(57)【要約】【課題】１個の注入孔をフーチングに形成し、該注入孔を通じて流動化処理土で空隙部を充填して杭基礎の耐力の低下を未然に防止することができる、地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法を提供する。【解決手段】地盤沈下により支持杭１で支持された既存のフーチング２底面と地盤３との間に生じた空隙部４に流動化処理土５を充填する工法であって、前記フーチング２上面からフーチング２を貫通して前記空隙部４へ到達する注入孔６をコアボーリングにより１カ所穿設し、流動性がフロー値１８０〜３００ｍｍで、比重が１．３５〜１．６ｔ／ｍ３で、材料分離抵抗性がブリージング率１％未満で、一軸圧縮強度が材令２８日で１３〜５５Ｎ／ｃｍ２の品質基準を満たす流動性の高い流動化処理土５を、前記注入孔６を通して前記空隙部４に注入して充填する。【選択図】図１
2010180633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤沈下により支持杭で支持された既存のフーチング底面と地盤との間に生じた空隙部に、建設残土と固化材と水または泥水とを配合してなる流動化処理土を充填する工法であって、
前記フーチング上面からフーチングを貫通して前記空隙部へ到達する注入孔をコアボーリングにより１カ所穿設し、流動性がフロー値１８０〜３００ｍｍで、比重が１．３５〜１．６ｔ／ｍ３で、材料分離抵抗性がブリージング率１％未満で、一軸圧縮強度が材令２８日で１３〜５５Ｎ／ｃｍ２の品質基準を満たす流動性の高い流動化処理土を、前記注入孔を通して前記空隙部に注入して充填することを特徴とする、地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法。
【請求項２】
前記注入孔の口径を、８０〜１００ｍｍとすることを特徴とする、請求項１に記載した地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法。
【請求項３】
前記流動化処理土を注入する前に、前記空隙部の溜水を注入孔を通して排水することを特徴とする、請求項１又は２に記載した地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、埋め立て地等の軟弱地盤に構築する杭基礎を有する構造物において、地盤沈下によりフーチング（コンクリートの基礎）底面と地盤との間に生じた空隙部に、充填材として流動性の高い流動化処理土を充填する工法の技術分野に属し、更に云えば、前記空隙部に流動化処理土を充填することにより、杭基礎の耐力の低下を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
埋め立て地等の軟弱地盤に構築する杭基礎を有する構造物に地盤沈下が生じた場合、支持杭で支持されたフーチング底面と地盤との間に空隙部が生じる。杭頭周辺部に空隙部が生じると、地震等の水平力に対する抵抗力が低下し、ひいては鉛直方向の杭の極限支持力が低下するなど、構造物の杭基礎の耐力が大幅に低下することが知られている。よって、前記空隙部、特には杭頭周辺部の空隙部は、充填材で充填して杭基礎の耐力の低下を未然に防止する必要がある。
従来、杭頭周辺部の空隙部を充填材で充填して杭基礎の耐力の低下を未然に防止する工法は、種々開示されて公知である（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
特許文献１は、杭基礎工事に際し、予め、コンクリート基礎４の上端部からコンクリート基礎４を通してコンクリート基礎４の底面に接する地盤に到達する少なくとも２本の透孔（貫通孔）１を、コンクリート基礎４にパイプを埋設して設け、当該透孔１を利用して、コンクリート基礎４の底面と地盤との間の空隙部の有無を監視し、空隙部８が生じた場合は、透孔（パイプ）１を通して充填材（流動性固化物質）を注入して空隙部８を充填する発明が開示されている（特許請求の範囲および図面等参照）。
【０００４】
