JP2014234695A - 地盤補強構造及び地盤補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コスト及び短い工期で容易且つ的確に地盤を補強することが可能な地盤補強構造及び地盤補強方法を提供する。
【解決手段】
地盤補強構造１は、地盤Ｌを掘削して形成した小径部１１と、小径部１１に連続して掘削した大径部１２と、小径部１１及び大径部１２に挿入する芯材２と、芯材２に設置され大径部１２内に配置される補強部材３と、小径部１１及び大径部１２に充填した固化材が硬化した固化体１０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、盛土若しくは切土法面等の地盤又は擁壁若しくは橋台等の構造物の補強構造及び補強方法に関する。

従来、掘削ビットによって小径の掘削孔に連続して拡孔された大径の掘削孔を掘削することにより段部を形成し、掘削孔に撚り線を挿入した後、固化材を充填するアンカー体造成工法が開示されている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたアンカー体造成工法では、大径部の外周面積が増大することによって摩擦力が増大すると共に、段差部での抵抗が増大することによって、アンカー体を造成している。

特開２０１２−７４０１号公報

図１７は、従来の地盤補強構造を示す図である。

従来の地盤補強構造１００は、図１７に示すように、拡径工法を用いて形成された小径部１１１及び大径部１１２に、固化材を充填した後に、芯材１０１を挿入することで、形成されていた。このような従来の地盤補強構造１００は、引抜力Ａに対して、固化材が硬化した固化体１１０と地盤Ｌとの周面摩擦力Ｂ及び固化体１１０と地盤Ｌとの支圧力Ｃが抵抗となっていた。

図１７に示す従来の地盤補強構造１００では、引抜力Ａに対する地盤補強構造体１００の抵抗力は、（ａ）芯材１０１の引張り強度、（ｂ）芯材１０１と固化体１１０の間の付着力Ｄ、（ｃ）固化体１１０と地盤Ｌの間の周面摩擦力Ｂと支圧力Ｃの合計、のうち一番弱い強度で決定される。

小径部１１１に連続して大径部１１２を設けることで、（ｃ
）の増加が期待できるが、（ｃ）が増加すると、相対的に（ａ）と（ｂ）が不足してくる場合がある。このうち、（ａ）を増加させるためには、単に芯材１０１の径を太くする、本数を増加する、又は材質を変更する、のいずれかを行えばよい。これに対して、（ｂ）を増加させるためには、芯材１０１の径を太くする、又は本数を増やす、のいずれかで芯材１０１の周長を増加すればよいが、（ａ）の増加には及ばない。したがって、大径部を設けることで期待できる（ｃ）の増加を有効に活用できない。そのような場合、以下のように対応していた。

（１）付着力Ｄを増加するため、大径部１１２を長くすることで、大径部１１２内に配置される芯材１０１の長さを長くする。
（２）隣り合う地盤補強構造体１００の間隔を短くすることで、必要となる引抜力Ａを低減する。

しかしながら、大径部１１２を長く掘削したり、芯材１０１の径を大きくしたり、地盤補強構造体１００の数を多く掘削する必要があるので、いずれの対応も施工時間が長くなり、費用が増大するものであった。

本発明の目的は、このような問題点を解決するためになされたものであり、低コスト及び短い工期で容易且つ的確に地盤を補強することが可能な地盤補強構造及び地盤補強方法を提供することである。

