JP2017223099A - 既設構造物直下の地盤改良方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が通行する道路などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して地盤を改良するとき、既設構造物を早期に使用できるようにする。【解決手段】既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して地盤を改良する既設構造物直下の地盤改良方法であって、管ロッド１を地表面から所定の深度まで挿入し、挿入後、管ロッド１の先端から硬化材であるセメントミルクＭを地盤中に噴射して地盤と混合攪拌し、噴射したセメントミルクＭと地盤との混合攪拌を管ロッド１を引き抜きながら行って地盤中に上方に向かって固結改良体Ｔを造成する工程と、前記工程において造成した固結改良体の上層部分又は固結改良体の上端より上の部分に、硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進する早強材Ｓを投入し、早強材Ｓによって硬化材の硬化を促進させる工程と、を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、車両が通行する道路や空港の滑走路などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して、地盤を改良する既設構造物直下の地盤改良方法に関する。

従来、車両が通行する道路などの既設構造物において、地盤の液状化を防止するため、その直下の地盤を改良している。既設構造物直下の地盤の改良は、セメントミルクなどの硬化材を既設構造物直下の地盤中に噴射し、噴射した硬化材と地盤とを混合攪拌して、そこに固結改良体を造成することで、既設構造物直下の地盤を強固なものにしている。

図１６は、従来の既設構造物直下の地盤改良方法を示す説明図である。
従来の既設構造物直下の地盤改良方法は、例えば、高圧噴射攪拌工法によって行われる。高圧噴射攪拌工法による既設構造物直下の地盤改良方法は、図１６に示すように、硬化材噴射口５３を設けたヘッド５２を管ロッド５１の先端に備え、この管ロッド５１を施工機械にて既設構造物直下の地盤中に挿入する。管ロッド５１を所定の深度まで挿入した後、管ロッド５１を回転しながらヘッド５２に設けた硬化材噴射口５３からセメントミルクなどの硬化材を地盤中に高速高圧で噴射し、その噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射した硬化材と地盤とを混合攪拌する。この噴射した硬化材と地盤との混合攪拌を、管ロッド５１を引き抜きながら行うことで、既設構造物直下の地盤中に縦向き円柱状の固結改良体Ｔを上方に向かって造成する。この地盤中への固結改良体Ｔの造成を複数の場所で行うことで、既設構造物直下の地盤中に複数の固結改良体Ｔを造成し、これにより、既設構造物直下の地盤を強固なものへと改良できる。

ただ、従来の既設構造物直下の地盤改良方法では、硬化材を地盤中に噴射し、その噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射した硬化材と地盤とを混合攪拌して、地盤中に固結改良体Ｔを造成するため、固結改良体Ｔの造成直後の地盤強度は、固結改良体Ｔが固まっていないことから、著しく低下する。この固結改良体Ｔが固まって、地盤強度が上がるには、最低１日程度の時間がかかる。そのため、車両が通行する道路などの既設構造物では、１日程度使用することができなくなり、早期の使用が不可能である。

これを解決するために、地盤中に噴射する硬化材に、硬化材の硬化を促進する早強材を混ぜ合わせて、早強材を混ぜ合わせた硬化材を噴射している。早強材を混ぜ合わせることで、地盤中に噴射した硬化材を速やかに硬化させて、固結改良体Ｔの造成後の地盤強度が上がるのを速めることができる。これにより、車両が通行する道路などの既設構造物を早期に使用できるようにする。

しかしながら、地盤中に噴射する前にセメントミルクなどの硬化材に早強材を混ぜ合わせると、早強材によって硬化材が速やかに硬化してしまう。
即ち、硬化材をヘッド５２に設けた硬化材噴射口５３から地盤中に噴射する前に、硬化材の硬化が始まり、管ロッド５１内部の硬化材が流れる硬化材通路において硬化し始めた硬化材によって詰まりが発生し、硬化材を噴射することができなくなる。このような問題が起こると、地盤の改良工事の全作業を一旦停止し、管ロッド５１内部の硬化材通路での詰まりを除去する作業を行わなくてはならず、地盤の改良工事が大幅に遅れてしまう。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両が通行する道路や空港の滑走路などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して地盤を改良するとき、早強材を使用することで、地盤中に噴射した硬化材を速やかに硬化させ、既設構造物を早期に使用できるようにすると共に、管ロッド内部の硬化材通路での硬化材の硬化による詰まりをなくして、地盤の改良工事における遅延を防止することである。

