(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設構造物下方の地盤に対し、該地盤内をほぼ水平にボーリングしながら、ボーリング孔を利用してボーリング孔の周囲に地盤改良部分を造成し、このようなボーリング孔の周囲に形成される地盤改良部分を、鉛直断面で見て補強の対象となる地盤の全周を取り囲むように設けることを特徴とする既設構造物下方地盤の補強工法。
【請求項２】
対象となる地盤の全周を取り囲むように設けた前記地盤改良部分の内側を仕切るように、さらに同様の地盤改良部分を版状に設けることを特徴とする請求項１記載の既設構造物下方地盤の補強工法。
【請求項３】
内側を仕切る前記地盤改良部分が斜壁であることを特徴とする請求項２記載の既設構造物下方地盤の補強工法。
【請求項４】
対象となる地盤の全周を取り囲むように設けた前記地盤改良部分とほぼ直交する方向にも該地盤改良部分を長手方向に仕切る形で、同様の地盤改良部分を鉛直壁状に設けることを特徴とする請求項１、２または３記載の既設構造物下方地盤の補強工法。
【請求項５】
前記ボーリング孔の施工を、先端部所定区間に複数のグラウト材注入用のノズルを有し、前記複数のノズルを設けた区間の後方に径方向に膨張可能なパッカーを有するボーリング装置によって行い、前記パッカーを収縮させた状態で所定区間掘進する工程と、その後、前記パッカーを膨張させてボーリング孔の孔壁に密着させた状態で、前記ノズルからグラウト材を高圧で噴出させてボーリング孔周囲の地盤改良を行う工程とを所要回数繰り返すことで、前記地盤改良部分を造成することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の既設構造物下方地盤の補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、地盤沈下や地震時の液状化の恐れがある既設構造物下方地盤の地盤改良による補強工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱地盤では、基礎に十分な支持力が得られないことや地盤沈下の問題などから、構造物を構築する場合に、セメント系固化材あるいは薬液の注入による地盤改良あるいは排水ドレーンの設置など、何らかの対策を施す必要がある。
【０００３】
また、地下水位が比較的高く飽和した緩い砂地盤では液状化のおそれがあり、さらに、阪神淡路大震災の例などから、大地震の際には、従来、液状化のおそれが少ないと考えられていた地盤でも液状化が生じることが分かっており、その見直しが必要になっている。
【０００４】
例えば、図４に示すように、港湾における既設構造物１としてのケーソン式岸壁（重力式構造物）は、軟弱な海底地盤上に建設されている場合が多く、大地震の際に、置換砂からなるケーソン直下の地盤３や背面の埋立土からなる地盤４が液状化し、せん断抵抗の低下による甚大な被害を被るおそれがある。
【０００５】
この場合、特に被害を大きくしているのが下方地盤３の液状化によるせん断抵抗の低下であり、その復旧には多大な費用と時間を要することになる。背面地盤４については、地盤改良を施したり、あるいは地震時に地盤内の過剰間隙水圧を逸散させるための排水ドレーンを設置するなど、従来、開発されている種々の地盤沈下対策、液状化抑止対策の適用が考えられる。
【０００６】
これらは、通常、鉛直方向あるいは斜め方向の施工によって行われるが、既設構造物１の下方地盤３については、構造物１が存在することによって、従来の対策工法をそのまま適用することが難しく、また構造物１を貫通させて施工するには多大の費用を要することになる。
【０００７】
これに対し、特開平８−１２０６６１号公報や特開平１０−３１７８８３号公報には、構造物の外側の地表面から曲線状のボーリングを行い、既設構造物下を横断するボーリング孔を形成し、そのボーリング孔を利用して地盤改良や液状化対策を施すことができる旨が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平８−１２０６６１号公報や特開平１０−３１７８８３号公報に記載されている施工方法によれば、従来の鉛直方向あるいは斜め方向の施工に代わり、既設構造物下についてはほぼ水平方向の施工が行われるため、既設構造物を貫通させることなく、構造物を迂回する形で地盤改良あるいは排水設備の施工が可能である。
【０００９】
