特開 2024-123504 地盤改良方法

(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】P2024123504

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】地盤改良方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/10 20060101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

E02D3/10 104

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030969

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000236610

【氏名又は名称】株式会社不動テトラ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】小飼 喜弘

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 亮彦

(72)【発明者】

【氏名】矢部 浩史

【テーマコード（参考）】

2D043

【Ｆターム（参考）】

2D043CA02

2D043DA05

2D043DB13

2D043EA01

(57)【要約】

【課題】砂杭の造成と同時にアンカーを施工することができ、地盤の盛り上がりや既設構造物周辺の地盤の変位を低減することができる地盤改良方法を提供する。
【解決手段】地盤Ｔの所定深度までケーシング１０で掘削しながら前記ケーシング１０を貫入し、前記ケーシング１０を引き抜く際の材料砂１１の排出と打ち戻しを繰り返すことで地盤Ｔ内に砂杭Ｓを造成して地盤改良する地盤改良方法であって、ケーシング１０の掘削による削孔時に、ケーシング１０内に材料砂１１及び緊張材１２を挿入しておき、ケーシング１０の打ち戻しにより材料砂１１が締固められた硬い層の部分に緊張材１２の地中側の端部１２ｂを定着し、次に、造成された砂杭Ｓの地上側の面Ｓａに受圧板１４を載置して、この受圧板１４と緊張材１２の地上側の端部１２ａを定着装置１６で定着し、緊張材１２を緊張させて受圧板１４により造成された砂杭Ｓに圧縮応力を付与する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤の所定深度までケーシングで掘削しながら前記ケーシングを貫入し、前記ケーシングを引き抜く際の材料砂の排出と打ち戻しを繰り返すことで前記地盤内に砂杭を造成して地盤改良する地盤改良方法であって、
前記ケーシングの掘削による削孔時に、前記ケーシング内に材料砂及び緊張材を挿入しておき、
前記ケーシングの打ち戻しにより前記材料砂が締固められた硬い層の部分に前記緊張材の地中側の端部を定着し、
次に、前記造成された砂杭の地上側の面に受圧板を載置して、前記受圧板と前記緊張材の地上側の端部を定着装置で定着し、
前記緊張材を緊張させて前記受圧板により前記造成された砂杭に圧縮応力を付与することを特徴とする地盤改良方法。

【請求項2】

請求項１に記載の地盤改良方法であって、
前記造成された砂杭の中に配置された前記緊張材と、前記緊張材の地中側の端部を定着する前記硬い層の部分である定着部と、前記緊張材の地上側の端部を定着して前記造成された砂杭に圧縮応力を与える前記受圧板とでアンカーを構成し、
前記緊張材を前記造成された砂杭の中心に配置してアンカー芯材とすることを特徴とする地盤改良方法。

【請求項3】

請求項２に記載の地盤改良方法であって、
既設構造物の周囲に前記砂杭を造成して地盤を改良する際に、前記既設構造物の周囲を囲んで覆うように前記受圧板が複数に分割された分割受圧板をそれぞれ用い、
前記分割受圧板ごとに少なくとも１つの前記アンカーを形成することを特徴とする地盤改良方法。

【請求項4】

地盤の所定深度までケーシングで掘削しながら前記ケーシングを貫入し、前記ケーシングを引き抜く際の材料砂の排出により前記地盤内に砂杭を造成して地盤改良する地盤改良方法であって、
前記ケーシングの掘削による削孔時に、前記ケーシング内に材料砂及び緊張材を挿入しておき、
前記ケーシングを引き抜く際の材料砂の排出により前記造成された砂杭の地中側の端部に前記緊張材の地中側の端部を定着し、
次に、前記造成された砂杭の地上側の面に受圧板を載置して、前記受圧板と前記緊張材の地上側の端部を定着装置で定着し、
前記緊張材を緊張させて前記受圧板により前記造成された砂杭に圧縮応力を付与することを特徴とする地盤改良方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤内に砂杭を造成して地盤改良する地盤改良方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地盤内に砂杭を造成することで周辺地盤の密度増加を図る地盤改良方法として、サンドコンパクションパイル（ＳＣＰ）工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－２８４１４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記サンドコンパクションパイル工法は、比較的深い深度では横方向に拡径による締固め効果を発揮するが、浅部では地上への盛り上がりや既設構造物の周辺地盤への影響が大きくなってしまう。

【0005】

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、砂杭の造成と同時にアンカーを施工することができ、地盤の盛り上がりや既設構造物周辺の地盤の変位を低減することができる地盤改良方法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】