本発明は、既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して地盤を改良する既設構造物直下の地盤改良方法であって、管ロッドを地表面から所定の深度まで挿入し、挿入後、管ロッドの先端から硬化材を地盤中に噴射して地盤と混合攪拌し、噴射した硬化材と地盤との混合攪拌を管ロッドを引き抜きながら行って地盤中に上方に向かって固結改良体を造成する工程と、前記固結改良体を造成する工程において造成した固結改良体の上層部分又は固結改良体の上端より上の部分に、硬化材の硬化を促進する早強材を投入し、早強材によって硬化材の硬化を促進させる工程と、を有する既設構造物直下の地盤改良方法である。

また、前記の既設構造物直下の地盤改良方法において、地盤中に硬化材を噴射するまでの硬化材の供給経路と、地盤中に早強材を投入するまでの早強材の供給経路とを別々に分けて、固結改良体を造成する工程において硬化材の供給経路を使用して硬化材を供給し、硬化材の硬化を促進させる工程において早強材の供給経路を使用して早強材を供給する既設構造物直下の地盤改良方法である。

本発明によれば、硬化材を地盤中に噴射して地盤と混合攪拌し、地盤中に固結改良体を造成し、その後、造成した固結改良体の上層部分又は固結改良体の上端より上の部分に早強材を投入することで、硬化材の硬化を促進して速やかに硬化させ、造成した固結改良体及びその周囲の地盤強度が上がるのを速めることができ、これにより、既設構造物を早期に使用することができる。

また、地盤中に硬化材を噴射するまでの硬化材の供給経路と、地盤中に早強材を投入するまでの早強材の供給経路とを別々に分けて、固結改良体を造成する工程において硬化材の供給経路を使用して硬化材を供給し、硬化材の硬化を促進させる工程において早強材の供給経路を使用して早強材を供給することで、硬化材を地盤中に噴射する前に、硬化材に早強材が混ざり合うことがなく、管ロッド内部の硬化材が流れる硬化材通路での硬化材の硬化による詰まりをなくすことができ、これにより、詰まりの除去といった作業を不要にし、地盤の改良工事における遅延を防止できる。

本発明の既設構造物直下の地盤改良方法において用いる地盤改良装置の説明図である。 本発明の既設構造物直下の地盤改良方法において用いる管ロッドの先端に備えるヘッドの内部構造を示す説明図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 地盤中に固結改良体を造成する工程の前半部の説明図である。 地盤中に固結改良体を造成する工程の後半部の説明図である。 地盤中に固結改良体を造成する工程の別の後半部の説明図である。 硬化材の硬化を促進させる工程の説明図である。 作業完了後の既設構造物の状態を示す説明図である。 地盤中に造成する縦長壁状の固結改良体の説明図である。 地盤中に造成する縦長扇状の固結改良体の説明図である。 本発明の既設構造物直下の地盤改良方法において用いる別の管ロッドの内部構造を示す説明図である。 本発明の既設構造物直下の地盤改良方法において用いる別の管ロッドの内部構造を示す説明図である。 早強材用の管ロッド及び圧縮空気用の管ロッドの説明図である。 早強材用の管ロッド及び圧縮空気用の管ロッドの周辺の設備の説明図である。 別の硬化材の硬化を促進させる工程の説明図である。 従来の既設構造物直下の地盤改良方法を示す説明図である。

本発明の既設構造物直下における地盤改良方法を、その一実施形態について説明する。
なお、本実施形態に関わる地盤改良方法は、高圧噴射攪拌工法によって行われる。ただし、地盤改良方法は、これに限定されず、機械攪拌工法などの他の工法でもよい。また、既設構造物は、車両が通行する道路Ｒである。ただし、既設構造物も、これに限定されず、空港の滑走路やその他の構築物あるいは建築物などでもよい。

図１は、本実施形態の既設構造物直下の地盤改良方法において用いる地盤改良装置の説明図である。図２は、本実施形態の既設構造物直下の地盤改良方法において用いる管ロッド１の先端に備えるヘッド６の内部構造を示す説明図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。

地盤改良装置は、図１に示すように、地盤中に管ロッド１を所定深度まで挿入又は引き抜くための施工機械２を備える。施工機械２は、自走可能な杭打ち機などの自走式施工機、ボーリングマシンなどの大型施工機などである。

