(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤内において深い方から浅い方へ向けて、第１深度、第２深度、第３深度、第４深度及び第５深度をこの順に設定し、
前記第１深度から前記第３深度までに至り、且つ、水平面内で回転するコラム施工機により形成される複数の第１コラム群と、
前記第２深度から前記第４深度までに至り、且つ、前記コラム施工機により形成される複数の第２コラム群と、
前記第１コラム群及び前記第２コラム群に支持されるスラブ体とを備える地盤改良体であって、
前記スラブ体は、
前記第４深度から前記第５深度に至り、且つ、鉛直方向に回転する縦型スラブ施工機により形成されるスラブ本体と、
前記スラブ本体の直下において、前記第３深度から前記第４深度に至り、前記縦型スラブ施工機により形成され、且つ、前記第１コラム群の頂部に連設される梁部とを備え、
前記スラブ体は、垂直断面視においてＴ字状をなし、
深度が深くなるにつれて平面改良率が減少するように構成したことを特徴とする地盤改良体。
【請求項２】
前記第１コラム群は、平面視において格子状に配置される請求項１記載の地盤改良体。
【請求項３】
前記第１コラム群は、平面視において千鳥状に配置される請求項１記載の地盤改良体。
【請求項４】
前記スラブ体の上部には盛土及び舗装が敷設される請求項１から３のいずれかに記載の地盤改良体。
【請求項５】
前記第２深度は、前記盛土及び前記舗装の合計厚さＨ（ｍ）により換算交通荷重による影響深さＺ＝ｅｘｐ（２．３１−０．４７Ｈ）（ｍ）に基づいて設定される請求項４に記載の地盤改良体。
【請求項６】
地盤内において深い方から浅い方へ向けて、第１深度、第２深度、第３深度、第４深度及び第５深度をこの順に設定する工程と、
水平面内で回転するコラム施工機を用いて、前記第１深度から前記第３深度までに至る複数の第１コラム群を設ける工程と、
前記コラム施工機を用いて、前記第２深度から前記第４深度までに至る複数の第２コラム群を設ける工程と、
鉛直方向に回転する縦型スラブ施工機を用いて、前記第１コラム群及び前記第２コラム群に支持されるスラブ体を設ける工程とを含み、
前記スラブ体は、
前記第４深度から前記第５深度に至るスラブ本体と、
前記スラブ本体の直下において、前記第３深度から前記第４深度に至り、前記第１コラム群の頂部に連設される梁部とを備え、
前記スラブ体は、垂直断面視においてＴ字状をなし、
深度が深くなるにつれて平面改良率が減少するように構成したことを特徴とする地盤改良体の構築方法。
【請求項７】
前記縦型スラブ施工機として、ロータリー、トレンチャー又はチェーンコンベアカッタの少なくとも一つを用いる請求項６記載の地盤改良体の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤上に盛土を施し道路を構築するための、地盤改良体及びその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人らは、既にこのような目的に適し、しかも工期を短縮できる技術を提案し、実用に供しているところである（特許文献１：特許第３５２８９５０号公報参照）。
【０００３】
以下、従来の地盤改良体の構築方法について、図１４〜図１５を参照しながら説明する。図１４は、従来の構築方法による地盤改良体を示す縦断面図、図１５は、同水平断面図である。
【０００４】
最終的には、構築された地盤改良体の上に盛土３及び舗装を施し、その上を車両４が走行することになる。その結果、車両４による偏荷重が動的に地盤改良体に作用する。
【０００５】
盛土３よりも下方にのみ着目すると、地盤１０の地中深い方から順に次の各深度が設定される。コラム底深度ＬＡは、オーガモータを備えるコラム施工機によって構築されるコラム１の最低深度である。コラム頂深度ＬＢは、同コラム１の最高深度であり、且つ、スラブ２の最低深度である。スラブ頂深度ＬＣは、スラブ２の最高深度であると共に、盛土３の底に接する深度である。
【０００６】
図１５に示すように、地盤１０の性質等を考慮し、コラム１による改良率（コラム１の密度であり、例えば、１４．５％等）が決定される。
【０００７】
