(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径３０〜６０ｍｍの細径のパイプ状物を芯材として有する外径１５０〜５００ｍｍｍの小径のソイルセメントコラムが、ソイルセメントコラムの中心間の間隔が０．５ｍ〜２ｍの間隔をおいて多数下方に存在し、このパイプ状物を芯材として有するソイルセメントコラム群の上面がコンクリートスラブの下端面であることを特徴とする土間コンクリート。
【請求項２】
パイプ状物の芯材とソイルセメント層との間に、ソイルセメントよりも強度のある固化層が存在しているソイルセメントコラムであることを特徴とする請求項１記載の土間コンクリート。
【請求項３】
コンクリートスラブ中の鉄筋が単層の配筋構造であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の土間コンクリート。
【請求項４】
ソイルセメントコラムの長さが、２ｍ〜１０ｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の土間コンクリート。
【請求項５】
パイプ状物の芯材は、鋼管パイプまたはプラスチックパイプであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の土間コンクリート。
【請求項６】
外径１５０〜５００ｍｍの小径ソイルセメントコラム形成装置の中空のロッドの中に、芯材としての外径３０〜６０ｍｍの細径のパイプ状物を格納した状態で、ソイルセメントコラムを形成しながら掘進し、所定の深さに達したならば、芯材としての細径のパイプ状物をソイルセメントコラム内に残置させた状態で、ソイルセメントコラム形成装置の中空のロッドを地上に引き揚げることにより、外径３０〜６０ｍｍの細径のパイプ状物を芯材として有する外径１５０〜５００ｍｍの小径のソイルセメントコラムをソイルセメントコラムの中心間の間隔が０．５ｍ〜２ｍの間隔で多数形成してソイルセメントコラム群として、そのソイルセメントコラム群の上面に鉄筋を単層に配筋してコンクリート打設することを特徴とする土間コンクリートの構築方法。
【請求項７】
ソイルセメントコラム形成装置の中空のロッドを引き揚げる際に、中空ロッドの中空部からセメントミルクを吐出させながら引き揚げ、パイプ状物の芯材とソイルセメント層との間にソイルセメントよりも強度のある固化層を形成させることを特徴とする請求項６記載の土間コンクリートの構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟弱な地盤上に建設される工場、店舗、倉庫、住宅等の建築物の土間コンクリートおよびその構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築物を築造する場合、地面と接する床部分は、その建築物の構造体とは別に、土間コンクリートとして打設されている。土間コンクリートは、通常の地盤においては、直接地盤上に設けられる。
ところが、地耐力が不足する軟弱地盤においては、図７に示すように、建築物を支える支持力を満足する支持杭２０を打設し、その支持層に達する支持杭２０の上にコンクリートを打設したフーチング２１を設け、フーチング２１間にコンクリートを打設した基礎梁２２を設け、その基礎梁２２の上にコンクリートを打設した床スラブ２３を構築し、この床スラブ２３を土間コンクリートとしている。
【０００３】
しかし、この工法では、基礎梁２２を設けることによる工期が掛かるし、コストも増加するばかりでなく、基礎梁２２は床スラブ２３を支える構造とするため、その配置計画及び強度計算等の構造計算をしなければならない面倒及び時間がかかる。このように基礎梁２２を構築する床スラブ構造は設計が面倒である。
そこで、図８に示すように、支持層に達する支持杭２０の上に直接床スラブ２４を打設して土間コンクリートとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示すように、支持層に達する支持杭２０の上に直接床スラブ２４を打設して土間コンクリートとすると、支持杭２０は構造物を支える基礎杭であり、杭１本当たりの支持力が大きい杭であるので、杭間隔は広く離れて打設される。このように、床スラブ２４を支持する支持杭（基礎杭）２０は、その相互間隔が大きく開いているので、床スラブ２４は曲げやひび割れに対処すべく、上下に二重に鉄筋１９を配筋するなど強くする必要があり、その結果として厚いものになる。例えば、３００〜４００ｍｍと厚いものになる。厚いものとするとその床スラブ２４の自重による荷重が増加し、支持杭２０自体もより大きな支持力を発揮できる杭が必要となり、コスト増になる。