JPH06108449A - 地盤改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】コンパクショングラウティングによる軟弱地盤
改良や不等沈下地盤，液状化地盤の修復等を当該地盤の
性状に応じて選択的に確実に最適状態で行うことが出来
るようにする。 【構成】当該被改善対象地盤１２に削孔を行い、固化材
と粉粒素材との混合プラント１０を併設セットし、固化
材のセメント２０、土質分２１、砂，細礫２２をホッパ
２４，２５，２５' に貯留させ、水タンク２６に水３３
を貯留させ、コンピュータ３６によるプログラム３７，
３８に従い、所定量づつミキサー３０に供給し、当該地
盤１２に最適な設計通りの低スランプ（０〜６センチス
ランプ）の非流動性であって自己硬化性の固結材を作成
し、圧入ポンプ４３により圧入パイプ４を介して地盤１
２中に固結材のブロック５，５…として複数ステージに
より相互接合状態でステップごとに積層させて周囲地山
を圧縮し、経時的に固結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、軟弱地盤の改良や所
定の地盤領域に構築された施設、或いは、地表の不等沈
下や傾斜等の変形を復原するべく地盤を改善する施工技
術の分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、我が国にあっては、平地等
の有効利用は極めて重要であり、単に、既に存在する平
野地域の活用に止どまらず、所謂軟弱地盤改良技術が種
々研究され、実用に供されるように開発されてきてい
る。

【０００３】而して、かかる軟弱地盤等から人工的に開
発された地盤等は不等沈下や液状化現象が生じ、地盤表
層の傾斜や凹凸を招く不具合が生じる場合がしばしばあ
る。

【０００４】又、かかる現象は地上設備の大重量化，広
域面積占有により通常の地盤に於ても発生する虞があ
る。

【０００５】これに対処するに、軟弱地盤改良工事等を
含めて地盤の強度増加を図る技術も旧くから種々研究さ
れまた実用化もされている。

【０００６】而して、地盤性状についてはこれを強化す
るに、旧くから当該地盤の所定領域に設定ピッチで削孔
し、該削孔内に所定の凝固材や固結材を充填，圧入し、
それら材料の自硬作用、又は、地下水との化学的反応に
よる固結を介し地山の硬化を介しての強度アップを図っ
ている。

【０００７】しかしながら、固結材を圧入充填させて地
盤改良させる場合は、圧入材を定量的に圧入出来るこ
と、圧入後、圧入された領域内に材料成分が分離せず、
均一の成分を保持すること、及び、周辺地山に対する圧
縮性が強く求められるものである。

【０００８】ところが、圧入充填される通常の材料はそ
のような性質を有していない。

【０００９】即ち、地盤内への定量充填性を良好にする
圧入ポンプはその稼動効率の向上のために当該凝固材や
固結材のスラリー濃度が低く、高い流動性が求められる
が、かかる流動性の高い固結材や凝固材は地盤内への圧
入，充填後、経時的に化学的不安定さから分解したり、
分離したりし、又、地山内で逸走したり、迷走したり
し、そのため、成分が不均一になったり、近時クローズ
アップされている地下水汚染等の公害問題を発生する虞
があり、当然のことながら、周囲の地山に対する圧縮作
用も小さいものであった。

【００１０】かかる問題は、単に軟弱地盤改良ばかりで
なく、不等沈下や地山の液状化現象による地盤の変形等
に対する地盤復原等の修復工事においても同様なもので
あった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】これに対処するに、近
時所謂コンパクショングラウティング工法が研究されて
いるが、該コンパクショングラウティングにあっては、
例えば、図４に示す様な、軟弱地盤改良工事において、
表層１，２から中層３' にかけて形成した削孔内に圧入
パイプ４を挿入してボトムアップ式に（又はトップダウ
ン式に）固化材のセメントや砂、更に礫等を所定量の水
に混合させた０に近い低スランプ（０〜６センチ等）の
非流動性であって自己硬化性の固結材５をブロック状に
所定数複数のステージを介し相互に接合させて積層状に
して充填させ、経時的な自己硬化を介し周辺の地山を圧
縮させるようにし、該低スランプの固結材５の逸走や迷
走を避け、地下水汚染等を避け、又、分離等が生じない
ことによる成分安定性からくる経時的に早期の固結や施
工精度の向上等のメリットを有するようにされた技術が
望まれる。

