JP2012097511A - ソイルセメント合成杭の造成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工の手間や加工のコストをより低減できるソイルセメント合成杭の造成方法を提供する。
【解決手段】 本ソイルセメント合成杭の造成方法は、通常の造成深度Ｈ１よりも浅い設定深度Ｈ２を定め、セメント硬化材を注入して所定直径のソイルセメント状改良体２を、地盤中において設定深度Ｈ２までであるが、通常の造成深度Ｈ１には至らないように造成し、ソイルセメント状改良体２が固化しないうちに、所定直径よりも外径が小径である挿入管３を挿入し、ソイルセメント状改良体が固化することにより、ソイルセメント状改良体２と挿入管３とを一体化する。挿入管３は、内部を軸方向に貫通する空洞４を有する中空構造をなし、かつ、挿入管の外側面には凹凸が形成され、外側面は非平滑面となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、土木、建築分野において、地盤中にセメント硬化材を注入するソイルセメント合成杭の造成方法に関するものである。

特許文献１（特開昭６０−２３８５１５号公報）、特許文献２（特許第２７３１８０６号公報）、特許文献３（特開２００１−３１７０５０号公報）、特許文献４（特開２００２−２９４６９８号公報）に開示されるように、従来ソイルセメント柱体内に、鋼管等を補強部材として挿入するソイルセメント合成杭が知られている。

さらに、特許文献５（特開２００６−６３５６８号公報）は、加工コストを低減するための技術を開示するが、圧入される管体は、有底状をなし、圧入しただけでは、管体の内部にソイルセメントが入らず、セメント硬化材を別途管体内へ充填する必要があるなど、作業効率に欠点があり、それ故、不必要なコストアップを招来する。

さらに、これら従来技術は、いずれも形成されるソイルセメント柱体の深度を、いずれも所定深度を一致させ、補強部材を挿入する域を脱するものではなく、不経済であることはかわりない。言い換えれば、経済性が優れた新工法が求められている。
特開昭６０−２３８５１５号公報 特許第２７３１８０６号公報 特開２００１−３１７０５０号公報 特開２００２−２９４６９８号公報 特開２００６−６３５６８号公報

そこで本発明は、加工の手間や加工のコストをより低減できるソイルセメント合成杭の造成方法を提供することを目的とする。

第１の発明に係るソイルセメント合成杭の造成方法は、通常の造成深度よりも浅い設定深度を定め、セメント硬化材を注入して所定直径のソイルセメント状改良体を、地盤中において設定深度までであるが、通常の造成深度には至らないように造成し、ソイルセメント状改良体が固化しないうちに、所定直径よりも外径が小径であって、既設コンクリートパイル又は鋼管杭からなる挿入管を挿入し、ソイルセメント状改良体が固化することにより、ソイルセメント状改良体と挿入管とを一体化するソイルセメント合成杭の造成方法であって、挿入管は、内部を軸方向に貫通する空洞を有する中空構造をなし、かつ、挿入管の外側面には凹凸が形成され、外側面は非平滑面となっている。

この構成において、通常の造成深度よりも浅い設定深度が定められ、ソイルセメント状改良体を、地盤中において設定深度までであるが、通常の造成深度には至らない。

要するに、通常よりも浅いソイルセメント状改良体が造成される。これにより、ソイルセメント状改良体の造成に要する手間及びコストを大幅に削減できる。このようにしても、挿入管がソイルセメント状改良体に密着し、ソイルセメント状改良体の強度を補強するため、ソイルセメント合成杭全体としては、通常の造成深度までソイルセメント状改良体のみを造成した場合に比べ、遜色のない強度を得ることができるから、支障はない。

挿入管は、内部を軸方向に貫通する空洞を有する中空構造をなすため、ソイルセメント状改良体が固化する前に、挿入管が改良体内部に挿入されるのであるが、挿入しさえすれば、ソイルセメント状改良体を構成するセメントで未固化のものが、空洞内へ進入するため、後に空洞内へ充填材等を挿入する必要はない。

挿入管を改良体の内部へ挿入すると、挿入管の外側に位置する未固化のセメントは、改良体を包囲する土壌に押しつけられて土壌と良く密着する。また、挿入管の外側面には凹凸が形成され、外側面は非平滑面となっているため、未固化のセメントと挿入管の外側面が良く入り交じり、セメントが固化すると、挿入管とセメントとは、強固に結合し、ソイルセメント合成杭全体としての強度が一層高められる。

第２の発明に係るソイルセメント合成杭の造成方法では、第１の発明に加え、外側面には、外側面を周回する溝部が形成されている。

この構成により、溝部へセメントが出入りすることにより、未固化のセメントと挿入管の外側面が良く入り交じり、セメントが固化すると、挿入管とセメントとは、強固に結合し、ソイルセメント合成杭全体としての強度が一層高められる。

