(57)【要約】      （修正有）【課題】アーチ形改良地盤の弱点とされるクラウン部の曲げ引張力に対する抵抗力を増大し、構造的に安定したアーチ形改良地盤の構造およびその構築方法を提供する。【解決手段】地中に複数の柱状改良体１を、当該柱状改良体１の地中方向の深度を変化させながら並べて施工することにより、前記柱状改良体１の地中方向の先端が全体でアーチ形状となるように形成する。各柱状改良体１は高圧噴射撹拌工法、機械撹拌工法、高圧噴射撹拌工法・機械撹拌工法併用工法によって形成する。各柱状改良体１に複数の拡径部１ａを形成する。隣り合う柱状改良体１，１どうしは互いにオーバーラップすることにより接合する。【選択図】図１
2008038411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に複数の柱状改良体を、当該柱状改良体の地中方向の深度を変化させながら並べて施工することにより、前記柱状改良体の地中方向の先端が全体でアーチ形状となるように形成されてなるアーチ形改良地盤の構造であって、アーチ形状の少なくともクラウン部に形成された柱状改良体に複数の拡径部が形成され、当該拡径部どうしは互いにオーバーラップすることにより接合されてなることを特徴とするアーチ形改良地盤の構造。
【請求項２】
地中に複数の柱状改良体を、当該柱状改良体の地中方向の深度を変化させながら並べて施工することにより、前記柱状改良体の地中方向の先端が全体でアーチ形状となるように形成されてなるアーチ形改良地盤の構造であって、アーチ形状の少なくともクラウン部に形成された柱状改良体に複数の拡径部が形成され、当該拡径部どうしは交互に係合することにより接合されてなることを特徴とするアーチ形改良地盤の構造。
【請求項３】
地中に複数の柱状改良体を、当該柱状改良体の地中方向の深度を変化させながら並べて施工することにより、前記柱状改良体の地中方向の先端が全体でアーチ形状となるように形成されてなるアーチ形改良地盤の構造であって、前記柱状改良体は機械撹拌工法によって形成された機械撹拌部と当該機械撹拌部の外周に高圧噴射工法によって形成された高圧噴射部とから形成され、かつ隣接する柱状改良体の高圧噴射部どうしは互いにオーバーラップすることにより接合されてなることを特徴とするアーチ形改良地盤の構造。
【請求項４】
地中に複数の柱状改良体を、当該柱状改良体の地中方向の深度を変化させながら並べて施工することにより、前記柱状改良体の地中方向の先端が全体でアーチ形状となるように形成されてなるアーチ形改良地盤の構造であって、前記柱状改良体は高圧噴射工法によって形成された高圧噴射部であり、かつ隣接する柱状改良体どうしは互いにオーバーラップすることにより接合されてなることを特徴とするアーチ形改良地盤の構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のアーチ形改良地盤の構築方法であって、柱状改良体を機械撹拌工法、高圧噴射工法または機械撹拌・高圧噴射撹拌併用工法によって構築することを特徴とするアーチ形改良地盤の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーチ形状に改良されたアーチ形改良地盤の構造およびその構築方法に関し、軟弱地盤や液状化地盤の地盤改良に適用される。
【背景技術】
【０００２】
近年、液状化対策や軟弱地盤改良などの地盤改良工法として、セメント固化材や薬液注入などの化学的な地盤改良工法が注目され、さらに当出願人はコスト削減、工期短縮などの観点から対象地盤の全体を地盤改良するのではなく、特に必要な部分のみを地盤改良する部分固化工法を提案している。
【０００３】
また、当出願人はこれまで、効率的施工および構造的安定性にすぐれた部分固化工法として、改良形状にアーチ形状を取り入れた「アーチ状地盤改良(登録商標グラウナーチ)工法」を提案している。
【０００４】
本工法は、地中に複数の柱状改良体を、各柱状改良体どうしを互いに接円接合させつつ、かつ各柱状改良体の地中方向の深度を変化させながら施工することにより、柱状改良体の地中方向の先端が全体でアーチ形状となるように地盤改良する改良工法である。
【０００５】
柱状改良体の先端を全体でアーチ形状とすることで、地表で改良体に作用する上載荷重を圧縮力によって支持層に効率良く確実に伝達させることができる。
【０００６】
当出願人は、このようなアーチ形状を取り入れた地盤改良工法について、常時(静的)および地震時(動的)を対象とした遠心模型実験ならびにＦＥＭ解析を行い、本工法が構造的安定性にすぐれた地盤改良工法であること、地震時においては液状化制御効果を有すること、さらに周辺地盤への影響が少ないこと等を確認した。
