JP2742842B2 - 鉄道線路、高速自動車道その他震動発生源である敷地の周囲に震動が伝播するのを防止する工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、例えば、鉄道線路、高
速自動車道の構築に際して、セメントミルク圧入工法を
以て、地中に、セメントによる主柱体に支持された傘型
体を多層に配した構造物の構成を作り、この構造物によ
って地盤を強化する工法を利用して、鉄道車輛、自動車
の通過により生ずる震動が、鉄道線路、高速自動車道そ
の他震動発生源である敷地の周囲に伝播するのを防止す
る工法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】これまで、鉄道線路、高速自動車道沿い
の住宅、その他の施設が、通過する鉄道車輛、大型自動
車によって生ずる震動によって悩まされ、この震動を少
しでも軽減しようとするいろいろな方法が考えられてい
たが、まだ、決定的な方法はないとされている。本発明
者は、先に出願した特開昭６１年第１６５４１４号公報
に開示された鉄道線路などを構築する際の地盤強化法を
活用して、その対策法を開発した。上記公報に開示され
た技術の概要は、軟弱地盤中に、特殊設計に基くノズル
を掘削機に装備して、該ノズルを以て地中の所定の深さ
まで差し込み、所定の深さ位置で、高速回転するノズル
からセメントミルクを高圧噴射して、地盤を切り裂き、
セメントミルクによる末広がり状の一段目の傘型体を地
中に作り、これが作り終ったとき、上記ノズルを更に所
定の深さまで差し込み、更に上記操作を行って二段目の
傘型体を作り、これが終了したら更に所定の深さまでノ
ズルを差し込み上記操作を行うという操作を繰り返えし
行って設計どうりに地中に傘型体を作り終ったとき、ノ
ズルをひき上げ、このひき上げ中に、ノズル差し込み穴
にノズルからセメントミルクを流し出して、傘型体を串
差し状に貫通する柱状体を形成し、地中にセメントによ
る柱状体に支持された傘型体を多層に配した構造物を作
るというものである。 【０００３】そして、上記構造物の各傘型体の形成時に
傘型体の面の上下面方向その中でも上面方向に割裂現象
が生ずる割裂現象に乗じて、そして、各傘型体の形成過
程で生ずる割裂個所にもセメントミルクを圧入して、割
裂個所に圧入したセメントミルクを以て傘型体に一体の
立壁を作る。従って、結果的には、柱状体に、串刺し状
に配した多層の傘型の間の地盤が圧縮されるだけでな
く、多層に配した各傘型体の割裂個所に作られる立壁の
地盤も圧縮現象を生じ、上記構造物の地盤に対する摩擦
強化が増大し、地盤沈下を抑制する効果が大きい構造物
が構成されるというものである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記公開公
報に開示された技術例えば、鉄道線路、高速自動車道を
新設する際或は既設の鉄道線路、自動車道の地盤強化を
利用して、例えば、鉄道線路、高速自動車道を通過する
鉄道車輛、大型自動車により生ずる震動、特にこの震動
が周囲に伝播する横ゆれ震動を減衰するのに有効な手段
を提供しようとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の地盤の強化工法は、例えば鉄道線路、高速
自動車道に沿って、その一方側或はその両方側に、地表
から地中に向って、所望の角度を設定して、内側並に外
側に向けて隣接して多段的に、傘型セメント構造物を形
成した柱状のセメント構造物を配列し、かつ、上記セメ
ントミルクの注入圧力によって傘型セメント構造物を形
成する際に生ずる割裂個所にセメントミルクの浸透圧入
現象を起こさせて放射状のセメント構造物を上記傘型の
構造物と一体に形成することを特徴とするものである。 【０００６】 【作用】本発明によれば、地中に、立壁を係止した傘型
のセメント構造物を上下方向に適当な間隔をおいて積層
状に形成すると共に放射状のセメント構造物を上記傘型
のセメント構造物を貫通する柱状部と一体に形成するも
のであるから、この構造物は土中において、周囲の土に
