JP2001020272A - 多角形地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】上載荷重や側方荷重に対して変形や変位、破損
の少ない安定した地盤改良を経済的に行うこと。 【解決手段】第１の工程で、改良材と軟弱地盤の土とを
地中で混合機により攪拌混合することにより、垂直方向
に延びる固結した一つの改良柱体を形成する。次に、第
２の工程で、第１の工程を繰り返して複数の改良柱体を
水平方向に接続することにより、垂直方向に延びる固結
した一つの改良壁体４を形成する。次に、第３の工程
で、第２の工程を繰り返して複数の改良壁体４を水平方
向に接続することにより、平面蜂の巣形状をなす固結し
た改良構造体１を形成する。更に、第４の工程で、複数
の改良壁体４により囲まれた各筒孔３の中の未改良土の
上端部及び下端部を改良材と共に混合機により攪拌混合
することにより、隣接する複数の改良壁体４を互いに接
続する改良接続体５Ａ，５Ｂを形成する。このようにし
て立体形状をなす改良構造体１を造成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は改良材と軟弱地盤
の土とを地中で混合機により攪拌混合することにより、
軟弱地盤を平面多角形状に改良する多角形地盤改良工法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、盛土や地上構造物等の上載荷
重を支える基礎地盤の改良や、軟弱地盤のすべりを抑止
する破壊防止改良等のために、改良材と軟弱地盤の土と
を地中で混合機により攪拌混合することにより、軟弱地
盤を柱状又は壁状に固結させて改良する地盤改良工法が
ある。

【０００３】この種の工法の一例として、特公平４−５
４００４号公報には、耐液状化地盤の造成方法が開示さ
れている。この造成方法は、液状化する可能性のある地
盤に対して混合機（処理機）を貫入、引き抜きし、改良
材（固結性薬剤）を供給、混合することにより、地盤土
を壁状に順次固結させて難透水性壁構造体を造成するも
のである。この構造体は、平面格子状等をなし、上下両
端開口の筒孔が固結した隔壁を介して複数任意平面方向
に連結されるものであり、少なくとも地盤の下方から上
方に達するものである。そして、この造成方法は、上記
構造体が有する各格子目状部分が囲む筒孔内の非固結化
部分の相互間及びこれら非固結化部分と上記構造体外方
の非固結化部分間との地震時における地下水及び砂等の
流動性を遮断するものであり、もって上記構造体と複数
格子目状部分内に囲まれた非固結化部分との全体を改良
地盤とするものである。

【０００４】上記造成方法を使用すれば、例えば、図２
１に示すように、平面蜂の巣状をなし、上下両端が開口
した筒孔４１が隔壁４２を介して複数任意平面方向に連
結される形状をなす構造体４３を造成することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
造成方法を使用して軟弱地盤を改良することで、図２１
に示すような構造体４３を造成した場合、その断面は図
２２に概念的に示すような状態となる。この断面図から
も分かるように、複数の隔壁４２で囲まれた非固結化部
分、即ち、筒孔４１の上端は地上へ、その下端は支持地
盤４４へそれぞれ開口され、固定されない自由端をなし
ている。従って、各筒孔４１の上下が自由端をなしてい
る分だけ、構造体４３が不安定となり、構造体４３に変
形や変位、破損を招くおそれがある。即ち、構造体４３
に対する上載荷重の作用や支持地盤４４に対する荷重の
作用が不均一となり、構造体４３に変形等をもたらし、
構造体４３が、即ち改良地盤が不安定なものとなるおそ
れがある。或いは、構造体４３に対する側方荷重によっ
て隔壁４２に変形等が起こり、改良地盤が不安定なもの
になるおそれがある。このため、構造体４３の強度を増
大させるためには、隔壁４２の配置密度、即ち地盤の改
良率を増大させる必要があり、改良土量が増えて、その
分だけ工期や工費が嵩むことになる。

【０００６】一方、図２２に示すように、構造体４３の
直下に位置する支持地盤４４には、隔壁４２と非固結化
部分からなる構造体４３の全荷重が加わることになる。
ここで、構造体４３の全体荷重が大きくなるほど、支持
地盤４４の地耐力を増大させる必要があり、そのために
構造体４３を深く設ける、即ち地盤改良を深くする必要
がある。従って、地盤改良を深くすることにより、改良
土量が増え、その分だけ工期や工費が嵩むことになる。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その第１の目的は、上載荷重や側方荷重に対
して変形や変位、破損の少ない安定した地盤改良を経済
的に行うことを可能にした多角形地盤改良工法を提供す
ることにある。この発明の第２の目的は、第１の目的に
加え、安定した地盤改良をより一層経済的に行うことを
可能にした多角形地盤改良工法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１に記載の発明は、改良材と軟弱地盤
の土とを地中で混合機により攪拌混合することにより、
垂直方向に延びる固結した一つの改良体を形成する第１
の工程と、その第１の工程を繰り返して複数の改良体を
水平方向に接続することにより、平面多角形状をなす固
結した改良構造体を形成する第２の工程と、複数の改良
体により囲まれた筒孔内の未改良土の上端部及び下端部
の少なくとも一方を前記改良材と共に混合機により攪拌
混合することにより、隣接する複数の改良体を互いに接
続する改良接続体を形成する第３の工程とを備えたこと
を趣旨とする。

