(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染された液状化地盤層と汚染されていない非液状化地盤層とが存在している複合地盤を地盤改良する際、
汚染された液状化地盤層において、砂系の透水性材料を施工機械のホッパーよりケーシングパイプ内に投入してケーシングパイプの先端から地盤中に排出し、排出しながらケーシングパイプを引抜き、それから打ち戻し、これを繰り返すことにより、拡径して締め固まった改良砂杭を造成すると共に、
この改良砂杭を造成した液状化地盤層の上方において、改良砂杭を造成するときに砂系の透水性材料を投入して排出するようになる施工機械のホッパー及びケーシングパイプを用いて、この砂系の透水性材料の経路と同一の経路となるように、セメント系の固結材料を施工機械のホッパーよりケーシングパイプ内に投入してケーシングパイプの先端から地盤中に排出し、排出しながらケーシングパイプを引抜き、所定の高さだけ固結杭を造成して、この固結杭にて液状化地盤層に造成した改良砂杭の上側を塞ぐことにより、汚染された液状化地盤層に含まれる汚染物質を液状化地盤層に封じ込めるようにしたことを特徴とする複合地盤の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染された液状化地盤層と汚染されていない非液状化地盤層とがそれぞれ存在している複合地盤の地盤改良工法に関し、特に、汚染された液状化地盤層に含まれる汚染物質が容易に地表に漏れ出さないようにした複合地盤の地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地表の下に汚染されていない非液状化地盤層が、その下に汚染された液状化地盤層がそれぞれ存在し、要するに、汚染された液状化地盤層と汚染されていない非液状化地盤層とがそれぞれ存在している複合地盤を地盤改良する際、一般的に知られている締固め工法を用いて行われていた。この締固め工法としては、たとえば、上部に取り付けた回転装置と昇降装置によってケーシングパイプを地盤に貫入し、ケーシングパイプ内に砂系の透水性材料を投入して、ケーシングパイプの先端から砂系の透水性材料を排出しながらケーシングパイプを引抜き、さらに打ち戻すことによって、地盤中に砂系の透水性材料を拡径しながら締め固めるようにして、これを上方に向かって繰り返し行うことで、ここに拡径して締め固まった改良砂杭を造成して地盤を締固めるようになるＳＡＶＥコンポーザー工法があり、また、回転装置を振動装置に替えたサンドコンパクションパイル工法もある。
【０００３】
このような締固め工法による地盤改良では、地盤に透水性材料にて造成する改良砂杭が汚染された液状化地盤層から汚染されていない非液状化地盤層を介して地表まで達しているため、汚染された液状化地盤層に含まれる汚染物質がこの改良砂杭を通って地表に漏れ出すおそれがあった。
【０００４】
そこで、従来、地盤強化併用汚染地盤の浄化方法が知られていた。この地盤強化併用汚染地盤の浄化方法としては、特許第３７１４８５５号公報に開示されているように、地盤改良のための締固め工法による改良砂杭を所定の深度まで多数造成し、そして、地下水を汲み上げるための揚水井を設けると共に、圧縮空気を注入するための空気注入管を汚染された液状化地盤層の下側まで達するように設ける。次に、揚水井により地下水を汲み上げて地下水位を汚染された液状化地盤層より下側まで低下させてから、空気注入管より圧縮空気を注入して、この注入された圧縮空気が汚染された液状化地盤層を通ることにより、液状化地盤層に含まれる汚染物質を圧縮空気とともに改良砂杭を通して地上に排出し、地上にて汚染物質を回収するもので、このように液状化地盤層の地盤改良を行うと共に、汚染物質の回収も行うようにしたものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７１４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の地盤強化併用汚染地盤の浄化方法を行う場合、締固め工法による改良砂杭の造成以外にも、揚水井による地下水の汲み上げ及び空気注入管による圧縮空気の注入といった作業が必要になり、これらの作業に時間がかかって工期が長くなってしまうと共に、工費も高くなってしまうといったことがあった。
