(57)【要約】【課題】地盤中に造成する杭によって、その周囲の地盤を良く締まった安定した地盤にするための作業を容易なものにすることにより、良く締まった安定した地盤に常に確実に改良することができる締め固め杭造成による地盤改良方法を提供する。【解決手段】締め固め杭造成による地盤改良方法において、予めケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を求めて、この求めたケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足するためのケーシングパイプの押力を算出し、ケーシングパイプを打ち戻して粉粒体を締め固めるとき、この算出したケーシングパイプの押力で行うことで、地盤中に杭を造成すると共に、その周囲の地盤を目標とする杭造成後の杭間Ｎ値となるように締め固めるようにした締め固め杭造成による地盤改良方法である。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中へのケーシングパイプの引き抜き・打ち戻しを行う地盤改良施工機械を用いて、ケーシングパイプを地盤中の所定深度まで貫入し、貫入後、ケーシングパイプより粉粒体を地盤中に排出しながらケーシングパイプを引き抜き、引き抜き後、ケーシングパイプを打ち戻して排出した粉粒体を拡径しながら締め固めて、これを上方に向かって繰り返し行うことにより、粉粒体を拡径しながら締め固めた杭を地盤中に造成すると共に、その周囲の地盤を造成した杭によって締め固めるようにした締め固め杭造成による地盤改良方法において、
予めケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を求めて、この求めたケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足するためのケーシングパイプの押力を算出し、ケーシングパイプを打ち戻して粉粒体を締め固めるとき、この算出したケーシングパイプの押力で行うことで、地盤中に杭を造成すると共に、その周囲の地盤を目標とする杭造成後の杭間Ｎ値となるように締め固めるようにしたことを特徴とする締め固め杭造成による地盤改良方法。
【請求項２】
予め求めるケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係については、多くの現場においてケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値を実測してデータとして集めておき、この集めたデータから土質などの条件によりケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係をパターン化し、このパターン化したものの中から、現場の地盤に応じた最適なものを選択することにより、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載の締め固め杭造成による地盤改良方法。
【請求項３】
ケーシングパイプの打ち戻し時の地盤改良施工機械の昇降装置に作用する力とケーシングパイプの押力の関係を、予め現場の地盤にて求めておき、この求めた昇降装置に作用する力とケーシングパイプの押力の関係に基づいて昇降装置に作用する力から押力を算出するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の締め固め杭造成による地盤改良方法。
【請求項４】
前記地盤改良施工機械にあっては、昇降装置に作用する力あるいはケーシングパイプの押力をモニタリングして表示するモニターを備えると共に、
昇降装置に作用する力あるいはケーシングパイプの押力を表示するモニターを用いて、ケーシングパイプの押力を、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて算出した押力を満足するような値にコントロールしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の締め固め杭造成による地盤改良方法。
【請求項５】
ケーシングパイプの押力を、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて算出した押力を満足するような値にコントローラによって、自動でコントロールしたことを特徴とする請求項４記載の締め固め杭造成による地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤中に粉粒体を拡径しながら締め固めた杭を造成すると共に、その周囲の地盤を造成した杭によって締め固めるようにした締め固め杭造成による地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の締め固め杭造成による地盤改良方法は、ＳＡＶＥコンポーザー工法やサンドコンパクションパイル工法といったものが知られていた。
【０００３】
