(57)【要約】【課題】  地盤が不同沈下することにより傾斜した構造物をジャッキなどの持ち上げ手段を使用することなく修復する方法を提供する。【解決手段】  本発明の修復方法は、傾斜した構造物を修復する方法であって、前記構造物の床を貫通して地盤に複数の孔を削孔する工程と、前記構造物と前記地盤との間隙に第１のグラウト材を注入する工程と、前記孔に注入管を挿入し、該注入管を通して第２のグラウト材を圧入する工程と、前記複数の孔に第３のグラウト材を充填する工程とを含む。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
不同沈下を生じて傾斜した構造物を修復する方法であって、
前記構造物の床を貫通して地盤に複数の孔を削孔する工程と、
前記構造物と前記地盤との間隙に第１のグラウト材を注入する工程と、
前記孔に注入管を挿入し、該注入管を通して前記地盤に第２のグラウト材を圧入する工程と、
前記複数の孔に第３のグラウト材を充填する工程とを含む、方法。
【請求項２】
前記注入管を通して前記地盤に瞬結性のグラウト材を圧入する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記構造物と前記地盤との間隙に注入される前記第１のグラウト材は、ゲルタイム５分〜１０分に調整された水ガラス系の薬液であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記構造物と前記地盤との間隙に注入される前記第１のグラウト材は、ゲルタイム７分に調整された水ガラス系の薬液であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記瞬結性のグラウト材は、ゲルタイム１秒〜２秒に調整されたグラウト材であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の孔に第３のグラウト材を充填する工程では、前記複数の孔の各々に前記第３のグラウト材を注入し、該複数の孔の各々から噴出するまで継続されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記注入管を通して前記地盤に前記第２のグラウト材を圧入する工程では、水準測量による構造物の高低差が０．０１ｍ以下となるまで前記地盤に前記第２のグラウト材を圧入し、前記注入管を通して前記地盤に瞬結性のグラウト材を圧入する工程では、前記水準測量により測量される前記構造物の最も低い箇所を、０．００１ｍごとに上昇させるように前記瞬結性のグラウト材を圧入することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤強度の問題により不同沈下を生じて構造物が傾斜した場合の構造物の修復方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震などにより不同沈下を生じた場合、構造物は傾斜し、構造物と地盤との間には間隙が発生する。従来、構造物を元の状態に修正するために、その間隙にジャッキなどの持ち上げ手段を設置し、構造物が略水平になるように構造物を所定高さまで持ち上げ、水ガラス系の薬液（ＬＷ）またはセメントミルク（一般にセメント１ｋｇに対し、水が約１ｋｇのもの）を注入するグラウト注入工法が採用されている。
【０００３】
例えば、構造物の基礎部に複数設けた挿通孔に基礎部を持ち上げるための持ち上げ手段が作用する持ち上げ部材を挿通し、持ち上げ手段によって持ち上げ部材を持ち上げることにより、持ち上げ部材を介して基礎部を持ち上げ、基礎部を持ち上げることにより生じた基礎部下方の隙間に時硬性のグラウト材を流入し、不等沈下建物を修復する方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法は、基礎部の沈下により傾いた建物を、クレーンのような大型機械を使用することなく狭いスペースで容易に修復することができることを特徴とするものである。
【０００４】
また、建物不同沈下修正ジャッキを使用し、建物の基礎コンクリートを持ち上げ、基礎コンクリートと地盤との間にできた間隙にグラウト材を注入して修復することが提案されている（特許文献２参照）。この方法は、地盤が不同沈下した場合に、基礎の下を掘り下げ、ジャッキアップするような大がかりな工事をせずに済むという特徴を有している。
