特開 2023-74387 地盤改良方法および地盤改良体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023074387

(43)【公開日】2023-05-29

(54)【発明の名称】地盤改良方法および地盤改良体

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20230522BHJP

【ＦＩ】

E02D3/12 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021187331

(22)【出願日】2021-11-17

(71)【出願人】

【識別番号】511243602

【氏名又は名称】株式会社リアス

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100140718

【弁理士】

【氏名又は名称】仁内 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】高橋 庄司

(72)【発明者】

【氏名】目黒 和則

(72)【発明者】

【氏名】木村 ▲匡▼秀

【テーマコード（参考）】

2D040

【Ｆターム（参考）】

2D040AA01

2D040AB05

2D040AC02

2D040AC03

2D040AC04

2D040BA13

2D040BB01

2D040CA01

2D040CB03

2D040CD07

(57)【要約】

【課題】地盤改良体に用いるセメント系固化材の使用量を低減することができ、施工コストの低減を図ることができる。
【解決手段】火山灰質土、粘性土、砂質土、及び礫質土からなる地層のうち少なくとも二つの地層が積層されてなる地盤Ｇを改良する地盤改良方法であって、改良領域における粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２を掘り出してそれぞれの地盤毎に仮置きする工程と、仮置きされている粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２を適宜な割合で掘削穴１１に埋め戻して混合攪拌する、又は掘削穴１１の外で混合攪拌して掘削穴１１に埋め戻す工程と、掘削穴１１内において作成した混合土Ｇ１０にセメント系固化材Ｋを注入する工程と、を有する地盤改良方法を提供する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤強度が異なる少なくとも二つの地層が積層されてなる地盤を改良する地盤改良方法であって、
改良領域における複数の前記地層の地盤を掘り出してそれぞれの地盤毎に仮置きする工程と、
仮置きされている前記複数の地盤を適宜な割合で掘削穴に埋め戻して混合攪拌する、又は前記掘削穴の外で混合攪拌して前記掘削穴に埋め戻す工程と、
前記掘削穴内において作成した混合土にセメント系固化材を注入する工程と、
を有することを特徴とする地盤改良方法。

【請求項2】

前記地盤は、火山灰質土、粘性土、砂質土、及び礫質土からなる地層のうち少なくとも二つの地層が積層されたものであることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良方法。

【請求項3】

前記複数の地層毎の深さと性状から前記掘削穴に戻す前記混合土とする前記複数の地盤の最適混合比率と前記セメント系固化材の添加量を求め、
前記最適混合比率に基づいた割合で前記複数の地盤を混合して前記混合土を作成し、この混合土に事前に求めた添加量の前記セメント系固化材を注入することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良方法。

【請求項4】

前記掘削穴内に作成される混合土は、所定高さ毎に複数回に分けて投入されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良方法。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の地盤改良方法により構築される地盤改良体であって、
前記掘削穴に埋め戻された前記混合土は、当該掘削穴に設けられていた前記複数の地層の地盤を使用して混合攪拌して作成されたものであり、
前記混合土に所定添加量の前記セメント系固化材が注入されていることを特徴とする地盤改良体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤改良方法および地盤改良体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、柱状地盤改良による地盤改良方法として、鉛直ロッドに取り付けられている水平攪拌羽根を鉛直方向に移動させて、地層毎にセメントミルク等の固化材を掘削地盤に注入するとともに、攪拌、混合させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、ブロック状の地盤改良による地盤改良方法では、対象地盤を掘削し、その掘削土を掘削場所の周囲に仮置きし、その後、仮置きした掘削土を掘削穴に埋め戻しつつ、セメントミルク等の地盤改良材を注入し、攪拌、混合させる方法が一般的に行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－２１７８２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述したような従来の地盤改良方法では、以下のような問題があった。
すなわち、上述した地盤改良方法では、例えば、粘土層と砂礫層とによる層状地層の場合には、改良地盤の所定強度を発現させるために発現強度の低い粘土層を目標強度にし得るセメント系固化材の添加量ですべての層にわたって注入している。すなわち、粘土層よりも発現強度の高い砂礫層に対しても粘土層と同じ添加量でセメント系固化材を注入しているため不経済であり、その点で改善の余地があった。