構築方法は、次の手順による。まず、コラム施工機を用いて、コラム底深度ＬＡからコラム頂深度ＬＢまでのコラム１群が形成される。次に、バックホー等の重機を用いて、コラム頂深度ＬＢからスラブ頂深度ＬＣに至るスラブ２が形成される。
【０００８】
このように、各コラム１は、その底部１ａから頂部１ｂまで形成され、スラブ２の底面に当接しスラブ２を支持するものである。
【０００９】
この従来技術によれば、一定程度の工期短縮という効果が得られる。しかしながら、各コラム１の底部１ａは、一定の深さに保持されており、平面視による面積改良率（本明細書では、「平面改良率」という。）は、各コラム１の頂部１ｂから底部１ａまで一定となっている。
【００１０】
これにとどまることなく、本発明者らは、この従来技術を踏まえた上で、更なる工期短縮が行えないか、鋭意検討を加え、スラブの構成を工夫することにより、本発明を完成するに至ったものである。
【特許文献１】特許第３５２８９５０号公報
【特許文献２】特許第４０３８５２５号公報
【特許文献３】特許第３４３２８０２号公報
【特許文献４】特許第４５０４０９５号公報
【非特許文献１】書籍「軟弱地盤上の道路−トータルコストミニマムへの挑戦」第２章２８頁乃至２７頁，監修：三浦哲彦、吉田茂，編者：フローティング基礎研究会，発行者：株式会社総合土木研究所，発行日：平成２４年１１月５日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
即ち、本発明は、地盤改良体の強度を維持しながら、より少ない改良体積により、しかも、更なる工期短縮を実現できると共に、経済性に優れた地盤改良体及びその関連技術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】
本発明に係る地盤改良体は、地盤内において深い方から浅い方へ向けて、第１深度、第２深度、第３深度、第４深度及び第５深度をこの順に設定し、第１深度から第３深度までに至り、且つ、水平面内で回転するコラム施工機により形成される複数の第１コラム群と、第２深度から第４深度までに至り、且つ、水平面内で回転するコラム施工機により形成される複数の第２コラム群と、第１コラム群及び第２コラム群に支持されるスラブ体とを備える地盤改良体であって、スラブ体は、第４深度から第５深度に至り、且つ、鉛直方向に回転する縦型スラブ施工機により形成されるスラブ本体と、スラブ本体の直下において、第３深度から第４深度に至り、縦型スラブ施工機により形成され、且つ、第１コラム群の頂部に連設される梁部とを備え、スラブ体は、垂直断面視においてＴ字状をなし、深度が深くなるにつれて平面改良率が減少するように構成される。
【００１３】
ここで、第１コラム群は、平面視において格子状に配置されても良いし、平面視において千鳥状に配置されても良い。
【００１４】
また通常、スラブ体の上部には盛土及び舗装が敷設されることになる。
【００１５】
好ましくは、第２深度は、盛土及び舗装の合計厚さＨ（ｍ）により換算交通荷重による影響深さＺ＝ｅｘｐ（２．３１−０．４７Ｈ）（ｍ）に基づいて設定される。影響深さＺについては、非特許文献１（書籍「軟弱地盤上の道路−トータルコストミニマムへの挑戦」第２章２８頁乃至２７頁）に詳しいので、必要とあればこれを参照されたい。
【００１６】
ここで、スラブ体が第１コラム群の頂部に連設される梁部を有して垂直断面視においてＴ字状をなすことにより、車両等による上方からの荷重が地盤改良体に作用しても、この荷重が分散され、梁部同士の間に存在する地盤への作用応力が小さくなり、不同沈下が抑制される。
【００１７】
また、平面改良率が、深度が深くなるにつれ減少するように構成されているため、合理性且つ経済性が高い地盤改良体を得ることができる。また、コラム長を合理的に短くすることにより、工事費及び工事期間を更に短縮することができる。
【００１８】
車両の通行方向は、地盤改良体を横断するものであっても、縦断するものであってもよい。言い換えれば、地盤改良体の幅方向と長さ方向は、適宜変更して差し支えない。
【００１９】
上記Ｔ字に対して車両が横断する場合には、横断方向の偏荷重に対し剛に対応して、横断方向の不同沈下を防止できる。
【００２０】
