JP5206333B2 - 地盤改良体及び地盤改良体の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤改良体及び地盤改良体の構築方法に関し、特に、軟弱地盤に構築された構造物の地中構造部分を耐震補強するのに有効な地盤改良体及び地盤改良体の構築方法に関する。

一般に、軟弱地盤に構築されている構造物の基礎、杭等の地中構造部分を耐震補強する場合、図５に示すように、軟弱地盤２０の軟弱層２１に構造物１０の地中構造部分１１を囲むように固化系の地盤改良体１５を構築し、この地盤改良体１５の下端を軟弱層２１の下方の堅固な支持層２２に根入れさせることにより、構造物１０の地中構造部分１１の周囲の軟弱地盤２０を改良し、構造物１０の地中構造部分１１に耐震補強を施している。

この種の耐震補強方法の一例が特許文献１に記載されている。この耐震補強方法は、構造物が構築されている軟弱地盤の砂層（軟弱層）に攪拌機を貫入させ、セメント系固化材を圧送しながら固化材と砂層の砂等とを攪拌混合することにより、構造物を囲んだ状態で固化系の地盤改良体である固結体を構築し、この固結体の下端を砂層の下方の堅固な粘性層（支持層）に根入れさせることにより、構造物の地中構造部分の周囲の軟弱地盤を改良し、地震時の外力によって構造物が倒壊等するのを防止している。
特開平２−３１１６１３号公報

ところで、上記のような構成の耐震補強方法にあっては、固結体の下端を砂層の下方の粘性層に根入れさせることにより、地震時の外力によって固結体が滑動、転倒等するのを防止しているため、固結体の容積が大きくなる。このため、地盤改良可能な範囲が制限される市街地等に適用することは難しい。また、固結体の内的安定性を確保するために、固結体の容積を大きくとらなければならないため、固結体の構築に時間と手間と費用がかかる。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、固化系の地盤改良体の容積を小さくすることができ、これにより、地盤改良の範囲が制限される市街地等にも適用できるとともに、固化系の地盤改良体の構築に要する時間と手間と費用とを削減することができる地盤改良体及び地盤改良体の構築方法を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明の地盤改良体は、構造物が構築された軟弱層に前記構造物を囲んだ状態で、前記構造物と間隔をおいて下端が支持層に達しないように構築される固化改良体と、該固化改良体の前記構造物側の面又は前記構造物と反対側の面の少なくとも一方に該面と接触するように又は間隔をおいて設けられて、下端が前記軟弱層の下方の支持層に達するように打設された鋼部材とを備えていることを特徴とする。

本発明の地盤改良体によれば、固化改良体の構造物側の面又は構造物と反対側の面の少なくとも一方に該面と接触するように又は間隔をおいて鋼部材が設けられ、この鋼部材は、下端が軟弱層の下方の支持層に達するように打設されているので、地盤改良体の滑動や回転抵抗に対して鋼部材により抵抗することができる。
また、地震時の外力による地盤改良体に発生する内部応力に対して鋼部材により抵抗力を分担することができるので、地震時の地盤改良体の内的安定性を確保することができる。
従って、固化改良体のみによって地盤改良体を構成したものに比べて、固化改良体の容積を小さくすることができるので、地盤改良可能な範囲が制限される市街地等に適用することができる。また、地盤改良体の構築に要する時間と手間と費用を削減することができる。

また、本発明は、構造物が構築された軟弱層に前記構造物を囲んだ状態で、前記構造物と間隔をおいて下端が支持層に達しないように構築される固化改良体と、該固化改良体の内部に、下端が該固化改良体を貫通して前記軟弱層の下方の支持層に達するように打設された鋼部材とを備えていることを特徴とする。

本発明の地盤改良体によれば、固化改良体の内部に鋼部材が打設され、この鋼部材の下端は、固化改良体を貫通して軟弱層の下方の支持層に達しているので、地盤改良体の滑動や回転抵抗に対して鋼部材により抵抗することができる。
従って、固化改良体のみによって地盤改良体を構成したものに比べて、固化改良体の容積を小さくすることができるので、地盤改良可能な範囲が制限される市街地等に適用することができる。また、地盤改良体の構築に要する時間と手間と費用を削減することができる。

さらに、本発明は、前記固化改良体は、前記構造物と間隔をおいて構築されていることを特徴とすることとしてもよい。

また、固化改良体は、構造物と間隔をおいて構築されているので、固化改良体と構造物との間に軟弱層を構成する砂、土等が介在することになる。従って、この砂、土等を緩衝材として機能させることができるので、地震時に構造物と地盤改良体との間に相対的な変動が生じた場合に、その変動を構造物と地盤改良体との間の軟弱層の砂、土等によって緩衝することができる。

さらに、本発明の地盤改良体の構築方法は、構造物が構築された軟弱層に前記構造物を囲んだ状態で固化改良体を、前記構造物と間隔をおいて当該固化改良体の下端が支持層に達しないように構築し、該固化改良体の前記構造物側の面又は前記構造物と反対側の面の少なくとも一方に該面と接触するように又は間隔をおいて鋼部材を打設して、該鋼部材の下端を前記軟弱層の下方の支持層に到達させることを特徴とする。

