JP4754121B2

JP4754121B2 - 軟弱地盤の改良工法

Info

Publication number: JP4754121B2
Application number: JP2001268272A
Authority: JP
Inventors: 醇西脇; 貞男藪内
Original assignee: Japan Pile Corp
Current assignee: Japan Pile Corp
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2021-09-05
Also published as: JP2003082649A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟弱地盤の改良工法に関し、特に、転炉スラグ及び／又は電気炉スラグ（本明細書において、「製鋼スラグ」という。）が吸水することにより膨張する性質を利用して、軟弱地盤の締め固めと該軟弱地盤の含水率の低減を行うようにした軟弱地盤の改良工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軟弱地盤において地震発生時の液状化を防止し、地盤上の築造物の安全性を確保するため、軟弱地盤中に所定間隔で掘削した掘削孔内に、砂、砕石等の透水材を充填することによりドレーン杭を形成し、地盤中の水を地表層へ排水するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の軟弱地盤の改良工法は、軟弱地盤中に所定間隔で掘削した掘削孔内に、砂、砕石等の透水材を充填するものであるため、そのままでは地盤を圧密することができず、砂、砕石等の透水材を充填する際に、機械的な振動や圧縮力を加えることにより、地盤を圧密化するようにしている。
このため、地盤の圧密化を促進しようとすると、大きな振動や騒音が発生し、周囲の迷惑になるとともに、大型の機械装置を必要とし、施工費が嵩むという問題があった。
また、機械装置によって振動や圧縮力を加える方法の場合、杭の周囲の地盤全体を均一に圧密することが困難であり、特に、深層部にまで効率よく圧密力を伝達することができず深層部の地盤を圧密することは困難であった。
【０００４】
本発明は、上記従来の軟弱地盤の改良工法の有する問題点に鑑み、製鋼スラグが有する吸水することにより膨張する性質を積極的に利用して、軟弱地盤の締め固めを均一に、かつ地盤の深層部までも簡易に行うことができるようにした軟弱地盤の改良工法を提供することを目的とする。
【０００５】
ところで、製鋼スラグは、吸水することにより膨張する性質を有するため、土木建築用材料としての用途が限られているのが現状である。例えば、製鋼スラグをサンドドレンパイルや路盤材として利用する場合、製鋼スラグの有する膨張性が逆に問題となるため、製鋼スラグを利用するに当たっては、約１００℃の蒸気中で１００時間程度保持するエージング処理を施すことによって、製鋼スラグの有する膨張性を消失させるようにしてから使用するようにしている。
このように、製鋼スラグの利用には、膨張性を消失、除去するためのエネルギー消費等の点でコストがかかるため、必ずしも、有効利用されておらず、特にエージング処理しない製鋼スラグの用途の開発が課題となっているのが現状であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、軟弱地盤中に所定間隔で掘削した掘削孔内に、膨張性を有するスラグを充填し、該スラグが軟弱地盤中の水分を吸収することにより、スラグを膨張させて周囲地盤の締め固めを行うようにした軟弱地盤の改良工法において、掘削孔の深さ方向の位置の地層の性状に応じて、膨張率を異ならせた製鋼スラグ又は膨張率を異ならせた製鋼スラグと高炉スラグを用いることによって膨張率を変えるとともに、粒度を調整したスラグを充填することにより、軟弱地盤中の水分を吸収することにより膨張、硬化した軟弱地盤に打設されたスラグ柱が透水性を有するようにすることを特徴とする。
【０００７】
この請求項１記載の発明によれば、掘削孔内に充填したスラグが、掘削孔の周囲の軟弱地盤中の水分を吸収することにより膨張し、周囲の地盤を静的に締め固めるため、均一に圧密することができ、さらに、深層部の地盤も同様に圧密することができる。
