(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削し、該地盤中の土砂と固化材スラリーとを混合することにより改良土を形成し、該改良土を養生することにより固化させて地盤の支持力を向上させる地盤改良工法において、
前記改良土が形成された地盤を養生シートにより覆って養生することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
前記養生シートとして発熱体を内蔵したものを使用し、加温しながら改良土を養生することを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法。
【請求項３】
前記養生シートの下に発熱体を配置し、加温しながら改良土を養生することを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法。
【請求項４】
前記固化材スラリーを加温してから供給することを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅等の建築物を建築するための地盤が軟弱な場合に地盤の支持力を向上させるための地盤改良工法に関し、特に、冬期や寒冷地などにおいて気温が低い場合に好適な地盤改良工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、軟弱な地盤上に住宅等の建築物を建築する場合には、建築物の自重による地盤沈下を防止するため、図４（ａ）に示すように、基礎が設けられるべき位置の直下の軟弱な地盤１中に、セメント等の固化材スラリー２１（図１参照）と地盤１の土砂とを混合して固化させた改良柱体４を複数造設し、該地盤１の支持力を向上させる地盤改良工法が施工される。また、図４（ｂ）に示すように、その胴部２６より外径が大きな節部２７を複数設けた節付きの改良柱体４を造設して、改良柱体４の１本当たりの支持力をさらに向上させる方法もある。このような節付きの改良柱体４は、節部２７が胴部２６から突出している分だけ、通常の改良柱体４より地盤１との摩擦力が増大するので、支持力が大きい。このため、造設すべき改良柱体４の本数を少なくしたり、改良柱体４の長さを短くすることができる。
【０００３】
このような地盤改良工法において、前記改良柱体４は、以下のようにして形成される。ここでは、図１に示すように、前記駆動源１０により回転される回転軸１１の先端近傍に、地盤１を掘削又は撹拌する削孔ヘッド１３及び撹拌翼１４が設けられ、該回転軸１１の先端から前記固化材スラリー２１が吐出されるように構成された地盤改良撹拌機５が用いられる。そして、該地盤改良撹拌機５を改良柱体４を造設すべき位置に設定し、回転軸１１を回転させながら地盤に貫入することにより、図１に示すように、地盤１を所定の深さまで空掘りし、次に、図２に示すように、回転軸１１を回転させた状態のまま、その先端から固化材スラリー２１を吐出しながら引き上げることにより、前記撹拌翼１４が地盤１中の土砂と固化材スラリー２１とを混合撹拌して改良土２が形成される。その後、所定期間養生することにより、該改良土２が固化して改良柱体４（図４参照）となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、改良土２の養生に際しては、一般に周囲の地盤１を２０℃前後の温度環境とすることが好適であると考えられる。しかしながら、冬期、特に寒冷地においては気温が０℃、又はそれ以下となる場合がある。そのような場合、地盤１の温度は低下し、特に地盤１の表面部分においては気温の影響を受け易く低い温度となることから、改良土２が固化するまでに長い養生期間を要し、また、改良土２に含まれる水分が氷結して改良柱体４の品質を劣化させる原因となるという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、改良土の好適な養生環境を維持し、優れた品質の地盤改良を安定して施工する手段を提供することを技術課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記技術課題を解決するための具体的手段は、次のようなものである。すなわち、請求項１に記載する地盤改良工法は、地盤を掘削し、該地盤中の土砂と固化材スラリーとを混合することにより改良土を形成し、該改良土を養生することにより固化させて地盤の支持力を向上させるものであって、前記改良土が形成された地盤を養生シートにより覆って養生することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載する地盤改良工法は、請求項１に記載する構成において、前記養生シートとして発熱体を内蔵したものを使用し、加温しながら改良土を養生することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載する地盤改良工法は、請求項１に記載する構成において、前記養生シートの下に発熱体を配置し、加温しながら改良土を養生することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載する地盤改良工法は、請求項１に記載する構成において、前記固化材スラリーを加温してから供給することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る地盤改良工法について図面に基づいて説明する。本発明の第１の実施形態に係る地盤改良工法は、図１及び図２に示すように、地盤１を掘削し、該地盤１中の土砂と固化材スラリー２１とを混合することにより改良土２を形成する改良土形成工程と、図３に示すように、改良土２が形成された地盤１を養生シート３により覆って養生する養生工程とを有し、該養生工程において改良土２を固化させて、図４に示すような改良柱体４を地盤１中に造設するものである。以下更に詳細に説明する。
