(57)【要約】【課題】柱状改良体の剪断応力及び許容鉛直支持力を増大させ、柱状改良体の径を小さく維持して埋設コスト及び建設残土を低減できる地盤改良工法を提供する。【解決手段】軟弱地盤を改良する地盤改良工法であり、チューブ本体２０の圧入側の先端開口部２１に着脱可能に下蓋３０を備えたケーシングチューブ１０を軟弱地盤１に圧入する工程と、ケーシングチューブ１０内に鉄筋構造体４０を立て込む工程と、鉄筋構造体４０を立て込んだケーシングチューブ１０内に、固化材を含む混合粉体５１を充填する工程と、地中に柱状改良体５０と共に下蓋３０を残留させて、チューブ本体２０を引き抜く工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ本体の圧入側の先端開口部に着脱可能に下蓋を備えたケーシングチューブを軟弱地盤に圧入する工程と、
前記ケーシングチューブ内に鉄筋構造体を立て込む工程と、
前記鉄筋構造体を立て込んだ前記ケーシングチューブ内に、固化材を含む混合粉体を充填する工程と、
地中に前記柱状改良体と共に前記下蓋を留置して、前記チューブ本体を引き抜く工程と、
を有する地盤改良工法。
【請求項２】
前記チューブ本体を引き抜く工程において、前記柱状改良体の天端部に転圧を掛けることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。
【請求項３】
前記チューブ本体を引き抜く工程の後、前記鉄筋構造体の天端部に上蓋を配設する工程を有する請求項１又は２に記載の地盤改良工法。
【請求項４】
前記下蓋は、下面に突設された掘削刃を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の基礎部の軟弱地盤に縦孔を形成し、セメント系固化材を含む混合粉体を充填して地層中に柱状の改良体を造成する柱状地盤改良工法のうち、乾式柱状地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管杭工法よりも安価な地盤改良工法として柱状地盤改良工法が知られており、湿式柱状地盤改良工法と乾式柱状地盤改良工法とに大別される。
【０００３】
湿式柱状地盤改良工法は、セメントプラントでセメント系固化材と水を攪拌混合してセメントミルクを製造し、掘削地層中でセメントミルクを土とスラリー状になるまで攪拌混合させて柱状改良体（ソイルセメント柱）を造成する工法である。
【０００４】
一方、乾式柱状地盤改良工法は、掘削オーガなどで掘削した中空円柱状の縦孔内に、掘削土砂とセメント系固化材とを混合した土を埋戻し、掘削オーガで攪拌や締固めを行って柱状の改良体を形成する工法である。乾式柱状地盤改良工法は、湿式柱状地盤改良工法に比して、養生期間が不要で硬化に伴う体積収縮がなく、軟弱地盤の改良には好ましい工法である。
【０００５】
乾式柱状地盤改良工法に関連する技術として、起立させた杭打装置等のリーダに設ける圧入機にセットされたケーシングチューブを土中に圧入させた後、改良添加材が投入された土中部分に、ケーシングチューブと並設してリーダに備えた撹拌ロッドを捻じ込み正逆回転させる乾式地盤改良工法が提案されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１２５３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された地盤改良工法は、ケーシングチューブを利用し、これと並設して撹拌ロッドを捻じ込んでおり、改良添加材を均等に攪拌して地盤の安定強化を図り、構造物の不同沈下を抑制することができる。
【０００８】
