(57)【要約】【課題】  少ない注入材の注入量で効率的に構造物を上昇させることができる構造物の高さ調節方法を提供すること。【解決手段】  地盤に注入材を注入することによって地盤上に構築した構造物の高さを調節する方法において、前記構造物１から深さ方向に離隔した位置の下層地盤２３に前記注入材５３を注入する支持注入工程Ａと、前記構造物の直下又は周囲の少なくとも一方の表層地盤２１に前記注入材を注入するリフト版注入工程Ｂと、前記下層地盤と前記表層地盤に注入した注入材が硬化した後に、前記下層地盤と前記表層地盤の間の中層地盤２２に注入材を加圧注入して前記構造物の高さを調節するリフトアップ注入工程Ｃと、からなることを特徴とする方法である。【選択図】図１
2005188118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に注入材を注入することによって地盤上に構築した構造物の高さを調節する方法において、
前記構造物から深さ方向に離隔した位置の下層地盤に前記注入材を注入する支持注入工程と、
前記構造物の直下又は周囲の少なくとも一方の表層地盤に前記注入材を注入するリフト版注入工程と、
前記下層地盤と前記表層地盤に注入した注入材が硬化した後に、前記下層地盤と前記表層地盤の間の中層地盤に注入材を加圧注入して前記構造物の高さを調節するリフトアップ注入工程と、からなることを特徴とする、
構造物の高さ調節方法。
【請求項２】
請求項１記載の構造物の高さ調節方法において、
前記注入材の注入をおこなう地盤の外周を、間隔を置いて貫入された小径鋼管によって囲繞したことを特徴とする、
構造物の高さ調節方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の構造物の高さ調節方法において、
前記注入材の注入をおこなう地盤の隣接地との境界部には、小径鋼管が間隔を置いて貫入されていることを特徴とする、
構造物の高さ調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤が沈下して構造物が傾いた場合などにおこなう構造物の高さ調節方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物を建設する場合には、建設する地盤の地耐力、支持地盤などを確認し、構造物を建設しても沈下したり、傾いたりすることがないような基礎構造を選定する。しかし、地盤の地耐力は、建設後の地下水位の変化や隣接地の建設工事、地震や風水害などによって変化することがあるため、建設した構造物が全体的に沈下したり傾いたりすることがある。また、構造物の下の地盤は、掘削して目視することはなく、ボーリングデータ、スウェーデン式サウンディング試験結果、あるいは過去の地質調査結果から推定しているに過ぎないため、予想以上に軟弱層が厚かったり、部分的に弱い層が介在していたりして、沈下や傾きが発生する場合がある。このような場合に、構造物を所定の高さに戻したり、ジャッキなどを用いて傾きを修正して水平に戻したりする工事が従来から実施されている。
特許文献１は、不等沈下を生じた建物の基礎をジャッキで持ち上げ、建物の基礎底面と地盤の間に生じた隙間にモルタルを注入することによって構造物の高さを調節する方法である。
また、特許文献２は、不等沈下した建物の下方地盤に液状材料を注入して地盤を全体的に押し上げることによって、地盤上に構築された構造物の高さを調節する方法である。特許文献３は、特許文献２と類似した方法で、固結用薬液を注入する地盤の外周に側壁を構築し、薬液の側方への流出を防止して効率的に建物を上昇させる方法である。
【特許文献１】特開２０００−８３９８号公報
【特許文献２】特開平９−１３４１６号公報
【特許文献３】特開昭５１−１０３６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記した従来の構造物の高さ調節方法にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞建物をジャッキアップする方法では、沈下を修正するために建物の外部及び内部を掘削して穴を形成したり、ジャッキの反力をとるために鋼管杭を打設したりする必要があるため、工事が大掛かりになり、工期も長期化する。また、沈下の原因を除去するわけではないため、再び沈下が発生する可能性が高い。
＜２＞薬液を下層地盤から上層地盤に向けて徐々に注入していく特許文献２の方法では、高さ調節を必要とする建物以外の隣接地の建物まで浮き上がってしまう危険がある。また、注入した薬液はあらゆる方向に逸散していくため、注入量が多くなる上に、注入量と上昇量の関係がつかみ難く上昇量の制御が難しい。
