JP2015081436A - 地盤改良体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】広大なエリアや長く連続する堤防についても、低コストで地盤を強化できる地盤改良体構造を提供すること。
【解決手段】地盤改良体構造１０は、地盤１の土が固化されて地中に一方向に並んで構築された法面固化壁２０および支持固化壁３０を備える。これら法面固化壁２０および支持固化壁３０は、それぞれ、鉛直方向に対して傾斜しており、頂部Ｐ同士が互いに結合されて縦断面視で略逆Ｖ字形状である。本発明によれば、一対の固化壁２０、３０を地中に一方向に並んで設けたので、従来のように平面において格子状に固化壁を設ける必要がなく、長く連続する堤防、広大なエリアの端部、大規模な盛土の端部などについて、低コストで地盤を強化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤の土を固化させて構築した地盤改良体構造に関する。

従来より、地盤の液状化を防止して耐震補強するため、置換工法、薬液注入工法、深層混合処理工法により地盤の強度を向上させることが提案されている。

置換工法は、法面部分をセメントなどで固化した固化改良土で置換する工法である。しかしながら、この工法では、工期が長期化するうえに、コストも高くなる。また、掘り返しに伴う土砂の流出、土埃などの粉塵の飛散、落石などを防止するため、周辺環境対策に多くの労力がかかってしまう。

薬液注入工法は、法面部分の土の間隙に薬液を注入して固化させることで、地盤の強度を向上する工法である。しかしながら、この工法では、薬液が浸み込みやすい細粒分の含有率がある程度低くないと、割裂が生じるため、全ての地盤に適用できるわけではない。

深層混合処理工法は、土にセメントなどを攪拌して固化させることで、地盤の強度を向上する工法である。
液状化対策として深層混合処理工法を採用した場合、例えば、既存建物を囲んで地中に平面視で格子状に固化壁を構築する。また、この固化壁を堅固にすることを目的として、地中で鉛直方向に延びる鉛直壁に、頂部から既存建物側に傾斜して延びる傾斜壁を組み合わせる（特許文献１参照）。

この深層混合処理工法によれば、置換工法のように土砂を移動しないので、置換工法に比べて、工期が短く、低コストとなるうえに、周辺環境対策も不要となる。また、地盤を削孔しながら土とセメントとを攪拌するため、薬液注入工法のように施工対象となる地盤の土質が限定されない。

特開２００９−１０８６５８号公報

ところで、上述の深層混合処理工法では、平面視で格子状に固化壁を配置することで、この固化壁の内部の液状化が抑制される。よって、液状化対策の対象地盤は、直方体となる。そのため、長く連続する堤防や広大なエリアの端部の地盤を強化したい場合には、固化壁を効率的に配置できず、施工手間がかかって施工コストが高くなる、という問題があった。

本発明は、長く連続する堤防や広大なエリアの端部の地盤について、低コストで地盤を強化できる地盤改良体構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の地盤改良体構造（例えば、後述の地盤改良体構造１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）は、地盤（例えば、後述の地盤１）の土が固化されて地中に一方向に並んで構築された一対の固化壁（例えば、後述の法面固化壁２０、支持固化壁３０）を備え、当該一対の固化壁は、それぞれ、鉛直方向に対して傾斜しており、下端部（例えば、後述の下端部Ｑ）同士が互いに結合されて縦断面視で略Ｖ字形状、または、頂部（例えば、後述の頂部Ｐ）同士が互いに結合されて縦断面視で略逆Ｖ字形状であることを特徴とする。

請求項２に記載の地盤改良体構造は、地盤の土が固化されて地中に一方向に並んで構築された一対の固化壁を備え、当該一対の固化壁は、それぞれ、鉛直方向に対して傾斜しており、中間部（例えば、後述の中間部Ｒ）同士が互いに結合された縦断面視で略Ｘ字形状であることを特徴とする。

この発明によれば、一対の固化壁により地盤中の断面内に三角形状あるいはＸ字形状の領域を形成した。したがって、この一対の固化壁により、地震時の横揺れに対してこの領域のせん断変形が拘束されるので、液状化の発生を防止できる。よって、地盤を全体的に地盤改良する必要がなく、地盤全体をセメントや薬液で固化改良する方法に比べて、低コストで改良を施すことができる。

従来の固化壁では、平面視で格子状に配置するので、長く連続する堤防や大規模盛土端部を改良する場合には、固化壁を細長い格子状に配置することになり、改良対象地盤における固化壁部分の割合が多くなっていた。また、長く連続する堤防の端部にあるような法面部分を改良する場合には、そもそも固化壁を格子状に配置できず、従来の改良方法を適用できなかった。
これに対し、本発明では、一対の固化壁を地中に一方向に並んで設けたので、従来のように平面において格子状に固化壁を設ける必要がなく、長く連続する堤防、広大なエリアの端部、大規模な盛土の端部などについて、低コストで地盤を強化できる。