また、鉛直あるいは斜め方向にボーリング孔を設ける場合、ボーリング孔の削孔回数が多く、しかも１回当りの延長距離が短くならざるを得ず、既設構造物直下の地盤全体について、均一に地盤改良を施したり、あるいは排水ドレーンなどを密に配置することは、経済性の面でも難しい。
【００１０】
本願発明は、上述のような事情のもとに開発されたものであり、既設構造物下方の地盤を、経済的にかつ効率よく地盤改良し、地盤沈下や地震時における該地盤の液状化を抑止することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る既設構造物下方地盤の補強工法は、既設構造物下方の地盤に対し、該地盤内をほぼ水平にボーリングしながら、ボーリング孔を利用してボーリング孔の周囲に地盤改良部分を造成し、このようなボーリング孔の周囲に形成される地盤改良部分を、鉛直断面で見て補強の対象となる地盤の全周を取り囲むように設けることを特徴とする。
【００１２】
ボーリング孔の径としては、直径３００ｍｍ程度以下が望ましく、より好ましくは直径１５０ｍｍ以下とすることで、ボーリング施工におけるコストダウンが図れる。ボーリング孔の周囲に形成される地盤改良部分については、ボーリング孔からセメント系固化材あるいは薬液などを高圧で噴出させるなどして、直径１〜１０ｍ程度の範囲で地盤改良部分を造成することを想定している。
【００１３】
ボーリング孔を水平に設けるための手段としては、既設構造物の外側に立坑を構築し、立坑から水平方向にボーリングを行うことが考えられるが、前述した特開平８−１２０６６１号公報や特開平１０−３１７８８３号公報に記載されているような自在ボーリングを地表から行えば、より経済的な施工が可能である。
【００１４】
既設構造物下方地盤の層厚や範囲がそれ程大きくない場合には、既設構造物下方地盤全体を地盤改良による補強対象地盤として全体を取り囲むような形も考えられるが、状況に応じてその一部を補強対象地盤として取り囲むような形や、そのような取り囲む部分を複数設けるといった場合が考えられる。取り囲む形状は、最も一般的には方形であるが、円形や楕円形に取り囲むことも考えられ、その場合には補強部分のアーチ効果も期待される。
【００１５】
請求項２は、請求項１に係る既設構造物下方地盤の補強工法において、対象となる地盤の全周を取り囲むように設けた前記地盤改良部分の内側を仕切るように、さらに同様の地盤改良部分を版状に設けることを特徴とする。層厚や幅が大きい場合には、その内側を仕切るように地盤改良部分で補強することで未改良部分を小分けに拘束し、全体としての補強効果を高めることができる。
【００１６】
請求項３は、請求項２において、内側を仕切る前記地盤改良部分が斜壁であることを特徴とする。例えば、鉛直断面で見て方形に取り囲んだ場合に、その内側を地盤改良部分で構成される斜壁で補強することにより、この斜壁部分がブレース的に機能し、地盤改良体全体としての強度を高めることができる。
【００１７】
請求項４は、請求項１、２または３に係る既設構造物下方地盤の補強工法において、対象となる地盤の全周を取り囲むように設けた前記地盤改良部分とほぼ直交する方向にも該地盤改良部分を長手方向に仕切る形で、同様の地盤改良部分を鉛直壁状に設けることを特徴とする。
【００１８】
長手方向に対し直交するような鉛直壁状の地盤改良部分は、地震時の水平力に対して耐震壁的な働きもする。なお、地盤沈下対策としては、請求項２、３などとの組合せにより立体網目状に地盤改良部分を形成することが効果的である。
【００１９】
請求項５は、請求項１〜４に係る既設構造物下方地盤の補強工法において、前記ボーリング孔の施工を、先端部所定区間に複数のグラウト材注入用のノズルを有し、前記複数のノズルを設けた区間の後方に径方向に膨張可能なパッカーを有するボーリング装置によって行い、前記パッカーを収縮させた状態で所定区間掘進する工程と、その後、前記パッカーを膨張させてボーリング孔の孔壁に密着させた状態で、前記ノズルからグラウト材を高圧で噴出させてボーリング孔周囲の地盤改良を行う工程とを所要回数繰り返すことで、前記地盤改良部分を造成することを特徴とする。
【００２０】
この請求項５は、パッカーの膨張、収縮と、ノズルからのセメントミルク等のグラウト材の噴出を連動させ、ボーリングとグラウト工程を一元化し、限定した位置に十分なグラウト浸透注入を行うことを可能とするものであり、さらに経済性、施工性の向上が期待できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本願の請求項１〜３に係る発明の一実施形態を概略的に示したもので、既設構造物１下方の軟弱な地盤３に対し、離れた位置の地表からボーリングによるボーリング孔６を穿孔し、このボーリング孔６を利用して、その周囲に地盤改良部分７を造成する。
