(57)【要約】【課題】特に粘土層をはじめとする軟弱地盤に均質で高い圧縮強度の地盤改良コラムを形成する。【解決手段】撹拌翼付オーガー４により地盤３を掘削しながらセメントミルクを混合して一次改良コラム１を形成し、地盤３中で固化した前記一次改良コラム１を撹拌翼付オーガー５により破砕しながらセメントミルクを混合して二次改良コラム２を形成することを特徴とする地盤改良方法で、二次改良コラム２は一次改良コラム１の外周面から残した環状壁11の内側に形成する。【選択図】図３
2015105522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機により地盤を掘削しながらセメントミルクを混合して一次改良コラムを形成し、地盤中で固化した前記一次改良コラムを掘削機により破砕しながらセメントミルクを混合して二次改良コラムを形成することを特徴とする地盤改良方法。
【請求項２】
二次改良コラムは、一次改良コラムの外周面から残した環状壁の内側に形成する請求項１記載の地盤改良方法。
【請求項３】
上層が粘土層、下層が砂質土層である地盤の前記粘土層及び砂質土層を跨いで地盤改良コラムを形成するに際し、
砂質土層に達する深さまで掘削機により掘削しながらセメントミルクを混合して粘土層及び砂質土層を跨ぐ一次改良コラムを形成し、
固化した前記一次改良コラムを掘削機により粘土層の範囲で破砕しながらセメントミルクを混合し、砂質土層に残る一次改良コラムに接続される二次改良コラムを粘土層の範囲に形成する請求項１又は２いずれか記載の地盤改良方法。
【請求項４】
上層が粘土層、下層が砂質土層である地盤の前記粘土層及び砂質土層を跨いで地盤改良コラムを形成するに際し、
粘土層の範囲で掘削機により地盤を掘削しながらセメントミルクを混合して粘土層の範囲で一次改良コラムを形成し、
固化した前記一次改良コラムを掘削機により破砕して砂質土層に達する深さまで掘削しながらセメントミルクを混合し、粘土層の範囲で二次改良コラムを、砂質土層に達する部分で下層改良コラムを形成する請求項１又は２いずれか記載の地盤改良方法。
【請求項５】
上層が砂質土層、下層が粘土層である地盤の前記砂質土層及び粘土層を跨いで地盤改良コラムを形成するに際し、
粘土層に達する深さまで掘削機により掘削し、粘土層の範囲のみセメントミルクを混合して前記粘土層の範囲で一次改良コラムを形成し、
粘土層に達する深さまで掘削機により掘削し、粘土層の範囲で固化した前記一次改良コラムを破砕しながら砂質土層及び粘土層にわたってセメントミルクを混合し、砂質土層の範囲で上層改良コラムを、粘土層に達する範囲で二次改良コラムをそれぞれ形成する請求項１又は２いずれか記載の地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘土層をはじめとする軟弱地盤に好適な地盤改良コラムを形成する地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物を建設する基礎を地盤改良する場合、別途工場で製造されたコンクリート製又は鋼管製の地盤改良コラムを地盤に打ち込む地盤改良方法や、前記地盤を掘削しながらセメントミルクを注入し、掘削土と前記セメントミルクとが混じり合って形成される地盤改良コラムを地盤中に直接形成する地盤改良方法とがある。後者の場合、セメントミルクのほかに、固化して形成される地盤改良コラムの圧縮強度を高める硬化剤や、前記固化に要する時間を短縮させる硬化促進剤が併用される場合もある。
【０００３】
既製の地盤改良コラムを地盤に打ち込む地盤改良方法は、地盤改良コラムを形成する時間を施工に加味しなくてもよいため、施工期間を短くできる利点があるが、掘削土をすべて廃棄物として処分しなければならない。これに対し、地盤中に地盤改良コラムを形成する地盤改良方法は、掘削土を地盤改良コラムの要素として利用することから廃棄物として処分する掘削土の量が少なくて済む。しかし、必要充分な圧縮強度を得るため、地盤中で掘削土とセメントミルクとを均一に混ぜる工夫が必要となる。
【０００４】
特許文献１は、地盤に圧入したケーシング内に粉体又は粒体の地盤改良材を投入した後に前記ケーシングを引き抜いて地盤改良材を柱状に残し、地盤中に残された柱状の地盤改良材より外径の大きな撹拌ロッドを進入させて地盤改良体と周辺土砂とを混合させて地盤改良コラム（杭）を形成する地盤改良方法（杭施工方法）を開示する（特許文献１・［請求項１］）。これにより、予め地盤中に投入された地盤改良材を中心に撹拌ロッドを進入させることから、地盤改良材と周辺土砂とを混合させて、地盤改良コラムを効率よく形成できる（特許文献１・［0005］）。
