(57)【要約】【課題】地盤の掘削と固化材液の攪拌・混合により構築されるソイルセメント柱中に鋼管杭等の中空杭を挿入してソイルセメント合成杭を構築する方法において、中空杭の挿入時までにソイルセメントを固化させない目的で固化材液に添加される遅延剤の添加量を削減し、合理的な添加量で中空杭先端の所定深度への到達を完了させる。【解決手段】中掘り工法とプレボーリング工法の別に関係なく、ソイルセメント柱３の全長の内、固化材液の供給開始側から供給終了側へかけて遅延剤１の添加量を減少させる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空杭がソイルセメント柱の中に存在するソイルセメント合成杭を構築する方法において、ソイルセメント柱の全長の内、固化材液の供給開始側から供給終了側へかけて遅延剤の添加量を減少させてソイルセメント柱を構築するソイルセメント合成杭の構築方法。
【請求項２】
固化材液の供給開始側をソイルセメント柱の頂部側とし、ソイルセメント柱の頂部側から先端部側へかけて遅延剤の添加量を減少させながら、ソイルセメント柱を構築しつつ、ソイルセメント柱中に中空杭を沈設する請求項１記載のソイルセメント合成杭の構築方法。
【請求項３】
固化材液の供給開始側をソイルセメント柱の頂部側とし、ソイルセメント柱の頂部側から先端部側へかけて遅延剤の添加量を減少させながら、最後まで遅延剤を添加してソイルセメント柱を構築した後、ソイルセメント柱中に中空杭を沈設する請求項１記載のソイルセメント合成杭の構築方法。
【請求項４】
固化材液の供給開始側をソイルセメント柱の先端部側とし、ソイルセメント柱の先端部側から頂部側へかけて遅延剤の添加量を減少させながら、ソイルセメント柱を構築した後、ソイルセメント柱中に中空杭を沈設する請求項１記載のソイルセメント合成杭の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は地盤の掘削と共に地中に供給されるセメントミルク等の固化材液の攪拌・混合により構築されるソイルセメント柱と中空杭とが一体化されるソイルセメント合成杭の構築方法、すなわち中空杭がソイルセメント柱中に存在するソイルセメント合成杭を構築する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ソイルセメント柱と中空杭とが一体化されるソイルセメント合成杭の構築方法の内、ソイルセメント柱の構築後に中空杭を挿入するプレボーリング工法では、ソイルセメント柱の構築から中空杭の挿入までに時間が経過するため、中空杭の挿入時にソイルセメントが固化を始めることなく、先端が所定深度に確実に到達するまで中空杭を挿入できるように、固化材液中に遅延剤が添加されることがある。
【０００３】
また中空杭の先端を所定深度に到達させるまでの間に中空杭の頭部側でソイルセメントが固化を始めれば、中空杭の挿入中に抵抗が生じ、高止まりする可能性があることから、掘削と攪拌・混合を行いながら、同時に中空杭を沈設する中掘り工法でソイルセメント合成杭を構築する場合にも固化材液中に遅延剤が添加されることがある。
【０００４】
従来はいずれの方法でも図２に示すようにソイルセメント柱の全長に亘って一定量の遅延剤を添加することが行われ、固化材液の供給を開始する側と終了する側で同量の遅延剤が添加されているが、遅延剤は固化材液より高価であるため、遅延剤の使用によってソイルセメント合成杭を構築する際の施工コストが割高になっている。
【０００５】
この発明は上記背景より、遅延剤の添加量を削減し、合理的な添加量で中空杭を所定深度まで到達させ得る施工方法を提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では中空杭がソイルセメント柱の中に存在するソイルセメント合成杭を構築する方法において、ソイルセメント柱の全長の内、固化材液の供給開始側から供給終了側へかけて遅延剤の添加量を減少させてソイルセメント柱を構築することにより、中空杭の先端を所定深度に到達させるまでの間にソイルセメントが流動性を有した状態を維持しながら、遅延剤の添加量を削減し、合理的な遅延剤の使用量にする。
【０００７】