＜３＞建物の外周地盤を側壁で囲む方法は、薬液の側方への流出を防ぐには望ましい方法ではある。しかし、引用文献３に記載されているような敷地の広い場所に構築されたタンクの外周であれば連続地中壁を地中に構築することも可能ではあるが、密接して立ち並ぶ民家の外周の地盤に連続地中壁を構築することは不可能に近い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記のような課題を解決するために、本発明の構造物の高さ調節方法は、地盤に注入材を注入することによって地盤上に構築した構造物の高さを調節する方法において、前記構造物から深さ方向に離隔した位置の下層地盤に前記注入材を注入する支持注入工程と、前記構造物の直下又は周囲の少なくとも一方の表層地盤に前記注入材を注入するリフト版注入工程と、前記下層地盤と前記表層地盤に注入した注入材が硬化した後に、前記下層地盤と前記表層地盤の間の中層地盤に注入材を加圧注入して前記構造物の高さを調節するリフトアップ注入工程と、からなることを特徴とする方法である。
また、上記した構造物の高さ調節方法において、前記注入材の注入をおこなう地盤の外周を、間隔を置いて貫入された小径鋼管によって囲繞することができる。また、前記注入材の注入をおこなう地盤の隣接地との境界部にのみ、小径鋼管を間隔を置いて貫入してもよい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の構造物の高さ調節方法は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞支持注入とリフト版注入を終えた後に、最後にリフトアップ注入をおこなって構造物の高さを調節する。このため、少ない注入量で効果的に構造物を上昇させることができる。また、支持地盤の深さや構造物の大きさによって期間は異なるが、３日から７日程度の短期間で構造物の高さを調節することができる。
＜２＞表層地盤へ間隙注入をおこなった後に、構造物の高さを調節するためのリフトアップ注入をおこなう。このため、注入材が地表や構造物下に噴出することがほとんどない。また、構造物を上昇させるための注入は中層地盤に対しておこなうため、隣接地の地盤が盛り上がるなどの影響を最小限に抑えることができる。
＜３＞小径鋼管で囲まれた地盤に注入をおこなう場合、側方への地盤の膨張を抑え、効率的に構造物を上昇させることができる。また、注入によって隣接地が膨張することを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
＜１＞全体構成
本発明の構造物１の高さ調節方法は、地盤の深さによって注入順序、注入圧力を変化させることでおこなう。便宜上、構造物１の下方に深さ方向に広がる地盤を、上から表層地盤２１、中層地盤２２、下層地盤２３とする（図２参照）。これらの名称を付けた地盤は、どこからどこまでが表層地盤２１である、というように明確に区別できるものではなく、後述するように注入の順序によって相対的に決まるものである。
【０００８】
＜２＞注入材
注入材５３は、注入時は液状で地盤の間隙に浸透し、注入後は固結して地盤の間隙を充填することができる公知の材料である。
例えば、２つの液（A液、B液）を別々のルートで注入管５２の頭部または先端まで送り、注入する直前に混合された混合液を地盤に注入する。混合された液体は、５〜１５秒程度の短い時間でゲル化し、地盤の間隙で固結する。このような注入方法は二重管ロッド工法と呼ばれる公知の注入工法である。例えば、主剤となるA液には珪酸ソーダ（水ガラス）を使用し、硬化剤となるB液にはセメント系材料を使用することができる。
また、使用する薬剤によっては３〜１０分程度のゲル化時間が確保できるものもあるため、このような薬剤を注入材５３として使用する場合は、注入管５２に送り込む前に混合して単管の注入管５２を使用して注入をおこなう単管ロッド工法やストレーナ工法などが採用できる。
【０００９】
＜３＞支持注入工程
支持注入工程Ａは、構造物１を上昇させるときに発生する圧力に負けない反力を確保するためにおこなう。また、沈下が生じる場合は、通常、支持地盤２４またはそこに到達するまでの下層地盤２３の地耐力が想定した値より小さかったり、地下水位の上昇によって軟化したりする場合が多い。このため、下層地盤２３自体の強度を上げておかなければ、再び沈下が生じる原因となる。
