JPH04250215A

JPH04250215A - 軟弱地盤の改良工法

Info

Publication number: JPH04250215A
Application number: JP649591A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yasudo; 安戸　賢一; Junichi Matsuoka; 淳一松岡; Tatsuro Omae; 大前　達朗
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-01-23
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1992-09-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土木構造物、建築構造
物基礎地中部の砂質土からなる埋戻し地盤、砂質土から
なる盛土地盤、またはゆるい締まり度の地山地盤等にお
ける地盤支持力を増大させる軟弱地盤の改良工法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】砂質土の改良を目的とした公知の代表的
な工法には、サンド・パイル工法が知られている。目的
によって、バイブロ・サンド・ドレーン、バイブロ・コ
ンポーザー、マンモス・コンポーザー等の工法がある。これらは主に軟弱地盤の改良に適用される大規模の工法
である。他方、中小規模の改良方法としては、バイブロ
ハンマー振動を適用した砂の締固め工法が知られている
。

【０００３】一方で、締固めに際して、製鋼スラグ（転
炉スラグ等）、高炉スラグを充填砂の代替として用いる
改良法の開示がある。たとえば、特開昭５０−２８１１
６号公報（以下、第１先行技術という）では、特殊な振
動支柱を用いた転炉スラグによる軟弱地盤の改良工法が
提案されている。また、特開昭５６−４１９１１号公報
（以下、第２先行技術という）では、転炉バラスと高炉
水砕と普通ポルトランドセメントとを混合してなる材料
を敷き均しし、強力な振動機付タンパーにより締固める
表層地盤改良工法が開示されている。さらに、特開昭５
８−１９４９７７号公報（以下、第３先行技術という）
では、ガラス質高炉スラグと石灰または普通ポルトラン
ドセメントからなる配合物からなる地盤改良材を用い、
海底の軟弱土などを対象にした深層混合処理を行う技術
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１先行技術におけるように、地盤改良材に転炉スラグを
使用することは、地盤に適用後、水分と反応して膨張す
る性質を有するため、地盤が隆起する等の現象を誘引す
ることがあり、この適用後の地盤上には構造物の基礎等
を構築することが困難となる。

【０００５】また、第２先行技術においては、この工法
により締固めて得られる深さ方向の改良範囲は比較的浅
い（たとえば１ｍ程度）に限られ、その適用範囲が狭い
。さらに転炉バラスを混合することは水分との反応で、
膨張性を誘引し、地盤の隆起、割れが考えられ、上部構
造物へ与える影響が大きい。

【０００６】さらに、第３先行技術は、深層混合処理用
地盤改良材に関し、詳しくは海底の軟弱土を対象として
いる。対象地盤に地盤改良用特殊船の回転翼から配合物
を挿入し、攪拌混合し、所望の改良土層を得ると同時に
、初期強度を低くし、長期強度の増大を狙いとした地盤
改良材としている。これは大掛かりな特殊工法を必要と
し、配合物は微粉末を主材としているもので得られる強
度もそれほど大きくない。

【０００７】また、各先行技術においては、改良効果が
充分であることと、装置または工法的に簡易であること
の両者を満足するものではない。

【０００８】そこで本発明の主たる課題は、砂質土など
からなる軟弱地盤を優れた改良効果をもって改良すると
ともに、その改良に際して、簡素な装置を用いて効果的
に改良すること、特に、土木構造物、建築構造物基礎地
中部の構築過程などに実施される埋戻し地盤にあっては
、その支持力強度を地山原地盤が有すると同等もしくは
同等以上の、あるいは所望する強度を中層深さ（３ｍ〜
７ｍ）で、広域範囲を効果的に改良するとともに、その
地盤の膨張等による隆起、割れ等を生じないことにある
。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、軟弱な地盤
の地盤上に高炉水砕スラグを予め敷均しし、Ｈ形鋼の長
手方向面に沿って、１または複数の中空管を上記Ｈ形鋼
の下端部まで延在した状態で一体的に取付け、この中空
管先端から水砕スラグ微粉末とアルカリ刺激材を主体と
する補助材料を吐出させるとともに、上記Ｈ形鋼を上下
に振動させつつ対象地盤中に圧入させて地盤支持力の増
大を図ることで解決できる。

【００１０】また、軟弱な地盤の地盤上に高炉水砕スラ
グと水砕スラグ微粉末とアルカリ刺激材とを混合してな
る材料を予め敷均しし、Ｈ形鋼の長手方向に沿って、１
または複数の中空管を上記Ｈ形鋼の下端部まで延在した
状態で一体的に取付け、この中空管先端から、水を吐出
させるとともに、上記Ｈ形鋼上下に振動させつつ対象地
盤中に圧入させて地盤支持力の増大を図ることで解決で
きる。

