(57)【要約】  【課題】  強度を維持しつつ改良体積・工期を削減できる地盤改良体を提供する。  【解決手段】  軟弱地盤内において深い方から浅い方へ向けて、第１レベルＬ１、第２レベルＬ２、第３レベルＬ３及び第４レベルＬ４をこの順に設定し、第１レベルＬ１から第２レベルＬ２までに至り、水平面内で回転するコラム施工機３０により形成される複数の円柱短尺コラム１１群と、円柱短尺コラム１１群に支持されるスラブ体２０とを備える地盤改良体である。スラブ体２０は、鉛直方向に回転する縦型スラブ施工機４０により形成され、第３レベルＬ３から第４レベルＬ４に至り、縦型スラブ施工機４０により形成されるスラブ本体２１と、円柱短尺コラム１１群の頂部１１ｂとスラブ本体２１の底部との間に設けられる梁部２２とを備え、垂直断面視においてＴ字状をなす。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱地盤内において深い方から浅い方へ向けて、第１レベル、第２レベル、第３レベル及び第４レベルをこの順に設定し、
前記第１レベルから前記第２レベルまでに至り、且つ、水平面内で回転するコラム施工機により形成される複数の円柱短尺コラム群と、
前記円柱短尺コラム群に支持されるスラブ体とを備える地盤改良体であって、
前記スラブ体は、
前記第３レベルから前記第４レベルに至り、且つ、鉛直方向に回転する縦型スラブ施工機により形成されるスラブ本体と、
前記スラブ体の直下において、前記第２レベルから前記第３レベルに至り、前記縦型スラブ施工機により形成され、且つ、前記円柱短尺コラム群の頂部に連設される梁部とを備え、
前記スラブ体は、垂直断面視においてＴ字状をなすことを特徴とする地盤改良体。
【請求項２】
前記円柱短尺コラム群は、平面視において格子状に配置される請求項１記載の地盤改良体。
【請求項３】
前記円柱短尺コラム群は、平面視において千鳥状に配置される請求項１記載の地盤改良体。
【請求項４】
前記スラブ体の上部には盛土が敷設される請求項１から３のいずれかに記載の地盤改良体。
【請求項５】
前記第１レベルから前記第３レベルに至り、頂部が前記スラブ本体を支持する複数の通常コラム群を更に備える請求項１から４のいずれかに記載の地盤改良体。
【請求項６】
軟弱地盤内において深い方から浅い方へ向けて、第１レベル、第２レベル、第３レベル及び第４レベルをこの順に設定する工程と、
水平面内で回転するコラム施工機を用いて、前記第１レベルから前記第２レベルまでに至る複数の円柱短尺コラム群を設ける工程と、
鉛直方向に回転する縦型スラブ施工機を用いて、前記円柱短尺コラム群に支持されるスラブ体を設ける工程とを含み、
前記スラブ体は、
前記第３レベルから前記第４レベルに至るスラブ本体と、
前記スラブ体の直下において、前記第２レベルから前記第３レベルに至り、前記円柱短尺コラム群の頂部に連設される梁部とを備え、
前記スラブ体は、垂直断面視においてＴ字状をなすことを特徴とする地盤改良体の構築方法。
【請求項７】
前記縦型スラブ施工機は、ロータリー、トレンチャー又はチェーンコンベアカッタの少なくとも一つを用いる請求項６記載の地盤改良体の構築方法。
【請求項８】
前記第１レベルから前記第３レベルに至り、頂部が前記スラブ本体を支持する複数の通常コラム群を設ける工程を更に含む請求項６又は７に記載の地盤改良体の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤上に盛土を施し道路を構築するための、地盤改良体及びその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人らは、既にこのような目的に適し、しかも工期を短縮できる技術を提案し、実用に供しているところである（特許文献１：特許第３５２８９５０号公報参照）。
【０００３】
以下、従来の地盤改良体の構築方法について、図１１〜図１２を参照しながら説明する。図１１は、従来の構築方法による地盤改良体を示す縦断面図、図１２は、同水平断面図である。
【０００４】
最終的には、構築された地盤改良体の上に盛土３（舗装を含めても良い）を施し、その上を車両４が走行することになる。その結果、車両４による偏荷重が動的に地盤改良体に作用するものである。
