JPH0554535B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、軟弱地盤用地下構造物、詳しくは軟
弱地盤対策として行なわれるものであつて、重量
構造物の基礎として用いられるとともに、軟弱地
盤そのものを改良する軟弱地盤用地下構造物およ
びその構築法に関する。

従来技術 杭基礎やケーソン基礎は、典型的な軟弱地盤の
基礎であるが、これらは上載荷重を下部の強固な
層に伝える働きをなすものである。しかしこれら
の基礎は高価であり、重量はそれほど大きくない
場合には地盤改良で済ませた方が経済的である。
地盤が特に軟弱である場合にはネガテイブフリク
シヨンや横抵抗の問題が付随し、これらの基礎単
独では対処できない。

軟弱地盤そのものを改良する方法として、間げ
き比の大きい軟弱土を除去して間げき比の小さい
良質の砂と置きかえる置換工法、土粒子の骨組み
をそのままにして間げきに硬化性の薬液を充てん
し間げき比の減少を図る薬液注入工法、石灰やセ
メントなどの化学的安定材による混合処理工法、
衝撃または振動を利用してゆるい砂質の地盤中に
砂を圧入して砂抗を造成し、また軟かい粘土層の
場合でも砂を圧入して地盤を圧密し、圧入された
砂と置換するサンドコンパクシヨンパイル工法な
どがある。しかし、近年の構造物は大規模化し重
量化しているので、土質安定処理工法に大きな期
待がかけられており、そして最近では環境保全の
要請が強まり、公害をともなう工法は許されなく
なつている。置換工法は残土の処理に問題がある
ので用いられるなくなつている。薬液注入工法は
アクリルアミド系の薬液による地下水汚染の被害
に対して世論の非難が高まり、そしてこの工法は
設計範囲に一様で確実に注入を行なうとともに、
これを確認する方法が確立されておらず、強度増
加や変形防止を目的とするときの注入範囲の設計
などに未解決の課題がある。

石灰やセメントなどの化学的安定材による混合
処理工法は設計法に未だ不明確な点が残つている
こと、石灰が粘土と反応して強固になるポゾラン
反応が十分に利用されていないために効率が悪い
こと、滞水砂層をはさむ粘土地盤では使用できな
いこと、土質や安定材の種類によつては改良効果
に大きな差があること、周辺のPHを高めるので問
題となるほど問題点が多い。

サンドコンパクシヨンパイル工法は、粘土地盤
に適用したときに打設にともなう粘土の散乱と強
度回復、砂柱の応力分担比などまだ解決されてい
ない課題をかかえており、また衝撃または振動を
利用するため周辺住民の不平不満が多いこと、良
質の砂を多量に利用するため必ずしも安価でない
ことなど問題点が多い。

圧気圧をプレロードとする地盤改良工法とし
て、盛り土によるプレロードの代わりに、砂抗間
に設けた、柔軟で気密に富むゴムなどよりなる円
筒内の圧気をプレロードとし、軟弱地盤の圧密を
促進した後、圧気を抜いて円筒の中に砂又はモル
タルなどを充填し抗を作り、複合地盤としての効
果もあげんとする圧気圧をプレロードとする地盤
改良工法であつて、円筒の周りの地盤に含まれた
水を砂杭内へ押し出して地盤を改良し、大量の土
砂の移動コストを大幅に節約せんとするものがあ
る（特開昭52−103812号公報）。この工法ではゴ
ムのような気密性の円筒がその周りの軟弱地盤を
押圧する圧力は、気圧の圧力以下、即ち、圧気が
軟弱地盤の圧接を促進する程度の圧力である。圧
気を抜いた円筒の中に砂、又はモルタルなどを充
填し、杭を作ることを示しているが、この工法で
用いる円筒はゴムなどのような気密性に富むもの
であるので、円筒とその周りの軟弱地盤とは一体
となつて結合されていない。したがつて、施工
後、軟弱地盤の土砂が泥状となつたときには、杭
の間をすり抜けて、地盤強化の効果を期待できな
い。特に、地滑り地帯の軟弱地盤においてはこの
ような杭打ち工法は地盤強度の効果を全く期待で
きない。

