(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に芯材を有する柱体を地盤中に構築して該地盤の補強を図る地盤改良工法であって、
外側に搬送スクリュを備えた円筒状の本体と、該本体の先端に脱着可能に取り付けられる先端部とを備えた中空のスパイラルロッドを用い、
上記スパイラルロッドの本体内部に長尺の芯材を通し、該芯材の一端を上記先端部の一端に取り付けて該先端部を本体に取り付ける取り付け工程と、
上記スパイラルロッドを、上記先端部を下方に向けて、上記搬送スクリュの搬送方向が該スパイラルロッドの圧入方向と一致するように回転させながら地盤中に圧入すると共に、バラ荷を搬送スクリュに供給して圧入方向に搬送する圧入工程と、
スパイラルロッドの先端が所定の深さにまで達した後、該スパイラルロッドの本体から先端部を取り外し、該先端部と芯材とを残して、本体のみを、上記スパイラルロッドの圧入時と同じ方向に回転させながら引き上げる引き上げ工程とを有することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
上記芯材が透水性を有し、上記バラ荷が水硬性であって、上記引き上げ工程の後に、該芯材を介して上記バラ荷に少なくとも水を供給し、硬化させる注水工程を有する請求項１に記載の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩い砂地盤や粘性土地盤、異なる地層が積層した多層地盤といった不安定な地盤において、地盤中に柱体を形成して該地盤の強化を図る地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
緩い砂地盤や粘性土からなる地盤、異なる地層が積層した多層地盤は、地震や水害発生時に崩れて該地盤上に建てられた建築物や道路などの構造物の損傷を招いたり、周辺に影響を及ぼす恐れがある。
【０００３】
そこで、地盤中に硬質の柱体を構築して地盤を強化する手段が講じられている。このような柱体の構築方法としては、例えば特許文献１に、搬送スクリュを付設したプランジャを地盤中に圧入することによって柱状の中空室を形成し、且つ、該プランジャを回転させることにより搬送スクリュによって水硬性のバラ荷を該中空室に充填し、周囲の地盤から中空室に侵入する水分によって該バラ荷を硬化させる方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、この工法では、地盤中に含まれる水分量が不十分である場合には柱状に充填されたバラ荷の中心部にまで十分に水分が到達せず、削孔の側壁近傍のバラ荷のみが硬化して、構築される柱体の強度が不十分となってしまう。また、地盤中の水分量が十分であっても、径の大きな柱体ではやはり中心部まで十分な水分が到達しにくく、強度が不十分になるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特許第３２５８２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、施工時に残土が発生せず、十分な強度を有する柱体を構築し、地盤の強度を向上させる簡易な工法を提供することにあり、さらには、水硬性のバラ荷を充填してなる柱体において、含まれる水分量が少ない地盤においても均質で十分な強度を有する柱体を構築する工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、中心部に芯材を有する柱体を地盤中に構築して該地盤の補強を図る地盤改良工法であって、
外側に搬送スクリュを備えた円筒状の本体と、該本体の先端に脱着可能に取り付けられる先端部とを備えた中空のスパイラルロッドを用い、
上記スパイラルロッドの本体内部に長尺の芯材を通し、該芯材の一端を上記先端部の一端に取り付けて該先端部を本体に取り付ける取り付け工程と、
上記スパイラルロッドを、上記先端部を下方に向けて、上記搬送スクリュの搬送方向が該スパイラルロッドの圧入方向と一致するように回転させながら地盤中に圧入すると共に、バラ荷を搬送スクリュに供給して圧入方向に搬送する圧入工程と、
スパイラルロッドの先端が所定の深さにまで達した後、該スパイラルロッドの本体から先端部を取り外し、該先端部と芯材とを残して、本体のみを、上記スパイラルロッドの圧入時と同じ方向に回転させながら引き上げる引き上げ工程とを有することを特徴とする地盤改良工法である。
【０００８】
