JPH101940A - 地盤改良材及びこれを用いた免震性地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象地盤に対して有効な免震性を有する地盤
改良体を造成するための地盤改良材及びこれを用いた工
法を提供する。 【解決手段】 免震性の地盤改良体を造成するために使
用する地盤改良材が、ゴム砕片及び合成樹脂砕片の双方
又はいずれかを含む分散材と、分散材を分散させかつ固
結させるバインド材とを含む。また免震性地盤改良工法
においては、この地盤改良材を用いて建造物の周辺に地
盤改良体を適宜配置するべく施工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、免震性又は防震性
に優れた地盤改良体を造成するための地盤改良材及びこ
れを用いた工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地震に対する地盤を強化するため
に固結工法が広く利用されている。一般的な固結工法を
概略的に述べると、先ず、掘削装置により対象地盤を一
定深度まで削孔し、続いてこの削孔内に注入ロッドを挿
入しこれを上下に移動させながら所望の位置にて注入ロ
ッドに設けられた噴射口より硬化薬液（例えば、セメン
ト系又は石灰系）を噴射して対象地盤と混合もしくは浸
透させ、目的とする強固な地盤改良体を地中に形成する
ものである。この結果、対象地盤の圧縮強度又は粘着力
が増強される。また、砂質土等の液状化しやすい軟弱地
盤に対する地震対策においても、この工法を用いて地盤
を固結することにより粘着力を増強して液状化を防ぐこ
とが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、昨今注
目されている建築物における免震構造では、徒に構造体
自体を堅固とするよりは、むしろ地震動のエネルギーを
効率よく吸収させることにより構造体への影響を少なく
しようとする手段が採られている。これに対し、構造体
自体の強度を増強する手段においては、その改良部分が
共振する可能性もありかえって逆効果となるおそれがあ
る。すなわち、軟弱地盤を固結して強化する従来の工法
では、大きな地震動に耐えられないのみでなく地震動を
増幅してしまうことさえ有り得る。また、地盤を強化す
る従来工法では地震による影響を防止するために広範囲
の地盤改良が必要となり、特に既設建造物周辺では地盤
改良範囲を確保することが困難である。

【０００４】以上のような耐震性に関する思想及び地盤
改良工法の施工性に鑑み、本発明は、対象地盤に対して
有効な免震性を有する地盤改良体を造成するための地盤
改良材及びこれを用いた工法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するべ
く本発明は以下の構成を提供する。本発明による地盤改
良材の第１の態様は、免震性の地盤改良体を造成するた
めに使用する地盤改良材であって、少なくともゴム砕片
を含む分散材と、該分散材を分散させかつ固結させるバ
インド材とを含む。

【０００６】本発明による地盤改良材の第２の態様は、
上記第１の態様において、前記分散材がさらに合成樹脂
砕片を含む。

【０００７】本発明による地盤改良材の第３の態様は、
上記第１又は第２の態様において、前記分散材が粉砕に
より形成されかつその大きさが粒径０．５〜９．０ｍｍ
である。

【０００８】本発明による地盤改良材の第４の態様は、
上記第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記バイン
ド材がセメント又はセメント系硬化材のいずれかと水と
を含む。

【０００９】本発明による地盤改良材の第５の態様は、
上記第４の態様において、前記バインド材がさらにケイ
酸ソ−ダを含む。

【００１０】本発明による地盤改良材の第６の態様は、
上記第４又は第１の携帯用ユニット５の態様において、
前記バインド材がセメントと水とを含む場合に、前記分
散材と該セメントと該水との配合における重量比が１．
０：０．３〜２．０：０．３〜２．０である。

【００１１】本発明による地盤改良材の第７の態様は、
上記第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記バイン
ド材が樹脂を含む。

【００１２】本発明による免震性地盤改良工法の一態様
は、掘削、撹拌及び流動体吐出の機能を有するロッド体
を具備する地盤改良装置を用いて地盤に対して空洞を形
成し、該空洞内に上記第１〜７のいずれかの態様の地盤
改良材を吐出充填することにより柔軟な地盤改良体を造
成するものである。