特許文献２は、構造物１の底部と地盤３との間に間隙４が生じた場合、構造物１の底部にバランスよく複数の充填材注入孔５と空気抜き孔６を穿設し、複数の充填材注入孔５を通して、充填材（水硬性組成物モルタル）を、僅かの間隙を残して充填して硬化せしめた後、残部の空隙内に流動性のある膨張性の充填材を充填する発明が開示されている（特許請求の範囲および図面等参照）。
【０００５】
特許文献３は、杭基礎工事に際し、予め、フーチング内の中央部にフーチング底面と地盤との間に充填材を充填できる供給路を形成しておき、地盤沈下によってフーチング底面と地盤との間に生ずる空隙に対し、前記供給路を通して、流動性を有しかつ長期間にわたって固結しにくい充填材を継続的に充填することにより、前記空隙部の発生を未然に防止する発明が開示されている（特許請求の範囲および図１〜図３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５１−９４６１１号公報
【特許文献２】特公昭５５−３００８７号公報
【特許文献３】特開昭６２−７８３２１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に係る発明は、杭基礎工事に際し、予め、少なくとも２個の透孔（貫通孔）をパイプを利用して形成している。よって、コンクリート基礎４に地震時の水平力が作用する等してパイプ１が破損する虞があり、実際に空隙部が発生した場合にその用をなさない場合がある。また、実際に充填作業を開始するまでの間、パイプ１の上端に被せ蓋をするなどメンテナンスも必要となり、大変煩わしい。すなわち、空隙部が発生する前に予め透孔を設ける意義は、その費用対効果を鑑みるとあまりないと云わざるを得ない（以下、第一の問題という）。
さらに、この種の透孔（貫通孔）は、充填材を空隙部に密実に充填せしめるべく、充填用と空気抜き用の二つの孔を少なくとも有するのが一般的とされているが、たとえ空隙部を隙間なく密実に充填できたとしても、事後も経時的に地盤沈下により空隙部が発生することを考慮すると、複数の孔を設けて密実に充填する意義は、その費用対効果を鑑みるとあまりないと云わざるを得ない。また、充填材を空隙部に充填する目的は、杭基礎の耐力の低下を防止することにあり、杭基礎に地震等の水平力に耐え得る剛性を与えればその目的は達成されるので、空隙部を完璧に密実に充填する必要性は薄いと云える。さらに、透孔の数量がコンクリート基礎４の剛性へ与える影響を考慮すると、できるだけ数量が少ない方が望ましい（以下、第二の問題という）。
【０００８】
特許文献２に係る発明は、構造物１の底部と地盤３との間に間隙４が生じた場合に、事後的に複数の充填注入孔５と空気抜き孔６を穿設するので、前記第一の問題は生じない。
しかしながら、複数の充填注入孔５と空気抜き孔６を穿設して実施するので第二の問題はまったく解消されていない。よって、不経済であり、構造物底部の剛性へ与える影響が懸念される。加えて、間隙部を二段階に分けて異なる充填材を用いて実施するので、充填作業が面倒で施工性が悪く、非常に不経済である。
【０００９】
特許文献３は、予めフーチング内の中央部に複雑な供給路を形成して実施するので、前記第一および第二の問題がまったく解消されていない。さらに、前記供給路を通して流動性を有しかつ長期間にわたって固結しにくい充填材を継続的に充填するので、その制御およびメンテナンスが非常に面倒でコストが嵩み、非常に不経済である。
【００１０】
以上要するに、従来技術に係る空隙部を充填材で充填する工法は種々開示され、その効果も一応認められるものの、経済性、ひいては実用性を考慮すると改良の余地が残されている。
【００１１】
本発明の目的は、上記第一および第二の問題を解消した充填工法、すなわち、事後的に１個の注入孔をフーチングに形成し、該注入孔を通じて充填材（流動化処理土）で空隙部を充填して杭基礎の耐力の低下を未然に防止することができる、シンプルな構成で、経済的かつ実用的で実効性が高い、地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法を提供することである。
