JP2016113870A - 地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業時間や作業環境に大きな制約がある場合に適する地盤改良工法を提供する。【解決手段】上段ノズル及び下段ノズルを有する多重管１０を、軸心回りに回転し、かつ上段ノズルから切削液Ｓを噴射しつつ地盤Ｇに貫入する工程と、多重管１０を、軸心回りに回転し、かつ上段ノズルから切削液Ｓ又は硬化材Ｃを噴射し、下段ノズルから硬化材Ｃを３〜７ＭＰａの噴射圧で噴射しつつ引き上げる工程とを有するものとする。そして、切削液Ｓを噴射して地盤Ｇを切削土砂Ｇ２とし、この切削土砂Ｇ２と硬化材Ｃとを混合して改良体Ｒとする。【選択図】図１

Description

本発明は、切削水等の切削液を噴射して地盤を切削土砂とし、この切削土砂と硬化材とを混合して改良体とする地盤改良工法に関するものである。

現在、切削液や硬化材等の高圧液を噴射して地盤を改良する工法（以下、単に「高圧噴射地盤改良工法」ともいう。）としては、例えば、ＪＳＧ工法やＯＰＴジェット工法等が存在する（例えば、ＯＰＴジェット工法に関する特許文献１等参照。）。これらの工法は、既に実用化されおり、その効果については高い評価を受けている。

しかしながら、従来の高圧噴射地盤改良工法は、改良体の品質が重視されており、線路内で施工する場合のように、作業時間や作業環境に大きな制約がある場合に適した工法とはなっていない。

特許第３７５００６６号公報

本発明の主たる課題は、作業時間や作業環境に大きな制約がある場合に適する地盤改良工法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、次の通りである。
（請求項１記載の発明）
次記（Ａ）及び（Ｂ）の工程を有し、切削液を噴射して地盤を切削土砂とし、この切削土砂と硬化材とを混合して改良体とする、
ことを特徴とする地盤改良工法。
（Ａ）上段ノズル及び下段ノズルを有する多重管を、軸心回りに回転し、かつ前記上段ノズルから切削液を噴射しつつ地盤に貫入する工程。
（Ｂ）前記多重管を、軸心回りに回転し、かつ前記上段ノズルから切削液又は硬化材を噴射し、前記下段ノズルから硬化材を３〜７ＭＰａの噴射圧で噴射しつつ引き上げる工程。

（請求項２記載の発明）
前記引上げ工程における上段ノズルからの噴射を切削液とし、
前記貫入工程における切削液の噴射圧を、前記引上げ工程における切削液の噴射圧の１／５〜１／３とする、
請求項１記載の地盤改良工法。

（請求項３記載の発明）
前記貫入工程における切削液の噴射圧を３〜７ＭＰａとし、
前記引上げ工程における切削液の噴射圧を１８〜２２ＭＰａとする、
請求項２記載の地盤改良工法。

（請求項４記載の発明）
前記多重管の貫入速度を７分／ｍを超えるものとし、
前記多重管の引上げ速度を３〜７分／ｍとする、
請求項２又は請求項３記載の地盤改良工法。

（請求項５記載の発明）
前記引上げ工程における上段ノズルからの噴射を硬化材とし、
前記貫入工程における切削液の噴射圧を１８〜２２ＭＰａとする、
請求項１記載の地盤改良工法。

（請求項６記載の発明）
前記引上げ工程における上段ノズルからの硬化材の噴射圧を８〜１２ＭＰａとする、
請求項５記載の地盤改良工法。

（請求項７記載の発明）
前記多重管の貫入速度を、当該多重管の引上げ速度の０．９〜１．２倍とする、
請求項５又は請求項６記載の地盤改良工法。

（請求項８記載の発明）
前記多重管を二重管とし、かつ直径を５０ｍｍ以下とする、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の地盤改良工法。