【０００５】
特許文献２は、地盤を掘削して縦穴を形成する際に発生する掘削土（掘削した現状土）にセメント系固化材を混合して乾式改良土を生成し、前記乾式改良土と水又はセメント含有水とを前記縦穴内で混練してスラリー状の湿式改良土を生成して、前記湿式改良土を固化させて地中に地盤改良コラム（柱状補強体）を形成する地盤改良方法（地盤改良工法）を開示する（特許文献２・［請求項１］）。特許文献２が開示する地盤改良方法は、掘削土とセメント成分とがむらなく撹拌でき、均質かつ高い圧縮強度の地盤改良コラムが形成できる（特許文献２・［0012］）。
【０００６】
特許文献３は、石膏ミルクや石膏及びスラグの混合ミルクと掘削土（土壌）とを混練し、所定時間放置した後、前記掘削土にセメントミルクを再混練する地盤改良方法を開示する（特許文献３・［請求項１］［請求項２］）。石膏ミルクや石膏及びスラグの混合ミルクと掘削土（土壌）とを混練し、放置しておくと、石膏から溶出したカルシウムが掘削土に含まれるアロフェン等の固化阻害物質に吸着されるので、再びセメントミルクを再混練すると、高い圧縮強度の地盤改良コラムが形成できる（特許文献３・［0015］［0016］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平09-111757号公報
【特許文献２】特開平11-247175号公報
【特許文献３】特開2005-281407号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１が開示する地盤改良方法は、中空のケーシングを利用して予め粉体又は流体の地盤改良材を地盤中に配置し、前記地盤改良材と周辺土砂とを混合させることで、掘削土に対して地盤改良材を均一に混合しようとしている。しかし、地盤が粘土層をはじめとする軟弱地盤の場合、そもそも周辺土砂が均等に撹拌し難く、地盤改良材を均質に分布させることができずに、結果として必要充分な圧縮強度を有する地盤改良コラムを形成することが難しいと考えられる。これから、特許文献１が開示する地盤改良方法は、粘土層をはじめとする軟弱地盤に不適である。
【０００９】
特許文献２が開示する地盤改良方法は、粉体のセメント系固化材を掘削土に混合して乾式改良土を生成し、次いで水又はセメント含有水を前記乾式改良土に混合して地盤改良コラムを形成する。乾式改良土に水又はセメント含有水を加える手順は、従来の乾式工法におけるセメント粉末の撹拌むらや改良土の転圧むらを解消する対策であった（特許文献２・［0004］）。しかし、粘土層をはじめとする軟弱地盤は、掘削土そのものが撹拌しにくいため、セメント系固化材又はセメントミルクを問わず、混合しにくい。これから、特許文献２が開示する地盤改良方法は、粘土層をはじめとする軟弱地盤に好適ではない。
【００１０】
特許文献３が開示する地盤改良方法は、石膏ミルクに含まれるカルシウムを利用して固化阻害物質の影響を排除することにより、セメントミルクによる固化した地盤改良コラムの圧縮強度を高くする点で優れている。しかし、特許文献３が開示する地盤改良方法は、地盤に固化阻害物質（例えばアロフェン、水和ハロサイト、モンモリロナイト等、特許文献３・［0034］）が含まれる場合に有効であるが、こうした固化阻害物質が含まれない地盤には効力を発揮しないから、粘土層をはじめとする軟弱地盤に好適ではない。
【００１１】
このように、従来の地盤改良方法は、粘土層をはじめとする軟弱地盤に均質で高い圧縮強度の地盤改良コラムを形成することが難しかった。粘土層をはじめとする軟弱地盤に均質で高い圧縮強度の地盤改良コラムを形成できれば、そのほかの地盤に対しても、均質で高い圧縮強度の地盤改良コラムを形成できると考えられる。そこで、特に粘土層をはじめとする軟弱地盤に均質で高い圧縮強度の地盤改良コラムを形成することを目的として、新たな地盤改良方法を開発するべく、検討した。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