本発明は、このような問題点を解決することを
目的とするものであつて、固化した柱状体自体で
上載荷重を支持するとともに、高圧充填されたグ
ラウト材で軟弱地盤を締め固め、さらにパツカー
の編み目から滲み出た一部のグラウト材がパツカ
ー周辺の土砂にしみこんで形成された、柱状体と
一体化した構造体によつて、支持力対策と沈下対
策の両面に対処できる軟弱地盤用地下構造物、及
び土中にグラウト材を散乱させることなく、グラ
ウト材が加圧圧縮され固化した強度の高い柱状体
（パツカーコンパクシヨンパイル）を形成するこ
とができ、またゆう水箇所でも施工可能であつて
グラウト材を効率的に利用することができる、軟
弱地盤用地下構造物の構築法を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段 第１の発明の軟弱地盤用地下構造物は、軟弱地
盤に所定の間隔をもつて埋設された、一端が閉塞
され、他端よりグラウト材が加圧注入される、長
さ方向に縫い目のない筒状に膨張可能な編み目の
細かい織布製のパツカーと、該パツカー内に加圧
充填されて該パツカーが膨張させられ、その状態
で固化したグラウト材とよりなつている。

第２の発明の軟弱地盤用地下構造物の構築法
は、軟弱地盤に所定の間隔をもつて削孔し、削孔
に一端が閉塞され、他端よりグラウト材が加圧注
入される、長さ方向に縫い目のない筒状に膨張可
能な編み目の細かい織布製のパツカーを挿入し、
該パツカーの一端よりパツカーにグラウト材を加
圧充填して該パツカーを膨張させ、その状態で該
グラウト材を固化させることよりなる。

本発明の目的を達成するための本発明の構成を
実施例に対応する第１〜８図を用いて説明する。

第１の発明の軟弱地盤用地下構造物１２または
１３は、軟弱地盤に所定の間隔をもつて埋設され
た、一端が閉塞され、他端よりグラウト材が加圧
注入される、長さ方向に縫い目のない筒状に膨張
可能な編み目の細かい織布製のパツカー１と、該
パツカー内に加圧充填されて該パツカーが膨張さ
せられ、その状態で固化したグラウト材３とより
なつている。

第１の発明の実施態様は、軟弱地盤に所定の間
隔をもつて第１の方向に埋設された、一端が閉塞
され、他端よりグラウト材が加圧注入される、長
さ方向に縫い目のない筒状に膨張可能な編み目の
細かい織布製のパツカーと、該パツカー内に加圧
充填されて該パツカーが膨張させられ、その状態
で固化したグラウト材３とよりなる第１柱状体１
０Ａと、第１の方向に交叉するごとく第２の方向
に埋設された、一端が閉塞され、他端よりグラウ
ト材が加圧注入される、長さ方向に縫い目のない
筒状に膨張可能な編み目の細かい織布製のパツカ
ー１と、該パツカー内に加圧充填されて該パツカ
ーが膨張させられ、その状態で固化したグラウト
材３とよりなる第２の柱状体１０Ｂとよりなる軟
弱地盤用地下構造物１３である。

また第１の発明の他の実施態様は、グラウト材
３として膨張材を添加したセメントモルタル系グ
ラウト材を用いた軟弱地盤用地下構造物１２又は
１３である。

次に、第２の発明の軟弱地盤用地下構造物の構
築法は、軟弱地盤に所定の間隔をもつて削孔し、
削孔に一端が閉塞され、他端よりグラウト材が加
圧注入される、長さ方向に縫い目のない筒状に膨
張可能な編み目の細かい織布製のパツカー１を挿
入し、該パツカーの一端よりパツカー１にグラウ
ト材を加圧充填して該パツカー１を膨張させ、そ
の状態で該グラウト材３を固化させることよりな
る。

