(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良対象地盤の土砂の一部を、構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換した後、カッターポストとその外周に張架される、切削攪拌爪が突設された無端チェインからなる掘溝装置を、無端チェインを循環させながら連続的に水平方向に移動させ、前記砂質土を含む範囲の土層を切削攪拌爪で切削しながらその切削土と固化材を攪拌，混合し、浅く置換した砂質土を超えて深く壁状に連続する地盤改良体を構築することを特徴とする連続地盤改良方法。
【請求項２】
構築する地盤改良体の深度に比べて浅く、改良対象地盤の土砂の一部に置換された砂質土は深度方向に長く、掘溝装置の進行方向に連続的に、もしくは断続的に深度方向に長く柱状に置換されていることを特徴とする請求項１記載の連続地盤改良方法。
【請求項３】
構築する地盤改良体の深度に比べて浅く改良対象地盤の土砂の一部に置換された砂質土は掘溝装置の進行方向に長く、その方向に連続的に、もしくは断続的に浅く梁状に置換されていることを特徴とする請求項１記載の連続地盤改良方法。
【請求項４】
無端チェインの、カッターポストを挟んで進行方向前方側に位置する区間が下降する向きに無端チェインを循環させる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の連続地盤改良方法。
【請求項５】
カッターポストとその外周に張架される、切削攪拌爪が突設された無端チェインからなる掘溝装置を、無端チェインを循環させながら連続的に水平方向に移動させている最中に掘溝装置が傾斜したときに、掘溝装置を地表側へ引き上げる操作と、引き上げた状態から、カッターポストの軸を掘溝装置の進行方向に直交する面内に位置させた状態でその軸の方向に掘溝装置を下降させる操作を繰り返しながら、切削攪拌爪による切削と、切削土と固化材の攪拌，混合を行う請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の連続地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は深層混合処理による地盤改良を実施する対象地盤が強度発現しにくい地盤である場合にも、深度方向に均一な強度を持つ改良体に地盤改良する連続地盤改良方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば微粒子分が多く、且つ含水比が高い地盤や、有機質分の含有量が多いために固化材の固結が阻害される地盤のように、深層混合処理による地盤改良を実施しても強度が発現しにくい地盤に対しては従来、固化材の添加量を増やすか、固化材スラリーの水セメント比を小さくする等の対策が採られる。これらの対策は改良強度を高くする必要がある場合にも行われる。
【０００３】
前者の方法によれば、添加量の増加によりコストの増大と、固化材を含んだ建設残土の大量発生の問題を招き、後者の方法における固化材スラリーの施工上、実用的な水セメント比の下限値は60％程度であるため、水セメント比を小さくする方法には限界がある。
【０００４】
固化材スラリーを使用せずに、固化材を粉体のまま使用する方法もあるが、固化材の搬送手段として圧縮空気が使用されるため、その影響が周辺環境に及ぶ他、周辺地盤の変状や圧縮空気の噴出が発生する問題がある。
【０００５】
固化材としてセメントスラリーではなく、細骨材を含むモルタルを注入する方法も考えられるが、ミキシングプラントでの計量，混練等の煩雑な作業を必要とすることと、セメントを含んだ残土が大量発生する等の問題を伴うことから、実用性に欠ける。
【０００６】
一方、従来の深層混合処理工法で用いられる、鉛直軸回りに回転する攪拌翼を持つ攪拌装置によれば、攪拌翼が一定深度位置の土砂を原位置で固化材と攪拌，混合するに過ぎないため、改良体の強度は元々の土質に応じて分布し、深度方向に全長に亘って均一な強度に改良することはできない。
【０００７】
この発明は上記背景より、強度発現しにくい地盤に対しても、深度方向に均一な強度を持つ地盤改良体を構築する方法を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では改良対象地盤の土砂の一部を、構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換した後、カッターポストとその外周に張架される、切削攪拌爪が突設された無端チェインからなる掘溝装置を、無端チェインを循環させながら連続的に水平方向に移動させ、前記砂質土を含む範囲の土層を切削攪拌爪で切削しながらその切削土と固化材を攪拌，混合し、浅く置換した砂質土を超えて深く壁状に連続する地盤改良体を構築する。
