JPH05302321A - 軟弱地盤の軽量安定化方法、及び軟弱地盤の軽量安定化構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軟弱地盤の表層部に軽量、堅固な安定土層を
形成して上部構造物の荷重が、安定土層の下方の地盤へ
荷重伝播されるのを大幅に低減でき、沈下量が少なく、
安定した地盤に改良できることを目的とする。 【構成】 軟弱地盤１０の表層部１２を攪拌装置１６に
より攪拌させつつ、この軟弱地盤の表層部１２に気泡を
含んだ水硬性流体１４を注入して固化させる。これによ
り、軟弱地盤内の表層部に軽量、堅固な安定土層１８が
形成され、上部構造物の荷重が下方の地盤へ荷重伝播さ
れることなく、沈下がなく、安定した状態で構造物を支
持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤の軽量安定化
方法、及び軟弱地盤の軽量安定化構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤に構造物を構築する場合
には、構造物の不等沈下等を防止し、地盤の支持力を増
加させるために軟弱地盤を力学的、或は物理的に改良し
て安定化させる必要があり、置換、締め固め、固結、排
水等の工法によって地盤の強度を増加させている。なか
でも固結工法は、固結剤を種々の方法で地盤に混入固結
させることによって安定地盤を形成するものであり、処
理深さは現在のところ略３０ｍ程度まで可能であり、セ
メント安定処理が容易であるため、多くの現場で採用さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、前記
セメント安定処理した地盤においては、せん断強度の増
加を主眼にしており、セメント安定処理地盤の単位体積
当たりの重量は未処理地盤のものより増加し、厚い地盤
の場合には処理地盤の自重及び地盤上の構造物の荷重で
大きな圧密沈下を発生し易く、この圧密沈下を避けるた
めには軟弱地盤の軟弱土層の大部分の安定処理が必要と
なり、そのために処理経費が割高となり易い問題があっ
た。

【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、上部構造物の荷重が、下
方の地盤へ荷重伝播されるのを大幅に低減できて沈下量
が少なく、安定した地盤に改良でき、かつ処理経費も節
約できる軟弱地盤の軽量安定化方法、及び軟弱地盤の軽
量安定化構造を提供することにある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、本発明は、軟弱地盤１０の表層部１２を攪拌装置
１６により攪拌させつつ、この軟弱地盤の表層部１２に
気泡を含んだ水硬性流体１４を注入し、この表層部１２
を固化させて、同軟弱地盤内の表層部に軽量、堅固な安
定土層１８を構築して成る軟弱地盤の軽量安定化方法か
ら構成される。次に、軟弱地盤１０の比較的表層部１２
を攪拌して気泡を含んだ水硬性流体１４を注入し、この
表層部１２を固化させて同軟弱地盤内の表層部に軽量、
堅固な安定土層１８を構築して成る軟弱地盤の軽量安定
化構造５０から構成される。

【０００６】

【作用】本発明の軟弱地盤の軽量安定化方法、及び軟弱
地盤の軽量安定化構造にいおては、軟弱地盤の比較的表
層部を攪拌装置により攪拌させながら同軟弱地盤の表層
部に気泡を含んだ水硬性流体を注入し、この表層部を固
化させて軟弱地盤内の表層部に軽量、堅固な安定土層を
形成するものである。これにより、処理された安定土層
は未処理の軟弱地盤に浮遊状に支持され、安定土層上に
構築した構造物の荷重を安定土層と軟弱地盤の安定土層
に対する浮力で支持でき、下方の軟弱地盤への荷重伝播
が大幅に低減されて沈下量が少なくなり、安定した地盤
に改良できるものである。また、軟弱地盤の表層部のみ
を処理するため、処理経費も節約できることとなる。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面により、本発明の好適な実施
例を説明する。図１、図２には、本発明に係る軟弱地盤
の軽量安定化方法を実施して構築された軟弱地盤の軽量
安定化構造５０の断面図が示されている。図より明らか
な様に、軟弱地盤の軽量安定化方法においては、軟弱地
盤１０の比較的表層部１２を、図２に示す攪拌装置１６
で攪拌させつつ、この軟弱地盤１０の表層部１２に気泡
１３を含んだ水硬性流体１４を注入し、この表層部１２
を固化させて同軟弱地盤１０内の表層部１２に軽量、堅
固な安定土層１８を形成して成るものである。