ソイルセメント合成杭を構築する方法は中掘り工法で施工する場合とプレボーリング工法で施工する場合があり、いずれの場合も固化材液の供給を開始する側での遅延剤添加量が多く、固化材液の供給を終了する側での遅延剤添加量が少なくなる。
【０００８】
中掘り工法による方法は請求項２に記載のように固化材液の供給開始側をソイルセメント柱の頂部側とし、ソイルセメント柱の頂部側から先端部側へかけて遅延剤の添加量を減少させながら、ソイルセメント柱を構築しつつ、ソイルセメント柱中に中空杭を沈設することによりソイルセメント合成杭が構築される。
【０００９】
プレボーリング工法による方法は請求項３に記載のように固化材液の供給開始側をソイルセメント柱の頂部側とし、ソイルセメント柱の頂部側から先端部側へかけて遅延剤の添加量を減少させながら、最後まで遅延剤を添加してソイルセメント柱を構築した後、ソイルセメント柱中に中空杭を沈設することによりソイルセメント合成杭が構築される。
【００１０】
または請求項４に記載のように固化材液の供給開始側をソイルセメント柱の先端部側とし、ソイルセメント柱の先端部側から頂部側へかけて遅延剤の添加量を減少させながら、ソイルセメント柱を構築した後、ソイルセメント柱中に中空杭を沈設することによりソイルセメント合成杭が構築される。請求項３に記載の発明と請求項４に記載の発明は、前者での固化材液の供給開始側がソイルセメント柱の頂部側であるのに対し、後者での固化材液の供給開始側がソイルセメント柱の先端部側である点で相違する。
【００１１】
請求項２〜請求項４に記載の発明のいずれの方法においてもソイルセメント柱の全長の内、固化材液の供給開始側から供給終了側へかけて遅延剤の添加量を減少させることにより、中空杭の先端を所定深度に到達させるまでの間にソイルセメントが流動性を有した状態を維持しながら、遅延剤の添加量が削減され、遅延剤の使用量が合理的な量になる。
【００１２】
固化材液の供給開始側から供給終了側へかけて遅延剤の添加量を減少させることで、中空杭の先端が所定深度に到達するときに、ソイルセメント柱の全長に亘り、ソイルセメントをほぼ均一な流動状態に保つことができ、中空杭の先端側における沈設抵抗と地表面側における沈設抵抗を同程度にすることができるため、中空杭の沈設を円滑に行うことができる。
【００１３】
以上のように固化材液の供給開始側から供給終了側へかけて遅延剤の添加量を減少させることで、中空杭の先端を所定深度に確実に到達させることができる上、ソイルセメント柱の全長に亘って一定量の遅延剤を添加する従来方法より遅延剤の使用量が削減される。
【００１４】
また遅延剤の添加量をソイルセメント柱の全長に亘って一様に低減した場合には、深度毎に固化を開始する時期に差が生じ、中空杭の先端を所定深度に到達させる以前に固化材液の供給側でソイルセメントの固化が始まり、中空杭を高止まりさせた状態で沈設を終了せざるを得ない可能性があるが、この発明ではソイルセメント柱の深度方向に固化を開始する時期に差が生じないため、中空杭を高止まりさせた状態で沈設を完了させる事態は回避される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明は固化材液と掘削土の攪拌・混合により構築されるソイルセメント柱３の全長の内、固化材液に添加される、例えばポゾリス・８９（商品名）、ジオリター１０（商品名）等の遅延剤１の添加量を固化材液の供給開始側から供給終了側へかけて減少させながら、ソイルセメント柱３を構築すると共に、ソイルセメント柱３中に鋼管杭等の中空杭４を沈設する方法である。
【００１６】
図１は図３に示すように掘削攪拌装置５により掘削と攪拌・混合を行いながら、同時に中空杭４を沈設する中掘り工法で施工する場合のソイルセメント柱３の全長に対する遅延剤１の添加量の分布を示す。
【００１７】
遅延剤１の添加量は図１−（ａ）　に示すように図３−（ａ）　に示す地盤の掘削開始と共に行われる固化材液の吐出開始時に最も多く、掘削攪拌装置５の掘進と共に減少し、後述する掘削攪拌装置５の先行掘削翼７が最下端に到達した時点で最少になる。
【００１８】
