特許 7093205 地盤改良方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-21

(45)【発行日】2022-06-29

(54)【発明の名称】地盤改良方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/046 20060101AFI20220622BHJP

   E02D 3/08 20060101ALI20220622BHJP

【ＦＩ】

E02D3/046

E02D3/08

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018041434

(22)【出願日】2018-03-08

(65)【公開番号】P2019157382

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2020-12-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】391019740

【氏名又は名称】三信建設工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390002185

【氏名又は名称】大成ロテック株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000194756

【氏名又は名称】成和リニューアルワークス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】中西 誉

(72)【発明者】

【氏名】廻田 貴志

(72)【発明者】

【氏名】木脇 太郎

(72)【発明者】

【氏名】石田 聖一

(72)【発明者】

【氏名】武田 耕造

(72)【発明者】

【氏名】関 昌則

(72)【発明者】

【氏名】新坂 孝志

(72)【発明者】

【氏名】本谷 洋二

(72)【発明者】

【氏名】青木 政樹

(72)【発明者】

【氏名】湯川 誠二郎

(72)【発明者】

【氏名】大高 信雄

【審査官】山崎 仁之

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２７９５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１９７５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２０８９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３２２６３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ３／０４６

Ｅ０２Ｄ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平振動を発生させるバイブロフロットと、改良杭造成用の透水性材料が供給されるフィーダーと、が併設されてなるバイブロツールを、水平振動を発生させながら地盤の所定深度まで貫通させる貫通工程と、
前記バイブロツールを所定の引抜き長さだけ上方に引抜き、この引抜きによって生じた空洞に前記フィーダーを介して前記透水性材料を充填して充填体を造成する、引抜き充填工程と、
前記バイブロツールを前記引抜き長さよりも短い所定の戻し長さだけ下方に戻し、この戻しによって前記充填体が拡径された拡径体を造成する、戻し工程と、を有し、
前記引抜き充填工程と前記戻し工程を繰り返すことによって所定径の改良杭を造成し、
前記所定の引抜き長さと前記所定の戻し長さのいずれか一方もしくは双方を変化させることにより、前記改良杭の前記所定径を変化させることを特徴とする、地盤改良方法。

【請求項2】

水平振動を発生させるバイブロフロットと、改良杭造成用の透水性材料が供給されるフィーダーと、が併設されてなるバイブロツールを、水平振動を発生させながら地盤の所定深度まで貫通させる貫通工程と、
前記バイブロツールを所定の引抜き長さだけ上方に引抜き、この引抜きによって生じた空洞に前記フィーダーを介して前記透水性材料を充填して充填体を造成する、引抜き充填工程と、
前記バイブロツールを前記引抜き長さよりも短い所定の戻し長さだけ下方に戻し、この戻しによって前記充填体が拡径された拡径体を造成する、戻し工程と、を有し、
前記引抜き充填工程と前記戻し工程を繰り返すことによって所定径の改良杭を造成し、
前記引抜き充填工程と前記戻し工程を繰り返すことにより、最初に造成された前記充填体の高さ位置まで徐々に拡径された前記拡径体を造成していき、該拡径体の高さ位置にて前記所定径の改良杭の一部を造成し、以浅の地盤内に連続した前記所定径の改良杭を造成することを特徴とする、地盤改良方法。

【請求項3】

前記貫通工程において、前記所定径に満たない径を有する下方の拡径体を余造成部とし、該余造成部の長さと前記改良杭の設計長さを加算して前記貫通工程における前記所定深度とすることを特徴とする、請求項２に記載の地盤改良方法。

【請求項4】

前記透水性材料が、フライアッシュもしくはベントナイトからなる造粒物、もしくは砕石のいずれか一種からなることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の地盤改良方法。

【請求項5】

水平振動を発生させるバイブロフロットと、改良杭造成用の透水性材料が供給されるフィーダーと、が併設されてなるバイブロツールを、水平振動を発生させながら地盤の所定深度まで貫通させる貫通工程と、
前記バイブロツールを所定の引抜き長さだけ上方に引抜き、この引抜きによって生じた空洞に前記フィーダーを介して前記透水性材料を充填して充填体を造成する、引抜き充填工程と、
前記バイブロツールを前記引抜き長さよりも短い所定の戻し長さだけ下方に戻し、この戻しによって前記充填体が拡径された拡径体を造成する、戻し工程と、を有し、
前記引抜き充填工程と前記戻し工程を繰り返すことによって所定径の改良杭を造成し、
前記透水性材料として造粒物と砕石を使用し、前記改良杭を、中心領域にある砕石からなる耐荷体と、外周領域にある造粒物からなる排水体とを有する複合構造体として造成することを特徴とする、地盤改良方法。

【請求項6】

地表から前記所定深度までの間に硬質層がある場合に、該硬質層をプレボーリングするプレボーリング工程をさらに有し、該プレボーリング工程に続いて前記貫通工程を行うことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の地盤改良方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は地盤改良方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地盤改良方法には密度増大工法と間隙水圧消散工法があり、前者の代表的な工法としてサンドコンパクションパイル工法（以下、ＳＣＰ工法と言う）が挙げられ、後者の代表的な工法としてグラベルドレーン工法（以下、ＧＤ工法と言う）が挙げられる。ＳＣＰ工法は、所定の設計深度までケーシングを貫通させた後、ケーシング内に砂を補給しながらケーシングよりも大径の砂杭を地盤内に圧入打設し、ケーシングを上方に引抜きながら上方に砂杭を造成することにより、地盤を締固めて密度増大を図る工法である。このように、ＳＣＰ工法は砂杭を強制的に地盤に打ち込む方法ゆえに、改良杭の直径はせいぜい７００ｍｍ程度に留まる。また、ＳＣＰ工法は、ケーシングの頂部に低周波のバイブロを装着し、ケーシングを上下に振動させることによって砂杭を地盤に打ち込むことから、地表面における騒音や振動が著しく大きくなるといった課題を有している。さらに、ＳＣＰ工法では、三点式の杭打ちベースマシンといった特殊機械を要する。なお、騒音や振動の低減を図ることのできる、静的締固め砂杭工法もあるが、この工法も三点式の杭打ちベースマシン等の特殊機械を要することに変わりはなく、また、ＳＣＰ工法に比べて一般に工費が嵩む。そして、ＳＣＰ工法も静的締固め砂杭工法も、強制的に砂杭を地盤に打ち込む方法であることから、地盤内に打ち込みきらない分の砂が地表を盛り上げてしまい、この盛り上がり分の土砂の処分が必要になる。
一方、ＧＤ工法は、地盤内に透水係数の大きな砕石（グラベル）からなる改良杭を造成し、地盤内に発生する過剰間隙水圧の上昇を抑制して例えば液状化を防止する工法である。ＧＤ工法は、工事中の騒音や振動が比較的少ない一方で、地盤内に排水層を設けるのみで地盤そのものを改良するわけでないことから、ＳＣＰ工法のように造成後のＮ値で対策効果を確認することができない。また、ＧＤ工法もＳＣＰ工法等と同様に、三点式の杭打ちベースマシン等の特殊機械を要する。以上のことより、特殊機械を使用することなく、地盤の密度増大と間隙水圧消散の双方を図ることのできる地盤改良方法の開発が望まれる。
ここで、頂部に上下振動を与える起振装置を備え、下部に水平振動を与える起振装置を備えたケーシングと、ケーシングに取り付けられたバキュームパイプから構成される砂質地盤の振動締固め装置が提案されている。この振動締固め装置をクレーンにて垂下させ、ケーシングを上下左右に振動させながら地盤内に貫入させてバキュームパイプから地下水を吸引排水する。そして、ケーシングの周辺地盤が不飽和状態になった段階で砕石等を投入し、改良杭を造成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭６２－１９７５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の振動締固め装置を用いたとしても、改良杭を所望する改良径にて造成することはできない。

