(57)【要約】【課題】上部空間が規制された狭隘な場所であっても、簡単な設備構成のもとで地中埋設物の下側を効率良く地盤改良できるように考慮された工法を提供する。【解決手段】既設のドーム１１の基礎１２の下側を含む環状周辺領域Ｑ１に地盤改良を施す工法として、最初に基礎１２に隣接する内側領域Ｑ２にストレート型の撹拌混合ヘッド３にて前処理として流動化処理を施す。次に、前処理済みの内側領域Ｑ２から基礎１２の下側領域Ｑ３にエルボ型の撹拌混合ヘッド４を貫入して、地盤改良処理を施す。次いで、さらに下側領域Ｑ４および内側領域Ｑ２に上記ストレート型の撹拌混合ヘッド３を用いて地盤改良処理を施す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中埋設物の下側を含む当該地中埋設物の周辺領域に対し自走可能なベースマシンに支持させた撹拌混合ヘッドをもって地盤改良を施す方法であって、
上記地中埋設物の下側を除いた当該地中埋設物に隣接する部分について、ベースマシンに支持させた撹拌混合ヘッドを地中に貫入して地中埋設物よりも大きな深さをもって流動化させる前処理工程と、
地中埋設物の真下に上記流動化済み領域から撹拌混合ヘッドを貫入して、撹拌混合処理にあずかる部分を水平姿勢とした撹拌混合ヘッドを上下方向に移動させて一次改良処理を施す一次処理工程と、
を含むことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
地中埋設物の下側を含む当該地中埋設物の周辺領域に対し自走可能なベースマシンに支持させた撹拌混合ヘッドをもって地盤改良を施す方法であって、
上記地中埋設物の下側を除いた当該地中埋設物に隣接する部分について、ベースマシンに支持させたストレート型の撹拌混合ヘッドを地中に貫入して地中埋設物よりも大きな深さをもって流動化させる前処理工程と、
ベースマシンに略くの字状に屈曲し且つ撹拌混合処理にあずかる部分を水平姿勢に維持することが可能なエルボ型の撹拌混合ヘッドを支持させておき、地中埋設物の真下に上記流動化済み領域からエルボ型の撹拌混合ヘッドを貫入して、撹拌混合処理にあずかる部分を水平姿勢とした撹拌混合ヘッドを上下方向に移動させて一次改良処理を施す一次処理工程と、
を含むことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項３】
上記前処理工程では、水を加えて撹拌混合することで流動化させることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤改良工法。
【請求項４】
上記一次改良処理が施された領域の下側部分にベースマシンに支持させたストレート型の撹拌混合ヘッドを貫入して二次改良処理を施す二次処理工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の地盤改良工法。
【請求項５】
上記前処理工程にて前処理が施された領域にベースマシンに支持させたストレート型の撹拌混合ヘッドを貫入して三次改良処理を施す三次処理工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の地盤改良工法。
【請求項６】
処理対象領域を上記地中埋設物の長手方向に沿って複数の領域に予め区画しておき、
区画された領域ごとに少なくとも前処理工程とそれに続く一次処理工程および二次処理工程を１サイクルとして施工することを特徴とする請求項４または５に記載の地盤改良工法。
【請求項７】
上記前処理工程では、改良材と遅延材とを加えて撹拌混合することで流動化させることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤改良工法。
【請求項８】
処理対象領域を上記地中埋設物の長手方向に沿って複数の領域に予め区画しておき、
区画された領域ごとに前処理工程とそれに続く一次処理工程および二次処理工程を１サイクルとして施工することを特徴とする請求項７に記載の地盤改良工法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の地盤改良工法に用いる地盤改良機械であって、
ベースマシンは汎用型の建設機械であるとともに、
そのベースマシンに支持されるストレート型の撹拌混合ヘッドおよびエルボ型の撹拌混合ヘッドは、周回駆動されるエンドレスなチェーンに複数の撹拌翼を装着したものであることを特徴とする地盤改良機械。
【請求項１０】