下層地盤２３は、通常深さ方向に広い範囲で広がっているため、段階的に注入をおこなう。例えば、ボーリングマシン５１で支持地盤２４に到達するまで掘削をおこない、地中に挿入した注入管５２に注入材５３を送り込んで注入をおこなう。注入は、通常、加圧しておこなうが、圧力の大きさは注入する地盤の土質、注入方法、注入材５３の材質、単位吐出量、注入位置などにより調節する。所定量の注入が完了した後に、注入管５２を所定の長さ引き抜いて、再び注入をおこなう（図４参照）。すると、地盤に柱状の改良部分が形成される。この下層地盤２３に注入材５３を注入して形成された部分を支持注入部３１とする（図２参照）。支持注入部３１の上端は、下層地盤２３の上端と一致させる必要はなく、図２に示したように支持注入部３１の上端が構造物１の基礎１１の真下に配置されていれば、構造物１を支持するような形態になる。この下層地盤２３の注入は、横方向に所定の間隔をおいておこなうことができる。この結果、地中に杭状の支持注入部３１が複数本、形成されることになる。
なお、この下層地盤２３の注入時にも構造物１が上昇することはあるが、本発明では下層地盤２３の注入をもって最終的な構造物の高さ調節をおこなうことはない。
【００１０】
＜４＞リフト版注入工程
リフト版注入工程Ｂは、構造物１を上昇させるために注入した注入材５３が逸散することなく、リフトアップに効率的に使用されるようなリフト版を形成するためにおこなう。
すなわち、構造物１の基礎１１と表層地盤２１の間は、完全に密着していたり、強固に連結されているわけではなく、隙間が開いていたり、緩やかに接していたりする場合が多い。この状態のままで構造物１を持ち上げるための加圧注入をおこなうと、注入材５３が地表に噴出したり、効果的に構造物１を持ち上げることができなかったりする。このため、構造物１の直下や周囲の間隙に注入材５３を注入し、構造物１を上昇させるために注入した注入材５３が上方に逃れることがないような蓋の役目を果たす間隙注入部３２を形成する。ここで、構造物１の基礎１１が底面を覆う板状のべた基礎であれば、基礎１１の周囲の間隙にのみ注入するだけでもよい。しかし、帯状の布基礎の場合は、構造物１の直下にも注入をおこなうのが好ましい。
表層地盤２１の注入は、注入材５３を送り出せる程度のほとんど無圧状態で注入材５３を間隙に流し込むようにしておこなうのが好ましい。間隙注入部３２の形成は、そもそも注入材５３の地上への噴出を抑えるためにおこなうものであるため、注入材５３が噴出しない程度の圧力に抑えて注入をおこなう。
【００１１】
＜５＞リフトアップ注入工程
リフトアップ注入工程Ｃは、構造物１を上昇させて高さの調節をおこなうためにおこなう。下層地盤２３に最初に注入をおこなって上昇時の反力を確保できるだけの支持注入部３１を形成し、次いでリフト版を形成するために表層地盤の注入２１をおこなって間隙注入部３２を形成し、下層地盤２３と表層地盤２１に挟まれた中層地盤２２に最後に注入をおこなうことによって、構造物１を所定の高さまで持ち上げる。中層地盤２２への注入によって形成される部分を上昇注入部３３という（図２参照）。
中層地盤２２へ注入した注入材５３は、下方に逸散しようとすれば支持注入部３１に阻止され、上方に逸散しようとすれば間隙注入部３２に阻まれるため、注入材５３は効率的に構造物１を持ち上げるのに利用される。この結果、注入材５３の使用量を従来に比べて削減でき、経済的である。また、注入材５３の逸散が少なく、注入量に比例して構造物１が上昇するため、高さ調節を容易におこなうことができる。例えば、注入管５２の口元の圧力が100〜300ｋＰａとなるように注入をおこなう。高さ調節は、１ｍｍ単位で行うことが可能である。
【００１２】
＜６＞小径鋼管
構造物１の外周または外縁部に、小径鋼管４を間隔を置いて貫入することによって注入材５３を注入した地盤の側方への膨らみを抑えることができる。側方への膨張を抑えられた地盤は上下方向に膨張することになるが、下方地盤の方が上方地盤よりも相対的に硬ければ、地盤は上方にのみ膨張することになる。この結果、効率的に構造物１を上昇させることができる。
小径鋼管４は注入をおこなう前に構造物１の外周から打設することができる。例えば直径４０〜６０ｍｍ程度の足場などに使用する単管パイプを小径鋼管４として地盤に貫入する。小径鋼管４は、断面積が小さく、大型の杭打ち機を使用しなくとも容易に地盤に貫入することができるので、敷地の狭い住宅地においても適用できる。また、構造物１を支持させるために建設時に構造物１の外縁下部に打設された鋼管杭をそのまま利用することもできる。例えば、直径４０〜６０ｍｍ程度の鋼管杭を複数打設した上に構造物１を構築した場合、打設した鋼管杭の間の地盤に注入をおこなえばよい。
また、地盤を膨張させたくない隣接地側の境界部にのみ小径鋼管４を打設し、隣接地の膨張のみを抑えることもできる。
【実施例】
【００１３】
＜１＞注入材
注入材５３には大別すると２種類有り、砂質土層に対しては浸透性の高い溶液型、埋め戻し、粘土層に対してはホモゲル強度の高い懸濁型薬液が適している。本実施例では、安定したゲルタイムを持ち、ゲル化強度の高い懸濁型薬液を使用する場合について説明する。