本発明に係る一実施形態の地盤補強構造は、
地盤を掘削して形成した小径部と、
前記小径部に連続して掘削した大径部と、
前記小径部及び前記大径部に挿入する芯材と、
前記芯材に設置され前記大径部内に配置される補強部材と、
前記小径部及び前記大径部に充填した固化材が硬化した固化体と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強構造では、
前記補強部材は、前記芯材の長手方向に直交する方向において、
前記芯材の周囲に、前記芯材を囲むように配置される部材を有する
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強構造では、
前記補強部材は、前記芯材の長手方向に直交する方向において、
前記小径部の断面内に収まり、
且つ、
前記芯材の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する
支圧体を少なくとも１つ有する
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強構造では、
前記補強部材は、
前記芯材の周囲に配置される螺旋状補強部材を有する
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強構造では、
前記螺旋状補強部材は、
前記芯材の挿入方向の先端側の螺旋の外径が小さい円錐形状の円錐螺旋状補強部材である
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強構造では、
前記螺旋状補強部材は、
前記芯材の中心軸に対して偏心して設置される偏心螺旋状補強部材である
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強構造では、
前記補強部材は、網目状に形成されたメッシュ補強部材である
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強構造では、
前記補強部材は、前記芯材の長手方向に直交する方向において、
前記小径部の断面内に収まる形状と、
前記小径部の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状と、
に変更可能である形状可変補強部材を少なくとも１つ有する
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強構造では、
前記固化体は、繊維を含む
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強方法は、
地盤に小径部を掘削する工程と、
前記小径部の所定の位置から連続して大径部を掘削する工程と、
前記小径部及び前記大径部に前記固化材を充填する工程と、
前記小径部及び前記大径部に芯材及び前記芯材に設置される補強部材を挿入する工程と、
前記補強部材を前記大径部内に配置させる工程と、
を有する
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強方法は、
前記小径部及び前記大径部に前記芯材及び前記補強部材を挿入する工程は、
前記芯材の長手方向に直交する断面において、
前記補強部材を前記小径部の断面内に収まる形状に変更する工程と、
前記小径部に前記補強部材を通過させる工程と、
を有し、
前記補強部材を前記大径部内に配置させる工程は、
前記芯材の長手方向に直交する断面において、
前記大径部内で前記補強部材を前記小径部の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状に変更する工程
を有する
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強方法は、
前記大径部内で前記補強部材を前記小径部の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状に変更する工程は、
前記補強部材の外径を前記小径部の径より大きくさせる
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の地盤補強方法は、
前記大径部内で前記補強部材を前記小径部の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状に変更する工程は、
前記補強部材を前記芯材に対して偏心させる
ことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態によれば、低コスト及び短い工期で容易且つ的確に地盤を補強することが可能な地盤補強構造及び地盤補強方法を提供することが可能となる。

本発明にかかる一実施形態の地盤補強構造１を示す概略図である。 第１実施形態の補強部材を有する地盤補強構造１の大径部１２付近を示す概略図である。 本発明にかかる一実施形態の地盤補強構造１の地盤表面付近を示す概略図である。 本発明にかかる一実施形態の地盤補強構造１の施工方法を示す概略図である。 第１実施形態の補強部材３の挿入方法を示す概略図である。 第１実施形態の補強部材３の挿入方法の他の例を示す概略図である。 第２実施形態の補強部材３を示す概略図である。 第３実施形態の補強部材３を示す概略図である。 第４実施形態の補強部材３を示す概略図である。 第５実施形態の補強部材３を示す概略図である。 第５実施形態の補強部材３の挿入方法を示す概略図である。 第６実施形態の補強部材３を示す概略図である。 図１２の一部の断面図である。 第６実施形態の補強部材３の挿入方法を示す概略図である。 図１４の一部の断面図である。 第７実施形態の補強部材３を示す概略図である。 従来の地盤補強構造１を示す概略図である。

以下、第１実施形態の地盤補強構造１及び地盤補強方法について説明する。

図１は、本発明にかかる一実施形態の地盤補強構造１を示す概略図である。図２は、第１実施形態の補強部材を有する地盤補強構造１の大径部１２付近を示す概略図である。

本発明にかかる一実施形態の地盤補強構造１は、地盤Ｌを掘削して形成した小径部１１と、小径部１１に連続して掘削した大径部１２と、小径部１１及び大径部１２に挿入する芯材２と、芯材２に設置され大径部１２内に配置される補強部材３と、小径部１１及び大径部１２に充填して硬化した固化体１０と、地盤Ｌの表面に設置される場所打ちコンクリート又は吹付けコンクリート４と、場所打ちコンクリート又は吹付けコンクリート４から突出した芯材２を支持するアンカープレート５と、角度を調整してアンカープレート５を場所打ちコンクリート又は吹付けコンクリート４に支持するモルタル６と、芯材２に締結されるナット７と、ナット７を覆うキャップ８と、を備える。

小径部１１は、地盤Ｌの表面から地中に細長に形成される孔である。大径部１２は、小径部１１の奥に連続して形成される小径部１１よりも径の大きい孔である。小径部１１及び大径部１２は、特許文献１に示されている掘削ビットのような部材を用いることで形成される。

