JP4867044B2 - コラムの置換築造方法 - Google Patents
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Description
(1)固化材を填充しながら同時に原地盤と撹拌混合することにより、地盤中に地盤改良体を築造する工法であるため、改良対象地盤の土質の物性が一定でないことに起因して、改良土の品質は特に一軸圧縮強度のバラツキが大きいという欠点がある。そのため、改良する目標強度をバラツキに相応する分だけ設計強度よりも大きくしなければならず、固化材添加量が増え、不経済であった。
(3)有機質土やピート等の有機質分が多量に含まれている土層やロームや赤ボク黒ボク等の火山灰質粘性土では固化材の硬化不良が発生したりして、目標とする品質を確保出来ないことが多かった。
(4)有機質分が多量に含まれている地盤では、固化材添加量を多く必要とするため、不経済であった。
(5)地盤が複数の土層で構成されている場合は、強度発現が最も低い土層に必要な固化材添加量で全深度範囲に填充するため、他の土層部分には必要以上の量の固化材を添加しなければならず、不経済であった。また、その分だけ建設発生土(残土)量が増え、環境に対する負荷が大きかった。
(7)深層混合処理工法では腐植土や有機質土などのように大量の固化材を添加しても発現強度が小さいことに起因して、同一荷重を支持するのにより広い面積を改良する必要があった。これに伴い、地盤改良に要する改良対象土量が増えるのみならず、基礎のフーチング体積も増えるため、建設コストが増大していた。
(1)地上のミキサーで現地の土砂と固化材を混合するため、現地発生土砂を使用するので、施工対象地盤の土質の物性や土質のバラツキに起因して、改良後の品質はバラツキが大きいという欠点がある。また、現地の土砂と固化材を混合するため、所要の−軸圧縮強度を得るために多量のセメントを必要とし、不経済となる場合がある。
(3)一時的とはいえ、改良すべき箇所の土砂を掘削し除去するため、それまでの上載荷重による応力バランスが崩れて支持地盤が緩む。そのため、掘削底地盤の支持力が低下する。
(4)土砂を除去した底面の処理を丁寧にしないと、構造物からの鉛直荷重が作用したときに場所打ち杭の先端スライムと同様な初期沈下の問題が発生する。
(1)モルタル製造に用いる細骨材の水分管理が必要であり、現実的に品質のバラツキが生ずる。
(2)モルタルは細骨材を含有しているため、モルタルはフロー値が18〜20秒の流動性の高いものを使用せざるを得なく、ブリージングが発生しやすくなるばかりか、モルタルの流動性が高いため、掘削土砂等がモルタル中に落ち込み、モルタル中に土砂等が混入される。
(4)その結果、モルタル柱底面と支持地盤との間にスライム層が形成されるため、スライム処理工程が必要となる。
また、正回転乃至逆回転という表現には、実質的に無回転の場合も含んだ表現であり、実質的に無回転という表現は、回転させてない状態や実質的に回転していないとみなせる非常に低速な回転数で正回転や逆回転する状態も含む表現である。
なお、スネーク式ポンプ(スクリュー式ポンプ)により填充材を該オーガに供給し、該填充材を該オーガ先端部から吐出するようにすると、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーが低いものでも効率良く施工できるので特に好ましい。
ロー値で150〜400mmである填充材である必要がある。
また、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーを、テーブルフロー値で150〜400mm、好ましくは150〜330mmに設定することで、掘削孔内における流動充填性を確保し、また孔壁崩壊を防ぎ、さらに置換範囲上方の土砂が置換されて填充材中に落ち込むことを防ぐことが出来る。
練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーを、テーブルフロー値で150mm〜400mmとするのは、150mm未満では、配管内の抵抗(摩擦力)が大きくなり、施工時に時間がかかりすぎるか、施工不能(吐出不能)になり、400mmを超えると固化体中に土砂が多く混入される可能性が多くなるためである。