検討の結果開発したものが、掘削機により地盤を掘削しながらセメントミルクを混合して一次改良コラムを形成し、地盤中で固化した前記一次改良コラムを掘削機により破砕しながらセメントミルクを混合して二次改良コラムを形成することを特徴とする地盤改良方法である。本発明の地盤改良方法は、地盤を掘削して得られる掘削土にセメントミルクを混合して一度固化し、破砕することにより前記掘削土を擬似的に砂質土にする。ここで、擬似的な砂質土とは、セメントミルクの固化により含水比が低下し、破砕により粒状にばらけた一次改良コラムの破砕物を指す。これにより、地盤が粘土層をはじめとする軟弱地盤でも、一次改良コラムを破砕して得られる前記擬似的な砂質土にセメントミルクが均等に行き渡り、均質で高い圧縮強度の二次改良コラムを形成できる。
【００１３】
一次改良コラムは、掘削土にセメントミルクを混合させて形成される地盤改良コラムである。掘削機は、地盤を掘削する機械で、オーガー（撹拌翼付オーガーほか）を例示できる。一次改良コラムを破砕するため、専用の破砕機と掘削機とを併用してもよいが、掘削機に破砕能力（例えば先端のドリル等）を付加することが好ましい。セメントミルクは、前記掘削機と別に注入機により掘削土に注入し、掘削機により掘削土と共に撹拌及び混合する。好ましくは、掘削機にセメントミルクを注入できる機能を付加し、前記掘削機により地盤を掘削しながらセメントミルクを掘削土に注入、撹拌及び混合させる。撹拌翼付オーガーを用いた場合、一次改良コラムは、円柱状に形成される。
【００１４】
二次改良コラムは、一次改良コラムを破砕して得られる擬似的な砂質土にセメントミルクを混合させて形成される地盤改良コラムである。掘削機は、一次改良コラムを破砕しながら掘削する機械で、専用装置のほか、オーガー（撹拌翼付オーガーほか）を利用してもよい。セメントミルクは、前記掘削機と別に注入機により一次改良コラムを破砕して得られる擬似的な砂質土に注入し、掘削機により前記砂質土と共に撹拌及び混合する。好ましくは、掘削機にセメントミルクを注入できる機能を付加し、前記掘削機により一次改良コラムを破砕しながらセメントミルクを前記砂質土に注入、撹拌及び混合させる。撹拌翼付オーガーを用いた場合、二次改良コラムは、円柱状に形成される。
【００１５】
二次改良コラムは、一次改良コラムを粉砕して得られる擬似的な砂質土にセメントミルクを混合、固化して形成されることから、従来の地盤改良コラム同様、硬化促進剤（凝結促進剤）を混合して形成してもよい。硬化促進剤を用いると、二次改良コラムを固化するために必要な時間が短縮される。本発明の地盤改良方法は、同一地点で地盤改良コラムを２回形成する格好になるから、一次改良コラムの形成に必要な時間だけ、施工期間が長くなる。二次改良コラムの形成に際して硬化促進剤を混合することは、二次改良コラムの形成に必要な時間を短縮し、ひいては施工期間全体を短縮することに繋がる。
【００１６】
二次改良コラムは、一次改良コラムの外周面から残した環状壁の内側に形成すれば、前記一次改良コラムの環状壁が、周辺地盤から環状壁内への土砂又は水の侵入を抑制又は防止し、新たに投入されるセメントミルクが一次改良コラムを破砕して得られる擬似的な砂質土のみに混合される。掘削機及び掘削機が共に撹拌翼付オーガーである場合、円柱状に形成される一次改良コラム及び二次改良コラムは、一次改良コラムの外径が二次改良コラムより大きい関係とし、それぞれ同心に形成すれば、周方向に同厚の環状壁が容易に形成される。
【００１７】
本発明の地盤改良方法は、一次改良コラム及び二次改良コラムの長さが相違すると、深さ方向に圧縮強度の向上の程度を異ならせることができる。一般に、砂質土層にセメントミルクを混合させて形成される地盤改良コラムは、粘土層にセメントミルクを混合させて形成される地盤改良コラムより圧縮強度が高くなる。そこで、粘土層に対して本願発明を適用して二次改良コラムを形成し、砂質土層にセメントミルクを一度だけ混合して形成される一次改良コラム（二次改良コラムが形成されずの残る一次改良コラム）や従来の地盤改良コラム（二次改良コラム成形時、上層又は下層に形成される従来の地盤改良コラム）との圧縮強度の差を低減又はなくすことができる。
【００１８】
例えば、上層が粘土層、下層が砂質土層である地盤の前記粘土層及び砂質土層を跨いで地盤改良コラムを形成するに際し、砂質土層に達する深さまで掘削機により掘削しながらセメントミルクを混合して粘土層及び砂質土層を跨ぐ一次改良コラムを形成し、固化した前記一次改良コラムを掘削機により粘土層の範囲で破砕しながらセメントミルクを混合し、砂質土層に残る一次改良コラムに接続される二次改良コラムを粘土層の範囲に形成すると、一次改良コラムを破砕して上層の粘土層に形成される高い圧縮強度の二次改良コラムと、セメントミルクが一度だけ投入されて下層の砂質土層に形成されて残る一次改良コラムとが連続した一体の地盤改良コラムが形成される。