【0005】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、改良杭を所望する改良径にて造成することのできる地盤改良方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成すべく、本発明による地盤改良方法の一態様は、水平振動を発生させるバイブロフロットと、改良杭造成用の透水性材料が供給されるフィーダーと、が併設されてなるバイブロツールを、水平振動を発生させながら地盤の所定深度まで貫通させる貫通工程と、
前記バイブロツールを所定の引抜き長さだけ上方に引抜き、この引抜きによって生じた空洞に前記フィーダーを介して前記透水性材料を充填して充填体を造成する、引抜き充填工程と、
前記バイブロツールを前記引抜き長さよりも短い所定の戻し長さだけ下方に戻し、この戻しによって前記充填体が拡径された拡径体を造成する、戻し工程と、
前記引抜き充填工程と前記戻し工程を繰り返すことによって所定径の改良杭を造成することを特徴とする。

【0007】

本態様によれば、地盤の所定深度から上方に向かって、バイブロツールを引抜くことにより形成された空洞に透水性材料を充填しながら充填体を造成し、充填体を側方に拡径させながら拡径体を造成し、これを繰り返して拡径体を徐々に拡径させながら改良杭を造成していくことから、改良杭を所望する改良径にて造成することができる。また、所謂ボトムフィード方式の改良方法であることから、透水性材料の投入量を管理し易く、このことによって精度の高い出来形の改良杭を造成することができる。
また、地盤に水平振動を付与しながら地盤内に透水性材料を供給し、充填体を横方向に拡径させながら拡径体が造成されることから、振動方向と拡径体の造成方向（拡径方向）が一致していることにより、施工効率の高い改良方法となる。また、三点式の杭打ちベースマシン等の特殊機械を使用することなく、移動式クレーン等でバイブロツールを垂下した状態で地盤改良を行うことができる。また、透水性材料からなる改良杭を水平振動するバイブロツールの自重で締固めながら造成することにより、地盤の密度増大と間隙水圧消散の双方を図ることが可能になる。

【0008】

また、バイブロフロットによって水平振動を生じさせて改良杭を造成することから、ＳＣＰ工法と異なり、騒音レベルと振動レベルの双方を低いレベルに抑えることができ、環境適応性に優れた改良方法となる。このことに関し、本発明者等の検証によれば、本態様の地盤改良方法は、一般の静的締固め砂杭工法と同程度の騒音レベルかつ振動レベルであることが分かっている。

【0009】

また、戻し工程において、引抜き充填工程におけるバイブロツールの引抜き長さよりも短い戻し長さだけバイブロツールを下方に戻すことにより、充填体を拡径させて拡径体を造成することができる。そして、充填体の造成（透水性材料の補給）とこの充填体の拡径と、これに起因する充填体の周囲の拡径体の拡径とを繰り返すことにより、拡径体を徐々に拡径させることができる。

【0010】

この戻し工程では、バイブロツールの垂下状態を解除することにより、既に造成されている拡径体の内側に充填された充填体にバイブロツールの自重を付与した際に、充填体が拡径しながら締固められることにより、バイブロツールが下方に戻される。この戻し工程の際にもバイブロツールを水平振動させることにより、所定の戻し長さを確保することができ、所定径の拡径体を造成することができる。すなわち、最終的に造成される所定径の改良杭は、このように造成径が都度管理された拡径体を徐々に拡径させることによって造成される。

【0011】

例えば、最初に造成される充填体の長さが１ｍに設定され（従って、所定の引抜き長さを１ｍに設定）、バイブロツールを例えば８０ｃｍ戻すことにより（所定の戻し長さを８０ｃｍに設定）、バイブロツール８０ｃｍ分の体積が充填体の拡径に寄与して拡径体が造成される。この時の拡径体の径は、計算から正確に求められる。そして、その後も同様にバイブロツールの例えば１ｍの引抜きと、この引抜きによって形成された空洞への透水性材料の充填、さらにバイブロツールの例えば８０ｃｍの戻しを繰り返すことにより、都度、造成される拡径体の径が計算から正確に求められる。なお、地盤の硬軟の程度や透水性材料の材料種により、拡径体の拡径の程度も変化し得る。すなわち、計算によって求められる拡径体の径と実際に造成される拡径体の径に相違が生じ得る。そのため、好ましくは、施工エリアにおいて実施工に使用される透水性材料を用いた試験施工を実施し、一セットの引抜き充填工程と戻し工程によって拡径体の拡径がどの程度になるかを確認するのが好ましい。

【0012】

ここで、バイブロフロットにて発生される水平振動は、３０乃至１００Ｈｚ程度の高周波振動であるのが好ましい。このような高周波の水平振動を地盤に付与することにより、一般に振動エネルギーが大きくなり、地盤内に充填された透水性材料の締固め効率を高めることができる。また、高周波振動ゆえに振動の伝播が抑制でき、周辺環境への影響をより一層低減できる。

【0013】

なお、本明細書において「拡径」とは、断面が円形の杭の直径が拡大して面積が大きくなることや、断面が矩形もしくは矩形の角部が湾曲したトラック状の断面の面積が拡大して面積が大きくなることなど、地盤内に造成された充填体や拡径体の断面積が拡大することの全般を含む意味である。また、改良杭の「所定径」とは、設計にて設定される改良杭の直径もしくは半径を意味しており、所定の改良率を満たすための例えば直径となる。

