JPS6272810A - 地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 この発明は、軟弱＃ｌ！盤の強化や止水を目的としたグ
ラウトによる地盤改良工法に関するものである。

「従来の技術」 従来の軟弱地盤のグラウトによる地盤改良工法には大き
く分けて次の方法がある。

イ）地盤の土とグラウトを強制的に攪拌混合して改良固
結上杭を造成する方法。

口）地盤の土粒子の配列を変えることなくグラウトを土
粒子の間隙に浸透、あるいは脈状に圧入する方法。

イ）の方法には、グラウトにジェットエネルギーを付加
して物理的に地盤の土と攪拌混合するジェットグラウト
工法と、攪拌χ等により機械的に土とグラウトを強制的
に攪拌する機械攪拌工法とが実用化されている。

口）の方法は、グラウトを地盤中に注入するもので一般
に地盤注入工法と呼ばれ、砂質土の場合は土粒子間にゲ
ルタイムを有するグラウト（例えば水ガラス系）を浸透
固結させ、粘性土には脈状に注入して地盤改良を行う工
法であって、この内グラウトに薬液（水ガラス）を使用
するものは薬液注入工法と呼ばれている。

「発明が解決しようとする問題点」 上記イ）の方法において、機械攪拌工法は攪拌翼の回転
によって対象地盤の相対密度（地盤の硬軟）に関係なく
一定範囲を均一に削孔してグラウトと土とを攪拌混合す
るから、一定径の改良土層が得られ、改良上量に対する
グラウト（硬化剤も含む）の添加量が少なくても均一な
固結強度が得られ、更に施工にょる排土量もち少なく、
使用機器、グラウト！、排土処理等から施工費用が安い
利点がある。

しかしながら、一定径の改良土層が造成されることから
、連続的に施工した場合隣接する杭相互の確実に接合一
体化することは技術的に極めて困難であり、その結果第
６図に示すように杭間の間隙部分における地盤の固結及
び止水を期待できない欠点があり、実際施工に当って止
水を目的とする場合には各杭間に薬液注入を行って止水
効果を補填する施工を行わねばならないのが現状である
。

一方、ジェットグラウト工法は、グラウトに超高圧のジ
ェットエネルギーを加えて地盤を穿削すると共に、土と
グラウトを攪拌混合して改良土層を造成する工法である
ため、連続的に施工した場合隣接する杭間の接合が不完
全であっても６杭の外側の地盤中に一部のグラウトが圧
入され、杭相互間は地盤注入工法と同様な改良効果が得
られ、４１！械攪拌工法のように杭間に薬液注入を行う
ことなく出水効果が期待できる利点がある。

しかしながら、ジェット圧力は常に一定であるため、地
盤の相対密度により改良土杭径が大きく影響される欠点
がある。即ち、第８図に示すように硬い土層では杭径が
小さくなり、逆に軟らかい土層では杭径が大きくなり、
この結果均一な径の上杭が得られず、改良範囲を明確に
特定できないことになる。

また、ジェットエネルギーを用いるため使用機器が高価
となり、改良土量に対するグラウトが非常に多いので排
土（グラウトと土が混った泥水）の処理費も高く相対的
に施工費用が高くなる欠点がある。

一方、口）の方法においては、比較的簡単な設備で容易
に地盤全体の強化を計ることができ、止水効果も期待で
きる利点があるが、グラウトを加圧して地盤を攪拌する
ことなく圧入する方法であるため、上記イ）の方法のよ
うに確実に改良土層（杭）を形成することが不可能に近
く困難であり、均一な固結強度を期待することができな
い欠点がある。

以上のように上記いずれの工法もそれぞれ−長−短があ
り、それぞれその使用目的が限られる難点がある。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、前記従来の課題を解決するために、改良主
体である地盤の強化は固結強度の高いグラウトを用いて
、地盤の相対密度に影１のなく均一な杭径が得られる機
械攪拌工法を利用し、杭相互間の主として止水効果を期
待する中間領域の改良はジェットグラウト又は地盤注入
工法を利用し、これらの工程を同時又は連続的に行うこ
とにより、地盤強化と止水効果の利点を同時に得られる
合理的な地盤改良工法を提案するものである。

