(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の補強構造であって、
補強対象地盤の一方側の地表面から、他方側の地表面へ貫通するように、補強対象地盤を横切る屈曲貫通孔をボーリングロッドを用いて形成し、
時間の経過とともに固化する充填材が通過できない素材で構成される袋体の開口した側の端部を、前記ボーリングロッドの先端に取り付けて、前記ボーリングロッドを前記屈曲貫通孔から引き抜くことにより前記袋体を前記屈曲貫通孔に引き込んで前記屈曲貫通孔内に設置し、
前記袋体の内部に、前記充填材を流動状態で充填し、この充填材を固化させてなることを特徴とする地盤補強構造。
【請求項２】
前記袋体の素材は、前記充填材に含まれる水分のみを前記袋体外部の地盤に浸出させるような目の粗さを有する織布又は不織布、又は前記充填材に含まれる水分のみを前記袋体外部の地盤に浸出させるような微細な孔が設けられた不透水性材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の地盤補強構造。
【請求項３】
地盤補強構造の施工方法であって、
補強対象地盤の一方側の地表面から、他方側の地表面へ貫通するように、補強対象地盤を横切る屈曲貫通孔をボーリングロッドを用いて形成し、
時間の経過とともに固化する充填材が通過できない素材で構成される袋体の開口した側の端部を、前記ボーリングロッドの先端に取り付けて、前記ボーリングロッドを前記屈曲貫通孔から引き抜くことにより前記袋体を前記屈曲貫通孔に引き込んで前記屈曲貫通孔内に設置し、
前記袋体の内部に、前記充填材を流動状態で充填し、この充填材を固化させることを特徴とする地盤補強構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤補強構造、及び、その地盤補強構造の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軟弱な地盤の沈下や斜面の崩壊を防止するために、地盤を硬質安定化させて改良する地盤補強工法が行われており、例えば、特許文献１又は２に開示されるような工法が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、ボーリングにより削孔した孔内に鋼棒等の補強材を挿入し、孔内面と補強材との間隙にモルタルやグラウトセメント等を注入して補強材と地盤を一体化させて地盤補強構造を構築する、いわゆるネイリングと呼ばれる工法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、特殊な形状の混練オーガ機によって攪拌した地盤に、攪拌機の中空軸を通してセメントミルクを注入しながら攪拌混合を続けて地中にソイルセメント柱体を造設し、更に掘削攪拌した土砂範囲の先端の地盤に、前記中空軸の中空部に芯材を挿入して設置することにより、地盤補強構造を構築するソイルセメント工法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７８１３号公報
【特許文献２】特開平５−２２２７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１又は２に開示される地盤補強工法では、地盤補強構造を構築する地盤の透水性が高い場合に、当該地盤に流動状態のモルタルやコンクリートセメント等のグラウト材を注入すると、注入したグラウト材が固化する前に周辺地盤に逸散してしまう。そのため、充分な強度を有する地盤補強構造を構築するために大量のグラウト材を充填しなければならず、施工コスト及び施工時間を要する。