【００１９】
また、上層が粘土層、下層が砂質土層である地盤の前記粘土層及び砂質土層を跨いで地盤改良コラムを形成するに際し、粘土層の範囲で掘削機により地盤を掘削しながらセメントミルクを混合して粘土層の範囲で一次改良コラムを形成し、固化した前記一次改良コラムを掘削機により破砕して砂質土層に達する深さまで掘削しながらセメントミルクを混合し、粘土層の範囲で二次改良コラムを、砂質土層に達する部分で下層改良コラムを形成すると、一次改良コラムを破砕して上層の粘土層に形成される高い圧縮強度の二次改良コラムと、セメントミルクが一度だけ投入されて下層の砂質土層にのみ形成される下層改良コラムとが連続した一体の地盤改良コラムが形成される。
【００２０】
更に、上層が砂質土層、下層が粘土層である地盤の前記砂質土層及び粘土層を跨いで地盤改良コラムを形成するに際し、粘土層に達する深さまで掘削機により掘削し、粘土層の範囲のみセメントミルクを混合して前記粘土層の範囲で一次改良コラムを形成し、粘土層に達する深さまで掘削機により掘削し、粘土層の範囲で固化した前記一次改良コラムを破砕しながら砂質土層及び粘土層にわたってセメントミルクを混合し、砂質土層の範囲で上層改良コラムを、粘土層に達する範囲で二次改良コラムをそれぞれ形成すると、空堀した上層の砂質土層に形成される上層改良コラムと、セメントミルクが二回投入されて粘土層に形成される二次改良コラムとが連続した一体の地盤改良コラムが形成される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の地盤改良方法は、特に粘土層をはじめとする軟弱地盤に均質で高い圧縮強度の地盤改良コラム（二次改良コラム）を形成する。これは、これまで地盤改良が難しかった軟弱地盤での地盤改良を容易にするばかりでなく、従来と同じ圧縮強度をより細い径の地盤改良コラムで実現できる効果をもたらす。これにより、細い径の地盤改良コラムを形成するために必要な装置も小型化が可能となり、狭隘地や袋地に前記小型の装置を進出させ、地盤改良ができるようになる。
【００２２】
二次改良コラムは、一次改良コラムの外周面から残した環状壁の内側に形成すれば、環状壁が周辺地盤から土砂又は水が侵入してくることを抑制又は防止し、一次改良コラムを破砕して得られる擬似的な砂質土とセメントミルクとのみが混合され、均質でより高い圧縮強度にできる。一次改良コラムの環状壁は、外径の異なる撹拌翼付オーガーにより形成される円柱状で外径の異なる一次改良コラム及び二次改良コラムを同心とすれば、半径方向一定厚で容易に形成される。このように、外径の異なる撹拌翼付オーガーを用意するだけで、環状壁を形成し、均質でより高い圧縮強度の二次改良コラムを容易に形成できる効果を享受できる。
【００２３】
本発明の地盤改良方法は、上層の粘土層、下層の砂質土層を跨いで、又は上層の砂質土層、下層の粘土層を跨いで地盤改良コラムを形成するに際し、上層及び下層の圧縮強度の差を小さくした地盤改良コラムを形成できる利点がある。従来同種の地盤改良方法は、粘土層に合わせれば砂質土層に形成される部分の圧縮強度が高くなり過ぎて、材料コストも嵩む問題があったが、本発明は材料コストを抑制しながら圧縮強度の差を小さくできる。こうして、本発明は粘土層をはじめとする単なる軟弱地盤だけでなく、上層及び下層が粘土層及び砂質土層に分かれた地盤にも好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】粘土層に一次改良コラムを成形する掘削作業を表す地盤の断面図である。
【図２】粘土層に成形された一次改良コラムを表す地盤の断面図である。
【図３】粘土層に二次改良コラムを成形する掘削作業を表す地盤の断面図である。
【図４】粘土層に成形された二次改良コラムを表す地盤の断面図である。
【図５】上層の粘土層、下層の砂質土層を跨いで一次改良コラムを成形する掘削作業を表す地盤の断面図である。
【図６】上層の粘土層、下層の砂質土層を跨いで成形された一次改良コラムを表す地盤の断面図である。
【図７】上層の粘土層の範囲で二次改良コラムを成形する掘削作業を表す地盤の断面図である。
【図８】上層の粘土層の範囲で成形された二次改良コラムと下層の砂質土層に残る下層改良コラムとを表す地盤の断面図である。
【図９】上層の粘土層の範囲で上層改良コラムを成形する掘削作業を表す地盤の断面図である。
【図１０】上層の粘土層の範囲で成形された上層改良コラムを表す地盤の断面図である。
