JP3679047B2 - 地盤改良体施工方法および地盤改良工法ならびに地盤改良機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は場所打ち工法により地盤改良体を形成して地盤を改良する地盤改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軟弱な地盤を強化する方法として、地盤内にセメントなどの固化材を供給し、攪拌混合することによって地盤を固化する地盤改良工法が種々提案されている。その代表的な工法として、スラリー状のセメントおよびセメント系固化材を現位置土に定圧で注入し、現位置土とセメントおよびセメント系固化材を機械的に混合攪拌することにより、地中に安定した地盤を造成する工法がある。この工法は、図４の（ａ）〜（ｆ）に示す基本的な手順によって行われる。図４において、（ａ）はオーガ（地盤改良機）１００と杭１１０（地盤改良体）との芯合わせ、（ｂ）は削孔開始、杭天端位置セメントミルク注入開始、（ｃ）は削孔完了、杭下端位置セメントミルク注入終了、（ｄ）は杭先端処理ターニング引き抜き、（ｅ）は杭先端処理ターニング削孔、（ｆ）はオーガ逆転、引き抜きの各工程を示す。
【０００３】
上記のような工法は現位置土置換工法、場所打ち工法といわれ、この工法によって得られる柱状の改良体は実質的に中実の円形断面の杭である。さらに、この柱状の改良体を所定範囲の地盤全面に多数隣接して配置し、柱列杭とする地盤改良工法も行われている。
【０００４】
ところで、前記の地盤改良体施工方法では、地盤改良機（オーガ）の内部を通じて供給されるセメントミルクの流量には限界があり、そのため土壌に対するセメントミルクの混合比が低く、杭の強度はそれほど大きくはできない、あるいは杭の長さ方向に強度が不均一である、という難点がある。これに対して、特開平８−２９６２４６号公報および特開平１１−２２９３７１号公報で、注入したセメントミルクが硬化する前に改良体（土壌とセメントミルクの混合体）に既製杭あるいはパイプを圧入し建て込む工法が提案されている。
【０００５】
また特開昭５８−１７３２１６号公報には、中空軸を回転させて攪拌翼にて削孔を行い、その間或いは所定深度削孔後引き上げる過程で中心域以外の少なくとも一部位にセメントを噴射して中心域に未改良域を形成しながら、強度を大きくしたリング状の改良体を形成するようにした地盤改良体施工方法が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開昭５８−１７３２１６号公報の記載によれば、地盤改良機を引き上げていくと、地盤中にはリング状の改良層の造成体が筒状に形成され、内部には未改良柱状体が形成されていく、とされている。しかしながら前記公報に記載の方法では、地盤改良機を引き上げるときに、中空軸が位置していた中心域の部分に周辺の土壌がセメントとともに流れ込む。このため、中心域に未改良域を形成するとはいうものの、実際には中心域も周辺の改良層と大差ない土壌となり、中実杭と比較して強度の向上はそれほど期待できない。
【０００７】
本発明が解決すべき課題は、場所打ち工法により地盤中に概略円柱状の地盤改良体を形成するにあたり、地盤改良体の中心域の土壌を現位置土と同じ土壌として外周域の改良された土壌と明確に区分し、地盤改良体の強度をより高めることにあり、さらに、多数の地盤改良体を広い領域に配置するにあたり、多方向からの負荷に対する抵抗力を高めることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の地盤改良体施工方法は、場所打ち工法により地盤中に概略円柱状の地盤改良体を形成する方法において、中空軸の先端部に掘削機を備えた地盤改良機により地盤を所定深度まで掘削し、その後地盤改良機を引き上げる過程で前記中空軸に備えた土壌供給路を経由して前記掘削機の中心部から地盤改良区域の掘削残土を削孔の中心域に供給するとともに、前記中空軸に備えた地盤改良材供給路を経由して前記掘削機の外周部から地盤改良材を削孔の外周域の土壌に供給することを特徴とする。
【０００９】
