(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単に、改良地盤の変位制御を行えるようにすることができる地盤改良方法を提供する。【解決手段】スクリューオーガー部を備えたロッドを回転させながら下降させて所定深度まで貫入させた後、スクリューオーガー部によって改良地盤の土壌を排出して地盤中に土壌と固化材との改良体を造成する地盤改良方法において、試験施工により、改良体１本当たりの固化材スラリーの噴出量にほぼ等しい排土量になるように、改良体１本当たりの改良長区間における、正回転で引き上げる長さの総和である正回転長と逆回転で引き上げる長さの総和である逆回転長の比「（正・逆合計回転長／改良長）×１００％」を仮設定する試験工程と、地盤変位を観測するとともに、観測のデータと前記試験施工で仮設定した正回転長、又は、逆回転長に基づいて「（正・逆合計回転長／改良長×１００％」を補正しながら施工する本工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリューオーガー部を備えたロッドを回転させながら下降させて所定深度まで貫入させた後、前記ロッドを上昇させながら正回転と逆回転を併用して行い、スクリューオーガー部によって改良地盤の土壌を排出して該地盤中に土壌と固化材との改良体を造成する地盤改良方法において、
試験施工により、改良体１本当たりの固化材スラリーの噴出量にほぼ等しい排土量になるように、改良体１本当たりの改良長区間における正回転で引き上げる長さの総和である正回転長、又は、逆回転で引き上げる長さの総和である逆回転長、を仮設定する試験工程と、
地盤変位を観測するとともに、前記観測のデータと前記試験施工で仮設定した正回転長、又は、逆回転長に基づいて回転長を補正しながら施工する本工程と、
を備えていることを特徴とする地盤施工方法。
【請求項２】
改良長における正回転長の総和と逆回転長の総和の比率が、前記仮設定した正回転長の総和と逆回転長の総和の比率にほぼ等しくなるように、正回転長及び逆回転長を補正することを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法。
【請求項３】
試験工程において、類似地盤の実績・試験施工から、正回転長を仮設定し、正・逆合計回転長／改良長の概念で表されるパラメータを設定することを特徴とする請求項１記載の地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地盤中に地盤改良固化材を高圧で噴射し、土壌と固化材との硬化体(改良体)を造成して地盤を改良する地盤改良工法において、硬化体を周辺地盤への影響の少ない方法で造成する工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤中に地盤改良固化材を注入、又は、噴射し、土壌と固化材との硬化体を造成して地盤を改良する地盤改良工法として、改良予定地盤まで注入ロッドを挿入した後に、攪拌翼による攪拌によって土壌とスラリー状、あるいは、粉体の固化材を混合処理する深層混合処理工法や、固化材スラリーを超高圧で地盤中に噴射し、その噴射エネルギーで固化材スラリーと土壌とを強制攪拌しながら硬化体を造成する高圧噴射攪拌工法などが広く用いられている。また、近年では両者を併用した工法も用いられている。
【０００３】
しかし、これらの工法は固化材注入量相当分だけ地盤の容積が増加し、それによって生じる側圧が周辺地盤に変位を与え近接構造物に悪影響を与えたりする。
【０００４】
そこで、この問題点を解決するため、ロッドの軸身にスクリューを設けてスクリューオーガー状に構成した注入ロッドを形成し、該スクリューオーガー部によりコア部分の排土を行い、固化材注入時の注入液量の体積増加の要因による側圧力を内側に逃し、周辺地盤への側圧変位を減少させる軟弱地盤の改良工法が提案されている（例えば、特許文献１、参照）。
【０００５】
