JPS62137317A - 地盤の締固め工法 - Google Patents

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】 「産業上の利用分野」 本発明は、軟弱地盤を改良する地盤の締固め工法、およ
び締固め装置に関するものである。

「従来の技術Ｊ 従来、砂質地盤や粘性上地盤のような、いわゆる軟弱地
盤を改良する工法として、例えばバイブロ・フローテー
ション工法やサンド・コンパクション・パイル工法等が
知られている。

バイブロ・フローテーション工法は、地盤中に棒状の振
動機を貫入し、振動機部分に水を噴出しながら地盤を振
動させて締固め、かつ、振動機付近に生じろ空隙に砂や
砕石等を投入して振動効果や圧入効果の増大を図る工法
である。

また、サンド・コンパクション・パイル工法は、地盤中
に振動あるいは衝撃荷重を用いて砂を圧入し、地盤中に
圧縮された砂柱を造成して地盤の相対密度の増加を図る
工法である。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、バイブロ・フローテーション工法では、地盤
を振動させつつ、砂等の投入と振動機のわずかな引き抜
きとを交互に繰り返し、また、サンド・コンパクション
・パイル工法では砂の投入と圧縮とを交互に繰り返す。

従って、これらの工法は、工期が長引く欠点を有すると
ともに、砂柱造成用の、あるいは投入材としての砂等を
必要とすることら相まって工費がかさむという欠点を持
っている。また、バイブロ・フローテーション工法の場
合、砂質地盤への適用を目的としており、シルト分以下
の土粒子の含有率が４０％以上の地盤には効果がなく、
さらに、水平振動を要するため市販の加振機を使用でき
ない等の不具合らある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたちので、その目的
とするところは、地盤を確実に締固めて特に地震時にお
けろ地盤の液状化を防止し、しかも、工期および工費の
著しい削減を実現する全く新しい地盤の締固め工法およ
び締固め装置を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 本願第１発明の工法は、地盤中に竪穴を掘削し、この竪
穴内に礫等のドレーン材を投入してトレーン柱を形成し
た後、このドレーン柱の周辺の地盤中に柱体を鉛直方向
に振動させながら貫入することにより地盤を締固める工
法である。この場合、柱体として管状のものを用い、こ
の柱体の内部にドレーン柱が内包されるように柱体を貫
入してもよい。なお、トレーン柱として有孔管を用いて
らよく、要するにドレーン化に集水された水が地上に排
水されるような構造のドレーン化であればよい。

また、本願第２発明の装置は、横断面■］形をなす柱体
と、この柱体にその長さ方向の振動を与える加振機とを
備え、柱体の表面に突出部を設けたものである。

さらに、本願第３発明の装置は、管状の柱体と、この柱
体にその長さ方向の振動を与える加振機とを備え、柱体
にその管壁を貫通する多数の透水孔を設けたものである
。

「作用　」 第１発明の工法によれば、柱体を地盤中へ貫入した時に
、この柱体の振動により地盤中に過剰水圧が生じ、この
過剰水圧で地盤中の水がドレーン内へ水平排水されて地
盤が沈下し、鉛直方向に圧縮される。従って、一度の貫
入と一度の引き抜きにより一回の締固め作業が完了し、
しかも、地盤を鉛直方向に圧縮するのみであるから地盤
中に空隙は生じず、砂や砕石等の投入が不要である。

また、第２発明の装置によれば、加振機が柱体を振動さ
せてこれを地盤中へ貫入し、横断面■］形で表面積の広
い柱体および突出部が周辺地盤に対し良好に振動を伝達
する。

さらに、第３発明の装置によれば、加振機が柱体を振動
させてこれを地盤中へ貫入し、管状の柱体がその内外の
地盤へ振動を伝達し、また、透水孔が柱体内外への水の
出入りを許容する。

