JP2700186B2 - 補強地盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、地盤の液状化を防止するとともに、地盤強
度を向上させるための補強地盤に関する。

「従来の技術」 従来、軟弱地盤を改良する方法としては、例えば、セ
メント、石灰などの安定材を土中で混合攪拌処理して土
を化学的に固結させて柱状の固結パイルを多数造成する
固結パイル工法が知られており、この固結パイル工法の
代表的なものとして、デミック・エル工法がある。

このデミック・エル工法は、安定材としてセメント系
硬化材を用いた固結パイル工法であって、軟弱地盤中に
スラリー状のセメント系硬化材を圧入し、攪拌軸で連続
的に混合して、地盤の土粒子間の構造を水和反応および
ポラゾン反応で硬化させて改良するものである。

このデミック・エル工法で使用する施工機械は、上部
に回転駆動装置が設けられ、この回転駆動装置にシャフ
トが連結され、このシャフトの下端部に攪拌翼が取り付
けられていると共に、前記セメント系硬化材が前記シャ
フトの中を通じて攪拌翼から吐出する構造になってお
り、しかも、通常は、前記シャフトを二軸として混合性
能の増加と能率向上を図っている。そして、この施工機
械の攪拌翼は、通常、その直径が1mで、これが0.2mのラ
ップで連装備され、約1.5m²の面積が一度の施工で改良
されるようになっている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、前記従来の方法による補強地盤では、 改良対象上の土質に適した硬化材を添加することによ
り、所要強度が確実に得られる、 短時間で所要強度が得られ、工期を大幅に短縮でき
る、 低振動、低騒音工法であり、周辺地域に影響を与えな
い、 従来の工法のように大量の砂を使用しないので、省資
源に貢献する、 施工管理に必要なデータ（攪拌翼の昇降速度・回転
数、スラリーの注入量など）が自動記録される、などと
いう優れた特徴がある反面、地震時の液状化を防止する
場合、多数の固結パイルを密に造成する必要があるた
め、軟弱地盤の層が厚く、固結パイルを地下深部まで打
設しなければならない場合には、工費が高くなるという
難点がある。

そこで、本発明は、施工が容易で、かつ、有効地盤の
補強を実現することのできる補強地盤を提供することを
目的としている。

「課題を解決するための手段」 本発明の補強地盤の第１の態様は、地盤内に略垂直方
向に強化ジオテキスタイルが埋設されていることを特徴
としている。

また、本発明の第２の態様は、高強度連続繊維を主体
とする繊維束により格子状に形成された格子状補強部材
で強化ジオテキスタイルが構成されていることを特徴と
している。

また、本発明の第３の態様は、高強度連続繊維を主体
とする繊維束により格子状に形成された格子状補強部材
の表面に、高耐食性の不織布が設られて強化ジオテキス
タイルが構成されていることを特徴としている。

さらに、本発明の第４の態様は、高強度連続繊維を主
体とする繊維束により格子状に形成された複数枚の格子
状補強部材で、不織布を挟み込むことによって強化ジオ
テキスタイルが構成されていることを特徴としている。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は、本発明の補強地盤の一実施例
を示すものであって、図中、符号Ｇは補強すべき地盤
を、１は強化ジオテキスタイルを、Ｃは構造物を示す この強化ジオテキスタイル１は、地盤Ｇに対して、略
垂直方向に埋設されている。

次に、このような補強地盤を構成するための施工装置
及び施工方法について説明する。

強化ジオテキスタイルを地盤Ｇ中に埋設する際に使用
する施工機械の一例としては、第３図に示すように、そ
の主要部がクローラ式ベースマシン２として構成されて
いるものであって、このクローラ式ベースマシン２は、
クローラ３、作業部４およびブーム５により支持された
支柱６から概略構成されたものである。

支柱６には、掘進装置としての掘進部７が図示しない
上下動駆動装置により上下動自在に支持され、この掘進
部７には、その下端部に一対の把持部８が設けられてい
る。さらに、この掘進部７には、掘進部７に振動を与え
るための振動発生装置（図示略）が設けられている。

そして、本発明の補強地盤を前記施工機械を用いて行
なう場合について、第４図ないし第９図を参照して説明
する。

補強すべき地盤を第４図に示すように符号Ｇで示す。
そして、第５図（イ）に示すように、前記掘進部７の下
端部に設けられた把持部８、８で、前記強化ジオテキス
タイル１の底縁部1aを把持する。第５図（ロ）は、把持
部８、８によって強化ジオテキスタイル１を把持した状
態を示す斜視断面図である。図からも明らかなように、
掘進部７と把持部８とは、ヒンジ状の連結部材10によっ
て回動自在に連結されている。