【0006】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、地盤改良体に用いるセメント系固化材の使用量を低減することができ、施工コストの低減を図ることができる地盤改良方法および地盤改良体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る地盤改良方法は、地盤強度が異なる少なくとも二つの地層が積層されてなる地盤を改良する地盤改良方法であって、改良領域における複数の前記地層の地盤を掘り出してそれぞれの地盤毎に仮置きする工程と、仮置きされている前記複数の地盤を適宜な割合で掘削穴に埋め戻して混合攪拌する、又は前記掘削穴の外で混合攪拌して前記掘削穴に埋め戻す工程と、前記掘削穴内において作成した混合土にセメント系固化材を注入する工程と、を有することを特徴としている。

【0008】

また、本発明に係る地盤改良体は、上述した地盤改良方法により構築される地盤改良体であって、前記掘削穴に埋め戻された前記混合土は、当該掘削穴に設けられていた前記複数の地層の地盤を使用して混合攪拌して作成されたものであり、前記混合土に所定添加量の前記セメント系固化材が注入されていることを特徴としている。

【0009】

本発明では、地盤強度が異なる少なくとも二つの地層を混合して混合土を作成することで、地盤強度が最も低い地盤にセメント系固化材を混ぜたときの発現強度よりも、混合土にセメント系固化材を混合したときの発現強度を高くすることができる。そのため、最も発現強度が低い地盤のみに対して注入するセメント系固化材の添加量よりも、混合土に注入するセメント系固化材の添加量を低減することができる。これにより、本発明では、地盤改良体に用いるセメント系固化材の使用量を低減することができ、施工コストの低減を図ることができる。

【0010】

また、本発明に係る地盤改良方法は、前記地盤は、火山灰質土、粘性土、砂質土、及び礫質土からなる地層のうち少なくとも二つの地層が積層されたものであることを特徴としてもよい。

【0011】

この場合、火山灰質土、粘性土、砂質土、及び礫質土からなる地層のうち少なくとも二つの地層を混合して混合土を作成することで、地盤強度が最も低い地盤にセメント系固化材を混ぜたときの発現強度よりも、混合土にセメント系固化材を混合したときの発現強度を高くすることができる。

【0012】

また、本発明に係る地盤改良方法は、前記複数の地層毎の深さと性状から前記掘削穴に戻す前記混合土とする前記複数の地盤の最適混合比率と前記セメント系固化材の添加量を求め、前記最適混合比率に基づいた割合で前記複数の地盤を混合して前記混合土を作成し、この混合土に事前に求めた添加量の前記セメント系固化材を注入することを特徴としてもよい。

【0013】

本発明では、改良対象の複数の地盤における最適混合率とセメント系固化材の添加量を事前に設定することができる。そして、設定した最適混合率に基づいて複数の地盤を混合して混合土を作成し、さらに事前に設定したセメント系固化材の添加量に基づいて混合土にセメント系固化材を注入することにより、最適な強度の地盤改良体を形成することができる。

【0014】

また、本発明に係る地盤改良方法は、前記掘削穴内に作成される混合土は、所定高さ毎に複数回に分けて投入されることが好ましい。

【0015】

本発明では、複数回に分けて地盤改良体を施工することで、掘削穴の全体に埋め戻される混合土を効率よく混合させることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の地盤改良方法および地盤改良体によれば、地盤改良体に用いるセメント系固化材の使用量を低減することができ、施工コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態による地盤改良体の構成を示す縦断面図である。