しかし、これらの地盤改良工法は、いずれも注入ロッド、即ち、スクリューオーガー部の貫入時あるいは引き上げ時のどちらか一方による排土方式となっており、周辺地盤には正回転の場合には引張り側の力（以下引張り圧力と称す）、逆回転の場合には押出し側の力（以下押出圧力と称す）のいずれか一方の力のみが働くので、期待通りの変位低減効果が得られない場合がある。
【０００６】
そこで、前記問題を解決するために、前記スクリューオーガー部の正回転と逆回転とを併用して排土を行う地盤改良方法が開発されている。この地盤改良方法では、引張り圧力によって生じる引張り変位と押圧圧力によって生じる押出し変位が相殺される結果、周辺地盤へ与える変位を低減させる効果が得られ、改良予定地盤に近接する構造物に与える悪影響を防止できる（例えば、特許文献２、参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６２−２０３２９号公報
【特許文献２】特開平８−１４４２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記特許文献２記載の発明では、個々の現場に期待されている変位低減効果について、スクリューオーガー部の正回転と逆回転をどのように組み合わせて施工すれば、どのような効果が得られるのかの予測方法がなく、「スクリューオーガー部の正回転と逆回転とが変位計などの測定器の計測により適宜行う」との記載（請求項２参照）からも明らかな様に、実際に施工してみて（観測施工）変位計の測定結果に応じて正回転（積極的排土）逆回転（地盤に土壌を押込むため、排土無し）の切り替え対応をするに過ぎない。
【０００９】
このような施工方法では、変位計などの測定器（変位計）が変位を感知してから正回転と逆回転を切り替るまでにタイムラグが生じ、地盤変位が発生してしまう恐れがある。また、変位計で表示された変位が微小な場合には、前記切り替えを行うべきか否か、判断しかねることも多く、確実に改良地盤の変位制御を行うのは、困難である。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、本施工中に変位の予測性をもち、かつ、簡単に、改良地盤の変位制御を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、スクリューオーガー部を備えたロッドを回転させながら下降させて所定深度まで貫入させた後、前記ロッドを上昇させながら正回転と逆回転を併用して行い、スクリューオーガー部によって改良地盤の土壌を排出して該地盤中に土壌と固化材との改良体を造成する地盤改良方法において、試験施工により、改良体１本当たりの固化材スラリーの噴出量にほぼ等しい排土量になるように、改良体１本当たりの改良長区間における正回転で引き上げる長さの総和である正回転長、又は、逆回転で引き上げる長さの総和である逆回転長、を仮設定する試験工程と、地盤変位を観測するとともに、前記観測のデータと前記試験施工で仮設定した正回転長、又は、逆回転長に基づいて正又は逆回転長を補正しながら施工する本工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
この発明は、前記本工程において、改良長における正回転長と逆回転長が、前記仮設定した正回転長と逆回転長とほぼ等しくなるように、回転長を補正することを特徴とする。この発明は、試験工程において、類似地盤の実績や試験施工から、正回転長と逆回転長を仮設定し、正・逆合計回転長／改良長の概念で表されるパラメータを設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、試験工程により、改良体の改良長に対する正回転長、又は、逆回転長を仮設定するので、本工程の際は、地盤変位の観測データと、前記仮設定した、正回転長、又は、逆回転長に基づいて、排土率が１００％に近づくように、回転長を補正することができる。そのため、予め、1本の改良体の改良長における正回転長及び逆回転長の長さを設定し、この設定に基づいてロッドの正回転及び逆回転の回転長を補正することができるので、地盤変位の予測性が高まり、制御が容易となるとともに、従来例の様なタイムラグなどの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第1実施形態における（正・逆合計回転長／改良長）×１００％と排土率との関係を示す図である。