なお、テーブルフロー値は、JIS R 5201のセメントの物理試験方法において規定されたフローテーブルの直径300mmの代わりに、この直径300mmのフローテーブルの上に直径500mmの板を固定して測定したテーブルフロー値である。
なお、フライアッシュまたは高炉スラグ粉体の配合比はセメント1重量部に対し、フライアッシュまたは高炉スラグ粉体が3乃至20重量部であり加水混合された状態で前記したテーブルフロー値のコンシステンシーを有する填充材とすることができる。一般に、この場合、セメントと、フライアッシュまたは高炉スラグ粉体の合計重量に対し含水量は30から50%である。置換されたコラムの圧縮強度を高めるためには高炉スラグ粉末を使用することが好ましい。
スパイラル翼が断続スパイラルスクリューであるオーガによれば、砂質地盤や礫質地盤のような崩壊性の地盤では、連続スパイラルスクリューで掘進すると、必要以上に掘削土を排出する可能性があるので、断続スパイラルスクリューオーガを使用することにより、排土量を低下させ、周辺地盛の緩みを少なくすることが出来る。その結果として支持地盤の乱れを少なくすることができる。また、断続スパイラルスクリューの外径は掘削翼径と同一であってもよいが、断続スパイラルスクリューの外径は掘削翼径より小径にすればさらに排土量を低下させることが可能になる。
なお、スパイラルスクリューに縁板が付いているスクリューオーガの場合は、スクリュー部に沿って排出されつつある掘削土がスクリュー端部からこぼれ落ちる可能性が一段と低くなる。
(1)地盤の土質や地盤のバラツキによらず、特にコラムの先端部での置換が確実に行えて、地上のミキサーで混練したときとほぼ同じ品質のコラムの築造ができ、一軸圧縮強度のバラツキの小さい置換コラムの築造ができる。
(2)この発明のコラムの置換築造方法によれば、また従来の工法に使用されていた流動性の高いモルタルに比べると、この発明に使用する填充材は極めて流動性を低くすることができるため、置換範囲上方の土砂が置換されて填充材中に落ち込むことを防ぐことが出来る。その結果、地上のミキサーで混練したときとほぼ同じ品質のコラムの築造ができ、一軸圧縮強度のバラツキの小さい置換コラムの築造ができる。
(3)また、この発明においても、従来の工法に使用されていた流動性の高いモルタルに比べると、この発明に使用する填充材は極めて流動性を低くすることができるため、置換範囲上方の土砂が置換された填充材中に落ち込むことを防ぐことが出来る。その結果所定の置換範囲内を置換しその上方の非置換範囲の土砂を排土せずにそのまま残すことが可能となる。
(4)(2)と同様の理由から、深層混合処理工法によるコラムに比べて品質のバラツキを非常に小さくすることができる。
(5)また、同様の理由から、固化体(コラム)の強度を任意に設定し、それを実現することが容易に出来る。
(6)填充材の配合を調整することにより、任意の強度を発現するようにすることが可能になる。
(7)安価なフライアッシュや高炉スラグ粉体を混和材として填充材に使用した場合は、填充材のコストを下げることが出来る。
(9)この発明によって得られた置換コラムは高い強度のものとすることができるので、従来の地盤改良コラムに比して同一荷重を支持するために少ない面積のコラムで充分となる。そのため、構造物基礎のフーチング体積も小さくなり、フーチングのコンクリート量の低減のみならず、フーチング構築に伴う建設発生土の減少を図ることが可能となり、建設コストを大幅に縮減することができる。
(10)この発明によって得られた置換コラムは以上のような優れた性能を有すると共に、置換コラムに構造物からの鉛直荷重が作用したときの初期沈下量の少ないコラムとすることができる。
図1(c)に示すように、スクリューオーガ1がコラムの予定置換底位置L1の30cm上方の位置に達した後、先端部から土砂や骨材を含まず、かつ練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーがテーブルフロー値で150〜400mmである填充材を吐出しつつ正回転しながら掘進を続ける。
