JPH0645927B2

JPH0645927B2 - 地盤の締固め工法

Info

Publication number: JPH0645927B2
Application number: JP60276398A
Authority: JP
Inventors: 篤生尾上; 啓阿部; 吉秀境; 信夫森; 卓郎小田原; 勝彦横山
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1994-06-15
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: JPS62137317A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、軟弱地盤を改良する地盤の締固め工法に関す
る。

「従来の技術」従来、砂質地盤や粘性土地盤のような、いわゆる軟弱地
盤を改良する工法として、例えばバイブロ・フローテー
ション工法やサンド・コンパクション・パイル工法等が
知られている。

バイブロ・フローテーション工法は、地盤中に棒状の振
動機を貫入し、振動機部分に水を噴出しながら地盤を振
動させて締固め、かつ、振動機付近に生じる空隙に砂や
砕石等を投入して振動効果や圧入効果の増大を図る工法
である。

また、サンド・コンパクション・パイル工法は、地盤中
に振動あるいは衝撃荷重を用いて砂を圧入し、地盤中に
圧縮された砂柱を造成して地盤の相対密度の増加を図る
工法である。

「発明が解決しようとする問題点」ところで、バイブロ・フローテーション工法では、地盤
を振動させつつ、砂等の投入と振動機のわずかな引き抜
きとを交互に繰り返し、また、サンド・コンパクション
・パイル工法では砂の投入と圧縮とを交互に繰り返す。
従って、これらの工法は、工期が長引く欠点を有すると
ともに、砂柱造成用の、あるいは投入材としての砂等を
必要とすることも相まって工費がかさむという欠点を持
っている。また、バイブロ・フローテーション工法の場
合、砂質地盤への適用を目的としており、シルト分以下
の土粒子の含有率が４０％以上の地盤には効果がなく、
さらに、水平振動を要するため市販の加振機を使用でき
ない等の不具合もある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、地盤を確実に締固めて特に地震時にお
ける地盤の液状化を防止し、しかも、工期および工費の
著しい削減を実現する全く新しい地盤の締固め工法を提
供することにある。

「問題点を解決するための手段」上記目的を達成するために本発明の地盤の締固め工法で
は、地盤中に竪穴を掘削し、この竪穴内にドレーン柱を
形成した後、このドレーン柱周辺の地盤中に柱体を振動
させながら貫入することにより、地盤を締固めるように
している。

「作用」この発明の地盤の締固め工法によれば、柱体を地盤中へ
振動させながら貫入した時に、この柱体の振動により地
盤中に過剰水圧が生じ、この過剰水圧で地盤中の水が、
柱体の周囲に配置されたドレーン柱に向けて水平排水さ
れ、これによって地盤が沈下して、鉛直方向に圧縮され
る。

そして、このような工法を採用することにより、柱体の
周辺に複数のドレーン柱を配置した状態で、該柱体を地
盤中に貫入させれば、これらドレーン柱に対して、効率
良く地下水を排出することができ、その結果、一度の柱
体貫入、振動によって、比較的広い範囲で地盤の圧縮作
業を行うことができ、その締固め作業を効率良く行うこ
とが可能となる。

「実施例」以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図〜第７図は本発明の一実施例を示すものであり、
これらの図において、第１図〜第３図は本発明の地盤の
締固め工法に適用される締固め装置の概略を示す。

まず、第１図において符号１で示すものはクローラクレ
ーンである。クローラクレーン１はガイドマスト２を支
持しており、ガイドマイト２の上端には吊り治具３を介
して柱体４が縦に吊り下げられている。この柱体４は例
えば大型のＨ形鋼であり、その横断面は第３図の如くほ
ぼＨ形をなしている。そして、その上端には第２図の如
く加振機（いわゆるバイブロハンマ）５が取り付けられ
ている。この加振機５は柱体４に鉛直方向の振動を与え
るものである。また、柱体４の表面には、その長さ方向
と交差する方向に突出する多数の突出部（突起）６が設
けられている。これら突起部６は、例えば山形鋼を寸断
して柱体４に溶接したものである。