【０００７】
【特許文献１】特許第２５３９１１９号
【特許文献２】特開平７−１１３２２４号公報
【特許文献３】特開平６−４１９４８号公報
【特許文献４】特開平７−１４５６１６号公報
【特許文献５】特開平２−１０８７２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしその一方で、アーチ形状のクラウン部(中央部)には曲げモーメントによる引張力が作用していることがわかった。
【０００９】
アーチ形状によって上載荷重を圧縮力によって支持層へ効率良く伝達させる作用を有することから、アーチ形状のクラウン部 (中央部)に引張応力が発生することは、アーチ効果の確保が困難になり構造上が不安定になると考えられる。
【００１０】
このことは、特許文献１に記載のように、柱状改良体の地中方向の先端が支持層に着底しないように施工された非着底式アーチ状地盤改良工法においても同様と推測される。
【００１１】
このため、柱状改良体どうしを単に接円結合させるだけの構造ではアーチ効果(一体化)は低減され、アーチ形状の中央部に曲げ破壊が起こり、上載荷重に対して高い耐力を発揮できないおそれがある。
【００１２】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特にアーチ改良地盤のクラウン部の構造的弱点を解消して強度的に安定したアーチ形改良地盤の構造およびその構築方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載のアーチ形改良地盤の構造は地中に複数の柱状改良体を、当該柱状改良体の地中方向の深度を変化させながら並べて施工することにより、前記柱状改良体の地中方向の先端が全体でアーチ形状となるように形成されてなるアーチ形改良地盤構造であって、アーチ形状の少なくともクラウン部に形成された柱状改良体に複数の拡径部が形成され、当該拡径部どうしは互いにオーバーラップすることにより接合されてなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明は、アーチ形状に構築された改良地盤の構造上の弱点とされるクラウン部の柱状改良体間に付着力を付与してクラウン部に作用する曲げ引張力に対する抵抗力を増大して、強度的に安定したアーチ形改良地盤とするもので、少なくとも曲げ引張力が作用するアーチ形状のクラウン部の柱状改良体に拡径部を設け、当該拡径部どうしをオーバーラップさせて接合することにより柱状改良体間の付着力を増大してクラウン部の曲げ引張強度を増大させることができる。また、拡径部によりせん断力によるズレにも有利に作用する。
【００１５】
この場合、複数の拡径部を有することにより外周が凹凸状をなす柱状改良体は、高圧噴射技術を利用した高圧噴射撹拌工法もしくは機械撹拌・高圧噴射撹拌併用工法を用いることにより容易に形成することができる。
【００１６】
本発明によれば、構造上弱点と考えられるアーチ形状のクラウン部は、柱状改良体間の確実な付着力により一体化されて曲げ引張強度、柱状改良体間せん断強さが著しく増大するため、外部応力に対して高い耐力を得ることができる。
【００１７】
請求項２記載の改良地盤の構造は、地中に複数の柱状改良体を、当該柱状改良体の地中方向の深度を変化させながら並べて施工することにより、前記柱状改良体の地中方向の先端が全体でアーチ形状となるように形成されてなるアーチ形改良地盤構造であって、アーチ形状の少なくともクラウン部に形成された柱状改良体に複数の拡径部が形成され、当該拡径部どうしは交互に係合することにより接合されてなることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明は、少なくとも引張力が作用するアーチ形状のクラウン部の柱状改良体に拡径部を設け、当該拡径部どうしを段違いに交互に係合することにより柱状改良体間の付着力を増大してクラウン部の曲げ引張強度を増大することができる。また、拡径部によりせん断力によるズレにも有利に作用する。
【００１９】
なお、請求項１および２のいずれのアーチ形改良地盤の構造も、柱状改良体の先端が全体でアーチ形状をなすように形成されていることで、地表で作用する上載荷重を圧縮力によって支持層へ効率良く伝達させることができる。
【００２０】
特に、アーチ形状の中央部分に形成された各柱状改良体は、それぞれ拡径部を有し、当該拡径部どうしがオーバーラップまたは段違いに係合した状態で接合されていることで一体化されているため、アーチ中央部分に作用する曲げ引張力に対しても大きな抵抗力を有する。
