(57)【要約】【課題】工程数や材料等の増加を極力低減し、経済的に、軟弱地盤の圧密沈下を低減することのできる地盤改良工法及び地盤改良体を提供する。【解決手段】本発明の地盤改良工法は、軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土を硬化させてなる地盤改良体によって、軟弱地盤の圧密沈下を低減する地盤改良工法であって、（Ａ）軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土からなる杭状の固化部を形成する杭状固化部形成工程と、（Ｂ）前記杭状固化部の上部の周囲に連結させるように、軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土からなる拡大固化部を、前記杭状固化部と一体化して形成する拡大固化部形成工程を含む。【選択図】図３
2008144386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土を硬化させてなる地盤改良体によって、軟弱地盤の圧密沈下を低減する地盤改良工法であって、
（Ａ）軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土からなる杭状の固化部を形成する杭状固化部形成工程と、
（Ｂ）前記杭状固化部の上部の周囲に連結させるように、軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土からなる拡大固化部を、前記杭状固化部と一体化して形成する拡大固化部形成工程と、
を含むことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
前記拡大固化部形成工程（Ｂ）において、拡大固化部の鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ）が、拡大固化部が前記杭状固化部から水平方向に張り出す長さ（拡大固化部張り出し長さ：Ｌ）に対して、０．７Ｌ〜１．５Ｌとなるように、拡大固化部を形成する請求項１記載の地盤改良工法。
【請求項３】
前記拡大固化部形成工程（Ｂ）において、前記拡大固化部の鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ）が、１〜３ｍとなるように、拡大固化部を形成する請求項１又は２記載の地盤改良工法。
【請求項４】
軟弱地盤を構成する軟弱土と、固化材との混合物の硬化体である、軟弱地盤の圧密沈下を低減するための地盤改良体であって、
杭状の硬化体である杭状固化部と、該杭状固化部の上部の周囲に連結させた硬化体である、前記杭状固化部と一体化した拡大固化部を有することを特徴とする地盤改良体。
【請求項５】
前記拡大固化部の鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ）が、前記拡大固化部が前記杭状固化部から水平方向に張り出す長さ（拡大固化部張り出し長さ：Ｌ）に対して、０．７Ｌ〜１．５Ｌである請求項４記載の地盤改良体。
【請求項６】
前記拡大固化部の鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ）が、１〜３ｍである請求項４又は５記載の地盤改良体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤の圧密沈下を低減するための地盤改良工法及び地盤改良体に関する。
【背景技術】
【０００２】
泥炭地盤や粘性土地盤等の軟弱地盤は、この軟弱地盤上に盛土等を施工した場合、盛土等の荷重によって、基礎地盤である軟弱地盤が圧密されて沈下し、この沈下の程度が、基礎地盤に対して予め定められた許容沈下量を超えてしまう場合があった。
このような軟弱地盤の圧密沈下を低減する工法として、従来、例えば、杭式改良工法が用いられていた。この工法は、図１２に示すように、セメント系や石灰系の固化材を軟弱地盤１中に供給し、混合撹拌して、軟弱地盤１中に、前記固化材と軟弱土を硬化させてなる杭状の固化体（改良体）１０１を形成し、この杭状の固化体１０１を、対象となる軟弱地盤中に、所定の間隔で複数点在するように形成して、改良地盤１００とし、軟弱地盤の圧密沈下を低減する工法である。この工法によれば、軟弱地盤１上に施工された盛土１０２等の荷重を、軟弱地盤１中に形成された複数の杭状の固化体（改良体）１０１により多く分担させることによって、軟弱地盤の圧密沈下を低減することができる。