【0006】

本発明の態様に係る地盤改良方法は、地盤の所定深度までケーシングで掘削しながら前記ケーシングを貫入し、前記ケーシングを引き抜く際の材料砂の排出と打ち戻しを繰り返すことで前記地盤内に砂杭を造成して地盤改良する地盤改良方法であって、前記ケーシングの掘削による削孔時に、前記ケーシング内に材料砂及び緊張材を挿入しておき、前記ケーシングの打ち戻しにより前記材料砂が締固められた硬い層の部分に前記緊張材の地中側の端部を定着し、次に、前記造成された砂杭の地上側の面に受圧板を載置して、前記受圧板と前記緊張材の地上側の端部を定着装置で定着し、前記緊張材を緊張させて前記受圧板により前記造成された砂杭に圧縮応力を付与することを特徴とする。

【0007】

本発明の他の態様に係る地盤改良方法は、地盤の所定深度までケーシングで掘削しながら前記ケーシングを貫入し、前記ケーシングを引き抜く際の材料砂の排出により前記地盤内に砂杭を造成して地盤改良する地盤改良方法であって、前記ケーシングの掘削による削孔時に、前記ケーシング内に材料砂及び緊張材を挿入しておき、前記ケーシングを引き抜く際の材料砂の排出により前記造成された砂杭の地中側の端部に前記緊張材の地中側の端部を定着し、次に、前記造成された砂杭の地上側の面に受圧板を載置して、前記受圧板と前記緊張材の地上側の端部を定着装置で定着し、前記緊張材を緊張させて前記受圧板により前記造成された砂杭に圧縮応力を付与することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、砂杭の造成と同時にアンカーを施工することができ、地盤の盛り上がりや既設構造物周辺の地盤の変位を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態のケーシングによる砂杭造成前の状態を一部断面で示す側面図である。

【図2】上記ケーシングを地盤の所定深度まで貫入した状態を示す側面図である。

【図3】上記ケーシングによる砂杭造成の途中の状態を示す側面図である。

【図4】上記ケーシングによる砂杭造成の完了状態を示す側面図である。

【図5】上記砂杭造成とアンカー施工の完了状態を示す側面図である。

【図6】上記砂杭造成に用いられる砂杭造成装置の斜視図である。

【図7】本発明の第２実施形態の既設構造物の周囲における砂杭造成とアンカー施工の完了状態を示す側面図である。

【図8】上記第２実施形態の既設構造物の周囲における砂杭造成とアンカー施工の完了状態を示す平面図である。

【図9】本発明の第３実施形態のケーシングによる砂杭造成の途中の状態を示す側面図である。

【図10】上記第３実施形態の砂杭造成とアンカー施工の完了状態を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

【0011】

図１は本発明の第１実施形態のケーシングによる砂杭造成前の状態を一部断面で示す側面図、図２はケーシングを地盤の所定深度まで貫入した状態を示す側面図、図３はケーシングによる砂杭造成の途中の状態を示す側面図、図４はケーシングによる砂杭造成の完了状態を示す側面図、図５は砂杭造成とアンカー施工の完了状態を示す側面図、図６は砂杭造成に用いられる砂杭造成装置の斜視図である。

【0012】

まず、本実施形態の地盤改良方法に用いられる砂杭造成装置１を図６により説明する。

【0013】

図６に示すように、砂杭造成装置１は、前部にリーダ２を立設した施工機本体３と、ワイヤ４の巻き回しによりリーダ２に沿って昇降動して材料砂（杭材砂）１１を搬送する昇降バケット５と、強制昇降装置６によりリーダ２に沿って昇降動すると共に、回転駆動装置７により回転自在に支持された円筒状のケーシング（中空管）１０と、強制昇降装置６と回転駆動装置７とに連結される連結管８と、強制昇降装置６に取り付けられ、ケーシング１０に材料砂１１を供給するホッパー９と、このホッパー９の排出口５ｂ側と連結管８との間に設けられ、ホッパー９内に供給された材料砂１１をケーシング１０側へ自然落下により供給する供給用配管９ｂと、を備えている。材料砂１１は、砂に限らず、砂利、砕石等の砂類似の材料も使用でき、また、これにセメント等の固化材を添付する場合もある。

【0014】

図６に示すように、ホッパー９は四角枠状に形成されていて、強制昇降装置６に取り付けられている。そして、ホッパー９の供給口９ａに昇降バケット５の排出口５ｂより材料砂１１が供給されるようになっている。尚、図６中符号５ａは昇降バケット５の供給口を示す。また、供給用配管９ｂは、連結管８に斜めに貫通するように取り付けられていて、ホッパー９から供給された材料砂１１を連結管８内に自然落下により供給するものである。

