(57)【要約】【課題】地盤投入用袋体としての材料選定が容易であり、柱状固化杭の強度を高めることができる地盤投入用袋体、柱状固化杭の形成方法及び柱状固化杭を提供すること。【解決手段】中空管の先端開口から一軸延伸フィルム製の袋１に粉末状の固化材を袋詰めした地盤投入用袋体１０を地中に延伸方向が周方向になるように置き去りにし、置き去りにされた袋体の袋を、撹拌翼の回転により裁断し切り裂くと共に、切り裂かれた一軸延伸フィルム片と固化材と現地盤土を撹拌混合することで、テープ状の一軸延伸フィルム片を含有した柱状固化杭を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸延伸フィルム製の袋に、粉末状の固化材を袋詰めしたことを特徴とする地盤投入用袋体。
【請求項２】
該袋は延伸方向が同一方向であることを特徴とする請求項１記載の地盤投入用袋体。
【請求項３】
中空管の先端開口から請求項１又は２記載の地盤投入用袋体を地中に置き去りにし、該置き去りにされた袋体の袋を、撹拌翼の回転により裁断し切り裂くと共に、切り裂かれた一軸延伸フィルム片と固化材と現地盤土を撹拌混合するものであって、
地中に置き去りにされた袋体は、延伸方向が周方向になっていることを特徴とする柱状固化杭の形成方法。
【請求項４】
該地盤投入用袋体は、複数個使用することを特徴とする請求項３記載の柱状固化杭の形成方法。
【請求項５】
一軸延伸フィルムの切り裂き片を含有することを特徴とする柱状固化杭。
【請求項６】
一軸延伸フィルムの切り裂き片がテープ状であって、該テープ状の一軸延伸フィルム片は、長さ（ｌ）が１００ｍｍ以上、長さ（ｌ）／幅（ｗ）が１０以上であることを特徴とする請求項５記載の柱状固化杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式による軟弱地盤の改良工法に用いられる地盤投入用袋体、柱状固化杭の形成方法及び柱状固化杭に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤改良工法には液状の固化材を使用する湿式工法と粉末状の固化材を使用する乾式工法がある。湿式工法は、施工現場においてセメント系固化材を液状とするための地上プラントが必要となり、施工費用や作業負担が生じることや、地下への固化材の浸透による地下水を汚染するなどの問題がある。一方、乾式工法は、固化材を粉末状のまま地盤中に圧縮空気等により投入するものであるため、上記湿式工法の問題は解消される。しかし、粉末状の固化材は地盤への混合量を均一に制御することが難しいという問題がある。かかる課題を解決するものとして、特開昭５９−９６３２５号公報には、地上から所定の深度に貫入された中空管の内部に、粉末状固化材を所定量収納した袋体を順次充填し、次いで袋体を地中に残して中空管を引き上げ、その後、撹拌翼を回転せることで、粉末状固化材を詰めた袋体を完全に破砕し、内部の粉末状固化材と軟弱地盤と混合撹拌する工法が開示されている。この袋体は、ポリビニールアルコール等の水溶性のものが望ましく、また撹拌翼により容易に破砕しうる程度の強度に形成しておくものである。
【０００３】
また、特開２００８−４５３３２号公報には、地上から所定の深度に貫入された特定構造の中空管の内部に、粉末状固化材を収納した袋体を順次充填し、次いで中空管の先端部分の何れかに付設された爪により袋を破断して、破断された袋を中空管と共に地上に引き上げ、粉末状固化材を地中に置き去りにし、その後、撹拌翼を回転せることで、粉末状固化材と軟弱地盤と混合撹拌する工法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−９６３２５号公報（第３頁左上欄第３行〜第７行）