さらに、本発明の地盤改良体の構築方法は、構造物が構築された軟弱層に前記構造物を囲んだ状態で固化改良体を、前記構造物と間隔をおいて当該固化改良体の下端が支持層に達しないように構築し、該固化改良体の内部に鋼部材を打設して、該鋼部材の下端を該固化改良体を貫通させて前記軟弱層の下方の支持層に到達させることを特徴とする。

以上、説明したように、本発明の地盤改良体及び地盤改良体の構築方法によれば、地盤改良体の滑動や回転抵抗に対して鋼部材により抵抗することができる。また、地震時の外力による地盤改良体に発生する内部応力に対して各鋼部材により抵抗力を分担することができるので、地震時の地盤改良体の内的安定性を確保することができる。
従って、固化改良体のみによって地盤改良体を構成したものに比べて、固化改良体の容積を小さくすることができるので、地盤改良の範囲が制限される市街地等にも適用することができる。また、固化改良体の容積を小さくすることができるので、地盤改良体の構築に要する時間と手間と費用を削減することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２には、本発明による地盤改良体の第１の実施の形態が示されている。図１は地盤改良体の断面図、図２は地盤改良体の平面図である。

すなわち、本実施の形態の地盤改良体１は、堅固な支持層２２の上部に軟弱な軟弱層２１（例えば、液状化層）が積層された軟弱地盤２０に地盤改良を施し、軟弱地盤２０に構築されている既設の構造物１０を耐震補強するのに有効なものであって、軟弱地盤２０に構築されている既設の構造物１０の地中構造部分１１を囲むように設けられる固化改良体２と、固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４に、その面３、４と接触するようにそれぞれ設けられる鋼部材５とを備えている。

固化改良体２は、ＪＳＧ工法（Ｊｕｍｂｏ−Ｊｅｔ−Ｓｐｅｃｉａｌ Ｇｒｏｕｔ Ｍｅｔｈｏｄ）、ＣＪＧ工法（Ｃｏｌｕｍｎ Ｊｅｔ−Ｇｒｏｕｔ Ｍｅｔｈｏｄ）等の各種の工法によって構築される。

例えば、ＪＳＧ工法による場合には、ＪＳＧ装置を軟弱地盤２０の対象箇所に設置し、ＪＳＧ装置の二重管ロッドを回転させて、二重管ロッドの先端からセメントミルク等の硬化材と圧縮空気とを高圧で噴射しながら、二重管ロッドを軟弱地盤２０の軟弱層２１に所定の深度まで挿入することにより、軟弱層２１の砂、土等と硬化材とが混合されて固化され、所定の厚さ、深度の固化改良体２が構築される。

固化改良体２は、軟弱地盤２０に構築されている構造物１０の地中構造部分１１の形状に応じた形状に構築される。本実施の形態においては、構造物１０の地中構造部分１１は、平面視四角形状の基礎１２と、基礎１２を支持する下端が支持層２２に根入れされた複数の杭１３とから構成されているので、この地中構造部分１１の周囲を囲むように、地中構造部分１１の外側に所定の間隔をおいて固化改良体２が角環状に構築されている。

固化改良体２は、下端が支持層２２まで達しないように、構造物１０の地中構造部分１１の外側に所定の間隔をおいて、かつ地中構造部分１１の全周を囲むように、所定の厚さ、深度で構築され、この固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４にそれぞれ鋼部材５が打設されている。

鋼部材５は、Ｕ形、直線形等の鋼矢板、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼等の形鋼、鋼管等の構造用鋼材から構成されるものであって、固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４に接触するように、固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４にそれぞれ打設されている。

この場合、固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４の全体を覆うように、複数の鋼部材５が固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４に全周に亘って連続して打設されている。また、各鋼部材５は、下端が軟弱層２１を貫通して軟弱層２１の下方の支持層２２に根入れされるように、固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４に打設されている。

これにより、地震時の外力による地盤改良体１に発生する内部応力に対して各鋼部材５により抵抗力を分担することができるので、地震時の地盤改良体１の内的安定性を確保することができる。また、各鋼部材５が地盤改良体１を貫通して支持層２２に根入れ（貫入）されていることにより、地震時に地盤改良体１が滑動したり転倒したりするのを防止できる。
従って、地震時に地盤改良体１の崩壊（内的安定性の喪失）や、滑動・転倒により構造物１０が倒壊等するのを防止できる。

固化改良体２及び鋼部材５は、先にＪＳＧ工法等により固化改良体２を構築し、その後に、固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４に各種の圧入機により鋼部材５を打設してもよいし、あるいは、先に構造物１０の地中構造部分１１の外側に各種の圧入機により鋼部材５を二重に打設し、その後に、内側の鋼部材５と外側の鋼部材５との間にＪＳＧ工法等により固化改良体２を構築するように構成してもよい。