【０００５】
上述した方法はいずれも、構造物を持ち上げ手段により略水平になるまで持ち上げ、地盤と構造物との間に生じた間隙にグラウト材を注入する方法である。ここで、不同沈下は、現在生じている間隙が主因と見られがちであるが、その間隙は誘因であり、主因は地盤中に存在する。すなわち、地盤強度が低く、長期間にわたって何らかの要因で、圧縮または圧密を生じて土壌体積が減少し、これが地表面へと伝播し、この結果、構造物と地盤との間に間隙を生じるものである。上述した方法により、構造物の傾斜を修正し、間隙にグラウト材を注入しただけでは、土壌体積の減少により再び不同沈下を生じるといった問題があった。また、上述した方法では、構造物を正確に元の状態、すなわち不同沈下を生じる前の構造物の状態に戻すことは困難であった。特に、重要構造物の場合には、ＬＷまたはセメントミルクを使用したグラウト注入工法での簡易な修正方法は採用されることはなく、多額の施工費をかけ、アンダーピンニング工法を採用して修復されるのが一般的であった。なお、アンダーピーニング工法とは、基礎の周囲を１．５ｍ幅で深さ１ｍほど掘削し、基礎の立ち上がり部分の直下や脇に０．６ｍ〜０．７ｍの短い鋼管やＨ鋼を設置し、建物の荷重を利用して地盤に圧入し、 鋼管やＨ鋼を継ぎ足していき、 鋼管やＨ鋼を支持地盤に到達させてから、 地盤の反力を利用して基礎下部を持ち上げ、不同沈下を修正する修正工法である。 したがって、構造物を正確に元の状態に修正することができ、重要構造物であっても、簡単で、安価に修正することができる方法が望まれている。
【特許文献１】特開平８−２３２２８４号公報
【特許文献２】特開平９−１２５４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、特殊なジャッキなどの持ち上げ手段を使用することなく、簡単かつ安価に、かつ正確に傾斜した構造物を元の状態に修復することができる方法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】
【０００７】
本発明の上記目的は、本発明の不同沈下した構造物の修復方法を提供することにより達成される。
【０００８】
すなわち、本発明の請求項１の発明によれば、不同沈下を生じて傾斜した構造物を修復する方法であって、
前記構造物の床を貫通して地盤に複数の孔を削孔する工程と、
前記構造物と前記地盤との間隙に第１のグラウト材を注入する工程と、
前記孔に注入管を挿入し、該注入管を通して前記地盤に第２のグラウト材を圧入する工程と、
前記複数の孔に第３のグラウト材を充填する工程とを含む、方法が提供される。
【０００９】
本発明の請求項２の発明によれば、前記注入管を通して前記地盤に瞬結性のグラウト材を圧入する工程をさらに含む方法が提供される。
【００１０】
本発明の請求項３の発明によれば、前記構造物と前記地盤との間隙に注入される前記第１のグラウト材は、ゲルタイム５分〜１０分に調整された水ガラス系の薬液であることを特徴とする方法が提供される。
【００１１】
本発明の請求項４の発明によれば、前記構造物と前記地盤との間隙に注入される前記第１のグラウト材は、ゲルタイム７分に調整された水ガラス系の薬液であることを特徴とする方法が提供される。
【００１２】
本発明の請求項５の発明によれば、前記瞬結性のグラウト材は、ゲルタイム１秒〜２秒に調整されたグラウト材であることを特徴とする方法が提供される。
【００１３】
本発明の請求項６の発明によれば、前記複数の孔に第３のグラウト材を充填する工程では、前記複数の孔の各々に前記第３のグラウト材を注入し、該複数の孔の各々から噴出するまで継続されることを特徴とする方法が提供される。
【００１４】
本発明の請求項７の発明によれば、前記注入管を通して前記地盤に前記第２のグラウト材を圧入する工程では、水準測量による構造物の高低差が０．０１ｍ以下となるまで前記地盤に前記第２のグラウト材を圧入し、前記注入管を通して前記地盤に瞬結性のグラウト材を圧入する工程では、前記水準測量により測量される前記構造物の最も低い箇所を、０．００１ｍごとに上昇させるように前記瞬結性のグラウト材を圧入することを特徴とする方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の不同沈下した構造物の修復方法を提供することにより、特殊なジャッキといった持ち上げ手段を使用することなく、簡単で、安価に、正確に傾斜した構造物を修復することができる。