JPH05302318A - 砂礫地層及びそれに隣接する粘着地層を安定化する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボルト止め法によって簡単かつ効果的に層状
地盤を安定化する。 【構成】 縦方向に一定の横断面を有する圧縮板２を地
盤ボルト３と共に振動駆動装置１によって地中に振動打
込みし、圧縮板２を引抜く際に地盤ボルト３を地中に残
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一方において縦方向に
実質的に一定の横断面を有する圧縮板を、その上端部に
装着した振動駆動装置によって、少なくとも１つの砂礫
地層及び隣接する粘着地層の複数の個所に打込み、かつ
続いて再び引抜く、砂礫地層及びそれに隣接する粘着地
層を安定化する方法に関し、かつ他方において縦方向に
実質的に一定の横断面を有する圧縮板、及びその上端部
に装着可能な振動駆動装置を有し、このような方法を実
施する装置に関する。このような方法及び装置は、ヨー
ロッパ特許出願公告第０２０３１３７号明細書に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】建造物の負荷は、しばしばくい基礎によ
って表面からそれより深い支持力を有する層に伝達され
る。そのため使われるくい要素は、例えばボーリング、
打込み又は振動によって地中に挿入できる。多くの場合
くいは、打込み過程の間に最も強力な負荷を受けるの
で、この短期間の負荷相は、しばしばくいの寸法と材料
選択の基準になり、かつ建造物の長期負荷が基準になる
わけではない。それ故にくい基礎は、大きな建造物負荷
が集中する場合に経済的である。それに対して平均的な
住宅、工業建造物又は堤防用盛り土によるようなしばし
ば生じるそれより軽い負荷の場合、くいの高い支持能力
は、しばしば完全に利用されないことがある。これらの
場合、露出した地盤を別の安定化手段によって改善する
ことが経済的であろう。

【０００３】地盤改善の場合、水を通さない微粒子の地
盤、すなわち粘着地盤と水を通す粗粒子の地盤、すなわ
ち砂礫地盤との間で区別がある。微粒子地盤において
は、負荷をかけた場合状態設定は長期（数年）にわたっ
て延びるが、一方粗粒子地盤では、状態設定はそれより
短い時間（数分〜数日）内に実現する。これら異なった
地盤特性は、地盤改善の最適な方法の選択に大きな影響
を及ぼす。

【０００４】地盤安定化のため、要求に応じて種々の方
法が開発されている。砂礫地盤においては、打込み法、
振動法又はゆすぶり法が適用される。このような地盤の
支持能力の上昇は、例えば深部ゆすぶり機又は共振圧縮
機によって地中に発生する動的な力によって達成され
る。共振圧縮機の場合、特殊構造の板が地中に垂直に振
動挿入される。できるだけ有効な地盤圧縮を達成するた
め、装着された振動駆動装置の振動エネルギーは、地盤
の共振周波数に合わされる。

【０００５】粘土又は細砂のような微粒子地盤の強度
は、それより良好な支持能力特性を有する材料、例えば
砂又は砂利を補給し、かつ同時に機械加工、例えばくい
打ち又は振動を行うことによって高めることができる。
その場合砂利又は砂から成るくいのような柱状物が形成
されるが、その支持能力には限界がある。さらに強力な
地盤をこの方法で形成できるようにするため、ゆすぶ
り、注水又はその他の機械的方法（圧入又はねじ込み）
によって硬化すべき層内に押込むことができるのでここ
に硬化した地中の柱が形成できる種々の装置が開発され
ている。

【０００６】粘着地盤又は粘土地盤においては、ゆすぶ
り法又は振動法は適用できない。しかしセメント、フラ
イアッシュ又は石灰のような安定化物質を地中に混入す
ることができ、これら物質は、回りの地盤と化学反応
し、かつ硬化した地中の柱を形成する。この方法は、と
りわけ圧縮深さが増大した場合に高価になり、かつその
上ある種の微粒子土盤にしか適していない。