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、地盤に形成された孔に充填する充填材を、周辺地盤へ逸散させることなく固化させて構築することが可能な地盤補強構造、及び、その地盤補強構造の施工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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、地盤の補強構造であって、補強対象地盤の一方側の地表面から、他方側の地表面へ貫通するように、補強対象地盤を横切る屈曲貫通孔をボーリングロッドを用いて形成し、時間の経過とともに固化する充填材が通過できない素材で構成される袋体の開口した側の端部を、前記ボーリングロッドの先端に取り付けて、前記ボーリングロッドを前記屈曲貫通孔から引き抜くことにより前記袋体を前記屈曲貫通孔に引き込んで前記屈曲貫通孔内に設置し、前記袋体の内部に、前記充填材を流動状態で充填し、この充填材を固化させてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の地盤補強構造によれば、袋体が、その内部に充填される充填材を地盤に逸散させることなく固化させて、補強構造を構築することができるので、特許文献１又は２に開示される地盤補強工法で構築される地盤補強構造と比べて、少量の充填材で地盤補強構造を構築でき、施工コストの低減及び施工時間の短縮化が図れる。
【００１０】
本発明において、前記袋体の素材は、前記充填材に含まれる水分のみを前記袋体外部の地盤に浸出させるような目の粗さを有する織布又は不織布、又は前記充填材に含まれる水分のみを前記袋体外部の地盤に浸出させるような微細な孔が設けられた不透水性材料で構成されてもよい。
【００１１】
また、本発明は、地盤補強構造の施工方法であって、補強対象地盤の一方側の地表面から、他方側の地表面へ貫通するように、補強対象地盤を横切る屈曲貫通孔をボーリングロッドを用いて形成し、時間の経過とともに固化する充填材が通過できない素材で構成される袋体の開口した側の端部を、前記ボーリングロッドの先端に取り付けて、前記ボーリングロッドを前記屈曲貫通孔から引き抜くことにより前記袋体を前記屈曲貫通孔に引き込んで前記屈曲貫通孔内に設置し、前記袋体の内部に、前記充填材を流動状態で充填し、この充填材を固化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な構成で、地盤に形成された孔に充填する充填材を、周辺地盤へ逸散させることなく固化させて構築することが可能な地盤補強構造、及び、その地盤補強構造の施工方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る地盤補強部材を示し、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】地盤補強部材を用いて地盤補強構造を構築する第一の工法の手順を説明するための説明図である。
【図３】地盤補強部材の空気圧入による設置方法を説明するための説明図である。
【図４】地盤補強部材を用いて地盤補強構造を構築する第二の工法の手順を説明するための説明図である。
【図５】鉄道線路と直交して横切るトンネル又はシールドの上部地盤への地盤補強構造の設置例を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は横断面図、同図（ｃ）は縦断面図である。
【図６】鉄道線路と斜交して横切るトンネル又はシールドの上部地盤への地盤補強構造の設置例を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。  
図１は、本実施形態に係る地盤補強部材を示し、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１５】
図１に示すように、地盤補強部材１０は、例えば、柔軟性を有する筒状部材の先端部１０ａが閉塞されてなる細長い袋体であり、その基端部１０ｂには注入口１６が形成されている。地盤補強部材１０は、後述するような地盤に屈曲形状に削孔された孔内に、その袋体内部が空の状態で設置され、その後注入口１６からその袋体内部にコンクリートミルク等の充填材を充填して固化させることにより地盤補強構造が構築される。
【００１６】
袋体の構成材料としては、例えば、柔軟性及び耐摩耗性を有する麻や合成繊維等からなる織布又は不織布に、例えば、アラミド糸や炭素繊維等の引張り強度の大きい補強索体１４を混入したものや、地盤補強部材１０の周囲に複数の補強索体１４を長手方向に沿って設けたもの等を用いることができる。なお、後者の場合、地盤補強部材１０を用いて構築された地盤補強構造に対して、いずれの方向から曲げ荷重が作用しても、均一に曲げ荷重に抵抗させるべく、図１（ｂ）に示すように補強索体１４は袋体の周囲に等間隔で設けられることが好ましい。