また、一対の固化壁を、頂部同士が互いに結合されて縦断面視で略逆Ｖ字形状とした場合には、これら一対の固化壁を同一の位置から削孔できるから、土が攪乱する部分の面積を最小限に抑えることができる。

請求項３に記載の地盤改良体構造は、前記地盤は、法面（例えば、後述の法面２）を有し、前記一対の固化壁の少なくとも一方（例えば、後述の法面固化壁２０）は、当該法面に沿って設けられ、当該一方の固化壁は、地盤中に固化材を１ＭＰａ以下の圧力で供給し、当該供給した固化材と土とを撹拌することで構築されることを特徴とする。

従来では、傾斜した固化壁を地中に構築する場合、地盤改良機のロッドで地中に削孔し、２０ＭＰａ程度の高圧で固化材を噴射して、この固化材と土とを撹拌する噴射撹拌方式を採用することになる。しかしながら、この噴射撹拌方式で固化壁を法面に沿って構築すると、高圧で地中に噴射された固化材により、法面が隆起するおそれがある。特に、ゆるい地盤である盛土の法面に沿って固化壁を構築する場合、法面が隆起するだけでなく、固化材が法面表面から憤発する可能性が高くなる。

そこで、この発明によれば、法面に沿って固化壁を構築する際、地盤中に固化材を１ＭＰａ以下の低圧で供給し、この供給した固化材と土とを撹拌する拡翼型機械撹拌方式を採用した。よって、盛土の法面に沿って固化壁を構築する場合であっても、法面の隆起や憤発を防止できる。

請求項４に記載の地盤改良体構造は、前記一対の固化壁同士の間に設けられて略鉛直方向に延びる第３の固化壁（例えば、後述の固化壁６０）をさらに備えることを特徴とする。

この発明によれば、一対の固化壁同士の間にさらに第３の固化壁を設けたので、一対の固化壁同士の間の地盤の変形をより強固に拘束して、地盤が大きくせん断変形するのをより確実に防止できる。

請求項５に記載の地盤改良体構造は、前記一対の固化壁には、地下水を通す通水路（例えば、後述の通水路２２）が設けられることを特徴とする。

従来技術（特許文献１）の固化壁では、地盤に地下水が流入した場合、この地下水が排水されないため、地下水位が上昇し、液状化するおそれがあった。
そこで、この発明によれば、一対の固化壁に通水路を設けた。よって、法面部に地下水が流入しても、この地下水は通水路を通して外部に排水されるから、地盤の液状化を確実に防止できる。

本発明によれば、一対の固化壁により地盤中の断面内に三角形状あるいはＸ字形状の領域を形成したので、地震時の横揺れに対して、一対の固化壁によりこの領域のせん断変形が拘束されるので、液状化の発生を防止できる。よって、地盤を全体的に地盤改良する必要がなく、地盤全体をセメントや薬液で固化改良する方法に比べて、低コストで改良を施すことができる。また、本発明では、一対の固化壁を地中に一方向に並んで設けたので、従来のように平面において格子状に固化壁を設ける必要がなく、長く連続する堤防、広大なエリアの端部、大規模な盛土の端部などについて、低コストで地盤を強化できる。また、一対の固化壁を、頂部同士が互いに結合されて縦断面視で略逆Ｖ字形状とした場合には、これら一対の固化壁を同一の位置から削孔できるから、土が攪乱する部分の面積を最小限に抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る地盤改良体構造が適用された地盤の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る地盤改良体構造が適用された地盤の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る地盤改良体構造が適用された地盤の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る地盤改良体構造が適用された地盤の断面図である。 本発明の第５実施形態に係る地盤改良体構造が適用された地盤の平面図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 前記実施形態に係る地盤の一部の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る地盤改良体構造１０が適用された地盤１の断面図である。
地盤１は、人工的に堆積させて構築されたゆるい地盤（盛土）である。この地盤１の端部は、斜面である法面２が形成された法面部３となっている。

地盤改良体構造１０は、法面固化壁２０および支持固化壁３０を備える。これら法面固化壁２０および支持固化壁３０は、平面視で法面２に略平行に設けられている。

法面固化壁２０は、法面２の表面に沿って設けられている。具体的には、法面固化壁２０は、法面２の上端縁に位置する頂部Ｐから、法面２に沿って斜め下方に延びている。
法面固化壁２０は、地中に連続して構築された複数の円柱形状の地盤改良体２１からなる。