逆に、上記Ｔ字に対して車両が縦断する場合には、梁部のうち、地盤改良体の端部に位置するものが、近接する建造物（例えば、家屋等）に対して、縁切り工として作用し、建造物の変形や振動を抑制できる効果があるし、道路端部に擁壁が設置されても、その土圧に対する支持安定性を確保できる。また、コラムの改良率を下げ、コラム間の間隔を広く取っても、端部に位置する梁部により、滑り破壊を防止できる。
【００２１】
第１コラム群と第２コラム群とでは、下端深度が異なり、第１コラム群の方がより深い深度まで達する。これにより、大きな周面摩擦による支持力が期待される。さらに、第１コラム群は第２コラム群よりも大きな支持力を発揮するが、第１コラム群の頂部は、梁部直下となるため、押し抜き剪断破壊を生じにくく、より強い地盤改良体が得られる。
【発明の効果】
【００２２】
以下詳細に述べるように、本発明によれば、従来技術に比べて改良体積を約１割強低減できると共に、施工期間を約４割低減できる。
【００２３】
しかも、この点は、地盤改良体の強度を維持したまま可能であって、工費全体の大幅な抑制につながる等、実用上の効果が高い。
【００２４】
更に、平面改良率が、深度が深くなるにつれ減少するように構成されているため、合理性且つ経済性が高い地盤改良体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（実施の形態１）
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す縦断面図、図２は、同水平断面図である。
【００２６】
まず、本形態に係る地盤改良体では、図１に示すように、地盤１０内において深い方から浅い方へ向けて、第１深度Ｌ１、第２深度Ｌ２、第３深度Ｌ３、第４深度Ｌ４及び第５深度Ｌ５をこの順に設定する。
【００２７】
第１深度Ｌ１は、オーガモータを備えるコラム施工機３０（図４参照）によって構築される第１コラム１１の最低深度である。着底方式を採るのであれば、第１深度Ｌ１は、接すべき底の深度又はそれ以下の深度とされ得るし、フローティング方式を採るのであれば、底よりも上方に浮かせた深度とされ得る。地盤の状況によっては、第１深度Ｌ１が一定にならず、場所に応じて変化（上下）することも十分考えられる。
【００２８】
第２深度Ｌ２は、オーガモータを備えるコラム施工機３０（図４参照）によって構築される第２コラム１２の最低深度である。
【００２９】
第３深度Ｌ３は、第１コラム１１の最高深度であり、且つ、スラブ体２０の梁部２２の最低深度である。
【００３０】
第４深度Ｌ４は、スラブ体２０の梁部２２の最高深度であると共に、スラブ体２０のスラブ本体２１の最低深度である。
【００３１】
第５深度Ｌ５は、スラブ体２０のスラブ本体２１の最高深度であると共に、盛土３の最低深度である。
【００３２】
即ち、スラブ体２０は、水平等厚のスラブ本体２１と、スラブ本体２１から下方に延出し、第１コラム１１の頂部１１ａと当接するように連設される、複数の梁部２２とを備えて成り、スラブ体２０は、垂直断面視においてＴ字状をなす連続体である。二つの梁部２２を取り出せば、スラブ体２０は、π字状をなすとも言い得る。
【００３３】
平面視では、図２に示すように、複数の梁部２２の直下に、それぞれ複数の第１コラム１１群が位置することになる。
【００３４】
図２では、第１コラム１１群は、格子状に配置されているが、勿論、千鳥状に配置しても良い。
【００３５】
ここでは、説明の便宜上、図２における横寸法Ｂを改良幅といい、縦寸法Ａを道路長さというが、先に述べたように、車両４は、スラブ体２０が構成するＴ字型構造を、横断しても良いし、縦断しても良いものであって、上記長さや上記幅は、それぞれ入れ替え得る点が理解されねばならない。
【００３６】
次に、図３を参照しながら、各深度における平面改良率を説明する。図３（ａ）〜図３（ｄ）は、それぞれ浅い深度から深い深度の順となるように配置されており、ハッチングが付された部分は、水平断面で切断された単位面積あたりの改良体の断面積を示す。
【００３７】
まず第５深度Ｌ５から第４深度Ｌ４までは、図３（ａ）に示すように、全ての面積をスラブ本体２１が占めており、改良体の断面積は単位面積そのものと等しく、平面改良率は、１００％である。
【００３８】
次に第４深度Ｌ４から第３深度Ｌ３までは、図３（ｂ）に示すように、梁部２２（第１コラム１１群の頂部１１ａと重合する）と第２コラム１２群の水平断面があらわれ、平面改良率は、３０％である。