【００１２】又、当該図４に示す様に、表層１' の地盤
１，２の下側の各地盤３' に対し圧入パイプ４を支持層
３''まで達させしめて、その間にトップダウン方式、又
は、ボトムアップ方式による所定の低スランプの非流動
性の自己硬化性固結材のブロック５の積層を所定ステー
ジごとのステップにより相互接合的に形成させ、周囲の
軟弱地盤３' を圧縮させ、経時的に固結して表層１' の
水平復原を図る所定の地盤改善を行うアイデアも存在す
る。

【００１３】又、図５，図６に示す様に、かかる非流動
性の自己硬化性の固結材のブロック５の分散性や流動性
等がなく保形性を有し、周囲の地山に対する圧縮性が良
好である点等を利用し、地山３' に対する地盤の流出，
液状化や不等沈下に対し補修や補強を行って構造物６の
機能を安定保持を図るようにする技術も理論的に可能で
ある。

【００１４】しかしながら、かかる所謂コンパクション
グラウティング技術の効率的な実用性については該種非
流動性の自己硬化性の固結材の地上プラントからの地山
３，３' 内への圧入の前提となるポンプ送給がその非流
動性の故にネックとなっていた。

【００１５】又、当該固結材の地山に対する圧入につい
ては施工現場から遠距離離隔して設置されたプラントに
て調整製造した固結材では現地までの輸送に時間がかか
り、経時的に凝固したり、変質したりする虞があること
から、勢い施工現場でのセメント等の固化材や砂，礫の
調達や混合，攪拌等の処理が望まれるにもかわらず、現
地地盤に於ける地山３，３' の性情にマッチングする最
適スランプや自己硬化性の点から、現地調達資材使用に
よる施工が不可能である欠点があった。

【００１６】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づくコンパクショングラウティングに低スランプで、
非流動性であって自己硬化性の固結材を用いる軟弱地盤
改良や傾斜地盤の修復，復原等の、改善についての実用
化の問題点を解決すべき技術的課題とし、地盤に圧入さ
れる非流動性であって自己硬化性の固結材の現地調達が
可能で当該被改善地盤に対する最適な施工が出来るよう
にして建設産業における土木技術利用分野に益する優れ
た地盤改善方法を提供せんとするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、軟弱地盤の改良や既設
構造物の地盤の不等沈下や液状化等による機能低下に対
処する地盤改善をコンパクショングラウティング工法に
よって行うに、当該被改善地盤領域に於ける使用固結材
の現地調達，調整に際し、削孔プラントにより基礎地盤
の支持層に達する削孔を行い、次いで、非流動性で自己
硬化性の固結材の圧入プラントに於て、セメント等の所
定の固化材とシルト等の土質分と砂や礫等の粉粒分との
混合攪拌をこれらの各粉粒素材の供給量、及び、固結材
の圧入圧を最適条件にするように調整し、地盤内に圧入
充填された該固結材が地山内で逸走や迷走を生ぜず、品
質変化も生ぜず、圧入原部位に於ける圧入状態を経時的
に保持し固結塊を形成し、側部地山を圧縮し、所定の地
盤改善が設計通りになされるようにした技術的手段を講
じたものである。

【００１８】

【実施例】次に、この出願の発明の１実施例を図１乃至
図３に従って説明すれば以下の通りである。

【００１９】尚、図４，図５，図６と同一態様部分は同
一符号を用いて説明するものとする。

【００２０】図３に示す態様において、８はこの出願の
発明の実施に供される地盤改善システムであり、そのサ
ブシステムとしてのハードの構成は図１，図２に示す様
に、所定の被改善対象地盤１２に設置する削孔プラント
９と、該地盤１２内の地山に対し後述する所定の固化材
と他の粉粒素材とによる非流動性であって自己硬化性の
固結材の定量混合プラント１０、及び、固結材の圧入プ
ラント１１とから成るものであり、各プラントについて
詳説すると、図１に示す態様において、削孔ドリル１３
によって所定に削孔作業を行うようにされている。