【００１３】本発明による免震性地盤改良工法の別の態
様は、掘削、撹拌及び流動体吐出の機能を有するロッド
体を具備する地盤改良装置を用いて地盤に対して削孔を
形成し、該削孔の周辺地盤に対して請求項１〜７のいず
れかに記載の地盤改良材を浸透混合させることにより柔
軟な地盤改良体を造成することを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明による地盤改良材を用いて対象地盤中に
形成される地盤改良体は、低強度ではあるが柔軟性のあ
る構造体であり、地中を伝搬する地震動のエネルギーを
吸収しまた減衰させる作用をもつ。

【００１５】本発明による地盤改良材を用いた地盤改良
体を、保護しようとする建造物の周囲の地盤中に適宜配
置することにより、地震動が当該建造物に及ぼす衝撃を
低減することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。本発明による地盤改良材は、媒体である
バインド材とこのバインド材に分散される分散材とから
構成される。このバインド材と分散材とからなる地盤改
良材は、施工時には流動体であって適宜の液体搬送装置
により送出可能でありかつ任意形状の空隙に対して充填
もしくは地盤と混合することが可能であり、かつ施工後
には固化して地盤改良体を形成するものである。また分
散材とバインド材とを別々に施工することも可能であ
る。すなわち先ず分散材のみを地盤中に送出施工した後
バインド材を分散材の間隙に充填することにより、施工
後にバインド材が固結して地盤改良体を形成する。

【００１７】バインド材としては、例えば、セメント、
セメント系硬化材、又は樹脂のうちいずれか又はこれら
の任意の組合せを用いることができる。さらにケイ酸ソ
ーダを含めてもよい。またバインド材は適宜水を含んで
もよい。バインド材として樹脂を用いる場合は接合材と
しての機能を有するものを用いる。例えば、２液混合型
の接着剤を混合させて固結させる。具体例としてはエポ
キシ樹脂が挙げられる。セメントのバインド材と比較し
て質が細かく低粘性であることから小さなクラックへも
浸透しやすく充填が可能である。

【００１８】分散材としては、主としてゴム及び合成樹
脂の双方又はいずれか一方の粉砕物すなわち砕片を用い
る。例えば、ゴム砕片の場合は、天然ゴム（ＮＲ）、ス
チレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム
（ＢＲ）を含むタイヤ粉砕物及びＮＲ、ＳＢＲ、ＢＲ、
エチレン・プロビレンゴム（ＥＰＤＭ）を含む加硫ゴム
の粉砕物が好適である。合成樹脂砕片の場合は、可塑化
ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、
ポリエチレン（ＰＥ）等を主成分とする熱可塑性エラス
トマーの粉砕物が好適である。このように、本発明の地
盤改良材の分散材は、ゴム砕片の場合はタイヤを、合成
樹脂砕片の場合はバンパー等を粉砕して利用することが
でき、すなわち自動車等の廃棄物を再利用することがで
きる。

【００１９】図１は、分散されたゴム砕片及び／又は合
成樹脂砕片４４とバインダ材４６とを含む本発明による
地盤改良材が固化した地盤改良体４２の断面の様子を示
す図である。図示の例における本発明による地盤改良材
から形成された地盤改良体の内部では、微細な分散材砕
片が互いに接して団塊となったり連結されたりすること
により、地盤改良体全体に亘ってゴム材もしくは合成樹
脂材による網目状構造が形成されている。個々のゴム砕
片又は合成樹脂砕片は、形状が不規則であり異方性に富
み、また表面の凹凸が多く表面積が大きいのでこのよう
な構造を実現するのに最適である。こうして地盤改良体
が全体として弾性を有する柔軟な構造体となる。尚、適
用状況に応じて地盤改良体の弾性を調整するために、バ
インド材に対する分散材すなわちゴム砕片又は合成樹脂
砕片の配合割合は適宜選択される。好ましい分散状態
は、ゴム砕片又は合成樹脂砕片がバインド材中に均一に
分散し、かつゴム砕片又は合成樹脂砕片とバインド材と
の間に空隙のない状態である。

