JP2729237B2 - 地盤の締め固め工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、地盤に複数のドレーン柱を形成して土中の
水を排水することにより軟弱地盤を改良し、または、砂
質地盤の液状化を防止する地盤の締め固め工法に関する
ものである。

「従来の技術」 従来、地盤の締め固め工法にはバイブフローテンショ
ン工法や、サンドコンパクション工法が提案されてい
る。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記工法には以下の問題点を有してい
た。

バイブロフローテーション工法においては、地盤に振
動を与えながら砂等を投入する行為と、バイブロフロッ
ト（棒状振動機）を地盤から徐々に引き抜く行為とを交
互に繰り返して行うため、必然的に工期が長期化すると
いう問題点があった。また、このバイブロフローテンシ
ョン工法は、砂質の地盤を締め固めることを目的として
いるため、シルトの粒径以下の粒径の土の含有率が40％
以上の地盤に当該工法を使用しても効果がなく、さら
に、当該工法専用のバイブロフロットを使用しなければ
当該工法を使用できないという問題点があった。

一方、サンドコンパクション工法は粘土質の地盤にも
適用可能であるが、砂等の投入と、衝撃（パーカッショ
ン式の場合）または振動（バイブロコンポーザー式の場
合）を交互に繰り返して行うため、当該工法においても
やはり工期が長期化してしまうという問題点があった。

さらに両工法とも、各工法において地盤に形成したバ
イブロパイル又はサンドコンパクションパイルに圧縮衝
撃を加えることがないので、両工法における締め固め効
果は、前記バイブロパイル又は前記サンドコンパクショ
ンパイルに圧縮衝撃を加えて締め固める場合のような、
大きな締め固め効果を得ることができないという問題点
があった。

本発明は、従来工法の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、砂質
のみならず粘土質の地盤、又は、それらの複合地盤にも
適用することが可能であり、かつ、従来の締め固め工法
に比べ作業性が良く締め固め効果の大きい地盤締め固め
工法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」 本発明の要旨は、地盤に複数箇所竪穴を掘削してこれ
らの竪穴内に前記地盤の土よりも透水係数の大きいドレ
ーン材を詰めることにより、周囲地盤の間隙水を排水す
るためのドレーン柱を事前に形成する工程と、前記ドレ
ーン柱に対して締め固め用パイルを打撃装置を用いて打
込むことにより、該締め固め用パイルを介してドレーン
柱に対して圧縮衝撃を繰り返し加えてドレーン柱の周囲
地盤を圧密せしめかつ地盤中の間隙水をドレーン柱を介
して排出する工程とからなる地盤の締め固め工法に存在
する。

「作用」 上記のように構成する本発明の作用について説明す
る。

粘土質またはシルト質の地盤に形成したドレーン柱に
対し締め固め用パイルを介して打撃装置により圧縮衝撃
を繰り返し加えると、前記締め固め用パイルは前記ドレ
ーン柱に入っていく。すると、この締め固め用パイルの
進入に伴い、前記ドレーン柱を構成するドレーン材が圧
縮衝撃による圧密作用を受け、さらには前記ドレーン柱
内に進入した前記締め固め用パイル自体が有する体積に
よる影響等を受けて、前記ドレーン柱自体に変形や膨出
等の現象が圧縮衝撃ごとに発生し、その結果、前記ドレ
ーン柱の周囲に存在する地盤が圧密を起こし締め固ま
る。また、同様に、砂質の地盤に形成したドレーン柱に
対し前記締め固め用パイルを介して圧縮衝撃を加える
と、前記圧縮衝撃と、当該圧縮衝撃を加える際に生じる
振動と、さらには、ドレーン材の受ける圧密作用や締め
固め用パイル自体の有する体積による影響を受けて変
形、膨出等を起こして発生する圧力等によって間隙水の
圧力が急激に上昇し、液状化が発生する。その結果、前
記ドレーン柱に隣接する当該他のドレーン柱は、前記砂
質の地盤の間隙水を排出し、前記砂質の地盤は締め固ま
る。

「実施例」 以下、本発明の実施例について第１図から第４図を参
照して詳細に説明する。ただし、本実施例に記載されて
いる構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は、特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲
をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説
明例にすぎない。

本実施例では、まず第１図（イ）に示すように地盤Ａ
に複数箇所竪穴Ｂを掘削してこれらの竪穴Ｂ内に、前記
地盤の土よりも透水係数の大きいドレーン材Ｃを詰めて
ドレーン柱１を形成する。当該ドレーン柱１は、オーガ
ーにより前記地盤Ａに前記竪穴Ｂを削孔し、オーガー直
上に設けたホッパーから前記竪穴Ｂにドレーン材Ｃを投
入して詰めることにより形成する（オーガー式を採用し
た場合）。なお、前記ドレーン柱１は、マンドレル式、
ウォータージェト式によっても形成することが可能であ
る。また、排水効率を良くするため第１図（ロ）に示す
ように前記各ドレーン柱１の配置は碁盤目状とすること
が望ましい。前記ドレーン材Ｃに、地盤Ａの土より透水
係数の大きいものを用いるのは、本発明にかかる工法が
前記地盤Ａの土と前記ドレーン材Ｃとの透水性の差を利
用して前記地盤Ａ中に存在する間隙水を前記ドレーン柱
から排水するものであるからである。即ち、間隙水は、
透水性の小さい土の地盤から透水性の大きい土の地盤へ
流れるため、前記地盤Ａ中の間隙水を前記ドレーン柱１
に流れるようにし前記地盤Ａの外部に排水可能とするた
めである。なお、前記ドレーン材Ｃの選択、及び前記ド
レーン柱１の数、直径、長さ、相対位置については地盤
Ａの条件等により定める。

