(57)【要約】      （修正有）【課題】必要かつ十分な強度を保ちながら、工期の短縮及び費用の削減を図るとともに、設計通りの地盤改良体を提供する。【解決手段】改良対象地盤中に噴射管５１を挿入し、噴射管５１の中心軸を回転軸として噴射管５１を回転させ、噴射管５１の先端部から改良対象地盤中に地盤改良材を噴射するとともに、その到達距離及び到達方向を調整することにより、改良対象地盤中に断面略楕円形の地盤改良体１０を形成する。地盤改良体１０の設計改良径の外周部近傍であって、少なくとも設計短軸方向及び設計長軸方向に沿った任意の確認位置において、地盤改良体１０の形成状態を確認し、地盤改良体１０の実際の改良径と設計改良径とを比較した結果に基づいて、地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整することにより、設計改良径に合致した地盤改良体１０を形成する。【選択図】図５
2016020565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良対象地盤中に噴射管を挿入し、当該噴射管の中心軸を回転軸として噴射管を回転させ、当該噴射管の先端部から前記改良対象地盤中に地盤改良材を噴射するとともに、その到達距離及び到達方向を調整することにより、当該改良対象地盤中に断面略楕円形の地盤改良体を形成する方法であって、
前記地盤改良体の設計改良径の外周部近傍であって、少なくとも設計短軸方向及び設計長軸方向に沿った任意の確認位置において、当該地盤改良体の形成状態を確認し、
前記地盤改良体の実際の改良径と設計改良径とを比較し、
前記比較結果に基づいて、前記地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整することにより、前記設計改良径の地盤改良体を形成することを特徴とする地盤改良体の形成方法。
【請求項２】
前記噴射管の回転位置に応じて前記噴射管の相対回転速度を調整することにより、前記地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整して、前記設計改良径の地盤改良体を形成することを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体の形成方法。
【請求項３】
前記噴射管の回転位置に応じて前記地盤改良材の相対噴射圧力又は相対噴射量を調整することにより、前記地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整して、前記設計改良径の地盤改良体を形成することを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体の形成方法。
【請求項４】
前記改良対象地盤中に挿入した前記噴射管から、前記地盤改良材とともにエアーを噴射し、
前記噴射管の回転位置に応じて前記エアーの相対噴射圧力又は相対噴射量を調整することにより、前記地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整して、前記設計改良径の地盤改良体を形成することを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良体の形成方法に関するものであり、詳しくは、深層混合処理工法による地盤の格子状改良を行う際に、工期の短縮及び費用の削減を行うとともに、設計通りの地盤改良体を形成することが可能な地盤改良体を形成するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
埋め立て地をはじめとして、地下水位が高い砂質地盤では、地震の震動により液状化現象が発生し、マンホールや下水管が押し上げられて地表面から突出したり、建造物が傾いたりする被害が発生している。このような液状化現象を未然に防止するためには、液状化が懸念される地盤に対して改良工事を行わなければならない。
【０００３】
従来から行われている液状化対策工法として、深層混合処理工法による地盤の格子状改良が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された技術は、地盤に貫入した噴射管の噴射口から、エアーを含む高圧流体ジェットを噴射して地盤を切削しつつ攪拌する工程と、噴射管を上昇させる工程とを行うことにより地盤改良体を形成するものである。
【０００４】