本発明の次の目的は、所定の品質基準を満たす流動性の高い流動化処理土を用いて１個の注入孔でも空隙部を密実に充填することができる、経済的かつ合理的な地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法は、
地盤沈下により支持杭で支持された既存のフーチング底面と地盤との間に生じた空隙部に、建設残土と固化材と水または泥水とを配合してなる流動化処理土を充填する工法であって、
前記フーチング上面からフーチングを貫通して前記空隙部へ到達する注入孔をコアボーリングにより１カ所穿設し、流動性がフロー値１８０〜３００ｍｍで、比重が１．３５〜１．６ｔ／ｍ３で、材料分離抵抗性がブリージング率１％未満で、一軸圧縮強度が材令２８日で１３〜５５Ｎ／ｃｍ２の品質基準を満たす流動性の高い流動化処理土を、前記注入孔を通して前記空隙部に注入して充填することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法において、前記注入孔の口径を、８０〜１００ｍｍとすることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法において、前記流動化処理土を注入する前に、前記空隙部の溜水を注入孔を通して排水することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法は、以下の効果を奏する。
１）フーチングに、鉛直方向に１個の注入孔を穿設するだけで充填作業に着手できるので、穿設作業に要する費用を飛躍的に削減できると共に、フーチングの剛性に悪影響を与える虞がない。よって、シンプルな構成で実施でき、工期短縮を図ることができるので、経済性および施工性に非常に優れている。
２）流動化処理土を、フーチング上方から鉛直な注入孔を通じてフーチング直下へ圧入するので、充填性に優れている。よって、空隙部を密実に充填することができる。
３）空隙部を充填する充填材として安価な流動化処理土を用いて実施するので、コスト削減に寄与すると共に、流動性および強度をフレキシブルに設定することが可能となる。
４）適正な流動性を有し、かつ適正な時期に硬化するのに必要な品質基準を満たした流動性処理土を用いて充填作業を行うので、１個の注入孔のみを用いて充填作業を行っても、杭頭部周辺の空隙部を密実に充填することができる。よって、合理的かつ経済的であり実効性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】Ａは、本発明に係る地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法の実施要領を示した立面図であり、Ｂは、同平面図である。
【図２】本発明に係る地盤沈下により生じた杭頭部周辺の空隙部を流動化処理土で密実に充填した状態を示した立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明は、図１と図２に示したように、地盤沈下により支持杭１で支持された既存のフーチング２底面と地盤３との間に生じた空隙部４に、建設残土と固化材と水または泥水とを配合してなる流動化処理土５を充填する工法であり、前記フーチング２上面からフーチング２を貫通して前記空隙部４へ到達する注入孔６をコアボーリングにより１カ所穿設し、流動性がフロー値１８０〜３００ｍｍで、比重（密度）が１．３５〜１．６ｔ／ｍ３で、材料分離抵抗性がブリージング率１％未満で、一軸圧縮強度が材令２８日で１３〜５５Ｎ／ｃｍ２の品質基準を満たす流動性の高い流動化処理土５を、前記注入孔６を通して前記空隙部４に注入して充填することを特徴とする。
【００１８】
図１と図２は、構造物の一部である１本の柱８とこれを支持するフーチング２、マットスラブ７、及び４本の支持杭１を本発明の主要部として示し、構造物の他の柱等については図示の便宜上省略している。なお、図１Ｂについては、図示の便宜上マットスラブ７を省略している。