そして、膨張率を変えたスラグの膨張により、周囲の地盤を所要の強さに締め固めることができるとともに、膨張、硬化した軟弱地盤に打設されたスラグ柱を介して、軟弱地盤中の水分を排出することができる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、掘削孔内に充填したスラグの上方の地表部に透水材からなる排水層を形成するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この請求項２記載の発明によれば、軟弱地盤中の水分を、より確実に外部に排出することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の軟弱地盤の改良工法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に、本発明の軟弱地盤の改良工法の一実施例を示す。
この軟弱地盤の改良工法は、改良すべき軟弱地盤１中に、従来公知の方法、例えば、鋼管ケーシング等を打設することにより、所定間隔で掘削した所要径の掘削孔Ｈ内に、膨張性を有するスラグ２１を所定の密度になるように充填し、このスラグ２１が軟弱地盤１中の水分を吸収することにより、スラグ２１を膨張させて周囲地盤の締め固めを行うようにすることを特徴とするものである。
【００１２】
この場合、掘削孔Ｈの径及び間隔並びにスラグ２１の充填密度は、軟弱地盤１の性状、スラグ２１の膨張率等を考慮して、適宜定めることができる。
【００１３】
また、掘削孔Ｈの形状は、本実施例においては、ストレート形状としているが、地盤の性状、あるいはこの改良した地盤上に築造する建造物等に応じて、必要に応じて、上部を大径に形成する等、任意の形状とすることができる。
【００１４】
また、掘削孔Ｈ内に充填する膨張性を有するスラグ２１には、製鋼スラグ、好ましくは、エージング処理前の製鋼スラグを単独で、又はこの製鋼スラグを主成分とし、これにエージング処理後の製鋼スラグ、高炉スラグ、フェロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥（アルミ製錬スラグ）、フライアッシュ、ゴミ焼却スラグ、ゴミ焼却灰、汚泥スラグ、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上を混合した、製鋼スラグの膨張性を利用できるものを用いることができる。
【００１５】
ここで、エージング処理前の製鋼スラグは、吸水することにより膨張する性質が特に顕著なため、本発明の杭の施工法に好適に用いることができる。
【００１６】
図２に、粒径５ｍｍアンダーのエージング処理前の製鋼スラグを用いて、ＪＩＳＡ５０１５に基づいて膨張試験を行った結果を示す。
図２からも明らかなように、エージング処理前の製鋼スラグの膨張特性（膨張率）は、環境、温度、配合、化学組成等によって異なる。
【００１７】
また、水砕スラグは、無数の気泡を有し、角張った形状をしているため、軽量性、大きな剪断抵抗力、透水性、水硬性を有し、本発明の杭の施工法に好適に用いることができる。
【００１８】
そして、このような特性を有するスラグ２１を、掘削孔Ｈ内に充填することにより、地盤が砂地盤の場合に、少なくとも、スラグ２１が固化するまでは、間隙水の放出を円滑に行い、地震時の地盤の液状化を未然に防止することができ、また、スラグ２１が、掘削孔Ｈの周囲の軟弱地盤中の水分を吸収することにより膨張し、周囲の地盤を静的に締め固めるため、均一に圧密することができ、さらに、深層部の地盤も同様に圧密することができるため、製鋼スラグの水硬性により、製鋼スラグの配合率が増大するほどスラグ柱２の一軸圧縮強さが増大し、支持力が向上することと相俟って、地盤の支持力を高めることができるものとなる。
この性質を利用して、地盤の性状等に応じて、例えば、掘削孔Ｈの深さ方向の位置の地層の性状により、その膨張率を調整したスラグを用いることにより、スラグの膨張により、周囲の地盤を所要の強さに締め固めることができるものとなる。
このように、深度に応じてスラグの膨張率を変え、周囲の地盤を締め固めるようにすることにより、また地盤の性状等に応じて、膨張率及び吸水性能の異なるスラグを適宜組み合わせて使用することにより、複雑な地層構造の地盤にも対応できるようにする。これにより、周囲の地盤を、深層部においても一層効果的に締め固めるようにすることができるものとなる。