例えば、ＳＡＶＥコンポーザー工法としては、特許第２８７９３１４号公報に示されているように、上部に昇降装置や回転装置を取り付けた地盤改良施工機械を用いて、地盤中へのケーシングパイプの引き抜き・打ち戻しを行うようにして、このケーシングパイプを地盤中の所定深度まで貫入し、貫入後、ケーシングパイプの先端より粉粒体を地盤中に排出しながらケーシングパイプを引き抜く。そして、引き抜き後、ケーシングパイプを打ち戻して排出した粉粒体を拡径しながら締め固める。この引き抜きと打ち戻しを上方に向かって繰り返し行う。これにより、粉粒体を拡径しながら締め固めた杭を地盤中に造成することで、この地盤中に造成する杭によって、その周囲の地盤を締め固めるようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８７９３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる従来の締め固め杭造成による地盤改良方法では、作業する現場の地盤の土質などによって、地盤中に杭を造成してその周囲の地盤を締め固める際、締め固めようとする周囲の地盤にばらつきが生じるおそれがあり、このため、作業者はこれらの点に注意し、経験を生かして、周囲の地盤を良く締まった安定した地盤になるように作業を行うようにしていた。
【０００６】
しかしながら、地盤中に造成する杭によって、その周囲の地盤を良く締まった安定した地盤にすることは、現場の地盤の土質などによって大きく左右されるものであり、なかなか容易なものではなかった。そして、作業後に行うボーリング検査において、良く締まった安定した地盤でない不適合な地盤となると、良く締まった安定した地盤にするために、ここに追加の杭を造成しなければならず、このため、工期が長くなったり工費が高くなったりするといった問題が生じるおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、地盤中に造成する杭によって、その周囲の地盤を良く締まった安定した地盤にするための作業を容易なものにすることにより、作業後に良く締まった安定した地盤でない不適合な地盤となるのを大幅に低減し、追加の杭を造成するといったことを無くして、良く締まった安定した地盤に常に確実に改良することで、工期の短縮及び工費が高くなるのを防いで経済的にも優れた工事方法を提供することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第一の発明は、地盤中へのケーシングパイプの引き抜き・打ち戻しを行う地盤改良施工機械を用いて、ケーシングパイプを地盤中の所定深度まで貫入し、貫入後、ケーシングパイプより粉粒体を地盤中に排出しながらケーシングパイプを引き抜き、引き抜き後、ケーシングパイプを打ち戻して排出した粉粒体を拡径しながら締め固めて、これを上方に向かって繰り返し行うことにより、粉粒体を拡径しながら締め固めた杭を地盤中に造成すると共に、その周囲の地盤を造成した杭によって締め固めるようにした締め固め杭造成による地盤改良方法において、予めケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を求めて、この求めたケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足するためのケーシングパイプの押力を算出し、ケーシングパイプを打ち戻して粉粒体を締め固めるとき、この算出したケーシングパイプの押力で行うことで、地盤中に杭を造成すると共に、その周囲の地盤を目標とする杭造成後の杭間Ｎ値となるように締め固めるようにした締め固め杭造成による地盤改良方法である。
【０００９】
第二の発明は、第一の発明において、予め求めるケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係については、多くの現場においてケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値を実測してデータとして集めておき、この集めたデータから土質などの条件によりケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係をパターン化し、このパターン化したものの中から、現場の地盤に応じた最適なものを選択することにより、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を求めるようにした締め固め杭造成による地盤改良方法である。
【００１０】
第三の発明は、第一又は第二の発明において、ケーシングパイプの打ち戻し時の地盤改良施工機械の昇降装置に作用する力とケーシングパイプの押力の関係を、予め現場の地盤にて求めておき、この求めた昇降装置に作用する力とケーシングパイプの押力の関係に基づいて昇降装置に作用する力から押力を算出するようにした締め固め杭造成による地盤改良方法である。
【００１１】
第四の発明は、第一乃至第三のいずれかの発明において、前記地盤改良施工機械にあっては、昇降装置に作用する力あるいはケーシングパイプの押力をモニタリングして表示するモニターを備えると共に、昇降装置に作用する力あるいはケーシングパイプの押力を表示するモニターを用いて、ケーシングパイプの押力を、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて算出した押力を満足するような値にコントロールした締め固め杭造成による地盤改良方法である。
【００１２】
第五の発明は、第四の発明において、ケーシングパイプの押力を、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて算出した押力を満足するような値にコントローラによって、自動でコントロールした締め固め杭造成による地盤改良方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足するためのケーシングパイプの押力を算出し、ケーシングパイプを打ち戻して粉粒体を締め固めるとき、この算出したケーシングパイプの押力で行うようにしたことで、この造成した杭によって、その周囲の地盤を目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足する良く締まった安定した地盤に確実に改良することができ、すなわち、地盤強度を極めて最良な値にする地盤改良を行うことができる。
