JP6216477B1 - 地盤改良工法および円柱状改良体 - Google Patents

Abstract

【課題】 掘削土と結合材との固化混合物からなる円柱状改良体の内部に、結合材のみからなる芯体を形成する地盤改良工法において、掘削孔の底部から結合材が土壌中に流出するのを防ぎ、芯体を均整な形状に形成して、安定した支持力を得る。【解決手段】 掘削孔４０内に結合材を注入し、掘削土と結合材とを攪拌混合して未固化の混合物５を生成した後、掘削孔４０の軸心部分に結合材を追加的に注入し、未固化の混合物５の内部に結合材のみからなる未固化の芯部６を柱状に形成して、それらを固化させることにより、固化混合物５０からなる円柱状改良体の内部に結合材のみからなる芯体６０を形成するに際し、掘削孔４０の最底部に届かない位置に芯底蓋材３を配置して、芯底蓋材３よりも上方に未固化の芯部６を形成するための結合材を注入することで、芯体６０を掘削孔４０の最底部４１よりも上方に離隔させて均整に形成する。【選択図】 図４

Description

本発明は、地盤に縦孔を掘削しながら掘削土中に結合材を注入して攪拌混合することで円柱状改良体を構築する地盤改良工法、および前記工法によって構築される円柱状改良体に関する。

軟弱な地盤に建物を建築するに際して、縦孔を掘削しながら掘削土中にセメントミルク等の結合材（固化材）を注入し、掘削土と結合材とを攪拌混合して柱状に固化させることにより、地盤中に「杭」と称される円柱状改良体を構築して地盤の支持力を高める地盤改良工法が公知である（例えば、特許文献１等）。

この地盤改良工法では、ベースマシンに搭載されたオーガー装置によって回転駆動されるロッドの先端部に「ヘッド」あるいは「ビット」等とも称される掘削攪拌装置を取り付けて、縦孔の掘削、および掘削土と結合材との攪拌混合を行う。掘削攪拌装置としては、ロッドに連結される本体軸部と、本体軸部の先端近傍から本体軸部の径外方向に張り出すように設けられた掘削翼と、本体軸部における掘削翼よりも上方に設けられた攪拌翼と、掘削翼と攪拌翼との間で本体軸部に対して相対回転可能に設けられた共回り防止翼とを備え、掘削翼の下端面に突設された複数個の掘削刃によって地盤を掘削しつつ、本体軸部の先端部近傍に設けられた結合材噴射口（ノズル）から掘削土中に結合材を吐出し、攪拌翼によって掘削土と結合材とを攪拌混合するように構成されたものが一般的に用いられる。

かかる地盤改良工法に関しては、例えば地盤の土壌が有機質土であるため、攪拌土の固化強度が必要なレベルに達しないとか、敷地が狭小で小型のベースマシンしか導入できないため、小径の円柱状改良体しか構築できない、あるいはベースマシンの攪拌能力が低くて攪拌土が不均質に固化し、十分な支持力を発揮しない、といった問題が生じることがある。そのような場合、攪拌土の内部に筒状鋼材等からなる補強材を打ち込んで支持強度を高める工法が採用されることもある（例えば、特許文献２等）。

しかし、その種の補強材を併用する工法では、補強材を用意して現場に搬入するための手間やコスト等により、施工性が低下する。そこで、特許文献３には、鋼材等からなる補強材を併用しなくても円柱状改良体の支持強度を高めることができる工法として、円柱状改良体の内部に結合材のみからなる芯体を形成する工法が提案されている。

特許文献３に開示された地盤改良工法の概要を図９〜図１０に示す。図９は該工法に使用する掘削攪拌装置の構成例として該文献に記載された形態を示している。

該工法に使用される掘削攪拌装置は、ロッド９１に連結される掘削ヘッド（本体軸部）９２の先端に結合材注入手段を構成するノズル９３が設けられている。ノズル９３の上方から掘削ヘッド９２の径外方向に二枚の掘削羽根（掘削翼）９４が張り出して、その下面には複数の掘削歯９４１が設けられている。ノズル９３には、図示しない混合プラントからロッド９１の内部の流路９１０を通って、結合材であるセメントミルク（またはセメント系固化剤溶液）が供給され、ノズル９３の下端面に開口する吐出口（符号なし）から結合材が下向きに吐出される。吐出口には、下向きに突出する三角板状のビット９３１が取り付けられ、ビット９３１の中央には、吐出口を塞がないようにするための半円形の切欠部９３２が形成されている。