【００１７】
地盤補強部材１０には、例えば、地盤補強部材１０に注入させる充填材の圧力（例えば、０．１〜１Ｍｐａ）に耐え得る強度が要求される。これは、例えば、消防ホースと同等の強度である。
【００１８】
また、地盤補強部材１０は、その内部に充填される充填材に含まれる水分のみを袋体外部の地盤に浸出させるような目の粗さを有する織布又は不織布からなることが好ましい。なお、上記織布又は不織布に限らず、微細な孔が設けられた不透水性の膜を用いてもよい。
【００１９】
さらに、地盤補強部材１０は、孔内に設置後その内部に充填材が充填された時に、孔壁と密着するように、袋体が、ある程度膨張するように伸縮可能であることが好ましい。
【００２０】
また、地盤補強部材１０には、地盤補強構造の一部となった際に、曲げ荷重等によって地盤補強構造に生じる引張力に、充分に抵抗できる程度の引張強度を有するものを使用する。また、充填材には、地盤補強構造の一部となった際に、曲げ荷重等によって地盤補強構造に生じる圧縮力に、充分に抵抗できる程度の圧縮強度を有するもの使用する。
【００２１】
次に、このような地盤補強部材１０を用いて、例えば、軟弱地盤上に構築される盛土２０下の基礎を補強するべく、地盤補強構造を構築する手順について説明する。  
図２は、地盤補強部材１０を用いて地盤補強構造を構築する、本発明の参考例である第一の工法の手順を説明するための説明図である。
【００２２】
図２に示すように、第一の工法は、屈曲孔の削孔工程Ｓ１１０と、地盤補強部材の設置工程Ｓ１２０と、充填材の充填工程Ｓ１３０からなる。
【００２３】
屈曲孔の削孔工程Ｓ１１０では、地表に構築される盛土２０に隣接する地表位置から、補強する盛土２０の下方の基礎地盤に向けて斜め方向に削孔を開始し、その孔の先端が盛土２０の縁部の下方位置に到達した時点で削孔方向を水平方向に変更し（工程Ｓ１１１）、その後、所定長の水平部を有するような屈曲形状の孔（屈曲孔２２）を削孔する（工程Ｓ１１２）。
【００２４】
屈曲孔の削孔工程Ｓ１１０には、地盤中でその削孔方向を自由に変更することが可能な公知の誘導式自在ボーリング機械（例えば、テラ・ジェット工法やアーバンノーディック工法による削孔機）を用いておこなうことができる。なお、屈曲孔２２の削孔後には、削孔に使用されたボーリング機械のドリルビット２１やボーリングロッド２３を引き抜いて回収する。
【００２５】
地盤補強部材の設置工程Ｓ１２０では、屈曲可能であるともに弾性を有する、例えば金属ワイヤー等の誘導棒２４を、地盤補強部材１０の袋体の基端部の注入口からその内部に挿入（工程Ｓ１２１）して、閉塞されている側の先端部１０ａを、工程Ｓ１１０で削孔された屈曲孔２２の先端まで押し込むことにより、袋体を屈曲孔２２内に挿入する（工程Ｓ１２２）。ここで、誘導棒２４を用いて地盤補強部材１０を屈曲孔２２に挿入する際には、誘導棒２４の先端が地盤補強部材１０を破損させないように、例えば、クッション等の保護部材を誘導棒２４の先端に設ける等の対策を講じておく。なお、地盤補強部材１０の設置後には、誘導棒２４を孔内から引き抜いて回収する。
【００２６】
充填材の充填工程Ｓ１３０では、工程Ｓ１２０で屈曲孔２２内に設置された地盤補強部材１０の内部に充填材２６を充填し、固化させることによって、地盤補強構造４０を構築する。充填材２６は上述した注入口１６を通じて充填される。なお、充填材２６には、固化後のコンクリートの引張り強度を向上させるために、例えば、鋼繊維やガラス繊維等の補強繊維材を混入したものを用いることが好ましい。
【００２７】
充填材２６を注入する際には、その注入圧が０．１〜１Ｍｐａ程度になるまで加圧する。そして、注入が終了後にその内圧が保持されるように注入口１６を密封する。これにより、この後地盤補強部材１０に充填された充填材２６中の水分が圧搾されて地盤中に浸出し、ある程度の地盤補強部材１０内の充填材２６の固化成分が濃集されて固化することによって、地盤補強構造４０が構築される。
【００２８】