【００１４】
また、このように地盤強度を極めて最良な値にする地盤改良を行えることで、その作業も容易なものとなり、これにより、作業後に行うボーリング検査において、良く締まった安定した地盤でない不適合な地盤となるのを大幅に低減し、追加の杭を造成するといったことを無くして、良く締まった安定した地盤に常に確実に改良することができ、すなわち、締め固め杭造成による地盤改良において極めて高い品質での地盤改良を行うことができ、これらのことから、工期の短縮及び工費が高くなるのを防いで経済的にも優れたものにすることができる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、ケーシングパイプの押力の算出には、予め求めたケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて算出するようにしており、この杭造成後の杭間Ｎ値という一つの要素のみによって、目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足する押力を算出することができ、いろいろな要素から押力を算出する場合と異なり、算出する作業が簡単かつ容易となり、また算出した押力も精度の高いものにすることができ、最終的に地盤強度を極めて最良な値にする地盤改良を行うことができる。
【００１６】
また、本発明によれば、ケーシングパイプの押力を、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて算出した押力を満足するような値にコントロールすることで、ケーシングパイプの打ち戻し時の作業を常に最適な状態を保ちながら行うことができ、地盤中に造成する杭によって、その周囲の地盤も目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足する良く締まった安定した地盤に確実に改良することができる。
【００１７】
また、このケーシングパイプの押力のコントロールを、コントローラによって、自動で行うようにしたことで、作業者にあってはほとんど負担がかからず、作業的にも良好なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の締め固め杭造成による地盤改良方法に用いる地盤改良施工機械の正面図である。
【図２】本発明の締め固め杭造成による地盤改良方法に用いる地盤改良施工機械の側面図である。
【図３】他の地盤改良施工機械の説明図である。
【図４】締め固め杭造成による地盤改良方法の作業工程を示す説明図である。
【図５】ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係をタイプ別に分けてパターン化した状態を示す説明図である。
【図６】昇降装置の油圧モータの油圧とケーシングパイプの押力の関係を示す図表である。
【図７】油圧と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を示す図表である。
【図８】ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を示す図表である。
【図９】ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係の一例を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明による締め固め杭造成による地盤改良方法の一実施形態について説明する。
この締め固め杭造成による地盤改良方法としては、ＳＡＶＥコンポーザー工法であるが、これに限定されるものではなく、他の工法でも良い。
【００２０】
この締め固め杭造成による地盤改良方法に用いる地盤中へのケーシングパイプの引き抜き・打ち戻しを行う地盤改良施工機械としては、図１、図２に示すように、自走可能となる車体本体１を備え、この車体本体１の上部に運転室２を設けると共に、各種の動力源を搭載している。
【００２１】
そして、この車体本体１の前部に縦に向かうリーダー３を立設し、このリーダー３に沿うように、地盤中に貫入可能となるケーシングパイプ４を縦に向けて装着する。このケーシングパイプ４の上部には、ケーシングパイプ４を回転させる回転装置５やケーシングパイプ４を昇降させる昇降装置６などを取り付けており、昇降装置６としては、ラック・アンド・ピニオン方式にしている。なお、この昇降装置６はラック・アンド・ピニオン方式に限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、ワイヤーロープ８をウインチ９によって牽引する方式、さらにはチェーンやスプロケットを用いた方式など他の方式でも良い。また、ケーシングパイプ４の上部には、粉粒体を投入するホッパー７を取り付けて、ここから粉粒体をケーシングパイプ４内に投入するようにしている。粉粒体は、通常、砂を用いるものであるが、これに限定されるものではなく、砂利、砕石、スラグあるいはこれらの混合物、さらには砂、砂利、砕石、スラグに固化材を混合したものなどを用いるようにしても良い。
【００２２】
