JPH0830331B2

JPH0830331B2 - 軟弱地盤改良工法

Info

Publication number: JPH0830331B2
Application number: JP23305086A
Authority: JP
Inventors: 知広磯田; 一典奥山; 直裕杉本; 法生勝原; 憲二河本; 毅河田; 英樹岡本
Original assignee: Fudo Construction Co Ltd
Current assignee: Fudo Tetra Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPS6389719A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）発明の目的＜産業上の利用分野＞本発明は、杭径指示管理による軟弱地盤改良用砂杭の
製造工法に関する。

＜従来の技術＞軟弱地盤改良工事の設計においては従来、改良区域内
の複数地点における土質調査の結果に基いて、たとえば
平均的な設計用原地盤強度を設計し、これに対して想定
される上部構造物の重量、形状等に見合う地盤強度目標
値を割出し、地盤改良後に目標強度が得られるよう造成
砂杭の径と、その施工ピッチとを決定していた。

しかしながら広域の原地盤強度には実際上、限られた
複数地点の事前土質調査結果だけでは把握できない強度
のばらつきがあることを免れ難いから、上述工法による
改良後の地盤強度には、原地盤強度のばらつきが、その
ままの形で現われ、必ずしも均一な地盤改良がなされな
いという問題点があった。

そこで前記の問題点を解決するために各砂杭の造成に
先立って、造成地点の原地盤の土質を検知し、これと設
計用原地盤土質との差に対応して、砂杭の径と強度と
の、一方または双方を変化させることにより各砂杭の造
成を行うようにした施工法（特公昭61−25859号公報参
照）が提案されている。

ところで地盤に貫入した中間管の下端に砂排出兼締固
め部材を設けて前記部材を強制的に上、下動させながら
同管を引抜き、あらかじめ中空管内に充填した砂を地盤
中に排出し、かつ、これを押圧して締固めを行うように
した締固め砂杭造成工法において、砂排出兼締固め部材の押力;F 原地盤強度;C_S 造成砂杭径;A_S（面積で代表する）造成砂杭強度;B（Φ、内部摩擦角で表わす、ノンディ
メンジョン）とすると、これらの間には、次の関係式が
成立つ。

Ｆ＝K₁・A_S・Ｂ・C_S ……（１）ここでK₁は地質に関係する係数である。

改良後の地盤強度を均一にしようとすれば、上記
（１）式のうちのＦ値を施工管理の総合指標としてとら
え、Ｆ＝一定に保つようにC_Sに対してA_SまたはＢあるい
は、その双方の大きさを管理、施工することにより、自
づと目的を達成できることが判る。

この関係式を利用した具体例として、砂排出兼締固め
部材と上、下作動させる油圧（液圧シリンダ）機構のス
トロークエンド直前の液圧に対応する電圧と、あらかじ
め記憶されている液圧シリンダ装置のシリンダ有効断面
積のデータとに基いて、そのときＦ値を検出する。前記
検出Ｆ値と設定（目標）F₀値とを比較し両者の値が一致
しないと信号が制御装置に送られ、これから出された制
御信号により造成砂杭径に関係する要素、たとえば中空
管を引抜くための巻取りウインチの巻取り速度が変化す
るよう制御するようにして検出Ｆ値を設定F₀値に一致さ
せながら中空管を引抜く砂杭造成工法（特開昭58−1648
14号公報参照）も開発されている。

＜発明が解決しようとする問題点＞上記の工法では、Ｆ＝一定を保つようにＡまたはＢあ
るいは、その双方の大きさを管理することを要するが、
第１図示のような比較的に低置換率a_S（＝A_S/A₀＝10〜3
0％前後、A₀;砂杭１本当りの分担面積）の地盤改良、た
とえば砂杭の径に比べて砂杭の施工ピッチが比較的大き
いような場合を想定すると、低置換率の地盤改良の故に
砂杭強度Ｂは実用上、一定値と考えてもよいから、
（１）式を変形して F/A_S＝K₂・C_S ……（２）ただし、K₂はK₁とは異なる係数、したがって、この原地盤強度C_S（＝Ｋ・F/A_S）に対し
新たな砂杭径Ａを指示し、管理することによって、前述
の均一な地盤改良を実現することができる。