【００２０】本発明で用いるゴム砕片又は合成樹脂砕片
は、その作製方法に起因して必然的に大きさに分布があ
るが、分散材として配合される全砕片の９０％以上の砕
片の直径(これを便宜上「分散材の粒径」と称する)が
０．５〜９．０ｍｍの範囲内にある場合が好適である。
試験結果からは粒径が約２．０ｍｍ以下が最適であっ
た。もちろん１個の砕片は厳密な球形ではないが、ここ
でいう直径とは１つの砕片における平均的な差渡し長さ
を意味する。

【００２１】本発明による地盤改良材の実施形態の好適
例として、バインド材がセメントと水とを含む場合に、
ゴム砕片及び／又は合成樹脂砕片を含む分散材と、セメ
ントと、水との配合割合が重量比にして１．０：０．３
〜０．７：０．３〜０．７となるものが挙げられる。特
に重量比が１．０：０．５：０．５となるものが最適で
ある。

【００２２】図２は、本発明による地盤改良材を対象地
盤に適用し、免震性の地盤改良体を造成する充填方式に
よる工法の例を示す図である。

【００２３】図２（Ａ）では、一般的に地盤改良工法に
おいて用いられるものとほぼ同様の一式の装置が示され
ている。主要な構成要素としては、対象地盤に対して削
孔及び撹拌を行うロッド体１２、ロッド体１２又はその
先端の掘削翼１６若しくは撹拌翼１４等を回転させるモ
ータ１８、及びモータ駆動装置２０がある。ロッド体１
２は、削孔と撹拌専用のものでもよいが、好適にはその
内部に流体を搬送する適宜の管を具備して先端部から流
体を吐出することができるものを用いる。このような流
体吐出機能を有する削孔ロッドの場合は、後述するよう
に削孔に続いてロッド体を引き上げながら流体吐出が可
能であるが、流体吐出機能がない削孔ロッドの場合は、
削孔後、削孔ロッドを引き抜き、改めて流体吐出用ロッ
ドを挿入する必要がある。

【００２４】図２（Ｂ）は空洞形成工程を示す。この工
程は、通常の薬液噴射工法においては削孔工程に相当す
る。しかしながら、通常の薬液噴射工法では最終的に削
孔の周囲地盤に地盤改良体が造成されることになるが、
本発明による地盤改良工法においては、この空洞５０の
内部に地盤改良体が造成されることになる（図２（Ｄ）
参照）。従って本発明では、薬液噴射工法における削孔
と区別する意味でこの図２（Ｂ）の工程で形成される孔
を特に「空洞」と称している。図２の工法の場合この空
洞５０の径が、造成される地盤改良体の径となる。空洞
５０の形成工程は、通常、高圧水を噴射しつつ進めら
れ、余剰の水や土砂はロッド体１２と空洞５０の内壁と
の間隙から地上へと排出される。図２（Ｃ）は、ロッド
体１２が予定の最下端３４へ到達して空洞５０の形成が
完了した状態を示す。

【００２５】その後、図２（Ｄ）に示すように、ロッド
体１２を引き上げつつその先端部の吐出口（図示せず）
から本発明による地盤改良体４２（予めバインド材と分
散材とを混合したもの）を吐出し、空洞５０内を当該地
盤改良体４２で充填する。通常は、地上までではなく適
宜の深さ３２まで充填して終了する。ロッド体１２を引
き上げるときも、撹拌翼１４等を回転させることによ
り、地盤改良材中のゴム砕片等の分散材が均一に分散さ
れるように撹拌しながら引き上げてもよい。このように
して地盤改良体４２が対象地盤中に形成される。

