(57)【要約】【課題】地盤改良体の一体性を確保する。【解決手段】機械撹拌式工法で構築された先行の改良杭１１２の外周面１１２Ａには凹部１１４が形成され、高圧噴射式工法で構築された後行の改良杭１２２の外周面１２２Ａには凹部１１４に係合する凸部１２４が形成されている。よって、機械撹拌式工法の改良杭１１２と高圧噴射式工法の改良杭１２２とが一体化されている。【選択図】図６
2014091910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する改良杭の外周面に互いに係合する凹凸が形成された地盤改良体。
【請求項２】
前記隣接する改良杭の一方は、機械撹拌式工法によって構築されていると共に前記外周面に凹部が形成され、
前記隣接する改良杭の他方は、高圧噴射式工法によって構築されていると共に前記外周面に前記凹部に係合する凸部が形成されている、
請求項１に記載の地盤改良体。
【請求項３】
一方の改良壁の壁面と他方の改良壁の端部との接合部に前記凹凸が形成されている、
請求項１又は請求項２に記載の地盤改良体。
【請求項４】
地盤に先行の改良杭を構築する第一工程と、
前記先行の改良杭に隣の地盤を掘削しながら前記先行の改良杭の外周面に凹部を形成する第二工程と、
地盤における前記掘削した部分に、前記先行の改良杭の外周面に前記凹部に係合する凸部が外周面に形成されるように後行の改良杭を構築する第三工程と、
を備える地盤改良体の構築方法。
【請求項５】
前記先行の改良杭は、機械撹拌式工法によって構築し、
前記後行の改良杭は、高圧噴射式工法によって構築する、
請求項４に記載の地盤改良体の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良体及び地盤改良体の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、機械攪拌と高圧ジェット噴流の併用により地中に固結体を築造する攪拌混合装置が記載されている。この先行技術では、掘削翼と攪拌翼の先端部分にジェット噴流吐出口を設け、これらジェット噴流吐出口にそれぞれに独立した噴射液の供給通路を接続している。そして、掘進時あるいは引上げ時に先頭となる側のジェット噴流吐出口の吐出量・噴射圧を大とし、地盤の抵抗の大きい側に十分な吐出量・噴射圧の高圧ジェット噴流が噴射されるようにする技術が開示されている。
【０００３】
ここで、連続する改良杭をラップさせて構築した地盤改良体では、地盤改良体の剛性によって地震時の地盤変形を抑制することで、地盤の液状化を防止する。しかし、例えば、先行の改良杭が固化した後に隣接する後行の改良杭を構築すると、隣接する改良杭同士が一体化されないので、地盤改良体の一体性が確保されない。したがって、地盤改良体の液状化防止性能が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３１９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事実を鑑み、地盤改良体の一体性を確保することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、隣接する改良杭の外周面に互いに係合する凹凸が形成されている。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、隣接する改良杭の外周面に互いに係合する凹凸が形成されている。よって、地震時に地盤改良体に作用する水平方向のせん断力によって生じる鉛直方向の力による破壊が抑制又は防止される。したがって、地盤改良体の一体性が確保され、この結果、地盤改良体の液状化防止性能が確保される。
【０００８】
請求項２の発明は、前記隣接する改良杭の一方は、機械撹拌式工法によって構築されていると共に前記外周面に凹部が形成され、前記隣接する改良杭の他方は、高圧噴射式工法によって構築されていると共に前記外周面に前記凹部に係合する凸部が形成されている。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、施工間隔をあける必要がある機械撹拌式工法の改良杭と高圧噴射式工法の改良杭とが隣接する構成であっても、地盤改良体の一体性が確保される。
【００１０】