【０００９】上記発明の構成によれば、第２の工程で形
成される造成途中の改良構造体において、各筒孔内の未
改良土の上端部及び下端部の少なくとも一方に第３の工
程で改良接続体が形成され、その改良接続体によって、
隣接する複数の改良体が互いに接続される。従って、複
数の改良体の上端部及び下端部の少なくとも一方が改良
接続体により補強されることになり、上載荷重や側方荷
重に対する改良構造体全体の変形や変位が抑えられる。

【００１０】上記第２の目的を達成するために、請求項
２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成におい
て、筒孔内の未改良土の少なくとも一部を外部へ排出す
る排土工程を備えたことを趣旨とする。

【００１１】上記発明の構成によれば、筒孔内の未改良
土の少なくとも一部を外部へ排出することにより、排出
された土の分だけ、支持地盤に加わる全体荷重が軽減さ
れる。

【００１２】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、本発
明（請求項１）の多角形地盤改良工法を具体化した第１
の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】図１に、軟弱地盤に造成された改良構造体
１の上に地上構造物２が構築された状態を斜視図に示す
（説明の便宜上、軟弱地盤の一部が削除されてい
る。）。図２に、図１の縦断面を概念的に示す。この実
施の形態では、後述する多角形地盤改良工法により、立
体形状をなす改良構造体１が造成される。この改良構造
体１は、平面多角形状としての平面蜂の巣状をなす。即
ち、垂直方向に延びる複数の筒孔（平面六角形状をな
す）３が隔壁である改良壁体４を介して複数任意平面方
向に連結される形状をなし、これら改良壁体４の配列が
平面蜂の巣状をなしている。そして、各筒孔３の上下両
端が改良接続体５Ａ，５Ｂで塞がれることにより、互い
に隣接する改良壁体４の上下両端部が互いに接続され
る。即ち、各筒孔３の中には、その上下両端部に上側及
び下側の改良接続体５Ａ，５Ｂが位置し、それら上下の
改良接続体５Ａ，５Ｂの間に地盤改良されない未改良土
６が位置する。このように造成された改良構造体１に
は、地上構造物２による荷重が上載荷重として作用し、
周囲の未改良地盤７による荷重が側方荷重として作用す
る。

【００１４】次に、上記改良構造体１を造成するための
多角形地盤改良工法を図３〜１０に従って説明する。

【００１５】先ず、図３，４に示すように、第１の工程
で、セメント等を含む所定の改良材と軟弱地盤の土とを
地中で混合機８により攪拌混合することにより、垂直方
向に延びる固結した一つの改良柱体９を形成する。図３
は地盤改良装置１０を使用して行われる第１の工程の様
子を示し、図４は図３の平面図を示す。

【００１６】ここで、地盤改良装置１０は、建設用機械
であるバックホウ１１と、そのアーム１２の先端に設け
られた昇降機１３と、昇降機１３に設けられた混合機８
とを備える。バックホウ１１は、旋回フレーム１４を旋
回させることにより、上下屈伸可能に設けられたアーム
１２を旋回可能にしたものである。昇降機１３は、昇降
柱１５を上下動させることにより、その下端に固定され
た混合機８を地盤に垂直に昇降させるものである。混合
機８は、対象地盤に改良材を供給すると共に、複数の攪
拌翼（図示略）を含む攪拌チェーン１６を周回駆動させ
ることにより、改良材と軟弱地盤の土とを地中で攪拌混
合するものである。従って、混合機８を作動させなが
ら、昇降機１３の昇降柱１５を昇降させることにより、
軟弱地盤に一本の改良柱体９が形成される。

【００１７】次に、図５，６に示すように、第２の工程
で、上記第１の工程を繰り返して複数の改良柱体９を水
平方向に接続することにより、垂直方向に延びる固結し
た一つの改良壁体４を形成する。図５は図３に準じ、図
６は図４に準ずるものである。この実施の形態では、上
記第１及び第２の工程が、本発明の第１の工程に相当
し、改良柱体９及び改良壁体４が本発明の改良体に相当
する。

