JP2013028921A

JP2013028921A - 地盤改良工法

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Publication number: JP2013028921A
Application number: JP2011164436A
Authority: JP
Inventors: Michio Matsubara; 教夫松原
Original assignee: MATSUBARA KENSETSU KK
Current assignee: MATSUBARA KENSETSU KK
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: JP5726007B2

Abstract

【課題】止水ブロックが地下水の上昇進入を阻止するためセメントの希薄による部分的な弱体化が生じることがないので、造成杭の所望の圧縮強度が確保され、また、水分の多い軟弱地盤であっても、先端支持力も大きく確保される地盤改良工法を提供する。
【解決手段】オーガーにより穿孔した地盤の掘削孔に、その掘砂や山砂等の砂にセメント系の固化材が混合された未固化材料土を充填してその掘削孔を埋め戻し、掘削孔を埋め戻した未固化材料土に周囲の地盤に含む水を吸水させながら硬化させて杭状固化体が主体となる造成杭を成形する地盤改良工法において、埋め戻す前に予め掘削孔の下端において、少なくとも砂等からなる混合基材とセメント系の固化材を混合する攪拌工程を設け、該攪拌工程において、セメント系固化材に水ガラスを添加し急速硬化を伴わせて塊状に膨出した止水ブロックを形成し、掘削孔にその止水ブロックの上から未固化材料土の前記埋め戻しの充填をなすことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、軟弱地盤や液状化地盤を改良するために、改良区域において縦横に点在させた位置毎にオーガーにより垂直に多数の孔を掘削し、それぞれの掘削孔の中に造成杭を成形する地盤改良工法に関する。

従来のこの種地盤改良工法について説明すると、一般的に、旋回アームの先端にアタッチメントとしてオーガーが取り付けられた油圧ショベル等の自走式機械車両を運転操作しながら一連の作業がなされ、縦横に設定した所定地点毎にオーガーにより穿孔した掘削孔を、掘削した掘砂や山砂等にセメント系固化材を混合した未固化材料土で埋め戻される。なお、オーガーはこの場合、正逆回転や横押圧等を伴わせて未固化材料土の充填を促進しあるいは押し固めるためにも使用される。

掘削孔に充填された土砂等とセメントの混合物としての未固化材料土は、セメントが周囲の水分を次第に吸水するので、養生と称する硬化する期間を経て杭に似た強度を保有するにいたる。また、硬化に伴う吸水により周囲の土壌水分が減少して締め固められ、これによっても地盤が改善される。

特許３６６８４７７号公報

上記のような従来の地盤改良工法によれば、一般的に含水量の多い環境地盤に適用されるもので、殊に、地下水位の高い地盤において施工した際に、掘削孔の底部において水の影響を受けやすいことから、掘削孔に充填された未固化材料土は下端部で掘削孔に沿って上昇した水でセメントが希薄され、部分的にセメントの欠乏に起因する弱体化が生じることがあり、このことから杭として荷重に耐える圧縮強度に信頼性が得られなこともあった。また、杭状硬化体（掘削孔）の中に地中水が上昇すると、その下に水が欠ける量分で造成杭が沈下し、また、水の上昇がなくても地中水を分け退けて（排斥して）沈下しやすく、このようなことから、荷重に耐える杭としての先端（下端で受ける）支持力を強力に得ることはできなかった。

この発明は、上記のような実情に鑑みて、止水ブロックが地下水の上昇進入を阻止するためセメントの希薄による部分的な弱体化が生じることがないので、造成杭の所望の圧縮強度が確保され、また、水分の多い軟弱地盤であっても、先端支持力も大きく確保される地盤改良工法を提供することを課題とした。

上記の課題を解決するために、この発明は、オーガーにより穿孔した地盤の掘削孔に、その掘砂や山砂等の砂にセメント系の固化材が混合された未固化材料土を充填してその掘削孔を埋め戻し、掘削孔を埋め戻した未固化材料土に周囲の地盤に含む水を吸水させながら硬化させて杭状固化体が主体となる造成杭を成形する地盤改良工法において、埋め戻す前に予め掘削孔の下端において、少なくとも砂等からなる混合基材とセメント系の固化材を混合する攪拌工程を設け、該攪拌工程において、セメント系固化材に水ガラスを添加し急速硬化を伴わせて塊状に膨出した止水ブロックを形成し、掘削孔にその止水ブロックの上から未固化材料土の前記埋め戻しの充填をなすことを特徴とする地盤改良工法を提供する。