「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。

第１図は、本発明の一実施例の締固め装置の概略を示し
、図中符号ｌはクローラクレーンである。

クローラクレーンｌはガイドマスト２を支持しており、
ガイドマスト２の上端には吊り冶具３を介して柱体４が
縦に吊り下げられている。この柱体４は例えば大型のＨ
形鋼であり、その横断面は第３図の如くほぼＨ形をなし
ている。そして、その上端には第２図の如く加振機（い
わゆるバイブロハンマ）５が取り付けられている。この
加振機５は柱体４に鉛直方向の振動を与えるしのである
。

また、柱体４の表面には、その長さ方向と交差する方向
に突出する多数の突出部（突起）６が設けられている。

これら突出部６は、例えば山形鋼を寸断して柱体４に溶
接したものである。

次いで、上記のような構成の装置を使用して軟弱地盤を
締固める工法について説明する。

まず、第４図の如く地盤Ｇ中に、所定の深度に達するド
レーン化りを多数造成する。これらドレーン柱りの配置
は、例えば第５図の如く地盤Ｇ上に基盤の目を描くよう
な配置とする。各トレーン柱りは、例えば先端を閉塞し
たパイプを地盤Ｇ中に貫入した後、パイプの先端を開放
し、ノくイブを引き抜きながら引き抜き跡の竪穴にドレ
ーン材を投入することにより造成する。また、ドレーン
材としては例えば切り込み砂利、砕石、礫、鉱滓、シン
ダーアッシュ、ボトムアッシュ（フライアッシュの大塊
）、あるいは下水道の焼却灰等を用いる。しかる後に、
クローラクレーンｌを操作して柱体４をドレーンＩＤ相
互間の地盤Ｇ上、すなわち第５図鎖線で示すような位置
に吊り降ろし、柱体４の下端を第６図の如く地盤Ｇに当
接させる。

そして、加振機５を作動させて柱体４に振動を与え、こ
れにより第７図の如く柱体４を地盤Ｇ中の所定深度まで
貫入する。このとき、柱体４の振動が、柱体４自体の表
面積の広さ、および突出部７の存在により地盤Ｇ中へ良
好に伝達し、この振動により地盤Ｇ中に過剰水圧が生じ
る。そして、この過剰水圧により地盤Ｇ中の水が貫入箇
所周辺のドレーン柱り内へ水平排水される。従って、排
水された地盤Ｇは沈下し、鉛直方向に圧縮されて締固め
られる。続いて、柱体４を継続的に振動させなからクロ
ーラクレーンｌにより柱体４を地盤Ｇから引き抜き、柱
体４を地盤Ｇ上の他の位置、すなわちドレーン柱り相互
間に移動して上記と同様の作業を繰り返す。つまり、こ
のような作業を各ドレーン柱り周辺の地盤Ｇに対して施
すことにより、多数のドレーン柱りを配置した付近−帯
の地盤Ｇを締固める。ちなみに、上記工法により沈下し
た地表面（局所的に発生する穴等）を元の標高まて回復
させる必要がある場合には、機械的な転圧、締固め、ま
たは動圧密等により他の場所から運んだ土砂を締固めれ
ばよい。

一方、第８図は本発明の他の実施例の締固め装置を示し
ている。この実施例の柱体７は、大口径の鋼管である。

この柱体７は、第９図の如くその上端に柱体７内をその
径方向に横断するバイブロチャック用板８を備え、この
バイブロチャック用板８に加振機５が取り付けられてい
る。また、柱体７の管壁にはこれを貫通する多数の透水
孔９が設けられ、さらに柱体７の外面には多数の突出部
６が設けられている。

このような構成の装置を使用して軟弱地盤を締固める場
合には、上記一実施例の工法同様、まず、地盤Ｇ中に多
数のドレーン柱りを造成した後、クローラクレーンｌで
柱体７を一つのドレーン柱り上に吊り降ろす。そして、
加振機５により柱体７に振動を与え、この振動によって
柱体７を第１Ｏ図の如く所定深度まで貫入する。すなイ
つち柱体７の内部にドレーン柱りが内包されるようにす
る。このとき、柱体７の内側の地盤Ｇ中へはその全周を
柱体７が取り囲むことにより振動が良好に伝達し、また
、柱体７の外側の地盤Ｇ中へは突出部６の存正により振
動が良好に伝達する。従って、柱体７内外の地盤Ｇ中に
過剰水圧か生じ、この過剰水圧により内側地盤Ｇ中の水
が柱体７内のドレーン柱り内へ、また、外側地盤Ｇ中の
水が貫入箇所周辺のドレーン柱り内、あるいは透水孔９
を介して柱体７内のドレーン柱り内へ水平排水される。