上記エルボ型の混合撹拌ヘッドは、エルボ状のフレームの前端部に駆動輪と従動輪を装着し、それら駆動輪と従動輪の間に複数の撹拌翼を装着したエンドレスなチェーンを巻き掛けたものであることを特徴とする請求項９に記載の地盤改良機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良工法および地盤改良機械に関し、特に、障害となる地中埋設物が存在する場合でも、その地中埋設物を避けて当該地中埋設物の下側の改良処理を行えるようにした地盤改良工法および地盤改良機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば地震発生時の液状化対策として、貯水タンク等の大型の地上構造物における基礎の下側に事後的に地盤改良を施して強度向上を図りたいとの要請がある。
【０００３】
その一方、地上構造物ではないものの移設不可能な地中埋設物との干渉を回避してその地中埋設物の下側に地中連続壁を施工する技術として、特許文献１に記載の技術のほか、非特許文献１に記載のようなラッピングウォール工法と称される工法が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２５４９５２号公報
【非特許文献１】笹倉  剛  ほか７名，「ラッピングウォール工法の開発−高圧噴射地山切削管理方法および高性能置換材料−」，鹿島技術研究所年報，鹿島建設株式会社，２００４年９月３０日，第５２号，Ｐ．９９−１０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、地中埋設物と干渉しないように掘削装置を斜めに貫入するいわゆる斜め施工を基本としているため、掘削装置が届かない部位の範囲の発生が不可避であり、どうしても施工欠損部分が発生することとなって好ましくない。
【０００５】
これに対して、非特許文献１に記載の技術では、特許文献１に記載の技術の不具合を解消できるものの、いわゆる全面改良の施工には不向きであるばかりでなく、設備構成がきわめて大がかりなものとなり、特に上部空間が規制された場所では施工することができない。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、上部空間が規制された狭隘な場所であっても、簡単な設備構成のもとで地中埋設物の下側を効率良く地盤改良できるように考慮された地盤改良工法および地盤改良機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、地中埋設物の下側を含む当該地中埋設物の周辺領域に対し自走可能なベースマシンに支持させた撹拌混合ヘッドをもって地盤改良を施す方法であって、上記地中埋設物の下側を除いた当該地中埋設物に隣接する部分について、ベースマシンに支持させた撹拌混合ヘッドを地中に貫入して地中埋設物よりも大きな深さをもって流動化させる前処理工程と、地中埋設物の真下に上記流動化済み領域から撹拌混合ヘッドを貫入して、撹拌混合処理にあずかる部分を水平姿勢とした撹拌混合ヘッドを上下方向に移動させて一次改良処理を施す一次処理工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また請求項２に記載の発明は、地中埋設物の下側を含む当該地中埋設物の周辺領域に対し自走可能なベースマシンに支持させた撹拌混合ヘッドをもって地盤改良を施す方法であって、上記地中埋設物の下側を除いた当該地中埋設物に隣接する部分について、ベースマシンに支持させたストレート型の撹拌混合ヘッドを地中に貫入して地中埋設物よりも大きな深さをもって流動化させる前処理工程と、ベースマシンに略くの字状に屈曲し且つ撹拌混合処理にあずかる部分を水平姿勢に維持することが可能なエルボ型の撹拌混合ヘッドを支持させておき、地中埋設物の真下に上記流動化済み領域からエルボ型の撹拌混合ヘッドを貫入して、撹拌混合処理にあずかる部分を水平姿勢とした撹拌混合ヘッドを上下方向に移動させて一次改良処理を施す一次処理工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
上記ベースマシンとしては、例えば自走能力を有して機動性に優れたバックホウ等の汎用の建設機械（ショベル計掘削機械）を用いるものとする。また、ストレート型の撹拌混合ヘッドとエルボ型の撹拌混合ヘッドの使い分けは、別々の撹拌混合ヘッドを装着した２台のベースマシンを使い分けるようにしても良く、また共通のベースマシンが双方の撹拌混合ヘッドを持ち替えながら使い分けるようにしても良い。
【００１０】
上記地中埋設物としては、地中埋設管のほか、既設の地上構造物に付帯して地中連続壁状に存在する基礎部分等を想定している。
【００１１】