【０００３】
前記杭式改良工法において、固化体（改良体）によって改良された軟弱地盤（改良地盤１００）の沈下量（Ｓ）を求めるためには、まず、次に示す式（１）によって、応力低減係数（β）を算出する必要がある。
【０００４】
【数１】
2008144386.tif 000003
上記式（１）において、βは、応力低減係数であり、ｎは、応力分担比（固化体（改良体）の圧密降伏応力（Ｐｃ）と改良地盤の平均圧密圧力（＝Ｐｏ＋ΔＰ／２）の比と、固化体（改良体）と元の軟弱地盤の体積圧縮係数の比（応力分担比の逆数）との関係図からの求められる値）である。また、ａｐは、改良率（固化体（改良体）の地表面における面積（断面積；ＳＡ）と、盛土の荷重全体が掛かる地盤（改良地盤）全体の面積（ＳＢ）との比（ＳＡ／ＳＢ））である。
上記式（１）によって算出した応力低減係数（β）に基づいて、固化体（改良体）によって改良された軟弱地盤（改良地盤１００）の沈下量（Ｓ）は、次に示す式（２）によって、算出する。
【０００５】
【数２】
2008144386.tif 000004
【０００６】
前記杭式改良工法において、固化体（改良体）によって改良された軟弱地盤（改良地盤）の圧密沈下が、許容沈下量の範囲を下回るようにするためには、改良地盤の沈下量（Ｓ）を、許容沈下量（Ｓａ）よりも小さく（Ｓ＜Ｓａ）設定する必要がある。改良地盤の沈下量（Ｓ）を小さくするためには、上記式（２）に基づいて、改良地盤の応力低減係数（β）を小さくする必要があり、この数値を小さくするためには、上記式（１）に基づいて、固化体（改良体）の地表面における面積（断面積）と、盛土等の荷重全体が掛かる地盤（改良地盤）全体の面積との比である改良率（ａｐ）を大きく設定することが望ましい。通常、杭式改良工法における改良率（ａｐ）は、１０〜９０％程度、好ましくは３０〜８０％程度に設定される。
また、杭式改良工法において、固化体（改良体）の安全率（Ｆｓ）は、次に示す式（３）によって算出される。
【０００７】
【数３】
2008144386.tif 000005
【０００８】
上記式（３）においても、固化体（改良体）の安全率（Ｆｓ）を大きくするためには、固化体（改良体）の設計基準強度（ｑｕｃｋ）を固定値とした場合に、改良率（ａｐ）を大きく設定する必要がある。
しかし、改良率（ａｐ）を大きくするためには、固化体（改良体）の地表面における面積（断面積）を大きくする必要があり、一つの方法として、固化体（改良体）自体を大きくするか、他の方法として、改良対象区域となる軟弱地盤に形成する固化体（改良体）の本数を多くする必要があり、両方法とも、施工土量が増大し、工程数が多く、工期が長くなり、コストの増大につながるため、経済的に好ましくなかった。
一方、改良率（ａｐ）を大きく設定することなく、固化体（改良体）の設計基準強度（ｑｕｃｋ）を大きくして、安全率の値を大きくした場合、固化体（改良体）の地表面における面積（断面積）が大きくなっていないために、結果的に、固化体（改良体）と固化体（改良体）の間が広くなり、上載荷重による応力が、設計上の応力分担比どおりに分担されず、固化体（改良体）と固化体（改良体）の間の部分に存在する軟弱地盤が、軟弱地盤上に施工した盛土等の荷重によって沈下してしまい、固化体（改良体）により改良された軟弱地盤（改良地盤）の表面に凹凸が形成され、不同沈下状態となる問題があった。
【０００９】
改良率を大きく設定することなく、軟弱地盤の圧密沈下を低減する方法として、まず、軟弱地盤上に盛土を形成し、次に、該軟弱地盤と盛土とに亘って、鉛直方向に既製杭を打設し、さらに、前記盛土と既製杭との上に固化層を形成し、該固化層の上に舗装を構築して、前記軟弱地盤にかかる荷重を、前記既製杭を介して、前記軟弱地盤の深部の良質地盤に伝達させるようにする方法が提案されている（特許文献１）。この方法では、既製杭による改良率が１０％を超えないように設定している。
