JP4767669B2

JP4767669B2 - 土木構造体および地盤補強工法

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Publication number: JP4767669B2
Application number: JP2005342655A
Authority: JP
Inventors: 邦夫峯岸; 健一柴田; 正博倉田
Original assignee: Ashimori Industry Co Ltd
Current assignee: Ashimori Industry Co Ltd
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-11-28
Also published as: JP2007146494A

Description

本発明は、筒状織物の内部に充填材が充填されることで形成されている土木構造体、その土木構造体を用いた地盤補強工法、およびその土木構造体を形成するために用いられる土木用袋体に関する。

軟弱地盤等の表層を補強する場合に面状に補強構造を構築することで軟弱地盤等の補強を行う工法が一般的に行われているが、施工の簡易性や強度等の観点から、筒状織物や袋状の織物を用いた工法も従来から行われている。そのような工法に関し、筒状織物の内部にモルタルや泥土、砂などの充填材を充填することで形成した土木構造体を用い、織物の引張強度を積極的に利用して土質材料やコンクリート材料を補強するジャケット工法が最近になって開発されている（特許文献１、２、３参照）。この特許文献１、２、３に記載されたジャケット工法では、筒状織物からなる袋体内にモルタル等の固化材を充填材として加圧充填することにより、モルタル類が脱水効果により早期に強度を発揮するようになっている。そしてさらに、硬化したモルタル類の外周に存在する筒状織物の経糸方向（筒状織物の長手方向）の引張強度による補強効果によって土木構造体の曲げ強度が向上するようになっている。このように、剛性の高い土木構造体としての補強体が形成される。

特開２００４−２５１１０１号公報特開２００５−１６３３０９号公報特開２００５−２５６３４８号公報

しかしながら、特許文献１、２、３に記載されたジャケット工法に用いられる土木構造体は、充填材としてモルタル類を使用しているため重量の増大を招き易い。そのため、作業スペースが狭い施工現場等での取り扱いにおいて困難を伴う場合もある。そこで、十分な強度を確保するとともに作業環境に応じた容易な取り扱いを可能にする土木構造体を実現する観点からは、強度と重量とのバランスを容易に調整することができる土木構造体が望まれる。

本発明の目的は、強度と重量とのバランスを容易に調整することができることで十分な強度を確保するとともに作業環境に応じた容易な取り扱いを可能にする土木構造体を提供し、さらに、その土木構造体を用いた作業効率の良好な地盤補強工法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明に係る土木構造体は、筒状織物の内部に充填材が充填されることで形成されている土木構造体に関する。
そして、本発明に係る土木構造体は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の土木構造体は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明に係る土木構造体における第１の特徴は、前記筒状織物と、前記筒状織物の内部に前記充填材として軽量土が充填されることで形成されている軽量土層と、前記筒状織物の内部に前記充填材として前記軽量土よりも圧縮強度が高い高強度充填材が充填されることで形成されている高強度層と、を備え、前記軽量土層と前記高強度層とは、互いに区画されて配置されているとともに、それぞれ前記筒状織物の長手方向に沿って延びるように配置されていることである。

この構成によると、筒状織物の内部に、その長手方向に沿って延びるとともに区画されて配置された軽量土層と高強度層とを形成することができるため、比重の小さい軽量土層と圧縮強度の高い高強度層との構成比率を適宜設定することで、土木構造体の強度と重量とのバランスを容易に調整することができる。このため、十分な強度を確保するとともに作業環境に応じた容易な取り扱いを可能にする土木構造体を得ることができる。そして、この土木構造体を用いた地盤補強工法を行うことで、地盤補強作業の効率を向上させることができる。また、軽量土層よりも高強度層により高い圧縮力が作用するように土木構造体を配置することを前提として高強度層の比率を設定することができ、高強度層をより効率よく配置して、必要な強度を確保しつつより土木構造体の軽量化を図ることができる。

また、本発明に係る土木構造体における第２の特徴は、前記軽量土は、発泡廃ガラス、発泡ビーズ、およびゴムチップのうちの少なくともいずれか、またはこれらのうちの少なくともいずれかと粘土および砂質土のうちの少なくともいずれか一方との混合土、のうちのいずれかであることである。

この構成によると、発泡廃ガラス、発泡ビーズ、ゴムチップ、またはこれらと粘土や砂質土との混合土といった簡易な材料を単体でもしくは適宜組み合わせて軽量土として用いることができるため、軽量土層を容易に形成することができる。

また、本発明に係る土木構造体における第３の特徴は、前記軽量土は、エアモルタルまたはエアミルクであることである。

この構成によると、エアモルタルやエアミルクといった簡易な材料を軽量土として用いることができるため、これらを筒状織物に注入することで軽量土層を容易に形成することができる。

