(57)【要約】【課題】繊維とセメントミルクを均等に攪拌できる繊維補強セメント系地盤改良工法を得る。【解決手段】軟弱層６８に繊維混じり砂６４の柱を形成する。続いて、地盤４０をオーガ部２６で改良深度（軟弱層６８と硬質層７０の界面）に至るまで削孔しながらオーガ部２６の掘削ロッド４３からセメントミルクを吐出し、繊維、セメントミルク、地盤を攪拌混合する。このように、先行して地盤４０に繊維の柱を形成することで、オーガ部２６の掘削ロッド４３から繊維とセメントミルクの混合液を排出する必要がなくなる。これにより、配管が繊維で詰まる恐れがない。また、柱状の繊維をオーガ部２６で攪拌することで、セメントミルクと繊維は均等に攪拌される。【選択図】図４
2008127863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維、セメントミルク、地盤を攪拌混合して、地盤を改良する繊維補強セメント系地盤改良工法において、
地盤改良範囲に前記繊維の柱を形成する第１工程と、
地盤をオーガで前記地盤改良範囲の改良深度に至るまで削孔しながら該オーガの配管から前記セメントミルクを吐出し、前記繊維、該セメントミルク、地盤を攪拌混合する第２工程と、
を有することを特徴とする繊維補強セメント系地盤改良工法。
【請求項２】
前記オーガを引き抜きながら前記セメントミルク、前記繊維、前記地盤を攪拌混合する第３工程を有することを特徴とする請求項１に記載の繊維補強セメント系地盤改良工法。
【請求項３】
前記第１工程において、中空管を地盤に貫入して、該中空管へ繊維を投入して、該中空管を引き抜くことで、前記繊維の柱を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の繊維補強セメント系地盤改良工法。
【請求項４】
前記第１工程において、繊維と砂を混合して前記中空管へ投入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の繊維補強セメント系地盤改良工法。
【請求項５】
前記第１工程において、繊維と砂を混合して前記中空管へ投入し該中空管に空気圧を掛けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の繊維補強セメント系地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維を用いて地盤を改良する繊維補強セメント系地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント系の固化材液に事前に繊維を混入させて靭性の高いセメント改良体を形成し、地盤の改良を行う繊維補強地盤改良工法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の繊維補強地盤改良工法は、所要の圧縮強度を発揮する水セメント比の下限値で粘度の高い状態のセメントミルクに繊維を加えて分散させている。
【０００４】
しかしながら、粘度の高い状態のセメントミルクは、固化剤液の流動性が確保できず、配管に繊維が詰まったり、固化剤液と繊維が分離して均等に攪拌することが困難であった。
【特許文献１】特開２００３−２３２０３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、繊維とセメントミルクを均等に攪拌できる繊維補強セメント系地盤改良工法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る繊維補強セメント系地盤改良工法は、繊維、セメントミルク、地盤を攪拌混合して、地盤を改良する繊維補強セメント系地盤改良工法において、地盤改良範囲に前記繊維の柱を形成する第１工程と、地盤をオーガで前記地盤改良範囲の改良深度に至るまで削孔しながら該オーガの配管から前記セメントミルクを吐出し、前記繊維、該セメントミルク、地盤を攪拌混合する第２工程と、を有することを特徴としている。
【０００７】
上記構成によれば、先行して地盤に繊維の柱を形成することで、オーガの配管から繊維とセメントミルクの混合液を排出する必要がなくなる。これにより、配管が繊維で詰まる恐れがない。また、柱状の繊維をオーガで攪拌することで、セメントミルクと繊維は均等に攪拌される。
【０００８】