掘削ヘッド９２における掘削羽根９４よりもやや上方には、振れ止めブレード（共回り防止翼）９５が設けられている。振れ止めブレード９５は、掘削ヘッド９２の径外方向に張り出し、その長さは掘削羽根９４よりもやや長くなるように形成されていて、掘削ヘッド９２の軸回りに回転可能に、かつ掘削ヘッド９２の長さ方向には移動しないように取り付けられている。

振れ止めブレード９５の上方には、攪拌手段を構成する攪拌部材（攪拌翼）９６が、上下方向にほぼ一定の間隔で三段に設けられている。攪拌部材９６の各段は、ロッド９１の径外方向に張り出す二枚の翼部材で構成され、上下に隣り合う攪拌部材９６はロッド９１の軸回りに互いに９０°ずれるように配置されている。

図１０は、特許文献３に開示された地盤改良工法の実施形態として該文献に記載された工程を示している。該工法は、例えば以下のような工程で施工される。
（１）掘削ヘッド９２を地盤改良を行う軟弱な地盤４上に設置し、図１０（ａ）に示すように、ロッド９１を回転させながら掘削ヘッド９２を下降させ、掘削羽根９４で地盤４の掘削を開始する。
（２）さらに、掘削ヘッド９２による掘削を進める。このとき、掘削羽根９４で掘削される掘削孔４０の内径よりも長い振れ止めブレード９５は、その先端部を掘削孔４０の孔壁に食い込ませることで、自身は回転せずに掘削孔４０の深部へ移動しながら、ロッド９１の回転の振れ止めとして機能する。
（３）掘削孔４０の形成に伴って、その内部に掘削土が残っていく。これと並行して、結合材であるセメントミルクがノズル９３から掘削孔４０内に注入され、掘削土と混じり合う。注入されたセメントミルクは、掘削羽根９４および攪拌部材９６の回転によって掘削土と攪拌混合され、未固化の混合物５がつくられていく。そして、図１０（ｂ）に示すように、掘削孔４０が所定の深さまで達したところで、掘削ヘッド９２の下降を停止する。
（４）未固化の混合物５の深部において、掘削ヘッド９２を回転させながら小さく上下動させ、混合物５の深部を攪拌混合する。次いで、掘削ヘッド９２を徐々に上昇させながら混合物５をさらに攪拌した後、図１０（ｃ）に示すように、掘削ヘッド９２を、先端の一部を残して混合物５から抜き取る。なお、セメントミルクの注入および攪拌は、掘削ヘッド９２の下降時ではなく上昇時に行うこともできる。
（５）再び、掘削ヘッド９２で未固化の混合物５を攪拌混合しながら掘削ヘッド９２を下降させ、図１０（ｄ）に示すように、掘削ヘッド９２を掘削孔４０の内底部（符号なし）に位置させる。
（６）掘削孔４０の内底部から、掘削ヘッド９２および攪拌部材９６を回転させずに上昇させつつ、ノズル９３から未固化の混合物５の中心にセメントミルクを注入する。これにより、図１０（ｅ）に示すように、混合物５の中心にセメントミルクのみが充填された未固化の芯部６が徐々に柱状に形成されていく。未固化の芯部６の太さと高さは、ノズル９３の上昇速度を調節したり、セメントミルクの注入量を調節したりして、適宜設定する。
（７）掘削孔４０の内部の未固化の混合物５および未固化の芯部６を、所定の養生期間を経て固化させる。こうして、図１０（ｆ）に示すように、地盤４の内部に所定の深さに柱状に固化して形成された固化混合物５ａと、固化混合物５ａの中心に固化して形成された芯体６ａとからなる円柱状改良体が構築される。

このような工程で、円柱状改良体の軸心部分に結合材のみを材料とする柱状の芯体６aを形成することにより、地盤の土質に関係なく、円柱状改良体の支持強度を高めることができる。また、攪拌能力が低い装置を使用する等の事情により、混合土に未固化部分が生じたとしても、固化した芯体６aによって大きな支持強度を得ることができる。

