JP4638629B2 - 地盤改良工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソイルパイルの築造を目的とする地盤改良工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤の良否は土木工事の進捗に大きな影響を与えるので、工事対象区域の地盤に強化が必要なとき補強処置を施す。該補強に適用する手段は、目的によっても異なるし、補強の効果が限定した期間を満たせばよいのか長期継続が必要なのかでも異なる。
【０００３】
期間限定の例に、瓦斯管や上下水道管の埋設や地下室建設に伴う掘削工事等がある。該工事は掘削周囲壁の崩落防止に鋼矢板を並べ、終わると除去する。期間限定がない例に、構築物重量を支えるコンクリートパイル・鋼管パイルがあり、地中に強化剤を注入して地盤自体を強化する手段もある。
【０００４】
土木工事は振動と騒音を伴う大小機械を多く使用するので、学校・病院・住宅街等の特定区域では工事の時間帯と手段に制限を受ける。該区域での地盤の補強を伴う住宅建設・瓦斯・上下水道管の埋設等の諸工事には、振動と騒音の影響を極力排除したソイルパイル工法が採用されるようになった。
【０００５】
ソイルパイル工法は直径４００ｍｍ程度のオーガーや切刃付き回転軸により６〜１２ｍの深さに削孔する。掘削土に改良材を加えた混合土を、孔内に埋め戻してソイルパイルを築造する。該ソイルパイルは列状にすると鋼矢板の代わりになり、用済み後に抜く必要がない。低層住宅では独立パイルとして使用する。
【０００６】
ソイルパイル工法は乾湿両式がある。前者はオーガーで削孔し、掘削土にセメント・石灰等の改良材を加えた混合土を埋め戻し地中水分により固める。後者は軸先端の切刃で削孔し、水と改良材によるスラリーを地中に供給し、削孔内の土と混合して固める。両式とも土の混合に装置の正逆転機能を利用する。
【０００７】
本願出願人は地盤の改良に関連する技術を二件の先願に開示した。即ち、実用新案登録番号第３０３３２１０号のセメントスラリーの小規模製造装置と実用新案登録番号第３０４２００１号の多軸式の回転軸から改良材を主副材毎に供給する地中地盤の改良装置である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
乾湿両式のソイルパイル工法は、次のような課題が残されている。乾式は、改良対象の地盤の含水比にばらつきがあると、改良材の反応が一定しないためパイル強度にばらつきが起こる。また、削孔に戻した混合土をオーガーで転圧する際に空洞が出来易く、混合時に土塊が砕け難い。
【０００９】
湿式は、改良材をスラリー化して使用するために、オーガーとは別にスラリー製造装置を備え、該装置から配管を経てオーガーに供給する。従って、スラリー濃度は配管長さに制限される。また、スラリーは経時変化をして固まるので、装置を止めるときは配管内を空にして洗浄する必要がある。
【００１０】
経時変化は資材と手間の無駄を招く。スラリー濃度の限界はパイル強度の限界でもあり、濃度が限定されたスラリー量の増加は現場周囲を汚し、強度の向上に寄与しない。本願発明者は既述の先願に引き続き研究を進め、課題を解決する新技術の開発に成功した。以下の項で内容を説明する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、オーガー（１１）搭載機械において、削孔（１）した地盤の含有水分が、一様な強度のソイルパイル（５）築造に不足する際の地盤改良工法であって、
（Ａ）前記オーガー（１１）で所要の深さに削孔する、
（Ｂ）前記オーガー（１１）で排出した土に地上で所要の改良材を加え一様に混合すると共に、孔底（２）に改良材を投入する、
（Ｃ）前記オーガー（１１）を前記孔底（２）に挿入し、混合土（３）を埋め戻しながら引き上げる、
（Ｄ）削孔内の混合土を前記オーガー（１１）で混ぜて土塊を潰す、
（Ｅ）前記オーガー（１１）で前記混合土（３）を締め付けながら引き抜く、
の工程を有し、
前記（Ａ）から（Ｅ）に至る工程中、随時前記オーガー（１１）の下端１５に備えたノズル１７から注水すると共に、注水量を調節して適性水分を維持することを特徴とする地盤改良工法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、オーガーの上・下端に接続部とノズルを設け、注水可能な構造とした。該構造で、削孔内に埋め戻した掘削土と改良材との混合土で、ソイルパイルを築造する際、地中水分では充分ではない場合に迅速に補える。この結果、強度にばらつきの少ないソイルパイルの築造が可能になる。
【００１３】
地中の水分状態は、地表からの深さと工事区域内の場所で異なることがある。
削孔しながら水分状態の計測をすることは可能ではあるが、削孔に先立ちボーリング等の手段で取得した地層サンプルで、水分を計測しておけば注水量が事前に把握できるので工事が進め易い。
