JP2005264718A - 地盤基礎補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 各種築造物の地盤基礎補強構造に関し、とくに軟弱地盤上に構築される築造物の補強に有用な、施工性に優れた基礎補強構造に関する。
【解決手段】 補強すべき地盤基礎にジオグリッドを敷設し、その上に軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体を敷設して補強層を形成させ、さらにその上をジオグリッドで覆い、該補強層をジオグリッドで包み込み、所望によりさらにその表層をジオテキスタイルで包み込んだ構造とした地盤基礎補強構造。
【選択図】 図２

Description

本発明は、各種築造物の地盤基礎補強構造に関する。とくに軟弱地盤上に構築される築造物の補強に有用な、施工性に優れた基礎補強構造に関する。

支持力が不足する基礎地盤や表層基礎部に上載築造物を構築する場合、表層部の土を排出し、排出した土の代わりに良質の土やセメント系固化材を山砂に混入した土と入れ替えることにより、地盤を強化する工法は知られている。この工法で得られる改良地盤の下部が軟弱である場合には、地盤改良による重量増加により地盤沈下が起こり易いという欠点がある。そのため地盤の軟弱な部分を軽量土に置き換えて軽量化を図る工法も知られている。しかしながらこの工法は地耐力に限界があり、また地盤における水位の変動に基づいて発生する浮力により上載築造物が損傷する恐れがある。

そこで本発明の目的は、盛土、コンクリート擁壁、ボックスカルバートなどの上載築造物の補強基礎、とくに軟弱地盤上に設ける補強基礎の形成に好適であり、しかも施工性に優れた基礎補強構造を提供することにある。

すなわち本発明によれば、軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体からなる補強層をジオグリッドで包み込んで形成される補強構造物を、補強すべき地盤基礎に配設したことを特徴とする地盤基礎補強構造が提供される。このような地盤基礎補強構造は、好ましくは補強すべき地盤基礎にジオグリッドを敷設し、その上に軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体を敷設して補強層を形成させ、さらにその上をジオグリッドで覆い、該補強層をジオグリッドで包み込むことによって形成することができる。このような地盤基礎補強構造は、補強すべき地盤基礎にジオグリッドを余らせて敷設し、その上の補強部位に軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体を敷設して補強層を形成させ、余らせたジオグリッドを捲き返して補強層を覆い、該補強層をジオグリッドで包み込むことによって形成するのが好ましい。さらにこのような地盤基礎補強構造においては、ジオグリッドの表層をさらにジオテキスタイルで包み込んだ構造とするのが好ましい。またジオグリッドとしては、延伸処理を施されたプラスチック製網状体を使用することが好ましく、ジオテキスタイルとしては、不織布を使用することが好ましい。

上記補強層の形成に使用される軽量骨材は、軽量細骨材及び／又は軽量粗骨材であることが好ましい。さらに軽量骨材又は上記粒状体の硬化物としては、密度が０．３〜１．５ｔ／ｍ^３のものが好ましい。また補強層として上記粒状体を使用する場合には、軽量骨材１ｍ^３（嵩容積）に対して水硬性粉体を１５０ｋｇ以下の割合で混合し付着させたものであることが好ましい。

本発明によれば、軽量で地下水位の変動にも強く、施工性、排水性、耐久性に優れた地盤基礎補強構造を提供することができる。とくに中込材が土砂や砕石等の重量物である場合には、それ自身の重量による必要地耐力や沈下分を見込む必要があるが、本発明の地盤基礎補強構造では、軽量であるため、地耐力の低い軟弱地盤の補強においても充分な効果を発揮することができるので、種々の築造物、例えば、盛土、その他の築造物の基礎として利用することができる。