次いで、締め固め用パイル３を通すガイドパイプ２
を、前記ドレーン柱１に埋設する。前記締め固め用パイ
ル３が自立できるようにするためである。したがって、
前記ガイドパイプ２の長さは、前記締め固め用パイル３
が自立することができる長さとする。

次いで、前記締め固め用パイル３をクレーン８等によ
り吊す。そして、第２図に示すように前期締め固め用パ
イル３を打ち込み部４から前記ガイドパイプ２に挿入す
ると自立可能となる。ここで、前記締め固め用パイル３
が自立しない場合には、パイブローハンマー等により前
記締め固め用パイル３を前記ドレーン柱１の中に自立す
るまで打ち込む。前記締め固め用パイル３には、この実
施例では鋼管が使用されている。鋼管を前記締め固め用
パイル３として使用するには、第４図（イ）に示すよう
に前記打ち込み部４に閉塞部５を設ける。前記締め固め
用パイル３を打ち込む際に生じる前記ドレーン柱１に与
える衝撃及び振動並びに圧密効果を大きくするためであ
る。前記閉塞部５は、鋼管の外径と同一の長さの直径を
有する鋼製の円板を鋼管の打ち込み部４に溶接すること
により設けることが可能である。

次いで、第３図に示すように前記ドレーン柱１に自立
している前記締め固め用パイル３を介して打撃装置７に
より圧縮衝撃を繰り返し加える。前記打撃装置７には、
杭打ちの際に一般的に使用するフライングハンマー等を
使用することができる。フライングハンマーはパイルハ
ンマー7aとフライングリーダ−7bからなる。パイルハン
マー7aにはディーゼルにより稼働するものを用いる。打
撃装置７は、クレーン８が巻回するワイヤー９にて吊設
して使用する。なお、本実施例においてはパイルハンマ
ー7aにディーゼルにより稼働するものを用いたが、油圧
等により稼働するものを用いることも可能である。ま
た、打撃装置７は、クレーン８以外の方法で吊下するこ
とも可能である。

次いで、前記ドレーン柱１に打ち込んだ前記締め固め
用パイル３をバイブロ（振動機）等により引き抜き他の
ドレーン柱１に打ち込む。

ドレーン柱１に対し、締め固め用パイル３を介して打
撃装置７により圧縮衝撃を繰り返し加える工程を、他の
ドレーン柱１にも繰り返す。

次に、本実施例の作用について説明する。

以上のように、前記ドレーン柱１に前記締め固め用パ
イル３を打ち込むと、前記ドレーン柱１を形成した地盤
Ａは締め固まり、さらに砂質の地盤Ａについては液状化
を防止することが可能となる。すなわち、粘土質または
シルト質の地盤Ａに形成した前記ドレーン柱１に対し前
記締め固め用パイル３を介して前記打撃装置７により圧
縮衝撃を繰り返し加えると、前記締め固め用パイル３は
前記ドレーン柱１に入っていく。すると、この締め固め
用パイル３の進入に伴い、前記ドレーン柱１を構成する
ドレーン材Ｃが圧縮衝撃による圧密作用を受け、さらに
は前記ドレーン柱１内に進入した前記締め固め用パイル
３自体が有する体積による影響等を受けて、前記ドレー
ン柱１自体に変形や膨出等の現象が圧縮衝撃ごとに発生
し、その結果、前記ドレーン柱１の周囲に存在する前記
地盤Ａが圧密を起こし締め固まる。また、同様に、砂質
の地盤Ａに形成したドレーン柱１に対し締め固め用パイ
ル３を介して打撃装置７により圧縮衝撃を繰り返し加え
ると、当該圧縮衝撃と、当該圧縮衝撃を加える際に生じ
る振動と、さらには、前記ドレーン材Ｃの受ける圧密作
用や前記締め固め用パイル３自体の有する体積による影
響を受けて変形、膨出等を起こして発生する圧力等によ
って間隙水Ｄの圧力が急激に上昇し、液状化が発生す
る。その結果、前記ドレーン柱１に隣接する当該他のド
レーン柱１は前記砂質の地盤Ａの間隙水Ｄを排出し、前
記砂質の地盤Ａは締め固まる。

前記ガイドパイプ２は、前記締め固め用パイル３を支
持し、前記締め固め用パイル３の自立を可能とする。

次に、本実施例の効果について説明する。

本実施例にかかる地盤の締め固め工法は以上のように
構成しているので、砂質のみならず粘土質の地盤Ａにも
使用することができる。したがって、さらに当該工法を
それらの複合地盤Ａにも使用することができる。