このように、改良対象地盤の土砂の一部を構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換した後、カッターポストとその外周を循環する無端チェインからなる掘溝装置を用いて地盤改良することにより、強度発現しにくい地盤に対しても、深度方向に均一な強度を持つ地盤改良体を構築する。
【０００９】
強度発現しにくい地盤の土砂の一部を構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換した後、カッターポストとその外周を循環する無端チェインからなる掘溝装置を用いて地盤改良することにより、強度発現しにくい地盤に対ししても、砂質土地盤を深層混合処理することと同等の効果が得られ、強度発現しにくい地盤をその状態のまま地盤改良する場合より改良体の強度が高まり、置換量の設定により改良体の強度も自由に設定可能になる。
【００１０】
また本発明のように改良対象地盤の土砂の一部を構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換した後、カッターポストの上端と下端間を循環する無端チェインからなる掘溝装置を用い、無端チェインに突設される切削攪拌爪により砂質土を含む範囲の土層を切削しながらその切削土と固化材を攪拌，混合し、浅く置換した砂質土を超えて深く壁状に連続する地盤改良体を構築することにより、改良対象地盤の土砂の一部を構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換していても深度方向に全長に亘って均一な強度を持つ改良体を連続して構築することが可能になる。
【００１１】
砂質土との置換により発生する建設残土はセメント分を含まない普通残土であり、処理が容易であるため、固化材の添加量を増やす方法に伴う残土処理の問題は発生しない。また固化材の投入量は砂質土と置換しない場合より少なくて済むため、セメント分を含んだ残土の発生は最小に抑えられる。
【００１２】
原地盤の土砂は改良対象地盤の土砂の一部が、構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換され、掘溝装置のカッターポストを最も下降させた状態でその下端が位置する深度まで深く改良する。一般的には深度深くまで地盤改良体の構築を要する場合には、請求項２に記載のように砂質土は深度方向に長く柱状に置換され、構築する地盤改良体の深度が浅い場合には請求項３に記載のように砂質土は掘溝装置の進行方向に長く梁状に置換される。しかしながら請求項３に記載のように砂質土が掘溝装置の進行方向に長く梁状に置換される場合に、砂質土の粒度と置換量によっては深度深くまで地盤改良体を構築することができる。
【００１３】
請求項４では無端チェインの、カッターポストを挟んで進行方向前方側に位置する区間が下降する向きに無端チェインを循環させることにより、固化材を掘溝装置に対して進行方向前方側の地上に散布しておくだけで、固化材と切削土の攪拌，混合が行え、固化材の供給が簡単になり、攪拌，混合の効率も上がる。
【００１４】
請求項４ではまた、下記の請求項５において掘溝装置を引き上げた後に下降させるときに、無端チェインの循環の向きが下降の向きと一致するため、無端チェインの切削攪拌爪による切削の効率が上がる。
【００１５】
請求項５ではカッターポストとその外周に張架される、切削攪拌爪が突設された無端チェインからなる掘溝装置を、無端チェインを循環させながら連続的に水平方向に移動させている最中に掘溝装置が傾斜したときに、掘溝装置を地表側へ引き上げる操作と、引き上げた状態から、カッターポストの軸を掘溝装置の進行方向に直交する面内に位置させた状態でその軸の方向に掘溝装置を下降させる操作を繰り返しながら、切削攪拌爪による切削と、切削土と固化材の攪拌，混合を行うことにより、改良深度が大きい場合の施工効率の向上を図る。
【００１６】