【０００７】
一方で、汚染された液状化地盤層と汚染されていない非液状化地盤層とが存在している複合地盤において、液状化地盤層に含まれる汚染物質の地表への影響が極めて低い場合や汚染物質が自然に減少して無くなる場合などにあっては、液状化地盤層に含まれる汚染物質を前記のような浄化方法で除去する代わりに、汚染物質を液状化地盤層に封じ込めておくという処理方法もあったが、従来の締固め工法による地盤改良では、前述したように汚染物質が改良砂杭を通って地表に漏れ出すといったことが起こって汚染物質を液状化地盤層に封じ込めるのが困難であるといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、汚染された液状化地盤層と汚染されていない非液状化地盤層とがそれぞれ存在している複合地盤を地盤改良する際、汚染された液状化地盤層に含まれる汚染物質をこの液状化地盤層に封じ込めておくことで、汚染物質が地表に漏れ出すのを無くすようにした複合地盤の地盤改良工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】
【０００９】
本発明は、汚染された液状化地盤層と汚染されていない非液状化地盤層とが存在している複合地盤を地盤改良する際、汚染された液状化地盤層において、砂系の透水性材料を施工機械のホッパーよりケーシングパイプ内に投入してケーシングパイプの先端から地盤中に排出し、排出しながらケーシングパイプを引抜き、それから打ち戻し、これを繰り返すことにより、拡径して締め固まった改良砂杭を造成すると共に、この改良砂杭を造成した液状化地盤層の上方において、改良砂杭を造成するときに砂系の透水性材料を投入して排出するようになる施工機械のホッパー及びケーシングパイプを用いて、この砂系の透水性材料の経路と同一の経路となるように、セメント系の固結材料を施工機械のホッパーよりケーシングパイプ内に投入してケーシングパイプの先端から地盤中に排出し、排出しながらケーシングパイプを引抜き、所定の高さだけ固結杭を造成して、この固結杭にて液状化地盤層に造成した改良砂杭の上側を塞ぐことにより、汚染された液状化地盤層に含まれる汚染物質を液状化地盤層に封じ込めるようにした複合地盤の地盤改良工法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、汚染された液状化地盤層に造成した改良砂杭の上側を、セメント系の固結材料にて造成した固結杭によって塞ぐことにより、汚染された液状化地盤層に含まれる汚染物質をこの液状化地盤層に封じ込めておくことができ、汚染物質が地表に漏れ出すのを無くすことができる。
【００１２】
しかも、従来のような地盤強化併用汚染地盤の浄化方法を行うことなく、汚染された液状化地盤層に拡径して締め固まった改良砂杭を造成することにより、液状化地盤層を安定した地盤へと改良することができ、同一の施工機械にて行うようにしたので、地盤改良工事における工費を安価にすると共に、その工期の短縮も図る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の複合地盤の地盤改良工法の説明図である。
【図２】本発明の複合地盤の地盤改良工法の工程図である。
【図３】本発明の複合地盤の地盤改良工法の工程図である。
【図４】本発明の複合地盤の地盤改良工法の工程図である。
【図５】本発明の複合地盤の地盤改良工法の別の例の工程図である。
【図６】本発明の複合地盤の地盤改良工法の別の例の工程図である。
【図７】本発明の複合地盤の地盤改良工法の別の例の説明図である。
【図８】本発明の複合地盤の地盤改良工法の別の例の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による複合地盤の地盤改良工法の一実施形態について説明する。なお、この場合の複合地盤としては、図１に示すような、地表の下に汚染されていない非液状化地盤層Ａが存在し、その下に汚染された液状化地盤層Ｂが存在するようになる複合地盤である。
【００１５】