対して接触面積が大きくなるのみならず、傘型のセメン
ト構造物の間の土は傘型のセメント構造物並びにこの構
造物と一体の立壁に挟まれて圧密されることになる。し
たがって、この構造物によって地盤の安定強化が図ら
れ、列車通過時の震動を伴う荷重がかかっても、地盤沈
下を防止する。また、上記構造物を鉄道線路の両側に鉛
直線に対しての外側並に内側の方向へ向けて尻つぼみ状
並に末広がり状に交互に傾斜させて形成されているの
で、鉄道線路は内側に向って形成した構造物の上に載る
ことになり、その外側には外側に向って形成した構造物
が配されているから、鉄道線路の受けた震動に対して、
横方向に広がる震動に対する抵抗値を増大させ、したが
って、横方向の震動がかかっても、これを確実に喰い止
めるので、地盤の横方向への震動波及を阻止する。 【０００７】 【実施例】本発明の実施に際しては、ボーリングマシン
を使用する。このボーリングマシンは、下端にノズルビ
ットを配したロッドを昇降且回転させ、更にノズルビッ
トに対してセメントミルクを高圧供給できる装置を備え
たものである。本発明を実施するノズルビットのセメン
トミルク噴出孔は、特開昭６１年第１６５４１４号公報
に開示されたようにノズルビットの軸線に対して鋭角θ
₁ に、かつ、回転方向に対して進み角θ₂ をもたせて形
成してある。また、ボーリングマシンは、上記ロッドを
鉛直線に対して角度を自由に調整できるように構成され
ている。 【０００８】本発明は、上記した装置を用いて実施する
ものである。次にその具体的工法につき説明する。説明
の便宜上、本発明を例えば既設の鉄道線路沿いに実施す
る場合を例にとって説明する。この場合、上記装置全体
を台車に搭載し、この台車をレール上に走行させるよう
にしても良い。そして、ロッドを鉄道線路に沿った地表
から地中に向って、鉛直線に対し、外側へ向けて傾斜角
をもたせて固定する。この傾斜角度は地盤の土質や軟弱
度合等を考慮して設定する。 【０００９】まず、上記装置のノズルビットを上記設定
角度を保持して地中の所定の深さまで掘進させる。この
場合、ノズルビットを掘進させる深さは、地盤の軟弱度
や土質、及び要求強度等を考慮して決めるもので、たと
えば、１．５ｍ〜２ｍ程度の深さにする。次いで、ノズ
ルピットを高速回転（回転数１２０〜１６０ｒｐｍ）さ
せながら、高圧ポンプによりセメントミルクをホース、
ロッドを通してノズルビットに供給し、ノズルビットの
噴出孔からセメントミルクを高圧、高速で地中に噴出さ
せる。この操作により、セメントミルクはノズルビット
の噴出孔から噴射方向の土砂を切り裂きながら地中に圧
入され、地中に所望の大きさ（径）の傘型のセメント構
造物が形成される。また、この構造物の形成時に、セメ
ントミルクの注入圧力により上記傘型のセメント構造
物、特に上方に向った地中に、放射状にいわゆる脈状割
裂現象が発生する。噴出孔６から噴出するセメントミル
クの一部は、上記脈状割裂個所にも圧入されて、これが
上記傘型のセメント構造物に一体となった放射状の立壁
として形成される。 【００１０】上記のようにして、一層目の放射状立壁を
形成した傘型セメント構造物の形成が終了した後、ノズ
ルビットを下方へ適当距離だけ掘進移動した後停止す
る。そして、停止個所で上記と同じ方法で二層目の放射
状立壁を形成した傘型セメントを形成する。このように
ノズルビットの位置を順次掘進移動して、地中に放射状
立壁を形成した傘型のセメント構造物を積層状に形成
し、ノズルビットを地中から引抜いて施行を完了する。
なお、ノズルビットの引抜くための移動する際にノズル
ビット挿入穴にノズルビットの噴出孔からセメントミル
クを低圧噴出して上記各放射状立壁を形成した傘型のセ
メント構造物を串差し状に挿通するセメント柱状部が形
成される。これにより、傘型のセメント構造物と傘型セ
メント構造物の間および傘型のセメント構造物と一体に
形成される立壁と立壁の間は、上下関係に構築された各
傘型のセメント構造物の間の土は勿論、上下関係に構築
された各構造物の立壁と立壁に挟まれた土は圧密される
ことになる。従って、周囲の土に対して、接触面積が大