第２の発明の実施態様は、軟弱地盤に所定の間
隔をもつて第１の方向に削孔し、第１の方向の削
孔４Ａに交叉するごとく、第１の方向削孔４Ａの
それぞれの間に第２のの方向に削孔し、第１及び
第２の方向の削孔４Ａ，４Ｂに、一端が閉塞さ
れ、他端よりグラウト材が加圧注入される、長さ
方向に縫い目のない筒状に膨張可能な編み目の細
かい織布製のパツカー１をそれぞれ挿入し、該パ
ツカーの一端よりパツカー１にグラウト材をそれ
ぞれ加圧充填して該パツカー１を膨張させ、その
状態で該グラウト材３を固化させることよりなる
軟弱地盤用地下構造物１３の構築法である。

第２の発明の他の実施態様は、軟弱地盤に所定
の間隔をもつて第１の方向に削孔し、第１の方向
の削孔４Ａに、一端が閉塞され、他端よりグラウ
ト材が加圧注入される、長さ方向に縫い目のない
筒状に膨張可能な編み目の細かい織布製のパツカ
ー１を挿入し、該パツカーの一端よりパツカー１
にグラウト材を加圧充填して該パツカー１を膨張
させ、その状態で該グラウト材３を固化させて第
１の柱状体１０Ａを形成させ、該柱状体１０Ａの
それぞれの間で第１の方向の柱状体１０Ａに交叉
するごとく、第２の方向に削孔し、第２の方向の
削孔４Ｂに一端が閉塞され、他端よりグラウト材
が加圧注入される、長さ方向に縫い目のない筒状
に膨張可能な編み目の細かい織布製のパツカー１
を挿入し、該パツカーの一端よりパツカー１にグ
ラウト材を加圧充填して該パツカー１を膨張さ
せ、その状態で該グラウト材３を固化させて第２
の方向の柱状体１０Ｂを形成させることよりなる
軟弱地盤用地下構造物１３の構築法である。

本発明において用いるパツカー１は、一端が閉
塞され、他端よりグラウト材が加圧注入される、
長さ方向に縫い目のない筒状に膨張可能な編み目
の細かい織布製のパツカーであり、その具体例と
して、円筒状に編んだ、径方向に大きく膨張する
ことができ、網目の非常に細かい織布、例えばメ
リヤス編みした円筒状の編み物あげられる。

パツカー１は、一端が閉塞され、他端よりグラ
ウト材が加圧注入される、長さ方向に縫い目のな
い筒状に膨張可能な編み目の細かい織布製のパツ
カーであるので、パツカー内にグラウト材が加圧
充填されてパツカーが膨張させられても、パツカ
ーは縫い目がないために縫い目のところでほころ
ぶこともなく、また縫い目のところに穴がででき
ず、グラウト材がパツカーより局部的に流出する
こともなく、パツカーを大きく膨張させ、グラウ
ト材をその状態で固化することができる。

埋設した柱状体１０Ａ，１０Ｂ、即ちパツカー
コンパクシヨンパイル１０Ａ，１０Ｂのパターン
は、杭式（柱列式）１２、パイルが隣接して並ん
だ状態の壁式、及び格子式１３である。

垂直方向のパイル１０Ａと水平方向のパイル１
０Ｂとが交叉して格子を形成するときは、両パイ
ル１０Ａ，１０Ｂが交叉部１３Ａにおいて互いに
食い込んだ状態とするのが望ましい。

パツカー１へのグラウト材３の注入圧は、例え
ば５〜10Kg／cm²であり、この程度の注入圧でパツ
カー１は逐次、加圧されつつ充填されるグラウト
材自身の重量が積み重ねられて著しく大きく膨張
し、軟弱地盤の孔壁を押圧して軟弱地盤を圧縮す
る。たとえば軟弱地盤のＮ値にもよるが、例えば
直径10cmの削孔は加圧充填されたグラウト材によ
るパツカー１の膨張によつて直径80cmに拡径す
る。

第１及び第２の本発明において、パツカー１に
グラウト材３を加圧注入してパツカー１を径方向
に膨張させるためにグラウト材３にC.S.A.セメン
ト、アルミ粉、イントルジヨンエイド、そのたの
発泡剤をもちいてもよい。