【特許文献１】特開２００３−２６８７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前記特許文献１に記載された方法は、既製杭による改良率が１０％を超えることがないように、改良率を小さく設定して、軟弱地盤の圧密沈下を低減しているものの、軟弱地盤上に、盛土を形成し、既製杭を打設するだけではなく、前記盛土及び既製杭上に、さらに固化層を形成し、該固化層上に舗装を構築しなければならないので、工程数が多く、工期が長くなり、施工コストが増大した。
そこで、本発明は、工程数や材料等の増加を極力低減し、経済的に、軟弱地盤の圧密沈下を低減することのできる地盤改良工法及び地盤改良体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、前記固化材と軟弱土からなる杭状の固化部を形成し、この杭状固化部の上部の周囲に連結させるように、軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土からなる拡大固化部を、前記杭状固化部と一体化して形成することによって、地盤改良体の地表面における面積を、前記拡大固化部で拡大して、地盤改良体の改良率を大きく設定することができる一方で、工期の長期化や材料等の増加を極力低減して、経済的に、軟弱地盤の圧密沈下を低減することができることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］  軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土を硬化させてなる地盤改良体によって、軟弱地盤の圧密沈下を低減する地盤改良工法であって、
（Ａ）軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土からなる杭状の固化部を形成する杭状固化部形成工程と、
（Ｂ）前記杭状固化部の上部の周囲に連結させるように、軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土からなる拡大固化部を、前記杭状固化部と一体化して形成する拡大固化部形成工程と、
を含むことを特徴とする地盤改良工法。
［２］  前記拡大固化部形成工程（Ｂ）において、拡大固化部の鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ）が、拡大固化部が前記杭状固化部から水平方向に張り出す長さ（拡大固化部張り出し長さ：Ｌ）に対して、０．７Ｌ〜１．５Ｌとなるように、拡大固化部を形成する前記［１］記載の地盤改良工法。
［３］  前記拡大固化部形成工程（Ｂ）において、前記拡大固化部の鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ）が、１〜３ｍとなるように、拡大固化部を形成する前記［１］又は［２］記載の地盤改良工法。
［４］  軟弱地盤を構成する軟弱土と、固化材との混合物の硬化体である、軟弱地盤の圧密沈下を低減するための地盤改良体であって、
杭状の硬化体である杭状固化部と、該杭状固化部の上部の周囲に連結させた硬化体である、前記杭状固化部と一体化した拡大固化部を有することを特徴とする地盤改良体。
［５］  前記拡大固化部の鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ）が、前記拡大固化部が前記杭状固化部から水平方向に張り出す長さ（拡大固化部張り出し長さ：Ｌ）に対して、０．７Ｌ〜１．５Ｌである前記［４］記載の地盤改良体。
［６］  前記拡大固化部の鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ）が、１〜３ｍである前記［４］又は［５］記載の地盤改良体。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、軟弱地盤中に形成した杭状固化部の上部の周囲に連結させて、拡大固化部を前記杭状固化部と一体化して形成しているので、地盤改良体の地表面における面積（なお、地盤改良体の地表面における面積とは、軟弱地盤の地表面と同一面を形成する上面に限らず、軟弱地盤の地表面近傍の面積（断面積）も含む。）が拡大され、地盤改良体の改良率を大きく設定することができる一方で、地盤改良体の上部のみを大きくし、地盤改良体の全体を大きくしていないので、施工土量の増加や地盤改良体の本数の増加を極力抑えて、コストの増大を防止し、経済的に、軟弱地盤の圧密沈下を低減することができる
