JP2918323B2 - 地盤改良工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、柱状の固結体を軟弱地盤中に形成する地盤
改良工法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の軟弱地盤の改良工法としては、対象地
盤に攪拌翼を回転させつつ貫入および引き抜きを行い、
その際地盤中に化学的安定材を供給して、地盤内で切削
された土砂と化学的安定材とを攪拌混合することにより
柱状の固結体を形成する方法が知られている。

すなわちこの地盤改良工法は、施工機の攪拌部分の先
端に取り付けた掘削翼によって地盤を堀進しつつ、掘削
翼近傍に設けた小孔から化学的安定材を供給し、この供
給した化学的安定材と掘削した土とを攪拌翼により地盤
内で攪拌混合するもので、所定の深さに達した後に、攪
拌混合しながら引き抜きを行い、柱状の固結体を地盤中
に形成する方法である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の工法においては以下に述べる不
都合がある。

（１） 掘削した土が塊のまま攪拌翼と一緒に回転す
る、いわゆる共回り現象が起こると、土と化学的安定材
との間で十分な攪拌混合が行われず、形成される固結体
に必要とされる強度が得られない。

（２） 対象地盤の支持層が深く、支持層に至るまで改
良していない場合、地中に形成された柱状の固結体に作
用する荷重あるいは固結体の自重により、固結体の下の
層に圧密沈下が生じ、固結体上の建物等に不同沈下が生
じる。

（３） 砂地盤における施工時に、砂が締まることによ
り、攪拌翼および掘削翼からなる攪拌部が地盤中で作動
せず封じ込められることがある。

（４） 施工にあたり、掘削土と化学的安定材とを均質
に混合するためには、長時間かけて混合する必要があ
り、そのため施工時間が長期化する。

［課題を解決するための手段］ そこでこの発明では、化学的安定材を供給するに際
し、該化学的安定材とともに径が0.1mm以下の気泡を気
泡混入率が掘削する土の体積に対して15％以下含有する
ように供給するか、もしくは、該化学的安定材として、
予め化学的安定材に径が0.1mm以下の気泡を気泡混入率
が掘削する土の体積に対して15％以下含有するように混
入せしめたものを地盤中に供給することで掘削された土
と地盤内で攪拌混合し、これにより地盤中に柱状の固結
体を形成するようにして上記課題を解決した。

［作用］ この発明によれば、地盤中に供給する気泡のベアリン
グ効果によって特に粘性の高い地盤の場合に掘削した土
の流動性が大きくなり、これによって掘削した土が良く
ほぐれて塊のまま攪拌翼と一緒に回転する共回り現象が
生じにくくなり、よって掘削された土と化学的安定材と
の間の攪拌混合が十分に行えるようになる。また、気泡
の効果で掘削した土の流動性が高くなることから、掘削
・混合する際に掘削翼に作用する負荷が減少する。さら
に、気泡の供給量を調整することにより、柱状固結体の
単位体積重量を自由に調整できるようになる。

［実施例］ 以下、本発明の地盤改良工法について詳しく説明す
る。

第１図はこの発明地盤改良工法の一実施例を説明する
ための図であって、第１図中符号１は施工機１である。
この施工機１は、先端に取り付けた攪拌翼２を対象地盤
３へ回転させながら貫入および引き抜きを行うものであ
る。攪拌翼２は回転機構（図示略）によって回転可能に
構成されたもので、その下端部に掘削翼４を設け、また
掘削翼４の近傍に化学的安定材の吐出孔（図示略）と気
泡供給孔（図示略）とをそれぞれ開口せしめたものであ
る。掘削翼４は、攪拌翼２の回転に伴われて回転し、こ
れにより対象地盤３を掘削して攪拌翼２の対象地盤３へ
の貫入および引き抜きを可能にするものである。

攪拌翼２に設けられた吐出孔は、攪拌翼２の地上側に
てポンプ等からなる化学的安定材の供給手段（図示略）
に接続されており、これによって化学的安定材は吐出孔
より対象地盤３中の掘削穴内に吐出されるようになって
いる。ここで、化学的安定材としては、石灰系やセメン
ト系などのものが用いられ、特にセメント系固化材（例
えば住友セメント株式会社製；タフロック３型［商品
名］）が好適に用いられる。

また、気泡供給孔は、やはり攪拌翼２の地上側にてポ
ンプ等からなる気泡の供給手段（図示略）に接続されて
おり、これによって気泡は気泡供給孔より対象地盤３中
の掘削穴内に上記化学的安定材とともに供給されるよう
になっている。ここで、供給する気泡としては径が0.1m
m以下の微細なものとされる。すなわち、径が0.1mmを越
えると該気泡を化学的安定材に均質に混入することが困
難になり、また混入した後には独立気泡として存在して
しまい、形成される固結体の強度が損なわれるからであ
る。