本発明によると、作業時間や作業環境に大きな制約がある場合に適する地盤改良工法となる。

同時切削工法の概念図である。 先行切削工法の概念図である。

次に、発明を実施するための形態を、図１及び図２を参照しつつ、説明する。
本形態の地盤改良工法は、切削水等の切削液Ｓを噴射して地盤Ｇを切削土砂Ｇ２とし、この切削土砂Ｇ２と硬化材Ｃとを混合して、改良体Ｒを造成する、いわゆる高圧噴射型の地盤改良工法である。なお、この工法は、高圧噴射攪拌工法などとも言われる。機械攪拌を伴わないため、施工機材を小型化することができるとの特徴を有している。

本工法は、例えば、地盤Ｇに貫入し、引き上げる多重管１０や、この多重管１０を支持し、かつ軸心回りに回転するボーリングマシン２０、切削液Ｓや硬化材Ｃ等を噴出するための図示しない高圧ポンプ等の機材を使用して施工する。

本工法は、迅速性を重視した工法（噴射技術の最適化）であるため、ボーリングマシン２０を小型化、軽量化することができる。ボーリングマシン２０を小型化、軽量化すると、施工を一段と迅速に行うことができるようになり、しかも作業スペース等の点で作業環境に大きな制約がある場合にも施工することができるようになる。なお、本発明者等が試算したところによると、１０００ｋｇ以下のボーリングマシンを使用した施工も可能となる。

多重管１０の先端部には、当該多重管１０内を通った切削液Ｓや硬化材Ｃ等を側方へ噴射するための上段ノズル及び下段ノズルが備わる。本形態においては、多重管１０として二重管を使用する。二重管を使用すると、貫入速度や引上げ速度を速めることができ、施工をより迅速に行うことができる。二重管は、直径５０ｍｍ以下、特に直径３０〜４０ｍｍであると好適である。二重管の直径が３０〜５０ｍｍであると、改良体Ｒの品質を何ら損なうことなく施工を迅速に行うことができるようになる。

本形態の工法は、改良域全域（改良体Ｒの造成域）における地盤Ｇの切削を硬化材Ｃの噴射と同時に行う「同時切削工法」と、当該改良域全域における地盤Ｇの切削を硬化材Ｃの噴射に先立って行う「先行切削工法」とに分類することができる。以下、この順に説明する。なお、以下では、改良域全域の切削を「切削土砂化」と言い、符号Ｇ２で示す。これに対し、多重管１０周りのみの切削を「補助切削」と言い、符号Ｇ１で示す。

（同時切削工法）
図１に同時切削工法を示した。
本工法は、多重管１０を、軸心回りに回転し、かつ上段ノズルから切削液Ｓを噴射しつつ地盤に貫入する工程（貫入工程）と、多重管１０を、軸心回りに回転し、かつ上段ノズルから切削液Ｓを噴射し、下段ノズルから硬化材Ｃを噴射しつつ引き上げる工程（引上げ工程）とを有する。

なお、貫入工程においては、図示例のように、多重管１０の先端部から削孔水等の削孔液Ｄを吐出することができる。この削孔液Ｄは、当該削孔液Ｄ専用のノズルから吐出することもできるが、下段ノズルから吐出するものとすると、多重管１０が簡素化されて好適である。下段ノズルを利用する場合は、当該下段ノズルに、例えば、差圧弁やボール弁等を備えて、削孔液Ｄの吐出方向が下方となるようにすると好適である。

本工法においては、切削土砂化を硬化材Ｃの噴射と同時に行うため、硬化材Ｃの噴射圧を好ましくは３〜７ＭＰａ、より好ましくは５ＭＰａに抑えることができる。硬化材Ｃの噴射圧を低く抑えると、硬化材噴射のための設備を小型化、軽量化することができ、機材の搬入等も容易となる。結果、作業環境に大きな制約がある場合にも施工することができるようになる。また、切削土砂化と硬化材Ｃの噴射とを同時に行うと、切削土砂Ｇ２をすぐに改良することになるため、地盤沈下を抑制することができる。