また、本発明に係る土木構造体における第４の特徴は、前記高強度充填材は、金属、樹脂、コンクリート材料、セメントミルクおよび土質材料のうちの少なくともいずれかであることである。

この構成によると、金属、樹脂、コンクリート材料、セメントミルク、土質材料といった簡易な材料を単体でもしくは適宜組み合わせて高強度充填材として用いることができるため、高強度層を容易に形成することができる。

また、本発明に係る土木構造体における第５の特徴は、前記筒状織物は二重筒として形成されており、当該筒状織物の外筒の内周と内筒の外周との間に前記高強度層が形成されていることである。

この構成によると、二重筒として形成された筒状織物における外筒と内筒との間に高強度充填材を充填することで、軽量土層と区画された状態で、筒状織物の長手方向に延びる高強度層を容易に形成することができる。そして、外筒と内筒との間に高強度層を形成するため、土木構造体の外周近傍部分において周方向に亘ってほぼ偏りなく均一に分布した高強度層を形成し易い。このため、施工時において土木構造体の配置にあたり、長手方向と垂直な断面における強度上の偏りがなく取り扱いが容易になる。また、内筒の断面積寸法を適宜設定することで土木構造体としての強度と重量とのバランスを容易に調整することができる。

また、本発明に係る土木構造体における第６の特徴は、前記筒状織物は、二重筒として形成されているとともに、その長手方向と垂直な断面において外筒の中心位置と内筒の中心位置とが偏心するように形成されており、前記内筒の内部に前記高強度層が形成されていることである。

この構成によると、二重筒として形成された筒状織物における内筒の内部に高強度充填材を充填することで高強度層を容易に形成することができる。そして、外筒の中心位置と内筒の中心位置とが偏心していて内筒の内部に高強度層が形成されているため、軽量土層よりも高強度層により高い圧縮力が作用するように高強度層を配置することを容易に実現できる。これにより、高強度層をより効率よく配置できるため、必要な強度を確保しつつより土木構造体の軽量化を図ることができる。また、内筒の断面積寸法を適宜設定することで土木構造体としての強度と重量とのバランスを容易に調整することができる。

また、前述の目的を達成するための本発明に係る地盤補強工法は、前述した本発明の土木構造体を用いた地盤補強工法であって、前記軽量土層よりも前記高強度層により大きい圧縮力が作用するように前記土木構造体を配置することを特徴とする。

この構成によると、前述した本発明の土木構造体と同様の効果を奏することができる。

以下、本発明の実施の形態の土木用袋体、土木構造体、地盤補強工法について図面を参照しながら説明する。

（土木用袋体の実施形態）
本発明の実施形態に係る土木用袋体は、内部に充填材を充填することで土木構造体を形成するために用いられるものとして広く適用することができるものである。以下、第１乃至第３実施形態に分けて説明する。

図１は、第１実施形態の土木用袋体１を示す斜視図である。この図１に示すように、土木用袋体１は、外筒１１と内筒１２とを有する二重筒構造の筒状織物として形成されている。そして、この土木用袋体１では、外筒１１の内部で内筒１２が外筒１１の長手方向に沿って延びるように配置されている。外筒１１及び内筒１２を構成する筒状織物は、周方向において継ぎ目の無い円筒断面の織物として形成されている。なお、この土木用袋体１は、図２に示すように、外筒１１の内部に内筒１２を挿通することで作製される。

図３は筒状織物の長手方向（土木用袋体１の長手方向）と垂直な断面を示したものであるが、この図３に示すように、土木構造体の形成に用いる際に同心円状に外筒１１と内筒１２とを配置して用いることができる。また、土木構造体の形成に用いる際に、筒状織物の長手方向と垂直な断面において外筒１１の中心位置と内筒１２の中心位置とを偏心するように配置して用いることもできる。また、外筒１１の内周と内筒１２の外周とを部分的に接合しておき、外筒１１の中心位置と内筒１２の中心位置とが必ず偏心するように形成してもよい。

この土木用袋体１によると、外筒１１の内部で内筒１２が長手方向に沿って延びるように配置された二重筒構造の筒状織物として形成される。このため、この土木用袋体１を用いて土木構造体を形成する際に、外筒１１の内周と内筒１２の外周との間の領域と、内筒１２の内部の領域とに、それぞれ強度と比重が異なる充填材を充填することが可能になる。これにより、外筒１１と内筒１２の直径を適宜設定することで各々の充填材の占める断面積を調整でき、作製する土木構造体の強度と重量とのバランスを容易に調整することができる。したがって、この土木用袋体１を用いることで、十分な強度を確保するとともに作業環境に応じた容易な取り扱いを可能にする土木構造体を形成することができる。

