(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中にロッドを挿入し硬化剤液または硬化剤を含む水の高圧ジェットを所定の方向に噴射して、土圧を軽減させたい壁体あるいは壁面の側方部の地中に、壁体あるいは壁面の掘削前あるいは整地前に任意の角度で円盤状改良体を造成することで、掘削時に当該壁体あるいは壁面に対する土圧を軽減させることを特徴とした地盤改良工法。
【請求項２】
円盤状改良体が複数個である請求項１の地盤改良工法。
【請求項３】
ロッドを所定の角度で地中に挿入する手段と、ロッドの噴射ノズルより硬化剤液または硬化剤を含む水を高圧で所定方向に噴射する手段と、ロッドを所定の速度で挿入および引き抜き、回転させる手段とよりなり、任意の角度を有する円盤状改良体を造成する装置であって、請求項１、２に対応した施工する手段を備えた地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削溝面、擁壁面、法面等の壁体あるいは壁面の崩壊に係る土圧を軽減させることを特徴とした地盤改良工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、掘削溝面を矢板、腹起し、切梁などで崩壊する土圧に耐えさせていた。これらの方法では、掘削の進行に伴って腹起し、切梁を順次設置する必要があった。
【０００３】
また、擁壁面では、擁壁面を鉄筋コンクリートや石垣等で覆って擁壁面を崩壊させる土圧に抗していた。
【０００４】
さらに、切取り・盛り土などでできた人工的な斜面である法面では、安息角以下の傾斜角とすれば安定するが、安息角以上の傾斜角の場合は、崩壊を防ぐために、法面をアンカーやコンクリート等様々な法面工法で崩壊する土圧に耐えさせていた。
【０００５】
また、これら法面工法では、当該壁体あるいは壁面を掘削後あるいは整地後に法面工法を施工するしかなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これまでに、地中にロッドを挿入し硬化剤液または硬化剤を含む水の高圧ジェットを所定の方向に噴射して円盤状改良体を造成する工法であって、土圧を軽減させることを特徴とした地盤改良工法は、本発明者が平成１３年１月３１日に出願した特願２００１−２３８３１号において、土留工法として地中土留壁を造成しその背部に厚さ５ｃｍ以上任意厚さの半円状の水平改良地盤を一体で造成することで、掘削側にかかる土圧を軽減する方法を出願していたが、これは土留に使用目的が限られており、あらゆる壁体あるいは壁面にかかる土圧を軽減させる地盤改良工法ではなかった。
【０００７】
また従来、壁体あるいは壁面の土圧を軽減するための方法としては、壁面あるいは壁体部分を掘削後あるいは整地後、または足場上で法面工法を施工するしか方法がなく、掘削中あるいは整地中の危険防止のためにも、掘削前あるいは整地前に施工できる壁体あるいは壁面の崩壊防止手段が求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、従来の工法や方法では先に済ませることが必要であった掘削あるいは整地の工程に係わらず、至極簡単に施工できる、掘削溝面、擁壁面、法面等の壁体あるいは壁面に係る土圧を軽減し崩壊を防止すべく、地中にロッドを挿入し硬化剤液または硬化剤を含む水の高圧ジェットを所定の方向に噴射して、土圧を軽減させたい壁体あるいは壁面の側方部の地中に、壁体あるいは壁面の掘削前あるいは整地前に任意の角度で円盤状改良体を造成することで、掘削時に当該壁体あるいは壁面に対する土圧を軽減させることを特徴とした地盤改良工法とした。
【０００９】
また、本発明は、具体的には、円盤状改良体が複数個である。
【００１０】
また、本発明は、具体的には、ロッドを所定の角度で地中に挿入する手段と、ロッドの噴射ノズルより硬化剤液または硬化剤を含む水を高圧で所定方向に噴射する手段と、ロッドを所定の速度で挿入および引き抜き、回転させる手段とよりなり、任意の角度を有する円盤状改良体を造成する装置である。
【００１１】
【発明の実施の態様】
本発明を添付する図面に示す具体的な実施例に基づいて、以下詳細に説明する。
【００１２】
本発明に用いるロッド１は、１箇所ないしは数箇所の噴射ノズル２を有している。ノズル２の配置は並列、縦列ないしは斜めに配置してもよい。また、放射状や網状の形状に造成する場合には、図１のロッドの他、図２のような、噴射ノズル２が多数配置されたものを用いることもある。
【００１３】