【００２１】そして、削孔ドリル１３の側部には削孔助
勢用の削孔水タンク１６とこれに併設したポンプ装置１
７が接続され、更に、コンプレッサー１８が接続されて
いる。

【００２２】一方、セメント等の固化材、及び、他の粉
粒素材材との定量混合プラント１０にあってはダンプト
ラック１９により搬入される固化材としてのセメント２
０、及び、所定に搬入されたシルト等の土質類（ポンプ
圧送のための潤滑材）２１、及び、砂や細礫２２がバッ
クホウ２３により各々ホッパ２４，２５，２５' に定量
供給されるようにされ、更に、混合プラント１０にあっ
ては、水タンク２６が装備されており、ゼネレータを装
備する制御車２７が随伴的に搬入セットされ、図３に示
す様に、所定の制御機能を有するようにされている。

【００２３】そして、圧入プラント１１に於てはポンプ
車２８のポンプホッパ２９と定量混合プラント１０との
間にはスクリュウタイプのミキサー３０が介設され、ポ
ンプホッパ２９からは圧入装置３２の圧入パイプ４にホ
ース３１を介して所定に混合攪拌された非流動性の自己
硬化性の固結材を所定に圧入されるようにされている。

【００２４】そして、固化材のセメント２０を貯留する
ホッパ２４、及び、シルト等の土質分２１を貯留するホ
ッパ２５、並びに、細礫２２' を貯留するホッパ２５'
は各々図３に示す様に、各々周知のロードセル３４を介
し図示しないフレームに支持され、各ゲート３５、電磁
バルブ３５' と共に、又、水タンク２６の流量計３４'
はコンピュータ３６に電気的に接続され、設定プログラ
ム３７、プレボーリングされたデータプログラム３８に
従って所定の比率で０に近い低スランプ（０〜６センチ
スランプ）の非流動性であって自己硬化性の固結材にな
るような所定の配合を行わせるスクリュウタイプのミキ
サー３０に供給され、駆動装置４２により均一に分散混
練攪拌されるようにされている。

【００２５】そして、混練された材料が該ミキサー３０
からポンプホッパ２９のモータ４４に駆動されるレシプ
ロポンプ４３に供給され、圧入プラント３２の圧入パイ
プ４を介して地盤１２中に圧入されるようにされてお
り、更に、水タンク２６からミキサー３０の通路に介装
された流量計３４' 、例えば、各ロードセル３４のゲー
ト３５を開く前後の重量差である供給量のデータはコン
ピュータ３６に入力され該コンピュータ３６に於ける処
理データはメモリー４０に記録され、圧力計３４''で測
られた圧力、及び、所定タイミングで別に測定されるス
ランプと比較され、又、次回、それ以降の施工処理の参
考データに供されると同時にそれ以降の削孔径、及び、
配合量にフイードバックされ、又、コンピュータ３６か
ら予めのプログラム３７、及び、プレボーリングされた
現地データプログラム３８からのプログラムに従う配合
量，圧入圧力等の指示データ３９はいつでもプリントア
ウトされて用いることが出来るようにされている。

【００２６】上述システムにおいて、軟弱地盤改良工
事、或いは、前述した如く、構築物を設置された地盤の
不等沈下や液状化による陥没に対する修復工事等の地盤
改善工事を当該地盤１２に対して行うに際しては当該地
盤１２の改善工事に最適なデータをこれまでに実験等を
含めて施工された工事の記録データプログラム３７を用
意され、マニュアルで入力される当該地盤１２に対しプ
レボーリングされて作成された現地データプログラム３
８を用意し、コンピュータ３６に予め入力しておき、
又、併せて固結材の定量混合プラント１０の所定近傍に
ダンプトラック１９等により固化材としてのセメント２
０を搬入貯留すると共にシルト等の土質分砂２１、砂，
細礫２２をも貯留する。