芯材２は、長手方向に直交する方向において小径部１１の断面内に収まる形状である。本実施形態では、小径部１１の径より細い棒状の部材であり、小径部１１及び大径部１２に挿入された状態で、地盤Ｌから突出するのに十分な長さを有する。また、芯材２は、少なくとも後端にネジが形成されている。なお、芯材２は、小径部１１及び大径部１２に挿入する際に、先に小径部１１に入る側を先端、その反対側を後端とする。

第１実施形態の補強部材３は、支圧体３ａと、螺旋状補強部材３ｂと、センタライザ３ｃと、を有する。

補強部材３としての支圧体３ａは、芯材２の長手方向に直交する方向において、小径部１１の断面内に収まる形状であって、且つ、芯材２の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する。

本実施形態の補強部材３としての支圧体３ａは、小径部１１よりも径が小さくて芯材２よりも径が大きく、芯材２の先端に取り付けられる円板状の部材である。支圧体３ａは、芯材２の先端にネジで取り付けられることが好ましい。また、支圧体３ａは、鋼材等の金属、又はモルタル等の無機材料又はプラスチック等の有機材料を用いた物が好ましい。

なお、支圧体３は、小径部１１を通過することができ、小径部１１の断面よりも大きい断面を有する構造であってもよい。また、支圧体３は、円形でなくてもよい。さらに、支圧体３は、板状でなくてもよい。また、支圧体３ａは、芯材２と一体に形成されてもよい。

補強部材３としての螺旋状補強部材３ｂは、芯材２の長手方向に直交する方向において、小径部１１の断面内に収まる形状と、芯材２の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状と、に変更可能な形状可変補強部材でもよい。

本実施形態の補強部材３としての螺旋状補強部材３ｂは、螺旋状に形成された金属又は樹脂等であって、螺旋の外径は、小径部１１と同程度又は小径部１１よりも大きいことが好ましい。また、螺旋状補強部材３ｂの一端は、芯材２の挿入方向の先端側に固着してもよい。さらに、螺旋状補強部材３ｂは、大径部１２の全長にわたって設置してもよい。なお、螺旋状補強部材３ｂの挿入方法については後述する。センタライザ３ｃは、螺旋状補強部材３ｂを芯材２と同心に設置するための部材である。

第１実施形態では、補強部材３として、支圧体３ａ、螺旋状補強部材３ｂ、及びセンタライザ３ｃを用いたが、支圧体３ａのみ、又は螺旋状補強部材３ｂのみで補強部材３を構成してもよい。また、螺旋状補強部材３ｂとセンタライザ３ｃとで補強部材３を構成してもよい。

固化体１０は、小径部１１及び大径部１２に充填した固化材が硬化して形成される。固化材は、セメント系の固化材料を使用する。固化材には、補強材として繊維を混入させてもよい。繊維を混入させることで強度を高くし、割裂破壊を低減することが可能となる。なお、繊維を混入させる場合には、大径部１１２と小径部１１１の全ての部分に混入してもよいし、どちらか一方、又はどちらかの一部に混入してもよい。

図３は、本発明にかかる一実施形態の地盤補強構造１の地盤表面付近を示す概略図である。

場所打ちコンクリート又は吹付けコンクリート４は、地盤Ｌの表面を覆うように格子状に設置される。場所打ちコンクリート又は吹付けコンクリート４には、モルタル６を介して場所打ちコンクリート又は吹付けコンクリート４から突出した芯材２を支持するアンカープレート５が設置される。モルタル６は、アンカープレート５の角度を調節し、芯材２とアンカープレート５の表面がほぼ直交するようにアンカープレート５を支持することが好ましい。

ナット７は、アンカープレート５から突出した芯材２に締結され、アンカープレート５を地盤Ｌに固定する。キャップ８は、突出した芯材２及びナット７を覆い、アンカープレート５に固定される。キャップ８内は、腐食を防止するため防食処理を行うことが好ましい。

このように、補強部材３を大径部１２に設置することによって、引抜力に対する力を増大することができ、地盤を的確に補強することが可能となる。

図４は、本発明にかかる一実施形態の地盤補強構造１の施工方法を示す概略図である。

まず、図４（ａ）に示すように、掘削用ビット５０を用いて、地盤Ｌに小径部１１及び大径部１２を掘削する。掘削用ビット５０は、はじめに小径部１１を掘削し、所定の位置まで掘削した後、拡開部５１を開き、小径部１１に連続して大径部１２を掘削する。