【００１８】次に、図７に示すように、第３の工程で、
上記第２の工程を繰り返して複数の改良壁体４を水平方
向に接続することにより、平面蜂の巣状をなす固結した
改良構造体１を形成する。図７は図４，６に準ずるもの
である。ここまでの第１〜３の工程で形成されるのは、
図２１，２２に示す従来の構造体４３と同等のものであ
る。従って、図７に示すように、複数の改良壁体４で囲
まれる平面六角形状の筒孔３は、この段階では未改良土
６によって占められることになる。この実施の形態で
は、この第３の工程が、本発明の第２の工程に相当す
る。

【００１９】その後、図８に示すように、第４の工程
で、各筒孔３内の未改良土６の上端部及び下端部を、改
良材と共に混合機８により攪拌混合することにより、隣
接する複数の改良壁体４を互いに接続する上側及び下側
の改良接続体５Ａ，５Ｂを形成する。この実施の形態で
は、この第４の工程が、本発明の第３の工程に相当す
る。

【００２０】ここで、上下の改良接続体５Ａ，５Ｂを形
成するには、先ず、混合機８を作動させながら筒孔３の
最深部まで掘進降下させる。次に、混合機８を作動させ
ながら地上まで上昇させる過程で、筒孔３の下端部に対
応する部分で改良材を吐出させて改良材と土とを混合攪
拌することにより固結させる。次に、混合機８を更に上
昇させる過程で、改良材の吐出を一旦中断することによ
り、未改良土６の部分を残す。その後、混合機８を更に
上昇させる過程で、筒孔３の上端部に対応する部分に改
良材を吐出させて改良材と土とを混合攪拌することによ
り固結させる。ここまでの手順を一行程とし、この行程
を各筒孔３の中で複数回繰り返すことにより、各筒孔３
における上下の改良接続体５Ａ，５Ｂを形成するのであ
る。この実施の形態では、図８に示すように、各筒孔３
の六角形状をなす上下両端の開口全域を塞ぐように改良
接続体５Ａ，５Ｂを形成する。これにより、図９，１０
に示すように改良構造体１を造成する。

【００２１】以上説明したように本実施の形態の多角形
地盤改良工法によれば、第３の工程で形成される平面蜂
の巣状の改良構造体１における各筒孔３の未改良土６の
上下両端部に、第４の工程で上下の改良接続体５Ａ，５
Ｂがそれぞれ形成される。そして、これら改良接続体５
Ａ，５Ｂにより、隣接する複数の改良壁体４が互いに接
続されることになる。

【００２２】従って、複数の改良壁体４の上下両端部が
改良接続体５Ａ，５Ｂで補強されることになり、地上構
造物２による上載荷重や未改良地盤７による側方荷重に
対する改良構造体１の変形や変位が抑えられるようにな
る。即ち、改良構造体１に作用する上載荷重やその改良
構造体１の支持地盤に作用する荷重が均一化することと
なり、改良構造体１における変形等の発生が抑えられ
る。又、改良構造体１に作用する側方荷重によっても起
こり得る各改良壁体４の変形等が抑えられることにな
る。この結果、上載荷重や側方荷重に対して変形や変
位、破損の少ない安定した改良構造体１を造成すること
ができ、安定した地盤改良を行うことができるようにな
る。このため、改良構造体１の強度を増大させるため
に、各改良壁体４の配置密度、即ち地盤の改良率を敢え
て増大させる必要がなく、これによって改良土量を増や
す必要がなくなる。そして、改良土量を増やす必要がな
い分だけ地盤改良の工期や工費の増大を抑えることがで
き、地盤改良を経済的に行うことができるようになる。

【００２３】［第２の実施の形態］次に、本発明（請求
項１）の多角形地盤改良工法を具体化した第２の実施の
形態を図面に従って説明する。尚、本実施の形態を含む
以下の各実施の形態において、前記第１の実施の形態と
同様の構成については同一の符号を付して説明を省略
し、以下には異なった点を中心に説明するものとする。

【００２４】この実施の形態で造成される改良構造体２
１を図１１，１２に示す。この実施の形態では 前記第
４の工程で、各筒孔３の中の未改良土６の上端部のみ
を、改良材と共に混合機８により攪拌混合することによ
り、隣接する複数の改良壁体４を互いに接続する上側の
みの改良接続体５Ａを形成するようにした点で前記第１
の実施の形態と異なる。