本発明工法は、上述の低置換率の砂杭造成に基く地盤
改良における杭径指示管理施工法を提供しようとするも
のである。

ただし、Ｋ＝1/K₂ （ロ）発明の構成＜問題点を解決するための手段＞本発明工法は、上述目的を達成するため、次に記載し
たとおりの構成要件を具備する。

（１）砂杭造成用中空管の下端部に設けた砂排出兼締固
め機構を強制的に上、下動させながら砂杭を造成する
際、砂杭一本当り、その横断面積／分担面積が10〜30％
前後である低置換率改良工法により、砂杭施工中に原地
盤強度を検出しながら中空管を連続的に引抜いて締固め
砂杭を造成する過程において、原地盤強度と砂杭径との対応関係から、その検出され
た原地盤強度に照らして改良目標値を満足する砂杭径を
算出して、前記算出・指示された砂杭径を形成するよう
制御しつつ締固め砂杭を造成することを特徴とする軟弱
地盤改良工法。

＜作用＞（１）下端部に砂排出兼締固め機構、上端に起振器を搭
載した砂杭造成用中空管をワイヤにより吊下して軟弱地
盤に対して立設した後、起振器を作動させながら徐々に
吊下ワイヤを緩めて、前記中空管を地盤中に貫入する。

（２）中間管を軟弱地盤の所定深さまで貫入させまたは
貫入するまでに、管内に砂材を投入・充填して置き、中
空管を引抜き同時に砂排出兼締固め機構を作動させて管
内の砂材を地盤中に排出・残置させると共に排出砂材を
締め固める。

このとき得られる原地盤の強度C_Sに対し、あらかじめ
論理的または実証的に作成した資料に基づき、改良目標
値を満足する砂杭径の指示を受け、締固め砂杭の径を前
記指示径に等しくなるまで制御する。

その際は、締固め機構を強制的に上、下動させる油圧
装置における上、下ストロークの長さ、またはサイクル
を変えるとか、あるいは中空管の引抜き速さを調整する
等、砂杭径の大きさを制御するための種々の手段が用意
される。

（３）造成された砂杭径が所望径に達したことを確認し
ながら中空管を連続的に引き抜き、要すれば引抜きを中
止して管内に砂材を補充し、その深さの強度C_Sに対する
改良目標値を満足させる砂杭径を、その都度、算定して
上記（２）項記載の工程を繰り返す。

（４）前記（２）、（３）記載の工程を繰り返すことに
より、原地盤の所定深さから地表まで連続した一つの締
固め砂杭を造成する。

なお、上記（１）項記載の中空管貫入時において、（ｉ）砂排出兼締固め機構に対する地盤の反力を液圧を
介して測り、深さ計に対する原地盤C_Sおよびその変化量
を測定する。

（ii）あるいは、中空管下端に設けたコーンテスターに
より中空管の貫入抵抗を電子信号に変換し、地盤の深さ
に対する強度C_Sおよびその変化を測定する。

を付加すれば、上記（２）、（３）および（４）項記載
の締め固め砂杭の造成工程においては、その深さの地盤
強度C_Sは既知となるから、この既知の強度C_Sを用いて
（２）、（３）および（４）項記載の工程を行うことも
できる。

＜実施例＞（その１）第２図は、粘土地盤（滑り破壊の安定対策）の場合を
示すもので、その（ａ）は地盤改良区域に盛土を施した
ときの断面略図であり、このとき盛土を完全に施工する
ことができるかどうかを検査するために滑り破壊に対す
る完全率F_Sを求める。

盛土の高さ、形、土質が確定していれば、このF_Sは粘
土地盤の強度C_Sと置換率a_Sから得ることができ、この関
係を示したものが、その（ｂ）記載のC_S〜F_S〜Ａ（A₀を
固定すればa_SとA_Sとは同義）関係図である。

その（ｂ）図で、ｘ軸にC_S、ｙ軸の正方向にF_S、負方
向にA_Sを採り、今、あるC_S、たとえば_Ｓに対してF_S＝
1.2を満足するような一定のA_S（ｓ）を計算で求めた
とする。

ここでC_Sが種々に、たとえば、（ｂ）図に示した正規
分布曲線のように変化した場合、A_S＝一定値（_Ｓ）と
すると（図中ｍ′線）、計算結果としてのF_Sは、C_Sが小
さなときはF_S＝1.2よりも小さくなり、C_Sが大のとき
は、1.2よりも過大となる（ｌ′線参照）。

一方、逆にC_Sが変化する場合に、常にF_S＝1.2（ｌ
線）を満たすようにするにはC_SとA_Sとの関係が、（ｂ）
図のｍ線上にあるようにしなければならない。

（ｉ）施工現場毎に、あらかじめ第２図（ｂ）関係図に
おけるｌ線に対応するｍ線を求め、記憶させておく。

また、（２）式より C_S＝K₃・F/A_S ……（３）（３）式において、係数K₃は事前試験施工または施工
実績から実証により設定しておく。

（ii）砂杭の造成開始（最深部の）において、まず砂排
出兼締固め部材の最初の駆動により標準的A_S（たとえば
_Ｓ）を施工し、同時に砂排出兼締固め部材の押力F₁の
値を得る。このA_SとF₁とにより（３）式で、その施工深
度近傍の原地盤強度C_S1を演算する。