本発明は、地盤改良体の杭状固化部の上部の周囲に連結させた拡大固化部によって、地盤改良体の改良率を大きく設定することができるので、地盤改良体が杭状固化部のみで形成されている場合と比較して、対象となる軟弱地盤中に形成する地盤改良体の設定本数を少なくすることができ、地盤改良体の設定本数の低減にともなって、工期を短くすることができる。
なお、地盤改良体の設定本数を少なくする場合は、少ない本数で設計基準強度を満たすように、軟弱地盤に供給する固化材の量を増大し、地盤改良体の強度を大きくする必要がある。固化材の添加量を増大した場合であっても、地盤改良体の設定本数が少ない方が、施工本数が少なくなり、工期を短縮できるので、施工全体にかかるコストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の地盤改良工法を説明する。
図１は、本発明の地盤改良工法の一例を示すフロー図である。図２は、最大改良深度が地表から１０ｍ程度である中層改良工法に、本発明の地盤改良工法を適用する場合に使用する施工機の一例を示す図である。図３は、前記中層改良工法に、本発明の地盤改良工法を適用した場合の概略を示す工程図である。
【００１５】
本発明の地盤改良工法は、軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土を硬化させてなる地盤改良体によって、軟弱地盤の圧密沈下を低減する地盤改良工法であって、（Ａ）軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土からなる杭状の固化部を形成する杭状固化部形成工程と、（Ｂ）前記杭状固化部の上部の周囲に連結させるように、軟弱地盤中に固化材を供給し、混合撹拌して、該固化材と軟弱土からなる、拡大固化部を前記杭状固化部と一体化して形成する拡大固化部形成工程を含む。
【００１６】
本発明の地盤改良工法は、図２に示したような、バックホウ等の本体部を有する一般的な施工機２０を用いて行うことができる。図２に示す施工機２０は、施工機２０の本体部であるバックホウ２１のアーム２１ａの先端部に、撹拌翼２２ａを備えた混合撹拌アタッチメント２２を取り付けている。
【００１７】
［（Ａ）杭状固化部形成工程］
杭状固化部形成工程（Ａ）は、図１及び図３に示すように、施工対象となる軟弱地盤１の所定位置まで、施工機を移動し（図３において、施工機の本体部であるバックホウは図示略。）、混合撹拌アタッチメント２２を所定位置にセットするセット工程（ａ）と、混合撹拌アタッチメント２２の先端部から固化材を吐出しつつ、撹拌翼２２ａを回転させて、固化材と軟弱土を混合撹拌しながら、混合撹拌アタッチメント２２を軟弱地盤１中の所定深度まで貫入する撹拌・貫入工程（ｂ）と、混合撹拌アタッチメント２２の先端部から固化材を吐出しつつ、撹拌翼２２ａを回転させて、固化材と軟弱土を混合撹拌しながら、混合撹拌アタッチメント２２を貫入孔２から引き抜く撹拌・引抜工程（ｃ）を含み、杭状固化部３の形成を終了する。
なお、混合撹拌アタッチメントから固化材を吐出する方法としては、混合撹拌アタッチメントの貫入時のみに固化材を吐出する方法を用いてもよく、引抜時のみに固化材を吐出する方法を用いてもよい。
【００１８】
［（Ｂ）拡大固化部形成工程］
拡大固化部形成工程（Ｂ）は、図１及び図３に示すように、杭状固化部形成工程（Ａ）において形成した杭状固化部３の上部の周囲の連結させる位置に、杭状固化部３と一体化して拡大固化部が形成されるように、施工機又は混合撹拌アタッチメント２２を移動し、所定位置に混合撹拌アタッチメント２２をセットする、杭状固化部３の連結位置への移動・セット工程（ｄ）と、混合撹拌アタッチメント２２の先端部から固化材を吐出しつつ、撹拌翼２２ａを回転させて、固化材と軟弱土を混合撹拌しながら、混合撹拌アタッチメント２２を、軟弱地盤１の地表面から、杭状固化部３を形成する深度よりも少ない深度まで貫入する、撹拌・貫入工程（ｅ）と、混合撹拌アタッチメント２２の先端部から固化材を吐出しつつ、撹拌翼２２ａを回転させて、固化材と軟弱土を混合撹拌しながら、混合撹拌アタッチメント２２を貫入孔２から引き抜く撹拌・引抜工程（ｆ）を含み、混合撹拌した固化材と軟弱土の混合物を養生して、杭状固化部３と、該杭状固化部３の上部の周囲に連結して一体化した拡大固化部４ａの形成を終了する。