続いて、柱体７を継続的に振動させながらクローラクレ
ーン１により柱体７を地盤Ｇから引き抜き、柱体７を他
のドレーン［圭り上に移動して上記と同様の作業を繰り
返すようにする。

次に、幾つかの実験結果を示して本発明の作用効果をよ
り明確にする。ただし、実験は直径１２００ｍｍ、長さ
１２０００ｎｕ＋＋の鋼管（柱体、ただし透水孔および
突出部の無いもの）が、直径５００ｍｍ、深さ１１００
０ｍｍのグラベルドレーン（ドレーン柱）を内包する工
法により行った。また、加振機としてはバイブロハンマ
ＶＭ２−２５０００Ａを用いた。

第１１図は、鋼管貫入面の地盤（点線）および貫入後の
地盤（実線）に対して各々標孕貫人試験を行い、各々の
試験結果すなイっちＮ値と、地盤の深度との関係を貫入
前地盤の地層状態とともに示したものである。貫入前の
Ｎ値は平均で４．５５、貫入後のＮ値は平均で２３．６
であった。この図から明らかなように貫入後の地盤が貫
入前の地盤に対して著しく締固まっていることがわかる
。

第１２図は、道路橋示方書に基づく液状化抵抗強度Ｒを
貫入前のＮ値および貫入後のＮ値を用いて算出したらの
である。貫入後のＲ（平均０．３８４　）は貫入前のＲ
（平均０．１６）より顕著に増加することがわかる。た
だし、グラフの上限および下限はｎ±σ（Ｒａｎの平均
値、σ：標準偏差）の値である。また、貫入後のＲの変
動係数σ／Ｒ（０，２８３）は貫入面のＲの変動係数σ
／え（０，４０３）よりかなり小さくなり、貫入後の地
盤は均質に締固まることがわかる。

第１３図は、細粒分（粒径７４μ以下）含有率と貫入後
のＲとの関係を示したものである。この実験における地
盤は細粒分含有率が３８％以下の地盤であるが、細粒分
含有率が増えてもＲ値は低下せず、当工法により細粒分
含有率のいかんにかかわらずＲ（またはＮ値）の増加を
期待することができるといえる。

第１４図は、鋼管貫入時間と貫入深度との関係を示した
しのである。図から１１ｎ＋貫入に３分〜１２分要する
ことがわかるが、従来の工法のサイクルタイムは２０分
程度であるから、かなり施工速度が速まることがわかる
。

なお、上記一実施例では柱体４としてＨ形鋼を用いたが
これに限るものではなく、例えば横断面十字形のもの、
あるいは十字に交差する各腕部の先に、さらにフランン
部を有する形状のらの等を用いてもよい。また、上記能
の実施例では柱体７として横断面円形の鋼管を用いたが
、角形の鋼管を用いてもよい。さらに、両実圧倒におい
て、突出部６を突起としたが、例えば柱体４，７の長さ
方向に沿う棒状のもの（ｆ４棒等）や、あるいは柱体４
，７の周囲に沿う形状のもの（柱体７の場合は鋼リング
等）としてもよい。

「発明の効果」 以上説明−したように本願第１発明の工法によれば、地
盤中に竪穴を掘削し、この竪穴内にドレーン材を投入し
てドレーン柱を形成した後、このドレーン柱の周辺の地
盤中に、柱体をその長さ方向に振動させながら貫入する
ようにしたので、次のような優れた効果を得ることがで
きる。