【００２７】尚、設計によっては他の粉粒素材としてフ
ライアッシュやベントナイト等も搬入して所定に貯留
し、定量混合プラント１０の対応するホッパ２４，２
５，２５' に所定量づつ貯留し、又、水タンク２６に水
３３を所定量貯留する。

【００２８】そして、これらのホッパ２４，２５，２５
' の貯留重量は各々ロードセル３４を介しコンピュータ
３６に入力記録され、使用量は該コンピュータ３６を介
しての減量計算により計測される。

【００２９】又、水タンク２６に於ける水３３の使用量
は流量計３４' を介してコンピュータ３６に入力され
る。

【００３０】そして、先ず、該コンピュータ３６が入力
された全てのプログラムにより当該地盤改善工事のプロ
セスをトータル的にプログラムし、稼動に入り、まず、
削孔データ３９をプリントアウトし、該データ３９に基
づいて削孔ドリル１３を作動し、当該地盤１２に対し所
定の削孔を行う。

【００３１】勿論、当該削孔は所定間隔で行われるもの
である。

【００３２】そして、削孔後圧入プラント１１に於て、
圧入装置３２の圧入パイプ４を削孔内に臨ませ、混合プ
ラント１０を作動に供し、コンピュータ３６がセメント
２０のホッパ２４、土質分２１のホッパ２５、及び、
砂，細礫２２のホッパ２５' の各ゲート３５を開き、こ
れらからの素材をミキサー３０に供給する。

【００３３】この場合、各ゲート３５、及び、電磁バル
ブ３５' はプログラム３７，３８に従って設定開度で設
定時間開放されることにより、各セメント２０、土質分
２１、砂，細礫２２、及び、水３３は設定量ミキサー３
０に供給される。

【００３４】そして、該ミキサー３０のモータ４２が駆
動され、該ミキサー３０内に於てセメント２０、砂２
１、礫２２、水３３が均一分散状態で混合攪拌され、０
に近い所定低スランプ（０〜６センチスランプ）の非流
動性であって自己硬化性の固結材が形成されてポンプホ
ッパ２９のレシプロポンプ４３に供給されてコンピュー
タ３６の指令によりモータ４４が作動して該圧入ポンプ
４３が稼動し、圧入プラント１１の圧入装置３２の圧入
パイプ４の先端から地盤１２中に圧入充填される。

【００３５】上述プロセスは注入後所定の地表レベル、
或いは、圧力、又は、注入量になるまで繰り返され、所
定のレベル，圧力、又は、注入量が達成されたならば次
のステージに移る。

【００３６】この場合、圧入充填は地盤改良の態様にあ
っては主としてボトムアップ方式が、又、地盤傾斜修復
や液状化阻止にはトップダウン方式が用いられ、所定の
複数ステップの各ステージごとに球根状のブロック５に
相互接合状態で積層式に圧入充填が行われ、側部地山を
圧縮する。

【００３７】又、注入圧は圧力計３４''により検出さ
れ、コンピュータ３６に入力される。

【００３８】この場合の各ステージのステップで圧入ポ
ンプ４３からの固結材の圧入量は各ロードセル３４、流
量計３４' による各素材の供給量計測によりコンピュー
タ３６に入力されることから、該コンピュータ３６は設
定プログラムに従い、各ステージごとに設定流量と設定
圧力を決め、ステージのアップ，ダウンを指示コントロ
ールするようにされている。

【００３９】そして、かかる地盤改善施工工事は当該地
盤１２の性状により固結材の非流動性やスランプの度合
が当然のことながら異なるものであるものの、これに対
処するにはそれまでの実験を含む等のデータベース、及
び、当該施工に先立つプレボーリングによるデータプロ
グラム３８によりコンピュータ３６によって所望のスラ
ンプを与える最適配合量が入力されて凝固材のセメント
２０や土質分２１、砂，細礫２２、更には、他の粉粒素
材のフライアッシュやベントナイト等のミキサー３０に
対する供給量を制御することにより最適配合の低スラン
プの自己硬化性の固結材を設定して圧入充填させること
が出来、又、当該圧入充填に際してのトップダウン方
式、又は、ボトムアップ方式のステージのピッチ等をプ
ログラミングすることが出来ることは勿論のことであ
る。

