ソイルセメント構造物の構築方法、ソイルセメント構造物

【課題】狭隘な敷地において、ソイルセメント柱が連結されてなるソイルセメント構造物を構築できるようにする。
【解決手段】隣接するソイルセメント柱のうち一方を構築する第１のステップと、掘削装置１０の回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を回転させることで、他方のソイルセメント柱に相当する部分を掘削するとともに、セメントミルク供給手段９０により噴射されたセメントミルクと土砂とを攪拌して他方のソイルセメント柱を構築する第２のステップと、を備え、掘削装置１０は、ロッド７０を介して掘削ビット８０に上下に起振力を加える起振装置５０を備え、第２のステップでは、掘削ビット８０を回転させるとともに、起振装置５０により掘削ビット８０に上下に起振力を加え、一方のソイルセメント柱の側部を切削しながら他方のソイルセメント柱に相当する部分を掘削する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のソイルセメント柱が連結されてなるソイルセメント構造体の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、山留め壁としてソイルセメント壁、特に、円柱状のソイルセメント柱が連結されてなるソイルセメント柱列壁が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。かかるソイルセメント柱列壁は、隣接するソイルセメント柱同士を部分的に重なり合うように構築することにより一体に構築される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９―５７６８２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、上記のようにソイルセメント柱同士を部分的に重なり合うように構築するためには、一方のソイルセメント柱が硬化した後、これに隣接する他方のソイルセメント柱に相当する部分を掘削する際に、硬化した一方のソイルセメント柱の側部を切削しなければならない。このため、掘削装置として硬質のソイルセメント柱を掘削可能な大型の装置を用いる必要があり、狭隘な敷地での施工が困難になる。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、狭隘な敷地において、ソイルセメント柱が連結されてなるソイルセメント構造物を構築できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のソイルセメント構造物の構築方法は、複数のソイルセメント柱が連結されてなるソイルセメント構造物を構築する方法であって、隣接するソイルセメント柱のうち一方を構築する第１のステップと、掘削ビットを振動させながら回転させることで、前記一方のソイルセメント柱の側部を切削するとともに、他方のソイルセメント柱に相当する部分に、セメントミルクを噴射しながら削孔攪拌することで、他方のソイルセメント柱を構築する第２のステップと、を備えることを特徴とする。
なお、上記の「他方のソイルセメント柱に相当する部分に、セメントミルクを噴射しながら削孔攪拌する」とは、他方のソイルセメント柱に相当する部分にセメントミルクを噴射するとともに地盤を削孔攪拌する場合、及び、他方のソイルセメント柱に相当する部分を削工攪拌した後、セメントミルクを噴射しながら掘削土とセメントミルクを攪拌する場合を含む。
【０００７】
上記のソイルセメント構造物の構築方法において、前記ソイルセメント構造物は、３つ以上のソイルセメント柱が連結されてなり、前記第１のステップでは、前記ソイルセメント柱を一つおきに構築し、前記第２のステップでは、残りのソイルセメント柱を構築してもよい。
【０００８】
また、前記複数のソイルセメント柱を円環状に構築してもよい。
また、本発明のソイルセメント構造物は、上記の方法により構築されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、起振装置により上下に起振力を加えながら掘削ビットを回転させて掘削を行うため、小型の掘削装置であっても、先行して構築されたソイルセメント柱の側部を切削しながら、地盤を掘削することが可能となる。これにより、狭隘な敷地においても、隣接するソイルセメント柱同士を互いに部分的に重なり合うように構築することができ、ソイルセメント柱が連結されてなるソイルセメント構造物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】地盤改良装置を示す図である。