そして、掘進部７に設けられた把持部８、８で強化ジ
オテキスタイル１を把持した状態のまま、掘進部７を移
動して、強化ジオテキスタイル１を埋設すべき地盤Ｇ上
に正確にセッティングをする。

掘進部７の位置決めが完了したのち、第６図および第
７図に示すように、振動発生装置によって掘進部７に振
動を与えるとともに、この掘進部７を地盤Ｇ中に掘進し
ていく。

掘進部７の下端部が地盤Ｇの補強目標地点に達した
ら、第８図に示すように、把持部８、８を両側に開いて
強化ジオテキスタイル１の把持状態を解除する。

しかる後、第９図に示すように、掘進部７を上方へ移
動して地盤Ｇから引き抜いて強化ジオテキスタイル１の
埋設を完了する。

このような工程を繰り返すことによって、強化ジオテ
キスタイル１を地盤Ｇ中に埋設していく。このとき、強
化ジオテキスタイル１の配列は、適宜決定すればよい
が、その一例として、第10図に示すような配列としても
よい。強化ジオテキスタイル１をこのような配列とした
場合、地盤Ｇは、各強化ジオテキスタイル１で区画され
た各区画を一単位としているので、地震等による外力が
この地盤Ｇに作用しても、砂質土と間隙水との混合によ
って土粒子間の分離が発生する液状化現象を最小限の範
囲に押さえることができる。

また、地盤Ｇ中に掘進部７（掘進装置）を掘進させる
と、掘進部７の断面積の分だけ地盤Ｇ中の締め固めを行
なうことができる。

このような構成からなる補強地盤によれば、施工手順
を簡略化することができるので、施工期間の短縮、施工
コストの削減等を図ることができることは勿論、構造物
の施工後においても、強化ジオテキスタイルを埋設する
ことによって補強地盤を施工することができる。また、
この強化ジオテキスタイル１を所定間隔をおいて埋設す
ることによって、地盤Ｇ内が区画され、地震等の外力に
よって生ずる液状化現象を防止することができる。

次に、強化ジオテキスタイル１として高強度連続繊維
からなる格子状補強部材を用いたものについて、第11図
ないし第17図を参照して説明する。

強化ジオテキスタイル１は、高強度連続繊維からなる
格子状の補強部材15の表面に、不織布16を張り付けた構
成となっている。

補強部材15は、第11図に示すように、引き揃えられた
多数本の繊維17からなる主軸方向の繊維束17Aと同様な
構成の繊維束17B、17Bとが互いに交差して格子状をな
し、それらの繊維束17Aおよび繊維束17Bが樹脂材料18に
より結束されて構成された格子状補強部材15の表面に、
ポリエステル等の合成繊維からなる不織布16が設けられ
て構成されている。

前記繊維束17Aと繊維束17B、17Bとの交差部19は、第1
2図および第13図に示すように、一方向に延在する繊維
束17Aとこれに直交する他方向へ延在する繊維束17B、17
Bとが積層された三層構造の断面形状とされている。そ
して、この補強材１は、全体として外観上ほとんど段差
のない略同一厚さの矩形格子状に形成されている。

この格子状補強部材15の主体をなす繊維束２として
は、軽量でしかも高い強度を備えるガラス繊維や、カー
ボン繊維、アラミド繊維などが主に用いられ、必要に応
じてその他の繊維、例えば合成樹脂繊維、セラミックス
繊維、金属繊維などが適当に組み合わせて用いられる。

また、前記樹脂材料18としては、繊維束２に対する接
着性が良く、かつ、それ自体も十分な強度特性を持つ例
えばビニルエステル樹脂などが主に用いられ、その他に
も、繊維束２の種類に対応して、不飽和ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが用いられる。

これらの繊維束２と樹脂材料18の割合については、繊
維17の種類や強度、さらにはこの補強材15の使用形態等
を考慮して適宜決定されるが、例えば繊維17がガラス繊
維、樹脂材料18がビニルエステル樹脂の場合、繊維17が
体積比で30〜70％程度となるように、また、繊維17が例
えばピッチ系カーボン繊維の場合、20〜60％程度となる
ように考慮するのが望ましい。繊維17の割合が前記以下
であると、この補強材15の強度が著しく低下し、一方、
繊維17の割合を高くすれば、それだけ高強度の補強材15
を得られるが、あまりに高い割合にすると成形が難しく
なり、好ましくない。