地盤改良工法を上記のように構成したから、掘削孔の孔底部において止水ブロックを形成し、その上に未固化材料土が充填されるため、その充填部への水の進入が阻止される結果、水の進入に伴うセメントの部分的濃度の欠乏が生じるようなことはなく、未固化材料土が周囲の土からの水分の吸収も妨げられることなく均一に硬化する。また、地中水が多くても、膨出した止水ブロックにより沈下が防止される。

以上説明したように、この発明の地盤改良工法によれば、地中水の上昇進入が止水ブロックにより阻止される結果、急激に進入する地下水の影響がなくなるため、だぶつくような水によりセメント濃度が部分的に薄まるような不都合がなくなり、セメントによる強度が均一に及び圧縮強度に強い信頼性の高い杭状硬化体を形成することができ、また、下端部が耐水性の固い膨出した止水ブロックであるので、水分の多い砂地にも沈下することなく、軟弱地盤においても強力な先端支持力を発揮するという優れた効果がある。

請求項２および３によれば、さらに上記効果が顕著となる。

この発明の地盤改良工法により造成杭を造成した状態を示す地盤の断面図である。この発明による地盤改良工法の一工程としてオーガーにより地盤を穿孔している状態を示す現場の正面図である。面図である。同地盤改良工法により、止水ブロックの成形穴を形成する手順を一例として示す断面説明図である。同じく止水ブロックの成形穴を形成する次の手順を示す断面説明図である。

この発明において、造成杭Ｐは、掘削孔１に成形される杭状硬化体５とその下端に成形される止水ブロック３とからなり、一連の作業でその両方が一体成形される。このうち、止水ブロック３の成形については、砂利や砂、セメント等を混合する攪拌工程が必要となる。杭状硬化体５については、セメント系固化材と掘砂や山砂等との混合した未固化材料土６を埋め戻して充填し、オーガー９で攪拌や押し固めがなされる。そして充填された未固化材料土６は、周囲の地盤からの吸水で硬化させるので、地盤Ｇが吸水されて締め固められる点は従来と同じである。

しかし、水の上昇進入がないため、未固化材料土６に周囲の地盤Ｇから吸水が確実に行われることはもちろん、セメントが希釈されて強度を喪失することはなく、杭下の水の減量に伴う杭の沈下も防止され、また、膨出した止水ブロック３の水等の排斥量が大きいため、それによっても沈下が防止される。

止水ブロック３の材料としては、玉砂利や砕石等の骨材、砂、セメント系固化材の他、水ガラス（珪酸ソーダ）等が使用される。セメント系固化材としては、例えば、ポルトランドセメントが主なものとして挙げられ、その他、生石灰や石膏をセメントに混合したもの（例えば、生石灰８：セメント１：石膏１）等も有効に使用できる。いずれにしても、セメント系固化材と水ガラスとの融合により即時に硬化するので、手遅れなく止水状態が得られる。なお、手遅れとなると掘削孔に進入した水がセメントを希釈することになることは先に述べた通りである。

材料の割合等について例示すれば、砕石等の骨材は、５０Kg／ｍ^３であって、体積では骨材とセメントがそれぞれ全体の１／３程度であり、水ガラスは重量で全体の５〜６％である。なお、止水ブロック３の成形に臨む際に攪拌により削られる地中砂も有効利用される。また、未固化材料土６については、掘削した掘砂に対してセメントが２００Kg／ｍ^３程度である。しかし、地下水の影響もあって適正な材料割合は現場次第で適宜判断される。

骨材や砂、セメント系固化材、水ガラス等を混合する攪拌作業に使用する機械等は特に制限するものではないが、掘削孔１を穿孔するオーガー９を同時に使用することが望ましい。そうすれば、オーガー９で穿孔や未固化材料土６の混合や押し締め等をなしうる他に、攪拌羽１８を備えることにより止水ブロック３の成形穴３ａを形成することができるので、作業要領や能率の上で望ましい。

しかし、オーガー９とは異なる特別の回転軸の下端に攪拌羽を取り付けた特殊器具を使用し、これで成形穴３ａを形成するようにすれば、工夫によりその形状を比較的自由に設定できる。つまり、オーガー９と入れ代わりに器具を挿入して止水ブロック３を形成することもできるので攪拌工程は様々となる。次の実施例は攪拌工程に改良したオーガー９を利用しており、特殊機械を使用するものとは違う一例を示すものである。