【特許文献２】特開２００８−４５３３２号公報（請求項８、段落番号００２２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開昭５９−９６３２５号公報で使用する袋体は、完全破壊されるような強度調整が必要であり、袋体の材料の選定に困難を伴うものであった。また、袋が水に溶けて消えることを期待しており、袋の破砕片を強度付与材として積極的に使用する思想は存在しない。また、特開２００８−４５３３２号公報では、袋は撹拌翼による完全破断ではなく、中空管の爪による部分破断であり、地上に回収されており、固化杭中に袋の破断片を残すものではない。このように、従来の地中袋体投入工法においては、袋の破砕片を固化杭の強度付与材として積極的に使用するものではなかった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、地盤投入用袋体としての材料選定が容易であり、柱状固化杭の強度を高めることができる地盤投入用袋体、柱状固化杭の形成方法及び柱状固化杭を提供することにある。
【０００７】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、地盤投入用袋体の袋として、一軸延伸フィルムを使用し、袋体の袋の延伸方向を横方向となるように、地中に残置すれば、撹拌翼の回転によりテープ状の切り裂き片を得ることができ、これが該一軸延伸フィルム片混合固化杭の強度を向上させることを見出し、本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明は、一軸延伸フィルム製の袋に、粉末状の固化材を袋詰めしたことを特徴とする地盤投入用袋体を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、中空管の先端開口から請求項１又は２記載の地盤投入用袋体を地中に置き去りにし、該置き去りにされた袋体の袋を、撹拌翼の回転により裁断し切り裂くと共に、切り裂かれた一軸延伸フィルム片と固化材と現地盤土を撹拌混合するものであって、地中に置き去りにされた袋体は、延伸方向が周方向になっていることを特徴とする柱状固化杭の形成方法を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、多数のテープ状の一軸延伸フィルム片を含有することを特徴とする柱状固化杭を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、地盤投入用袋体としての市販の一軸延伸フィルムを使用できるため、材料選定が容易である。また、延伸方向を横方向にした袋体を撹拌翼で切り裂くため、テープ状の切り裂き片が多数容易に得られる。また、多数のテープ状の切り裂き片が固化杭の強度付与助材として作用するため柱状固化杭の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における地盤投入用袋体の斜視図である。
【図２】図１の地盤投入用袋体に使用する袋の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における柱状固化杭の形成方法を説明する図であり、（Ａ）〜（Ｅ）へ順次工程が移る。
【図４】撹拌翼が袋体を切り裂く様子を示す簡略図であり、（Ａ）〜（Ｂ）へ工程が移る。
【図５】本発明の他の実施の形態における柱状固化杭の形成方法を説明する図であり、（Ａ）〜（Ｂ）へ工程が移る。
【図６】本発明の他の実施の形態における柱状固化杭の形成方法を説明する図であり、（Ａ）〜（Ｅ）へ順次工程が移る。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（地盤投入用袋体）
次に、本発明の実施の形態における地盤投入用袋体を図１及び図２を参照して説明する。地盤投入用袋体１０は、一軸延伸フィルム製の袋１に、粉末状の固化材を袋詰めしたものである。
【００１４】