次に、図４（ｂ）に示すように、小径部１１及び大径部１２に固化材を充填する。

次に、図４（ｃ）に示すように、小径部１１及び大径部１２に芯材２及び補強部材３の支圧体３ａと螺旋状補強部材３ｂを挿入する。補強部材３は小径部１１を通過して大径部１２内に配置される。

次に、図４（ｄ）に示すように、小径部１１及び大径部１２に芯材２を介してセンタライザ３ｃを挿入する。すると、図２に示したように、第１実施形態の地盤補強構造１が完成する。

なお、固化材は、補強部材３を小径部１１及び大径部１２に挿入した後に充填してもよい。

図５は、第１実施形態の補強部材３の挿入方法の一例を示す概略図である。

第１実施形態の螺旋状補強部材３ｂの螺旋の外径は、通常状態では、小径部１１と同程度又は小径部１１よりも大きいので、小径部１１を通過することができない。

そこで、図５に示すように、まず、螺旋状補強部材３ｂを芯材２の周囲に配置し、小径部１１に挿入する。すると、螺旋状補強部材３ｂは、小径部１１に抑えられて、一時的に螺旋の外径が小さくなると共に、軸方向に延びる。その後、小径部１１を通過させて、大径部１２に挿入された後、螺旋状補強部材３ｂは、軸方向に延ばす以前の通常の外径に自然に戻り、小径部１１よりも螺旋の外径が大きくなる。

この場合、螺旋状補強部材３ｂは、支圧体３ａ又は芯材２の先端に一端を固着し、芯材２を挿入することで、小径部１１の内面側の周面摩擦によって引っ張られるようにする。これによって、螺旋の外径が小さくなった状態で挿入すればよい。

図２に示したセンタライザ３ｃは、螺旋状補強部材３ｂの他端にあらかじめ固着された状態で芯材２と共に挿入されてもよいし、螺旋状補強部材３ｂが挿入された後、挿入されてもよい。

図６は、第１実施形態の補強部材３の挿入方法の他の例を示す概略図である。

図６に示す挿入方法の例では、まず、図６（ａ）に示すように、螺旋状補強部材３ｂを芯材２の周囲に配置し、ねじりを加えて、一時的に螺旋の外径を小さくし、治具３ｄで固定する。

続いて、図６（ｂ）に示すように、小径部１１を通過させる。

次に、図６（ｃ）に示すように、大径部１２に挿入し、所定の位置に配置する。

最後に、図６（ｄ）に示すように、治具３ｄによる螺旋状補強部材３ｂの固定を解除し、小径部１１よりも螺旋の外径が自然に大きくなるようにすればよい。

また、図６に示した治具３ｄは、小径部１１を通過して大径部１２に挿入された時点で、螺旋状補強部材３ｂの固定を自然に解除する構造としてもよい。螺旋状補強部材３ｂは、治具３ｄの固定が解除されると、自然に外径が大きくなる。

なお、図２に示したセンタライザ３ｃは、螺旋状補強部材３ｂの他端にあらかじめ固着された状態で芯材２と共に挿入されてもよいし、螺旋状補強部材３ｂが挿入された後、挿入されてもよい。

このように、螺旋状補強部材３ｂの螺旋の外径を小径部１１よりも小さくして挿入するので、補強部材３を大径部１２に容易に挿入することが可能となる。

図７は、第２実施形態の補強部材３を示す概略図である。

第２実施形態の補強部材３は、支圧体３ａと、螺旋状補強部材３ｂと、を有する。

第２実施形態の補強部材３は、螺旋状補強部材３ｂの螺旋の外径を小径部１１よりも小さくしたものである。螺旋状補強部材３ｂの一端は、芯材２の挿入方向の先端側に固着してもよい。第２実施形態の螺旋状補強部材３ｂは、螺旋の外径が小径部１１よりも小さいので、通常状態のまま挿入し、そのまま使用することが可能である。

なお、第２実施形態では、補強部材３として、支圧体３ａ及び螺旋状補強部材３ｂを用いたが、螺旋状補強部材３ｂのみを芯材２に固着して構成してもよい。また、螺旋状補強部材３ｂと図２に示したセンタライザ３ｃとで補強部材３を構成してもよい。