本発明においては、上記芯材が透水性を有し、上記バラ荷が水硬性であって、上記引き上げ工程の後に、該芯材を介して上記バラ荷に少なくとも水を供給し、硬化させる注水工程を有することを好ましい態様として含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、搬送スクリュの搬送方向がスパイラルロッドの圧入方向と一致しているため、スパイラルロッドの圧入時に残土が発生しないため、該残土の処理作業が不要である。
【００１０】
また、スパイラルロッドの圧入時に削孔の形成と同時にバラ荷を供給するため、バラ荷を均一に削孔内に充填することができ、さらに本発明においては、スパイラルロッドの圧入と同時に芯材を削孔内に通すため、該芯材の存在によって強度の高い柱体を構築することができる。特に、透水性の芯材と水硬性のバラ荷とを用いた場合には、密に充填したバラ荷に十分な水分を供給して該バラ荷を均質に硬化させることができ、芯材の使用と相俟って高強度で耐震性能に優れた柱体を構築することができる。
【００１１】
よって、本発明によれば、不安定な地盤を簡易な工法によって、安定した耐震性の高い地盤に改良することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の地盤改良工法を図１〜図３を参照して説明する。図中、１はスパイラルロッドの本体、２は搬送スクリュ、３はホッパー、４はバラ荷、５は地盤、６は削孔、７は芯材、８は柱体、９は突起、１１はスパイラルロッドの先端部、１２は凹部である。
【００１３】
本発明に用いられるスパイラルロッドは、外側に搬送スクリュ２を備えた円筒状の本体１と、該本体１の先端に脱着可能に取り付けられる先端部１１とを備えている。先端部１１を取り付けることにより、本体１の先端開口部は該先端部１１によって塞がれる。本体１と先端部１１との脱着構成としては、好ましくは、スパイラルロッドの圧入時の回転方向に本体１が回転する時には本体１と先端部１１とが係合して一体化し、圧入時の回転方向とは逆方向に本体１が回転した場合には、先端部１１が本体１から脱離するとも廻りチャックが好ましく用いられる。とも廻りチャックの構成例を図２に示す。
【００１４】
図２（ａ）に示すように、本体１には先端開口部より部分的に突出する突起９を設け、一方、先端部１１の本体側には該突起９に対応して凹部１２を形成する。図３に先端部１１を本体側から見た上面図（ａ）と正面図（ｂ）とを示す。上記凹部１２は、先端部１１の本体側から該先端部１１の周縁部を１／４周まで螺旋状に下るように形成されており、周方向において一端は鉛直面、他端は該一端の底部から本体側に向かって連続する傾斜面となっている。従って、図２（ｂ）に示すように、突起９を該凹部１２に係合させて、本体１を図中の矢印Ａ方向に回転させれば、突起９は凹部１２の鉛直面に当設して、本体１と先端部１１とは一体に回転する。また、先端部１１を残して本体１のみを引き上げる際には、そのまま本体１を引き上げる〔図２（ｃ）〕、または、本体１を矢印Ａとは逆方向に１／４周回転させれば突起９は凹部１２の傾斜面に沿って移動し、容易に凹部１２から外れる。
【００１５】
本発明においては、スパイラルロッドの先端部１１に長尺の芯材７の一端を取り付けて該スパイラルロッドを地盤中に圧入する。本発明で用いられる芯材７は、構築する柱体の中心部に位置して該柱体の強度を高める部材であり、金属製、樹脂製、ファイバー製、織布又は不織布製の芯材が挙げられ、具体的には、鉄筋や鋼線、グラスファイバー、また、後述するように、バラ荷４に水を供給するために、芯材７が透水性を有する場合には、鋼鉄製の有孔パイプや塩化ビニール製のパイプ、プラスティックを集積して多孔質状にした多孔質棒状材やパイプ状材、または、織布又は不織布製ドレーン材などが好ましく用いられる。また、芯材７は柱体８の中心部に１本でもかまわないが、複数本の芯材を纏めて、或いは所定の間隔をおいて用いてもかまわない。
【００１６】
本発明において用いられるバラ荷４としては、砂、石などが用いられ、水硬性のバラ荷４の場合には、砂や石を骨材として、これらにセメント、石灰等の水硬性成分を混合して用いる。
【００１７】
以下に本発明の工法の各工程を図１を参照しながら説明する。
【００１８】
〈取り付け工程〉
スパイラルロッドの本体１内に芯材７を通し、該芯材の一端を先端部１１の本体側に取り付け、次いで本体１に該先端部１１を取り付ける。前記したとも廻りチャックを利用した場合には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、先端部１１の凹部１２に本体１の突起９を係合させて本体１の先端に先端部１１を取り付ける。
【００１９】
〈圧入工程〉