【００２５】従って、この実施の形態の多角形地盤改良
工法においても、前記第１の実施の形態のそれと同様の
作用及び効果を得ることができる。加えて、第１の実施
の形態の改良構造体１における下側の改良接続体５Ｂを
省略することができることになり、その分だけ地盤改良
の施工を一層経済的なものとすることができる。

【００２６】［第３の実施の形態］次に、本発明（請求
項１）の多角形地盤改良工法を具体化した第３の実施の
形態を図面に従って説明する。

【００２７】この実施の形態で造成される改良構造体２
２を図１３，１４に示す。この実施の形態では 前記第
４の工程で、各筒孔３の中の未改良土６の下端部のみ
を、改良材と共に混合機８により攪拌混合することによ
り、隣接する複数の改良壁体４を互いに接続する下側の
みの改良接続体５Ｂを形成するようにした点で前記第１
の実施の形態と異なる。

【００２８】従って、この実施の形態の多角形地盤改良
工法においても、前記第１の実施の形態のそれと同様の
作用及び効果を得ることができる。加えて、第１の実施
の形態の改良構造体１における上側の改良接続体５Ａを
省略することができることになり、その分だけ地盤改良
の施工を一層経済的なものとすることができる。

【００２９】［第４の実施の形態］次に、本発明（請求
項２）の多角形地盤改良工法を具体化した第４の実施の
形態を図面に従って説明する。

【００３０】この実施の形態で造成される改良構造体２
３を図１５，１６に示す。この実施の形態では、前記第
４の工程の後に排土工程が追加される点で前記第３の実
施の形態と異なる。即ち、この実施の形態では、第３の
実施の形態の第４の工程で、各筒孔３の下端部に改良接
続体５Ｂが形成された後、排土工程において、各筒孔３
内の未改良土６の一部をバケット（図示略）等により外
部へ排出することにより、各筒孔３の未改良土６を排除
することにより、その部分を空洞にしている。

【００３１】従って、この実施の形態の多角形地盤改良
工法においても、前記第３の実施の形態のそれと同様の
作用及び効果を得ることができる。加えて、この実施の
形態の工法では、各筒孔３の中の未改良土６の一部を外
部へ排出することにより、排出された土の分だけ、改良
構造体２３の支持地盤７に加わる全体荷重が軽減される
ようになる。ここで、改良構造体２３の全体荷重が大き
くなるほど、地耐力の大きい支持地盤７で支持させる必
要があり、そのために改良構造体２３を深く設ける、即
ち地盤改良を深くする必要がある。しかし、この実施の
形態では、支持地盤７に加わる全体荷重が軽減される分
だけ地耐力の小さい支持地盤７で支持することができ、
その分だけ改良構造体２３を浅く設け、地盤改良を浅く
行うことができる。この結果、改良土量を少なくするこ
とができ、その分だけ地盤改良に必要な工期や工費を一
層少なく抑えることができ、地盤改良を一層経済的に行
うことができるようになる。

【００３２】ここで、本発明の構成とは無関係ではある
が、図１７，１８に示すように、各筒孔３の中の全ての
未改良土を除去し、各筒孔３の全体を空洞にすることも
考えられる。これによれば、支持地盤７に加わる全体荷
重を更に軽減し、地耐力の小さい支持地盤７で支持させ
ることができ、改良深度を浅くすることができるので、
改良構造体２４の造成に要する改良土量を更に少なくす
ることができる。しかしながら、この改良構造体２４で
は、各筒孔３が空洞であり、しかもその両端が自由端を
なしていることから、各改良壁体４に変形等が起こり易
くなり、地盤改良の安定性の点で問題があると言える。

【００３３】尚、この発明は前記各実施の形態に限定さ
れるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範
囲で以下のように実施することもできる。

【００３４】（１）前記各実施の形態では、第４の工程
において、各筒孔３の上下両端部の少なくとも一方の開
口全域を塞ぐように改良接続体５Ａ，５Ｂを形成するこ
とにより改良構造体１を造成した。これに対し、図１９
に示すように、各筒孔３の上下両端部の少なくとも一方
の開口全域を塞ぐことなく、隣接する複数の改良壁体４
を「＊」形状をなす改良接続体２５により互いに接続す
るように第４の工程を行うことにより、改良構造体２６
を造成してもよい。この場合、第４の工程のために要す
る時間、材料及び労力等を前記各実施の形態のそれに比
べて軽減することができるようになる。

【００３５】（２）前記第４の実施の形態では、排土工
程において、各筒孔３内の未改良土６の一部を外部へ排
出することにより、下端部の改良接続体５Ｂ及びその上
の一部の未改良土６を残して、各筒孔３の未改良土６を
排除するようにした。これに対して、図２０に示すよう
に、排土工程において、下端部の改良接続体５Ｂを残し
て、各筒孔３内の未改良土６の全部を外部へ排出するよ
うにしてもよい。