上記前処理は、一次処理工程でのエルボ型の撹拌混合ヘッドの貫入とその上下方向の移動を容易にするための意味合いを持つことから、請求項３に記載のように、水を加えて撹拌混合することで改良地盤を流動化させることが望ましい。
【００１２】
また、請求項４に記載のように、上記一次改良処理が施された領域の下側部分にベースマシンに支持させたストレート型の撹拌混合ヘッドを貫入して二次改良処理を施す二次処理工程を含んでいることがより望ましい。
【００１３】
さらに、請求項５に記載のように、上記前処理工程にて前処理が施された領域にベースマシンに支持させたストレート型の撹拌混合ヘッドを貫入して三次改良処理を施す三次処理工程を含んでいることがより望ましい。
【００１４】
具体的には、請求項６に記載のように、処理対象領域を上記地中埋設物の長手方向に沿って複数の領域に予め区画しておき、区画された領域ごとに少なくとも前処理工程とそれに続く一次処理工程および二次処理工程を１サイクルとして施工するものとする。
【００１５】
その一方、請求項７に記載のように、前処理工程で改良材と遅延材とを加えて撹拌混合することで改良地盤を流動化させる方法としても良い。この場合には、請求項５に記載の三次処理工程を廃止することが可能となる。
【００１６】
具体的には、請求項８に記載のように、処理対象領域を上記地中埋設物の長手方向に沿って複数の領域に予め区画しておき、区画された領域ごとに前処理工程とそれに続く一次処理工程および二次処理工程を１サイクルとして施工するものとする。
【００１７】
なお、上記地盤改良工法に用いる地盤改良機械のベースマシンは、請求項９に記載のように汎用型の建設機械であって、そのベースマシンに支持されることになるストレート型の撹拌混合ヘッドおよびエルボ型の撹拌混合ヘッドは、周回駆動されるエンドレスなチェーンに複数の撹拌翼を装着したものとする。
【００１８】
特に、上記エルボ型の混合撹拌ヘッドは、請求項１０に記載のように、エルボ状のフレームの前端部に駆動輪と従動輪を装着し、それら駆動輪と従動輪の間に複数の撹拌翼を装着したエンドレスなチェーンを巻き掛けたものとする。
【００１９】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、施工欠損部分の発生を伴うことなく、地中埋設物の下側に地盤改良層を満遍なく施工することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１〜３に記載の発明によれば、地中埋設物に隣接する部分の流動化のための前処理に続いて地中埋設物の下側に一次改良処理を施すようにしたので、地中埋設物の下側にいわゆる全面改良のかたちで地盤改良層を満遍なく施工することができる。その上、全面改良のかたちであるにもかかわらず工期を短縮できるとともに、施工コストも安価となる。
【００２１】
特に、請求項２に記載の発明によれば、ストレート型の撹拌混合ヘッドとエルボ型の撹拌混合ヘッドとを使い分けることで、大型のベースマシンを必要としないので、例えば上部空間が規制されたような狭隘なスペースにおいても比較的簡単な設備で無理なく施工することが可能となる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、一次改良処理に続いて、一次改良処理済み領域の下側部分に二次改良処理を施すようにしたので、改良処理領域の増大化のために地盤改良による一層の強度向上を期待できるようになる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、前処理工程にて前処理が施された領域に三次改良処理を施すようにしたので、上記と同様に改良処理領域の増大化のために地盤改良による一層の強度向上を期待できるようになる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、前処理工程において改良材と遅延材とを加えて撹拌混合することで改良地盤を流動化させることから、必ずしも上記三次改良処理が必要でなくなり、当該三次改良処理を廃止できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１以下の図面は本発明に係る地盤改良工法のより具体的な実施の形態を示す図である。
【００２６】
ここでは、図３に基づいて後述するように、既設の地上構造物として貯水タンクに代表されるような円形のドーム１１の投影面積全面を地盤改良する場合の例を示している。この場合において、最初にドーム１１の内側からそのドーム１１の周壁に付帯する基礎１２の下側を含む環状周辺領域Ｑ１を図５に示すように円環状の地中連続壁の如き形態で地盤改良を施し、その後から環状周辺領域Ｑ１の内側の中央部分Ｑ５に地盤改良を施すものとする。なお、少なくとも一部が地中に埋まっている上記の基礎１２が本発明での地中埋設物に該当する。