ちなみに図中の符号９〜１２は、流動化処理土５を注入孔６を通して注入（圧入）するための器具であり、符号９はエルボ、符号１０はユニオン、符号１１は電磁流量計、符号１２は注入ホースを示している。
以下、本発明に係る前記空隙部４を充填する工法の手順を具体的に説明する。
【００１９】
（空隙部４の検知）
地盤沈下による空隙部４の検知方法は種々あるが、本実施例では、構造物周辺の地盤沈下の状況からフーチング２底面と地盤３との間の空隙部４の有無をある程度予測し、杭頭部周辺の空隙部４の所要深さが支持杭１の構造耐力上不適切であると判断される場合、フーチング２に注入孔６を形成する穿設作業に着手する。そして、形成した注入孔６へファイバースコープや棒状部材を挿入して杭頭部周辺の空隙部４の所要深さを実測する。ちなみに空隙部４への充填作業は、杭頭部周辺の空隙部４の所要深さが、使用する杭径の１．０〜１．５倍程度に達したときに行うのが効果的かつ経済的である。
【００２０】
（フーチング２の穿設）
前記フーチング２を鉛直方向に穿設して当該フーチング２を鉛直方向に貫通する１個の注入孔６を形成する。フーチング２における注入孔６を形成する穿設部位は、構造設計図を参照する等してフーチング２及び柱８の配筋の邪魔にならない場所で、且つフーチング２の剛性に悪影響を与えない場所、更にはコアボーリングマシンを支障なく設置できる場所を考慮して設定する。ちなみに本実施例に係る注入孔６は、前記フーチング２を平面方向に見て、角隅部近傍位置に１カ所形成して実施している（図１Ｂ参照）。
フーチング２を鉛直方向に穿設する手法は種々あるが、本実施例では、フーチング２上面に設置したベビーモール推進機により、所謂ベビーモール（削進）工法で実施し、削孔（注入孔６）を剛性の高い鋼管で形成している。なお、フーチング２を鉛直方向に穿設する手法は勿論これに限定されず、公知のコアボーリングマシンによるコアボーリング工法でも同様に実施できる。
また、前記注入孔６の口径は、８０〜１００ｍｍの小口径で実施することが好ましい。８０ｍｍ未満とすると特殊な推進機を用いる必要があるなどコアボーリングのコストが嵩むし、１００ｍｍを超えるとフーチング２の剛性に悪影響を与える虞があるからである。参考までに本実施例に係る注入孔６は、外径８９．１ｍｍの８０Ａ鋼管で形成され、その先端は、空隙部４の底面から１００ｍｍ程度離して位置決めされている。
【００２１】
（溜水の排水）
この作業は、前記注入孔６を利用して杭頭部周辺の空隙部４内の状況を検知した結果、流動化処理土５を充填するにあたり、流動化処理土５が適正に硬化できないなど、充填作業に支障が生じる程度の溜水が発生している場合に実施する。溜水を排出する手段は格別新規ではなく、空隙部４内の溜水を排水ポンプにより注入孔６を通じて排水する。
【００２２】
（流動化処理土５の充填）
かくして、前記フーチング２に注入孔６を形成し、電磁流量計１１、注入ホース１２など充填作業に必要な器具を設備した後、注入ポンプから注入ホース１２へ供給された流動化処理土５を前記注入孔６を通して空隙部４へ注入（圧入）して充填する。
杭頭部周辺の空隙部４を充填するのに必要な流動化処理土５の充填量は、構造設計図を基に、地上から注入孔６へ挿入したファイバースコープを利用するなどして算出した杭頭部周辺の空隙部４の容積量に応じて適宜設計変更される。
流動化処理土５の充填速度、充填量等の制御手段は公知であり、前記電磁流量計１１等で制御し、前記注入孔６の上部から流動化処理土５が溢れ出ることを確認して充填作業を終了する。前記注入孔６は、最終的には床処理を行い塞がれる。
ちなみに、本実施例に係る流動化処理土５は、小口径の１個の注入孔６のみを利用して杭頭部周辺の空隙部４内を適正な流動性を有し、かつ適正な時期に硬化せしめるべく、本出願人が行った種々の実験結果に基づき、以下の品質基準を満たす流動化処理土５が使用される。
【００２３】
（流動化処理土５の品質基準）
流動性をフロー値１８０〜３００ｍｍの範囲内とする。フロー値１８０ｍｍ未満とすると、流動化処理土５の流動性を損う結果、杭頭部周辺の空隙部４を密実に充填する前に硬化する不具合が生じるからであり、フロー値３００ｍｍを超えると、密度、一軸圧縮強度など他の品質基準を満たさなくなるからである。