【0014】

また、本発明による地盤改良方法の他の態様は、前記所定の引抜き長さと前記所定の戻し長さのいずれか一方もしくは双方を変化させることにより、前記改良杭の前記所定径を変化させることを特徴とする。

【0015】

本態様によれば、バイブロツールの引抜き長さと戻し長さのいずれか一方もしくは双方を変化させることにより、バイブロツールの引抜きと戻しの繰り返しによって都度造成される拡径体の径も、最終的に造成される改良杭の所定径も所望に変化させることができる。本態様の地盤改良方法によれば、例えば直径８００ｍｍ乃至１５００ｍｍ程度の、広範囲に亘り、かつ例えば１０００ｍｍ以上の大径の改良杭を造成することが可能になる。なお、バイブロフロットを水平振動させるべく、バイブロフロット内に偏心モータ等を内蔵する場合において、この偏心モータの電流値（偏心モータに対する負荷の値）は地盤の強度に応じて増加することを利用し、施工時における偏心モータの電流値を読み取り、地盤性状を電流値で判定してもよい。そして、この電流値による判定により、改良杭の径を地盤性状に応じて変化させる方法を適用することもできる。この方法では、例えば、バイブロツールを貫入した際に所定の電流値に満たなかった場合は対象地盤を軟弱地盤と判定し、再度同じ箇所にてバイブロツールを貫入することにより、改良杭を当初設定している所定径よりも大きな径に造成する。一方、バイブロツールを貫入した際に所定の電流値以上を示す場合は対象地盤を強固な地盤と判定し、その位置で造成を中止することにより、改良杭を当初設定している所定径よりも小さな径に造成する。このように、例えば電流値を用いて実際の地盤性状を判定し、地盤性状に応じて改良杭の径を適宜変更することにより、対象地盤に応じた合理的かつ経済的な地盤改良を実現できる。

【0016】

また、本発明による地盤改良方法の他の態様は、前記引抜き充填工程と前記戻し工程を繰り返すことにより、最初に造成された前記充填体の高さ位置まで徐々に拡径された前記拡径体を造成していき、該拡径体の高さ位置にて前記所定径の改良杭の一部を造成し、以浅の地盤内に連続した前記所定径の改良杭を造成することを特徴とする。

【0017】

本態様によれば、引抜き長さと戻し長さの差分長さの累計が最初に造成された充填体の高さとなった段階で、所望する所定径の改良杭の下方部分（所定径の改良杭の一部）が造成される。最初に造成された充填体の高さが例えば１ｍで、引抜き長さと戻し長さの差分長さが例えば２０ｃｍの場合、引抜き充填工程と戻し工程のセットを５回繰り返すことにより、所望する所定径の拡径体が造成される。また、引抜き長さと戻し長さの差分長さが例えば２５ｃｍの場合は、引抜き充填工程と戻し工程のセットを４回繰り返すことにより、所望する所定径の拡径体が造成される。そして、所望する所定径の拡径体が造成された以後は、地盤の上方に向かって、同様に引抜き充填工程と戻し工程のセットを繰り返し行うことにより、所定径の拡径体を例えば地表面まで造成することができる。

【0018】

また、本発明による地盤改良方法の他の態様は、前記貫通工程において、前記所定径に満たない径を有する下方の拡径体を余造成部とし、該余造成部の長さと前記改良杭の設計長さを加算して前記貫通工程における前記所定深度とすることを特徴とする。

【0019】

本態様によれば、所定径に満たない径を有する下方の拡径体を余造成部として改良杭の長さ（設計長さ）から除外することにより、所定径の改良杭をより一層高い精度で造成することができる。最初に造成された充填体の高さが例えば１ｍで、引抜き長さと戻し長さの差分長さが例えば２０ｃｍの場合に、引抜き充填工程と戻し工程のセットのうち、最初の４セットの繰り返しによって造成される長さ８０ｃｍの拡径体は未だ所定径未満の径を有している。そこで、下方８０ｃｍの拡径体を余造成部とし、予め、改良杭の設計長さにこの８０ｃｍを加算した長さを所定深度として、この所定深度までバイブロツールを貫通させる貫通工程を行うものである。

【0020】

また、本発明による地盤改良方法の他の態様は、前記透水性材料が、フライアッシュもしくはベントナイトからなる造粒物、もしくは砕石のいずれか一種からなることを特徴とする。

【0021】

本態様によれば、造粒物もしくは砕石（リサイクル材もしくはバージン材）からなる透水性材料を使用することにより、材料に応じた固有の効果を期待することができる。まず、造粒物は、その径を所望に調整することが可能である。そして、例えば均一径の造粒物を透水性材料として使用することにより、戻し工程において、水平振動するバイブロツールが空洞に充填されている透水性材料内にスムーズに入り込み易くなる。

【0022】

一方、ベントナイトからなる造粒物の場合は、ベントナイトの膨潤性能を利用することができ、ベントナイトが地盤内の水分によって膨潤して改良杭の内部から周辺の地盤に対して押込力を付与し、改良杭周辺の地盤に対するより一層の締固め効果を発揮できる。

【0023】

また、砕石を透水性材料に使用する場合は、砕石の再硬化性能を利用することができ、砕石が水分を吸収して再硬化することにより、硬度の高い改良杭を造成することができる。改良地盤に対して、例えば耐液状化性に加えて地耐力が要求される場合に好適な透水性材料である。なお、その他、透水性材料として砂を適用することもできる。

【0024】

また、本発明による地盤改良方法の他の態様は、前記透水性材料として造粒物と砕石を使用し、前記改良杭を、中心領域にある砕石からなる耐荷体と、外周領域にある造粒物からなる排水体とを有する複合構造体として造成することを特徴とする。本態様によれば、耐荷重性と排水性の双方に優れた改良杭を造成することができる。改良地盤に対して、例えば耐液状化性に加えて地耐力が要求される場合に、好適な構造の改良杭となる。

【0025】

また、本発明による地盤改良方法の他の態様は、地表から前記所定深度までの間に硬質層がある場合に、該硬質層をプレボーリングするプレボーリング工程をさらに有し、該プレボーリング工程に続いて前記貫通工程を行うことを特徴とする。本態様では、所定深度までの間に硬質層がある場合は、この硬質層までを先行削孔機等で先行削孔し、硬質層以深にバイブロツールを案内することより、バイブロツールを使用した引抜き充填工程と戻し工程の繰り返しによる地盤改良方法の実施を担保することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の地盤改良方法によれば、特殊機械を使用することなく、改良杭を所望する改良径にて造成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態に係る地盤改良方法に適用される地盤改良装置の一例を示す装置構成図である。