【００３６】（３）前記各実施の形態では、第２の工程
で第１の工程を繰り返して複数の改良柱体９を水平方向
へ接続することにより、一つの改良壁体４を形成し、更
に、第３の工程で第２の工程を繰り返して複数の改良壁
体４を水平方向へ接続することにより、改良接続体５
Ａ，５Ｂを設ける前の改良構造体１を形成するようにし
た。これに対して、第１の工程を繰り返して複数の改良
柱体９を水平方向へ接続することにより、改良接続体を
設ける前の改良構造体を形成するようにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明の構成によれば、
第３の工程において、各筒孔内の未改良土の上端部及び
下端部の少なくとも一方を改良材と共に攪拌混合するこ
とにより、隣接する複数の改良体を互いに接続する改良
接続体を形成するようにした。このため、上載荷重や側
方荷重に対して変形や変位、破損の少ない安定した地盤
改良を行うことができると共に、その地盤改良を経済的
に行うことができるという効果を発揮する。

【００３８】請求項２に記載の発明の構成によれば、排
土工程において、筒孔内の未改良土の少なくとも一部を
外部へ排出するようにしている。このため、請求項１の
発明の効果に対し、安定した地盤改良をより一層経済的
に行うことができるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係り、改良構造体及び地上
構造体を示す斜視図である。

【図２】同じく、図１の縦断面を概念的に示す断面図で
ある。

【図３】同じく、第１の工程を示す側面図である。

【図４】同じく、第１の工程を示す平面図である。

【図５】同じく、第２の工程を示す側面図である。

【図６】同じく、第２の工程を示す平面図である。

【図７】同じく、第３の工程を示す平面図である。

【図８】同じく、第４の工程を示す平面図である。

【図９】同じく、第４の工程で得られる改良構造体を示
す斜視図である。

【図１０】同じく、図９の縦断面を概念的に示す断面図
である。

【図１１】第２の実施の形態に係り、改良構造体を示す
斜視図である。

【図１２】同じく、図１１の縦断面を概念的に示す断面
図である。

【図１３】第３の実施の形態に係り、改良構造体を示す
斜視図である。

【図１４】同じく、図１３の縦断面を概念的に示す断面
図である。

【図１５】第４の実施の形態に係り、改良構造体を示す
斜視図である。

【図１６】同じく、図１５の縦断面を概念的に示す断面
図である。

【図１７】別の改良構造体を示す斜視図である。

【図１８】同じく、図１７の縦断面を概念的に示す断面
図である。

【図１９】別の実施の形態に係り、改良構造体を示す平
面図である。

【図２０】同じく、改良構造体を示す縦断面図である。

【図２１】従来の技術に係り、構造体を示す斜視図であ
る。

【図２２】同じく、図２１の縦断面を概念的に示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 改良構造体 ３ 筒孔 ４ 改良壁体 ５Ａ 改良接続体 ５Ｂ 改良接続体 ６ 未改良土 ７ 未改良地盤 ８ 混合機 ９ 改良柱体 ２１ 改良構造体 ２２ 改良構造体 ２３ 改良構造体 ２５ 改良構造体 ２６ 改良構造体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 公司 愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字下市場 19番地の１ 株式会社加藤建設内 (72)発明者 竹田 倫也 愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字下市場 19番地の１ 株式会社加藤建設内 (72)発明者 伊藤 浩邦 愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字下市場 19番地の１ 株式会社加藤建設内 Ｆターム(参考） 2D040 AB05 AC05 BA13 BB03 BC01 BD02 BD03 BD05 CA01 EA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 改良材と軟弱地盤の土とを地中で混合機
   により攪拌混合することにより、垂直方向に延びる固結
   した一つの改良体を形成する第１の工程と、 前記第１の工程を繰り返して複数の改良体を水平方向に
   接続することにより、平面多角形状をなす固結した改良
   構造体を形成する第２の工程と、 前記複数の改良体により囲まれた筒孔内の未改良土の上
   端部及び下端部の少なくとも一方を前記改良材と共に前
   記混合機により攪拌混合することにより、隣接する複数
   の改良体を互いに接続する改良接続体を形成する第３の
   工程とを備えたことを特徴とする多角形地盤改良工法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の多角形地盤改良工法に
   おいて、 前記筒孔内の未改良土の少なくとも一部を外部へ排出す
   る排土工程を備えたことを特徴とする多角形地盤改良工
   法。