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑み地耐力が不足する軟弱地盤において、基礎梁を設けることなく、通常の地盤において直接地盤上に設けられているような薄い土間コンクリートとしても、不同沈下、曲がり及びひび割れ等が発生しない新規な土間コンクリート及びその構築方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の土間コンクリートは、外径３０〜６０ｍｍの細径のパイプ状物を芯材として有する外径１５０〜５００ｍｍの小径のソイルセメントコラムが、ソイルセメントコラムの中心間の間隔が０．５ｍ〜２ｍの間隔をおいて多数下方に存在し、このパイプ状物を芯材として有するソイルセメントコラム群の上面がコンクリートスラブの下端面である。
【０００７】
このように小径のソイルセメントコラムは外径１５０〜５００ｍｍのソイルセメントコラム、好ましくは２００〜３００ｍｍのソイルセメントコラムであり、その中心に、外径３０〜６０ｍｍの細径のパイプ状物が芯材として存在する。例えば、外径３０〜６０ｍｍの鋼管パイプ、もしくはプラスチックパイプ等の細径のパイプ状物がソイルセメントコラムの中心に芯材として存在する。このように小径のソイルセメントのコラム（柱状体）は、その中心に芯材が存在する。この芯材が存在するソイルセメントコラムが多数形成され、そのソイルセメントコラム群の上にコンクリートスラブが構築されて土間コンクリートとなっている。
【０００８】
これにより地耐力が不足する軟弱地盤において、通常の地盤において直接地盤上に設けられているような薄い土間コンクリートとしても、不同沈下、曲がり及びひび割れ等がない。
また、このように芯材として細径のパイプ状物、例えば鋼管パイプが存在すると、軟弱地盤に形成するソイルセメントコラムの途中に植物が腐朽した層（腐植土層）が存在しても、芯材としての細径のパイプ状物（例えば鋼管パイプ）はこの層を貫通して存在でき、その層の上下の非腐植土層の存在により、芯材が存在するソイルセメントコラムは、充分な支持力を発揮する。
【０００９】
また、パイプ状物の芯材とソイルセメント層との間に、ソイルセメントよりも強度のある固化層、例えばセメントミルクの固化層が存在しているソイルセメントコラムであると、芯材とセメントミルク固化層との一体化度は、芯材とソイルセメントの場合よりも強くなり、また、ソイルセメント層とセメントミルク固化層との一体化度は、芯材とソイルセメントの場合よりも強くなるので、芯材が存在するソイルセメントの強度が強くなり、支持力も向上するので好ましい。
【００１０】
また、パイプ状物を芯材として有するソイルセメントコラムの上面を、土間コンクリートの中に食い込ませると、そのソイルセメントコラムの上面に所望の厚さの土間コンクリートを形成しなければならないが、パイプ状物を芯材として有するソイルセメントコラムの上面がコンクリートスラブの下端面となるように土間コンクリートを築造すれば、土間コンクリートの厚みを薄くできる。
【００１１】
そのため、コンクリートスラブ中の鉄筋が単層の配筋構造の土間コンクリートとすることができ、軟弱地盤でない通常の地盤において直接地盤上に設けられる土間コンクリートと同等の薄い土間コンクリートとすることができる。
【００１２】
また、上記のような土間コンクリートにおいて、ソイルセメントコラム群におけるソイルセメントコラムの中心間の相互間隔は０．５ｍ〜２ｍである。特に好ましいソイルセメントコラムの中心間の相互間隔は、１ｍ程度である。このように小さい間隔でソイルセメントコラムを設けると、ソイルセメントコラム間に存在する軟弱地盤が上方荷重による圧密での土の移動量が制約され、軟弱地盤全面を地盤改良した場合の性能に近くなる。
このように中心間隔が０．５ｍ〜２ｍであるソイルセメントコラム群の上に土間コンクリートを構築すると、土間コンクリートがその上に加わる荷重等による曲がりやひび割れが発生し難くなり、薄い土間コンクリートとすることができ、また不同沈下もより発生し難くなる。
【００１３】
なお、地盤条件や、ソイルセメントコラムの径により、必要なソイルセメントコラムの長さ（必要なコラム最下部の深さ）は異なるが、一般的なソイルセメントコラムの長さは２ｍ〜１０ｍである。この程度の長さがあれば、その周辺摩擦力により土間コンクリートの不同沈下等を防ぐことができる。
【００１４】