図３においては、拡大固化部４ａを形成した後、杭状固化部３を中心として相対する位置に、もう１つの拡大固化部４ｂを形成して、地盤改良体５を完成している。
【００１９】
杭状固化部形成工程（Ａ）と拡大固化部形成工程（Ｂ）の順序は、上記のように、先に杭状固化部を形成し、その後に、拡大固化部を形成してもよく、先に拡大固化部を形成し、その後に、杭状固化部を形成してもよい。
【００２０】
軟弱地盤中に添加する固化材としては、通常、スラリー状のセメント、セメント固化材、生石灰等を用いることができる。
上記の固化材は、例えば、固化材スラリー製造プラントで製造した所定の仕様の固化材（通常、スラリー状）を、固化材スラリー製造プラントから所定の圧力と流量で、施工機の混合撹拌アタッチメントの部分まで圧送することによって、混合撹拌アタッチメントの先端部から軟弱地盤中に供給することができる。
【００２１】
図３に示すように、地盤改良体５の杭状固化部３は、堅固な支持力を有する良質地盤１０３に着底させるように形成してもよく、杭状固化部を良質地盤に着底させず、杭状固化部が軟弱地盤中に浮いた形となるように形成してもよい（図示略）。
【００２２】
拡大固化部の鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ）は、拡大固化部が杭状固化部から水平方向に張り出す長さ（拡大固化部張り出し長さ：Ｌ）と、ほぼ等しいことが好ましく、拡大固化部張り出し長さ（Ｌ）に対して、好ましくは０．７Ｌ〜１．５Ｌ、より好ましくは０．８Ｌ〜１．２Ｌである。
例えば、拡大固化部張り出し長さ（Ｌ）が、１〜３ｍの場合は、拡大固化部深度（Ｈ）は、好ましくは０．７〜４．５ｍ、より好ましくは０．８〜３．６ｍ、さらに好ましくは１〜３ｍである。
拡大固化部深度（Ｈ）が、拡大固化部張り出し長さ（Ｌ）に対して、０．７Ｌ未満であると、拡大固化部が薄くなるため、改良地盤上に施工した盛土等の上載荷重によって、拡大固化部に過剰な曲げモーメントやせん断応力が発生し、杭状固化部と拡大固化部の結合部分が破断しやすくなる。拡大固化部深度（Ｈ）が、１．５Ｌを超えると、拡大固化部張り出し長さ（Ｌ）に対して、拡大固化部深度（Ｈ）が大きくなり過ぎるため、拡大固化部深度（Ｈ）が拡大固化部張り出し長さ（Ｌ）に対してバランスのよい大きさとならず、経済的に好ましくない。
【００２３】
なお、拡大固化部は、通常、杭状固化部を形成する混合撹拌アタッチメントと同じものを用いて形成されるため、杭状固化部を水平方向に切断した断面（水平方向の断面）が、略矩形状であり、この矩形状の一辺の長さがａである場合は、拡大固化部が杭状固化部から水平方向に張り出す長さ（拡大固化部張り出し長さ：Ｌ）は、杭状固化部の一辺の長さａとほぼ等しい長さであり、具体的には、０．７ａ〜１．５ａである。杭状固化部の水平方向の断面が略円形状であり、その直径がａ２である場合は、拡大固化部張り出し長さ（Ｌ）は、杭状固化部の直径ａ２とほぼ等しい長さであり、具体的には、０．７ａ２〜１．５ａ２である。
【００２４】
図１及び図３に示す例は、地盤改良体による改良深度が地表から１０ｍ程度である中層改良工法に、本発明の地盤改良工法を適用した例であるが、本発明の地盤改良工法は、中層改良工法のみならず、浅層改良工法、深層改良工法等についても適用することができる。
【００２５】
図２及び３に示す例においては、一般的な施工機２０の本体部であるバックホウ２１のアーム２１ａの先端部に、撹拌翼２２ａを設けた混合撹拌アタッチメント２２を取り付け、該混合撹拌アタッチメント２２の撹拌翼２２ａを鉛直方向に回転させることによって、固化材と軟弱土を混合撹拌し、該固化材と軟弱土の混合物を硬化して、水平方向の断面が略矩形状の杭状固化部及び拡大固化部を形成する例を示している。この例に限らず、例えば、バックホウのアームに、長尺垂直式撹拌翼を設けた混合撹拌アタッチメントを取り付け、この長尺垂直式撹拌翼を水平方向に回転させることによって、固化材と軟弱土を混合撹拌し、該固化材と軟弱土の混合物を硬化して、水平方向の断面が略円形状の杭状固化部及び拡大固化部を形成するようにしてもよい。
また、上記のような混合撹拌アタッチメントによる機械撹拌工法のみならず、固化材を高圧噴射することによって、軟弱土と混合する高圧噴射撹拌工法を用いてもよく、機械撹拌工法と、高圧噴射撹拌工法を併用してもよい。
【００２６】