【０００５】
盛土３よりも下方にのみ着目すると、軟弱地盤１０の地中深い方から順に次の各レベルが設定される。コラム底レベルＬＡは、オーガモータを備えるコラム施工機によって構築されるコラム１の最低レベルである。コラム頂レベルＬＢは、同コラム１の最高レベルであり、且つ、スラブ２の最低レベルである。スラブ頂レベルＬＣは、スラブ２の最高レベルであると共に、盛土３の底に接するレベルである。
【０００６】
図１２に示すように、軟弱地盤１０の性質等を考慮し、コラム１による改良率（コラム１の密度であり、例えば、１４．５％等）が決定される。
【０００７】
構築方法は、次の手順による。まず、コラム施工機を用いて、コラム底レベルＬＡからコラム頂レベルＬＢまでのコラム１群が形成される。次に、バックホー等の重機を用いて、コラム頂レベルＬＢからスラブ頂レベルＬＣに至るスラブ２が形成される。
【０００８】
このように、各コラム１は、その底部１ａから頂部１ｂまで形成され、スラブ２の底面に当接しスラブ２を支持するものである。ここで、本明細書において、スラブ２の底面に頂部１ｂが当接するコラム１を「通常コラム」という。
【０００９】
この従来技術によれば、一定程度の工期短縮という効果が得られる。
【００１０】
これにとどまることなく、本発明者らは、この従来技術を踏まえた上で、更なる工期短縮が行えないか、鋭意検討を加え、スラブの構成を工夫することにより、本発明を完成するに至ったものである。
【特許文献１】特許第３５２８９５０号公報
【特許文献２】特許第４０３８５２５号公報
【特許文献３】特許第３４３２８０２号公報
【特許文献４】特許第４５０４０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
即ち、本発明は、地盤改良体の強度を維持しながら、より少ない改良体積により、しかも、更なる工期短縮を実現できる地盤改良体及びその関連技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明に係る地盤改良体は、軟弱地盤内において深い方から浅い方へ向けて、第１レベル、第２レベル、第３レベル及び第４レベルをこの順に設定し、第１レベルから第２レベルまでに至り、且つ、水平面内で回転するコラム施工機により形成される複数の円柱短尺コラム群と、円柱短尺コラム群に支持されるスラブ体とを備える地盤改良体であって、スラブ体は、第３レベルから第４レベルに至り、且つ、鉛直方向に回転する縦型スラブ施工機により形成されるスラブ本体と、スラブ体の直下において、第２レベルから第３レベルに至り、縦型スラブ施工機により形成され、且つ、円柱短尺コラム群の頂部に連設される梁部とを備え、スラブ体は、垂直断面視においてＴ字状をなす。
【００１３】
ここで、円柱短尺コラム群は、平面視において格子状に配置されても良いし、平面視において千鳥状に配置されても良い。
【００１４】
また、通常、スラブ体の上部には盛土（舗装を含めても良い。）が敷設されることになる。
【００１５】
更に、第１レベルから第３レベルに至り、頂部がスラブ本体を支持する複数の通常コラム群を更に備えても良い。
【００１６】
ここで、スラブ体が円柱短尺コラム群の頂部に連設される梁部を有して垂直断面視においてＴ字状をなすことにより、車両等による上方からの荷重が地盤改良体に作用しても、この荷重が分散され、梁部同士の間に存在する軟弱地盤への作用応力が小さくなり、不同沈下が抑制される。
【００１７】
また、梁部同士の間における曲げ引っ張り応力を低減でき、コラム改良率を低減可能となる。
【００１８】
車両の通行方向は、地盤改良体を横断するものであっても、縦断するものであってもよい。言い換えれば、地盤改良体の幅方向と長さ方向は、適宜変更して差し支えない。
【００１９】
上記Ｔ字に対して車両が横断する場合には、横断方向の偏荷重に対し剛に対応して、横断方向の不同沈下を防止できる。
【００２０】