また、上記した土間コンクリートの構築方法は、外径１５０〜５００ｍｍの小径のソイルセメントコラム形成装置の中空のロッドの中に、芯材としての外径３０〜６０ｍｍの細径のパイプ状物を格納した状態で、ソイルセメントコラムを形成しながら掘進し、所定の深さに達したならば、芯材としての細径のパイプ状物をソイルセメントコラム内に残置させた状態で、ソイルセメントコラム形成装置の中空のロッドを地上に引き揚げることにより、これの繰り返しで外径３０〜６０ｍｍの細径のパイプ状物を芯材として有する外径１５０〜５００ｍｍの小径のソイルセメントコラムをソイルセメントコラムの中心間の間隔が０．５ｍ〜２ｍの間隔で多数形成してソイルセメントコラム群として、そのソイルセメントコラム群の上面に鉄筋を単層に配筋してコンクリート打設するもので、この構築方法によるのが所望の性能を有する土間コンクリートを容易に施工できて好ましい方法である。
【００１５】
なお、ソイルセメントコラム形成装置の中空ロッドを引き揚げる際に、中空ロッドの中空部からセメントミルクを吐出させながら引き揚げ、パイプ状物の芯材とソイルセメント層との間にソイルセメントよりも強度のある固化層を形成させると、前記したパイプ状物の芯材とソイルセメント層との間にソイルセメントよりも強度のある固化層が存在するソイルセメントコラムとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面と共に詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態を模式的に示す断面説明図、図２（ａ）はソイルセメントコラムの縦断面図、（ｂ）はソイルセメントコラムの横断面図である。
【００１７】
図１は、本発明の土間コンクリートの例である一群の小径のソイルセメントコラム１の上にコンクリートスラブ２が軟弱地盤３に構築されてなる土間コンクリート４を模式的に示している。この小径のソイルセメントコラム１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように細径のパイプ状物５、例えば鋼管パイプを芯材として有する小径のソイルセメントコラム１であり、本例では芯材である鋼管パイプ５とソイルセメント層６との間にソイルセメントよりも強度のあるセメントミルクの固化層７が存在している。
図１に示した土間コンクリート４は、パイプ状物５を芯材として有するソイルセメントコラム１の上面にコンクリートスラブ２の下端面がくるようにコンクリートスラブ２が構築されたもので、図６に示すようにコンクリートスラブ２中の鉄筋１８が単層の配筋構造であり、例えば、コンクリートスラブ２の厚さは約１５０〜１８０ｍｍである。因みに、本例ではソイルセメントコラム１の径は２５０ｍｍであり、鋼管パイプ５の径は約５０ｍｍである。また、ソイルセメントコラム１の長さは６ｍであり、ソイルセメントコラム群におけるソイルセメントコラム１の中心間の間隔Ｈは１ｍである。
【００１８】
次に、上記ソイルセメントコラム１の築造方法を図３および図４を使用して説明する。
図３はソイルセメントコラム１の造成に使用するソイルセメントコラム形成装置としてのオーガの一例を示す一部断面正面図である。このオーガ１０は、中空のロッド（掘削ロッド）１１の先端に、掘削羽根１２、撹拌翼１３及び共回り防止翼１４が設けられており、施工に際しては図示の通り、中空ロッド１１内には、先端開口側より芯材としての細径の鋼管パイプ５が挿通され、中空ロッド１１と鋼管パイプ５との間がセメントミルクの通路１６となり、この通路１６を通りセメントミルクは吐出口１５より吐出される。本例に示す芯材としての鋼管パイプ５は、図３に示すように、下端に板状体８が設けられ、中空ロッド１１中に挿入すると板状体８が中空ロッド１１の先端開口を閉鎖し、通路１６より供給されるセメントミルクを吐出口１５より確実に吐出できるようにしている。
【００１９】
図４は、上記オーガ１０を使用してのソイルセメントコラム１の造成工程（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を示す説明図である。
まず、図４（ａ）に示すように、オーガ１０の中空のロッド（掘削ロッド）１１に芯材としての鋼管パイプ５を挿入してセットする。このセットされた状態は、図３に示すとおりである。
次に、図４（ｂ）に示すように、中空ロッド１１の通路１６にセメントミルクを供給し、吐出口１５よりセメントミルクを吐出しつつオーガ１０を回転させながら掘進する。すると掘削羽根１２で掘削された地盤土と吐出されたセメントミルクが、撹拌翼１３及び共回り防止翼１４の働きで混合・撹拌され、中空ロッド１１の周辺にソイルセメント層６が形成されつつ掘削される。図４（ｃ）は所定深度まで掘削された状態を示している。
【００２０】