施工機械２は、前部にマスト３を立設し、マスト３に沿って管ロッド１を縦に向けて取り付けると共に、マスト３の上部に管ロッド１を地盤中に挿入したり引き抜いたりする昇降装置４と管ロッド１を回転させる回転装置５をそれぞれ設ける。管ロッド１は、中空状の鋼管で、図２、３に示すように、その内部に、硬化材が流れる硬化材通路７、圧縮空気が流れる圧縮空気通路８、早強材が流れる早強材通路９を別々に設ける。なお、硬化材は、セメントミルクであるが、これに限定されない。また、管ロッド１の先端には、硬化材通路７に連通して硬化材であるセメントミルクを噴射する硬化材噴射口３２、圧縮空気通路８に連通して圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射口３３、早強材通路９に連通して早強材を噴射する早強材噴射口３４をそれぞれ設けたヘッド６を備える。

施工機械２の周辺には、施工機械２に取り付けた管ロッド１に硬化材であるセメントミルクや圧縮空気や早強材を供給するための設備を備える。管ロッド１に圧縮空気を供給する設備は、コンプレッサー１１を備え、流量計１２を介してコンプレッサー１１から管ロッド１の内部の圧縮空気通路８に圧縮空気を供給し、さらに管ロッド１の内部の早強材通路９にも圧縮空気を供給している。

硬化材であるセメントミルクを供給する設備は、セメントサイロ１３からセメント原料を流入すると共に、水中ポンプ１４を有する水槽１５から水を流入し、これらを混合してセメントミルクを生成する混合装置１６を備え、この混合装置１６にて生成したセメントミルクを、流量計１７を介して高圧ポンプ１８を有する硬化材供給装置１９に供給し、この硬化材供給装置１９から管ロッド１の内部の硬化材通路７に硬化材であるセメントミルクを供給している。

管ロッド１に早強材を供給する設備は、水中ポンプ２１を有する早強材タンク２２を備え、この早強材タンク２２から管ロッド１の内部の早強材通路９に早強材を供給している。
なお、各装置には図示していないがそれぞれ発電機を備えている。

ヘッド６は、図２、図３に示すように、その外周面に複数のビット３１を取り付けて、このビット３１により地盤を掘削する。また、ヘッド６には、硬化材であるセメントミルクを横方向に噴射する硬化材噴射口３２を設ける。この横方向とは、管ロッド１及びヘッド６における半径方向外向きのことである。硬化材噴射口３２は、ヘッド６の側面であって、ヘッド６の軸を中心にして対称となる位置で、かつ上下方向においてずれた２ヶ所の位置に設ける。なお、硬化材噴射口３２の数及び設ける位置などは前記のものに限定されるものではなく、１つあるいは３つ以上の複数にしてもよい。

また、ヘッド６には、圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射口３３を設ける。この圧縮空気噴射口３３は、２つの硬化材噴射口３２の周囲にそれぞれ設けるもので、硬化材噴射口３２の周囲にリング状に開口した形状となり、圧縮空気噴射口３３から噴射した圧縮空気によって、硬化材噴射口３２から噴射するセメントミルクＭを高速高圧で噴射する。

さらに、ヘッド６には、早強材Ｓを噴射する早強材噴射口３４を設ける。早強材噴射口３４は、ヘッド６の底面の２ヶ所に設けて、ここから下方に向けて早強材Ｓを噴射する。このとき、圧縮空気によるエアブローで早強材Ｓを早強材噴射口３４から勢いよく噴射し、早強材Ｓを投入する。なお、早強材噴射口３４の数などは前記のものに限定されるものではなく、１つあるいは３つ以上の複数にしてもよい。また、早強材噴射口３４を設ける位置もヘッド６の底面ではなく、ヘッド６の側面に設けて早強材Ｓを横方向に噴射してもよい。

管ロッド１及びヘッド６の内部にあっては、硬化材であるセメントミルクＭが流れる硬化材通路７と、早強材Ｓが流れる早強材通路９とを、即ち地盤中に硬化材であるセメントミルクＭを噴射するまでの硬化材の供給経路と、地盤中に早強材Ｓを投入するまでの早強材の供給経路とを別々に分けている。

なお、前記管ロッド１及びヘッド６には、圧縮空気通路８と圧縮空気噴射口３３を設けて、圧縮空気により硬化材であるセメントミルクＭを高速高圧で噴射しているが、圧縮空気を用いないで硬化材であるセメントミルクＭをそのまま噴射するようにしてもよい。この場合、管ロッド１及びヘッド６には、圧縮空気通路８及び圧縮空気噴射口３３を設けない。