本発明の請求項２に係る繊維補強セメント系地盤改良工法は、前記オーガを引き抜きながら前記セメントミルク、前記繊維、前記地盤を攪拌混合する第３工程を有することを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、オーガを引き抜くときも攪拌混合を行うので、セメントミルクと繊維は均等に攪拌される。
【００１０】
本発明の請求項３に係る繊維補強セメント系地盤改良工法は、前記第１工程において、中空管を地盤に貫入して、該中空管へ繊維を投入して、該中空管を引き抜くことで、前記繊維の柱を形成することを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、中空管によって繊維の投入範囲が規定されるので、所定の地盤改良範囲に繊維の柱を形成できる。
【００１２】
本発明の請求項４に係る繊維補強セメント系地盤改良工法は、前記第１工程において、繊維と砂を混合して前記中空管へ投入することを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、砂の重量で繊維が中空管を抜け易くなる。
【００１４】
本発明の請求項５に係る繊維補強セメント系地盤改良工法は、前記第１工程において、繊維と砂を混合して前記中空管へ投入し該中空管に空気圧を掛けることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、砂の重量と空気圧で繊維が中空管を通り易くなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上記構成としたので、繊維とセメントミルクを均等に攪拌できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の繊維補強セメント系地盤改良工法の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１８】
図１に示すように、地盤４０上に施工機１０が配置されている。
【００１９】
施工機１０は、施工機本体としてのクレーン１２の前方に立設された支柱１４と、支柱１４を支持するアーム１６を有している。支柱１４には、支柱１４の上端からワイヤ２０を介して懸架され図示しない駆動手段により昇降するモータ１８が設けられている。
【００２０】
モータ１８は、中空円筒状のロッド２２が接続されており、ロッド２２は、モータ１８の駆動により旋回可能となっている。また、クレーン１２の前側には、ロッド２２の旋回中心位置がずれないようにロッド２２をガイドするガイド部２４が設けられている。
【００２１】
ロッド２２の下端側には、地盤４０を掘削して縦穴４２を形成するとともに、セメントミルク等の吐出を行うオーガ部２６が設けられている。
【００２２】
一方、地盤４０上で施工機１０の近傍には、セメントミルクを生成するプラント２７が構築されている。
【００２３】
プラント２７は、水槽２８と、セメントサイロ３０と、水槽２８から送出された水とセメントサイロ３０から送出されたセメントとを混ぜてセメントミルクを生成するミキシング部３２と、ミキシング部３２内のセメントミルクをパイプ３６に送出するポンプ３４とで構成されている。
【００２４】
パイプ３６の一端はポンプ３４に接続されており、他端は前述のロッド２２に接続されている。これにより、プラント２７で生成されたセメントミルクが、ロッド２２の内部に送り込まれるようになっている。
【００２５】
図２に示すように、オーガ部２６では、２本のロッド２２の下端に、中空円筒状の２本の掘削ロッド４３が１本ずつ接続されている。掘削ロッド４３の下端部には、掘削ロッド４３の内部を流下してきたセメントミルク等が吐出される吐出口４４が形成されている。
【００２６】
２本の掘削ロッド４３は、上下２箇所に配置されボルト及びナット等で締結された固定部材４６によって所定距離で離間するように固定されている。
【００２７】
また、掘削ロッド４３の側壁から外方に向けて、傾斜面を有する複数の攪拌羽４８、５２と、複数のオーガ５４、５８が形成されている。
【００２８】
攪拌羽４８、及びオーガ５４、５８には、掘削ロッド４３の回転時に地盤４０（図１参照）を掘削するための刃部を備えた掘削ビット５０、５６、６０が設けられている。
【００２９】
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
【００３０】
図３及び図４は、地盤４０を改良する場合の施工手順を示したものである。なお、地盤４０は、建物等の基礎が構築される上層６６と、地盤改良が必要とされる軟弱層６８と、地盤改良が不要の硬質層７０とに層別して表示している。