この特許文献１に記載された技術は、任意の形状（格子状、扇状等）の地盤改良体を形成することができる優れた技術である。特に、この深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用して既存建造物の地下部分に格子状の地盤改良体を形成することにより、地震時における地盤のせん断変形を抑制して、地盤内の過剰間隙水圧の上昇を抑制することができるので、液状化強度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−６２６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用した地盤改良工法により、設計上合理的かつ効果的な間隔にて格子状の改良が行える場合には、改良率が最適となるため、液状化対策工法の中でも比較的低コストなものとなる。また、既存構造物が存在しない新規造成地盤であり、かつ施工上の制約が少ない大規模な工事においては、このような最適な格子状改良が可能と言える。
【０００７】
一方で、近年問題となっている既存宅地の液状化対策のように小規模な工事で施工上の制約も多い場合には、既存建造物の床面から削孔して改良ポイントを増設するなどコスト面での優位性が低減してしまい、宅地所有者の費用負担が大きくなってしまうおそれがある。
【０００８】
また、深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用した地盤改良工法は、改良対象地盤（液状化が懸念される飽和土壌）中に地盤改良体を形成する工法であり、地盤改良体を基盤層にまで到達させると共に、地盤改良体を所定間隔で形成する必要がある。
【０００９】
すなわち、地盤改良体を形成する間隔が広すぎる場合には、地盤改良体によるせん断変形抑制効果を発揮することができない。一方、地盤改良体を形成する間隔を狭くすれば、地盤改良体によるせん断変形抑制効果を発揮することはできるが、コストが上昇してしまう。特に、既に個人用住宅が建造されている地域において、従来適正と考えられている間隔で地盤改良体を形成するには、個人用住宅の所有者に対して多大な負担を課すことになる。
【００１０】
さらに、深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用して地盤改良を行う場合に、改良対象地盤の土質（硬さ等）に応じて、地盤改良材の到達距離を適切に管理しなければ、設計した大きさ及び形状の地盤改良体を形成することはできない。また、改良対象地盤の土質が全域にわたって均一でないこともあり、この場合にも地盤改良材の到達距離を適切に管理する必要がある。
【００１１】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、既に個人用住宅が建造されている地域等において、深層混合処理工法を利用して地盤改良体を形成する際に、必要かつ十分な強度を保ちながら、工期の短縮及び費用の削減を行うとともに、設計通りの地盤改良体を形成することが可能な地盤改良体の形成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】
【００１２】
本発明の地盤改良体の形成方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の地盤改良体の形成方法は、改良対象地盤中に噴射管を挿入し、当該噴射管の中心軸を回転軸として噴射管を回転させ、当該噴射管の先端部から改良対象地盤中に地盤改良材を噴射するとともに、その到達距離及び到達方向を調整することにより、当該改良対象地盤中に断面略楕円形の地盤改良体を形成する方法に関するものであり、以下の工程を実施することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の地盤改良体の形成方法では、改良対象地盤中に地盤改良材を噴射して地盤改良体を形成する際に、地盤改良体の設計改良径の外周部近傍であって、少なくとも設計短軸方向及び設計長軸方向に沿った任意の確認位置において、当該地盤改良体の形成状態を確認し、地盤改良体の実際の改良径と設計改良径とを比較し、比較結果に基づいて、地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整することにより、設計改良径の地盤改良体を形成することを特徴とするものである。
【００１４】
地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整して、設計改良径の地盤改良体を形成するには、以下の方法を用いることが可能である。
【００１５】
第１の方法は、噴射管の回転位置に応じて噴射管の相対回転速度を調整することにより、地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整して、設計改良径の地盤改良体を形成する。
【００１６】
第２の方法は、噴射管の回転位置に応じて地盤改良材の相対噴射圧力又は相対噴射量を調整することにより、地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整して、設計改良径の地盤改良体を形成する。
【００１７】
