JP6789364B1 - 地盤改良方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廉価かつ簡易に地盤改良を行うことができる新規な方法を提供する。【解決手段】深さ方向において、強度の異なる硬質層及び軟質層を有する地盤の改良方法であって、前記硬質層を多重管高圧噴射攪拌工法で改良し、第１改良体を形成する。次いで、前記軟質層を単管高圧噴射攪拌工法で改良し、第２改良体を形成する。そして、前記第１改良体及び前記第２改良体の改良径をコントロールする。【選択図】図１

Description

本発明は、地盤改良方法に関する。

従来、改良径について優れた均一性を有する地盤改良体を造成しうる地盤改良手段が知られている。例えば、特許文献１に、鉛直方向に間隔を置いて配設された上側噴射ノズル及び下側噴射ノズルを先端部分に備えたロッドを有する地盤改良用高圧噴射撹拌装置であって、上記上側噴射ノズルと上記下側噴射ノズルの間の距離が、上記ロッドの引上げステップ長の１倍以上の整数倍と一致することを特徴とする地盤改良用高圧噴射撹拌装置が、記載されている。

また、特許文献１には、上述の地盤改良用高圧噴射撹拌装置を用いた地盤改良方法であって、上記上側噴射ノズルから切削液を噴射させ、かつ、上記下側噴射ノズルから固化材スラリーを噴射させることを特徴とする地盤改良方法が記載されている。

地盤改良工事において、改良対象地盤が、深度（深さの程度）によって強さ（例えば、せん断強さ、Ｎ値等）が異なる場合、地盤改良手段（例えば、高圧噴射撹拌装置）における固化材スラリーの噴射圧力（単位：ＭＰａ）及び単位時間当たりの噴射量（単位：リットル／分）の各々を一定に維持していると、例えば地盤の強さが鉛直上方に向かって増大するような地盤領域では、噴射ノズルの上昇とともに地盤の改良径が小さくなり、逆に、地盤の強さが鉛直上方に向かって減少するような地盤領域では、噴射ノズルの上昇とともに地盤の改良径が大きくなり、これらの結果、鉛直方向（深さ方向）における地盤の改良径の大きさが一定にならない（換言すると、設計改良径にならない）という問題がある。

このような問題に鑑み、特許文献２には、予め、地盤の種々の強さにおける、地盤改良手段から噴射される固化材スラリーの噴射圧力及び単位時間当たりの噴射量の積と、地盤改良径の関係を調べておき、実際の地盤改良工事において、上記積と地盤改良径の関係を用いて、改良対象である地盤の強さが変化したときに、計画された設計改良径となるように、上記積の値を変更し、該変更後の積に対応する噴射圧力及び単位時間当たりの噴射量で、固化材スラリーを噴射すれば、地盤の改良径の大きさを所望の値に調整することが開示されている。

特開２０１７−１７２２７９号公報 特許第６３９１８７６号

しかしながら、多重管工法は高価であるとともに、排泥処理の作業が面倒であるという問題がある。したがって、廉価かつ簡易な工法で地盤改良を行うことが求められていた。

本発明は、廉価かつ簡易に地盤改良を行うことができる新規な方法を提供することである。

上記目的を達成すべく、本発明は、
（１）深さ方向において、強度の異なる硬質層及び軟質層を有する地盤の改良方法であって、前記硬質層を多重管高圧噴射攪拌工法で改良し、第１改良体を形成するステップと、前記軟質層を単管高圧噴射攪拌工法で改良し、第２改良体を形成するステップとを含み、前記第１改良体及び前記第２改良体の改良径をコントロールすることを特徴とする、地盤改良方法に関する。
（２）前記単管高圧噴射攪拌工法は、前記多重管高圧噴射攪拌工法の多重管高圧噴射攪拌装置を用い、ロッド先端の噴射モニターを前記単管高圧噴射攪拌工法のモニターに交換して施工する方法であることを特徴とする、（１）に記載の地盤改良方法に関する。
（３）前記多重管高圧噴射攪拌工法は、二重管高圧噴射攪拌工法であることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の地盤改良方法に関する。
（４）前記二重管高圧噴射攪拌工法と、前記単管高圧噴射攪拌工法とは、同一の二重管高圧噴射攪拌装置を用いて行い、前記単管高圧噴射攪拌工法は、前記二重管高圧噴射攪拌装置のエアを調整して行うことを特徴とする、（３）に記載の地盤改良方法に関する。
（５）前記第１改良体の改良径と前記第２改良体の改良径とを実質的に同一とすることを特徴とする、（１）〜（４）のいずれか１つに記載の地盤改良方法に関する。
（６）前記硬質層のＮ値が３０以上であることを特徴とする、（１）〜（５）のいずれか１つに記載の地盤改良方法に関する。
（７）前記硬質層のＮ値が５０以上であることを特徴とする、（６）に記載の地盤改良方法に関する。