【００４０】而して、各態様において、圧入された固結
材が経時的に固結し、周辺地山土質を圧縮して締め固
め、所定の地盤改良や不等沈下，復原，液状化防止等を
経時的に設計通りに行う。

【００４１】この場合、ボトムアップ方式にしても、ト
ップダウン方式にしても、圧入パイプ４の下端は支持層
まで達するようにすることは勿論のことである。

【００４２】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
例に限るものでないことは勿論であり、例えば、単なる
地盤改良のみならず、地下深部の一般土層の改良やアン
ダーピニングやシールドトンネルの周辺防護に対しても
適用出来ることは勿論のことである。

【００４３】そして、設計変更的には当該地盤に対する
最適固結材による施工がコンピュータによるデータ変更
により適宜に行われ得ることも勿論のことである。

【００４４】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に地盤内への０〜６センチの低スランプの非流動性であ
って自己硬化性の固結材の地盤内への圧入充填がレシプ
ロポンプを介して行われ、経時的自己硬化における圧入
充填の原位置姿勢を保持し、固結塊となって地山に於け
る迷走や逸走がなく、成分の均一性が変化せず、周辺地
山を圧縮する優れたコンパクショングラウティングを用
いての軟弱地盤改良や不等沈下傾斜の修復、更には液状
化防止等の地盤改善方法において、地盤に対する削孔プ
ラントに併設する固化材と他の粉粒素材との定量混合プ
ラントにより素材の配合調整、及び、圧入圧調整をコン
ピュータを介して行うことにより、当該地盤の微妙で複
雑な性状に応じた非流動性であって自己硬化性の固結材
の最適圧入充填を図ることが出来るという優れた効果が
奏される。

【００４５】そして、コンパクショングラウティングに
よる確実な地盤改良や修復等の改善は当該地盤の微妙な
性状に対して現地調達の素材によっても固化材、及び、
粉粒素材の最適定量配合による混練が設計通りに行われ
るという優れた効果が奏される。

【００４６】したがって、軟弱地盤の改良による土地の
有効利用は勿論のこと、既設の構造物を有する地盤の不
等沈下，傾斜や地震による液状化等による陥没地盤を修
復する地盤改善が当該地盤に最適な状態で行われるとい
う優れた効果が奏される。

【００４７】そして、かかる地盤改善は地盤深部にまで
及ばせることが可能である効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例に供する削孔プラン
トの模式縦断面図である。

【図２】圧入プラントと当該混合プラントの模式縦断面
図である。

【図３】混合プラントでの各素材の定量供給機構の凝固
システム図である。

【図４】改善施工の模式断面図である。

【図５】従来技術に基づくコンパクショングラウティン
グによる地盤改良工事の模式断面図である。

【図６】同、従来技術に基づく不等沈下修復施工の模式
断面図である。

【符号の説明】

１２ 地盤 ２０ 凝固材 ２１，２２ 他の粉粒素材 １０ 混合プラント ３２ 圧入プラント １３ 削孔プラント ８ 地盤改善システム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サムソン ダブリュー バンデイミヤー アメリカ合衆国 コロラド州 ブルームフ ィールド市ノース，ワアズワース通り 11575番地

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被改善地盤に固結材を圧入充填する地盤改
   善方法において、固化材及び他の粉粒素材とを設定量配
   合して混合し、低スランプの非流動性であって自己硬化
   性の固結材を作製し、削孔を介し所定ステージで相互に
   接合するブロックを積層させて周囲地山を圧縮させるよ
   うにすることを特徴とする地盤改善方法。
2. 【請求項２】上記非流動性であって自己硬化性固結材の
   圧入が地盤改良に用いられることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の地盤改善方法。
3. 【請求項３】上記固結材の地盤内への圧入がボトムアッ
   プ式、又はトップダウン式、又は両方式併用式になされ
   るようにされていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の地盤改善方法。
4. 【請求項４】上記固結材の圧入が地表変化復原に用いら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地盤
   改善方法。