次に、前記地盤改良装置を用いた既設構造物直下における地盤改良方法について述べる。
既設構造物直下における地盤改良方法は、管ロッド１を地表面から所定の深度まで挿入し、挿入後、管ロッド１の先端から硬化材であるセメントミルクＭを地盤中に噴射して地盤と混合攪拌し、噴射したセメントミルクＭと地盤との混合攪拌を管ロッド１を引き抜きながら行って、地盤中に固結改良体Ｔを上方に向かって造成する工程と、前記工程において造成した固結改良体Ｔの上層部分又は固結改良体Ｔの上端より上の部分に、硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進する早強材Ｓを投入し、早強材Ｓによって硬化材であるセメントミルクＭを促進させる工程と、前記工程の後、硬化材であるセメントミルクＭが硬化して所定の地盤強度になっているかを確認する工程と、を有する。

図４は、地盤中に固結改良体Ｔを造成する工程の前半部の説明図である。図５は、地盤中に固結改良体Ｔを造成する工程の後半部の説明図である。図６は、地盤中に固結改良体Ｔを造成する工程の別の後半部の説明図である。図７は、硬化材の硬化を促進させる工程の説明図である。

地盤中に固結改良体Ｔを造成する工程は、施工機械２を設置し、図４に示すように、施工機械２に取り付けた管ロッド１を回転しなら地盤中に挿入する。このとき、管ロッド１の先端に備えたヘッド６にて地盤を掘削する。なお、管ロッド１の挿入を補助するため、ヘッド６に設けた硬化材噴射口３２や圧縮空気噴射口３３や早強材噴射口３４から水や圧縮空気を噴射しながら行う。

施工機械２にて管ロッド１を地表面から所定の深度まで挿入したときは、管ロッド１を回転しながらヘッド６に設けた硬化材噴射口３２から硬化材であるセメントミルクＭ、また圧縮空気噴射口３３から圧縮空気を噴射し、セメントミルクＭを横方向に高速高圧で地盤中に噴射する。このセメントミルクＭの噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射したセメントミルクＭと地盤とを混合攪拌する。このセメントミルクＭと地盤との混合攪拌は、管ロッド１を引き抜きながら行う。

セメントミルクＭと地盤との混合攪拌は、図５に示すように、管ロッド１の上方への移動を停止し、停止した状態で、管ロッド１を回転しながらセメントミルクＭを噴射して、セメントミルクＭと地盤との混合攪拌を行う。その後、管ロッド１を僅かに上方に移動し、移動後、管ロッド１の上方への移動を停止した状態で、管ロッド１を回転しながらセメントミルクＭを噴射して、セメントミルクＭと地盤との混合攪拌を行う。これを、繰り返し行うことで、固結改良体Ｔを上方に向かって段階的に造成する。

なお、固結改良体Ｔの造成は、前述のものに限定されない。たとえば、図６に示すように、管ロッド１の上方への移動を停止することなく、管ロッド１を上方に低速で移動し、移動している状態で、管ロッド１を回転しながらセメントミルクＭを噴射して、セメントミルクＭと地盤との混合攪拌を行うことで、固結改良体Ｔを上方に向かって連続的に造成してもよい。

このようにして、セメントミルクＭと地盤との混合攪拌を、管ロッド１を引き抜きながら行い、管ロッド１の先端のヘッド６が地表面近くの所定の深度まできたときは、管ロッド１からのセメントミルクＭ及び圧縮空気の噴射を停止し、セメントミルクＭと地盤との混合攪拌を終了する。これにより、地盤中に所定の大きさの円柱状の固結改良体Ｔを造成することができる。このときの地盤中に造成する固結改良体Ｔは、たとえば、地表面から１０〜２０ｍ程度の深度から地表面から２〜５ｍ程度の深度までとなる。

硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進させる工程は、前記地盤中に固結改良体Ｔを造成する工程の後、施工機械２にて管ロッド１を、造成した固結改良体Ｔの上層部分又は固結改良体Ｔの上端より上の部分に挿入する。なお、固結改良体Ｔの上端より上の部分は、固結改良体Ｔを造成する際に下方より押し上げられて排出されてきた硬化材であるセメントミルクＭが含まれた排泥である。