また、構造物下の地盤も強化するため、土壌体積が変化することもなく、再び不同沈下を生じることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の不同沈下した構造物の修復方法について図面を参照して以下に説明するが、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。本発明の不同沈下した構造物の修復方法を、図１〜図７を参照して説明する。図１は、地震などが起こり、地盤強度の問題から不同沈下を生じ、地盤上に構築された構造物が傾斜したところを示した図である。図１に示す構造物１は、地盤２を所定深さに掘削し、掘削された地盤表面が平坦とされ、その平坦とされた地盤上に基礎が構築されることにより構築される。地震などにより地盤２の圧縮または圧密が起こると、圧縮または圧密が起こった側の地盤２ａが沈下し、構造物１が傾斜する。図１に示す実施の形態では、基礎および上部構造物は強固で、破壊されていないものの、一方の側が地盤２ａとともに大きく沈下し、他方の側の沈下が小さく、構造物１が傾斜している。また、沈下に伴い、平坦とされた地盤表面に凹凸が発生し、構造物１とその構造物１を支持する地盤２ａとの間には間隙３が生じている。
【００１７】
図２は、構造物の床を貫通して地盤に複数の孔を削孔しているところを示した図である。図２に示す実施の形態では、構造物１の１階の床４上にボーリングマシン５が設置され、ボーリングマシン５を使用して所定径の孔６が複数削孔されている。なお、図２では、１つの孔６が削孔されるところが示されている。本発明では、孔６は、多いほど好ましいが、例えば、約２ｍ×約２ｍの範囲に１箇所となるように削孔することができる。例えば、図３に示すように、床４上に、それぞれの孔６が所定間隔で近接して設けられるように千鳥状に削孔することができる。孔６は、例えば０．０５ｍ径のロッド５ａを使用して削孔することができる。ロッド５ａには、先端部に切削部材が設けられ、中空とされた内部に水を供給し、回転させながらボーリングマシン５により削孔することができる。孔６は、深く形成するほうが好ましいが、地盤強度を高める必要がある深さとすることができる。３階建ての構造物の場合、地盤強度にもよるが、地盤２ａに孔６を削孔する深さは、例えば５ｍ〜２０ｍとすることができる。本発明では、削孔に使用した中空ロッドは、削孔用であっても、以下に説明するグラウト材の圧入、瞬結性のグラウト材の圧入、孔６の充填にも使用することができるものであってもよい。
【００１８】
図４は、構造物と地盤との間の間隙にグラウト材を注入しているところを示した図である。構造物１と地盤２ａとの間に生じる間隙３は数十ｃｍ程度であり、図２に示す複数の孔６を通して、または、構造物１側面の隙間などから直接、グラウト材が収容された図示しない容器から図示しないグラウトポンプを使用して注入することができる。このグラウト材の注入は、構造物１と地盤２ａとの間隙３を埋めるためのものであり、したがって、グラウトポンプの吐出圧は、注入できる程度の圧力で供給することができる。例えば、供給圧力は、０．３ＭＰａといった低圧で供給することができる。図４に示す実施の形態では、注入管７を孔６に挿入し、注入管７の先端からグラウト材を供給することにより、孔６と注入管７との間を通して間隙３に注入している。
【００１９】
本発明においてグラウト材は、水ガラス系の薬液（ＬＷ）を使用することができる。水ガラスは、ケイ酸ナトリウムを主成分とする液状の材料で、水ガラス系の薬液は、人の健康や環境への影響が少ないために好ましい。本発明では、その他セメントミルク、セメントベントナイト液、アスファルト薬液などを使用することができる。本発明では、上記薬液のゲルタイムは５分〜１０分が好ましく、７分がより好ましい。ゲルタイムとは、固結時間をいい、水とセメントからなるＡ液と、水とケイ酸ナトリウムからなるＢ液とを別個に二重管ロッドでボーリング孔の先端に送る場合、その先端でＡ液とＢ液とが混合されてから固まるまでの時間をいう。薬液がゲル化した場合には、固化した状態になるため、使用することができない。間隙３を埋めるために注入する場合、このゲルタイムが長いと、目的外の場所に流れていき、短いと、間隙３への充分な充填を行うことができないため、上記時間が好ましい。なお、ゲルタイムは、季節によっても変動するため、注入前に配合試験を行い、ゲルタイムを調整する必要がある。ゲルタイムは、水ガラス系の薬液中の、例えば、アルミン酸塩や炭酸塩などの急結剤の濃度を配合時に調整することにより調整することができる。また、上記Ａ液とＢ液とを使用する場合には、セメント濃度およびケイ酸ナトリウム濃度を配合時に調整することにより、ゲルタイムを調整することができる。