本発明の地盤改良体施工方法では、削孔後に地盤改良機を引き上げる過程で、地盤改良機の中空軸が位置していた中心域に対しては地盤改良区域の掘削残土を供給し、外周域の土壌に対してのみ地盤改良材（たとえばセメント）を供給することで、円柱状の地盤改良体の中心域は地盤改良前の土壌で、外周域が改良された土壌となるので、円柱状の地盤改良体は土壌中に中空の円筒状体を打設した状態に近いかたちになり、中術杭に比べて断面係数は小さくなるが曲げ強度の高い地盤改良体となる。
【００１０】
また、本発明の地盤改良工法は、上記の地盤改良体施工方法により構築される複数の地盤改良体を隣接配置して柱列杭とする地盤改良工法であって、地盤改良区域の一部または全部の区域にわたる地盤改良体の平面的な配置形状として、個々の地盤改良体の中心点を結ぶ仮想線がハニカム状となるように配置することを特徴とする。
【００１１】
従来の地盤改良工法においては、広い区域の地盤改良を行うときの地盤改良体の平面配置は、縦方向および横方向に地盤改良体を隣接配置する方法であった。このような従来の地盤改良体の配置では、縦方向および横方向に対する負荷には抵抗力が大きいが、斜め方向の負荷に対しては抵抗力が小さい。これに対し本発明の工法では、地盤改良体の中心点を結ぶ仮想線がハニカム状なるように平面配置しているので、水平方向のいずれの方向からの負荷に対しても抵抗力が大きくなる。
【００１２】
上記の地盤改良体施工方法は、中空軸の先端部に掘削機を備えた地盤改良機の前記中空軸の内部に土壌供給路と地盤改良材供給路を別々に形成し、前記土壌供給路の先端を前記掘削機の中心部に開口し、前記地盤改良材供給路を前記掘削機の外周部に開口させた構造の地盤改良機を使用して実施することができる。
【００１３】
地盤改良機の中空軸の内部に、たとえば二重管を設けて内管を土壌供給路とし、内管と外管の間を地盤改良材供給路とすれば、掘削後に地盤改良機を引き上げる過程で、内管を通じて掘削後の削孔の中心域に対しては地盤改良区域の掘削残土を供給し、外周域の土壌に対してのみ地盤改良材（たとえばセメント）を供給することで、円柱状の地盤改良体の中心域は地盤改良前の土壌で、外周域が改良された土壌となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態における地盤改良機の先端部分の構造を模式的に示す概略図であり、図２は土壌改良体の横断面図である。
【００１５】
本実施形態における地盤改良機は、先端部に掘削機２０を設けた中空軸１０の内部に二重管３０を設け、内管３１を掘削機２０の中心部２１の下部に開口させ、内管３１と外管３２で形成される通路をパイプ３２ａで延長して掘削機２０の外周部の攪拌翼２２の中間に開口させている。なお、図中２１ａおよび２２ａは掘削刃である。
【００１６】
この地盤改良機の掘削機２０により地盤Ｇを掘削し、削孔４０を形成する。地盤Ｇを所定深度まで掘削し、その後地盤改良機を引き上げる過程で内管３１を経由して掘削機の中心部２１の下部開口２１ｂから地盤改良区域の掘削残土Ｄを削孔４０の中心域に供給する。同時に、内管３１と外管３２で形成される通路およびパイプ３２ａを経由して地盤改良材であるセメントＣを削孔４０の外周域の土壌に供給する。
【００１７】
削孔４０の中心域に掘削残土Ｄを供給し、削孔４０の外周域の土壌にセメントＣを供給しながら地盤改良機を引き上げることにより、削孔４０は図２に示すように、中心域５１には掘削残土Ｄが充填され、外周域５２には削孔４０の土壌とセメントＣの混合物が形成される。これにより、外周域５２は改良された土壌となり、中心域５１は改良地盤の土壌と同じ土壌で、曲げ強度の高い地盤改良体５０となる。
【００１８】
図３は上記の地盤改良体５０を隣接配置して柱列杭とした実施形態を平面的に示す模式図である。図は地盤改良区域の一部のみを示しており、地盤改良区域の全域にわたって図３に示す配置とすることもできるが、場所によっては配置を変更することもできる。
【００１９】
図３に示すように、個々の地盤改良体５０の中心点５０ａを結ぶ仮想線Ｈがハニカム状となるように多数の地盤改良体を配置した柱列杭とすることにより、水平方向のいずれの方向からの負荷に対しても抵抗力が大きくなる。
【００２０】
【発明の効果】