次に土木用袋体の第２実施形態について説明する。図４及び図５は第２実施形態の土木用袋体２を示す断面図であり、図４は筒状織物の長手方向と平行な断面で示したものであり、図５は長手方向と垂直な断面で示したものである。なお、図４は図５のIV−IV線矢視断面図になっており、図５は図４のV−V線矢視断面図になっている。

図４及び図５に示す土木用袋体２は、第１実施形態の土木用袋体１と同様に、外筒１１と内筒１２とを備えているが、土木用袋体１とは異なり、さらに複数のスペーサ１３を備えている。スペース１３は、リング状に形成されており、外筒１１の内周と内筒１２の外周との間にて筒状織物の長手方向における複数箇所に設けられている。そして、このスペーサ１３が外筒１１の内周と内筒１２の外周との間の領域に配置されることで、その領域に空間を形成するようになっている。なお、各スペーサ１３には、外筒１１内に充填材が充填されたときにスペーサ１３を充填材が通過して流動することができるようにするための複数の孔１３ａが設けられている。

この土木用袋体２によると、外筒１１と内筒１２との間にリング状のスペーサ１３が設けられているため、外筒１１の内周と内筒１２の外周との間の領域を周方向に亘ってほぼ偏りなく均一な幅のリング状断面の空間として形成することができる。また、筒状織物の長手方向における複数箇所にスペーサ１３が設けられているため、長手方向に亘っても上記リング状断面の空間をほぼ偏りなく形成することができる。このため、土木構造体を形成するに際して、外筒１１の内周と内筒１２の外周との間の領域と、内筒１２の内部の領域とに対して、それぞれ強度と比重の異なる充填材を充填することで、長手方向においてほぼ均一なリング状断面の層構造を持った土木構造体を形成することができる。

次に土木用袋体の第３実施形態について説明する。図６は第３実施形態の土木用袋体３を示す斜視図であり、図７は土木用袋体３の長手方向と垂直な断面での断面図である。図６及び図７に示す土木用袋体３は、第１実施形態の土木用袋体１と同様に、外筒１４と内筒１５とを有する二重筒構造の筒状織物として形成されるとともに、外筒１４の内部で内筒１５が外筒１４の長手方向に沿って延びるように配置されている。しかし、第１実施形態とは異なり、土木用袋体３では、外筒１４と内筒１５とが、筒状織物の長手方向において一体化された織物として形成されている。すなわち、直線状に設けられている仕切り部１６を介して外筒１４と内筒１５とが一体化された状態として形成されている。

図８は、土木用袋体３を作製する工程の例を説明する斜視図である。図８に作製工程を例示する土木用袋体３は、大小径筒部形成工程と、二重筒形成工程とを経て作製される。

図８に示すように、大小径筒部形成工程では、一重筒構造の筒状織物に対して、その長手方向と垂直な断面において断面積の異なる２つの閉断面が形成されるように一重筒構造の筒状織物の内面同士を部分的に接合して長手方向に亘って連続する仕切り部１６が設けられる。この仕切り部１６は、例えば、縫製によって形成される。そして、大小径筒部形成工程では、この連続する仕切り部１６が設けられることで、断面積の大きい大径筒部１７と断面積が小さい小径筒部１８とが仕切り部１６を挟んで配置されて長手方向に平行に延びるように形成される。

二重筒形成工程は、大小径筒部形成工程に引き続いて行われる。二重筒形成工程では、仕切り部１６が設けられて大径筒部１７と小径筒部１８とが形成された筒状織物に対して、図８に矢印で示すように大径筒部１７の表裏を裏返していくことで、最終的に図６に示すような二重筒構造が形成される。すなわち、土木用袋体３では、裏返された大径筒部１７により外筒１４が構成され、大径筒部１７の中に入れられた小径筒部１８により内筒１５が構成されることになる。

この土木用袋体３によると、大小径筒部形成工程を行った後に大径筒部１７の表裏を裏返す二重筒形成工程を経て作成されるため、外筒１４と内筒１５とが筒状織物の長手方向において一体化された織物としての土木用袋体を容易に形成することができる。

（土木構造体の実施形態）
次に、土木構造体の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る土木構造体は、筒状織物の内部に充填材が充填されることで形成されるものとして広く適用することができるものである。以下、第１乃至第５実施形態に分けて説明する。

図９は第１実施形態の土木構造体２１を示す正面図であり、図１０は図９のX−X線矢視断面図である。図９および図１０に示すように、土木構造体２１は、筒状織物３１と、比重の小さい軽量土層３２と、圧縮強度の高い高強度層３３とを備えて構成されている。