【０００８】前記軟弱地盤１０は、例えば軟弱な砂質土
あるいは粘性土等であり、この砂質土の支持強度を高め
て安定化させるために、この砂質土の軟弱地盤１０の表
面ＧＬから深さ５ｍないし１０ｍ程度の範囲の表層部１
２を攪拌しながら気泡１３を含んだセメントミルクの様
な水硬性流体１４を注入するものである。図３に示す様
に、前記攪拌装置１６は、移動台車２０と、この移動台
車２０の上面に立設された中空機枠２２と、この中空機
枠２２に上下昇降しながら回転する攪拌部２４と、を備
えている。この攪拌部２４は、中空機枠２２の上面中央
部に設けられた軸支部２６に、回転しながら昇降し得る
様に軸支された２個の縦型管体２８、２８と、この縦型
管体２８、２８の下端に連結された注入軸管３０、３０
と、を有し、この注入軸管３０、３０の下端部には掘削
羽根３２、３２が固定され、更に、掘削羽根３２、３２
の上方位置において注入軸管３２、３２より注入ノズル
３４、３４と、攪拌棒３６、３６が突設されている。前
記中空機枠２２の上面には、縦型管体２８、２８を昇降
連動させる駆動部３８と、回転連動させる駆動部４０と
が設置され、これらの駆動部３８、４０は移動台車２０
に設置された発電機４２に接続されている。また、作業
現場には、気泡１３を含んだ水硬性流体１４を調合する
ためのグラウトミキサ４４が設置され、このグラウトミ
キサ４４に接続されたポンプ４６から延長されたホース
４８が前記攪拌部２４の縦型管体２８、２８に接続され
ている。

【０００９】本発明の軟弱地盤の軽量安定化方法により
砂質土の様な軟弱地盤１０を安定処理する場合には、グ
ラウトミキサ４４内にセメントと水とを容積比１対１程
度の割合で投入して混合させ、更に発泡液を水に対する
容積比１／４ないし１／２程度添加して混合しながら気
泡１３を含んだセメントミルクを調合する。発泡液とし
ては、例えばモノクリート（商品名）を使用するもので
あり、これにより直径１ｍｍ程度の気泡１３を含んだセ
メントミルクから成る水硬性流体１４が形成される。そ
こで、前記攪拌装置１６を軟弱地盤１０の処理位置に移
動させ、駆動部３８、４０を駆動して縦型管体２８、２
８を回転させながら下降させ、注入軸管３０、３０を軟
弱地盤１０内へと刺入させて注入軸管３０、３０の下端
の掘削羽根３２で軟弱地盤１０を掘削しながら攪拌棒３
６で掘削土を攪拌する。同時にグラウトミキサ４４で調
合した気泡１３を含む水硬性流体１４をポンプ４６で攪
拌装置１６の縦型管体２８、２８へ圧送し、注入軸管３
０、３０の注入ノズル３４より噴射させて掘削土と混合
させる。１個の注入軸管３０で軟弱地盤１０は直径１
ｍ、深さ５ないし１０ｍ程度の範囲が攪拌されながら気
泡１３を含む水硬性流体１４が注入混合される。その後
で注入軸管３０、３０からの噴射を停止させて軟質地盤
１０の上面へ注入軸管３０、３０を回転させつつ上昇さ
せ、移動台車２０を移動させて前記掘削注入箇所に近接
した位置で再び注入軸管３０、３０で軟弱地盤１０を攪
拌しながら気泡１３を含む水硬性流体１４を注入して安
定化処理し、所定の範囲の安定化処理が終了した後の１
週間程度の養生固化で軟弱地盤１０の表層部１２に安定
土層１８が形成されることとなる。この安定土層１８
は、内部に気泡１３が封止されて固化されたことによ
り、図４のグラフに示す様に、その湿潤密度が小さく、
しかも圧縮強度に優れることとなり、安定土層１０は軟
弱地盤１０の表層部１２に浮遊状に支持されて安定土層
１８上に構築した構造物の荷重を安定土層１８と、軟弱
地盤１０の安定土層１８に対する浮力で支持でき、沈下
量も少なく、安定した支持ができることとなる。また、
軟質地盤１０の深度５ないし１０ｍ程度の表層部１２を
掘削処理するために処理経費も大幅に節約できる。