【図2】（ａ）はバイブロツールの一例の側面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のｂ－ｂ矢視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る地盤改良方法を説明する工程図である。

【図4】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ともに、造成される改良杭の実施形態を示す縦断面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る地盤改良方法をより詳細に説明する工程図であって、上段は各工程におけるバイブロツールと造成された改良杭の縦断面図であり、上段における矢視図であって各工程において造成された改良杭の断面積を示す図である。

【図6】図５に続いて、本発明の実施形態に係る地盤改良方法をより詳細に説明する工程図である。

【図7】試験施工時の施工深度と過剰間隙水圧に関する時刻歴波形である。

【図8】試験施工時のバイブロツールの水平振動による周辺地盤の加速度に関する時刻歴波形である。

【図9】試験施工時の地盤改良前後の地盤の深度ごとのＮ値を示す図である。

【図10】実施例及び比較例の各地盤改良方法における、振源からの距離と振動レベルを測定した結果を示す図である。

【図11】実施例及び比較例の各地盤改良方法における、振源からの距離と騒音レベルを測定した結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施形態に係る地盤改良方法について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

【0029】

［実施形態に係る地盤改良方法］
＜地盤改良装置＞
はじめに、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る地盤改良方法に適用される地盤改良装置の一例を説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る地盤改良方法に適用される地盤改良装置の一例を示す装置構成図である。また、図２（ａ）はバイブロツールの一例の側面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ－ｂ矢視図である。

【0030】

図１に示すように、地盤改良装置１００は、バイブロツール３０とバケット３５をワイヤＷにて垂下させたクローラクレーン１０と、硬質層をプレボーリングするための先行削孔機２０と、を有する。また、図示を省略するが、その他、土砂や砕石を運搬もしくは搬送するためのホイールローダ等を地盤改良装置１００が備えていてもよい。なお、図示例の地盤改良方法では、地盤改良深度となる所定深度までの間に硬質層が存在する地盤Ｇを改良対象としていることから、先行削孔機２０を地盤改良装置１００の構成要素としているが、このような硬質層が存在しない地盤を改良対象とする場合、先行削孔機２０は不要となる。

【0031】

図２に示すように、バイブロツール３０は、バイブロフロット３１とフィーダー３２を相互に併設した態様で有し、これらの頂部にホッパー３３が装着されて構成されている。図２（ｂ）に示すように、バイブロフロット３１とフィーダー３２による断面形状はトラック状であり、合計の断面積はＡ１である。図１に示すようにバケット３５にてホッパー３３に投入された充填材は、フィーダー３２を介して地盤内に提供され、提供された充填体の当初の断面形状もトラック状であり、断面積はＡ１となる。なお、バイブロフロット３１とフィーダー３２による断面形状はトラック状以外にも、円形、楕円形、矩形など、様々な断面形状が適用できる。

【0032】

バイブロフロット３１はケーシングパイプからなり、その先端に偏心モータ３４を内蔵している。偏心モータ３４は、例えば周波数３０乃至１００Ｈｚ程度の高周波の振動を発生可能なモータである。この偏心モータ３４は、バイブロフロット３１を水平方向（横方向）に高周波振動させるモータである。

【0033】

このように、高周波（従って高出力）の偏心モータ３４を適用することにより、振動エネルギーを大きくすることができ、高効率にて地盤内に充填される充填材を締固めることができる。また、従来の低振動でかつ鉛直振動を地盤に付与するＳＣＰ工法に比べて、水平方向の高周波振動を地盤に付与しながら地盤改良を行うことから、地盤への振動伝播を抑制することができ、改良域の周辺環境への影響を可及的に低減することができる。

【0034】

また、地盤改良装置１００は、クローラクレーン１０にてバイブロツール３０を垂下した構成を有することから、ＳＣＰ工法やＧＤ工法のように、三点式の杭打ちベースマシン等の特殊機械を構成要素としない。そのため、汎用性のある重機を用いた地盤改良施工を実現でき、工費の節減にも繋がる。

【0035】

ケーシングパイプからなるバイブロフロット３１は、地盤改良深度となる所定深度までの長さを有している。なお、この「所定深度」は、以下の地盤改良方法にて説明するように、所定径（設計径）の改良杭の長さである設計長さと、所定径に満たない径を有する下方の余造成部の長さを加算した深度となる。

【0036】

＜地盤改良方法＞
次に、図３を参照して、本発明の実施形態に係る地盤改良方法について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る地盤改良方法を説明する工程図であり、図３の左図から右図に向かって一連の工程図となる。すなわち、同じ地表位置において、その直下の地盤内に改良杭を造成するまでの工程を、左図（工程（Ａ））から右図（工程（Ｇ））にかけて順に示している。なお、図３における工程（Ｂ）乃至工程（Ｇ）ではクローラクレーンの図示を省略し、ワイヤＷにてバイブロツール３０が垂下されている状態のみを示している。

【0037】

図３に示す改良対象の地盤Ｇは、表層から順に、軟弱層Ｇ１，硬質層Ｇ２，軟弱層Ｇ３乃至Ｇ５の地盤性状の異なる複数の層の積層構造を有する。そして、表層から軟弱層Ｇ５の途中レベルまでを、地盤改良深度となる所定深度ｈ（工程（Ｂ）参照）とする。

【0038】

改良対象の地盤Ｇが表層の軟弱層Ｇ１の下方に硬質層Ｇ２を有することから、まず、図３の工程（Ａ）に示すように、先行削孔機２０を用いて硬質層Ｇ２の下端までＸ１方向に、オーガーを回転させながらプレボーリングを行う（プレボーリング工程）。

【0039】

プレボーリング工程にて硬質層Ｇ２の下端まで先行削孔した後、工程（Ｂ）に示すように、先行削孔機２０を退避させ、クローラクレーン１０にてワイヤＷを介してバイブロツール３０を垂下し、その先端を地盤Ｇ内に挿入する。そして、必要に応じてバイブロフロット３１の先端から圧縮空気や圧縮水を地盤Ｇ内に吐出しながら、バイブロツール３０の自重にて地盤Ｇ内にバイブロツール３０をＸ１方向に自沈させ、バイブロツール３０を所定深度ｈまで貫通させる（貫通工程）。