【００１１】
前記改良土形成工程は、図５に示すような地盤改良撹拌機５を用いて行う。該地盤改良撹拌機５は建設機械６により固定された支柱７に昇降自在に設けられており、ミキサ８が、水とセメント等の固化材とを混練して固化材スラリー２１を作製し、ポンプ９が、該固化材スラリー２１を地盤改良撹拌機５に圧送し、駆動源１０が地盤改良撹拌機５を回転する構成となっている。また、図１及び図２に示すように、地盤改良撹拌機５は、前記駆動源１０により回転される回転軸１１と、該回転軸１１の先端に設けられた固化材スラリー２１の吐出口１２と、回転軸１１の先端に設けられて地盤１を掘削又は撹拌する削孔ヘッド１３及び撹拌翼１４とを有して構成されており、圧送された固化材スラリー２１は、回転軸１１の内部を通って吐出口１２から吐出されるようになっている。
【００１２】
そして、改良土２を形成する際には、地盤改良撹拌機５を改良柱体４（図４及び図６参照）を造設すべき位置に設定し、回転軸１１を回転させながら地盤１に貫入することにより、図１に示すように、地盤１を所定の深さまで掘削する。次に、図２に示すように、回転軸１１を回転させた状態のまま、その先端から固化材スラリー２１を吐出しながら引き上げることにより、前記撹拌翼１４が地盤中の土砂と固化材スラリー２１とを混合撹拌して改良土２が形成される。ここで、図６は、前記改良柱体４を造設すべき位置を示す平面図であり、基礎１５に対する改良柱体４の配置を示している。図において、基礎１５上の斜線を施した円が改良柱体４を造設すべき位置を示している。したがって、改良柱体４は、基礎１５の直下に、所定の間隔で配置され、住宅の自重等の鉛直荷重を支持することとなる。
【００１３】
次に、前記養生工程は、図３に示すように、改良土２が形成された地盤１を養生シート３により覆って養生する工程である。ここで、養生シート３は、図７に示すように、発熱体１６を内蔵しており、該発熱体１６により加温しながら改良土２を養生するようになっている。具体的には、二枚の表面シート材１７の間に、シート状の断熱材１８と発熱体１６とを挟持して構成される。前記表面シート材１７としては、気密性及び防水性に優れた素材、例えば塩化ビニル系樹脂などをシート状に形成されたものが使用される。前記断熱材１８としては、断熱性及び可撓性に優れた素材、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステルなどの不織布または発泡体などが使用される。また、前記発熱体１６としては、可撓性を有し、養生シート３の内部に均等に配置することができるように線状又はシート状に形成され、温度制御の可能なもの、例えば電熱ヒータなどが使用される。ここでは、可撓性を有する導電線を平行に配置し、その間にＰＴＣ特性を有するチタン酸バリウム系のセラミックス素子を複数個接続することで線状に構成したＰＴＣヒータを使用している。該ＰＴＣヒータは、周囲の温度に応じて通電量を自己制御するという特性を有することから、養生温度を容易に一定に保つことが可能となる利点がある。なお、養生シート３の構成はこれに限定されるものではなく、発熱体１６を内蔵したシートであれば、これ以外の構成のものを使用することも可能である。
【００１４】
そして、改良土２を養生する際には、改良土２が形成された部分における地盤１の表面全体を前記養生シート３により覆う。養生シート３の大きさは任意であるので、養生シート３の大きさが小さい場合には、図８に示すように、複数枚の養生シート３を隙間なく並べて配置することにより、地盤１の表面全体を覆うこととする。そして、改良土２が固化するまでの一定期間、養生シート３に内蔵された発熱体１６により加温しながら養生する。この際、養生シート３により覆われた部分の地盤１の温度が改良土２の養生に適した温度となるように発熱体１６の温度を調節する。具体的には固化材スラリー２１の固化に適した温度である２０℃前後となるように調節する。このようにすることにより、外気２０（図３参照）の温度が低い場合であっても、地盤１の温度、特に地盤１の表面部分の温度を養生に適した温度に保つことができる。また、改良土２が形成された部分における地盤１の表面全体を前記養生シート３により覆うことにより、当該部分の地盤１からの水分の蒸発を妨げ、地盤１の特に表面部分を改良土２の養生に適した高い湿度環境に保つことができる。この際、養生シート３の端縁部分を土中に少し埋める等して養生シート３により覆われた部分と外気２０との隙間が生じないようにすると更に好適である。以上のことにより、固化材スラリー２１と土砂とからなる改良土２を好適な温度及び湿度の環境の下で養生し、優れた強度を有する改良柱体４とすることができる。なお、改良土２の養生期間は、固化材スラリー２１の材質や周囲の温度及び湿度などにより異なるが、通常は２８日前後とすると好適である。そして、このような養生工程を経ることにより、改良土２は固化して改良柱体４となり、図４に示すように、改良柱体４が地盤１中に造設されることとなる。