第３の方法は、改良対象地盤中に挿入した噴射管から、地盤改良材とともにエアーを噴射し、噴射管の回転位置に応じてエアーの相対噴射圧力又は相対噴射量を調整することにより、地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整して、設計改良径の地盤改良体を形成する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の地盤改良体の形成方法によれば、深層混合処理工法（高圧噴射攪拌工法）を利用して断面略楕円形状の地盤改良体を形成する際に、実際に施工している地盤改良体の改良径が設計に合致しているか否かを確認しながら、地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整するため、設計改良径に合致した地盤改良体を形成することができる。
【００１９】
また、形成する地盤改良体は、断面略楕円形状であるため、一単位の地盤改良体を長軸方向に連続させることにより、短軸方向の幅を狭めた地盤改良体を形成する。したがって、既に個人用住宅が建造されている地域等において、深層混合処理工法を利用して地盤改良体を形成する際に、必要かつ十分な強度を保ちながら、工期の短縮及び費用の削減を行うことが可能な地盤改良体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る地盤改良体の一単位の平面図。
【図２】本発明の実施形態に係る地盤改良体の形成方法で連続して形成した地盤改良体の平面図。
【図３】本発明の実施形態に係る地盤改良体の形成方法で連続して形成した地盤改良体の側面図。
【図４】本発明の実施形態に係る地盤改良体の形成方法で使用する高圧噴射攪拌工法の原理説明図。
【図５】本発明の実施形態に係る地盤改良体の形成方法において、地盤改良体の改良径を設計に合致させるための手順を示す説明図。
【図６】本発明の実施形態に係る地盤改良体の形成方法において、地盤改良体の軸線方向を設計に合致させるための手順を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る地盤改良体の形成方法の実施形態を説明する。図１〜図６は本発明の実施形態に係る地盤改良体の形成方法を説明するもので、図１は地盤改良体の一単位の平面図、図２は連続して形成した地盤改良体の平面図、図３は連続して形成した地盤改良体の側面図、図４は高圧噴射攪拌工法の原理説明図、図５は地盤改良体の改良径を設計に合致させるための手順を示す説明図、図６は地盤改良体の軸線方向を設計に合致させるための手順を示す説明図である。
【００２２】
＜地盤改良体の形成方法の概要＞
我が国では、プレート境界型巨大地震の発生により地盤の液状化現象が発生し、これによる大規模な被害が予想されている。実際、東日本大震災では、埋立地、堤防や盛り土、護岸等で液状化現象が発生して、様々な被害をもたらした。このため、近い将来発生すると予測されている大規模地震に備えて、早急に液状化対策を行うことが望まれている。
【００２３】
本発明に係る地盤改良体の形成方法は、深層混合処理工法を利用して地盤改良体を形成する際に、地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整しながら、改良地盤中に挿入した噴射管を回転させることにより、断面略楕円形状の地盤改良体の一単位を形成し、各単位の地盤改良体の一部をラップ（重複）して長軸方向に連続させることにより、必要かつ十分な強度を保ちながら、工期の短縮及び費用の削減を行うことが可能な地盤改良体を形成するものである。
【００２４】
特に、本発明に係る地盤改良体の形成方法では、地盤改良体の設計改良径の外周部近傍の任意の確認位置において、当該地盤改良体の形成状態を確認し、設計改良径と比較する。そして、比較結果に基づいて、地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整することにより、設計改良径に合致した地盤改良体を形成することに特徴がある。
【００２５】
一単位の地盤改良体１０は、図１に示すように、横断面形状が略楕円形状となっている。そして、図２及び図３に示すように、この横断面形状が略楕円形状の地盤改良体１０の数や方向等を適宜組み合わせて長軸方向に連続させることにより、略角筒状、円筒状等の地盤改良体１０からなる壁部２０を形成することができる。
【００２６】
断面略楕円形状の地盤改良体１０の大きさは、地盤改良材の噴射圧力や噴射量、改良対象地盤の性状等により異なるが、例えば、長軸方向で５ｍ程度、短軸方向で１．５ｍ程度とする。また、地盤改良体１０を形成する深度は、噴射管の長さ、改良対象地盤の性状等により異なるが、例えば、１５ｍ程度とする。
【００２７】
＜深層混合処理工法＞
本発明の実施形態に係る地盤改良体１０を形成するには、深層混合処理工法の一種である高圧噴射攪拌工法を用いる。図４を参照して、高圧噴射攪拌工法について説明する。高圧噴射攪拌工法は、図４に示すように、先端部に噴射口５２を有する噴射管５１を改良対象地盤の内部に貫入し、噴射口５２から所定圧力及び所定噴射量で地盤改良材（硬化材）を噴射しながら噴射管５１を回転又は揺動させ、あるいは回転及び揺動を組み合わせる。これにより、土壌を攪拌しながら地盤改良材（硬化材）を混入して、改良対象地盤内に地盤改良体１０を形成する工法である。