次に、本発明の地盤改良体について、説明する。
本発明の地盤改良体は、軟弱地盤を構成する軟弱土と、固化材との混合物の硬化体である、軟弱地盤の圧密沈下を低減するための地盤改良体であって、杭状の硬化体である杭状固化部と、該杭状固化部の上部の周囲に連結させた硬化体である、前記杭状固化部と一体化した拡大固化部を有する。
【００２７】
図４は、本発明の地盤改良体の第一の実施の形態を示す斜視図、図５は、前記地盤改良体の正面図である。図４及び図５に示した地盤改良体は、図３において説明した地盤改良体と同一の形態を有し、図３と共通する部分については、同一の符号を付した。
図４及び５に示すように、地盤改良体５は、水平方向の断面が略矩形状の杭状固化部３と、該杭状固化部３の相対する２つの側面の上部に連結させた硬化体である、水平方向の断面が略矩形状の２つの拡大固化部４ａ、４ｂを有している。
拡大固化部４ａ，４ｂが杭状固化部３から水平方向に張り出す長さ（拡大固化部張り出し長さ：Ｌ）は、水平方向の断面が略矩形状の杭状固化部３の一辺の長さをａとした場合、杭状固化部３の一辺の長さａとほぼ等しい長さであり、具体的には、０．７ａ〜１．５ａである。また、拡大固化部４ａ，４ｂの鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ）は、拡大固化部張り出し長さ（Ｌ）とほぼ等しい長さであることが好ましく、好ましくは０．７Ｌ〜１．５Ｌ、より好ましくは０．８Ｌ〜１．２Ｌである。
【００２８】
図４及び図５に示す地盤改良体５の杭状固化部３の面積が、例えば、１．５ｍ×１．５ｍである場合、例えば、拡大固化部４ａ，４ｂの張り出し長さ（Ｌ）は、１．０〜４．５ｍ、拡大固化部深度（Ｈ）は、１．０〜４．５ｍであることが好ましい。
例えば、地盤改良体５の杭状固化部３の面積が１．５ｍ×１．５ｍであり、拡大固化部４ａ，４ｂの拡大固化部張り出し長さ（Ｌ）が１．０ｍ、拡大固化部深度（Ｈ）が１．０ｍの場合は、地盤改良体５の地表面における面積が５．２５ｍ２（＝杭状固化部の水平方向の断面の断面積（１．５ｍ×１．５ｍ＝２．２５ｍ２）＋拡大固化部の水平方向の断面の断面積（１．０ｍ×１．５ｍ×２＝３．０ｍ２））であり、地盤改良体５が杭状固化部３のみで形成されている場合の地表面における面積２．２５ｍ２と比較して、地盤改良体の地表面における面積が大きくなり、地盤改良体の地表面における面積と、盛土の荷重全体が掛かる地盤全体の面積との比である改良率を大きく設定することができるので、地盤改良体の全体を大きくする場合又は地盤改良体の本数を多くする場合よりも経済的に、盛土等による軟弱地盤の圧密沈下を低減することができる。本発明の地盤改良体５によれば、改良率を５０％以上に設定することも可能である。
なお、拡大固化部は、杭状固化部の上側部の一方に、１つのみ形成してもよいが、改良地盤上の盛土等の上載荷重が杭状固化部に均等に加わらず、盛土等の上載荷重によって、杭状固化部又は拡大固化部に対して荷重が偏心しやすく、杭状固化部と拡大固化部の接合部分が破断しやすくなることから、拡大固化部は、杭状固化部を中心として相対する位置に、少なくとも２つ形成することが好ましい。
【００２９】
次に、本発明の地盤改良体の他の例について、説明する。
図６は、本発明の地盤改良体の第二の実施の形態を示す斜視図、図７は、前記地盤改良体の正面図である。図６及び図７に示すように、地盤改良体７は、水平方向の断面が略矩形状の杭状固化部８と、前記杭状固化部８の全ての側面と角部の上部に連結させた硬化体である、水平方向の断面が略矩形状の８つの拡大固化部９ａ〜９ｈを有している。各拡大固化部９ａ〜９ｈの拡大固化部張り出し長さ（Ｌ１）は、水平方向の断面が略矩形状の杭状固化部８の一辺の長さａとほぼ等しい長さであり、具体的には、０．７ａ〜１．５ａである。拡大固化部８の鉛直方向の長さ（拡大固化部深度：Ｈ１）は、拡大固化部張り出し長さ（Ｌ１）とほぼ等しい長さであることが好ましく、好ましくは０．７Ｌ１〜１．５Ｌ１であり、より好ましくは０．８Ｌ１〜１．２Ｌ１である。
【００３０】
図８は、図７に示した地盤改良体によって、軟弱地盤を改良した改良地盤の平面図、図９は、改良地盤の概略構成を示す鉛直方向の断面図である。なお、図９に示す例は、杭状固化部８を、良質地盤１０３に着底させた着底方式の地盤改良体７を示している。