図８は、第３実施形態の補強部材３を示す概略図である。

第３実施形態の補強部材３は、支圧体３ａのみを有する。第３実施形態の支圧体３ａは、第１支圧体３ａ₁と、第２支圧体３ａ₂と、第３支圧体３ａ₃と、を有する。なお、支圧体３ａは、少なくとも１つ設ければよいが、複数の支圧体３ａを設置すると、引き抜きに対する強度が高くなり、好ましい。また、第３実施形態の第３支圧体３ａ₃は、円柱状に形成されている。

第３実施形態の補強部材３は、芯材２の先端に第１支圧体３ａ₁を固着し、先端固着した第１支圧体３ａ₁から芯材２の軸方向に間隔をあけて第２支圧体３ａ₂を固着し、第２支圧体３ａ₂から芯材２の軸方向にさらに間隔をあけて、第３支圧体３ａ₃を固着する。

第３実施形態の補強部材３は、小径部１１よりも外径の小さい支圧体３ａのみを使用するので、芯材２に支圧体３ａを設置したまま挿入し、そのまま使用することが可能である。

このように、補強部材３は、小径部１１よりも外径の小さい支圧体３ａのみを使用するので、容易に挿入することが可能となる。

図９は、第４実施形態の補強部材３を示す概略図である。

第４実施形態の補強部材３は、支圧体３ａと、螺旋状補強部材３ｅと、を有する。第４実施形態の支圧体３ａは、第１支圧体３ａ₁と、第２支圧体３ａ₂と、を有する。また、螺旋状補強部材３ｅは、第１螺旋状補強部材３ｅ₁と、第２螺旋状補強部材３ｅ₂と、を有する。なお、支圧体３ａ及び螺旋状補強部材３ｅは、それぞれ少なくとも１つ設ければよいが、複数の支圧体３ａ及び螺旋状補強部材３ｅを設置すると、引き抜きに対する強度が高くなり、好ましい。

第４実施形態の支圧体３ａは、芯材２の先端に第１支圧体３ａ₁を固着し、先端固着した第１支圧体３ａ₁から芯材２の軸方向に間隔をあけて第２支圧体３ａ₂を固着する。

第４実施形態の螺旋状補強部材３ｅは、芯材２の挿入方向の先端に近い側の螺旋の外径が小さい円錐形状を有する円錐螺旋状補強部材３ｅである。また、芯材２の挿入方向の先端に近い側の螺旋の径を小径部１１の径よりも小さくし、芯材２の挿入方向の先端から遠ざかるほど螺旋の径を大きくすることが好ましい。

第４実施形態の円錐螺旋状補強部材３ｅは、芯材２の先端に固着された第１支圧体３ａ₁に第１円錐螺旋状補強部材３ｅ₁を固着し、第２支圧体３ａ₂に第２円錐螺旋状補強部材３ｅ₂を固着する。

円錐螺旋状補強部材３ｅの挿入方法は、図５又は図６に示したように、小径部１１よりも円錐螺旋状補強部材３ｅの螺旋の外径を小さくして挿入する。

このように、芯材２の挿入方向の先端に近い側の円錐螺旋状補強部材３ｅの螺旋の径を小径部１１の径よりも小さくするので、芯材２の挿入方向の先端に近い側の螺旋状補強部材３ｅの小径部１１への挿入が容易になり、円錐螺旋状補強部材３ｅを容易に挿入することが可能となる。

なお、第４実施形態では、補強部材３として、支圧体３ａ及び円錐螺旋状補強部材３ｅを用いたが、円錐螺旋状補強部材３ｅのみを芯材２に固着して構成してもよい。また、円錐螺旋状補強部材３ｅと図２に示したセンタライザ３ｃとで補強部材３を構成してもよい。

図１０は、第５実施形態の補強部材３を示す概略図である。

第５実施形態の補強部材３は、支圧体３ａと、メッシュ補強部材３ｆと、膨張部材３ｇと、を有する。また、膨張部材３ｇは、バルーン３ｇ₁及び注入部材３ｇ₂を有する。

補強部材３としてのメッシュ補強部材３ｆは、芯材２の長手方向に直交する方向において、小径部１１の断面内に収まる形状と、芯材２の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状と、に変更可能な形状可変補強部材でもよい。