【図２】掘削ビットの詳細な構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は見上げ図である。
【図３Ａ】本実施形態の場所打ち杭の構築方法を説明するための図（その１）である。
【図３Ｂ】本実施形態の場所打ち杭の構築方法を説明するための図（その２）である。
【図３Ｃ】本実施形態の場所打ち杭の構築方法を説明するための図（その３）である。
【図３Ｄ】本実施形態の場所打ち杭の構築方法を説明するための図（その４）である。
【図４】ソイルセメント壁を構築する方法を説明するための図である。
【図５】ソイルセメント柱を構築する様子を示す鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のソイルセメント構造物の構築方法の一実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、ソイルセメント構造物として場所打ち杭を構築するための土留め壁を構築する場合を例として説明する。
まず、本実施形態においてソイルセメント構造物を構築するために用いられる地盤改良装置について説明する。図１は地盤改良装置１０を示す図である。同図に示すように、地盤改良装置１０はキャタピラからなる移動機構２０と、移動機構２０上に設置された台座部３０と、台座部３０により鉛直に延びるように支持された案内部４０と、案内部４０に取り付けられた起振装置５０と、起振装置５０に接続されたロッド７０と、ロッド７０を回転させる回転装置６０と、ロッド７０の先端に取り付けられた掘削ビット８０と、ロッド７０の内部を通じて掘削ビット８０の先端からセメントミルクを排出するセメントミルク供給装置９０とを備える。
【００１２】
起振装置５０は、例えば、偏芯重錘を回転させることにより生じた起振力をロッド７０に伝達する装置である。ロッド７０に伝達する起振力は、上下方向又は横方向のうち少なくとも何れかの成分を含んでいればよいが、起振装置５０を用いた場合には両方の成分を含むことになる。起振装置５０は、ロッド７０及び回転装置６０とともに案内部４０に沿って移動可能である。
回転装置６０は、ロッド７０にその軸を中心とした回転力を加える装置である。
【００１３】
図２は、掘削ビット８０の詳細な構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下面図である。同図に示すように、掘削ビット８０は、ロッド７０に接続される軸部８１と、軸部８１の先端部に側方に延びるように取り付けられた掘削翼本体８３と、掘削翼本体８３に取り付けられたビット８４と、外周に向かって延びるように軸部８１に接続された複数の攪拌翼８２と、軸部８１の先端に取り付けられたビット８５とを備える。セメントミルク供給装置９０によりロッド７０を通じて供給されたセメントミルクは、軸部８１の先端から排出される。
【００１４】
地盤改良装置１０は、回転装置６０によりロッド７０を介して、掘削ビット８０を回転させることで、掘削翼本体８３に取り付けられたビット８４により地盤を掘削することができる。また、セメントミルク供給装置９０により、掘削孔内にセメントミルクを噴射するとともに、掘削ビット８０が回転することで、攪拌翼８２がセメントミルクと掘削土とを混合攪拌し、ソイルセメントを形成することができる。
【００１５】
図３Ａ〜図３Ｄは、本実施形態の場所打ち杭の構築方法を説明するための図である。なお、図３Ａ（Ａ）及び図３Ｂ〜図３Ｄは鉛直断面図、図３Ａ（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。
【００１６】
以下、上記の地盤改良装置１０を用いて場所打ち杭を構築する方法を説明する。
まず、図３Ａに示すように、場所打ち杭の構築位置の周囲に相当する位置に円筒状のソイルセメント壁１００を構築する。ソイルセメント壁１００は、複数の円柱状のソイルセメント柱１１０が環状に連結されてなる。これらソイルセメント柱１１０は、隣接するソイルセメント柱１１０の中心間の距離がソイルセメント柱１１０の直径よりも小さく、各ソイルセメント柱１１０の両側部が隣接するソイルセメント柱１１０と部分的に重なり合うように構築されている。また、ソイルセメント壁１００は、下端が地下水位よりも低い深さまで到達している。
【００１７】