なお、本工法と後述する先行切削工法との差異が明らかになるように、表１に両工法の対比を示した。同表には、参考のために、切削液Ｓや硬化材Ｃの噴出量も示している。

本工法においては、貫入工程においても切削液Ｓを噴射するが、この切削液Ｓの噴射は、切削土砂化を意図するものではなく、多重管１０周りのみを切削土砂Ｇ１としておき（補助切削）、引上げ工程における切削土砂化や排泥処理を効率的に行うことを意図する。

貫入工程における切削液Ｓの噴射圧は、引上げ工程における切削液Ｓの噴射圧の１／５〜１／３とするのが好ましく、貫入工程における切削液Ｓの噴射圧を３〜７ＭＰａ（好適には５ＭＰａ）とし、引上げ工程における切削液Ｓの噴射圧を１８〜２２ＭＰａ（好適には２０ＭＰａ）とするのがより好ましい。このように貫入工程における切削液Ｓの噴射圧を低く抑えることで、多重管１０の貫入速度を速めることができ、施工を迅速に行うことができる。また、多重管１０の周りを切削土砂Ｇ１とすることで、排泥の通り路が確保され、地盤の隆起を抑制することができる。

多重管１０は、貫入速度を７分／ｍを超えるものとし、引上げ速度を３〜７分／ｍとするのが好ましい。このように貫入速度を高速としても、改良体Ｒの品質を何ら損なうことがないため、施工が迅速化される。ただし、多重管１０の貫入速度は、ボーリングマシン２０を大型化させないために、１５分／ｍ以下とするのが好ましい。また、貫入速度は同一としつつも、引上げ速度は、作業時間、改良体Ｒの品質要求等に応じて高速化（例えば、４分／ｍ。）、あるいは低速化（例えば、６分／ｍ。）と切り替えることもできる。引上げ速度を高速化すれば作業時間（施工時間）を短縮することができ、引上げ速度を低速化すれば改良体Ｒの品質をより向上することができる。

（先行切削工法）
図２に先行切削工法を示した。
本工法は、多重管１０を、軸心回りに回転し、かつ上段ノズルから切削液Ｓを噴射圧１８〜２２ＭＰａ、好ましくは２０ＭＰａで噴射しつつ地盤に貫入する工程（貫入工程）と、多重管１０を、軸心回りに回転し、かつ上段ノズル及び下段ノズルの両方から硬化材Ｃを噴射しつつ引き上げる工程（引上げ工程）とを有する。

なお、貫入工程における削孔液Ｄの吐出は、前述した同時切削工法におけるのと同様である。

本工法においては、切削土砂化を、貫入工程で、つまり硬化材Ｃの噴射に先立って行うため、排泥の回収効率がより向上する。排泥の回収効率の向上は、地盤Ｇの隆起抑制につながる。また、引上げ工程においては、上段ノズル及び下段ノズルの両方から硬化材Ｃを噴射するため、改良体Ｒの均質性が向上する。

本工法においては、引上げ工程における上段ノズルからの硬化材の噴射圧を８〜１２ＭＰａとするのが好ましく、１０ＭＰａとするのがより好ましい。このような噴射圧であると、硬化材Ｃを噴射するための高圧ポンプ等を大型化する必要がなく、しかも下段ノズルからの硬化材Ｃの噴射圧を、好ましくは３〜７ＭＰａ、より好ましくは５ＭＰａに抑えることができる。また、両方のノズルから硬化材Ｃを噴出することで、特に上段ノズルからの噴出圧を下段ノズルからの噴射圧よりも強くすることで、改良体Ｒをより均質化することができる。