特開平１０−２０４８７６号公報 特開２００１−３３６１４４号公報 特許第５７０７５２９号公報

本発明者らが特許文献３に開示された地盤改良工法を試験的に実施して、円柱状改良体の構築状態等を検証したところ、透水性が高い地盤では、図１１に示すように、掘削孔４０の底部から結合材が土壌中に流出してしまうことで、芯体６aの下端部分の形状が不均整になったり、養生期間中に芯体６aの天端が沈降してしまったりする、という問題を見出した。

また、特許文献３に開示された地盤改良工法では、円柱状改良体の底部が硬い地盤や岩盤、あるいは擁壁の底版等の地中工作物に着底する場合、芯体６aと、その周囲の固化混合物５aとの底部の深さが異なることによって、支持力が不安定になることも指摘された。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、円柱状改良体の中心部分に結合材のみからなる芯体を形成する地盤改良工法において、掘削孔の底部から結合材が土壌中に流出するのを防ぎ、芯体を均整な形状に形成して、安定した荷重支持力を得ることを解決課題とする。

前述の目的を達成するため、本発明の地盤改良工法は、結合材注入手段を有する掘削攪拌装置を用いて地盤に円柱状の掘削孔を形成しつつ、前記掘削孔内に結合材を注入し、前記掘削孔内の掘削土と前記結合材とを攪拌混合して未固化の混合物を生成した後、前記結合材注入手段によって前記掘削孔の軸心部分に結合材を追加的に注入し、前記未固化の混合物の内部に前記結合材のみからなる未固化の芯部を柱状に形成して、前記未固化の混合物および前記未固化の芯部を固化させることにより、固化混合物からなる円柱状改良体の内部に結合材のみからなる芯体を形成する地盤改良工法において、前記未固化の芯部を形成するための結合材を注入するに際し、前記掘削孔の最底部に届かない位置に芯底蓋材を配置して、前記芯底蓋材よりも上方に前記未固化の芯部を形成するための結合材を注入する、との構成を採用する。

この構成によれば、透水性の高い地盤においても、未固化の混合物の内部に追加的に注入された結合材が掘削孔の底部から土壌中に拡散、流出してしまうことを防いで、結合材のみからなる芯体を均整な形状に形成することができる。

この発明においては、前記芯底蓋材が、前記結合材注入手段の下端に開口する結合材噴射口に係合させた状態で、前記結合材注入手段の下降とともに前記未固化の混合物の内部に送り込まれ、前記結合材注入手段を上昇させることにより、前記芯底蓋材が前記未固化の芯部の下端位置に残置される、ように構成することができる。このような工法を採用すれば、芯底蓋材を、芯体の下端位置に、容易に、かつ精度良く配置することができる。

さらに、本発明の地盤改良工法は、前記結合材注入手段の下端またはその近傍に、前記結合材注入手段の径外方向に突出する突出部を設けておき、前記結合材注入手段の下端に開口する結合材噴射口から前記掘削孔の軸心部分に結合材を注入しつつ、前記結合材注入手段を回転させながら上昇させることにより、前記芯体の外周面に螺旋状の突条を形成する、との構成を採用する。この構成によれば、芯体と、その周囲を包囲する固化混合物との付着性が高まって、優れた耐力が得られる。

また、本発明の円柱状改良体は、地盤に掘削された掘削孔内の掘削土と、前記掘削土中に注入された結合材とからなる固化混合物の内部に、結合材のみからなる芯体が柱状に形成された円柱状改良体であって、前記芯体は、その下端が前記掘削孔の最底部よりも上方に離隔するように形成されるとともに、前記芯体の下端と前記固化混合物との境界部分に芯底蓋材が埋設された、ものとして特徴づけられる。このように構成された円柱状改良体は、結合材のみからなる芯体が底部から突出せず均整な形状に形成されるので、安定した支持力が得られる。

さらに、本発明の円柱状改良体は、芯体の外周面に螺旋状の突条が形成された、ものとして特徴づけられる。この構成を採用することで、芯体と、その周囲を包囲する固化混合物との付着性が高まって、優れた耐力が得られる。