第３の発明に係るソイルセメント合成杭の造成方法では、第１の発明に加え、外側面は、粗面となっている。

この構成により、粗面の凹凸へセメントが出入りすることにより、未固化のセメントと挿入管の外側面が良く入り交じり、セメントが固化すると、挿入管とセメントとは、強固に結合し、ソイルセメント合成杭全体としての強度が一層高められる。

第４の発明に係るソイルセメント合成杭の造成方法では、第３の発明に加え、粗面は、無機系砂混塗料を塗布することにより形成される。

この構成により、挿入管の外側面に、容易にしかも安価に粗面を形成できるし、既存の安価な挿入管を、本願発明への適用に適するものへと変更できる。

本発明によれば、より浅いソイルセメント状改良体を造成することにより、ソイルセメント状改良体の造成に要する手間及びコストを大幅に削減できるし、通常の造成深度までソイルセメント状改良体のみを造成した場合に比べて、遜色のない強度が得られる。

挿入管の空洞内へ充填材等を別途挿入する必要はなく作業性が良好であるだけでなく、挿入管の外側面とセメントとが強固に結合し、強度を向上できる。

以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本発明の実施の形態１におけるソイルセメント合成杭の造成方法の工程説明であり、図２は、本発明の実施の形態１における挿入管の一部切欠斜視図である。

図１（ａ）に示すように、まず、通常の造成深度Ｈ１よりも浅い設定深度Ｈ２を定める。このように、設定深度Ｈ２を通常の造成深度Ｈ１よりも浅くできるのは、後述するように、挿入管３のために、固化したソイルセメント状改良体２の全体の強度が通常よりも大幅に改善されるためである。

ここで、設定深度Ｈ２は、通常の造成深度Ｈ１を１００％としたとき、地盤条件によるが、例えば４０％〜７０％とすることができる。

そして、造成装置１を用いて、セメント硬化材を注入して所定直径のソイルセメント状改良体２を、地盤中において設定深度までであるが、通常の造成深度には至らないように造成する。例えば、パイルドライバー等を使用し、オーガーモータと特殊ロッドにより、機械的撹拌装置を回転させながら、この装置の先端部からセメントミルクを注入しつつ、土とセメントミルクとを撹拌混合し、挿入管３よりも大径のソイルセメントコラムを造成する。

挿入管３の外径よりも、ソイルセメントコラムの外径が、例えば、１０ｃｍから８０ｃｍ程度大きくすると好適である。

この工程は、通常の機械式深層混合処理工法によって差し支えない。具体的には、セメント或いはセメントを主成分とした固化材と水を混練して作成したスラリーを地盤中に注入しながら、掘削翼と攪拌翼を用いて攪拌混合し、地盤とスラリーを機械的に攪拌混合してソイルセメント状改良体２を造成するとよい。

あるいは、図示していないが、先端部に掘削ビットが設けられる掘削ロッドを用いてもよい。

一方、上述した造成を行う前に、本形態では、図２に示すような既設の挿入管３を用意しておく。挿入管３は、既設コンクリートパイル又は鋼管杭からなる。

図２に示すように、挿入管３は、内部を軸方向に貫通する空洞４を有する中空構造をなし、図１（ｂ）に示すように、ソイルセメント状改良体２が固化する前に、改良体２の内部に挿入される。ここで、図１（ｂ）に示すように、挿入に伴い、ソイルセメント状改良体２を構成するセメントで未固化のものが、空洞４内へ進入するため、後に空洞４内へ充填材等を挿入するような余分の手間は、不要である。

図１（ｂ）に示すように、挿入管３を改良体２の内部へ挿入すると、挿入管３の外側に位置する未固化のセメントは、改良体２を包囲する土壌側に押圧され、土壌（一般的には、その周側面には凹凸がある）と良く密着する。

本形態では、挿入管３の外側面には、外側面を周回する溝部５が形成されており、挿入管３の外側面には、段差が形成されている。ここで、溝部５の深さは、例えば、５ｍｍから１０ｍｍ程度とするのが好適である。

これにより、挿入管３の外側面は、凹凸を有する非平滑面となっている。土壌とと同様に、未固化のセメントは、挿入管３の外側面、特に溝部５と、良く入り交じり、接触面積が増加している。

このため、セメントが固化すると、挿入管３の外側面とセメントとが強固に結合し、ソイルセメント合成杭全体としての強度が向上する。

ここで、図１（ｂ）に示す挿入管３の挿入工程では、セメントが未固化の状態において、改良体２に圧入されても回転貫入されてもよいし、あるいはこれらを組み合わせて挿入されても良い。