【０００７】排水法も、微粒子地盤の改善のために利用
できる。その場合排水要素（ドレン）は、地中に垂直に
挿入される。これらドレン要素は、自身の負荷を吸収で
きるようにするため、又は地盤を直接安定化するために
は、一般に不十分な強度を有する。これらドレン要素
は、場合によっては生じる間げき過剰水圧を迅速に除去
できるように、地盤の浸透性を高めるために使われるに
すぎない。それ故に排水は、静的な事前荷重のような別
の方法と組合わせなければならず、この時、地盤の安定
化が促進される。この安定化の終結後に初めて本来の建
造物が構成できる。この方法は、おおいに時間を浪費す
るが、比較的安価である。ドレンは、例えば粗粒子地盤
（砂）、石こう又はフライアッシュのような工業廃棄
物、又は人造材料（プラスチック、強化厚紙）から作ら
れる。これらドレン要素は、圧入、振動挿入、打込み、
注水又はこれら手段の組合わせによって地中に設置でき
る。

【０００８】実地の建築においてしばしば混合地盤が存
在し、これら地盤は、粗粒子及び微粒子地層から成る。
これらの場合、単独の方法で技術的及び経済的に最適な
建築用地の改善を行うことは、通常は極めて困難であ
る。例としてゆすぶり法が挙げられ、この方法は、砂層
を効果的に強化するが、その間にある粘土又は泥の層は
全く又は不十分にしか改善しない。

【０００９】建築工業において新たに開発された地盤の
改善法は、いわゆる地盤ボルト止め法であり、この方法
は、従来主として土手、斜面又は切通しの安定化のため
利用されていたものである。ここでは、小さな直径を有
する鋼又はコンクリート製の硬い要素を地中に打込み又
は穴をあけて挿入する地盤硬化法が問題になっている。
これら地盤ボルトは、ほぼ０．５〜１．５ｍの密な間隔
を置いて組込まれる。圧縮可能な地盤を通して建造物の
荷重を固定の層に伝達し、その場合これら地盤に負荷を
かけないようにする従来のくい基礎とは相違して、地盤
ボルト止めでは、補強効果又は地盤の強化が目標であ
る。荷重は、一部地盤によってかつ一部ボルト止めによ
って支持される。新しい基礎材料、すなわちボルトと共
働する地盤が成立し、その特性は、所定の土質学的及び
建築学的な必要条件に良好に合わせることができる。地
盤ボルト止めがこれまでそもそも通常の基礎の問題に適
用されていなかった主な理由は、２０ｍもの長さに達す
るが２０〜４０ｍｍの直径を有する細い地盤ボルトをむ
りせずにかつ精密に地盤に組込むことが困難であったか
らである。

【００１０】

【発明の目的】本発明の課題は、初めに述べた手段の範
囲内においていかにして簡単かつ効果的に層状地盤を安
定化するかを示すことにある。

【００１１】

【発明の構成】方法に関してこの課題は次のようにして
解決される。すなわち地層を互いにボルト止めする地盤
ボルトを、圧縮板によりその振動打込みの際に地層内に
いっしょに引込み、かつその引抜きの際に地層内に残
す。地盤ボルトは、鋼、プレストレスをかけた又はかけ
ていない鉄筋コンクリート、プラスチック、木材、又は
竹製の棒から成ると有利である。硬い方の地層内におい
て軟らかい方の地盤への所望の力導入を可能にするた
め、地盤ボルトは、その上端部及び／又は下端部に拡大
部を有するようにする。いずれの場合にも、圧縮板の引
抜きの際に地盤ボルトが自動的にはずれるように配置す
ることは望ましい。

【００１２】すでに前に述べたように、この方法を実施
する装置も本発明の対象である。ここでは本発明は次の
点にある。すなわち圧縮板が地盤ボルト用の保持部を有
し、これら保持部が、圧縮板の振動打込みの際に地盤ボ
ルトを連行するが、圧縮板の引抜きの際地中に残す。保
持部は、閉じた又は縦スリットを有する連行スリーブか
ら構成できる。保持部は、いずれにせよ少なくとも圧縮
板の下端部の範囲に設ける。さらに最適な地盤圧縮を行
うため、圧縮板は、複数のアームにより形成された開い
た横断面を有することが望ましい。これに関連して圧縮
板が、Ｖ字の先端を結合する横断ウェブを備えた双Ｖ字
形の横断面を有する構成は、実際上特に望ましいとわか
った。すなわちＶアームの自由端は、この時いわば四角
形のエンベロープを形成し、このエンベロープは、圧縮
板を網目状に振動打込みする際に、特に均一な圧縮度を
確保する。有利な構成によれば、地盤ボルト用の保持部
はアームの自由端に設けられている。