【００１５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る地盤改良工法について説明する。これは、前記第１の実施形態において、養生シート３について発熱体１６を内蔵しないものとし、前記養生工程で改良土２を加温することなく養生する方法である。この場合、養生シート３は保温性を有するものとする。具体的には、図９に示すように、二枚の表面シート材１７の間に、シート状の断熱材１８を挟持して構成される。また、地盤１を覆う際に下側となる一方の表面シート材１７の下面にアルミ箔などの反射材１９を貼り付けると更に好適である。これにより、養生シート３は、地盤１と外気２０（図３参照）との間を断熱するとともに、地盤１側の熱を反射して外気２０への放出を防止することができることとなる。本実施形態においては、養生シート３は加温を行なわないが、改良土２の固化材スラリー２１が固化する際に水和熱が発生すること、及び、当該発生した熱は養生シート３により外気２０への放出が妨げられることにより、養生シート３の下の地盤１の温度は外気２０と比較して高い温度に保たれることとなる。したがって、外気２０の温度が低い場合であっても、比較的良好な温度条件下で養生することが可能となる。また、前記第1の実施形態と同様、改良土２が形成された部分における地盤１の表面全体を前記養生シート３により覆うことにより、当該部分の地盤１からの水分の蒸発を妨げ、地盤１の特に表面部分を改良土２の養生に適した高い湿度環境に保つことができる。
【００１６】
次に、本発明の第３の実施形態に係る地盤改良工法について説明する。これは、図１０に示すように、前記養生工程において、前記第２の実施形態と同様の発熱体１６を内蔵しない養生シート３の下に、別個に発熱体１６を配置し、該発熱体１６によって加温しながら改良土２を養生する方法である。ここで、発熱体１６としては、養生シート３の下の地盤１の表面に配置することができるものであって、温度制御の可能なもの、例えば各種形状の電熱ヒータなどが使用される。ここでは、一定長さの棒状に形成した電熱ヒータを複数個、改良土２の周囲の地盤１に突き立てて使用している。なお、発熱体１６の構成はこれに限定されるものではなく、図示しないが、例えば、シート状の電熱ヒータを地盤１の表面に配置する構成とすることや、地盤１の表面に管を均等に配置し、当該管の中に熱湯を循環させる構成とすることなども可能である。そして、養生中は、養生シート３により覆われた部分の地盤１の温度が改良土２の養生に適した温度となるように発熱体１６の温度を調節する。具体的には固化材スラリー２１の固化に適した温度である２０℃前後となるように調節する。このようにすることにより、前記第１の実施形態と同様、外気２０の温度が低い場合であっても、地盤１の温度、特に地盤１の表面部分の温度を養生に適した温度に保つことができる。また、改良土２が形成された部分における地盤１の表面全体を前記養生シート３により覆うことにより、当該部分の地盤１からの水分の蒸発を妨げ、地盤１の特に表面部分を改良土２の養生に適した高い湿度環境に保つことができる。したがって、固化材スラリー２１と土砂とからなる改良土２を好適な温度及び湿度の環境の下で養生し、優れた強度を有する改良柱体４とすることができる。
【００１７】
次に、本発明の第４の実施形態に係る地盤改良工法について説明する。これは、前記改良土形成工程において、固化材スラリー２１を加温してから供給する方法である。図５に示すように、固化材スラリー２１は、ミキサ８において水とセメント等の固化材とを混練することにより作製された後、ポンプ９により地盤改良撹拌機５に圧送され、回転軸１１の内部を通ってその先端の吐出口１２から吐出される。そこで、固化材スラリー２１を加温するための第１の方法は、固化材スラリー２１を作るためにミキサ８に投入する水に代えて所定温度の湯を使用する方法である。この方法によれば、改良土形成工程において使用する地盤改良撹拌機５などの装置の構成を全く変更することなく、容易に固化材スラリー２１を加温することができる。ただし、固化材スラリー２１が冷めることを防止するため、ミキサ８において混練した後、直ちに供給することが必要とされる。固化材スラリー２１を加温するための第２の方法は、図１１に示すように、地盤改良撹拌機５の回転軸１１の内部における固化材スラリー２１の通路の周囲に筒状に形成した電熱ヒータなどの加温器２２を設ける方法である。この方法によれば、固化材スラリー２１を吐出する直前に加温することから、ミキサ８（図５参照）において混練した後、いつでも固化材スラリー２１を加温して供給することができる。また、固化材スラリー２１を加温するための第３の方法としては、図示しないが、ミキサ８（図５参照）の内部に加温器を設けて、固化材スラリー２１を混練しながら加温する方法もある。
【００１８】
このように固化材スラリー２１を加温してから供給することにより、地盤１中に形成された改良土２の初期の温度を高くすることができ、外気２０の温度が低い場合であっても良好な温度条件下で固化材スラリー２１の固化が開始される。そして、養生工程においては、前記第２の実施形態と同様、発熱体１６を内蔵しない養生シート３を用いて改良土２を加温することなく養生を行なうが、改良土２の固化材スラリーは固化する際に水和熱を発生させること、及び、当該発生した熱は養生シート３により外気２０への放出が妨げられることにより、養生シート３の下の地盤１の温度は外気２０と比較して高い温度に保たれることとなる。したがって、外気２０の温度が低い場合であっても、比較的良好な温度条件下で養生することが可能となる。また、改良土２が形成された部分における地盤１の表面全体を前記養生シート３により覆うことにより、当該部分の地盤１からの水分の蒸発を妨げ、地盤１の特に表面部分を改良土２の養生に適した高い湿度環境に保つことができる。
【００１９】