第５実施形態のメッシュ補強部材３ｆは、網目状に形成された金属又は樹脂等である。本実施形態の補強部材３としてのメッシュ補強部材３ｆの形状は、シート状、球状、円柱状等でよい。膨張部材３ｇが膨張した時のメッシュ補強部材３ｆの外径は、小径部１１と同程度又は小径部１１よりも大きいことが好ましい。メッシュ補強部材３ｆの一端は、芯材２に設置された支圧体３ａに固着されているが、芯材２の先端に直接固着してもよいし、支圧板３ａや芯材２に固着されなくてもよい。

図１１は、第５実施形態の補強部材３の挿入方法を示す概略図である。

まず、図１１（ａ）に示すように、膨張部材３ｇを囲むように、メッシュ補強部材３ｆを芯材２の周囲に配置する。

続いて、図１１（ｂ）に示すように、小径部１１にメッシュ補強部材３ｆを通過させる。

次に、図１１（ｃ）に示すように、メッシュ補強部材３ｆを大径部１２の所定の位置に配置する。

最後に、図１０に示したように、大径部１２に挿入された後、注入部材３ｇ₂から固化材を注入し、バルーン３ｇ₁を膨張させ、小径部１１よりもメッシュ補強部材３ｆの外径が大きくなるようにする。

このように、補強部材３として、膨張させるのが容易なメッシュ補強部材３ｆ及び膨張部材３ｇを用いるので、小径部１１を通過させた後、外径を容易に大きくすることが可能となる。

なお、支圧体３ａを用いず、芯材２にメッシュ補強部材３ｆを直接固着させてもよい。また、支圧体３ａをメッシュ補強部材３ｆの両端に設置してもよい。

図１２は、第６実施形態の補強部材３を示す概略図である。図１３は、図１２の一部の断面図である。

図１３（ａ）は、図１２のα₁−α₁矢視断面図である。図１３（ｂ）は、図１２のα₂−α₂断面図である。

第６実施形態の補強部材３は、支圧体３ａと、偏心螺旋状補強部材３ｈと、を有する。

第６実施形態の偏心螺旋状補強部材３ｈは、芯材２に対して偏心して設置される螺旋状に形成された金属又は樹脂等である。例えば、図１２及び図１３に示すように、芯材２を中心に４つの偏心螺旋状補強部材３ｈを放射状に配置すればよい。偏心螺旋状補強部材３ｈは、少なくとも１つあればよいが、芯材２を中心に対称に用いると応力が均等に作用し、好ましい。

偏心螺旋状補強部材３ｈの螺旋の外径は、小径部１１と同程度であることが好ましい。偏心螺旋状補強部材３ｈの両端は、芯材２に設置された第１支圧体３ａ₁の第１取付部３ａ₁₁及び第２支圧体３ａ₂の図示しない第２取付部３ａ₂₁にそれぞれ固着されている。

図１４は、第６実施形態の補強部材３の挿入方法を示す概略図である。図１５は、図１４の一部の断面図である。図１５（ａ）は、図１４のβ₁−β₁矢視断面図である。図１５（ｂ）は、図１４のβ₂−β₂断面図である。

偏心螺旋状補強部材３ｈの挿入方法は、まず、偏心螺旋状補強部材３ｈを芯材２の周囲に偏心して、第１支圧体３ａ₁及び第２支圧体３ａ₂にそれぞれ設置する。

次に、図１４に示すように、偏心螺旋状補強部材３ｈを芯材２の中心に対して同心に移動させた状態で、小径部１１を通過させる。

そして、図１２に示したように、大径部１２に挿入された後、偏心螺旋状補強部材３ｈが自然に偏心状態に戻り、芯材２の中心に対して、各偏心螺旋状補強部材３ｈの各中心がずれた位置に配置されればよい。

このように、補強部材３として、偏心螺旋状補強部材３ｈを用いるので、小径部１１を通過させる際に、偏心螺旋状補強部材３ｈの螺旋の外径を小さくする必要がなく、螺旋の中心位置をずらすのみで容易に挿入することが可能となる。