【００１３】本発明は次のような知識を前提としてい
る。すなわち実際の建築の際にしばしば現われる泥又は
粘土のような微粒子地盤から成る層を伴なった砂利又は
砂のような砂礫地盤において、砂礫地盤における振動圧
縮と粘着地盤における地盤ボルト止めとの組合わせによ
って、これら取扱い難い地層を改善する新しい効果的な
可能性が出現した。共振圧縮は、砂礫地層を改善する効
果的な方法である。共振圧縮の場合、例えば薄壁状の鋼
板の形をした圧縮板は、上端部に取付けた振動駆動装置
によって地中に振動打込みされる。その時に生じる振動
エネルギーによって砂礫地盤は効果的に圧縮される。そ
の上この板は間げき水の排水を可能にし、このことは、
とりわけ層状の地盤が出現した場合におおいに有利であ
る。しかしながら微粒子地層は、振動によってほとんど
影響を受けない。それに対してこれら地層においては地
盤ボルト止めが有効である。共振圧縮のため開発された
圧縮板と振動駆動装置から成る装置は、ボルトを板に取
付けて、それから地中に振動打込みを行うことによっ
て、同様に細いボルトを深い地層に挿入するためにも使
われる。ボルトの長さと位置は、圧縮板によってそれぞ
れの地層に正確に合わせることができる。地盤ボルト
は、ある種の場合、例えば砂礫地盤の下に粘着地盤があ
る時、圧縮板よりも深く地中に到達することもできる。
細いボルトは、圧縮板によって高い精度で、簡単かつ慎
重に地中に引込まれ、かつ圧縮板によって側方から固定
される。圧縮板の振動打込みの際、複数のボルトを組込
んでもよいことは明らかである。必要な深さに達する
と、地盤ボルトは連結を解かれ、このことは、最も簡単
な場合には板の引抜きだけによって行うことができる。
しかし圧縮板からの地盤ボルトの連結解除は、多数の通
常の係止法によって行ってもよい。その上地盤ボルトに
は下端部に、例えばフォーク状の装置によって圧縮板に
地盤ボルトをクランプできる装置を設けてもよい。地盤
ボルトは、地質学上の要求に応じて地盤圧縮の始め、そ
の間又は最後に組込むことができる。地盤ボルトは丸く
又は平らに形成でき、いずれにせよその形は広い範囲内
で変更できる。地盤ボルトは板上端部にクランプでき、
それによりその位置を固定し、かつボルト要素における
あまりに大きな引張り負荷を減少する。ある種の地層に
おいてボルトは、圧縮板の振動、打込み及び押圧によっ
て組込むことができる。圧縮板によるこの組込み法によ
れば、組込み過程に依存することなくボルト直径を基礎
技術上の事情に最適に合わせることができる。

【００１４】効果的な地盤圧縮及び地盤ボルト止めを達
成するため、圧縮板の形は大きな意味を持つ。すでに述
べた構成は特に望ましい。いずれにせよ圧縮板の形は、
地質工学上の事情に応じて、均一かつ密なボルト止めが
達成されるように構成しなければならない。その点にお
いてＶ字先端を結合する横断ウェブを備えた双Ｖ字形の
横断面を有する圧縮板は、特に適当であり、このような
圧縮板は、単独でも、すなわち同時に地盤ボルト止めを
行うことなく、地盤圧縮のために使用できる。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を以下図面により詳細に説明
する。

【００１６】図１と図２を比較考察すれば明らかなよう
に、圧縮板２は、装着した振動駆動装置１によって地中
に振動打込みされる。その時圧縮板２には地盤ボルト３
が取付けられている。微粒子地盤の沈下深さに達した
後、圧縮板２は再び引抜かれ、その時地盤ボルト３は残
される。図３から明らかなように、地盤ボルト３はスリ
ーブ状の保持部４内に挿入されており、かつ圧縮板２の
振動打込みの際にボルト下端部に取付けられて保持部４
の下に接した横断リブ５によっていっしょに引込まれ
る。