管ロッド１を挿入した後、図７に示すように、管ロッド１を回転しながらヘッド６に設けた早強材噴射口３４から圧縮空気によるエアブローで早強材Ｓを勢いよく噴射して投入する。この早強材Ｓの投入を、管ロッド１を引き抜きながら行い、地表面まできたときは、早強材Ｓの投入を停止する。これにより、早強材Ｓを造成した固結改良体Ｔの上層部分又は固結改良体Ｔの上端より上の部分に投入することで、硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進し、セメントミルクＭを速やかに硬化させることができる。なお、早強材Ｓの投入は、造成した固結改良体Ｔの上層部分又は固結改良体Ｔの上端より上の部分であるが、これは地表面近くの地盤強度によって決定されるもので、たとえば、地表面から４〜５ｍ程度の深度から地表面までである。

また、早強材Ｓを造成した固結改良体Ｔの上層部分又は固結改良体Ｔの上端より上の部分に投入するとき、管ロッド１を回転しながら行っているが、管ロッド１を回転させることなく、停止した状態で行うようにしてもよい。

硬化材であるセメントミルクＭが硬化して所定の地盤強度になっているかを確認する工程は、前記硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進させる工程の後、簡易的な地盤強度試験を行って、造成した固結改良体Ｔの上層部分又は固結改良体Ｔの上端より上の部分が硬化して、地表面近くの地盤が所定の地盤強度になっているかを確認する。

簡易的な地盤強度試験は、ロッドの先端に十字状のベーンを取り付け、このベーンを地盤中に押し込み、押し込んだベーンの回転抵抗から地盤強度を求めるベーンせん断試験、あるいはロッドの先端にコーンを取り付け、このコーンを地盤中に貫入し、貫入するコーンの貫入抵抗から地盤強度を求めるコーン貫入試験である。ただし、簡易的な地盤強度試験は、このベーンせん断試験あるいはコーン貫入試験に限定されるものではない。

このように、簡易的な地盤強度試験にて地表面近くの地盤が所定の地盤強度になっていることを確認することで、既設構造物である車両が通行する道路Ｒを安全に使用することができる。

なお、簡易的な地盤強度試験にて地表面近くの地盤が所定の地盤強度になっていないときは、既設構造物である車両が通行する道路Ｒを使用することはできず、この場合、再度、早強材Ｓを投入し、硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進させるようにしてもよい。

次に、この早強材Ｓによる硬化材の硬化の促進に関する実験を行ったので、これについて説明する。
実験は、早強材Ｓを、造成した固結改良体Ｔの上層部分又は固結改良体Ｔの上端より上の部分、具体的には地表面から４．７ｍの深度から地表面（０ｍ）までの地盤中に投入し、早強材Ｓ投入後の硬化材であるセメントミルクＭの硬化による地盤強度の変化を調べる。なお、地盤強度は、換算粘着力ｃと換算Ｎ値の２つから求めている。また、その比較として早強材Ｓを投入しない場合の地盤強度の変化も調べる。

実験の結果、換算粘着力ｃでは、以下の表１に示すように、所定の地盤強度となる目標換算粘着力ｃを５０ｋＮ／ｍ^２とした場合、この目標換算粘着力ｃを超えたのが早強材Ｓ投入後約１７分であった。また、換算Ｎ値では、以下の表２に示すように、所定の地盤強度となる目標換算Ｎ値を１回とした場合、この目標換算Ｎ値を超えたのが早強材Ｓ投入後約１７分であった。
即ち、早強材Ｓ投入後約１７分で所定の地盤強度になった。

一方、早強材Ｓを投入しない場合、換算粘着力ｃでは、以下の表３に示すように、１４０分経過しても０．０のまま変化がなく、目標換算粘着力ｃ（５０ｋＮ／ｍ^２）を超えることはなかった。また、換算Ｎ値では、以下の表４に示すように、１４０分経過しても０．０のまま変化がなく、目標換算Ｎ値を超えることはなかった。

この実験の結果から、早強材Ｓを使用することで、硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進し、セメントミルクＭを速やかに硬化させることができ、地盤強度が上がるのを速められることが分かる。