図１−（ａ）　は添加量がソイルセメント柱３の頂部から先端まで直線的に分布し、先端位置で０になる場合を示すが、（ｃ）に示すように先端位置では必ずしも０である必要はない。（ｂ）　はソイルセメント柱３の頂部側の一定区間だけ、添加量を一定にし、先端位置で０にした場合、（ｃ）　は、図示しないが、ミキシングプラントで固化材液を混練する際、遅延剤１の添加量をバッチ毎に変化させることによりソイルセメント柱３の頂部から先端まで段階的に低減させ、最終的に微量にした場合を示す。（ｃ）のように遅延剤１の添加量が深度方向に段階的に低減し、一部の区間での添加量が不変であっても、深度方向の全体では固化材液の供給開始側から供給終了側へかけて添加量が次第に減少していることになる。
【００１９】
図１−（ｄ）　は中空杭４を沈設したときにその頭部が地表面以深に位置する場合に、中空杭４の頭部付近から地表面までの区間に、ソイルセメント柱３を構築した固化材液より貧配合、及び／又は少量の固化材液により貧改良部３ａを形成した場合、あるいは中空杭４の頭部付近から地表面までの区間を空掘りした場合の遅延剤１の添加量の分布を示す。この場合も遅延剤１はソイルセメント柱３の頂部から先端までの区間で添加される。
【００２０】
なお、貧改良部３ａはソイルセメント柱３よりも硬化速度が遅いので、貧改良部３ａへは遅延剤１を添加しなくてもよいが、添加することもある。
【００２１】
この発明では一般的に遅延剤１は固化材液の構成材料であるセメントに対して質量比で０〜５％程度の割合で添加され、図１の場合、添加量が最大となるソイルセメント柱３の頂部付近で５％程度の割合になる。
【００２２】
比較のため、図２にソイルセメント柱３の全長に亘って一定の遅延剤（５％の割合）を添加する従来方法の遅延剤添加量の分布を示すが、この発明ではソイルセメント柱３の頂部での添加量が従来方法と等しい場合、ソイルセメント柱３の先端での添加量を０にした図１−（ａ）の場合には遅延剤１の総添加量が従来の半分で済むことになる。このことは図１−（ａ）と図２の各遅延剤添加量の分布を示す横線部分の面積の対比から明らかである。
【００２３】
なお、ソイルセメントの場合、コンクリートの場合より多くの遅延剤を必要とするため、従来はセメントに対し、５％程度の遅延剤が添加されている。
【００２４】
図３は中掘り工法で施工する場合の施工手順を示す図であり、使用される掘削攪拌装置５は例えばロッド６とその先端に接続される先行掘削翼７と、その上に拡張した状態で収縮可能に装着される掘削攪拌翼８と、同じく拡張した状態で収縮可能に装着される攪拌翼９からなり、図３−（ａ）　に示すように先行掘削翼７から攪拌翼９までが中空杭４の下端から突出した状態でロッド６の回転により掘削と攪拌を行う。
【００２５】
施工は図３−（ａ）　に示す、掘削攪拌翼８と攪拌翼９を拡張させた状態で、ロッド５を回転させて地盤の掘削を開始し、そのまま、（ｂ）　に示すように先行掘削翼７と掘削攪拌翼８による掘削と共に、ロッド６を通じて送り込まれ、ロッド６の先端位置等に形成される吐出口６ａから吐出される固化材液を攪拌しながら、中空杭４を降下させ、（ｃ）　に示すように中空杭４の先端が目標深度に到達するまでロッド６を掘進させることにより行われる。
【００２６】
中空杭４先端の目標深度への到達後、（ｄ）　，（ｅ）　に示すように掘削攪拌翼８と攪拌翼９を中空杭４の下端に衝突させる等により収縮させ、そのまま掘削攪拌装置５を引き上げることにより施工が終了する。
【００２７】
なお、図３には明示していないが、中空杭４の先端部付近において掘進時に吐出した固化材液より富配合、及び／又は多量の固化材液に切り替えて図５に示すような根固め部３ｂを形成することもある。この根固め部３ｂもソイルセメント柱３の一部となる。
【００２８】
根固め部３ｂもソイルセメント柱３の一部であることで、根固め部３ｂを形成する固化材液中に遅延剤１を添加してもよいが、そのセメントに対する添加量は図１に示したソイルセメント柱３の先端部と同じく、少ない量とされる。
【００２９】
但し、中掘り工法で施工する場合は、根固め部の形成時に、既に根固め部の直上近傍にまで中空杭４の先端部が到達しているため、根固め部を形成する固化材液中に遅延剤１を添加しないことも可能であり、根固め部の直上近傍から遅延剤１の添加量を０にしても中空杭４を所定深度にまで沈設できる。
【００３０】