地盤投入用袋体１０で用いる一軸延伸フィルムは、引っ張った方向には分子が伸びきっているため、ほとんど伸びず、直角の方向には割り箸を割るように裂くことができる。このため、方向性のある直性カット性フィルムと称されることもある。一軸延伸フィルムとしては、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ等の市販のものが使用できる。この中、耐水性の一軸延伸フィルムが、充填される固化材が水硬性であるため、防水性を付与できる点で好ましい。また、本発明で用いる一軸延伸フィルムは、地中で溶けてなくなる水溶性フィルムは除外される。本発明は、柱状固化杭の中に積極的に一軸延伸フィルム片を残し、強度向上を図るからである。
【００１５】
地盤投入用袋体１０で用いる袋は、一軸延伸フィルムから製造される。袋の製造方法としては、公知の方法でよく、例えば図２に示すように、両端１２、１３が開口する円筒状物の一方の開口１３を熱圧着などで封止したものが使用できる。袋１は、延伸方向が同一方向である。すなわち、袋１は、開口１２を上方にした状態において、横方向（図２中、Ｘ−Ｘ方向）が延伸方向である。この延伸方向は、図２において裏側になる部分においても横方向である点で同じである。そして、横方向に比べて、横方向の直角方向（図２中、Ｙ−Ｙ方向）には容易には破断しない。
【００１６】
地盤投入用袋体１０は、袋１の開口１２から粉末状の固化材を投入し、開口１２を閉じて得られる。本例では、地盤投入用袋体１０の開口１２は、紐２により縛られている。紐２の材質は、一軸延伸フィルムに限定されず、紐２として好適な種々の材質のものが使用できる。本発明において、開口１２を閉じる方法として、紐２により縛る方法以外に、熱圧着する方法などが使用できる。粉末状の固化材としては、セメント粉末、石灰等、公知の固化材が挙げられる。
【００１７】
地盤投入用袋体１０は、延伸方向が同一方向となるものであり、閉じた開口部を上方にした状態において、周方向（図１中、Ｘ−Ｘ方向）を延伸方向とすることが好ましい。この延伸方向は、袋体１０の大部分を占める略円筒本体部１５の周面において、周方向であり、開口１２を縛った部分１４や縛った部分１４と略円筒本体部１５間に位置する傾斜状部１６においても、同様に、周方向（横方向）である。そして、周方向に比べて、周方向の直角方向（図１中、Ｙ−Ｙ方向）には容易には破断しない。この地盤投入用袋体１０は、中空管内に、図１に示す姿勢、すなわち、縛られた開口１２が上方又は下方、好ましくは縛られた開口１２が上方となる姿勢で投入される。これにより、地中に置き去りにされた袋体は、延伸方向が周方向になるため、撹拌翼の回転を伴う引き抜き又は貫入により容易にテープ状に引き裂くことができる。
【００１８】
地盤投入用袋体１０の延伸方向は、周方向に限定されず、周方向の直交方向（図１中、Ｙ−Ｙ方向）であってもよい。この場合、地盤投入用袋体１０は、中空管内に、図１に示す姿勢を横に寝かせた状態、すなわち、縛られた開口１２が横向きとなる姿勢で投入される。これにより、地中に置き去りにされた袋体は、延伸方向が横方向になるため、撹拌翼の回転を伴う引き抜き又は貫入により容易にテープ状又は不定形状の引き裂き片に引き裂くことができる。地盤投入用袋体の径は、通常５０〜２００ｍｍ程度、高さは５０〜１００ｃｍ程度である。
【００１９】
（柱状固化杭の形成方法）
次に、本発明の実施の形態における柱状固化杭の形成方法について図３〜図６を参照して説明する。本実施の形態例における柱状固化杭の形成方法は、中空管の先端開口から前記地盤投入用袋体を地中に置き去りにし、該置き去りにされた袋体の袋を、撹拌翼の回転により裁断し切り裂くと共に、切り裂かれた一軸延伸フィルム片と固化材と現地盤土を撹拌混合するものである。
【００２０】