しかし、近年、柱状改良体の剪断応力及び許容鉛直支持力を増すために柱状改良体の外径を大きくする傾向にあり、結果として埋設コスト及び建設残土が増大するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、柱状改良体の剪断応力及び許容鉛直支持力を増大させ、柱状改良体の外径を小さく維持して埋設コスト及び建設残土を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成する本発明に係る地盤改良工法は、チューブ本体の圧入側の先端開口部に着脱可能に下蓋を備えたケーシングチューブを軟弱地盤に圧入する工程と、前記ケーシングチューブ内に鉄筋構造体を立て込む工程と、前記鉄筋構造体を立て込んだ前記ケーシングチューブ内に、固化材を含む混合粉体を充填する工程と、地中に前記柱状改良体と共に前記下蓋を留置して、前記チューブ本体を引き抜く工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る地盤改良工法によれば、軟弱地盤に圧入したケーシングチューブ内に鉄筋構造体が立て込まれた状態で、固化材を含む混合粉体を充填した後、チューブ本体を引き抜くので、柱状改良体を鉄筋構造体により補強することができ、柱状改良体の剪断応力を増大させることができる。
【００１２】
また、チューブ本体の引き抜き時に転圧を掛けるようにすれば、柱状改良体の周面摩擦力を増大させ、許容鉛直支持力を増大させることができる。したがって、柱状改良体の外径を小さく維持することができ、埋設コスト及び建設残土を低減することができる。
【００１３】
さらに、下面に掘削刃が突設されている下蓋を使用すれば、掘削が容易になり、掘削作業を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明に係る地盤改良工法の一実施形態を工程順に示す概略断面図である。
【図２】本実施形態におけるケーシングチューブの構造を示し、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）は下蓋の未装着状態の上面図、（Ｄ）は下蓋の装着状態の上面図である。
【図３】本実施形態における下蓋を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は下面図、（Ｃ）は正面図である。
【図４】ケーシングチューブ内への鉄筋構造体の立て込み状態を模式的に示し、（Ａ）は概略側面図、（Ｂ）は鉄筋構造体の天端部に設ける上蓋の上面図、及び（Ｃ）は上蓋の下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
本実施形態の地盤改良工法は、いわゆる乾式の地盤改良工法であり、主として、ケーシングチューブ１０の圧入工程（図１Ａ）と、鉄筋構造体４０の立て込み工程（図１Ａ）と、柱状地盤改良体５０となる混合粉体５１の充填工程（図１Ｂ）と、チューブ本体２０の引き抜き工程（図１Ｃ）と、を有している。
【００１７】
まず、図１（Ａ）に示すように、ケーシングチューブ１０の圧入工程を行う。ケーシングチューブ１０の圧入は、建物の基礎部となる軟弱な地盤１に、杭打ち機（不図示）等を用いて、有底筒体状のケーシングチューブ１０を所定の深度まで圧入する。
【００１８】
ここで、図２及び図３を参照して、本実施形態の地盤改良工法に用いるケーシングチューブ１０の構造について説明する。
【００１９】
図２に示すように、ケーシングチューブ１０は、円筒体状のチューブ本体２０と、チューブ本体２０の圧入側の先端開口部２１に着脱可能に備えられた下蓋３０と、から構成される。
【００２０】
チューブ本体２０は、強度及び経済性を考慮して、例えば、直径Ｒがφ１６５．２ｍｍの炭素鋼管等の金属管体にて形成される。チューブ本体２０の先端開口部２１内には、下蓋３０を嵌入支持するための保持手段２２が配設されている。保持手段２２は、先端開口部２１内の径方向に対向配置されると共に、所定の間隔Ｄを隔てて対称配置された一対の挟持片２３，２４から形成されている。挟持片２３，２４は、正面視及び側面視が略直角三角形状を呈する楔状の部材であり、これら挟持片２３，２４の間には直状の受け溝２５が形成されている。
【００２１】