この複合地盤の地盤改良工法に用いる施工機械１としては、地盤に貫入するケーシングパイプ２を図示していない施工機本体により吊り下げるように配置し、このケーシングパイプ２の上部にケーシングパイプ２を回転させる回転装置３、ケーシングパイプ２を昇降させる昇降装置４、そしてケーシングパイプ２内に材料を投入するホッパー５を、それぞれ取り付けたもので、ＳＡＶＥコンポーザー工法用の機械である。なお、この施工機械１にあっては、回転装置３や昇降装置４の代わりに振動機を取り付けたサンドコンパクションパイル工法用の機械でも良いし、また他の工法用の機械でも良い。
【００１６】
次に、本発明による複合地盤の地盤改良工法について述べると、前記施工機械１を用いて、砂系の透水性材料１０をホッパー５よりケーシングパイプ２内に投入し、投入後、図２（ａ）に示すように、ケーシングパイプ２の上部に取り付けた回転装置３及び昇降装置４によりケーシングパイプ２を汚染された液状化地盤層Ｂの下端まで貫入する。貫入後、図２（ｂ）に示すように、ケーシングパイプ２の先端から砂系の透水性材料１０を排出しながらケーシングパイプ２を引抜き、図２（ｃ）に示すように、引抜いてから再びケーシングパイプ２を打ち戻すことにより、液状化地盤層Ｂに砂系の透水性材料１０が拡径して締め固まった改良砂杭１１を造成する。図３（ｄ），（ｅ）に示すように、これを上方に向かって繰り返し行うことで、図３（ｆ）に示すように、拡径して締め固まった改良砂杭１１を汚染された液状化地盤層Ｂの下端から上端まで造成する。このように汚染された液状化地盤層Ｂに拡径して締め固まった改良砂杭１１を造成することにより、拡径して締め固まった改良砂杭１１とともにその周囲の地盤を締め固めることができ、これにより、液状化地盤層Ｂを安定した地盤へと改良する。なお、砂系の透水性材料１０としては、基本的には砂材であるが、砂材に添加材等を混ぜ合わせたものでも良い。
【００１７】
そして、汚染された液状化地盤層Ｂに改良砂杭１１を造成した後、同一の施工機械１を用いて、セメント系の固結材料２０をホッパー５よりケーシングパイプ２内に投入し、ケーシングパイプ２の先端からセメント系の固結材料２０を排出しながらケーシングパイプ２を引抜くことにより、図４（ｇ）に示すように、汚染されていない非液状化地盤層Ａに固結杭２１を造成する。この固結杭２１については所定の高さ、たとえば２〜３ｍだけ造成する。このように改良砂杭１１を造成した液状化地盤層Ｂの上方の非液状化地盤層Ａに所定の高さだけ固結杭２１を造成することで、このセメント系の固結材料２０にて造成した固結杭２１によって液状化地盤層Ｂに造成した改良砂杭１１の上側を塞ぐ。なお、セメント系の固結材料２０としては、砂利や砕石等にセメントミルクを混ぜ合わせたものであるが、これに類似する材料であれば他のものでも良い。
【００１８】
また、汚染されていない非液状化地盤層Ａに固結杭２１を造成した後、この非液状化地盤層Ａの上端である地表まで、図４（ｈ）に示すように、ケーシングパイプ２の先端より砂系の透水性材料１０を排出して、内部に砂系の透水性材料１０を充填するようにしても良いし、周囲の土砂等を充填するようにしても良い。
【００１９】
このように液状化地盤層Ｂに造成した改良砂杭１１の上側を、セメント系の固結材料２０にて造成した固結杭２１によって塞ぐようにして、汚染された液状化地盤層Ｂに含まれる汚染物質をこの液状化地盤層Ｂに封じ込めておくことができ、汚染物質が地表に漏れ出すのを無くすことができる。
【００２０】
また、汚染された液状化地盤層Ｂや汚染されていない非液状化地盤層Ａの土質に応じて、非液状化地盤層Ａに造成する固結杭２１を、拡径したものにしても良い。これは、図５（ａ）に示すように、ケーシングパイプ２の下端からセメント系の固結材料２０を排出しながらケーシングパイプ２を引抜き、図５（ｂ）に示すように、引抜いてから再びケーシングパイプ２を打ち戻し、これを繰り返すことにより、非液状化地盤層Ａにセメント系の固結材料２０が拡径して、拡径した固結杭２１を造成する。このとき、拡径した固結杭２１は、液状化地盤層Ｂに造成した改良砂杭１１と同じ杭径又はそれよりも拡大した杭径にしても良い。これにより、汚染された液状化地盤層Ｂに含まれる汚染物質を固結杭２１にて確実に封じ込めるようにする。
【００２１】