次に、締め固め杭造成による地盤改良方法は、基本的には従来と同様、地盤改良施工機械を用いて、図４に示すように、地盤中へのケーシングパイプ４の引き抜き・打ち戻しを行うようにして、このケーシングパイプ４を地盤中の所定深度まで貫入し、貫入後、ケーシングパイプ４の先端より粉粒体を地盤中に排出しながらケーシングパイプ４を引き抜く。そして、引き抜き後、ケーシングパイプ４を打ち戻して排出した粉粒体を拡径しながら締め固める。この引き抜きと打ち戻しを上方に向かって繰り返し行う。これにより、粉粒体を拡径しながら締め固めた杭を地盤中に造成することで、この地盤中に造成する杭によって、その周囲の地盤を締め固める。
【００２３】
そして、このような締め固め杭造成による地盤改良方法において、ケーシングパイプ４を打ち戻して粉粒体を締め固めるとき、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足するためのケーシングパイプの押力を算出し、この算出したケーシングパイプの押力で行う。
【００２４】
これは、まず、予めケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を求める。このケーシングパイプの押力とは、作業時にケーシングパイプ４が地盤を押す力のことである。また、杭造成後の杭間Ｎ値とは、杭を地盤中に造成した後の周辺地盤Ｎ値のことであり、杭を造成した後の周辺地盤の実際のＮ値そのもので示したものである。なお、この杭造成後の杭間Ｎ値は、これに限定されるものではなく、杭造成前と杭造成後の杭間Ｎ値の差、杭造成前の杭間Ｎ値と杭造成後の杭間Ｎ値との比率などで示したものでも良い。
【００２５】
そして、予め求めるケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係ついては、土質などが異なる多くの現場においてケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値を実測してデータとして集めておき、多くの現場において集めたデータから土質などの条件によりケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を、図５に示すように、例えば、土質Ａ、土質Ｂ、土質Ｃ、・・・というように何種類かのタイプに分けてパターン化する。そして、このパターン化したものの中から、現場の地盤に応じた最適なタイプを選択して、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を求めるようにしている。なお、現場の土質が深度によって変化する場合が考えられるが、このような場合、深度に応じてパターン化したものから複数選択して、変化する土質に対応するようにしても良い。
【００２６】
また、現場の土質が今までのデータにない全く新しいタイプの場合は、その現場の地盤において、作業するときにケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値を実測してこの実測したものからケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を求めて、これに基づいて行うようにしても良い。
【００２７】
なお、このケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係については、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値との間に比例関係があることを突き止め、これを実験によって確認した。これについては後で述べる。
【００２８】
そして、このようにして求めたケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足するためのケーシングパイプの押力を算出し、ケーシングパイプ４を打ち戻して粉粒体を締め固めるとき、この算出したケーシングパイプの押力で行うことにより、造成した杭によって、その周囲の地盤を目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足する良く締まった安定した地盤に確実に改良することができる。
【００２９】
一方、ケーシングパイプの押力については、ケーシングパイプ４の打ち戻し時の地盤改良施工機械の昇降装置に作用する力とケーシングパイプの押力の関係を、予め現場の地盤にて求めておき、この求めた昇降装置に作用する力とケーシングパイプの押力の関係に基づいて昇降装置に作用する力から押力を算出する。このケーシングパイプの打ち戻し時の地盤改良施工機械の昇降装置に作用する力とは、ラック・アンド・ピニオン方式の昇降装置６のピニオンギアを駆動する油圧モータの油圧である。ただし、昇降装置６がワイヤーロープ８をウインチ９によって牽引する方式の場合、昇降装置に作用する力とは、ウインチ引き込み時のモータの負荷から割り出した引き込み力である。
【００３０】
このケーシングパイプの打ち戻し時の地盤改良施工機械の昇降装置に作用する力である油圧モータの油圧とケーシングパイプの押力の関係は、現場におけるケーシングパイプ４重量や昇降装置６の油圧モータの仕様などによって変化するものであり、実際の現場においてそれぞれ計測する。
【００３１】
この計測については、ロードセルを載荷板の四隅の下に設置し、載荷板をケーシングパイプ４にて押すことで、ロードセルにてケーシングパイプの押力を直接計測し、油圧センサーにてその時の昇降装置の油圧モータの油圧も計測する。その後、杭造成時（ケーシングパイプ４の引き抜き・打ち戻し時）の昇降装置の油圧モータの油圧を０．０５ｓ毎に計測する。このロードセルにて計測したケーシングパイプの押力と油圧センサーにて計測した昇降装置の油圧モータの油圧との結果から、図６に示すような、昇降装置の油圧モータの油圧とケーシングパイプの押力の関係を導き出す。
【００３２】