【図2】地盤改良方法の施工手順を示すフロー図である。

【図3】セメント系固化材添加量と一軸圧縮強度の関係を示す図である。

【図4】（ａ）、（ｂ）は、地盤改良方法の施工手順を示す図である。

【図5】（ａ）～（ｃ）は、図４（ｂ）に続く地盤改良方法の施工手順を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態による地盤改良方法および地盤改良体について、図面に基づいて説明する。

【0019】

図１に示すように、本実施形態の地盤改良体１は、例えば、火山灰質土、粘性土、砂質土、及び礫質土からなる地層のうち少なくとも二つの地層が積層されてなる地盤Ｇを改良する地盤改良方法によって改良されている。

【0020】

本実施形態で改良対象となる地層は、二層からなり、上層に粘土Ｇ１（粘性土）、下層に砂礫Ｇ２（砂質土、礫質土）が配置された一例を示している。そして、砂礫Ｇ２のさらに下層には、支持地盤Ｇ３が配置されている。粘土Ｇ１は、粒径が小さく、流動性に富むが砂礫Ｇ２に比べて強度発現がしにくいという特徴がある。砂礫Ｇ２は、一般的な骨材よりは流動性が少ないものの強度発現を有する特徴がある。

【0021】

なお、本実施形態の砂礫Ｇ２は、砂質土と礫質土が混合したものとする。また、粘土Ｇ１、砂礫Ｇ２、及び支持地盤Ｇ３を総称して地盤Ｇとし、掘削した粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２とを混合したものを混合土Ｇ１０として、以下説明する。

【0022】

地盤改良体１は、支持地盤Ｇ３が露出するまで粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２を掘削して、その掘削穴１１に掘削土（混合土Ｇ１０）を埋め戻すとともに、混合土Ｇ１０に地盤改良材である例えばセメントミルク等の液状のセメント系固化材Ｋを混合させて攪拌することにより形成される。地盤改良体１は、例えば上方から見た平面視で縦横同寸法の正方形に形成される。

【0023】

地盤改良体１は、地盤攪拌装置２（図５（ａ）参照）を用いて形成される。地盤改良体１を施工する際に用いられる混合攪拌用の地盤攪拌装置２は、例えば０．５ｍ^３級や０．８ｍ^３級のバックホウ等の作業機のアーム先端にアタッチメントとして装着される。地盤攪拌装置２は、バケット２１内に攪拌翼２２を備え、攪拌翼２２を回転させながら混合土Ｇ１０内で適宜移動させることにより、混合土Ｇ１０にセメント系固化材Ｋを添加して攪拌し、混合する。

【0024】

次に、地盤改良体１の施工方法（地盤改良方法）について、図２の施工フロー図等を用いて具体的に説明する。
図２に示すように、本実施形態による地盤改良方法は、改良領域における複数（ここでは２層）の地層（粘土Ｇ１、砂礫Ｇ２）の地盤Ｇを掘り出してそれぞれの地盤Ｇ１、Ｇ２毎に仮置きする工程と、仮置きされている複数の地盤Ｇ１、Ｇ２を適宜な割合で掘削穴１１の外で混合攪拌して掘削穴１１に埋め戻す工程と、掘削穴１１内において作成した混合土Ｇ１０にセメント系固化材Ｋを注入する工程と、を有する。

【0025】

先ず、ステップＳ１において、改良対象の地盤Ｇを採取して事前配合試験を行う。事前配合試験では地盤Ｇの地層の種類や、地層毎の層厚（高さ）を確認し、さらに採取した地盤Ｇに基づいて複数の地層毎の深さと性状から掘削穴１１に戻す混合土Ｇ１０とする複数の地盤（本実施形態では粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２）の最適混合比率とセメント系固化材Ｋの添加量を求める（ステップＳ２）。
配合試験では、各地盤Ｇ１、Ｇ２による混合土Ｇ１０の配合量に基づく強度試験を行ってセメント系固化材Ｋの添加量を設定する。