図面は、一実施例を示したもので、地盤改良工法による造成杭Ｐは、改良区の地盤Ｇに掘削孔１を穿設し、その下端に止水ブロック３が形成され、その上に杭状硬化体５を成形して造られている。

掘削孔１の穿孔については、前記したように、複数関節の旋回アーム７を有する油圧ショベル２が使用され、そのアーム７の先端に装着されたオーガー９を地盤Ｇに立て回転により掘削されるが、その際に、オーガー９による横押しで掘削孔１の内周面に地盤Ｇの砂がやゝ固められた圧密壁層１０が形成されている。

オーガー９の先端には複数枚の攪拌羽１８がしぼむ逆円錐形の先鋭体２１が取り付けられ（図３）、それが開いて円錐台形に攪拌羽１８，１８，・・が開拡するようになっている。また、中心軸２３に水ガラスが通され、攪拌羽１８，１８，・・が開いた中から注出されるようになっている。

そこで、オーガー９により穿孔された掘削孔１の下端にその先鋭体２１が位置した状態において、攪拌羽１８，１８，・・を徐々に開きながら回転されると、周囲の砂を削り取って成形穴３ａが形成され、次いで、その地中の削り砂に砂利やセメント、水ガラスを攪拌混合して円錐台形の止水ブロック３が成形される。

止水ブロック３は急速に硬化するので、硬化する前に攪拌羽１８，１８，・・を半ば閉じながら引き上げ、掘削孔１に上から未固化材料土６を投入するとともに、オーガー９を逆回転させながら押し固める（図４）。こうすると、止水ブロック３の上に未固化材料土６が密に充填される。

オーガー９を引き上げる際の逆回転により未固化材料土６は圧縮されそれが外周において圧蜜皮層２０として形成される。そのため、地盤Ｇの砂が固まる前記した圧密壁層１０とこの圧密皮層２０との二重硬化層により未固化材料土６の安定した充填状態が保持される。

止水ブロック３の成形穴３ａは、攪拌羽１８，１８，・・の広がりにより大きく形成されているので、圧密壁層１０と圧密皮層２０とが一体化した（Ｗの範囲）が止水ブロック３の上に丁度載っかった状態となっている。そのため、このＷの部分の一体化が確実に保持され、崩落、亀裂等が生じることなく、周囲の水分をセメントが吸収することにより杭状硬化体５が硬化し強度を保持する。

また、掘削孔１に地盤Ｇの水が上昇する不都合が確実に防止され、そのため未固化材料土６が周囲の水分を不都合なく吸収し、また、下端では水分減量に伴うような造成杭Ｐの沈下が防止される。

Ｇ地盤
Ｐ造成杭
１掘削孔
５杭状硬化体
６未固化材料土
９オーガー
１８攪拌羽
２３中心軸

Claims

オーガーにより穿孔した地盤の掘削孔に、その掘砂や山砂等の砂にセメント系の固化材が混合された未固化材料土を充填してその掘削孔を埋め戻し、掘削孔を埋め戻した未固化材料土に周囲の地盤に含む水を吸水させながら硬化させて杭状固化体が主体となる造成杭を成形する地盤改良工法において、埋め戻す前に予め掘削孔の下端において、少なくとも砂等からなる混合基材とセメント系の固化材を混合する攪拌工程を設け、該攪拌工程において、セメント系固化材に水ガラスを添加し急速硬化を伴わせて塊状に膨出した止水ブロックを形成し、掘削孔にその止水ブロックの上から未固化材料土の前記埋め戻しの充填をなすことを特徴とする地盤改良工法。
掘削孔の下端でなす前記攪拌工程において、攪拌羽で攪拌しながら地中砂を削り取り、それと砂利等の骨材との混合基材を造るとともに、地中砂の削り取りによって止水ブロックの成形穴を円錐台形に近いずんぐり型に掘削し、その型により杭状硬化体を幅広く受ける止水ブロックの形態に成形することを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法。
前記攪拌工程のために、オーガーの中心軸の先端に水ガラスの注出口と攪拌翼を設け、水ガラスを注出しながら骨材と砂、セメント系固化材等との攪拌をなすことを特徴とする請求項１又は２記載の地盤改良工法。