この図６に示した図表から明らかなように、ケーシングパイプ４の打ち戻し時の昇降装置に作用する力である昇降装置の油圧モータの油圧とケーシングパイプの押力との間に、比例関係があることがわかる。これにより、昇降装置の油圧モータの油圧とケーシングパイプの押力との関係に基づいて昇降装置の油圧モータの油圧から押力を算出することができる。
【００３３】
次に、前述したケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係について、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値との間に比例関係があることを突き止め、これを実験によって確認した点について説明する。
【００３４】
これは、実際の作業の現場において、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値を実測する。具体的には、いろいろな現場、例えばＡ現場、Ｂ現場、Ｃ現場の３個所の現場において、実際の作業時に、昇降装置６の油圧モータの油圧センサーにて油圧を計測し、その時の杭造成後の杭間Ｎ値も計測する。これを、３個所それぞれの現場（Ａ現場、Ｂ現場、Ｃ現場）において複数回にわたって行う。そして、３個所それぞれの場所において行った計測した結果から、図７に示すような、いろいろな現場での油圧と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を導き出す。
【００３５】
この図７に示した図表から明らかなように、どこの現場においても、油圧と杭造成後の杭間Ｎ値との間に、比例関係があることがわかる。
【００３６】
そして、前述の昇降装置の油圧モータの油圧とケーシングパイプの押力との関係に基づいて昇降装置の油圧モータの油圧から押力を算出できることで、油圧と杭造成後の杭間Ｎ値の関係から、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を算出して、図８に示すように、いろいろな現場でのケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係を導き出す。
【００３７】
この図８に示す図表から明らかなように、どこの現場においても、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値との間に、比例関係があることがわかる。
【００３８】
次に、例えば、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係が、図９に示すような場合での実際の作業内容、要するに、目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を満足するためのケーシングパイプの押力の算出及びその後の作業について説明する。
【００３９】
地盤改良を行うとき、例えば、目標とする杭造成後の杭間Ｎ値を１５とした場合、これを満足するためのケーシングパイプの押力は、図９に示したケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係から、３５０ｋＮであることが分かる。そして、この３５０ｋＮの押力で、ケーシングパイプ４を打ち戻して粉粒体を拡径しながら締め固めることにより、杭造成後の杭間Ｎ値を目標とする１５以上に確実にすることができ、杭造成後の地盤を良く締まった安定した地盤に改良することができる。しかも、このとき、地盤を必要以上の極端な杭間Ｎ値にすることが無く、最適な地盤へと改良することができる。また、作業後に行うボーリング検査において、良く締まった安定した地盤でない不適合な地盤となるのを大幅に低減し、追加の杭を造成するといったことを無くして、良く締まった安定した地盤に常に確実に改良することができ、すなわち、締め固め杭造成による地盤改良において極めて高い品質での地盤改良を行うことができる。
【００４０】
また、この地盤改良の作業時における作業者の負担を軽減するため、前記地盤改良施工機械の運転室２内に、昇降装置に作用する力であるケーシングパイプの押力をモニタリングして表示するモニターを備えるようにしても良い。このモニターにあっては、ケーシングパイプの押力を表示しているが、この代わりに昇降装置の油圧モータの油圧を表示しても良い。ただし、昇降装置の油圧モータの油圧を表示した場合は、その油圧を換算してケーシングパイプの押力を算出する必要がある。
【００４１】
そして、このケーシングパイプの押力を表示するモニターを用いて、ケーシングパイプの押力を、ケーシングパイプの押力と杭造成後の杭間Ｎ値の関係に基づいて算出した押力を満足するような値にコントロールしている。
【００４２】
このコントロールについては、コントローラを備えて、このコントローラによって、自動で押力を満足するような値にコントロールするのが最も作業者に負担がかからず、作業的にも良好なものになるが、コントローラを備えることから、ある程度の費用がかかってしまう。これに対して、費用をかけないで行うのであれば、作業者がモニターを用いて、手動で押力を満足するような値にコントロールするというやり方もある。
【符号の説明】
【００４３】
１…車体本体、２…運転室、３…リーダー、４…ケーシングパイプ、５…回転装置、６…昇降装置、７…ホッパー、８…ワイヤーロープ、９…ウインチ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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