は、各鉄筋の底部に該鉄筋の外径よりも拡径した拡底補助金具を備えてい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改良工法。