作 用 本発明によれば、グラウト材が軟弱地盤中に埋
設されたパツカー１内に加圧充填され、パツカー
１は圧力と逐次、加圧充填されるグラウト材自身
の重量が重ね合わされて著しく大きく膨張する。
パツカー１は、一端が閉塞され、他端よりグラウ
ト材が加圧注入される、長さ方向に縫い目のない
筒状に膨張可能な編み目の細かい織布製のパツカ
ーであるので、パツカー内にグラウト材が加圧充
填されてパツカーが膨張させられても、パツカー
は縫い目がないために縫い目のところでほころぶ
こともなく、また縫い目のところに穴ができず、
グラウト材がパツカーより局部的に流出すること
もなく、パツカーを大きく膨張させ、グラウト材
をその状態で固化することができる。そして、(イ)
一部のグラウト材がパツカーの細かな編み目より
滲み出て支持地盤である軟弱地盤の土や砂に侵入
し、グラウト材が固化して形成された柱状体を中
心としてそれらの柱状体のまわりの軟弱地盤が強
化又は固化され、柱状体と一体化され、(ロ)グラウ
ト材の水分がパツカーの外に押し出されて水−セ
メント比が減少し、グラウト材が圧縮され、柱状
体の強度が著しく増大し、(ハ)柱状体のまわりの軟
弱地盤が締め固められてその密度が著しく増大
し、地盤のせん断強度が増大する。

実施例 １ 第１図のごとく、軟弱地盤に所定の間隔をもつ
て垂直方向（第１の方向）の孔４Ａを削孔する。

一方、メリヤス編みした円筒状の蓬い目のない
パツカー１を用い、その下端を閉そくし上端にグ
ラウト注入部材２を取付ける（第８図）。

削孔４Ａにパツカー１をそう入し、パツカー１
にグラウト材３を加圧注入してパツカー１を膨張
させる。この状態で養生しグラウト材３を固化さ
せてパツカーコンパクシヨンパイル１０Ａを造成
し、パイル１０Ａを柱列状に設ける。このように
パイル群１０Ａの造成によつてパイル１０Ａの近
傍の軟弱地盤は締固められる。

実施例 ２ 実施例１にしたがつて、垂直方向のパツカーコ
ンパクシヨンパイル１０Ａを軟弱地盤中に柱列状
に設ける。次に地面に対して斜め方向（第２の方
向）で、かつ垂直方向のパイル１０Ａの中間にボ
ーリングマシンで斜孔４Ｂを削孔する。これらの
斜孔４Ｂにパツカー１をそう入し、パツカー１に
グラウト材３を高圧注入し、パツカー１を膨張さ
せ、この状態で養生、固化させて第２の方向のパ
ツカーコンパクシヨンパイル１０Ｂを造成し、パ
イル１０Ｂを柱列状に設ける。

第１の方向と第２の方向のパイル１０Ａ，１０
Ｂが互いに交叉して格子を形成するとき、交叉部
におい互いにくい込み強固な結合がえられる。

格子状にパイルを設けることにより、水平方向
に対する剛性が大きくなり、強固な地下構造物が
えられる（第５〜７図）。

実施例 ３ 実施例１のごとく、垂直方向のパツカーコンパ
クシヨンパイル１０Ａを柱列状に設ける（第１〜
２図）。次にパイル１０群１０Ａの前方を床掘り
する。地盤に対して水平方向、即ち壁面に対して
垂直で、かつパイル１０Ａの中間に水平方向の孔
４Ｂをボーリングマシンで削孔する（第３図）。

これらの削孔４Ｂにパツカー１をそう入、グラ
ウト材３を高圧注入し軟弱地盤を押し広げてパツ
カー１を膨張させる。グラウト材３を養生、固化
して水平方向（第２の方向）のパツカーコンパク
シヨンパイル１０Ｂを造成する。この状態を第４
図に示す。パイル１０Ａ，１０Ｂを格子状に設け
ることにより、垂直方向は勿論のこと、水平方向
に対する剛性も大きくなり、強固な地下構造物が
えられる。