本発明の地盤基礎補強構造に使用されるジオグリッドとしては、支持力が大きく、補強層の保持能力を有し、かつ透水性のあるものであれば如何なるものでもよいが、強度を考慮すると、延伸処理を施されたプラスチック製網状体の使用が好ましく、とりわけ剛性、強度、耐水性、耐久性、軽量性、施工性などを考慮すると、カーボンブラックなどの充填剤を配合したポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンから孔開きシートを作製し、これを一軸又は二軸に延伸して製造される網状体を使用するのが好ましい。これらの中でも、縦方向と横方向の強度差が少ない二軸延伸タイプのものを使用するのが好ましい。ジオグリッドにおける網目の大きさ及び網目の太さは任意であるが、例えば一辺が１〜１０ｃｍ程度の網目大きさのものが好適に使用できる。図１には、このような二軸延伸のポリオレフィン製ジオグリッド１の部分斜視図を示しており、例えば、三井化学産資株式会社より販売されている商品名テンサー（登録商標）のものを、市場で入手することができる。

本発明の地盤基礎補強構造は、工事現場である補強すべき地盤基礎上に、軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体からなる補強層をジオグリッドで包み込んで形成される補強構造物を、配設するものである。このような補強構造は、予め別の場所で前記補強構造物を形成させておき、これを工事現場に持ち込んで地盤基礎上に載置することによって構築することができる。しかしながら地盤基礎上で直接形成させることもできる。すなわち工事現場である補強すべき地盤基礎上に上記ジオグリッドを敷設し、その上に軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体を所望厚みに敷設して補強層を形成させ、さらにその上をジオグリッドで覆い、該補強層をジオグリッドで包み込んで形成させることができる。そのため補強層の敷設長さの２倍強の長さを有するジオグリッドを敷設し、所定補強区間のジオグリッド部上に上記補強層を敷設し、余らせたジオグリッドを捲き返して補強層を覆う工法を採るのが、施工が容易であり、かつ得られる補強構造の一体性が高まるので好ましい。

上記補強層の形成には、軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させたものを使用することができ、これらは地盤や上載築造物の種類に応じ、種々の密度のものを使用することができる。また軽量骨材としては、軽量細骨材又は軽量粗骨材、あるいはそれらの混合物を使用することができる。補強層に軽量骨材を単味で使用する場合には、補強効果及び軽量性を考慮すると、０．３ｔ／ｍ^３以上、例えば０．３〜１．５ｔ／ｍ^３程度の密度のものを使用するのが好ましく、とくに地下水位が高まった時の浮力が問題になる場合には、例えば１〜１．５ｔ／ｍ^３程度の密度のものを使用するのが好ましい。

またとくに圧縮強度の大きい補強層を形成する必要がある場合には、軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体を使用するのが好ましい。この場合は、軽量骨材として湿潤状態のものを使用することにより、水硬性粉体が付着しやすく、また補強層形成後における硬化が促進されるので好ましい。この場合の軽量骨材としては、同様に０．３ｔ／ｍ^３以上、例えば０．３〜１．５ｔ／ｍ^３程度の軽量細骨材又は軽量粗骨材、あるいはそれらの混合物を使用し、水硬性粉体を付着・硬化させた後の密度が０．３ｔ／ｍ^３以上、例えば０．３〜１．５ｔ／ｍ^３程度の密度となるものを使用するのが好ましい。このような粒状体として、軽量骨材１ｍ^３（嵩容積）当り、１５０ｋｇ以下、例えば５〜１５０ｋｇ程度混合付着させると、圧縮強度の向上に効果的である。この場合、とくに密度、圧縮強度、排水性能などを考慮すると、軽量骨材として軽量細骨材と軽量粗骨材を併用することが好ましい。例えば軽量骨材として、好ましくは軽量細骨材が１０〜５０重量％、より好ましくは１５〜４５重量％を占める比率の軽量細骨材と軽量粗骨材の混合骨材を使用するのが効果的である。また軽量細骨材として、湿潤密度が１．１ｔ／ｍ^３以上、軽量粗骨材として、湿潤密度が０．８ｔ／ｍ^３以上のものを使用し、両者の混合物が、湿潤密度が１ｔ／ｍ^３以上、好ましくは１．１〜１．５ｔ／ｍ^３となるように配合するのが好ましい。このように骨材として好ましくは軽量骨材のみ単味で使用し、また軽量細骨材と軽量粗骨材をそれぞれ適当な割合で混合使用することにより、水硬性粉体を付着、硬化させた補強層の密度が、１ｔ／ｍ^３以上、好ましくは１．１〜１．５ｔ／ｍ^３のものを得ることができ、軽量でしかも上載築造物に対する充分な支持力を有し、かつ排水性能の優れた補強層を形成することができる。このような軽量骨材においては、通常、湿潤状態において３〜１５重量％程度の水を保有している。