【図１１】上層の粘土層の範囲で二次改良コラムを、下層の砂質土層に下層改良コラムを成形する掘削作業を表す地盤の断面図である。
【図１２】上層の粘土層の範囲で成形された二次改良コラムと下層の砂質土層に形成された下層改良コラムとを表す地盤の断面図である。
【図１３】上層の砂質土層を越えて、下層の粘土層に一次改良コラムを成形する掘削作業を表す地盤の断面図である。
【図１４】上層の砂質土層を越えて、下層が粘土層に成形された一次改良コラムを地盤の表す断面図である。
【図１５】上層の砂質土層の範囲で上層改良コラムを形成し、下層の粘土層に二次改良コラムを成形する掘削作業を表す地盤の断面図である。
【図１６】上層の砂質土層の範囲で形成された上層改良コラムと、下層の粘土層の範囲で成形された二次改良コラムとを表す地盤の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本発明の地盤改良方法は、地盤３に対して従来同様に撹拌翼付オーガー４,５を用いて掘削し、セメントミルクを混合して地盤改良コラム（一次改良コラム１、二次改良コラム２）を形成する点が類似しており、同じ場所で時間をあまり空けずに二回地盤改良するようにも見える。特徴は、先に形成された一次改良コラム１を破砕して得られる擬似的な砂質土を利用して二次改良コラム２を形成する点にある。これにより、特に地盤改良が難しい粘土層31でも、従来より圧縮強度の高い次改良コラム２を得ることができる。
【００２６】
一次改良は、図１及び図２に見られるように、従来同様、撹拌翼付オーガー（掘削機）４を用いて粘土層31である地盤３を掘削しながらセメントミルクを混合し、一次改良コラム１を形成する。セメントミルクは、撹拌翼付オーガー４が備える供給機構（図示略）を通じて地盤３中に注入されるが、別途供給装置から供給してもよい。また、例えば撹拌翼付オーガー４が備えるトルク計（図示略）により、回転に際して掛かる負荷から地盤３の状態（粘土層と砂質土層との違いやそれぞれの含水比等）を把握して、深さ毎に注入されるセメントミルクの量を加減してもよい。
【００２７】
二次改良は、図３及び図４に見られるように、先に形成した一次改良コラム１を、撹拌翼付オーガー（掘削機）５により破砕しながら、前記破砕による得られる擬似的な砂質土にセメントミルクを混合し、二次改良コラム２を形成する。二次改良は、一次改良コラム１を破砕して得られる擬似的な砂質土を対象にセメントミルクを混合する必要から、前記擬似的な砂質土が得られる程度に一次改良コラム１が固化した後、すなわち一次改良後２時間以上経過後に開始する。一次改良からの経過時間は、撹拌翼付オーガー５による破砕が可能であれば一次改良コラム１がいくら硬化しても構わないので上限がないが、あまり長い経過時間は施工期間そのものを長期化するため、一次改良後２時間〜48時間程度で開始する。
【００２８】
二次改良においても、上述同様、例えば撹拌翼付オーガー５が備えるトルク計（図示略）により、回転に際して掛かる負荷から一次改良コラム１を破砕して得られる擬似的な砂質土の状態（粒径や含水比等）を把握して、深さ毎に注入されるセメントミルクの量を加減してもよい。一次改良コラムは、粘土層31を一様に擬似的な砂質土に変化させるが、もともとの地盤３の性状や固化の程度によって前記擬似的な砂質土も深さによって異なる。これから、注入されるセメントミルクを深さによって加減することは、より高い圧縮強度の二次改良コラムを形成するために望ましい。更に、二次改良コラム２の形成を促進するため、セメントミルクに硬化促進剤を混合しておいてもよい。
【００２９】
また、本例は、一次改良に用いる撹拌翼付オーガー４の外径を二次改良に用いる撹拌翼付オーガー５より大きくし、円柱状に形成される一次改良コラム１の外径を、前記一次改良コラム１と同心で円柱状に形成される二次改良コラム２の外径より大きくしている。これにより、二次改良に際して破砕される一次改良コラム１は、中心軸から撹拌翼付オーガー５の範囲に留まり、外周面に沿って残る部分が円筒状の環状壁11となる（図３及び図４参照）。環状壁11は、周辺からの水の侵入を防ぎ、一次改良コラム１を破砕して得られる擬似的な砂質土にのみセメントミルクを混合させる。
【００３０】