図９に示す筒状織物３１は、図１１の斜視図に示すような一重筒構造の土木用袋体の長手方向における両端部分を例えば縫製により閉じ合わせることによって形成されている。軽量土層３２は、筒状織物３１の内部に充填材として軽量土が充填されることで形成されている。高強度層３３は、筒状織物３１の内部充填材として軽量土よりも圧縮強度が高い高強度充填材が充填されることで形成されている。軽量土層３２と高強度層３３とは、互いに区画されて積層状態で配置されているとともに、それぞれ筒状織物３１の長手方向に沿って延びるように配置されている。なお、図９では、軽量土層３２および高強度層３３は表れないため点線で示している。

軽量土層３２を形成する軽量土としては、発泡廃ガラス、発泡ビーズ、およびゴムチップのうちの少なくともいずれか、またはこれらのうちの少なくともいずれかと粘土および砂質土のうちの少なくともいずれか一方との混合土、のうちのいずれかを用いることができる。また、軽量土として、エアモルタルまたはエアミルクを用いることもできる。高強度層３３を形成する高強度充填材としては、金属、樹脂、コンクリート材料、セメントミルクおよび土質材料のうちの少なくともいずれかを用いることができる。

図１２乃至図１４は、上述した構成を備える土木構造体２１の作製方法を説明する断面図である。なお、いずれの断面図とも、筒状織物３１の長手方向と平行な断面を示している。土木構造体２１の作製においては、まず、図１１に示す一重筒構造の筒状織物３１の長手方向両端部分を縫製等により閉じ合わせ、さらに、その筒状織物３１に充填材を注入するための注入口３４を例えば筒状織物３１の一端側に設ける（図１２参照）。

筒状織物３１の両端部分を閉じて注入口３４を設けると、この筒状織物３１を水平に載置する。そして、注入口３４から図１２中に矢印（ａ）で示すようにエアミルク等の流動化した状態の軽量土を注入し、筒状織物３１の内部に軽量土３５を充填する。この状態で暫く放置すると、その間に軽量土３５から脱水が生じて図１２中に矢印（ｂ）で示すように軽量土３５中の水分が徐々に筒状織物３１の外へと流出することになる。

図１３は、筒状織物３１の内部に軽量土３５を充填して暫く放置した後の状態を示したものである。この図１３に示すように、軽量土３５から脱水が生じて硬化すると、筒状織物３１の内部においてその上部に空間３６が形成されることになる。この空間３６が形成された状態になると、図１４にて矢印（ｃ）で示すように注入口３４からセメントミルク等の高強度充填材３７を注入し、筒状織物３１の内部の空間３６に高強度充填材３７を充填する。空間３６内に高強度充填材３７を充満させた状態で硬化させると、筒状織物３１の長手方向に亘って図１０に示す軽量土層３２と高強度層３３とが積層状態で配置された土木構造体２１が形成されることになる。

以上説明した土木構造体２１によると、筒状織物３１の内部に、その長手方向に沿って延びるとともに区画されて配置された軽量土層３２と高強度層３３とを形成することができるため、軽量土層３２と高強度層３３との構成比率を適宜設定することで、土木構造体２１の強度と重量とのバランスを容易に調整することができる。このため、十分な強度を確保するとともに作業環境に応じた容易な取り扱いを可能にする土木構造体２１を得ることができる。そして、この土木構造体２１を用いた地盤補強工法を行うことで、地盤補強作業の効率を向上させることができる。また、軽量土層３２よりも高強度層３３により高い圧縮力が作用するように土木構造体２１を配置することを前提として高強度層３３の比率を設定することができ、高強度層３３をより効率よく配置して、必要な強度を確保しつつより土木構造体の軽量化を図ることができる。

また、土木構造体２１によると、発泡廃ガラス、発泡ビーズ、ゴムチップ、またはこれらと粘土や砂質土との混合土といった簡易な材料を単体でもしくは適宜組み合わせて軽量土３５として用いることができるため、軽量土層３３を容易に形成することができる。また、土木構造体２１によると、エアモルタルやエアミルクといった簡易な材料を軽量土３５として用いることもできるため、これらを筒状織物３１に注入することで軽量土層３２を容易に形成することができる。

また、土木構造体２１によると、金属、樹脂、コンクリート材料、セメントミルク、土質材料といった簡易な材料を単体でもしくは適宜組み合わせて高強度充填材３７として用いることができるため、高強度層３３を容易に形成することができる。

次に土木構造体の第２実施形態について説明する。図１５は、第２実施形態の土木構造体２２を示す断面図であり、土木構造体２２における長手方向と垂直な断面を示したものである。この土木構造体２２は、土木用袋体の実施形態における第１実施形態の土木用袋体１を用いて作製することができる。