請求項３の発明は、一方の改良壁の壁面と他方の改良壁の端部との接合部に前記凹凸が形成されている。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、一方の改良壁の壁面と他方の改良壁の端部との接合部の破壊が抑制又は防止される。したがって、地盤改良体の液状化防止性能がより確実に確保される。
【００１２】
請求項４の発明は、地盤に先行の改良杭を構築する第一工程と、前記先行の改良杭に隣の地盤を掘削しながら前記先行の改良杭の外周面に凹部を形成する第二工程と、地盤における前記掘削した部分に、前記先行の改良杭の外周面に前記凹部に係合する凸部が外周面に形成されるように後行の改良杭を構築する第三工程と、を備える。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、先行改良杭の外周面に凹を形成し、後行の改良杭には凹部に係合する凸部を外周面に形成する。そして、凹部に凸部が係合することで、地震時に地盤改良体に作用する水平方向のせん断力によって生じる鉛直方向の力による破壊が抑制又は防止される。したがって、地盤改良体の一体性が確保され、この結果、地盤改良体の液状化防止性能が確保される。
【００１４】
請求項５の発明は、前記先行の改良杭は、機械撹拌式工法によって構築し、前記後行の改良杭は、高圧噴射式工法によって構築する。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、機械撹拌式工法の改良杭に隣接して高圧噴射工法で改良杭を構築することで、高圧噴射式工法の改良杭の外周面に、機械撹拌工法の改良杭の外周面の凹部に挿入する凸部が自動的に形成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、地盤改良体の一体性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる地盤改良体が構築された住宅地の平面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った縦断面図である。
【図３】機械撹拌式工法の改良杭を説明する説明図である。
【図４】高圧噴射式工法の改良杭を説明する説明図である。
【図５】機械撹拌式工法の改良杭で構成された改良壁の壁面と高圧噴射式工法の改良杭で構成された改良壁の端部との接合部の施工工程を（Ａ）から（Ｃ）へと順番に示す工程図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＡ−Ｄ線に沿った断面を示す図であり、（Ｅ）は（Ｂ）のＥ−Ｅ線に沿った断面を示す図であり、（Ｆ）は（Ｃ）のＦ−Ｆ線に沿った断面を示す図である。
【図６】（Ａ）は本実施形態の地盤改良体における隣接する機械撹拌式工法の改良杭と高圧噴射式工法の改良杭との接合部を示す説明図であり、（Ｂ）は第一比較例の隣接する改良杭の接合部を示す説明図であり、（Ｃ）は第二比較例の隣接する改良杭の接合部を示す説明図である。
【図７】地震時に改良壁に発生する水平方向のせん断力と鉛直方向のせん断力とを説明する説明図である。
【図８】（Ａ）は間隔をあけて構築した機械撹拌式の改良杭の外周面に凹部を形成した状態を説明する説明図であり、（Ｂ）は（Ａ）の間隔をあけて構築した機械撹拌式の改良杭の間に高圧噴射式の改良杭を構築した状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜地盤改良体＞
本発明の一実施形態に係る地盤改良体について説明する。
【００１９】
図１に示すように、複数の住宅３０が建つ住宅地１０は、道幅の広い道路２０が格子状に設けられている。また、図２に示すように住宅地１０は、上から順番に、表層部１２、液状化する可能性のある軟弱な地盤の液状化層１４、液状化する可能性の殆どない非液状化層１６を有している。なお、図２では、見やすくするため、後述する改良壁１１０、１２０の断面を表すハッチングは図示していない。そして、図１及び図２に示すように、住宅地１０に格子状の地盤改良体１００が構築されることで地盤改良され、液状化層１４（図２参照）の液状化が防止されている。
【００２０】
図１に示すように、地盤改良体１００は、平面視において複数の改良壁１１０、１２０によって格子状に構成されている。図１及び図２に示すように、地盤改良体１００を構成する改良壁１１０は道路２０に構築され、改良壁１２０は住宅３０間の狭小地２２に構築されている。