圧入とは垂直方向に挿入管３を加圧し、改良体２に挿入管３を入れることであり、回転貫入とは、挿入管３の上部を機械で直接把持したり、あるいは、治具を介して、挿入管３に回転力（図１（ｂ）の矢印参照。）を付加しながら、垂直方向の推進力を付与することである。

一般には、回転貫入の方が圧入よりもスムーズであり望ましいが、要は、図１（ｃ）に示すように、挿入管３と改良体２とが、ほぼ同軸状となり、挿入管３の上部が改良体２の上端部から上向きに突出しないようになれば十分である。

なお、挿入管３の下端部に、未固化のセメントをかき乱す突起物を取付けても良いが、これは必須ではなく省略しても本願発明に包含される。

この挿入工程も、周知手段によって差し支えないので、挿入のための機械等の詳細の説明は省略する。

図１（ｃ）の状態を維持し、セメントの養生が完成すれば、セメントは固化し、改良体２と挿入管３とが一体化したソイルセメント合成杭の造成が完了する。即ち、図１（ｃ）から明らかなように、挿入管３は、改良体２の内部に残置されて一体化するものであって、改良体２から引き抜かれるものではない。

なお、図１（ｃ）に示すように、挿入管３の底部は、改良体２の底部よりやや高い位置にあるのが望ましいが、挿入管３の底部を改良体２の底部と一致させても良い。

以上のように、通常（深さＨ１）よりも浅い（深さＨ２）ソイルセメント状改良体が造成される。造成に要する手間及びコストは、この深さに大きく依存するため、浅くすることによって、この手間及びコストを大幅に削減できる。しかも、十分なソイルセメント状改良体の強度を保持できる。

即ち、本形態によれば、従来の技術による杭、例えば、場所打ち杭、圧入工法、打撃工法、先端拡大根固め工法等の杭と比較して、造成の経済性を著しく向上することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における挿入管の一部切欠斜視図である。実施の形態１に比べ、実施の形態２では、挿入管３の外側面が異なる。他の点は、実施の形態１と同様であるため、以下、相違点のみを説明する。

本形態では、挿入管３の外側面は、粗面６となっている。この粗面６は、好ましくは、無機系砂混塗料を塗布することにより形成される。

この無機系砂混塗料としては、無機系防錆塗料（例えば、マイテイ株式会社製、マイテイＣＦ（商標）等）が好適に使用できる。

粗面６が形成されるため、実施の形態２によると、実施の形態１に比べ、未固化のセメントとの接触面積が大きくなり、より細かに接触することとなり、有利となる。

即ち、粗面６の凹凸へ未固化のセメントが出入りして良く入り交じり、セメントが固化すると、挿入管とセメントとは、強固に結合し、ソイルセメント合成杭全体としての強度が一層高められる。

その他の点は、実施の形態１と同様である。

本発明に係るソイルセメント合成杭の造成方法は、例えば、地盤改良等を行う分野において好適に利用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるソイルセメント合成杭の造成方法の工程説明図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるソイルセメント合成杭の造成方法の工程説明図 （ｃ）本発明の実施の形態１におけるソイルセメント合成杭の造成方法の工程説明図 本発明の実施の形態１における挿入管の一部切欠斜視図 本発明の実施の形態２における挿入管の一部切欠斜視図

Ｈ１ 通常の造成深さ
Ｈ２ 設定深さ
１ 造成装置
２ ソイルセメント状改良体
３ 挿入管
４ 空洞
５ 溝部
６ 粗面

Claims (4)

1. 通常の造成深度よりも浅い設定深度を定め、
   セメント硬化材を注入して所定直径のソイルセメント状改良体を、地盤中において前記設定深度までであるが、前記通常の造成深度には至らないように造成し、
   前記ソイルセメント状改良体が固化しないうちに、前記所定直径よりも外径が小径であって、既設コンクリートパイル又は鋼管杭からなる挿入管を挿入し、
   前記ソイルセメント状改良体が固化することにより、前記ソイルセメント状改良体と前記挿入管とを一体化するソイルセメント合成杭の造成方法であって、
   前記挿入管は、内部を軸方向に貫通する空洞を有する中空構造をなし、かつ、前記挿入管の外側面には凹凸が形成され、前記外側面は非平滑面となっていることを特徴とするソイルセメント合成杭の造成方法。
2. 前記外側面には、前記外側面を周回する溝部が形成されている請求項１記載のソイルセメント合成杭の造成方法。
3. 前記外側面は、粗面となっている請求項１記載のソイルセメント合成杭の造成方法。
4. 前記粗面は、無機系砂混塗料を塗布することにより形成される請求項３記載のソイルセメント合成杭の造成方法。

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