（１）中空軸の先端部に掘削機を備え、中空軸の内部に土壌供給路と地盤改良材供給路を別々に形成した地盤改良機を使用して、地盤改良機を引き上げる過程で土壌供給路を経由して掘削機の中心部から地盤改良区域の掘削残土を削孔の中心域に供給するとともに、地盤改良材供給路を経由して掘削機の外周部から地盤改良材を削孔の外周域の土壌に供給することにより、円柱状の地盤改良体の中心域は地盤改良前の土壌で、外周域が改良された土壌となるので、円柱状の地盤改良体は土壌中に中空の円筒状体を打設した状態に近いかたちになり、曲げ強度の高い地盤改良体を得ることができる。
【００２１】
（２）地盤改良区域の一部または全部の区域にわたる地盤改良体の平面的な配置形状として、個々の地盤改良体の中心点を結ぶ仮想線がハニカム状となるように平面配置することにより、水平方向のいずれの方向からの負荷に対しても抵抗力が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態における地盤改良機の先端部分の構造を模式的に示す概略図である。
【図２】 本発明の土壌改良体の横断面図である。
【図３】 地盤改良体を隣接配置して柱列杭とした実施形態を平面的に示す模式図である。
【図４】 従来の地盤改良工法の一例を説明する工程図である。
【符号の説明】
１０ 中空軸
２０ 掘削機
２１ 掘削機の中心部
２１ａ 掘削刃
２１ｂ 下部開口
２２ 攪拌翼
２２ａ 掘削刃
３０ 二重管
３１ 内管
３２ 外管
３２ａ パイプ
４０ 削孔
５０ 地盤改良体
５０ａ 中心点
５１ 中心域
５２ 外周域
Ｇ 地盤
Ｃ セメント
Ｄ 掘削残土
Ｈ 仮想線
【発明の属する技術分野】
本発明は場所打ち工法により地盤改良体を形成して地盤を改良する地盤改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軟弱な地盤を強化する方法として、地盤内にセメントなどの固化材を供給し、攪拌混合することによって地盤を固化する地盤改良工法が種々提案されている。その代表的な工法として、スラリー状のセメントおよびセメント系固化材を現位置土に定圧で注入し、現位置土とセメントおよびセメント系固化材を機械的に混合攪拌することにより、地中に安定した地盤を造成する工法がある。この工法は、図４の（ａ）〜（ｆ）に示す基本的な手順によって行われる。図４において、（ａ）はオーガ（地盤改良機）１００と杭１１０（地盤改良体）との芯合わせ、（ｂ）は削孔開始、杭天端位置セメントミルク注入開始、（ｃ）は削孔完了、杭下端位置セメントミルク注入終了、（ｄ）は杭先端処理ターニング引き抜き、（ｅ）は杭先端処理ターニング削孔、（ｆ）はオーガ逆転、引き抜きの各工程を示す。
【０００３】
上記のような工法は現位置土置換工法、場所打ち工法といわれ、この工法によって得られる柱状の改良体は実質的に中実の円形断面の杭である。さらに、この柱状の改良体を所定範囲の地盤全面に多数隣接して配置し、柱列杭とする地盤改良工法も行われている。
【０００４】
ところで、前記の地盤改良体施工方法では、地盤改良機（オーガ）の内部を通じて供給されるセメントミルクの流量には限界があり、そのため土壌に対するセメントミルクの混合比が低く、杭の強度はそれほど大きくはできない、あるいは杭の長さ方向に強度が不均一である、という難点がある。これに対して、特開平８−２９６２４６号公報および特開平１１−２２９３７１号公報で、注入したセメントミルクが硬化する前に改良体（土壌とセメントミルクの混合体）に既製杭あるいはパイプを圧入し建て込む工法が提案されている。
【０００５】
また特開昭５８−１７３２１６号公報には、中空軸を回転させて攪拌翼にて削孔を行い、その間或いは所定深度削孔後引き上げる過程で中心域以外の少なくとも一部位にセメントを噴射して中心域に未改良域を形成しながら、強度を大きくしたリング状の改良体を形成するようにした地盤改良体施工方法が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開昭５８−１７３２１６号公報の記載によれば、地盤改良機を引き上げていくと、地盤中にはリング状の改良層の造成体が筒状に形成され、内部には未改良柱状体が形成されていく、とされている。しかしながら前記公報に記載の方法では、地盤改良機を引き上げるときに、中空軸が位置していた中心域の部分に周辺の土壌がセメントとともに流れ込む。このため、中心域に未改良域を形成するとはいうものの、実際には中心域も周辺の改良層と大差ない土壌となり、中実杭と比較して強度の向上はそれほど期待できない。