【００１１】

【作用】土木構造物、建築構造物の基礎構築過程で実施
される埋戻し地盤は、地山原地盤状態に比べて間隙比が
非常に大きく、その支持力強度は極端に低い。埋め戻し
された地盤部における新規な構造物の構築は、沈下する
等の恐れがあるために、そのままでは行うことができな
い。

【００１２】そこで、本発明では、軟弱な地盤上に高炉
水砕スラグを予め敷均しした上で、Ｈ形鋼に上下振動を
加えつつ圧入する。Ｈ形鋼の振動圧入により、対象地盤
を１次的に締め固めることができる。このとき、高炉水
砕スラグが予めＨ形鋼の圧入部分先端部に設置されるの
で、その高炉水砕スラグが周囲の原地盤を構成する粒子
たとえば砂粒子中に強制的に圧入されるから、その周囲
の地盤粒子間密度を増大させ、地盤の支持力を高める。

【００１３】また、同時的にＨ形鋼の先端部から水砕ス
ラグ微粉末とアルカリ刺激材を主体とする補助材料が通
常は水スラリーの形で供給される。水砕スラグ微粉末は
、フィラーとして、原地盤粒子と水砕スラグ粒子に対し
て作用し、これらの骨材の噛み合わせを高め、密度の増
大が図られる。また、アルカリ刺激材が添加されるので
、潜在水硬性が発現し、硬化が促進され、強度の増大が
図られる。しかも、水が同時または後に添加されるので
、水締固め効果が発現する。

【００１４】また、軟弱な地盤の地盤上に高炉水砕スラ
グと水砕スラグ微粉末とアルカリ刺激材とを混合してな
る材料を予め敷均した上で、Ｈ形鋼を振動圧入すること
もでき、同様の作用効果が得られる。

【００１５】一方、本発明においては、締固めを行う際
に、Ｈ形鋼を用いている。このＨ形鋼は汎用品であり容
易に入手でき、かつ安価であるとともに、圧入をさほど
抵抗なく行うことができる。このＨ形鋼の長手方向面、
好ましくはウェブ面に沿ってその先端部まで延在させて
中空管を一体化させることにより、Ｈ形鋼を圧入した時
点では、その中空管を通して、地盤中の深い個所に補助
材料、又は水を単独に供給できる。したがって、用いる
装置として、単純でかつ安価なものとなり、きわめて実
用性の高いものとなる。

【００１６】

【実施例】以下本発明をさらに詳説する。本発明におい
ては、たとえば図４および図５に示すように、締固め部
材としてＨ形鋼１を用いるとともに、その長手方向に沿
う面、たとえばウェブ１ａに補助材料又は水の圧入管と
しての中空管２を添設し一体化したものを用いる。Ｈ形
鋼１は好ましくはその先端が図４に示すように、尖った
ものを用いる。中空管２はウェブ１ａに溶接などにより
一体化できる。中空管２の先端は、好ましくはＨ形鋼１
の先端まで達しており、また中空管２の先端部には、補
助材料又は水の送給を停止したとき、その補助材料また
は地盤中のスライムが逆流しないように逆止手段、たと
えば図６に示す逆止弁３を設けることができる。逆止弁
３は、弁座４に対してスプリング５により付勢されてお
り、補助材料スラリーＳが供給されたときのみ、流路を
開放し、その供給が停止したときには、スプリング５の
付勢力により弁座４に当接して流路を閉塞する。

【００１７】かかる締固め部材を用いて、工程順に図１
〜図３に示すように、軟弱地盤たとえば埋戻し地盤の改
良が図られる。すなわち、図１に示すように、原地盤１
０に対して、埋戻し地盤１１があるとき、その支持力の
増大のために、まず図２のように、たとえば埋戻し地盤
１１の表面上に高炉水砕スラグＭを敷均しする。

【００１８】次いで、図３に示すように、前述のＨ形鋼
１にバイブロハンマー１３などの加振手段を連結し、こ
のＨ形鋼１を高炉水砕スラグＭの表面上に位置決めした
後、Ｈ形鋼１に対して上下振動を与えながら、そのＨ形
鋼１を埋戻し地盤１１中に圧入（貫入）する。このとき
、地上から、水砕スラグ微粉末とアルカリ刺激材を主体
とする補助材料を水に分散させたスラリーＳを中空管２
内に供給し、その先端から吐出させる。