【００２２】
このような地盤改良部分７を対象地盤を取り囲むように方形に設け（図中、７Ａが方形部分）、さらのその内側に地盤改良部分７を版状に斜めに設けることで、斜壁部分７Ｂを形成している。方形部分７Ａは、ケーソン岸壁などの構造物１の長手方向に延びる形で、構造物１下方の地盤を補強し、さらにその内側に、斜壁部分７Ｂを設けることで、特に地震時の水平力に対して、この部分をトラス構造的に機能させることができる。
【００２３】
図２は、本願の請求項４に係る発明における地盤改良部分の形態を概念的に示したもので、地盤改良部分７を対象地盤を取り囲むように設けた方形部分７Ａに対し、これと直交する方向からボーリング孔を利用した地盤改良部分を鉛直壁状に設け、この鉛直壁状部分７Ｃにより方形部分７Ａを長手方向に仕切っている。
【００２４】
この鉛直壁状部分７Ｃは、地盤沈下対策としての機能に加え、地震時の水平力に対し、耐震壁的に機能させることができる。図３は、ボーリングとグラウト工程を一元化した本願の請求項５に係る発明におけるボーリングおよびボーリング孔６からのグラウトによる地盤改良の施工手順の一例を示したもので、以下のような手順で作業を行うことができる。
【００２５】
(1) 自在ボーリングにより、液状化対策の対象となる下方地盤まで削孔する（図３(a) 参照）。
【００２６】
(2) ボーリング装置のロッド１１の先端部ノズルの後方に設けたゴム製の袋体などからなるパッカー１２を膨張させ、先端部のノズルから径方向にグラウト（セメントミルクなど）を高圧で噴射し、地盤改良を行う（図３(b) 参照）。
【００２７】
(3) パッカー１２を収縮させ、次の区間を削孔する（図３(c) 参照）。
【００２８】
(4) パッカー１２を膨張させ、(2)と同様、ノズルからグラウトを高圧で噴射し、この区間の地盤改良を行う（図３(d) 参照）。
【００２９】
(5) 以下、削孔、グラウトを繰り返し、所定の区間について地盤改良体を造成した後、ロッド１１を引き抜きながら、穴埋めする（図３(e) 参照）。
【００３０】
以上により、１つの地盤改良部分７が造成されることになる。
【００３１】
【発明の効果】
(1) 本願の請求項１〜３に係る発明では、ボーリング孔を利用した地盤改良部分を鉛直断面において対象地盤を取り囲むように設けることで、その内側の未改良部分の拘束効果も含めて、対象地盤を補強し、さらに必要に応じその内側を仕切る版状あるいは斜壁状の地盤改良体を形成することで、地盤の補強効果を高めることができる。
【００３２】
(2) このように、強度を確保した地盤改良部分で周囲から拘束することになり、少ないボーリング本数で経済的に、かつ効率よく既設構造物下を地盤改良し、地盤沈下や地盤の液状化を抑止することができる。
【００３３】
(3) 本願の請求項４に係る発明では、請求項１〜３に係る発明に対し、さらにその内側を長手方向とほぼ直角な鉛直壁状部分で仕切ることで、補強効果をさらに高めることができる。
【００３４】
(4) また、請求項５に係る発明では、パッカーの膨張、収縮と、ノズルからのセメントミルク等のグラウト材の噴出を連動させ、ボーリングとグラウト工程を一元化し、さらに経済性、施工性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願の請求項１〜３に係る発明を既設構造物としてのケーソン岸壁下の地盤に適用した場合の一実施形態を示す鉛直斜視図である。
【図２】 本願の請求項４に係る発明における地盤改良部分の形態を概念的に示したもので、(a) は断面斜視図、(b) は平面図である。
【図３】 本願の請求項５に係る発明におけるボーリングおよびボーリング孔からのグラウトによる地盤改良の施工手順を示す断面図である。
【図４】 液状化対策が施されなかった場合の既設構造物としてのケーソン岸壁の被災状況を概念的に示した鉛直断面図である。
【符号の説明】
１…既設構造物、２…基礎捨石、３…下方地盤（置換砂）、４…背面地盤（埋立土）、５…粘土層、６…ボーリング孔、７…地盤改良部分、７Ａ…方形部分、７Ｂ…斜壁部分、７Ｃ…鉛直壁状部分、１１…ロッド、１２…パッカー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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