なお、誘導棒２４に、例えば注入ホースを沿わせておき、工程Ｓ１２０を実施する際に、地盤補強部材１０の基端部１０ｂから誘導棒２４とともに注入ホースを挿入して、地盤補強部材１０を屈曲孔２２の先端まで押し込んで設置し、その後誘導棒２４を孔内から引き抜きながら、注入ホースを介して充填材を袋体内に充填してもよい。
【００２９】
これにより、地盤補強部材の設置工程Ｓ１２０と充填材の充填工程Ｓ１３０とを同時に実施できる。加えて、屈曲孔２２の先端部１０ａから充填材を袋体内に充填していくため、未充填時に袋体内にある空気を先端部１０ａから基端部１０ｂまで円滑に送り出すことができるので、袋体内に空気が残存することを回避し、信頼性の高い剛性を有する地盤補強構造４０を構築できる。
【００３０】
上記説明した地盤補強部材の設置工程Ｓ１２０については、図３に示すような空気圧入による設置方法を用いてもよい。
【００３１】
図３に示すように、空気圧入による設置方法では、例えば、屈曲孔２２の孔口付近に蛇腹状に折りたたまれ、その先端部１０ａが孔口から孔内に向かって設置された地盤補強部材１０の内部に、注入口１６から空気を圧入（工程Ｓ１２３）することにより、袋体に推進力を与え又は袋体を膨張させることによって地盤補強部材１０を孔底へ挿入させる（工程Ｓ１２４）。
【００３２】
なお、空気圧入による設置方法の実施にあたっては、地盤補強部材１０を孔内に挿入させる際に、地盤補強部材１０より前方の孔内空気を大気中へ逃がすための空気抜きホース２８を、その先端が孔先端付近まで達するように予め設置しておくことが好ましい。これにより、地盤補強部材１０を円滑に孔底へ挿入させることができる。
【００３３】
また、空気圧入による設置方法では、地盤補強部材１０内に空気を圧入する代わりに充填材２６を圧入してもよい。これにより、地盤補強部材の設置工程Ｓ１２０と充填材の充填工程Ｓ１３０（図２参照）とを同時に実施することができる。
【００３４】
図４は、地盤補強部材１０を用いて地盤補強構造を構築する、本発明の実施例である第二の工法の手順を説明するための説明図である。なお、図４において、図２と同様の部位を示すものについては、同様の符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図４に示すように、第二の工法は、屈曲貫通孔の削孔工程Ｓ２１０と、地盤補強部材の設置工程Ｓ２２０と、充填材の充填工程Ｓ２３０からなる。
【００３６】
屈曲貫通孔の削孔工程Ｓ２１０では、図２で説明した屈曲孔の削孔工程Ｓ１１０と同様にして、所定長の水平部を有する屈曲孔を削孔（工程Ｓ２１１）した後、さらに地表へ向けて削孔方向を変更して地表まで貫通させた屈曲貫通孔３０を削孔する（工程Ｓ２１２）。
【００３７】
なお、屈曲貫通孔３０も、第一の工法と同様の誘導式自在ボーリング機械を用いて削孔する。
【００３８】
地盤補強部材の設置工程Ｓ２２０では、前工程Ｓ２１０で盛土２０の両側間の地盤を貫通する際に用いた誘導式自在ボーリング機械のボーリングロッド２３の先端部付近に、地盤補強部材１０の基端部１０ｂを取り付け、当該ボーリングロッド２３を引き抜くことにより、地盤補強部材１０を屈曲貫通孔３０内に引き込む。
【００３９】
また、同図中では地盤補強部材１０が屈曲貫通孔３０の領域の一部（第一の工法と同様に中央の水平部と図中右側の傾斜部）に配置されているが、これに限らず、削孔された屈曲貫通孔３０の全領域に設置してもよい。ここで前者のような屈曲貫通孔３０の領域の一部に配置する場合には、地盤補強部材１０が設置されない孔の部分３０ｃについては、コンクリートや土砂等で埋め戻しておくことが好ましい。
【００４０】
第二の工法で実施される充填材の充填工程Ｓ２３０は、第一の工法の充填材の充填工程Ｓ１３０と同様である。
【００４１】
以上説明した本実施形態の地盤補強構造４０によれば、袋体である地盤補強部材１０が、その内部に充填される充填材２６の固化成分を地盤に逸散させることなく固化させて、補強構造を構築することができるので、少量の充填材２６で地盤補強構造４０を構築でき、施工コストの低減及び施工時間の短縮化が図れる。
【００４２】
また、本実施形態の地盤補強構造４０によれば、地盤補強部材１０は、その内部に充填される充填材に含まれる水分のみを袋体外部の地盤に浸出させるような目の粗さを有する織布又は不織布からなることにより、地盤補強部材１０に充填された充填材２６中の水分が圧搾されて地盤中に浸出し、地盤補強部材１０内の充填材２６の固化成分が濃集されるので、充填材２６の固化が促進される。