所定の深度までソイルセメント層６が形成されたならば、図４（ｄ）に示すように、芯材としての細径の鋼管パイプ５を残した状態で、セメントミルクを供給し吐出口１５から吐出しながらオーガ１０を逆回転させて徐々に引き揚げると、鋼管パイプ５の外周側面にセメントミルクの固化層７が形成され、所望のソイルセメントコラム１が形成され、オーガ１０は地上に回収される。図４（ｅ）は造成が終了した状態を示す。
【００２１】
また、芯材としての鋼管パイプ５の中空部に、セメントミルクを充填させたい場合には、図４（ｅ）に示すように鋼管パイプ５の上端開口部より上方に来ているオーガ１０の中空ロッド１１の通路１６からセメントミルクを供給することにより、鋼管パイプ５の中空部にセメントミルクを充填する。
【００２２】
上記のようにオーガ１０において、所定間隔に所望のソイルセメントコラム１を多数形成することによってソイルセメントコラム群を形成し、このソイルセメントコラム群の上に、図６に示すように単層の鉄筋１８を配筋した後、ソイルセメントコラム１の上面にコンクリートスラブ２の下端面がくるようにコンクリートを打設して、図１に示すようなコンクリートスラブ２を構築する。
【００２３】
上記のように造成したソイルセメントコラム１の支持力が優れていることを以下の実験例で示す。
外径１２７ｍｍ、肉厚１５ｍｍの中空のロッド（掘削ロッド）１１の下端部に、外径２５０ｍｍの掘削羽根１２、その上方に外径２５０ｍｍの撹拌翼１３及び掘削羽根１２や撹拌翼１３より少し大径の共回り防止翼１４を設けたオーガ１０を使用し、この中空ロッド１１内に、長さ６ｍ、外径４８．６ｍｍ、肉厚２．４ｍｍの鋼管パイプ５を挿入し、前記造成方法によりソイルセメントコラム１を造成した。
この造成されたソイルセメントコラム１は、芯材としての鋼管パイプ５の外周面にセメントミルクの固化層７が存在し、その外周にソイルセメント層６が存在する外径２５０ｍｍで長さが６ｍのソイルセメントコラム１である。
【００２４】
図５に上記ソイルセメントコラム１の性能試験結果を、比較例と共に示す。
施工後７日後におけるこのソイルセメントコラム１の支持力は、図５に実施例１として示すように、１１０ＫＮであった。なお、この試験を行った地盤自体の支持力は、図５に比較例１として示すように、２０ＫＮ未満であり、軟弱地盤であった。
【００２５】
鋼管パイプ５の長さを４ｍとし、ソイルセメントコラム１の長さを４ｍとした以外は、前記実施例に示したソイルセメントコラムと同一条件になるように施工したソイルセメントコラム１の支持力は、図５に実施例２として示すように９０ＫＮであった。
【００２６】
比較のため前記使用した鋼管パイプのみを打ち込んで支持力を測定したが、図５に比較例２として示すように比較例１の現地地盤の支持力を少し上まわる程度の支持力しか発揮できず、また、芯材としての鋼管パイプを存在することなく外径２５０ｍｍのソイルセメントコラムを造成した場合は、図５に比較例３として示すように５０ＫＮの支持力しか発揮できなかった。
【００２７】
以上に示したように細径のパイプ状物を芯材として有する小径のソイルセメントコラムであっても、１本当たりの支持力は高く、この小径のソイルセメントコラムを、間隔をおいて多数設け、このソイルセメントコラム群の上に、コンクリートスラブ２を構築すると、図６に示すようにコンクリートスラブ２中の鉄筋１８が単層の厚さの薄いコンクリートスラブ２であっても、しかも地耐力が不足する軟弱地盤において、不同沈下や、曲がりや、ひび割れが発生しない土間コンクリートとすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、本発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）外径３０〜６０ｍｍの細径のパイプ状物、例えば細径の鋼管パイプを芯材として有する外径１５０〜５００ｍｍの小径のソイルセメントコラムが間隔をおいて多数下方に存在し、このソイルセメントコラム群の上にコンクリートスラブが構築されてなる土間コンクリートは、地耐力が不足する軟弱地盤において、基礎梁を設けることなく、通常の地盤において直接地盤上に設けられているような薄い土間コンクリートとしても、不同沈下や曲がりやひび割れが発生し難くなる。
【００２９】
（２）上記のソイルセメントコラムが、パイプ状物の芯材とソイルセメント層との間にソイルセメントよりも強度のある固化層が存在しているソイルセメントコラムの場合は、ソイルセメントコラムの支持力が更に高くなり、上述の薄い土間コンクリートとしても、不同沈下や曲がりやひび割れがより一層発生し難くなり、上述のソイルセメントコラムの場合に比べると、ソイルセメントコラムの相互間隔を少し大きくすることができたり、コラム長を短くしたり、コラム径などを小さくしたりすることも可能となる。