二次改良コラム２の形成に際して水の侵入の心配がなければ、撹拌翼付オーガー４及び撹拌翼付オーガー５の外径を等しくしたり、撹拌翼付オーガー５の外径を撹拌翼付オーガー４より大きくしたりして、環状壁11を残さないようにしてもよい。撹拌翼付オーガー５の外径を撹拌翼付オーガー４より大きくした場合、二次改良コラム２は、一次改良コラム１を破砕して得られる擬似的な砂質土に加え、周囲の粘土層31も合わせてセメントミルクを混合して形成される。
【００３１】
本発明の地盤改良方法は、一次改良及び二次改良の深さを異ならせることにより、深さ方向で圧縮強度の向上の程度が異なる地盤改良コラムを形成できる。これにより、例えば粘土層31及び砂質土層32が上下に積層し、前記粘土層31及び砂質土層32を跨いで地盤改良コラムを形成する場合、相対的に圧縮強度を低くなりやすい粘土層31に形成される地盤改良コラムの部分の圧縮強度を高くし、全体として従来より圧縮強度の高い地盤改良コラム（地盤改良コラムは、圧縮強度が最も低いところで評価される）の形成を可能にする。これは、従来地盤改良が難しかった地盤３に必要充分な圧縮強度を有する地盤改良コラムが形成できる本発明の効果である。
【００３２】
上層が粘土層31、下層が砂質土層32である地盤３の前記粘土層31及び砂質土層32を跨いで地盤改良コラムを形成する場合、図５に見られるように、まず砂質土層32に達する深さまで撹拌翼付オーガー４により掘削しながらセメントミルクを混合し、図６に見られるように、粘土層31及び砂質土層32を跨ぐ一次改良コラム１を形成する。ここで、撹拌翼付オーガー４が備えたトルク計の値からセメントミルクの量を深さに応じて加減し、一次改良コラム１の固化に要する時間や固化の程度が深さ方向にばらつくことを抑制又は防止できる。こうして、一次改良コラム１は、粘土層31及び砂質土層32それぞれの範囲で圧縮強度が異なる上層改良コラム13及び下層改良コラム12が上下に繋がった形で形成される（図６中ハッチングを変えて表現）。
【００３３】
一次改良コラム１が固化した後、図７に見られるように、撹拌翼付オーガー５により粘土層31の範囲にある一次改良コラム１＝上層改良コラム13を破砕しながらセメントミルクを混合し、図８に見られるように、砂質土層32に残る一次改良コラム１＝下層改良コラム12に接続される二次改良コラム２を粘土層31の範囲に形成する。粘土層31及び砂質土層32の境界は、先行する試掘により予め知ることができるため、二次改良は、試掘により把握した前記境界の深さまで撹拌翼付オーガー５を進め、セメントミルクの注入を粘土層31の範囲に限ることができる。
【００３４】
撹拌翼付オーガー５の外径は、撹拌翼付オーガー４の外径より小さいため、粘土層31の範囲で形成される二次改良コラム２は、一次改良コラム１の残余である環状壁11に囲まれている。環状壁11は、既述したように、二次改良コラム２の成形に際する水の侵入を抑制又は防止する。これから、二次改良コラム２の成形に際して水の侵入がなければ、撹拌翼付オーガー４及び撹拌翼付オーガー５の外径を等しくしたり、撹拌翼付オーガー５の外径を撹拌翼付オーガー４より大きくしたりして、環状壁11を残さないようにしてもよい。撹拌翼付オーガー５の外径を撹拌翼付オーガー４より大きくした場合、二次改良コラム２は、一次改良コラム１を破砕して得られる擬似的な砂質土に加え、周囲の粘土層31も合わせてセメントミルクを混合して形成される。
【００３５】
また、上層が粘土層31、下層が砂質土層32である地盤３の前記粘土層31及び砂質土層32を跨いで地盤改良コラムを形成する場合、次のように施工することもできる。まず、図９に見られるように、粘土層31の範囲で撹拌翼付オーガー４により掘削しながらセメントミルクを混合し、図10に見られるように、粘土層31の範囲のみの一次改良コラム１＝上層改良コラム13を形成する。粘土層31及び砂質土層32の境界は、先行する試掘により予め知ることができるため、上層改良コラム13は、試掘により把握した前記境界の深さまで撹拌翼付オーガー４を進め、セメントミルクの注入を粘土層31の範囲に限ることができる。
【００３６】
上層改良コラム13（一次改良コラム１）が固化した後、図11に見られるように、撹拌翼付オーガー５により粘土層31の範囲にある前記上層改良コラム13を破砕しながらセメントミルクを混合して二次改良コラム２を成形し、また撹拌翼付オーガー５を進めて砂質土層32も掘削してセメントミルクを混合することにより前記二次改良コラム２に続く下層改良コラム12を砂質土層32の範囲で形成する。ここで、撹拌翼付オーガー５が備えたトルク計の値からセメントミルクの量を深さに応じて加減し、二次改良コラム２や下層改良コラム12の深さ方向における圧縮強度のバラツキを抑制又は防止できる。