本発明の地盤改良工法によれば、円柱状改良体の内部に、結合材のみからなる芯体が、円柱状改良体の最底部よりも下方へ突出しないように形成されるので、芯体の形状が均整化されて、円柱状改良体全体の強度が増大し、その結果、従来よりも大きく、かつ安定した荷重支持力が得られることとなる。

同様に、本発明の円柱状改良体は、結合材のみからなる芯体が、最底部よりも下方へ突出しないようにして均整な形状に形成されることで、全体の強度が増大し、その結果、従来よりも大きく、かつ安定した荷重支持力を発揮するものとなる。

本発明に係る地盤改良工法を実施するための施工機械等の全体的な構成例を模式的に示す図である。 本発明に係る地盤改良工法に用いられる掘削攪拌装置の構成例を示す図である。 本発明に係る地盤改良工法に用いられる掘削攪拌装置の構成例を示す図である。 本発明に係る地盤改良工法を実施する際の工程例を説明する図である。 図４の工程例における掘削攪拌装置の上下動を概略的に示した説明図である。 本発明に係る地盤改良工法によって構築される円柱状改良体の芯体の形状を説明する図である。 本発明の他の実施の形態に係る工程例を説明する図である。 図７の工程例における掘削攪拌装置の上下動を概略的に示した説明図である。 特許文献３に開示された地盤改良工法に用いられる掘削攪拌装置の構成を示す図である。 特許文献３に開示された地盤改良工法を実施する際の工程例を説明する図である。 特許文献３に開示された地盤改良工法の問題点を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明に係る地盤改良工法を実施するための施工機械等の全体的な構成例を模式的に示す。本発明の地盤改良工法の実施に際しては、掘削攪拌装置１を動かすベースマシン１０、施工個所の整地や排土の積み込み等の補助作業を行うバックホー１４、水を貯留するタンク１５、タンク１５内の水とセメント（粉体）１６とブリージング防止用の混和剤（ベントナイト）等とを混錬してスラリー状の結合材を生成する混合プラント１７、混合プラント１７内で生成された結合材を掘削攪拌装置１に送る圧送ポンプ１８、混合プラント１７や圧送ポンプ１８等に電力を供給する発電機１９、等が用いられる。ベースマシン１０は、例えばクローラ式地盤改良機であり、鉛直方向に立設されたリーダー１１と、リーダー１１に昇降可能に装着されたオーガー装置（駆動源）１２と、オーガー装置１２によって回転駆動されるロッド１３とを備え、ロッド１３の下端に掘削攪拌装置１が着脱自在に取り付けられてロッド１３と一体に回転および昇降する。

図２〜図３は、本発明に係る地盤改良工法を実施する際に用いられる掘削攪拌装置１の概略的な構成例を示す。

掘削攪拌装置１は、前記従来のものとおおむね同様に、ロッド１３に連結される本体軸部２２と、本体軸部２２の下端近傍から本体軸部２２の径外方向に張り出すように設けられた掘削翼２４と、本体軸部２２における掘削翼２４よりも上方に設けられた攪拌翼２６と、掘削翼２４と攪拌翼２６との間で本体軸部２２に対して相対回転可能に設けられた共回り防止翼２５とを備え、掘削翼２４の下面に突設された複数個の掘削刃２４１によって地盤を掘削するように構成される。例示の形態では、攪拌翼２６が、共回り防止翼２５の下方に一段と、上方に二段との計三段設けられているが、本発明においては、掘削翼２４、掘削刃２４１、共回り防止翼２５、攪拌翼２６等の枚数や配置、詳細な形状等は、特に限定しない。

掘削攪拌装置１の先端近傍には、結合材噴射口２２１が、横向きに開口するようにして設けられる。そして、混合プラント１７からロッド１３内部の流路１３０および本体軸部２２内部の流路２２０を通って供給される結合材が、この結合材噴射口２２１から掘削土中に吐出され、掘削翼２４および攪拌翼２６の回転によって掘削土と混合される。なお、この結合材噴射口２２１に関しては、結合材を下向き吐出する構造であっても構わない。

そして、本発明においては、図３に示すように、工程の後半で本体軸部２２から掘削翼２４が取り外され、そこに延長ノズル２７が継ぎ足される。そのため、結合材噴射口２２１を含めた掘削翼２４の基部近傍が、本体軸部２２から分割されるように構成されている。