【０００７】
本発明が解決すべき課題は、場所打ち工法により地盤中に概略円柱状の地盤改良体を形成するにあたり、地盤改良体の中心域の土壌を現位置土と同じ土壌として外周域の改良された土壌と明確に区分し、地盤改良体の強度をより高めることにあり、さらに、多数の地盤改良体を広い領域に配置するにあたり、多方向からの負荷に対する抵抗力を高めることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の地盤改良体施工方法は、場所打ち工法により地盤中に概略円柱状の地盤改良体を形成する方法において、中空軸の先端部に掘削機を備えた地盤改良機により地盤を所定深度まで掘削し、その後地盤改良機を引き上げる過程で前記中空軸に備えた土壌供給路を経由して前記掘削機の中心部から地盤改良区域の掘削残土を削孔の中心域に供給するとともに、前記中空軸に備えた地盤改良材供給路を経由して前記掘削機の外周部から地盤改良材を削孔の外周域の土壌に供給することを特徴とする。
【０００９】
本発明の地盤改良体施工方法では、削孔後に地盤改良機を引き上げる過程で、地盤改良機の中空軸が位置していた中心域に対しては地盤改良区域の掘削残土を供給し、外周域の土壌に対してのみ地盤改良材（たとえばセメント）を供給することで、円柱状の地盤改良体の中心域は地盤改良前の土壌で、外周域が改良された土壌となるので、円柱状の地盤改良体は土壌中に中空の円筒状体を打設した状態に近いかたちになり、中術杭に比べて断面係数は小さくなるが曲げ強度の高い地盤改良体となる。
【００１０】
また、本発明の地盤改良工法は、上記の地盤改良体施工方法により構築される複数の地盤改良体を隣接配置して柱列杭とする地盤改良工法であって、地盤改良区域の一部または全部の区域にわたる地盤改良体の平面的な配置形状として、個々の地盤改良体の中心点を結ぶ仮想線がハニカム状となるように配置することを特徴とする。
【００１１】
従来の地盤改良工法においては、広い区域の地盤改良を行うときの地盤改良体の平面配置は、縦方向および横方向に地盤改良体を隣接配置する方法であった。このような従来の地盤改良体の配置では、縦方向および横方向に対する負荷には抵抗力が大きいが、斜め方向の負荷に対しては抵抗力が小さい。これに対し本発明の工法では、地盤改良体の中心点を結ぶ仮想線がハニカム状なるように平面配置しているので、水平方向のいずれの方向からの負荷に対しても抵抗力が大きくなる。
【００１２】
上記の地盤改良体施工方法は、中空軸の先端部に掘削機を備えた地盤改良機の前記中空軸の内部に土壌供給路と地盤改良材供給路を別々に形成し、前記土壌供給路の先端を前記掘削機の中心部に開口し、前記地盤改良材供給路を前記掘削機の外周部に開口させた構造の地盤改良機を使用して実施することができる。
【００１３】
地盤改良機の中空軸の内部に、たとえば二重管を設けて内管を土壌供給路とし、内管と外管の間を地盤改良材供給路とすれば、掘削後に地盤改良機を引き上げる過程で、内管を通じて掘削後の削孔の中心域に対しては地盤改良区域の掘削残土を供給し、外周域の土壌に対してのみ地盤改良材（たとえばセメント）を供給することで、円柱状の地盤改良体の中心域は地盤改良前の土壌で、外周域が改良された土壌となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態における地盤改良機の先端部分の構造を模式的に示す概略図であり、図２は土壌改良体の横断面図である。
【００１５】
本実施形態における地盤改良機は、先端部に掘削機２０を設けた中空軸１０の内部に二重管３０を設け、内管３１を掘削機２０の中心部２１の下部に開口させ、内管３１と外管３２で形成される通路をパイプ３２ａで延長して掘削機２０の外周部の攪拌翼２２の中間に開口させている。なお、図中２１ａおよび２２ａは掘削刃である。
【００１６】
この地盤改良機の掘削機２０により地盤Ｇを掘削し、削孔４０を形成する。地盤Ｇを所定深度まで掘削し、その後地盤改良機を引き上げる過程で内管３１を経由して掘削機の中心部２１の下部開口２１ｂから地盤改良区域の掘削残土Ｄを削孔４０の中心域に供給する。同時に、内管３１と外管３２で形成される通路およびパイプ３２ａを経由して地盤改良材であるセメントＣを削孔４０の外周域の土壌に供給する。
【００１７】