■柱体を地盤中へ貫入した時に、この柱体の振動により
地盤中に過剰水圧が生じ、この過剰水圧で地盤中の水が
ドレーン内へ水平排水されて地盤が沈下し鉛直方向に圧
縮される。従って、一度の貫入と一度の引き抜きにより
一回の締固め作業が完了し、例えばバイブロ・フローテ
ーショ・ンエ法のように砂等の投入と振動機の引き抜き
とを繰り返す必要がないから、工期を著しく削減するこ
とができる。

■地盤を鉛直方向に圧縮するのみであるから地盤中に空
隙は生じず、砂や砕石等の投入が不要である。従って、
工期の削減効果も相まって工費を大幅に削減することが
できる。特に、沈下した地表面をもとの標高に回復させ
る必要がない場合、例えば地下室を造るための掘削を伴
う建設工事等の場合は、改良後の地盤のＮ値が４０前後
、あるいはそれ以上となり、基礎の支持地盤として直接
使用できるから、基礎工事費を大幅に削減できる。

■地盤を確実に締固めて地震時における地盤の液状化を
防止することができる。

また、本願第２発明の装置は、横断面Ｈ形をなす柱体と
、この柱体にその長さ方向の振動を与える加振機とを備
え、柱体の表面に突出部を設けたので、次のような効果
を得ることができる。

■加振機が柱体を振動させてこれを地盤中へ貫入し、横
断面■１形で表面積の広い柱体および突出部が周辺地盤
に対し良好に振動を伝達するから、地盤中に効果的な過
剰水圧を生じさせることができる。

■構造が単純であり、しから、鉛直振動を利用するから
市販の加振機を用いることができる。従って、設備費を
大幅に削減することができる。

さらに、本願第３発明の装置は、管状の柱体と、この柱
体にその長さ方向の振動を与える加振機とを備え、柱体
にその管壁を貫通する多数の透水孔を設けたので、次の
ような効果を得ることができる。

■加振機が柱体を振動させてこれを地盤中へ貫入し、管
状の柱体がその内外の地盤へ振動を伝達し、また、透水
孔が柱体内外への水の出入りを許容する。従って、柱体
がドレーン柱を内包するように柱体を地盤中へ貫入すれ
ば、このドレーン柱内へ柱体内外の地盤中の水を排水す
ることかできる。

■構造が単純であり、しかも、鉛直振動を利用するから
市販の加振機を用いることができる。従って、設備費を
大幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を説明するもので、
第１図は締固め装置の全体構成を示す概略図、第２図は
要部の側面図、第３図は第２図の１−Ｉ線矢視図、第４
図、第６図および第７図は第１図の装置を使用した締固
め工法を工程順に示す垂直断面図、第５図はドレーン柱
の配置例を示す平面図、第８図〜第１０図は本発明の他
の実施例を説明するもので、第８図は要部の縦断面図、
第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線矢視図、第１０図は第８
図の装置を使用した締固め工法を説明する垂直断面図、
第１１図〜第１４図は本発明の作用効果を明確にするた
めの実験結果を示すグラフである。 ■・・・・・・クローラクレーン、４，７・・・・・・
柱体、５・・・・・・加振機、６・・・・・・突出部、
９・・・・・・透水孔、Ｇ・・・・・・地盤。 第１図　　第２図 第３図 第８図 第９図 人　　　人 一ノー イゑ　　　ｉｌｊ 貫入式１′１（今）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）地盤中に竪穴を掘削し、この竪穴内にドレーン柱を
   形成した後、このドレーン柱周辺の地盤中に柱体を振動
   させながら貫入することにより地盤を締固めることを特
   徴とする地盤の締固め工法。 ２）前記柱体は管状をなし、この柱体の内部に前記ドレ
   ーン柱が内包されるように柱体を貫入することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の地盤の締固め工法。 ３）横断面Ｈ形をなす柱体と、この柱体にその長さ方向
   の振動を与える加振機とを備え、前記柱体の表面には突
   出部が設けられていることを特徴とする地盤の締固め装
   置。 ４）管状の柱体と、この柱体にその長さ方向の振動を与
   える加振機とを備え、前記柱体にはその管壁を貫通する
   多数の透水孔が設けられていることを特徴とする地盤の
   締固め装置。