【００３０】
（３）外径３０〜６０ｍｍの細径のパイプ状物を芯材として有する外径１５０〜５００ｍｍのソイルセメントコラムの上面がコンクリートスラブの下端面とすることにより、土間コンクリートの厚さを薄くすることができる。
特に、コンクリートスラブ中の鉄筋を、単層の配筋構造とすることが可能となり、土間コンクリートの厚さを薄くすることができる。
【００３１】
（４）外径３０〜６０ｍｍの細径のパイプ状物を芯材として有する外径１５０〜５００ｍｍの小径のソイルセメントコラム群におけるソイルセメントコラムの中心間の間隔が０．５ｍ〜２ｍであると、土間コンクリートの厚さを薄くすることができると共に、不同沈下や曲がりやひび割れが発生しない。
また、このように小さい間隔で上記のソイルセメントコラムを設けると、ソイルセメントコラム間に存在する軟弱地盤が上方荷重による圧密での土の移動量が制約され、軟弱地盤全面を地盤改良した場合の性能に近くなる。従って、図面に示すように、地盤改良層を設けなくとも中心間隔が０．５ｍ〜２ｍであるソイルセメントコラム群の上に土間コンクリートを構築すると、土間コンクリートがその上に加わる荷重等による曲がりやひび割れが発生し難くなり、薄い土間コンクリートとすることができ、また、不同沈下もより発生し難くなる。
【００３２】
（５）ソイルセメントコラムの長さが２ｍ〜１０ｍであると、周面摩擦力による支持力が高くなり、土間コンクリートの厚さを薄くすることができると共に、不同沈下や曲がりやひび割れが発生しない。
【００３３】
（６）ソイルセメントコラム形成装置の中空のロッド（掘削ロッド）の中に芯材としての細径のパイプ状物を格納した状態で、ソイルセメントコラムを形成しながら掘進し、所定の深さに達したならば、芯材としての細径のパイプ状物をソイルセメントコラム内に残置させた状態で、ソイルセメントコラム形成装置の中空のロッドを地上に引き揚げることにより、細径のパイプ状物を芯材として有する小径のソイルセメントコラムを多数形成し、この多数のソイルセメントコラム群の上面に鉄筋が単層に配筋されたコンクリートを打設することによって容易に上記した性能を有する土間コンクリートを形成できる。
【００３４】
（７）そして、ソイルセメントコラム形成装置の中空のロッドを引き揚げる際に、中空ロッドの中空部からセメントミルクを吐出させながら引き揚げ、パイプ状物の芯材とソイルセメント層との間にソイルセメントよりも強度のある固化層を形成することができ、より強い支持力のソイルセメントコラムとすることができ、薄い土間コンクリートとしても、不同沈下や曲がりやひび割れがより一層発生し難い土間コンクリートを容易に形成できる。これにより上述のソイルセメントコラムの場合に比べ、ソイルセメントコラムの相互間隔を少し大きくすることができたり、コラム長を短くしたり、コラム径などを小さくしたりすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を模式的に示す断面説明図である。
【図２】  （ａ）はソイルセメントコラムの縦断面図、（ｂ）はソイルセメントコラムの横断面図である。
【図３】  ソイルセメントコラム形成装置としてのオーガの一例を示す一部断面正面図である。
【図４】  オーガを使用してのソイルセメントコラムの造成方法を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す説明図である。
【図５】  本発明におけるソイルセメントコラムの性能を示すグラフ図である。
【図６】  本発明の土間コンクリートの要部を示す断面説明図である。
【図７】  従来例を示す断面説明図である。
【図８】  他の従来例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１  ソイルセメントコラム
２  コンクリートスラブ
３  軟弱地盤
４  土間コンクリート
５  芯材としての細径のパイプ状物（鋼管パイプ）
６  ソイルセメント層
７  セメントミルクの固化層
８  板状体
１０  ソイルセメントコラム形成装置としてのオーガ
１１  中空のロッド（中空の掘削ロッド）
１２  撹拌羽根
１３  撹拌翼
１４  共回り防止翼
【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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【図８】
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