スパイラルロッドを囲むようにホッパー３を配設し、ホッパー３内にバラ荷４を収納しておく。この状態でスパイラルロッドを、搬送スクリュ２の搬送方向が圧入方向〔図１（ａ）の矢印Ｂ方向〕と一致するように回転させながら〔図１（ａ）の矢印Ａ方向〕圧入する。即ち、図１において、スパイラルロッドの後端から見た場合、搬送スクリュ２はスパイラルロッドの後端から先端に向かって時計回りに形成されており、該スパイラルロッドを図１（ａ）に示すようにスパイラルロッドの後端から見て反時計回り（矢印Ａ方向）に回転させた場合、搬送スクリュ２の搬送方向はスパイラルロッドの後端から先端に向かう方向となり、スパイラルロッドの圧入方向（矢印Ｂ方向）と一致する。即ち、通常、圧入を容易にするために搬送スクリュ２を利用する場合とは逆方向に回転させることになり、これにより、ホッパー３内に供給されたバラ荷４が、搬送スクリュ２に供給され、圧入方向、即ちスパイラルロッドの先端に向かって搬送される。また、搬送スクリュ２の搬送方向が圧入方向と同じであるため、地盤の土砂がホッパー３内に排出される恐れもない。
【００２０】
尚、本工法は本来緩い地盤に対して施工されるため、施工地盤から外部へ土砂を排出しなくても削孔６を形成することに困難はなく、土砂を排出することなく周囲に土砂を押しのけて削孔６を形成することにより、削孔６の内壁自体を密にして地盤の安定化に寄与する作用も有する。
【００２１】
〈引き上げ工程〉
スパイラルロッドの先端が所定の深さまで達した時点で〔図１（ｂ）〕、スパイラルロッドの圧入で形成された削孔６内壁とスパイラルロッドとの間隙にはバラ荷４が充填されている。この状態で、本体１の先端から先端部１１を取り外す〔図１（ｃ）〕。前記したように、図２，図３に示したようなとも廻りチャックを用いていれば、図２（ｃ）の如く、本体１を突起９の高さ分だけ引き上げるか、或いは、本体１を圧入時とは逆方向に１／４周回転させれば、突起９が凹部１２から抜けて本体１と先端部１１とが脱離する。その後、圧入時と同じ方向に本体１を回転させても〔図２（ｄ）の矢印Ａ方向〕、突起９が凹部１２に係合せず、よって、先端部１１と該先端部１１に一端を取り付けた芯材７を残して、本体１のみを回転させながら引き上げることができる。
【００２２】
係る引き上げ工程において、本体１を圧入時と同じ方向〔図１（ｄ）の矢印Ａ方向〕に回転させながら、上方〔図１（ｄ）の矢印Ｃ方向〕に引き上げる。即ち、搬送スクリュ２の搬送方向はスパイラルロッドの本体１の引き上げ方向（矢印Ｃ方向）とは逆方向となるため、一旦削孔６内に供給されたバラ荷４がスパイラルロッドの本体１の引き上げによって削孔６外に排出される恐れはない。また、好ましくは、スパイラルロッドの本体１を引き上げる際にも、搬送スクリュ２に引き続きバラ荷４を供給することで、削孔６内により密にバラ荷４を充填することができる。特に、本体１の先端側においては、該先端が引き上げられると同時にバラ荷４が供給されるため、バラ荷４を密に且つ均一に連続充填することができる。
【００２３】
本体１を完全に引き上げることにより、地盤中に、中心部に芯材７を備え、該芯材７の周囲にバラ荷４が充填されてなる柱体８が構築される〔図１（ｅ）〕。
【００２４】
〔注水工程〕
本発明においては、芯材７として透水性を有する芯材を用いることにより、本体１を引き上げた後に該芯材７を介してバラ荷４に水を供給することができる。よって、水硬性のバラ荷４を充填し、本体１を引き上げた後に芯材７に水を供給し、該芯材７より周囲の水硬性のバラ荷４に水を供給して該バラ荷を硬化させ、より強固な柱体を構築することができる。本発明においては、削孔６内に充填されたバラ荷４の中心部に長さ方向に亘って芯材７が埋め込まれているため、削孔６の先端まで十分な量の水を供給することができ、水硬性のバラ荷４を均質に硬化させて高品質のモルタル硬化体である柱体８を構築することができる。
【００２５】
尚、供給する水には、必要に応じて硬化促進剤など、水以外の成分を添加してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の地盤改良工法の工程を示す模式図である。
【図２】本発明に用いられるスパイラルロッドのとも廻りチャックの構成例である。
【図３】図２のスパイラルロッドの先端部を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  本体
２  搬送スクリュ
３  ホッパー
４  バラ荷
５  地盤
６  削孔
７  心材
８  柱体
９  突起
１１  先端部
１２  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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