なお、ソイルセメント柱１１０としては、例えば、直径２５００ｍｍ程度の場所打ち杭を構築する場合には、直径６００ｍｍ程度とすればよい。また、後述するように、ソイルセメント壁１００に周囲の地盤から圧縮荷重が作用した際に、ソイルセメント柱１１０同士の間でこの圧縮荷重を伝達することができるように、隣接するソイルセメント柱１１０の互いに重なり合う部分の幅（後述する、図４（Ｂ）におけるＤ）を、例えば、１５０ｍｍ程度としてもよい。ただし、ソイルセメント柱１１０の直径や重なり合う部分の幅はこれらに限定されるものではない。
【００１８】
図４は、かかるソイルセメント壁１００を構築する方法を説明するための図である。まず、図４（Ａ）に示すように、ソイルセメント壁１００を構成するソイルセメント柱１１０Ａを一つおきに構築していく。
【００１９】
図５は、ソイルセメント柱１１０を構築する様子を示す鉛直断面図である。同図に示すように、地盤改良装置１０の回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を毎分２０〜６０回転の速度で回転させながら、下端が支持層３の上部に到達するまで地盤１を掘削して掘削孔４を形成する。この際、起振装置５０によりロッド７０を介して掘削ビット８０に例えば、２０〜５０Ｈｚ程度の起振力を加える。これにより、掘削ビット８０も上下に振動するため、切削効率が向上する。また、掘削ビット８０が上下に振動し、この振動が地盤１に伝達されることで、地盤１中の大きな礫や岩が振動により移動するため容易に掘削を行える。
【００２０】
また、上記の掘削作業と平行して、セメントミルク供給装置９０により、ロッド７０の内部を通じて掘削孔４内にセメントミルクを噴射する。掘削ビット８０の下方の地盤１にはロッド７０の先端からセメントミルクが噴射されるとともに掘削ビット８０から起振力が伝達されることで、地盤１がセメントミルクを含んだ状態で振動することで液状化して軟化するため、掘削ビット８０により容易に切削することができる。このように、地盤改良装置１０によれば、起振装置５０により起振力が加えられることで掘削ビット８０による掘削効率が向上する。
【００２１】
そして、掘削ビット８０により切削された土砂とロッド７０の先端から噴射されたセメントミルクとが、攪拌翼により攪拌されることで掘削孔４内にソイルセメントが形成される。
【００２２】
次に、図４（Ｂ）に示すように、間隔を空けて構築されたソイルセメント柱１１０Ａの間に、地盤改良装置１０により新たにソイルセメント柱１１０Ｂを構築する。なお、新たにソイルセメント柱１１０Ｂを構築すべく地盤を掘削する際に、既に構築が完了した隣接するソイルセメント柱１１０Ａの側部を切削する。そして、掘削孔内においてセメントミルクを掘削土と混合攪拌することで、隣接するソイルセメント柱１１０同士が一体に連結される。
【００２３】
この際、上記のソイルセメント柱１１０Ａを掘削する場合と同様に、地盤改良装置１０の回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を回転させるとともに、起振装置５０によりロッド７０を介して掘削ビット８０に起振力を加える。これにより、掘削ビット８０による掘削効率が向上するため、容易に硬化したソイルセメント柱１１０Ａの側部を切削しながら、地盤を掘削することが可能となる。
【００２４】
このようにして環状のソイルセメント壁１００を構築した後、図３Ｂに示すように、ソイルセメント壁１００の内側を、掘削機２００により所定深さまで地盤１を掘削して掘削孔１３０を形成する。掘削機２００としては、狭隘な敷地でも掘削可能な、例えば、ＴＢＨ工法に用いられる掘削機などが適している。この際、内部に掘削孔１３０内に安定液を満たすこととなるが、ソイルセメント壁１００が掘削孔１３０の周囲を囲繞しており、ソイルセメント壁１００が止水性を有するため、安定液が周囲に漏れ出すのを防止できる。すなわち、場所打ち杭３００の構築の対象となる敷地の周囲に地下構造物などがある場合には、掘削孔１３０から安定液が漏れ出すと地下構造物内に安定液が侵入してしまい問題となるが、本実施形態ではこれを防止できる。また、ソイルセメント壁１００が止水性を有するため、地下水が内部へ染み出すのも防止することができる。
【００２５】
地盤１を掘削すると、ソイルセメント壁１００には周囲の地盤１から土水圧が作用するが、ソイルセメント壁１００が環状に形成されているため、リングコンプレッション効果によりこの土水圧に対して抵抗することができる。また、ソイルセメント壁１００は止水性を有するため、地下水が内部へ染み出すのを防止できる。
【００２６】
次に、図３Ｃに示すように、掘削孔１３０内に鉄筋かご１４０を建て込む。なお、鉄筋かご１４０は、予め、長さ方向に複数に分割されたものを、建て込みながら連結するとよい。
【００２７】