次いで、上記のような構成の装置を使用して軟弱地盤を
締固める工法について説明する。

まず、第４図の如く地盤Ｇ中に、所定の深度に達するド
レーン柱Ｄを多数造成する。これらドレーン柱Ｄの配置
は、例えば第５図の如く地盤Ｇ上に碁盤の目を描くよう
な配置とする。各ドレーン柱Ｄは、例えば先端を閉塞し
たパイプを地盤Ｇ中に貫入した後、パイプの先端を開放
し、パイプを引き抜きながら引き抜き後の竪穴にドレー
ン材を投入することにより造成する。また、ドレーン材
としては例えば切り込み砂利、砕石、礫、鉱滓、シンダ
ーアッシュ、ボトムアッシュ（フライアッシュの大
塊）、あるいは下水道の焼却灰等を用いる。しかる後
に、クローラクレーン１を操作して柱体４をドレーン柱
Ｄ相互間の地盤Ｇ上、すなわち第５図鎖線で示すような
位置に吊り降ろし、柱体４の下端を第６図の如く地盤Ｇ
に当接させる。そして、加振機５を作動させて柱体４に
振動を与え、これにより第７図の如く柱体４を地盤Ｇ中
の所定深度まで貫入する。このとき、柱体４の振動が、
柱体４自体の表面積の広さ、および突出部７の存在によ
り地盤Ｇ中へ良好に伝達し、この振動により地盤Ｇ中に
過剰水圧が生じる。そして、この過剰水圧により地盤Ｇ
中の水が貫入箇所周辺のドレーン柱Ｄ内へ水平排水され
る。従って、排水された地盤Ｇは沈下し、鉛直方向に圧
縮されて締固められる。続いて、柱体４を継続的に振動
させながらクローラクレーン１により柱体４を地盤Ｇか
ら引き抜き、柱体４を地盤Ｇ上の他の位置、すなわちド
レーン柱Ｄ相互間に移動して上記と同様の作業を繰り返
す。つまり、このような作業を各ドレーン柱Ｄ周辺の地
盤Ｇに対して施すことにより、多数のドレーン柱Ｄを配
置した付近一帯の地盤Ｇを締固める。ちなみに、上記工
法により沈下した地表面（局所的に発生する穴等）を元
の標高まで回復させる必要がある場合には、機械的な転
圧、締固め、または動圧密等により他の場所から運んだ
土砂を締固めればよい。

一方、第８図〜第１０図は本発明の他の実施例を示すも
のであり、これらの図において、第８図及び第９図は、
本発明の地盤の締固め工法に適用される締固め装置を示
している。この実施例の柱体７は、大口径の鋼管であ
る。この柱体７は、第９図の如くその上端に柱体７内を
その径方向に横断するバイブロチャック用板８を備え、
このバイブロチャック用板８に加振機５が取り付けられ
ている。また、柱体７の管壁にはこれを貫通する多数の
透水孔９が設けられ、さらに柱体７の外面には多数の突
出部６が設けられている。

このような構成の装置を使用して軟弱地盤を締固める場
合には、上記一実施例の工法同様、まず、地盤Ｇ中に多
数のドレーン柱Ｄを造成した後、クローラクレーン１で
柱体７を一つのドレーン柱Ｄ上に吊り降ろす。そして、
加振機５により柱体７に振動を与え、この振動によって
柱体７を第10図の如く所定深度まで貫入する。すなわち
柱体７の内部にドレーン柱Ｄが内包されるようにする。
このとき、柱体７の内側の地盤Ｇ中へはその全周を柱体
７が取り囲むことにより振動が良好に伝達し、また、柱
体７の外側の地盤Ｇ中へは突出部６の存在により振動が
良好に伝達する。従って、柱体７内外の地盤Ｇ中に過剰
水圧が生じ、この過剰水圧により内側地盤Ｇ中の水が柱
体７内のドレーン柱Ｄ内へ、また、外側地盤Ｇ中の水が
貫入箇所周辺のドレーン柱Ｄ内、あるいは透水孔９を介
して柱体７内のドレーン柱Ｄ内へ水平排水される。続い
て、柱体７を継続的に振動させながらクローラクレーン
１により柱体７を地盤Ｇから引き抜き、柱体７を他のド
レーン柱Ｄ上に移動して上記と同様の作業を繰り返すよ
うにする。

次に、幾つかの実験結果を示して本発明の作用効果をよ
り明確にする。ただし、実験は直径１２００mm、長さ１
２０００mmの鋼管（柱体、ただし透水孔および突出部の
無いもの）が直径５００mm、深さ１１０００mmのグラベ
ルドレーン（ドレーン柱）を内包する工法により行っ
た。また、加振機としてはバイブロハンマVM2-25000Aを
用いた。

第11図は、鋼管貫入前の地盤（点線）および貫入後の地
盤（実線）に対して各々標準貫入試験を行い、各々の試
験結果すなわちＮ値と、地盤の深度との関係を貫入前地
盤の地層状態とともに示したものである。貫入前のＮ値
は平均で4.55、貫入後のＮ値は平均で23.6であった。こ
の図から明らかなように貫入後の地盤が貫入前の地盤に
対して著しく締固まっていることがわかる。