図８は、本実施形態における作業完了後の既設構造物の状態を示す説明図である。
本実施形態によれば、硬化材であるセメントミルクＭを地盤中に噴射して地盤と混合攪拌し、地盤中に所定の大きさの固結改良体Ｔを造成し、その後、早強材Ｓを地盤中に造成した固結改良体Ｔの上層部分又は固結改良体Ｔの上端より上の部分に投入することで、セメントミルクＭの硬化を促進して速やかに硬化させることができる。造成した固結改良体Ｔ及びその周囲の地盤強度が上がるのを速めることで、図８に示すように、既設構造物である車両が通行する道路Ｒを早期に使用することができる。

また、管ロッド１及びヘッド６の内部において、硬化材であるセメントミルクＭが流れる硬化材通路７と、早強材Ｓが流れる早強材通路９とを別々に設け、地盤中に硬化材であるセメントミルクＭを噴射するまでの硬化材の供給経路と、地盤中に早強材Ｓを投入するまでの早強材の供給経路とを別々に分けて、固結改良体を造成する工程において硬化材通路７及び硬化材の供給経路を使用して硬化材であるセメントミルクＭを供給し、硬化材の硬化を促進させる工程において早強材通路９及び早強材の供給経路を使用して早強材Ｓを供給することで、硬化材であるセメントミルクＭを地盤中に噴射する前に、セメントミルクＭに早強材Ｓが混ざり合うことがなく、管ロッド１及びヘッド６内部のセメントミルクＭが流れる硬化材通路７でのセメントミルクＭの硬化による詰まりの問題を解消することができる。

また、早強材Ｓの地盤中への投入では、圧縮空気によるエアブローで早強材Ｓを勢いよく噴射することから、早強材Ｓを広範囲に投入させることができ、硬化材であるセメントミルクＭを極めて良好に硬化させることができる。

また、前述した実施形態では、地盤中に造成する固結改良体Ｔは、管ロッド１を回転しながらセメントミルクＭを噴射し、セメントミルクＭと地盤との混合攪拌を行うことで、地盤中に円柱状の固結改良体Ｔを造成するようにしているが、固結改良体Ｔの形状は、これに限定されるものではない。たとえば、固結改良体Ｔの形状は、縦長壁状あるいは縦長扇状でもよい。

図９は、地盤中に造成する縦長壁状の固結改良体Ｔの説明図である。図１０は、地盤中に造成する縦長扇状の固結改良体Ｔの説明図である。
縦長壁状の固結改良体Ｔは、図９に示すように、地盤中に貫入した管ロッド１を回転することなく、硬化材であるセメントミルクＭを横方向に高速高圧で噴射し、これを管ロッド１を上方に引き抜きながら行うことで、地盤中に縦長壁状の固結改良体Ｔを造成する。また、縦長扇状の固結改良体Ｔは、図１０に示すように、地盤中に貫入した管ロッド１を水平に僅かに揺動させながら、硬化材であるセメントミルクＭを横方向に高速高圧で噴射し、これを管ロッド１を上方に引き抜きながら行うことで、地盤中に縦長扇状の固結改良体Ｔを造成する。

また、管ロッド１は、中空状の鋼管とし、その内部に、硬化材が流れる硬化材通路７、圧縮空気が流れる圧縮空気通路８、早強材Ｓが流れる早強材通路９をそれぞれ設けているが、これに限定されるものではなく、管ロッド１を同芯状の多重管構造にしてもよい。

図１１、図１２は、本実施形態において用いる別の管ロッドの内部構造を示す説明図である。
管ロッド１は、たとえば、図１１に示すように、管ロッド１を同芯状の三重管にし、例えばその一番内側を硬化材であるセメントミルクＭが流れる硬化材通路７に、その外側を圧縮空気が流れる圧縮空気通路８に、一番外側を早強材Ｓが流れる早強材通路９にしてもよい。
また、図１２に示すように、管ロッド１を二重管にし、例えばその内側を硬化材であるセメントミルクＭが流れる硬化材通路７に、その外側を圧縮空気と早強材Ｓが流れる圧縮空気通路８と早強材通路９の兼用にしてもよい。なお、管ロッド１を二重管にしたものは、内側を硬化材であるセメントミルクＭが流れる硬化材通路７、外側を圧縮空気が流れる圧縮空気通路８とした既存の管ロッドを使用することができ、これにより、専用の管ロッドを新たに製作する必要がなくなり、地盤の改良工事におけるコストを安価にすることができる。