このような構成の格子状補強部材15は、例えば第14図
に示す装置を用いて製造することができる。同図におい
て、符号25は定盤、26は定盤25上の周囲に設けられたガ
イド枠、27は定盤外面に並べて設けられ、格子状補強部
材15の構成分と縦成分とにそれぞれ対応するピンであ
る。製法については、樹脂を含浸させた連続繊維を、対
応するピン17に、いわゆる一筆書きの要領で縦方向およ
び横方向に順次引っ掛けてゆき、交差部19では必ず繊維
束17A、17Bが交互に重なるようにする。第15図は交差部
の積層方法の一例を示したもので、多数の繊維17を束ね
た状態で樹脂材料を含侵させて構成した繊維束17Aおよ
び17B、17Bを、図中の矢印付きの番号〜の順に通過
させることにより、主軸方向の一層の繊維束17Aをこれ
と直交する二層の繊維束17B、17Bで挟みこむようにし
て、各交差部19の断面形状が第16図および第17図に示す
ような断面形状をなすように積層する。そして、このよ
うにした後、各層の樹脂材料18が硬化しないうちにプレ
ス加工して厚さを薄くすることにより、特に交差部19を
潰して、第16図および第17図に示すような三層構造の断
面形状に形成し、全体としてほとんど段差のない略同一
厚さの矩形格子状に形成する。

そして、この格子状に形成された格子状補強部材15の
表面に、ポリエステル等の合成繊維からなる不織布16を
設けて強化ジオテキスタイル１を構成する。

格子状補強部材15に不織布16を設ける場合、プレス加
工の終了した段階で不織布16を接着剤で張り付けてもよ
いし、格子状補強部材15の硬化が完了する前に、樹脂材
料18の付着力を利用して張り付けるものとしてもよい。
また、複数層に重ねられた繊維束の間に挟み込む形態で
設けてもよい。

さらに、格子状補強部材15の全面に不織布16を設ける
ものではなく、その一部にのみ設けた構成としてもよ
い。具体的には、格子状補強部材15の表面に、この格子
状補強部材15よりも狭い幅に形成された帯状の不織布16
を、格子状補強部材15の地盤内への掘進方向に一致する
方向に延在する形態で設けたものである。または、格子
状補強部材15に対して帯状に設けられた不織布16の離間
する部分に不織布片を設けて、不織布16を格子状もしく
は市松模様となるように設けた構成としてもよい。そし
て、このように不織布16を設ける場合、格子状補強部材
15の片面のみに設ける構成としてもよいし、格子状補強
部材の両面に設ける構成としてもよい。

強化ジオテキスタイル１として、格子状補強部材15お
よび不織布16を設けたものを用いた補強地盤によれば、
格子状補強部材15の有する高剛性によってより強い補強
効果を奏することができるとともに、格子状補強部材15
の有するまげ易さによって地盤に馴染み易い補強を可能
とすることができる。

さらに、格子状補強部材15の網目構造による拘束効果
で土砂の移動を防止し、引っ張り強度と剛性が大きくな
ることで地盤の支持力を向上させることができる。

次に、第18図（イ）および（ロ）を参照して強化ジオ
テキスタイル１の他の実施例について説明する。ここ
で、第18図（イ）は斜視図、第８図（ロ）は第８図
（イ）のA-A矢視断面図である。なお、前記実施例の強
化ジオテキスタイル１と同様の構成となる部分には共通
の符号を付してその説明を省略する。

本実施例の強化ジオテキスタイルは、高強度連続繊維
を主体とする繊維束により格子状に形成された２枚の格
子状補強部材15、15で、不織布16を挟み込むことによっ
て構成されたものである。

このとき、前記格子状補強部材15は、常に不織布16の
表面に配置されるものとし、この強化ジオテキスタイル
が地盤内に埋設されると、格子状補強部材15と地盤の土
砂とが接するようになっている。また、格子状補強部材
15と不織布16は、地盤内への埋設前に接着等の手段によ
って一体としてもよいが、埋設前には接着せず分離状態
とし、埋設をすると同時にそれぞれが接するようになる
ものとしてもよい。また、前記実施例で使用した強化ジ
オテキスタイル１と同様に、格子状補強部材15の一部に
不織布16が配置されるようにしてもよい。

つまり、格子状補強部材15よりも狭い幅に形成された
帯状の不織布16を、格子状補強部材15の地盤内への掘進
方向に一致する方向に延在する形態で挟み込んだもの
や、格子状補強部材15に対して帯状に設けられた不織布
16の離間する部分に不織布片を設けて、不織布16を格子
状もしくは市松模様となるように設けた構成としたもの
である。