なお、本発明における「エアを調整」とは、地盤改良施工中に地盤中の砂や土が装置内に入ってこない程度にエアをコントロールという意味である。また、本発明における「実質的に同一」とは、完全同一に対して、装置や工法に起因した誤差を含むという意味である。さらに「高圧」とは固化材スラリーの噴射圧力が２０ＭＰａ以上、好ましくは４０ＭＰａ以上を意味するものである。この圧力は、噴射口の手前で計ることができる。

本発明によれば、多重管工法に加えて単管工法を用いているので、地盤改良を廉価に行うことができるとともに、排泥処理の作業が軽減される。

実施形態における地盤の深さ方向における土質柱状図である。

（第１実施形態）
一般に多重管高圧噴射攪拌工法（以下、「多重管工法」という場合がある）の改良径はΦ：１．２〜５．０ｍ程度であり、単管高圧噴射攪拌工法（以下、「単管工法」という場合がある）の改良径はΦ：０．５〜２．２ｍ程度である。したがって、地盤改良計画において、多重管工法と単管工法とを同一の工程に載せていくためには、そもそも多重管工法の改良径と単管工法の改良径とが同等になるように制御する必要がある。

一方、多重管工法の改良径と単管工法の改良径とを比較すると、多重管工法の方が単管工法に比較して、圧縮エアで固化材スラリー噴流を囲繞することにより、地中での地盤切削距離を増大させることができるので、改良径を大きくできる。そこで、本実施形態では、地盤改良計画において、硬質の地盤に対して多重管工法を用い、軟質の地盤に対して単管工法を用いて、両者の地盤の改良径が同等となるようにする。

図１は、地表から地面内に向かう深さ方向における地層の硬さの一例を示す土質柱状図である。本実施形態では、表面から軟質層Ｎ１，Ｎ２、硬質層Ｈ１、軟質層Ｎ３及び硬質層Ｈ２の順に地盤が構成されている。軟質層Ｎ１は、例えば盛り土であり、軟質層Ｎ２は例えば粘性土である。硬質層Ｈ１は、例えば砂層であり、軟質層Ｎ３は例えば粘性土である。また、硬質層Ｈ２は、砂と石との混合層（砂礫層）である。本実施形態では、軟質層Ｎ１〜Ｎ３のＮ値は約０であり、硬質層Ｈ１のＮ値は３０、硬質層Ｈ２のＮ値は５０である。

このような地盤の改良は以下のようにして行うことができる。最初に、二重管高圧噴射攪拌装置（以下、「二重管装置」という場合がある）を用い、当該装置のロッドを図１に示す地盤内に貫入し、排泥排出クリアランスを確保しながら硬質層Ｈ２まで削孔する。ここでエアと固化材スラリーを超高圧で噴射し、例えば改良径Ｍ１（一例として１．６〜２．２ｍ）の改良体を形成する。

次いで、上記装置のロッドを引き上げて、硬質層Ｈ１の下端まで到達させ、エアと固化材スラリーを超高圧で噴射しながら硬質層Ｈ１の上端まで引き上げることにより、同じく改良径Ｍ１の改良体を形成する。

なお、二重管装置の固化材スラリーの噴射圧力、単位時間当たりの噴射量及び改良時間と、硬質層Ｈ１、Ｈ２の改良径との関係は、予め試験を実施して導出しておく。

次いで、二重管装置を地表に引き抜き、ロッド先端の二重管モニターを単管モニターと交換し、疑似的な単管高圧噴射攪拌装置（以下、「単管装置」という場合がある）とする。そして、当該装置のロッドを図１に示す地盤内に貫入し、軟質層Ｎ３下端まで削孔する。そして、超高圧スラリーを噴射し、改良径Ｍ１の改良体を形成する。

次いで、単管装置を引き上げて、軟質層Ｎ２の下端及びＮ１の下端に順次に到達させ、超高圧スラリーを噴射しながら、これらの層の上端まで引き上げることにより改良径Ｍ１の改良体を形成する。

なお、単管装置の固化材スラリーの噴射圧力、単位時間当たりの噴射量及び改良時間と、軟質層Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の改良径との関係は、予め試験を実施して導出しておく。