上記C_S1に対応するA_S1をC_S〜F_S〜Ａ関係図のｍ線から
読取り、次の砂排出兼締固め部材の駆動により、このA
_S1を施工する。そのとき同時に新たな押力F₂を得て、再
び（３）式により新たなC_S2を演算し、C_S〜F_S〜Ａ関係
図のｍ線から新たなA_S2を見出して、次の駆動において
新たなA_S2を実現させる。

以下、この手順を極めて多数回繰返して施工し、その
都度、更新されたAsの砂杭を連続して実現することによ
って一本の砂杭の造成を終了する。

（iii）上述中、A_Sを変更する手段としては、たとえ
ば、（ａ）中空管の引抜き速さの調節、すなわち、中空管の
ウインチ巻上げ速度の調整、（ｂ）砂排出兼締固め部材の作動ストロークの調節、ま
たは（ｃ）砂排出兼締固め部材の作動サイクルの調節等の方法が挙げられる。

（その２）第３図は、砂地盤（液状化防止対策）の場合を示し、
原地盤強度N_Sが、ばらついているときに改良目標を満足
させる杭断面積Ａを求める関係図を理論的にまたは実証
的に求めて、あらかじめ作成しておく。

図は、ｘ軸には原地盤強度N₀（＝C_S）、ｙ軸には改良
地盤強度N₁を採って、特定の砂杭径造成時におけるN₀と
N₁との関係を表示したもので、図中、φ600で表示され
た曲線は60cm径の砂杭を造成したときの原地盤強度に対
する地盤改良強度の関係を示している。φ700,φ800で
示す曲線も同様である。

ｘ軸に平行な線N₂＝15は、この場合における改良目標
を示し、同線と各砂杭径曲線との交点、N₃,N₄およびN₅
は、それぞれ地盤改良目標N₂に対し、原地盤強度がN₃の
ときにはφ80cmの砂杭を、N₄の場合はφ70cmの砂杭を、
また、N₅の際はφ60cmの砂杭を造成することにより地盤
改良目標を達成可能である事を示すものである。

そこで、（ｉ）中空管を地盤中に貫入する際、深さに対する砂排
出兼締固め部材の押力Ｆを計測することにより深度に対
する原地盤の強度N₀（＝C_S）および、その変化量を測定
する。

（ii）既に得ている第３図示関係図に基いて、そのN₀の
ときに改良目標を満足させ得る杭径（断面積A_S）を算出
する。

（iii）改良地盤の深さに対応する地盤強度毎に算出さ
れた砂杭径を造成する。

（ハ）発明の効果本発明工法によれば、低置換率a_S（＝10〜30％前後）
の砂杭造成に基く軟弱地盤改良技術の場合、あらかじめ
原地盤強度C_Sに対し改良目標を満足する砂杭径A_Sを求め
る関係図を理論的または実証的に求め作成しておくこと
によって、砂杭の造成中、前記関係図の指示する砂杭径
の大きさを管理・施工することのみで、強度に、ばらつ
きのある原地盤を所要の均一な改良地盤に造成して提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、置換率の説明図、第２図は、粘土地盤の場合
のC_S〜F_S〜Ａ関係図を示し、その（ａ）は地盤改良区域
と盛土との関係断面図、その（ｂ）はC_S〜F_S〜Ａ関係
図、第３図は、砂地盤の場合のN₀〜N₁〜Ａ関係図を示す
ものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者勝原法生東京都台東区台東１丁目２番１号不動建設株式会社内 (72)発明者河本憲二東京都台東区台東１丁目２番１号不動建設株式会社内 (72)発明者河田毅東京都台東区台東１丁目２番１号不動建設株式会社内 (72)発明者岡本英樹東京都台東区台東１丁目２番１号不動建設株式会社内 (56)参考文献特開昭58−113415（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−173416（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砂杭造成用中空管の下端部に設けた砂排出
兼締固め機構を強制的に上、下動させながら砂杭を造成
する際、砂杭一本当り、その横断面積／分担面積が10〜
30％前後である低置換率改良工法により、砂杭施工中に
原地盤強度を検出しながら中空管を連続的に引抜いて締
固め砂杭を造成する過程において、原地盤強度と砂杭径との対応関係から、その検出された
原地盤強度に照らして改良目標値を満足する砂杭径を算
出して、前記算出・指示された砂杭径を形成するよう制
御しつつ締固め砂杭を造成することを特徴とする軟弱地
盤改良工法。