【００１９】Ｈ形鋼１の圧入により、その下部および周
囲部分に、高炉水砕スラグＭも同伴して埋戻し地盤１１
中に圧入される。圧入は所期の深度まで行われ、かつ好
ましくは平面的に改良部分が全体にラップするように、
多数の位置において施工が行われ、対象埋戻し地盤全体
の支持力の増大が図られる。

【００２０】本発明における中空管は、図７〜図８に示
すように、Ｈ形鋼１に複数一体化させることができると
ともに、その取付位置はフランジ部分であってもよい。

【００２１】他方、従来は、ロッド振動締固めにおいて
締固め材料（充填材）として、地盤と同質の砂が用いら
れているが、本発明においては、特に締固め材料として
、砂の代替に高炉水砕スラグを使用する。ここに、高炉
にて副生時に急冷してなる水砕スラグは、通常品の粒度
５ｍｍ以下品を用いることができる。この高炉水砕スラ
グはガラス質で無数の気泡を有し、潜在水硬性の特性を
もっている。またその粒子形状は角張った形状を示して
いる。これは骨材の噛合せに非常に有効であり、本発明
の効果を顕著にする。高炉水砕スラグの使用量は、対象
地盤の性状により適宜選択できるが、通常は、地盤の対
象改良域単位容積に対して２０〜４０％あるのが好まし
い。

【００２２】また、用いる水砕スラグ微粉末としては、
３０００〜５０００ブレーン、好ましくは４０００ブレ
ーン程度の通常品を選択できる。この水砕スラグ微粉末
は、高炉水砕スラグを粉砕して得られるものであり、特
にアルカリ刺激下において硬化促進し、強度発現を促す
。本発明においては、水砕スラグ微粉末はセメント代替
品としてではなく、高炉水砕スラグまたは埋戻し地盤中
の粒子骨材のフィラーとしての機能し、骨材間の噛み合
わせを促す。水砕スラグ微粉末の使用量としては、次述のアルカリ刺
激材の重量に対して、５０〜７０％とするのが好ましい
。

【００２３】水砕スラグ微粉末とともに、本発明の補助
材料を構成するアルカリ刺激材としては、セメントある
いは石膏の中から選択できる（両者の併用は可能である
）が、その適用については所望する支持力によってさら
に経済性、工程等を考慮して好適に用いることができる
。アルカリ刺激材の使用量としては、締固め材料を含む
対象改良域の単位容積の重量に対して１〜３％あるのが
望ましい。スラリーの水量は、対象地盤と締固め材料が
飽和状態になる含水比で添加することができる。この場
合、対象地盤と締固め材料の自然含水比を調べ、その量
を増減することができる。本発明においては、補助材料
をスラリー状態とせず、当初、空気搬送などにより水の
添加なしで補助材料を地盤中に供給したのち、後に水を
中空管を介して供給することができる。

【００２４】以上詳説した本発明法を、その過程ごとに
、地盤の改良作用の面から分説してみると、次記の通り
である。（１）Ｈ形鋼の振動圧入により、対象地盤の粒子間の間
隙を締固め、１次的な改良効果を得る。（２）Ｈ形鋼の振動圧入による高炉水砕スラグの強制的
な圧入により、圧入中心部に高炉水砕スラグの杭体が形
成される。またその周辺は地盤粒子（たとえば砂）の間
隙間に高炉水砕スラグが混入された混合物となり、締固
め性が増大され２次的な効果を得る。（３）締固め補助材料が圧入される。上記杭体と混合物
にフィラーの機能を持つ水砕スラグ微粉末も加わって骨
材の噛み合わせ効果が促進されて密度の増大が図られ３
次的な改良効果が発現する。（４）添加された水は上記杭体と混合物の間隙に浸透し
て水締め効果として有効に活かされて４次的な効果が生
じる。（５）上記杭体と混合物はスラリーに含有するアルカリ
成分の刺激を受けて潜在水硬性が発現されて硬化が促進
され、５次的な効果が得られる。

【００２５】（実施例）次に実施例により本発明の効果
を明らかにする。砂質土の強度は一般に標準貫入試験に
おけるＮ値で表示されている。このＮ値によって砂の種
類（砂の締まり度で表示する）が通常次記表１のように
定義されている。

【００２６】

【表１】

【００２７】地山原地盤をほぐした土砂による埋戻し地
盤は間隙比が大きいためＮ値は０〜１０のゆるんだ状態
にある。このほぐされた砂質土を埋戻しに用いた本発明
方法を適用した実施例について示す。試験内容（１）対象地盤（Ｎ値＝２０〜２５）を掘削して穴部（
長さ２０ｍ×巾５ｍ×深さ３ｍ）を設置した。（２）ほぐした土砂をその穴部にダンプアップしブルド
ーザにより埋戻しした。（３）その上部に高炉水砕スラグを巻出し覆土した。（４）次に油圧クレーンにバイブロハンマーをセットし
、これを介してＨ形鋼を接合した。（５）起振させた中空管が一体化されたＨ形鋼を、図１
０に示すように、１．０ｍ間隔で正方形配置で打設した
。この時点で補助材料のスラリーを圧入した。