「実施例」 以下この発明を図面に示す実施例について説明すると、
第１図はこの発明に使用する注入管の一例を示したもの
で、注入管１は内部に三つのグラウト流路２ａ、２ｂ、
２ｃを有する三重管又は大径管内に三本の小径管を装填
した三系列管から成り、その先端部外周には複数の攪拌
翼３が設けられている。

攪拌翼３の先端には、上記いずれかふたつの流路２ａ、
２ｂにそれぞれ独立に連通ずる内外のグラウト導入路４
ａ、４ｂにそれぞれ独立に接続された二重ノズル管等の
大先端吐出口５゜６が設置されている。

この翼先端吐出口５，６は、必ずしも二重ノズルである
必要はなく、それぞれ並列状に設置したり、互いに噴射
方向が交差するように角度を持たせたものでもよい。ま
た、翼先端吐出口は必ずしも二つである必要はなく、第
２図に示すように導入路４ａ、４ｂを通って独立に導入
された二液性グラウ）　（Ａ液、Ｂ液）を混合室７にて
混合した後、この混合液を一つの翼先端吐出口８から吐
出させるようにしてもよい。

注入管ｌの先端又はその外周等攪拌翼３の近傍には、上
記他の流路２ｃに連通ずる管端部吐出口９が設置されて
いる。この管端部吐出口９、例えば注入管ｌの先端開口
部に設ける場合には流路２Ｃとの間に逆止弁１０を設置
する。

また、注入管１の先端及び攪拌翼３の下面には例えばピ
ッ）１１，１１を取付けるか、あるいはアースオーガー
などの掘削器具を取付け、注入管１を回転しながら地盤
を穿孔できるようになっている。

改良上杭の施工に際しては上記注入管１を用いて次のよ
うに行なう。

先ず第３図に示す第一の方法において、注入管ｌを回転
してビットｌｌ、１１により地盤を穿孔しながら、管端
部吐出口９から固結強度の高いグラウトを吐出させ、攪
拌χ３によりグラウトと土を攪拌し、所定深度まで改良
上杭１２の造成施１を行なう。

次いで、この改良上杭１２の硬化前に注入管ｌを回転し
ながら又は回転しないで引上げながら、一定ステップ毎
に攪拌翼３先端の二つの翼先端吐出口５．６又は８から
ゲルタイムの短い例えば水ガラス系グラウトなどのグラ
ウトを噴射し、周辺地盤中に圧入又はジェントエネルギ
ーにより土と混合し、周辺改良土１３を造成する。

この工法では、掘削水を用いて又は用いないで穿孔しな
がらグラウトを噴射するため、砂質土のように孔壁が崩
落し易い地盤においてはグラウトがベントナイトのよう
な粘着剤として機能し、その粘着効果により土砂の崩落
を防止することができる。従って、ベントナイト環上の
崩落防ｌｈ剤を特に用いることなく施工でき、材料のＷ
Ｊ減と施工の単純化を図ることができると共に、ベント
ナイトを併用することによるグラウトの固結強度の低下
を防止して高い強度をイ）ることが可能となる。

次に第４図に示す第二の方法において、注入管１を回転
してビット１１．１１により地盤中に所定深度まで穿孔
した後、注入管１を引上げながら管端部吐出口９から固
結強度の高いグラウトを吐出しし、攪拌翼３により土と
攪拌混合して改良固結杭１２を造成しながら、同時に攪
拌翼３の先端の翼先端吐出口５．６又は８からゲルタイ
ムの短い例えば水ガラス系グラウトなどのグラウトを噴
射し、周辺地盤中に圧入又はジェットエネルギーにより
土と混合し、周辺改良±１３を造成する。

この工法は、地盤がシルト、粘土等の粘性土であって、
掘削水を用いて又は用いないで穿孔しても孔壁を保持で
きる場合に主としで実施するもので、両グラウトを同時
に吐出させるため、第一の工法よりも施工性がよく技術
的にも優れる。