このような構成の施工機１により地盤を改良するに
は、対象地盤３中に攪拌翼２を回転させることによって
貫入し、その際、吐出孔から化学的安定材を、また気泡
供給孔から気泡をそれぞれ所定の比率となるよう対象地
盤３中に供給する。すると、この状態で攪拌翼２により
掘削土と化学的安定材および気泡とが機械的に攪拌混合
され、柱状の固結体５が対象地盤３中に形成される。

さらに、このようにして柱状の固結体５を形成した後
も、攪拌翼２を回転させつつ対象地盤３から引き抜き、
その際、貫入時と同様に吐出孔から化学的安定材を、ま
た気泡供給孔から気泡をそれぞれ対象地盤３中に供給す
ることにより、柱状の固結体をさらに成長させる。

このような地盤改良工法にあっては、対象地盤３中に
供給する気泡のベアリング効果により、特に粘性の高い
地盤の場合に掘削した土の流動性を大きくし、これによ
り掘削した土を良くほぐして共回り現象を生じにくく
し、これによって掘削した土と化学的安定材との間の攪
拌混合を十分に行えるようにして、均質で十分な強度を
有する固結体５を形成することができる。

また、気泡の効果で掘削した土の流動性を高くするこ
とができることから、掘削・混合する際に掘削翼２およ
び掘削翼４に作用する負荷を減少せしめることができ、
よって攪拌翼の回転数および掘削する速度を大きくする
ことができて、気泡が入らない場合に比べて施工時間を
大幅に短縮することができ、しかも均質な固結体５を形
成することができる。

さらに、気泡の供給量を調整することにより、柱状固
結体５の単位体積重量を自由に調整できることができ、
よって圧密沈下が生じる可能性がある地盤の場合に、気
泡の供給量を増加して固結体５の単位体積重量を小さく
することにより、固結体５の下層の圧密沈下を防止する
ことができる。

なお、上記実施例では、攪拌翼２に化学的安定材を吐
出供給する吐出孔とは別の気泡供給孔を設け、化学的安
定材と気泡とをそれぞれ別に供給してこれらを攪拌翼２
により対象地盤３中にて混合するようにしたが、本発明
はこれに限定されることなく、予め化学的安定材に径が
0.1mm以下の気泡を所定量混入せしめてこれを化学的安
定材とし、この気泡混入後の化学的安定材を攪拌翼２よ
り対象地盤３中に供給するようにしてもよい。

（実験例１） 化学的安定材としてタフロック３型（住友セメント株
式会社製）を用い、また気泡として平均径が0.01mmのも
のを用い、これらと土とを攪拌混合し、その直後の土の
フロー値と気泡混入率との関係を調べ、第２図に示し
た。ここで、気泡混入率は掘削した土の体積に対する気
泡の体積の比で表し、またフロー値は気泡混入率０％の
ときの値に対する比で表した。なお、このときの土に対
する化学的安定材の量は、土100重量部に対して化学的
安定材10重量部である。

第２図に示した結果より、化学的安定材による処理後
の土は、気泡混入率が大きくなるにつれてそのフロー値
が大きくなり、よって気泡のベアリング効果により掘削
した土の流動性が大きくなることが確認された。そし
て、このように土の流動性が大きくなることから、気泡
混入率が大きくなるに連れて土は攪拌しやすくなり、共
回り現象が生じにくくなることが推察される。

（実験例２） 実験例１で用いた化学的安定材と気泡と土とを用い、
また第１図に示した攪拌翼２を用いて実施例の手順にし
たがい、気泡混入率を変化させて地盤改良を行った。

そして、このときの掘削・混合時における掘削翼およ
び攪拌翼に作用する負荷トクルと気泡混入率との関係を
調べ、その結果を第３図に示した。ここで、負荷トルク
の値については、気泡混入率０％のときの値に対する比
で表した。

第３図より、気泡混入率が大きくなるに連れて負荷ト
クルが小さくなり、よって掘削土の流動性が大きくなる
ことによって負荷トクルが減少することが確認された。

この結果より、気泡を混入することによって従来と同
一のエネルギーにより、攪拌翼２の回転数および掘削速
度を増加させることができることが判明した。

（実験例３） 実験例１で用いた化学的安定材と気泡と土とを用い、
気泡混入率を変化させて作製した固結体のコア試供体
（材令28日）における単位体積重量を調べ、得られた単
位体積重量と気泡混入率との関係を第４図に示した。こ
こで、単位体積重量は気泡混入率０％のときの値に対す
る比で表した。