逆に、上記Ｔ字に対して車両が縦断する場合には、梁部のうち、地盤改良体の端部に位置するものが、近接する建造物（例えば、家屋等）に対して、縁切り工として作用し、建造物の変形や振動を抑制できる効果があるし、道路端部に擁壁が設置されても、その土圧に対する支持安定性を確保できる。また、コラムの改良率を下げ、コラム間の間隔を広く取っても、端部に位置する梁部により、滑り破壊を防止できる。
【発明の効果】
【００２１】
以下詳細に述べるように、本発明によれば、従来技術に比べて改良体積を約１割削減できると共に、施工期間を約２割削減できる。
【００２２】
しかも、この点は、地盤改良体の強度を維持したまま可能であって、工費全体の大幅な抑制につながる等、実用上の効果が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す縦断面図、図２は、同水平断面図である。
【００２４】
まず、本形態に係る地盤改良体では、図１に示すように、軟弱地盤１０内において深い方から浅い方へ向けて、第１レベルＬ１、第２レベルＬ２、第３レベルＬ３及び第４レベルＬ４をこの順に設定する。
【００２５】
第１レベルＬ１は、オーガモータを備えるコラム施工機３０（図３参照）によって構築される短尺コラム１１の最低レベルである。着底方式を採るのであれば、第１レベルＬ１は、接すべき底のレベル又はそれ以下のレベルとされ得るし、フローティング方式を採るのであれば、底よりも上方に浮かせたレベルとされ得る。
【００２６】
第２レベルＬ２は、短尺コラム１１の最高レベルであり、且つ、スラブ体２０の梁部２２の最低レベルである。
【００２７】
第３レベルＬ３は、スラブ体２０の梁部２２の最高レベルであると共に、スラブ体２０のスラブ本体２１の最低レベルである。
【００２８】
第４レベルＬ４は、スラブ体２０のスラブ本体２１の最高レベルであると共に、図示しない盛土の最低レベルである。
【００２９】
即ち、スラブ体２０は、水平等厚のスラブ本体２１と、スラブ本体２１から下方に延出し、短尺コラム１１の頂部１１ａと当接するように連設される、複数の梁部２２とを備えて成り、スラブ体２０は、垂直断面視においてＴ字状をなす連続体である。二つの梁部２２を取り出せば、スラブ体２０は、π字状をなすとも言い得る。
【００３０】
平面視では、図２に示すように、複数の梁部２２の直下に、それぞれ複数の短尺コラム１１群が位置することになる。
【００３１】
図２では、短尺コラム１１群は、格子状に配置されているが、勿論、千鳥状に配置しても良い。
【００３２】
ここでは、説明の便宜上、図２における横寸法Ｂを改良幅といい、縦寸法Ａを道路長さというが、先に述べたように、車両４（図１１参照）は、スラブ体２０が構成するＴ字型構造を、横断しても良いし、縦断しても良いものであって、上記長さや上記幅は、それぞれ入れ替え得る点が理解されねばならない。
【００３３】
以上のように、予めレベル等を設定した上で、実際の構築に着手することになる。
【００３４】
まず、図３及び図４に示すように、コラム施工機３０を用いて、複数の短尺コラム１１群を、第１レベルＬ１から第２レベルＬ２まで構築してゆく。この際の、コラム施工機３０は、通常、ベースマシン３１と、垂直に起立するリーダ３２と、リーダ３２に対して水平回転できるように支持される回転軸３３と、回転軸３３の先端部に取り付けられるヘッド部３４とを備える。
【００３５】
ヘッド部３４は、軟弱土壌１０の所定部位を撹拌すると共に、セメントミルクを吐出・混合し、ソイルセメントからなる短尺コラム１１群を構築する。因みに、ヘッド部３４はオーガを有し、好ましくは、スクリューや共回り防止翼を含むが、スクリューや共回り防止翼は、省略され得る。
【００３６】
図４にハッチングで示すように、全ての短尺コラム１１群が構築された状態においても、スラブ本体２１と梁部２２とからなるスラブ体２０のための空間は、空洞とされるか又は、土壌で埋められているかは任意であるが、この空間まで短尺コラム１１群が構築されることはない。
【００３７】
次に、スラブ体２０の構築に着手する。図５〜図８に示すように、本形態では、作業効率を考慮して、縦型スラブ施工機４０を用いて、第３レベルＬ３から第４レベルＬ４に至るスラブ本体２１と、第２レベルＬ２から第３レベルＬ３に至る梁部２２とを備えるスラブ体２０を、一括して構築する。但し、先に梁部２２のみを構築しておき、その後に、スラブ本体２１を構築することもできる。