効 果 本発明の軟弱地盤用地下構造物によれば、グラ
ウト材が軟弱地盤中に埋設されたパツカー１内に
加圧充填され、パツカー１は圧力と逐次、加圧充
填されるグラウト材自身の重量が重ね合わされて
著しく大きく膨張させられ、そして(イ)一部のグラ
ウト材がパツカーの細かな編み目より滲み出て支
持地盤である軟弱地盤の土や砂に侵入し、グラウ
ト材が固化して形成された柱状体を中心としてそ
れらの柱状体のまわりの軟弱地盤が強化又は固化
され、柱状体と一体化され、(ロ)グラウト材の水分
がパツカーの外に押し出されて水−セメント比が
減少し、グラウト材が圧縮され、柱状体の強度が
著しく増大し、(ハ)柱状体のまわりの軟弱地盤が固
められてその密度が著しく増大し、かつ結合され
て地盤のせん断強度を増大させることができ、グ
ラウト材と織布製のパツカーとその周りの軟弱地
盤とはグラウト材とパツカーの編み目から滲み出
たグラウト材とによつて互いに一体となつて結合
されているので、施工後、パイル周辺の軟弱地盤
の土砂は泥状とならないし、パイル杭の間をすり
抜けることもなく、地盤強化の効果を期待でき、
特に地滑り地帯の軟弱地盤においては本発明の軟
弱地盤用地下構造物は地盤強化の効果が極め大き
い、さらに剛性の大きい構造物が地中に形成され
ているので、上載荷重を支持するとともに高圧注
入されたグラウト材で軟弱地盤を締固めて支持力
対策と沈下対策の両面に対処できること、また本
発明の地下構造物は水平方向および垂直方向に対
する剛性が大きいので、せん断強さと支持力の大
きいアンカー周辺地盤がえられ、山止め壁のタイ
バツク、擁壁の転倒防止、浮き上がり防止、地す
べり防止、矢板式護岸のタイロツドなどに利用で
きる。

