JP2020165206A - 締固め地盤改良方法 - Google Patents
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Abstract
Description
締固め砂杭工法に用いる地盤改良装置は、前部にマストを立設した自走可能な施工機械を備えるとともに、立設したマストに沿って上下に向かう地盤中に貫入可能なケーシングパイプを備える。施工機械は、ケーシングパイプの地盤中への貫入又は地盤中からの引抜きを行う。ケーシングパイプは、円筒形の管で、その内部を砂の通る供給路にする。また、ケーシングパイプの下部には、排出口を設け、排出口から砂を地盤中に排出する。
また、地盤中に締固め改良域を形成して地盤を改良する際は、ケーシングパイプを貫入したときに掘削した土砂を締固めて締固め改良域を形成するため、地盤中に新たに土砂を投入することがないので、地盤中での体積の増加が起こらない。これにより、地表面が盛り上がるのを防止することができ、盛り上がりの除去作業が不要になることで、工費を大幅に削減することができる。また、廃棄物処分場において地盤を改良する場合、地盤の改良を行った場所の地表面を沈下させることができ、これにより、沈下した分だけ新たに廃棄物の埋設ができ、廃棄物処分場での廃棄物の減容化を行うこともできる。
本実施形態に係る締固め地盤改良方法(以下、単に本締固め地盤改良方法という)は、外周に螺旋状のスクリュー羽根を取り付けかつ下部に締固め装置を取り付けたケーシングパイプを備えた地盤改良装置を用いて、地盤中に締固め改良域を形成することで、地盤を強固なものに改良するものである。
(地盤改良装置)
締固め地盤改良方法に用いる地盤改良装置は、図1に示すように、自走可能な施工機械1を備え、施工機械1の前部にマスト2を立設し、立設したマスト2に沿って上下に向かう回転自在のケーシングパイプ3を備えている。ケーシングパイプ3は、地盤中に貫入可能となる。また、施工機械1のマスト2の上部には、ケーシングパイプ3を地盤中に貫入し又は地盤中から引抜くための回転装置4及び昇降装置5を取り付けている。
なお、締固め装置8は、電気を利用した装置に限らず、動力に油圧などを利用した他の装置でもよい。また、締固め装置8による土砂の締固めも、衝打に限らず、押圧あるいは打撃による締固めでもよい。
また、先端締固め部12は、円筒状のスライドカバー16と締固め板17を有し、スライドカバー16と締固め板17をケーシングパイプ3の下端から下方に突出自在にしている。スライドカバー16は、円筒状で、ケーシングパイプ3の内周に沿って上下に移動するとともに、下部に締固め板17を固着している。締固め板17は、外周をケーシングパイプ3と同じ円形にするとともに、下面を円錐状にして、その下面が土砂を衝打する。
(本締固め地盤改良方法)
本締固め地盤改良方法は、ケーシングパイプ3を地盤中の所定深度まで貫入するケーシングパイプ貫入工程と、ケーシングパイプ3を所定の長さ引抜くケーシングパイプ引抜き工程と、ケーシングパイプ3を引抜いてできた空洞Cに土砂を充填する土砂充填工程と、充填した土砂を締固める土砂締固め工程とを有し、ケーシングパイプ貫入工程後に、ケーシングパイプ引抜き工程と土砂充填工程と土砂締固め工程とを上方に向かって順次繰り返して、地盤中に締固め改良域Kを形成する。このように、地盤中に締固め改良域Kを形成することで、地盤を強固なものに改良することができる。
ケーシングパイプ貫入工程は、まず、図6Aに示すように、外周にスクリュー羽根7を取り付けたケーシングパイプ3を、所定位置(締固め改良域Kを形成する位置)にセットし、続いて、図6Bに示すように、所定位置にセットしたケーシングパイプ3を、図示していないが施工機械で、正回転しながら地盤中の所定深度、例えば、8〜10mの深度まで貫入する。正回転は、図中に矢印R1で示す。ただし、所定深度は、これに限定されない。貫入時の地盤の掘削は、ケーシングパイプ3の下端に取り付けた複数の掘削ビット6で行う。
ここでのケーシングパイプ3の正回転とは、螺旋方向が右上がりのスクリュー羽根7を地盤中にねじ込む方向の回転で、即ち、図5に示すように、ケーシングパイプ3を上方から見たときの時計回り(右回り)の回転である。
ケーシングパイプ引抜き工程は、ケーシングパイプ3を所定深度まで貫入した後に、つまりケーシングパイプ貫入工程後、図6Cに示すように、ケーシングパイプ3を、逆回転しながら所定の長さ引抜く。引抜く所定の長さは、例えば50cmである。ただし、引抜く所定の長さは、土質によって異なる。そのため、50cmに限られない。ケーシングパイプ3の逆回転は、正回転の逆の回転で、図中に矢印R2で示し、ケーシングパイプ3を上方から見たときの反時計回り(左回り)の回転である。
このように、ケーシングパイプ3を所定の長さ引抜くことで、ケーシングパイプ3を引抜いた跡(ケーシングパイプ3の下方)には空洞Cができる。