【００２０】
図５は、孔に注入管を挿入し、グラウト材を圧入しているところを示した図である。不同沈下は、上述したように、間隙３よりも地盤２に主因がある。したがって、地盤強度を高めることが重要である。まず、構造物１の床４を貫通して地盤２ａに削孔された孔６に、注入管８を挿入する。注入管８は、先端側面に噴射口８ａを備え、中空とされた内部を通してグラウト材が供給され、周囲の土壌に向けて噴射口８ａから噴射されるようになっている。噴射口８ａは、少なくとも１つ設けられ、構造物１下の地盤２ａに噴射することができる。注入管８は、図示しないラインを介して図示しないグラウトポンプに接続され、グラウト材が収容される図示しない容器からグラウトポンプにより所定圧力で供給される。本発明では、地盤２ａに圧入するため、圧力が高いほうが好ましいが、高すぎる場合には設備コストがかかるといった問題があるため、適切に圧入することができる、例えば０．７ＭＰａとすることができる。
【００２１】
本発明では、注入管８を回転しながら噴射させたり、回転させながら所定速度で上昇させることにより噴射させ、構造物１下の地盤２ａに圧入することができる。また、所定時間噴射後、所定高さまで上昇させてさらに噴射させるといったステップ注入を行うこともできる。さらに本発明では、グラウト材に圧縮空気を気泡状態で混入し、土粒子間の間隙を押し広げながら適切にグラウト材を浸透させ、より密に注入することもできる。なお、この場合には、供給圧力を高くすると、圧縮空気により地割れなどを生じて所定強度を得ることができなくなるため、例えば０．３ＭＰａといった低圧で供給することができる。本発明においてグラウト材は、セメントミルク、セメントベントナイト液などを使用することができる。また、本発明では、グラウト材の注入により、地盤強度を高めるとともに地盤２ａが上昇するため、常時高低差を測定することが必要である。例えば、構造物１の床４において、最も高い箇所の高さと最も低い箇所の高さとの差を、水準測量により得ることができる。水準測量は、水平視準線からの高低差を測定するレベルを使用して測量することができる。本発明では、高低差が０．０１ｍ以内になったところで、グラウト材の注入を停止することができる。本発明では、グラウト材の圧入により、構造物１が略水平になるまで沈下した構造物１を上昇させることができるが、ミリ単位（０．００１ｍごと）での調整は困難であるため、上記範囲の高低差となったところで停止することができる。
【００２２】
図６は、瞬結性のグラウト材を圧入するところを示した図である。瞬結性のグラウト材は、セメントミルクと同様にして圧入することができる。瞬結性のグラウト材は、注入後にすぐ固化するため、構造物１の高低差を微調整することを可能にする。本発明では、水準測量を行いながら圧入することができる。瞬結性のグラウト材は、例えば、水準測量で最も低い箇所に近隣する孔６を通して注入し、その箇所のレベルを上昇させることができる。このように、どの箇所のレベルが最も低いかを検出しながら圧入を行うことができる。本発明では、例えば、ミリ単位（０．００１ｍごと）上昇するように圧入することができる。瞬結性のグラウト材の圧入は、図５と同様、注入管８および図示しないグラウトポンプを使用し、上述した０．７ＭＰａの圧力で供給することにより行うことができる。瞬結性のグラウト材は、供給が容易な溶液のものが好ましい。本発明において瞬結性のグラウト材は、炭酸塩、アルミン酸塩、アルミン酸アルカリ塩、カルシウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネート、ケイ酸ナトリウムを主成分とする急結剤を含み、ゲルタイムが数秒、具体的には１秒〜５秒に調整されたセメントミルク、水ガラス系の薬液（ＬＷ）、セメントベントナイト液などを使用することができる。本発明では、より微調整を可能にするために、ゲルタイムが１秒〜２秒に調整されたグラウト材が好ましい。なお、上述したようにゲルタイムは、急結剤の濃度を調整することにより調整することができる。また、本発明では、地盤２ａに圧入するグラウト材のみで構造物１を上昇させ、略水平である元の状態に戻すことができるのであれば、瞬結性のグラウト材を用いなくてもよい。