【図２】改良体形成中の状態を示す一部断面図である。
【図３】試験工程のロッド引上げ状態を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明者は、ロッド引上げ時に正回転と逆回転を併用すれば、変位発生が低減するものと考え、地盤改良装置を用いて実験を行った。なお、前記改良装置は、三点支持杭打機を用いた二軸式機械攪拌方式と超高圧噴射攪拌方式を併用させている。
【００１６】
「排土率の定義と排土量管理の原則」
排土率（％）は、次の式で定義されるパラメータである。
排土率（％）＝排土量（ｍ３）÷噴射固化材（ｍ３）×１００％
前記式で表される排土率は、原則的に１００％未満であると、周辺地盤に対し施工された改良体の外側に押し出すような変位を生じ、１００％を超えると改良体の内側に引き込まれるような変位を生じる。よって、施工による周辺地盤へ変位をできるだけ制御するためには、施工中の排土率がほぼ１００％に保たれるように排土量を管理することが要求される。
【００１７】
「排土コントロールと排土率」
スクリューロッド軸回転を１〜２ｍ改良毎に正回転と逆回転の組み合わせを行い、図１に示す（正・逆合計回転長／改良長）×１００％と排土率の関係を得た。図１において、縦軸は排土率（％）、横軸は（正・逆合計回転長／改良長）×１００％、をそれぞれ示す。なお、ここで、「正・逆合計回転長／改良長」とは、「正回転長／改良長」及び「逆回転長／改良長」を意味し、改良長に対する正回転長及び逆回転長の割合を示す。
【００１８】
前記図１に示されている様に、
（正・逆合計回転長／改良長）×１００％＝１００％（正回転のみ）の場合では、排土率１１０％、
（正・逆合計回転長／改良長）×１００％＝７０％では、排土率９７％、
（正・逆合計回転長／改良長）×１００％＝４０％では、排土率７３％、
であり、正回転長と逆回転長の比率を変化させることで排土率もそれに対応して変化している。又、この試験の結果、排土状態(排土量)は、正回転区間の総和である正回転長と、逆回転区間の総和である逆回転長との比率が等しければ、正回転や逆回転の位置を変化させたり、正回転長と逆回転長を分割しても総排土量がほとんど変わらないことが見いだされた。
【００１９】
このことから、排土コントロール手段として、試験工程で設定した正回転長と逆回転長との比率に基づき、正回転長と逆回転長を組み合わせて、排土率がほぼ１００％になるように観測施工しながら前記比率を補正することによって、排土量の調整を容易に行うことができ、よって排土状態の予測性が高まることで、より確実な変位低減施工を行うことができる。
【００２０】
なお、正回転と逆回転の切替えは、ステップの停止時（ステップ時間長）に行えば、駆動装置への過負荷はほとんどなく、連続引上げに比べ容易に正回転と逆回転を切替えられる。本件発明は、上記知見に基いて完成したものであり、試験施工により改良長において、正回転をさせながらロッドを引き上げる長さの総和である正回転長、または、逆回転によりロッドを引き上げる長さの総和である逆回転長を仮設定し、排土率と（正・逆合計回転長／改良長）×１００％の関係グラフ、から排土率が１００％となる（正・逆合計回転長／改良長）の比率（正回転長／改良長及び逆回転長／改良長の比率）を求めて仮設定値とし、この仮設定値に基いて本施工における正回転長、又は逆回転長を補正するものである。
【００２１】
本件発明の第１実施形態を図１〜図３により説明するが、本発明の地盤改良方法を、高圧噴射攪拌工法に適用し、且つ、注入ロッド（単に、「ロッド」ということもある）引上げ時に排土する場合について説明する。１は一系統の流路（図示せず）を備えた三点支持式杭打機の注入ロッドで、該注入ロッド１の軸身にスクリューを軸方向に形成してスクリューオーガー部２に構成するとともに、該注入ロッドの先端部横方向に張設した攪拌翼４を有する攪拌ヘッド３を、該注入ロッド１の先端に連結する。