改良深度が大きい場合にはカッターポストが受ける地盤からの抵抗により上端側が下端側に対して相対的に先行し、カッターポストが傾斜する傾向が生ずるため、掘溝装置を前進させることが困難になるが、掘溝装置を引き上げる操作と、カッターポストの角度を修正した後に下降させる操作を繰り返すことにより、カッターポストの下端側の地盤の切削を、地盤からの抵抗を低減しながら行えるため、カッターポストの傾斜に関係なく、一定の速度で掘溝装置を前進させることが可能になり、施工能率が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明は改良対象地盤の土砂の一部を、構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土９に置換した後、掘溝装置１を用いて前記砂質土９を含む範囲の土層を掘溝装置１の切削攪拌爪４で切削しながらその切削土と固化材８を攪拌，混合し、浅く置換した砂質土を超えて深く壁状に連続する地盤改良体７を構築する方法である。改良対象地盤は強度発現しにくい地盤に限らない。
【００１８】
掘溝装置１は図１に示すようにカッターポスト２とその外周に張架される、切削攪拌爪４が突設された無端チェイン３からなり、ベースマシン５に搭載された油圧シリンダによってカッターポスト２がフレーム６に沿い、ベースマシン５を反力として水平方向に移動させられ、循環する無端チェイン３の切削攪拌爪４が地盤を溝状に切削しながら、カッターポスト２から吐出される，もしくは地上から供給される固化材８と切削土を混合することにより地盤改良し、壁状に連続する地盤改良体７を構築する。
【００１９】
固化材８はスラリー状の場合には地上から無端チェイン３が地中に入り込む側から投入される、もしくはカッターポスト２の下端部付近から吐出される他、地上部付近から注入される。粉体，またはペレット状の場合には地上部付近の、無端チェイン３が地中に入り込む側から投入，あるいは散布される他、図３に示すように予め地上に所定量だけ散布される。
【００２０】
固化材８を事前に地上に散布しておく図３の場合は、地上の固化材８をその位置から無端チェイン３の循環と共に直接地中に引き込み、地中での砂質土９を含んだ地盤との攪拌，混合を確実にするために、請求項４の方法により無端チェイン３の、カッターポスト２を挟んで進行方向前方側に位置する区間が下降する向き（掻き下げ方向）に無端チェイン３を循環させる。この場合は無端チェイン３の循環の向きと逆向きの、地盤からの抵抗により無端チェイン３を循環させるモータの負荷が大きくなる傾向があるため、適宜、上記と逆向きの掻き上げ方向の循環が加えられる。
【００２１】
図１は砂質土９を柱状に、掘溝装置１の進行方向に断続的に置換した場合を示す。この場合、砂質土９はバイブロフローテイション工法やサンドコンパクション工法による他、ケーシングを利用することにより原地盤の土砂の一部が排出された孔内に充填され、土砂と置換された砂質土９の柱が形成される。本発明では改良対象地盤の土砂の一部が、構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換されればよく、砂質土９の柱は地盤改良体７の下端までの高さを持つ必要はない。
【００２２】
砂質土９の粒度と置換量は固化材８との混合による地盤改良体７の強度が目標とする強度となるように調整され、事前に室内試験等により決定される。具体的には地盤改良体７の幅と深さの関係から、柱状の場合の砂質土９の径と長さが決まる。いずれにしても砂質土９の柱は地盤改良体７の下端までの高さを持つ必要はなく、構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換される。
【００２３】
図２，図３は柱状に砂質土９を掘溝装置１の方向に連続的には位置した場合を示す。この場合も砂質土９の柱は地盤改良体７の下端までの高さを持つ必要はなく、構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換される。
【００２４】
図４は砂質土９を掘溝装置１の進行方向に長く梁状に、その方向に連続的に、もしくは断続的に置換した場合を示す。この場合は油圧ショベル等により表層側の地盤を掘削して排出した溝内に砂質土９が充填される。この場合も地盤改良体７の強度との対比から砂質土９の粒度と置換量が決まる。
このように置換した場合でも、本発明に従って、カッターポストとその外周に張架される、切削攪拌爪が突設された無端チェインからなる掘溝装置を、無端チェインを循環させながら連続的に水平方向に移動させ、前記砂質土を含む範囲の土層を切削攪拌爪で切削しながらその切削土と固化材を攪拌，混合することにより、深度方向に全長に亘って均一な強度を持つ地盤改良体を連続して深く構築することが可能になる。
【００２５】
図５〜図７は請求項５の発明の施工要領を示す。この発明では掘溝装置１は図示するようにワイヤロープ10を用いることにより、または掘溝装置１の水平移動用の油圧シリンダとは別に設置された油圧シリンダによってベースマシン５に対して昇降自在に支持される。
【００２６】