で、且つ、摩擦抵抗が大きな構造物として形成される。 【００１１】なお、上記説明で明らかなとおり、各傘型
のセメント構造物の上下方向の間隔は、ビットの段階的
移動距離によって決まるもので、このビットの移動距離
は、地盤２２の軟弱度や土質等に対応して任意に設定す
るものである。 【００１２】この作業の終了後、今度は、線路に沿っ
て、隣接して、内側に向けた傾斜角度を設定して、上記
工法を実施する。即ち、本発明の工法は、鉄道線路に沿
ってその一方側或は両方側に連続して交互に上記放射状
立壁を形成した傘型のセメント構造物を多層に形成し、
これを柱状部を以て串差し状に貫通して構築する。従っ
て、普通の場合は、鉄道線路に沿ってその両側に本発明
を実施することになる。 【００１３】本発明の工法に用いるセメントミルクの成
分や配分等は任意に選定できるものであるが、この実施
例では水溶性無機質混和剤をセメントに添加、混合した
セメントミルクを採用してある。この水溶性無機質混和
剤としては、一例として、塩化マグネシウム（粘結
剤）、塩化カルシウム（破水剤）、硫酸ナトリウム、硫
酸カリウム（有機性作用）、炭酸コバルト（水溶液の触
媒剤）等が用いられる。そして、セメントミルクは、た
とえば、セメント１００ｋｇと上記混和剤１ｋｇを１０
０リットルの水に溶解、混合したものである。そして、
地盤２２に注入するセメントミルクの量は、土質等によ
って異なるが、土の含水比、間隙率等が注入量を決める
目安となり、たとえば、多くの粘土質地盤では土１ｍ³
に対して２００〜３００リットル程度が適当である。 【００１４】上記に一例として示したセメントミルク
は、安定した遅硬性（８時間）、良好なブリージング性
（０．０２２ｃｍ³ ／ｃｍ² 、普通のセメントのみの場
合は０．１６７ｃｍ³ ／ｃｍ² ）、透水性（４．２×１
０^-3〜１．９×１０^-4ｃｍ／ｓｅｃ）を有するものであ
り、この特性により、地中にセメントミルクを高圧、高
速で噴出した場合に、遅硬性がセメントミルクの圧力お
よび速度を持続させ、粘土質地盤の層を切り裂きつつク
サビを打ち込むようにセメントミルクが周辺の土を圧密
しながら傘型のセメント構造物を形成するのである。圧
密された土は、構造物の地中における摩擦力を増大し、
かつセメントミルクが固化する段階で土の反力により組
織的に同和して緻密な傘型のセメント構造物を構成す
る。また、ブリージングの良好な特性は、セメントを末
端まで分散させて構造物を均質で強固なものとし，その
結果良好な透水性をもつものとし、これが軟弱地盤中で
構造物の周囲の土に十分になじませることができ、これ
に吸水機能を附与すると共に、その水分を柱状部を通じ
て毛細管現象により地表に上昇させ、蒸発を促進させる
機能をもつ。又長期的に土との分離を起させずに安定し
た構造物を保持することができる。 【００１５】また、実施例では、ノズルビット５に形成
した噴出孔６に、回転方向に対して進み角θ₂ をもたせ
てあるが、この進み角は、噴出するセメントミルクのエ
ネルギーが噴出孔６の回転により遠心力の作用をうけて
減衰するのを防止し、地中にセメントミルクを遠心力の
作用に従って、ノズルビットの回転方向に圧入する効率
をよくするものである。そして、本発明による柱状部に
串差し状に配された多層構造の立壁を形成した傘型のセ
メント構造物は、地中に立壁を形成した傘型のセメント
構造物を多層的に柱状部をもって積層して一体に構成さ
れているので、土との接触面積を大きく、しかも係着性
がすぐれている。このため、比較的少量のセメントミル
クの注入によって地盤を十分に強化することができる。
たとえば、Ｃ．Ｂ．Ｒ．１〜１．５の粘土質地盤におい
て施行後の地盤強度はＣ．Ｂ．Ｒ．３〜３．５に向上
し、平盤載荷試験では載荷量１，５００ｋｇで沈下量５
ｍｍの地盤が、載荷量２，０００ｋｇで沈下量１．２ｍ
ｍに改良された。さらにまた、上記柱状部に串差し状に
配された多層構造の立壁を形成した傘型のセメント構造
物は鉛直線に対して鉄道線路、高速自動車道に沿ってそ
の一方側或は両側に内側並に外側の両方向に向って隣接
して交互に傾斜させて形成されているので、地盤に縦方