【００２１】
なお、この場合のアーチ形状には階段形状も含み、当該アーチ形状の角度（勾配）は、固結材の配合、土質の性状、つまり、内部摩擦角を考慮して最も合理的な角度にすることによってより効果的な改良形状を実現できる。
【００２２】
請求項３記載のアーチ形改良地盤の構造は、地中に複数の柱状改良体を、当該柱状改良体の地中方向の深度を変化させながら並べて施工することにより、前記柱状改良体の地中方向の先端が全体でアーチ形状となるように形成されてなるアーチ形改良地盤構造であって、前記柱状改良体は機械撹拌工法によって形成された機械撹拌部と当該機械撹拌部の外周に高圧噴射工法によって形成された高圧噴射部とから形成され、かつ隣接する柱状改良体の高圧噴射部どうしは互いにオーバーラップすることにより接合されてなることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項４記載のアーチ形改良地盤の構造は、地中に複数の柱状改良体を、当該柱状改良体の地中方向の深度を変化させながら並べて施工することにより、前記柱状改良体の地中方向の先端が全体でアーチ形状となるように形成されてなるアーチ形改良地盤の構造であって、前記柱状改良体は高圧噴射工法によって形成された高圧噴射部であり、かつ隣接する柱状改良体どうしは互いにオーバーラップすることにより接合されてなることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項５記載のアーチ形改良地盤の構築方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のアーチ形改良地盤の構築工法であって、柱状改良体を機械撹拌工法、高圧噴射工法または機械撹拌・高圧噴射撹拌併用工法によって構築することを特徴とするものである。
【００２５】
柱状改良体の施工には、機械撹拌工法、高圧噴射撹拌工法、機械撹拌・高圧噴射撹拌併用型工法のいずれにおいても性能は満足するが、アーチ形状による地盤改良を行う場合は、確実に改良体を一体化させるため、高圧噴射技術を利用した高圧噴射撹拌工法もしくは機械撹拌・高圧噴射撹拌併用型工法を用いるのがよい。
【００２６】
高圧噴射によって柱状改良体間に確実な付着力が得られるが、他の部分に比べてより重複させることで、さらなる一体化が確保される。また、コスト面から高圧噴射撹拌機能のない機械撹拌工法を利用する場合は遅延効果を有する改良材(遅延材)を用いて施工するのがよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、特にアーチ形改良地盤の構造上の弱点とされるクラウン部における柱状改良体どうしの付着力を増大してクラウン部に作用する曲げ引張力に対する抵抗力を高めることができる。
【００２８】
したがって、改良体の径を大きくしたり、セメント等の固化材量を増加する等の方法によらなくても、強度的に安定したアーチ形改良地盤を合理的かつ経済的に構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１(ａ)、(ｂ)は、アーチ形改良地盤の構造の一例を示し、図において、地中に複数の柱状改良体１が鉛直に並べて形成されている。各柱状改良体１の地中方向の深度は中央の改良体が一番浅く、中央より両端方向に徐々に深くなっていて、これにより柱状改良体１の地中方向の先端は全体で柱状改良体１直下の原地盤２を拘束するアーチ形状に形成されている。
【００３０】
各柱状改良体１には複数の拡径部１ａが深度方向に凹凸状に連続して形成されている。また特に、図１(ａ)の例においては、隣接する柱状改良体１，１の拡径部１ａ，１ａは同じ位置(深度)に形成され、かつ同じ位置(深度)に形成された拡径部１ａ，１ａどうしは互いにオーバーラップし、これにより隣接する柱状改良体１，１どうしは一体的に接合されている。
【００３１】
また、図１(ｂ)の例において、隣接する柱状改良体１，１の拡径部１ａ，１ａは柱状改良体１の深度方向に段違いにずれた状態に形成され、かつ隣接する拡径部１ａ，１ａどうしは段違いに交互に係合し、これにより隣接する柱状改良体１，１どうしは一体的に接合されている。
【００３２】
さらに、図１(ａ)，(ｂ)の例においても、隣接する各柱状改良体１，１に複数の拡径部１ａを深度方向に凹凸状に連続して形成したことにより、各柱状改良体１，１間の付着(ズレ抵抗)を確保することができる。
【００３３】