【００２１】
図１に示す道路２０に構築する改良壁１１０は、図３に示す機械撹拌式工法によって構築される改良杭１１２がラップすることで構築されている。一方、図１に示す狭小地２２に構築する改良壁１２０は、図４に示す高圧噴射式工法によって構築される改良杭１２２がラップすることで構築されている。なお、図３及び図４に示すように、改良杭１１２、１２２の先端部は、液状化層１４の下層にある非液状化層１６に根入れされている（図２も参照）。
【００２２】
そして、図１及び図５（Ｃ）、図５（Ｆ）、図６（Ａ）に示すように、機械撹拌式工法の改良杭１１２で構成された改良壁１１０の壁面１１０Ａに、高圧噴射式工法の改良杭１２２で構成され改良壁１２０の端部１２０Ａが、接合している。なお、この接合部分を接合部１５０とする。
【００２３】
図５（Ｆ）、図６（Ａ）は、改良壁１１０（改良杭１１２）と改良壁１２０（改良杭１２２）との接合部１５０を示している。この接合部１５０における一方の改良壁１１０を構成する機械撹拌式工法の改良杭１１２の外周面１１２Ａには、径方向内側に凹む凹部１１４が形成されている（図５（Ｅ）も参照）。なお、凹部１１４は上下方向に間隔をあけて複数形成されている。また、接合部１５０における他方の改良壁１２０を構成する高圧噴射式工法の改良杭１２２の外周面１２２Ａには径方向外側に凸となり、凹部１１４に係合する凸部１２４が形成されている。
【００２４】
したがって、改良杭１１２の凹部１１４に改良杭１２２の凸部１２４が係合することで、改良杭１１２と改良杭１２２とがラップした構成となり、改良杭１１２と改良杭１２２との境界部は一体化されている。つまり、改良壁１１０と改良壁１２０とが一体されている。
【００２５】
＜地盤改良体の施工＞
つぎに地盤改良体１００の構築方法について説明する。なお、図５は、機械撹拌式工法の改良杭で構成された改良壁の壁面と高圧噴射式工法の改良杭で構成された改良壁の端部との接合部の施工工程を（Ａ）から（Ｃ）へと順番に示す工程図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面を示す図であり、（Ｅ）は（Ｂ）のＥ−Ｅ線に沿った断面を示す図であり、（Ｆ）は（Ｃ）のＦ−Ｆ線に沿った断面を示す図である。ただし、（Ｅ）〜（Ｆ）は断面を示すハッチングは図示を省略している。
【００２６】
まず、図３、図５（Ａ）及び図５（Ｄ）に示すように、道路２０（図１、図２も参照）に機械撹拌式工法によって改良杭１１２をラップさせて形成することで、改良壁１１０を構築する。機械撹拌工法は、図３に示すように、施工機械２００の回転軸２１０の撹拌翼２１２により原位置土と改良材とを混合撹拌し、地中に改良杭１１２を造成して改良壁１１０を構築する工法とされている。なお、機械撹拌式工法及び高圧噴射式工法ともに既存の工法を適用することができる。
【００２７】
また、図４に示すように、狭小地２２（図１、図２も参照）に、高圧噴射式工法によって改良杭１２２をラップさせて形成することで、改良壁１２０を構築する。高圧噴射式工法は、施工機械２５０の回転軸２５２からセメントミルク等の固化材２５４を高圧で噴射し、地盤を切削しながら混合・撹拌して改良杭１２２を造成して改良壁１２０を構築する工法とされている。
【００２８】
ここで、接合部１５０においては、図５（Ｂ）及び図５（Ｅ）に示すように、改良杭１１２が固化する前に又は固化した後に、接合部１５０の改良杭１１２に隣の地盤を施工機械２４０の機械式の撹拌翼２４２で掘削しながら改良杭１１２の外周面１１２Ａに凹部１１４を形成する。なお、撹拌翼２４２で掘削しながら凹部１１４を形成するので、正面視では凹部１１４は水平でなく若干傾斜して形成される。
【００２９】
そして、図５（Ｃ）及び図５（Ｆ）に示すように、改良杭１１２が固化した後に、掘削した部分１１５（図５（Ｂ）及び図５（Ｅ）参照）に形成する改良杭１２２には、高圧噴射された固化材２５４（図４参照）が凹部１１４に噴出されることで、凹部１１４に固化材２５４が入り込み、外周面１２２Ａに凸部１２４が自動的に形成される。
【００３０】
＜作用及び効果＞
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３１】