延長ノズル２７は、内部に結合材の流路２７０を有する略円筒状の部材で、その上端が本体軸部２２の結合材噴射口２２１に連結されることで、実質的に、結合材噴射口の位置を下方に移動させる作用をなす。例示した延長ノズル２７の長さは、掘削翼２４の回転直径と同程度か、それよりもやや長い程度である。延長ノズル２７の上端には、細径の嵌入部２７２が形成され、この嵌入部２７２が本体軸部２２の結合材噴射口２２１に嵌入されて連結される。

延長ノズル２７の先端は下向きに開口しており、その開口が、延長ノズル２７を継ぎ足した場合の新たな結合材噴射口２７１となる。その開口の内側には、例えばゴム材等からなる開閉式の蓋２８が、結合材の送出圧力によって下向きに開くように取り付けられる。なお、本発明では、ロッド１３、本体軸部２２、延長ノズル２７等の内部に設けられて互いに連通する結合材の流路１３０、２２０、２７０と、該流路の下端に開口する結合材噴射口２２１または２７１とによって結合材注入手段が構成されるものとする。

また、延長ノズル２７の外周面の下端またはその近傍には、１個所の突出部２７３が、延長ノズル２７の径外方向に突き出すようにして設けられている。

本発明においては、延長ノズル２７の下端に、結合材噴射口２７１を塞ぐようにして芯底蓋材３が取り付けられる。芯底蓋材３は、鋼材、硬質の合成樹脂、あるいはコンクリート等によって形成された平面視略円形の部材である。この芯底蓋材３は、延長ノズル２７を掘削孔内に下降させる際、下向きに開口する結合材噴射口２７１に掘削土等が詰まって結合材が円滑に吐出されなくなるのを防ぐ作用をなす。

例示形態に係る芯底蓋材３は鋼製で、緩傾斜の逆円錐状に形成された底面部３１と、底面部３１の周縁から立ち上がる短円筒状の周側部３２と、周側部３２の上縁から径外方向に張り出す鍔部３３とを有している。周側部３２および鍔部３３には、平面中心を挟んで対向する位置に２個所の係合凹部３４が切り欠かれている。これらの係合凹部３４には、延長ノズル２７の下端に突設された２個所の係合凸部２７４が係合して、芯底蓋材３が延長ノズル２７と一体的に回転するように保持される。また、結合材噴射口２７１を囲むようにして係合凸部２７４よりもやや内側に突設された６個の係止爪２７５が、芯底蓋材３の周側部３２の内周面に係止することで、芯底蓋材３の横ずれを防止する作用をなす。

図４は、前記掘削攪拌装置１を用いて本発明に係る地盤改良工法を実施する際の工程例をステップＳ１からステップＳ６への順で示す図である。また、図５は、該工程例における掘削攪拌装置１の上下動を概略的に示した説明図である。例示の工程は、以下のようにして施工される。

［Ｓ１］まず、地盤改良を行う地盤上にベースマシン１０を移動して、掘削攪拌装置１を所定の位置に据え付け、ロッド１３の姿勢を垂直に調整した後、ロッド１３を回転させながら掘削攪拌装置１を下降させ、掘削翼２４で地盤の掘削を開始する。

［Ｓ２］掘削孔４０の形成に伴って、その内部に掘削土が残っていく。これと並行して、混合プラント１７に接続された圧送ポンプ１８を作動させ、セメントミルク等の結合材を掘削孔４０内に注入する。結合材は、掘削攪拌装置１の本体軸部２２に形成された結合材噴射口２２１から掘削孔４０内へ横向きに吐出され、掘削翼２４および攪拌翼２６の回転によって掘削土と攪拌混合される。このとき、掘削翼２４よりも若干長い共回り防止翼２５は、その先端部を掘削孔４０の孔壁に食い込ませることで、自身は回転せずに掘削孔４０の深部へ移動しながら、ロッド１３の回転の振れ止めとして機能するとともに、掘削土および結合材が共回り回転しようとするのに抵抗して、それらの混合を助ける。こうして、掘削孔４０内に未固化の混合物５を略均一に生成してゆき、掘削孔４０が所定の深さまで達したところで、掘削攪拌装置１の下降を停止する。その掘削孔４０の最底部４１近傍では、掘削攪拌装置１を回転させながら小さく上下動させて、混合物５の先端処理を行う。