【００１４】
本発明による地盤改良工法と装置は、水分の不足分を外部から随時供給する方法で、地中水分に依存する乾式工法では、強度のばらつきと空洞発生による強度不足現象と言う課題を解消した。また、湿式工法が抱えるスラリー濃度にまつわる強度の限界または経時変化という課題も解決した。
【００１５】
【作用】
本発明の地盤改良工法と装置は、ソイルパイルの築造時に必要な水分の調節をする働きで、安定した強度のソイルパイルを供給する。
【００１６】
【実施例】
図１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）は注水ノズル付きオーガーによるソイルパイル工法の削孔から築造に至る手順である。図２はオーガー及び駆動機構を搭載した機械と接続する給水装置の系統図である。図３はオーガーを構成する軸下端に設けた注水用ノズルの拡大断面図である。
【００１７】
注水ノズル付きオーガーによるソイルパイルの築造手順は、現行の乾式工法を基本的に踏襲する。図１（Ａ）では、オーガー１１で所要の深さに削孔１する。図１（Ｂ）では、正転するオーガーで排出した土に所要の改良材を加え一様に混合すると共に、孔底２に改良材を投入する。
【００１８】
図１（Ｃ）では、逆転するオーガーを孔底に挿入し、混合土３を埋め戻しながら引き上げる。図１（Ｄ）では、削孔内の混合土をオーガーを正逆転して混ぜ土塊も潰す。図１（Ｅ）では、逆転したオーガーで混合土を締め付けながら引き抜く。図１（Ｆ）は完成したソイルパイル５である。
【００１９】
図１（Ａ）から図１（Ｅ）に至る手順中、随時オーガー１１の下端１５に備えたノズル１７から注水４し、且つ、注水量の調節が可能な装置である点に本発明の特長がある。この結果、適性水分の維持が容易になり安定した強度のソイルパイルの築造ができるようになった。
【００２０】
図２は給水装置１８の系統図で、該給水装置は水槽１９・ポンプ２０・弁２１・流量計２２でなり、オーガー上端１４との間を柔軟性のある配管材２３で接続する。弁は調節と遠隔制御が可能な機種が望ましい。湿式工法のスラリーには経時変化の課題が存在したが、本発明では水が主材なので心配は全くない。
【００２１】
図３は、オーガー下端１５の断面図である。通常、オーガーは両端を閉じた中空軸１２に螺旋１３を接続した構造である。本発明では、中空部分を注水路として利用し、中空軸下端にノズル１７を設けた。該ノズルは一定の水圧以上で開口する構造とすると、ノズル内に土の進入を防止するので望ましい。
【００２２】
また、オーガーの構成に中空軸が使用されていない時には、軸に細い管を沿わせて注水用として使用することもできる。注水機能を備えると、乾式工法での埋め戻し時に起る空洞発生の防止と土塊の粉砕にも効果があり、ソイルパイル築造速度の向上に効果がある。また、随時使用により作業中の防塵にも役立つ。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の地盤改良工法と装置により下記の効果を得た。
▲１▼ソイルパイルの強度の一様性に寄与した。
▲２▼ソイルパイルの強度向上に寄与した。
▲３▼水を使用するだけなので、スラリーのように経時変化がなく、資材と労力に無駄がない。
▲４▼ソイルパイル築造速度の向上に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】注水ノズル付きオーガーによるソイルパイル工法の削孔から築造に至る手順を（Ａ）から（Ｆ）に示した。
【図２】オーガー及び駆動機構を搭載した装置に接続した給水装置の系統図である。
【図３】オーガーを構成する軸下端に設けた注水用ノズルの拡大断面図である。
【符号の説明】
５ ソイルパイル
１１ オーガー
１２ 軸
１３ 螺旋
１４，１５ 上・下端
１６ 接続部
１７ ノズル
１８ 給水装置
１９ 水槽
２０ ポンプ
２１ 弁
２２ 流量計
２３ 配管材

Claims (1)

1. オーガー（１１）搭載機械において、削孔（１）した地盤の含有水分が、一様な強度のソイルパイル（５）築造に不足する際の地盤改良工法であって、
   （Ａ）前記オーガー（１１）で所要の深さに削孔する、
   （Ｂ）前記オーガー（１１）で排出した土に地上で所要の改良材を加え一様に混合すると共に、孔底（２）に改良材を投入する、
   （Ｃ）前記オーガー（１１）を前記孔底（２）に挿入し、混合土（３）を埋め戻しながら引き上げる、
   （Ｄ）削孔内の混合土を前記オーガー（１１）で混ぜて土塊を潰す、
   （Ｅ）前記オーガー（１１）で前記混合土（３）を締め付けながら引き抜く、
   の工程を有し、
   前記（Ａ）から（Ｅ）に至る工程中、随時前記オーガー（１１）の下端（１５）に備えたノズル（１７）から注水すると共に、注水量を調節して適性水分を維持することを特徴とする地盤改良工法。

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