【００１７】図４は、板のアームに縦スリットを設けた
又は閉じた保持部４を有する圧縮板２の種々の断面形状
を示している。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧縮板の振動打込みを示す図である。

【図２】振動打込み後の図１による圧縮板を示す図であ
る。

【図３】圧縮板の一部を示す図である。

【図４】圧縮板の種々の横断面形状を示す図である。

【符号の説明】

１ 振動駆動装置 ２ 圧縮板 ３ 地盤ボルト ４ 保持部 ５ 横断リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591023435 ドクトルーインジェニエーア、ルートヴィ ッヒ、ミュラー、ウント、ゼーネ、ゲゼル シャフト、フュール、バウテヒニク、ミッ ト、ベシュレンクテル、ハフツング、ウン ト、コンパニーー、コマンディートゲゼル シャフト ＤＲ．−ＩＮＧ．ＬＵＤＷＩＧ ＭＵＥＬ ＬＥＲ ＆ ＳＯＥＨＮＥ ＧＥＳＥＬＬ ＳＣＨＡＦＴ ＦＵＥＲ ＢＡＵＴＥＣＨ ＮＩＫ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥ Ｒ ＨＡＦＴＵＮＧ ＆ ＣＯＭＰＡＧＮ ＩＥ ＫＯＭＭＡＮＤＩＴＧＥＳＥＬＬＳ ＣＨＡＦＴ ドイツ連邦共和国、3550、マールブルク、 アン、デァ、ラーン、ハインリッヒーハイ ネーシュトラーセ、44−46 (72)発明者 カール、ライナー、マサルシュ ベルギー、1410、ワーテルロー、アヴニュ ー、デ、プティ、シャン、26 (72)発明者 ギュンター、ヘペル ドイツ連邦共和国、3550、マールブルク、 アン、デァ、ラーン、ハインリッヒ−ハイ ネ−シュトラーセ、44−46

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦方向に実質的に一定の横断面を有する
   圧縮板を、その上端部に装着した振動駆動装置によっ
   て、少なくとも１つの砂礫地層及び隣接する粘着地層の
   複数の個所に打込み、かつ続いて再び引抜く、砂礫地層
   及びそれに隣接する粘着地層を安定化する方法におい
   て、地層を互いにボルト止めする地盤ボルトを、圧縮板
   によりその振動打込みの際に地層内にいっしょに引込
   み、かつその引抜きの際に地層内に残すことを特徴とす
   る、砂礫地層及びそれに隣接する粘着地層を安定化する
   方法。
2. 【請求項２】 地盤ボルトが、鋼、プレストレスをかけ
   た又はかけていない鉄筋コンクリート、プラスチック、
   木材、又は竹製の棒から成る、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 地盤ボルトが、上端部及び／又は下端部
   に拡大部を有する、請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 圧縮板を引抜く際に地盤ボルトが自動的
   にはずれる、請求項１〜３の１つに記載の方法。
5. 【請求項５】 縦方向に実質的に一定の横断面を有する
   圧縮板（２）、及びその上端部に装着可能な振動駆動装
   置（１）を有し、請求項１〜４の１つに記載の方法を実
   施する装置において、圧縮板（２）が地盤ボルト（３）
   用の保持部（４）を有し、これら保持部が、圧縮板
   （２）の振動打込みの際に地盤ボルト（３）を連行する
   が、圧縮板（２）の引抜きの際地中に残すことを特徴と
   する、砂礫地層及びそれに隣接する粘着地層を安定化す
   る装置。
6. 【請求項６】 保持部（４）が連行スリーブから成る、
   請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 保持部（４）が、少なくとも圧縮板
   （２）の下端部の範囲に設けられている、請求項６記載
   の装置。
8. 【請求項８】 圧縮板（２）が、複数のアームによって
   形成された開いた横断面を有する、請求項５〜７の１つ
   に記載の装置。
9. 【請求項９】 圧縮板（２）が、Ｖ字の先端を結合する
   横断ウェブを備えた双Ｖ字形の横断面を有する、請求項
   ８記載の装置。
10. 【請求項１０】 保持部（４）がア−ムの自由端に設け
    られている、請求項８又は９記載の装置。