【００１０】次に、本発明の実施例に係る軟弱地盤の軽
量安定化構造５０は、砂質土の様な軟弱地盤１０の比較
的表層部１２を攪拌して気泡１３を含んだ水硬性流体１
４を注入し、この表層部１２を固化させて同軟弱地盤１
０内の表層部に軽量、堅固な安定土層１８を形成して成
るものである。図１、図２に示す様に、軟弱地盤１０の
略５ないし１０ｍ程度の深さの範囲の表層部１２を安定
化処理するものであり、この軟弱地盤１０を攪拌しつつ
気泡１３を含んだ水硬性流体１４を注入することによ
り、軽量で堅固な安定土層１８が軟弱地盤１０の表層部
１２に形成される。

【００１１】図４の湿潤密度と一軸圧縮強度の関係グラ
フに示す様に、従来のセメント安定処理地盤が湿潤密度
１．８（ｇ／ｃｍ³ ）で一軸圧縮強度２．５ないし６．
０（Ｋｇｆ／ｃｍ² ）を保持していたのに対し、本発明
の軟弱地盤の軽量安定化構造５０の安定土層１８は、湿
潤密度１．０ないし１．４（ｇ／ｃｍ³ ）で一軸圧縮強
度２．５ないし６．０（Ｋｇｆ／ｃｍ² ）が得られ、密
度が小さい割りに圧縮強度が増加している。即ち気泡１
３を含んだ水硬性流体１４を混合注入して固化したこと
により、安定土層１８は、密度が小さく、しかも圧縮強
度が大きくなる。従って、この安定土層１８は未処理の
軟弱地盤１０に浮遊状に支持されて安定土層１８上に構
築した構造物の荷重を安定土層１８と、軟弱地盤１０の
安定土層１８に対する浮力で支持できることとなり、安
定土層１８上に構築した構築物の荷重が安定土層１８の
下方の軟弱地盤１０への荷重伝播を大幅に低減でき、安
定土層１８の沈下量が少なくなって安定した地盤に改良
される。また、軟弱地盤１０の深さ５ないし１０ｍ程度
の表層部１２のみを掘削処理するため、処理経費も大幅
に節約できることとなる。

【００１２】

【発明の効果】以上、説明した様に請求項１に係る軟弱
地盤の軽量安定化方法によれば、軟弱地盤の表層部を攪
拌装置により攪拌させつつ、この軟弱地盤の表層部に気
泡を含んだ水硬性流体を注入し、この表層部を固化させ
て、同軟弱地盤内の表層部に軽量、堅固な安定土層を構
築して成ることにより、安定土層下方の軟弱地盤への荷
重伝播が大幅に低減されて沈下量が少なくなり、安定し
た地盤に改良され、軟弱地盤に軽量安定化構造を安価に
構築できることとなる。次に、請求項２に係る軟弱地盤
の軽量安定化構造によれば、軟弱地盤の表層部を攪拌し
て気泡を含んだ水硬性流体を注入し、この表層部を固化
させて同軟弱地盤内の表層部に軽量、堅固な安定土層を
構築して成ることにより、軟弱地盤の表層部に形成され
た軽量、堅固な安定土層は未処理の軟弱地盤に浮遊状に
支持され、安定土層上に構築した構造物の荷重を安定土
層と、軟弱地盤の安定土層に対する浮力で支持でき、下
方の軟弱地盤への荷重伝播が大幅に低減されて沈下量が
少なくなり、安定した地盤を安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る軟弱地盤の軽量安定化構
造の断面図である。

【図２】図２の軟弱地盤の軽量安定化構造の一部拡大断
面図である。

【図３】本発明の実施例に係る軟弱地盤の軽量安定化方
法に用いる攪拌装置の正面図である。

【図４】安定土層の湿潤密度と一軸圧縮強度との関係グ
ラフ図である。

【符合の説明】

１０ 軟弱地盤 １２ 表層部 １３ 気泡 １４ 気泡を含んだ水硬性流体 １６ 攪拌装置 １８ 安定土層 ５０ 軟弱地盤の軽量安定化構造

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田尻 雅則 熊本市出水８丁目１番30号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟弱地盤の表層部を攪拌装置により攪拌
   させつつ、この軟弱地盤の表層部に気泡を含んだ水硬性
   流体を注入し、 この表層部を固化させて、同軟弱地盤内の表層部に軽
   量、堅固な安定土層を構築して成る軟弱地盤の軽量安定
   化方法。
2. 【請求項２】 軟弱地盤の表層部を攪拌して気泡を含ん
   だ水硬性流体を注入し、この表層部を固化させて同軟弱
   地盤内の表層部に軽量、堅固な安定土層を構築して成る
   軟弱地盤の軽量安定化構造。