【００３１】
図３ａ示すように、まず、図示しない施工機械を用いて、繊維混じり砂６４の入った中空円筒状の中空管６２が地盤４０に貫入される。ここで、中空管６２の下端部には、図示しない制御手段により開閉可能とされる開閉蓋６５が設けられており、開閉蓋６５は閉止されている。
【００３２】
続いて、図３ｂに示すように、所定の地盤改良深度（軟弱層６８と硬質層７０の界面）まで中空管６２が貫入される。
【００３３】
続いて、図３ｃに示すように、開閉蓋６５が開放されるとともに中空管６２が引き抜かれる。このとき、中空管６２の貫入によって地盤４０に形成された縦孔６７の内部に、中空管６２内部の繊維混じり砂６４が流出する。
【００３４】
ここで、図５ａに示すように、中空管６２内部の繊維は、繊維混じり砂６４となって存在しており、砂の重量によって繊維が中空管６２を抜け易くなっている。
【００３５】
また、図５ｂに示すように、中空管６２の上端に中空のパイプ６１の一端が連通可能に接続され、他端がコンプレッサ５９に接続されており、コンプレッサ５９が駆動されてパイプ６１内部に空気が送り込まれている。これにより、繊維混じり砂６４に空気圧Ｐがかかり、砂の重量と空気圧Ｐによって繊維が中空管６２を抜け易くなっている。
【００３６】
繊維混じり砂６４の流出量は、上層６６まで到達する所定量が予め設定されており、流出量が所定量に到達すると、前述の開閉蓋６５が閉止される。
【００３７】
なお、上記手順では、中空管６２内部に繊維混じり砂６４が充填された状態で中空管６２を地盤４０に貫入したが、先に中空管６２を地盤４０に貫入させて、後から繊維混じり砂６４を中空管６２内部に投入してもよい。
【００３８】
続いて、図３ｄに示すように、上層６６及び軟弱層６８の縦孔６７内部に繊維混じり砂６４の柱が形成される。また、中空管６２が取り除かれ、施工機１０が配置される。
【００３９】
続いて、図４ａに示すように、施工機１０のモータ１８が駆動されロッド２２が旋回するとともにモータ１８が降下し、オーガ部２６（図２参照）による縦孔７２の掘削及び土砂の攪拌が開始される。
【００４０】
オーガ部２６の吐出口４４（図２参照）が上層６６に到達すると、ポンプ３４（図１参照）が駆動され、吐出口４４からセメントミルクが吐出される。
【００４１】
上層６６及び軟弱層６８では、オーガ部２６によって、繊維、セメントミルク、及び地盤４０を形成する土砂が攪拌混合される。これにより、繊維とセメントミルクが均等に攪拌される。
【００４２】
このように、先行して地盤４０に繊維混じり砂６４の柱を形成することで、オーガ部２６の掘削ロッド４３（図２参照）から繊維とセメントミルクの混合液を排出する必要がなくなり、掘削ロッド４３の内部が繊維で詰まる恐れがない。
【００４３】
続いて、図４ｂに示すように、モータ１８をさらに降下させ、所定の地盤改良深度（軟弱層６８と硬質層７０の界面）まで繊維、セメントミルク、及び土砂を混合攪拌する。
【００４４】
続いて、図４ｃに示すように、モータ１８を上昇してオーガ部２６を引き上げながら、繊維、セメントミルク、及び土砂の混合攪拌を継続して行う。このとき、セメントミルクの吐出は停止されている。
【００４５】
続いて、図４ｄに示すように、オーガ部２６を完全に引き上げ、施工機１０を移動させて施工を終了する。
【００４６】
以上の施工手順により、軟弱層６８の地盤改良が行われる。
【００４７】
なお、繊維の配置と、オーガ部２６の掘削ロッド４３の配置は、上記の実施形態に限定されず、図６ａ〜図６ｄに示すように、各種の配置パターンで施工できる。
【００４８】
図６ａは、掘削ロッド４３を２軸として、それぞれの杭孔７６に繊維混じり砂７４を投入し、掘削及び攪拌を行った後、右方向に移動して、それぞれの杭孔７７に繊維混じり砂７４を投入し、掘削及び攪拌を行う方法である。
【００４９】
図６ｂは、掘削ロッド４３を２軸として、それぞれの杭孔７６の間７９に繊維混じり砂７８を投入し、掘削及び攪拌を行った後、右方向に移動して、それぞれの杭孔７７の間８０に繊維混じり砂７８を投入し、掘削及び攪拌を行う方法である。
【００５０】
図６ｃは、掘削ロッド４３を３軸として、それぞれの杭孔８２の間８３に繊維混じり砂８１を投入し、掘削及び攪拌を行った後、右方向に移動して、それぞれの杭孔８４の間８５に繊維混じり砂８１を投入し、掘削及び攪拌を行う方法である。
【００５１】