図３は本実施の形態例における柱状固化杭の形成方法の一例を示す。すなわち、図３において、中空管３を地中に正回転させながら所定の深度まで貫入する工程を行う（図３（Ａ））。これにより、袋体の設置箇所が決まる。図３中、符号３１は翼部材である。中空管３としては、特開２００８−４５３３２号記載の中空管構造体を使用することができる。次いで、中空管３の地上側の開口から中空管３内に袋体１０を投入する工程を行う（図３（Ｂ））。袋体１０は通常、複数個を連続して投入する。袋体の直径は中空管の内径より少し小さめとすると複数個の袋体の連続投入が容易となる。また、中空管３に投入する際、袋体１０の袋の延伸方向が周方向（横方向）となる姿勢を保持して投入することが、そのままの姿勢で地中に残すことができる点で好ましい。
【００２１】
次に、中空管３を逆回転させながら地表に引き上げると共に、袋体１０を地中に置き去りにする工程を行う（図３（Ｃ））。この際、地中に置き去りにされた袋体１０は、延伸方向が周方向になるようにする。これにより、複数の袋体１０は、深さ方向に積層された状態で地中に見かけ棒状部材の如く、存置することになる（図３（Ｄ））。
【００２２】
次に、地中撹拌装置４を地中に貫入して、地中に置き去りにされた袋体１０を、撹拌翼４１の回転により裁断し切り裂くと共に、切り裂かれた一軸延伸フィルム片と固化材と現地盤を撹拌混合する工程を行う（図３（Ｅ））。図３（Ｅ）の地中撹拌装置４は、簡略記載したものであるが、通常、地中撹拌装置４の撹拌翼４１の回転方向の先端側には、先端が尖り状の突起（不図示）が形成されている。この突起が袋体１０の袋を裁断し切り裂くことになる。なお、本例では、地中撹拌装置４は、貫入過程において、撹拌翼４１を回転させており、撹拌翼４１の先端（翼突起）により、袋体１０の袋は延伸方向に沿って引き裂かれることになる。なお、撹拌翼４１は、円筒状の袋体１０を一定の速度、一定の回転数で切り裂いていくため、定量化が可能となる。
【００２３】
図４は、撹拌翼４１が袋体１０を切り裂く様子を説明する模式図である。図４では撹拌翼４１は、回転軸の先端から左右に延びる一対の単一翼である。先ず、撹拌翼４１の一方の翼の先端４１１ａが袋体１０に切り込むように裁断する。袋体１０の袋は、一軸延伸フィルムからなり、しかも延伸方向が周方向（横方向）であるため、撹拌翼４１の裁断（切断）により、切断線１１１は周方向（横方向）に進行する。この際、地中撹拌装置４の回転軸４は回転且つ貫入し、被削体の袋体１０は静止状態にあるため、撹拌翼４１の先端４１１ａは切断点から袋部を斜め下方へ引き裂くように移動する。そして、切断線１１１の切り口は、一軸延伸フィルムの直線カット性特性に起因して円周方向に進行し遂には１周する。一方の翼の先端４１１ａによる裁断が終了し、次いで、撹拌翼４１は回転し、他方の翼の先端４１１ｂによる切断が開始する。この際、切断点１１２は、最初の切断線１１１から下方へ符号ｗの寸法分下がった位置である。そして、同様に、切断線１１２は周方向（横方向）に進行する。この際、地中撹拌装置４の回転軸４は回転且つ貫入し、被削体の袋体１０は静止状態にあるため、撹拌翼４１の先端４１１ｂは切断点から袋部を斜め下方へ引き裂くように移動する。そして、切断線１１２の切り口は、一軸延伸フィルムの直線カット性特性に起因して円周方向に進行し遂には１周する。そして、切断線１１１、１１２からは、長さ（πｄ）、幅（ｗ）の寸法のテープ状又は不定形状の切り裂き片が得られる。なお、地中撹拌装置４の貫入速度を高めることで、幅（ｗ）は大となり、貫入速度を遅くすることで、幅（ｗ）は小となる。テープ状の切り裂き片は、通常、長さ１００ｍｍ以上、６００ｍｍ以下、幅（ｗ）は、３ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であり、長さ（ｌ）／幅（ｗ）が１０以上、好ましくは２０以上、６０以下である。不定形状の切り裂き片としては、完全なテープ状ではなく、テープの端同士が段差状に繋がった網目の一部又は網目形状などを言う。なお、撹拌翼４１は、袋体１０の何れの箇所に当たってもよいが、平面視において、撹拌翼４１の回転領域が袋体１０の径の半分又はそれ以上に掛かるようにすることが、確実に輪っか状（円周分の長さ）に破断、引き裂きが行える点で好ましい。