［Ｓ３］次いで、ロッド１３を回転させながら、掘削攪拌装置１を徐々に上昇させる。なお、結合材の注入および攪拌は、掘削攪拌装置１の上昇時に行うこともできる。そして、掘削攪拌装置１を一旦、未固化の混合物５から完全に引き上げ、本体軸部２２から掘削翼２４を外して、延長ノズル２７に付け替える。さらに、延長ノズル２７の下端には、芯底蓋材３を係合させる。このとき、必要に応じ、磁石等の仮止め手段を用いて、芯底蓋材３を延長ノズル２７に仮止めしておいてもよい。

［Ｓ４］掘削攪拌装置１を再び掘削孔４０内に入れ、ロッド１３を回転させながら下降させる。延長ノズル２７の下端に係合された芯底蓋材３は、延長ノズル２７と一体に回転しながら未固化の混合物５の内部へと押し込まれていく。そして、延長ノズル２７の下端が掘削孔４０の最底部４１よりもやや高い位置に達したところで、掘削攪拌装置１の下降を停止する。

［Ｓ５］前記停止位置にて結合材の送出を再開し、延長ノズル２７の下端の結合材噴射口２７１から未固化の混合物５の中心へ結合材を下向きに注入しながら、ロッド１３を回転させて、掘削攪拌装置１を徐々に上昇させる。追加的に注入された結合材によって、未固化の混合物５の中心に、結合材のみからなる未固化の芯部６が徐々に形成されていく。延長ノズル２７の上昇速度と結合材の注入量とをバランス良く調節することで、未固化の芯部６を均整な柱状に形成することができる。延長ノズル２７の下端に係合されていた芯底蓋材３は、結合材の吐出を開始したときに延長ノズル２７から外れて、その位置に取り残され、芯部６に注入される結合材を受け止めて、結合材が未固化の混合物５や土壌中に拡散、流出するのを防ぐ作用をなす。また、掘削攪拌装置１を上昇させる際に掘削翼２４および攪拌翼２６を回転させていても、それらの回転位置と延長ノズル２７の下端との間に高さの差を設けたことで、延長ノズル２７から吐出される結合材が攪拌の影響を受けにくくなって、芯部６の形状が保持されやすくなる。

［Ｓ６］掘削攪拌装置１を引き上げた後、未固化の混合物５および未固化の芯部６を、所定の養生期間を経て固化させる。こうして、掘削孔４０の最底部４１まで柱状に形成された固化混合物５０と、固化混合物５０の中心に、掘削孔４０の最底部４１からは離隔して形成された結合材のみからなる柱状の芯体６０と、を具備する二重構造の円柱状改良体が構築される。

このようにして構築された円柱状改良体は、結合材のみからなる芯体６０が、最底部４１よりも下方へ突出しないように形成されるので、芯体６０の形状が均整化されて、円柱状改良体全体としての強度が増大する。したがって、全体の外径や長さが従来と同等でも、より大きくて安定した荷重支持力が得られることとなる。

図６は、前述のようにして構築される円柱状改良体の芯体６０の形状を示している。

前述した工程Ｓ５において、延長ノズル２７の下端の結合材噴射口２７１から未固化の混合物５の中心へ結合材を下向きに注入するとともに、延長ノズル２７を回転させながら上昇させると、延長ノズル２７の下端近傍に設けられた突出部２７３が未固化の混合物５を螺旋状に抉って、その軌跡に結合材が入り込む。そのようにして注入された結合材が硬化すると、図示のように、結合材のみからなる芯体６０の外周面に螺旋状の突条６１が形成される。このように、芯体６０の外周面に適当な凹凸を形成することで、芯体６１と固化混合物５０との付着性が高まり、両者が構造的に一体化して、特に鉛直方向の圧縮力に対し優れた耐力を発揮することとなる。

図７〜図８は、本発明の他の実施の形態を示す。例示の工程は、以下のようにして施工される。

［Ｓ１］図４〜図５に示した前記実施の形態と同様に、まず、地盤改良を行う地盤上にベースマシン１０を移動して、掘削攪拌装置１を所定の位置に据え付け、ロッド１３の姿勢を垂直に調整した後、ロッド１３を回転させながら掘削攪拌装置１を下降させ、掘削翼２４で地盤の掘削を開始する。