【００２８】（６）Ｈ形鋼の動きは、■所定深さ（３．
０ｍ）迄一気に貫入する（Ｈ形鋼は起振状態）。 ■引上げ１．０ｍ、貫入０．５ｍを繰り返しながら締固
めを行い上部まで上げてくる。（７）Ｈ形鋼の上記■の貫入時に高炉水砕スラグの投入
とスラリーを、中空管を介して圧入した。この場合、高
炉水砕スラグの供給は人力により投入した。（８）引上げ、貫入を繰り返し、Ｈ形鋼による圧入不可
状態になった時点で締固め完了とした。一方、高炉水砕スラグを用いる本発明法の比較例として
、現地砂、高炉徐冷スラグを用いた。さらにアルカリ刺
激材の無添加についても実施し改良効果を判定した。　　図１０に示す、Ｘ０　、Ｘ１　、Ｘ２　位置につい
て、改良効果の指標としてのＮ値をスウェーデン貫入試
験法により測定した。この実験例における使用材料とし
ては、高炉水砕スラグ（５〜０ｍｍ）、水砕スラグ微粉
末（４３００ｃｍ２　／ｇ）、石膏（一般市販品）、セ
メント（普通ポルトランドセメント）、砂（現地砂）、
高炉徐冷スラグ（２５〜０ｍｍ）、水（地下水）を用い
た。

【００２９】また、使用機械は、表２に示す通りである
。

【００３０】

【表２】

【００３１】以上の試験結果を表３に示す。なお、試験
ＮＯ　７における石膏の使用量はセメントとの重量比で
、９５：５とした。

【００３２】

【表３】

【００３３】この結果から、本発明に従うと、改良効果
が高いことか判る。

【００３４】他方、表３からも明らかなように、改良部
分に囲まれた未改良部分の中心Ｘ０　のＮ値が低い。そ
こで、試験ＮＯ　５について前記の４個所の実験例に代
えて、中心Ｘ０　にも同様に施工を行った（したがって
合計５個所での改良）ところ、その中心Ｘ０　の改良後
のＮ値（３日後）は３５になり、対象地盤全体が改良さ
れた。

【００３５】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、砂質土な
どからなる軟弱地盤を優れた改良効果をもって改良でき
るとともに、その改良に際して、簡素な装置を用いて効
果的に改良することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法の施工前の埋戻し地盤の状態図である
。

【図２】本発明法の施工過程における高炉水砕スラグの
配置例の状態図である。

【図３】本発明法の施工状態の概要図である。

【図４】本発明法に用いるＨ形鋼の斜視図である。

【図５】中空管の配設例の平面図である。

【図６】他の中空管の配設例の平面図である。

【図７】他の中空管の配設例の平面図である。

【図８】他の中空管の配設例の平面図である。

【図９】他の中空管の配設例の平面図である。

【図１０】実験での施工位置の説明図である。

【符号の説明】

１　　　　Ｈ形鋼１ａ　　ウェブ２　　　　中空管１０　　原地盤１１　　埋戻し地盤Ｍ　　　　高炉水砕スラグＳ　　　　補助材料スラリー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軟弱な地盤の地盤上に高炉水砕スラグを予
め敷均しし、Ｈ形鋼の長手方向面に沿って、１または複
数の中空管を上記Ｈ形鋼の下端部まで延在した状態で一
体的に取付け、この中空管先端から水砕スラグ微粉末と
アルカリ刺激材を主体とする補助材料を吐出させるとと
もに、上記Ｈ形鋼を上下に振動させつつ対象地盤中に圧
入させて地盤支持力の増大を図ることを特徴とする軟弱
地盤の改良工法。
【請求項２】軟弱な地盤の地盤上に高炉水砕スラグと水
砕スラグ微粉末とアルカリ刺激材とを混合してなる材料
を予め敷均しし、Ｈ形鋼の長手方向に沿って、１または
複数の中空管を上記Ｈ形鋼の下端部まで延在した状態で
一体的に取付け、この中空管先端から、水を吐出させる
とともに、上記Ｈ形鋼上下に振動させつつ対象地盤中に
圧入させて地盤支持力の増大を図ることを特徴とする軟
弱地盤の改良工法。