【００３８】
縦型スラブ施工機４０は、鉛直方向に回転して掘削、セメントミルクの吐出及び撹拌を行う作動部４２と、この作動部４２に駆動力を付与する本体４１とを有するものであり、作動部４２が到達する深さを制御できるものであれば、任意である。例えば、ロータリーによるもの（特許文献２：特許第４０３８５２５号公報参照）、トレンチャーによるもの（特許文献３：特許第３４３２８０２号公報参照）、チェーンコンベアカッタによるもの（特許文献４：特許第４５０４０９５号公報参照）のいずれであっても良い。
【００３９】
スラブ本体２１のみを形成するには、到達深さＨ３を第４レベルＬ４から第３レベルＬ３までとし、スラブ本体２１及び梁部２２を形成するには、到達深さ（Ｈ３＋Ｈ２）を第４レベルＬ４から第２レベルＬ２までとすればよい。
【００４０】
なお、従来技術、実施の形態１及び次の実施の形態２との比較は、最後にまとめて説明する。
【００４１】
（実施の形態２）
実施の形態１では、図９に示すように、コラム群は、全て短尺コラム１１群のみから構成されている。しかしながら、実施の形態２では、図１０に示すように、梁部２２が形成されていない箇所に、通常コラム１群を配設している。
【００４２】
この点以外は、実施の形態１と同様である。上述したように、梁部２２が形成されていない箇所に設けられる、実施の形態２における、通常コラム１は、その底部１ａが第１レベルＬ１に位置し、その頂部１ｂは、第３レベルＬ３に位置する。
【００４３】
（従来技術、実施の形態１、実施の形態２の比較）
【００４４】
図１３は、実施の形態１におけるスラブ体に関する計算結果の例を示す。曲げモーメントＭを断面係数Ｚで除した、曲げ応力σは、38[kN/m2]となっており、基準値（80[kN/m2]）以下であり、安全である。
【００４５】
同様に、図１４は、実施の形態２におけるスラブ体に関する計算結果の例を示す。曲げモーメントＭを断面係数Ｚで除した、曲げ応力σは、65[kN/m2]となっており、基準値（80[kN/m2]）以下であり、安全である。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
（表１）は、左から、従来技術、実施の形態１、実施の形態２の各数値を対比して示したものである。
【００４８】
（表１）において、従来技術、実施の形態１、実施の形態２のいずれにおける地盤改良体も、同等の強度・外形寸法を有する。一方、従来技術、実施の形態１、実施の形態２において、コラム改良率は、それぞれ、１４．５、９．３、９．８％となっており、実施の形態１、２が、従来技術よりも低い改良率ながら、同等の強度を保有している点が理解されよう。
【００４９】
また、改良体積の合計は、従来技術を１００％とすると、実施の形態１で８７％、実施の形態２で９２％と約１０％削減できている。さらには、施工日数合計（施工期間）も同様に、従来技術を１００％とすると、実施の形態１で７１％、実施の形態２で７５％と約２０％強削減できている。
【００５０】
このことより、本願発明によれば、従来技術と同等の強度を確保しながら、従来技術に比べて改良体積を約１割削減、施工期間を約２割削減でき、工費全体を大幅に抑制できることが理解されよう。勿論、図１３、図１４及び（表１）に示した各数値は、例示に過ぎず、本発明はこれらの数値に限定されるものではなく、本発明の趣旨を変更しない限りにおいて、各数値を種々変更しても本発明の保護範囲に包含されるものである。以上において、現場は道路を構築する場合を述べたが、当業者に自明なように、本発明の現場はこれに限定されるものではなく、函渠、開渠、擁壁、その他周知の構造物の基礎として活用できる。
【００５１】
図１５は、本発明の実施の形態１におけるスラブ体の他の構成例を示す水平断面図、図１６は、本発明の実施の形態２におけるスラブ体の他の構成例を示す水平断面図である。
【００５２】