また、本発明にかかる地盤の締め固め工法は、砂質若
しくは粘土質の地盤Ａ又は複合地盤Ａにも使用すること
ができるので、土質調査及び締め固め工法の選択に要す
る時間及び労力を省くことができる。

また、バイブロフローテーション工法やサンドコンパ
クション工法のように一つのバイブロパイルまたはサン
ドコンパクションパイルを形成する際に、砂等の投入
と、バイブロフロットの引き抜きまたは衝撃もしくは振
動を交互に繰り返し行う必要がなく、前記ドレーン柱１
の形成と前記締め固め用パイル３の打ち込みとを前記各
ドレーン柱１毎にそれぞれ連続してできるので、本発明
にかかる締め固め工法は、バイブロフローテーション工
法やサンドコンパクション工法に比べ工期を短縮するこ
とができる。

また、ディーゼルハンマー、油圧ハンマー等の前記打
撃装置７により締め固め用パイル３を打ち込むので、打
ち込む際の衝撃が大きく、本発明にかかる締め固め工法
は、バイブロフローテーション工法やサンドコンパクシ
ョン工法等に比べ大きな締め固め効果を得ることができ
る。さらに、同一の前記ドレーン柱１に複数回前記締め
固め用パイル３を打ち込めば、締め固め効果をさらに上
げることができる。

また、本発明にかかる工法専用の打撃装置を発明し、
製造し、使用する必要がなく、杭打ちの際に一般的に使
用するフライングハンマー等を本発明にかかる締め固め
工法に使用することができるので経済的である。フライ
ングハンマーを使用するため、クレーンはドレーン柱１
に近づくことなく作業できる。したがって、クレーンの
作業者等は安全に作業することができる。

さらに、本実施例においては前記ガイドパイプ２を使
用しているので、前記締め固め用パイル３を容易に打ち
込むことができる。

なお、締め固め用パイル３の長さが比較的長い場合や
前記ドレーン材Ｃの貫入抵抗が強い場合には、第４図
（ロ）〜（ニ）に示すように閉塞部５上面に差し込み部
６を設けることができる。前記締め固め用パイル３の自
立を容易にするためである。また、締め固め用パイル３
には、第４図（ホ）に示すようにＨ鋼を用いることがで
きる。

「発明の効果」 本発明は、以上のように構成されているので、以下に
記載されるような効果を奏する。

本発明にかかる地盤の締め固め工法は、砂質のみなら
ず粘土質の地盤にも使用することができる。したがっ
て、当該工法をそれらの複合地盤にも使用することがで
きる。

また、本発明にかかる地盤の締め固め工法は、砂質若
しくは粘土質の地盤又は複合地盤にも使用することがで
きるので、土質調査及び締め固め工法の選択に要する時
間及び労力を省くことができる。

ドレーン柱の形成と締め固め用パイルの打ち込みとを
それぞれ連続してできるので、バイブロフローテーショ
ン工法やサンドコンパクション工法に比べ工期を短縮す
ることができる。

また、本発明にかかる工法専用の打撃装置を発明し、
製造し、使用しなくとも、杭打ちの際に一般的に使用す
る打撃装置を本発明にかかる締め固め工法に使用するこ
とができるので経済的であり、かつ、発明等に要する時
間及び労力を省くことができる。

さらに、ディーゼルハンマー、油圧ハンマー等により
締め固め用パイルを打ち込むので、打ち込む際の衝撃が
大きく締め固め効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は、本発明にかかる実施例を示すもの
であり、第１図（イ）はドレーン柱を形成した地盤の断
面図、第１図（ロ）はドレーン柱を碁盤目状に配置した
地盤の平面図、第２図はドレーン柱には平面図、第３図
は締め固め用杭を打設している状態を示す該略図、第４
図（イ）は実施例にかかる締め固め用パイルの上面図、
縦断面図及び下面図、第４図（ロ）〜（ニ）は閉塞部上
に差し込み部を設けた締め固め用パイルの上面図、縦断
面図及び下面図、第４図（ホ）はＨ鋼を用いた締め固め
用パイルの斜視図である。 Ａ……地盤、Ｂ……竪穴、Ｃ……ドレーン材、Ｄ……間
隙水、１……ドレーン柱、２……ガイドパイプ、３……
締め固め用パイル、４……打ち込み部、５……閉塞部、
６……差し込み部、７……打撃装置、7a……パイルハン
マー、7b……フライングリーダー、８……クルーン、９
……ワイヤー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤に複数箇所竪穴を掘削してこれらの竪
   穴内に前記地盤の土よりも透水係数の大きいドレーン材
   を詰めることにより、周囲地盤の間隙水を排水するため
   のドレーン柱を事前に形成する工程と、 前記ドレーン柱に対して締め固め用パイルを打撃装置を
   用いて打込むことにより、該締め固め用パイルを介して
   ドレーン柱に対して圧縮衝撃を繰り返し加えてドレーン
   柱の周囲地盤を圧密せしめかつ地盤中の間隙水をドレー
   ン柱を介して排出する工程とからなる地盤の締め固め工
   法。