各地盤改良体２１は、以下の手順で構築される。
すなわち、図１に示すように、地盤改良機７０のロッド７１により、地盤１の上面の位置Ｐから法面２に沿って削孔する。次に、ロッド７１を引き抜きながら攪拌翼７２を開いて、ロッド７１の先端から固化材としてのセメント系材料を１ＭＰａ以下の低圧で供給しつつ、この供給したセメント系材料と土とを攪拌翼７２で攪拌して、土を固化させる。

支持固化壁３０は、法面固化壁２０の頂部となる位置Ｐから、法面固化壁２０とは反対側に向かって斜め下方に向かって延びている。なお、この支持固化壁３０は、法面固化壁２０よりも鉛直に近い角度で設けられている。
この支持固化壁３０は、地中に連続して構築された複数の円柱形状の地盤改良体３１からなる。各地盤改良体３１は、地盤改良体２１と同様に、地盤１の上面の位置Ｐから削孔して、土とセメント系材料を攪拌することで、土を固化させたものである。

以上の地盤改良体構造１０によれば、法面固化壁２０と支持固化壁３０との間の地盤Ｍは、これら法面固化壁２０および支持固化壁３０により変形が拘束される。さらに、支持固化壁３０、補助固化壁４０、および連結固化壁５０で囲まれた地盤Ｎは、これら固化壁３０、４０、５０により変形が拘束される。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）法面固化壁２０および支持固化壁３０により、地盤１中の断面内に三角形状の領域Ｍを形成した。したがって、これら法面固化壁２０および支持固化壁３０により、地震時の横揺れに対して、領域Ｍのせん断変形が拘束されるので、液状化の発生を防止できる。よって、地盤１を全体的に地盤改良する必要がなく、地盤全体をセメントや薬液で固化改良する方法に比べて、低コストで改良を施すことができる。

また、法面固化壁２０および支持固化壁３０を地中に一方向に並んで設けたので、従来のように平面において格子状に固化壁を設ける必要がなく、広大なエリアの端部、大規模な盛土の端部などについて、低コストで地盤を強化できる。
また、法面固化壁２０および支持固化壁３０を頂部Ｐ同士が互いに結合されて縦断面視で略逆Ｖ字形状としたので、これら法面固化壁２０および支持固化壁３０を頂部Ｐつまり同一の位置から削孔できるから、土が攪乱する部分の面積を最小限に抑えることができる。

（２）法面２に沿って法面固化壁２０を構築する際、地盤中に固化材を１ＭＰａ以下の低圧で供給し、この供給した固化材と土とを撹拌する拡翼型機械撹拌方式を採用した。よって、盛土の法面２に沿って法面固化壁２０を構築しても、法面２の隆起や法面２の表面から固化材が憤発するのを防止できる。

〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態に係る地盤改良体構造１０Ａが適用された地盤１の断面図である。
本実施形態では、法面固化壁２０および支持固化壁３０を、下端部Ｑ同士が互いに結合された縦断面視で略Ｖ字形状とした点が、第１実施形態と異なる。

本実施形態によれば、上述の（１）、（２）と同様の効果がある。

〔第３実施形態〕
図３は、本発明の第３実施形態に係る地盤改良体構造１０Ｂが適用された地盤１の断面図である。
本実施形態では、法面固化壁２０および支持固化壁３０を、中間部Ｒ同士が互いに結合された縦断面視で略Ｘ字形状とした点が、第１実施形態と異なる。

本実施形態によれば、上述の（１）、（２）と同様の効果がある。

〔第４実施形態〕
図４は、本発明の第４実施形態に係る地盤改良体構造１０Ｃが適用された地盤１の断面図である。
本実施形態では、法面固化壁２０と支持固化壁３０との間に、略鉛直下方に延びる固化壁６０をさらに設けた点が、第１実施形態と異なる。
この固化壁６０は、地中に連続して構築された複数の円柱形状の地盤改良体６１からなる。各地盤改良体６１は、地盤改良体２１、３１と同様の構造である。

本実施形態によれば、上述の（１）、（２）と同様の効果に加えて、以下のような効果がある。
（３）固化壁６０を設けることにより、法面固化壁２０と支持固化壁３０との間の地盤Ｍの変形をより強固に拘束して、地盤Ｍが大きくせん断変形するのをより確実に防止できる。

〔第５実施形態〕
図５は、本発明の第５実施形態に係る地盤改良体構造１０Ｄが適用された地盤１の断面図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面図である。図７は、地盤１の一部の斜視図である。
地盤１は、ゆるい砂を人工的に堆積させて構築された地盤である。この地盤１の端部は、斜面である法面２が形成された法面部３となっている。
この地盤１の内部には、地下水が流れており、この地下水の水位をＷとする（図６参照）。