【００２２】
一方、前記注入ロッド１の上部には、該注入ロッド１の流路に連通する固化材圧送ホース５を連結したスイベル６を取り付けてある。また、前記注入ロッド１は、支柱７で案内される駆動装置８により上下動ができるようになっている。前記攪拌翼４の先端部には、注入ロッド１の流路に連通するノズル９が設けられている。
【００２３】
次に、試験工程及び本工程について説明する。
「試験工程」
注入ロッド１を正回転させながら下降させ、改良予定地盤に所定深度の貫入孔を形成する。この貫入孔は、改良体部と、該改良体部に連続する空打ち部とから構成されている。例えば、前記貫入孔の長さ(貫入長)Lは１２ｍ、前記改良体部の長さ（改良長）Ｌ１は１０ｍ、前記空打ち部の長さ(空打長)Ｌ０は２ｍ、に形成されている。
【００２４】
次に、前記注入ロッド１を正回転させながら、攪拌翼４の先端ノズル９からセメントスラリーなどの固化材Ｃを高圧噴射すると同時に、スクリューオーガー部２によってコア部土壌１０ａを排土１０ｂしながら注入ロッド１を引上げる。
【００２５】
このように、注入ロッド１の引上げ時に固化材噴射と土壌の攪拌による大径の拡大硬化層体Ａ（噴射攪拌部）を形成すると同時にコア部土壌１０ａの排土１０ｂが排出されることにより、形成されたコア空隙部に固化材の噴流の一部が回り込み流入し、コア空隙部をコア部硬化体Ｂに形成され拡大硬化体の未改良部の発生を防げる。
【００２６】
この過程において、変位計等の測定器（図示せず）で周辺地盤の変位をたえず測定し、内側に向かって変位が生じた場合は、ステップ時間長内（ロッド１が上昇動作をせずに、回転のみしている時間）に、前記ロッド１を逆回転に切り替える。このようにして逆回転させることにより、押出圧力を生じさせて変位を解消させることができる。この時のロッド１を正回転させて上昇させる貫入長区間の長さが、正回転区間ａである。
【００２７】
また、外側に向かって変位が生じた場合は、ステップ時間長内に、前記ロッド１を正回転に切り替える。このようにして正回転させることにより、引張圧力を生じさせて変位を解消させることができる。この時のロッド１を逆回転させて上昇させる貫入長区間の長さが、逆回転区間ｂである。
【００２８】
このようにして、試験施工において改良長Ｌ１における正回転区間ａと逆回転区間ｂを求め、各正回転区間ａの総和である正回転長４ａ、又は、逆回転区間ｂの総和である逆回転長３ｂを求めておく。そして、正・逆合計回転長／改良長、即ち、正回転長／改良長及び逆回転長／改良長、を横軸にとり、又、それぞれ対応する排土率を縦軸にとり、図１の正・逆回転の合計回転長比率と排土率の関係グラフを作成する。
【００２９】
次に、排土率が１００％となる（正・逆合計回転長／改良長）比率を前記グラフから求め、改良体１本当たりの改良長区間における正回転で引き上げる長さ（正回転長）、又は、逆回転で引き上げる長さ（逆回転長）を設定する。
【００３０】
「本工程」
この様にして試験工程を終えた後、本工程を行う。試験工程と同様に、注入ロッド１を正回転させながら下降させ、改良予定地盤に所定深度の貫入孔を形成する。
【００３１】
次に、前記注入ロッド１を正回転させながら、攪拌翼４の先端ノズル９からセメントスラリーなどの固化材Ｃを高圧噴射すると同時に、スクリューオーガー部２によってコア部土壌１０ａを排土１０ｂしながら注入ロッド１を引上げる。
【００３２】
この過程において、変位計等の測定器で周辺地盤の変位をたえず測定し、内側に向かって変位が生じた場合は、ロッド１の上昇を停止させるとともに、ステップ時間長内に前記スクリューオーガーの回転を逆回転させる。
【００３３】
この時、前記試験工程で、正回転長が仮設定され、その長さが予測されているので、内側に向かう変位を検出した場合にも直ちに補正することができる。そのため、排土率の予測ができて、制御が容易になるとともに、従来例のようなタイムラグの発生を防止することができる。