図５（Ｆ）及び図６（Ａ）に示すように、接合部１５０における機械撹拌式工法（図３参照）で構築された先行の改良杭１１２の外周面１１２Ａには凹部１１４が形成され（図５（Ｅ）参照）、高圧噴射式工法（図４参照）で構築された後行の改良杭１２２の外周面１２２Ａには凹部１１４に係合する凸部１２４が形成されている。よって、機械撹拌式工法の改良杭１１２と高圧噴射式工法の改良杭１２２とが一体化されている。
【００３２】
ここで、図７に示すように地震時に地盤改良体１００の改良壁１１０、１２０に作用する水平方向のせん断力Ｆ１、Ｆ２によって鉛直方向にせん断力Ｆ３、Ｆ４が生じる。そして、隣接する改良杭の接合部分における鉛直方向のせん断破壊が発生する場合、一番弱いところがせん断面（せん断の発生面）となる。
【００３３】
図６（Ｂ）に示す第一比較例のように、先行杭５００が固化する前に後行杭５０２をラップさせて構築している場合は、せん断力Ｆ３、Ｆ４による鉛直方向のせん断面は、先行杭５００と後行杭５０２とのラップ部（改良杭内(母材)）５０４となる。したがって、先行杭５００と後行杭５０２との接合部位は容易にせん断破壊されない。つまり、第一比較例の場合は、先行杭５００と後行杭５０２とは一体化されている。
【００３４】
しかし、図６（Ｃ）に示す第二比較例のように、先行杭５００が固化した後に後行杭５０２を構築するとラップしないので、先行杭５００と後行杭５０２とは接しただけの状態となる。そして、せん断力Ｆ３、Ｆ４による鉛直方向のせん断面は、先行杭５００と後行杭５０２との接触面（境界面）となる。したがって、先行杭５００と後行杭５０２との接合部位は容易にせん断破壊される。つまり、第二比較例の場合は、先行杭５００と後行杭５０２とは一体化されていない。
【００３５】
これに対して、本実施形態の場合も先行の改良杭１１２が固化した後に後行の改良杭１２２を構築しているが、図６（Ａ）に示すように先行の改良杭１１２の外周面１１２Ａに形成された凹部１１４に、後行の改良杭１２２の外周面１２２Ａに形成された凸部１２４が係合されている。
【００３６】
よって、せん断力Ｆ３、Ｆ４による鉛直方向のせん断面は、先行の改良杭１１２の凹部１１４と後行の改良杭１２２の凸部１２４との係合部分（改良杭内(母材)）となると共に、この凹部１１４に凸部１２４が係合することで、せん断力Ｆ３、Ｆ４に対抗するので、先行の改良杭１１２と後行の改良杭１２２との接合部位は容易にせん断破壊されない。つまり、先行の改良杭１１２と後行の改良杭１２２とは一体化されている。
【００３７】
したがって、図５（Ｃ）に示す改良壁１１０の壁面１１０Ａと改良壁１２０の端部１２０Ａとの接合部１５０のせん断破壊が防止される。また、これにより地盤改良体１００の一体性が確保され、この結果、地盤改良体１００の液状化防止性能が確保される。
【００３８】
ここで、図３に示す機械撹拌式工法は、図４に示す高圧噴射工法よりも低コストで改良杭を構築することができる。しかし、図３に示す機械攪拌式工法の施工機械２００は大型であり、住宅３０間の狭小地２２（図１及び図２参照）には使用することは困難である。これに対して、図４に示す高圧噴射工法の施工機械２５０は小型であり、住宅３０間の狭小地２２（図１及び図２参照）にも容易に使用することができる。
【００３９】
したがって、本実施形態では、道路２０（図１及び図２参照）は機械撹拌式工法で改良杭１１２（改良壁１１０）を低コストで構築し、住宅３０間の狭小地２２は高圧噴射式工法によって改良杭１２２（改良壁１２０）を構築している。
【００４０】
機械式撹拌工法の改良杭１１２同士は固化する前（例えば２４時間以内）に隣の改良杭１２２をラップさせて構築することで、隣接する改良杭１１２同士が一体化されている（図６（Ｂ）参照）。また、先行する改良杭１２２と後行する改良杭１２２との施工間隔が例えば、一日以上あく場合、先行する改良杭１１２に遅延材を入れておき、固化を遅らせた上で次の改良杭１２２は遅延材を入れた部分を再度撹拌してラップ施工することで、隣接する改良杭１１２同士を一体化させている（図６（Ｂ）参照）。よって、改良壁１１０の一体性が確保される。
【００４１】
一方、高圧噴射工法の改良杭１２２も同様にラップさせて構築することで、隣接する改良杭１２２同士を一体化させている（図６（Ｂ）参照）。よって、改良壁１２０の一体性が確保される。
【００４２】