ロッド１の断面形状は角形または円形いずれでもよく、噴射ノズル２の方向は一方向でも多方向でもよい。また、噴射ノズル２は同時に全てを使用してもよいし、任意の箇所のみを使用してもよい。
【００１４】
また、ロッド１内には１本ないしは２本の硬化剤通路が各噴射ノズル２につながっており、硬化剤を含む水を２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 程度の高圧ジェットとして地中に噴射する。なお、硬化剤を含む水の単独のみの噴射の場合もあるが、圧縮空気と合わせて噴射することもある。
【００１５】
図１のロッドを使用した場合について説明する。
【００１６】
まず、図３に示すように、対象地盤３に造成マシン４あるいはアースオーガなどの適宜手段により、ロッド１を所定深度まで挿入する。ここで、造成マシン４には、噴射角度、噴射時間、引上げ速度、深度、スラリー距離などの計測、調整機能を有する管理装置１２が付属している。
【００１７】
続いてロッド１の硬化剤通路を経た高圧のセメントミルク等の硬化剤を含む水を噴射ノズル２より任意時間噴射しながら所定の角度回転することで、所定の角度を有する円盤状改良体が造成できる。
【００１８】
例えば、図１のロッド１を用いて、所定深度で中心角１８０度の円盤状改良体を造成する場合は、所定深度でロッド１を５〜１５度／秒程度の速度で回転させつつ、噴射ノズル２から硬化剤を含む水を噴射することで、図４のような円盤状改良体５が造成できる。
【００１９】
このとき、円盤状改良体５の厚みは、１０〜１５ｃｍ程度であるが、２０ｃｍ以上の厚みを要する時は、ロッド１を５ｃｍ程度引上げ、同様の動作を行うことで、厚みが倍程度となった円盤状改良体５が造成できる。
【００２０】
次に、計画法面２１の土圧軽減に本発明を用いた場合を説明する。
【００２１】
図５のように、計画法面２１の掘削あるいは整地等、または法面工法などを行う前に、造成マシン４などの手段を用いてロッド１を任意かつ計画法面の土圧軽減に適した角度で計画法面近傍の地盤に角度で地中に挿入し、最下部において、ロッド１を１０度／秒速度で１８秒回転させつつ、噴射ノズル２から硬化剤を含む水を噴射して、中心角度が１８０度の円盤状改良体５を造成する。
【００２２】
次に、ロッド１を数十ｃｍ引上げ、同様の操作を行う。ロッド１の引上げと造成を繰り返すことで、図６のような所定の枚数の円盤状改良体５を計画法面２１の側方部の地中に造成することができる。
【００２３】
このとき、円盤状改良体５の形状は、中心角度が１８０度の円盤状改良体に限らず、図７のような中心角度が３６０度の円盤状改良体６や、図８のような任意角度を有する円盤状改良体７にすることもあり、またこれらを図９のように複数個任意の方向に連結させることもある。
【００２４】
本出願人は、本発明の壁体あるいは壁面の土圧軽減について、効果の確認実験を行った。
【００２５】
本実験は、平成１４年２月２６日に千葉県習志野市西茜浜３丁目７番１号にて実施した。
【００２６】
本実験では、土圧の増加を地表面の上置荷重の増加によることとした。全体状況図（図１０）のように地中盤を施工した海側（２月１６日）と、地中盤を施工していない陸側との間に、図１１の荷重試験平面図、図１２、図１３に示すように、深さ約２．１ｍ・幅約９０ｃｍ・長さ約５ｍの溝を掘削した。次に、陸側と海側の掘削溝面に直近の位置に設置した鋼製水槽（１個＝約１．５ｍ3 ）に徐々に注水載荷（第一載荷）し、更に２個水槽を重ねること（第二載荷）で最終３．３トンの載荷重とした。
【００２７】
地表面の変位の測定は、両側約５ｍ離れた固定位置からの水糸に対する水槽の変位（南側・北側）を目視測定した。（単位＝ｍｍ）
また、掘削壁面の変位計測については、図１４、図１５に示すように、陸側・海側それぞれの壁面の６ヶ所２列計１２個の測点を配置し、１０ｃｍ四方の薄鉄板に約１０ｃｍの脚をつけ、これを地中に押し込んでターゲットとして計測器をセットした。
【００２８】
準備として、次の事項の現状計測を行う。
【００２９】
・掘削断面（幅・長さ・深さ）
・水槽位置
・水槽重量
・地中盤位置
・水槽寸法
・測定位置
「実施」
１．水槽に注水して水深５ｃｍ毎に計測する。
【００３０】
２．下段水槽が満水状態になれば、上段水槽を設置し計測を続行する。
「測定方法」
・Ａ測定
地表面の変位を測定する（陸側測定Ａ１・Ａ２  海側測定Ａ３・Ａ４）。
【００３１】
・Ｂ測定
設置ターゲット毎に測定してパソコンに入力する。
【００３２】
注水と同時に測定開始して０秒〜２１００秒間測定する。
【００３３】
・Ｃ測定
５ｃｍ毎に水槽水位を測定する。
【００３４】