【００２７】
最初に、図１，２に示すように、地盤改良機械のベースマシンとなる自走能力を有する汎用型の建設機械（ショベル系掘削機械）として２台のバックホウ１Ａ，１Ｂを用意し、一方のバックホウ１Ａのアーム２先端にはストレート型の撹拌混合ヘッド３を装着するとともに、他方のバックホウ１Ｂのアーム２先端にはいわゆるエルボ型の撹拌混合ヘッド４を装着しておく。
【００２８】
ストレート型の撹拌混合ヘッド３は、真直なフレーム５の上下両端に駆動輪６と従動輪７を装着し、それらの駆動輪６と従動輪７の間にエンドレスなチェーン８を巻き掛けるとともに、そのチェーン８に当該チェーン８よりも幅広の所定幅寸法の複数の撹拌翼９を装着したものである。そして、撹拌翼９付きのチェーン８は図示外の油圧モータ等にて周回駆動されることになる。なお、この構造は、本出願人が提案している特開２００７−５６６６４号公報等で公知である。
【００２９】
他方、エルボ型の撹拌混合ヘッド４は、図２に示すように、上記ストレート型の撹拌混合ヘッド３とほぼ同構造であるものの、実際に撹拌混合にあずかる部分の有効長がストレート型の撹拌混合ヘッド３よりも小さくなっていて、例えば内角θが１２０°の屈曲したアタッチメント１０をフレーム５から延長するように当該フレーム５に連結して、実質的にフレーム５をエルボ状のものとした点でストレート型の撹拌混合ヘッド３と異なっている。なお、この屈曲したアタッチメント１０の採用は、後述するように水平姿勢としたエルボ型の撹拌混合ヘッド４のうち実際の撹拌混合処理にあずかる部分を基礎１２の真下に貫入するためである。
【００３０】
地盤改良のための手順１として、図３の（Ａ）に示すように、ドーム１１の内部に図１，２に示した２台のベースマシンであるバックホウ１Ａ，１Ｂを配置しておき、ストレート型の撹拌混合ヘッド３を用いて、地中埋設物であるところの基礎１２に隣接する内側領域Ｑ２に前処理として流動化処理を施すものとする。すなわち、同図に示すように、基礎１２の下側を除いた当該基礎１２に隣接する内側領域Ｑについてストレート型の撹拌混合ヘッド３をほぼ鉛直姿勢にて貫入し、水を加えながら撹拌翼９付きのチェーン８を周回駆動して撹拌混合することで、基礎１２よりも大きな深度まで流動化処理を施すものとする。ここでの流動化処理の際の目標とするテーブルフロー値は例えば２００ｍｍ程度とする。なお、上記内側領域Ｑ２は同図の環状周辺領域Ｑ１の一部であることは言うまでもない。
【００３１】
手順２として、同図（Ｂ）に示すように、ストレート型の撹拌混合ヘッド３に代えてエルボ型の撹拌混合ヘッド４を用い、流動化処理を終えた内側領域Ｑ２から基礎１２の下側領域Ｑ３にそのエルボ型の撹拌混合ヘッド４を貫入するとともに、同図（Ｃ）に示すように実際の撹拌混合処理にあずかる部分を水平姿勢に保ちながら上下方向に移動させて、一次処理として一次改良処理を施す。ここでの一次改良処理は、周知のように例えばミルク状の改良材（セメントと水とを混合したもの）を吐出しながら撹拌翼９付きのチェーン８を周回駆動して現位置土と撹拌混合するものである。施工条件は、例えば改良材１００ｋｍ／ｍ3、水／セメント比２００％、作業量２５ｍ3／ｈ程度とする。
【００３２】
この場合において、基礎１２に隣接する内側領域Ｑ２に前処理として予め流動化処理が施されているので、基礎１２の下側領域Ｑ３へのエルボ型の撹拌混合ヘッド４の貫入は容易である。また、基礎１２の下側領域Ｑ３での施工は、基礎１２を損傷することがないようにその作業量を減らして、注意深く施工を行うものとする。なお、基礎１２の下側領域Ｑ３も上記内側領域Ｑ２とともに環状周辺領域Ｑ１の一部であることは言うまでもない。
【００３３】
手順３として、図４の（Ａ）に示すように、エルボ型の撹拌混合ヘッド４に代えてストレート型の撹拌混合ヘッド３を用い、先に前処理としての流動化処理を終えた内側領域Ｑ２と、一次改良処理を終えた下側領域Ｑ３のさらに下側の領域Ｑ４とにまたがるように上記ストレート型の撹拌混合ヘッド３を斜めに貫入して、二次処理として二次改良処理を施す。ここでの二次改良処理は、先の一次改良処理と同様に例えばミルク状の改良材を吐出しながら撹拌翼９付きのチェーン８を周回駆動して現位置土と撹拌混合するものである。施工条件は、例えば改良材１００ｋｍ／ｍ3、水／セメント比２００％、作業量４０ｍ3／ｈ程度とする。なお、上記下側領域Ｑ４も環状周辺領域Ｑ１の一部であることは言うまでもない。
【００３４】