更に第５図に示す第三の方法において、注入管１を回転
してビットｔｔ、ｔｔにより地盤中に所定深度まで穿孔
した後、注入管ｌを引上げながら管端部吐出ロアから固
結強度の高いグラウトを吐出しながら攪拌ｆｆ３により
土と攪拌混合して一定ステージまで改良固結杭１２の造
成施工を行い、一旦回転を停止して攪拌翼３の先端に設
けた翼先端吐出口５，６又は８からゲルタイムの短い、
例えば水ガラス系グラウトなどのグラウトを噴射し、周
辺地盤中に圧入又はジェットエネルギーにより土と混合
し、周辺改良上１３を造成した後、更に注入管１を引上
げながら順次同様の施工を一定ステージ毎に反復する。

この工法は、上記第二の工法に準じた方法であるが、周
辺地盤への注入を間歇的に行うため主として固結強度の
高いグラウトと土との攪拌による固結杭造成の効果を期
待し、周辺地盤の注入は止水効果のみを期待する場合に
用いる。

以上の各工程を隣接地盤に連続して行い、第６図に示す
ように隣接して造成された改良上杭１２．１２間を翼先
端吐出口５，６．８から注入したグラウトによる相互に
一体化した周辺改良±１３を造成する。

なお、上記第一乃至第三の工法において攪拌翼３の先端
の翼先端吐出口５，６又は８から噴射するゲルタイムの
短いグラウトに代えて上記固結強度の高いグラウトを噴
射してもよい、また、第二及び第三の方法においては注
入管１による掘進の際には、各吐出口５，６．８．９の
いずれかを利用して掘削水を吐出させながら掘削しても
よく、また掘削水を用いないで掘削してもよい。

□ この発明に用いる一液性の固結強度の高いグラウトとし
ては、通常のセメント系あるいはスラグ系硬化剤を用い
たグラウトで、必要に応じて他の添加剤を加えることが
できるのは言うまでもない。

また、ゲルタイムの短いグラウトとして用いる水ガラス
系グラウトは、水ガラス（Ａ液）を主剤とし、これにゲ
ル化剤（Ｂ液）を加えてゲルタイム１０〜３０秒以下の
二液性瞬結性グラウト、あるいは水ガラスに例えば塩化
ケルシュラムなどのゲル化剤を加えると瞬時（ゲルタイ
ム０秒）にゲル化する二液性瞬時グラウトなどを用いる
。

このようにゲルタイムの短いグラウトを用いる理由は、
上記のように攪拌翼３で土と強度の高いグラウトを攪拌
混合した状態で、攪拌翼３の翼先端吐出口５，６．７か
ら噴射されたグラウトが周辺の未改良地盤に圧入された
後逆流してくるため、できるだけ短時間で固結させる必
要があるからである。特に、注入管ｌを回転しないで一
定ステップで注入する場合は、瞬結グラウトが望ましい
。

一方、改良対象地盤が非常に軟弱な活性度である場合に
は１士とグラウトの相対密度がそれ程変わらないので、
ゲルタイムの長い固結強度の高いグラウトを用いても逆
流はあまり発生せず、このようなグラウトでも使用可能
である。

なお、上記ゲルタイムの短い二液性グラウト（Ａ　、　
Ｂ液）は、瞬結グラウトの場合においては混合室７で合
流混合した後、一つの翼先端吐出口８から噴射するか、
二つの翼先端吐出口５．６から別個に噴射させたＡ液及
びＢ液を地盤中で混合させるかのいずれの方法でもよい
、また、瞬時グラウトの場合においては、後者の二液を
地盤中で混合する方法により行う。