図１５に示すように、土木構造体２２は、二重筒として形成されている筒状織物であって外筒１１と内筒１２とを有する土木用袋体１と、比重の小さい軽量土層３８と、圧縮強度の高い高強度層３９とを備えて構成されている。そして、筒状織物の外筒１１の内周と内筒１２の外周との間に高強度層３９が形成され、内筒１２の内部に軽量土層３８が形成されている。軽量土層３８および高強度層３９は、土木構造体２２の長手方向に亘って同心円状の二層断面を形成するように設けられている。なお、軽量土層３８を構成する軽量土と、高強度層３９を構成する高強度充填材とについては、第１実施形態の土木構造体２１と同様の軽量土および高強度充填材を用いることができる。

土木構造体２２を作製するときは、土木用袋体１の外筒１１と内筒１２とを別々に準備し、外筒１１に対しては内部に充填材を注入可能な外筒用注入口を取り付け、内筒１２に対しては内部に充填材を注入可能な内筒用注入口を取り付ける。そして、内筒１２の長手方向における両端部分を縫製等によって閉じ合わせてから、内筒用注入口からエアミルク等の軽量土を注入して内筒１２の内部に充満させて硬化させる。内筒１２内の軽量土が硬化すると、この内筒１２を外筒１１の中に入れた状態で、外筒１１の長手方向の両端部分を内筒１２の長手方向の両端部分とともにそれぞれ縫製等によって閉じ合わせる。そして、この外筒１１と内筒１２とを真っ直ぐに吊り下げて、外筒用注入口からセメントミルク等の高強度充填材を注入する。これにより、外筒１１の内周と内筒１２の外周との間の領域に高強度充填材が充填されることになる。高強度充填材が硬化することで、二重筒の内側に軽量土層３８が外側に高強度層３９が同心円状に形成された土木構造体２２が形成されることになる。なお、作製方法は必ずしもこの通りでなくてもよく、両端部分の閉じ合わせタイミングを変更してもよく、吊り下げる工程を経ずに作製してもよい。また、内筒用注入口や外筒用注入口を用いずに作製してもよい。

ここで、土木構造体２２について実際に作製した実施例について説明する。土木用袋体１としては、経糸が２９５ｄｔｅｘ／４×２×３１１本、緯糸が１２２２ｄｔｅｘ／３×５．５本／ｃｍで織成された呼称φ５０ｃｍの筒状織物を外筒とし、経糸が２９５ｄｔｅｘ／６×２×１３０本、緯糸が１８３３ｄｔｅｘ／１×６本／ｃｍで織成された呼称φ２５ｃｍの筒状織物を内筒として用いた二重筒のポリエステル製筒状織物を用いた。そして、軽量土としてエアミルクを用いて軽量土層３８を形成し、高強度充填材としてポルトランドセメントを用いて高強度層３９を形成して土木構造体２２の試験片を作製した。なお、作製後における試験片は、軽量土層３８の直径が３０ｍｍ、高強度層３９の直径（外径）が５５．６ｍｍ、長さ（長手方向の寸法）が４００であった。なお、高強度層３９のポルトランドセメントのＷ／Ｃ％は６０％であり、軽量土層３８のエアミルクは表１に示す配合のものを用いた。

上述した試験片に対して、万能試験機を用いて試験速度５ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離１６８ｍｍで３点曲げ試験を行った。図１６は、この３点曲げ試験結果を示したものであり、曲げ応力−ひずみ曲線を示したものである。なお、点線は土木構造体２２の試験片と外径寸法が同一のポルトランドセメント単体の比較用試験片（袋体は用いられていないもの）の強度レベルを示している。図１６に示すように、土木構造体２２の試験片は、変位に対して急激に応力が増加し、充填材が初期破壊（初期破壊が発生したポイントを図中矢印Ａで示す）を起こした後も応力は増加し続け、応力値２１ＭＰａで荷重点下の引張側で試験片が破断した。ポルトランドセメント単体の強度７ＭＰａと比較すると、３倍の強度を有することがわかった。この結果より、土木構造体２２によると、ポルトランドセメント単体よりも強度を向上させつつ軽量化も図れることが確認された。

以上説明した土木構造体２２によると、第１実施形態の土木構造体２１と同様に、十分な強度を確保するとともに作業環境に応じた容易な取り扱いを可能にする土木構造体を得ることができる。そして、この土木構造体２２によると、二重筒として形成された筒状織物における外筒１１と内筒１２との間に高強度充填材を充填することで高強度層３９を容易に形成することができる。そして、外筒１１と内筒１２との間に高強度層３９を形成するため、土木構造体の外周近傍部分において周方向に亘ってほぼ偏りなく均一に分布した高強度層３９を形成し易い。このため、長手方向と垂直な断面における強度上の偏りがなく、施工時において土木構造体の配置にあたり、その外周面のどの位置でも高い圧縮力が作用する側に向けることができ、取り扱いが容易になる。また、内筒１２の断面積寸法を適宜設定することで土木構造体としての強度と重量とのバランスを容易に調整することができる。