［Ｓ２］図４〜図５に示した前記実施の形態と同様に、掘削翼２４による掘削を進めながら掘削孔４０内に結合材を注入し、掘削翼２４および攪拌翼２６の回転によって掘削土と結合材とを攪拌混合して、掘削孔４０内に未固化の混合物５を生成する。掘削孔４０が所定の深さまで達したら、掘削攪拌装置１を一旦、地表面近傍まで上昇させた後、再度、所定の深さまで下降させて、未固化の混合物５を十分に攪拌混合する。さらに、掘削孔４０の最底部４１近傍では、掘削攪拌装置１を回転させながら小さく上下動させて、混合物５の先端処理を行う。

［Ｓ３］次いで、ロッド１３を回転させながら掘削攪拌装置１を徐々に上昇させる。掘削攪拌装置１を一旦、未固化の混合物５から完全に引き上げたら、掘削攪拌装置１全体をロッド１３から取り外し、ロッド１３の下端に延長ノズル２７Ｌを継ぎ足す。この延長ノズル２７Ｌは、図２〜図５に示した前記実施の形態に係る延長ノズル２７を、その２〜３倍の長さに延ばしたものである。延長ノズル２７Ｌの下端は、前記実施の形態に係る延長ノズル２７の下端と同様に、新たな結合材噴射口２７１となる。この結合材噴射口２７１には芯底蓋材３を係合させておく。

［Ｓ４］延長ノズル２７Ｌを掘削孔４０内に入れ、ロッド１３を回転させながら下降させる。延長ノズル２７Ｌの下端に係合された芯底蓋材３は、延長ノズル２７Ｌと一体に回転しながら未固化の混合物５の内部へと押し込まれていく。そして、延長ノズル２７Ｌの下端が掘削孔４０の最底部４１よりもやや高い位置に達したところで、その下降を停止する。

［Ｓ５］図４〜図５に示した前記実施の形態と同様に、前記停止位置にて結合材の送出を再開し、延長ノズル２７Ｌの下端の結合材噴射口２７１から未固化の混合物５の中心へ結合材を下向きに注入しながら、ロッド１３を回転させて、延長ノズル２７Ｌを徐々に上昇させる。追加的に注入された結合材によって、未固化の混合物５の中心に、結合材のみからなる未固化の芯部６が徐々に形成されていく。延長ノズル２７Ｌの上昇速度と結合材の注入量とをバランス良く調節することで、未固化の芯部６を均整な柱状に形成することができる。延長ノズル２７Ｌの下端に係合されていた芯底蓋材３は、結合材の吐出を開始したときに延長ノズル２７Ｌから外れて、その位置に取り残され、芯部に注入される結合材を受け止めて、結合材が未固化の混合物５や土壌中に拡散、流出するのを防ぐ作用をなす。なお、この実施の形態では、未固化の混合物５の中心へ結合材を追加的に注入する際、掘削攪拌装置１が既に取り外されているため、ロッド１３および延長ノズル２７Ｌを回転させていても、未固化の混合物５は、下端の突条部２７３の軌跡を除いてほとんど攪拌されない。したがって、延長ノズル２７Ｌから吐出される結合材の形状が、より均整に保持されやすくなる。

［Ｓ６］延長ノズル２７Ｌを引き上げた後、未固化の混合物５および未固化の芯部６を、所定の養生期間を経て固化させる。こうして、図４〜図６に示した前記実施の形態と同様に、掘削孔４０の最底部４１まで柱状に形成された固化混合物５０と、固化混合物５０の中心に、掘削孔４０の最底部４１からは離隔して形成された結合材のみからなる柱状の芯体６０と、を具備する二重構造の円柱状改良体が構築される。

このような工程によっても、結合材のみからなる芯体６０が、最底部４１よりも下方へ突出しないように形成された円柱状改良体を構築することができる。

なお、本発明の技術的範囲は、例示した実施の形態によって限定的に解釈されるべきものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて概念的に解釈されるべきものである。本発明の実施に際しては、例示形態と実質的に同様の作用効果が得られる範囲において、例えば結合材の組成、施工機械や掘削攪拌装置の細部、芯底蓋体の形状、芯底蓋材と結合材噴射口との係合形態、結合材噴射口の近傍に設ける突出部の位置や形状等を、施工環境等に応じて適宜、改変するなどしても差し支えない。