「発明の効果」 以上の通りこの発明によれば、改良主体である地盤の強
化は固結強度の高いグラウトを用いて、地盤の相対密度
に影響なく均一な杭径が得られる機械攪拌工法によって
改良上杭を造成施工できると共に、杭相互間の主として
止水効果を期待する中間領域の改良はジェットグラウト
又は地盤注入工法を利用して施工することができ、これ
らの工程を同時又は連続的に行われることにより、地盤
全体の強化と止水効果の確実性を同時に満足する地盤改
良を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の工法に用いる注入管の要部の概要を
示す縦断面図、第２図は同注入管の翼先端吐出口の他の
態様を示す部分縦断面図。 第３図（ａ）、（ｂ）　、第４図（ａ）　、　（ｂ）及
び第５図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）はこの発明の工法の工
程を示す縦断面図、第６図はこの発明による地盤改良状
態を示す横断面図、第７図及び第８図は従来工法による
地盤改良状態を示す縦断面図である。 １・・注入管、２ａ、２ｂ、２ｃロフラウト流路、３・
・攪拌式、５，６．８・・翼先端吐出口、９・・管端部
吐出口、１２・・改良上杭、１３・・周辺改良土。 特許出願人　株　式　会　社　福　１）組産機商事株式
会社 株式会社シモダ技術研究所 代　　理　　人　　藤　　　　井　　　　　実手Ｌ−）
６祁１１Ｅ１与Ｇ茂） 昭和６１年ＩＯ月１４日 ハ 特許庁長官黒田明雄殿　　　　・、；、４１３１９件の
表示 昭和６０年特許願第１１０００６号 ２　発明の名称 地盤改良工法 ３　補正をする者 ！１９件との関係　特許出願人 株式会社　福　１）組 ｒｌｎ機商・１１株式会社 株式会社シモタ技術研究所 ４代理人 東京都新宿区坂町１３番地　坂町ビル３０１号を品３５
９−３４８９番 ；、− （８１３９）弁理士　藤　井　　実 ５　補正命令の日付　昭和６１年９月３日６　補正の対
象 明細書の図面の簡単な説明 １．／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）三つのグラウト流路を有する管体の先端部外周に攪
   拌翼を設け、前記攪拌翼の先端部に前記グラウト流路の
   二つの流路にそれぞれ連通する翼先端吐出口を設け、前
   記管体の先端部に他の一つの流路に連通する管端部吐出
   口を設けた注入管を回転して、地盤を穿孔しながら前記
   管端部吐出口から固結強度の高いグラウトを注入し、前
   記攪拌翼により地盤の土と前記グラウトを攪拌混合して
   所定深度まで改良固結杭を造成した後、前記注入管を回
   転しながら又は回転しないで引き上げながら一定ステッ
   プ毎に前記翼先端吐出口からグラウトを噴射し、周辺地
   盤の土と混合又は圧入することを特徴とする地盤改良工
   法。 ２）三つのグラウト流路を有する管体の先端部外周に攪
   拌翼を設け、前記攪拌翼の先端部に前記グラウト流路の
   二つの流路にそれぞれ連通する翼先端吐出口を設け、前
   記管体の先端部に他の一つの流路に連通する管端部吐出
   口を設けた注入管を回転しながら所定深度まで穿孔した
   後、前記注入管を回転して又は回転しないで引き上げな
   がら前記管端部吐出口から固結強度の高いグラウトを注
   入すると同時に、前記翼先端吐出口からグラウトを噴射
   し、周辺地盤の土と前記各グラウトとを攪拌混合するこ
   とを特徴とする地盤改良工法。 ３）三つのグラウト流路を有する管体の先端部外周に攪
   拌翼を設け、前記攪拌翼の先端部に前記グラウト流路の
   二つの流路にそれぞれ連通する翼先端吐出口を設け、前
   記管体の先端部に他の一つの流路に連通する管端部吐出
   口を設けた注入管を回転しながら所定深度まで穿孔した
   後、前記注入管を回転して引き上げながら一定ステップ
   まで前記管端部吐出口から固結強度の高いグラウトを注
   入し、一定ステージの改良固結杭を造成すると共に、引
   き上げ位置において回転を止めて前記翼先端吐出口から
   グラウトを噴射して周辺地盤の土と混合又は圧入し、そ
   の後順次一定ステップ毎に前記注入管を引き上げながら
   同様の工程を反復することを特徴とする地盤改良工法。