【0015】

図６に示すように、ケーシング１０は、金属製の円筒状に形成され、先端１０ａに地盤Ｔを掘削する掘削ビット１０ｂを有している。この円筒状のケーシング１０は、地盤Ｔ中に回転しながら掘削ビット１０ｂの掘削により貫入され、引き抜く際に材料砂１１を排出し、打ち戻しと引き抜き時の材料砂１１の排出とを繰り返すことで無振動・無騒音にて砂杭Ｓを造成するものである。

【0016】

次に、図１～図５に沿って地盤改良の工程を順に説明する。

【0017】

図１に示すように、ケーシング１０の掘削による削孔時に、ケーシング１０内に材料砂１１及び鋼線（緊張材）１２を予め挿入しておく。また、鋼線１２の先端部（地中側の端部）１２ｂに、アンカープレート２０を予め取り付けておいてもよい。このアンカープレート２０は、例えば、四角形状の板材２１の上面に取付金具２２が結合されている金属製の部材である。

【0018】

次に、図２に示すように、ケーシング１０を回転させて掘削ビット１０ｂで掘削しながらケーシング１０を地盤Ｔの所定深度まで貫入する。

【0019】

そして、図３に矢印で示すように、ケーシング１０を引き抜く際の材料砂１１の排出と打ち戻しを繰り返すことで材料砂１１を締固めて地盤Ｔ内に砂杭Ｓを造成する。この際、ケーシング１０の打ち戻しにより材料砂１１が締固められた硬い層の部分に鋼線１２の先端部１２ｂ及びアンカープレート２０を定着する。この定着部を符号１３で示す。

【0020】

次に、図４に示すように、造成された砂杭Ｓの上面Ｓａ（地上側の面）に金属製の受圧板１４を載置し、図５に示すように、油圧ジャッキ等により鋼線１２を緊張して鋼線１２の基端部（地上側の端部）１２ａを定着装置１６により受圧板１４に定着する。この際、造成された砂杭Ｓの中心部に配置された鋼線１２と、この鋼線１２の先端部１２ｂを定着する定着部１３と、鋼線１２の基端部１２ａを定着して造成された砂杭Ｓに圧縮応力を与える受圧板１４とでアンカーＡが構成される。また、鋼線１２を造成された砂杭Ｓの中心（軸心）に配置してアンカー芯材とすることで、アンカーＡの施工が完了する（アンカーＡが形成される）。

【0021】

そして、図５に示すように、鋼線１２の緊張により受圧板１４を介して造成された砂杭Ｓに圧縮応力（プレストレス）が付与される。つまり、鋼線１２を緊張させる（鋼線１２に引張力を与える）ことにより、造成された砂杭Ｓの上部側に圧縮応力を与えることができる。

【0022】

このように、鋼線１２を緊張させて受圧板１４により造成された砂杭Ｓに圧縮応力を付与することにより、砂杭Ｓの造成と同時にアンカーＡを施工することができ、低コストで地盤Ｔの盛り上がりを低減することができる。また、アンカーＡの張力により地表面に下向きの圧力を与えることができ、砂杭Ｓ自体の強度を高めると共に、地盤Ｔの液状化強度も高めることができる。

【0023】

図７は本発明の第２実施形態の既設構造物の周囲における砂杭造成とアンカー施工の完了状態を示す側面図、図８は既設構造物の周囲における砂杭造成とアンカー施工の完了状態を示す平面図である。

【0024】

この第２実施形態の地盤改良方法は、周囲が円筒状で天井がある既設タンク（既設構造物）１７の周囲（周辺）に砂杭Ｓを造成して地盤Ｔを改良するようにした点が、前記第１実施形態のものとは異なる。尚、他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0025】

この第２実施形態の地盤改良方法では、既設タンク１７の周囲に砂杭Ｓを造成して地盤Ｔを改良する際に、図８に示すように、既設タンク１７の周囲の地盤Ｔに受圧板が扇形に分割された分割受圧板１５を既設タンク１７を囲むように円環状に複数載置し、分割受圧板１５ごとに１つのアンカーＡを形成する。これにより、前記第１実施形態と同様に、砂杭Ｓの造成と同時にアンカーＡを施工することができる。また、図７に示すように、既設タンク１７の周囲の地盤Ｔの変位を低減することができる。さらに、図示はしないが、前記第１実施形態と同様に、鋼線１２の先端部１２ｂに、アンカープレートを予め取り付けておいてもよい。