次に土木構造体の第３実施形態について説明する。図１７は、第３実施形態の土木構造体２３を示す断面図であり、土木構造体２３における長手方向と垂直な断面を示したものである。この土木構造体２３は、土木構造体２２と同様に、土木用袋体の実施形態における第１実施形態の土木用袋体１を用いて作製することができる。

図１７に示すように、土木構造体２３は、二重筒として形成されている筒状織物であって外筒１１と内筒１２とを有する土木用袋体１と、比重の小さい軽量土層４０と、圧縮強度の高い高強度層４１とを備えて構成されている。そして、筒状織物の外筒１１の内周と内筒１２の外周との間に高強度層４１が形成され、内筒１２の内部に軽量土層４０が形成されている。土木構造体２３の長手方向と垂直な断面において外筒１１の中心位置と内筒１２の中心位置とが偏心するように、軽量土層４０と高強度層４１とが形成されている。また、軽量土層４０および高強度層４１は、土木構造体２３の長手方向に亘って偏心した状態のままの二層断面を形成するように設けられている。なお、軽量土層４０を構成する軽量土と、高強度層４１を構成する高強度充填材とについては、第１実施形態の土木構造体２１と同様の軽量土および高強度充填材を用いることができる。

図１８は、土木構造体２３を作製する工程を例示した断面図である。まず、二重筒状態の土木用袋体１において、両端部分を縫製等により閉じた内筒１２に対して、図１８（ａ）に示すように、取り付けた内筒用注入口（図示せず）から軽量土４２を注入して内部に充填する。そして、軽量土４２を硬化させた後、外筒１１の両端部分を縫製等により閉じ合わせ、図１８（ｂ）に示すように、取り付けた外筒用注入口（図示せず）から高強度充填材を注入して外筒１１と内筒１２との間に充満させる。このとき、高強度充填材４３よりも軽量土４２の方が比重が小さいため、その比重差によって軽量土４２が充填された内筒１２が高強度充填材４３中で浮き上がることになる（図１８（ｂ）参照）。このまま高強度充填材４３を硬化させることで外筒１１の中心位置と内筒１２の中心位置とが偏心した軽量土層４０と高強度層４１とを有する断面状態の二重筒構造の土木構造体２３が形成されることになる。なお、外筒１１および内筒１２の両端部分を閉じ合わせるタイミング、充填材（４２、４３）の注入の仕方、軽量土４２の硬化タイミングと高強度充填材４３の注入タイミングとの関係などについては、適宜変更して実施することができる。

次に土木構造体の第４実施形態について説明する。図１９は、第４実施形態の土木構造体２４を示す断面図であり、土木構造体２４における長手方向と垂直な断面を示したものである。この土木構造体２４は、第３実施形態の土木構造体２３に対して軽量土層と高強度層との配置が入れ替わったものとして形成されている。

図１９に示すように、土木構造体２４は、二重筒として形成されている筒状織物であって外筒１１と内筒１２とを有する土木用袋体１と、比重の小さい軽量土層４４と、圧縮強度の高い高強度層４５とを備えて構成されている。そして、筒状織物の外筒１１の内周と内筒１２の外周との間に軽量土層４４が形成され、内筒１２の内部に高強度層４５が形成されている。土木構造体２４の長手方向と垂直な断面において外筒１１の中心位置と内筒１２の中心位置とが偏心するように、軽量土層４４と高強度層４５とが形成されている。また、軽量土層４４および高強度層４５は、土木構造体２４の長手方向に亘って偏心した状態のままの二層断面を形成するように設けられている。なお、軽量土層４４を構成する軽量土と、高強度層４５を構成する高強度充填材とについては、第１実施形態の土木構造体２１と同様の軽量土および高強度充填材を用いることができる。

土木構造体２４を作製するときは、例えば、二重筒状態の土木用袋体１を水平に載置した状態で、まず、内筒１２内に高強度充填材を充填して硬化させ、次いで、水平に載置した状態のままで外筒１１と内筒１２との間に軽量土を充填して硬化させることで形成することができる。