削孔４０の中心域に掘削残土Ｄを供給し、削孔４０の外周域の土壌にセメントＣを供給しながら地盤改良機を引き上げることにより、削孔４０は図２に示すように、中心域５１には掘削残土Ｄが充填され、外周域５２には削孔４０の土壌とセメントＣの混合物が形成される。これにより、外周域５２は改良された土壌となり、中心域５１は改良地盤の土壌と同じ土壌で、曲げ強度の高い地盤改良体５０となる。
【００１８】
図３は上記の地盤改良体５０を隣接配置して柱列杭とした実施形態を平面的に示す模式図である。図は地盤改良区域の一部のみを示しており、地盤改良区域の全域にわたって図３に示す配置とすることもできるが、場所によっては配置を変更することもできる。
【００１９】
図３に示すように、個々の地盤改良体５０の中心点５０ａを結ぶ仮想線Ｈがハニカム状となるように多数の地盤改良体を配置した柱列杭とすることにより、水平方向のいずれの方向からの負荷に対しても抵抗力が大きくなる。
【００２０】
【発明の効果】
（１）中空軸の先端部に掘削機を備え、中空軸の内部に土壌供給路と地盤改良材供給路を別々に形成した地盤改良機を使用して、地盤改良機を引き上げる過程で土壌供給路を経由して掘削機の中心部から地盤改良区域の掘削残土を削孔の中心域に供給するとともに、地盤改良材供給路を経由して掘削機の外周部から地盤改良材を削孔の外周域の土壌に供給することにより、円柱状の地盤改良体の中心域は地盤改良前の土壌で、外周域が改良された土壌となるので、円柱状の地盤改良体は土壌中に中空の円筒状体を打設した状態に近いかたちになり、曲げ強度の高い地盤改良体を得ることができる。
【００２１】
（２）地盤改良区域の一部または全部の区域にわたる地盤改良体の平面的な配置形状として、個々の地盤改良体の中心点を結ぶ仮想線がハニカム状となるように平面配置することにより、水平方向のいずれの方向からの負荷に対しても抵抗力が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態における地盤改良機の先端部分の構造を模式的に示す概略図である。
【図２】 本発明の土壌改良体の横断面図である。
【図３】 地盤改良体を隣接配置して柱列杭とした実施形態を平面的に示す模式図である。
【図４】 従来の地盤改良工法の一例を説明する工程図である。
【符号の説明】
１０ 中空軸
２０ 掘削機
２１ 掘削機の中心部
２１ａ 掘削刃
２１ｂ 下部開口
２２ 攪拌翼
２２ａ 掘削刃
３０ 二重管
３１ 内管
３２ 外管
３２ａ パイプ
４０ 削孔
５０ 地盤改良体
５０ａ 中心点
５１ 中心域
５２ 外周域
Ｇ 地盤
Ｃ セメント
Ｄ 掘削残土
Ｈ 仮想線
Claims (3)
- 場所打ち工法により地盤中に概略円柱状の地盤改良体を形成する方法において、中空軸の先端部に掘削機を備えた地盤改良機により地盤を所定深度まで掘削し、その後地盤改良機を引き上げる過程で前記中空軸に備えた土壌供給路を経由して前記掘削機の中心部から地盤改良区域の掘削残土を削孔の中心域に供給するとともに、前記中空軸に備えた地盤改良材供給路を経由して前記掘削機の外周部から地盤改良材を削孔の外周域の土壌に供給することを特徴とする地盤改良体施工方法。
- 請求項１記載の地盤改良体施工方法により構築される複数の地盤改良体を隣接配置して柱列杭とする地盤改良工法であって、地盤改良区域の一部または全部の区域にわたる地盤改良体の平面的な配置形状として、個々の地盤改良体の中心点を結ぶ仮想線がハニカム状となるように配置することを特徴とする地盤改良工法。
- 中空軸の先端部に掘削機を備えた地盤改良機の前記中空軸の内部に土壌供給路と地盤改良材供給路を別々に形成し、前記土壌供給路の先端を前記掘削機の中心部に開口し、前記地盤改良材供給路を前記掘削機の外周部に開口させたことを特徴とする地盤改良機。
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| JP2001352244A JP3679047B2 (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | 地盤改良体施工方法および地盤改良工法ならびに地盤改良機 |
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