多重管１０は、貫入速度を、当該多重管１０の引上げ速度の０．９〜１．２倍とするのが好ましく、貫入速度及び引上げ速度を、いずれも３〜７分／ｍとするのが好ましい。本工法においては、貫入工程において切削土砂化を行うため、前述した同時切削工法のように貫入速度を著しく高速とすることができず、作業時間（施工時間）の点では劣るものとなる。しかるに、本工法においては、排泥効率が向上するため、地盤Ｇの隆起等を抑制するには好ましく、線路内等のように地盤Ｇのわずかな隆起もが問題となる場合は、作業時間が許す限り、本工法を採用するのが好ましい。

なお、貫入速度及び引上げ速度は、作業時間、改良体Ｒの品質要求等に応じて高速化（例えば、４分／ｍ。）、あるいは低速化（例えば、６分／ｍ。）と切り替えることもできる。貫入速度及び引上げ速度を高速化すれば作業時間（施工時間）を短縮することができ、貫入速度及び引上げ速度を低速化すれば改良体Ｒの品質をより向上することができる。

（その他）
以上の同時切削工法及び先行切削工法によると、例えば、改良径０．６〜１．０ｍ（好適には０．８ｍ）で、強度１Ｎ／ｍｍ²以上の改良体Ｒを造成することができる。しかも、このような改良体Ｒを、例えば、線路閉鎖時間内で１本造成することができ、実施化容易である。

なお、以上のいずれの形態においても、硬化材Ｃの種類は、特に限定されるものではなく、例えば、セメント７６０ｋｇ、混和剤１２ｋｇ、Ｗ／Ｃ＝１００％の硬化材（ＪＧ−１号）等を使用することができる。

本発明は、切削水等の切削液を噴射して地盤を切削土砂とし、この切削土砂と硬化材とを混合して改良体とする地盤改良工法として適用可能である。

１０…多重管、２０…ボーリングマシン、Ｃ…硬化材、Ｄ…削孔液、Ｇ…地盤、Ｇ１…切削土砂（管周り域）、Ｇ２…切削土砂（全域、硬化材未混入）、Ｇ３…切削土砂（全域、硬化材混入）、Ｓ…切削液、Ｒ…改良体。

Claims (8)

1. 次記（Ａ）及び（Ｂ）の工程を有し、切削液を噴射して地盤を切削土砂とし、この切削土砂と硬化材とを混合して改良体とする、
   ことを特徴とする地盤改良工法。
   （Ａ）上段ノズル及び下段ノズルを有する多重管を、軸心回りに回転し、かつ前記上段ノズルから切削液を噴射しつつ地盤に貫入する工程。
   （Ｂ）前記多重管を、軸心回りに回転し、かつ前記上段ノズルから切削液又は硬化材を噴射し、前記下段ノズルから硬化材を３〜７ＭＰａの噴射圧で噴射しつつ引き上げる工程。
2. 前記引上げ工程における上段ノズルからの噴射を切削液とし、
   前記貫入工程における切削液の噴射圧を、前記引上げ工程における切削液の噴射圧の１／５〜１／３とする、
   請求項１記載の地盤改良工法。
3. 前記貫入工程における切削液の噴射圧を３〜７ＭＰａとし、
   前記引上げ工程における切削液の噴射圧を１８〜２２ＭＰａとする、
   請求項２記載の地盤改良工法。
4. 前記多重管の貫入速度を７分／ｍを超えるものとし、
   前記多重管の引上げ速度を３〜７分／ｍとする、
   請求項２又は請求項３記載の地盤改良工法。
5. 前記引上げ工程における上段ノズルからの噴射を硬化材とし、
   前記貫入工程における切削液の噴射圧を１８〜２２ＭＰａとする、
   請求項１記載の地盤改良工法。
6. 前記引上げ工程における上段ノズルからの硬化材の噴射圧を８〜１２ＭＰａとする、
   請求項５記載の地盤改良工法。
7. 前記多重管の貫入速度を、当該多重管の引上げ速度の０．９〜１．２倍とする、
   請求項５又は請求項６記載の地盤改良工法。
8. 前記多重管を二重管とし、かつ直径を５０ｍｍ以下とする、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の地盤改良工法。

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