【0026】

図３は、各地盤Ｇ１、Ｇ２、Ｇ１０毎のセメント系固化材Ｋの添加量（ｋｇ／ｍ^３）と一軸圧縮強度ｑｕ（ｋＮ／ｍ^２）との関係を示した一例である。混合土Ｇ１０は、粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２との混合比を６（粘土Ｇ１）：４（砂礫Ｇ２）としたものである。図３に示す符号Ｐの線は、材令７日の目標強度に設定した２８６７ｋＮ／ｍ^２を示している。粘土Ｇ１のみで目標強度Ｐに達するためのセメント系固化材Ｋの添加量は３６４ｋｇ／ｍ^３が必要となる。これに対して、混合土Ｇ１０の場合で目標強度Ｐに達するためのセメント系固化材Ｋの添加量は２５８ｋｇ／ｍ^３となる。この場合、混合土Ｇ１０とすることにより、セメント系固化材Ｋの添加量を略３０％低減した量に設定できる。

【0027】

そして、図４（ａ）に示すように、ステップＳ１、Ｓ２で最適混合比率とセメント系固化材Ｋの添加量を算出する作業と並行して、改良対象の地盤Ｇを掘り出し（ステップＳ３）、地層毎（粘土Ｇ１、砂礫Ｇ２）にそれぞれ分別した状態で掘削穴１１の周囲に仮置きする（ステップＳ４）。このときの地盤Ｇの掘削は、ショベル３を用いて掘削することができる。掘削深さは、粘土Ｇ１及び砂礫Ｇ２の全てを掘り出し、支持地盤Ｇ３が露出する深さとされる。掘削した地盤Ｇ１、Ｇ２の仮置き位置は、任意に設定することができる。

【0028】

次に、ステップＳ５において、図４（ｂ）に示すように、予め算定されている最適混合比率に基づいた割合で粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２とを混合して混合土Ｇ１０を作成する。ここでは、掘削穴１１の周囲に仮置きした粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２を使用し、その場で例えば６：４の比率で混合して混合土Ｇ１０を作成する。

【0029】

次いで、ステップＳ６において、図５（ａ）に示すように、作成した混合土Ｇ１０を所定の高さで掘削穴１１に埋め戻す。そして、掘削穴１１に混合土Ｇ１０を埋め戻すとともに、この混合土Ｇ１０に事前に求めた添加量のセメント系固化材Ｋを注入して攪拌、混合する（ステップＳ７）。攪拌、混合する作業は、作業機のアタッチメントとして装着された地盤攪拌装置２を混合土Ｇ１０で移動させることで、攪拌翼２２で攪拌され、混合土Ｇ１０にセメント系固化材Ｋが混合される。

【0030】

なお、掘削穴１１内に埋め戻される混合土Ｇ１０は、図５（ａ）～（ｃ）に示すように、所定高さ毎に複数回（図５では３回）に分けて投入される。
図５（ｃ）に示すように、３回目の混合土Ｇ１０を埋め戻した後、全ての埋戻し土（改良土）が目標強度に到達したことを確認することで地盤改良体１の形成が完了となる。

【0031】

次に、上述した地盤改良方法および地盤改良体の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態では、粘性土、砂質土、及び礫質土の地盤Ｇうち複数を混合して混合土Ｇ１０を作成することで、地盤強度が最も低い地盤（本実施形態では粘土Ｇ１）にセメント系固化材Ｋを混ぜたときの発現強度よりも、混合土Ｇ１０にセメント系固化材Ｋを混合したときの発現強度を高くすることができる。そのため、最も発現強度が低い地盤Ｇ（粘土Ｇ１）のみに対して注入するセメント系固化材Ｋの添加量よりも、混合土Ｇ１０に注入するセメント系固化材Ｋの添加量を低減することができる。
これにより、本実施形態では、地盤改良体１に用いるセメント系固化材Ｋの使用量を低減することができ、施工コストの低減を図ることができる。

