JP2014095179A - 盛土斜面の補強工法及びこれに用いる削孔ツール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の圧接部20Aと第2の圧接部20Bとを有する削孔ツール10を用いて施工することで、掘削土砂が孔内周に押し付けられるため、孔周辺の地盤が締め固められると共に、削孔残土として排出されることがほとんどない。更に、削孔時に削孔水を使用しないため、周辺地盤が緩まることがなく、排泥処理が不要となる。又、孔内にグラウト材を加圧充填するため、孔周辺の地盤を更に締め固めることができる。このように、孔周辺地盤の締め固めと、孔内へのグラウト材の加圧充填とにより、孔内周と硬化したグラウト材とに大きな摩擦力が確保できることから、盛土斜面に対し、削孔残土の発生を抑止しながらも、周辺地盤を緩めることなく摩擦力が高いアンカー体を形成することが可能となる。
【選択図】図1
Description
しかしながら、上述したような補強工法を盛土の斜面に適用することを考慮すると、以下のような問題が懸念される。すなわち、特許文献1に記載の方法では、削孔水を含んだ排泥の処理設備が必要となり、削孔にロータリーパーカッションドリルを用いるため、施工時の騒音対策も必要となる。更に、盛土斜面は地盤が軟弱であるため、削孔水を多量に使用すると地盤に緩みが生じやすい。特に鉄道の盛土地盤は、比較的軟弱な土砂を主体としていることから、特許文献1に記載の方法により引き抜き耐力(所定の摩擦力)を確保するためには、アンカー径を大きくする必要があり、そのために削孔径を大きくすると施工性が低下してしまう。これらは、削孔の際に削孔水を使用する、特許文献2に記載の方法においても同様である。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、盛土斜面において、削孔残土の発生を抑止しながらも、周辺地盤を緩めることなく摩擦力が高いアンカー体を形成することにある。
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
又、挿入工程では、充填工程で形成した充填孔に、充填孔内のグラウト材が完全に固まる前に、設計値に応じた径及び長さを有する芯材を挿入する。芯材の挿入は、人力や削孔機等を用いて行い、削孔機にバイブロ式削孔機を用いている場合には、芯材に振動を加えながら挿入してもよい。そして、芯材を挿入後に、充填孔のグラウト材を養生し、盛土斜面にアンカー体を形成する。
本項に記載の盛土斜面の補強工法は、充填工程において、削孔ツールの引き抜きと再貫入とを繰り返して、削孔ツールを段階的に引き抜いていくものである。削孔ツールの引き抜きの際には、削孔ツールの排出口よりグラウト材を所定圧で吐出しながら、所定の長さ分だけ引き抜くことで、削孔ツールの排出口よりも孔先端側の孔内部にグラウト材を加圧充填する。又、削孔ツールの再貫入の際には、グラウト材は吐出せずに、引き抜いた所定の長さよりも短い長さだけ再貫入することで、引き抜きの際に削孔ツールの排出口よりも孔先端側に加圧充填したグラウト材を、削孔ツールにより押圧する。これにより、孔内部に加圧充填されたグラウト材は、更に加圧されると共に径方向外側へ広がり、孔を拡径させる。従って、孔内のグラウト材の更なる加圧と、孔の拡径による更なる孔周辺地盤の締め固めとにより、孔内周と硬化したグラウト材とに更に大きな摩擦力が確保されるため、アンカー体の摩擦力をより高めることとなる。