【００２６】図２（Ｄ）の工程において別の充填方法を
とることもできる。この場合は、予めバインド材と分散
材とを混合しない。先ずゴム砕片及び／又は合成樹脂砕
片からなる分散材のみを空洞５０へ投入し、その後バイ
ンド材４６を充填かつ撹拌しつつロッド体を引き上げ
る。この方法によれば、施工前に予めバインド材と分散
材とを混合する工程を省略することができる上、ロッド
体の吐出機構にとっても分散材を含まないバインド材の
みを吐出する方が容易でありかつ負担が少ない。

【００２７】さらに、免震性の地盤改良体を造成する工
法の別の例として、上記のように地盤改良材のみの固結
物からなる地盤改良体の他に、地盤改良材と地盤とを混
合させて地盤改良体を造成する方法がある。この方法で
は、地盤に対して削孔を形成し、この削孔の周辺地盤へ
本発明による地盤改良体を浸透させて周辺地盤と混合さ
せ地盤改良体を造成する。

【００２８】尚、本発明において用いられる装置の具体
的構成は例示したものに限定されない。例えばロッド体
上の撹拌翼、掘削翼、及び吐出口の位置及び数等は様々
な設計態様が可能である。

【００２９】図３（Ａ）は、本発明による免震性地盤改
良体造成工法の一施工例を示しており、地盤改良体と建
造物との関係を示す断面図である。図示のように地盤改
良体４２は、建造物７０の基礎８０を側方及び下方から
取囲むように地盤６０中に配置造成されている。また、
図３（Ｂ）は、別の施工例であり、地盤改良体４２が建
造物７０を直接的に取囲むように造成されている。

【００３０】次に本発明による地盤改良材の配合内容と
特性との関係についての試験結果を示す。表１は、試験
に用いた試料の一覧表である。分散材としてゴム砕片を
用い、バインド材としてセメント及び水を用いた。

【００３１】

【表１】 地盤改良材の配合内容 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 試料 ｜ゴム砕片粒径(mm)｜ゴム砕片 ｜ セメント ｜ 水 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Ａ ｜ １．０〜４．５ ｜ ６００ ｜ ３００ ｜ ３００ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Ｂ ｜ ０．７〜２．０ ｜ ６００ ｜ ３００ ｜ ３００ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Ｃ ｜ ≦１．４ ｜ ６００ ｜ ３００ ｜ ３００ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Ｄ ｜ ３．０〜９．０｜ ６００ ｜ ３００ ｜ ３００ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ＊ゴム砕片粒径は、上記の範囲に９０％以上含まれる。

【００３２】図４に試料Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを用いて試
験的に作製された地盤改良体の弾性変形特性を示す。こ
の図は、試料の当初の高さを１として、高さ方向に所定
の負荷を与えて試料を変形させたときの最大変位量と、
負荷を取り去ったときの復元量を示している。この結果
から、ゴム砕片、セメント、水の配合重量比が同じ場合
には、ゴム砕片の大きさが２．０ｍｍ以下のものが弾性
変形量及び復元性が最も良好であり、好適であることが
判明した。

【００３３】図５は、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの一軸圧
縮強度試験の結果を示すグラフである。縦軸は一軸圧縮
強度を、横軸は変位量を示す。Ｓはセメントのみの試料
であり、添え字ｆ付で示す点は各試料の変形量限界点を
示す。この試験結果からも試料Ｂが最も変形量が大き
く、強度もある程度大きく保持されていることが明らか
である。

【００３４】

【発明の効果】以上、本発明により、柔軟な構造をもつ
地盤改良体を造成するための地盤改良材及びその工法が
提供された。本発明を用いて造成された地盤改良体は、
低強度であるが弾性を有するので地中を伝搬する地震動
のエネルギーを吸収しまた減衰する免震効果を有する。
この免震性地盤改良体を、保護しようとする建造物の周
囲に適宜配置して造成すれば、その建造物に対する地震
動の衝撃を格段に低減することができる。これにより建
造物が地震から防護される。