注入は、二重管ストレーナ工法でおこない、A液とB液の２種類の液体を注入管５２の頭部または先端まで別系統で送り、混合した注入材５３を地盤に注入する。ここで、A液には珪酸ソーダを水で溶解した珪酸ソーダ液を使用し、B液には硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムを混合した粉末と、ポルトランドセメントとを水で溶解した液体を使用する。
【００１４】
＜２＞地盤への注入
最初に下層地盤２３への注入をおこなう。注入は、支持地盤２４の上端付近からステップ毎に上方に注入管５２を引き上げながらおこなう。注入は、加圧注入を原則とし、例えば注入管５２の口元での管理圧力は最大値が10〜300kPaとなるようにする。
注入材５３の注入率λは、土質条件や注入材料によって変化するが、一般的に間隙率ρと充填率αの積によって算定できる。ここで、土質別の間隙率ρと充填率αの一般的な値を表１に示す。
【００１５】
【表１】
2005188118.tif 000003
【００１６】
地盤への注入は、最初に支持注入工程Ａにおいて下層地盤２３の下方から注入をおこない支持注入部３１を形成する。この支持注入部３１は、中層地盤２２、表層地盤２１にも形成され、構造物１を支持するような構造となる。平面的には、例えば図３に示すように、構造物１の外縁を支えるように形成する。ここで、図３に示した構造物１の外周には、予め小径鋼管４が間隔を置いて打設されている。注入材５３を注入した地盤は、注入直後に約30ｋＰａ以上の支持力を発揮することができる。
次に、リフト版注入工程Ｂにおいて表層地盤２１への注入をおこなう。表層地盤２１への注入は、基礎１１と地盤の隙間を埋めるために行うので、例えば沈下の大きい側の構造物１外縁付近に隙間なくおこなうのが好ましい（図３参照）。
そして、リフトアップ注入工程Ｃにおいて下層地盤２３と表層地盤２１の間の中層地盤２２に注入をおこない、構造物１の高さを調節する。中層地盤２２への注入は、ポンプなどで加圧した注入材５３を送り出す加圧注入とする。ここで、各注入段階の注入量の実施例を表２に示す。
【００１７】
【表２】
2005188118.tif 000004
【００１８】
表２において、支持注入工程Ａは段階的に注入をおこなうため、支持注入部３１の形成に要するステップ数を記載した。また、全体調節注入は、リフトアップ注入工程Ｃの後に必要に応じて全体のバランスをとるためにおこなう注入をいう。上昇注入部３３の形成は沈下量の大きい部分を狙って部分的に行うため、広い範囲にわたって微調節が必要なときは、全体調節注入によって調節をおこない構造物１を水平にする。
【００１９】
＜３＞高さの測定
本発明の構造物の高さ調節方法を実施する前に、構造物１の平面的に複数の位置に計測点を設け、各位置の沈下量を予め計測しておく。注入時は、逐次、この計測点の高さを計測し、注入材５３の注入量を調節する。
例えば、図５に示すように構造物１が右下がりに傾斜している場合、構造物１の右側を中心に注入材５３を注入し、沈下量の最も大きい部分を大きく持ち上げ、左側に移るにつれて注入量を減らして上昇量を調節する。
本発明の方法では、支持注入工程Ａとリフト版注入工程Ｂの後にリフトアップ注入工程Ｃをおこなって構造物１を上昇させる。このため、注入の結果が構造物１の上昇に効率的に反映され、微調節を容易におこなうことができる。特に、小径鋼管４に遮られた地盤に注入材５３を注入した場合、地盤の小径鋼管４方向への膨張は阻止され、地盤を効果的に上昇させることができる。
以上、本発明の構造物の高さ調節方法によれば、注入材５３の使用量を削減できるだけでなく、上昇量の微調節も容易におこなうことができる。特に、構造物１の基礎が、直接基礎、耐圧基礎の場合に本発明は適用し易く、深基礎や鉄筋コンクリート製の布基礎の場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の構造物の高さ調節方法の実施例の概念図。
【図２】本発明の構造物の高さ調節方法の実施例の断面図。
【図３】構造物の高さ調節方法の実施例の平面図。
【図４】下層地盤への注入の実施例の説明図。
【図５】構造物の高さ調節方法の実施例の説明図。
【符号の説明】
【００２１】
Ａ・・・支持注入工程
Ｂ・・・リフト版注入工程
Ｃ・・・リフトアップ注入工程
１・・・構造物
２１・・表層地盤
２２・・中層地盤
２３・・下層地盤
３１・・支持注入部
３２・・間隙注入部
３３・・上昇注入部
４・・・小径鋼管
【図１】
2005188118.tif 000005
【図２】
2005188118.tif 000006
【図３】
2005188118.tif 000007
【図４】
2005188118.tif 000008
【図５】
2005188118.tif 000009