中掘り工法の場合は、ソイルセメント柱３の先端部の施工時にその先端部の直上近傍にまで中空杭４の先端部が到達していることで、根固め部３を形成しない場合でも、中空杭４の先端部の目標深度付近の区間において遅延剤１の添加量を０にすることができる。
【００３１】
図５は掘削攪拌装置５の掘進時に固化材液の供給を行う場合のプレボーリング工法でソイルセメント柱３を先行して構築した後にソイルセメント柱３中に中空杭４を沈設する方法の手順例を示す。
【００３２】
この方法では掘進時に固化材液を吐出することから、ソイルセメント柱３の全長に対する遅延剤１の添加量の分布は図４に示すように図１と同様になり、添加量は図５−（ａ）　に示す地盤の掘削開始と共に、もしくは掘削開始後に行われる固化材液の吐出開始時に最も多く、掘削攪拌装置５の掘進と共に減少し、掘削攪拌装置５の先行掘削翼７が最下端に到達した時点で最少になる。
【００３３】
図４−（ａ）　は添加量がソイルセメント柱３の頂部から先端まで直線的に分布する場合、（ｂ）　はソイルセメント柱３の頂部側の一定区間で一定の場合、（ｃ）　は頂部から先端まで段階的に低減した場合、（ｄ）　は中空杭４の頭部付近から地表面までの区間に固化材液が存在しない部分、もしくは貧改良部３ａを形成した場合を示す。いずれの場合も、固化材液の供給を終了する側で供給終了後、中空杭４の沈設までに時間が経過する分だけ、ソイルセメント柱３の先端位置でも遅延剤１が添加される。
【００３４】
図５に示したプレボーリング工法で使用される掘削攪拌装置５は図３で使用される掘削攪拌装置５と同様の構成を持ち、固化材液を吐出する吐出口６ａは少なくともロッド６の先端位置等に形成されるが、掘削攪拌翼８と攪拌翼９は収縮可能である必要はない。
【００３５】
プレボーリング工法の代表的な施工手順では掘削攪拌装置５による掘進開始時から、または図５−（ａ）　に示すようにソイルセメント柱３の構築後のソイルセメントの体積増加分を見込んだ深度から固化材液を吐出しながら、ロッド６を回転させ、（ｂ），（ｃ）に示すようにロッド６の先端部が後から挿入される中空杭４の先端部付近、すなわち根固め部３ｂに到達するまで固化材液の吐出が継続される。
【００３６】
根固め部３ｂは固化材液の吐出を継続したままロッド６を掘進させることで構築されるが、掘進時に吐出した固化材液より富配合、及び／又は多量の固化材液に切り替えることもある。富配合、及び／又は多量の固化材液に切り替えて根固め部３ｂを構築した場合も根固め部３ｂはソイルセメント柱３の一部となる。よって根固め部３ｂを構築する固化材液中に遅延剤１を添加することもあるが、セメントに対しては図４に示したソイルセメント柱３の先端部に対する量と同じく、少ない添加量とされる。
【００３７】
根固め部３ｂの構築後、（ｄ），（ｅ）に示すように掘削攪拌装置５を単純に引き抜くことにより、またはロッド６を回転させつつ引き抜くことによりソイルセメント柱３が構築される。
【００３８】
ロッド６の引き抜き後、（ｆ）　，（ｇ）　に示すようにソイルセメント柱４に先端が開放した中空杭４を回転させながら、その先端部が根固め部３ｂ中に埋設されるまで圧入することが行われる。
【００３９】
図６−（ａ）　〜（ｄ）　は図７に示すように掘削攪拌装置５の引き抜き時に固化材液の供給を行う場合のプレボーリング工法でソイルセメント柱３を先行して構築した後にソイルセメント柱３中に中空杭４を沈設する場合の遅延剤１の添加量の分布を示す。
【００４０】
この方法では先行掘削翼７が根固め部３ｂ付近に到達した時点から固化材液の吐出を開始することから、遅延剤１の添加量はソイルセメント柱３の先端部側から頂部側へかけて減少する分布となる。図６−（ａ）　，（ｂ）　は直線的に分布させた場合、（ｂ）　は段階的に分布させた場合、（ｄ）　は中空杭４の頭部が地表面以深に位置する場合に直線的に分布させた場合を示し、（ｄ）では地表面側に貧改良部３ａ、もしくは空掘りを形成し、その下方に遅延剤１を添加したソイルセメント柱３を形成する場合を示している。なお、貧改良部３ａは一般的に固化速度が遅いので、遅延剤を添加する必要がないが、少量の遅延剤を添加してもよい。
【００４１】