【００３７】
二次改良コラム２及び下層改良コラム12（図12中ハッチングを変えて表現）が繋がった形で形成される地盤改良コラムは、粘土層31の範囲で、圧縮強度を向上させる二次改良コラム２を形成していることにより、下層の砂質土層32に一度だけセメントミルクを混合して形成される下層改良コラム12と、前記二次改良コラム２との圧縮強度の差を小さくしている。そして、地盤改良コラムは、相対的に圧縮強度の低い粘土層31に形成される二次改良コラム２の圧縮強度で評価されるが、前記二次改良コラム２の圧縮強度は本発明により向上しているため、従来に比べて圧縮強度の高い地盤改良コラムを形成できることになる。
【００３８】
二次改良コラム２が環状壁11に囲まれる点は、上記例示（図５〜図８参照）と同様であるが、本例の下層改良コラム12が前記環状壁11より外径が小さくなる点が相違している。これは、前記下層改良コラム12が、あくまで外径の小さな撹拌翼付オーガー５によって形成されるためである。これから、二次改良コラム２の成形に際して水の侵入を防ぐ環状壁11が必要なければ、撹拌翼付オーガー４及び撹拌翼付オーガー５の外径を等しくしたり、撹拌翼付オーガー５の外径を撹拌翼付オーガー４より大きくしたりして、環状壁11を作ることなく、また二次改良コラム２と下層改良コラム12とを同径にしたり、二次改良コラム２の外径を下層改良コラム12より小さくしてもよい。
【００３９】
上述までの例示とは逆に、上層が砂質土層32、下層が粘土層31である地盤３の前記砂質土層32及び粘土層31を跨いで地盤改良コラムを形成する場合、図13に見られるように、まず粘土層31に達する深さまで撹拌翼付オーガー４により掘削しつつ、下層の粘土層31の範囲のみセメントミルクを混合し、図14に見られるように、粘土層31にのみ下層改良コラム12（一次改良コラム１）を形成する。上層の砂質土層31は、撹拌翼付オーガー４に解されただけである。砂質土層32及び粘土層31の境界は、先行する試掘により予め知ることができるため、一次改良では、試掘により把握した前記境界の深さ以深まで撹拌翼付オーガー４を進め、セメントミルクの注入を粘土層31の範囲に限ることができる。
【００４０】
下層改良コラム12が固化した後、図15に見られるように、撹拌翼付オーガー５で砂質土層32を掘削しながらセメントミルクを混合して上層改良コラム13を形成し、更に前記撹拌翼付オーガー５を進めて粘土層31にある上層改良コラム13を破砕しながらセメントミルクを混合して二次改良コラム２を形成する。こうして、砂質土層32及び粘土層31それぞれの範囲で圧縮強度が異なる上層改良コラム13及び下層改良コラム12（図16中ハッチングを変えて表現）が上下に繋がった地盤改良コラムが形成される。
【００４１】
撹拌翼付オーガー５の外径は、撹拌翼付オーガー４の外径より小さいため、粘土層31の範囲で形成される二次改良コラム２は、下層改良コラム12の残余である環状壁11に囲まれている。図16中、上層改良コラム13を囲む環状部分は、一次改良に際して解された上層の砂質土層32の部分の残余で、環状壁11ではない。このため、上層改良コラム13は、環状壁11より外径が小さく、前記環状壁11に囲まれる下層の二次改良コラム２と同径である。
【００４２】
環状壁11は、既述したように、二次改良コラム２の成形に際する水の侵入を抑制又は防止する。これから、二次改良コラム２の成形に際して水の侵入がなければ、撹拌翼付オーガー４及び撹拌翼付オーガー５の外径を等しくしたり、撹拌翼付オーガー５の外径を撹拌翼付オーガー４より大きくしたりして、環状壁11を残さないようにしてもよい。撹拌翼付オーガー５の外径を撹拌翼付オーガー４より大きくした場合、二次改良コラム２は、下層改良コラム12を破砕して得られる擬似的な砂質土に加え、周囲の粘土層31も合わせてセメントミルクを混合して形成される。
【００４３】
このほか、図示を省略するが、粘土層31及び砂質土32が多層に積層された地盤３では、撹拌翼付オーガー４,５が備えるトルク計で粘土層31及び砂質土32の境界を予め知ることにより、上述までの各手順を組み合わせて、砂質土層32に形成される上層改良コラム12又は下層改良コラム13のいずれか又は双方と、粘土層31に形成される二次改良コラム２が交互に繋がった地盤改良コラムを形成できる。このように、本発明の地盤改良方法は、単にセメントミルクを混合するだけでは十分に圧縮強度を向上できない粘土層でも前記圧縮強度を向上させることができ、結果として粘土層31及び砂質土32が多層に積層された地盤３で従来より高い圧縮強度の地盤改良コラムを成形できる効果がある。