さらに、汚染された液状化地盤層Ｂと汚染されていない非液状化地盤層Ａの境界が明確になっていない場所があるが、このような場所では、汚染された液状化地盤層Ｂに造成した改良砂杭１１の上側を塞ぐようになる固結杭２１を、改良砂杭１１と同じ杭径又はそれよりも拡大した杭径にしつつ、図６（ａ），（ｂ）に示すように、この固結杭２１を液状化地盤層Ｂに余長させるように造成する。これにより、境界が明確でない場所においても、汚染された液状化地盤層Ｂに含まれる汚染物質を固結杭２１にて確実に封じ込めることができる。
【００２２】
また、本発明による複合地盤の地盤改良工法の別の実施形態について説明する。これは、汚染された液状化地盤層と汚染されていない非液状化地盤層とが複数に重なり合った複合地盤の場合であって、具体的には、図７に示すように、地表の下に汚染されていない非液状化地盤層Ａが存在し、その下に汚染された液状化地盤層Ｂが存在し、さらにその下に、汚染されていない非液状化地盤層Ｃと汚染された液状化地盤層Ｄがそれぞれ存在する場合である。
【００２３】
砂系の透水性材料１０をケーシングパイプ２内に投入した後、図８（ａ）に示すように、ケーシングパイプ２の上部に取り付けた回転装置３及び昇降装置４によりケーシングパイプ２を一番下の汚染された液状化地盤層Ｄの下端まで貫入する。貫入後、前述と同様、ケーシングパイプ２の先端から砂系の透水性材料１０を排出しながらケーシングパイプ２を引抜き、打ち戻すことにより、液状化地盤層Ｄに拡径して締め固まった改良砂杭１１を造成し、これを繰り返し行って、拡径して締め固まった改良砂杭１１を一番下の汚染された液状化地盤層Ｄの下端から上端まで造成する。
【００２４】
そして、一番下の汚染された液状化地盤層Ｄに改良砂杭１１を造成した後、前述と同様、セメント系の固結材料２０をケーシングパイプ２内に投入し、ケーシングパイプ２の先端からセメント系の固結材料２０を排出しながらケーシングパイプ２を引抜くことにより、図８（ｂ）に示すように、汚染されていない非液状化地盤層Ｃに固結杭２１を所定の高さだけ造成して改良砂杭１１の上側を塞ぐ。その後、この非液状化地盤層Ｃの上端まで、ケーシングパイプ２の先端から砂系の透水性材料１０を排出して充填する。
【００２５】
次に、上側の汚染された液状化地盤層Ｂにおいて、その下端から、前述と同様、ケーシングパイプ２の先端から砂系の透水性材料１０を排出しながらケーシングパイプ２を引抜き、打ち戻すことにより、液状化地盤層Ｂに拡径して締め固まった改良砂杭１１を造成し、これを繰り返し行って、拡径して締め固まった改良砂杭１１を上側の汚染された液状化地盤層Ｂの下端から上端まで造成する。
【００２６】
そして、上側の汚染された液状化地盤層Ｂに改良砂杭１１を造成した後、前述と同様、セメント系の固結材料２０をケーシングパイプ２内に投入し、ケーシングパイプ２の先端からセメント系の固結材料２０を排出しながらケーシングパイプ２を引抜くことにより、上側の汚染されていない非液状化地盤層Ａに固結杭２１を所定の高さだけ造成して改良砂杭１１の上側を塞ぐ。その後、図８（ｃ）に示すように、この非液状化地盤層Ａの上端である地表まで、ケーシングパイプ２の先端から砂系の透水性材料１０を排出して充填する。
【００２７】
このようにして、汚染された液状化地盤層Ｂ，Ｄと汚染されていない非液状化地盤層Ａ，Ｃとが複数に重なり合った複合地盤の場合でも、それぞれの汚染された液状化地盤層Ｂ，Ｄに含まれる汚染物質をそれぞれの液状化地盤層Ｂ，Ｄに封じ込めておくことができる。
【００２８】
なお、汚染された液状化地盤層と汚染されていない非液状化地盤層とがさらに複数に重なり合った複合地盤の場合も、前述と同様の工程を繰り返し行うことによって、汚染物質をそれぞれの液状化地盤層に封じ込めることが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１…施工機械、２…ケーシングパイプ、３…回転装置、４…昇降装置、５…ホッパー、１０…砂系の透水性材料、１１…改良砂杭、２０…セメント系の固結材料、２１…固結杭
【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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