図３に示すように、下蓋３０は、例えば、円形の炭素鋼板（鉄板）によって形成され、その上面には短片の帯材からなる直状の装着突起３１が突設されている。装着突起３１は、チューブ本体２０の保持手段２２の受け溝２５内へ嵌入配置され、挟持片２３，２４によって挟持される。すなわち、装着突起３１の厚みＴは、受け溝２５の間隔Ｄよりも若干小さく設定されている。
【００２２】
また、下蓋３０の下面には、短片の帯材からなる直状の掘削刃（掘削翼）３２が突設されている。本実施形態では、掘削刃３２は、装着突起３１と直交する方向に沿って配設されているが、これに限定されるものではなく、装着突起３１と同一方向等に配設してもよい。
【００２３】
このようにチューブ本体２０の圧入側の先端開口部２１は、下蓋３０によって閉塞されており、杭打ち機のリーダ等によってケーシングチューブ１０を圧入する際に、軟弱地盤１を押し退けて地中に縦孔２を区画形成する。下蓋３０は、ケーシングチューブ１０を圧入する際に地盤１に押さえ付けられるので、チューブ本体２０から離脱することはない。
【００２４】
また、下蓋３０の下面には掘削刃３２が突設されているので、ケーシングチューブ１０を回転させることにより、掘削刃３２で地盤１を掘削ながら掘進させて圧入することができる。その際、装着突起３１は、保持手段２２の挟持片２３，２４によって挟持されているので、下蓋３０の回り止め部材としても機能する。
【００２５】
次に、図１（Ａ）に示すように、鉄筋構造体４０を立て込む工程を行う。この鉄筋構造体４０を立て込む工程は、地中に圧入されたケーシングチューブ１０内に、予め組み立てた鉄筋構造体４０の立て込みを行う。
【００２６】
ここで、図４を参照して、ケーシングチューブ１０内に立て込む鉄筋構造体４０の構造について説明する。図４（Ａ）に示すように、鉄筋構造体４０は、複数本の鉄筋４１を環状の鉄筋囲４２で結束した構造体である。本実施形態では、例えば、円柱体の周面の長手方向に沿うように、４本の鉄筋４１を長手方向に沿って略平行に周方向に等間隔で配置して組み合せ、これら鉄筋４１を円環状の鉄筋囲４２で結束して構造体を形成している。なお、鉄筋４１は、例えば、外径Ｓが１３ｍｍである。
【００２７】
鉄筋囲４２は、直状鉄筋を円環状に成形し、両端部を突き合わせ溶接したものである。鉄筋囲４２は、４本の鉄筋４１の長手方向に略等間隔で配置され、各鉄筋４１にスポット溶接などにより取り付けられる。番線により強固に結束してもよい。なお、鉄筋囲４２は、例えば、内径Ｗがφ８０ｍｍであり、前記と同様に外径がφ１３ｍｍの鉄筋を成形する。
【００２８】
なお、鉄筋構造体４０の鉄筋４１の本数は、４本に限定されるものではない。鉄筋構造体４０の鉄筋４１の本数を増大すれば、それだけ鉄筋構造体自体が強固になり、後述する柱状改良体５０内に配設したときの剪断応力及び許容鉛直支持力を増大させることができる。
【００２９】
鉄筋構造体４０の横断面形状は、円環状に限定されるものではなく、例えば、鉄筋囲４２の形状を三角形状、四角形状、多角形状及び井桁状等となるように形成してもよい。また、鉄筋囲４を設ける間隔を狭めて、鉄筋囲４の設置数を増加させ、鉄筋構造体４０の剛性を高めてもよい。
【００３０】
次に、図１（Ｂ）に示すように、柱状改良体５０となる混合粉体５１の充填工程を行う。本実施形態の混合粉体５１は、砂と固化材とを所望の混合比で攪拌混合したものであり、鉄筋構造体４０が立て込まれたケーシングチューブ１０内に充填される。従来の乾式柱状地盤改良工法では、掘削土と固化材とを混合して縦孔内に埋め戻すが、本実施形態の地盤改良工法では、軟弱地盤１にケーシングチューブ１０を圧入して縦孔２を形成するので、掘削土が殆ど出ない。
【００３１】
固化材には、周知のセメント系の粉体固化材を使用する。セメント系の固化材は、例えば、粘土質やシルト質、砂質などの軟弱土を水和反応で化学的に固化させるものである。これらセメント系の粉体固化材と砂とを柱状改良体５０が所望の強度となる混合比で攪拌混合し、この混合粉体５１をケーシングチューブ１０内へ投入充填する。
【００３２】