この土木構造体２４によると、二重筒として形成された筒状織物における内筒１２の内部に高強度充填材を充填することで、軽量土層４４と区画された状態で、筒状織物の長手方向に延びる高強度層４５を容易に形成することができる。そして、外筒１１の中心位置と内筒１２の中心位置とが偏心していて内筒１１の内部に高強度層４５が形成されているため、軽量土層４４よりも高強度層４５により高い圧縮力が作用するように高強度層４５を配置することを容易に実現できる。これにより、高強度層４５をより効率よく配置できるため、必要な強度を確保しつつより土木構造体の軽量化を図ることができる。また、内筒１２の断面積寸法を適宜設定することで土木構造体としての強度と重量とのバランスを容易に調整することができる。

次に土木構造体の第５実施形態について説明する。図２０は、第５実施形態の土木構造体２５を示す断面図であり、土木構造体２５における長手方向と垂直な断面を示したものである。この土木構造体２５は、土木用袋体の実施形態における第３実施形態の土木用袋体３を用いて作製することができる。

図２０に示すように、土木構造体２５は、その長手方向において一体化された二重筒として形成されている筒状織物であって外筒１４と内筒１５とを有する土木用袋体３と、比重の小さい軽量土層４６と、圧縮強度の高い高強度層４７とを備えて構成されている。そして、筒状織物の外筒１４の内周と内筒１５の外周との間に軽量土層４６が形成され、内筒１５の内部に高強度層４７が形成されている。土木構造体２５の長手方向と垂直な断面において外筒１４の中心位置と内筒１５の中心位置とが偏心するように、軽量土層４６と高強度層４７とが形成されている。また、軽量土層４６および高強度層４７は、土木構造体２５の長手方向に亘って偏心した状態のままの二層断面を形成するように設けられている。なお、軽量土層４６を構成する軽量土と、高強度層４７を構成する高強度充填材とについては、第１実施形態の土木構造体２１と同様の軽量土および高強度充填材を用いることができる。

土木構造体２５を作成するときは、例えば、土木用袋体３を水平に載置した状態で、まず、内筒１５内に高強度充填材を充填して硬化させ、次いで、水平に載置した状態のままで外筒１４と内筒１５との間に軽量土を充填して硬化させることで形成することができる。

この土木構造体２５によると、二重筒として形成された筒状織物における内筒１５の内部に高強度充填材を充填することで高強度層４７を容易に形成することができる。そして、外筒１４の中心位置と内筒１５の中心位置とが偏心していて内筒１５の内部に高強度層４７が形成されているため、軽量土層４６よりも高強度層４７により高い圧縮力が作用するように高強度層４７を配置することを容易に実現できる。これにより、高強度層４７をより効率よく配置できるため、必要な強度を確保しつつより土木構造体の軽量化を図ることができる。また、内筒１５の断面積寸法を適宜設定することで土木構造体としての強度と重量とのバランスを容易に調整することができる。また、外筒１４と内筒１５とが一体化された織物として形成されているため、外筒１４の内部で内筒１５の位置が長手方向においてずれることがなく、安定した断面形状の軽量土層４６と高強度層４７とを容易に形成することができる。

図２１は、土木構造体２５を複数用いて浮島を構築する例を説明する斜視図である。この浮島は、並列配置した土木構造体２５とシート４８とを複数層積層することで構築されている。そして、並列配置された土木構造体２５の斜視断面図である図２２に示すように、外筒１４と内筒１５との間に充填されたエアモルタル等からなる軽量土層４６に対して、内筒１５内に充填されたモルタル等からなる高強度層４７が天井側（上側）に位置するように、各土木構造体２５が配置されている。これにより、軽量土層４６よりも高強度層４７により大きい圧縮力が作用するように各土木構造体２５が配置されることになり、曲げ荷重に対して十分な耐力を発揮することができる。そして、筏状に組み合わされた土木構造体２５における軽量土層４６によって十分な軽量化が図れていることで、水に浮かぶ浮島を構築することができる。このように、土木構造体２５の軽量性と梁としての剛性とを利用することで、浮島の基盤を作製することができる。なお、土木構造体２５と同様に土木構造体２１〜２４を用いて浮島を構築することもできる。

（地盤補強工法の実施形態）
次に、地盤補強工法の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る地盤補強工法は、上述した第１乃至第５実施形態の土木構造体（２１〜２５）のいずれかを単独で若しくは適宜組み合わせて用いた地盤補強工法として実施される。そして、軽量土層よりも高強度層により大きい圧縮力が作用するように土木構造体（２１〜２５）を配置することで行われる。

図２３は、土木構造体２５を用いた地盤補強工法によって軟弱地盤を補強する地盤補強構造の例を説明する斜視図である。補強する軟弱地盤４９上にシート５０を配置し、そのシート５０上に土木構造体２５を格子状に配置することで、図２３に示す地盤補強構造を構築することができる。土木構造体２５としては、例えば、内筒１５の内部には高強度充填材として砂を緻密に充填し、外筒１４と内筒１５との間には軽量土として発泡廃ガラスを充填したものを用いることができる。