【００２３】
図７は、複数の孔にグラウト材を充填しているところを示した図である。図６に示すようにして高低差がなくなるまで瞬結性のグラウト材を圧入した後は、構造物１については略水平であるが、瞬結性のグラウト材を注入した孔６の近隣の地盤のみが上昇した状態となっており、構造物１と前工程で間隙３に注入されたグラウト材との間には空隙９が生じている。図７に示す実施の形態では、瞬結性のグラウト材が圧入された側の地盤のみが上昇し、瞬結性のグラウト材が圧入されない、前工程でグラウト材が注入された間隙３があった側に空隙９が生じている。この空隙９を埋め、さらには孔６を埋めるため、グラウト材を充填する。本発明では、例えば、高低差が０．００２ｍ〜０．００３ｍとなったところで瞬結性のグラウト材の注入を停止し、空隙９および孔６を埋めることができる。空隙９および孔６を埋めるだけであるため、低圧でグラウト材を供給することができる。具体的には、上述したグラウトポンプを使用し、セメントミルク、セメントモルタルといったグラウト材を、注入管１０を通して供給することにより、注入管１０と孔６との間を通して空隙９に充填することができる。次に、注入管１０を抜き取り、孔６にグラウト材を注入することにより充填することができる。この場合のグラウトポンプの吐出圧力は、空隙９および孔６にグラウト材を供給することができればいなかる圧力であってもよい。ただし、圧力が高すぎる場合、地盤２ａに圧入されることとなるため、空隙９および孔６に充填することができる程度とされる。なお、グラウト材の充填は、すべての孔６において、グラウト材が噴出するまで行われる。すなわち、１つの孔６にグラウト材を充填し、その孔６においてグラウト材が噴出するまで行われる。これを繰り返し、すべての孔に対して充填される。また、孔以外の箇所、例えば、構造物１と地盤２ａとの隙間などを通して噴出する場合には、その箇所にグラウト材を注入し、その箇所からの漏れがなくなったことを確認した後、再度孔に充填することができる。
【００２４】
地震などにおいて地盤が不同沈下した場合には、構造物の床や側壁などに亀裂が生じていることが多く、亀裂にセメントミルクを注入して亀裂を埋めることができる。その他の箇所の亀裂も、同様にして埋めることができる。
【００２５】
本発明において、図４に示す間隙３を埋める第１のグラウト材と、図５に示す地盤２ａに圧入する第２のグラウト材と、図７に示す孔６を充填する第３のグラウト材は、すべて同じものであってもよく、また、２つが同じで、１つが異なっていてもよく、さらには、すべて異なるものであってもよい。例えば、すべて同じセメントミルクとすることもできるし、第１のグラウト材のみをＬＷとし、その他をセメントミルクにすることもできるし、第１のグラウト材をＬＷ、第２のグラウト材をセメントミルク、第３のグラウト材をセメントモルタルとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】地盤上の構造物が地震により傾斜したところを示した断面図。
【図２】構造物の床を貫通して複数の孔を削孔しているところを示した断面図。
【図３】複数の孔を削孔したところを示した平面図。
【図４】構造物と地盤との間隙にグラウト材を注入しているところを示した断面図。
【図５】複数の孔を通して構造物下の土壌にグラウト材を圧入しているところを示した断面図。
【図６】複数の孔を通して構造物下の土壌に瞬結性のグラウト材を圧入しているところを示した断面図。
【図７】複数の孔にグラウト材を充填し、空隙および該複数の孔を埋めているところを示した断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１…構造物
２、２ａ…地盤
３…間隙
４…床
５…ボーリングマシン
５ａ…ロッド
６…孔
７…注入管
８…注入管
８ａ…噴射口
９…空隙
１０…注入管
【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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