本発明において軽量骨材に混合、付着させて使用できる水硬性粉体は、水で練ったときに硬化性を示す無機質結合剤であって、具体的には普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低発熱性ポルトランドセメント、高酸化鉄型ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、チタンセメント、マンガンセメント、クロムセメント、シリカセメント、アルミナセメント、高炉セメント、ホゾランセメント、これらセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカなどを配合した混合セメント、セメント系固化剤、石灰系固化剤などを例示することができる。これらは単独で使用してもよく、あるいは２種以上組み合わせて使用することができる。湿潤状態の軽量骨材にこのような水硬性粉体を付着させたものを補強層材料として使用することにより、水硬性粉体が硬化して軽量骨材同士をその接点において接着させて一体性を高め、充分な圧縮強度を有する補強層を形成することができる。

とくに圧縮強度の大きい補強層得たい場合には、水硬性粉体の混合割合は、軽量骨材１ｍ^３（嵩容積）に対して、１０〜１５０ｋｇ、とくに３０〜７０ｋｇの割合とするのが好ましい。すなわち水硬性粉体の混合割合が過少であると、上記軽量骨材間の接着が不充分となり、圧縮強度が小さくなる傾向となる。一方、水硬性粉体の混合割合が過大となると硬化物の密度が大きくなりすぎて軽量性が損なわれ、また排水性も不充分となる傾向となる。

本発明の地盤基礎補強構造においては、補強層の目詰まりを防止すると共に、ジオグリッド内への補強層の保持性を高めるために、ジオグリッドの表層をさらにジオテキスタイルで包み込んだ構造とするのが好ましい。補強層に上記粒状体を使用する場合は、使用する水硬性粉体の種類によっても異なるが、その硬化には数日を要することがあるので、ジオテキスタイルを使用する構造とすることにより、施工後の表面乾燥が防止され、硬化を短期で完結でき、したがって所望強度の補強層を短期で形成できるという利点もある。このような補強構造は、上記した工法において、ジオグリッドとジオテキスタイルを重ね合わせたものを、ジオテキスタイルが下面となるように敷設する以外は同様にして行なうことにより、形成することができる。

ジオテキスタイルとしては、透水性が優れ、耐久性に優れたものが好ましく、強度、耐水性、軽量性、施工性などを考慮すると、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンからなる不織布を使用するのが好ましい。また透水性、強度等を考慮すると、繊維径が１０〜５００μｍ程度、目付が５０〜５００ｇ／ｍ^２程度のものを使用するのが好ましい。

図２は、盛土の地盤基礎に本発明の補強構造を適用した実施例である。地山３前方の盛土施工現場の地盤４を浅く掘り返し、その地面に不織布２とジオグリッド１を余らせて敷設する。補強層に上記粒状体を使用する場合には、湿潤状態の軽量骨材、好ましくは湿潤状態にある軽量細骨材と軽量粗骨材の所定量を、工事現場においてミキサーに投入して混合した後、さらに水硬性粉体を投入して混合を継続するか、あるいは湿潤状態の軽量細骨材及び軽量粗骨材と水硬性粉体をミキサーに一括投入して混合することにより、軽量骨材の表面に水硬性粉体を付着させる。軽量骨材又は前記のようにして得られた粒状体を、上記ジオグリッド１の上部の補強個所に充填し、整地及び必要に応じ転圧して補強層５を形成する。転圧により、補強層５の密度及び圧縮強度は高くなるが、その一方で透水性などは低下するので、目的に応じ、転圧の強度を加減すればよい。上記したように、補強層の密度が０．３ｔ／ｍ^３以上、例えば０．３〜１．５ｔ／ｍ^３、とくに圧縮強度を高めたい場合には１ｔ／ｍ^３以上、好ましくは１．１〜１．５ｔ／ｍ^３、一軸圧縮強度が１．０Ｎ／ｍｍ^２以上となるように、軽量骨材の種類と量、水硬性粉体の量、転圧の程度などを調整するのがよい。補強層５を形成した後、余らせたジオグリッド１及び不織布２を捲き返して補強層５を包み込み、図示する補強構造を形成する。