【００２４】
地中撹拌装置４の撹拌翼４１の回転及び貫入が進行することで、多数のテープ状などの切り裂き片が得られると共に、引き裂かれた開口から固化材が地中に吐出される。このため、テープ状等の切り裂き片と固化材と現地盤土（軟弱土）が均一に混合される。なお、テープ状等の切り裂き片と固化材と現地盤土は、現地盤土中の含有水分により硬化し、地盤中にテープ状等の切り裂き片が均等に分散された改良柱状体が形成されることになる。本発明においては、袋体１０を撹拌翼４１により裁断し引き裂くことにより、多数のテープ状の切り裂き片が得られるが、一部、完全なテープ状ではなく、テープの端同士が段差状に繋がったもの、網目の一部又は網目形状などの切り裂き片が存在していてもよい。また、地中撹拌装置４は、引き抜きの際、撹拌翼４１を回転させつつ、再度テープ状の切り裂き片を切り裂き、該切り裂き片と固化材と現地盤土を混合してもよい。すなわち、本発明の撹拌装置４の撹拌翼４１による破断、切り裂きは、貫入時又は引き抜き時、あるいは貫入及び引き抜き両時のいずれであってもよい。
【００２５】
次に、本発明の他の実施の形態例における柱状固化杭の形成方法を図５を参照して説明する。図５において、図３と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、図５において、図３と異なる点は、地中撹拌装置４及びこれを用いた柱状固化杭の形成方法である。すなわち、図５の地中撹拌装置４ａは、撹拌装置４ａに中空管３ａが装備されている。また、中空管３ａの下端の開口は、撹拌翼４１より上方に位置している。これにより、中空管３ａから吐出された袋体１０は即、撹拌翼４１により引き裂かれる。先ず、地中撹拌装置４ａを地中に回転させながら所定の深度まで貫入する工程を行う（図５（Ａ））。地中撹拌装置４ａには中空管３ａが装備されているため、中空管３ａも地中の所定深度まで貫入される。これにより、袋体の設置箇所が決まる。中空管３ａとしては、特開２００８−４５３３２号記載の中空管構造体を使用することができる。中空管３ａは、本例では回転しない。図５中、符号５１、５２は中空管３ａを支持する部材である。次いで、中空管３ａの地上側の開口から中空管３ａ内に袋体１０を投入する工程を行う（図５（Ａ））。袋体１０の投入方法は図４の場合と同様である。
【００２６】
次に、地中撹拌装置４ａを回転させながら中空管３ａ共々、地上側に引き抜くと共に、袋体１０を地中に置き去りにしつつ、袋体１０を撹拌翼４１により、切り裂く工程を行う（図５（Ｂ））。すなわち、中空管３ａから吐出された袋体１０は即、撹拌翼４１により引き裂かれる。撹拌翼４１が袋体１０を切り裂く作用は、袋体１０を下から上に向けて行う以外は、図４と同様である。図５の柱状固化杭の形成方法においても、図４の柱状固化杭の形成方法と同様に、地盤中にテープ状の切り裂き片が均等に分散された改良柱状体が形成される。
【００２７】
次に、本発明の他の実施の形態例における柱状固化杭の形成方法を図６を参照して説明する。図６において、図５と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、図６において、図５と異なる点は、地中撹拌装置４ｂ及びこれを用いた柱状固化杭の形成方法である。すなわち、図６の地中撹拌装置４ｂは、２連の撹拌装置４ｂ間に、単独で上下移動が可能な中空管３ｂを配置し、撹拌装置４ｂには上下２段の撹拌翼４１を形成したものである。
【００２８】
先ず、２連の地中撹拌装置４ｂを地中に回転させながら所定の深度まで貫入する工程を行う（図６（Ａ））。この際、中空管３ｂは貫入しない。次に、中空管３ｂを地中の所定深度まで貫入する（図６（Ｂ））。これにより、袋体の設置箇所が決まる。２連の地中撹拌装置４ｂの貫入により、２連の地中撹拌装置４ｂ間の地盤はほぐされており、中空管３ｂの貫入が容易となる。中空管３ｂとしては、特開２００８−４５３３２号記載の中空管構造体を使用することができる。図６中、符号６１は中空管３ｂを指示する部材である。次いで、中空管３ｂの地上側の開口から中空管３ｂ内に袋体１０を投入する工程を行う（図６（Ｃ））。袋体１０の投入方法は図４の場合と同様である。