本実施例の強化ジオテキスタイルを使用する場合、た
とえば、不織布16の一方の表面に格子状補強部材15を接
着等の手段により張り付けておき、これらを地盤内へ掘
進させると同時に不織布16の他方の表面に格子状補強部
材15を圧着させる。このようにして、強化ジオテキスタ
イルが地盤内に埋設されたときには、２枚の格子状補強
部材15、15によって不織布16を挟み込んだ状態となる。
本実施例の強化ジオテキスタイルは、前述のように、２
枚の格子状補強部材15、15で不織布16を挟み込む構成と
してもよいし、さらに多くの格子状補強部材15によって
不織布16を挟み込む構成としてもよい。

本実施例の強化ジオテキスタイルを用いると、不織布
16が排水性および土砂の流動化防止を発揮するととも
に、不織布16の両面に設けられた格子状補強部材15、15
が常に地盤内の土砂と接している状態となるので地盤内
の土砂の移動が拘束され、安定した地盤とすることがで
きるといった優れた効果を奏することができる。

なお、本発明の補強地盤は、前記実施例のみに限られ
るものではなく、他の変形例も可能である。たとえば、
強化ジオテキスタイルの埋設角度を適宜調節することに
よって、多様な補強地盤を構成することができ、このよ
うな構成の補強地盤によっても前記実施例の補強地盤と
同様の効果を奏することができる。また、強化ジオテキ
スタイルの施工時に用いられる掘進部に振動発生装置を
設ける代わりに、高圧水流発生機を設けてウォータジェ
ット式としても前記実施例と同様の効果を奏することが
できる。

「発明の効果」 本発明の補強地盤は、地盤内に略垂直方向に強化ジオ
テキスタイルが埋設されている構成とし、地盤の補強作
業を簡略化することにしたので、施工工期の短縮、施工
コストの削減等を図ることができる。

そして、このような工程によって、複数の強化ジオテ
キスタイルを埋設すれば、地盤内が強化ジオテキスタイ
ルによって区画され、たとえば、地震等による地盤の液
状化の防止を図ることができる。

また、高強度連続繊維を主体とする繊維束により格子
状に形成された格子状補強部材で強化ジオテキスタイル
が構成されていることとしたので格子状補強部材の有す
る高剛性によってより強い補強効果を奏することができ
るとともに、格子状補強部材の有するまげ易さによって
地盤に馴染み易い地盤の補強を可能とすることができ
る。さらに、格子状補強部材の網目構造による拘束効果
で土砂の移動を防止し、引っ張り強度と剛性が大きくな
ることで地盤の液状化強度を向上させることができる。

また、高強度連続繊維を主体とする繊維束により格子
状に形成された格子状補強部材の表面に、高耐食性の不
織布が設けられて強化ジオテキスタイルが構成されてい
ることとしたので、地盤の補強作業の簡略化および、地
盤の液状化防止を図ることが可能になったことはもちろ
ん、埋設された格子状補強部材の間における土砂の相互
移動及び流動化を防止することができる。

さらに、高強度連続繊維を主体とする繊維束により格
子状に形成された複数枚の格子状補強部材で、不織布を
挟み込むことによって強化ジオテキスタイルが構成され
ていることとしたので、不織布による排水性および土砂
の流動化防止を発揮するとともに、不織布の両面に設け
られた格子状補強部材によって地盤の土砂の移動が拘束
され、安定した地盤とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の補強地盤の一実施例を示す斜視図、第
２図は本発明の補強地盤の他の実施例を示す斜視図、第
３図は本発明の補強地盤を施工する際に用いられる施工
装置の一実施例を示す側面図、第４図ないし第９図は本
発明の一実施例を説明するための工程図、第10図は本発
明の補強地盤の強化ジオテキスタイルの一配列例を示す
平面図、第11図ないし第18図は本発明の補強地盤に用い
られる強化ジオテキスタイルの一実施例を説明するため
の説明図である。 １……強化ジオテキスタイル、７……掘進部（掘進装
置）、８……把持部、15……格子状補強部材、16……不
織布、Ｇ……地盤。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤内に略垂直方向に強化ジオテキスタイ
   ルが埋設されていることを特徴とする補強地盤。
2. 【請求項２】高強度連続繊維を主体とする繊維束により
   格子状に形成された格子状補強部材で強化ジオテキスタ
   イルが構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   補強地盤。
3. 【請求項３】高強度連続繊維を主体とする繊維束により
   格子状に形成された格子状補強部材の表面に、高耐食性
   の不織布が設けられて強化ジオテキスタイルが構成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の補強地盤。
4. 【請求項４】高強度連続繊維を主体とする繊維束により
   格子状に形成された複数枚の格子状補強部材で、不織布
   を挟み込むことによって強化ジオテキスタイルが構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の補強地盤。