第４図より、気泡混入率が大きくなるに連れて固結体
の単位体積重量が小さくなることが確認された。

この結果より、気泡混入率を変化させることによって
固結体の単位体積重量を自由に調整することが可能であ
り、よって圧密沈下の可能性のある地盤での気泡の供給
量を増すことにより、固結体の単位体積重量を小さくし
て圧密沈下を大幅に低減できることが判明した。

（実験例４） 実験例１で用いた化学的安定材と気泡と土とを用い、
気泡混入率を変化させて作製した固結体のコア試供体
（材令28日）における一軸圧縮強さを調べ、得られた固
結体の一軸圧縮強さと気泡混入率との関係を第５図に示
した。ここで、一軸圧縮強さの値は気泡混入率０％のと
きの値に対する比で表した。

第５図より、気泡混入率が10％程度までは、一軸圧縮
強度が増加し、また、一軸圧縮強度は気泡混入率が15％
以下では気泡混入率０％のときの一軸圧縮強度と同等以
上であることが判明した。これは、気泡混入率の増加に
伴って掘削土の流動性が増したため十分な攪拌混合がな
され、これにより強度が増加したものと推察される。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明の地盤改良工法は、対象
地盤中に攪拌翼を回転させて貫入および引き抜いて行う
に際し、化学的安定材とともに径が0.1mm以下の気泡を
気泡混入率が掘削する土の体積に対して15％以下含有す
るように供給するか、もしくは、該化学的安定材とし
て、予め化学的安定材に径が0.1mm以下の気泡を気泡混
入率が掘削する土の体積に対して15％以下含有するよう
に混入せしめたものを地盤中に供給するものであるか
ら、以下の優れた効果を奏する。

（１） 対象地盤中に供給する気泡のベアリング効果に
より、特に粘性の高い地盤の場合に掘削した土の流動性
が大きくなり、これにより掘削した土が良くほぐれて共
回り現象が生じにくくなり、よって掘削した土と化学的
安定材との間の攪拌混合が十分に行えるようになって、
均質で十分な強度を有する固結体の形成が可能になる。

（２） また、気泡の効果で掘削した土の流動性を高め
ることができることから、掘削・混合する際に攪拌翼に
作用する負荷を減少せしめることができ、よって攪拌翼
の回転数および掘削する速度を大きくすることができ
て、気泡が入らない場合に比べて施工時間を大幅に短縮
することができ、これにより工期の短縮およびコストダ
ウンを図ることができる。

（３） 掘削した土の流動性が大きくなり、化学的安定
材と掘削された土との攪拌混合を十分行うことができる
ので、施工上のトラブルもなく安定した施工ができる。

（４） 気泡の供給量を調整することにより、柱状固結
体の単位体積重量を自由に調整できることができ、よっ
て圧密沈下が生じる可能性がある地盤の場合に、気泡の
供給量を増加して固結体の単位体積重量を小さくするこ
とにより、圧密沈下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明に係る図であって、第１図
は本発明の施工方法の一例を説明するための図、第２図
は処理後の土のフロー値と気泡混入率との関係を示すグ
ラフ、第３図は施工機の回転に対する負荷トクルと気泡
混入率との関係を示すグラフ、第４図は気泡混入率を変
化させて作製した固結体のコア試供体（材令28日）にお
ける単位体積重量と気泡混入率との関係を示すグラフ、
第５図は気泡混入率を変化させて作製した固結体のコア
試供体（材令28日）における一軸圧縮強さと気泡混入率
との関係を示すグラフである。 １……施工機、２……攪拌翼、３……対象地盤、５……
固結体。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象地盤中に撹拌翼を回転させて貫入およ
   び引き抜いて行うに際し、地盤中に化学的安定材を供給
   しつつ、地盤内で掘削された土と化学的安定材とを上記
   撹拌翼により機械的に撹拌混合し、柱状の固結体を地盤
   中に形成する地盤改良工法において、 上記化学的安定材を供給するに際し、該化学的安定材と
   ともに径が0.1mm以下の気泡を気泡混入率が掘削する土
   の体積に対して15％以下含有するように供給するか、も
   しくは、該化学的安定材として、予め化学的安定材に径
   が0.1mm以下の気泡を気泡混入率が掘削する土の体積に
   対して15％以下含有するように混入せしめたものを地盤
   中に供給することを特徴とする地盤改良工法。