本項に記載の盛土斜面の補強工法は、挿入工程で充填孔に挿入した芯材の頭部に支圧板を取り付け、更に、隣接するアンカー体同士の芯材の頭部を鋼線で連結する、連結工程を含むものである。支圧板には軽量の受圧板を用いることが好ましく、鋼線には高強度のPC鋼線等を用い、高張力で連結をする。そして、支圧板を取り付けることによって、各アンカー体により引き抜き方向の荷重を受ける斜面の範囲を拡大し、更に、鋼線で連結することによって、複数のアンカー体間で引き抜き方向の荷重を均等に分担することとなる。このため、部分的な抜け出しや小崩落等の盛土斜面の変形を、複数のアンカー体を形成した範囲全体にわたって抑止するものとなる。
本項に記載の盛土斜面の補強工法は、削孔した孔内に充填するグラウト材として、セメントミルク、若しくは、遅延剤を添加したモルタルを用いるものである。セメントミルクを用いる場合には、ブリージングの発生を抑制するために、膨張剤や減水剤を添加することとしてもよい。又、遅延剤を添加したモルタルを用いる場合には、孔内からの逸走が抑制されると共に、遅延剤の添加により、孔内への充填中や、芯材の挿入時に完全に硬化することが防止され、施工性を高めることとなる。
又、スクリュー部は、外径が一様でない筒状部と、この筒状部の外周に螺旋状に設けられた螺旋板とで構成されており、螺旋板の外周位置が、筒状部の軸心から一定距離になるように形成されている。従って、螺旋板の径方向の幅は、筒状部の外径が大きい部位では狭くなり、筒状部の外径が小さい部位では広くなる。又、筒状部の外周には、削孔方向先端側の螺旋板に干渉しないような位置に、グラウト材の排出口が形成されている。更に、筒状部は、削孔方向後端部から排出口に至るまでが中空に形成されており、筒状部の内部にグラウト材の注入路が確保されている。このグラウト材の注入路には、排出口の近傍位置に、グラウト材の逆流を防止するための逆止弁が設けられていることが好ましい。
本項に記載の盛土斜面の補強工法は、挿入工程で充填孔に挿入する芯材に、スペーサを取り付けることにより、充填孔に挿入された芯材と、孔内周との間隔を確保し、挿入時の施工性を高めると共に、芯材の片寄りを防止するものである。
本項に記載の削孔ツールは、上記(5)項に記載の盛土斜面の補強工法に用いられることで、上記(5)項に対応する同等の作用を奏するものである。
図1は、本発明の実施の形態に係る削孔ツール10を模式的に示している。図示のように、削孔ツール10は、削孔方向の先端側となる図中下側から順に、掘削ビット12、スクリュー部14、第1の圧接部20A、中間部28、第2の圧接部20Bという配置で大略構成されている。掘削ビット12には、図1の例では、4枚羽根のクロス型のビットが用いられているが、用途に応じて他の形状のビットを用いることもできる。
まず、図2に示すように、ケーシング30を削孔方向の後端側(図中右上側)に接続した削孔ツール10を、削孔機32にセットする。ケーシング30は、内部に貫通孔36(図4(a)参照)が設けられた筒状であり、ケーシング30と削孔ツール10とは、ケーシング30の貫通孔と削孔ツール10の注入路24(図1参照)とが連通するように接続する。そして、補強対象である盛土斜面40の目的とする削孔位置に合わせて、削孔機32の位置や削孔ツール10の角度等を調整する。しかる後、削孔ツール10を所定の方向に回転させながら、盛土斜面40の削孔位置に押し込み、削孔を開始する。この際、本発明の実施の形態に係る盛土斜面の補強工法では、削孔工程に削孔水を使用しない。又、削孔ツール10の回転方向は、削孔ツール10の形状により規定され、図1に示した削孔ツール10の場合には、削孔方向に向かって左回り(反時計回り)に回転させる。なお、図2〜図5の例では、削孔機32にバイブロ式削孔機を用いており、削孔ツール10に必要に応じて振動を伝達しているが、ロータリーパーカッション式削孔機を用いて施工を行ってもよい。