【００２８】
このような高圧噴射攪拌工法は、噴射管５１の回転範囲又は揺動範囲と、地盤改良材（硬化材）の噴射圧力及び噴射量を調整することにより、所望の形状の地盤改良体１０を形成することができる点に特徴があるため、特に本発明の実施形態に係る地盤改良体１０を形成する際に好適に用いることができる。また、改良対象地盤中に挿入した噴射管５１から、地盤改良材（硬化材）とともにエアーを噴射し、噴射管５１の回転位置に応じてエアーの相対噴射圧力又は相対噴射量を調整することにより、地盤改良材（硬化材）の到達距離及び到達方向を調整することにより、所望の形状の地盤改良体１０を形成することもできる。
【００２９】
＜改良強度の計測＞
本発明の実施形態では、図５に示すように、地盤改良体１０を形成する際に、地盤改良体１０の設計改良径の外周部近傍であって、少なくとも設計短軸方向及び設計長軸方向に沿った任意の位置において、当該地盤改良体１０の形成状態を確認する。なお、改良状態確認手段３０の設置位置は任意であり、１カ所、または２カ所以上とすることができる。改良強度を計測するための改良状態確認手段３０としては、種々の装置を用いることができる。
【００３０】
例えば、改良状態確認手段３０として、ボーリングマシン、光ファイバー温度計、熱電対、サウンディング探針装置、比抵抗測定装置、音響トモグラフィ装置、ＰＳ検層装置、打撃検層装置等を用いることができる。ボーリングマシンを用いた場合には、サンプリングコアを採取することにより、改良が適切に行われているか否かを判定することができる。光ファイバー温度計や熱電対を用いた場合には、地中に光ファイバー温度計や熱電対を埋設し、温度上昇を確認することにより、改良が適切に行われているか否かを判定することができる。
【００３１】
音響トモグラフィ装置を用いた場合には、地盤改良体１０を挟んで２本の縦孔を削孔し、一方の縦孔内にピエゾ震源等の発振装置を設置し、他方の縦孔内に音波受信器を設置することにより、音波（弾性波）の伝搬状態に基づいて、改良が適切に行われているか否かを判定することができる。同様に、ＰＳ検層装置、打撃検層装置を用いた場合には、地表又は地中に設置した震源によりＰ波及びＳ波を発生させ、その伝播速度を計測することにより、改良が適切に行われているか否かを判定することができる。
【００３２】
＜改良径の修正＞
本発明の地盤改良体１０の形成方法では、試験ボーリング等を行うことにより、改良対象地盤の土質及びその分布を予め把握しておく。そして、改良対象地盤の土質及びその分布に応じて、噴射管の回転方向と地盤改良材の到達距離（例えば、噴射管の回転速度）との関係を設定し、当該設定値に基づいて地盤改良体１０を形成する。
【００３３】
この際、図５（ａ）に示すように、地盤改良体１０の設計改良径の外周部近傍であって、設計短軸方向及び設計長軸方向に沿った複数箇所（例えば、それぞれ３箇所）に改良状態確認手段３０を設置して、実際に形成された地盤改良体１０の改良径と設計改良径とを比較する。
【００３４】
実際に形成された地盤改良体１０の改良径と設計改良径とが等しければ、設計値に合致した地盤改良体１０が形成されていることになり、地盤改良体１０の改良径が設計値未満あるいは設計値以上であれば、設計値に合致した地盤改良体１０が形成されていないことになる。したがって、実際に形成された地盤改良体１０の改良径と設計改良径とを比較することにより、設計値に合致した地盤改良体１０が形成されているか否かを判定することができる。
【００３５】
ここで、当初の設定では、図５（ｂ）に示すように、噴射管の回転速度が、短軸方向において最大値となり、長軸方向において最小値となるように制御したと仮定する。このような当初の設定において、実際に形成された地盤改良体１０の改良径と設計値とを比較すると、設計改良径に対する実測値が、短軸方向及び長軸方向のいずれにおいても小さくなっている。
【００３６】
そこで、図５（ｃ）に示すように、当初の設定値に対して、短軸方向における噴射管の回転速度が最大値となる時間を延長するとともに、長軸方向における噴射管の回転速度が最小値となる時間を延長する（１回目の調整）。そして、再度、地盤改良体１０の改良径と設計値とを比較する。図５（ｃ）に示す例では、１回目の調整を行った後の設計改良径に対する実測値が、短軸方向では大きく、長軸方向では設計改良径とほぼ等しくなっている。
【００３７】
そこで、図５（ｄ）に示すように、第１回目の調整における設定値に対して、短軸方向における噴射管の回転速度が最大値となる時間を短縮する。なお、長軸方向における噴射管の回転速度が最小値となる時間は第１回目の調整における設定値を維持する（２回目の調整）。そして、再度、地盤改良体１０の改良径と設計値とを比較する。図５（ｄ）に示す例では、２回目の調整を行った後において、地盤改良体１０の改良径の実測値が、短軸方向及び長軸方向の双方において設計改良径とほぼ等しくなっている。