図８及び９に示すように、地盤改良体７が、杭状固化部８のみからなる場合は、杭状固化部８の水平方向の断面の断面積（ａｍ×ａｍ）と、改良地盤全体が盛土等の荷重を分担する分担面積（Ｄｍ×Ｄｍ）との比である改良率は、ａ２／Ｄ２×１００％である。これに対して、拡大固化部９ａ〜９ｈを有する地盤改良体７は、地盤改良体７の地表面における面積（ｄｍ×ｄｍ、ｄ＝ａ＋２Ｌ１）が大きくなるため、地盤改良体７の改良率（ｄ２／Ｄ２×１００％）を、地盤改良体７が杭状固化部８のみからなる場合の改良率（ａ２／Ｄ２×１００％）と比較して、大きく設定することができ、軟弱地盤１を地盤改良体７で改良した改良地盤１００の圧密沈下を低減することができる。本発明の地盤改良体７によれば、改良率を５０〜１００％と大きく設定することが可能である。
例えば、中層改良工法に本発明の地盤改良工法を適用し、水平方向の断面の断面積が１．５ｍ×１．５ｍの杭状固化部８を形成する場合は、拡大固化部深度（Ｈ１）が１．０〜１．５ｍ、拡大固化部張り出し長さ（Ｌ１）が１．０〜１．５ｍの拡大固化部９ａ〜９ｈを形成することが好ましい。この場合は、地盤改良体７の地表面における面積を、３．５ｍ×３．５ｍ〜４．５ｍ×４．５ｍとすることができる。
【００３１】
図１０は、本発明の地盤改良体の第三の実施の形態を示す平面図、図１１は、前記地盤改良体の正面図である。図１０及び図１１には、長尺垂直式撹拌翼を設けた混合撹拌アタッチメントを用いた機械撹拌工法、三点支持式杭打機による機械撹拌工法、粉体噴射撹拌工法、または高圧噴射撹拌工法を用いた場合に形成される、水平方向の断面が略円形状の杭状固化部及び拡大固化部からなる地盤改良体の例を示している。
図１０及び１１に示すように、地盤改良体１０は、軟弱地盤中に形成した水平方向の断面が略円形状の杭状固化部１１と、該杭状固化部１１の外周縁に沿って、杭状固化部１１の円周と重なるように、杭状固化部１１の上部の周囲に連結させた硬化体である、水平方向の断面が略円形状の５つの拡大固化部１２ａ〜１２ｅを有している。
地盤改良体１０は、杭状固化部１１の円周と重なるように、杭状固化部１１の上部の周囲に連結させて、水平方向の断面が略円形状の拡大固化部１２ａ〜１２ｅを形成しているので、杭状固化部１１と拡大固化部１２ａ〜１２ｅを強固に結合させることができる。
なお、図１０及び１１に示す地盤改良体１０は、図１０中、拡大固化部と拡大固化部の外周側の交点の各々を結ぶ仮想線である、一点鎖線で示す有効円１２の面積を、地盤改良体１０の地表面における面積として改良率を算出する。
地盤改良体１０の拡大固化部張り出し長さ（Ｌ２）は、水平方向の断面が略円形状の杭状固化部１１の直径ａ２とほぼ等しい長さであり、具体的には、０．７ａ２〜１．５ａ２である。拡大固化部深度（Ｈ２）は、拡大固化部張り出し長さ（Ｌ２）とほぼ等しい長さであることが好ましく、好ましくは０．７Ｌ２〜１．５Ｌ２であり、より好ましくは０．８Ｌ２〜１．２Ｌ２である。
【実施例】
【００３２】
［実施例１］
図１〜３に示す地盤改良工法及び施工機を用いて、図４及び図５に示す地盤改良体５を形成した。まず、杭状固化部形成工程（Ａ）によって、深度６．０ｍの粘性土を含む軟弱地盤に、水平方向の断面が略矩形状であり、水平方向の断面の断面積が１．５ｍ×１．５ｍの着底式の杭状固化部３を形成した。次いで、拡大固化部形成工程（Ｂ）によって、杭状固化部３の上部に連結させて、杭状固化部３を中心として相対する位置に、拡大固化部張り出し長さＬが１．０ｍ、拡大固化部深度Ｈが１．０ｍ、水平方向の断面が略矩形状の２つの拡大固化部４ａ，４ｂを形成した。
次に、改良対象面積１０００ｍ２に対して、改良率５０％としたときに必要な総改良土量を、本発明の拡大固化部を有する地盤改良体（実施例１）を用いたときと、従来の拡大固化部を有しない地盤改良体を用いたときで比較した。
（拡大固化部を有するとき）
改良体の地表部における面積は、５．２５ｍ２（１．５ｍ×３．５ｍ）であった。必要な改良体の本数は１０００ｍ２×５０％÷５．２５ｍ２≒９６本であり、１本あたりの改良土量は、１．５ｍ×１．５ｍ×６．０ｍ＋２×（１．０ｍ×１．０ｍ×１．５ｍ）＝１６．５ｍ３であり、総改良土量は、９６×１６．５ｍ３＝１５８４ｍ３であった。
（拡大固化部を有しないとき）