実験の実施状況と結果は次の通りであった。
【００３５】
実験は次の項目について、陸側・海側についてそれぞれ荷重の増加に従い行った。
【００３６】
・Ａ測定  地表面変位の計測
地表面変位は計測点より両側約５ｍ離れた固定点から張った水糸と、計測点での立尺の読み取りにより行った（図１０・図１１）。
【００３７】
読み取りは水槽水位が５ｃｍ増加毎（荷重増加約３８ｋｇ毎）に行った。
【００３８】
・Ｂ測定  掘削溝内壁面変位の計測
掘削溝内壁面変位は上記地表面変位と並行し、注水開始と同時に計測を開始し、注水終了後約１０分間、合計２，１００秒について継続的に行った。
【００３９】
・Ｃ測定  載荷と地表面変位の対比
載荷重については、鋼製水槽内に注水することにより荷重を次第に増加させる方法とし、水槽内の水位の５ｃｍ毎の上昇（荷重の増加は約３８ｋｇ）を読み取り、地表面の変位と対比した。
【００４０】
実験結果を、図１６・図１７・図１８・図１９に示す。
【００４１】
本実験においては、土圧の増加を、地表面の上置荷重の増加による事とし、その手段としては、掘削溝直近においた鋼製容器（水槽）に注入して、徐々に荷重を増やしていく事とした。
【００４２】
以上の実験を考察すると、
(1)荷重は二段階に亙って加えられたが、各プロセスにおいて、それぞれの深さで、その変位が水平方向に増加していることが見られる。また増加は陸側で顕著である。
【００４３】
(2)改良した海側と、未改良の陸側を比較すると、未改良に比べて、改良した海側の壁面の横方向変位はかなり少なくなっていることが分かる。
【００４４】
(3)深さ方向についての変位に着目すると、水平改良壁の下の測点に関しては、上部に比べて著しく減少している。また第一載荷と第二載荷で殆ど変化が無い。
【００４５】
深さ方向の水平変位の分布をより明確にするためにプロットしたものを図１６〜図１９に示す。
【００４６】
以上の考察から、水平状の地中盤の造成は、土圧の軽減に極めて有効である。
【００４７】
上下の地中盤の存在により、地中盤間の土砂が安定し、崩壊させる土圧を減少させるものと考えられる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、上述のように、壁面側から地中に地中盤を突出状に施工し、壁面を崩壊する土圧を軽減させるようにした壁面の土圧軽減法であるので、コンクリート施工や石積みを止めて至極簡単な施工により、掘削溝面、擁壁面、法面等の壁面の崩壊を防止することができる。
【００４９】
また、本発明は、具体的には、地中盤は水平状に施工されている。
【００５０】
さらに、本発明は、具体的には、地中盤が複数個である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  噴射管の斜視図である。
【図２】  噴射管の斜視図である。
【図３】  噴射管を地中に挿入した状態の断面図である。
【図４】  硬化剤を噴射しつつ、噴射管を回転させ、地中盤を造成した状態の斜視図である。
【図５】  法面に１個の円盤状改良体を造成した状態の斜視図である。
【図６】  法面に複数個の円盤状改良体を造成した状態の斜視図である。
【図７】  中心角が３６０度の円盤状改良体の平面図である。
【図８】  中心角が任意角度を有する円盤状改良体の平面図である。
【図９】  複数個の円盤状改良体を任意の方向に連結した状態の斜視図である。
【図１０】  本発明の全体状況図である。
【図１１】  本発明の地中盤荷重試験平面図である。
【図１２】  本発明の試験地の横断面図である。
【図１３】  本発明の試験地の縦断面図（海側）である。
【図１４】  本発明の陸側壁面の計測点図である。
【図１５】  本発明の海側壁面の計測点図である。
【図１６】  本発明の深さ方向の水平変位の分布の９００秒及び１８００秒時点の変位その１（北側）の図である。
【図１７】  本発明の深さ方向の水平変位の分布の９００秒及び１８００秒時点の変位その２（南側）の図である。
【図１８】  本発明の深さ方向の水平変位の分布の９００秒及び１８００秒時点の変位その３（陸側・海側各平均）の図である。
【図１９】  本発明の深さ方向の水平変位の分布の９００秒及び１８００秒時点の変位（陸側・海側）を比較した図である。
【符号の説明】
１…ロッド
５…円盤状改良体
２…噴射ノズル
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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