地盤改良体構造１０Ｄは、法面固化壁２０、支持固化壁３０、補助固化壁４０、および連結固化壁５０を備える。このうち、法面固化壁２０、支持固化壁３０、および連結固化壁５０は、平面視で法面２に略平行に設けられ、補助固化壁４０は、平面視で法面２に略直交して延びている。これにより、法面固化壁２０、支持固化壁３０、補助固化壁４０、および連結固化壁５０は、格子状に配置されることになる。

法面固化壁２０は、法面２の表面に沿って設けられている。具体的には、法面固化壁２０は、法面２の上端縁に位置する頂部Ｐから、法面２に沿って斜め下方に延びている。
支持固化壁３０は、法面固化壁２０の頂部となる位置Ｐから、法面固化壁２０側に向かって斜め下方に向かって延びている。なお、この支持固化壁３０は、法面固化壁２０よりも鉛直に近い角度で設けられている。

法面固化壁２０および支持固化壁３０には、地下水を通す通水路２２が形成される。この通水路２２は、上下方向に延びるスリット状であり、所定間隔おきに形成される。具体的には、法面固化壁２０および支持固化壁３０の一部に地盤改良体２１、３１を構築せず、これにより、この地盤改良体２１、３１が構築されていない部分が通水路２２となる。

補助固化壁４０は、支持固化壁３０の通水路２２を挟んで両側から延びており、所定間隔おきに複数設けられている。
この補助固化壁４０は、地中に連続して構築された複数の円柱形状の地盤改良体４１からなる。各地盤改良体４１は、地盤改良体２１、３１と同様の構造である。

連結固化壁５０は、隣り合う補助固化壁４０同士を連結しており、所定間隔おきに複数設けられている。
この連結固化壁５０は、地中に連続して構築された複数の円柱形状の地盤改良体５１からなる。各地盤改良体５１は、地盤改良体２１、３１と同様の構造である。

以上の地盤改良体構造１０によれば、法面固化壁２０と支持固化壁３０との間の地盤Ｍは、これら法面固化壁２０および支持固化壁３０により変形が拘束される。さらに、支持固化壁３０、補助固化壁４０、および連結固化壁５０で囲まれた地盤Ｎは、これら固化壁３０、４０、５０により変形が拘束される。
また、地盤１の法面部３の地盤Ｍの地下水は、通水路２２を通して外部に排水される。よって、地盤Ｍの地下水位Ｗは、地盤Ｎの地下水位Ｗよりも低下する（図６参照）。

本実施形態によれば、上述の（１）、（２）と同様の効果に加えて、以下のような効果がある。
（４）法面固化壁２０および支持固化壁３０に通水路２２を設けたので、地盤１の法面部３の地盤Ｍに地下水が流入しても、この地下水は通水路２２を通して外部に排水されて、地下水位Ｗが低下するから、液状化を確実に防止できる。

（５）支持固化壁３０、補助固化壁４０、および連結固化壁５０で地盤１を囲んだので、この囲まれた地盤Ｎは、これら固化壁３０、４０、５０により変形が拘束されて、この地盤Ｎが大きくせん断変形するのをより確実に防止できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

Ｍ、Ｎ…地盤
Ｐ…頂部
Ｑ…下端部
Ｒ…中間部
Ｗ…地下水位
１…地盤
２…法面
３…法面部
１０…地盤改良体構造
２０…法面固化壁
２１…地盤改良体
２２…通水路
３０…支持固化壁
３１…地盤改良体
４０…補助固化壁
４１…地盤改良体
５０…連結固化壁
５１…地盤改良体
６０…固化壁（第３の固化壁）
７０…地盤改良機
７１…ロッド
７２…攪拌翼

Claims (5)

1. 地盤の土が固化されて地中に一方向に並んで構築された一対の固化壁を備え、
   当該一対の固化壁は、それぞれ、鉛直方向に対して傾斜しており、下端部同士が互いに結合されて縦断面視で略Ｖ字形状、または、頂部同士が互いに結合されて縦断面視で略逆Ｖ字形状であることを特徴とする地盤改良体構造。
2. 地盤の土が固化されて地中に一方向に並んで構築された一対の固化壁を備え、
   当該一対の固化壁は、それぞれ、鉛直方向に対して傾斜しており、中間部同士が互いに結合された縦断面視で略Ｘ字形状であることを特徴とする地盤改良体構造。
3. 前記地盤は、法面を有し、
   前記一対の固化壁の少なくとも一方は、当該法面に沿って設けられ、
   当該一方の固化壁は、地盤中に固化材を１ＭＰａ以下の圧力で供給し、当該供給した固化材と土とを撹拌することで構築されることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤改良体構造。
4. 前記一対の固化壁同士の間に設けられて略鉛直方向に延びる第３の固化壁をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の地盤改良体構造。
5. 前記一対の固化壁には、地下水を通す通水路が設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の地盤改良体構造。

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