上記のように構成した本実施の形態による地盤改良体１にあっては、固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４に鋼部材５を打設して、鋼部材５の下端を軟弱層２１の下方の支持層２２に根入れさせているので、固化改良体２の滑動や回転抵抗に対して鋼部材５により抵抗することができる。

従って、固化改良体２の深度、及び容積を小さくしても、固化改良体のみによって地盤改良体を構成した従来のものと同程度の強度が得られるので、地盤改良の範囲が制限される市街地等にも適用することができる。
また、固化改良体２の深度、容積を小さくすることができるので、地盤改良体１の構築に要する時間と手間と費用を削減することができる。

さらに、地盤改良体１を構造物１０の地中構造部分１１の外側に間隔をおいて設けているので、この間隔内に介在している軟弱層２１の砂、土等を緩衝材として機能させることができる。従って、地震時に構造物１０の地中構造部分１１と地盤改良体１との間に相対的な変動が生じた場合に、その変動を間隔内に介在している軟弱層１２の砂や土等によって緩衝させることができる。

さらに、鋼部材５に鋼矢板を用い、鋼矢板によって構造物１０の地中構造部分１１の全周を囲んだ場合には、地盤改良体１の内的安定性を鋼矢板からなる鋼部材５によって有効に確保することができる。

なお、前記の説明においては、固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４に接触した状態で鋼部材５を打設したが、固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４に間隔をおいて鋼部材５を打設してもよい。

また、前記の説明においては、固化改良体２の構造物側の面３及び構造物と反対側の面４の両方に鋼部材５を打設したが、固化改良体２の構造物側の面３又は構造物と反対側の面４の何れか一方に鋼部材５を打設してもよい。

図３及び図４には、本発明による地盤改良体１の第２の実施の形態が示されている。この地盤改良体１は、固化改良体２の内部に鋼部材５を打設し、この鋼部材５の下端を固化改良体２を貫通させて軟弱層２１の下方の支持層２２に根入れさせたものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様である。

そして、本実施の形態による地盤改良体１にあっても、固化改良体２の内部に鋼部材５を打設して、鋼部材５の下端を軟弱層２１の下方の支持層２２に根入れさせているので、固化改良体２の滑動や回転抵抗に対して鋼部材５により抵抗することができる。

従って、固化改良体２の深度、及び容積を小さくしても、固化改良体のみによって地盤改良体を構成した従来のものと同程度の強度が得られるので、地盤改良の範囲が制限される市街地等にも適用することができる。
また、固化改良体２の深度、容積を小さくすることができるので、地盤改良体１の構築に要する時間と手間と費用を削減することができる。

さらに、地盤改良体１を構造物１０の地中構造部分１１の外側に間隔をおいて設けているので、この間隔内に介在している軟弱層２１の砂、土等を緩衝材として機能させることができる。従って、地震時に構造物１０の地中構造部分１１と地盤改良体１との間に相対的な変動が生じた場合に、その変動を間隔内に介在している軟弱層１２の砂や土等によって緩衝させることができる。

本発明による地盤改良体の第１の実施の形態を示した断面図である。 図１の平面図である。 本発明による地盤改良体の第２の実施の形態を示した断面図である。 図３の平面図である。 従来の地盤改良体の一例を示した断面図である。

符号の説明

１、１５ 地盤改良体
２ 固化改良体
３ 構造物側の面
４ 構造物と反対側の面
５ 鋼部材
１０ 構造物
１１ 地中構造部分
１２ 基礎
１３ 杭
２０ 軟弱地盤
２１ 軟弱層
２２ 支持層

Claims (4)

1. 構造物が構築された軟弱層に前記構造物を囲んだ状態で、前記構造物と間隔をおいて下端が支持層に達しないように構築される固化改良体と、該固化改良体の前記構造物側の面又は前記構造物と反対側の面の少なくとも一方に該面と接触するように又は間隔をおいて設けられて、下端が前記軟弱層の下方の支持層に達するように打設された鋼部材とを備えていることを特徴とする地盤改良体。
2. 構造物が構築された軟弱層に前記構造物を囲んだ状態で、前記構造物と間隔をおいて下端が支持層に達しないように構築される固化改良体と、該固化改良体の内部に、下端が該固化改良体を貫通して前記軟弱層の下方の支持層に達するように打設された鋼部材とを備えていることを特徴とする地盤改良体。
3. 構造物が構築された軟弱層に前記構造物を囲んだ状態で固化改良体を、前記構造物と間隔をおいて当該固化改良体の下端が支持層に達しないように構築し、該固化改良体の前記構造物側の面又は前記構造物と反対側の面の少なくとも一方に該面と接触するように又は間隔をおいて鋼部材を打設して、該鋼部材の下端を前記軟弱層の下方の支持層に到達させることを特徴とする地盤改良体の構築方法。
4. 構造物が構築された軟弱層に前記構造物を囲んだ状態で固化改良体を、前記構造物と間隔をおいて当該固化改良体の下端が支持層に達しないように構築し、該固化改良体の内部に鋼部材を打設して、該鋼部材の下端を該固化改良体を貫通させて前記軟弱層の下方の支持層に到達させることを特徴とする地盤改良体の構築方法。

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