改良体の地表部における面積は、２．２５ｍ２（１．５ｍ×１．５ｍ）であった。必要な改良体の本数は１０００ｍ２×５０％÷２．２５ｍ２≒２２３本であり、１本あたりの改良土量は、１．５ｍ×１．５ｍ×６．０ｍ＝１３．５ｍ３であり、総改良土量は、２２３×１３．５ｍ３＝３０１０．５ｍ３であった。
上記より、本発明の拡大固化部を有する改良体を使用したとき、同じ改良率を確保するために必要な総改良土量は、従来の拡大固化部を有しない改良体を使用したときと比較して、約半分と小さくなり、経済的に、軟弱地盤を改良することができた。
【００３３】
［実施例２］
図１〜３に示す地盤改良工法及び施工機を用いて、図６及び図７に示す地盤改良体７を形成した。まず、杭状固化部形成工程（Ａ）によって、深度６．０ｍの粘性土を含む軟弱地盤に、水平方向の断面が略矩形状であり、この断面の断面積が１．５ｍ×１．５ｍの着底式の杭状固化部８を形成した。次いで、拡大固化部形成工程（Ｂ）によって、杭状固化部８の全側面と角部の上部に連結させて、拡大固化部張り出し長さＬ１が１．５ｍ、拡大固化部深度Ｈ１が１．５ｍ、水平方向の断面が略矩形状の８つの拡大固化部９ａ〜９ｈを形成した。
次に、改良対象面積１０００ｍ２に対して、改良率５０％としたときに必要な総改良土量を、本発明の拡大固化部を有する地盤改良体（実施例２）を用いたときと、従来の拡大固化部を有しない地盤改良体を用いたときで比較した。
（拡大固化部を有するとき）
改良体の地表部における面積は、２０．２５ｍ２（４．５ｍ×４．５ｍ）であった。必要な改良体の本数は１０００ｍ２×５０％÷２０．２５ｍ２≒２５本であり、1本あたりの改良土量は、１．５ｍ×１．５ｍ×６．０ｍ＋８×（１．５ｍ×１．５ｍ×１．５ｍ）＝４０．５ｍ３であり、総改良土量は、２５×４０．５ｍ３＝１０１２．５ｍ３であった。
（拡大固化部を有しないとき）
改良体の地表部における面積は、２．２５ｍ２（１．５ｍ×１．５ｍ）であった。必要な改良体の本数は１０００ｍ２×５０％÷２．２５ｍ２≒２２３本であり、1本あたりの改良土量は、１．５ｍ×１．５ｍ×６．０ｍ＝１３．５ｍ３であり、総改良土量は、２２３×１３．５ｍ３＝３０１０．５ｍ３であった。
上記より、本発明の拡大固化部を有する改良体（実施例２）を使用したとき、同じ改良率を確保するために必要な総改良土量は、従来の拡大固化部を有しない改良体を使用したときと比較して、約１／３と格段に小さくなり、経済的に、軟弱地盤を改良することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の地盤改良工法の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の地盤改良工法に用いる施工機の一例の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の地盤改良工法の一例を示す工程図である。
【図４】本発明の地盤改良体の第一の実施の形態を示す斜視図である。
【図５】図４に示す地盤改良体の正面図である。
【図６】本発明の地盤改良体の第二の実施の形態を示す斜視図である。
【図７】図６に示す地盤改良体の正面図である。
【図８】図６に示す地盤改良体によって改良された改良地盤の平面図である。
【図９】図８に示す改良地盤の概略構成を示す鉛直方向の断面図である。
【図１０】本発明の地盤改良体の第三の実施の形態を示す平面図である。
【図１１】図１０に示す地盤改良体の正面図である。
【図１２】従来の杭式改良工法による改良地盤の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      軟弱地盤
２      貫入孔
３      杭状固化部
４ａ，４ｂ    拡大固化部
５      地盤改良体
６      貫入孔
７      地盤改良体
８      杭状固化部
９ａ〜９ｈ  拡大固化部
１０    地盤改良体
１１    杭状固化部
１２    有効円
１２ａ〜１２ｅ  拡大固化部
２０    施工機
２１    バックホウ
２１ａ  アーム
２２    混合撹拌アタッチメント
２２ａ  撹拌翼
１００  改良地盤
１０１  固化体（改良体）
１０２  盛土
１０３  良質地盤
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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