掘削攪拌装置５は図７−（ｂ）　，（ｃ）　に示すように根固め部３ｂの構築開始位置付近まで掘進した後に回転したまま降下しながら、固化材液を吐出することにより根固め部３ｂを構築し、ロッド６の引き抜き時に根固め部３ｂ上にソイルセメント柱３を構築することから、吐出口６ａ，６ｂはロッド６の先端位置と、攪拌翼９の上方位置の２箇所に形成される。
【００４２】
下部の吐出口６ａから固化材液を吐出するまでは（ａ）　，（ｂ）　に示すように空掘り、もしくは下部の吐出口６ａから清水や泥水等の掘削液を吐出しながらの掘削が行われ、ロッド６の先端部が根固め部３ｂに到達する深度付近において下部の吐出口６ａからの固化材液、もしくは固化材液より富配合、及び／又は多量の固化材液からなる根固め液の吐出が開始され、そのまま（ｃ）　に示すようにロッド６の先端部を中空杭４の先端部付近まで到達させることにより根固め部３ｂが構築される。
【００４３】
この場合の根固め部３ｂもソイルセメント柱３の一部となるため、根固め部３ｂを構築する固化材液中に遅延剤１を添加することもあるが、セメントに対しては図６に示したソイルセメント柱３の先端部に対する量と同じく、多い添加量とされる。
【００４４】
根固め部３ｂの構築後、ロッド６に供給される根固め液をそれより貧配合、及び／又は少量の固化材液に切り替えると共に、吐出位置を下部の吐出口６ａから上部の吐出口６ｂに切り替え、（ｄ）　，（ｅ）　に示すように上部の吐出口６ｂから固化材液を吐出しながらロッド６を回転させつつ引き抜くことによりソイルセメント柱３が構築される。
【００４５】
遅延剤１の添加量は根固め部３ｂ構築時の下部の吐出口６ａからの固化材液や根固め液の吐出時に最も多く、上部の吐出口６ｂからの固化材液の吐出開始後、ロッド６の引き抜きと共に減少し、上部の吐出口６ｂが地表面付近、もしくは後から挿入される中空杭４の頭部付近で最少になる。
【００４６】
ソイルセメント柱３の構築後は図５の場合と同様に（ｆ）　，（ｇ）　に示すようにソイルセメント柱３中に先端が開放した中空杭４を回転させながら、中空杭４の先端部が根固め部３ｂ中に埋設されるまで圧入することが行われる。
【００４７】
【発明の効果】
ソイルセメント柱の全長の内、固化材液の供給開始側から供給終了側へかけて遅延剤の添加量を減少させるため、中空杭の先端を所定深度に到達させるまでの間にソイルセメントが固化を始めることのない流動性を有した状態を維持しながら、遅延剤の添加量を削減することができ、経済的となる。
【００４８】
特にソイルセメント柱の頂部から先端までのいずれの部分においても固化を開始する時期に差を生じさせないため、遅延剤の総添加量が減少しても中空杭を高止まりさせた状態で沈設を完了させることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）　〜（ｄ）　は中掘り工法の場合のソイルセメント柱に対する遅延剤の添加量の分布を示した概念図である。
【図２】ソイルセメント柱の全長に亘って一定の遅延剤を添加する従来のソイルセメント柱に対する遅延剤の添加量の分布を示した概念図である。
【図３】（ａ）　〜（ｅ）　は中掘り工法の施工手順例を示した立面図である。
【図４】（ａ）　〜（ｄ）　はプレボーリング工法で、掘進時に固化材液の供給を行う場合のソイルセメント柱に対する遅延剤の添加量の分布を示した概念図である。
【図５】（ａ）　〜（ｇ）　はプレボーリング工法で、掘進時に固化材液の供給を行う場合の施工手順例を示した立面図である。
【図６】（ａ）　〜（ｄ）　はプレボーリング工法で、引き抜き時に固化材液の供給を行う場合のソイルセメント柱に対する遅延剤の添加量の分布を示した概念図である。
【図７】（ａ）　〜（ｇ）　はプレボーリング工法で、引き抜き時に固化材液の供給を行う場合の施工手順例を示した立面図である。
【符号の説明】
１……遅延剤、３……ソイルセメント柱、３ａ……貧改良部、３ｂ……根固め部、４……中空杭、５……掘削攪拌装置、６……ロッド、６ａ，６ｂ……吐出口、７……先行掘削翼、８……掘削攪拌翼、９……攪拌翼。
【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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