JPH06128933A - 液状化地盤の改良工法及び不液状化地盤柱の形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 高圧流体が圧入されると水平断面積が拡張す
る底部が開放された円筒体となるジャケット２を地盤Ｃ
に挿入し、前記ジャケット２に事後固化する流体の不液
状化地盤材を高圧送することにより、ジャケットを最大
まで径拡張させ、さらにジャケット底部から不液状化地
盤材を膨出させることにより、底部が拡大された不液状
化地盤柱Ｄを形成させ、同時に前記地盤柱の形成時の膨
張圧により、周辺横方向地盤及び下方地盤を締固め、液
状化に強く且つ鉛直交支持力も高い複合地盤を造成す
る。 【効果】 定量的な施工管理のもと近接構造物に悪影響
を与えることなく、また安価な材料を使用した不液状化
地盤柱Ｄをコアとした液状化に強く、しかも鉛直支持力
も高い複合地盤を経済的に造成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、砂地盤を締固めなが
ら底部が拡大された柱状の不液状化地盤を造成して、液
状化の発生を防止するための液状化地盤の改良工法及び
同工法に用いて好適な不液状化地盤柱の形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、飽和したゆるい砂地盤が地震を
受け、この時の震動の強さがある限界値以上になると、
砂地盤は液状化し構造物に壊滅的な被害を与える。液状
化の発生を防止するための従来の主な地盤改良工法を挙
げると、振動締固めによって密度の増大を図るものの代
表的なものとしては、締固め砂杭工法がある。これの締
固めは機械的な振動によるものである。地震時の砂層内
の間隙水圧の上昇をおさえる排水工法としては、グラベ
ルドレーン工法、パイプドレーン工法などがある。また
この他に袋体を膨張させることによって周辺地盤を締固
め、密度の増大を図るものがあるがまだ実質的に実用化
されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記に示した
従来の地盤改良工法、例えばグランベルドレーン工法、
パイプドレーン工法は地震時において砂地盤の液状化は
防止できるものの地盤の不同沈下は避けられず、構造物
に悪影響を残すことになる。また締固め砂杭工法は有力
な工法であるが地盤改良時、近接構造物に対して機械的
振動による悪影響を与える可能性があり、騒音を発生す
るなどの欠点がある。また砂の締固めにおいて、機械的
な振動方法では、これの締固めの限界は結果的にその砂
の持つ限界間隙比までである。しかも周辺砂地盤を限界
間隙比まで締固めるためには、改良量は飛躍的に増大す
る。

【０００４】これに対して袋体の膨張による締固め方法
は、定量的な施工管理のもとに行えば周辺構造時に悪影
響を与えずに行えるが、単に周辺地盤を締固めるだけで
は、締固め砂杭工法のような明確な鉛直支持力が得られ
ない。従って、鉛直支持力も合わせ持つ複合地盤として
造成する必要がある。また袋体は地盤に挿入時、礫等の
角でこすられると破損する欠点があり、挿入方法に課題
を残している。

【０００５】一般に地盤改良における施工管理のうち特
に重要なのは改良時の強度管理であり、改良中にリアル
タイムに把持でき、且つ目的の改良強度を得るために、
地盤土性等の変化に応じてフレキシブルに対応する必要
がある。そのためには改良前の砂地盤が締固められて改
良後、地盤の間隙比がどのように減少したのかを明確に
する必要がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
高圧流体が圧入されると断面積が拡張する底部が開放さ
れた円筒体を地盤に挿入し、この円筒体に事後固化する
流体の不液状化地盤材を高圧送することにより、円筒体
を最大まで径膨張させ、さらに円筒体底部から不液状化
地盤材を膨出させることにより、底部が拡大された不液
状化地盤柱を形成させるものである。そして同時に地盤
柱の形成時の膨張圧により、周辺横方向地盤及び下方地
盤を締固め液状化に強く且つ鉛直支持力の高い複合地盤
を造成することを特徴としている。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１記載の液
状化地盤の改良工法において、地表面を連続水準測量し
て地盤の盛り上がりの有無を確認し、円筒体が最大に径
拡張するまでの不液状化地盤材の圧送量及び圧送圧を連
続測定することによって地盤の締り具合を確認し、さら
には不液状化地盤柱の拡大底部の最終部分の地盤材の膨
出量及び膨出圧を連続測定することによって鉛直支持力
を確認することを特徴としている。