【００３９】
また第３深度Ｌ３から第２深度Ｌ２までは、第１コラム１１群及び第２コラム１２群の水平断面があらわれ、平面改良率は、１０％である。
【００４０】
さらに第２深度Ｌ２を超え、第１深度Ｌ１までは、第１コラム１１群のみの水平断面があらわれ、平面改良率は、５％である。
【００４１】
勿論、以上の各数値は、わかりやすい例示に過ぎず、当業者に自明なように、梁部２２、第１コラム１１群及び第２コラム１２群の水平断面積により、変化するものであって、種々変更されたとしても本願発明の保護範囲に属するものである。要するに、深度が深くなるにつれて平面改良率が減少するように構成されていれば足りる。
【００４２】
更には、第１コラム１１群及び第２コラム１２群のいずれにも属しない長さのコラムを追加することもできる。
【００４３】
以上のように、予め深度等を設定した上で、実際の構築に着手することになる。
【００４４】
まず、図４及び図５に示すように、コラム施工機３０を用いて、複数の第１コラム１１群を、第３深度Ｌ３から第１深度Ｌ１まで構築すると共に、第２コラム１２群を第４深度Ｌ４から第２深度Ｌ２まで構築してゆく。コラム施工機３０は、ベースマシン３１と、垂直に起立するリーダ３２と、リーダ３２に対して水平回転できるように支持される回転軸３３と、回転軸３３の先端部に取り付けられるヘッド部３４とを備える。
【００４５】
ヘッド部３４は、地盤１０の所定部位を撹拌すると共に、セメントミルクを吐出・混合し、ソイルセメントからなる第１コラム１１群及び第２コラム１２群を構築する。因みに、ヘッド部３４はオーガを有し、好ましくは、スクリューや共回り防止翼を含むが、スクリューや共回り防止翼は、省略され得る。
【００４６】
図５にハッチングで示すように、全ての第１コラム１１群及び第２コラム１２群が構築された状態においても、スラブ本体２１と梁部２２とからなるスラブ体２０のための空間が、土壌で埋められているか或いは埋められていないかは任意であるが、この空間まで第１コラム１１群及び第２コラム１２群が構築されることはない。
【００４７】
次に、スラブ体２０の構築に着手する。図６〜図９に示すように、本形態では、作業効率を考慮して、縦型スラブ施工機４０を用いて、第５深度Ｌ５から第４深度Ｌ４に至るスラブ本体２１と、第４深度Ｌ４から第３深度Ｌ３に至る梁部２２とを備えるスラブ体２０を、一括して構築する。但し、先に梁部２２のみを構築しておき、その後に、スラブ本体２１を構築することもできる。
【００４８】
縦型スラブ施工機４０は、鉛直方向に回転して掘削、セメントミルクの吐出及び撹拌を行う作動部４２と、この作動部４２に駆動力を付与する本体４１とを有するものであり、作動部４２が到達する深さを制御できるものであれば、任意である。例えば、ロータリーによるもの（特許文献２：特許第４０３８５２５号公報参照）、トレンチャーによるもの（特許文献３：特許第３４３２８０２号公報参照）、チェーンコンベアカッタによるもの（特許文献４：特許第４５０４０９５号公報参照）のいずれであっても良い。
【００４９】
スラブ本体２１のみを形成するには、到達深さを第５深度Ｌ５から第４深度Ｌ４までとし、スラブ本体２１及び梁部２２を形成するには、到達深さを第５深度Ｌ５から第３深度Ｌ３までとすればよい。
【００５０】
図１０及び図１１は、実施の形態１に係る。即ち、図１及び図２に既に示したように、このものでは、スラブ体２０の梁部２２が帯状に形成される。勿論、梁部２２を長さ方向Ａではなく幅方向Ｂと平行にしても良い。
【００５１】
一方、図１２及び図１３は、実施の形態２に係る。このものでは、図１３に示すように、スラブ体２０の梁部２２が格子状に形成される。
【００５２】
梁部２２そのものを格子状にすると、地盤の上層部が梁部２２に囲繞され、拘束されることになる。その結果、地盤はスラブ体２０に囲繞されて水平変形が困難となり、その沈下及び変形が抑制される。
【００５３】
（従来技術、実施の形態１、実施の形態２の比較）
【００５４】
【表１】
0006944163.tif 000002
【００５５】
（表１）は、左から、従来技術、実施の形態１、実施の形態２の各数値を対比して示したものである。
【００５６】