無端チェイン３の循環と共に掘溝装置１を水平移動させている最中に図５に示すように掘溝装置１が傾斜したときに、掘溝装置１を地表側へ引き上げる操作と、引き上げた状態から、図６に示すようにカッターポスト２の軸を掘溝装置１の進行方向に直交する面内に位置するよう、カッターポスト２の傾斜を修正した後、その軸の方向に掘溝装置１を下降させる操作が繰り返される。掘溝装置１は上昇後、自重で下降させられる。
【００２７】
掘溝装置１は鉛直面をなす地盤改良体７に限らず、鉛直面に対して傾斜した地盤改良体７を構築する場合もあるため、カッターポスト３の軸の修正は必ずしも鉛直方向を向ける場合に限らない。
【００２８】
引き上げ後の掘溝装置１の下降時、無端チェイン３による切削面はカッターポスト２の下端側から上端側へかけて進行方向へ向かう向きに傾斜しているため、切削攪拌爪４による切削が効率的に行われるよう、無端チェイン３は前記した掻き下げの向きに循環させられる。
【００２９】
図６の状態で掘溝装置１を目標深度まで下降させた後、そのまま無端チェイン３を循環させながら、水平に移動させることにより図７に示すように地盤の切削面がカッターポスト２の軸に平行になる。
【００３０】
【発明の効果】
改良対象地盤の土砂の一部を、構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換したにも拘わらず、カッターポストとその外周を循環する無端チェインからなる掘溝装置を用いて地盤改良する方法であるため、浅く置換した砂質土を超えて深く壁状に連続する改良体とすることができ、しかも強度発現しにくい地盤に対しても、砂質土地盤に対して固化材との攪拌，混合を行う場合と同様の強度を改良体に与えることができ、置換量の設定により改良体の強度も自由に設定できる。
【００３１】
また改良対象地盤の土砂の一部を、構築する地盤改良体の深度に比べて浅く砂質土に置換したにも拘わらず、カッターポストの上端と下端間を循環する無端チェインにより地盤改良の切削と、攪拌，混合を行うため、深度方向に均一な強度を持つ地盤改良体を構築することができる。
【００３２】
砂質土との置換により発生する建設残土はセメント分を含まない普通残土であるため、処理が容易であり、また固化材の投入量は砂質土と置換しない場合より少なくて済むため、セメント分を含んだ残土の発生は最小に抑えられる。
【００３３】
固化材を粉体やペレット状で使用する場合にも圧縮空気の使用を必要しないため、周辺環境に対して悪影響を与えることがない。
【００３４】
請求項４では無端チェインの、カッターポストを挟んで進行方向前方側に位置する区間が下降する向きに無端チェインを循環させるため、固化材を地上に散布しておく場合の固化材と切削土の攪拌，混合の効率が上がり、請求項５において掘溝装置を引き上げた後に下降させるときにも無端チェインの切削攪拌爪による切削の効率が上がる。
【００３５】
請求項５では掘溝装置をその移動の途中で地表側へ引き上げる操作と、引き上げた状態から、カッターポストの軸の向きを修正した状態でその軸の方向に掘溝装置を下降させる操作を繰り返しながら、切削攪拌爪による切削と、切削土と固化材の攪拌，混合を行うため、カッターポストが傾斜した場合にもカッターポストの傾斜に関係なく、一定の速度で掘溝装置を前進させることが可能になり、施工能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】砂質土を柱状に置換した場合の、掘溝装置による地盤改良の様子を示した立面図である。
【図２】砂質土の柱が掘溝装置の進行方向に連続的に配置されている場合の掘溝装置との関係を示した横断面図である。
【図３】砂質土の柱が掘溝装置の進行方向に連続的に配置され、固化材を地上に散布しておく場合に、請求項４の方法により切削と攪拌，混合を行う様子を示した立面図である。
【図４】砂質土を梁状に置換した場合の、掘溝装置による地盤改良の様子を示した立面図である。
【図５】掘溝装置が移動中に傾斜したときの様子を示した立面図である。
【図６】請求項５の方法により切削と攪拌，混合を行う様子を示した立面図である。
【図７】図６の状態から掘溝装置を前進させたときの様子を示した立面図である。
【符号の説明】
１……掘溝装置、２……カッターポスト、３……無端チェイン、４……切削攪拌爪、５……ベースマシン、６……フレーム、７……地盤改良体、８……固化材、９……砂質土、10……ワイヤロープ。
【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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