この地盤補強構造を恒久的な地盤として形成してその上に道路等を構築することもでき、また、恒久的な地盤としてだけでなく仮設地盤として形成してその上に例えば鉄板等を載置して仮設の道路等を構築することもできる。また、具体的には、例えば、山間部での休耕田を一時的に重機が走行できる仮設道路として使用したり、台風災害等で発生した泥土流出地帯に重機等の機材が設置できる仮設地盤を形成したりすることに利用することができる。なお、土木構造体２５と同様に土木構造体２１〜２４を用いて図２３に示す地盤補強構造を構築することもできる。

図２４は、土木構造体２１を格子状に組み合わせて地盤補強構造を構築する場合を説明する平面図である。まず、軟弱地盤等の上において、筒状織物３１からなる一重筒構造の各土木用袋体を内部が互いに連通する状態で接合して格子状に組み合わせて配置する。そして、複数の土木用袋体のうちの一つに設けられた注入口５１から軽量土を充填して脱水硬化させ、次いで高強度充填材を注入口５１から充填して硬化させることで、土木構造体２１が格子状に組み合わされた状態を形成し、地盤補強構造を構築することができる。なお、図中に点線で示す矢印は土木用袋体中における充填材の流動する経路を示したものである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。

本発明の第１実施形態の土木用袋体を示す斜視図である。図１に示す土木用袋体を作製する工程を説明する斜視図である。図１に示す土木用袋体の断面図である。本発明の第２実施形態の土木用袋体を示す断面図である。図４のV−V線矢視断面図である。本発明の第３実施形態の土木用袋体を示す斜視図である。図６に示す土木用袋体の断面図である。図６に示す土木用袋体を作製する工程を説明する斜視図である。本発明の第１実施形態の土木構造体を示す正面図である。図９に示す土木構造体のX−X線矢視断面図である。図９に示す土木構造体の作製に用いられる筒状織物の斜視図である。図９に示す土木構造体の作製方法を説明する断面図である。図９に示す土木構造体の作製方法を説明する断面図である。図９に示す土木構造体の作製方法を説明する断面図である。本発明の第２実施形態の土木構造体を示す断面図である。図１５に示す土木構造体の試験片に対して３点曲げ試験を行った結果を示す図である。本発明の第３実施形態の土木構造体を示す断面図である。図１７に示す土木構造体を作製する工程を説明する断面図である。本発明の第４実施形態の土木構造体を示す断面図である。本発明の第５実施形態の土木構造体を示す断面図である。図２０に示す土木構造体を用いて形成される浮島を説明する斜視図である。図２１に示す浮島における土木構造体の斜視図である。本発明の実施形態に係る地盤補強工法によって形成される地盤補強構造を説明する斜視図である。図９に示す土木構造体を用いて地盤補強工法を実施する場合を説明する平面図である。

符号の説明

２１土木構造体
３１筒状織物
３２軽量土層
３３高強度層

Claims

筒状織物の内部に充填材が充填されることで形成されている土木構造体であって、
前記筒状織物と、
前記筒状織物の内部に前記充填材として軽量土が充填されることで形成されている軽量土層と、
前記筒状織物の内部に前記充填材として前記軽量土よりも圧縮強度が高い高強度充填材が充填されることで形成されている高強度層と、
を備え、
前記軽量土層と前記高強度層とは、互いに区画されて配置されているとともに、それぞれ前記筒状織物の長手方向に沿って延びるように配置されていることを特徴とする土木構造体。
前記軽量土は、発泡廃ガラス、発泡ビーズ、およびゴムチップのうちの少なくともいずれか、またはこれらのうちの少なくともいずれかと粘土および砂質土のうちの少なくともいずれか一方との混合土、のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の土木構造体。
前記軽量土は、エアモルタルまたはエアミルクであることを特徴とする請求項１に記載の土木構造体。
前記高強度充填材は、金属、樹脂、コンクリート材料、セメントミルクおよび土質材料のうちの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の土木構造体。
前記筒状織物は二重筒として形成されており、当該筒状織物の外筒の内周と内筒の外周との間に前記高強度層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の土木構造体。
前記筒状織物は、二重筒として形成されているとともに、その長手方向と垂直な断面において外筒の中心位置と内筒の中心位置とが偏心するように形成されており、
前記内筒の内部に前記高強度層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の土木構造体。
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の土木構造体を用いた地盤補強工法であって、
前記軽量土層よりも前記高強度層により大きい圧縮力が作用するように前記土木構造体を配置することを特徴とする地盤補強工法。