【００１９】
ところで、スラグ２１の粒度を適宜調整すること等により、軟弱地盤１中の水分を吸収することにより、膨張、硬化した軟弱地盤１に打設されたスラグ柱２が、透水性を有するようにすることができる。
これにより、膨張、硬化した軟弱地盤１に打設されたスラグ柱２を介して、軟弱地盤１中の水分を排出することができ、スラグ２１が固化した後も、間隙水の放出を円滑に行い、周囲の地盤の締め固めと併せて、地震時の地盤の液状化を未然に防止することができるものとなる。
【００２０】
また、本実施例において、掘削孔Ｈ内に充填したスラグ２１の上方の地表部に砕石等の透水材からなる排水層２２形成し、さらにその上に盛土３をするようにしている。
この場合、排水層２２に用いる透水材には、砕石のほか、エージング処理を施すことによって膨張性を消失させたスラグ等の任意の粒状材料を用いることができる。なお、製鋼スラグの有する膨張性が問題とならない場合には、掘削孔Ｈ内に充填したスラグ２１と同様のエージング処理前の膨張性を有する製鋼スラグで、好ましくは、掘削孔Ｈ内に充填したスラグ２１よりも粒径の大きなものを用いることもできる。
これにより、軟弱地盤１中の水分を、掘削孔Ｈ内に充填したスラグ２１（スラグ柱２）を介して、より確実に外部に排出することができるものとなる。
【００２１】
以上、本発明の軟弱地盤の改良工法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、スラグ柱２の支持力を大きくするために、掘削孔Ｈ内にスラグ２１を充填するに際して、節杭等の既成杭を挿入するようにする等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、掘削孔内に充填したスラグが、掘削孔の周囲の軟弱地盤中の水分を吸収することにより膨張し、周囲の地盤を静的に締め固めるため、均一に圧密することができ、さらに、深層部の地盤も同様に圧密することができる。
また、このとき、軟弱地盤の締め固めと併せて、スラグが軟弱地盤中の水分を吸収することによって軟弱地盤の含水率が低減されるため、軟弱地盤を確実に圧密化することができ、これによって、地盤の支持力を高めることができる。
さらに、地盤を静的に締め固めて圧密化を促進することができるため、大きな振動や騒音が発生する大型の機械装置を必要とせず、また、施工費を低廉にできる。
そして、膨張率を変えたスラグの膨張により、周囲の地盤を所要の強さに締め固めることができるとともに、膨張、硬化した軟弱地盤に打設されたスラグ柱を介して、軟弱地盤中の水分を排出することができ、例えば、地震発生時の液状化を防止し、地盤上の築造物の安全性を高めることができる。
【００２３】
また、請求項２記載の発明によれば、軟弱地盤中の水分を、より確実に外部に排出することができ、例えば、地震発生時の液状化を防止し、地盤上の築造物の安全性を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軟弱地盤の改良工法の一施工例を示し、（Ａ）は地盤の縦断面図、（Ｂ）はスラグの膨張特性を示す説明図である。
【図２】エージング処理前の製鋼スラグの膨張特性を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｈ掘削孔
１改良すべき軟弱地盤
２スラグ柱
２１掘削孔内に膨張性を有するスラグ
２２排水層
３盛土

Claims

軟弱地盤中に所定間隔で掘削した掘削孔内に、膨張性を有するスラグを充填し、該スラグが軟弱地盤中の水分を吸収することにより、スラグを膨張させて周囲地盤の締め固めを行うようにした軟弱地盤の改良工法において、掘削孔の深さ方向の位置の地層の性状に応じて、膨張率を異ならせた製鋼スラグ又は膨張率を異ならせた製鋼スラグと高炉スラグを用いることによって膨張率を変えるとともに、粒度を調整したスラグを充填することにより、軟弱地盤中の水分を吸収することにより膨張、硬化した軟弱地盤に打設されたスラグ柱が透水性を有するようにすることを特徴とする軟弱地盤の改良工法。
掘削孔内に充填したスラグの上方の地表部に透水材からなる排水層を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の軟弱地盤の改良工法。