次に、図１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、チューブ本体２０の引き抜き工程を行う。チューブ本体２０の引き抜き工程は、杭打ち機等のリーダを上昇させてチューブ本体２０の引き抜く作業であるが、この場合、地中に形成される柱状改良体５０と共に下蓋３０を地中に留置する。下蓋３０を地中に留置すれば、軟弱地盤の強化になる。
【００３３】
チューブ本体２０を引き抜く際は、柱状改良体５０の天端部に転圧を掛けながら、チューブ本体２０の引き抜き作業を行う。チューブ本体２０の引き抜き時に柱状改良体５０に転圧を掛けると、柱状改良体５０の周面摩擦力を増大させることができる。
【００３４】
チューブ本体２０の引き抜きにより、地中にはチューブ本体２０の外径Ｒよりも若干大きな外径の柱状改良体５０が造成され、柱状改良体５０は、固化材の水和反応によって固化することになる。なお、柱状改良体５０の外径は、例えば、２００〜２５０ｍｍ程度に形成される。
【００３５】
チューブ本体２０の引き抜き工程後、図４（Ｂ）に示すように、所定の高さに調整した鉄筋構造体４０の天端部に上蓋６０を取り付ける工程を行ってもよい。
【００３６】
上蓋６０は、図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、柱状改良体５０とほぼ同径の外径Ｍを有する外短管６１と、鉄筋構造体４０の天端部の鉄筋４１を内接する内径Ｗを有する内短管６３と、短管６１，６３の上部開口部を閉塞するように溶接した円形の鉄板６２と、から構成されている。すなわち、上蓋６０は、圧入された鉄筋構造体４０の天端部の鉄筋４１を内接させて嵌入できる構造となっている。図１では鉄筋構造体４０の天端部が地盤１と面一となるように示しているが、この上に建物の基礎を造成するので、地盤１よりも上方へ突き出させて配設してもよい。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の地盤改良工法によれば、軟弱地盤１に有底筒体状のケーシングチューブ１０を圧入し、軟弱地盤１に縦孔２を区画形成するので、従来の乾式の柱状地盤改良工法に比して建設残土が殆ど生じない。
【００３８】
また、簡易な工法で柱状改良体５０内に鉄筋構造体４０を埋設して、柱状改良体５０を補強することができ、地中に形成された柱状改良体５０の剪断応力を増大させることができる。
【００３９】
さらに、チューブ本体２０の引き抜き時に、柱状改良体５０の天端部に転圧を掛けることにより、柱状改良体５０の周面摩擦力を増大させて、許容鉛直支持力を増大させることができることになる。この結果、剪断応力及び許容鉛直支持力を増大させながら柱状改良体５０の外径を２００〜２５０ｍｍ程度に小さく維持することができ、埋設コスト及び建設残土を低減することができる。
【００４０】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、ケーシングチューブ１０の圧入工程を行った後に鉄筋構造体４０の立て込み工程を行っているが、これに限定されるものではなく、ケーシングチューブ１０内に予め鉄筋構造体４０を立て込んだ後にケーシングチューブを軟弱地盤１に圧入する工程を行ってもよい。ただし、下蓋３０はチューブ本体２０の先端開口部２１に着脱可能に装着されるので、鉄筋構造体４０の重量によって下蓋３０が脱離するのを防止する観点から、本実施形態の工程順に行うことが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、建物の基礎部の軟弱地盤を改良する工法として利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１…軟弱地盤、
２…縦孔、
１０…ケーシングチューブ、
２０…チューブ本体、
２１…先端開口部、
２２…保持手段、
３０…下蓋、
３１…装着突起、
３２  掘削刃、
４０…鉄筋構造体、
５０…柱状改良体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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