なお、支圧体３ａを用いず、芯材２に偏心螺旋状補強部材３ｈを直接固着させてもよい。また、支圧体３ａを偏心螺旋状補強部材３ｈの片方のみに設置してもよい。

図１６は、第７実施形態の補強部材３を示す概略図である。

第７実施形態の補強部材３は、図７に示した第２実施形態の補強部材３とほぼ同様の構造であって、図１６に示すように、第１支圧体３ａ₁と、第２支圧体３ａ₂と、螺旋状補強部材３ｂと、を有する。補強部材３は、芯材２の端部ではなく、端部から離間した中間部分に形成される。なお、螺旋状補強部材３ｂを設置し、第１支圧体３ａ₁と第２支圧体３ａ₂は、設置しなくてもよい。また、螺旋状補強部材３ｂを設置し、第１支圧体３ａ₁と第２支圧体３ａ₂は、いずれか１つのみを設置してもよい。

第７実施形態のように、芯材２の端部ではなく、端部から離間した中間部分に補強部材３を形成する構造は、他の実施形態に適用してもよい。

このように、本実施形態の地盤補強構造１は、地盤を掘削して形成した小径部１１と、小径部１１に連続して掘削した大径部１２と、小径部１１及び大径部１２に挿入する芯材２と、芯材２に設置され大径部１２内に配置される補強部材３と、小径部１１及び大径部１２に充填した固化材が硬化したされる固化体１０と、を備えるので、地盤補強構造１の引抜力が増加し、補強本数を減らすことができることから、低コスト及び短い工期で容易且つ的確に地盤を補強することが可能となる。

本実施形態の地盤補強構造１では、補強部材３は、芯材２の長手方向に直交する方向において、芯材２の周囲に、芯材２を囲むように配置される部材を有するので、芯材２と固化体１０の付着力を増加させることが可能となる。

本実施形態の地盤補強構造１では、補強部材３は、芯材２の長手方向に直交する方向において、小径部１１の断面内に収まり、且つ、芯材２の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する支圧体を少なくとも１つ有するので、芯材２と固化体１０の付着力を増加させることが可能となる。

本実施形態の地盤補強構造１では、補強部材３ｂ，３ｅ，３ｆ，３ｈは、芯材２の周囲に配置される螺旋状補強部材３ｂ，３ｅ，３ｆ，３ｈを有するので、芯材２と固化体１０の付着力を増加させることが可能となる。

本実施形態の地盤補強構造１では、螺旋状補強部材３ｅは、芯材２の挿入方向の先端側の螺旋の外径が小さい円錐形状の円錐螺旋状補強部材３ｅであるので、芯材２の先端に近い側の螺旋状補強部材３ｅの小径部１１への挿入が容易になり、螺旋状補強部材３ｅを容易に挿入することが可能となる。

本実施形態の地盤補強構造１では、螺旋状補強部材３ｈは、芯材２の中心軸に対して偏心して設置される偏心螺旋状補強部材３ｈなので、螺旋の外径を小さくする必要がなく、螺旋の中心位置をずらすのみで容易に挿入することが可能となる。

本実施形態の地盤補強構造１では、補強部材は、網目状に形成されたメッシュ補強部材３ｆであるので、収縮させるのが容易なメッシュ補強部材３ｆを用いることで、小径部１１を通過させる際に、外径を容易に小さくすることが可能となる。

本実施形態の地盤補強構造１では、補強部材３は、芯材２の長手方向に直交する方向において、小径部１１の断面内に収まる形状と、小径部１１の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状と、に変更可能である形状可変補強部材３ｂ，３ｅ，３ｆ，３ｈを少なくとも１つ有するので、補強部材３を大径部１２に容易に挿入することが可能であると共に、芯材２の引抜力に対する力を増大することができ、地盤を的確に補強することが可能となる。

本実施形態の地盤補強構造１では、固化体１０は、繊維体を含むので、強度を高くし、割裂破壊を低減することが可能となる。

本実施形態の地盤補強方法は、地盤に小径部１１を掘削する工程と、小径部１１の所定の位置から連続して大径部１２を掘削する工程と、小径部１１及び大径部１２に固化材を充填する工程と、小径部１１及び大径部１２に芯材２及び芯材２に設置される補強部材３を挿入する工程と、補強部材３を大径部１２内に配置させる工程と、を有するので、芯材２の引抜力に対する力を増大することができ、低コスト及び短い工期で容易且つ的確に地盤を補強することが可能となる。