得られた構造体上に土を撒いて整地し、傾斜前面部と底面部を有するＬ字状格子型枠６を載置し、補強材としてのジオグリッド７を敷設し、地山３との間に盛土し、盛土層８を形成する。図ではこの操作を３回繰り返している。この盛土材として、上記のような軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体を使用すると、軽量で且つ強度の高い盛土層を形成することができるので、地盤沈下に対する耐性を一層大きくすることができる。

図３は、コンクリート擁壁９の基礎に本発明の補強構造を適用した例であり、地盤１０を浅く掘り返した基礎部に、上記実施例と同様にして形成された補強層１５をジオグリッド１１及び不織布１２で包み込んだ構造体が設けられている。また図４は、ボックスカルバート２３の基礎に本発明の補強構造を適用した例であり、地盤２０を浅く掘り返した基礎部に、上記実施例と同様にして形成された補強層２５をジオグリッド２１及び不織布２２で包み込んだ構造体が設けられている。

ジオグリッドの一例を示す図面である。 本発明の補強構造を盛土の基礎に適用した実施例である。 本発明の補強構造をコンクリート擁壁の基礎に適用した実施例である。 本発明の補強構造をボックスカルバートの基礎に適用した実施例である。

符号の説明

１ ジオグリッド
２ 不織布
４ 地盤
５ 補強層
８ 盛土層
９ コンクリート擁壁
１０ 地盤
１１ ジオグリッド
１２ 不織布
１５ 補強層
２０ 地盤
２１ ジオグリッド
２２ 不織布
２３ ボックスカルバート
２５ 補強層

Claims (9)

1. 軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体からなる補強層をジオグリッドで包み込んで形成される補強構造物を、補強すべき地盤基礎に配設したことを特徴とする地盤基礎補強構造。
2. 地盤基礎補強構造が、補強すべき地盤基礎にジオグリッドを敷設し、その上に軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体を敷設して補強層を形成させ、さらにその上をジオグリッドで覆い、該補強層をジオグリッドで包み込んで形成したものである請求項１記載の地盤基礎補強構造。
3. 地盤基礎補強構造が、補強すべき地盤基礎にジオグリッドを余らせて敷設し、その上の補強部位に軽量骨材又は軽量骨材に水硬性粉体を混合、付着させた粒状体を敷設して補強層を形成させ、余らせたジオグリッドを捲き返して補強層を覆い、該補強層をジオグリッドで包み込んで形成したものである請求項２記載の地盤基礎補強構造。
4. ジオグリッドの表層をさらにジオテキスタイルで包み込んだ構造とした請求項１〜３記載の地盤基礎補強構造。
5. 軽量骨材が、軽量細骨材及び／又は軽量粗骨材である請求項１〜４記載の地盤基礎補強構造。
6. 軽量骨材又は上記粒状体の硬化物が、密度０．３〜１．５ｔ／ｍ^３のものである請求項１〜５記載の地盤基礎補強構造。
7. 上記粒状体が、軽量骨材１ｍ^３（嵩容積）に対して水硬性粉体を１５０ｋｇ以下の割合で混合し付着させたものである請求項１〜６記載の地盤基礎補強構造。
8. ジオグリッドが、延伸処理を施されたプラスチック製網状体である請求項１〜７記載の地盤基礎補強構造。
9. ジオテキスタイルが、不織布である請求項４〜８記載の地盤基礎補強構造。
   

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