【0040】

バイブロツール３０が所定深度まで貫通した後、工程（Ｃ）に示すように、バケット３５にてホッパー３３に対して改良杭造成用の透水性材料を投入する。そして、工程（Ｄ）に示すように、バイブロツール３０を所定の引抜き長さｈ１だけ上方のＸ２方向に引抜き、この引抜きによってバイブロツール３０の下方に生じた空洞に対して、フィーダー３２を介してホッパー３３に投入されている透水性材料を充填する。

【0041】

このバイブロツール３０の引抜きは、偏心モータ３４を駆動させてバイブロツール３０を水平方向であるＹ１方向に高周波振動させながら行う。このバイブロツール３０の引抜きによって形成された空洞に透水性材料が充填されることにより、充填体Ｃ１を造成する。造成された充填体Ｃ１は、図２（ｂ）に示す断面積Ａ１と引抜き長さｈ１を乗じてなる体積を有する。例えば、所定長さｈが５ｍ乃至１０ｍ程度の場合に、引抜き長さｈ１を１ｍ程度に設定することができる（以上、引抜き充填工程）。

【0042】

断面積Ａ１と引抜き長さｈ１を乗じてなる体積を有する充填体Ｃ１が造成された後、工程（Ｅ）に示すように、バイブロツール３０を引抜き長さｈ１よりも短い所定の戻し長さｈ２だけ下方のＸ３方向に戻す。このバイブロツール３０の戻しも、偏心モータ３４を駆動させてバイブロツール３０を水平方向であるＹ１方向に高周波振動させながら行う。

【0043】

バイブロツール３０の戻しは、バイブロツール３０を水平方向に高周波振動させながら、バイブロツール３０の自沈にて行う。例えば、引抜き長さｈ１が１ｍ程度に設定されている場合に、戻し長さｈ２を５０ｃｍ乃至８５ｃｍ程度に設定することができる。

【0044】

バイブロツール３０を引抜き長さｈ１よりも短い戻し長さｈ２だけ下方に戻すことにより、充填体Ｃ１がバイブロツール３０の自重にて側方に押されて拡径し、拡径体Ｃ２が造成される。例えば、引抜き長さｈ１が１ｍに設定され、戻し長さｈ２が８５ｃｍに設定されている場合、拡径体Ｃ２は当初の高さ１ｍを保持しながら、バイブロツール３０が内部に押し込まれた上方８５ｃｍの高さ領域においては挿入されたバイブロツール３０の体積分だけ側方に拡径し、図示例のように段状の拡径体Ｃ２が造成される。

【0045】

このように、拡径体Ｃ２は、バイブロツール３０の自重にて充填体Ｃ１が上方から押し込まれて側方に拡径しながら造成されるが、この際に、バイブロツール３０が水平方向に高周波振動しながら充填体Ｃ１を押し込むことから、バイブロツール３０の振動方向と拡径体Ｃ２の造成方向（拡径方向）が一致していることにより、施工効率の高い改良方法となる（以上、戻し工程）。

【0046】

上記する工程（Ｃ）乃至工程（Ｅ）、すなわち、透水性材料の充填準備から引抜き充填工程、及び戻し工程までを１セットとし、このセットを図３の工程（Ｆ）のように所定回数繰り返す。この施工により、下端から所定の高さｈ４までは徐々に拡径するものの、所定径φに満たない径を有する余造成部Ｃ３を有し、その上方に所定径φを有する改良杭の一部Ｃ４が造成されていく。この引抜き充填工程と戻し工程の繰り返し施工の際には、バイブロツール３０の水平方向であるＹ１方向の高周波振動は絶えず実行され、この高周波振動が地盤に付与されることにより、改良杭の上方への造成が行われる。

【0047】

工程（Ｇ）に示すように、所定径φの改良杭Ｃ５が例えば地表まで造成されることにより、改良エリアの一箇所における改良杭の造成が完了する。工程（Ｇ）で造成される改良杭Ｃ６は、高さｈ４の余造成部Ｃ３と高さｈ３で所定径φの改良杭Ｃ５を有する。そこで、造成された全体の改良杭Ｃ６から、所定径φを満たさない余造成部Ｃ３を除いた改良杭Ｃ５の高さｈ３を所定の設定長さ（当初の改良杭の設計長さ）とする。すなわち、工程（Ｂ）の貫通工程にて貫通された所定深度ｈは、所定径φの改良杭Ｃ５の設計長さｈ３と余造成部Ｃ３と高さｈ４が加算された深度である。

【0048】

このように、余造成部Ｃ３の高さｈ４を見込んで貫通工程における所定深度ｈを設定することにより、設計長さに亘って所定径φを有する改良杭Ｃ５を精度よく造成することができる。施工エリアにおいて、所定の改良率に応じた改良ピッチにて各改良杭Ｃ６が造成されることにより、施工エリアにおいて所望する液状化強度や地耐力等を備えた改良地盤を造成することができる。

【0049】

実施形態に係る地盤改良方法において、バイブロツール３０の引抜き長さと戻し長さのいずれか一方もしくは双方を変化させることにより、バイブロツール３０の引抜きと戻しの繰り返しによって都度造成される拡径体の径も、最終的に造成される改良杭の所定径も所望に変化させることができる。例えば、所定の引抜き長さを１ｍに設定したとしても、所定の戻し長さを８０ｃｍに設定する施工と８５ｃｍに設定する施工では造成される拡径体の径が相違する。また、所定の戻し長さを８０ｃｍに設定したとしても、所定の引抜き長さを１ｍに設定する施工と１．５ｍに設定する施工では造成される拡径体の径が相違する。従って、地盤の硬軟の程度等に応じて、最適な締固め管理が実行できるように、バイブロツール３０の引抜き長さと戻し長さを設定して所定径の改良杭を造成するのが好ましい。

【0050】

本態様の地盤改良方法によれば、例えば直径８００ｍｍ乃至１５００ｍｍ程度の、広範囲に亘り、かつ例えば１０００ｍｍ以上の大径の改良杭を造成することが可能になる。従って、直径の上限が７００ｍｍ程度の改良杭を造成するＳＣＰ工法と同程度の改良率にて改良杭を造成する場合であっても、本態様による地盤改良方法では改良杭のピッチを大きくすることができ、このことによって工期短縮と工費削減を図ることが可能になる。

【0051】

例えば一例として、ＳＣＰ工法と実施形態に係る地盤改良方法にて同程度の改良率の改良杭を造成する場合、ＳＣＰ工法では１．９ｍピッチで改良杭を造成する必要があるのに対して、実施形態に係る地盤改良方法では２．８ｍピッチで改良杭を造成することができ、５０％もピッチを広げることが可能になる。