【0032】

また、本実施形態では、改良対象の複数の地盤Ｇにおける最適混合率とセメント系固化材Ｋの添加量を事前に設定することができる。そして、設定した最適混合率に基づいて複数の地盤Ｇを混合して混合土Ｇ１０を作成し、さらに事前に設定したセメント系固化材Ｋの添加量に基づいて混合土Ｇ１０にセメント系固化材Ｋを注入することにより、最適な強度の地盤改良体１を形成することができる。

【0033】

また、本実施形態では、掘削穴１１内に作成される混合土Ｇ１０が所定高さ毎に複数回に分けて投入され、複数回に分けて地盤改良体１を施工することで、掘削穴１１の全体に埋め戻される混合土Ｇ１０を効率よく混合させることができる。

【0034】

上述のように本実施形態による地盤改良方法および地盤改良体１では、地盤改良体１に用いるセメント系固化材Ｋの使用量を低減することができ、施工コストの低減を図ることができる。

【0035】

以上、本発明による地盤改良方法および地盤改良体の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0036】

例えば、上述した実施形態では、掘削穴１１の外で仮置きされている粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２とを混合攪拌して混合土Ｇ１０を作成してから掘削穴１１に埋め戻す方法としているが、これに限定されることはない。例えば、仮置きされている粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２をそれぞれ掘削穴１１に埋め戻してから、掘削穴１１内において粘土Ｇ１と砂礫Ｇ２を混合攪拌して混合土Ｇ１０を作成し、このとき同時にセメント系固化材Ｋも注入する手順を採用することも可能である。

【0037】

また、本実施形態の地盤Ｇは、粘土Ｇ１と砂質土と礫質土とが混じった砂礫Ｇ２との二層の地盤を対象としているが、これは一例であって、このような地盤条件に限定されることはない。例えば、火山灰質土、粘性土、砂質土、礫質土の４層の地層からなる地盤であってもよいし、粘性土と砂質土の二層、粘性土と礫質土の二層、あるいは火山灰質土、砂質土、礫質土の３層であってもよい。
さらに、改良対象の地盤としては、上述したような火山灰質土、粘性土、砂質土、礫質土の４層の地層であることに限定されることはなく、ここで例示した火山灰質土、粘性土、砂質土、礫質土の４層に該当しない地層であっても本発明の適用対象となる。

【0038】

また、本実施形態では、事前配合試験において、対象地盤の各地層を調査し、複数の地層毎の深さと性状から掘削穴に戻す混合土とする複数の地盤の最適混合比率とセメント系固化材の添加量を求める作業を行っているが、このような事前配合試験を省略することも可能である。例えば、地盤改良を行う対象地盤の状態が予め分かっている場合には、上述したような配合試験を行わずに最適混合比率とセメント系固化材の添加量を設定してもよい。

【0039】

さらに、本実施形態では、掘削穴１１内に作成される混合土Ｇ１０が所定高さ毎に複数回に分けて投入される方法としているが、投入する高さは任意に設定することができる。また、掘削穴１１の深さが浅い場合には、複数回に分けずに１度にすべての混合土Ｇ１０を掘削穴１１に投入して攪拌、混合する方法としてもよい。

【0040】

また、地盤改良体１を施工するための地盤攪拌装置２の具体的な構成については、とくに制限されるものではない。このような専用の地盤攪拌装置２を使用せずに、汎用のショベルや攪拌機能を有する機械を使用して混合土を攪拌、混合することが可能である。

【0041】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【符号の説明】

【0042】

１ 地盤改良体
２ 地盤攪拌装置
１１ 掘削穴
Ｇ 地盤
Ｇ１ 粘土（粘性土）
Ｇ２ 砂礫（砂質土、礫質土）
Ｇ１０ 混合土
Ｋ セメント系固化材
Ｐ 目標強度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】