また、掘削攪拌装置の詳細な昇降動作や、結合材を注入するタイミング等を多少、改変することも可能である。さらに、複数本の円柱状改良体を構築する場合は、掘削土中に結合材を注入・撹拌して未固化の混合物を生成する前半工程（Ｓ１〜Ｓ２）を複数本分まとめて行った後、延長ノズルに付け替えて、未固化の混合物の軸心部分に結合材のみからなる芯部を形成する後半工程（Ｓ３〜Ｓ６）を複数本分まとめて行う、という手順を採用してもよい。

１ 掘削攪拌装置
１０ ベースマシン
１１ リーダー
１２ オーガー装置
１３ ロッド
１３０ 流路
１４ バックホー
１５ タンク
１６ セメント
１７ 混合プラント
１８ 圧送ポンプ
１９ 発電機
２２ 本体軸部
２２０ 流路
２２１ 結合材噴射口
２４ 掘削翼
２４１掘削刃
２５ 共回り防止翼
２６ 攪拌翼
２７ 延長ノズル
２７Ｌ 延長ノズル
２７０ 流路
２７１ 結合材噴射口
２７２ 嵌入部
２７３ 突出部
２７４ 係合凸部
２７５ 係止爪
２８ 蓋
３ 芯底蓋材
３１ 底面部
３２ 周側部
３３ 鍔部
３４ 係合凹部
４ 地盤
４０ 掘削孔
４１ 最底部
５ 未固化の混合物
５０ 固化混合物
６ 未固化の芯部
６０ 芯体
６１ 突条

Claims (5)

1. 結合材注入手段を有する掘削攪拌装置を用いて地盤に円柱状の掘削孔を形成しつつ、前記掘削孔内に結合材を注入し、前記掘削孔内の掘削土と前記結合材とを攪拌混合して未固化の混合物を生成した後、
   前記結合材注入手段によって前記掘削孔の軸心部分に結合材を追加的に注入し、前記未固化の混合物の内部に前記結合材のみからなる未固化の芯部を柱状に形成して、
   前記未固化の混合物および前記未固化の芯部を固化させることにより、固化混合物からなる円柱状改良体の内部に結合材のみからなる芯体を形成する地盤改良工法において、
   前記未固化の芯部を形成するための結合材を注入するに際し、
   前記掘削孔の最底部に届かない位置に芯底蓋材を配置して、
   前記芯底蓋材よりも上方に前記未固化の芯部を形成するための結合材を注入する
   ことを特徴とする地盤改良工法。
2. 請求項１に記載された地盤改良工法において、
   前記芯底蓋材は、前記結合材注入手段の下端に開口する結合材噴射口に係合させた状態で、前記結合材注入手段の下降とともに前記未固化の混合物の内部に送り込まれ、
   前記結合材注入手段を上昇させることにより、前記芯底蓋材が前記未固化の芯部の下端位置に残置される
   ことを特徴とする地盤改良工法。
3. 請求項１または２に記載された地盤改良工法において、
   前記結合材注入手段の下端またはその近傍に、前記結合材注入手段の径外方向に突出する突出部を設けておき、
   前記結合材注入手段の下端に開口する結合材噴射口から前記掘削孔の軸心部分に結合材を注入しつつ、前記結合材注入手段を回転させながら上昇させることにより、前記芯体の外周面に螺旋状の突条を形成する
   ことを特徴とする地盤改良工法。
4. 地盤に掘削された掘削孔内の掘削土と、前記掘削土中に注入された結合材とからなる固化混合物の内部に、結合材のみからなる芯体が柱状に形成された円柱状改良体であって、
   前記芯体は、その下端が前記掘削孔の最底部よりも上方に離隔するように形成されるとともに、
   前記芯体の下端と前記固化混合物との境界部分に芯底蓋材が埋設された
   ことを特徴とする円柱状改良体。
5. 請求項４に記載された円柱状改良体において、
   前記芯体の外周面に螺旋状の突条が形成された
   ことを特徴とする円柱状改良体。

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