【実施例】
【００４４】
本発明の有効性を確認するため、複数の供試体を作成して、圧縮強度を測定した。比較例１は含水比48.3％の粘土200cm3にセメントミルク300kg/m3を混合し、比較例２は含水比48.3％の粘土200cm3にセメントミルク400kg/m3を混合し、比較例３は含水比40.1％の砂質土200cm3にセメントミルク300kg/m3を混合し、そして比較例４は含水比40.1％の砂質土200cm3にセメントミルク400kg/m3を混合して固化させた円柱状の供試体である。
【００４５】
実施例１〜実施例６は、一次改良でセメントミルク100kg/m3を混合して２時間（実施例１及び実施例３）、24時間（実施例２及び実施例４）、48時間（実施例３及び実施例６）経過させて固化させた後、一旦ハンマー等で破砕し、二次改良としてセメントミルク300kg/m3を混合して固化させた円柱状の供試体で、実施例１〜実施例３は含水比48.3％の粘土200cm3に対し、実施例４〜実施例６は含水比40.1％の砂質土200cm3に対して本発明を適用している。
【００４６】
比較例１〜比較例４及び実施例１〜実施例６は、セメントミルクを混合した後（比較例１〜比較例４）又は二次改良のセメントミルクを混合した後（実施例１〜実施例６）168時間（7日）後の圧縮強度を測定した。圧縮強度は、各供試体の円柱底面を接地し、円柱上面から鉛直方向に荷重を掛けて、破損する時の圧力として測定した。測定結果を表１（含水比48.3％の粘土の例、比較例１及び比較例２と実施例１〜実施例３）及び表２（含水比40.1％の砂質土の例、比較例３及び比較例４と実施例４〜実施例６）を示す。圧縮強度は、200cm3の供試体を１m3に換算した場合の数値である。
【００４７】
【表１】
2015105522.tif 000003
【００４８】
【表２】
2015105522.tif 000004
【００４９】
本発明による供試体の圧縮強度は、粘土及び砂質土いずれも向上が見られるが、砂質土を用いた供試体の方の向上が著しい。しかし、粘土の場合、圧縮強度の向上を目的としてセメントミルクを多く投入すると、かえって圧縮強度が低下してしまう（比較例２参照）のに対し、本発明を適用した場合、一次改良の固化の程度を問わず、いずれも圧縮強度が向上している。これから、本発明は、粘土又は砂質土を問わず適用でき、特に粘土に適用した場合、混合するセメントミルクの総量（特に二次改良のセメントミルクの量）を増やせばそれだけ圧縮強度を向上させることができることが分かる。
【００５０】
また、実施例１〜実施例３や実施例４〜実施例６を比較した場合、一次改良から二次改良までの経過時間が長いほど、一次改良コラムの固化が進行し、二次改良コラムの圧縮強度が向上する傾向が見て取れるが、前記経過時間が２時間程度でも十分な圧縮強度の向上が確認できた。これから、施工期間に余裕があれば、一次改良から二次改良までの経過時間を24時間（１日）〜48時間（２日）程度取る方が好ましいが、従来の施工期間に２時間ほどの上乗せすれば、本発明を施工できることが分かる。
【符号の説明】
【００５１】
１  一次改良コラム
11  環状壁
12  下層改良コラム
13  上層改良コラム
２  二次改良コラム
３  地盤
31  粘土層
32  砂質土層
４  大径の撹拌翼付オーガー（掘削機）
５  小径の撹拌翼付オーガー（掘削機）
【図１】
2015105522.tif 000005
【図２】
2015105522.tif 000006
【図３】
2015105522.tif 000007
【図４】
2015105522.tif 000008
【図５】
2015105522.tif 000009
【図６】
2015105522.tif 000010
【図７】
2015105522.tif 000011
【図８】
2015105522.tif 000012
【図９】
2015105522.tif 000013
【図１０】
2015105522.tif 000014
【図１１】
2015105522.tif 000015
【図１２】
2015105522.tif 000016
【図１３】
2015105522.tif 000017
【図１４】
2015105522.tif 000018
【図１５】
2015105522.tif 000019
【図１６】
2015105522.tif 000020