【0052】

また、バイブロツール３０の引抜き長さと戻し長さを例えばそれぞれ１ｍ、８０ｃｍ等に設定することにより、これらの工程にて造成される拡径体の径は計算から正確に求められる。そして、その後も同様にバイブロツール３０の１ｍの引抜きと、この引抜きによって形成された空洞への透水性材料の充填、さらにバイブロツールの８０ｃｍの戻しを繰り返すことにより、都度、造成される拡径体の径が計算から正確に求められる。

【0053】

なお、地盤Ｇの硬軟の程度により、拡径体の拡径の程度も変化し得る。すなわち、計算によって求められる拡径体の径と実際に造成される拡径体の径に相違が生じ得る。そのため、好ましくは、施工エリアにおいて試験施工を実施し、一セットの引抜き充填工程と戻し工程によって拡径体の拡径がどの程度になるかを確認するのが好ましい。すなわち、施工エリアにおいて所定の透水性材料を使用して試験施工を実施し、造成される拡径体の径の実測値と設計値との比率から補正係数を求めておくのがよい。

【0054】

この補正係数は、施工エリアの地盤の性状（地盤の締まり易さ、硬軟の程度等）と使用される透水性材料とによって決定され得る。また、図示例のように、施工エリアにおいて、地表から改良深度ｈの範囲に複数種の地層（Ｇ１乃至Ｇ５）が積層している場合は、地層Ｇ１乃至Ｇ５ごとに補正係数を求めておくのがより好ましい。実施工の際には、地層Ｇ１乃至Ｇ５ごとに改良杭の所定径（設計値）に対して地層固有の補正係数を乗じて算定された施工管理径の改良杭を造成することにより、所定深度に亘って、より一層高い精度の出来形の改良杭を造成することができる。

【0055】

なお、図示例の地盤改良方法は、設計長さｈ３に亘って、同一の所定径φの改良杭Ｃ５を造成するものであるが、各地層Ｇ１乃至Ｇ５ごとに、所定径φが異なる改良杭を造成してもよい。この場合、試験施工にて予め地層ごとに設定されている補正係数を用いて、実施工の際の各地層における施工管理径を設定し、各地層に固有の施工管理径の改良杭が積層された改良杭を造成することができる。

【0056】

このように、実施形態に係る地盤改良方法によれば、クローラクレーン１０にてバイブロツール３０を引抜くことにより形成された空洞に透水性材料を充填して充填体Ｃ１を造成し、水平方向に高周波振動するバイブロツール３０の自沈にて充填体Ｃ１を側方に拡径させながら拡径体Ｃ２を造成し、これを繰り返して拡径体Ｃ１を徐々に拡径させながら（Ｃ３の造成）、改良杭Ｃ４が造成される。そのため、特殊機械を使用することなく、地盤の密度増大と間隙水圧消散の双方を図ることのできる改良杭Ｃ４を造成することができる。

【0057】

ここで、図４を参照して、使用する透水性材料に応じた改良杭について説明する。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はともに、造成される改良杭の実施形態を示す縦断面図である。
図４（ａ）は、透水性材料として、フライアッシュもしくはベントナイトからなる造粒物Ｚを使用した場合の改良杭を示す図である。

【0058】

透水性材料として造粒物Ｚを使用する場合は、透水性材料の径を所望に調整することが可能になる。そして、例えば均一径の造粒物Ｚを透水性材料として使用することにより、戻し工程において、水平振動するバイブロツール３０が空洞に充填されている透水性材料内にスムーズに入り込み易くなる。また、造粒物ゆえにその強度を所望の強度に調整することが可能になる。また、ＳＣＰ工法のように上下方向の締固めと異なり、バイブロツール３０を水平方向に振動させて拡径することから、透水性材料の粒子破砕を防止することができ、良好な透水性を確保することができる。

【0059】

造粒物Ｚがフライアッシュからなる場合は、例えば１０Ｎ／ｍｍ^２程度の強度を期待することができる。また、１０ｍｍ乃至２０ｍｍ程度の粒径の造粒物Ｚを製造することができる。例えば均一径の粒状の造粒物Ｚを使用することにより、改良杭自体の体積減少（負のダイレイタンシー）を抑制することができ、従って、地盤内に造成した充填体をバイブロツール３０にて押し込んだ分が拡径体の拡径に繋がり、周辺地盤の締固め効果を一層向上させることができる。

【0060】

さらに、石炭火力発電所から大量に発生するフライアッシュ（石炭灰）を造粒して地盤改良材として使用する場合、発生するフライアッシュを有効に使用することが可能になる。例えば、本態様の地盤改良方法を石炭火力発電所の敷地内における地盤改良に適用することにより、敷地内で発生する大量のフライアッシュを当該敷地内における地盤改良材として使用することができる。

【0061】

また、造粒物Ｚがベントナイトからなる場合は、ベントナイトの膨潤性能を利用することができる。すなわち、改良杭Ｃ６を形成するベントナイトからなる透水性材料の内部に浸透してきた水分によってベントナイトが膨潤し、このベントナイトの膨潤により、改良杭Ｃ６の内部から周辺の地盤に対して押込力を付与することができ、改良杭Ｃ６周辺の地盤に対するより一層の締固め効果を期待することができる。

【0062】

一方、図４（ｂ）は、透水性材料として砕石Ｓを使用した場合の改良杭を示す図である。砕石Ｓは、リサイクル材であってもバージン材であってもよい。透水性材料として砕石Ｓを使用する場合は、砕石Ｓが水分を吸収して再硬化することにより、ＳＣＰ工法のように改良材料を地盤内に圧入することなく、高強度の改良杭Ｃ６を造成することができる。従って、改良された地盤に耐液状化性に加えて地耐力が要求される場合などにおいては、砕石Ｓを透水性材料に使用して本態様の地盤改良方法を行うのがよい。

【0063】

一方、図４（ｃ）は、透水性材料として造粒物Ｚと砕石Ｓの双方を使用した場合の改良杭を示す図である。造成される改良杭Ｃ６は、中心領域にある砕石Ｓからなる耐荷体と、外周領域にある造粒物Ｚからなる排水体とを有する複合構造体である。図示する改良杭Ｃ６によれば、耐荷性と排水性（耐液状化性）の双方に優れた改良杭が提供できる。例えば、液状化地盤上に高層ビル等を造成する場合等において、好適な改良杭となる。

【0064】

＜地盤改良方法の実施例＞
次に、図５及び図６を参照して、地盤改良方法の実施例について説明する。図５及び図６は順に、本発明の実施形態に係る地盤改良方法をより詳細に説明する工程図であって、上段は各工程におけるバイブロツールと造成された改良杭の縦断面図であり、上段における矢視図であって各工程において造成された改良杭の断面積を示す図である。なお、図中の数値はｍｍ単位である。