続いて、図5(a)に示すように、盛土斜面40に形成した充填孔44内に、スペーサ62を取り付けた芯材60を挿入する。芯材60は、充填孔44の深さに応じた必要な長さになるように、カプラーで接続して継ぎ足しながら挿入する。この際、所定の長さまでは人力により挿入し、以降は、芯材60に後述する支圧板を取り付けるために必要な長さだけ盛土斜面40から突出した状態となるまで、削孔機32等により振動を加えながら挿入する。芯材60には、例えば、D19〜D38(JISG 3112準拠)の全ねじ棒鋼や異形棒鋼、或いは、これらにメッキ処理を施したもの等を用いる。
そして、充填孔44内のグラウト材50が硬化した後、支圧板64から突出した芯材60の頭部に、耐力測定装置80に接続した耐力測定ツール82を取り付け、盛土斜面40に対するアンカー体70の引き抜き方向(図中右上方向)の耐力測定を行う。この耐力測定により、アンカー体70の引き抜き方向の耐力が設計値を満たしていることを確認し、測定終了後、芯材60の頭部から耐力測定ツール82を取り外す。
図8(a)は、試験施工で行った各工程の所要時間を施工順に示したものである。図2で示したような準備据付工程では、削孔機32としてバイブロ式削孔機(株式会社ワイビーエム製ECO−7V)を設置し、削孔ツール10等の準備を行い、17分を要した。
又、図3に示した削孔工程では19分を要しているが、このうちの6分は、削孔ツール10に長さ約1mのケーシング30の継ぎ足しを行った時間であり、実削孔時間は13分である。この試験施工における削孔工程については、後で詳しく説明する。
続いて、図4で示したような、グラウト材50を注入しながらの引き抜き工程では、30分を要している。この際、オペレーターが0.3MPAの注入圧を確認しながら、414Lのグラウト材50の注入を行った。
最後に、16分を要して図5(a)に示したような芯材60の挿入を行い、計95分で試験施工を行った。なお、試験施工では、芯材60を挿入した後の、芯材60の頭部への支圧版64の取り付けや耐力試験(図5(b)参照)、鋼線66による連結(図6参照)等は行っていない。
図8(b)は、削孔工程時の削孔深度と時間の関係を示した削孔サイクルのグラフである。図示によれば、時間約19分で深度約7.2mまで削孔しており、深度に変化がない横ばいの箇所は、削孔ツール10にケーシング30の継ぎ足しを行った時間帯を示している。
次に、図9(a)は、予め測定した削孔地山のN値を示すグラフ、図9(b)は、深度毎の削孔速度を示すグラフ、図9(c)は、深度毎の削孔ツール10の回転圧力及び押込圧力を示すグラフである。削孔速度を確認すると、深度4.5mまでの粘質土層よりも、深度4.5m以降の砂質土層の方が、削孔速度が遅くなっていることが分かる。これは、削孔した地山のN値が、粘質土層よりも砂質土層の方がやや高く、更に、一般的に砂質土層を削孔していくと、砂質土が締め固められることによって削孔速度が落ちるためである。
図10(a)は、試験施工で行った各工程の所要時間を施工順に示したものである。図2で示したような準備据付工程では、52分を要しているが、これは、初めに削孔した位置の土被りが薄く削孔不可となり、削孔ツール10を一度引き抜いて削孔位置を変えた時間が含まれているためである。なお、この試験施工でも、削孔機32としてバイブロ式削孔機(ECO−7V)を使用している。
又、図3に示した削孔工程では35分を要しているが、このうちの11分は、削孔ツール10に長さ約1mのケーシング30の継ぎ足しを行った時間であり、実削孔時間は24分である。この試験施工における削孔工程については、後で詳しく説明する。
続いて、図4で示したような、グラウト材50を注入しながらの引き抜き工程では、66分を要している。この際、オペレーターが0.2MPAの注入圧を確認しながら、334Lのグラウト材50の注入を行った。
最後に、10分を要して図5(a)に示したような芯材60の挿入を行い、計175分で試験施工を行った。なお、この試験施工でも、芯材60を挿入した後の、芯材60の頭部への支圧版64の取り付けや耐力試験(図5(b)参照)、鋼線66による連結(図6参照)等は行っていない。