【００３８】
このような調整を行うことにより、設計改良径に合致した地盤改良体１０を形成することができる。なお、噴射管の回転速度の調整は、地盤改良体１０の改良径と設計値との比較に基づいて行えばよい。例えば、設計改良径に対する実測値が小さい方向では、噴射管の回転速度が最大値または最小値となる時間を延長し、反対に、設計改良径に対する実測値が大きい方向では、噴射管の回転速度が最大値または最小値となる時間を短縮する。なお、回転速度の最大値とは、最小値に対する相対的な値である。すなわち、短軸方向または長軸方向の前後の回転位置における噴射管の回転速度を相対的に制御することにより、短軸方向または長軸方向における地盤改良材の噴射時間を調整することができる。
【００３９】
また、噴射管の回転位置に応じて噴射管の相対回転速度を調整するのではなく、上述したように、噴射管の回転位置に応じて地盤改良材の相対噴射圧力又は相対噴射量を調整し、あるいは、改良対象地盤中に挿入した噴射管から、地盤改良材とともにエアーを噴射し、噴射管の回転位置に応じてエアーの相対噴射圧力又は相対噴射量を調整することにより、地盤改良材の到達距離及び到達方向を調整して、設計改良径の地盤改良体１０を形成してもよい。
【００４０】
＜地盤改良体の軸線方向の修正＞
地盤改良体１０の軸線方向の修正において、改良対象地盤の土質及びその分布に応じて、噴射管の回転方向と地盤改良材の到達距離（例えば、噴射管の回転速度）との関係を設定し、当該設定値に基づいて地盤改良体１０を形成すること、地盤改良体１０の設計改良径の外周部近傍であって、設計短軸方向及び設計長軸方向に沿った複数箇所（例えば、それぞれ３箇所）に改良状態確認手段３０を設置すること、地盤改良体１０の改良径と設計値とを比較することは、上述した改良径の修正と同様である。
【００４１】
当初の設定では、図６（ａ）に示すように、噴射管の回転速度が、短軸方向において最大値となり、長軸方向において最小値となるように制御したと仮定する。このような当初の設定において、実際に形成された地盤改良体１０の軸線方向と設計値とを比較すると、地盤改良体１０の軸線方向が設計値と異なり、右回りにずれた地盤改良体１０となっている。
【００４２】
そこで、図６（ｂ）に示すように、当初の設定値に対して、短軸方向における噴射管の回転速度が最大値となる時間を早める。そして、再度、地盤改良体１０の改良強度と設計値とを比較する。図６（ｂ）に示す例では、調整を行った後の地盤改良体１０の軸線方向が、短軸方向及び長軸方向で設計値とほぼ等しくなり、当初の設定における右回りのずれが解消されている。
【００４３】
このような調整を行うことにより、設計値に合致した軸線方向の地盤改良体１０を形成することができる。なお、噴射管の回転速度の調整は、地盤改良体１０の軸線方向と設計値との比較に基づいて行えばよい。例えば、形成した地盤改良体１０が、軸線方向で右回りにずれている場合には、短軸方向における噴射管の回転速度が最大値となる時間を早め、反対に、形成した地盤改良体１０が、軸線方向で左回りにずれている場合には、短軸方向における噴射管の回転速度が最大値となる時間を遅らせる。
【００４４】
また、改良径の修正で説明したように、噴射管の回転位置に応じて噴射管の相対回転速度が最大値又は最小値となるタイミングを調整するのではなく、噴射管の回転位置に応じて地盤改良材の相対噴射圧力又は相対噴射量を調整し、あるいは、改良対象地盤中に挿入した噴射管から、地盤改良材とともにエアーを噴射し、噴射管の回転位置に応じてエアーの相対噴射圧力又は相対噴射量を調整することにより、地盤改良材の噴射到達方向を調整して、設計に合致した軸線方向の地盤改良体１０を形成してもよい。
【００４５】
＜好適な適用例＞
本発明の地盤改良体１０の形成方法は、改良対象地盤上に既存建造物が存在する場所（例えば個人用住宅地）であって、隣合う既存建造物の間隔が狭い場合に、好適に適用することができる。本発明の地盤改良体１０の形成方法では、断面略楕円形状の地盤改良体１０を長軸方向に連続させて、全体として断面略角筒状や断面略円筒状に地盤改良を行うため、必要かつ十分な強度を保ちながら、工期の短縮及び費用の削減を行うことが可能である。したがって、個人用住宅地の所有者に対して多大な負担を課すことなく、地域全体として適切かつ確実に液状化強度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０  地盤改良体
２０  壁部
３０  改良状態確認手段
５１  噴射管
５２  噴射口
【図１】
2016020565.tif 000003
【図２】
2016020565.tif 000004
【図３】
2016020565.tif 000005
【図４】
2016020565.tif 000006
【図５】
2016020565.tif 000007
【図６】
2016020565.tif 000008