さらに、手順４として、同図（Ｂ）に示すように、ストレート型の撹拌混合ヘッド３を用い、先に前処理としての流動化処理を終えた内側領域Ｑ２に上記ストレート型の撹拌混合ヘッド３をほぼ鉛直姿勢にて貫入して、三次処理として三次改良処理を施す。ここでの三次改良処理は、先の一次および二次改良処理と同様に例えばミルク状の改良材を吐出しながら撹拌翼９付きのチェーン８を周回駆動して現位置土と撹拌混合するものである。施工条件は、二次改良処理と同様に、例えば改良材１００ｋｍ／ｍ3、水／セメント比２００％、作業量４０ｍ3／ｈ程度とする。
【００３５】
以上をもって、基礎１２の下側領域Ｑ３やさらにその下方の下側領域Ｑ４および内側領域Ｑ２を含んでなる環状周辺領域Ｑ１の周方向での一部の地盤改良が完了したことになる。
【００３６】
この場合において、図５に示すようなドーム１１の投影面積において、施工対象となる環状周辺領域Ｑ１を周方向において等ピッチの複数の領域、すなわち放射状の複数の領域ａ，ａ‥に区画しておき、例えば同図の区画領域ａ１において、上記の前処理、一次改良処理、二次改良処理および三次改良処理を１サイクルとして施工を行ったならば、その環状周辺領域Ｑ１の半径方向においてその施工済みの区画領域ａ１と反対側の区画された領域ａ２について上記１サイクル分の施工を施すものとする。そして、以降は同様の処理を繰り返す。
【００３７】
ここで、先の前処理では、水を加えながら撹拌混合することで内側領域Ｑ２を流動化させるようにしているが、水に代えてミルク状の改良材と遅延材とを加えながら流動化させることも可能である。ミルク状の改良材は、先にも述べたようにセメントと水を混ぜ合わせたものであるから、遅延材としては、例えば（株）フローリック社製の「ジオリター１０」と称されるものと用いるものとし（主成分はオキシカルボン酸塩）、セメント添加量の２％程度を添加するものとする。これにより、ミルク状改良材の流動性保持と硬化遅延が図れるようになり、先に述べた手順３の三次改良処理は必ずしも必要でなくなり、必要に応じてその手順３の三次改良処理を廃止することが可能となる。
【００３８】
以上のようにして、円環状周辺領域Ｑ１の全てについて地盤改良処理が完了したならば、残された未改良領域は円環状周辺領域Ｑ１の内側の中央部分Ｑ５だけとなる。
【００３９】
そこで、手順５として、図４の（Ｃ）に示すように、ストレート型の撹拌混合ヘッド３をほぼ鉛直姿勢にて地中に貫入して、上記中央部分Ｑ５の改良処理を施すものとする。この時の施工条件は、例えば改良材１００ｋｍ／ｍ3、水／セメント比２００％、作業量５０ｍ3／ｈ程度とする。こうすることにより、円環状周辺領域Ｑ１のほか中央部分Ｑ５を含む図５のドーム１１の投影面積全面での地盤改良が完了することになる。
【００４０】
ここで、先に述べたようなストレート型の撹拌混合ヘッド３とエルボ型の撹拌混合ヘッド４の使い分けは、双方共に汎用型の建設機械であるバックホウ１Ａ，１Ｂのアーム２に対して脱着可能であるので、上記のようにストレート型の撹拌混合ヘッド３とエルボ型の撹拌混合ヘッド４をそれぞれに独立したバックホウ１Ａ，１Ｂに予め持たせておき、バックホウ１Ａ，１Ｂそのものを使い分ける方式のほか、共通の１台のバックホウ１Ａまたは１Ｂがその都度ストレート型の撹拌混合ヘッド３とエルボ型の撹拌混合ヘッド４を選択的に持ち替えて作業を行う方式としても良い。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、ドーム１１の内部空間という限られたスペースでありながら、その内部空間側からドーム１１の投影面積全面の地盤改良を効率良く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る地盤改良工法に用いられる地盤改良機械としてストレート型の撹拌混合ヘッドタイプのものを示す概略説明図。
【図２】本発明の地盤改良工法に用いられる地盤改良機械としてエルボ型の撹拌混合ヘッドタイプのものを示す概略説明図。
【図３】本発明に係る地盤改良工法の実地の形態としてその施工手順を示す工程説明図。
【図４】本発明に係る地盤改良工法の実地の形態として図３に続く施工手順を示す工程説明図。
【図５】改良対象となる地盤の投影説明図。
【符号の説明】
【００４３】
１Ａ，１Ｂ…バックホウ（ベースマシン）
３…ストレート型の撹拌混合ヘッド
４…エルボ型の撹拌混合ヘッド
１１…ドーム（既設地上構造物）
１２…基礎（地中埋設物）
Ｑ１…環状周辺領域
Ｑ２…内側領域
Ｑ３…基礎の下側領域
Ｑ４…下側領域
【図１】
2010133078.tif 000003
【図２】
2010133078.tif 000004
【図３】
2010133078.tif 000005
【図４】
2010133078.tif 000006
【図５】
2010133078.tif 000007