実施の形態１、２のいずれにおいても、図１５或いは図１６に示すように、スラブ体２０の梁部２２そのものを縦横互いに交差するように形成し、梁部２２そのものを格子状となしても良い。また、実施の形態２では、図１６に示すように、梁部２２の所望の位置に短尺コラム１１を配置し、梁部２２から離れたスラブ本体２１に通常コラム１を配置することもできる。
【００５３】
いずれにしても、梁部２２そのものを格子状にすると、地盤の上層部が梁部２２に囲繞され、拘束されることになる。その結果、地震等により発生する構造物境界部での段差が抑制され、地盤改良体が構築されているエリアでは、緊急車両通過のための仮復旧工事を行うことなしに、災害発生後早急に車両走行を可能とすることができるなど、実益が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す水平断面図
【図３】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す縦断面図
【図４】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す水平断面図
【図５】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す縦断面図
【図６】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す水平断面図
【図７】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す縦断面図
【図８】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す水平断面図
【図９】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す水平断面図
【図１０】本発明の実施の形態２における地盤改良体を示す水平断面図
【図１１】従来の構築方法による地盤改良体を示す縦断面図
【図１２】従来の構築方法による地盤改良体を示す水平断面図
【図１３】本発明の実施の形態１におけるスラブ体に関する計算結果の例を示す図
【図１４】本発明の実施の形態２におけるスラブ体に関する計算結果の例を示す図
【図１５】本発明の実施の形態１におけるスラブ体の他の構成例を示す水平断面図
【図１６】本発明の実施の形態２におけるスラブ体の他の構成例を示す水平断面図
【符号の説明】
【００５５】
１  通常コラム
１ａ、１１ａ、２２ａ  底部
１ｂ、１１ｂ  頂部
２  スラブ
３  盛土
４  車両
１０  軟弱地盤
１１  短尺コラム
２０  スラブ体
２１  スラブ本体
２２  梁部
３０  コラム施工機
３１  ベースマシン
３２  リーダ
３４  ヘッド部
４０  縦型スラブ施工機
４１  本体
４２  作動部
Ｌ１  第１レベル
Ｌ２  第２レベル
Ｌ３  第３レベル
Ｌ４  第４レベル
ＬＡ  コラム底レベル
ＬＢ  コラム頂レベル
ＬＣ  スラブ頂レベル
Ｈ１  コラム長
Ｈ２  梁高
Ｈ３  スラブ厚
【図１】
2020105896.tif 000004
【図２】
2020105896.tif 000005
【図３】
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【図４】
2020105896.tif 000007
【図５】
2020105896.tif 000008
【図６】
2020105896.tif 000009
【図７】
2020105896.tif 000010
【図８】
2020105896.tif 000011
【図９】
2020105896.tif 000012
【図１０】
2020105896.tif 000013
【図１１】
2020105896.tif 000014
【図１２】
2020105896.tif 000015
【図１３】
2020105896.tif 000016
【図１４】
2020105896.tif 000017
【図１５】
2020105896.tif 000018
【図１６】
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