以上のような工程を経ることにより、図１に示す地盤に対して、改良径Ｍ１の改良体を形成することができ、地盤改良を行うことができる。

なお、ロッド先端の二重管モニターを単管モニターに交換するに当たっては、新たに取り付ける単管モニターと二重管モニターとの接合部のエア流路（三重管の場合はエア流路と切削流体流路）を専用環状パッキン等で塞ぎ、固化材スラリー流路のみを流通可能にすることによって、二重管モニターを疑似的な単管モニターとして使用することができる。

なお、上記実施形態から明らかなように、多重管工法は、硬質層のＮ値が３０以上、特には５０以上の場合に適していることが分かる。

本実施形態によれば、従来は単管工法と多重管工法の２工法が必要であったのに対して、多重管工法から単管工法への施工法切り替えで同一装置で施工できるので、経済的である。

（第２実施形態）
第１実施形態では、二重管装置及び単管装置を用いて図１に示す地盤の改良を行ったが、本実施形態では、二重管装置のみを用いて地盤の改良を行う。

最初に、二重管装置を用い、当該装置のロッドを図１に示す地盤内に貫入し、排泥排出用クリアランスを確保しながら、硬質層Ｈ２まで削孔する。ここでエアと固化材スラリーを超高圧で噴射し、例えば改良径Ｍ２（一例として１．４〜１．８ｍ）の改良体を形成する。

次いで、上記装置のロッドを引き上げて、硬質層Ｈ１の下端に到達させ、エアと固化材スラリーを超高圧で噴射しながら、硬質層Ｈ１の上端まで引き上げることにより同じく改良径Ｍ２の改良体を形成する。

なお、二重管装置の固化材スラリーの噴射圧力、単位時間当たりの噴射量及び改良時間と、硬質層Ｈ１、Ｈ２の改良径との関係は、予め試験を実施して導出しておく。

次いで、二重管装置のエアを調整して、二重管装置を疑似的な単管装置とし、二重管装置を用いて単管工法を行う。エアの調整は、二重管装置のコンプレッサーを調整し、最低限エアノズルから泥水が流入しない程度のエア圧力を確保するように調整する。泥水圧は、改良している地盤の深度により一定しないので、泥水がエアノズルを通してロッド内に流入しないようにエア圧力を保持しながらエアを吐出する。そして、その状態で当該装置のロッドを軟質層Ｎ３下端にまで到達させる。そして、超高圧スラリーを噴射し、改良径Ｍ２の改良体を形成する。

次いで、疑似単管装置を引き上げて、軟質層Ｎ２の下端及びＮ１の下端に順次に到達させ、超高圧スラリーを噴射しながら、これらの層の上端まで引き上げて改良径Ｍ２の改良体を形成する。

なお、単管装置の固化材スラリーの噴射圧力、単位時間当たりの噴射量及び改良時間と、軟質層Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の改良径との関係は、予め試験を実施して導出しておく。

以上のような工程を経ることにより、図１に示す地盤に対して、改良径Ｍ２の改良体を形成することができ、地盤改良を行うことができる。

また、本実施形態では、実質的に二重管装置のみしか使用せず、単管装置は実質上使用しない。すなわち、単一の装置のみで図１に示す複雑な層構成の地盤改良を行うことができ、改良に要する時間及びコストを低減させることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態では、軟質層Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３及び硬質層Ｈ１，Ｈ２の改良径を実質的に同一としているが、軟質層と硬質層の改良径を異なるようにすることができる。具体的には、軟質層の改良径を大きくし、硬質層の改良径を小さくすることができるし、その逆も可能である。

また、軟質層と硬質層の任意の層、例えば、軟質層Ｎ１，Ｎ２と硬質層Ｈ１の改良径を大きくし、軟質層Ｎ３と硬質層Ｈ２の改良径を小さくするようにすることもできる。

Claims (2)

1. 深さ方向において、強度の異なる硬質層及び軟質層を有する地盤の改良方法であって、
   前記硬質層を圧縮エアで固化材スラリー噴流を囲繞する二重管高圧噴射攪拌工法で改良し、第１改良体を形成するステップと、
   前記軟質層を単管高圧噴射攪拌工法で改良し、第２改良体を形成するステップと、を含み、
   前記第１改良体及び前記第２改良体は深さ方向に沿って連続して並んでおり、
   前記二重管高圧噴射攪拌工法と、前記単管高圧噴射攪拌工法とは、同一の二重管高圧噴 射攪拌装置を用いて行い、前記単管高圧噴射攪拌工法は、前記二重管高圧噴射攪拌装置の エアを調整して、前記第１改良体及び前記第２改良体の改良径をコントロールすることを特徴とする、地盤改良方法。
2. 前記第１改良体の改良径と前記第２改良体の改良径とを実質的に同一とすることを特徴とする、請求項１に記載の地盤改良方法。

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