【００４３】
なお、本実施形態の地盤補強部材１０は、内部に充填される充填材２６のうち、水分のみが袋体外部の地盤に浸出するような目の粗さを有する織布や不織布、又は微細な孔が設けられた不透水性の膜を用いることとしたが、これに限らず、水分が浸出しない袋体を用いてもよい。この場合、充填材２６として、水分を含有したままで固化可能な水硬性のコンクリート等を用いる。
【００４４】
また、本実施形態では、地盤補強部材１０を用いて盛土２０下の軟弱地盤の補強する例を示したが、その他にも鉄道線路や道路等の直下を通過する土被りの浅いトンネルやシールドの補強に適用できる。
【００４５】
図５は、鉄道線路と直交して横切るトンネル又はシールドの上部地盤への地盤補強構造の設置例を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は横断面図、同図（ｃ）は縦断面図である。
【００４６】
図５に示すように、地盤補強構造４０は、上述した地盤補強工法によって、盛土２０とトンネル又はシールド５０との間の地盤に、トンネル又はシールド５０の伸延方向と同じ方向、かつ水平に配置され（同図（ｃ）参照）、トンネル又はシールド５０の周囲に複数に亘って構築される（同図（ａ）及び同図（ｂ）参照）。
【００４７】
また、図６は、鉄道線路と斜交して横切るトンネル又はシールドの上部地盤への地盤補強構造の設置例を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は横断面図である。
【００４８】
図６に示すように、地盤補強構造４０は、上述した図５の場合と異なり、トンネル又はシールド５０の伸延方向と直交する方向に配置され（同図（ａ）及び同図（ｂ）参照）、トンネル又はシールド５０の伸延方向に複数に亘って構築される（同図（ａ）参照）。
【００４９】
これは、図５のトンネル又はシールド５０が鉄道線路と直交する場合と比べ、図６ではトンネル又はシールド５０が鉄道線路と斜交するので、鉄道線路を横切る部分の距離が長くなるため、図５と同様の配置で地盤補強構造４０を構築しようとすると、長距離の屈曲孔の削孔と、その屈曲孔への地盤補強部材１０の設置が必要となり、施工コスト及び施工時間を要することになることを考慮したためである。
【００５０】
また、本実施形態の地盤補強部材１０は、屈曲形状の地盤補強構造４０を補強することに用いたが、これに限らず、直線形状の地盤補強構造を補強することに用いてもよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５１】
１０  地盤補強部材                       １４  補強索体
１６  注入口                             ２０  盛土
２２  屈曲孔                             ２３  ボーリングロッド
２４  誘導棒                             ２６  充填材
２８  空気抜きホース                     ３０  屈曲貫通孔
４０  地盤補強構造                       ５０  トンネル又はシールド
１０ａ  先端部                           １０ｂ  基端部
Ｓ１１０  屈曲孔の削孔工程               Ｓ１２０  地盤補強部材の設置工程
Ｓ１３０  充填材の充填工程               Ｓ２１０  屈曲貫通孔の削孔工程
Ｓ２２０  地盤補強部材の設置工程         Ｓ２３０  充填材の充填工程
【図１】
0005333630.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005333630.tif 000004
【図４】
0005333630.tif 000005
【図５】
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【図６】
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