【００３４】
そして、改良予定地盤において、外側に向かって変位が生じた場合は、ステップ時間長内に、前記ロッド１を正回転に切り替える。この時、前記試験工程で、正回転長と逆回転長が仮設定され、その長さが予測されているので、外側に向かう変位を検出した場合にも直ちに補正することができる。そのため、制御が容易になるとともに、従来例のようなタイムラグの発生を防止することができる。
【００３５】
このようにして、正回転区間ａ、逆回転区間ｂの上昇を断続的に行いながら、改良長Ｌ１全部にわたってセメントスラリーなどの固化材Ｃを噴射し、長さＬ１の改良体を形成する。
【００３６】
この発明の第２実施形態について説明する。正・逆回転比＝（正・逆合計回転長／改良長）×１００％のパラメータに基いて、ロッドの正逆回転をコントロールする。  即ち、試験工程で得られた改良長と正回転長との関係からパラメータ（正回転比）を求め、このパラメータに基き正回転と逆回転を制御するものである。
【００３７】
排土率は、改良長に占める正回転区間の総和(正回転長)と改良長との比率に密接な関係を有しているので、正回転比＝（正・逆合計回転長／改良長）×１００（％）、が成立する。原則として、本施工中(削孔、引上げ)に正回転比と地盤変位を管理し、ある時点の正回転比が排土率１００％にあたる正回転比を超過している場合には、逆回転が不足しているとの予測の基に変位兆候が現れたら、以降は排土率１００％に相当する逆回転比になるまで、基本的に正回転を行う。
【００３８】
現場によっては、主働側と受働側の土圧バランスを欠いているケースもあり、攪拌翼の正回転から逆回転に切り替える位置を試験施工により特定し、例えば、改良長の下端一定区間は正回転、残りの改良長区間は逆回転する例もある。この場合でも本工程で予期しない変位が発生しても、正回転区間の位置をずらすことによって、正・逆回転比を一定に保ち、変位を制御する施工管理が可能である
【００３９】
以上、第１実施形態及び第２実施形態で説明したとおり、試験施工において改良長Ｌ１における正回転区間ａと逆回転区間ｂを求め、各正回転区間ａの総和である正回転長４ａ、又は、逆回転区間ｂの総和である逆回転長３ｂを求めて、これに基づいて排土率100％に保つように改良長全長における正回転長４ａと逆回転長３ｂを長さのままで仮設定し、本工程で観測施工で前記長さを補正しながら施工しても良いし、又試験施工で正回転長４ａと逆回転長３ｂを基に、排土率100％に保つような（正・逆合計回転長／改良長）×１００（％）という比率のパラメータを仮設定し、本工程では前記比率を観測施工で補正しながら施工してもよい。
【００４０】
以下、正回転比を利用した施工管理方法は、この例に留まらず、変位の発生状況や地盤の性状に応じて種々の形態が考えられる。施工時において、ロッド貫入時には、ロッド＋攪拌翼相当の体積増、又、ロッド引上げ時には、ロッド＋攪拌翼相当の体積減、を考慮して排土率を設定することが必要な場合もある。
【００４１】
逆回転比と排土率の関係グラフは、代表的な土質について標準的な事例はあるが、変位発生には、例えば、改良予定地盤が自立性の大きい土か否かなど、現場特有の要因の影響が大きいため、試験施工によって現場ごとに作成することを基本とする。
【００４２】
この発明の実施形態は、上記に限定されるものではなく、例えば、改良長は、正回転長と逆回転長の和であるので、前記正回転比を用いる代わりに、逆回転比、即ち、（逆回転長／改良長）×１００％、を用いて正逆回転をコントロールすることもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１    注入ロッド
２    スクリューオーガー部
１０  改良予定地盤
【図１】
2014196626.tif 000003
【図２】
2014196626.tif 000004
【図３】
2014196626.tif 000005