次に、前述した既設構造物直下における地盤改良方法の別の実施形態について説明する。
前述した実施形態では、１つの管ロッド１によって、固結改良体を造成する工程において硬化材であるセメントミルクＭを地盤中に噴射して地盤と混合攪拌して地盤中に固結改良体Ｔを造成すると共に、硬化材の硬化を促進させる工程において早強材Ｓを投入して硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進している。しかし、本実施形態では、硬化材が流れる硬化材通路７を設ける硬化材用の管ロッドと、早強材Ｓが流れる早強材通路９を設ける早強材用の管ロッド４１とを別々に用意し、固結改良体を造成する工程において硬化材用の管ロッドを使用し、硬化材の硬化を促進させる工程において早強材用の管ロッド４１を使用する。即ち、固結改良体を造成する工程と硬化材の硬化を促進させる工程では、別々の管ロッドを使用して作業を行う。また、硬化材の硬化を促進させる工程において早強材用の管ロッド４１と共に使用する圧縮空気が流れる圧縮空気通路８を設ける圧縮空気用の管ロッド４２も用意する。

硬化材用の管ロッドは、たとえば、前述の実施形態で示した管ロッド１で、早強材Ｓが流れる早強材通路９を設けず、硬化材が流れる硬化材通路７と圧縮空気が流れる圧縮空気通路８のみを設ける。なお、圧縮空気を用いないで硬化材であるセメントミルクＭをそのまま噴射する場合は、圧縮空気通路８を設ける必要がなくなり、管ロッド１に単管パイプを使用することができる。

図１３は、早強材用の管ロッド及び圧縮空気用の管ロッドの説明図である。図１４は、早強材用の管ロッド及び圧縮空気用の管ロッドの周辺の設備の説明図である。
早強材用の管ロッド４１は、図１３に示すように、硬化材用の管ロッドより細い単管パイプを使用し、その内部を早強材Ｓが流れる早強材通路９にする。この早強材用の管ロッド４１の先端に早強材Ｓを噴射する早強材噴射口４３を設ける。なお、早強材噴射口４３を設ける位置や数などは前記のものに限定されるものではない。また、圧縮空気用の管ロッド４２は、図１３に示すように、細い単管パイプを使用し、その内部を圧縮空気が流れる圧縮空気通路８にする。この圧縮空気用の管ロッド４２の先端に圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射口４４を設ける。なお、圧縮空気噴射口４４を設ける位置や数などは前記のものに限定されるものではない。

早強材用の管ロッド４１及び圧縮空気用の管ロッド４２の周辺の設備は、図１４に示すように、水中ポンプ２１を有する早強材タンク２２を備え、この早強材タンク２２から早強材用の管ロッド４１の内部の早強材通路９に早強材Ｓを供給し、また、コンプレッサー１１を備え、このコンプレッサー１１から圧縮空気用の管ロッド４２の内部の圧縮空気通路８に圧縮空気を供給している。

地盤中に固結改良体Ｔを造成する工程は、硬化材用の管ロッドを使用し、前述の実施形態と同様、施工機械２にて管ロッドを地表面から所定の深度まで挿入し、挿入後、管ロッドの先端から硬化材であるセメントミルクＭを地盤中に噴射して地盤と混合攪拌し、噴射したセメントミルクＭと地盤との混合攪拌を管ロッドを引き抜きながら行うことで、地盤中に上方に向かって所定の大きさの円柱状の固結改良体Ｔを造成する。

図１５は、本実施形態での硬化材の硬化を促進させる工程の説明図である。
硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進させる工程は、前記地盤中に固結改良体Ｔを造成する工程の後、図１５に示すように、早強材用の管ロッド４１及び圧縮空気用の管ロッド４２をそれぞれ挿入し、早強材用の管ロッド４１の早強材噴射口４３から早強材Ｓを噴射すると共に、圧縮空気用の管ロッド４２の圧縮空気噴射口４４から圧縮空気を噴射して、この圧縮空気によるエアブローにより、早強材Ｓを造成した固結改良体Ｔの上層部分又は固結改良体Ｔの上端より上の部分に広範囲に投入する。この早強材Ｓの投入を早強材用の管ロッド４１及び圧縮空気用の管ロッド４２を引き抜きながら行い、地表面まできたときは、早強材Ｓの投入を停止する。これにより、硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進させることで、セメントミルクＭを速やかに硬化させ、造成した固結改良体Ｔ及びその周囲の地盤強度が上がるのを速める。