図10(b)は、削孔工程時の削孔深度と時間の関係を示した削孔サイクルのグラフである。図示によれば、時間約35分で深度約8.9mまで削孔しており、深度に変化がない横ばいの箇所は、削孔ツール10にケーシング30の継ぎ足しを行った時間帯を示している。
そして、芯材60を挿入後に、充填孔44のグラウト材50を養生し、盛土斜面40にアンカー体70を形成する。
Claims (6)
- 削孔ツールを用いて削孔した孔にグラウト材を充填し、芯材を挿入する盛土斜面の補強工法であって、
前記削孔ツールを回転させながら盛土斜面に押し込むことで、掘削土砂を前記孔の内周に押し付けながら削孔し、この際、前記削孔ツールの後端にケーシングを継ぎ足すことで、所定の深度まで削孔する削孔工程と、
前記削孔ツールを前記削孔工程での回転方向と同じ方向に回転させ、前記削孔ツールが備える排出口から前記グラウト材を所定圧で吐出し、該グラウト材の注入圧を確認しながら前記削孔ツールを徐々に引き抜くことで、前記孔を前記グラウト材で加圧充填した充填孔を形成する充填工程と、
前記充填孔に前記芯材を挿入してアンカー体を形成する挿入工程とを含むことを特徴とする盛土斜面の補強工法。 - 前記充填工程において、前記削孔ツールを所定の長さだけ引き抜いた後、前記所定の長さよりも短い長さだけ前記削孔ツールを再貫入することを繰り返して、前記充填孔を形成することを特徴とする請求項1記載の盛土斜面の補強工法。
- 前記芯材の頭部に支圧板を取り付けると共に、隣接する前記アンカー体同士の前記芯材の頭部を鋼線で連結する連結工程を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の盛土斜面の補強工法。
- 前記グラウト材として、セメントミルク若しくは遅延剤を添加したモルタルを用いることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の盛土斜面の補強工法。
- 前記削孔ツールとして、
削孔方向先端に位置する掘削ビットと、外径が一様でない筒状部の外周に螺旋状の螺旋板を備えるスクリュー部と、該スクリュー部よりも削孔方向後端側に位置する円筒形の圧接部とを含み、
前記スクリュー部は、前記筒状部の削孔方向先端側の外周にグラウト材の排出口を備え、前記筒状部の削孔方向後端部から前記排出口に至るまでが中空であり、前記螺旋板の外周が前記筒状部の軸心から一定距離の位置にあり、
前記圧接部は、頂部が略平坦で削孔方向に延びた突条部を、外周の円周方向に複数有し、該複数の突条部を含めた外径が、前記螺旋板の外周で規定される前記スクリュー部の外径と等しく、1箇所若しくは削孔方向に間隔を空けた2箇所に設けられた削孔ツールを用いることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の盛土斜面の補強工法。 - 盛土斜面の補強工法に用いられる削孔ツールであって、
削孔方向先端に位置する掘削ビットと、外径が一様でない筒状部の外周に螺旋状の螺旋板を備えるスクリュー部と、該スクリュー部よりも削孔方向後端側に位置する円筒形の圧接部とを含み、
前記スクリュー部は、前記筒状部の削孔方向先端側の外周にグラウト材の排出口を備え、前記筒状部の削孔方向後端部から前記排出口に至るまでが中空であり、前記螺旋板の外周が前記筒状部の軸心から一定距離の位置にあり、
前記圧接部は、頂部が略平坦で削孔方向に延びた突条部を、外周の円周方向に複数有し、該複数の突条部を含めた外径が、前記螺旋板の外周で規定される前記スクリュー部の外径と等しく、1箇所若しくは削孔方向に間隔を空けた2箇所に設けられることを特徴とする削孔ツール。
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