【００２９】
次に、中空管３ｂを地表に引き上げると共に、袋体１０を地中に置き去りにする工程を行う（図６（Ｄ））。この際、地中に置き去りにされた袋体１０は、延伸方向が周方向になるようにする。これにより、複数の袋体１０は、深さ方向に積層された状態で地中に見かけ棒状部材の如く、存置することになる（図６（Ｄ））。
【００３０】
次に、地中撹拌装置４ｂの撹拌翼４１を回転させ、この回転により袋体１０を裁断し切り裂くと共に、切り裂かれた一軸延伸フィルム片と固化材と現地盤を撹拌混合する工程を行う（図６（Ｅ））。これにより、地盤中にテープ状の切り裂き片が均等に分散された改良柱状体２０が形成される。図６の柱状固化杭の形成方法においても、図３及び図４と同様に、撹拌翼４１は、円筒状の袋体１０を一定の速度、一定の回転数で切り裂いていくため、定量化が可能となる。また、２連の地中撹拌装置であって、それぞれ上下２段の撹拌翼４１を使用するため、よりきめの細かい定量化が可能となる。
【００３１】
（柱状固化杭）
本発明の柱状固化杭は、多数のテープ状の一軸延伸フィルム片を含有する。これにより、柱状固化杭の圧縮強度、残留強度、引っ張り強度などの各種強度が向上する。テープ状の一軸延伸フィルム片は、長さ１００ｍｍ以上、６００ｍｍ以下、幅（ｗ）は、１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下が好ましく、長さ（ｌ）／幅（ｗ）が１０以上、好ましくは２０以上、６０以下である。これにより、柱状固化杭の各種強度が一層向上する。従来、地上から地中に粉末状の固化材を含有させた袋体を導入する乾式工法においては、袋体の樹脂袋は地中に存在させないことが意図されたものであったが、本発明は積極的に切り裂き片として固化杭に含有させることの有意点を見出し完成されたものである。なお、柱状固化杭中には、切り裂きが不完全な非テープ状のものが存在していてもよい。
【００３２】
（実験例）
次に、実験例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であり、本発明を制限するものではない。
実験例１
一軸延伸フィルム片混入固化体を実験室的に作製し、得られた試料について一軸圧縮強さを測定した。すなわち、含水率１００％の粘性土に対して所定量の普通ポルトランドセメントと長さ１００ｍｍ、幅１ｃｍのテープ状の一軸延伸フィルム片を１ｍｇ/１ｍ３の割合で混合した。次いで、直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの試験試料とした。養生期間は４週間とした。
【００３３】
比較実験例１
テープ状の一軸延伸フィルム片を無配合とした以外は、実験例１と同様の方法により試料を得、同様に一軸圧縮強度を測定した。
【００３４】
上記の結果、実験例１の試料は比較実験例１の試料に対して、１．８倍の一軸圧縮強度を示した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の地盤投入用袋体の袋は、市販の一軸延伸フィルムを使用できるため、材料選定が容易である。また、本発明の工法で得られる柱状固化杭は、一軸圧縮強度等の各種強度が向上する。
【符号の説明】
【００３６】
１        袋
３、３ａ、３ｂ        中空管
４、４ａ、４ｂ        地中撹拌装置
４１      撹拌翼
１０      袋体
２０      固化杭
１１１、１１２        切断線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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