【０００８】請求項３に係る発明は、液状化地盤の改良
工法に用いる不液状化地盤柱の形成装置であって、前記
円筒体となる円筒状ジャケットに不液状化地盤材の圧送
管を兼ねる中空ロッドを通して、適当な位置に（中空ロ
ッドが地盤に挿入される部分の上端）ジャケット頭部を
絞って中空ロッドに固定し、さらにジャケットをコンパ
クトに収納するカプセルパイプを装着させ、且つ中空ロ
ッド先端部の根元にスイベルを組入れさらにカプセルパ
イプと同径のロッドビットを中空ロッド先端に固定した
地盤柱形成装置本体を構成し、かつ当該装置本体の地盤
挿入時にはカプセルパイプに回転を与えてロッドビット
のみに回転を伝達する機構を設け、不液状化地盤材の圧
送時には、前記ジャケットを残してカプセルパイプを引
き上げ可能にして、地盤挿入時に前記円筒体を保護する
構成としている。ここで、カプセルパイプは中空ロッド
の軸方向のスライド及び回転が自在な構成である。

【０００９】地盤柱形成装置の地盤挿入時にはジャケッ
トをカプセルパイプ内に収納し、カプセルパイプに回転
を与えて、ロッドビットに回転を伝達し、地盤を掘進し
ながら所定の深さまで前記装置を挿入する。そして不液
状化地盤材の圧送時にはカプセルパイプのみを引き上げ
るものである。

【００１０】

【作用】本発明による地盤の締固め方法は、流体エネル
ギーによる円筒体（袋体）の膨張方式によるものであ
る。従来方式の袋体は気密性を必要とし、フレキシブル
な材質でゴム材のものが多い。これに対して本願発明の
円筒体は、通常においては、ゴム材ではなくフレキシブ
ルな材質のもので、底部の開放されている。当然水密性
を必要としないので、その分、材質の強度に力点をおい
て製作できる。

【００１１】また底部が開放されている円筒体であるが
ゆえに流体を事後固化する不液状化地盤材とすることが
できる。従って周辺地盤の締固めと不液状化地盤柱の形
成が同時に行なわれるので作業工程を中断して地盤をゆ
るめるようなことはまったくない。

【００１２】また同様の理由から締固める方向は横方向
と下方向である。従って流体エネルギーによって直接地
盤を持ち上げるようなことはない。またさらに同様の理
由から底部が拡大された不液状化地盤柱が一体的に形成
でき、鉛直支持力も合わせ持つ複合地盤を造成すること
ができる。

【００１３】また不液状化地盤柱の直径は円筒体の直径
と同径であるから、締固めによる地盤の締まり具合を理
論的に求めることができ、施工管理が容易である。また
自然地盤の表層部分は固い状態が多い、また埋立地盤に
は予測のできないコンクリートガラ等が含まれることが
多い。従って袋体は材質的に強度の低いものであるから
一般に袋体の地盤への挿入方法に課題を残している。こ
れに対して本発明では円筒体をカプセルパイプ内に収納
し、カプセルパイプ，ロッドビットに回転を与えて掘進
することによって、円筒体を保護しながら、容易に所定
の深さの地盤に挿入することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。図１（ａ）は、本発明の液状化地盤の改良工
法を実施する際に用いた場合に好適な不液状化地盤柱の
形成装置本体の実施例を示す縦断面図を示すものであ
る。同図において符号１は中空ロッドで圧送管を兼ねた
軸力材である。符号２はジャケットで底部が開放されて
いる。符号３はカプセルパイプでジャケット２の挿入時
にこれを保護するものである。符号４はスイベルで、中
空ロッド１の水密性を保持したまま回転を与えることが
できる。符号５はロッドビットで回転を与えることによ
って地盤を削孔する。符号６はグラウトホースで、中空
ロッド１に接続され、不液状化地盤材を圧送する。符号
７はロッド吐出口で不液状化地盤材をジャケット２の内
空に吐出する。符号８はロッド先端グラウトパイプで、
中空ロッド１の内部に挿入されている。符号９はロッド
先端吐出口で不液状化地盤材がここから直接地盤に吐出
される。符号１０は圧気パイプで、中空ロッド１の内部
に挿入され、エアーコンプレッサーで給気される。