【0026】

図９は本発明の第３実施形態のケーシングによる砂杭造成の途中の状態を示す側面図、図１０は砂杭造成とアンカー施工の完了状態を示す側面図である。

【0027】

この第３実施形態の地盤改良方法は、前記第１実施形態のように「打ち戻し」は行わずに、ケーシング１０を引き抜く際の材料砂１１の排出のみを行うことで地盤Ｔ内に砂杭Ｓを造成して地盤Ｔを改良するようにした点が、前記第１実施形態のものとは異なる。尚、他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0028】

以下、地盤改良の工程を順に説明する。

【0029】

まず、ケーシング１０の掘削による削孔時に、ケーシング１０内に材料砂１１及び鋼線（緊張材）１２を予め挿入しておく。また、鋼線１２の先端部（地中側の端部）１２ｂに、アンカープレート２０を予め取り付けておいてもよい。

【0030】

次に、ケーシング１０を回転させて掘削ビット１０ｂで掘削しながらケーシング１０を地盤Ｔの所定深度まで貫入する。

【0031】

そして、図９に矢印で示すように、ケーシング１０を引き抜く際の材料砂１１の排出により地盤Ｔ内に砂杭Ｓを造成する。この際、ケーシング１０を引き抜く際の材料砂１１の排出により造成された砂杭Ｓの先端部（地中側の端部）に鋼線１２の先端部１２ｂ及びアンカープレート２０を定着する。この定着部を符号１３で示す。

【0032】

次に、造成された砂杭Ｓの上面Ｓａ（地上側の面）に金属製の受圧板１４を載置し、図１０に示すように、油圧ジャッキ等により鋼線１２を緊張して鋼線１２の基端部（地上側の端部）１２ａを定着装置１６により受圧板１４に定着する。この際、造成された砂杭Ｓの中心部に配置された鋼線１２と、この鋼線１２の先端部１２ｂを定着する定着部１３と、鋼線１２の基端部１２ａを定着して造成された砂杭Ｓに圧縮応力を与える受圧板１４とでアンカーＡが構成される。また、鋼線１２を造成された砂杭Ｓの中心（軸心）に配置してアンカー芯材とすることで、アンカーＡの施工が完了する（アンカーＡが形成される）。

【0033】

そして、図１０に示すように、鋼線１２の緊張により受圧板１４を介して造成された砂杭Ｓに圧縮応力（プレストレス）が付与される。つまり、鋼線１２を緊張させる（鋼線１２に引張力を与える）ことにより、造成された砂杭Ｓの上部側に圧縮応力を与えることができる。

【0034】

このように、鋼線１２を緊張させて受圧板１４により造成された砂杭Ｓに圧縮応力を付与することにより、砂杭Ｓの造成と同時にアンカーＡを施工することができ、低コストで地盤Ｔの盛り上がりを低減することができる。また、アンカーＡの張力により地表面に下向きの圧力を与えることができ、砂杭Ｓ自体の強度を高めると共に、地盤Ｔの液状化強度も高めることができる。

【0035】

尚、前記各実施形態によれば、緊張材としてテンドン（鋼線）を用いたが、複数本の鋼線を腐食及び摩擦損失を防ぐためのシースで被覆したものを緊張材としても良く、また、緊張材は、鋼線に限らず、耐久性に富む種々の線材や棒材を緊張材として用いても良い。

【0036】

さらに、前記各実施形態によれば、材料砂が締固められた硬い層の部分の一部を定着部として鋼線の地中側の端部を定着したが、砂杭の定着部となる部分のみの材料砂にセメント系グラウト（固化材）を混合して鋼線の地中側の端部を強固に定着しても良い。

【0037】

また、前記第２実施形態によれば、既設タンクの周囲の分割受圧板の真下（鉛直方向）に砂杭の造成とアンカー施工をしたが、既設タンク側に向けて斜めに砂杭の造成とアンカー施工を別に施しても良い。

【0038】

さらに、前記第２実施形態によれば、既設構造物として既設タンクの周囲に砂杭の造成とアンカー施工をしたが、既設道路の周辺に砂杭の造成とアンカー施工をしても良い。この場合、用地に余裕が無い既設道路の盛土の沈下・変形を抑制することができる。即ち、抑え盛土の効果がある。

【符号の説明】

【0039】

１０ ケーシング
１１ 材料砂
１２ 鋼線（緊張材）
１２ａ 基端部（地上側の端部）
１２ｂ 先端部（地中側の端部）
１３ 定着部
１４ 受圧板
１５ 分割受圧板
１６ 定着装置
１７ 既設タンク（既設構造物）
Ｔ 地盤
Ｓ 砂杭
Ｓａ 上面（地上側の面）
Ａ アンカー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】