図６ｄは、掘削ロッド４３を３軸として、杭孔８２の中央に繊維混じり砂８５を投入し、掘削及び攪拌を行った後、右方向に移動して、杭孔８４の中央に繊維混じり砂８５を投入し、掘削及び攪拌を行う方法である。
【００５２】
ここで、図６ａ〜図６ｄのうち、繊維、セメントミルク、土砂の攪拌混合が一番難しいと思われる図６ｄの施工方法について地盤改良の効果を検証することにした。
【００５３】
図７ａに示すように、掘削ロッド４３を３軸として、杭孔８９の中央に繊維混じり砂８８を投入し、掘削を行い、繊維、セメントミルク、及び土砂の攪拌混合を行った。
【００５４】
図７ａの施工が完了した後、図７ｂに示すように、３つの各杭孔８９から、それぞれ試験体Ａ、Ｂ、Ｃを切り出した。
【００５５】
この試験体Ａ、Ｂ、Ｃについて１軸圧縮試験を行ったところ、図８ａに示すグラフが得られた。なお、比較例として、繊維を用いず、セメントミルク及び土砂の攪拌混合のみを行った試験体についての１軸圧縮試験のグラフを、図８ｂに示す。
【００５６】
図８ａと図８ｂを比較すると、図８ａの方が１軸圧縮強度が高く、繊維による地盤の改良効果があることが分かる。
【００５７】
また、試験体Ａ、Ｂ、Ｃで比較すると、概ね同程度の傾向のグラフとなっていることから、繊維が一様に攪拌されていることが分かる。
【００５８】
以上説明したように、本発明の実施形態では、先行して地盤４０に繊維の柱を形成することで、オーガ部２６の掘削ロッド４３から繊維とセメントミルクの混合液を排出する必要がなくなる。これにより、掘削ロッド４３が繊維で詰まる恐れがない。
【００５９】
また、柱状の繊維をオーガ部２６で攪拌することで、セメントミルクと繊維は均等に攪拌される。
【００６０】
さらに、オーガ部２６を引き抜くときも攪拌混合を行うので、セメントミルクと繊維は均等に攪拌される。
【００６１】
また、中空管６２によって地盤４０における繊維の投入範囲が規定されるので、所定の地盤改良範囲（軟弱層６８）に繊維の柱を形成できる。
【００６２】
また、砂の重量で繊維が中空管６２を抜け易く、さらに空気圧を加えることで繊維が中空管６２を通り易くなる。
【００６３】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されない。
【００６４】
掘削ロッド４３の軸数は、１本でもよく、３本以上であってもよい。
【００６５】
繊維混じり砂６４の柱の数は、単数、複数のいずれでもよい。
【００６６】
繊維を用いた地盤改良は、軟弱層６８だけでなく、上層６６まで行ってもよい。
【００６７】
繊維混じり砂６４の砂の代わりに、砂礫、解体ガラ、再生砕石を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る施工機の全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係るオーガ部の構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る繊維補強セメント系地盤改良工法の前半の施工手順を示す工程図である。
【図４】本発明の実施形態に係る繊維補強セメント系地盤改良工法の後半の施工手順を示す工程図である。
【図５】本発明の実施形態に係る中空管への繊維混じり砂の投入状態を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る杭孔と繊維混じり砂の柱の配置パターンを示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態の効果確認試験における試験体の採取位置を示す模式図である。
【図８】本発明の実施形態の効果確認試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１０  施工機
２６  オーガ部（オーガ）
４０  地盤（地盤）
４３  掘削ロッド（配管）
６２  中空管（中空管）
６４  繊維混じり砂６４（繊維）
６８  軟弱層（地盤改良範囲）
Ｐ  空気圧（空気圧）
【図１】
2008127863.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008127863.tif 000006
【図５】
2008127863.tif 000007
【図６】
2008127863.tif 000008
【図７】
2008127863.tif 000009
【図８】
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