しかし、本実施形態のように、機械式撹拌と高圧噴射式とを併用する場合（施工法が異なる工法で施工する場合）、施工機械の入れ替え等の種々に理由によって、先行の改良杭１１２の構築から隣接する後行の改良杭１２２の構築までに、日にちがあくことが想定される。特に本実施形態の場合、道路２０への改良杭１１２（改良壁１１０）の構築は計画的に行うことができるが、住宅３０間の狭小地２２への改良杭１２２の構築は各住宅３０の住人の都合によって、まちまちになることが想定される。よって、先行の改良杭１１２の構築から後行の改良杭１２２の構築までに、日にちがあくとことになる。
【００４３】
そして、仮に先行の改良杭１１２が固化した後に凹部１１４（図６（Ａ）参照）を形成することなく、隣接する後行の改良杭１２２を高圧噴射式で構築しても、図６（Ｃ）に示す比較例と同様に改良杭１１２と改良杭１２２とが接しているだけなので、一体化されない。
【００４４】
よって、上述したように本実施形態の地盤改良体１００では、先行の機械撹拌式工法の改良杭１１２が固化した後に、隣接して後行の高圧噴射式工法の改良杭１２２を構築しても、凹部１１４と凸部１２４とを係合させることで、日にちがあいて構築した先行の改良杭１１２と後行の改良杭１２２とを一体化させている。
【００４５】
＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、機械撹拌式工法の改良杭１１２を先行して構築したのち、高圧噴射式工法の改良杭１２２を後行して構築した。しかし、この順番と組み合わせに限定されるものではない。
【００４７】
例えば、高圧噴射式工法の改良杭１２２が先行で機械撹拌式工法の改良杭１１２が後行であってもよい。この場合、先行の高圧噴射式工法の改良杭１２２に凹部を形成し、後行の機械撹拌式工法の改良杭１１２に凸部を形成する。上記実施形態においても、道路２０の機械式撹拌工法の改良杭１１２が後行で、住宅３０間の狭小地２２の高圧噴射式工法の改良杭１２２が先行となる場合もある。また、ある接合部では住宅３０間の狭小地２２の高圧噴射式工法の改良杭１２２が先行で、道路２０の機械式撹拌工法の改良杭１１２が後行となり、別の接合部では、道路２０の機械式撹拌工法の改良杭１１２が先行で、狭小地２２の高圧噴射式工法の改良杭１２２が後行となることもある。
【００４８】
また、機械式工法の改良杭１１２同士が隣接する部位又は高圧噴射式工法の改良杭１２２同士が隣接する部位にも本発明を適用することができる。なお、機械撹拌式工法の改良杭１１２を先行して構築したのち、予め施工間隔をあくことが判っている場合は遅延材を入れて固化を遅延させることができる。しかし、何らかの原因で施工間隔をあいてしまった場合に、本発明を適用することは有効である。
【００４９】
なお、機械撹拌式工法でも、改良杭１１２を構成する原位置土と改良材との混合材は、固化する前は流動性を有しているので、改良杭１１２を構築する際に隣接する改良杭の凹部に混合材が入り込み自動的に外周面に凸部が形成される。
【００５０】
あるいは、間隔をあけて構築した機械撹拌式工法の改良杭１１２の間を高圧噴射式工法の改良杭１２２で連結して一体化させてもよい。具体的には、図８（Ａ）に示すように、間隔をあけて構築した機械撹拌式工法の改良杭１１２のそれぞれの外周面１１２Ａに凹部１１４を形成する。そして、図８（Ｂ）に示すように、機械撹拌式工法の改良杭１１２の間に外周面１２２Ａに凸部１２４が形成される高圧噴射式工法の改良杭１２２を構築して一体化させる。
【００５１】
更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５２】
１００      地盤改良体
１１０      改良壁
１１０Ａ    壁面
１１２      改良杭
１１２Ａ    外周面
１１４      凹部
１２０      改良壁
１２０Ａ    端部
１２２      改良杭
１２２Ａ    外周面
１２４      凸部
【図１】
2014091910.tif 000003
【図２】
2014091910.tif 000004
【図５】
2014091910.tif 000005
【図６】
2014091910.tif 000006
【図７】
2014091910.tif 000007
【図８】
2014091910.tif 000008
【図３】
2014091910.tif 000009
【図４】
2014091910.tif 000010