次に、図３Ｄに示すように、掘削孔１３０内にトレミー管２１０を挿入し、トレミー管２１０を通して掘削孔１３０内にコンクリート１５０を打設する。打設したコンクリート１５０が硬化することで場所打ち杭３００の構築が完了する。
【００２８】
本実施形態によれば、地盤改良装置１０の起振装置５０により掘削ビット８０に起振力を加えることで掘削力が向上する。これにより、硬化したソイルセメント柱１１０Ａの側部を切削しながら地盤１を掘削することが可能となるため、ソイルセメント柱１１０を一体に連結してソイルセメント壁１００を構築することができる。
【００２９】
また、従来、地盤改良装置１０の掘削効率を向上するためには大型の装置を用いていたが、本実施形態では、地盤改良装置１０の掘削ビット８０に起振力を加えることで掘削効率を向上しているため、小型の装置であっても強度の高い地盤の掘削が可能となる。このため、地盤の強度の高く、狭隘な敷地であっても施工が可能となる。
【００３０】
また、従来の方法では、鋼管杭の圧入中に地中障害が発見された場合には、施工を中断し、鋼管杭を撤去しなければ、地中障害を撤去することができなかったが、本実施形態によれば、先行して掘削孔を形成しており、この際、地中障害を撤去することができるため、施工を中断することなく施工できる。
【００３１】
なお、本実施形態では、図２を参照して説明した掘削ビット８０を用いることとしたが、これに限らず、その他の形状の掘削ビットを用いることとしてもよい。
【００３２】
また、本実施形態では、円環状に並ぶソイルセメント柱１１０を一つおきに構築した後、残りのソイルセメント柱１１０を構築するものとしたが、これに限らず、ソイルセメント柱１１０を周方向に順次構築してもよく、要するにソイルセメント柱１１０の構築する順序は問わない。
【００３３】
また、本実施形態では、場所打ち杭を構築する際の土留壁としてソイルセメント壁１００を構築する場合について説明したが、これに限らず、他の用途のソイルセメント構造物を構築する場合であっても、本発明のソイルセメント構造物の構築方法を適用できる。
【００３４】
また、本実施形態では、円環状にソイルセメント柱１１０を連結してなるソイルセメント構造物を構築する場合について説明したが、これに限らず、ソイルセメント柱１１０を一列に接続してなるソイルセメント構造物を構築してもよいし、要するに、ソイルセメント柱が連結されてなるソイルセメント構造物を構築する場合であれば、本発明を適用できる。
また、本実施形態では、ソイルセメント柱１１０Ｂを構築する際に、地盤改良装置１０によりセメントミルクを噴射しながら地盤を削孔攪拌したが、本発明においては、これに限らず、水を噴射しながら所定の深さまで削孔攪拌した後、掘削ビット８０を引き上げる際にセメントミルクを掘削土内に噴射しながら掘削ビット８０により掘削土とセメントミルクとを攪拌することとしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１地盤
３支持層４掘削孔
１０地盤改良装置２０移動機構
３０台座部４０案内部
５０起振装置６０回転装置
７０ロッド８０掘削ビット
９０セメントミルク供給装置１００ソイルセメント壁
１１０ソイルセメント柱１３０掘削孔
１５０コンクリート２００掘削機
２１０トレミー管３００場所打ち杭

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のソイルセメント柱が連結されてなるソイルセメント構造物を構築する方法であって、
隣接するソイルセメント柱のうち一方を構築する第１のステップと、
掘削ビットを振動させながら回転させることで、前記一方のソイルセメント柱の側部を切削するとともに、他方のソイルセメント柱に相当する部分に、セメントミルクを噴射しながら削孔攪拌することで、他方のソイルセメント柱を構築する第２のステップと、を備えることを特徴とするソイルセメント構造物の構築方法。
【請求項２】
請求項１記載のソイルセメント構造物の構築方法であって、
前記ソイルセメント構造物は、３つ以上のソイルセメント柱が連結されてなり、
前記第１のステップでは、前記ソイルセメント柱を一つおきに構築し、
前記第２のステップでは、残りのソイルセメント柱を構築することを特徴とするソイルセメント構造物の構築方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のソイルセメント構造物の構築方法であって、
前記複数のソイルセメント柱を円環状に構築することを特徴とするソイルセメント構造物の構築方法。
【請求項４】
請求項１から３のうち何れか１項に記載の方法により構築されたことを特徴とするソイルセメント構造物。

【図１】