なお、拡径部１ａによる各柱状改良体１，１間の付着(ズレ抵抗)を期待する場合、柱状改良体１の強度を高めることにより、より効果的に抵抗性を高めることができ、柱状改良体１の強度は固化材量を増やしたり、拡径部１ａの径を大きくしたり、拡径部１ａ，１ａどうしのラップ量を多くしたり、柱状改良体１内にＨ形鋼や鋼管などからなる鋼芯材（図省略）を立て付けたり、あるいはこれらの措置を組み合わせる等の方法によって高めることができる。
【００３４】
また、アーチ形状の最も外側に位置する１ないし複数の柱状改良体１，１を支持層３に着底するように構築する場合、当該柱状改良体１内にはＨ形鋼や鋼管などからなる鋼芯材（図省略）を支持層３に着底するように立て付けることが考えられる。
【００３５】
これによって、アーチ脚部の外側への広がりを抑制し、地表で作用する上載荷重を圧縮により支持層３へ効率良く伝達することができる。
【００３６】
各柱状改良体１がこのように構築されていることにより、互いに隣接する各柱状改良体１，１どうしは大きな付着力によって一体化されているため、特にアーチ形改良地盤の弱点とされるクラウン部の曲げ引張力に対する抵抗力は大きく、このため改良体に作用する上載荷重によってアーチ形状が簡単に破壊するようなことはなく、上載荷重を支持層３に確実に伝達することができる。
【００３７】
図２と図３は、同じくアーチ形地盤改良構造の一例を示し、図において、地中に複数の柱状改良体４が鉛直に並べて形成されている。各柱状改良体４の地中方向の深度は、中央が一番浅く、両端方向に徐々に深く、これにより柱状改良体４の地中方向の先端は全体で柱状改良体４直下の原地盤２を覆うようにアーチ形状に形成されている。
【００３８】
また、各柱状改良体４は機械撹拌工法によって形成された機械撹拌部４ａと当該機械撹拌部４ａの外周に高圧噴射工法によって形成された高圧噴射部４ｂとから二重に形成されている。さらに、各柱状改良体４は図２および図３（ａ）の例のように、アーチ形状の横断方向に細長い断面形に形成される他、図３（ｂ）の例のように、アーチ形状の軸方向に細長い断面形に形成することができる。
【００３９】
図４（ａ），（ｂ）は柱状改良体４の構築工法を示し、各柱状改良体４は機械撹拌・高圧噴射撹拌併用型工法によって構築され、特に機械撹拌部４ａは二軸撹拌翼による機械撹拌工法によって形成され、当該機械撹拌部４ａの外周に高圧噴射部４ｂが高圧噴射工法によって形成されている。
【００４０】
また、隣接する柱状改良体４，４の高圧噴射部４ｂ，４ｂどうしは互いにオーバーラップして形成され、これにより隣接する各柱状改良体４，４どうしは一体的に接合されている。
【００４１】
なお、図示は省略するが、各柱状改良体４は高圧噴射工法によって構築され、高圧噴射部４ｂのみが形成されている態様とすることもできる。同様に、隣接する柱状改良体４，４（高圧噴射部４ｂ，４ｂ）どうしは互いにオーバーラップして形成され、これにより隣接する柱状改良体４，４どうしは一体に接合されている。
【００４２】
各柱状改良体４がこのように構築されていることにより、互いに隣接する各柱状改良体４，４どうしは大きな付着力によって一体化されているため、特にアーチ形改良地盤の弱点とされるクラウン部の曲げ引張力に対する抵抗力は大きく、このため改良体に作用する上載荷重によってアーチ形状が簡単に破壊するようなことはなく、上載荷重を支持層３に確実に伝達することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、アーチ形改良地盤の弱点とされるクラウン部の曲げ引張力に対する抵抗力を高めて強度的に安定したアーチ形改良地盤を合理的かつ経済的に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ），（ｂ）はアーチ形改良地盤の縦断面図である。
【図２】アーチ形改良地盤を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図３】機械撹拌・高圧噴射撹拌併用型工法によって構築されたアーチ形改良地盤を示す一部横断面図である。
【図４】機械撹拌・高圧噴射撹拌併用型工法による柱状改良体の施工方法を示し、（ａ）は一部縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  柱状改良体
１ａ   拡径部
２  原地盤
３  支持地盤
４  柱状改良体
４ａ  機械撹拌部
４ｂ  高圧噴射部        
【図１】
2008038411.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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