【0065】

本実施例では、引抜き充填工程におけるバイブロツール３０の引抜き長さを１ｍ（図中の１０００が相当）とし、従って、造成される充填体の高さは１ｍであり、断面積はバイブロツール３０の断面積であるＡ１である。また、引抜き充填工程におけるバイブロツール３０の戻し長さを８０ｃｍ（図中の８００が相当）とし、引抜き長さとの差分値は２０ｃｍとする（図中の２００が相当）。

【0066】

図５の工程（Ａ）は貫通工程であり、表層から所定深度ｈまでバイブロツール３０を貫通させる。次いで、工程（Ｂ）において、バイブロツール３０を１ｍ引抜くことによって高さ１ｍの空洞を形成させ、バイブロツール３０のフィーダー３２から透水性材料をこの空洞に充填することにより、断面積Ａ１で高さ１ｍの充填体Ｐ１が造成される。

【0067】

次に、工程（Ｃ）において、バイブロツール３０を水平方向に高周波振動させながら８０ｃｍ下方に戻すことにより、バイブロツール３０が自重及び水平振動にて高さ８０ｃｍ分の体積を充填体Ｐ１内に埋設する。この施工により、当初の充填体Ｐ１の高さ１ｍを維持しながら、バイブロツール３０の８０ｃｍ高さ相当の体積分だけ充填体Ｐ１が側方に拡径し、断面積Ａ２の拡径体Ｐ１'が造成される。

【0068】

すなわち、本実施例では、バイブロツール３０を充填体Ｐ１内に所定の戻し長さだけ戻した際に、このバイブロツール３０が充填体Ｐ１内に埋め込まれた分の体積が、充填体Ｐ１を側方に拡径させる体積増分に充てられるものとして拡径体Ｐ１'の断面積を算定するものである。なお、実際には、充填体Ｐ１の高さ（図示例では１ｍ）に対して、拡径体Ｐ１'の高さが１ｍ以上になる（すなわち、高さ方向にも拡大する）ことも想定されるが、縦横二方向に拡大するとした場合は計算が煩雑になることから、本実施例では横方向の拡径にのみバイブロツール３０の戻し分の体積が寄与するものとする。

【0069】

工程（Ｃ）において、拡径体Ｐ１'の断面積（図中のドーナツ状の部分の断面積）は、地盤性状と透水性材料による補正係数を加味して設定されるのがよい。この補正係数は、施工エリアにおいて、実施工にて使用される透水性材料を用いた試験施工を行うことにより、実際の拡径体の断面積を測定し、設計値と実測値の比率を求めること等により設定される。この補正係数は、地盤性状によっても使用する透水性材料によっても変化し得ることから、施工エリアの地盤と使用する透水性材料の組み合わせによって一義的に設定される。そして、より詳細には、図３に示すように複数の地層が積層している地盤の場合には、試験施工にて地層ごとに拡径体の断面積を測定し、地層ごとの補正係数を特定しておくのが好ましい。地層ごとに、固有の補正係数に応じた施工管理径を算定しておき、この施工管理径に基づいて改良杭を造成することにより、地盤性状の異なる多層地盤においても所望径の改良杭を高い出来形の下で造成することができる。なお、試験施工を実施せず、従って補正係数を使用せずに拡径体の断面積を算定してもよい。

【0070】

次に、工程（Ｄ）において、バイブロツール３０を１ｍ引抜くことによって高さ１ｍの空洞を形成させ、バイブロツール３０のフィーダー３２から透水性材料をこの空洞に充填することにより、拡径体Ｐ１'のドーナツ状部分の内側において、断面積Ａ１で高さ１ｍの充填体Ｐ２が造成される。ここで、所定深度ｈから充填体Ｐ２の上端までの高さは１．２ｍとなる。

【0071】

次に、工程（Ｅ）において、バイブロツール３０を水平方向に高周波振動させながら８０ｃｍ下方に戻すことにより、バイブロツール３０が自重及び水平振動にて高さ８０ｃｍ分の体積を充填体Ｐ２内に埋設する。この施工により、当初の充填体Ｐ２の高さ１．２ｍを維持しながら、バイブロツール３０の８０ｃｍ高さ相当の体積分だけ充填体Ｐ２が側方に拡径して拡径体Ｐ２'が造成されることにより、その外側の拡径体Ｐ１'が外側に押し出される。そして、工程（Ｆ）にて空洞に断面積Ａ１で高さ１ｍの充填体Ｐ３が造成されることにより、断面積Ａ３の拡径体Ｐ１'と拡径体Ｐ２'と充填体Ｐ３のユニット体が造成される。以後の工程（Ｇ）及び図６の工程（Ｈ）により、断面積Ａ４を有する、拡径体Ｐ１',Ｐ２'、Ｐ３'と充填体Ｐ４からなる拡径体が造成される。以後、順に工程（Ｉ）乃至工程（Ｌ）まで、バイブロツール３０の１ｍの引抜きと、空洞への充填体の造成、及びバイブロツール３０の８０ｃｍの戻しによる拡径体の造成を繰り返す。

【0072】

工程（Ｋ）は、工程（Ｃ）における１回目のバイブロツール３０の戻しから数えて、５回目のバイブロツール３０の戻し工程となる。すなわち、工程（Ｂ）にて１回目に造成された充填体Ｐ１の高さが１ｍ、バイブロツール３０の引抜き１ｍと戻し８０ｃｍの差分量が２０ｃｍであることから、１ｍ÷２０ｃｍ＝５回分となる。そして、工程（Ｋ）にて造成される拡径体Ｐ１'乃至Ｐ５'のユニット体の上端は所定深度ｈから１ｍの高さとなり、全拡径体の断面積は工程（Ｌ）にて示すように断面積Ａ６となる。以後、６回目のサイクルとなる、工程（Ｌ）及び工程（Ｍ）にてさらに拡径体Ｐ６'を造成しても、全拡径体の断面積はＡ６のままとなる。つまり、図示する実施例では、５回目のサイクルにて設計の断面積の拡径体が造成され、それよりも地表面側には以後同じ断面積の拡径体が造成されることにより、工程（Ｎ）に示す改良杭Ｐ７が造成される。この断面積Ａ６は、設計断面積であり、設計段階で改良杭Ｐ７に設定された断面積である。