【００１５】符号１１は、圧気リングで中空ロッド１の
外側でリング管となり、圧気パイプ１０と接続されてい
る。圧気リング１１には下向に多数の孔が付けられてお
り、ここからジャケット２の内空に圧気が吐出される。
符号１２は回転駆動装置で、カプセルパイプ３に回転を
与え、ロッドビット５に伝達される。符号１３はジャケ
ット固定バンドである。

【００１６】図１（ｂ）は地盤柱形成装置本体の水平断
面図で、ジャケット２をカプセルパイプ３内にコンパク
トに収納した状態を示している。図２は施工概念図であ
る。同図において符号Ａは地盤柱形成装置、符号Ｂはベ
ースマシーン、符号Ｃは地表面である。図２は地盤柱形
成装置をベースマシーンＢに装備し、ジャケット２をカ
プセルパイプ３に収納した状態である。図３（ａ）〜
（ｅ）は施工の作業工程を示す図である。これらの図に
おいて符号Ｄは柱状の不液状化地盤である。

【００１７】図３（ａ）は地盤柱形成装置Ａをカプセル
パイプ３及びロッドビット５に回転を与えて地盤を削孔
しながら挿入させた工程を示している。同じく図３
（ｂ）は地盤柱形成装置Ａを所定の深さに挿入し、カプ
セルパイプ３のみを引抜いた工程を示している。同じく
図３（ｃ）は、ジャケット２の内空に事後固化する流体
の不液状化地盤材を高圧送することにより、ジャケット
２を最大まで径拡張させ、さらにこれの底部より不液状
化地盤材を膨出させた工程を示している。同じく図３
（ｄ）はロッド先端吐出口９より液状化地盤材を吐出し
不液状化地盤柱底部をさらに拡大している工程を示して
いる。同じく図３（ｅ）図は、一体である中空ロッド
１、ジャケット２を引き揚げながら、中空ロッドの跡空
間を不液状化地盤材で埋戻している工程を示している。
この工程の初期において、不液状化地盤材が共あがりし
ないようにジャケット２内の頂部に圧気を加えながら行
う。

【００１８】

【発明の効果】本発明にれば、底部が拡大された不液状
化地盤柱の形成及び周辺地盤の締固めエネルギーは、流
体エネルギーによるものであるから振動騒音はない。ま
た締固め砂杭工法のような縦方向のみの機械的な振動エ
ネルギーと異なり、水平方向、下方向の直接的な締固め
であるのでエネルギー効率が非常に良い。締固めは定量
的に静的に確実に行えるので近接構造物に対して安全に
施工できる。また袋体は施工上材料が強度的に弱点とな
っているが、本発明においてジャケットをカプセルパイ
プに収納して地盤を掘進しながら挿入するので地盤条件
に制約を受けないで容易に作業が行える。

【００１９】本発明による液状化防止工法の原理は、柱
状の不液状化地盤をコアとして、周辺地盤を水平方向に
直接締固め砂層の限界間隙比に近ずけ、全体を複合地盤
として構成させるものである。これは砂層を締固めただ
けの改良地盤よりもはるかに液状化に強い地盤となる。
また鉛直支持力については、必要な支持力が得られるま
で不液状化地盤柱の底部を拡大し基礎球根を造り、下方
向の地盤を直接的に締固めるものである。これにより、
単に液状化対策工法だけでなく、総合的な砂地盤の改良
工法となっている。

【００２０】本発明における強度確認管理の方法につい
て説明すると、不液状化地盤柱１本が受け持つ範囲の地
盤層において、締固め度合は地盤の間隙の減少の割合に
よって決まる。間隙の減少量は、不液状化地盤杭の容積
に相当するので、締り具合は理論的に求められる。また
本発明の強度管理は地盤の盛り上がりの有無の確認測定
とジャケットが最大に径拡張する直前の不液状化地盤材
の圧送量と圧送圧を連続測定することによってリアルタ
イムに行う。この結果、当初計画の強度が得られなかっ
た場合は、不液状化地盤柱１本が受け持つ範囲を縮小さ
せ、当初計画の強度を確保するものである。また同様に
鉛直支持力の管理は、不液状化地盤柱底部の球根の最終
部分の地盤材の膨出量と流出圧を連続測定することによ
り行う。

【００２１】本発明における地盤改良量について説明す
ると、不液状化地盤柱による、周辺地盤の締固めは、流
体エネルギーを利用している。流体エネルギーはその制
御の容易であるので、これの設備は小規模で機動的であ
る。また、本発明で使用する流体は、事後固化する不液
状化地盤材であるので、従来の袋体膨張方式よりも作業
工程が短縮され、施工プラントも簡略化されている。