比重（密度）が１．３５〜１．６ｔ／ｍ３とする。比重を１．３５ｔ／ｍ３とすると、流動化処理土５が適正に硬化しないからであり、１．６ｔ／ｍ３を超えると自重により地盤沈下を促進する虞があるからである。
材料分離抵抗性がブリージング率１％未満とする。ブリージング率１％以上とすると、水量が多くなる結果、適正に硬化しないからである。
一軸圧縮強度が材令２８日で１３〜５５Ｎ／ｃｍ２とする。一軸圧縮強度が１３Ｎ／ｃｍ２に満たないと、杭基礎の耐力の低下を有効に防止できないからであり、１３Ｎ／ｃｍ２を超えると、フロー値など他の品質基準を満たさなくなるからである。
以上が、杭頭部周辺の空隙部４内を適正な流動性を有し、かつ適正な時期に硬化する流動化処理土５の主要な品質基準である。
【００２４】
（流動化処理土５の製造）
このような品質基準を満たす流動化処理土５は、環境保全に寄与するべく、一般に産業廃棄物として処理される現地発生土に水を加えてミキサー車に投入して撹拌し、フロー値（１８０〜３００ｍｍ）および比重（１．３５〜１．６ｔ／ｍ３）を調整後、更に固化材３としてセメント系固化材（本実施例では高炉セメントＢ種）を添加、混練し、必要とする一軸圧縮強度（材令２８日で１３〜５５Ｎ／ｃｍ２）を得るように製造される。
ちなみに、流動化処理土５の強度特性は、泥水に十分な細粒分含有量があり、ブリージング率１％未満を満たす製品であることを条件に、調整泥水比重と固化材の量に支配される。したがって、強度管理は、調整泥水比重と固化材添加量で行えばよく、その実施配合は以下の通りである。
［配合１］製品１ｍ３あたりの配合（ｋｇ）｛調整泥水１ｍ３で１，３００ｋｇ、セメント（外割）１２０ｋｇ｝、製品比重１．３６ｔ／ｍ３
［配合２］製品１ｍ３あたりの配合（ｋｇ）｛調整泥水１ｍ３で１，３００ｋｇ、セメント（外割）１４０ｋｇ｝、製品比重１．３７ｔ／ｍ３
【００２５】
以上説明したように、本発明に係る地盤沈下により生じた空隙部を充填する工法は、前記フーチング２上面からフーチング２を鉛直方向に貫通して前記空隙部４へ到達する注入孔６をコアボーリング（本実施例ではベビーモール工法）により１カ所穿設し、図１〜図２に示したように、上記した品質基準を満たした流動化処理土５を、前記注入孔６を通して杭頭部周辺の空隙部４に注入して密実に充填する工法なので、以下のような効果を奏する。
１）フーチング２に、鉛直方向に１個の小口径の注入孔６を穿設するだけで充填作業に着手できるので、穿設作業に要する費用を飛躍的に削減できると共に、フーチング２の剛性に悪影響を与える虞がない。よって、シンプルな構成で実施でき、工期短縮を図ることができるので、経済性および施工性に非常に優れている。
２）流動化処理土５を、フーチング２上方から鉛直な注入孔６を通じてフーチング２直下へ圧入するので、充填性に優れている。よって、空隙部４を密実に充填することができる。
３）空隙部４を充填する充填材として安価な流動化処理土５を用いて実施するので、コスト削減に寄与すると共に、流動性および強度をフレキシブルに設定することが可能となる。４）適正な流動性を有し、かつ適正な時期に硬化するのに必要な品質基準を満たした流動性処理土５を用いて充填作業を行うので、１個の注入孔６のみを用いて充填作業を行っても、杭頭部周辺の空隙部４を密実に充填することができる。よって、合理的かつ経済的であり実効性に優れている。
【００２６】
以上に実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
【符号の説明】
【００２７】
１    支持杭
２    フーチング
３    地盤
４    空隙部
５    流動化処理土
６    注入孔
７    マットスラブ
８    柱
９    エルボ
１０    ユニオン
１１    電磁流量計
１２    注入ホース
【図１】
2010180633.tif 000003
【図２】
2010180633.tif 000004