第12図は、道路橋示方書に基づく液状化抵抗強度Ｒを貫
入前のＮ値および貫入後のＮ値を用いて算出したもので
ある。貫入後のＲ（平均０．３８４）は貫入前のＲ（平
均０．１６）より顕著に増加することがわかる。ただ
し、グラフの上限および下限は±σ（：Ｒの平均
値、σ：標準偏差）の値である。また、貫入後のＲの変
動係数σ／（０．２８３）は貫入前のＲの変動係数σ
／（０．４０３）よりかなり小さくなり、貫入後の地
盤は均質に締固まることがわかる。

第13図は、細粒分（粒径７４μ以下）含有率と貫入後の
Ｒとの関係を示したものである。この実験における地盤
は細粒分含有率が３８％以下の地盤であるが、細粒分含
有率が増えてもＲ値は低下せず、当工法により細粒分含
有率のいかんにかかわらずＲ（またはＮ値）の増加を期
待することができるといえる。

第14図は、鋼管貫入時間と貫入深度との関係を示したも
のである。図から１１ｍ貫入に３分〜１２分要すること
がわかるが、従来の工法のサイクルタイムは２０分程度
であるから、かなり施工速度が速まることがわかる。

なお、上記一実施例では柱体４としてＨ形鋼を用いたが
これに限るものではなく、例えば横断面十字形のもの、
あるいは十字に交差する各腕部の先に、さらにフランジ
部を有する形状のもの等を用いてもよい。また、上記他
の実施例では柱体７として横断面円形の鋼管を用いた
が、角形の鋼管を用いてもよい。さらに、両実施例にお
いて、突出部６を突起としたが、例えば柱体４，７の長
さ方向に沿う棒状のもの（鋼棒等）や、あるいは柱体
４，７の周囲に沿う形状のもの（柱体７の場合は鋼リン
グ等）としてもよい。

「発明の効果」以上詳細に説明したような地盤の締固め工法によれば、
柱体を地盤中へ振動させながら貫入した時に、この柱体
の振動により地盤中に過剰水圧が生じ、この過剰水圧で
地盤中の水が、柱体の周囲に配置されたドレーン柱に向
けて水平排水され、これによって地盤が沈下して、鉛直
方向に圧縮される。

そして、このような工法を採用することにより、以下の
ような優れた効果を得ることができる。

柱体の周辺に複数のドレーン柱を配置した状態で、該
柱体を地盤中に貫入させれば、これらドレーン柱に対し
て、効率良く地下水を排出することができ、その結果、
一度の柱体貫入、振動によって、比較的広い範囲で地盤
の圧縮作業を行うことができ、その締固め作業を効率良
く行うことが可能となり、工期、工費の著しい削減を実
現することが可能となる。

地盤を鉛直方向に圧縮するのみであるから地盤中に空
隙は生じず、砂や砕石等の投入が不要である。従って、
工期の削減効果も相まって工費を大幅に削減することが
できる。特に、沈下した地表面をもとの標高に回復させ
る必要がない場合、例えば地下室を造るための掘削を伴
う建設工事等の場合は、改良後の地盤のＮ値が４０前
後、あるいはそれ以上となり、基礎の支持地盤として直
接使用できるから、基礎工事費を大幅に削減できる。

地盤を確実に締固めて地震時における地盤の液状化を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を説明するもので、
第１図は締固め装置の全体構成を示す概略図、第２図は
要部の側面図、第３図は第２図のIII-III線矢視図、第
４図、第６図および第７図は第１図の装置を使用した締
固め工法を工程順に示す垂直断面図、第５図はドレーン
柱の配置例を示す平面図、第８図〜第10図は本発明の他
の実施例を説明するもので、第８図は要部の縦断面図、
第９図は第８図のIX-IX線矢視図、第10図は第８図の装
置を使用した締固め工法を説明する垂直断面図、第11図
〜第14図は本発明の作用効果を明確にするための実験結
果を示すグラフである。１……クローラクレーン、４，７……柱体、５……加振
機、６……突出部、９……透水孔、Ｇ……地盤。

フロントページの続き (72)発明者森信夫東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (72)発明者小田原卓郎東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (72)発明者横山勝彦東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (56)参考文献特開昭57−119012（ＪＰ，Ａ) 実開昭52−65006（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地盤中に竪穴を掘削し、この竪穴内にドレ
ーン柱を形成した後、このドレーン柱周辺の地盤中に柱
体を振動させながら貫入することにより地盤を締固める
ことを特徴とする地盤の締固め工法。
【請求項２】前記柱体は管状をなし、かつその管壁を貫
通する多数の透水孔が設けられており、この柱体の内部
に前記ドレーン柱が内包されるように柱体を貫入するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地盤の締固
め工法。