土砂充填工程は、ケーシングパイプ3を引抜いた後に、つまりケーシングパイプ引抜き工程後、ケーシングパイプ3を引抜いてできた空洞Cに、ケーシングパイプ3外周のスクリュー羽根7により土砂を充填する。即ち、図7Aに示すように、ケーシングパイプ3を上下移動しない状態にして、ケーシングパイプ3を逆回転する。この土砂の充填時間T(ケーシングパイプ3を逆回転する時間)は、スクリュー羽根による土砂の移動量に基づいて算出するもので、後述する土砂移動時間の計算式を用いる。この土砂の充填時間Tは、例えば、1分程度である。
このように、ケーシングパイプ3を上下移動しない状態にして、逆回転することで、ケーシングパイプ3貫入時に掘削した土砂をスクリュー羽根7で下方に移動して、ケーシングパイプ3を引抜いてできた空洞C内に土砂を入れる。つまり、ケーシングパイプ3を上下移動しない状態にしてスクリュー羽根7により土砂を充填する。これにより、図7Bに示すように、空洞C内は土砂で埋まる。
土砂締固め工程は、ケーシングパイプ3を引抜いてできた空洞Cに土砂を充填した後に、つまり土砂充填工程後、充填した土砂を締固め装置8で締固める。即ち、ケーシングパイプ3の下部に取り付けた締固め装置8において、先端締固め部12の締固め板17を下方に突出することで、図7Cに示すように、突出する締固め板17で、空洞Cに充填した土砂を上方から衝打して、土砂を締固める。なお、土砂の締固めは、衝打による締固めに限らず、押圧あるいは打撃による締固めでもよい。
このように、空洞Cに充填した土砂を締固め装置8で締固めることで、地盤中に締固め改良域Kの一部を形成することができる。
次に、前述と同様、図8Bに示すように、土砂充填工程の空洞Cへの土砂の充填を行う。空洞Cに土砂を充填して、図8Cに示すように、空洞C内を土砂で埋める。続いて、図9Aに示すように、土砂締固め工程の充填した土砂の締固めを行う。これを上方に向かって繰り返す。
即ち、本締固め地盤改良方法は、廃棄物処理場の延命化対策にも良好に用いることができる。
土砂移動時間の計算式は、スクリュー羽根7による土砂の移動量に基づいたもので、この土砂移動時間の計算式で、ケーシングパイプ3を逆回転して土砂を充填する時間、つまり、土砂の充填時間Tを算出する。
空洞Cを埋めるためのスクリュー羽根7の回転数N(回)を算出する第3の式は、N=Va/V2である。
土砂の充填時間T(分)を算出する第4の式は、T=N/fである。
これにより、土砂充填工程での土砂の充填時間Tを算出することができる。
ケーシングパイプ3の外径Dを、0.4m、スクリュー羽根7の外径Wを、0.5m、スクリュー羽根ピッチPを、0.5mとすると(図2参照)、ケーシングパイプ断面積Aが、0.126m2、スクリュー羽根断面積Sが、0.071m2となる。また、ケーシングパイプ貫入速度vを、0.5m/分、ケーシングパイプ回転数fを6回/分、移動効率eを、0.3、ケーシングパイプ3の引抜き長さUを、0.5mとする。
第2の式により、ケーシングパイプ3を引抜いてできた空洞Cの体積Vaは、0.126×0.5=0.063m3である。
第3の式により、空洞Cを埋めるためのスクリュー羽根7の回転数Nは、0.063/0.00888=7.1回である。
第4の式により、土砂の充填時間Tは、7.1/6=1.18分である。つまり、土砂充填工程での土砂の充填時間Tは、1分11秒である。
Claims (4)
- 地盤中に締固め改良域を形成して強固な地盤に改良する締固め地盤改良方法であって、
外周に螺旋状のスクリュー羽根を取り付け、かつ下部に土砂を締固める締固め装置を取り付けた地盤中に貫入可能な上下に向かうケーシングパイプを、正回転しながら地盤中の所定深度まで貫入するケーシングパイプ貫入工程と、
所定深度まで貫入したケーシングパイプを所定の長さ引抜くケーシングパイプ引抜き工程と、
ケーシングパイプを引抜いた後に、ケーシングパイプを逆回転して、スクリュー羽根でケーシングパイプを引抜いてできた空洞に土砂を充填する土砂充填工程と、
充填した土砂を締固め装置で締固める土砂締固め工程と、を有し、
ケーシングパイプ貫入工程後に、ケーシングパイプ引抜き工程と土砂充填工程と土砂締固め工程とを上方に向かって順次繰り返して、地盤中に締固め改良域を形成することを特徴とする締固め地盤改良方法。 - 請求項1に記載された締固め地盤改良方法において、
土砂充填工程において、ケーシングパイプを上下移動しない状態にしてスクリュー羽根により土砂を充填する締固め地盤改良方法。 - 請求項1又は2に記載された締固め地盤改良方法において、
土砂充填工程において、土砂の充填をスクリュー羽根による土砂の移動量に基づいて算出した土砂の充填時間で行う締固め地盤改良方法。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載された締固め地盤改良方法において、
土砂締固め工程において、ケーシングパイプの下部に取り付けられた、動力発生部と動力発生部により動く先端締固め部を有する締固め装置を用い、締固め装置の先端締固め部で、土砂を上方から衝打し又は押圧し又は打撃して締固めを行う締固め地盤改良方法。
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