（表１）において、従来技術、実施の形態１、実施の形態２のいずれにおける地盤改良体も、同等の強度・外形寸法を有する。一方、従来技術、実施の形態１、実施の形態２において、コラム改良率は、それぞれ、１４．５、９．８、９．８％となっており、実施の形態１、２が、従来技術よりも低い改良率ながら、同等の強度を保有している点が理解されよう。
【００５７】
また、改良体積の合計は、従来技術を１００％とすると、実施の形態１で８１％、実施の形態２で８５％と約１０％強低減できている。さらには、施工日数合計（施工期間）も同様に、従来技術を１００％とすると、実施の形態１で６１％、実施の形態２で６２％と約４０％低減できている。
【００５８】
このことより、本願発明によれば、従来技術と同等の強度を確保しながら、従来技術に比べて改良体積を約１割低減、施工期間を約４割低減でき、工費全体を大幅に抑制できることが理解されよう。勿論、（表１）に示した各数値は、例示に過ぎず、本発明はこれらの数値に限定されるものではなく、本発明の趣旨を変更しない限りにおいて、各数値を種々変更しても本発明の保護範囲に包含されるものである。以上の説明において、現場で道路を構築する例を述べたが、当業者に自明なように、本発明の現場は、これに限定されるものではなく、函渠、開渠、擁壁、その他の周知の構造物の基礎を構築する場合も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す水平断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における平面改良率を示す水平断面図  （ｂ）本発明の実施の形態１における平面改良率を示す水平断面図  （ｃ）本発明の実施の形態１における平面改良率を示す水平断面図  （ｄ）本発明の実施の形態１における平面改良率を示す水平断面図
【図４】本発明の実施の形態１におけるコラム構築工程を示す縦断面図
【図５】本発明の実施の形態１におけるコラム構築工程を示す水平断面図
【図６】本発明の実施の形態１におけるスラブ体構築工程を示す縦断面図
【図７】本発明の実施の形態１におけるスラブ体構築工程を示す水平断面図
【図８】本発明の実施の形態１におけるスラブ体構築工程を示す縦断面図
【図９】本発明の実施の形態１におけるスラブ体構築工程を示す水平断面図
【図１０】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す縦断面図
【図１１】本発明の実施の形態１における地盤改良体を示す水平断面図
【図１２】本発明の実施の形態２における地盤改良体を示す縦断面図
【図１３】本発明の実施の形態２における地盤改良体を示す水平断面図
【図１４】従来の構築方法による地盤改良体を示す縦断面図
【図１５】従来の構築方法による地盤改良体を示す水平断面図
【符号の説明】
【００６０】
１  コラム
１ａ、１１ａ、２２ａ  底部
１ｂ、１１ｂ  頂部
２  スラブ
３  盛土
４  車両
１０  地盤
１１  第１コラム
１２  第２コラム
２０  スラブ体
２１  スラブ本体
２２  梁部
３０  コラム施工機
３１  ベースマシン
３２  リーダ
３４  ヘッド部
４０  縦型スラブ施工機
４１  本体
４２  作動部
Ｌ１  第１深度
Ｌ２  第２深度
Ｌ３  第３深度
Ｌ４  第４深度
Ｌ５  第５深度
ＬＡ  コラム底深度
ＬＢ  コラム頂深度
ＬＣ  スラブ頂深度
ｈ１  コラム長
ｈ２  梁高
【図１】
0006944163.tif 000003
【図２】
0006944163.tif 000004
【図３】
0006944163.tif 000005
【図４】
0006944163.tif 000006
【図５】
0006944163.tif 000007
【図６】
0006944163.tif 000008
【図７】
0006944163.tif 000009
【図８】
0006944163.tif 000010
【図９】
0006944163.tif 000011
【図１０】
0006944163.tif 000012
【図１１】
0006944163.tif 000013
【図１２】
0006944163.tif 000014
【図１３】
0006944163.tif 000015
【図１４】
0006944163.tif 000016
【図１５】
0006944163.tif 000017