図1(d)に示すように、スクリューオーガ1がコラムの予定置換底位置L1に到達したらスクリューオーガ1先端部から土砂や骨材を含まず、かつ練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーがテーブルフロー値で150〜400mmである填充材を吐出しつつ、図1(e)に示すようにスクリューオーガ1を正回転で引上げる。
このスクリューオーガ1の引き上げに際して、正回転の他に逆回転や実質的に無回転で引き上げることも可能であるが、掘削土が置換コラム中により落ち込まないようにするには、正回転もしくは実質的に無回転で引き上げる方がより好ましい。
図1(f)に示すようにコラムの置換予定上端位置L2に達したら、該填充材の吐出を停止させ、その後、図1(g)に示すようにスクリューオーガ1を逆回転させながら引上げることにより、地盤土が填充材で置換されたコラム2とする。
なお、図1の例では地上側に填充材が存在していない空掘部3を存在させている。
また、填充材の吐出を停止させ、その後、スクリューオーガ1を引上げる際に逆回転させる代わりに正回転させることも可能であるが、正回転よりも逆回転させた方が、空掘部3に掘削土を残置させることができるので好ましい。
使用する填充材は、その硬化後の強度が地盤の地耐力と同等以上あればよく、通常はフライアシュを主原料としてセメントが配合させたものを使用するが、置換コラム中に鋼管や鉄筋篭等の芯材を挿入して複合構造とする場合や高強度とする場合には高炉スラグを主原料としてセメントが配合させたものを使用する。
今回は置換コラムの鉛直載荷試験を実施するので地盤の極限支持力度以上のコラム強度が必要となるため、高強度を発現する高炉スラグを主原料とす填充材を使用した。
これは鉛直載荷試験を実施したときに、支持地盤が破壊に至る前に置換コラムが破壊するのを防ぐためである。具体的な実施配合を表1に示す。なお、使用した高炉スラグ粉体はJIS A6206「コンクリート用小売りスラグ微粉末」に規定される高炉スラグ微粉末4000を使用した。
この実施例では、図2に示した地盤に対し、図1に示した工程で施工を行ったが、施工工程を掘進速度や吐出量と共に下記に示す。なお、築造する置換コラムの先端位置、即ち、コラムの予定置換底位置(以下、所定深度と表記する)はGL−5.2mである。
比較のために、図3(b)に示すように、スパイラルオーガを正回転させながら、所定深度まで掘進し、その位置で填充材を吐出することなしに1分間正回転し、その後にスパイラルオーガの先端から填充材を毎分100リットルの吐出量で吐出しつつスパイラルオーガを正回転させながら毎分0.35mの速度で引き上げ、GL−1mの位置に達したら填充材の吐出を停止してスパイラスオーガを逆回転させながら地上に引き上げる築造方法を示す。
これらの載荷試験結果から得られた置換コラム先端の沈下量と置換コラム頭部に載荷した荷重との関係を図4に示す。
実施例の置換コラムも比較例の置換コラムも、置換コラムの下端においても殆ど土砂の混入は認められず、置換コラムは所期の強度が発揮されていた。
2 置換コラム
3 空掘部
4 亀裂
L1 予定置換底位置
L2 置換予定上端位置
G 原地盤
Claims (2)
- 先端に掘削部を有するスクリューオーガを正回転させながら掘進し、コラムの予定置換底位置の少なくとも10cm程度上方、大きくとも築造する置換コラムの径程度上方の位置に達した後、土砂や骨材を含まずかつ練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーがテーブルフロー値で150〜400mmである填充材を、該スクリューオーガ先端部から吐出しつつ正回転で掘進し、コラムの置換底位置に達した後、該填充材をスクリューオーガ先端部から吐出しつつ該スクリューオーガを正回転乃至逆回転させながら引上げることにより、地盤土が填充材で置換されたコラムとすることを特徴とするコラムの置換築造方法。
- 填充材をスクリューオーガ先端部から吐出しつつ、該オーガを正回転乃至逆回転で引上げ、コラムの置換予定上端位置に達したら、該填充材の吐出を停止させ、その後該オーガを正回転乃至逆回転させながら引上げることを特徴とする請求項1記載のコラムの置換築造方法。
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