【００２２】また不液状化地盤材は、現地土あるいは現
地近接土に流動化を良くするための混和剤、及びセメン
トなどの固結剤を少量混入してつくるものであるから、
非常に安価な材料となっている。これらのことから地盤
改良量は大幅に低減されている。

【００２３】以上の説明のとおり本発明は、定量的な施
工管理のもと近接構造物に悪影響を与えることなく、ま
た安価な材料を使用した不液状化地盤柱をコアとした液
状化に強く、しかも鉛直支持力も高い複合地盤を経済的
に造成するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】本発明に係る不液状化地盤柱の形成装置本体
の断面図である。

【図１ｂ】本発明に係る不液状化地盤柱の形成装置本体
の水平断面図である。

【図２】本発明に係る施工概念図である。

【図３】本発明に係る施工の作業工程を示した図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 不液状化地盤柱形成装置 Ｂ ベースマシーン Ｃ 地表面 Ｄ 不液状化地盤柱 １ 中空ロッド ２ ジャケット ３ カプセルパイプ ４ スイベル ５ ロッドビット ６ グラウトホース ７ ロッド吐出口 ８ ロッド先端グラウトパイプ ９ ロッド先端吐出口 １０ 圧気パイプ １１ 圧気リンク １２ 回転駆動装置 １３ ジャケット固定バンド

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る不液状化地盤柱の形成装置本
体を示すもので、（ａ）は垂直断面図、（ｂ）は水平断
面図である。

【図２】 本発明に係る施工概念図である。

【図３】 本発明に係る施工の作業工程を示した図で
ある。

【符号の説明】 Ａ 不液状化地盤柱形成装置 Ｂ ベ−スマシ−ン Ｃ 地表面 Ｄ 不液状化地盤柱 １ 中空ロッド ２ ジャケット ３ カプセルパイプ ４ スイベル ５ ロッドビット ６ グラウトホ−ス ７ ロッド吐出口 ８ ロッド先端グラウトパイプ ９ ロッド先端吐出口 １０ 圧気パイプ １１ 圧気リンク １２ 回転駆動装置 １３ ジャケット固定バンド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧流体が圧入されると水平断面積が拡
   張する底部が開放された円筒体を地盤に挿入し、前記円
   筒体に事後固化する流体の不液状化地盤材を高圧送する
   ことにより、円筒体を最大まで径拡張させ、さらに円筒
   体底部から不液状化地盤材を膨出させることにより、底
   部が拡大された不液状化地盤柱を形成させ、同時に前記
   地盤柱の形成時の膨張圧により、周辺横方向地盤及び下
   方地盤を締固め、液状化に強く且つ鉛直交支持力も高い
   複合地盤を造成することを特徴とする液状化地盤の改良
   工法。
2. 【請求項２】 液状化地盤の改良工法において、地表面
   を連続水準測量して地盤の盛り上がりの有無を確認し、
   円筒体が最大に径拡張するまでの不液状化地盤材の圧送
   量及び圧送圧を連続測定することによって地盤の締り具
   合を確認し、さらには不液状化地盤柱の拡大底部の最終
   部分の地盤材の膨出量及び膨出圧を連続測定することに
   よって鉛直支持力を確認することを特徴とする請求項１
   記載の液状化地盤の改良工法。
3. 【請求項３】 液状化地盤の改良工法に用いる不液状化
   地盤柱の形成装置であって、前記円筒体となる円筒状ジ
   ャケットに不液状化地盤材の圧送管を兼ねる中空ロッド
   を通して、適当な位置にジャケット頭部を絞って中空ロ
   ッドに固定し、さらにジャケットをコンパクトに収納す
   るカプセルパイプを装着させ、且つ中空ロッド先端部の
   根元にスイベルを組入れさらにカプセルパイプと同径の
   ロッドビットを中空ロッド先端に固定した地盤柱形成装
   置本体を構成し、かつ当該装置の地盤挿入時にはカプセ
   ルパイプに回転を与えてロッドビットのみに回転を伝達
   する機構を設け、不液状化地盤材の圧送時には、前記ジ
   ャケットを残してカプセルパイプを引き上げ可能にし
   て、地盤挿入時に前記円筒体を保護する構成としたこと
   を特徴とする不液状化地盤柱の形成装置。