本発明の方法によれば、パツカー内でグラウト
材を固化してパイルを形成するので、(1)グラウト
材が土中に分散されず効率的に使用される、(2)湧
水個所でもパイルの造成が可能である、(3)パイル
周辺の地盤が締め固められ、かつグラウトの水分
がパツカーの外に押出されて水−セメント比が減
少し、グラウト材が圧縮され、パイルの強度が増
大するとともに、グラウト材と織布製のパツカー
とその周りの軟弱地盤とはグラウト材とパツカー
の編み目から滲み出たグラウト材とによつて互い
に一体となつて結合されるので、パイルの支持層
である軟弱地盤の土砂がパイルの間をすり抜けて
起きる新たな地滑りの発生を阻止できる。(4)施工
に際して衝撃または振動を利用しないで、騒音な
どの環境公害の心配がない、(5)大型の機械を使用
しないし、砂の使用量も少なく経済的に安価であ
るなど、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は軟弱地盤に垂直方向に削孔した状態、
第２図はこの削孔にパツカーを挿入し、グラウト
を高圧注入してパツカーを膨張させた状態をそれ
ぞれ示す縦断面図である。第３図は前列のパイル
群に沿つて地盤を床掘りし、パイルの間に水平方
向に削孔した状態、第４図はこの削孔にパツカー
を挿入し、グラウトを高圧注入してパツカーを膨
張させた状態をそれぞれ示す縦断面図である。第
５図は格子状の軟弱地盤用地下構造物の交叉部に
おける縦断面図、第６図はその交叉部の前部およ
び後部における縦断面図である。第７図はその交
叉部における縦断面図であつて、二方向のパイル
が交叉部においてくいこんだ状態を表わす。第８
図はパツカーに引張材（または鉄筋）を挿通し、
下端を結束し上端にグラウト注入部材を取付けた
状態をあらわす説明図である。 １…パツカー、２…グラウト注入部材、３…グ
ラウト材（セメントモルタル系グラウト）、４Ａ
…縦穴、４Ｂ…横穴、１０Ａ…垂直方向のパツカ
ーコンパクシヨンパイル、１０Ｂ…水平方向のパ
ツカーコンパクシヨンパイル、１２…柱列式パイ
ル、１３…格子式パイル、１３Ａ…交叉部、１４
…鉄筋（またはアースアンカー用引張材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軟弱地盤に所定の間隔をもつて埋設された、
   一端が閉塞され、他端よりグラウト材が加圧注入
   される、長さ方向に縫い目のない筒状に膨張可能
   な編み目の細かい織布製のパツカー１と、該パツ
   カー内に加圧充填されて該パツカーが膨張させら
   れ、その状態で固化したグラウト材３とよりなつ
   ていることを特徴とする軟弱地盤用地下構造物。 ２ 軟弱地盤に所定の間隔をもつて第１の方向に
   埋設された、一端が閉塞され、他端よりグラウト
   材が加圧注入される、長さ方向に縫い目のない筒
   状に膨張可能な編み目の細かい織布製のパツカー
   と、該パツカー内に加圧充填されて該パツカーが
   膨張させられ、その状態で固化したグラウト材と
   よりなる第１の柱状体と、第１の方向に交叉する
   ごとく第２の方向に埋設された、一端が閉塞さ
   れ、他端よりグラウト材が加圧注入される、長さ
   方向に縫い目のない筒状に膨張可能な編み目の細
   かい織布製のパツカーと、該パツカー内に加圧充
   填されて該パツカーが膨張させられ、その状態で
   固化したグラウト材とよりなる第２の柱状体とよ
   りなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の軟弱地盤用地下構造物。 ３ グラウト材として膨張材を添加したセメント
   モルタル系グラウト材を用いたことを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の軟
   弱地盤用地下構造物。 ４ 軟弱地盤に所定の間隔をもつて削孔し、削孔
   に一端が閉塞され、他端よりグラウト材が加圧注
   入される、長さ方向に縫い目のない筒状に膨張可
   能な編み目の細かい織布製のパツカーを挿入し、
   該パツカーの一端よりパツカーにグラウト材を加
   圧充填して該パツカーを膨張させ、その状態で該
   グラウト材を固化させることよりなることを特徴
   とする軟弱地盤用地下構造物の構築法。 ５ 軟弱地盤に所定の間隔をもつて第１の方向に
   削孔し、第１の方向の削孔に交叉するごとく、第
   １の方向の削孔のそれぞれの間に第２の方向に削
   孔し、第１及び第２の方向の削孔に、一端が閉塞
   され、他端よりグラウト材が加圧注入される、長
   さ方向に縫い目のない筒状に膨張可能な編み目の
   細かい織布製のパツカーをそれぞれ挿入し、該パ
   ツカーの一端よりパツカーにグラウト材をそれぞ
   れ加圧充填して該パツカー１を膨張させ、その状
   態で該グラウト材を固化させることよりなること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の軟弱
   地盤用地下構造物の構築法。 ６ 軟弱地盤に所定の間隔をもつて第１の方向に
   削孔し、第１の方向の削孔に、一端が閉塞され、
   他端よりグラウト材が加圧注入される、長さ方向
   に縫い目のない筒状に膨張可能な編み目の細かい
   織布製のパツカーを挿入し、該パツカーの一端よ
   りパツカーにグラウト材を加圧充填して該パツカ
   ーを膨張させ、その状態で該グラウト材を固化さ
   せて第１の柱状体を形成させ、該柱状体のそれぞ
   れの間で第１の方向の柱状体に交叉するごとく、
   第２の方向に削孔し、第２の方向の削孔に、一端
   が閉塞され、他端よりグラウト材が加圧注入され
   る、長さ方向に縫い目のない筒状に膨張可能な編
   み目の細かい織布製のパツカーを挿入し、該パツ
   カーの一端よりパツカーにグラウト材を加圧充填
   して該パツカーを膨張させ、その状態で該グラウ
   ト材３を固化させて第２の方向の柱状体を形成さ
   せることよりなることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項に記載の軟弱地盤用地下構造物の構築
   法。 ７ グラウト材として膨張剤を添加したセメント
   モルタル系グラウト材を用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項、第５項又は第６項に記載
   の軟弱地盤用地下構造物の構築法。