本実施形態によれば、硬化材であるセメントミルクＭを地盤中に噴射するための硬化材用の管ロッドと、早強材Ｓを投入するための早強材用の管ロッド４１とを別々に用意することで、硬化材用の管ロッドを、硬化材であるセメントミルクＭが流れる硬化材通路７と圧縮空気が流れる圧縮空気通路８とを設けた既存の管ロッドを用いることができ、これと共に、早強材用の管ロッド４１を、早強材Ｓが流れる早強材通路９のみを設ける単純な単管パイプを用いることができる。これにより、それぞれの管ロッドを安価に提供できる。

また、本実施形態では、硬化材であるセメントミルクＭの硬化を促進させる工程において、早強材用の管ロッド４１及び圧縮空気用の管ロッド４２の挿入及び引き抜きを、施工機械２を使用して行うようにしてもよいし、あるいは作業者が手作業で行うようにしてもよい。

なお、前記実施形態では、硬化材の硬化を促進させる工程のときに使用する早強材用の管ロッド４１と圧縮空気用の管ロッド４２とを別々にしているが、これを一つにして、即ち早強材兼圧縮空気用の管ロッドにして、その内部に早強材Ｓが流れる早強材通路９と圧縮空気が流れる圧縮空気通路８を設けるようにしてもよい。

１…管ロッド、２…施工機械、３…マスト、４…昇降装置、５…回転装置、６…ヘッド、７…硬化材通路、８…圧縮空気通路、９…早強材通路、１１…コンプレッサー、１２…流量計、１３…セメントサイロ、１４…水中ポンプ、１５…水槽、１６…混合装置、１７…流量計、１８…高圧ポンプ、１９…硬化材供給装置、２１…水中ポンプ、２２…早強材タンク、３１…ビット、３２…硬化材噴射口、３３…圧縮空気噴射口、３４…早強材噴射口、４１…管ロッド、４２…管ロッド、４３…早強材噴射口、４４…圧縮空気噴射口、５１…管ロッド、５２…ヘッド、５３…硬化材噴射口。

Claims (6)

1. 既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して地盤を改良する既設構造物直下の地盤改良方法であって、
   管ロッドを地表面から所定の深度まで挿入し、挿入後、管ロッドの先端から硬化材を地盤中に噴射して地盤と混合攪拌し、噴射した硬化材と地盤との混合攪拌を管ロッドを引き抜きながら行って地盤中に上方に向かって固結改良体を造成する工程と、
   前記固結改良体を造成する工程において造成した固結改良体の上層部分又は固結改良体の上端より上の部分に、硬化材の硬化を促進する早強材を投入し、早強材によって硬化材の硬化を促進させる工程と、を有することを特徴とする既設構造物直下の地盤改良方法。
2. 請求項１に記載された既設構造物直下の地盤改良方法において、
   地盤中に硬化材を噴射するまでの硬化材の供給経路と、地盤中に早強材を投入するまでの早強材の供給経路とを別々に分けて、固結改良体を造成する工程において硬化材の供給経路を使用して硬化材を供給し、硬化材の硬化を促進させる工程において早強材の供給経路を使用して早強材を供給することを特徴とする既設構造物直下の地盤改良方法。
3. 請求項２に記載された既設構造物直下の地盤改良方法において、
   硬化材が流れる硬化材通路と早強材が流れる早強材通路とを管ロッドの内部に別々に設け、固結改良体を造成する工程において硬化材通路を使用して硬化材を流し、硬化材の硬化を促進させる工程において早強材通路を使用して早強材を流すことを特徴とする既設構造物直下の地盤改良方法。
4. 請求項２に記載された既設構造物直下の地盤改良方法において、
   硬化材が流れる硬化材通路を設ける硬化材用の管ロッドと、早強材が流れる早強材通路を設ける早強材用の管ロッドとを別々に用意し、固結改良体を造成する工程において硬化材用の管ロッドを使用して硬化材を流し、硬化材の硬化を促進させる工程において早強材用の管ロッドを使用して早強材を流すことを特徴とする既設構造物直下の地盤改良方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載された既設構造物直下の地盤改良方法において、
   硬化材の硬化を促進させる工程において、早強材をエアブローで地盤中に投入することを特徴とする既設構造物直下の地盤改良方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載された既設構造物直下の地盤改良方法において、
   硬化材の硬化を促進させる工程の後、硬化材が硬化して所定の地盤強度になっているかを確認する工程、を有することを特徴とする既設構造物直下の地盤改良方法。

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