【００３５】また、本発明により造成される地盤改良体
は、大規模な施工範囲を必要とせず比較的集中して施工
することが可能であるので、施工場所の限られた既存の
建造物に対しても適用することができる。また、施工に
要する期間及び費用も少なくてすむという利点がある。

【００３６】尚、分散材として用いられるゴム砕片及び
合成樹脂砕片は、自動車等の廃材を利用することができ
るので非常に経済的であり、しかも、本発明におけるよ
うな土木工法においてはこのような廃材を大量に使用す
ることとなるので、廃棄物の安全な処理及び資源再利用
という面でも本発明は極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による地盤改良材により造成された地盤
改良体の断面の様子を示す図である。

【図２】本発明による免震性地盤改良体造成工法を示
し、（Ａ）は施工開始前の装置の配置を、（Ｂ）は空洞
形成工程を、（Ｃ）は空洞形成完了時の状態を、（Ｄ）
は地盤改良材の吐出と共にロッド体の引き上げが終了し
た状態を示す。

【図３】本発明による地盤改良材を用いて造成された地
盤改良体と建造物との関係の一例を示す図である。

【図４】本発明による地盤改良材を用いた地盤改良体の
弾性変形特性を示すグラフである。

【図５】本発明による地盤改良材を用いた地盤改良体の
一軸圧縮強度試験の結果を示すグラフである。

【符号の簡単な説明】

１２ ロッド体 １４ 撹拌翼 １６ 掘削翼 １８ モータ ２０ 駆動装置 ４２ 地盤改良体 ４４ ゴム砕片 ４６ バインド材 ５０ 空洞 ６０ 周辺地盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 健 東京都港区新橋５丁目11番３号 東興建設 株式会社内 (72)発明者 池田 隆 千葉県千葉市稲毛区長沼町330番地 鬼怒 川ゴム工業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 免震性の地盤改良体を造成するために使
   用する地盤改良材であって、少なくともゴム砕片を含む
   分散材と、該分散材を分散させかつ固結させるバインド
   材とを含むことを特徴とする地盤改良材。
2. 【請求項２】 前記分散材がさらに合成樹脂砕片を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良材。
3. 【請求項３】 前記分散材が粉砕により形成されかつそ
   の大きさが粒径０．５〜９．０ｍｍであることを特徴と
   する請求項１又は２に記載の地盤改良材。
4. 【請求項４】 前記バインド材がセメント又はセメント
   系硬化材のいずれかと水とを含むことを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載の地盤改良材。
5. 【請求項５】 前記バインド材がさらにケイ酸ソ−ダを
   含むことを特徴とする請求項４に記載の地盤改良材。
6. 【請求項６】 前記バインド材がセメントと水とを含む
   場合に、前記分散材と該セメントと該水との配合におけ
   る重量比が１．０：０．３〜２．０：０．３〜２．０で
   あることを特徴とする請求項４又は５に記載の地盤改良
   材。
7. 【請求項７】 前記バインド材が樹脂を含むことを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載の地盤改良材。
8. 【請求項８】 掘削、撹拌及び流動体吐出の機能を有す
   るロッド体を具備する地盤改良装置を用いて地盤に対し
   て空洞を形成し、該空洞内に請求項１〜７のいずれかに
   記載の地盤改良材を吐出充填することにより柔軟な地盤
   改良体を造成することを特徴とする免震性地盤改良工
   法。
9. 【請求項９】 掘削、撹拌及び流動体吐出の機能を有す
   るロッド体を具備する地盤改良装置を用いて地盤に対し
   て削孔を形成し、該削孔の周辺地盤に対して請求項１〜
   ７のいずれかに記載の地盤改良材を浸透混合させること
   により柔軟な地盤改良体を造成することを特徴とする免
   震性地盤改良工法。