【0073】

工程（Ｎ）において、工程（Ｉ）までに造成される拡径体は設計断面積を有していないことから、この拡径体は余造成部Ｐ８として改良杭Ｐ７から除外することができる。すなわち、初期の貫通工程では、バイブロツール３０を貫通させる所定深度ｈを、改良杭Ｐ７の長さ（設計長さ）と余造成部Ｐ８の長さ（図示例では８０ｃｍ）を加算して設定する。このように、設計断面積Ａ６に満たない断面積を有する下方の拡径体を余造成部Ｐ８として改良杭Ｐ７の長さ（設計長さ）から除外することにより、設計断面積Ａ６を有する改良杭Ｐ７をより一層高い精度で造成することができる。

【0074】

なお、余造成部Ｐ８を改良杭Ｐ７から除外することなく、改良杭Ｐ７に含めるとする設計思想の下で地盤改良が行われてもよい。また、地層ごとに断面積が変化する改良杭であってもよく、この場合には、地層ごとに、造成する充填体の体積やバイブロツール３０の戻し量などを変化させながら地盤改良が行われる。

【0075】

［試験施工とその結果］
次に、本発明者等が実施した試験施工の概要とその結果について説明する。本発明者等は、ある地盤改良エリアにて試験施工を実施し、改良前後のＮ値の変化を測定するとともに、地盤改良施工時における騒音や振動等の測定を行い、実施形態に係る地盤改良方法の環境適応性に関する検証を行った。ここで、図７は、試験施工時の施工深度と過剰間隙水圧に関する時刻歴波形であり、図８は、試験施工時のバイブロツールの水平振動による周辺地盤の加速度に関する時刻歴波形である。また、図９は、試験施工時の地盤改良前後の地盤の深度ごとのＮ値を示す図である。また、図１０及び図１１はそれぞれ、実施例及び比較例の各地盤改良方法における、振源からの距離と振動レベルを測定した結果を示す図、振源からの距離と騒音レベルを測定した結果を示す図である。

【0076】

図７に示すように、本試験施工では、表層下５ｍを地盤改良深度となる所定深度とし、３０００秒前の段階で所定深度までバイブロツールを貫通させた際に、地中の過剰間隙水圧は最大となっている。以後、偏心モータにより、バイブロツールを５０Ｈｚ程度の高周波で水平振動させ、バイブロツールの１ｍの引抜きとこの引抜きによってできた空洞への透水性材料の充填（充填体の造成）、バイブロツールの８０ｃｍの戻しとこの戻しによる拡径体の造成を繰り返した。この地盤改良施工では、バイブロツールの地盤内への貫通時に過剰間隙水圧が一時的に上昇するものの、バイブロツールの引抜きと戻しの施工サイクルの開始と同時に過剰間隙水圧が速やかに消散し、以後の引抜きと戻しの施工サイクルではほぼゼロで推移することが確認される。

【0077】

また、施工エリアにおいて加速度計を設置しておき、地盤改良施工途中の地表面における加速度を測定している。なお、図８に示す加速度の時刻歴波形の時刻と、図７に示す時刻歴波形の時刻は一致しておらず、図８の時刻歴波形の時刻０秒は、図７の時刻歴波形の時刻２４００秒程度の時刻に対応している。すなわち、図８の時刻歴波形が４００秒程度後に加速度最大値を示しているが、これは、図７においてバイブロツールを地盤内に貫通させた２８００秒程度の時刻の加速度を示す。

【0078】

図８より、バイブロツールの地盤内への貫通と、その後の引抜き及び戻しのサイクルの過程において、地表面加速度は１５００乃至２０００ｇａｌ程度と極めて大きくなっており、これは、高周波振動を地盤に付与することによるものであることが分かる。なお、高周波振動は、このように大きなエネルギーを地盤に付与して地盤を効率的に締固めるものの、その距離減衰性も高いことから、施工エリア周辺への影響は極めて少ない。

【0079】

図９より、施工エリアにおいて、改良深度５ｍ以浅では全てＮ値の改善が見られ、さらに、改良深度５ｍよりも深層の深度６ｍ周辺でもＮ値が大きく改善していることが確認されている。

【0080】

次に、図１０及び図１１の計測結果を参照して、実施形態に係る地盤改良方法の環境適応性について検証する。図１０及び図１１において、実施例は実施形態に係る地盤改良方法による結果であり、比較例１はＳＣＰ工法による結果であり、比較例２は静的締固め砂杭工法による結果である。なお、比較例１のＳＣＰ工法の結果、及び比較例２の静的締固め砂杭工法の結果は、「地盤改良工法における騒音・振動対策 基礎工 Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．３ ｐｐ．６乃至ｐｐ．１１ １９９１」に基づいている。

【0081】

まず、図１０に示すように、振源からの距離と振動レベルの関係に関しては、実施例は比較例１に比べて、いずれの振源からの距離においても２５乃至３０ｄＢ程度も振動レベルが低くなることが分かる。一方、実施例は比較例２に比べて、振源からの距離が１００ｍ程度までは比較例２よりも振動レベルが高いもののその差分は徐々に少なくなり、振源からの距離が１００ｍを超える範囲では実施例の振動レベルが低くなることが分かる。このように、実施例の振動レベルは、比較例２の振動レベル程度であると言える。

【0082】

また、図１１に示すように、振源からの距離と騒音レベルの関係に関して、実施例の騒音レベルは、比較例１の騒音レベルは勿論のこと、比較例２の騒音レベルと比べても、いずれの振源からの距離においてもその値が低くなることが分かる。

【0083】

このように、実施例の地盤改良方法は、低騒音かつ低振動の汎用地盤改良方法である、静的締固め砂杭工法と同程度かそれよりも環境適応性に優れた地盤改良方法であることが実証されている。さらに、実施例の地盤改良方法では、静的締固め砂杭工法のように三点式の杭打ちベースマシン等の特殊機械は不要となる。さらに、静的締固め砂杭工法のように、強制的に砂杭を地盤に打ち込む改良方法でないことから、このように強制的な砂杭の打ち込みの際に地盤内に打ち込みきらない分の砂が地表に盛り上がり、この盛り上がり分の土砂の処分を要するといった問題も生じない。

【0084】

なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0085】

１０：クローラクレーン、２０：先行削孔機、３０：バイブロツール、３１：バイブロフロット、３２：フィーダー、３３：ホッパー、３４：偏心モータ、１００：地盤改良装置、Ｇ：地盤、Ｃ１：充填体、Ｃ２、Ｃ４：拡径体、Ｃ５，Ｐ７：改良杭、Ｃ３，Ｐ８：余造成部、Ｚ：造粒物、Ｓ：砕石

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】