向からかゝる荷重により受ける振動に対してもこれから
生ずる横方向に伝播する振動に対しても十分耐える強対
抗性が具備される。 【００１６】本発明例は、〔００１１〕に記載した実施
例記載の通りの柱状部を串刺し状に貫通して成る立壁を
形成した傘型のセメント構造物。セメント構造物を、鉄
道線路、高速自動車道に沿って地表から地中に向った鉛
直線に対して外側並に内側に向けて、交互に隣接して傾
斜角を付与して地盤の地中に、形成したものである。そ
の結果、鉄道線路両側に、これを実施したときには、鉄
道線路の下の地盤の中には、末広がり状の次に尻つぼみ
状に交互に隣接して〔００１０〕に説明した性質を持っ
たセメント構造物が連続して配置されることになる。こ
のことは、鉄道線路の下の地盤は、鉄道線路の両側から
鉄道線路に沿って尻つぼみ状にセメント構造物を配列し
て打ち込み、しっかりとした仕切りを施されたことにな
り、また、尻つぼみ状の仕切りは、その末広がり状にセ
メント構造物を配列して打ち込み、しっかりとした仕切
の中に位置することになる。即ち、震動源となる場所に
は、その両側からその下の地中に、境界線に沿って内側
に向って連続して打こまれた柵が作られたと同じことに
なり、震動源となる場所は、いわば内側に向って打込ま
れた柵によって尻つぼみに仕切られた土の上に位置した
ことになる。又、上記した柵によって、尻つぼみ状に仕
切られた土の外側は、末広がり状に外側に向かって連続
して打込んだ柵が作られたと同じことになり、上記した
尻つぼみに仕切られた土は、末広がり状に連続して打ち
込んだ柵による仕切の内側の土の中に位置することにな
る。このことは、震動源となる場所の地中には、震動を
受ける地盤が尻つぼみ状に作られ、その尻つぼみ状の地
盤の付けた震動伝達を減衰する役割を果す地盤が柵によ
る仕切によって末広がり状に区分して作られた地盤の中
の位置することになる。傘型のセメント構造物は単独で
も多方向からの力を支持することが出来るがこれを多層
にして柱状部を貫通したセメント構造物とし、該セメン
ト構造物を股開き状に打ち込み、更に隣接させてた一部
を重ねて接する様に配列施工することによって上下、前
後、左右（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の方向に伝播する震動を減衰さ
せることが出来る。従って、鉄道車輛の通過によって生
じる震動を内側に向けた柵内の地盤がうけても、それの
広がりを前記した外側に向けた柵による仕切りがその中
の地盤がしっかりとうけとめる役割を果し、その伝達を
減衰することになる。一層ごとに震動を減衰させるダン
パー効果を生じる。以上、鉄道線路を例にとって説明し
たが、本発明は鉄道線路沿線対策だけに供されるもので
ないことは勿論である。 【００１７】 【発明の効果】本発明によれば、横方向の震動に対して
も十分耐え得るように地盤を安定強化することができる
効果を奏する。施工後の震動測定では、上下方向、前後
方向、左右方向共に一層につき２〜３ｄＢ減衰し、３層
では６〜９ｄＢ，４層では８〜１２ｄＢの減衰効果を確
認している。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 鉄道線路、高速自動車道、その他震動発生源の敷地を区
   画する境界に沿った仮想延長線上に、鉛直に対し、地質
   に応じて計算された角度を以て、地表から地中に内側
   向、外側向に交互に且つ隣接して、掘削装置に配した軸
   線に対して鋭角θ_１に、かつ回転方向に対して進み角θ
   _２をもたせて形成したノズルピットを高速回転して且つ
   高圧でセメントミルクを噴射して、地層を切裂いて傘型
   セメント構造物を作り、これを深度を変えて順次上層か
   ら下層に複数段作った後、前記ノズルピットを引き抜く
   過程で、ノズルピット挿通孔にセメントミルクを流し込
   んで、複数段に作った各傘型セメント構造物を貫通する
   柱状セメント構造物による杭を股開状に配列したことを
   特徴とする鉄道線路、高速自動車道その他震動発生源で
   ある敷地の周囲に震動が伝播するのを防止する工法。