本実施形態の地盤補強方法では、小径部１１及び大径部１２に芯材２及び補強部材３を挿入する工程は、芯材２の長手方向に直交する断面において、補強部材３を小径部１１の断面内に収まる形状に変更する工程と、小径部１１に補強部材３を通過させる工程と、を有し、補強部材３を大径部１２内に配置させる工程は、芯材２の長手方向に直交する断面において、大径部１２内で補強部材３を小径部１１の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状に変更する工程を有するので、補強部材３を大径部１２に容易に挿入することが可能となると共に、大径部１２内で、小径部１１の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状に変更するので、引抜力に対する力を増大することができ、地盤を的確に補強することが可能となる。

本実施形態の地盤補強方法では、大径部１２内で補強部材３を小径部１１の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状に変更する工程は、補強部材３の外径を小径部１１の径より大きくさせるので、芯材２の引抜力に対する力をさらに増大することができ、さらに地盤を的確に補強することが可能となる。

本実施形態の地盤補強方法では、大径部１２内で補強部材３を小径部１１の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状に変更する工程は、補強部材３を芯材２に対して偏心させるので、さらに容易に挿入することが可能となると共に、さらに地盤を的確に補強することが可能となる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えてもよい。また、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

１…地盤補強構造
２…芯材
３…補強部材
４…場所打ちコンクリート又は吹付けコンクリート
５…アンカープレート
６…モルタル
７…ナット
８…キャップ
１０…固化体
１１…小径部
１２…大径部

Claims (13)

1. 地盤を掘削して形成した小径部と、
   前記小径部に連続して掘削した大径部と、
   前記小径部及び前記大径部に挿入する芯材と、
   前記芯材に設置され前記大径部内に配置される補強部材と、
   前記小径部及び前記大径部に充填した固化材が硬化した固化体と、
   を備えることを特徴とする地盤補強構造。
2. 前記補強部材は、前記芯材の長手方向に直交する方向において、
   前記芯材の周囲に、前記芯材を囲むように配置される部材を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の地盤補強構造。
3. 前記補強部材は、前記芯材の長手方向に直交する方向において、
   前記小径部の断面内に収まり、
   且つ、
   前記芯材の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する
   支圧体を少なくとも１つ有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤補強構造。
4. 前記補強部材は、
   前記芯材の周囲に配置される螺旋状補強部材を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の地盤補強構造。
5. 前記螺旋状補強部材は、
   前記芯材の挿入方向の先端側の螺旋の外径が小さい円錐形状の円錐螺旋状補強部材である
   ことを特徴とする請求項４に記載の地盤補強構造。
6. 前記螺旋状補強部材は、
   前記芯材の中心軸に対して偏心して設置される偏心螺旋状補強部材である
   ことを特徴とする請求項４に記載の地盤補強構造。
7. 前記補強部材は、網目状に形成されたメッシュ補強部材である
   ことを特徴とする請求項２に記載の地盤補強構造。
8. 前記補強部材は、前記芯材の長手方向に直交する方向において、
   前記小径部の断面内に収まる形状と、
   前記小径部の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状と、
   に変更可能である形状可変補強部材を少なくとも１つ有する
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の地盤補強構造。
9. 前記固化体は、繊維を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の地盤補強構造。
10. 地盤に小径部を掘削する工程と、
    前記小径部の所定の位置から連続して大径部を掘削する工程と、
    前記小径部及び前記大径部に固化材を充填する工程と、
    前記小径部及び前記大径部に芯材及び前記芯材に設置される補強部材を挿入する工程と、
    前記補強部材を前記大径部内に配置させる工程と、
    を有する
    ことを特徴とする地盤補強方法。
11. 前記小径部及び前記大径部に前記芯材及び前記補強部材を挿入する工程は、
    前記芯材の長手方向に直交する断面において、
    前記補強部材を前記小径部の断面内に収まる形状に変更する工程と、
    前記小径部に前記補強部材を通過させる工程と、
    を有し、
    前記補強部材を前記大径部内に配置させる工程は、
    前記芯材の長手方向に直交する断面において、
    前記大径部内で前記補強部材を前記小径部の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状に変更する工程
    を有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の地盤補強方法。
12. 前記大径部内で前記補強部材を前記小径部の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状に変更する工程は、
    前記補強部材の外径を前記小径部の径より大きくさせる
    ことを特徴とする請求項１１に記載の地盤補強方法。
13. 前記大径部内で前記補強部材を前記小径部の断面から少なくとも１つ突出する部分を有する形状に変更する工程は、
    前記補強部材を前記芯材に対して偏心させる
    ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の地盤補強方法。

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