なお、ここまでは、地盤１中に垂直方向に柱状の改良土２を形成し、これを固化させて改良柱体４を造設する実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、例えば連続する壁状に改良土２を形成する場合や、地盤１の表面部分に沿って広く浅く改良土２を形成する場合などにおいても同様に本発明を適用することが可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る地盤改良工法によれば、地盤を掘削し、該地盤中の土砂と固化材スラリーとを混合することにより改良土を形成し、該改良土を養生することにより固化させて地盤の支持力を向上させる地盤改良工法において、前記改良土が形成された地盤を養生シートにより覆って養生することにより、改良土の固化材スラリーが固化する際に発生する水和熱の外気への放出を防止し、養生シートの下の地盤の温度を外気と比較して高い温度に保つことができるので、外気温が低い場合であっても、良好な温度条件下で改良土を養生することができる。また、改良土が形成された部分における地盤の表面全体を前記養生シートにより覆うことにより、当該部分の地盤からの水分の蒸発を妨げ、地盤を改良土の養生に適した高い湿度環境に保つことができる。
【００２１】
本発明の請求項２に係る地盤改良工法によれば、前記養生シートとして発熱体を内蔵したものを使用し、加温しながら改良土を養生することにより、養生シートにより覆われた部分の地盤の温度を改良土の養生に適した温度、すなわち固化材スラリーの固化に適した温度とすることができ、外気温が低い場合であっても、改良土を好適な温度環境の下で養生し、優れた強度を発揮させることができる。
【００２２】
本発明の請求項３に係る地盤改良工法によれば、前記養生シートの下に発熱体を配置し、加温しながら改良土を養生することにより、前記請求項２に係る地盤改良工法と同様、養生シートにより覆われた部分の地盤の温度を改良土の養生に適した温度、すなわち固化材スラリーの固化に適した温度とすることができ、外気温が低い場合であっても、改良土を好適な温度環境の下で養生し、優れた強度を発揮させることができる。
【００２３】
本発明の請求項４に係る地盤改良工法によれば、上述の効果に加えて、前記固化材スラリーを加温してから供給することにより、地盤中に形成された改良土の初期の温度を高くすることができ、外気温が低い場合であっても良好な温度条件下で固化材スラリーの固化を開始させることができる。また、改良土の固化材スラリーは固化する際に水和熱を発生させること、及び、当該発生した熱は養生シートにより外気への放出が妨げられることにより、養生シートの下の地盤の温度は外気と比較して高い温度に保たれるので、外気温が低い場合であっても、比較的良好な温度条件下で養生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地盤改良工法において、地盤改良撹拌機により地盤を所定の深さまで掘削した状態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る地盤改良工法において、地盤改良撹拌機により地盤中に改良土を形成する際の状態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る地盤改良工法における養生工程を示す断面図である。
【図４】本発明に係る地盤改良工法により地盤中に改良柱体を造設した状態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る地盤改良撹拌機及びその周辺装置の構成を示す正面図である。
【図６】本発明に係る地盤改良工法において改良柱体を造設すべき位置を示す平面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る地盤改良工法に使用する養生シートを示す分解斜視図である。
【図８】本発明に係る地盤改良工法における養生シートの配置を示す平面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る地盤改良工法に使用する養生シートを示す分解斜視図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る地盤改良工法における養生工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る地盤改良工法において固化材スラリーを加温するために使用する地盤改良撹拌機の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１  地盤
２  改良土
３  養生シート
４  改良柱体
５  地盤改良撹拌機
８  ミキサ
１０  駆動源
１１  回転軸
１２  吐出口
１３  削孔ヘッド
１４  撹拌翼
１６  発熱体
１７  養生シートの表面シート材
１８  養生シートの断熱材
１９  養生シートの反射材
２０  外気
２１  固化材スラリー
【図１】
0003763514.tif 000002
【図２】
0003763514.tif 000003
【図３】
0003763514.tif 000004
【図４】
0003763514.tif 000005
【図５】
0003763514.tif 000006
【図６】
0003763514.tif 000007
【図７】
0003763514.tif 000008
【図８】
0003763514.tif 000009
【図９】
0003763514.tif 000010
【図１０】
0003763514.tif 000011
【図１１】
0003763514.tif 000012